KR102029172B1

KR102029172B1 - A Method for Reducing an Error of a Displacement Measuring with a Linear Sensor Array and a System for Measuring a Displacement by the Same

Info

Publication number: KR102029172B1
Application number: KR1020180028585A
Authority: KR
Inventors: 박현
Original assignee: (주)다스
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-10-07
Also published as: KR20190107387A

Abstract

본 발명은 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 오차 감소 방법 및 그에 의한 변위 측정 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 연속적으로 배열된 다수 개의 가속도 센서로 이루어진 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 오차 감소 방법 및 그에 의한 변위 측정 시스템에 관한 것이다. 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 오차 감소 방법 및 그에 의한 변위 측정 시스템은 다수 개의 경사계가 선형으로 연결된 선형 센서 어레이를 측정 대상에 배치하는 단계; 각각의 경사계에서 측정된 값을 누적하여 누적 경사를 산출하는 단계; 및 산출된 누적 경사에 기초하여 측정 대상의 변위를 결정하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a method for reducing displacement measurement error by a linear sensor array and a displacement measurement system according thereto, and specifically, a method for reducing displacement measurement error by a linear sensor array comprising a plurality of acceleration sensors arranged in series and a displacement measurement accordingly. It is about the system. Displacement measurement error reduction method and a displacement measurement system by a linear sensor array includes the steps of arranging a linear sensor array on the measurement target linearly connected a plurality of inclinometers; Calculating a cumulative slope by accumulating the values measured in each inclinometer; And determining the displacement of the measurement object based on the calculated cumulative slope.

Description

A method for reducing an error of a displacement measuring with a linear sensor array and a system for measuring a displacement by the same}

본 발명은 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 오차 감소 방법 및 그에 의한 변위 측정 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 연속적으로 배열된 다수 개의 가속도 센서로 이루어진 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 오차 감소 방법 및 그에 의한 변위 측정 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method for reducing displacement measurement error by a linear sensor array and a displacement measurement system according thereto, and specifically, a method for reducing displacement measurement error by a linear sensor array comprising a plurality of acceleration sensors arranged in series and a displacement measurement accordingly. It is about the system.

출력 신호를 처리하여 가속도, 진동 또는 충격을 탐지하는 가속도 센서는 경사 또는 기울기의 측정에 적용될 수 있고, 또한 가속도 센서는 변위를 측정할 수 있다. 예를 들어 선로, 지반 또는 건물의 경사 또는 변위 측정을 위하여 3축 가속도 센서가 사용될 수 있고, 가속도 값은 Sin^-1(가속도)의 공식으로 경사(기울기)로 환산될 수 있다. 그리고 경사는 기준길이 * Sin(경사각)와 기준길이 * Cos(경사각)을 적용하여 변위로 환산될 수 있다. 측정 대상에 따라 하나의 측정 대상에 대하여 다수 개의 센서가 설치되어 대상의 변위 형상을 측정할 필요가 있다. 예를 들어 특허공개번호 제10-2010-0114738호는 경사계를 이용한 지중 변위 계측 방법에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2011-0027284호는 2-라인 형 주행 레일에 대하여 스태커 등과 같이 이송 대차의 경사도를 측정하기 위한 주행 레일 경사도 측정 장치에 대하여 개시한다. An acceleration sensor that processes the output signal to detect acceleration, vibration, or shock can be applied to the measurement of tilt or tilt, and the acceleration sensor can also measure displacement. For example, a three-axis acceleration sensor can be used to measure the slope or displacement of a track, ground or building, and the acceleration value can be converted into a slope (tilt) in the formula of Sin ^-1 (acceleration). And the slope can be converted into displacement by applying the reference length * Sin (tilt angle) and the reference length * Cos (tilt angle). According to the measurement target, a plurality of sensors are provided for one measurement target to measure the displacement shape of the target. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-2010-0114738 discloses a method for measuring underground displacement using an inclinometer. In addition, Patent Publication No. 10-2011-0027284 discloses a running rail inclination measuring device for measuring the inclination of the transport trolley, such as a stacker for the two-line type running rail.

선로, 지반 또는 구조물은 서로 다른 위치에서 서로 다른 변위 변화를 가질 수 있고, 이의 측정을 위하여 다수 개의 가속도 센서나 경사 센서가 배치될 필요가 있다. 이와 같이 다수 개의 센서가 설치된 경우 각각의 센서가 가지는 오차가 변위로 환산하는 과정에서 누적되어 큰 오차로 나타나 실제 변위와 다른 결과를 나타낼 수 있으므로 측정 오차가 발생되지 않도록 하는 처리 방법이 개발될 필요가 있다. 상기 선행기술은 이와 같은 기술에 대하여 개시하지 않는다. The track, ground or structure may have different displacement changes at different locations, and for this measurement a plurality of acceleration sensors or tilt sensors need to be arranged. As such, when a plurality of sensors are installed, the error of each sensor accumulates in the process of converting the displacement into a large error, which may result in a different result from the actual displacement. Therefore, a processing method for preventing measurement errors need to be developed. have. The prior art does not disclose such a technique.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다. The present invention is to solve the problems of the prior art has the following object.

선행기술 1: 특허공개번호 제10-2010-0114738호(김경남, 2010년10월26일 공개) 경사계를 이용한 지중변위 계측 방법Prior Art 1: Patent Publication No. 10-2010-0114738 (Kim, Gyeongnam, published October 26, 2010) Method of measuring underground displacement using inclinometer 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2011-0027284호(주식회사 신성에프에이, 2011년03월16일 공개) 주행 레일 경사도 측정 방법Prior Art 2: Patent Publication No. 10-2011-0027284 (Shinsung F., Inc., March 16, 2011) Running rail inclination measurement method

본 발명의 목적은 다수 개의 경사계에 의하여 측정된 측정값의 상관성을 가지도록 처리하여 측정 오차의 발생이 방지되도록 하는 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 오차 감소 방법 및 그에 의한 변위 측정 시스템을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a displacement measuring error reduction method and a displacement measuring system by the linear sensor array to process the correlation of the measured values measured by a plurality of inclinometer to prevent the occurrence of the measurement error.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 오차 감소 방법 및 그에 의한 변위 측정 시스템은 다수 개의 경사계가 선형으로 연결된 선형 센서 어레이를 측정 대상에 배치하는 단계; 각각의 경사계에서 측정된 값을 누적하여 누적 경사를 산출하는 단계; 및 산출된 누적 경사에 기초하여 측정 대상의 변위를 결정하는 단계를 포함한다. According to a preferred embodiment of the present invention, a method for reducing displacement measurement error by a linear sensor array and a displacement measurement system according thereto include: arranging a linear sensor array in which a plurality of inclinometers are linearly connected to a measurement object; Calculating a cumulative slope by accumulating the values measured in each inclinometer; And determining the displacement of the measurement object based on the calculated cumulative slope.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 각각의 경사계에서 발생된 온도 오차를 보상하는 단계를 더 포함한다. According to another suitable embodiment of the present invention, the method further comprises compensating for the temperature error generated in each inclinometer.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 경사계는 3축 가속도 센서가 된다. According to another suitable embodiment of the present invention, the inclinometer is a three-axis acceleration sensor.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 각각의 경사도는 하나의 방향 또는 서로 다른 방향의 경사를 측정한다. According to another suitable embodiment of the present invention, each tilt measures a tilt in one direction or in a different direction.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 선형으로 서로 연결되면서 내부에 적어도 하나의 가속도 센서가 수용된 다수 개의 단위 센서 유닛; 다수 개의 단위 센서 유닛을 서로 연결하는 관절; 다수 개의 단위 센서 유닛의 측정값을 처리하는 마이크로프로세서; 및 다수 개의 단위 센서 유닛과 마이크로프로세서를 통신 가능하도록 연결하는 통신 수단을 포함하고, 상기 다수 개의 단위 센서 유닛의 각각은 한 방향 또는 서로 다른 방향의 경사를 측정하고, 마이크로프로세서는 다수 개의 단위 센서 유닛으로부터 전송된 가속도 정보를 상관성을 가지도록 처리한다.According to another suitable embodiment of the present invention, a plurality of unit sensor units linearly connected to each other and accommodated at least one acceleration sensor therein; A joint connecting the plurality of unit sensor units to each other; A microprocessor for processing measured values of a plurality of unit sensor units; And communication means for communicatively connecting the plurality of unit sensor units and the microprocessor, wherein each of the plurality of unit sensor units measures an inclination in one direction or a different direction, and the microprocessor comprises a plurality of unit sensor units. The acceleration information transmitted from the process is processed to have correlation.

