KR101835728B1 - Calibration apparatus for 6-axis sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 6축 센서 캘리브레이션 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 6축 센서에 서로 직교하는 3축을 중심으로 회전하는 토크와, 서로 직교하는 3축 방향의 힘을 작용하여 상기 6축 센서로부터 검출되는 값을 바탕으로 6축 센서를 캘리브레이션할 수 있도록 하는 6축 센서 캘리브레이션 장치에 관한 것이다. [0001] The present invention relates to a six-axis sensor calibration apparatus, and more particularly to a six-axis sensor calibration apparatus in which a torque that rotates about three axes orthogonal to each other and a three- Axis sensor based on the value of the 6-axis sensor calibration.
종래의 힘/토크 센서는 대부분 스트레인 게이지를 이용하여 힘/토크를 감지 또는 측정하는 방식을 사용하고 있다.Conventional force / torque sensors mostly use a strain gauge to sense or measure force / torque.
일반적으로 스트레인 게이지를 이용하는 센서는 외력이 가해지는 한 쌍의 외부 연결구와, 한 쌍의 외부 연결구를 연결하는 탄성체 그리고 탄성체에 부착되어 탄성체의 변형량을 측정하는 스트레인 게이지로 구성된다. 스트레인 게이지는 외부 연결구에 가해지는 외력에 의해 변형되는 탄성체의 변형량에 따라 변화하는 저항을 감지하여 외력을 감지 또는 측정한다.Generally, a strain gauge sensor is composed of a pair of external connectors to which an external force is applied, an elastic body that connects a pair of external connectors, and a strain gauge attached to the elastic body to measure the deformation amount of the elastic body. The strain gauge senses or measures an external force by sensing a resistance that varies according to the amount of deformation of the elastic body deformed by the external force applied to the external connector.
스트레인 게이지를 이용한 센서는 탄성체에 다수의 스트레인 게이지를 접착하는 방식으로 제조되는데, 이 과정에서 제조 경비가 상승하고, 오랜 시간이 경과한 후에는 스트레인 게이지를 접착하는데 사용되는 접착제가 경화되어 접착제의 손상이 쉽게 유발되는 등의 문제가 종종 발생하였다.Sensors using strain gauges are manufactured by bonding a plurality of strain gauges to an elastic body. In this process, manufacturing cost is increased, and after a long time, the adhesive used to bond the strain gauge is hardened, And the like.
따라서 최근에는 단순한 구조로 제조 난이도를 낮추고 내구성이 향상된 정전용량형 6축 힘/토크 센서가 개발된 바 있다. 이러한 정전용량형 6축 힘/토크 센서에 대해서는 이미 '대한민국 등록특허 제1477120호;정전용량형 6축 힘/토크 센서' 등에 의해 개시된 바 있다. Recently, a capacitance type 6-axis force / torque sensor having a simple structure and lowering manufacturing difficulty and improved durability has been developed. Such a capacitive six-axis force / torque sensor has already been disclosed in Korean Registered Patent No. 1477120, Capacitive 6-Axis Force / Torque Sensor, and the like.
하지만, 6축 센서를 정밀하게 제조한다 하더라도 제조되는 모든 6축 센서에 의해 검출되는 값들에는 오차가 발생될 수 있다. 따라서 6축 센서를 실제로 사용하기 전에는 6축 센서에 작용하는 토크의 크기와 힘의 크기에 대응하여 6축 센서에 의해 검출되는 값들을 수집하고, 6축 센서에 작용하는 토크의 크기와 힘의 크기에 대응하여 6축 센서에 의해 검출되는 값들의 상관 관계에 따른 6축 센서의 캘리브레이션이 필수로 수행되어야만 한다. However, even if a six-axis sensor is precisely manufactured, errors may be generated in values detected by all six-axis sensors manufactured. Therefore, before actually using the six-axis sensor, the values detected by the six-axis sensor are collected corresponding to the magnitude of the torque acting on the six-axis sensor and the magnitude of the force, and the magnitude of the torque acting on the six- The calibration of the six-axis sensor according to the correlation of the values detected by the six-axis sensor must be performed.
본 발명의 목적은 6축 센서에 작용하는 토크의 크기와 힘의 크기에 대응하여 6축 센서에 의해 검출되는 값들의 상관 관계에 따라 6축 센서에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 한 6축 센서 캘리브레이션 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a six-axis sensor calibration capable of performing calibration for a six-axis sensor according to the correlation of values detected by a six-axis sensor corresponding to the magnitude of a torque and the magnitude of a torque acting on the six- Device.
