KR102625704B1 - 동심도 교정용 측정 장치 및 방법 - Google Patents

동심도 교정용 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은 측정 대상물의 내부를 이동하도록 구동력을 제공하여 목표 위치로 이동시키는 구동부, 측정 대상물 내경의 동심도를 위치별로 측정하며, 측정된 위치별 동심도를 기반으로 측정 대상물의 동심도를 교정하기 위한 교정값을 생성하는 측정부 및 교정값을 통해 위치별로 동심도를 교정하는 교정부를 포함하는 동심도 교정용 측정 장치를 제공한다.

Description

동심도 교정용 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring concentricity correction}
본 발명은 동심도 교정용 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 동심도를 측정하고, 자동 교정을 수행하는 동심도 교정용 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
방위산업분야에는 많은 품목이 사용되나, 정밀 동심을 갖는 원형관은 특히 중요하다. 원형관(파이프)은 발사관, 유도로켓 동체 등에 주로 사용되며, 동심도 불량에 의한 문제를 발생시킬 수 있다.
동심도 불량은 발사관 내부에 간섭이 발생하도록 할 수 있으며, 이에 따라 유도로켓의 초기 운동을 방해하며 제품의 성능(정확도)를 낮추게 될 수 있다. 또한, 동심도 불량은 특정부위에 압력이 집중되어 발사관 파손과 유도로켓 폭발 등 사고로 이어질 수 있고, 사고는 작전인원의 안전과도 연관되어 있을 수 있다.
또한, 방위산업분야에 사용되는 해당 품목들은 제작난이도가 있다. 구체적으로, 길이가 긴 원형관의 경우, 동심도를 정밀하게 맞추기가 쉽지 않아 폐기가 잦고, 이로 인해 제작단가가 높으며, 폐기로 인해 신규제작이 발생하면 생산일정 지연 등을 발생시키는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 레이저를 통해 측정한 값을 기반으로 알고리즘을 통해 동심도를 측정하고 계산하여 자동 교정을 수행함에 따라 제작비용 절감 및 생산일정 리스크 방지, 안전성 확보 등을 확보하여 산업현장의 효율성을 증가 시키는데 발명의 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 본 발명은 측정 대상물의 내부를 이동하도록 구동력을 제공하여 목표 위치로 이동시키는 구동부; 상기 측정 대상물 내경의 동심도를 위치별로 측정하며, 상기 측정된 위치별 동심도를 기반으로 상기 측정 대상물의 동심도를 교정하기 위한 교정값을 생성하는 측정부; 및 상기 교정값을 통해 위치별로 동심도를 교정하는 교정부를 포함하는 동심도 교정용 측정 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 구동부는, 구동몸체; 상기 구동몸체의 외측에 구비되는 회전부; 상기 구동몸체의 내측에 구비되며, 상기 회전부를 구동하는 구동력을 제공하는 구동모터; 및 상기 회전부 및 상기 구동모터를 연결하여 상기 구동력을 상기 회전부에 전달하는 구동축을 포함한다.
바람직하게는, 상기 구동축은, 상기 구동모터의 모터 기어와 연결되는 제1 기어; 및 상기 회전부의 회전 기어와 연결되도록 상기 구동축의 끝단에 형성되는 제2 기어를 포함하고, 상기 구동축은 상기 제1 기어를 통해 상기 구동력을 전달받아 회전함에 따라 상기 끝단에 형성되는 상기 제2 기어가 회전하여 상기 회전부를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구동부는, 상기 측정부 및 교정부의 전방에 조립되는 전방 구동부 및 상기 측정부 및 교정부의 후방에 조립되는 후방 구동부를 포함하고, 상기 전방 구동부 및 상기 후방 구동부는 각각 구비되는 회전부가 서로 다른 방향으로 교차되도록 형성되어 상기 측정 대상물 내부에서의 자세를 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측정부는, 상기 측정 대상물 내의 위치를 측정하여 위치 데이터를 생성하는 위치 측정부; 상기 측정 대상물까지의 시간에 따른 거리를 이용하여 거리 데이터를 생성하는 레이저 센서; 및 상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 동심도 교정 알고리즘에 적용하여 상기 측정 대상물 내의 위치별 동심도에 따른 교정값을 산출하는 프로세서를 포함하고, 상기 위치 측정부 및 상기 레이저 센서는 상기 구동부에 의해 상기 동심도 교정용 측정 장치가 이동하는 동안 측정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 동심도 교정 알고리즘은, 상기 위치 데이터 별 상기 거리 데이터를 저장하고, 상기 위치 데이터 별 상기 거리 데이터에 따른 동심도를 계산하는 제1 연산; 및 상기 계산된 동심도 및 기 설정된 동심도 목표값의 차이를 확인하고, 상기 위치 데이터 별로 교정값을 계산하는 제2 연산을 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 프로세서는, 상기 제2 연산이 완료되는 경우, 상기 동심도 교정용 측정 장치를 초기 위치로 이동하도록 제어하고, 상기 교정부에 상기 위치 데이터 별로 상기 교정값만큼 동작하도록 하는 제어 신호를 제공하여 교정을 수행하도록 제어하고, 상기 수행된 교정 결과를 기반으로 상기 제1 연산 및 상기 제2 연산을 재수행하여 상기 동심도가 상기 기 설정된 동심도 목표값과 같은 경우 교정을 완료하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 교정부는, 교정몸체; 상기 교정몸체의 내에 구비되며, 상기 교정값을 전달받아 상기 위치별로 동심도를 교정하도록 제어하는 액추에이터; 및 상기 교정몸체의 외측에 구비되며, 상기 액추에이터와 연결되어 상기 측정 대상물과의 선접촉을 통해 교정을 수행하는 복수의 교정롤러를 포함한다.