본 발명에 따른 오차 감소 방법은 가속도 센서를 2중으로 배열하여 시작점 기준 절대 변화량이 0이 되도록 하여 측정된 값으로부터 변위 계산 시 발생되는 누적 오차를 감소시킨다. 이에 의하여 정밀 측정이 가능하도록 어레이의 하나의 센서 유닛에 다수의 센서를 배치하여 고장 또는 오작동이 발생된 센서 값을 제거하여 전체 어레이의 변위 측정에 문제가 발생하지 않도록 한다. 본 발명에 따른 오차 감소 방법은 어레이 방식으로 구성된 다수의 가속도 센서 또는 경사 센서 값을 변위로 환산하는 과정에서 각 센서의 측정 오차가 누적되어 측정 오차가 센서 수에 비례하여 증가되는 것을 제거한다. 이에 따라 각각의 센서가 가지는 온도 변이(drift)와 랜덤 워크와 같은 기본 오차에 의해 발생하는 오차의 보상이 정확하게 이루어지도록 한다. 또한 하나의 어레이의 하나의 센서 유닛에 다수의 센서를 배치하여 하나의 센서가 고장 또는 오작동으로 인하여 측정 기능이 상실되는 경우 센서 값을 제거하고 나머지 센서 값으로 변위를 측정하여 전체 어레이가 문제 발생되지 않도록 한다. 본 발명에 따른 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 방법은 레일 변위 측정, 지중변위측정, 지표 침하 측정, 사면 변위 측정, 터널 내공 변위 측정, 교량과 같은 구조물이 처짐 측정 또는 이와 유사한 경사 측정에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 측정 방법은 다수의 센서 값이 적분의 형태로 계산되는 경우 발생되는 누적 오차를 보상하여 정확한 측정이 가능하도록 한다. In the error reduction method according to the present invention, the acceleration sensor is arranged in a double so that the absolute change amount based on the starting point is zero, thereby reducing the cumulative error generated when the displacement is calculated from the measured value. As a result, a plurality of sensors are arranged in one sensor unit of the array to enable accurate measurement, thereby eliminating sensor values in which a failure or malfunction has occurred so that problems in displacement measurement of the entire array do not occur. The error reduction method according to the present invention eliminates an increase in the measurement error in proportion to the number of sensors by accumulating the measurement error of each sensor in the process of converting a plurality of acceleration sensor or tilt sensor values configured in an array manner into displacement. Accordingly, the compensation of the error caused by the temperature drift of each sensor and the basic error such as the random walk is accurately performed. In addition, by placing multiple sensors in one sensor unit of one array, if one sensor loses the measurement function due to failure or malfunction, the entire array is not troubled by removing the sensor value and measuring the displacement with the remaining sensor values. Do not The displacement measuring method using the linear sensor array according to the present invention can be applied to rail displacement measurement, ground displacement measurement, surface settlement measurement, slope displacement measurement, tunnel hole displacement measurement, structure deflection measurement or similar inclination measurement. . The measurement method according to the present invention compensates the accumulated error generated when a plurality of sensor values are calculated in the form of an integral so that accurate measurement is possible.

도 1은 본 발명에 따른 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 오차 감소 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 측정 방법에 적용되는 다수개의 경사계 또는 가속도계의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 측정 방법에 따른 변위 측정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 어레이의 변위 연산에서 발생하는 누적 오차의 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 2중 어레이로 시작점 기준 왕복 합산 시 최종 변위는 물리적으로 0이 되고, 이에 따라 정확한 누적 오차 보상이 가능한 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 측정 시스템이 적용되는 실시 예를 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 측정 시스템에서 온도 누적 변위 보상이 되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 시스템이 수직 변위 측정에 적용되는 실시 예를 도시한 것이다. 1 illustrates an embodiment of a method for reducing displacement measurement error by a linear sensor array according to the present invention.
Figure 2 shows an embodiment of a plurality of inclinometers or accelerometers applied to the measuring method according to the present invention.
3 shows an embodiment of displacement measurement according to the measuring method of the present invention.
4 illustrates an example of cumulative error that occurs in the displacement calculation of an array.
FIG. 5 illustrates an embodiment in which the final displacement is physically zero when the round trip with respect to the starting point is a dual array according to the present invention, and thus accurate accumulation error compensation is possible.
6 illustrates an embodiment to which a measurement system according to the present invention is applied.
7A and 7B illustrate an embodiment of a process of performing temperature accumulation displacement compensation in a measurement system according to the present invention.
8 illustrates an embodiment in which the system according to the present invention is applied to the vertical displacement measurement.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments set forth in the accompanying drawings, but the embodiments are provided for clarity of understanding and the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, and thus are not repeatedly described unless necessary for understanding of the invention, and well-known components are briefly described or omitted. It should not be understood to be excluded from the embodiment of.

도 1은 본 발명에 따른 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 방법의 실시 예를 도시한 것이다. 1 illustrates an embodiment of a displacement measuring method using a linear sensor array according to the present invention.

도 1을 참조하면, 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 방법은 다수 개의 경사계가 선형으로 연결된 선형 센서 어레이를 측정 대상에 배치하는 단계(P11); 각각의 경사계에서 측정된 값을 누적하여 누적 경사를 산출하는 단계(P12); 및 산출된 누적 경사에 기초하여 측정 대상의 변위를 결정하는 단계(P14)를 포함한다. 또한 누적 경사를 산출하는 단계(P12)는 각각의 경사계에서 발생된 온도 오차를 보상하는 단계(P13)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the method for measuring displacement by a linear sensor array may include placing a linear sensor array on a measurement target in which a plurality of inclinometers are linearly connected; Calculating a cumulative slope by accumulating the values measured in each inclinometer (P12); And determining the displacement of the measurement target based on the calculated cumulative slope (P14). In addition, calculating the cumulative gradient (P12) may include a step (P13) to compensate for the temperature error generated in each inclinometer.