본 발명에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트로부터 자유롭게 회전 및 틸팅 가능하도록 마련되어 캘리브레이션을 위한 대상이 되는 대상센서를 지지하는 대상센서 지지부, 상기 대상센서 지지부에 대향되어 상기 대상센서에 작용하는 토크와 힘의 크기를 검출하기 위한 기준센서를 지지하는 기준센서 지지부, 상기 대상센서 지지부와 상기 기준센서 지지부를 체결하는 체결부, 상기 베이스 플레이트에 지지되고 상기 대상센서 지지부에 연결되어 상기 대상센서 지지부를 서로 직교하는 3축을 중심으로 각각 회전시켜 상기 대상센서에 토크를 작용시키는 토크 작용부 및 상기 베이스 플레이트에 지지되고 상기 기준센서 지지부에 연결되어 상기 기준센서 지지부를 서로 직교하는 3축 방향으로 각각 직선 구동시켜 상기 대상센서에 힘을 작용시키는 힘 작용부를 포함할 수 있다.A six-axis sensor calibration apparatus according to the present invention includes: a base plate; a target sensor support unit provided to be freely rotatable and tiltable from the base plate to support a target sensor to be calibrated; A reference sensor supporting part for supporting a reference sensor for detecting a magnitude of a torque and a force acting on the base plate, a fastening part for fastening the target sensor supporting part to the reference sensor supporting part, A torque acting part which rotates the sensor supporting part about three axes orthogonal to each other to apply a torque to the target sensor and a torque acting part which is supported by the base plate and is connected to the reference sensor supporting part, Respectively, It may include a power function of applying a force to the target sensor.
상기 토크 작용부는 상기 대상센서 지지부에 연결되고 z축 방향으로 배치되는 제 1회전축을 중심으로 상기 대상센서 지지부를 회전시키는 제 1로터리 액츄에이터, 상기 제 1로터리 액츄에이터를 구속하는 제 1틸팅 플레이트, x축 방향으로 배치되는 제 2회전축을 중심으로 상기 제 1틸팅 플레이트를 회전시키는 제 2로터리 액츄에이터, 상기 제 2회전축을 구속하는 제 2틸팅 플레이트, 및 y축 방향으로 배치되는 제 3회전축을 중심으로 상기 제 2틸팅 플레이트을 회전시키는 제 3로터리 액츄에이터를 포함할 수 있다.Wherein the torque acting portion includes a first rotary actuator connected to the target sensor support portion and rotating the target sensor support portion about a first rotation axis disposed in the z axis direction, a first tilting plate for restricting the first rotary actuator, A second rotary actuator for rotating the first tilting plate about a second rotation axis disposed in the y-axis direction, a second tilting plate for restricting the second rotation axis, and a second rotary actuator for rotating the first tilting plate about the third rotary shaft, And a third rotary actuator for rotating the two tilting plates.
상기 토크 작용부는 상기 제 2로터리 액츄에이터와 상기 제 2회전축을 연결하여 상기 제 2로터리 액츄에이터의 회전 동력에 의해 상기 제 2회전축을 중심으로 회전 구동되며, 상기 제 1틸팅 플레이트를 구속하여 상기 제 1틸팅 플레이트가 상기 제 1회전축을 중심으로 틸팅되도록 하는 제 1링크 및 상기 제 3로터리 액츄에이터와 상기 제 3회전축을 연결하여 상기 제 3로터리 액츄에이터의 회전 동력에 의해 상기 제 3회전축을 중심으로 회전 구동되며, 상기 제 2틸팅 플레이트를 구속하여 상기 제 2틸팅 플레이트가 상기 제 3회전축을 중심으로 틸팅되도록 하는 제 2링크를 더 포함할 수 있다.Wherein the torque acting portion is driven to rotate about the second rotation axis by the rotational power of the second rotary actuator by connecting the second rotary actuator and the second rotation shaft to restrain the first tilting plate, A first link that tilts the plate about the first rotation axis and a third link that connects the third rotary actuator and the third rotation shaft and is rotationally driven about the third rotation axis by the rotational power of the third rotary actuator, And a second link for restricting the second tilting plate to tilt the second tilting plate about the third rotation axis.
상기 제 2회전축과 상기 제 3회전축은 동일 평면 상에서 교차되고, 상기 제 1회전축은 상기 제 2회전축과 상기 제 3회전축의 교차점의 연장선 상에 배치될 수 있다. The second rotation axis and the third rotation axis intersect on the same plane, and the first rotation axis may be disposed on an extension of the intersection of the second rotation axis and the third rotation axis.
상기 제 1, 2, 3회전축이 교차하는 점은 상기 대상센서의 상부면의 중심이며, 상기 대상센서의 힘/토크 측정의 원점은 상기 제 1, 2, 3회전축이 교차하는 점일 수 있다.The point at which the first, second, and third rotational axes intersect is the center of the upper surface of the target sensor, and the origin of force / torque measurement of the target sensor may be a point at which the first, second, and third rotational axes intersect.
상기 토크 작용부는 상기 제 2틸팅 플레이트의 틸딩각도를 제한하여 상기 대상센서의 파손을 방지하기 위하여 상기 제 2틸팅 플레이트에 결합되는 안전걸림턱을 더 포함할 수 있다.The torque applying unit may further include a safety hook coupled to the second tilting plate to limit a tilting angle of the second tilting plate to prevent breakage of the target sensor.
