KR101786589B1 - 터치 힘 측정 시스템 - Google Patents

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송재웅
김성민
신동진
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(주) 넥스트랩
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Abstract

본 발명에 따른 터치 힘 측정 시스템은터치 스크린을 구비한 디바이스에 대해 상기 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 측정하기 위한 시스템으로, 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 상기 터치 스크린에 미리 설정된 목표 하중으로 터치 힘을 전달하는 가이드 블록; 상기 가이드 블록을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 가이드 블록과 연결되어 상기 가이드 블록의 이동에 따라 상기 터치 스크린에 접촉하여 소정의 깊이로 터치 힘을 인가하는 터치 툴;을 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따른 터치 힘 측정 시스템은 디바이스의 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 정밀하게 생성할 수 있음은 물론이고, 인가된 터치 힘을 실시간으로 측정하여 원하는 목표 하중에 맞게 터치 힘의 크기를 가변할 수 있어서 디바이스의 터치 스크린에 가해지는 터치 힘의 측정 하중의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

터치 힘 측정 시스템{TOUCH FORCE MEASUREMENT SYSTEM}
본 발명은 터치 힘 측정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 스크린을 구비한 디바이스에서 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 실시간으로 측정할 수 있는 터치 힘 측정 시스템에 관한 것이다.
통상 터치 스크린은 일종의 입력 장치로서, 최근에는 휴대폰, 스마트폰, 무인 현금 지급기, 휴대용 개인정보 단말기 등 다양한 디바이스에 적용되고 있다.
이러한 사용자의 화면 터치나 제스처(gesture)를 입력 정보로 인식하는 터치 스크린은 동작 방식에 따라 저항막 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 분류된다. 이 중 정전 용량 방식은 전기 전도성이 있는 물체가 터치 스크린에 접촉되면, 접촉된 물체와 투명한 감지 전극 사이에서 생성되는 정전 용량(capacitance) 변화를 이용하여 접촉 물체의 위치 등을 감지하는 방식이다. 정전 용량 방식 터치 스크린은 다른 방식의 터치 스크린에 비해 수명이 길고, 두께가 얇으며, 멀티 터치 지원이 용이한 장점을 가지고 있어 최근에 많이 사용되고 있다.
이에, 터치 스크린을 구비한 디바이스에 대해 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 실시간으로 측정하여 디바이스의 터치 스크린이 정상적으로 작동되는지를 판단하는 것의 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허공보 10-2013-0091980호 (발명의 명칭: 터치스크린 검사 장치 및 방법, 공개일: 2013. 08. 20.)가 있다.
본 발명의 목적은 디바이스의 터치 스크린에 가해지는 터치 힘의 크기를 정밀하게 생성함으로써 디바이스의 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 측정할 수 있는 터치 힘 측정 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 디바이스의 터치 스크린에 가해지는 터치 힘의 크기를 실시간으로 측정하고, 측정된 결과에 따라 터치 힘의 크기를가변할 수 있는 터치 힘 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적은, 본 발명에 따라, 터치 스크린을 구비한 디바이스에 대해 상기 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 측정하기 위한 시스템으로, 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 상기 터치 스크린에 미리 설정된 목표 하중으로 터치 힘을 전달하는 가이드 블록; 상기 가이드 블록을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 가이드 블록과 연결되어 상기 가이드 블록의 이동에 따라 상기 터치 스크린에 접촉하여 소정의 깊이로 터치 힘을 인가하는 터치 툴을 포함하는 터치 힘 측정 시스템에 의해 달성된다.
상기 터치 스크린에 인가된 터치 힘을 측정하는 하중 측정모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 블록의 이동량을 측정하는 이동량 측정모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 미리 설정된 목표 하중과 상기 하중 측정모듈로부터 수신된 측정 하중에 기초하여 실시간 피드백 제어를 수행하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 미리 설정된 목표 하중과 상기 측정 하중을 비교하고 그 비교 결과에 따라 상기 구동부를 제어하여 상기 가이드 블록의 이동량을 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 이동량 측정모듈에 의해 측정된 상기 가이드 블록의 이동량에 기초하여 상기 구동부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 목표 하중과 상기 측정 하중을 비교한 결과 미리 설정된 오차범위 내에 있으면 다음 목표 하중 또는 다음 목표 위치에 대해 터치 힘 인가 프로세스를 수행하고, 상기 목표 하중과 상기 측정 하중을 비교한 결과 상기 오차범위를 벗어나면 그 벗어난 정도에 기초하여 상기 가이드 블록의 이동량을 조절하여 동일한 목표 하중 및 목표 위치에 대해 터치 힘 인가 프로세스를 재수행할 수 있다.
