KR101533382B1 - System for measuring and assembling center of gravity for 2-axis driving apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무게 중심 측정 조립 시스템에 관한 것으로, 특히 2축 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a center of gravity measurement and assembly system, and more particularly to a center of gravity measurement and assembly system for a two-axis drive.
표적을 감지 및 추적하는 감시 카메라나 레이더와 같은 탐색 장치는 감시 영역을 변경하거나, 이동하는 표적을 감지 및 추적할 수 있도록 지향 방향을 자유로이 조절될 수 있도록 구성되는 것이 일반적이다. 그리고 감시 카메라나 레이더의 안테나와 같은 구조물을 지지하고, 지향 방향의 자유도를 제공하기 위한 구동 장치로서 2축 짐벌(2 Axis gimbal)이 주로 사용되고 있다.A search device such as a surveillance camera or a radar that detects and tracks a target is generally configured so that the direction of the target can be freely adjusted so as to change the surveillance area or to detect and track a moving target. Also, a biaxial gimbal (2 axis gimbal) is mainly used as a driving device for supporting a structure such as a surveillance camera or a radar antenna and providing a degree of freedom in a direction of orientation.
도1 은 종래의 2축 짐벌을 이용하는 탐색기의 일예를 나타낸다.1 shows an example of a searcher using a conventional two-axis gimbals.
도1 의 탐색기는 입사되는 광을 집속하는 광학계(10) 및 광학계(10)가 결합되어 피치축 및 요축으로 회전가능하도록 하는 2축 짐벌(20)을 구비한다. 2축 짐벌 내에는 광학계(10)이 집속한 광을 감지하여 영상 신호를 생성하는 센서부(미도시)가 구비될 수 있다.The searcher of FIG. 1 includes a
2축 짐벌은 탐색기가 장비되는 위치에 고정되는 고정부(22)와 고정부에 결합되어 피치 및 요축 방향으로 회전가능한 회전부 (22)를 구비한다. 탐색기의 광학계(10)는 지향 방향이 조절되도록 회전부(21)에 결합된다.The biaxial gimbals have a
일반적으로 2축 짐벌(20)에 결합되는 광학계(10)는 결합된 상태로 고정되지만, 차량이나 비행체와 같은 이동체에 탑재되어 고속으로 이동하면서 표적을 감지하도록 구성되는 탐색기의 경우에는 바람과 같은 외란에 영향을 크게 받아 탐색하고자 하는 지향 방향을 유지하지 못하는 경우가 많다.Generally, the
이에 외란에도 탐색기의 지향 방향에 미치는 영향을 최소화하기 위해 자이로 기법이 제안되어 적용되고 있다. 자이로 기법은 탐색기에서 광학계(10)를 고속으로 회전시켜 큰 운동량을 갖도록 함으로써, 탐색기가 고속 이동체에 장착되는 경우와 같이, 외란이 강하게 작용하는 장소에서도 안정적으로 지향 방향을 유지할 수 있도록 하는 기술이다. 이에 자이로 기법이 적용된 광학계(10)는 일단이 고정부(22)에 결합된 회전부(21)의 타단에 롤축 방향으로 회전 가능하도록 결합된다.Therefore, a gyro technique has been proposed and applied to minimize disturbance to the direction of the searcher. The gyro technique allows the
그러나 광학계(10)를 고속으로 회전시키는 자이로 기법은 광학계(10)가 안정적으로 회전하는 경우에만 유용하게 활용될 수 있다. 만일 광학계(10)의 무게 중심이 회전 광학계의 중심축 및 2축 짐벌(20)의 중심축과 일치하지 않으면, 광학계(10)의 회전에 의한 진동이 발생하여 오히려 지향 방향을 유지할 수 없다는 문제가 있다. 뿐만 아니라 광학계(10)의 회전 방향 2축 짐벌(20)의 중심 축과 수직을 이루지 않는 경우에도 큰 진동이 발생하는 문제가 있다.However, the gyro technique for rotating the
따라서 도1 과 같은 탐색기에서 2축 짐벌이 광학계(10)과 같은 구조물의 지향 방향을 정밀하게 조절할 수 있도록 구성되기 위해서는 2축 구동 장치의 질량 불균형이 반드시 보정되어야 한다. 2축 구동 장치에서 질량 불균형은 구동 장치에 불필요한 하중을 인가할 뿐만 아니라 마모를 증가시켜 수명을 단축 시키며, 전력 소비를 증가시키는 문제가 있다.Accordingly, in the searcher as shown in FIG. 1, the mass unbalance of the two-axis driving device must be corrected in order to be configured so that the biaxial load cell can precisely control the direction of the structure such as the
그러므로 2축 구동 장치의 질량 불균형이 발생하지 않도록 사전에 조절할 필요가 있으며, 질량 불균형을 보정하기 위해서는 먼저 2축 구동 장치의 무게 중심을 측정할 필요성이 있다.Therefore, it is necessary to adjust in advance to prevent mass unbalance of the two-axis driving device. In order to correct the mass unbalance, it is necessary to first measure the center of gravity of the two-axis driving device.
그러나 기존에 2축 구동장치의 무게 중심 측정 방법은 XY 평면 상에서의 무게 중심을 측정하였으며, 높이 방향인 Z 축 방향에서의 무게 중심 위치, 즉 높이 방향의 무게 중심은 무시하였다. 또한 2축 구동 장치의 각 구성 요소가 모두 결합된 상태에서 무게 중심이 구동 축에서 벗어난 정도만을 정량적으로 측정하였다.However, the conventional method of measuring the center of gravity of the two-axis driving device measures the center of gravity on the XY plane, and neglects the center of gravity in the height direction Z axis direction, that is, the center of gravity in the height direction. In addition, only the degree of deviation of the center of gravity from the driving axis was measured quantitatively while all the components of the two-axis driving device were combined.
