KR20130052368A - Roll-pitch motion control systems for testing model ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모형 선박의 롤-피치 운동을 자동적으로 정확하게 제공하는 모형 선박의 롤-피치 모션 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a roll-pitch motion control system for model ship testing, and more particularly to a roll-pitch motion control system for model ships that automatically and accurately provides roll-pitch motion of a model ship.
최근 들어 민간 선박과, 군용 함정의 고성능화가 진행되면서, 선박의 운동감소 및 자세 제어의 필요성이 크게 대두되고 있다. In recent years, as the performance of civilian ships and military ships has been improved, the necessity of reducing the movement of the ships and controlling the attitude is increasing.
특히, 선박은 풍랑과 너울 등의 파랑(波浪)에 의해 지속적으로 유동되는 경우(횡 또는 종 방향으로 동요되는 경우) 탑승객들이 극심한 피로감 및 불쾌감을 느낄 수 있으며, 승무원들도 피로가 누적되어 임무 수행에 문제가 발생될 수 있고, 이로 인해 판단 오류 등을 범하여 안전운행에 장애가 발생될 수 있다.In particular, ships may experience extreme fatigue and discomfort when the ship is continuously flowed by waves such as storms and winds (when they are swayed in the transverse or longitudinal direction), and crew members may be exhausted and carry out their duties. This may cause a problem, and this may cause a failure in safe operation by committing an error of judgment or the like.
또한, 선박이 안정성 있게 유지되지 못하는 경우, 탑재장비의 고장이 발생될 우려가 있으며, 고성능 수상선의 경우 자세제어가 제대로 수행되지 않음으로써 아예 운행이 불가할 수 있다.In addition, if the vessel is not maintained in a stable manner, there is a fear that a failure of the onboard equipment may occur, and in the case of a high-performance sea vessel, it may not be possible to operate at all because the attitude control is not properly performed.
따라서, 선박의 운동 감소 및 자세 제어는 매우 중요하게 요구된다.Therefore, the reduction of the movement of the ship and the attitude control are very important.
한편, 일반적으로 파랑 중의 선박은 6자유도 운동을 한다. 가령 선박의 전후 방향을 X축으로 하고, 좌우 방향을 Y축으로 하고, 높이 방향을 Z축으로 하는 경우, 선박은 X축, Y축 및 Z축 방향으로 각각 이동할 수 있으며, X축을 축심으로 롤 모션(횡동요, rolling)하거나, Y축을 축심으로 피치 모션(종동요, pitching)하거나 또는 Z축을 축심으로 요 모션(선수요, yawing)할 수 있다.On the other hand, ships in blue generally exercise six degrees of freedom. For example, if the ship's forward and backward directions are X-axis, the left and right directions are Y-axis, and the height direction is Z-axis, the ship can move in the X-, Y-, and Z-axis directions, respectively. It can be motion (rolling), pitch motion (axial) about the Y axis, or yawing (axial) about the Z axis.
이러한 6자유도 운동 중 파랑과 같은 해상의 환경에 특히 영향을 받는 운동은 피치 모션과 롤 모션이다.Among these six degrees of freedom, the motions that are particularly affected by the marine environment such as blue are pitch motion and roll motion.
즉, 파랑과 같은 해상의 환경이 선박에 가해질 때, 선박은 앞뒤로 흔들리거나(피치 모션), 좌우로 흔들리며(롤 모션), 이에 따라 전술한 바와 같은 문제점이 발생될 수 있다.That is, when a marine environment such as blue is applied to a vessel, the vessel may swing back and forth (pitch motion) or swing left and right (roll motion), thereby causing problems as described above.
이러한 문제점을 해소하고자, 선박의 자세 제어를 위한 자세제어장치가 개발되어 사용되고 있으며, 이를 위한 저항 측정 등 안정성을 위한 정확한 시험 모델링이 요구되고 있다.In order to solve this problem, an attitude control device for attitude control of a ship has been developed and used, and accurate test modeling for stability, such as resistance measurement, is required.
종래의 선박 모형 시험 모델링에서는, 모형 선박에 대한 정확한 롤-피치의 각도를 조정할 수 없고 정밀한 시험이 불가능하여 시험 횟수가 증대하며, 롤-피치 모션을 주기 위한 다수의 인원을 필요로 하고 있었다.In the conventional ship model test modeling, the exact roll-pitch angle for the model ship cannot be adjusted and the precise test is impossible, which increases the number of tests and requires a large number of personnel to give the roll-pitch motion.