상기 구동부에 의한 구동력을 상기 가이드 블록에 전달하는 제1 탄성체를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 블록에 마련되어 상기 터치 스크린에 인가되는 터치 힘이 해제 될 때 상기 가이드 블록을 상측 방향으로 이동시키기 위한 복원력을 제공하는 제2 탄성체를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 블록을 내부에 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 구동부는, 상기 하우징의 외부에 배치되는 구동 모터; 및 상기 구동 모터와 연결되고 상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 구동 모터의 작동에 따라 상하 방향으로 이동하는 구동 블록을 포함할 수 있다.
상기 제1 탄성체는, 상기 하우징의 내부에서 상기 구동 블록과 상기 가이드 블록 사이에 개재될 수 있다.
상기 하우징을 X축 방향으로 이송시키기 위한 X축 이송유닛; 상기 하우징을 Y축 방향으로 이송하기 위한 Y축 이송유닛; 및 상기 하우징을 Z축 방향으로 이송하기 위한 Z축 이송유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 터치 툴의 하측에 배치되고 상기 디바이스를 고정하기 위한 고정 지그를 더 포함하고, 상기 하중 측정모듈은 상기 고정 지그를 지지하는 구조로 마련될 수 있다.
상기 터치 툴은 상기 가이드 블록으로부터 탈착 가능하게 마련되거나 상기 가이드 블록에 고정된 상태에서 다른 터치 입력수단이 장착 가능한 구조로 마련될 수 있다.
본 발명의 터치 힘 측정 시스템은, 디바이스의 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 정밀하게 생성할 수 있음은 물론이고, 인가된 터치 힘을 실시간으로 측정하여 원하는 목표 하중에 맞게 터치 힘의 크기를 가변할 수 있어서 디바이스의 터치 스크린에 가해지는 터치 힘의 측정 하중의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 터치 힘 측정 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시한 터치 힘 측정 시스템의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 터치 힘 측정 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템을 나타낸 사시도, 도 2는 도 1에 도시한 터치 힘 측정 시스템을 설명하기 위한 구성도, 도 3은 도 1에 도시한 터치 힘 측정 시스템의 상태를 설명하기 위한 도면 및 도 4는 도 1에 도시한 터치 힘 측정 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 도 1 내지 도 3을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)의 구성을 설명한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은 터치 스크린(touch-screen)을 구비한 디바이스(device)의 일종이다.
참고로, 본 발명의 터치 힘 측정 시스템(100)은 미리 설정된 목표 하중과 대비하여 디바이스에 실제 인가되는 하중을 측정하고 이에 근거한 실시간 피드백 제어를 적용하고 있다.이러한 하중에 근거한 실시간 피드백 제어는 디바이스에 실제 인가되는 하중이 측정 시스템 상의 기구적 오차나 온도, 습도 등의 주변 환경의 영향으로 인해 의도했던 목표 하중과 달라져시스템의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 이에, 본 발명의 터치 힘 측정 시스템(100)은 디바이스에 실제 인가되는 하중을 실시간으로 측정하고 이를 미리 설정된 목표 하중과 비교하여 허용 오차 범위 내로 수렴하게 하는 피드백 제어를 적용함으로써 시스템의 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 터치 스크린에 터치 힘을 전달하는 가이드 블록(140), 가이드 블록(140)을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부(120), 가이드 블록(140)과 연결되어 가이드 블록(140)의 이동에 따라 터치 스크린에 접촉하여 터치 힘을 인가하는 터치 툴(130)을 포함한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 후술할 가이드 블록(140), 구동부(120), 터치 툴(130)은 하우징(110)의 내부에 수용된다. 다시 말해서, 하우징(110)은 중공으로 마련되며, 그 내부에 가이드 블록(140), 구동부(120), 터치 툴(130)이 마련된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은 X축 이송유닛(112a), Y축 이송유닛(112b), Z축 이송유닛(112c)을 더 포함한다. 