단축 구동 장치에서는 상기한 바와 같이 구성 요소가 모두 결합된 상태에서 무게 중심을 측정하더라도 구동축이 무게 중심을 통과하는지 확인하기 용이하고, 구동축이 무게 중심을 통과하지 않더라도 이를 보정하기가 용이하다.In the uniaxial driving device, it is easy to check whether the driving shaft passes through the center of gravity even if the center of gravity is measured in a state where all the components are coupled as described above, and it is easy to correct the driving shaft even if the driving shaft does not pass through the center of gravity.
그러나 2축 이상의 다축 구동 장치는 복수개의 구동축이 서로 다른 방향으로 구동 가능하므로, 각 구성요소가 모두 결합된 상태에서 측정된 무게 중심은 실제 구동축의 운동에 미치는 영향이 크지 않다. 따라서 다축 구동 장치에서 하나의 구동축이 무게 중심을 통과하도록 결합되더라도 나머지 구동축이 무게 중심을 통과하지 않으면, 다른 축이 구동될 때, 질량 불균형이 발생되어 2축 구동 장치가 정밀하게 조절될 수 없게 되는 문제가 발생한다.However, since a plurality of drive shafts can be driven in different directions in a multi-axis drive system of more than two axes, the center of gravity measured in a state where all the components are combined does not greatly affect the motion of the actual drive shaft. Therefore, even if one driving shaft is coupled to pass through the center of gravity of the multi-axis driving device, if the remaining driving shaft does not pass through the center of gravity, mass unbalance occurs when the other shaft is driven, A problem arises.
본 발명의 목적은 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a center of gravity measurement and assembly system for a two-axis gimbal drive.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템은 피측정 대상이 거치되는 압력 플레이트와 상기 압력 플레이트의 하단에 배치되어 각각 상기 피측정 대상에 의해 발생한 압력을 측정하여 측정 신호를 발생하는 복수개의 로드셀 센서를 구비하는 측정부; 상기 각 구성 요소의 무게 중심 측정 방향을 전환하기 위한 방향 전환 신호를 생성하고, 상기 측정부에서 인가되는 측정 신호를 분석하여 상기 피측정 대상인 2축 짐벌 구동 장치의 각 구성 요소별 3차원 무게 중심을 계산하고, 계산된 상기 각 구성 요소별 무게 중심을 기준으로 상기 각 구성 요소를 결합하기 위한 결합 제어 신호를 출력하는 무게 중심 계산부; 및 상기 무게 중심 계산부의 제어에 따라 상기 각 구성 요소를 상기 압력 플레이트 상에 애지머스축 방향으로 거치하고, 상기 방향 전환 신호에 응답하여 상기 압력 플레이트에 거치된 상기 구성 요소를 엘리베이션 축 방향으로 거치하며, 상기 결합 제어 신호에 응답하여 상기 구성 요소들을 결합하는 구동 결합부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a biaxial gimbals drive system including a pressure plate on which an object to be measured is mounted and a pressure plate disposed on a lower end of the pressure plate, A measuring unit including a plurality of load cell sensors for measuring a pressure to generate a measurement signal; A direction switching signal for switching the measurement direction of the center of gravity of each component is generated and the measurement signal applied from the measurement unit is analyzed to determine the center of gravity of each component of the two- A center of gravity calculation unit for calculating a center of gravity of each component and outputting a coupling control signal for coupling the respective components based on the calculated center of gravity of each component; And mounting each component on the pressure plate in the axial direction of the azimuth axis under the control of the center of gravity calculating section and mounting the component mounted on the pressure plate in the elevation axis direction in response to the direction switching signal And a drive coupling unit coupling the components in response to the coupling control signal.
상기 복수개의 로드셀은 상기 압력 플레이트의 무게 중심을 기준으로 4분면에 상기 무게 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 각각 하나씩 배치되는 것을 특징으로 한다.The plurality of load cells may be disposed at positions symmetrical to each other with respect to the center of gravity in four quadrants based on the center of gravity of the pressure plate.
상기 무게 중심 계산부는 상기 복수개의 로드셀 센서가 갖는 비선형성 및 히스테리시스 특성이 미리 측정되어 저장되고, 상기 피측정 대상의 상기 무게 중심을 계산할 때, 상기 특성을 반영하여 상기 무게 중심을 계산하는 것을 특징으로 한다.Wherein the center of gravity calculation unit calculates and stores the nonlinearity and hysteresis characteristics of the plurality of load cell sensors in advance and stores the measured center of gravity of the measured object in the calculation of the center of gravity of the measured object, do.
무게 중심 계산부는 상기 피측정 대상의 애지머스 축 방향으로의 무게 중심이 획득되면, 상기 구동 결합부를 제어하여 상기 피측정 대상을 상기 XY 좌표계의 Y축 기준으로 회전하여 상기 압력 플레이트에 거치하여, 상기 피측정 대상의 2차원 무게 중심(YCG, ZCG)을 계산하고, 계산된 2개의 2차원 무게 중심((XCG, YCG), (YCG, ZCG))으로부터 상기 피측정 대상의 3차원 무게 중심 (XCG, YCG, ZCG)을 획득하는 것을 특징으로 한다.When the center of gravity of the measured object in the azimuth axis direction is obtained, the center-of-gravity calculator controls the drive-coupled unit to rotate the measured object relative to the Y-axis of the XY coordinate system, (Y CG , Z CG ) of the measured object from the two calculated two-dimensional center of gravity (X CG , Y CG ), (Y CG , Z CG ) Dimensional center of gravity (X CG , Y CG , Z CG ).