따라서, 자동으로 정확한 모형선 롤-피치 운동을 줄 수 있는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 필요성이 대두되었다.Accordingly, there is a need for a roll-pitch motion control system for model ship testing that can automatically give accurate model line roll-pitch motion.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 모형 선박에 자동적으로 롤-피치 운동을 정확하게 구현할 수 있는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a model ship test roll-pitch motion control system that can accurately implement the roll-pitch motion to the model ship.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모형 선박의 이동 방향을 따라서 전후로 흔들리는 피치 모션을 구현하는 피치 모션부와, 모형 선박의 이동 방향에 수직하게 좌우로 흔들리는 롤 모션을 구현하는 롤 모션부와, 상기 피치 모션부와 상기 롤 모션부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성하되,In order to achieve the above object, the present invention provides a pitch motion unit for implementing a pitch motion shaking back and forth along the moving direction of the model ship, a roll motion unit for implementing a roll motion swinging left and right perpendicular to the moving direction of the model ship, and It comprises a control unit for controlling the operation of the pitch motion unit and the roll motion unit,
상기 피치 모션부는 상기 모형 선박의 종방향을 따라서 일정 길이의 로드가 설치된 피치 모션 레일과, 상기 피치 모션 레일 상에서 슬라이딩되며 이동 가능하게 설치된 종방향 웨이트부와, 상기 종방향 웨이트부를 상기 피치 모션 레일 상에 왕복 운동하게 하는 종방향 구동수단과, 상기 모형 선박과 상기 종방향 웨이트부의 상태를 감지하는 종방향 센서부를 포함하여 구성되고,The pitch motion part includes a pitch motion rail provided with a rod having a predetermined length along the longitudinal direction of the model ship, a longitudinal weight part slidably movable on the pitch motion rail, and the longitudinal weight part on the pitch motion rail. And a longitudinal driving means for reciprocating in the longitudinal direction, and a longitudinal sensor portion for sensing the state of the model vessel and the longitudinal weight portion,
상기 롤 모션부는, 상기 모형 선박의 횡방향을 따라서 일정 길이의 로드가 설치된 롤 모션 레일과, 상기 롤 모션 레일 상에서 슬라이딩되며 이동 가능하게 설치된 횡방향 웨이트부와, 상기 횡방향 웨이트부를 상기 롤 모션 레일 상에 왕복 운동하게 하는 횡방향 구동수단과, 상기 모형 선박과 상기 횡방향 웨이트부의 상태를 감지하는 횡방향 센서부를 포함하여 구성된다.The roll motion part includes a roll motion rail provided with a rod having a predetermined length along the transverse direction of the model ship, a transverse weight part slidably movable on the roll motion rail, and the transverse weight part of the roll motion rail. And a lateral driving means for reciprocating on the model, and a lateral sensor for sensing the state of the model ship and the lateral weight.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 피치 모션/롤 모션 레일은 각각 일정 간격을 두고 평행한 2개의 로드로 형성되는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, the pitch motion / roll motion rail is preferably formed of two rods parallel to each other at a predetermined interval.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 종방향/횡방향 구동수단은 상기 피치 모션/롤 모션 레일과 평행하게 설치되고 상기 종방향/횡방향 웨이트부에 관통 결합되는 종방향/횡방향 이송스크류와, 상기 종방향/횡방향 이송스크류를 회전시키는 모터로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the longitudinal / transverse driving means is installed in parallel with the pitch motion / roll motion rail and the longitudinal / transverse feed screw which is penetrated through the longitudinal / transverse weight portion, and It is preferable that it is comprised with a motor which rotates a longitudinal / lateral feed screw.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 종방향/횡방향 웨이트부에는 상기 피치 모션/롤 모션 레일의 각 로드에 슬라이딩 가능하게 결합된 지지판 상면에 일정 중량을 가지는 웨이트가 거치되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, it is preferable that a weight having a predetermined weight is mounted on the upper surface of the support plate slidably coupled to each rod of the pitch motion / roll motion rail to the longitudinal / lateral weight portion.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 지지판은 하측면에 체결부를 구비하고 상기 체결부에 상기 종방향/횡방향 이송스크류가 관통 결합되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the support plate is provided with a fastening portion on the lower side, it is preferable that the longitudinal / transverse feed screw is coupled through the fastening portion.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 종방향/횡방향 구동수단은 상기 종방향/횡방향 이송스크류에 타이밍벨트로 축 연결되어 회전력을 전달하는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, it is preferable that the longitudinal / lateral drive means is axially connected to the longitudinal / lateral feed screw by a timing belt to transmit rotational force.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 종방향/횡방향 센서부는 상기 모형 선박의 피치 모션/롤 모션을 감지하는 피치 모션/롤 모션 각도 센서와, 상기 종방향/횡방향 웨이트부의 움직임을 감지하는 방향 전환용 근접 센서 및 비상 정지용 근접 센서로 각각 구성되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the longitudinal direction / transverse direction sensor unit is a pitch motion / roll motion angle sensor for detecting the pitch motion / roll motion of the model ship, and the direction change to detect the movement of the longitudinal / transverse weight portion It is preferable that each of the proximity sensor and emergency stop proximity sensor.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 방향 전환용 근접 센서와 상기 비상 정지용 근접 센서는 상기 피치 모션/롤 모션 레일의 양단에 각각 인접하여 한 조(組)를 이루면서 설치되는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, it is preferable that the direction change proximity sensor and the emergency stop proximity sensor are provided while forming a pair adjacent to both ends of the pitch motion / roll motion rail, respectively.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템에 있어서 정확하고 다양한 롤-피치 운동을 구현할 수 있어서 실제 선박에 대한 성능을 정확하게 모델링함으로써, 선박의 안정성 확보는 물론 선박의 추진 효율을 증대시킬 수 있게 하는 효과가 있다.As described above, in the roll-pitch motion control system for model ship testing, the present invention can implement accurate and various roll-pitch motions, thereby accurately modeling the performance of the actual ship, thereby securing the stability of the ship and propelling the ship. There is an effect that can increase the efficiency.
