KR101701269B1 - 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치 및 방법 - Google Patents

시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치는 진동을 발생시키는 가진기; 상기 가진기의 상부에 설치되고, 상부에 배치된 시트에 가진을 가하도록 상기 가진기의 구동에 의해 진동하는 리지드 기판; 상기 시트의 상부에 배열되고, 상기 리지드 기판의 진동에 따른 상기 시트의 가진에 의해 각각 진동하는 복수의 더미; 및 상기 리지드 기판에 설치되어 상기 리지드 기판의 진동에 따른 제1 진동 신호를 측정하는 제1 센서, 및 상기 복수의 더미 각각에 설치되어 상기 복수의 더미 각각에 전달되는 진동에 따른 제2 진동 신호를 측정하는 제2 센서를 포함하고, 상기 제1 및 제2 진동 신호에 기초하여 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 측정부를 포함한다.

Description

시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING DISTRIBUTION OF DYNAMIC STIFFNESS AND LOSS FACTOR FOR DYNAMIC COMFORT EVALUATION OF SEAT}
본 발명의 실시예들은 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 개인의 여가 시간 증대 및 생활수준의 향상으로 인해 자동차 문화가 급격히 발달되고 있다. 즉, 자동차가 단순한 교통수단의 의미를 넘어서 개인 또는 집단의 생활공간으로서 자리매김해 나가고 있다.
이처럼, 자동차 내에서 활동하는 시간이 늘어남에 따라, 탑승자들의 승차감을 중요시 하는 경향이 확산되고 있다.
한편, 시트의 안락감의 정도가 차량의 승차감의 기준이 되기도 한다. 이때, 시트의 안락감을 좀 더 정확히 예측하기 위해, 시트의 특성을 보다 정확히 파악하는 것이 중요하다.
즉, 차량의 진동이 시트에 전달되는 강도를 통해, 탑승자가 느끼는 시트의 안락감을 예측할 수 있다.
그런데, 기존에 차량의 시트의 경우, 단일 수치를 사용하여 시트의 특성을 평가하였다. 때문에 시트의 안락감 평가에는 사용될 수 있지만, 평가한 데이터를 통해 시트의 특성을 분석하거나 시트의 안락감을 향상시키기 위해 고려해야 하는 인자를 분석할 수 없다.
따라서, 시트의 각 부분별로 진동 특성을 분석하여 시트의 안락감을 예측할 수 있고, 시트의 진동 특성에 영향을 미치는 요소를 측정할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
관련 선행기술로는 공개특허공보 제10-1996-0081325(발명의 명칭: 자동차 진동특성측정장치, 공개일자: 1998년 10월 7일)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 시트 위에 배열된 복수의 더미별로 시트의 강성 및 손실계수를 측정하고, 이를 토대로 시트의 동적 특성인 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정할 수 있는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 시트의 동적 특성인 강성 분포 및 손실계수 분포를 분석하여, 시트의 안락감 평가를 예측할 수 있는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치는 진동을 발생시키는 가진기; 상기 가진기의 상부에 설치되고, 상부에 배치된 시트에 가진을 가하도록 상기 가진기의 구동에 의해 진동하는 리지드 기판; 상기 시트의 상부에 배열되고, 상기 리지드 기판의 진동에 따른 상기 시트의 가진에 의해 각각 진동하는 복수의 더미; 및 상기 리지드 기판에 설치되어 상기 리지드 기판의 진동에 따른 제1 진동 신호를 측정하는 제1 센서, 및 상기 복수의 더미 각각에 설치되어 상기 복수의 더미 각각에 전달되는 진동에 따른 제2 진동 신호를 측정하는 제2 센서를 포함하고, 상기 제1 및 제2 진동 신호에 기초하여 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 측정부를 포함한다.
상기 측정부는 상기 제1 및 제2 진동 신호에 기초한 전달함수를 이용하여 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정할 수 있다.
상기 측정부는 상기 제2 진동 신호의 자기상관함수에 기초하여 산출되는 파워스펙트럼밀도, 및 기준 진동 신호인 상기 제1 진동 신호와 상기 제2 진동 신호의 상호상관함수에 기초하여 산출되는 상호스펙트럼밀도를 이용하여 상기 전달함수를 도출하고, 상기 도출된 전달함수를 이용하여 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정할 수 있다.
상기 측정부는 상기 복수의 더미 각각에서 측정된 강성 및 손실계수를 커브 피팅(curve fitting)하여 상기 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정할 수 있다.
