KR20170115078A - 물체의 변위를 측정하기 위한 방법 - Google Patents

물체의 변위를 측정하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측정 장비에 관한 것으로, 예컨대 야금, 자동차, 크레인, 창고 및 생산 물류, 생산 자동화 등과 같은 산업 분야에서 물체의 절대적인 변위를 결정하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 목적은 이동 가능한 물체의 측정 거리를 증가시키는 한편, 자석 및/또는 전자석뿐만 아니라 자기 변형식 변환기 등과 같은 상이한 유형의 변환기를 포함하는 상이한 유형의 신호 소스를 사용할 수 있는 물체의 변위에 대한 측정 방법을 개발하는 것이다. 상기 목적을 해결하기 위한 기술적인 구현 방법은, 이동 물체에 대한 측정 정확도를 증가시킴과 함께, 변환기로부터 수신된 정보 즉, 물체의 출력 데이타 및/또는 변환기 위치 등에 대한 정보의 처리 속도를 증가시키는 것으로 구성된다. 이러한 기술적인 방법은 본 발명에 따른 물체의 변위를 측정하기 위한 방법에 의해 구현되며, 이에 따르면 변환기가 물체에 설치되고, 물체의 경로를 따라 신호 소스들이 배치되며, 각 경로 구간마다 신호 소스의 수량 변화 및/또는 임의의 두 신호 소스들 사이의 간격 변화를 포함하는 특수한 배열의 신호 소스가 제공되고; 이동하는 물체에 설치된 변환기로 신호가 보내지면, 변환기로부터의 출력 신호와 함께 측정 범위 내에 있는 신호 소스들의 위치에 대한 리포트가 수신됨으로써; 물체 및/또는 변환기의 위치가 결정되며, 변환기의 활성 영역 길이보다 큰 영역에서의 변위가 측정된다.