도 1은 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 롤 모션부의 일실시예의 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템을 구축한 제어 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤 모션 제어 알고리즘 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 피치 모션 제어 알고리즘 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 다른 실시예의 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 또 다른 실시예의 평면도를 나타낸 것이다.1 is a plan view of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention;
2 is a side view of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention;
3 is a conceptual diagram of one embodiment of a roll motion unit according to the present invention;
4 is a control conceptual diagram of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention;
5 is a flow chart of a roll motion control algorithm for model ship test according to the present invention;
6 is a flow chart of a pitch motion control algorithm for model ship test according to the present invention;
7 is a plan view of another embodiment of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention;
Figure 8 shows a plan view of another embodiment of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention.
이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 측면도를 나타낸 것이다.1 is a plan view of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention, and FIG. 2 shows a side view of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 피치 모션부(100), 롤 모션부(200) 및 제어부(80)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the present invention includes a
먼저, 피치 모션부(100)를 살펴보면 다음과 같다.First, the
피치 모션부(100)는 모형 선박(5)의 이동 방향을 따라서 전후로 흔들리는 피치 모션(pitch motion, pitching)을 구현하는 것이고, 롤 모션부(200)는 모형 선박(5)의 이동 방향에 수직하게 좌우로 흔들리는 롤 모션(roll montion, rolling)을 구현하는 것이다.The
그리고, 제어부(80)는 피치 모션부(100)와 롤 모션부(200)의 작동을 제어하는 것이다.The
피치 모션부(100)는 피치 모션 레일(10), 종방향 웨이트부(30), 종방향 구동수단(50) 및 종방향 센서부(70a)를 포함하여 이루어진다.The
피치 모션 레일(10)은 모형 선박(5)의 이동 방향인 종방향을 따라서 형성된 일정 길이의 로드(rod)가 모형 선박(5) 상에 설치된 것이다.The
여기서, 피치 모션 레일(10)은 일정 간격을 두고 이격되어 병렬 배치된 평행한 2개의 로드로 이루어진다.Here, the
이때, 로드는 일정 길이와 직경을 가지는 원형 막대로 이루어지며, 로드의 양단에는 일정 폭의 지지대가 형성되어 종방향 웨이트부(30)의 이탈을 방지하게 된다.At this time, the rod is made of a circular rod having a predetermined length and diameter, the support of a predetermined width is formed at both ends of the rod to prevent the separation of the longitudinal weight portion (30).
종방향 웨이트부(30)는 피치 모션 레일(10) 상에서 슬라이딩되며 이동 가능하게 설치된 것으로서, 종방향 웨이트부(30)에는 선박 모형 시험에 따라서 무게와 갯수를 변경하는 임의의 중량의 물체인 웨이트(31)가 거치된다.The
여기서, 종방향 웨이트부(30)는 일정 크기의 지지판 상면에 웨이트(31)가 거치되며, 지지판의 하부는 피치 모션 레일(10)의 로드 상에 슬라이딩 가능하게 결합되는 것이다.Here, the
종방향 구동수단(50)은 피치 모션 레일(10) 상에서 종방향 웨이트부(30)를 왕복운동하게 하는 것이다.The longitudinal drive means 50 causes the
종방향 구동수단(50)은 종방향 이송스크류(55)와 모터(57)로 구성된다.The longitudinal drive means 50 is composed of a
종방향 이송스크류(55)는 2개로 이루어진 로드 사이에 평행하게 설치된다.The
모터(57)는 종방향 이송스크류(55)에 회전력을 공급하는 것이다.The
여기서, 종방향 이송스크류(55)는 모터(57)와 축 연결 등으로 직접 연결되는 것이 바람직하다.Here, the
또는, 종방향 이송스크류(55)와 모터(57)는 타이밍 기어(timing gear)와 타이밍 벨트(timing belt)의 연결로 이루어질 수 있다.Alternatively, the
또는, 전동기와 이송스크류를 직접 연결할 수도 있고, 전동기와 이송스크류 사이에 가속기어나 감속기어를 사용할 수도 있다. Alternatively, the motor and the transfer screw may be directly connected, or an accelerator gear or a reduction gear may be used between the motor and the transfer screw.