상기 힘 작용부는 상기 기준센서 지지부를 지지하고 상기 기준센서 지지부를 z축 방향으로 직선 구동시키는 제 1리니어 액츄에이터, 상기 제 1리니어 액츄에이터를 지지하고 상기 제 1리니어 액츄에이터를 y축 방향으로 직선 구동시키는 제 2리니어 액츄에이터 및 상기 제 2리니어 액츄에이터를 지지하고 상기 제 2리니어 액츄에이터를 x축 방향으로 직선 구동시키는 제 3리니어 액츄에이터를 포함할 수 있다.Wherein the force acting portion includes a first linear actuator for supporting the reference sensor support portion and linearly driving the reference sensor support portion in the z-axis direction, a second linear actuator for supporting the first linear actuator and linearly driving the first linear actuator in the y- 2 linear actuators, and a third linear actuator for supporting the second linear actuators and linearly driving the second linear actuators in the x-axis direction.
본 발명에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치는 6축 센서에 작용하는 토크의 크기와 힘의 크기에 대응하여 6축 센서에 의해 검출되는 값들의 관계에 따라 6축 센서에 대한 캘리브레이션을 수행하여 6축 센서의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 6축 센서를 사용한 장비의 정밀한 제어가 가능한 효과를 도출할 수 있다. The six-axis sensor calibration apparatus according to the present invention calibrates the six-axis sensor according to the relationship between the values detected by the six-axis sensor corresponding to the magnitude of the torque and the magnitude of the torque acting on the six- And it is possible to obtain the effect of precisely controlling the equipment using the six-axis sensor.
도 1은 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치의 토크 작용부의 결합관계를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션의 토크/힘의 측정 원점을 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view illustrating a six-axis sensor calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a part of a six-axis sensor calibration apparatus according to the present embodiment.
3 is an exploded perspective view showing a coupling relationship of a torque acting portion of the six-axis sensor calibration apparatus according to the present embodiment.
4 is a view for explaining the torque / force measurement origin of the 6-axis sensor calibration according to the present embodiment.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only examples of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents and modifications may be made thereto .
이하, 본 발명에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a six-axis sensor calibration apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치의 일부를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치의 토크 작용부의 결합관계를 나타낸 분해사시도이다.2 is a perspective view illustrating a part of a six-axis sensor calibration apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a six-axis sensor calibration apparatus according to an embodiment of the present invention. Is an exploded perspective view showing the engagement relationship of the torque acting portion of the device.