선형 센서 어레이는 다수 개의 경사계 또는 가속도 센서로 이루어질 수 있고, 바람직하게 3축 가속도 멤스 센서로 이루어질 수 있다. 다수 개의 센서가 선형으로 서로 연결되어 하나의 선형 센서 어레이를 형성할 수 있다. 각각의 센서는 예를 들어 PVC 튜브 또는 알루미늄 소재 튜브 또는 이와 유사한 소재로 이루어진 수용 튜브의 내부에 배치될 수 있고, 서로 다른 센서를 수용하는 수용 튜브는 임의의 방향으로 꺾일 수 있는 관절을 가질 수 있다. 선형 센서 어레이는 측정 대상에 선형으로 또는 이와 유사한 형상으로 배열되어 고정될 수 있다(P11). 측정 대상은 예를 들어 선로, 지반, 사면, 침하지, 교량 또는 이와 유사한 설비 또는 구조물이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. The linear sensor array may be composed of a plurality of inclinometers or acceleration sensors, and preferably may be composed of a three-axis acceleration MEMS sensor. Multiple sensors may be linearly connected to one another to form one linear sensor array. Each sensor may be arranged inside a receiving tube made of, for example, a PVC tube or an aluminum tube or similar material, and the receiving tube containing different sensors may have a joint that can be bent in any direction. . The linear sensor array may be arranged and fixed linearly or in a similar shape to the measurement object (P11). The object to be measured may be, for example, but not limited to, a track, ground, slope, settlement, bridge or similar facility or structure.

각각의 경사계 또는 가속도 센서에 의하여 설치된 지점의 경사 또는 변위가 측정될 수 있고, 각각의 경사계에 의하여 탐지된 값이 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 유닛으로 전송될 수 있다. 마이크로프로세서는 각각의 센서로부터 전송된 측정값을 식별하고, 측정값을 누적하여 산출할 수 있다(P12). 그리고 누적된 값에 의하여 측정 대상에서 측정 부분의 경사 또는 변위가 산출될 수 있고, 경사 부분은 다양하게 설정될 수 있다. 마이크로프로세서는 임의의 두 지점 사이의 경사 또는 변위를 두 지점 사이에 설치된 경사계로부터 전송된 측정값을 누적하여 계산하는 것에 의하여 산출할 수 있다. 그리고 산출된 결과에 따라 측정 대상의 서로 다른 두 지점 사이의 경사도 또는 변위를 결정할 수 있다(P14). 그리고 이와 같이 누적 계산에 의하여 경사 또는 변위를 결정하는 것에 의하여 하나의 경사계 또는 서로 독립된 경사계에서 측정된 값에 기초하여 경사도 또는 변위를 산출하는 것에 따른 오차가 방지되도록 한다. The inclination or displacement of the point installed by each inclinometer or accelerometer can be measured, and the value detected by each inclinometer can be sent to the microprocessor or central processing unit. The microprocessor may identify the measured value transmitted from each sensor and accumulate and calculate the measured value (P12). The inclination or displacement of the measurement portion in the measurement object may be calculated by the accumulated value, and the inclination portion may be set in various ways. The microprocessor can calculate the inclination or displacement between any two points by accumulating the measured values transmitted from the inclinometer installed between the two points. The inclination or displacement between two different points of the measurement object may be determined according to the calculated result (P14). In this way, by determining the inclination or the displacement by the cumulative calculation, an error due to the calculation of the inclination or the displacement on the basis of the values measured in one inclinometer or an independent inclinometer is prevented.

본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 다수 개의 경사계 또는 가속도 센서에 의한 경사도 또는 변위의 측정 과정에서 온도에 따른 오차에 대한 보상이 이루어질 수 있다(P13). 경사계 또는 가속도 센서는 온도 변화에 따른 오차를 가질 수 있고, 다수 개의 경사계에 의하여 서로 다른 두 지점의 경사 또는 변위가 측정되는 경우 각각의 경사계에서 발생된 온도 오차가 누적될 수 있다. 이에 따라 다수 개의 경사계에 의하여 경사 또는 변위가 측정되는 경우 온도 오차가 실제 오차에 비하여 커질 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 다수 개의 경사계에 의하여 경사 또는 변위가 측정되는 선형 센서 어레이 시스템에서 온도 편차가 각각의 경사계에 대하여 배분이 되고, 이후 온도 오차 보상이 이루어질 수 있다(P13). 이에 의하여 온도 오차 보상이 실제 발생한 오차에 따른 보상이 될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, compensation for an error according to temperature may be made in the process of measuring the inclination or displacement by a plurality of inclinometers or acceleration sensors (P13). An inclinometer or an acceleration sensor may have an error according to a temperature change, and when an inclination or displacement of two different points is measured by a plurality of inclinometers, a temperature error generated in each inclinometer may be accumulated. Accordingly, when the inclination or displacement is measured by a plurality of inclinometers, the temperature error may be larger than the actual error. In order to solve this problem, in the linear sensor array system in which the inclination or displacement is measured by a plurality of inclinometers, the temperature deviation is distributed to each inclinometer, and then temperature error compensation may be performed (P13). As a result, the temperature error compensation may be a compensation according to an error actually occurring.

경사 또는 변위의 측정은 다양한 경사계 또는 가속도 센서에 의하여 이루어질 수 있다. Measurement of tilt or displacement can be made by various inclinometers or acceleration sensors.

도 2는 본 발명에 따른 측정 방법에 적용되는 경사계의 실시 예를 도시한 것이다. Figure 2 shows an embodiment of an inclinometer applied to the measuring method according to the present invention.

도 2를 참조하면, 경사 센서(23a, 23b, 24a, 24b)는 가속도 센서 또는 이와 유사한 센서가 될 수 있고, 경사 센서(23a, 23b, 24a, 24b)는 관절(25a, 25b, 25c)에 의하여 서로 연결된 수용 튜브(21)의 내부에 배치될 수 있다. 수용 튜브(21)는 PVC와 같은 합성수지 소재 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속 소재로 만들어질 수 있고, 관절(25a, 25b, 25c)은 신축성과 탄성을 가진 고무, 실리콘, 엘라스토머 또는 이와 유사한 소재로 만들어질 수 있다. 수용 튜브(21)는 관절(25a, 25b, 25c)에 의하여 구분 영역을 형성할 수 있고, 각각의 구분 영역에 경사 센서(23a, 23b, 24a, 24b)가 수용되어 고정될 수 있다. 그리고 경사 센서(23a, 23b, 24a, 24b)는 구분된 수용 튜브(21)는 센서 어레이의 단위 센서 유닛(20a, 20b)을 형성한다. 예를 들어 선형 센서 어레이의 전체 길이가 40m가 되는 경우 하나의 관절(25a, 25b, 25c)을 포함하는 하나의 구분 영역의 길이는 500 ㎜가 될 수 있고, 이에 의하여 80개의 단위 센서 유닛(20a, 20b)이 관절(25a, 25b, 25c)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 각각의 단위 센서 유닛(20a, 20b)이 수용된 구분 영역은 선형으로 연장되면서 관절(25a, 25b, 25c)을 중심으로 임의의 방향으로 휘어지거나 꺾일 수 있고, 또한 원래의 형상으로 회복될 수 있다. 각각의 구분 영역의 내부에 수용되는 경사 센서(23a, 23b, 24a, 24b)는 인쇄회로기판과 같은 제어 기판(22a, 22b)에 배치될 수 있다. 경사 센서(23a, 23b, 24a, 24b)는 예를 들어 3축 가속도 멤스 소자와 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 제어 기판(22a, 22b)에 마이크로프로세서와 같은 중앙 처리 유닛, 캔(CAN) 통신을 위한 통신 칩 또는 경사 센서(23a, 23b, 24a, 24b)의 작동 및 탐지 정보 처리를 위한 다양한 부품 또는 소자가 배치될 수 있다. Referring to FIG. 2, the tilt sensors 23a, 23b, 24a, 24b may be acceleration sensors or the like, and the tilt sensors 23a, 23b, 24a, 24b may be connected to the joints 25a, 25b, 25c. It may be disposed inside the receiving tube 21 connected to each other by. The receiving tube 21 may be made of a synthetic resin material such as PVC or a metal material such as stainless steel, and the joints 25a, 25b and 25c may be made of rubber, silicone, elastomer or similar material having elasticity and elasticity. Can be. The accommodation tube 21 may form a divided area by the joints 25a, 25b, and 25c, and the inclination sensors 23a, 23b, 24a, and 24b may be received and fixed in each divided area. In addition, the accommodation tube 21 divided by the inclination sensors 23a, 23b, 24a, and 24b forms the unit sensor units 20a and 20b of the sensor array. For example, when the total length of the linear sensor array is 40m, the length of one divided area including one joint 25a, 25b, 25c may be 500 mm, whereby 80 unit sensor units 20a , 20b) may be connected to each other by the joints 25a, 25b, and 25c. The divided area in which each unit sensor unit 20a, 20b is accommodated may be bent or bent in any direction about the joints 25a, 25b, 25c while being linearly extended, and may also be restored to its original shape. The inclination sensors 23a, 23b, 24a, and 24b accommodated inside each division area may be disposed on the control boards 22a and 22b such as a printed circuit board. Inclination sensors 23a, 23b, 24a, 24b may be, for example, the same as the three-axis acceleration MEMS element, but is not limited thereto. The control boards 22a and 22b include various components or elements for operating and detecting information of a central processing unit such as a microprocessor, a communication chip for CAN communication, or an inclination sensor 23a, 23b, 24a, and 24b. Can be arranged.