이때, 하우징(110)은 별도의 장치와 연결되어 3축 이동한다. 구체적으로, 하우징(110)에는 하우징(110)을 X축 방향으로 이송시키기 위한 X축 이송유닛(112a)과 하우징(110)을 Y축 방향으로 이송시키기 위한 Y축 이송유닛(112b) 및 하우징(110)을 Z축 방향으로 이송시키기 위한 Z축 이송유닛(112c)과 연결된다. 이에 따라, 하우징(110)은 X축, Y축, Z축의 3축 이동이 가능하게 되어 터치 스크린을 구비한 디바이스(102)가 평평한 면에 위치되지 않더라도 디바이스(102)에 가해지는 터치 힘을 정확하게 측정할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 구동부(120)는 일종의 힘 발생장치(force generator)이다. 구동부(120)는 상기한 하우징(110)의 일측에 마련되며, 가이드 블록(140)을 이동시키기 위한 구동력을 제공한다. 본 발명이 일 실시예에 따른 구동부(120)는 구동력을 직선으로 발생시키는 구동 모터(122)와,구동력을 가이드 블록(140) 및 터치 툴(130)로 전달하되, 가이드 블록(140)을 밀어주는 구동 블록(124) 및 구동 모터(122)와 구동 블록(124) 사이를 연결하되 구동 모터(122)의 구동력을 구동 블록(124)으로 전달하는 연결 블록(123)으로 마련된다. 구동 모터(122)는 상기한 바와 같이 직선으로 구동력을 발생시킴으로써, 구동 모터(122)와 연동된 구동 블록(124)이 상하 방향으로 이동되도록 한다. 이때, 구동 모터(122)는직선으로 구동력을 발생시킬 수 있는 리니어 모터(linear motor)로 마련되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 터치 툴(130)은 가이드 블록(140)과 연결되어 디바이스(102)의 터치 스크린에 미리 설정된 목표 하중으로 터치 힘을 인가하는 부재이다. 다시 말해서, 터치 툴(130)은 가이드 블록(140)과 연결되어 가이드 블록(140)의 이동에 따라 디바이스(102)의 터치 스크린에 접촉하여 터치 힘을 인가한다. 이때, 터치 툴(130)은 가이드 블록(140)의 상하 방향으로의 이동량에 따라 디바이스(102)의 터치 스크린을 접촉하는 터치 힘이 달라지게 되고, 더욱이 가이드 블록(140)을 이동시키는 구동부(120)이 구동력에 의해서도 터치 힘이 달라지게 된다. 이에 따라, 터치 툴(130)이 구동부(120) 및 가이드 블록(140)에 의해 디바이스(102)의 터치 스크린에 터치 힘을 인가할 때, 터치 스크린으로 인가되는 터치 힘이 깊이가 달라지게 된다.
참고로, 이동량은 가이드 블록(140)의 상하 방향으로의 슬라이딩되는 길이일 수도 있고, 디바이스(102)의 터치 스크린에 가해지는 압력의 깊이(depth)이 수도 있으며 가이드 블록(140)의 높이를 의미할 수도 있다. 그러나, 이동량은 상기와 같은 의미를 모두 포함하므로 하기에서는 가이드 블록(140)의 상하 방향으로의 이동의 길이를 '이동량'으로 정의한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 툴(130)은 가이드 블록(140)으로부터 탈착 가능하게 마련된다. 이에 따라, 터치 힘을 인가하고자 하는 디바이스(102)의 터치 스크린에 따라 원하는 터치 툴(130)로 손쉽게 교체하여 디바이스(102)로 인가되는 터치 힘의 크기를 쉽게 변경할 수 있다. 또한, 터치 툴(130)은 가이드 블록(140)에 고정된 상태에서 다른 터치 입력수단이 장착 가능한 구조로 마련될 수도 있고, 다른 터치 입력수단이 가이드 블록(140)에 장착되어 터치 툴(130)을 대체할 수도 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 터치 툴(130)의 디바이스(102)를 터치하는 일단부도 교체 가능하게 마련될 수 있으며, 디바이스(102)의 터치 스크린의 재질 및 질감에 따라 교환 가능하게 마련된다. 또한, 터치 툴(130)의 일단부가 디바이스(102)의 터치 스크린이 손상되지 않도록 부드러운 재질로 마련될 수도 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 가이드 블록(140)은 구동부(120)와 터치 툴 (130) 사이에 마련된다. 가이드 블록(140)은 하우징(110)을 중심으로 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 디바이스(102)의 터치 스크린에 터치 힘을 전달한다. 여기서, 가이드 블록(140)이 디바이스(102)의 터치 스크린에 전달하는 터치 힘의 크기는 후술할 제어부(150)에 의해 미리 설정되고, 미리 설정되는 터치 힘은 목표로 하는 목표 하중을 의미한다.