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치(이하, '캘리브레이션 장치'라 함;1)는 베이스 플레이트(100), 대상센서 지지부(200), 기준센서 지지부(300), 체결부(400), 토크 작용부(500) 및 힘 작용부(600)를 포함할 수 있다. 1 to 3, a six-axis sensor calibration apparatus (hereinafter, referred to as 'calibration apparatus') according to the present embodiment includes a
베이스 플레이트(100)는 평판 형태로 마련되어 캘리브레이션 장치(1)를 설치하기 위한 기반이 된다. 베이스 플레이트(100)는 복수의 프레임(110)에 지지되고, 베이스 플레이트(100)의 하부에는 도시되지 않은 산업용 PC 및 모터 드라이브 등과 같은 설비들이 수용될 수 있다. 모터 드라이브는 후술될 액츄에이터들에 포함되는 모터들을 구동하기 위해 마련되며, 산업용 PC는 모터 드라이브들을 제어하기 위해 마련된다.The
대상센서 지지부(200)는 대상센서(10)를 지지한다. 대상센서(10)로는 캘리브레이션의 대상이 되는 6축 센서일 수 있다. 대상센서 지지부(200)는 대상센서(10)가 3축을 중심으로 회전 및 틸팅될 수 있도록 마련된다. 즉, 베이스 플레이트(100)에는 개구부(120)가 형성될 수 있으며, 대상센서 지지부(200)는 베이스 플레이트(100)의 개구부(120)의 내측면으로부터 이격되도록 배치된다.The target
기준센서 지지부(300)는 기준센서(20)를 지지한다. 기준센서(20)는 대상센서(10)의 캘리브레이션을 위해 대상센서(10)에 토크 또는 힘을 작용할 때 토크의 크기와 힘의 크기를 검출하기 위한 6축 센서일 수 있다. 기준센서 지지부(300)는 대상센서 지지부(200)에 대향된다. The
체결부(400)는 대상센서(10)의 상부면에 접속되는 하부 체결판(410)과, 기준센서(20)의 하부면에 접속되는 상부 체결판(420)을 포함할 수 있다. 상부 체결판(420)에는 상부 체결판(420)과 하부 체결판(410)을 체결하는 체결구(430)가 설치될 수 있다. The
토크 작용부(500)는 서로 직교하는 3축을 중심으로 대상센서 지지부(200)에 토크를 작용하기 위하여, 대상센서 지지부(200)에 연결되어 대상센서 지지부(200)를 3축을 중심으로 각각 회전시킨다. 즉, 토크 작용부(500)는 제 1로터리 액츄에이터(510), 제 2로터리 액츄에이터(520) 및 제 3로터리 액츄에이터(530)를 포함할 수 있다. The torque applying unit 500 is connected to the target
제 1로터리 액츄에이터(510)는 대상센서 지지부(200)에 연결된다. 제 1로터리 액츄에이터(510)는 z축 방향으로 배치되어 z축을 중심으로 회전되는 제 1회전축(511)을 포함한다. 제 1회전축(511)은 대상센서 지지부(200)에 체결된다. 제 1로터리 액츄에이터(510)는 제 1회전축(511)을 중심으로 대상센서 지지부(200)를 회전시킨다. The first
결과적으로, 제 1로터리 액츄에이터(510)는 z축을 중심으로 회전 동력을 발생시키고, 이 회전 동력은 대상센서 지지부(200)로 전달되어 대상센서(10)에 z축을 중심으로 회전되는 토크를 작용시킨다.As a result, the first
제 2로터리 액츄에이터(520)는 베이스 플레이트(100)의 하부면에 지지된다. 제 2로터리 액츄에이터(520)는 x축 방향으로 배치될 수 있다. 그리고 베이스 플레이트(100)의 상측에는 x축 방향으로 배치되는 제 2회전축(521)이 배치될 수 있다. 제 2로터리 액츄에이터(520)에는 제 2로터리 액츄에이터(520)의 회전 동력을 전달하기 위한 제 1링크(522)가 연결될 수 있다. 제 1링크(522)의 일단부는 제 2로터리 액츄에이터(520)의 출력단에 연결되고, 제 1링크(522)의 타단부는 제 2회전축(521)에 연결될 수 있다. The second
여기서, 제 1링크(522)로부터 전달되는 제 1로터리 액츄에이터(510)의 회전 동력을 대상센서 지지부(200)로 전달하기 위하여, 대상센서 지지부(200)의 하측에는 제 1틸팅 플레이트(523)가 배치될 수 있다. 제 1틸팅 플레이트(523)는 대상센서 지지부(200)와 별도로 틸팅이 가능하도록, 대상센서 지지부(200)의 하부면으로부터 이격될 수 있다. 제 1틸팅 플레이트(523)의 중앙부에는 제 1로터리 액츄에이터(510)가 관통되는 관통홀(523a)이 형성되고, 제 1로터리 액츄에이터(510)는 제 1틸팅 플레이트(523)에 체결될 수 있다. 그리고 제 1틸팅 플레이트(523)의 측면에는 제 1링크(522)가 삽입되는 제 1링크 삽입홈(523b)이 형성되고 제 1링크(522)는 제 1링크 삽입홈(523b)에 삽입되어 제 1틸팅 플레이트(523)를 구속한다. A