상기 구동 결합부는 상기 무게 중심 계산부로부터 상기 방향 전환 신호가 인가되면, 상기 피측정 대상의 애지머스 축이 상기 압력 플레이트와 수평으로 거치되도록, 거치 수단과 결합하여 상기 압력 플레이트에 거치하고, 상기 거치 수단의 무게 중심이 상기 압력 플레이트의 중심에 배치되도록 거치하는 것을 특징으로 한다.Wherein the drive coupling unit is coupled to the mounting unit and is mounted on the pressure plate so that the azimuth axis of the measurement target is horizontally mounted to the pressure plate when the direction switching signal is applied from the center- And the center of gravity of the means is placed at the center of the pressure plate.
상기 무게 중심 제어부는 상기 결합 제어 신호에 응답하여, 상기 2축 구동 장치의 각 구성 요소 중 결합될 2개의 구성 요소에서 하나의 구성 요소를 무게 중심이 상기 압력 플레이트의 Z 축 상에 배치되도록 거치하고, 다른 하나의 구성 요소의 무게 중심을 상기 압력 플레이트의 Z 축 상에 위치시킨 후 상기 2개의 구성 요소를 결합하는 것을 특징으로 한다.The center-of-gravity control unit, in response to the coupling control signal, mounts one of the two components to be coupled among the respective components of the two-axis driving apparatus such that the center of gravity is disposed on the Z axis of the pressure plate , The center of gravity of the other component is positioned on the Z axis of the pressure plate, and then the two components are coupled.
상기 무게 중심 계산부는 상기 결합된 구성 요소의 무게 중심을 계산하여, 상기 결합된 구성 요소의 무게 중심이 상기 압력 플레이트의 Z 축 상에 위치하지 않으면, 결합 오차가 발생한 것으로 판별하고, 상기 구동 결합부를 제어하여 상기 결합된 구성 요소의 무게 중심이 상기 Z 축상에 위치하도록 결합 상태를 조절하는 것을 특징으로 한다.The center-of-gravity calculation unit calculates the center of gravity of the combined component, and if the center of gravity of the combined component is not located on the Z-axis of the pressure plate, it is determined that a coupling error has occurred, And the coupling state is controlled such that the center of gravity of the combined component is located on the Z axis.
따라서, 본 발명의 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템은 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템이 2축 구동 장치의 각 구성 요소에 대한 무게 중심을 측정하고, 측정된 무게 중심을 기준으로 각 구성 요소를 결합함에 따라 2축 짐벌 구동 장치의 정밀한 조립이 가능하며, 무게 중심 오차를 즉각적으로 수정할 수 있다. 뿐만 아니라 측정과 조립이 일괄적으로 이루어 짐에 따라 생산성을 향상 시킬 수 있다.Therefore, the center-of-gravity measurement and assembly system of the present invention can measure the center of gravity for each component of the two-axis drive system, By combining each component as a standard, it is possible to precisely assemble the biaxial gimbals drive unit and correct the center-of-gravity error instantly. In addition, productivity and productivity can be improved as the measurement and assembly are performed collectively.
도1 은 종래의 2축 짐벌을 이용하는 탐색기의 일예를 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일실시예에 따른 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템을 나타낸다.
도3 은 도2 의 측정부의 일 구현 예를 나타낸다.
도4 는 구동 결합부가 2축 구동 장치를 측정부의 압력 플레이트에 거치하는 방식을 나타낸다.
도5 는 도2 의 무게 중심 측정 장치를 이용하여 2축 구동 장치의 무게 중심 측정하는 개념을 나타낸다.
도6 은 2축 구동 장치의 무게 중심 측정 방법을 나타낸다.1 shows an example of a searcher using a conventional two-axis gimbals.
FIG. 2 shows a center-of-gravity measurement and assembling system of a two-axis gimbals drive apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows an embodiment of the measurement section of Fig.
4 shows the manner in which the drive coupling unit mounts the two-axis drive unit on the pressure plate of the measurement unit.
FIG. 5 shows a concept of measuring the center of gravity of a two-axis driving apparatus using the center-of-gravity measuring apparatus of FIG.
6 shows a method of measuring the center of gravity of the two-axis driving device.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.
도2 는 본 발명의 일실시예에 따른 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템을 나타내고, 도3 은 도2 의 측정부의 일 구현 예를 나타낸다.FIG. 2 shows a center-of-gravity measuring and assembling system of a biaxial gimbals driving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows an embodiment of the measuring unit of FIG.