바람직하게는, 상기 교정부는, 상기 액추에이터가 회전 가능하도록 구현되어 상기 복수의 교정롤러 각각에 연결되며, 상기 액추에이터가 상기 복수의 교정롤러 각각을 개별적으로 제어하며, 상기 복수의 교정롤러는 끝단이 상기 측정 대상물의 형상과 같도록 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 동심도 교정용 측정 장치에 의한 동심도 교정 방법에 있어서, 측정 대상물의 내부의 목표 위치로 상기 동심도 교정용 측정 장치를 이동시키도록 구동부를 통해 구동력을 제공하는 단계; 측정부가, 상기 측정 대상물 내경의 동심도를 위치별로 측정하며, 측정된 위치별 동심도를 기반으로 상기 측정 대상물의 동심도를 교정하기 위한 교정값을 생성하는 단계; 및 상기 교정부가, 상기 교정값을 통해 위치별로 동심도를 교정하는 단계를 포함하는 동심도 교정 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 교정값을 생성하는 단계는, 위치 측정부가, 상기 측정 대상물 내의 위치를 측정하여 위치 데이터를 생성하는 단계; 레이저 센서가, 상기 측정 대상물까지의 시간에 따른 거리를 이용하여 거리 데이터를 생성하는 단계; 및 프로세서가, 상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 동심도 교정 알고리즘에 적용하여 상기 측정 대상물 내의 위치별 동심도에 따른 교정값을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 교정값을 생성하는 단계는, 상기 위치 측정부 및 상기 레이저 센서가 상기 구동부에 의해 상기 동심도 교정용 측정 장치가 이동하는 동안 측정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 동심도 교정 알고리즘은, 상기 위치 데이터 별 상기 거리 데이터를 저장하고, 상기 위치 데이터 별 상기 거리 데이터에 따른 동심도를 계산하는 제1 연산; 및 상기 계산된 동심도 및 기 설정된 동심도 목표값의 차이를 확인하고, 상기 위치 데이터 별로 교정값을 계산하는 제2 연산을 수행하며, 상기 프로세서가, 교정값을 산출하는 단계는 상기 제2 연산이 완료되는 경우, 상기 동심도 교정용 측정 장치를 초기 위치로 이동하도록 제어하고, 상기 교정부에 상기 위치 데이터 별로 상기 교정값만큼 동작하도록 하는 제어 신호를 제공하여 교정을 수행하도록 제어하고, 상기 수행된 교정 결과를 기반으로 상기 제1 연산 및 상기 제2 연산을 재수행하여 상기 동심도가 상기 기 설정된 동심도 목표값과 같은 경우 교정을 완료하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 위치별로 동심도를 교정하는 단계는, 상기 교정몸체의 내에 구비되며, 상기 교정값을 전달받아 상기 위치별로 동심도를 교정하도록 제어하는 액추에이터와 연결되는 복수의 교정롤러를 통해 상기 측정 대상물과의 선접촉을 통해 교정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 원형관의 동심도를 측정하고 교정함에 따라 폐기(손실) 비용이 발생하지 않아 비용 절감의 효과가 있다.
또한, 본 발명은 내부 단차에 따른 압력 집중으로 인한 원형관 파괴를 유발하여 사고로 이어지는 동심도 불량에 따른 사고 여부가 줄어들어 안전성이 향상되는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 장치의 구동부를 자세히 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 장치의 측정부를 자세히 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 장치의 교정부를 자세히 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 방법에서 측정부가 수행하는 방법을 자세히 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 발명은 동심도 교정용 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 내경 동심도 측정장치는 구조상 절개된 형상의 내경 측정만 가능하도록 형성되며, 탐침을 이용하여 측정 구조물의 내경을 측정함에 따라 측정 대상물의 내부가 손상될 수 있다.