이러한 가이드 블록(140)은 상기한 바와 같이 하우징(110)의 내부에 수용되는데, 가이드 블록(140)의 일부분은 하우징(110)의 내부에 위치되고, 나머지 부분은 하우징(110)의 외부에 위치된다. 다시 말해서, 가이드 블록(140)은 하우징(110)을 관통하도록 마련되어, 하우징(110)의 내부에서 상하 방향으로 슬라이딩 이동되도록 위치된다.
또한, 가이드 블록(140)의 일단부는 볼트 머리와 같이 플랜지(flange) 형태로 형성되어, 가이드 블록(140)이 하우징(110)의 내부로부터 이탈되는 것을 방지한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은 이동량 측정모듈(170)을 더 포함한다.
이동량 측정모듈(170)은 가이드 블록(140)이 상하 방향으로 슬라이딩 될 때 그 이동량을 측정한다. 이동량 측정모듈(170)은 하우징(110)의 하단부분에 마련되어 가이드 블록(140)의 상하 이동량을 정확하게 측정한다. 이러한 이동량 측정모듈(170)은 눈금자 방식으로 형성되는 엔코더(encorder) 일 수 있다. 이동량 측정모듈(170)에 의해 가이드 블록(140)의 상하 방향 이동량을 정확하게 측정할 수 있으며, 측정된 상하 방향으로의 이동량에 따라 구동부(120)의 구동 모터(122)의 구동력을 조절한다.
여기서, 터치 스크린을 구비한 디바이스(102)는 별도의 고정 지그(180)에 고정된다. 다시 말해서, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 디바이스(102)는 고정 지그(180)를 이용하여 외부 충격이나 힘이 가해지더라도 움직이거나 그 위치가 변화되지 않도록 한다. 또한, 고정 지그(180)에는 디바이스(102)를 자체적으로 고정시키기 위하여 별도의 클램핑 장치(183)가 마련된다. 디바이스(102)를 고정 지그(180)에 고정시키기 위한 클램핑 장치(183)는 고정 지그(180)의 상판(182)의 상단부에 마련된다.
이때, 고정 지그(180)에는 디바이스(102)로 가해진 터치 힘에 대한 하중을 측정하기 위하여 하중 측정모듈(190)이 마련된다. 이러한 하중 측정모듈(190)은 고정 지그(180)의 베이스(181)와 상판(182) 사이에 마련된다. 이에 따라, 하중 측정모듈(190)은 디바이스로 가해지는 압력, 즉 디바이스(102)가 받는 하중을 측정한다. 한편, 하중 측정모듈(190)은 로드셀(load-cell) 등 일반적으로 사용되는 하중 측정모듈의 일종일 수 있다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정모듈(190)은 터치 힘이 인가된 디바이스(102)의 하중을 정확하게 측정하기 위해서 고정 지그(180)의 각 모서리 부근에 적어도 하나씩 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 하중 측정모듈(190)에 의해 측정된 디바이스(102)의 측정 하중은 후술할 제어부(150)로 수신된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기한 구동부(120), 터치 툴(130), 가이드 블록(140), 이동량 측정 모듈(170) 및 하중 측정 모듈(190)은 제어부(150)에 의해 제어된다.
도 2를 참조하여 제어부(150)의 제어에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(150)는 하우징(110)을 X축, Y축 및 Z축으로 각각 이동시키는 X축 이송유닛(112a), Y축 이송유닛(112b) 및 Z축 이송유닛(112c)과 연결되어 디바이스(102)의 터치 스크린의 위치에 따라 X축 이송유닛(112a), Y축 이송유닛(112b) 및 Z축 이송유닛(112c)을 이용하여 하우징(110)의 위치를 조절하고, 하우징(110)의 위치를 조절함에 따라 터치 툴(130) 및 가이드 블록(140)의 위치도 조절한다. 다시 말해서, 제어부(150)는 디바이스(102)의 터치 스크린에 인가된 터치 힘과 터치 힘이 인가된 시간을 실시간으로 측정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(150)는 터치 힘 측정 시스템(100)에서 미리 설정된 목표 하중과 하중 측정모듈(190)로부터 수신된 측정 하중에 기초하여 실시간 피드백 제어를 수행한다. 다시 말해서, 제어부(150)는 하중 측정모듈(190)로부터 실시간으로 디바이스(102)의 터치 스크린에 가해지는 터치 힘에 따른 디바이스(102)의 측정 하중을 수신받고, 수신된 측정 하중과 시스템 상의 목표 하중을 비교하여 디바이스(102)의 터치 스크린에 가해지는 터치 힘의 크기를 제어한다.