도2 에 도시된 무게 중심 측정 시스템은 측정부(100), 무게 중심 계산부(200), 디스플레이부(300) 및 구동 결합부(400)를 구비한다.2 includes a
측정부(100)는 무게 중심을 측정할 2축 구동 장치가 거치되고, 복수개의 로드셀 센서(LC)를 구비하여 거치된 장치의 무게 배분을 측정하여 무게 중심 계산부(200)로 전송한다.The
도3 에 도시된 바와 같이, 측정부(100)는 무게 중심을 측정할 2축 구동 장치가 거치되는 압력 플레이트(PL)와 상기 압력 플레이트(PL)의 하부면에 고정되어 각각 압력 및 힘을 측정하여 측정 신호를 발생하는 4개의 로드셀 센서(LC) 를 구비한다. 4개의 로드셀 센서(LC)는 압력 플레이트(PL) 상에 배치되는 2축 구동 장치의 무게 중심을 용이하게 측정할 수 있도록 압력 플레이트(PL)의 중심을 기준으로 구분되는 2차원 평면(XY 평면)의 4분면에 각각 하나씩 균등하게 배치된다. 로드셀 센서(LC)의 개수는 4개 이상 복수개로 구비될 수도 있으나, 4개의 로드셀 센서(LC)가 구비되는 경우, 무게 중심을 용이하게 계산할 수 있다.3, the
이때 4개의 로드셀 센서(LC) 각각은 압력 플레이트(PL)의 중심으로부터 X축 및 Y축을 기준으로 서로 대칭되는 위치((x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4))에 배치된다. 일 예로 4개의 로드셀 센서(LC)는 각각 압력 플레이트(PL)의 네 모서리에 각각 배치되거나, 4개의 4분면 중심에 각각 배치될 수 있다. 그러나 로드셀 센서(LC)가 배치되는 위치는 측정될 2축 구동 장치의 무게나 형상 등을 고려하여 조절될 수 있다.At this time, each of the four load cell sensors LC has a position (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ), (x 4 , y 4 ). For example, each of the four load cell sensors LC may be disposed at each of four corners of the pressure plate PL, or may be disposed at each of four quadrant centers. However, the position where the load cell sensor LC is disposed can be adjusted in consideration of the weight or shape of the two-axis driving device to be measured.
그리고 측정부(100)는 4개의 로드셀 센서(LC)의 하부에 베이스 플레이트(BP)가 더 구비할 수 있다. 베이스 플레이트(BP)는 압력 플레이트(PL)가 수평을 유지할 수 있도록 조절하고, 2축 구동 장치가 거치된 경우에는 압력 플레이트(PL)를 지지하기 위해 구비된다. 베이스 플레이트(BP)는 압력 플레이트(PL)를 용이하게 지지 할 수 있도록 압력 플레이트(PL)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.The
도3 에서는 압력 플레이트(PL)와 베이스 플레이트(BP)가 사각형 형태로 구현되는 것으로 도시하였으나, 압력 플레이트(PL)와 베이스 플레이트(BP)의 형태는 다른 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 압력 플레이트(PL)와 베이스 플레이트(BP)는 원판 형태로 구현될 수도 있다. 다만 압력 플레이트(PL)과 베이스 플레이트(BP)는 압력 플레이트(PL)의 중심을 기준으로 하는 4분면의 형상이 서로 동일하게 형성되어야 한다.In FIG. 3, the pressure plate PL and the base plate BP are illustrated as being formed in a rectangular shape. However, the shapes of the pressure plate PL and the base plate BP may be different. For example, the pressure plate PL and the base plate BP may be embodied as a disc. However, the pressure plate PL and the base plate BP should be formed so that the four quadrants have the same shape with respect to the center of the pressure plate PL.
무게 중심 계산부(200)는 4개의 로드셀 센서(LC) 각각으로부터 측정 신호를 인가받고, 측정 신호를 분석하여 현재 거치된 장치의 무게 중심을 계산한다. 무게 중심 계산부(200)에는 압력 플레이트(PL)의 중심으로부터 4개의 로드셀 센서(LC)가 배치된 위치((x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4))가 미리 저장되어 있으며, 각각의 로드셀 센서(LC)에서 인가되는 측정 신호를 분석하여 획득되는 압력값과 4개의 로드셀 센서(LC)의 위치를 이용하여 XY 평면상에서 피측정 대상인 2축 구동 장치의 무게 중심을 계산한다.The center-of-
이때 무게 중심 계산부(200)는 로드셀 센서(LC)가 비선형성 및 히스테리시스(Hysteresis)와 같은 특성을 갖는 경우가 있으므로, 사전에 미리 로드셀 센서(LC)의 특성을 검사하여, 이를 피측정 대상의 무게 중심 측정 시에 반영함으로써 측정 오차를 줄일 수 있다.Since the load cell sensor LC may have characteristics such as nonlinearity and hysteresis in this case, the center-of-
그리고 무게 중심 계산부(200)는 단순히 측정부(100)에 거치된 장치의 무게 중심 만을 측정하는 것이 아니라 거치된 구동 결합부(400)로 방향 전환 신호를 전송하여 거치된 장치의 거치 방향을 전환할 수 있다. 무게 중심 계산부(200)가 거치된 장치의 거치 방향을 전환하는 것은 기존의 무게 중심 측정 장치와 달리 거치된 장치의 Z 축 방향으로의 무게 중심을 측정하기 위해서이다.The center-of-
Z 축 방향으로의 무게 중심을 측정할 때, 무게 중심 계산부(200)는 구동 결합부(400)가 별도의 거치 수단을 피측정 대상에 결합하여 압력 플레이트(PL)에 거치할 수 있도록 제어한다. 별도의 거치 수단에 대해서는 후술하도록 한다.When measuring the center of gravity in the Z-axis direction, the center-of-
또한 무게 중심 계산부(200)는 구동 결합부(400)로 결합 제어 신호를 전송하여 2축 구동 장치의 각 구성을 측정된 무게 중심에 일치시켜 결합할 수 있도록 한다. 무게 중심 계산부(200)는 2축 구동 장치의 각 구성 각각에 대해 무게 중심을 측정하고, 측정된 무게 중심에 따라 구동 결합부(400)가 각 구성을 결합하도록 제어하기 위해 결합 제어 신호를 전송한다.In addition, the center-of-
구동 결합부(400)는 무게 중심 계산부(200)의 제어에 따라 2축 구동 장치를 측정부(100)의 압력 플레이트(PL)에 거치한다.The
도4 는 구동 결합부가 2축 구동 장치를 측정부의 압력 플레이트에 거치하는 방식을 나타낸다.4 shows the manner in which the drive coupling unit mounts the two-axis drive unit on the pressure plate of the measurement unit.