각각의 구분 영역에 하나의 제어 기판(22a, 22b)이 설치되고, 하나의 제어 기판(22a, 22b)에 적어도 하나의 경사 센서(23a, 23b, 24a, 24b)가 배치될 수 있다. 또는 측정의 정밀성을 향상시키기 위하여 또는 하나의 센서의 오작동 또는 작동 불량의 발생에 따른 문제를 해결하기 위하여 하나의 제어 기판(22)에 두 개 또는 그 이상의 경사 센서(231a, 232b, 241a, 242b)가 배치될 수 있다. 구체적으로 하나의 방향에 대한 경사 또는 변위의 측정을 위한 1 방향 경사 센서(2311, 2321)와 예를 들어 반대 방향과 같은 2 방향의 경사 또는 변위의 측정을 위한 2 방향 경사 센서(2312, 2322)가 하나의 제어 기판(22)에 배치될 수 있다. 이와 같은 배치 구조에서 1 방향 경사 센서(231a, 232a, 2311, 2321)에 의하여 양(+)의 방향으로 기울기 또는 변위가 측정될 수 있고, 2 방향 경사 센서(241a, 242a, 2312, 2322)에 의하여 음(-)의 방향으로 기울기 또는 변위가 측정될 수 있다. One control board 22a, 22b may be provided in each division area, and at least one inclination sensor 23a, 23b, 24a, 24b may be disposed on one control board 22a, 22b. Or two or more tilt sensors 231a, 232b, 241a and 242b on one control board 22 to improve the accuracy of the measurement or to solve problems caused by malfunction or malfunction of one sensor. Can be arranged. Specifically, one-way inclination sensors 2311 and 2321 for measuring inclination or displacement in one direction and two-way inclination sensors 2312 and 2322 for measuring inclination or displacement in two directions such as, for example, opposite directions. May be disposed on one control board 22. In this arrangement structure, the tilt or displacement may be measured in the positive direction by the one-way tilt sensors 231a, 232a, 2311, and 2321, and the two-way tilt sensors 241a, 242a, 2312, and 2322 may be measured. Tilt or displacement can be measured in the negative direction.

도 2의 아래쪽에 도시된 것처럼, n개의 단위 센서 유닛(20a 내지 20n)이 선형 센서 어레이를 형성할 수 있고, 각각의 단위 센서 유닛(20a 내지 20n)은 서로 다른 방향의 기울기 또는 변위를 측정하는 #1의 가속도 센서(2311, 2312)를 포함할 수 있다. 또는 각각의 제어 기판(22)의 위쪽 평면 및 아래쪽 평면에 각각 #10 가속도 센서(2321, 2322)가 배치될 수 있다. As shown in the lower part of FIG. 2, n unit sensor units 20a to 20n may form a linear sensor array, and each unit sensor unit 20a to 20n may measure tilt or displacement in different directions. Acceleration sensors 2311 and 2312 of # 1 may be included. Alternatively, # 10 acceleration sensors 2321 and 2322 may be disposed in an upper plane and a lower plane of each control board 22, respectively.

위에서 설명된 것처럼, 다수 개의 단위 센서 유닛(20a 내지 20n)으로 이루어진 선형 센서 어레이에 의하여 기울기 또는 변위를 측정하는 경우 다수 개의 단위 센서 유닛(20a 내지 20n)의 측정값이 합산되거나 또는 누적되어 기울기 또는 변위가 측정될 수 있다. 만약 하나의 제어 기판(22)의 위쪽 면에 배치된 1 방향 경사 센서(2311, 2321)에 의하여 1 방향으로 온도 보상이 되고, 제어 기판(22)의 아래쪽에 배치된 2 방향 경사 센서(2312, 2322)에 의하여 반대방향으로 온도 보상이 될 수 있다. 측정 값 중 하나의 센서값이 특이 값을 나타내면 해당 센서 값은 제거될 수 있다. 그리고 제어 기판(21)의 위쪽에 배치된 센서 값이 하나의 값(#1~#5)으로 계산될 수 있다. 그리고 제어 기판(22)의 아래에 배치된 센서 값이 같은 방식으로 다른 하나의 센서 값(#6~#10)으로 계산될 수 있다. 이와 같은 계산 과정에서 하나의 값으로 계산된 제어 기판(21)의 위쪽의 하나의 값(#1~#5)과 제어 기판(21)의 아래쪽의 다른 하나의 값(#6~#10)은 서로 반대 방향으로 측정된 값이 된다. 도 2의 아래쪽에 도시된 것처럼, 하나의 값(#1~#5)은 같은 방향이 되고 다른 하나의 값(#6~#10)은 하나의 값(#1~#5)과 반대 방향의 값이 된다. 시작점(#1)부터 왕복하여 복귀한 점(#10)까지 변위를 계산하면 0이 되어야 한다. 만약 이들의 합이 0이 되지 않는다면 측정 오차가 발생한 것이 되고 예를 들어 온도 오차가 발생한 것으로 추측될 수 있다. 그리고 차이가 각각의 센서에 분배되어 온도 보상이 이루어질 수 있다. As described above, when the tilt or displacement is measured by the linear sensor array consisting of the plurality of unit sensor units 20a to 20n, the measured values of the plurality of unit sensor units 20a to 20n are summed or accumulated and the tilt or Displacement can be measured. If temperature compensation is performed in one direction by the one-way inclination sensors 2311 and 2321 disposed on the upper surface of one control board 22, the two-way inclination sensors 2312 and the lower one of the control board 22 are disposed. 2322 may be temperature compensated in the opposite direction. If one sensor value among the measured values indicates a singular value, the sensor value can be removed. In addition, a sensor value disposed above the control board 21 may be calculated as one value # 1 to # 5. In addition, a sensor value disposed under the control board 22 may be calculated as another sensor value # 6 to # 10 in the same manner. In the calculation process, one value (# 1 to # 5) on the upper side of the control board 21 and the other value (# 6 to # 10) on the lower side of the control board 21 are calculated as one value. It is measured in the opposite direction. As shown in the lower part of FIG. 2, one value (# 1 to # 5) is in the same direction and the other value (# 6 to # 10) is opposite to the one value (# 1 to # 5). Value. If the displacement is calculated from the starting point (# 1) to the return point (# 10), it should be zero. If the sum of these does not add to zero, then a measurement error has occurred and it can be assumed, for example, that a temperature error has occurred. The difference can then be distributed to each sensor to achieve temperature compensation.