상기 측정부는 서로 다른 특성을 가지는 각 시트 별로 측정된 상기 강성 분포 및 손실계수 분포를 분석하여, 상기 각 시트 별로 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 평균값을 포함하는 인덱스를 산출하고, 상기 산출된 인덱스를 이용하여 상기 시트의 동적 특성에 관한 회귀식을 도출하며, 상기 도출된 회귀식을 이용하여 상기 시트의 안락함에 관한 주관 평가 결과를 예측할 수 있다.
상기 인덱스는 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 최대값 및 최소값에 기초하여 산출되는 표준 편차를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 센서는 가속도계 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치는 시트의 상부에 배열된 복수의 더미 각각에 대한 복소 강성의 실험 측정치를 획득하는 획득부; 상기 복소 강성의 실험 측정치 각각의 실수부 및 허수부를, 상기 복수의 더미 각각에 대해 이론적으로 모델링한 이론 전달함수의 실수부 및 허수부와 비교하는 비교부; 및 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 측정부를 포함한다.
상기 획득부는 상기 복수의 더미 각각의 진동에 따른 제2 진동 신호의 자기상관함수에 기초하여 산출되는 파워스펙트럼밀도, 및 가진기를 통해 상기 시트에 가해지는 기준 진동 신호인 제1 진동 신호와 상기 제2 진동 신호의 상호상관함수에 기초하여 산출되는 상호스펙트럼밀도를 통해 도출되는 실험 전달함수를 이용하여 상기 복소 강성의 실험 측정치를 획득할 수 있다.
상기 획득부는 상기 시트를 스프링으로 모델링하여, 상기 시트 및 상기 복수의 더미를 질량-스프링 시스템(mass-spring system)으로 해석함으로써, 상기 이론 전달함수를 획득할 수 있다.
상기 비교부는 상기 복수의 더미별로, 상기 실험 측정치의 실수부와 상기 이론 전달함수의 실수부를 비교하여 상기 강성을 변수로 하는 제1 관계식을 유도하고, 상기 실험 측정치의 허수부와 상기 이론 전달함수의 허수부를 비교하여 상기 강성 및 손실계수를 변수로 하는 제2 관계식을 유도하며, 상기 제1 및 제2 관계식에 기초한 연립방정식으로부터 상기 변수 각각의 해를 도출하고, 상기 측정부는 상기 복수의 더미별로 도출된 상기 변수 각각의 해를 상기 시트의 강성 및 손실계수로서 측정할 수 있다.
상기 측정부는 상기 복수의 더미 각각에서 측정된 강성 및 손실계수를 커브 피팅하여, 상기 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정할 수 있다.
상기 측정부는 서로 다른 특성을 가지는 각 시트 별로 측정된 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포를 분석하여, 상기 각 시트 별로 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 평균값을 포함하는 인덱스를 산출하고, 상기 산출된 인덱스를 이용하여 상기 시트의 동적 특성에 관한 회귀식을 도출하며, 상기 도출된 회귀식을 이용하여 상기 시트의 안락함에 관한 주관 평가 결과를 예측할 수 있다.
상기 인덱스는 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 최대값 및 최소값에 기초하여 산출되는 표준 편차를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 방법은 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치에서, 시트의 상부에 배열된 복수의 더미 각각에 대한 복소 강성의 실험 측정치를 획득하는 단계; 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치에서, 상기 복소 강성의 실험 측정치 각각의 실수부 및 허수부를, 상기 복수의 더미 각각에 대해 이론적으로 모델링한 이론 전달함수의 실수부 및 허수부와 비교하는 단계; 및 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치에서, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시트 위에 배열된 복수의 더미별로 시트의 강성 및 손실계수를 측정하고, 이를 토대로 시트의 동적 특성인 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시트의 동적 특성인 강성 분포 및 손실계수 분포를 분석하여, 시트의 안락감 평가를 예측할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 더미 각각의 위치별 전달함수로부터, 복수의 더미 각각에 해당하는 강성 및 손실계수 분포를 측정함에 따라, 시트별 동적 특성을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 더미 각각에 대한 복소 강성의 실험 측정치와 복수의 더미 각각에 대해 이론적으로 모델링한 이론 전달함수를 비교함으로써, 시트별 동적 특성을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시트의 동적 특성을 객관적으로 측정하고, 이를 시트의 동적 안락감 평가(주관적 평가)와 비교함으로써, 시트의 안락감을 향상시키기 위한 개선 방향을 제시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치를 설명하기 위해 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 커브 피팅에 의한 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포 측정을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 각 시트 별 강성 분포 및 손실계수 분포에 대한 인덱스를 설명하기 위해 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 회귀식을 이용한 시트의 안락함에 관한 주관 평가 결과의 예측을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치를 설명하기 위해 도시한 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치(100)는 가진기(110), 리지드 기판(120), 복수의 더미(130) 및 측정부(140)를 포함한다.