도4 에서는 설명의 편의를 위해 2축 구동 장치를 간략화하여 도시하였으며, 도4 에서 (a)는 2축 구동 장치의 XY 평면 상의 무게 중심, 즉 애지머스(Azimuth) 축의 무게 중심을 측정하기 위한 거치 방식을 나타내고, (b)는 Z 축 방향 무게 중심, 즉 엘리베이션(Elevation) 축의 무게 중심을 측정하기 위한 거치 방식을 나타낸다.4, the two-axis driving device is simplified for convenience of explanation. In FIG. 4, (a) is a view for showing the center of gravity on the XY plane of the two-axis driving device, i.e., the center of gravity of the azimuth axis (B) shows a mounting method for measuring the center of gravity in the Z-axis direction, that is, the center of gravity of the elevation axis.
구동 결합부(400)는 애지머스 축의 무게 중심을 측정하는 경우에는 (a)에 도시된 바와 같이 2축 구동 장치의 애지머스 축이 측정부(100)의 Z축 방향이 되도록 압력 플레이트(PL) 상에 거치한다.When the center of gravity of the agimus shaft is measured, as shown in (a), the
그러나 엘리베이션 축의 무게 중심을 측정하는 경우에는 (b)에 도시된 바와 같이 별도의 구비되는 지지 수단과 결합하여 측정부(100)의 압력 플레이트(PL)에 거치한다. 여기서 구동 결합부(400)가 2축 구동 장치를 거치 수단과 결합하여 압력 플레이트(PL)에 거치하는 이유는 2축 구동 장치의 애지머스 축이 압력 플레이트(PL)와 수평을 이루지 않는 경우에 무게 중심을 정확하게 측정할 수 없기 때문이다. 그리고 구동 결합부(400)는 2축 구동 장치와 결합된 거치 수단에 의한 무게 중심 측정 오차가 발생하지 않도록 거치 수단의 중심이 압력 플레이트(PL)의 중심에 배치되도록 위치시킨다.However, in the case of measuring the center of gravity of the elevation shaft, it is mounted on the pressure plate PL of the measuring
무게 중심 계산부(200)가 압력 플레이트(PL) 상의 무게 중심을 계산하는 방법은 우선 피측정 대상이 압력 플레이트(PL) 상에 거치되면, Y축 방향으로의 무게를 무시하고, X축 무게 중심(XCG)을 수학식 1에 따라 계산한다.The center-of-
그리고 X축 방향으로의 무게를 무시하고, Y축 무게 중심(YCG)을 수학식 2에 따라 계산한다. 여기서 W1 내지 W4 는 각각 로드 셀(LC)에서 측정된 압력, 즉 피측정 대상이 복수개의 로드 셀(LC) 각각에 인가하는 하중을 의미한다.Then, the weight in the X-axis direction is ignored, and the Y-axis center of gravity (Y CG ) is calculated according to Equation (2). Here, W 1 to W 4 mean the pressure measured in the load cell LC, that is, the load applied to each of the plurality of load cells LC to be measured.
수학식 1 및 2 에 따라 X축 무게 중심(XCG)과 Y축 무게 중심(YCG)을 획득하면, 피측정 대상의 XY 평면 상의 무게 중심을 획득할 수 있다.By acquiring the X-axis center of gravity X CG and the Y-axis center of gravity (Y CG ) according to Equations 1 and 2, the center of gravity on the XY plane of the measured object can be obtained.
디스플레이부(300)는 무게 중심 계산부(200)가 획득한 각 로드셀 센서(LC)의 측정값과 측정값을 기초로 계산된 무게 중심의 위치 등을 사용자에게 표시한다.The
그러나 상기한 수학식 1 및 2 로는 2축 구동 장치의 Z 축 방향 무게 중심을 측정할 수 없으며, 도3 에 도시된 측정부(100)의 구조로는 Z 축 방향 무게 중심을 측정할 수 없다. 이에 XY 평면 상의 무게 중심을 측정할 수 있는 측정부(100)를 이용하여 2축 구동 장치의 무게 중심을 측정하기 위한 별도의 방법이 고안되어야 한다.However, Equation 1 and Equation 2 can not measure the center of gravity of the biaxial driving apparatus in the Z-axis direction, and the center of gravity in the Z-axis direction can not be measured with the structure of the measuring
도5 는 도2 의 무게 중심 측정 장치를 이용하여 2축 구동 장치의 무게 중심 측정하는 개념을 나타내었으며, 도6 은 2축 구동 장치의 무게 중심 측정 방법을 나타내었다.FIG. 5 shows a concept of measuring the center of gravity of the two-axis driving apparatus using the center-of-gravity measuring apparatus of FIG. 2, and FIG. 6 shows a method of measuring the center of gravity of the two-axis driving apparatus.