또한, 제어부(150)는 시스템 상에 미리 설정된 목표 하중과 하중 측정모듈(190)로부터 수신된 측정 하중을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 구동부(120)를 제어하여 가이드 블록(140)의 상측 또는 하측 방향으로의 이동량을 조절한다. 여기서, 제어부(150)는 가이드 블록(140)의 미리 설정된 목표 이동량을 달성할 때까지 구동부(120)를 제어하여 가이드 블록(140)의 목표 이동량을 달성한다.
다시 말해서, 제어부(150)는 하중 측정모듈(190)로부터 수신된 측정 하중이 목표 하중과 차이가 발생되면, 구동부(120)를 제어하여 구동 모터(122)와 연결된 구동 블록(124)의 상하 위치를 조정한다. 예컨대, 하중 측정모듈(190)에서 수신된 측정 하중이 목표 하중보다 클 경우에는 구동 모터(122)를 이용하여 구동 블록(124)을 상측 방향으로 이동시켜 가이드 블록(140)도 상측 방향으로 이동되어 터치 툴(130)이 디바이스(102)의 터치 스크린으로 인가하는 터치 힘을 약하게 한다. 반대로, 하중 측정모듈(190)에서 수신된 측정 하중이 목표 하중보다 클 경우에는 구동 모터(122)를 이용하여 구동 블록(124)을 하측 방향으로 이동시켜 가이드 블록(140)도 하측 방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 터치 툴(130)이 디바이스(102)의 터치 스크린으로 인가하는 터치 힘을 강하게 한다.
이때, 제어부(150)는 목표 하중과 측정 하중을 비교한 결과, 터치 힘 측정 시스템(100) 상에 미리 설정된 오차 범위 내에 있으면 다음 목표 하중 또는 다음 목표 위치에 대해 터치 힘 인가 프로세스를 수행한다. 반면, 목표 하중과 측정 하중을 비교한 결과, 터치 힘 측정 시스템(100) 상에 미리 설정된 오차 범위 내에 있지 않으면 오차 범위를 벗어난 하중에 기초하여 가이드 블록(140)의 이동량을 조절함으로써, 터치 힘 측정 시스템(100) 상의 동일한 목표 하중 및 목표 위치에 대해 터치 힘 인가 프로세스를 재수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은 제1 탄성체를 더 포함한다.
구체적으로, 도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 탄성체(160)는 구동부(120)에 의한 구동력을 가이드 블록(140)에 전달한다. 다시 말해서, 제1 탄성체(160)는 구동부(120)의 구동 블록(124)과 가이드 블록(140) 사이에 개재된다. 이때, 도면에는 제1 탄성체(160)가 구동 블록(124)과 가이드 블록(140) 사이에 놓여진 것으로 도시되었지만, 제1 탄성체(160)의 양단부 중 적어도 어느 하나의 단부가 구동 블록(124) 또는 가이드 블록(140) 중 어느 하나에 고정 장착 될 수 있다.
한편, 이러한 제1 탄성체(160)는 구동부(120), 즉 구동 모터(122)의 구동 사양을 폭넓게 조절할 수 있다. 예컨대, 구동부(120)의 구동 모터(122)의 기본 구동 사양, 즉 기본 힘 변위(force range)가 80(g) 내지 800(g)의 범위를 가질 경우, 제1 탄성체(160)를 통해 30(g) 내지 750(g)의 범위의 힘을 디바이스(102)의 터치 스크린에 가할 수 있다. 다시 말해서, 제1 탄성체(160)는 구동 모터(122)의 힘 변위 사양을 쉬프트(shift) 및 스케일링(scaling) 함으로써 구동 모터(122)의 기본 구동 사양을 더욱 넓히는 것뿐만 아니라 구동 모터(122)의 허용 힘 변위를 더욱 세밀하게 가변할 수 있어서 디바이스(102)의 터치 스크린에 가해지는 터치 힘도 더욱 세밀하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은 제2 탄성체(162)를 포함한다.