동심도 교정용 측정 장치(10)는 측정 대상물의 내경을 측정하기 위한 장치로서, 이동이 가능한 측면에서 종래의 발명과 일부 유사할 수 있다.
하지만, 동심도 교정용 측정 장치(10)는 다양한 크기의 관(폐쇄)에도 적용할 수 있으며, 레이저 측정 및 알고리즘을 통해 내경을 측정 및 계산하므로 측정 대상물의 손상을 방지할 수 있다.
따라서, 동심도 교정용 측정 장치(10)는 동심도 측정 및 자동 교정을 수행함에 따라 측정 대상물의 내부 간섭, 측정 대상물의 특정 부위에 집중되는 압력에 의한 사고 등의 경우에 대응할 수 있으며, 제작비용 절감 및 생산일정 리스크 방지, 안정성 확보 등의 효과를 도출할 수 있으며, 산업 현장의 효율성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동심도 교정용 측정 장치(10)는 동심도/진직도가 중요한 긴 관을 사용하는 모든 산업분야에 적용될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정 대상물은 발사관, 유도 로켓의 동체 등에 사용되는 원형관으로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 정밀 배관이 소요되는 산업의 경우, 동심도 불량으로 인한 내부 단차 존재 시 유동이 변경되어 내부 침식 등의 문제를 야기할 수 있으며, 이는 제품수명을 낮추며, 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 동심도 교정용 측정 장치(10)는 상술한 문제를 방지하기 위해 동심도 불량을 방지하도록 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 동심도 교정용 측정 장치(10)는 구동부(100), 측정부(200) 및 교정부(300)를 포함한다. 동심도 교정용 측정 장치(10)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
동심도 교정용 측정 장치(10)는 동심도를 자동으로 측정한 뒤, 이를 교정할 수 있다.
구동부(100)는 측정 대상물의 내부를 이동하도록 구동력을 제공하여 목표 위치로 이동시킬 수 있다.
구동부(100)는 구동몸체(110), 회전부(120), 구동모터(130) 및 구동축(140)을 포함한다. 구동부(100)는 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
구동몸체(110)는 구동부(100)를 구성하는 몸체로서, 내측에 구동모터(130)가 구비되며, 구동모터(130)와 연결되는 구동축(140)이 외측으로 돌출되어 회전부(120)와 결합되도록 구현될 수 있다.
회전부(120)는 구동몸체(110)의 외측에 구비될 수 있다.
구동모터(130)는 구동몸체(110)의 내측에 구비되며, 회전부(110)를 구동하는 구동력을 제공할 수 있다.
구동축(140)은 회전부(120) 및 구동모터(130)를 연결하여 구동력을 회전부에 전달할 수 있다.
구동축(140)은 제1 기어(142) 및 제2 기어(144)를 포함한다.
제1 기어(142)는 구동모터(130)의 모터 기어(132)와 연결될 수 있다.
제2 기어(144)는 회전부(120)의 회전 기어(122)와 연결되도록 구동축(140)의 끝단에 형성될 수 있다.
구동축(140)은 제1 기어(142)를 통해 구동력을 전달받아 회전함에 따라 끝단에 형성되는 제2 기어(144)가 회전하여 회전부(120)를 회전시킬 수 있다.
구동부(100)는 전방 구동부(100a) 및 후방 구동부(100b)를 포함한다.
전방 구동부(100a)는 측정부(200) 및 교정부(300)의 전방에 조립될 수 있다.
후방 구동부(100b)는 측정부(200) 및 교정부(300)의 후방에 조립될 수 있다.
전방 구동부(100a) 및 후방 구동부(100b)는 각각 구비되는 회전부가 서로 다른 방향으로 교차되도록 형성되어 측정 대상물 내부에서의 자세를 제어할 수 있다.
측정부(200)는 측정 대상물 내경의 동심도를 위치별로 측정하며, 측정된 위치별 동심도를 기반으로 측정 대상물의 동심도를 교정하기 위한 교정값을 생성할 수 있다.
측정부(200)는 위치 측정부(미도시), 레이저 센서(210) 및 프로세서(220)를 포함한다.
위치 측정부는 측정 대상물 내의 위치를 측정하여 위치 데이터를 생성할 수 있다.
레이저 센서(210)는 측정 대상물까지의 시간에 따른 거리를 통해 동심도를 측정하여 동심도 데이터를 생성할 수 있다.
위치 측정부 및 레이저 센서(210)는 구동부(100)에 의해 동심도 교정용 측정 장치(10)가 이동하는 동안 측정할 수 있다.