따라서 제 2로터리 액츄에이터(520)에 의해 회전 동력이 발생되면, 제 1링크(522)는 x축 방향으로 배치되는 제 1회전축(511)을 중심으로 회전된다. 제 1링크(522)가 회전됨에 따라 제 1링크(522)에 구속된 제 1틸팅 플레이트(523)는 제 1링크(522)와 함께 틸팅된다. 제 1틸팅 플레이트(523)가 틸팅됨에 따라 제 1로터리 액츄에이터(510)는 제 1틸팅 플레이트(523)와 함께 틸팅된다. 제 1로터리 액츄에이터(510)가 틸팅됨에 따라 제 1로터리 액츄에이터(510)에 체결된 대상센서 지지부(200)는 제 1로터리 액츄에이터(510)와 함께 틸팅된다.Accordingly, when rotational power is generated by the second
결과적으로, 제 2로터리 액츄에이터(520)는 x축을 중심으로 회전되는 회전 동력을 발생시키고, 이 회전 동력은 대상센서 지지부(200)로 전달되어 대상센서(10)에 x축을 중심으로 회전되는 토크를 작용시킨다.As a result, the second
제 3로터리 액츄에이터(530)는 베이스 플레이트(100)의 하부면에 지지된다. 제 3로터리 액츄에이터(530)는 y축 방향으로 배치될 수 있다. 그리고 베이스 플레이트(100)의 상측에는 y축 방향으로 배치되는 제 3회전축(531)이 배치될 수 있다. 제 3로터리 액츄에이터(530)에는 제 3로터리 액츄에이터(530)의 회전 동력을 전달하기 위한 제 2링크(532)가 연결될 수 있다. 제 2링크(532)의 일단부는 제 3로터리 액츄에이터(530)의 출력단에 연결되고, 제 2링크(532)의 타단부는 제 3회전축(531)에 연결될 수 있다. The third
여기서, 제 2링크(532)로부터 전달되는 제 3로터리 액츄에이터(530)의 회전 동력을 대상센서 지지부(200)로 전달하기 위하여, 대상센서 지지부(200)의 둘레에는 제 2틸팅 플레이트(533)가 배치될 수 있다. 제 2틸팅 플레이트(533)는 대상센서 지지부(200) 및 제 1틸팅 플레이트(523)와 독립적으로 틸팅이 가능하도록, 대상센서 지지부(200)의 측면으로부터 이격될 수 있다. 제 2틸팅 플레이트(533)의 상측에는 제 2회전축(521)을 지지하기 위한 축받이(534)가 설치될 수 있다. 그리고 제 2틸팅 플레이트(533)의 측면에는 제 2링크(532)가 삽입되는 제 2링크 삽입홈(533a)이 형성되고 제 2링크(532)는 제 2링크 삽입홈(533a)에 삽입되어 제 2틸팅 플레이트(533)를 구속한다. A
따라서 제 3로터리 액츄에이터(530)에 의해 회전 동력이 발생되면, 제 2링크(532)는 y축 방향으로 배치되는 제 3회전축(531)을 중심으로 회전된다. 제 2링크(532)가 회전됨에 따라 제 2링크(532)에 구속된 제 2틸팅 플레이트(533)가 제 2링크와 함께 틸팅된다. 제 2틸팅 플레이트(533)가 틸팅됨에 따라 축받이(534)가 함께 틸팅된다. 축받이(534)가 틸팅됨에 따라 제 2회전축(521)이 축받이(534)와 함께 틸팅된다. 제 2회전축(521)이 틸팅됨에 따라 제 1링크(522)가 제 2회전축(521)과 함께 틸팅된다. 제 1링크(522)가 틸팅됨에 따라 제 1링크(522)에 구속된 제 1틸팅 플레이트(523)가 제 1링크(522)와 함께 틸팅된다. 제 1틸팅 플레이트(523)가 틸팅됨에 따라 제 1로터리 액츄에이터(510)가 제 1틸팅 플레이트(523)와 함께 틸팅된다. 제 1로터리 액츄에이터(510)가 틸팅됨에 따라 제 1로터리 액츄에이터(510)에 체결된 대상센서 지지부(200)가 제 1로터리 액츄에이터(510)와 함께 틸팅된다.Accordingly, when rotational power is generated by the third
결과적으로, 제 3로터리 액츄에이터(530)는 y축을 중심으로 회전 동력을 발생시키고, 이 회전 동력은 대상센서 지지부(200)로 전달되어 대상센서(10)에 y축을 중심으로 회전되는 토크를 작용시킨다.As a result, the third
상술된 제 1로터리 액츄에이터(510), 제 2로터리 액츄에이터(520) 및 제 3로터리 액츄에이터(530)로는 회전모터와 감속기의 조합으로 이루어지는 로터리 액츄에이터로 마련될 수 있다.The first
한편, 토크 작용부(500)는 안전걸림턱(535)을 포함할 수 있다. 안전걸림턱(535)은 제 2틸팅 플레이트(535)의 하부면에 결합될 수 있다. 안전걸림턱(535)는 제 2틸팅 플레이트(533)가 과도한 각도로 틸팅됨에 따라 대상센서(10)가 다른 요소들에 간섭되어 파손되는 것을 방지하기 위하여, 제 2틸팅 플레이트(533)가 과도한 각도로 틸팅시, 베이스 플레이트(100)에 걸리도록 작용하여 제 2틸팅 플레이트(533)의 틸팅 각도를 제한한다.On the other hand, the torque acting portion 500 may include a
한편, 힘 작용부(600)는 서로 직교하는 3축 방향으로 대상센서 지지부(200)에 힘을 작용하기 위하여, 기준센서 지지부(300)에 연결되어 기준센서 지지부(300)를 3축 방향으로 각각 직선 구동시켜 대상센서(10)에 3방향의 힘을 작용시킨다. 즉, 힘 작용부(600)는 제 1리니어 액츄에이터(610), 제 2리니어 액츄에이터(620) 및 제 3리니어 액츄에이터(630)를 포함할 수 있다.The