또한 로드, 이송스크류, 레일로 구성하는 시스템에 국한되지 않고 리니어전동기를 사용하여 시스템을 구축할 수도 있다.In addition, the system can be constructed using a linear motor, without being limited to a system consisting of rods, feed screws, and rails.
이는 도 3에 도시된 롤 모션부의 일실시예의 개념도를 참조하여 살펴본다.This will be described with reference to a conceptual diagram of an embodiment of the roll motion unit illustrated in FIG. 3.
상기에서 기술한 피치 모션부(100)에서의 종방향 구동수단(50)과 롤 모션부(200)에서의 횡방향 구동수단(60)은 그 설치 방향이 다를 뿐 구성 및 작동 원리는 동일하다.The longitudinal driving means 50 in the
상기에서와 같이 구동수단(50,60)에서 모터(57,67)와 이송스크류(55,65)가 직접 연결되지 않고 타이밍 기어와 타이밍 벨트의 연결로 이루어진 것을 살펴보면 다음과 같다.As described above, the
롤 모션부(200)를 도시한 도 3을 참조하면, 횡방향 구동수단(60)은 모터(67)와 횡방향 이송스크류(65)로 이루어지고, 모터(67)의 일축에 형성된 타이밍기어(67a)와 횡방향 이송스크류(65)의 일축에 형성된 타이밍기어(65a)에 타이밍벨트(61)가 연결된다.Referring to FIG. 3, which shows the
이 타이밍벨트(61)는 모터(67)에서의 동력을 각 기어와 맞물리며 횡방향 이송스크류(65)에 전달한다.The
그리고, 횡방향 이송스크류(65)는 횡방향 웨이트부(40)의 지지판 하부에 형성된 체결부(45)를 관통하여 연결됨으로써, 횡방향 웨이트부(40)는 횡방향 이송스크류(65)의 회전에 따라 직선 왕복 이동하게 된다.Then, the
한편, 도 1 및 도 2를 참조하여 나머지 구성 요소를 설명한다.Meanwhile, the remaining components will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
종방향 센서부(70a)는 피치 모션 레일(10) 상에 이동하는 종방향 웨이트부(30)와 모형 선박(5)의 상태를 감지하는 것이다.The
종방향 센서부(70a)는 피치 모션 각도 센서(73), 방향 전환용 근접 센서(71) 및 비상 정지용 근접 센서(72)를 포함하여 이루어진다.The
피치 모션 각도 센서(73)는 모형 선박(5)의 피치 모션의 각도 및/또는 경사, 기울기를 감지하는 센서이다.The pitch
방향 전환용 근접 센서(71)는 종방향 웨이트부(30)가 피치 모션 레일(10)의 양단의 각 끝에 근접하는 것을 감지하는 센서이다.The direction change
따라서, 종방향 웨이트부(30)가 원하는 피치 각도에 도달하지 못하여도 이 방향 전환용 근접 센서(71)에서 감지하면 안전을 위하여 종방향 웨이트부(30)를 진행 방향과 반대로 방향 전환되도록 제어부(80)에 신호를 전달한다.Accordingly, even if the
비상 정지용 근접 센서(72)는 종방향 웨이트부(30)가 피치 모션 레일(10) 상에서 선정된 제한 거리 이상 이동하는 것은 감지하는 센서이다.The emergency
따라서, 비상 정지용 근접 센서(72)는 종방향 웨이트부(30)가 왕복 운동 중 제한 거리 이상으로 지나가게 되면 감지하여 제어부(80)로 신호를 전달하고 종방향 웨이트부(30)를 비상 정지시키는 것이다.Therefore, the emergency
여기서, 비상 정지용 근접 센서(72)는 피치 모션 레일(10) 상에서 방향 전환용 근접 센서(71) 보다 더 외측(즉, 피치 모션 레일(10)의 말단에 가깝게)에 설치하는 것이 바람직하다.Here, the emergency
그리고, 방향 전환용 근접 센서(71)와 비상 정지용 근접센서(72)는 고정 설치할 수도 있고, 도 3에서와 같이 피치 모션/롤 모션 레일(10,20)의 길이방향을 따라서 피치 모션/롤 모션 레일(10,20)과 이격되어 일측에 형성된 레일을 따라 이동시키게 할 수도 있다.In addition, the direction change
그리고, 방향 전환용 근접 센서(71)와 비상 정지용 근접 센서(72)는 피치 모션 레일(10)의 양단에 각각 인접하여 한 조(組)를 이루면서 설치된다.In addition, the direction change
이는 방향 전환용 근접 센서(71)의 오작동 등으로 인하여 종방향 웨이트부(30)의 움직임이 감지되지 못하여서, 피치 모션 레일(10) 상에서 계속 이동되고 있는 종방향 웨이트부(30)를 비상 정지용 근접 센서(72)에서 감지하여 정지시키게 하기 위함이다.This is because the movement of the
이 방향 전환용 근접 센서(71), 비상 정지용 근접 센서(72) 및 피치 모션 각도 센서(73)는 PLC(Programmable Logical Controller)(90)에 연결되고 이 PLC(90)는 제어부(80)와 연결되는 것이 바람직하다.This turn
