KR102101824B1 - 마찰음을 이용한 롤러체인의 길이 추정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤러체인이 스프라켓의 홈에 맞물려 회전할 때 롤러와 스프라켓의 홈과의 마찰로 인해 발생하는 마찰음을 이용하여 롤러 체인의 길이를 추정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른, 롤러체인 길이 추정 장치에서 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이를 추정하는 방법은 복수개의 링크들을 포함하는 롤러체인이 롤러를 회전할 때 발생하는 소음 데이터를 획득하는 단계, 상기 소음 데이터로부터 마찰음 신호들을 검출하는 단계, 상기 마찰음 신호들의 피크들을 검출하는 단계, 상기 피크들 사이의 거리를 계산하여 상기 복수개의 링크들 각각이 상기 롤러를 회전하는데 걸리는 시간 간격을 산출하는 단계, 상기 복수개의 링크들의 시간 간격들에 기초하여 상기 복수개의 링크들 중 정상 링크를 검출하는 단계, 상기 정상 링크의 시간 간격을 샘플링 주기에 따라 디지털 데이터들로 변환하는 단계, 상기 정상 링크의 시간 간격 및 설계치 길이를 이용하여 상기 디지털 데이터들중 하나의 데이터에 대응하는 체인 길이를 구하는 단계, 및 상기 하나의 데이터에 대응한 체인 길이를 이용하여 상기 복수개의 링크 각각의 피치를 구하는 단계를 포함한다.

Description

마찰음을 이용한 롤러체인의 길이 추정 방법{METHOD FOR ESTIMATING LENGTH OF ROLLER CHAIN USING FRICTION SOUND}

본 발명은 마찰음을 이용한 롤러체인의 길이 추정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 컨베이어는 물건을 이송시키는 장치로 다수개의 롤러를 소정 간격으로 구비하여 물건을 지지하는 롤러식이 있고 캐터필러를 구비하여 물건을 지지하고 롤러체인으로 구동시키는 롤러체인식 등이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 컨베이어용 롤러체인은 제1 링크유닛과 제2 링크유닛이 연속적으로 링크결합된다.

제1 링크유닛은 소정간격을 두고 평행하게 구비되는 다수개의 롤러(103), 이러한 롤러(103)를 관통하여 축 회전가능하게 끼워지는 다수개의 부쉬(102), 1쌍의 부쉬(102)의 양단 외주면에 고정결합되는 링크 플레이트(101)로 구성되고 각각의 롤러(103)가 부쉬(102)의 외주면에 회전가능하게 끼워지고 1쌍의 롤러(103) 사이로 스프라켓이 삽입되어 지지됨으로써 스프라켓의 구동력이 롤러(103)에 전달된다.

제2 링크유닛은 부쉬(102)를 관통하여 축회전가능하게 끼워지는 핀(104), 하나의 링크 플레이트(101)의 핀(104)과 다른 링크 플레이트(101)의 핀(104)의 양단에 결합되는 핀링크(105)로 구성된다. 핀링크(105)가 핀(104)에 의해 제1 링크유닛의 부쉬(102)에 축결합됨으로써 링크 플레이트(101)에 선회가능하게 링크결합된다.

도 2에서와 같이, 롤러(103)가 스프라켓(S)에 의해 지지되면 롤러(103)가 스프라켓(S)의 구동력을 부쉬(102)와 핀(104)에 전달하고 롤러(103)가 부쉬(102)에 대하여 상대적으로 회전하게 된다. 이때 롤러(103)와 부쉬(102) 및 핀(104)이 연속하여 내접한 상태에서 스프라켓(S)이 회전하게 되면 핀(104)에 토크가 크게 전달되어 핀(104)이 링크 플레이트(101)에 대하여 상대적으로 축회전할 수 있으며, 장시간 운전으로 인해 이러한 동작이 반복되면서 핀(104)이 마모되는 현상이 발생한다.