상기 가진기(110)는 상부에 배치된 시트(101)에 가진을 가하기 위해 진동을 발생시킨다. 여기서, 상기 가진기(110)는 자동차의 구동에 의한 움직임을 대신하여 상기 시트(101)를 진동시키는 역할을 할 수 있다.
참고로, 상기 가진기(110)는 기계식, 전기식, 전기 유압식 등의 다양한 동작 방식으로 구동시킬 수 있다.
상기 리지드 기판(120)은 상기 가진기(110)의 상부에 설치되고, 상부에 배치된 시트(101)에 가진을 가하도록 상기 가진기(110)의 구동에 의해 진동한다.
다시 말해, 상기 리지드 기판(120)은 상기 가진기(110) 및 상기 시트 사이에 설치됨으로써, 상기 가진기(110)의 구동에 의해 진동하게 되면, 그 진동이 상기 시트(101)에 전달되어 상기 시트(101)를 진동시킬 수 있다.
참고로, 상기 리지드 기판(120)의 진동에 따른 진동 신호는 상기 시트(101)의 진동에 따른 진동 신호를 구하기 위한 기준 진동 신호로서 사용될 수 있다.
상기 복수의 더미(130)는 상기 시트(101)의 상부에 배열된다. 이때, 상기 복수의 더비(130)는 상기 시트(101)의 상부에 일정 패턴의 배열 구조로 배치될 수 있다.
상기 복수의 더미(130)는 상기 리지드 기판(120)의 진동에 따른 상기 시트(101)의 가진에 의해 각각 진동한다. 즉, 상기 복수의 더미(130)는 상기 리지드 기판(120)이 진동함에 따라 상기 시트(101)에 가진되는 진동을 전달받아 각각 진동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 복수의 더미(130)가 상기 시트(101)의 상부 곳곳에 골고루 배열되기 때문에, 상기 복수의 더미(130)가 배열된 위치별로 상기 시트(101)의 강성 및 손실계수를 측정할 수 있다.
상기 측정부(140)는 상기 리지드 기판(120)의 진동에 따른 기준 진동 신호(제1 진동 신호), 및 상기 복수의 더미(130) 각각의 진동에 따른 제2 진동 신호를 이용하여 상기 시트(101)의 강성 및 손실계수를 측정할 수 있다.
이를 위해, 상기 측정부(140)는 제1 센서(142) 및 제2 센서(144)를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서(142)는 상기 리지드 기판(120)에 설치되어 상기 리지드 기판(120)의 진동에 따른 제1 진동 신호를 측정한다.
이때, 상기 제1 센서(142)는 상기 리지드 기판(120)에 적어도 하나가 설치될 수 있고, 상기 가진기(110)의 구동에 의해 상기 리지드 기판(120)이 진동함에 따라 발생되는 진동 신호, 즉 상기 제1 진동 신호를 측정할 수 있다.
상기 제1 센서(142)는 가속도계 센서로 구현될 수 있다. 하지만, 상기 제1 센서(142)는 이에 한정되지 않고, 상기 가속도계 센서 이외에 진동 신호를 측정할 수 있는 다른 종류의 센서로 구현될 수도 있다.
상기 제2 센서(144)는 상기 복수의 더미(130) 각각에 설치되어 상기 복수의 더미(130) 각각에 전달되는 진동에 따른 제2 진동 신호를 측정한다.
이때, 상기 제2 센서(144)는 상기 시트(101)의 진동이 상기 복수의 더미(130) 각각에 전달됨에 따라, 상기 복수의 더미(130) 각각이 진동하면서 발생하는 진동 신호, 즉 상기 제2 진동 신호를 측정할 수 있다.
상기 제2 센서(144)는 상기 제1 센서(142)와 마찬가지로 가속도계 센서로 구현될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 상기 가속도계 센서 이외에 진동 신호를 측정할 수 있는 다른 종류의 센서로 구현될 수도 있다.