프로세서(220)는 위치 데이터 및 거리 데이터를 동심도 교정 알고리즘에 적용하여 측정 대상물 내의 위치별 동심도에 따른 교정 값을 산출할 수 있다.
동심도 교정 알고리즘은 제1 연산 및 제2 연산을 수행할 수 있다.
제1 연산은 위치 데이터 별 거리 데이터를 저장하고, 위치 데이터 별 거리 데이터에 따른 동심도를 계산할 수 있다.
제2 연산은 계산된 동심도 및 기 설정된 동심도 목표값의 차이를 확인하고, 위치 데이터 별로 교정값을 계산할 수 있다.
프로세서(220)는 제2 연산이 완료되는 경우, 동심도 교정용 측정 장치(10)를 초기 위치로 이동하도록 제어하고, 교정부(300)에 위치 데이터 별로 교정값만큼 동작하도록 하는 제어 신호를 제공하여 교정을 수행하도록 제어할 수 있다.
프로세서(220)는 수행된 교정 결과를 기반으로 제1 연산 및 제2 연산을 재수행하여 동심도가 기 설정된 동심도 목표값과 같은 경우 교정을 완료할 수 있다.
교정부(300)는 측정부(200)를 통해 생성한 교정값을 통해 위치별로 동심축을 교정할 수 있다.
교정부(300)는 교정몸체(310), 액추에이터(320) 및 교정롤러(330)를 포함한다. 교정부(300)는 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
교정몸체(310)는 교정부(100)를 구성하는 몸체로서, 내측에 액추에이터(320)가 구비되며, 액추에이터(320)와 연결되는 교정롤러(330)가 외측으로 돌출되도록 구현될 수 있다.
액추에이터(320)는 교정몸체(310)의 내에 구비되며, 교정값을 전달받아 위치별로 동심도를 교정하도록 제어할 수 있다.
교정롤러(330)는 교정몸체(310)의 외측에 구비되며, 액추에이터(320)와 연결되어 측정 대상물과의 선접촉을 통해 교정을 수행할 수 있다.
교정부(300)는 액추에이터(320)가 회전 가능하도록 구현되어 복수의 교정롤러(330) 각각에 연결되며, 액추에이터(320)가 복수의 교정롤러(330) 각각을 개별적으로 제어할 수 있다.
교정롤러(330)는 끝단이 측정 대상물의 형상과 같도록 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 장치의 구동부를 자세히 나타내는 도면이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 형상을 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 구동부(100)는 동심도 교정용 측정 장치(10)의 전방에 설치되는 전방 구동부(100a) 및 동심도 교정용 측정 장치(10)의 후방에 설치되는 후방 구동부(100b)를 포함한다.
전방 구동부(100a) 및 후방 구동부(100b)는 각각 2개의 회전부가 설치되어 있으며, 측정 대상물 내의 이동을 담당할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전방 구동부(100a) 및 후방 구동부(100b)는 각각의 회전부가 90도로 교차되어 있어 측정 대상물 내에서 자세 제어가 가능하다. 구체적으로, 전방 구동부(100a)의 회전부는 구동몸체(110)의 상하 방향으로 설치될 수 있으며, 후방 구동부(100b)의 회전부는 구동몸체(110)의 좌우 방향으로 설치될 수 있다. 따라서, 전방 구동부(100a) 및 후방 구동부(100b)는 회전부가 90도로 교차된 상태로 구현되어 측정 대상물 내에서 이동하면서 자세 제어가 가능하도록 구현될 수 있다.
도 2의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터의 형상을 나타내는 도면이다.
구동모터(130)는 구동몸체(110)의 내에 구비될 수 있다.
구동모터(130)는 모터 기어(132)와 연결되어 생성되는 구동력을 모터 기어(132)를 통해 구동축(140)에 제공할 수 있다.
구동모터(130)는 모터 기어(132)를 통해 구동축(140)의 제1 기어(142)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 구동모터(130)는 생성된 구동력을 모터 기어(132)로 전달하고, 모터 기어(132)와 연결되는 제1 기어(142)를 통해 구동축(140)으로 구동력을 전달할 수 있다.
제1 기어(142)는 구동축(140)을 둘러싸도록 구동축(140)에 고정되며, 회전하는 경우 구동축(140)을 함께 회전시킬 수 있으며, 이를 통해 회전부(120)에 구동력을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터 기어(132) 및 제1 기어는(142)는 베벨 기어로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 베벨 기어는 교차하는 두 축 사이에서 운동을 전달할 때 이용하는 기어를 나타낸다.
도 2의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부의 형상을 나타내는 도면이다.
도 2의 (c)를 참고하면, 회전부(120)는 회전 기어(122), 회전축(124), 기어 박스(126) 및 바퀴(128)를 포함한다.