롤러체인의 핀(104)이 마모되면 핀(104)의 외면과 부쉬(102)의 내면 간에 간격(도 2에 A로 표시)이 벌어지게 되고, 이로써 이웃한 롤러(103) 간의 거리가 변하게 된다. 이 경우 도 3과 같이 좌측(a)의 정상상태에서는 롤러(103) 간의 거리가 일정하지만 우측(b)에서는 핀(104)의 마모로 인해 롤러(103) 간의 간격이 길어져서 롤러(103)가 스프라켓(S)의 홈에 안정적으로 안착되지 못하고 스프라켓(S)의 치형에 지속적으로 충격이 가해져 스프라켓(S)에 손상이 발생할 수 있다.

이와 같이, 롤러체인의 핀이 마모되면 롤러(103) 간의 간격이 길어지게 되며 이는 롤러 체인 또는 관련 기계 부품의 고장의 원인이 될 수 있다.

종래에는 일정한 시간동안 사용한 롤러체인을 측정 기구(예컨대, 자)를 이용하여 길이를 측정함으로써 롤러 체인의 늘어짐을 검출하였다. 그러나 이는 체인 길이를 측정하기 위해 롤러체인을 정지시켜야 하는 문제점이 있다.

따라서, 롤러체인의 구동 정지 또는 롤러체인의 분해 없이 롤러 체인의 늘어짐을 검출할 필요성이 있다.

이에, 본 발명은 롤러체인이 스프라켓의 홈에 맞물려 회전할 때 롤러체인의 롤러와 스프라켓의 치형과의 마찰로 인해 발생하는 마찰음을 이용하여 복수개의 링크로 이루어진 롤러체인의 각 링크의 길이를 추정할 수 있는, 마찰음을 이용한 롤러체인의 길이 추정 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른, 롤러체인 길이 추정 장치에서 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이를 추정하는 방법은 복수개의 링크들을 포함하는 롤러체인이 롤러를 회전할 때 발생하는 소음 데이터를 획득하는 단계, 상기 소음 데이터로부터 마찰음 신호들을 검출하는 단계, 상기 마찰음 신호들의 피크들을 검출하는 단계, 상기 피크들 사이의 거리를 계산하여 상기 복수개의 링크들 각각이 상기 롤러를 회전하는데 걸리는 시간 간격을 산출하는 단계, 상기 복수개의 링크들의 시간 간격들에 기초하여 상기 복수개의 링크들 중 정상 링크를 검출하는 단계, 상기 정상 링크의 시간 간격을 샘플링 주기에 따라 디지털 데이터들로 변환하는 단계, 상기 정상 링크의 시간 간격 및 설계치 길이를 이용하여 상기 디지털 데이터들중 하나의 데이터에 대응하는 체인 길이를 구하는 단계, 및 상기 하나의 데이터에 대응한 체인 길이를 이용하여 상기 복수개의 링크 각각의 피치를 구하는 단계를 포함한다.

상기 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 구하는 단계는 상기 정상 링크들의 시간 간격들을 합산하여 총 시간을 산출하는 단계; 상기 총 시간을 샘플링 주기로 나눠 데이터 개수를 산출하는 단계; 상기 정상 링크들의 설계치 길이를 합산하여 총 길이를 산출하는 단계; 및 상기 총 길이를 상기 데이터 개수로 나눠 상기 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 총 시간을 구하는 단계는, 상기 정상 링크들의 개수를 구하는 단계; 및