상기 측정부(140)는 상기 제1 및 제2 진동 신호에 기초하여, 상기 시트(101)의 강성 및 손실계수를 측정한다.
즉, 상기 측정부(140)는 상기 제1 및 제2 진동 신호에 기초한 전달함수(TF)를 이용하여 상기 시트(101)의 강성 및 손실계수를 측정할 수 있다.
이를 위해, 상기 측정부(140)는 상기 제1 및 제2 진동 신호에 기초하여 상기 전달함수를 도출할 수 있으며, 상기 도출된 전달함수를 이용하여 상기 시트(101)의 강성 및 손실계수를 상기 더미(130) 각각의 위치별로 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 측정부(140)는 상기 제2 진동 신호의 자기상관함수(autocorrelation function)에 기초하여 산출되는 파워스펙트럼밀도(power spectrum density), 및 기준 진동 신호인 상기 제1 진동 신호와 상기 제2 진동 신호의 상호상관함수(cross-correlation function)에 기초하여 산출되는 상호스펙트럼밀도(cross-spectrum density)를 이용하여 상기 전달함수(TF)를 도출하고, 상기 도출된 전달함수(TF)를 이용하여 상기 시트(101)의 강성 및 손실계수를 측정할 수 있다.
여기서, 상기 자기상관함수는 하기 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112015048542452-pat00001
여기서, Rxx는 상기 제2 진동 신호의 자기상관함수, x(t)는 상기 제2 진동 신호, τ는 x(t)를 취한 시간 사이의 간격, T는 시간을 나타낸다.
상기 자기상관함수에 기초하여 산출되는 상기 파워스펙트럼밀도는 하기 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112015048542452-pat00002
여기서, Sxx는 상기 제2 진동 신호의 자기상관함수에 기초한 파워스펙트럼밀도함수, Rxx는 상기 제2 진동 신호의 자기상관함수, τ는 x(t)를 취한 시간 사이의 간격, ω는 주파수를 나타낸다.
상기 상호상관함수는 하기 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 3]
여기서, Rxf는 상기 제1 및 제2 진동 신호의 상호상관함수, x(t)는 상기 제1 진동 신호, f(t)는 상기 제2 진동 신호, τ는 f(t)를 취한 시간 사이의 간격, T는 시간을 나타낸다.
상기 상호상관함수에 기초하여 산출되는 상기 상호스펙트럼밀도는 하기 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112015048542452-pat00004
여기서, Sxf는 상기 제1 및 제2 진동 신호의 상호상관함수에 기초한 상호스펙트럼밀도함수, Rxf는 상기 제1 및 제2 진동 신호의 상호상관함수, τ는 f(t)를 취한 시간 사이의 간격, ω는 주파수를 나타낸다.
이처럼, 상기 전달함수(TF)는 상기 수학식 1 내지 수학식 4를 토대로 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112015048542452-pat00005
즉, 상기 전달함수(TF)는 상기 상호스펙트럼밀도함수 및 상기 파워스펙트럼밀도함수 에 기초하여 산출될 수 있다.
상기 측정부(140)는 상기 전달함수(TF)를 통해 산출된 복소 강성으로부터 상기 시트(101)의 강성 및 손실계수를 측정할 수 있다. 여기서, 상기 복소 강성은 강성에 해당하는 실수부와, 손실계수에 해당하는 허수부로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 측정부(140)는 상기 복소 강성의 실수부에 해당하는 값을 해당 더미(130)에 대응되는 위치의 시트(101)에 대한 강성으로서 측정하고, 상기 복소 강성의 허수부에 해당하는 값을 해당 더미(130)에 대응되는 위치의 시트(101)에 대한 손실계수로서 측정할 수 있다.
한편, 상기 측정부(140)는 상기 복수의 더미(130) 각각에서 측정된 강성 및 손실계수를 커브 피팅(curve fitting)하여 상기 시트(101)의 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정할 수 있다. 상기 커브 피팅은 일반적으로 널리 사용되는 수치해석에 해당되므로, 본 실시예에서는 그것에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 상기 커브 피팅에 의한 상기 시트(101)의 강성 분포 및 손실계수 분포 측정에 대해 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 3a를 참조하면, 상기 측정부(140)는 상기 복수의 더미(130)에서 측정된 상기 강성 및 손실계수에 대한 각각의 전달함수의 수치를 커브 피팅 할 수 있다.