도5 및 도6 의 2축 구동 장치의 무게 중심 측정 방법을 설명하면, 우선 무게 중심 측정 장치의 무게 중심 계산부(200)는 먼저 구동 결합부(400)를 제어하여 도5 의 (a)에 도시된 바와 같이 2축 구동 장치의 고정부(22)의 애지머스 축이 측정부(100)의 Z축 방향이 되도록 압력 플레이트(PL) 상에 거치하고, 무게 중심을 측정한다(S11). 무게 중심 계산부(200)는 측정부(100)의 복수개의 로드셀 센서(LC)로부터 측정값을 인가받아 수학식 1 및 2 에 따라 거치된 고정부(22)의 XY 평면 상의 무게 중심(XF, YF), 즉 2차원 무게 중심을 계산한다.5 and 6, the center-of-
이후 무게 중심 계산부(200)는 도5 의 (b)에 도시된 바와 같이, 구동 결합부(400)를 제어하여 고정부(22)에 거치 수단을 결합하고, 거치수단이 결합된 고정부(22)의 엘리베이션 축이 측정부(100)의 Z축 방향이 되도록 고정부(22)을 Y축 기준으로 회전시켜 압력 플레이트(PL) 상에 거치하여 무게 중심을 측정한다(S12). 이때 구동 결합부(400)는 거치 수단의 무게 중심이 압력 플레이트(PL)의 무게 중심에 일치되도록 거치하여 거치 수단에 의해 고정부(22)의 무게 중심 측정에 오차가 발생하지 않도록 한다. 5 (b), the center-of-
고정부(22)의 Y축을 기준으로 회전하였으므로, 무게 중심 계산부(200)는 복수개의 로드셀 센서(LC)로부터 측정값으로부터 고정부(22)의 YZ 평면 상의 2차원 무게 중심(YF, ZF)을 계산할 수 있다.The center-of-
무게 중심 계산부(200)는 고정부(22)의 애지머스 축 방향 측정으로부터 무게 중심(XF, YF)를 계산하고, 엘리베이션 축 방향 측정으로부터 무게 중심(YF, ZF)을 계산하여 고정부(22)의 3차원 무게 중심(XF, YF, ZF)를 획득한다(S13).The center of
이후 회전부(21)에 대해서도 고정부(22)와 동일한 방식으로 애지머스 축 방향 측정으로부터 무게 중심(XR, YR)을 계산하고, 엘리베이션 축 방향 측정으로부터 무게 중심(YR, ZR)을 계산하여 회전부(21)의 3차원 무게 중심(XR,YR, ZR)를 획득한다(S14).The center of gravity X R and Y R is calculated from the azimuth axis direction measurement in the same manner as the
그리고 무게 중심 계산부(200)는 도5 의 (c)에 도시된 바와 같이, 구동 결합부(400)를 제어하여 획득된 고정부(22)의 무게 중심이 압력 플레이트(PL)의 Z 축 상에 위치하도록 거치하고, 고정부(22)의 상단에 회전부(21)의 무게 중심이 고정부(22)과 마찬가지로 압력 플레이트(PL)의 Z 축 상에 위치하도록 이동시켜 고정부(22)과 회전부(21)를 결합한다(S15). 즉 고정부(22)와 회전부(21)의 무게 중심을 통과하는 애지머스 축이 압력 플레이트(PL)의 Z 축과 일치하도록 결합한다.5C, the center of gravity of the fixing
고정부(22)와 회전부(21)가 결합되면 2축 짐벌(20)이 구성된다. 여기서 고정부(22)와 회전부(21)의 무게 중심이 압력 플레이트(PL)의 Z 축에 일치한 상태로 결합되므로, 결합된 2축 짐벌(20)은 기본적으로 축 정렬이 되어 있는 상태로 가정할 수 있다. 그러나 실제로 결합된 2축 짐벌(20)의 무게 중심이 결합전과 달리 결합 오차로 인해 압력 플레이트(PL)의 Z 축에 일치하지 않는 경우가 발생 할 수 있다.When the fixed
이에 무게 중심 계산부(200)는 고정부(22)와 회전부(21)가 결합되어 압력 플레이트(PL)에 거치된 2축 짐벌(20)의 (애지머스)축 방향 측정으로부터 무게 중심(XG, YG)을 계산하고, 2축 짐벌(20)의 엘리베이션 축이 측정부(100)의 Z축 방향이 되도록 2축 짐벌(20)을 Y축 기준으로 회전시켜 압력 플레이트(PL) 상에 거치하여 무게 중심을 측정하여 엘리베이션 축 방향 측정으로부터 무게 중심(YG, ZG)을 계산함으로써, 2축 짐벌(20)의 3차원 무게 중심(XG, YG, ZG)을 획득한다(S16). 즉 무게 중심 계산부(200)는 고정부(22) 및 회전부(21)와 마찬가지로 2축 짐벌(20)을 하나의 구성 요소로서 3차원 무게 중심(XG, YG, ZG)을 획득한다.The center of
그리고 획득된 2축 짐벌(20)의 무게 중심이 압력 플레이트 상의 Z 축에 정렬되어 있는지 판별한다(S17). 판별 결과, 2축 짐벌(20)의 무게 중심이 압력 플레이트 상의 Z 축에 정렬되어 있지 않다면, 고정부(22)와 회전부(21)의 결합 시 무게 중심이 어긋난 것으로 판별할 수 있으므로, 고정부(22)와 회전부(21)의 결합을 조절하여 2축 짐벌(20)의 무게 중심이 압력 플레이트 상의 Z 축에 정렬될 수 있도록 한다(S18). 이때 고정부(22)와 회전부(21)의 결합 조절은 고정부(22)와 회전부(21)의 결합 시, 결합부 형상 의해 발생하는 결합 각도 오차 등을 조절함으로써, 무게 중심의 위치를 조절한다.Then, it is determined whether the center of gravity of the obtained
무게 중심 계산부(200)는 고정부(22)와 회전부(21)의 무게 중심 측정 방식과 동일한 방식으로 광학계(10)에 대해 애지머스 축 방향 측정 및 엘리베이션 축 방향 측정을 수행하여 광학계(10)의 3차원 무게 중심(XO, YO, ZO)을 획득한다(S19).The center-of-
이에 무게 중심 계산부(200)는 고정부(22)와 회전부(21)의 결합과 동일한 방식으로 2축 짐벌(20)의 무게 중심이 압력 플레이트(PL)의 Z 축 상에 위치하도록 거치하고, 도5 의 (e)에 도시된 바와 같이 2축 짐벌(20)의 상단에 광학계(10)의 무게 중심이 압력 플레이트(PL)의 Z 축 상에 위치하도록 이동시켜 2축 짐벌(20)과 광학계(10)를 결합하여 2축 짐벌 구동 장치를 구성한다(S20).The center-of-
그리고 2축 짐벌 구동 장치를 도5 의 (e) 및 (f)와 같이 압력 플레이트(PL)에 거치하여 무게 중심을 획득한다(S21). 무게 중심 계산부(200)는 획득된 2축 구동 장치의 무게 중심이 압력 플레이트(PL) 상의 Z 축에 정렬되어 있는지 판별한다(S21).Then, the biaxial gimbals drive apparatus is mounted on the pressure plate PL as shown in FIGS. 5 (e) and 5 (f) to obtain the center of gravity (S21). The center-of-