상기 정상 링크들의 개수와 상기 정상 링크에 대응하는 시간 간격을 곱함으로써 상기 총 시간을 구하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 링크들 중 정상 링크들을 검출하는 단계는, 상기 복수개의 링크들의 시간 간격들의 히스토그램을 생성하는 단계; 및 상기 히스토그램에서 분포도가 가장 큰 시간 간격에 대응한 링크들을 정상 링크로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 링크 각각의 피치를 구하는 단계는, 상기 복수개의 링크들 각각의 시간 간격을 상기 샘플링 주기로 나눠 상기 각 링크에 대응하는 데이터 개수를 구하는 단계; 및 상기 각 링크에 대응하는 데이터 개수와 상기 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 곱함으로써 상기 각 링크의 피치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 마찰음 신호들의 피크들을 검출하는 단계는, 상기 소음 데이터에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform) 처리를 수행하는 단계; 및 상기 STFT 처리된 소음 데이터에 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 마찰음을 이용한 롤러체인의 길이 추정 방법은 상기 복수개의 링크 각각의 피치들을 합산하여 전체 체인 길이를 구하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 롤러체인이 스프라켓의 홈에 맞물려 회전할 때 스프라켓의 치형과의 마찰로 인해 발생하는 마찰음을 이용하여 복수개의 링크로 이루어진 롤러체인의 각 링크의 길이를 알 수 있으므로, 롤러체인의 구동 정지 또는 롤러체인의 분해 없이 롤러 체인의 늘어짐을 검출할 수 있다. 그에 따라, 롤러체인이 스프라켓의 구동력에 의해 동작하는 도중에도 롤러 체인의 늘어짐을 예측할 수 있다.

도 1은 종래의 일반적인 롤러체인의 분해사시도,
도 2는 종래의 롤러체인와 스프라켓이 결합되는 예시도,
도 3은 종래의 롤러체인의 체인핀 마모에 따른 스프라켓과의 결합 예시도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마찰음을 이용한 체인 길이 추정 방법을 실행하기 위한 장치의 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법의 흐름도,
도 6은 소음 데이터의 일예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 추출된 마찰음 신호를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 마찰음 신호들의 피크들 사이의 간격을 예시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 체인의 복수개의 링크들의 시간 간격의 히스토그램을 도시한 도면, 및
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 구하는 방법의 흐름도.

이하, 본 발명의 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법을 실행하기 위한 장치의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 소음 센싱부(210), STFT(Short Time Fourier Transform) 처리부(220), 밴드 패스 필터부(230), 및 롤러 체인 길이 추정부(240)를 포함한다.

소음 센싱부(210)는 체인(10)이 스프라켓(20)에 지지되어 스프라켓(20)의 구동력에 의해 동작하는 동안 체인(10)과 스프라켓(20)으로부터 발생되는 소음을 센싱한다. 체인(10)은 복수개의 링크들로 이루어져 있으며, 복수개의 링크들은 연결부들에 의해 서로 연결되어 있다. 스프라켓(20)은 모터(미도시)에 의해 회전력이 부가될 수 있다.

체인(10)으로부터 센싱되는 소음은 주파수 신호 또는 디지털 데이터로 생성된다. 소음 센싱부(210)는 스프라켓(20)의 일면에 부착될 수도 있고 체인(10)과 스프라켓(20)으로부터 일정한 거리를 두고 공간상에 설치될 수도 있다. 이러한 체인(10)과 스프라켓(20)의 동작중에 발생하는 소음을 효과적으로 센싱할 수 있는 위치라면 어디라도 상관 없다.

소음센싱부(110)에서 센싱되는 소음에는 다양한 종류의 소음들이 혼재한다. 예컨대, 체인(10)의 롤러(11)와 스프라켓(20)의 치형(21) 간의 마찰에 의한 마찰음, 체인(10) 내부의 핀과 부쉬 간의 마찰음, 롤러(11)와 부쉬 간의 마찰음, 모터(미도시)의 소음 등을 포함하여 주변의 각종 소음들이 혼재된다. 여기서, 롤러와 치형 간의 마찰음은 이들 간의 충돌음도 포함할 수 있다.

소음 센싱부(210)로부터 센싱된 소음 데이터는 STFT(Short Time Fourier Transform) 처리부(220)로 입력된다. STFT 처리부(220)는 소음 데이터로부터 마찰음 신호들을 검출한다. 구체적으로, STFT 처리부(220)는 소음 데이터에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform) 처리를 수행하여 마찰음 신호들을 획득할 수 있다. 예컨대, STFT 처리부(220)는 소음 데이터에서 시간에 대해 구간을 짧게 나누어 나누어진 여러 구간의 데이터를 각각 푸리에 변환한다. 예컨대, 소음 데이터가 9초 길이의 데이터이면 STFT 처리부(220)는 9초 구간을 임의의 크기로 나누어(Ex. 0~3초 사이, 3~6초 사이, 6~9초 사이로 나눔) 나누어진 데이터를 각각 푸리에 변환한다. 그에 따라, 시간 구간에서의 마찰음 신호들을 획득할 수 있다.