예를 들어, 상기 시트(101) 위에 배열되는 더미(130)의 개수가 15개이고, 각각에는 1에서 15까지의 숫자가 부여되었다고 가정한다. 이러한 경우, 상기 측정부(140)는 3, 6, 9, 12, 15번 더미(130) 각각에서 측정된 전달함수 각각의 수치를 커브 피팅을 이용하여 표현할 수 있다.
이때, 상기 측정부(140)는 상기 커브 피팅을 통해 상기 각각의 전달함수의 수치를 주파수 영역에서 나타낼 수 있다. 다시 말하면, 측정부(140)는 각 더미(130)에서 측정된 전달함수 각각의 수치를 주파수별 크기 값으로 나타낼 수 있다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 복수의 더미(130)가 배열된 각각의 위치별 전달함수의 크기를 주파수 영역에서 확인할 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 상기 측정부(140)는 상기 커브 피팅된 전달함수로부터, 상기 복수의 더미(130) 각각에 해당하는 강성 분포 및 손실계수 분포를 구할 수 있다.
이때, 상기 측정부(140)는 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 복수의 더미(130) 각각에 해당하는 강성 분포를 주파수 영역에서 나타낼 수 있으며, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 복수의 더미(130) 각각에 해당하는 손실계수 분포를 주파수 영역에서 나타낼 수 있다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 복수의 더미(130)가 배열된 각각의 위치별 강성 분포 및 손실계수 분포를 확인할 수 있으며, 이를 통해 상기 복수의 더미(130) 각각의 전달함수의 크기가 서로 다른 것을 알 수 있다. 다시 말해, 상기 시트(101)의 상부에 배열된 상기 복수의 더미(130)마다 측정되는 강성 및 손실계수는 서로 다를 수 있다.
한편, 상기 측정부(140)는 서로 다른 특성을 가지는 각 시트(101)별로 측정된 상기 강성 분포 및 손실계수 분포를 분석하여, 상기 각 시트(101)별로 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 평균값을 포함하는 인덱스를 산출할 수 있다.
이하에서는 상기 각 시트(101)별 강성 분포 및 손실계수 분포에 대한 인덱스에 대해 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.
도 1, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 측정부(140)는 상기 각 시트(101)별 강성 분포를 분석하고, 그 분석 결과에 기초하여 상기 각 시트(101)별 강성 분포의 평균값을 포함하는 인덱스를 산출할 수 있다(도 4a). 또한, 상기 측정부(140)는 상기 각 시트(101)별 손실계수 분포를 분석하고, 그 분석 결과에 기초하여 상기 각 시트(101)별 손실계수 분포의 평균값을 포함하는 인덱스를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 인덱스는 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각에 대한 표준 편차를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 상기 측정부(140)는 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 최대값 및 최소값에 기초하여 상기 표준 편차를 더 포함하는 상기 인덱스를 산출할 수 있다.
상기 측정부(140)는 상기 산출된 인덱스에 기초하여, 상기 시트(101)별 특성을 서로 비교, 분석할 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시트(101)별 강성 분포 및 손실계수 분포를 통해 상기 시트의 특성을 대변하는 인덱스를 추출하여 분석함으로써, 시트(101)의 각 요소(강성 및 손실계수)가 상기 시트(101)의 진동 특성에 미치는 영향을 객관적으로 파악할 수 있다.
상기 측정부(140)는 상기 산출된 인덱스를 이용하여 상기 시트(101)의 동적 특성에 관한 회귀식을 도출하고, 상기 도출된 회귀식을 이용하여 상기 시트(101)의 안락함에 관한 주관 평가 결과를 예측할 수 있다.
이하에서는 상기 도출된 회귀식을 이용한 시트의 안락함에 관한 주관 평가 결과의 예측에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 측정부(140)는 상기 주관 평가 결과를 예측하기 위해, 상기 시트(101)의 강성 분포 및 손실계수 분포 각각의 평균값을 변수로 사용한 데이터(적색), 및 상기 시트(101)의 강성 분포 및 손실계수 분포 각각의 평균값에 상기 손실계수의 표준편차까지 변수로 사용한 데이터(녹색)를 사용하였다.