만일 2축 구동 장치의 무게 중심이 압력 플레이트(PL) 상의 Z 축에 정렬되어 있다면, 이는 2축 구동 장치가 정확한 무게 중심을 기준으로 올바르게 결합된 것으로 판별하여 종료한다. 그러나 2축 구동 장치의 무게 중심이 압력 플레이트(PL) 상의 Z 축에 정렬되어 있지 않다면, 광학계(10)의 결합 상태를 조절한다. 여기서 무게 중심 계산부(200)가 만일 2축 짐벌(20)의 결합 상태를 조절하여 무게 중심을 정렬하는 경우, 2축 짐벌(20)의 고정부(22) 및 회전부(21)의 정렬 상태가 오히려 어긋나게 될 수 있다. 이에 무게 중심 계산부(200)는 2축 짐벌(20)이 아닌 광학계(10)를 조절하여 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심을 정렬한다. 이때 광학계(10)의 결합 상태는 회전 광학계의 무게 추와 같은 무게 조절 수단을 추가하거나 제거하여 조절할 수 있다.If the center of gravity of the two-axis driving device is aligned with the Z axis on the pressure plate PL, it is determined that the two-axis driving device is correctly coupled with respect to the correct center of gravity and ends. However, if the center of gravity of the two-axis driving device is not aligned with the Z axis on the pressure plate PL, the coupling state of the
광학계(10)는 결합 조절을 위해 제거 가능한 복수개의 무게 조절 수단이 외주면에 무게 조절 수단이 균등한 간격으로 배치될 수 있다.In the
결과적으로 본 발명은 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템이 2축 구동 장치의 각 구성 요소에 대한 무게 중심을 측정하고, 측정된 무게 중심을 기준으로 각 구성 요소를 결합함에 따라 2축 짐벌 구동 장치의 정밀한 조립이 가능하며, 무게 중심 오차를 즉각적으로 수정할 수 있다. 뿐만 아니라 측정과 조립이 일괄적으로 이루어 짐에 따라 생산성을 향상 시킬 수 있다.As a result, according to the present invention, the center-of-gravity measurement and assembling system of the two-axis gimbals driving apparatus measures the center of gravity of each component of the two-axis driving apparatus, and combines the respective components based on the measured center of gravity, Precise assembly of the drive is possible and the center of gravity error can be corrected immediately. In addition, productivity and productivity can be improved as the measurement and assembly are performed collectively.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The method according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and a carrier wave (for example, transmission via the Internet). The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (8)
상기 각 구성 요소의 무게 중심 측정 방향을 전환하기 위한 방향 전환 신호를 생성하고, 상기 측정부에서 인가되는 측정 신호를 분석하여 상기 피측정 대상인 2축 짐벌 구동 장치의 각 구성 요소별 3차원 무게 중심을 계산하고, 계산된 상기 각 구성 요소별 무게 중심을 기준으로 상기 각 구성 요소를 결합하기 위한 결합 제어 신호를 출력하는 무게 중심 계산부; 및
상기 무게 중심 계산부의 제어에 따라 상기 각 구성 요소를 상기 압력 플레이트 상에 애지머스축 방향으로 거치하고, 상기 방향 전환 신호에 응답하여 상기 압력 플레이트에 거치된 상기 구성 요소를 엘리베이션 축 방향으로 거치하며, 상기 결합 제어 신호에 응답하여 상기 구성 요소들을 결합하는 구동 결합부; 를 포함하는 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템.A measuring unit disposed at a lower end of the pressure plate, the measuring unit including a plurality of load cell sensors for measuring a pressure generated by the object to be measured and generating a measurement signal;
A direction switching signal for switching the measurement direction of the center of gravity of each component is generated and the measurement signal applied from the measurement unit is analyzed to determine the center of gravity of each component of the two- A center of gravity calculation unit for calculating a center of gravity of each component and outputting a coupling control signal for coupling the respective components based on the calculated center of gravity of each component; And
Mounting the respective components on the pressure plate in the axial direction of the azimuth axes under the control of the center of gravity calculating unit and mounting the components mounted on the pressure plate in the elevation axis direction in response to the direction switching signal, A drive coupling unit coupling the components in response to the coupling control signal; Axis gimbal driving device.