STFT 처리부(220)는 마찰음 신호들을 밴드 패스 필터부(230)에 제공한다. 밴드 패스 필터부(230)는 마찰음 신호들을 체인과 스프라켓의 마찰음이 발생하는 주파수 대역의 신호만을 통과시킨다. 예컨대, 체인과 스프라켓의 마찰음은 주파수 5000 내지 10000 Hz의 주파수 대역에 존재한다. 밴드 패스 필터부(230)는 마찰음 신호들을 밴드 패스 필터링함으로써 마찰음 신호들을 용이하게 검출할 수 있다. 밴드 패스 필터부(230)는 밴드 패스 필터링한 마찰음 신호들을 롤러 체인 길이 추정부(240)에 제공한다.

한편, 도 4에 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 롤러체인 길이 추정 장치는 소음 센싱부(210)에 의해 센싱된 소음을 수신하여 각종 소음들 중에서 체인(10)과 스프라켓(20) 간의 마찰음을 분리하는 음원 분리부를 더 포함할 수 있다. 음원 분리부는 바람직하게는 체인(10)의 롤러(11)와 스프라켓(20)의 치형(21) 간의 마찰에 의한 마찰음을 분리한다. 이러한 마찰음도 역시 주파수 신호 또는 디지털 데이터 형태를 갖는다.

여기서, 소음으로부터 롤러(11)와 치형(21) 간의 마찰음을 분리하는 기술은 공지의 음원분리기법을 이용한다. 예컨대, 복합음과 각 음원요소의 주파수 분석결과를 기초한 음원분리기법, 지향성 마이크로폰을 사용하여 음원의 공간적 위치를 특정한 음원분리기법, 복층 자기부호화기를 이용한 음향신호 군집화 및 분리기법(한국음향학회지 제35권 제4호, pp.303-309 (2016) 참조) 등을 사용할 수 있다.

본 발명은 일례로 복층 자기부호화기를 이용한 음향신호 분리기법을 사용할 수 있다. 이러한 복층 자기부호화기를 이용한 음향신호 분리기법은 단일 마이크로폰 입력에 대하여 심화신경망(DNN : Deep Neural Network)의 일종인 복층 자기부호화기(stacked autoencoder)를 적용하고, 이를 이용해 음원분리를 가능하게 하는 방법으로서, 두 개 이상 혼합된 입력신호를 복층 자기부호화기로 학습하여 음원들의 특징이 구분되도록 자동으로 군집화하고 적절하게 분류된 요소신호들을 구분하도록 한다. 이러한 음향신호 분리기법에서는 자기부호화기를 이용하여 두 가지 이상의 다른 특징을 가진 음원들을 효율적으로 분리할 수 있게 된다.

롤러 체인 길이 추정부(240)는 복수개의 링크들로 이루어진 체인의 길이를 추정한다. 구체적으로, 롤러 체인 길이 추정부(240)는 마찰음 신호들의 피크들을 검출하고, 검출된 피크들 사이의 거리(피크인터벌)를 산출하여 상기 복수개의 링크들 각각이 롤러를 회전하는데 걸리는 시간 간격(time interval)을 계산한다.

롤러 체인 길이 추정부(240)는 복수개의 링크들 중 정상 링크들을 검출하고, 정상 링크들의 시간 간격 및 설계치 길이를 이용하여 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 구한다. 이어서, 롤러 체인 길이 추정부(240)는 데이터 하나에 대응한 체인 길이를 이용하여 상기 복수개의 링크 각각의 피치를 구할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법을 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법의 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 단계 310에서 롤러체인의 소음 데이터를 획득한다. 소음 데이터의 일예가 도 6에 도시되어 있다.