한편, 횡방향 센서부(70b)는 롤 모션 레일(20) 상에 이동하는 횡방향 웨이트부(40)를 감지하는 것이다.On the other hand, the
횡방향 센서부(70b)는 롤 모션 각도 센서(74), 방향 전환용 근접 센서(71) 및 비상 정지용 근접 센서(72)를 포함하여 이루어진다.The
롤 모션 각도 센서(74)는 모형 선박(5)의 롤 모션의 각도 및/또는 경사, 기울기를 감지하는 센서이다.The roll
방향 전환용 근접 센서(71)와 비상 정지용 근접 센서(72)는 상기에서 설명한 것으로 갈음한다.The direction change
도 4는 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템을 구축한 제어 개념도를 나타낸 것이다.4 is a control conceptual diagram of a roll-pitch motion control system for model ship test according to the present invention.
제어부(80)는 센서부(70)로부터 감지된 신호를 통하여 종방향/횡방향 구동수단(50,60)의 작동을 제어하는 것이다.The
이 제어부(80)는 횡방향/종방향 구동수단(50,60)에 대하여 인코더(encoder) 또는 속도 검출기(tacho generator)로부터 속도 피드백을 받고, 또한 방향 전환용 근접 센서(71), 비상 정지용 근접 센서(72), 롤 모션 각도 센서(73) 및 피치 모션 각도 센서(74) 또는 경사계로부터 롤/피치 운동 시의 각도를 피드백 받는 것이 바람직하다.The
그리고, 이러한 운전 상태 등은 스크린(screen), 모니터(monitor) 등의 운전반(95)을 통하여 운전자가 확인할 수 있다.The driver may check the driving state through a driving
한편, 롤 모션부(200)는 상기에서 설명한 피치 모션부(100)와 진행 방향이 수직하고 그 길이가 다른 뿐 구성과 작동 원리는 동일하다.On the other hand, the
따라서, 롤 모션부(200)의 구성 및 작동에 대한 설명은 피치 모션부(100)의 설명으로 갈음한다.Therefore, the description of the configuration and operation of the
이러한 구성 요소로 이루어진 본 발명의 롤-피치 제어 알고리즘을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the roll-pitch control algorithm of the present invention consisting of these components are as follows.
도 5는 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤 모션 제어 알고리즘 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 피치 모션 제어 알고리즘 순서도를 나타낸 것이다.5 is a flowchart illustrating a model motion test roll motion control algorithm according to the present invention, and FIG. 6 is a flowchart illustrating a model motion test pitch motion control algorithm according to the present invention.
먼저, 롤 모션 제어 Setpoint, 롤 각도, 가감속도 등을 선정하고 초기 운동 진행 방향(正/逆)을 선택한다.First, the roll motion control setpoint, roll angle, acceleration / deceleration, and the like are selected, and the initial motion progression direction is selected.
그리고, 수동/자동 모드를 선택한다.Then select manual / automatic mode.
수동 모드 운전 시에는 운전자가 직접 롤과 피치를 각각 정역 운전(正逆運轉)할 수 있다.In manual mode operation, the driver can directly reverse run the roll and the pitch, respectively.
운전자는 원하는 속도를 입력하고, 원하는 가감속도를 선정한 후 START 버튼을 눌러 운전을 수행한다.The driver inputs the desired speed, selects the desired acceleration / deceleration, and presses the START button to perform the operation.
여기서, 가감속도는 4단계로 선정할 수 있도록 시스템을 구축하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to build a system so that the acceleration / deceleration can be selected in four stages.