제2 탄성체(162)는 가이드 블록(140)에 마련된다. 다시 말해서, 제2 탄성체(162)는 하우징(110)의 내부에 위치되는 가이드 블록(140)의 상단부에끼워진다. 이러한 제2 탄성체(162)는 디바이스(102)의 터치 스크린에 인가되는 터치 힘이 해제 될 때 가이드 블록(140)을 상측 방향, 즉 원래의 위치로 이동시키기 위한 복원력을 제공한다. 또한, 제2 탄성체(162)는 가이드 블록(140)이 하우징(11)의 내부에서 이탈되는 것도 방지할 수 있다.
참고로, 제1 탄성체(160) 및 제2 탄성체(162)는 일반적인 스프링(spring) 종류로 마련될 수 있으며, 탄성을 포함하고 복원이 가능한 물체로 변형될 수도 있다. 여기서, 제1 탄성체(160) 및 제2 탄성체(162)는 서로 다른 크기 및 형태를 가진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 탄성체(160)는 제2 탄성체(162) 보다 직경이 작지만 스프링의 감긴 권수는 많으며, 제2 탄성체(162)는 제1 탄성체(160) 보다 직경이 크지만 스프링의 감긴 권수는 적은 형태로 마련되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기한 바와 같이, 제1 탄성체(160)는 구동 블록(124)과 가이드 블록(140) 사이에 마련되어 구동 블록(124)으로부터 전달받은 구동력을 가이드 블록(140)으로 전달하는 역할을 수행하고, 제2 탄성체(162)는 가이드 블록(140)이 구동 블록(124)에 의해 하측 방향으로 눌려진 후에 다시 상측 방향으로 복원되도록 하는 복원력을 제공하기 때문에, 서로 다른 크기 및 형태를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 제1 탄성체(160) 및 제2 탄성체(162) 각각은 A방향 및 B방향으로 이동할 수 있다.
여기서, 제어부(150)가 구동부(120), 구동 모터(122)의 구동을 통해 구동 블록(124)이 힘을 인가하면 구동 블록(124)과 가이드 블록(162) 사이에 위치된 제1 탄성체(160)가 A' 만큼 눌려지고, 가이드 블록(162)이 상단부에 끼워진 제2 탄성체(162)도 B' 만큼 눌려지게 되어 터치 툴(130)이 디바이스(102)의 터치 스크린에 터치 힘을 인가하게 된다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)의 동작을 간단히 설명한다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은 시스템상에 미리 설정된 목표 하중과 하중 측정모듈(190)에서 측정되는 측정 하중을 기초로 하여, 구동 모터(122)의 구동력을 실시간으로 제어한다.
또한, 하기에서 설명하는 'm'은 목표 터치 힘의 목표값의좌표수를 의미하며, 'n'은 목표 하중의 하중 측정 횟수를 의미한다.
먼저, 제어부(150)에 의해 구동부(120)가 초기 위치로 이동된다(S110). 구체적으로, 구동부(120)의 구동 모터(122)의 초기 위치는 미리 정해진 Z축에 위치된다. 여기서, Z축의 위치만을 조정하는 것은 구동 모터(122)은 상하 방향, 즉 상측 및 하측의 직선 방향으로만 이동되기 때문에 X축, Y축의 위치를 이동시킬 필요가 없다. 여기서, 'n=0' 는 목표 하중의 0번째 측정 횟수를 의미한다.
다음, 하우징(110)을 X축 이송유닛(112a), Y축 이송유닛(112b), Z축 이동유닛(112c)을 이용하여 디바이스(102)의 위치로 이동시킨다(S120). 이때, X축 이송유닛(112a), Y축 이송유닛(112b) 및 Z축 이송유닛(112c)은 제어부(150)에 의해 구동된다. 다시 말해서, 고정 지그(180)에 클램핑 장치(183)을 통해 디바이스(102)가 고정되고 나면, 디바이스(102)가 고정된 위치로 하우징(110)을 이동시킨다. 이때, X축 이송유닛(112a), Y축 이송유닛(112b), Z축 이동유닛(112c)을 이용하여 하우징(110)을 디바이스(102)의 터치 스크린의 위치로 이동시킨다. 여기서, 하우징(110)을 이동시킬 때, 하우징(110)이 디바이스(102)의 터치 스크린과 일직선 상에 머무르도록 위치를 이동시키는 것이 아니라, 터치 툴(130)과 디바이스(102)의 터치 스크린이 일직선 상에 머무르도록 하여야 한다. 이로 인해, 터치 툴(130)이 디바이스(102)의 터치 스크린으로 미리 설정된 목표 하중에 대응되는 터치 힘을 가할 수 있게 된다.