다양한 경사 또는 변위 측정을 위한 센서가 다양한 방법으로 서로 선형으로 연결되거나 제어 기판(22)에 배치될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. Sensors for measuring various inclinations or displacements may be linearly connected to each other or disposed on the control board 22 in various ways and are not limited to the embodiments shown.

도 3은 본 발명의 측정 방법에 따른 경사 측정의 실시 예를 도시한 것이다.3 illustrates an example of measuring tilt according to the measuring method of the present invention.

도 3을 참조하면, n개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)이 선형으로 서로 연결이 될 수 있고, 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)에 의하여 서로 다른 지점의 기울기 또는 변위가 측정될 수 있다. 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)은 기준선(RL)에 대한 기울기 또는 변위를 측정할 수 있다. Referring to FIG. 3, n unit sensor units 20_1 to 20_N may be linearly connected to each other, and the inclination or displacement of different points may be measured by each unit sensor unit 20_1 to 20_N. . Each unit sensor unit 20_1 to 20_N may measure tilt or displacement with respect to the reference line RL.

도 3의 (가)는 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)이 설치된 지점의 실제 기울기 또는 변위를 나타낸 것이고, 도 3의 (나)는 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)에서 측정된 개별 변위를 나타낸 것이고, 도 3의 (다)는 본 발명에 따른 방법이 적용되어 합산 변위를 나타낸 것이다. 3A shows the actual inclination or displacement of the point where the respective unit sensor units 20_1 to 20_N are installed, and FIG. 3B shows the individual measured in each unit sensor unit 20_1 to 20_N. 3 shows the displacement, and (c) of FIG. 3 shows the sum total displacement by applying the method according to the present invention.

도 3의 (나)에 도시된 것처럼, 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)은 서로 다른 값을 나타낼 수 있고 이에 의하여 실제로 전체 변위의 측정이 어렵고, 측정 위치에 따라 서로 다른 변위가 측정된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 두 지점의 변위는 △_i= ∑S_(i-1)+S_i(i는 변위 측정 지점, i는 자연수)과 같은 방법으로 누적 또는 합산이 되어 산출될 수 있고, 이에 의하여 두 지점 사이의 변위가 정확하게 측정될 수 있다.As shown in FIG. 3B, each of the unit sensor units 20_1 to 20_N may exhibit different values, whereby it is difficult to actually measure the total displacement, and different displacements are measured according to the measurement position. In order to solve this problem, the displacements of the two points can be calculated by accumulating or summating in the same manner as △ _i = ∑S _(i-1) + S _i (i is the displacement measuring point, i is a natural number), This allows the displacement between two points to be measured accurately.

다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)의 측정값의 누적 또는 합산에 의하여 기울기 또는 변위를 측정하는 경우 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)에 측정 오차가 발생되면, 측정 오차가 합산되어 전체 오차가 실체 오차에 비하여 n배만큼 커질 수 있다는 단점을 가진다. 예를 들어 온도 측정 오차 또는 측정 편이(drift)는 모든 가속도 센서(20_1 내지 20_N)에 대하여 일정한 크기로 발생되고, 합산이 되면 측정 편이(drift)가 합산될 수 있다는 단점을 가진다. When measuring tilt or displacement by accumulating or summing the measured values of the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N, if a measurement error occurs in each unit sensor unit 20_1 to 20_N, the measurement error is summed to total error Has the disadvantage that it can be increased by n times compared to the actual error. For example, the temperature measurement error or the measurement drift is generated with a constant magnitude for all the acceleration sensors 20_1 to 20_N, and when the sum is added, the measurement drift may be added up.

도 4는 본 발명의 측정 방법에 따라 오차가 보정되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다. 4 illustrates an embodiment of a process in which an error is corrected according to the measuring method of the present invention.

도 4를 참조하면, N개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)이 서로 다른 두 지점의 기울기 또는 변위를 측정하기 위하여 서로 선형으로 연결될 수 있고, 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)은 기준선(RL)을 기준으로 설치된 지점의 기울기 또는 변위를 측정할 수 있다. Referring to FIG. 4, N unit sensor units 20_1 to 20_N may be linearly connected to each other to measure the inclination or displacement of two different points, and each unit sensor unit 20_1 to 20_N may be referred to as a reference line RL. The slope or displacement of the installed point can be measured based on).

도 4의 (가)는 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)에 의하여 각각의 지점에서 탐지된 측정값을 나타낸 것이고, 도 4의 (나)는 본 발명에 따른 방법이 적용되어 측정값을 누적하여 기울기 또는 변위를 산출한 결과를 나타낸 것이다. 두 지점의 기울기는 누적 방식에 의하여 정확하게 측정된다는 것을 알 수 있다.4A illustrates measurement values detected at each point by each unit sensor unit 20_1 to 20_N, and FIG. 4B accumulates measurement values by applying the method according to the present invention. Shows the result of calculating the slope or displacement. It can be seen that the slope of the two points is measured accurately by the cumulative method.

도 4의 (다)는 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)이 설치된 지점의 실제 기울기 또는 변위를 나타낸 것이고, 도 4의 (라)는 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)의 고유 오차 또는 고유 편이에 따른 누적 결과를 나타낸 것이다. 고유 편이는 모든 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)에 대하여 동일 또는 유사한 값으로 나타나고, N개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)의 측정값이 합산되면 △×N(△는 고유 편이, N은 자연수)의 오차가 발생될 수 있다. 그러므로 이와 같은 고유 편이는 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)에 대하여 분배가 될 필요가 있다. 이와 같은 고유 편이는 온도의 변화에 따른 측정 편이가 될 수 있다. 고유 편이의 발생 여부는 실험적으로 확인되거나, 기준 가속도 센서에 의하여 확인될 수 있다. 또는 위에서 설명된 것처럼, 하나의 제어 기판에 서로 다른 방향으로 두 개의 센서가 설치되어 모든 센서의 측정값을 합산하는 방법으로 확인될 수 있다. 4 (c) shows the actual inclination or displacement of the point where each unit sensor unit 20_1 to 20_N is installed, and FIG. 4 (d) shows the intrinsic error of each unit sensor unit 20_1 to 20_N or The cumulative results of the intrinsic deviations are shown. The intrinsic shift is represented by the same or similar value for all the unit sensor units 20_1 to 20_N, and when the measured values of the N unit sensor units 20_1 to 20_N are summed, Δ × N (Δ is the intrinsic shift, N is a natural number) An error of may occur. Therefore, this inherent deviation needs to be distributed to each unit sensor unit 20_1 to 20_N. Such intrinsic deviation may be a measurement shift according to a change in temperature. The occurrence of intrinsic deviation can be confirmed experimentally or by a reference acceleration sensor. Alternatively, as described above, two sensors may be installed in one control board in different directions, and thus may be confirmed by adding up the measured values of all the sensors.

도 5는 본 발명에 따른 측정 시스템이 적용되는 실시 예를 도시한 것이다.5 illustrates an embodiment to which a measurement system according to the present invention is applied.