이어서, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 단계 320에서 소음 데이터로부터 마찰음 신호를 검출한다. 전술한 바와 같이, 소음 데이터로부터 마찰음 신호를 검출하기 위해 소음 데이터에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform) 처리를 수행하고 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)를 적용할 수 있다. 소음 데이터에 대해 STFT 처리를 수행하면, 시간에 대한 주파수 성분을 알 수 있다. 그러므로, 시간에 대해 마찰음 신호를 획득할 수 있다. 또한, 마찰음 신호가 밴드 패스 필터를 통과하면 롤러와 스프라켓 간의 마찰에 의한 마찰음이 존재하는 주파수 대역, 예컨대, 5000~10000 Hz의 주파수 대역이 추출된다. 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따라 검출된 마찰음 신호들이 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 시간에 따라 마찰음 신호들이 추출되어 있다.

그런 다음, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 단계 330에서 마찰음 신호들은 피크들을 검출하고, 단계 340에서 피크들 사이의 거리 또는 간격을 계산한다.

도 8을 참조하면, 마찰음 신호들은 시간에 대한 크기 값으로 나타나 있는데,도 8에 도시된 바와 같이, 마찰음 신호들의 피크들 사이의 간격을 구할 수 있다. 이 피크들 사이의 간격은 각 링크가 롤러를 회전하는데 걸린 시간 간격을 나타낸다.

피크들 사이의 시간을 검출하면, 롤러체인의 복수개의 링크의 각각이 회전하는데 걸리는 시간 간격을 구할 수 있다. 이러한 시간 간격은 롤러체인의 링크의 길이에 대응할 수 있다. 따라서, 마찰음 신호들의 피크들 간의 차이를 구하면, 롤러체인의 각 링크의 시간 간격 또는 길이를 구할 수 있다.

롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 단계 350에서 롤러 체인의 복수개의 링크들 중 정상 링크들을 검출한다.

구체적으로, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 상기 복수개의 링크들의 시간 간격들의 히스토그램을 생성한다. 다시 말해, 롤러 체인 길이 추정 장치는 상기 복수개의 링크들의 시간 간격들의 분포도를 생성한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 체인의 복수개의 링크들의 시간 간격의 히스토그램이 도시되어 있다.

롤러 체인이 예컨대, 98개의 링크들로 이루어져 있다면, 체인의 늘어짐은 모든 링크들에서 발생하는 것이 아니라 일부 링크들에서 발생한다. 그러므로, 도 9의 히스토그램에서 복수개의 링크들의 시간 간격들 중 가장 많이 분포하는 시간 간격에 대응하는 링크를 정상 링크로 판단할 수 있다. 한편, 체인의 생산 시 체인의 링크당 허용 오차가 발생할 수 있다.

롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 상기 히스토그램에서 분포도가 가장 큰 시간 간격에 대응한 링크들을 정상 링크로 판단한다. 즉, 롤러 체인을 이루는 복수개의 링크들 중 가장 많은 분포도의 링크들은 늘어짐이 없는 정상 링크들로 판단하고, 정상 링크들은 롤러 체인의 설계치 길이를 갖는 것으로 가정한다. 설계치 길이는 롤러 체인이 제조 또는 생산되도록 설계된 길이를 나타낸다. 복수의 링크들 중 가장 많은 분포도를 갖는 링크들이 설계치 길이를 갖는 것으로 가정한다. 즉, 정상 링크들은 늘어짐이 없는 제조시의 길이를 갖는다.

이어서, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 단계 360에서 상기 정상 링크들의 시간 간격 및 설계치 길이를 이용하여 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 구한다. 단계 360는 도 10에 참조하여 상세히 설명된다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 구하는 방법의 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 단계 410에서 상기 정상 링크들의 시간 간격들을 합산하여 총 시간을 산출한다.

구체적으로, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 정상 링크들의 개수를 구하고, 정상 링크들의 개수와 상기 정상 링크에 대응하는 시간 간격을 곱함으로써 상기 총 시간을 구한다. 정상 링크들의 개수는 복수개의 링크들의 시간 간격의 히스토그램에서 가장 많은 분포도의 링크들의 개수가 될 수 있다. 그에 따라, 정상 링크들의 총 시간을 구할 수 있다.