그 다음, 제어부(150)을 통해 하중 측정모듈(190)에 의해 디바이스(102)의 하중을 측정한다(S130). 상기한 바와 같이, 터치 힘 측정 시스템(100)은 하중 측정모듈(110)에서 측정되는 하중을 기반으로 구동 모터(122)을 실시간으로 제어하여 디바이스(102)로 가해지는 터치 힘의 결정 및 제어하는 것이므로, 터치 힘이 인가된 디바이스(102)의 하중을 측정한다.
그 다음, 측정하중이 미리 설정된 오차 범위 내에 있는지 없는지를 판단한다(S140). 즉, 하중 측정모듈(190)을 이용하여 디바이스(102)의 하중 측정 시, 측정 하중이 미리 설정된 오차 범위 내에 있을 경우에는 측정된 하중에 따른 구동부의 위치를 결정(S150), 즉 다음 목표 하중 또는 다음 목표 위치에 대해 터치 힘 인가 프로세스를 수행한다. 반대로, 측정 하중이 미리 설정된 오차 범위 내에 있지 않을 경우에는 다음 목표 하중(target load) 유무를 판단한다(S142). 여기서, 'm+1'은 목표 터치 힘의 목표 값의 첫 번째 좌표를 의미한다. 예컨대, 'm+2'는 목표 터치 힘의 목표 값의 두 번째 좌표를 의미한다.
상기 다음 목표 하중 유무를 판단(S142)할 때, 다음 목표 하중이 있는 경우에는 상기 측정된 하중에 따른 구동부의 위치를 결정(S150)하고, 다음 목표 하중이 없는 경우에는 구동부(120)를 초기위치로 이동(S110)하여 다음 목표 하중에 대해 디바이스(102)의 터치 힘을 측정하고, 그에 따른 하중을 측정한다.
그 다음, 측정된 하중에 따른 구동부(120)의 위치를 결정하고 나면, 결정된 위치로 구동부(120)를 이동시킨다(S160). 여기서, 'n+1'은 목표 하중의 1번째 하중 측정 횟수를 의미한다. 상기에서 구동부(120)를 이동(S160)시켜 디바이스(102)의 터치 스크린으로 터치 힘이 인가된 후에는 하중 측정모듈(190)을 이용하여 디바이스(102)의 하중을 측정한다(S130). 여기서, 구동부(120)의 위치 'n+1'은 목표 하중의 1번째 하중 측정 횟수를 의미한다. 예컨대, 'n+2'는 목표 하중의 2번째 하중 측정 횟수를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은 목표 터치 힘에 따른 목표 하중 및 측정 터치 힘에 따른 측정 하중을 실시간으로 측정하고 파악하기 때문에 반드시 상기에서 설명한 바와 같은 순서로 행해지지 않을 수도 있다.
상기한 구성에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 힘 측정 시스템(100)은, 디바이스의 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 정밀하게 생성할 수 있음은 물론이고, 인가된 터치 힘을 실시간으로 측정하여 원하는 목표 하중에 맞게 터치 힘의 크기를 가변할 수 있어서 디바이스의 터치 스크린에 가해지는 터치 힘의 측정 하중의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 터치 힘 측정 시스템
102: 디바이스
110: 하우징 120:구동부
122: 구동 모터 124: 구동 블록
130: 터치 툴 140: 가이드 블록
150: 제어부
160: 제1 탄성체 162: 제2 탄성체
170: 이동량 측정모듈
180: 고정 지그 182: 하중 측정모듈

Claims (14)

  1. 터치 스크린을 구비한 디바이스에 대해 상기 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 측정하기 위한 시스템으로,
    상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 상기 터치 스크린에 미리 설정된 목표 하중으로 터치 힘을 전달하는 가이드 블록;
    상기 가이드 블록을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 가이드 블록과 연결되어 상기 가이드 블록의 이동에 따라 상기 터치 스크린에 접촉하여 소정의 깊이로 터치 힘을 인가하는 터치 툴;
    상기 터치 스크린에 인가된 터치 힘을 측정하는 하중 측정모듈; 및
    상기 미리 설정된 목표 하중과 상기 하중 측정모듈로부터 수신된 측정 하중에 기초하여 실시간 피드백 제어를 수행하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 미리 설정된 목표 하중과 상기 측정 하중을 비교하고 그 비교 결과에 따라 상기 구동부를 제어하여 상기 가이드 블록의 이동량을 조절하며,