구체적으로, 기어 박스(126)는 내에 회전 기어(122)가 구비되며, 회전 기어(122)와 연결되는 회전축(124)에 의해 바퀴(128)가 회전할 수 있다.
제2 기어(144)는 구동축(140)의 끝단에 구비되어, 제1 기어(142)를 통해 전달받은 회전력에 의해 구동축(140)이 회전함에 따라 함께 회전하도록 구현될 수 있다.
제2 기어(144)는 기어 박스(126) 내에서 회전 기어(122)와 연결되며, 회전축(124)을 둘러싸도록 고정되는 회전 기어(122)에 구동력을 전달하여 회전축(124)을 회전시킬 수 있다.
회전축(124)은 바퀴(128)의 중심에서 연결되어 바퀴(128)를 회전시킴에 따라 동심도 교정용 측정 장치(10)를 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동축(140)은 서스펜션 구조를 적용하여 길이 변화가 가능하도록 구현될 수 있으며, 이를 통해 측정 대상물의 다양한 내경에 대응할 수 있다.
따라서, 구동부(100)는 측정 대상물의 내부를 이동하기 위해 2축 바퀴로 구현되는 회전부(120) 및 구동모터(130)로 이루어져 있으며, 회전부(120)와 구동모터(130)를 연결하는 구동축(140)의 길이가 변경 가능하도록 구현되므로 다양한 크기의 측정 대상물에서도 이동이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 장치의 측정부를 자세히 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 측정부(200)는 전방 구동부(100a)와 측정부(300) 사이에 구비될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
측정부(200)는 동심도 교정용 측정 장치(10)의 위치를 확인하는 위치 측정부(미도시), 측정 대상물의 내경을 측정하는 레이저 센서(210) 및 연산을 수행하는 프로세서(220)로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 측정부는 프로세서(220)와 같이 구비될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
측정부(200)는 위치 측정부와 레이저 센서를 통해 위치별 동심도 측정 및 저장이 가능할 수 있다. 구체적으로, 위치 측정부는 동심도 교정용 측정 장치(10)가 측정 대상물 내를 이동하는 위치를 측정하여 위치 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 레이저 센서(210)는 측정 대상물까지의 시간에 따른 거리를 이용하여 거리 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 측정부는 GPS로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. GPS는 위성에서 보내는 신호를 수신하여 현재 위치를 계산하는 위성 항법 시스템을 나타낸다.
프로세서(220)는 동심도 교정 알고리즘을 이용하여 내부 동심도를 측정하고 계산하여, 위치별 교정값을 계산할 수 있다.
측정부(200)는 종래 기술(탐침 방식)과는 다르게 비접촉 방식(레이저 센서)을 사용하여, 측정간 측정 대상물 내부에 추후 부식 등을 야기할 수 있는 손상을 주지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 장치의 교정부를 자세히 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, 교정부(300)는 측정부(200)와 후방 구동부(100b) 사이에 구비될 수 있다.
교정부(300)는 프로세서(220)에서 교정값을 포함하는 신호를 전달받아 동심도를 교정할 수 있다.
교정부(300)는 위치별로 교정량을 포함하는 교정값을 기반으로 개별 액추에이터(310)를 제어하여 측정 대상물 내 교정을 시작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액추에이터(310)는 회전 가능하도록 구현되어, 측정 대상물 내 360도 교정이 가능하도록 구현될 수 있다.
액추에이터(310)와 연결되는 교정롤러(320)는 측정 대상물의 내측 형상과 같도록 구현될 수 있으며, 선접촉을 통해 교정을 수행할 수 있다.
따라서, 교정부(300)는 액추에이터(310)와 교정롤러(320)로 구성되어 있으며, 측정부(200)의 계산 결과를 토대로, 측정부(200)가 액추에이터(310)에 교정 명령을 내릴 수 있다. 이를 통해 교정부(300)는 위치별로 동심을 교정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 교정롤러(320)는 원형관 형상으로 구현되는 측정 대상물에 맞게 끝은 롤러로 이루어져 있으며, 선접촉을 통해 교정을 수행할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 도 2 내지 도 4를 참고하면, 제작 난이도가 높은 정밀 원형관의 경우, 폐기비용이 잦게 발생하게 되나, 동심도 교정용 측정 장치(10)를 이용하여 교정하게 될 경우, 폐기(손실)비용이 발생하지 않아 비용 절감의 효과가 있다. 또한, 동심도 교정용 측정 장치(10)는 제작간 폐기와 재작업 등이 필요하지 않으므로 계획된 일정에 맞게 생산이 가능하여 생산 일정 준수가 가능하며, 생산일정 미준수에 따른 납기 지체에 의한 지체상금 등의 비용도 줄일 수 있다.