도 5를 참조하면, 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 시스템은 선형으로 서로 연결되면서 내부에 적어도 하나의 가속도 센서가 수용된 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N); 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)을 서로 연결하는 관절(25a, 25b, 25c); 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)의 측정값을 처리하는 마이크로프로세서; 및 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)과 마이크로프로세서를 통신 가능하도록 연결하는 통신 수단을 포함하고, 상기 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)의 각각은 한 방향 또는 서로 다른 방향의 경사를 측정하고, 마이크로프로세서는 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)으로부터 전송된 가속도 정보를 상관성을 가지도록 처리한다. Referring to FIG. 5, a displacement measuring system using a linear sensor array includes a plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N in which at least one acceleration sensor is accommodated therein while being linearly connected to each other; Joints 25a, 25b, and 25c connecting the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N to each other; A microprocessor for processing measured values of the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N; And communication means for communicatively connecting the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N and the microprocessor, wherein each of the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N measures an inclination in one direction or a different direction. In addition, the microprocessor processes the acceleration information transmitted from the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N to have a correlation.

측정 시스템은 선로(R)의 경사도 측정 또는 변위 측정에 적용될 수 있고, 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)이 설치 릴(51)에 감기는 형태로 보관될 수 있고, 통신 케이블(54)이 또한 설치 릴(51)에 형성된 케이블 릴(53)에 감겨진 형태로 준비될 수 있다. 핸들(52)에 의하여 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_N)과 통신 케이블(54)이 감기거나 풀릴 수 있고, 선로(R)에 설치될 수 있다. 선로(R)를 따라 서포터(S)가 배치되고, 서포터(S)의 측면에 고정 스트립(F)이 서포터(S)의 연장 방향을 따라 고정될 수 있다. 그리고 서포터(S)는 브래킷(B)에 의하여 선로에 견고하게 고정될 수 있고, 고정 스트립(F)을 따라 다수 개의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_K)이 배치되어 선로(R)의 기울기 또는 변위가 측정될 수 있다. 그리고 시간의 경과에 따른 선로(R)의 기울기가 측정될 수 있다.The measurement system can be applied to the inclination measurement or the displacement measurement of the line (R), the plurality of unit sensor units (20_1 to 20_N) can be stored in the form of winding on the installation reel 51, the communication cable 54 is In addition, it may be prepared in the form wound on the cable reel 53 formed on the installation reel (51). The plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N and the communication cable 54 may be wound or unwound by the handle 52 and installed on the line R. The supporter S may be disposed along the line R, and the fixing strip F may be fixed to the side surface of the supporter S along the extending direction of the supporter S. FIG. And the supporter (S) can be firmly fixed to the track by the bracket (B), a plurality of unit sensor units (20_1 to 20_K) are disposed along the fixing strip (F) so that the slope or displacement of the track (R) is Can be measured. And the slope of the line (R) over time can be measured.

도 6은 본 발명에 따른 측정 시스템에서 온도 보상이 되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다. 6 illustrates an embodiment of a process for temperature compensation in the measurement system according to the present invention.

도 6은 (가)는 24시간 동안의 가속도 센서의 측정값의 합산 결과를 나타낸 것이고, 변위의 합산 값이 시간의 경과(D1 내지 D4)에 따라 점차로 커지는 것으로 나타났다. 최대 합산 변위가 - 50 ㎜의 값이 되는 것으로 나타났고, 24 시간이 경과된 이후(D4에서 D1에 이르는 시간) 변위의 합산 값이 0이 되는 것으로 나타났다. 도 6의 (나)에서 실제 변위 곡선(DC_R)과 온도 고유 편이의 누적을 포함하는 누적 편이 변위 곡선(DC_T)을 나타낸 것이다. Figure 6 (a) shows the result of the sum of the measured values of the acceleration sensor for 24 hours, it was shown that the sum of the displacement gradually increases with the passage of time (D1 to D4). The maximum summed displacement was found to be a value of-50 mm, and after 24 hours (time from D4 to D1), the sum of the displacements was found to be zero. In FIG. 6B, the accumulated shift curve DC_T including the accumulation of the actual displacement curve DC_R and the temperature-specific shift is shown.

두 지점의 실제 변위가 0이 되므로 측정값의 합산으로 나타난 변위 값을 누적 편이로 볼 수 있다. 서로 다른 시간에서 누적 편이의 값이 산출될 수 있고, 이를 K로 나눈 값이 각각의 온도에서 각각의 단위 센서 유닛(20a 내지 20k)의 온도 고유 편이가 될 수 있다. Since the actual displacements of the two points are zero, the displacements represented by the sum of the measurements can be viewed as cumulative shifts. The cumulative shift values may be calculated at different times, and the value divided by K may be the temperature intrinsic shift of each unit sensor unit 20a to 20k at each temperature.

서로 다른 임의의 위치에 대한 기울기 또는 변위의 측정 과정에서 온도가 측정될 수 있고, 위에서 산출된 온도 고유 편이에 기초하여 보상이 이루어질 수 있다. 이에 의하여 온도에 관계없이 두 지점의 정확한 기울기의 측정이 가능하다.The temperature can be measured in the course of the measurement of the inclination or displacement for the different arbitrary positions, and the compensation can be made based on the temperature inherent deviation calculated above. This enables accurate measurement of the slope at two points regardless of temperature.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 측정 시스템에서 온도 누적 변위 보상이 되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다. 7A and 7B illustrate an embodiment of a process of performing temperature accumulation displacement compensation in a measurement system according to the present invention.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 온도 누적 변위 보상이 되는 방법은 선형 배열 센서 어레이의 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_K)에 서로 다른 방향으로 가속도를 측정하는 적어도 두 개의 가속도 센서(71_1 내지 71_K 및 72_1 내지 72_K)를 배치하는 단계(P71); 1 방향 가속도 센서(71_1 내지 71_K)의 측정값과 2 방향 가속도 센서(72_1 내지 72_K)의 측정값을 합산하여 온도 보상을 하는 단계(P721); 시작 1 방향 가속도 센서(71_1)로부터 종료 2 방향 가속도 센서(72_1)의 측정값이 누적 연산으로 변위를 산출하는 단계(P73); 누적 합산 값이 0이 되도록 보상 배분을 하는 단계(P74); 및 보상 값에 기초하여 변위를 결정하는 단계(P75)를 포함한다. 추가로 측정값이 특이 값이 나타나면 해당 측정값이 제외되는 단계(P722)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 7A and 7B, a method of compensating for temperature accumulation displacement includes at least two acceleration sensors 71_1 to 71_K measuring acceleration in different directions on each unit sensor unit 20_1 to 20_K of the linear array sensor array. And placing (P71) 72_1 to 72_K; Performing temperature compensation by adding up the measured values of the one-way acceleration sensors 71_1 to 71_K and the measured values of the two-way acceleration sensors 72_1 to 72_K (P721); Calculating (P73) the displacement of the measured measurement value of the two-way acceleration sensor 72_1 from the starting one-way acceleration sensor 71_1 by a cumulative calculation; Performing a compensation distribution so that the cumulative sum value becomes 0 (P74); And determining the displacement (P75) based on the compensation value. In addition, if the measured value is a singular value may further include a step (P722) to exclude the measured value.