자동 모드 운전 시에는 운전자가 원하는 롤-피치 속도, 각도를 입력하고 가감속도를 선정한 후, 초기진행방향을 선택하고 START 버튼을 누르면 STOP 버튼을 누를 때까지 계속하여 왕복운전을 수행한다.In the automatic mode operation, the driver inputs the desired roll-pitch speed and angle, selects the acceleration / deceleration, selects the initial direction, and presses the START button.
여기서, 자동 모드의 운전을 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.Here, look at the operation of the automatic mode in more detail as follows.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 자동 모드 운전시 롤 모션 제어 알고리즘은 다음과 같다.As shown in FIG. 5, the roll motion control algorithm in the automatic mode operation in the present invention is as follows.
먼저, PLC(90)에서는 자동 모드가 선택되어 횡방향 웨이트부(40)가 비상 정지용 근접 센서(72)에서 감지되었는지 여부를 판단한다(S101).First, in the
횡방향 웨이트부(40)가 비상 정지용 근접 센서(72)에 감지되면, 제어부(80)에서 횡방향 구동수단(60)의 작동을 멈추게 하여 횡방향 웨이트부(40)를 정지시킨다.When the
횡방향 웨이트부(40)가 비상 정지용 근접 센서(72)에 감지되지 않으면, 제어부(80)는 횡방향 웨이트부(40)를 진행 방향으로 계속 자동 운전되게 한다(S102).If the
다음으로, STOP 버튼이 눌러졌는지 판단하며, STOP 버튼이 눌러졌으면 운전을 종료하고, 그렇지 않으면 계속 자동 운전되게 한다(S106).Next, it is determined whether the STOP button is pressed, the operation is terminated if the STOP button is pressed, otherwise it continues to be automatically operated (S106).
다음으로, PLC(90)는 모형 선박(5)이 선정된 롤 각도에 도달하였는지 여부를 롤 모션 각도 센서(74)에 감지된 신호를 통하여 판단한다(S103).Next, the
여기서, 모형 선박(5)이 설정된 롤 각도에 도달하였으면, 제어부(80)는 횡방향 웨이트부(40)의 진행방향을 180°방향 전환하여 횡방향 웨이트부(40)를 계속 자동 운동되게 한다(S104).Here, when the
한편, 모형 선박(5)이 선정된 롤 각도에 도달하지 않았으면, 제어부(80)는 횡방향 웨이트부(40)를 진행 방향으로 계속 이송하고 방향 전환용 근접 센서(71)에서 감지되는지 여부를 판단한다(S105).On the other hand, if the
횡방향 웨이트부(40)가 방향 전환용 근접 센서(71)에 감지되면, 제어부(80)는 횡방향 웨이트부(40)의 진행방향을 180°방향 전환하여 횡방향 웨이트부(40)를 계속 자동 운동되게 한다.When the
횡방향 웨이트부(40)가 방향 전환용 근접 센서(71)에 감지되지 않으면, 제어부(80)는 횡방향 웨이트부(40)를 진행 방향으로 계속 자동 운전되게 한다.If the
한편, 피치 모션 제어 알고리즘은 도 6에 도시되어 있으며, 상술한 롤 모션 제어 알고리즘과 동일하다.Meanwhile, the pitch motion control algorithm is illustrated in FIG. 6 and is the same as the roll motion control algorithm described above.
단, 피치 모션 제어 알고리즘에서는 모형 선박(5)의 피치 각도를 감지하는 센서는 피치 모션 각도 센서(73)이다.However, in the pitch motion control algorithm, the sensor for detecting the pitch angle of the
또한, 피치 모션 제어 알고리즘에서 각 센서가 감지하는 것은 모형 선박(5)의 각도이며, 종방향 웨이트부(30)의 위치는 Encoder 펄스를 카운팅하여 알 수 있으며, 모형 선박(5)과 종방향 웨이트부(30)의 상태는 피치 모션 각도 센서(73), 비상 정지용 근접 센서(72) 및 방향 전환용 근접 센서(71)를 통하여 감지한다.In addition, in the pitch motion control algorithm, each sensor senses the angle of the
도 6에 도시된 본 발명에서의 자동 모드 운전시 피치 모션 제어 알고리즘을 간략히 살펴보면 다음과 같다.A brief description of the pitch motion control algorithm during automatic mode operation shown in FIG. 6 is given below.
먼저, PLC(90)에서 종방향 웨이트부(30)가 비상 정지용 근접 센서(72)에 감지되었는지 여부를 판단한다(S201).First, the
종방향 웨이트부(30)가 비상 정지용 근접 센서(72)에 감지되면, 종방향 웨이트부(30)를 정지시킨다.When the
종방향 웨이트부(30)가 감지되지 않으면 계속 자동 운전한다(S202).If the
다음으로, STOP 버튼이 눌러졌는지 판단하며, STOP 버튼이 눌러졌으면 운전을 종료하고, 그렇지 않으면 계속 자동 운전되게 한다(S206).Next, it is determined whether the STOP button is pressed, the operation is terminated if the STOP button is pressed, otherwise it continues to be automatically operated (S206).