동심도 불량으로 인한 내부 단차는 압력 집중으로 인한 원형관 파괴를 유발할 수 있으며, 이는 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 동심도 교정용 측정 장치(10)를 통하여 동심도가 만족되면, 해당 사고를 방지할 수 있으며, 이에 따른 안전성이 향상되는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 방법을 나타내는 도면이다. 동심도 교정용 측정 방법은 동심도 교정용 측정 장치에 의해 수행되며, 동심도 교정용 측정 장치가 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
동심도 교정용 측정 방법은 측정 대상물의 내부의 목표 위치로 동심도 교정용 측정 장치를 이동시키도록 구동부를 통해 구동력을 제공하는 단계(S510), 측정부가, 측정 대상물 내경의 동심도를 위치별로 측정하며, 측정된 위치별 동심도를 기반으로 측정 대상물의 동심도를 교정하기 위한 교정값을 생성하는 단계(S520) 및 교정부가, 교정값을 통해 위치별로 동심도를 교정하는 단계(S530)를 포함한다.
교정값을 생성하는 단계(S520)는 위치 측정부가, 측정 대상물 내의 위치를 측정하여 위치 데이터를 생성하는 단계, 레이저 센서가, 측정 대상물까지의 시간에 따른 거리를 이용하여 거리 데이터를 생성하는 단계 및 프로세서가, 위치 데이터 및 거리 데이터를 동심도 교정 알고리즘에 적용하여 측정 대상물 내의 위치별 동심도에 따른 교정값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 교정값을 생성하는 단계는 위치 측정부 및 레이저 센서가 구동부에 의해 동심도 교정용 측정 장치가 이동하는 동안 측정할 수 있다.
상기 프로세서가, 교정값을 산출하는 단계는 제2 연산이 완료되는 경우, 동심도 교정용 측정 장치를 초기 위치로 이동하도록 제어하고, 교정부에 위치 데이터 별로 교정값만큼 동작하도록 하는 제어 신호를 제공하여 교정을 수행하도록 제어하고, 수행된 교정 결과를 기반으로 제1 연산 및 제2 연산을 재수행하여 동심도가 기 설정된 동심도 목표값과 같은 경우 교정을 완료할 수 있다.
위치별로 동심도를 교정하는 단계(S530)는 교정부의 교정몸체의 내에 구비되며, 교정값을 전달받아 위치별로 동심도를 교정하도록 제어하는 액추에이터와 연결되는 복수의 교정롤러를 통해 측정 대상물과의 선접촉을 통해 교정을 수행할 수 있다.
도 5에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 개재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동심도 교정용 측정 방법에서 측정부가 수행하는 방법을 자세히 나타내는 도면이다.
동심도 교정용 측정 방법에서 측정부는 레이저 센서를 통해 거리를 측정하는 단계(S610) 및 GPS를 통해 위치를 측정하는 단계(S620)를 수행한다.
단계 S610 및 단계 S620은 동심도 교정용 측정 장치가 이동하는 동안 측정이 시작될 수 있다.
레이저 센서를 통해 거리를 측정하는 단계(S610)를 통해 거리를 측정하면, 시간에 따른 거리를 확인(장치와 내경 간 거리)하는 단계(S612)를 수행한다. 이를 통해 거리 데이터를 생성할 수 있다.
시간에 따른 거리를 확인하는 단계(S612)는 레이저 센서를 통해 빛을 방사하여 돌아오는 시간으로 동심도 교정용 측정 장치와 측정 대상물 내경 간의 거리를 계산할 수 있다.
GPS를 통해 위치를 측정하는 단계(S620)는 측정 중의 각 위치를 저장할 수 있다. 이를 통해 위치 데이터를 생성할 수 있다.
레이저 센서의 위치와 GPS의 거리 차이가 존재할 수 있으나, 이는 프로세스를 통해 교정이 가능하다.
S612 및 S620이 완료되면, 제1 연산 과정을 수행하는 단계(S630)를 수행할 수 있다.
단계 S630은 위치별 실측 데이터(위치 데이터 및 거리 데이터)를 저장하고, 실측 데이터를 계산하여 실제 동심축을 계산할 수 있다.
단계 S630은 프로세서가 측정 대상물 내의 실제 측정값을 평균 내 실제 동심축을 계산할 수 있으며, 계산한다. 해당 값을 동심목표값과 비교하여 합/부 판정을 내릴 수 있다.
실제 동심축을 계산하면, 제2 연산 과정을 수행하는 단계(S640)를 수행할 수 있다.
단계 S640은 실제 동심축과 내경 동심도의 목표값의 차이를 확인하고, 이에 따른 위치별 교정값을 계산한다.