제 1리니어 액츄에이터(610)는 기준센서 지지부(300)를 지지하고 기준센서 지지부(300)를 z축 방향으로 직선 구동시킨다. 제 1리니어 액츄에이터(610)가 기준센서 지지부(300)를 z축 방향으로 직선 구동함에 따라, 체결부(400)에 의해 기준센서 지지부(300)에 체결된 대상센서 지지부(200)에 z축 방향의 힘이 작용하며, 결과적으로 대상센서(10)에 z축 방향의 힘이 작용한다.The first
제 2리니어 액츄에이터(620)는 제 1리니어 액츄에이터(610)를 지지하고 제 1리니어 액츄에이터(610)를 y축 방향으로 직선 구동시킨다. 제 2리니어 액츄에이터(620)가 제 1리니어 액츄에이터(610)를 y축 방향으로 직선 구동함에 따라, 제 1리니어 액츄에이터(610)에 지지되는 기준센서 지지부(300)는 y축 방향으로 직선 구동되고, 체결부(400)에 의해 기준센서 지지부(300)에 체결된 대상센서 지지부(200)에 y축 방향의 힘이 작용하며, 결과적으로 대상센서(10)에 y축 방향의 힘이 작용한다.The second
제 3리니어 액츄에이터(630)는 제 2리니어 액츄에이터(620)를 지지하고 제 2리니어 액츄에이터(620)를 x축 방향으로 직선 구동시킨다. 제 3리니어 액츄에이터(630)가 제 2리니어 액츄에이터(620)를 x축 방향으로 직선 구동함에 따라, 제 2리니어 액츄에이터(620)는 x축 방향으로 직선 구동된다. 제 2리니어 액츄에이터(620)가 x축 방향으로 직선 구동함에 따라, 제 2리니어 액츄에이터(620)에 지지되는 제 1리니어 액츄에이터(610)는 x축 방향으로 직선 구동된다. 제 1리니어 액츄에이터(610)는 x축 방향으로 직선 구동함에따라, 제 1리니어 액츄에이터(610)에 지지되는 기준센서 지지부(300)는 x축 방향으로 직선 구동되고, 체결부(400)에 의해 기준센서 지지부(300)에 체결된 대상센서 지지부(200)에 x축 방향의 힘이 작용하고, 결과적으로 대상센서(10)에 x축 방향의 힘이 작용한다.The third
이러한 제 1리니어 액츄에이터(610), 제 2리니어 액츄에이터(620) 및 제 3리니어 액츄에이터(630)로는 회전모터, 볼 스크류 및 리니어블럭의 조합으로 이루어는 리니어 액츄에이터를 사용할 수 있다.As the first
이와 같이 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치(1)는 캘리브레이션 대상인 대상센서(10)에 3축 방향의 토크를 작용시키고, 3축 방향의 힘을 작용할 수 있다.As described above, the six-axis
한편, 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치의 토크/힘을 측정하는 원점(P)은 제 1, 2, 3회전축(511, 521, 531)이 서로 교차하는 교차점일 수 있다.Meanwhile, the origin P for measuring the torque / force of the six-axis sensor calibration apparatus according to the present embodiment may be an intersection point where the first, second and third
도 4는 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션의 토크/힘의 측정 원점을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the torque / force measurement origin of the 6-axis sensor calibration according to the present embodiment.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치(1)는 대상센서(10)의 정밀한 검출값을 도출하기 위하여, 힘/토크의 측정 원점(P)이 대상센서(10)의 상부면 중심부에 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 제 1, 2, 3회전축(511, 521, 531)이 서로 교차하지 않고 어느 하나의 회전축이 나머지 회전축과 분산되는 상태로 대상센서(10)에 토크 또는 힘을 작용하면, 대상센서(10)에 작용하는 토크 또는 힘이 분산되어 대상센서(10)의 위치가 가변될 수 있으며 대상센서(10)의 위치가 가변됨에 따라 대상센서(10)로부터 검출되는 값들의 신뢰성을 확보할 수 없기 때문이다.4, the six-axis
따라서 제 2회전축(521)과 제 3회전축(531)은 대상센서(10)의 상부면과 동일한 평면 상에서 교차하며, 제 1회전축(511)은 제 2회전축(521)과 제 3회전축(531)이 교차하는 교차점의 연장 선 상에 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 제 1, 2, 3회전축(511, 521, 531)이 모두 교차하는 점은 대상센서(10)의 상부면 중심이 될 수 있다.The
이하, 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치의 작용에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the six-axis sensor calibration apparatus according to the present embodiment will be described.