그리고, PLC(90)는 모형 선박(5)이 피치 각도에 도달하였는지 여부를 판단한다(S203).Then, the
모형 선박(5)이 피치 각도에 도달하였으면, 종방향 웨이트부(30)의 방향을 전환하여(S204) 계속 자동 운전한다.When the
모형 선박(5)이 피치 각도에 도달하지 않았으면, 종방향 웨이트부(30)가 방향 전환용 근접 센서(71)에 감지되었는지 여부를 판단한다(S205).If the
종방향 웨이트부(30)가 방향 전환용 근접 센서(71)에 감지되지 않았으면 계속 자동 운전하고, 감지되었으며 방향을 전환하고 계속 자동 운전한다.If the
한편, 이송장치의 배치는 다양하게 구성될 수 있다. 도 1과 도 2에서는 ┼ 형태의 이송장치의 배치를 보여주었다. 이송장치의 배치는 ├ 형태도 가능하고, ┤ 형태도 가능하며, H 형태도 가능하다. On the other hand, the arrangement of the transfer device may be configured in various ways. 1 and 2 showed the arrangement of the transfer device of the ┼ type. The arrangement of the conveying device may be in the form of a shap, in the form of a shap, or in the form of a H.
도 7 및 도 8에서는 다양한 형태의 “모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템” 구성을 보여준다.7 and 8 show various types of “roll-pitch motion control system for model ship test”.
도 7은 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 다른 실시예의 평면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템의 또 다른 실시예의 평면도를 나타낸 것이다.7 is a plan view of another embodiment of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention, and FIG. 8 shows a plan view of another embodiment of a roll-pitch motion control system for model ship testing according to the present invention.
도 7 및 도 8은 상기에서 설명한 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템에서 피치 모션 레일(10)과 롤 모션 레일(20)의 배치의 다른 실시예를 나타낸 것이다.7 and 8 show another embodiment of the arrangement of the
도 7 및 도 8에 도시된 각 구성요소는 상기에서 설명한 것과 그 구조와 기능을 같이하는 것으로써, 상기에서의 설명으로 갈음한다.Each component shown in FIGS. 7 and 8 has the same structure and function as described above, and is replaced with the above description.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.
5: 모형 선박
10: 피치 모션 레일
20: 롤 모션 레일
30: 종방향 웨이트부
31: 웨이트
40: 횡방향 웨이트부
41: 웨이트 45: 체결부
50: 종방향 구동수단
55: 종방향 이송스크류 57: 모터
60: 횡방향 구동수단
61: 타이밍벨트
65: 횡방향 이송스크류 67: 모터
65a: 횡방향 이송스크류 축의 타이밍기어
67a: 모터 축의 타이밍기어
70: 센서부
70a: 종방향 센서부 70b: 횡방향 센서부
71: 방향 전환용 근접 센서 72: 비상 정지용 근접 센서
73: 피치 모션 각도 센서 74: 롤 모션 각도 센서
80: 제어부
90: PLC(Programmable Logical Controller)
95: 운전반
100: 피치 모션부
200: 롤 모션부5: model shipping
10: pitch motion rail
20: roll motion rail
30: longitudinal weight portion
31: weight
40: transverse weight portion
41: weight 45: fastening portion
50: longitudinal drive means
55: longitudinal feed screw 57: motor
60: transverse drive means
61: timing belt
65: transverse feed screw 67: motor
65a: Timing gear of transverse feed screw shaft
67a: timing gear of motor shaft
70: sensor
70a:
71: proximity sensor for switching direction 72: emergency stop proximity sensor
73: pitch motion angle sensor 74: roll motion angle sensor
80: control unit
90: Programmable Logical Controller
95: operating panel
100: pitch motion part
200: roll motion portion
Claims (8)
상기 피치 모션부는,
상기 모형 선박의 종방향을 따라서 일정 길이의 로드가 설치된 피치 모션 레일;
상기 피치 모션 레일 상에서 슬라이딩되며 이동 가능하게 설치된 종방향 웨이트부;
상기 종방향 웨이트부를 상기 피치 모션 레일 상에 왕복 운동하게 하는 종방향 구동수단; 및
상기 모형 선박과 상기 종방향 웨이트부의 상태를 감지하는 종방향 센서부;를 포함하여 구성되고,
상기 롤 모션부는,
상기 모형 선박의 횡방향을 따라서 일정 길이의 로드가 설치된 롤 모션 레일;
상기 롤 모션 레일 상에서 슬라이딩되며 이동 가능하게 설치된 횡방향 웨이트부;
상기 횡방향 웨이트부를 상기 롤 모션 레일 상에 왕복 운동하게 하는 횡방향 구동수단; 및
상기 모형 선박과 상기 횡방향 웨이트부의 상태를 감지하는 횡방향 센서부;를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템.A pitch motion part that implements a pitch motion that swings back and forth along the moving direction of the model ship, a roll motion part that implements a roll motion that swings left and right perpendicular to the moving direction of the model ship, and the pitch motion part and the roll motion part operate Configured to include a control unit for controlling,
The pitch motion unit,
A pitch motion rail provided with a rod having a predetermined length along the longitudinal direction of the model ship;
A longitudinal weight part slidably mounted on the pitch motion rail;