이어서, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 정상 링크들의 총 시간을 구한 후 단계 420에서 총 시간을 샘플링 주기로 나눠 데이터 개수를 산출한다.

정상 링크가 롤러를 회전하는데 걸리는 시간 간격은 아날로그 신호로 검출된다. 본 발명에 따라 각 링크의 시간 간격으로부터 링크의 길이를 추정하기 위해 디지털 신호로 변환된다. 상기 시간 간격이 디지털 신호로 변환될 때 샘플링 주기로 샘플링된다. 따라서, 정상 링크들의 총 시간을 샘플링 주파수 또는 샘플링 주기로 나누면 전체 디지털 신호의 개수, 즉 데이터 개수를 알 수 있다. 따라서, 데이터의 개수는 정상 링크들의 총 시간을 샘플링 주기로 나눔으로써 획득할 수 있다.

롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 정상 링크들의 총 시간을 계산한 후 단계 430에서 정상 링크들의 설계치 길이를 합산하여 총 길이를 산출하고, 단계 440에서 총 길이를 데이터 개수로 나눠 상기 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 산출할 수 있다.

여기에서, 데이터 하나에 대응하는 길이는 복수개의 링크들 중 늘어짐이 없는 정상 링크들이 롤러를 회전하는데 걸리는 총 시간과 총 설계치 길이를 이용하여 계산되기 때문에 정상 링크의 길이이다.

다시 도 5를 참조하면, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 구한 후 단계 370에서 각 링크의 피치를 계산한다. 각 링크의 피치는 각 링크의 길이를 의미한다.

구체적으로 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 링크당 롤러를 회전하는데 걸리는 시간 간격 즉, 회전 시간을 샘플링 주파수로 나누어, 각 링크의 시간 간격(피크들 사이의 간격)에 몇 개의 디지털 데이터가 들어가는 지를 산출할 수 있다. 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 각 링크의 데이터 개수를 산출한 후, 산출된 데이터 개수와 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이 구한 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 곱함으로써 각 링크의 길이를 구할 수 있다.

표 1은 본 발명에 따라 구한 각 링크의 길이를 나타낸다.

링크 번호	피크 인터벌 (피크 to 피크 간격)	데이터 개수 (피크인터벌/샘플링주파수)	링크별 길이 (데이터개수×데이터 하나당 길이)
1	0.04188	2,094	25.31
2	0.05044	2,522	30.48
3	0.05514	2,757	33.32
4	0.0512	2,560	30.94
5	0.05382	2,691	32.52
6	0.05208	2,604	31.47
7	0.05208	2,604	31.47
8	0.05358	2,679	32.38
9	0.05308	2,654	32.08
10	0.05254	2,627	31.75

이어서, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 단계 380에서 전술한 바와 같이 획득한 링크들의 길이(표 2 참조)를 합산하여 롤러체인의 길이를 산출할 수 있다.

링크 번호	링크별 길이 (데이터개수×데이터 하나당 길이)
1	25.31
2	30.48
3	33.32
4	30.94
5	32.52
6	31.47
7	31.47
8	32.38
9	32.08
10	31.75

롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 롤러 체인이 10개의 링크들을 포함하는 경우, 롤러 체인의 전체 길이를 각 링크들의 길이들을 합으로 구할 수 있다. 예컨대, 롤러 체인 길이 추정 장치(200)는 전체 길이 추정 = 링크 1번부터 링크 10번까지의 합으로 예컨대, 25.31+30.48+33.32+30.94+32.52+31.47+31.47+32.38+32.08+31.75 = 311.72으로 추정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면 롤러체인이 스프라켓의 홈에 맞물려 회전할 때 스프라켓의 치형과의 마찰로 인해 발생하는 마찰음을 이용하여 복수개의 링크로 이루어진 롤러체인의 각 링크의 길이를 알 수 있으므로, 롤러체인의 구동 정지 또는 롤러체인의 분해 없이 롤러 체인의 늘어짐을 검출할 수 있다. 그에 따라, 롤러체인이 스프라켓의 구동력에 의해 동작하는 도중에도 롤러 체인의 늘어짐을 예측할 수 있다. 따라서, 롤러체인의 구동 정지 또는 롤러체인의 분해 없이 롤러 체인의 텐션 보정이나 고장 예측을 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 체인의 주변에 발생하는 소음을 센싱하여 그 소음으로부터 롤러체인의 롤러와 스프라켓의 치형 간에 발생하는 마찰음을 음원분리기법을 통해 분리하고, 그 마찰음에 대응하는 핀 마모량을 DB 검색을 통해 확인하도록 한다.