그 결과, 상기 측정부(140)는 상기 주관 평가 결과를 예측하기 위해 도출된 회귀식에, 상기 강성 분포 및 손실계수 분포 각각의 평균값을 이용하는 경우, 상기 시트(101)별로 주관 평가 결과를 예측할 수 있었다. 더욱이, 상기 측정부(140)는 상기 강성 분포 및 손실계수 분포 각각의 평균값에 더하여, 상기 손실계수의 표준편차까지 사용하게 되는 경우, 더욱 정확하게 상기 시트(101)별 주관 평가 결과를 예측할 수 있었다.
이로써, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 시트(101)의 동적 특성을 객관적으로 측정하고, 이를 상기 시트(101)의 동적 안락감 평가(주관적 평가)와 비교함으로써, 상기 시트(101)의 안락감을 향상시키기 위한 개선 방향을 제시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 장치(200)는 획득부(210), 비교부(220) 및 측정부(230)를 포함한다.
상기 획득부(210)는 시트(도 1의 "101" 참조)의 상부에 배열된 복수의 더미(도 1의 "130" 참조) 각각에 대한 복소 강성의 실험 측정치를 획득한다.
이를 위해, 상기 획득부(210)는 상기 복수의 더미 각각의 진동에 따른 제2 진동 신호의 자기상관함수에 기초하여 산출되는 파워스펙트럼밀도, 및 가진기를 통해 상기 시트에 가해지는 기준 진동 신호인 제1 진동 신호와 상기 제2 진동 신호의 상호상관함수에 기초하여 산출되는 상호스펙트럼밀도를 통해 도출되는 실험 전달함수를 이용하여 상기 복소 강성의 실험 측정치를 획득할 수 있다.
여기서, 상기 실험 측정치를 획득하기 위해 이용되는 상기 자기상관함수 및 상기 자기상관함수에 기초하여 산출되는 파워스펙트럼밀도 그리고 상기 상호상관함수 및 상기 상호상관함수에 기초하여 산출되는 상호스펙트럼밀도는 본 발명의 일 실시예에의 측정부에서 산출하는 방식과 유사 또는 동일하므로, 본 발명의 다른 실시예에서는 그것에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 획득부(210)는 상기 복수의 더미 각각에 대해 이론적으로 모델링한 이론 전달함수를 획득할 수 있다.
이때, 상기 획득부(210)는 상기 시트를 스프링으로 모델링하여, 상기 시트 및 상기 복수의 더미를 질량-스프링 시스템(mass-spring system)으로 해석함으로써, 상기 이론 전달함수를 획득할 수 있다.
여기서, 상기 스프링은 상기 복수의 더미에 대응되는 위치 및 개수로 모델링 될 수 있다.
즉, 상기 획득부(210)는 상기 복수의 더미별 질량(mn)과, 상기 복수의 더미별 진동에 따른 각주파수(ω)를 고려하여, 상기 복수의 더미 각각에 관한 이론 전달함수(TFn)를 획득할 수 있다.
상기 이론 전달함수는 하기 수학식 6에 의해 도출될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112015048542452-pat00006
여기서,
Figure 112015048542452-pat00007
은 n번째 더미(모델)로부터 발생되는 진동 신호,
Figure 112015048542452-pat00008
은 리지드 기판(모델)으로부터 발생되는 진동 신호,
Figure 112015048542452-pat00009
은 n번째 더미(모델)를 지지하고 있는 시트부분의 복소강성, mn은 n번째 더미(모델)의 질량, ω는 2Πf, f는 주파수를 나타낸다.
이때, 상기
Figure 112015048542452-pat00010
은 하기 수학식 7에 의해 도출될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112015048542452-pat00011
여기서, k는 시트의 강성을 나타내고, η는 시트의 손실계수를 나타내며, i는 허수를 나타낸다.
상기 비교부(220)는 상기 복소 강성의 실험 측정치 각각의 실수부 및 허수부를, 상기 이론 전달함수의 실수부 및 허수부와 비교한다.
즉, 상기 비교부(220)는 상기 복수의 더미별로, 상기 실험 측정치의 실수부와 상기 이론 전달함수의 실수부를 비교하여 상기 강성을 변수로 하는 제1 관계식을 유도하고, 상기 실험 측정치의 허수부와 상기 이론 전달함수의 허수부를 비교하여 상기 강성 및 손실계수를 변수로 하는 제2 관계식을 유도할 수 있다.