각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_K)에 정-방향과 역-방향의 쌍으로 설치된 센서 측정값 조합으로 온도 보상이 될 수 있고(P721), 각각의 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_K)에 배치된 1 방향 가속도 센서(71_1 내재 72_K)의 다수의 센서 값을 비교하여 센서 이상 유무가 판단될 수 있다(P722). 센서 어레이 시작부터 끝까지 그리고 다시 시작까지 왕복 누적 합으로 누적 연산하여 변위가 산출될 수 있고, 누적 변위가 0이 아닐 경우 0이 되도록 보상 배분이 될 수 있다(P74). 배분이 완료되면 그에 기초하여 최종 변위가 결정될 수 있다(P75). Temperature compensation can be performed by a combination of sensor measurements installed in each of the unit sensor units 20_1 to 20_K in a forward- and reverse-direction pair (P721), and disposed in each unit sensor unit 20_1 to 20_K. The presence or absence of a sensor abnormality may be determined by comparing a plurality of sensor values of the one-way acceleration sensor 71_1 to 72_K (P722). The displacement may be calculated by accumulating the round trip cumulative sum from the start to the end of the sensor array and the start again, and may be compensated to be zero if the accumulated displacement is not zero (P74). When the distribution is completed, the final displacement can be determined based on it (P75).

선형 센서 어레이는 다수 개의 경사계 또는 가속도 센서로 이루어질 수 있고, 바람직하게 3축 가속도 멤스 센서로 이루어질 수 있다. 가속도 값은 삼각함수에 의해 기울기로 환산할 수 있고, 경사는 센서 길이와 관계하여 변위로 계산된다. 다수 개의 센서가 선형으로 서로 연결되어 하나의 선형 센서 어레이를 형성할 수 있다. 어레이는 다시 시작점까지 2중 어레이 구조로 형성할 수 있다. 각각의 센서는 예를 들어 PVC 튜브 또는 금속 소재 튜브 또는 이와 유사한 소재로 이루어진 수용 튜브의 내부에 배치될 수 있고, 서로 다른 센서를 수용하는 수용 튜브는 임의의 방향으로 꺾일 수 있는 관절(25a, 25b, 25c)을 가질 수 있다. 선형 센서 어레이는 측정 대상에 선형으로 또는 이와 유사한 형상으로 배열되어 고정될 수 있다(P71). 측정 대상은 예를 들어 선로, 지반, 사면, 침하지, 교량 또는 이와 유사한 설비 또는 구조물이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. The linear sensor array may be composed of a plurality of inclinometers or acceleration sensors, and preferably may be composed of a three-axis acceleration MEMS sensor. The acceleration value can be converted into slope by the trigonometric function, and the slope is calculated as displacement in relation to the sensor length. Multiple sensors may be linearly connected to one another to form one linear sensor array. The array can be formed in a double array structure back to the starting point. Each sensor may be arranged inside a receiving tube made of, for example, a PVC tube or a metal tube or a similar material, and the receiving tubes accommodating different sensors may be bent in any direction. , 25c). The linear sensor array may be arranged and fixed linearly or in a similar shape to the measurement object (P71). The object to be measured may be, for example, but not limited to, a track, ground, slope, settlement, bridge or similar facility or structure.

각각의 경사계 또는 가속도 센서에 의하여 설치된 지점의 경사 또는 변위가 측정될 수 있고, 각각의 경사계에 의하여 탐지된 값이 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 유닛으로 전송될 수 있다. 마이크로프로세서는 각각의 센서로부터 전송된 측정값을 식별하고, 측정값을 어레이 시작부터 순차적으로 종단까지 누적 연산하고 이어서 2중 어레이로 시작 단까지 누적 연산하여 변위로 산출할 수 있다(P75). 그리고 2중 어레이로 왕복 폐합된 변위는 절대변위 0이 되어야 하고, 아니면 오차로 판단하여 각 센서 값에 보상하여 배분한다(P74). 보상된 센서 값을 변위로 환산할 수 있고, 변위로 직접 보상할 수도 있다(P75).The inclination or displacement of the point installed by each inclinometer or accelerometer can be measured, and the value detected by each inclinometer can be sent to the microprocessor or central processing unit. The microprocessor may identify the measured values transmitted from the respective sensors, accumulate the measured values sequentially from the start of the array to the end of the array, and then calculate the displacements by accumulating from the beginning of the array to the end of the dual array (P75). The displacement reciprocally closed in the dual array should be absolute displacement 0, or it is determined as an error and compensated for each sensor value and distributed (P74). The compensated sensor value can be converted into displacement and can be directly compensated by displacement (P75).

경사계 또는 가속도 센서는 온도 변화에 따른 온도 변이(drift)가 오차로 나타날 수 있고, 다수 개의 경사계에 의하여 서로 다른 두 지점의 경사 또는 변위가 측정되는 경우 각각의 경사계에서 발생된 온도 오차가 누적될 수 있다. 이에 따라 다수 개의 경사계에 의하여 경사 또는 변위가 측정되는 경우 온도 오차가 실제 오차에 비하여 커질 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 단위 센서 유닛(20_1 내지 20_K)에 1, 2 방향 가속도 센서(71_1 내지 72_K)를 배치하여 온도 변이를 보상한다. 역방향의 두 센서는 경사가 발생할 경우 절대 값은 같고 반대 부호의 센서 값을 나타내야 한다. 하지만 온도에 의한 변이가 발행하면 온도만큼 일정 비율로 같은 방향으로 센서 값이 변하므로 이를 이용하여 온도 보상을 할 수 있다(P721). 온도를 포함한 여러 오류는 예를 들어 센서의 랜덤 워크 값이나 비선형 에러, 아날로그 출력 센서 값 측정 시 사용되는 AD 컨버터의 분해능, 노이즈와 같은 오류가 있고, 이와 같은 오류는 2중 어레이 구조를 이용하여 왕복 누적 계산이 되면 시작점에서 시작점으로 되돌아 왔으므로 절대 변위는 0이 되어야 한다. 0이 아닌 값을 유닛의 개수로 나누어 공동 분배하면 오류를 감소시키는 효과를 발생시킬 수 있다. Inclinometers or accelerometers can exhibit errors in temperature drift due to temperature changes, and when the inclination or displacement of two different points are measured by multiple inclinometers, the temperature error generated in each inclinometer may accumulate. have. Accordingly, when the inclination or displacement is measured by a plurality of inclinometers, the temperature error may be larger than the actual error. In order to solve such a problem, the one- and two-way acceleration sensors 71_1 to 72_K are disposed in the unit sensor units 20_1 to 20_K to compensate for the temperature variation. Both sensors in the reverse direction must have the same absolute value and indicate the opposite sensor value when the slope occurs. However, if the variation occurs due to temperature, the sensor value is changed in the same direction at a constant rate as much as the temperature, and thus temperature compensation may be performed using this (P721). Errors including temperature include errors such as random walk or nonlinear error of sensors, resolution of AD converters used to measure analog output sensor values, and noise. These errors can be reciprocated using a dual array structure. The cumulative calculation returns the starting point from the starting point, so the absolute displacement should be zero. Dividing a non-zero value by the number of units and sharing them together can reduce the error.

다양한 원인에 따른 고유 편이가 본 발명에 따른 방법에 의하여 보정될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. Inherent deviations due to various causes can be corrected by the method according to the invention and are not limited to the presented embodiments.

도 8은 본 발명에 따른 시스템이 수직 변위 측정에 적용되는 실시 예를 도시한 것이다. 8 illustrates an embodiment in which the system according to the present invention is applied to the vertical displacement measurement.