먼저, 캘리브레이션의 대상이 되는 대상센서(10)는 대상센서 지지부(200)에 지지되며, 대상센서(10)에 작용하는 토크의 크기와 힘의 크기를 검출하는 기준센서(20)는 기준센서 지지부(300)에 지지된다. 그리고 대상센서 지지부(200)의 상부면에는 하부 체결판(410)이 체결되고, 기준센서 지지부(300)의 하부면에는 상부 체결판(420)이 체결된다.First, the
계속해서, 대상센서 지지부(200)에 대한 기준센서 지지부(300)의 위치를 정렬한다. 즉, 대상센서 지지부(200)의 상측에 기준센서 지지부(300)가 위치하도록, 사용자는 제 2리니어 액츄에이터(620) 및 제 3리니어 액츄에이터(630)를 조작하여 대상센서(10)에 대한 기준센서(20)의 위치를 정렬한다. 이와 같이 대상센서(10)와 기준센서(20)의 위치가 정렬되면, 사용자는 제 1리니어 액츄에이터(610)를 이용하여 기준센서 지지부(300)를 하강시키고, 상부 체결판(420)과 하부 체결판(410)을 체결할 수 있다.Subsequently, the position of the reference
계속해서, 대상센서(10)의 캘리브레이션을 위하여, 대상센서(10)로 3축을 중심으로 토크를 작용시키고, 3축 방향으로 힘을 작용시킬 수 있다. Subsequently, in order to calibrate the
이때, 기준센서(20)는 대상센서(10)로 작용하는 토크의 크기(Tx, Ty, Tz)와, 힘의 크기(Fx, Fy, Fz)를 검출하며, 대상센서(10)는 기준센서(20)에 검출되는 토크의 크기(Tx, Ty, Tz)에 대응되는 정전 용량(capacitive)(Ctx, Cty, Ctz)과, 기준센서(20)에 검출되는 힘의 크기(Fx, Fy, Fz)에 대응되는 정전 용량(Cfx, Cfy, Cfz)을 검출한다.At this time, the
이와 같이 본 실시예에 따른 6축 센서 캘리브레이션 장치는 기준센서(20)에 검출되는 토크/힘 의 크기(Tx, Ty, Tz, Fx, Fy, Fz)에 따른 대상센서(10)의 검출값(Ctx, Cty, Ctz, Cfx, Cfy, Cfz)을 수집하고, 기준센서(20)에 검출되는 토크/힘 의 크기(Tx, Ty, Tz, Fx, Fy, Fz)에 따른 대상센서(10)의 검출값(Ctx, Cty, Ctz, Cfx, Cfy, Cfz)의 상관 관계를 바탕으로 대상센서(10)의 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 한다. The six-axis sensor calibration apparatus according to the present embodiment detects the detected value of the
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
1 : 6축 센서 캘리브레이션 장치
10 : 대상센서 20 : 기준센서
100 : 베이스 플레이트 200 : 대상센서 지지부
300 : 기준센서 지지부 400 : 체결부
500 : 토크 작용부 510 : 제 1로터리 액츄에이터
511 : 제 1회전축 520 : 제 2로터리 액츄에이터
521 : 제 2회전축 522 : 제 1링크
523 : 제 1틸팅 플레이트 530 : 제 3로터리 액츄에이터
531 : 제 3회전축 532 : 제 2링크
533 : 제 2틸팅 플레이트 600 : 힘 작용부
610 : 제 1리니어 액츄에이터 620 : 제 2리니어 액츄에이터
630 : 제 3리니어 액츄에이터1: 6 axis sensor calibration device
10: target sensor 20: reference sensor
100: base plate 200: target sensor support
300: reference sensor supporting part 400: fastening part
500: torque acting portion 510: first rotary actuator
511: first rotating shaft 520: second rotary actuator
521: second rotating shaft 522: first link
523: first tilting plate 530: third rotary actuator
531: Third rotating shaft 532: Second link
533: second tilting plate 600: force acting portion
610: first linear actuator 620: second linear actuator
630: third linear actuator
Claims (7)
상기 베이스 플레이트로부터 자유롭게 회전 및 틸팅 가능하도록 상기 베이스 플레이트로부터 이격되며, 캘리브레이션을 위한 대상이 되는 대상센서를 지지하는 대상센서 지지부;
상기 베이스 플레이트에 지지되고 상기 대상센서 지지부에 연결되어 상기 대상센서 지지부를 서로 직교하는 3축을 중심으로 각각 회전시켜 상기 대상센서에 토크를 작용시키는 토크 작용부;
상기 대상센서 지지부에 대향되어 상기 대상센서에 작용하는 토크와 힘의 크기를 검출하기 위한 기준센서를 지지하는 기준센서 지지부;
상기 대상센서 지지부에 지지된 상기 대상센서와, 상기 기준센서 지지부에 지지된 상기 기준센서를 체결하는 체결부;및
상기 베이스 플레이트에 지지되고 상기 기준센서 지지부에 연결되어 상기 기준센서 지지부를 서로 직교하는 3축 방향으로 각각 직선 구동시켜 상기 대상센서에 힘을 작용시키는 힘 작용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 6축 센서 캘리브레이션 장치.A base plate;
A target sensor support member spaced apart from the base plate so as to freely rotate and tilt from the base plate and supporting an object sensor to be a target for calibration;
A torque acting portion supported on the base plate and connected to the target sensor support portion to rotate the target sensor support portions around three mutually orthogonal axes to apply a torque to the target sensor;
A reference sensor support unit for supporting a reference sensor for detecting a magnitude of a torque and a force acting on the target sensor, the target sensor being opposed to the target sensor support unit;
A fastening part for fastening the reference sensor supported by the reference sensor support part to the object sensor supported by the object sensor support part;
And a force acting portion supported on the base plate and connected to the reference sensor support portion to linearly drive the reference sensor support portions in three mutually orthogonal axes to apply a force to the target sensor. Sensor calibration device.