단계 S640은 부적합 판정을 내릴 경우, 프로세서가 저장된 데이터를 토대로 각 위치별 실측값과 목표값의 차이를 비교하여 위치별 교정량을 계산한다. 또한, 단계 S640은 적합 판정을 내릴 경우, 교정결과가 목표값과 같은 경우이므로, 교정이 완료된 것으로 확인한다(S670).
위치별 교정값의 계산이 완료되면, 동심도 교정용 측정 장치가 초기 위치로 이동하는 단계(S650)를 수행한다.
동심도 교정용 측정 장치가 초기 위치로 이동하면, 교정부에 명령을 전달하여 위치별 교정값만큼 롤러를 작동시키는 단계(S652)를 수행한다.
롤러를 작동시킴에 따라 교정을 수행하는 단계(S654)를 수행한다.
교정이 완료되면, 교정 결과를 재계산하는 단계(S660)를 수행한다.
교정 결과를 재계산하는 단계(S660)는 측정값과 목표값이 일치하는 경우 교정을 완료하며, 측정값이 불일치하는 경우, 일치할 때까지 단계 S610 내지 S640을 반복 수행할 수 있다.
도 6에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 개재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 6에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 변위 이동형 구동장치
100: 구동부
110: 구동몸체
120: 회전부
130: 구동모터
140: 구동축
200: 측정부
210: 레이저 센서
220: 프로세서
300: 교정부
310: 고정부
310: 교정몸체
320: 액추에이터
330: 교정롤러

Claims (13)

  1. 측정 대상물의 내부를 이동하도록 구동력을 제공하여 목표 위치로 이동시키는 구동부;
    상기 측정 대상물 내경의 동심도를 위치별로 측정하며, 상기 측정된 위치별 동심도를 기반으로 상기 측정 대상물의 동심도를 교정하기 위한 교정값을 생성하는 측정부; 및
    상기 교정값을 통해 위치별로 동심도를 교정하는 교정부를 포함하고,
    상기 구동부는, 구동몸체; 상기 구동몸체의 외측에 구비되는 회전부; 상기 구동몸체의 내측에 구비되며, 상기 회전부를 구동하는 구동력을 제공하는 구동모터; 및 상기 회전부 및 상기 구동모터를 연결하여 상기 구동력을 상기 회전부에 전달하고, 길이 변화가 가능하도록 구현되어 상기 측정 대상물의 내경에 따라 길이 조절을 수행하는 구동축을 포함하며,
    상기 구동부는 상기 측정부 및 교정부의 전방에 조립되는 전방 구동부 및 상기 측정부 및 교정부의 후방에 조립되는 후방 구동부를 포함하고,
    상기 전방 구동부 및 상기 후방 구동부는 각각 구비되는 회전부가 서로 다른 방향으로 수직하도록 교차되어 형성되며, 상기 측정 대상물 내부에서의 자세를 제어하는 것을 특징으로 하는 동심도 교정용 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동축은,
    상기 구동모터의 모터 기어와 연결되는 제1 기어; 및
    상기 회전부의 회전 기어와 연결되도록 상기 구동축의 끝단에 형성되는 제2 기어를 포함하고,
    상기 구동축은 상기 제1 기어를 통해 상기 구동력을 전달받아 회전함에 따라 상기 끝단에 형성되는 상기 제2 기어가 회전하여 상기 회전부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 동심도 교정용 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 측정 대상물 내의 위치를 측정하여 위치 데이터를 생성하는 위치 측정부;
    상기 측정 대상물까지의 시간에 따른 거리를 이용하여 거리 데이터를 생성하는 레이저 센서; 및
    상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 동심도 교정 알고리즘에 적용하여 상기 측정 대상물 내의 위치별 동심도에 따른 교정값을 산출하는 프로세서를 포함하고,
    상기 위치 측정부 및 상기 레이저 센서는 상기 구동부에 의해 상기 동심도 교정용 측정 장치가 이동하는 동안 측정하는 것을 특징으로 하는 동심도 교정용 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동심도 교정 알고리즘은,
    상기 위치 데이터 별 상기 거리 데이터를 저장하고, 상기 위치 데이터 별 상기 거리 데이터에 따른 동심도를 계산하는 제1 연산; 및
    상기 계산된 동심도 및 기 설정된 동심도 목표값의 차이를 확인하고, 상기 위치 데이터 별로 교정값을 계산하는 제2 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 동심도 교정용 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 연산이 완료되는 경우, 상기 동심도 교정용 측정 장치를 초기 위치로 이동하도록 제어하고, 상기 교정부에 상기 위치 데이터 별로 상기 교정값만큼 동작하도록 하는 제어 신호를 제공하여 교정을 수행하도록 제어하고,
    상기 수행된 교정 결과를 기반으로 상기 제1 연산 및 상기 제2 연산을 재수행하여 상기 동심도가 상기 기 설정된 동심도 목표값과 같은 경우 교정을 완료하는 것을 특징으로 하는 동심도 교정용 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 교정부는,
    교정몸체;
    상기 교정몸체의 내에 구비되며, 상기 교정값을 전달받아 상기 위치별로 동심도를 교정하도록 제어하는 액추에이터; 및
    상기 교정몸체의 외측에 구비되며, 상기 액추에이터와 연결되어 상기 측정 대상물과의 선접촉을 통해 교정을 수행하는 복수의 교정롤러를 포함하는 동심도 교정용 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 교정부는,
    상기 액추에이터가 회전 가능하도록 구현되어 상기 복수의 교정롤러 각각에 연결되며, 상기 액추에이터가 상기 복수의 교정롤러 각각을 개별적으로 제어하며,
    상기 복수의 교정롤러는 끝단이 상기 측정 대상물의 형상과 같도록 구현되는 것을 특징으로 하는 동심도 교정용 측정 장치.