상기 비교부(220)는 상기 제1 및 제2 관계식에 기초한 연립방정식으로부터 상기 변수 각각의 해를 도출할 수 있다. 즉, 상기 비교부(220)는 상기 제1 관계식으로부터 상기 제1 관계식의 변수에 해당하는 강성의 값을 먼저 구하고, 상기 강성의 값을 상기 제2 관계식에 대입하여 상기 제2 관계식의 나머지 변수에 해당하는 손실계수의 값을 구할 수 있다.
상기 측정부(230)는 상기 복수의 더미별로 도출된 상기 변수 각각의 해를 상기 시트의 강성 및 손실계수로서 측정할 수 있다.
상기 측정부(230)는 상기 복수의 더미 각각에서 측정된 강성 및 손실계수를 커브 피팅하여, 상기 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정할 수 있다.
상기 커브 피팅에 의한 상기 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포 측정은, 본 발명의 일 실시예에서의 측정 방식과 유사 또는 동일하므로, 본 발명의 다른 실시예에서는 그것에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 측정부(230)는 서로 다른 특성을 가지는 각 시트별로 측정된 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포를 분석하여, 상기 각 시트별로 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 평균값을 포함하는 인덱스를 산출할 수 있다.
이때, 상기 측정부(230)는 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 최소값과 최대값에 기초하여, 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 표준 편차를 상기 인덱스로서 더 산출할 수 있다.
즉, 상기 측정부(230)는 상기 각 시트별로 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 평균값 및 표준 편차를 포함하는 인덱스를 산출할 수 있다.
상기 측정부(230)는 상기 산출된 인덱스를 이용하여 상기 시트의 동적 특성에 관한 회귀식을 도출하며, 상기 도출된 회귀식을 이용하여 상기 시트의 안락함에 관한 주관 평가 결과를 예측할 수 있다.
상기 측정부(230)는 그 밖의 기능을 수행할 수 있는데, 이러한 기능은 도 1의 측정부(140)의 기능과 유사 또는 동일하므로, 본 발명의 다른 실시예에서는 그것에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 단계(610)에서 상기 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치(200)는 상기 시트의 상부에 배열된 복수의 더미(130) 각각에 대한 복소 강성의 실험 측정치를 획득한다.
이때, 상기 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치(200)는 상기 시트 및 상기 복수의 더미를 질량-스프링 시스템으로 해석하여 상기 이론 전달함수를 획득할 수도 있다.
다음으로, 단계(620)에서 상기 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치(200)는 상기 복소 강성의 실험 측정치 각각의 실수부 및 허수부를, 상기 복수의 더미(130) 각각에 대해 이론적으로 모델링한 이론 전달함수의 실수부 및 허수부와 비교한다.
즉, 상기 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치(200)는 상기 복수의 더미(130)별로, 상기 실험 측정치 및 상기 이론 전달함수의 실수부와 허수부를 각각 비교하는 관계식에 기초한 연립방정식의 해를 도출할 수 있다.
다음으로, 단계(630)에서 상기 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치(200)는 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정한다.
이때, 상기 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치(200)는 측정된 시트의 강성 및 손실계수를 커브 피팅 함에 따라, 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정할 수 있다.
이를 통해, 상기 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치(200)는 상기 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포를 활용하여 상기 시트의 안락함에 관한 주관 평가 결과를 예측할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
101 : 시트
110 : 가진기
120 : 리지드 기판
130 : 더미
140 : 측정부(일 실시예)
142 : 제 1 센서
144 : 제 2 센서
210 : 획득부
220 : 비교부
230 : 측정부(다른 실시예)

Claims (15)

  1. 진동을 발생시키는 가진기;
    상기 가진기의 상부에 설치되고, 상부에 배치된 시트에 가진을 가하도록 상기 가진기의 구동에 의해 진동하는 리지드 기판;
    상기 시트의 상부에 배열되고, 상기 리지드 기판의 진동에 따른 상기 시트의 가진에 의해 각각 진동하는 복수의 더미; 및
    상기 리지드 기판에 설치되어 상기 리지드 기판의 진동에 따른 제1 진동 신호를 측정하는 제1 센서, 및 상기 복수의 더미 각각에 설치되어 상기 복수의 더미 각각에 전달되는 진동에 따른 제2 진동 신호를 측정하는 제2 센서를 포함하고, 상기 제1 및 제2 진동 신호에 기초하여 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 측정부
    를 포함하고,
    상기 측정부는
    상기 제1 및 제2 진동 신호에 기초한 전달함수를 이용하여 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는