상기 토크 작용부는
상기 대상센서 지지부에 연결되고 z축 방향으로 배치되는 제 1회전축을 중심으로 상기 대상센서 지지부를 회전시키는 제 1로터리 액츄에이터;
상기 제 1로터리 액츄에이터를 구속하는 제 1틸팅 플레이트;
x축 방향으로 배치되는 제 2회전축을 중심으로 상기 제 1틸팅 플레이트를 회전시키는 제 2로터리 액츄에이터;
상기 제 2회전축을 구속하는 제 2틸팅 플레이트;및
y축 방향으로 배치되는 제 3회전축을 중심으로 상기 제 2틸팅 플레이트을 회전시키는 제 3로터리 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 6축 센서 캘리브레이션 장치.The method according to claim 1,
The torque acting portion
A first rotary actuator connected to the target sensor support unit and rotating the target sensor support unit about a first rotation axis disposed in the z axis direction;
A first tilting plate for restricting the first rotary actuator;
a second rotary actuator for rotating the first tilting plate about a second rotation axis disposed in the x-axis direction;
A second tilting plate for restricting the second rotation axis;
and a third rotary actuator for rotating the second tilting plate about a third rotation axis disposed in the y-axis direction.
상기 토크 작용부는
상기 제 2로터리 액츄에이터와 상기 제 2회전축을 연결하여 상기 제 2로터리 액츄에이터의 회전 동력에 의해 상기 제 2회전축을 중심으로 회전 구동되며, 상기 제 1틸팅 플레이트를 구속하여 상기 제 1틸팅 플레이트가 상기 제 1회전축을 중심으로 틸팅되도록 하는 제 1링크; 및
상기 제 3로터리 액츄에이터와 상기 제 3회전축을 연결하여 상기 제 3로터리 액츄에이터의 회전 동력에 의해 상기 제 3회전축을 중심으로 회전 구동되며, 상기 제 2틸팅 플레이트를 구속하여 상기 제 2틸팅 플레이트가 상기 제 3회전축을 중심으로 틸팅되도록 하는 제 2링크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 6축 센서 캘리브레이션 장치. 3. The method of claim 2,
The torque acting portion
The second rotary actuator is connected to the second rotary shaft and is rotationally driven about the second rotary shaft by the rotational power of the second rotary actuator to restrain the first tilting plate, A first link for tilting about a rotational axis; And
The second rotary actuator rotates about the third rotary shaft by the rotational power of the third rotary actuator by connecting the third rotary actuator and the third rotary shaft and restrains the second tilting plate, And a second link for tilting about a third rotational axis.
상기 제 2회전축과 상기 제 3회전축은 동일 평면 상에서 교차되고,
상기 제 1회전축은 상기 제 2회전축과 상기 제 3회전축의 교차점의 연장선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 6축 센서 캘리브레이션 장치.The method of claim 3,
The second rotary shaft and the third rotary shaft intersect on the same plane,
Wherein the first rotation axis is disposed on an extension of an intersection of the second rotation axis and the third rotation axis.
상기 제 1, 2, 3회전축이 교차하는 점은 상기 대상센서의 상부면의 중심이며,
상기 대상센서의 힘/토크 측정의 원점은 상기 제 1, 2, 3회전축이 교차하는 점인 것을 특징으로 하는 6축 센서 캘리브레이션 장치.5. The method of claim 4,
A point at which the first, second, and third rotational axes intersect is a center of an upper surface of the target sensor,
Wherein the origin of the force / torque measurement of the target sensor is a point at which the first, second, and third rotational axes intersect.
상기 토크 작용부는
상기 제 2틸팅 플레이트가 기 설정된 틸팅각도를 초과하면 상기 베이스 플레이트에 걸리도록 상기 제 2틸팅 플레이트로부터 돌출되어 상기 상기 제 2틸팅 플레이트의 틸딩각도를 제한하여 상기 대상센서의 파손을 방지하는 안전걸림턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 6축 센서 캘리브레이션 장치.The method of claim 3,
The torque acting portion
And a second tilting plate protruding from the second tilting plate so as to be caught by the base plate when the second tilting plate exceeds a predetermined tilting angle to limit the tilting angle of the second tilting plate, Axis sensor calibration device.
상기 힘 작용부는
상기 기준센서 지지부를 지지하고 상기 기준센서 지지부를 z축 방향으로 직선 구동시키는 제 1리니어 액츄에이터;
상기 제 1리니어 액츄에이터를 지지하고 상기 제 1리니어 액츄에이터를 y축 방향으로 직선 구동시키는 제 2리니어 액츄에이터;및
상기 제 2리니어 액츄에이터를 지지하고 상기 제 2리니어 액츄에이터를 x축 방향으로 직선 구동시키는 제 3리니어 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 6축 센서 캘리브레이션 장치.The method according to claim 1,
The force-
A first linear actuator for supporting the reference sensor supporter and linearly driving the reference sensor supporter in a z-axis direction;
A second linear actuator for supporting the first linear actuator and linearly driving the first linear actuator in the y-axis direction;
And a third linear actuator for supporting the second linear actuator and linearly driving the second linear actuator in the x-axis direction.
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