  10. 동심도 교정용 측정 장치에 의한 동심도 교정 방법에 있어서,
    측정 대상물의 내부의 목표 위치로 상기 동심도 교정용 측정 장치를 이동시키도록 구동부를 통해 구동력을 제공하는 단계;
    측정부가, 상기 측정 대상물 내경의 동심도를 위치별로 측정하며, 측정된 위치별 동심도를 기반으로 상기 측정 대상물의 동심도를 교정하기 위한 교정값을 생성하는 단계; 및
    교정부가, 상기 교정값을 통해 위치별로 동심도를 교정하는 단계를 포함하고,
    상기 구동부를 통해 구동력을 제공하는 단계는, 상기 측정부 및 교정부의 전방에 조립되는 전방 구동부 및 상기 측정부 및 교정부의 후방에 조립되는 후방 구동부에 각각에 구비되는 회전부가 서로 다른 방향으로 수직하도록 교차되어 형성되어 상기 측정 대상물의 내부의 목표 위치로 상기 동심도 교정용 측정 장치를 이동시키도록 구동력을 제공하며, 상기 서로 다른 방향으로 수직하도록 교차되어 형성되는 전방 구동부 및 후방 구동부를 통해 상기 측정 대상물 내부에서의 자세를 제어하는 것을 특징으로 하는 동심도 교정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 교정값을 생성하는 단계는,
    위치 측정부가, 상기 측정 대상물 내의 위치를 측정하여 위치 데이터를 생성하는 단계;
    레이저 센서가, 상기 측정 대상물까지의 시간에 따른 거리를 이용하여 거리 데이터를 생성하는 단계; 및
    프로세서가, 상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 동심도 교정 알고리즘에 적용하여 상기 측정 대상물 내의 위치별 동심도에 따른 교정값을 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 교정값을 생성하는 단계는, 상기 위치 측정부 및 상기 레이저 센서가 상기 구동부에 의해 상기 동심도 교정용 측정 장치가 이동하는 동안 측정하는 것을 특징으로 하는 동심도 교정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 동심도 교정 알고리즘은,
    상기 위치 데이터 별 상기 거리 데이터를 저장하고, 상기 위치 데이터 별 상기 거리 데이터에 따른 동심도를 계산하는 제1 연산; 및
    상기 계산된 동심도 및 기 설정된 동심도 목표값의 차이를 확인하고, 상기 위치 데이터 별로 교정값을 계산하는 제2 연산을 수행하며,
    상기 프로세서가, 교정값을 산출하는 단계는 상기 제2 연산이 완료되는 경우, 상기 동심도 교정용 측정 장치를 초기 위치로 이동하도록 제어하고, 상기 교정부에 상기 위치 데이터 별로 상기 교정값만큼 동작하도록 하는 제어 신호를 제공하여 교정을 수행하도록 제어하고, 상기 수행된 교정 결과를 기반으로 상기 제1 연산 및 상기 제2 연산을 재수행하여 상기 동심도가 상기 기 설정된 동심도 목표값과 같은 경우 교정을 완료하는 것을 특징으로 하는 동심도 교정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치별로 동심도를 교정하는 단계는,
    상기 교정부의 교정몸체의 내에 구비되며, 상기 교정값을 전달받아 상기 위치별로 동심도를 교정하도록 제어하는 액추에이터와 연결되는 복수의 교정롤러를 통해 상기 측정 대상물과의 선접촉을 통해 교정을 수행하는 것을 특징으로 하는 동심도 교정 방법.
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