    상기 제2 진동 신호의 자기상관함수에 기초하여 산출되는 파워스펙트럼밀도, 및 기준 진동 신호인 상기 제1 진동 신호와 상기 제2 진동 신호의 상호상관함수에 기초하여 산출되는 상호스펙트럼밀도를 이용하여 상기 전달함수를 도출하고, 상기 도출된 전달함수를 이용하여 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는
    상기 복수의 더미 각각에서 측정된 강성 및 손실계수를 커브 피팅(curve fitting)하여 상기 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정부는
    서로 다른 특성을 가지는 각 시트별로 측정된 상기 강성 분포 및 손실계수 분포를 분석하여, 상기 각 시트별로 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 평균값을 포함하는 인덱스를 산출하고, 상기 산출된 인덱스를 이용하여 상기 시트의 동적 특성에 관한 회귀식을 도출하며, 상기 도출된 회귀식을 이용하여 상기 시트의 안락함에 관한 주관 평가 결과를 예측하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인덱스는
    상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 최대값 및 최소값에 기초하여 산출되는 표준 편차를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 센서는
    가속도계 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  8. 시트에 가해지는 진동 및 상기 시트의 상부에 배열된 복수의 더미 각각에 전달되는 진동에 대한 복소 강성의 실험 측정치를 획득하는 획득부;
    상기 복소 강성의 실험 측정치 각각의 실수부 및 허수부를, 상기 복수의 더미 각각에 대해 이론적으로 모델링한 이론 전달함수의 실수부 및 허수부와 비교하는 비교부; 및
    상기 비교 결과에 기초하여, 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 측정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 획득부는
    상기 복수의 더미 각각의 진동에 따른 제2 진동 신호의 자기상관함수에 기초하여 산출되는 파워스펙트럼밀도, 및 가진기를 통해 상기 시트에 가해지는 기준 진동 신호인 제1 진동 신호와 상기 제2 진동 신호의 상호상관함수에 기초하여 산출되는 상호스펙트럼밀도를 통해 도출되는 실험 전달함수를 이용하여 상기 복소 강성의 실험 측정치를 획득하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 획득부는
    상기 시트를 스프링으로 모델링하여, 상기 시트 및 상기 복수의 더미를 질량-스프링 시스템(mass-spring system)으로 해석함으로써, 상기 이론 전달함수를 획득하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 비교부는
    상기 복수의 더미별로, 상기 실험 측정치의 실수부와 상기 이론 전달함수의 실수부를 비교하여 상기 강성을 변수로 하는 제1 관계식을 유도하고, 상기 실험 측정치의 허수부와 상기 이론 전달함수의 허수부를 비교하여 상기 강성 및 손실계수를 변수로 하는 제2 관계식을 유도하며, 상기 제1 및 제2 관계식에 기초한 연립방정식으로부터 상기 변수 각각의 해를 도출하고,
    상기 측정부는
    상기 복수의 더미별로 도출된 상기 변수 각각의 해를 상기 시트의 강성 및 손실계수로서 측정하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 측정부는
    상기 복수의 더미 각각에서 측정된 강성 및 손실계수를 커브 피팅하여, 상기 시트의 강성 분포 및 손실계수 분포를 측정하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측정부는
    서로 다른 특성을 가지는 각 시트별로 측정된 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포를 분석하여, 상기 각 시트별로 상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 평균값을 포함하는 인덱스를 산출하고, 상기 산출된 인덱스를 이용하여 상기 시트의 동적 특성에 관한 회귀식을 도출하며, 상기 도출된 회귀식을 이용하여 상기 시트의 안락함에 관한 주관 평가 결과를 예측하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 인덱스는
    상기 강성 분포 및 상기 손실계수 분포 각각의 최대값 및 최소값에 기초하여 산출되는 표준 편차를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치.
  15. 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치에서, 시트에 가해지는 진동 및 상기 시트의 상부에 배열된 복수의 더미 각각에 전달되는 진동에 대한 복소 강성의 실험 측정치를 획득하는 단계;
    동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치에서, 상기 복소 강성의 실험 측정치 각각의 실수부 및 허수부를, 상기 복수의 더미 각각에 대해 이론적으로 모델링한 이론 전달함수의 실수부 및 허수부와 비교하는 단계; 및
    동적 강성 및 손실계수 분포 측정 장치에서, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 시트의 강성 및 손실계수를 측정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트의 동적 안락감 평가를 위한 시트의 동적 강성 및 손실계수 분포 측정 방법.
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