이로써, 본 발명에서는 롤러체인이 스프라켓에 지지되어 스프라켓의 구동력에 의해 회전동작을 수행하는 도중에 롤러체인의 핀 마모량을 온라인으로 측정할 수 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

210 : 소음 센싱부 220 : STFT 처리부
230 : 밴드 패스 필터부
240 : 롤러 체인 길이 추정부

Claims (7)

1. 롤러체인 길이 추정 장치에서 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이를 추정하는 방법에 있어서,
   복수개의 링크들을 포함하는 롤러체인이 롤러를 회전할 때 발생하는 소음 데이터를 획득하는 단계;
   상기 소음 데이터로부터 마찰음 신호들을 검출하는 단계;
   상기 마찰음 신호들의 피크들을 검출하는 단계;
   상기 피크들 사이의 거리를 계산하여 상기 복수개의 링크들 각각이 상기 롤러를 회전하는데 걸리는 시간 간격을 산출하는 단계;
   상기 복수개의 링크들의 시간 간격들에 기초하여 상기 복수개의 링크들 중 정상 링크를 검출하는 단계;
   상기 정상 링크의 시간 간격을 샘플링 주기에 따라 디지털 데이터들로 변환하는 단계;
   상기 정상 링크의 시간 간격 및 설계치 길이를 이용하여 상기 디지털 데이터들중 하나의 데이터에 대응하는 체인 길이를 구하는 단계; 및
   상기 하나의 데이터에 대응한 체인 길이를 이용하여 상기 복수개의 링크 각각의 피치를 구하는 단계를 포함하는 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 구하는 단계는
   상기 정상 링크들의 시간 간격들을 합산하여 총 시간을 산출하는 단계;
   상기 총 시간을 샘플링 주기로 나눠 데이터 개수를 산출하는 단계;
   상기 정상 링크들의 설계치 길이를 합산하여 총 길이를 산출하는 단계; 및
   상기 총 길이를 상기 데이터 개수로 나눠 상기 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 산출하는 단계를 포함하는 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 총 시간을 구하는 단계는,
   상기 정상 링크들의 개수를 구하는 단계; 및
   상기 정상 링크들의 개수와 상기 정상 링크에 대응하는 시간 간격을 곱함으로써 상기 총 시간을 구하는 단계를 포함하는 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 링크들 중 정상 링크들을 검출하는 단계는,
   상기 복수개의 링크들의 시간 간격들의 히스토그램을 생성하는 단계; 및
   상기 히스토그램에서 분포도가 가장 큰 시간 간격에 대응한 링크들을 정상 링크로 판단하는 단계를 포함하는 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 링크 각각의 피치를 구하는 단계는,
   상기 복수개의 링크들 각각의 시간 간격을 상기 샘플링 주기로 나눠 상기 각 링크에 대응하는 데이터 개수를 구하는 단계; 및
   상기 각 링크에 대응하는 데이터 개수와 상기 데이터 하나에 대응하는 체인 길이를 곱함으로써 상기 각 링크의 피치를 산출하는 단계를 포함하는 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 마찰음 신호들의 피크들을 검출하는 단계는,
   상기 소음 데이터에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform) 처리를 수행하는 단계; 및
   상기 STFT 처리된 소음 데이터에 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)를 적용하는 단계를 포함하는 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 링크 각각의 피치들을 합산하여 전체 체인 길이를 구하는 단계를 더 포함하는 마찰음을 이용한 롤러 체인의 길이 추정 방법.
   

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