도 8의 (가)에 도시된 것처럼, 수직 방향으로 변위가 발생될 수 있고, (나)에 도시된 것처럼, 이중 배열 선형 어레이에 의하여 온도 보상이 될 수 있다. 이중 배열 선형 어레이는 수직 방향으로 배열된 다수 개의 1 방향 가속도 센서(81_1 내지 81_K) 및 다수 개의 2 방향 가속도 센서(82_1 내지 82_K)로 이루어질 수 있다. 1 방향 가속도 센서(81_1 내지 81_K)와 2 방향 가속도 센서(82_1 내지 82_K)는 서로 다른 방향 또는 서로 반대 방향의 기울기 또는 변위를 측정할 수 있다. 그리고 위에서 설명된 것과 동일한 방법으로 온도 보상이 될 수 있고 온도 배분이 될 수 있다. 이에 의하여 높이(H)에 따라 실제 변위 상태(HA)가 정확하게 측정될 수 있다. As shown in (a) of FIG. 8, displacement may occur in the vertical direction, and temperature compensation may be achieved by the dual array linear array, as shown in (b). The dual array linear array may include a plurality of one-way acceleration sensors 81_1 to 81_K and a plurality of two-way acceleration sensors 82_1 to 82_K arranged in the vertical direction. The one-way acceleration sensors 81_1 to 81_K and the two-way acceleration sensors 82_1 to 82_K may measure tilt or displacement in different directions or in opposite directions. And temperature compensation and temperature distribution in the same manner as described above. As a result, the actual displacement state HA can be accurately measured according to the height H.

본 발명에 따른 오차 감소 방법 또는 측정 시스템은 다양한 변위의 측정에 적용될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The error reduction method or measurement system according to the present invention can be applied to the measurement of various displacements and is not limited to the presented embodiments.

본 발명에 따른 오차 감소 방법은 가속도 센서를 2중으로 배열하여 시작점 기준 절대 변화량이 0이 되도록 하여 측정된 값으로부터 변위 계산 시 발생되는 누적 오차를 감소시킨다. 이에 의하여 정밀 측정이 가능하도록 어레이의 하나의 센서 유닛에 다수의 센서를 배치하여 고장 또는 오작동이 발생된 센서 값을 제거하여 전체 어레이의 변위 측정에 문제가 발생하지 않도록 한다. 본 발명에 따른 오차 감소 방법은 어레이 방식으로 구성된 다수의 가속도 센서 또는 경사 센서 값을 변위로 환산하는 과정에서 각 센서의 측정 오차가 누적되어 측정 오차가 센서 수에 비례하여 증가되는 것을 제거한다. 이에 따라 각각의 센서가 가지는 온도 변이(drift)와 랜덤 워크와 같은 기본 오차에 의해 발생하는 오차의 보상이 정확하게 이루어지도록 한다. 또한 하나의 어레이의 하나의 센서 유닛에 다수의 센서를 배치하여 하나의 센서가 고장 또는 오작동으로 인하여 측정 기능이 상실되는 경우 센서 값을 제거하고 나머지 센서 값으로 변위를 측정하여 전체 어레이가 문제 발생되지 않도록 한다. 본 발명에 따른 선형 센서 어레이에 의한 변위 측정 방법은 레일 변위 측정, 지중변위측정, 지표 침하 측정, 사면 변위 측정, 터널 내공 변위 측정, 교량과 같은 구조물이 처짐 측정 또는 이와 유사한 경사 측정에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 측정 방법은 다수의 센서값이 적분의 형태로 계산되는 경우 발생되는 누적 오차를 보상하여 정확한 측정이 가능하도록 한다. In the error reduction method according to the present invention, the acceleration sensor is arranged in a double so that the absolute change amount based on the starting point is zero, thereby reducing the cumulative error generated when the displacement is calculated from the measured value. As a result, a plurality of sensors are arranged in one sensor unit of the array to enable accurate measurement, thereby eliminating sensor values in which a failure or malfunction has occurred so that problems in displacement measurement of the entire array do not occur. The error reduction method according to the present invention eliminates an increase in the measurement error in proportion to the number of sensors by accumulating the measurement error of each sensor in the process of converting a plurality of acceleration sensor or tilt sensor values configured in an array manner into displacement. Accordingly, the compensation of the error caused by the temperature drift of each sensor and the basic error such as the random walk is accurately performed. In addition, by placing multiple sensors in one sensor unit of one array, if one sensor loses the measurement function due to failure or malfunction, the entire array is not troubled by removing the sensor value and measuring the displacement with the remaining sensor values. Do not The displacement measuring method using the linear sensor array according to the present invention can be applied to the measurement of deflection or similar inclination measurement of structures such as rail displacement measurement, ground displacement measurement, surface settlement measurement, slope displacement measurement, tunnel pore displacement measurement, bridges, and the like. . The measuring method according to the present invention compensates the accumulated error generated when a plurality of sensor values are calculated in the form of an integral so that accurate measurement is possible.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. Although the present invention has been described in detail above with reference to the presented embodiments, those skilled in the art may make various modifications and modifications without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. . The invention is not limited by the invention as such variations and modifications but only by the claims appended hereto.

20a 내지 20n, 20_1 내지 20_N: 단위 센서 유닛
21: 수용 튜브 22: 제어 기판
22a, 22b: 제어 기판 23a, 23b, 24a, 24b: 경사 센서
25a, 25b, 25c: 관절 51: 설치 릴
52: 핸들 53: 케이블 릴
54: 통신 케이블
71_1 내지 71_K, 81_1 내지 81_K: 1 방향 가속도 센서
72_1 내지 72_K, 82_1 내지 82_K: 2 방향 가속도 센서
231a, 232a, 2311, 2321: 1 방향 경사 센서
241a, 242a, 2312, 2322: 2 방향 경사 센서
B: 브래킷 F: 고정 스트립
H: 높이 HA: 실제 변위 상태
R: 선로 RL: 기준선
S: 서포터20a to 20n, 20_1 to 20_N: unit sensor unit
21: receiving tube 22: control board
22a, 22b: control board 23a, 23b, 24a, 24b: tilt sensor
25a, 25b, 25c: articulation 51: mounting reel
52: handle 53: cable reel
54: communication cable
71_1 to 71_K, 81_1 to 81_K: 1-way acceleration sensor
72_1 to 72_K, 82_1 to 82_K: 2-way acceleration sensor
231a, 232a, 2311, 2321: 1-way tilt sensor
241a, 242a, 2312, 2322: 2-way tilt sensor
B: bracket F: retaining strip
H: Height HA: Actual Displacement State
R: Track RL: Baseline
S: supporter

Claims

Arranging a linear sensor array in which a plurality of inclinometers are linearly connected to a measurement object;
Calculating a cumulative slope by accumulating the values measured in each inclinometer; And
Determining the displacement of the measurement object based on the calculated cumulative slope,
Each of the plurality of inclinometers includes a one-way inclination sensor for measuring inclination or displacement in one direction and a two-way sensor for measuring inclination or displacement in an opposite direction, and calculating the cumulative inclination may be performed in any two ways. A method for reducing displacement measurement errors by a linear sensor array which accumulates and calculates values measured in one-direction tilt sensors and two-direction tilt sensors of the plurality of inclinometers installed between points.

The method of claim 1, further comprising distributing accumulated temperature deviations for the plurality of inclinometers for each inclinometer, thereby compensating for the temperature error.

The method of claim 1, wherein the inclinometer is a three-axis acceleration sensor.

delete

A plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N linearly connected to each other and accommodating at least one acceleration sensor therein;
Joints 25a, 25b, and 25c connecting the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N to each other;
A microprocessor for processing measured values of the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N; And
Communication means for communicatively connecting the plurality of unit sensor units (20_1 to 20_N) and the microprocessor,
Each of the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N measures an inclination in one direction and an opposite direction, and the microprocessor processes the acceleration information transmitted from the plurality of unit sensor units 20_1 to 20_N to have a correlation. Displacement measurement system by a linear sensor array, characterized in that.