상기 압력 플레이트의 무게 중심을 기준으로 4분면에 상기 무게 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 각각 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템.The apparatus of claim 1, wherein the plurality of load cells
Axis gimbal driving apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the center of gravity of the pressure plate is disposed at a position symmetrical to the center of gravity of the quadrant.
상기 복수개의 로드셀 센서가 배치된 위치가 상기 압력 플레이트의 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계의 좌표((x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4))로 미리 저장되어 있으며, 상기 압력 플레이트 상에 거치된 상기 피측정 대상의 X축 무게 중심(XCG) 및 Y축 무게 중심(YCG)을 각각 수학식
및 수학식
에 따라 계산하여 상기 피측정 대상의 2차원 무게 중심(XCG, YCG)을 계산하는 것을 특징으로 하는 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템.3. The apparatus according to claim 2, wherein the center-of-
(X 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ), and (x 3 , y 3 ) of the XY coordinate system having the centers of the pressure plates as the origin, 4, y 4)) to, and stored in advance, each of the above equation the measured X-axis center of gravity (CG X) and Y-axis of the target center-of-gravity (CG Y) mounted on the pressure plate
And Equation
Wherein the two-dimensional center of gravity (X CG , Y CG ) of the object to be measured is calculated by calculating the two-dimensional center of gravity (X CG , Y CG ) of the object to be measured.
상기 복수개의 로드셀 센서가 갖는 비선형성 및 히스테리시스 특성이 미리 측정되어 저장되고, 상기 피측정 대상의 상기 무게 중심을 계산할 때, 상기 특성을 반영하여 상기 무게 중심을 계산하는 것을 특징으로 하는 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템.4. The apparatus of claim 3, wherein the center-of-
Wherein the nonlinearity and hysteresis characteristics of the plurality of load cell sensors are measured and stored in advance and the center of gravity is calculated by reflecting the characteristic when calculating the center of gravity of the measured object. The center of gravity measurement assembly of the device.
상기 피측정 대상의 애지머스 축 방향으로의 무게 중심이 획득되면, 상기 구동 결합부를 제어하여 상기 피측정 대상을 상기 XY 좌표계의 Y축 기준으로 회전하여 상기 압력 플레이트에 거치하여, 상기 피측정 대상의 2차원 무게 중심(YCG, ZCG)을 계산하고, 계산된 2개의 2차원 무게 중심((XCG, YCG), (YCG, ZCG))으로부터 상기 피측정 대상의 3차원 무게 중심 (XCG, YCG, ZCG)을 획득하는 것을 특징으로 하는 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템.5. The apparatus of claim 4, wherein the center-of-
Wherein when the center of gravity in the azimuth axis direction of the measured object is obtained, the drive coupling unit is controlled to rotate the measured object relative to the Y-axis of the XY coordinate system and to mount on the pressure plate, the two-dimensional center of gravity (Y CG, Z CG) calculation, and calculating a second two-dimensional center of gravity ((X CG, Y CG) , (Y CG, Z CG)) from the three-dimensional weight of the to-be-measured target center (X CG , Y CG , Z CG ) of the two-axis gimbals driving apparatus.
상기 무게 중심 계산부로부터 상기 방향 전환 신호가 인가되면, 상기 피측정 대상의 애지머스 축이 상기 압력 플레이트와 수평으로 거치되도록, 거치 수단과 결합하여 상기 압력 플레이트에 거치하고, 상기 거치 수단의 무게 중심이 상기 압력 플레이트의 중심에 배치되도록 거치하는 것을 특징으로 하는 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템.6. The apparatus according to claim 5,
Wherein when the direction switching signal is applied from the center-of-gravity calculation unit, the angular axis of the measured object is horizontally mounted to the pressure plate, Is mounted on the center of the pressure plate so as to be positioned at the center of the pressure plate.
상기 결합 제어 신호에 응답하여, 상기 2축 구동 장치의 각 구성 요소 중 결합될 2개의 구성 요소에서 하나의 구성 요소를 무게 중심이 상기 압력 플레이트의 Z 축 상에 배치되도록 거치하고, 다른 하나의 구성 요소의 무게 중심을 상기 압력 플레이트의 Z 축 상에 위치시킨 후 상기 2개의 구성 요소를 결합하는 것을 특징으로 하는 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템.The apparatus of claim 1, wherein the center-of-gravity control unit
In response to the coupling control signal, one component of two components to be combined among the components of the two-axis driving device is mounted so that the center of gravity is placed on the Z-axis of the pressure plate, and the other component Wherein the center of gravity of the element is positioned on the Z axis of the pressure plate and then the two components are engaged.
상기 결합된 구성 요소의 무게 중심을 계산하여, 상기 결합된 구성 요소의 무게 중심이 상기 압력 플레이트의 Z 축 상에 위치하지 않으면, 결합 오차가 발생한 것으로 판별하고, 상기 구동 결합부를 제어하여 상기 결합된 구성 요소의 무게 중심이 상기 Z 축상에 위치하도록 결합 상태를 조절하는 것을 특징으로 하는 2축 짐벌 구동 장치의 무게 중심 측정 조립 시스템.8. The apparatus of claim 7, wherein the center-of-
Calculating a center of gravity of the combined component so as to determine that a coupling error has occurred if the center of gravity of the combined component is not located on the Z axis of the pressure plate, And the coupling state is adjusted so that the center of gravity of the component is located on the Z axis.
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