    상기 제어부는, 상기 목표 하중과 상기 측정 하중을 비교한 결과 미리 설정된 오차범위 내에 있으면 다음 목표 하중 또는 다음 목표 위치에 대해 터치 힘 인가 프로세스를 수행하고, 상기 목표 하중과 상기 측정 하중을 비교한 결과 상기 오차범위를 벗어나면 그 벗어난 정도에 기초하여 상기 가이드 블록의 이동량을 조절하여 동일한 목표 하중 및 목표 위치에 대해 터치 힘 인가 프로세스를 재수행하는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 블록의 이동량을 측정하는 이동량 측정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동량 측정모듈에 의해 측정된 상기 가이드 블록의 이동량에 기초하여 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동부에 의한 구동력을 상기 가이드 블록에 전달하는 제1 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가이드 블록에 마련되어 상기 터치 스크린에 인가되는 터치 힘이 해제 될 때 상기 가이드 블록을 상측 방향으로 이동시키기 위한 복원력을 제공하는 제2 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 가이드 블록을 내부에 수용하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 하우징의 외부에 배치되는 구동 모터; 및
    상기 구동 모터와 연결되고 상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 구동 모터의 작동에 따라 상하 방향으로 이동하는 구동 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  11. 터치 스크린을 구비한 디바이스에 대해 상기 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 측정하기 위한 시스템으로,
    상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 상기 터치 스크린에 미리 설정된 목표 하중으로 터치 힘을 전달하는 가이드 블록;
    상기 가이드 블록을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 가이드 블록과 연결되어 상기 가이드 블록의 이동에 따라 상기 터치 스크린에 접촉하여 소정의 깊이로 터치 힘을 인가하는 터치 툴;
    상기 구동부에 의한 구동력을 상기 가이드 블록에 전달하는 제1 탄성체; 및
    상기 가이드 블록을 내부에 수용하는 하우징;을 포함하고,
    상기 구동부는, 상기 하우징의 외부에 배치되는 구동 모터; 및 상기 구동 모터와 연결되고 상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 구동 모터의 작동에 따라 상하 방향으로 이동하는 구동 블록을 포함하며,
    상기 제1 탄성체는, 상기 하우징의 내부에서 상기 구동 블록과 상기 가이드 블록 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  12. 터치 스크린을 구비한 디바이스에 대해 상기 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 측정하기 위한 시스템으로,
    상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 상기 터치 스크린에 미리 설정된 목표 하중으로 터치 힘을 전달하는 가이드 블록;
    상기 가이드 블록을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 가이드 블록과 연결되어 상기 가이드 블록의 이동에 따라 상기 터치 스크린에 접촉하여 소정의 깊이로 터치 힘을 인가하는 터치 툴;
    상기 구동부에 의한 구동력을 상기 가이드 블록에 전달하는 제1 탄성체; 및
    상기 가이드 블록을 내부에 수용하는 하우징;을 포함하고,
    상기 구동부는, 상기 하우징의 외부에 배치되는 구동 모터; 및 상기 구동 모터와 연결되고 상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 구동 모터의 작동에 따라 상하 방향으로 이동하는 구동 블록을 포함하며,
    상기 하우징을 X축 방향으로 이송시키기 위한 X축 이송유닛;
    상기 하우징을 Y축 방향으로 이송하기 위한 Y축 이송유닛; 및
    상기 하우징을 Z축 방향으로 이송하기 위한 Z축 이송유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  13. 터치 스크린을 구비한 디바이스에 대해 상기 터치 스크린에 인가되는 터치 힘을 측정하기 위한 시스템으로,
    상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 상기 터치 스크린에 미리 설정된 목표 하중으로 터치 힘을 전달하는 가이드 블록;
    상기 가이드 블록을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 가이드 블록과 연결되어 상기 가이드 블록의 이동에 따라 상기 터치 스크린에 접촉하여 소정의 깊이로 터치 힘을 인가하는 터치 툴; 및
    상기 터치 스크린에 인가된 터치 힘을 측정하는 하중 측정모듈;을 포함하며,
    상기 터치 툴의 하측에 배치되고 상기 디바이스를 고정하기 위한 고정 지그를 더 포함하고,
    상기 하중 측정모듈은 상기 고정 지그를 지지하는 구조로 마련되는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 터치 툴은 상기 가이드 블록으로부터 탈착 가능하게 마련되거나 상기 가이드 블록에 고정된 상태에서 다른 터치 입력수단이 장착 가능한 구조로 마련되는 것을 특징으로 하는 터치 힘 측정 시스템.
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