Longitudinal drive means for causing the longitudinal weight portion to reciprocate on the pitch motion rail; And
And a longitudinal sensor unit for sensing a state of the model vessel and the longitudinal weight portion,
The roll motion unit,
A roll motion rail provided with a rod having a predetermined length along the transverse direction of the model ship;
A transverse weight portion slidably mounted on the roll motion rail;
Transverse driving means for causing the lateral weight to reciprocate on the roll motion rail; And
Roll-pitch motion control system for a model ship test, characterized in that it comprises a; lateral sensor unit for detecting the state of the model ship and the transverse weight portion.
상기 피치 모션/롤 모션 레일은 각각 일정 간격을 두고 평행한 2개의 로드로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템.The method of claim 1,
Roll-pitch motion control system for model ship testing, characterized in that the pitch motion / roll motion rail is formed of two rods in parallel, each at a predetermined interval.
상기 종방향/횡방향 구동수단은,
상기 피치 모션/롤 모션 레일과 평행하게 설치되고 상기 종방향/횡방향 웨이트부에 관통 결합되는 종방향/횡방향 이송스크류와,
상기 종방향/횡방향 이송스크류를 회전시키는 모터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템.The method of claim 1,
The longitudinal / lateral drive means,
A longitudinal / lateral feed screw installed in parallel with the pitch motion / roll motion rail and penetratingly coupled to the longitudinal / lateral weight portion;
Roll-pitch motion control system for a model ship test, characterized in that consisting of a motor for rotating the longitudinal / transverse feed screw.
상기 종방향/횡방향 웨이트부에는,
상기 피치 모션/롤 모션 레일의 각 로드에 슬라이딩 가능하게 결합된 지지판 상면에 일정 중량을 가지는 웨이트가 거치되어 있는 것을 특징으로 하는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템.The method of claim 1,
In the longitudinal / lateral weight portion,
Roll-pitch motion control system for testing a model ship, characterized in that a weight having a predetermined weight is mounted on the upper surface of the support plate slidably coupled to each rod of the pitch motion / roll motion rail.
상기 지지판은 하측면에 체결부를 구비하고 상기 체결부에 상기 종방향/횡방향 이송스크류가 관통 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템.5. The method of claim 4,
The support plate is provided with a fastening portion on the lower side and roll-pitch motion control system for a model ship test, characterized in that the longitudinal / transverse feed screw is coupled through the fastening portion.
상기 종방향/횡방향 구동수단은 상기 종방향/횡방향 이송스크류에 타이밍벨트로 축 연결되어 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템.The method of claim 3, wherein
And said longitudinal / lateral drive means is axially connected to said longitudinal / lateral feed screw with a timing belt to transmit rotational force.
상기 종방향/횡방향 센서부는,
상기 모형 선박의 피치 모션/롤 모션을 감지하는 피치 모션/롤 모션 각도 센서와,
상기 종방향/횡방향 웨이트부의 움직임을 감지하는 방향 전환용 근접 센서 및 비상 정지용 근접 센서로 각각 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템.The method of claim 1,
The longitudinal / transverse sensor unit,
A pitch motion / roll motion angle sensor for detecting pitch motion / roll motion of the model ship;
Roll-pitch motion control system for a model ship test, characterized in that each consisting of a proximity sensor for switching direction and an emergency stop proximity sensor for detecting the movement of the longitudinal / transverse weight portion.
상기 방향 전환용 근접 센서와 상기 비상 정지용 근접 센서는 상기 피치 모션/롤 모션 레일의 양단에 각각 인접하여 한 조(組)를 이루면서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 모형 선박 시험용 롤-피치 모션 제어 시스템.
8. The method of claim 7,
The direction change proximity sensor and the emergency stop proximity sensor are provided in a pair of adjacent to both ends of the pitch motion / roll motion rail, respectively, in a model ship test roll-pitch motion control system.
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