Description

물체의 변위를 측정하기 위한 방법
본 발명은 측정 장비에 관한 것으로, 예컨대 야금, 자동차, 크레인, 창고 및 생산 물류, 생산 자동화 등과 같은 산업 분야에서 물체의 절대적인 변위를 결정하는데 사용될 수 있다.
생산 공정에서 운영되는 작업의 확장에는 생산 공정의 효율성 증가가 중요한 역할을 하는데, 이는 특히, 작업에 사용되는 대상 물체를 서로 다른 시간대에 빠르고 정확하게 생산 설비 내에 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 물체의 이동에 대한 효과적인 모니터링에 의해, 예컨대 야간 시간대의 생산 공정에 대한 정확한 위치도(map)를 작성함으로써, 최종적으로 관련 직원 수를 감소시키는 효과를 갖는다.
물체의 변위 측정을 위한 공지된 방법은 변환기(transducer)와 신호 소스(signal source)의 서로에 대한 상호 변위에 기초한다. 이러한 방법에서는 예컨대, 디지털 시스템의 소스로부터 나온 신호가 처리 과정을 거쳐, 변환기가 신호를 수신한 경우에만 이동하는 물체에 대한 측정 값을 얻을 수 있도록 구성된다. 따라서, 물체의 위치 검출에 대한 정확도는 변환기의 측정 범위 값에 따라 달라지는 한편, 변환기의 감도(sensitivity) 영역에 따라서도 영향을 받고 제한을 받는다.
일본특허 JP0850004(1996년 2월 20일)에 공지된 바와 같은 물체의 변위를 측정하기 위한 방법은 다음과 같이 구성는데, 먼저 신호 소스, 즉 자석이 물체에 설치된 후, 그의 이동 경로를 따라 변환기, 즉 홀 센서(hall snesor)가 배치된다. 그런 다음 변환기에 여기 전류(exciting current)가 인가된다. 물체가 움직이면, 홀 센서에서 전압 값을 가져온 후 물체의 이동에 대한 값을 계산하도록 구성된다.
이 방법의 단점은 측정 정확도가 낮고, 변환기의 제한된 감도 영역으로 인해 제한된 측정 범위를 갖는다는 점이다. 또한 각 홀 센서에 전원 케이블을 연결하여 전원 공급 및 신호 수신을 하도록 구성되므로, 측정 시스템이 상당히 복잡하다.
러시아 특허 RU2125235(1999년 1월 20일) 및 RU2117914(1998년 8월 20일)에 공지된 바와 같은 물체의 변위를 측정하기 위한 또 다른 방법에 따르면, 이동 가능한 물체에 변환기가 설치된 후, 물체의 경로를 따라 배치된 소스로부터 초음파가 전파되도록 구성된다. 소스로부터 변환기까지의 신호 전파 시간을 측정한 후, 이 값을 물체의 직선 운동 값을 추정하는 데 사용한다.
이 방법들의 단점은, 물체가 변환기 감도 영역의 외부에 배치된 경우 그 위치를 측정할 수 없다는 것으로, 즉 상당한 거리만큼 물체의 이동 내역을 측정할 수 없으므로, 생산 공정에서의 사용에 제한을 받는다.
러시아 특허 RU2196300(2003년 1월 10일)에 공지된 바와 같은 물체의 변위를 측정하기 위한 또 다른 방법에 따르면, 변환기, 즉 광전 수신기(photoelectric receiver)가 물체에 설치된 후, 광학 시스템을 사용하여 광 신호를 물체의 경로를 따라 배치된 소스들로부터 변환기에 공급하도록 구성되며, 광전 수신기는 출력 신호를 사용하여 물체의 이동 값을 추정한다.
이 방법의 단점은, 물체 이동의 값이 광전 수신기에 의한 광점(light spot)의 위치, 크기 및 강도에 의존하므로 정확도가 낮다는 것이다. 이 방법을 사용하면 상당한 거리에 걸쳐 물체의 이동을 측정하는 것이 불가능하며 또한, 이 방법의 구현은 사용에 불편을 초래하고 물체의 위치 선정을 위한 추가 비용이 소요되는 추가 장비(광학 시스템, 이미터[emitter]의 광 흐름의 불안정성을 보충하기 위한 추가의 광전자 수신기)가 필요하다.
러시아 특허 RU93003536(1995년 8월 10일)에 공지된 바와 같은 물체의 절대 변위를 결정하기 위한 방법에 따르면, 마스크(mask) 및 측정 스케일(measuring scale)은 동일한 슬롯으로 구성된 몇개의 열을 갖는 한편, 슬롯의 배열 주기는 공약수(common divider)를 갖지 않는다. 마스크는 이동 가능한 물체 위에 설치되고, 측정 스케일은 물체의 경로를 따라 배치된다. 측정 스케일을 따라 마스크를 갖는 물체를 통과시킴으로써, 마스크 및 측정 스케일의 슬롯을 통과하는 광의 강도가 소정의 주기로 변화되는데, 각 열의 주기분율 값은 정수배 공약수를 갖지 않으므로, 이에 따라 이동 물체의 절대 값이 결정되도록 구성된다.
이 방법은 이론상으로는, 임의의 시간 간격에서의 마스크 및 측정 스케일의 고유 주기로 인해 물체의 위치에 대한 측정 범위를 증가시킬 수 있다. 그러나 마스크와 측정 스케일에 디바이더(divider)를 적용하는 데 시간이 많이 걸리고 불편하므로, 따라서 상당한 거리에 걸쳐 물체의 변위를 측정하는 것은 사실상 불가능하다. 또한, 이동의 결정에 대한 정확도는 마스크 슬롯을 통과한 후에 생성된 광점의 강도에 의존하므로, 정확도가 낮다.
러시아 특허 RU1820209(1993년 6월 7일)에 공지된 바와 같은 물체의 변위를 측정하기 위한 방법은 본 발명과 가장 유사한 것으로 간주되며, 여기서는 변환기, 즉 감광성 전하 결합 소자(a photosensitive charge-coupled device)가 이동 물체에 설치된다. 물체 이동의 경로에 따라 신호 소스, 즉 조명 라인이 설치됨으로써, 신호, 즉 광선이 형성되며, 이들 사이의 거리는 변환기의 길이보다 짧도록 구성된다. 변환기의 순환 폴링(cyclic polling)이 적용된다. 신호 소스는 변환기의 각 폴링 사이클마다 하나씩, 미리 정해진 순서로 스위치온 된다. 출력 신호를 수신할 때, 신호 소스 상의 스위칭을 위한 철저한 검색이 중지되고, 출력 신호가 변환되면, 신호 소스의 번호가 결정되며, 이로 인해 물체의 이동도 또한 결정되도록 구성된다.
이 방법을 사용하면 이동 가능한 물체의 측정 거리를 증가시킬 수 있다. 그러나, 이 경우에는 출력 신호가 나타날 때까지, 신호 소스의 스위칭을 위한 철저한 검색으로 인해 물체의 이동 값을 결정하기 위한 전체 시간이 길어진다. 이 방법뿐만 아니라 유사한 방식에 의한 측정 정확도는 변환기의 감도 영역에 따라 달라지는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 이동 가능한 물체의 측정 거리를 증가시키는 한편, 자석 및/또는 전자석뿐만 아니라 자기 변형식 변환기 등과 같은 상이한 유형의 변환기를 포함하는 상이한 유형의 신호 소스를 사용할 수 있는 물체의 변위에 대한 측정 방법을 개발하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위한 기술적인 구현 방법은, 이동 물체에 대한 측정 정확도를 증가시킴과 함께, 변환기로부터 수신된 정보 즉, 물체의 출력 데이타 및/또는 변환기 위치 등에 대한 정보의 처리 속도를 증가시키는 것으로 구성된다.
이러한 기술적인 방법은 본 발명에 따른 물체의 변위를 측정하기 위한 방법에 의해 구현되며, 이에 따르면 변환기(transducer)가 물체에 설치되고, 물체의 경로를 따라 신호 소스들(signal sources)이 배치되며, 각 경로 구간마다 신호 소스의 수량 변화 및/또는 임의의 두 신호 소스들 사이의 간격 변화를 포함하는 특수한 배열의 신호 소스가 제공되고; 이동하는 물체에 설치된 변환기로 신호가 보내지면, 변환기로부터의 출력 신호와 함께 측정 범위 내에 있는 신호 소스들의 위치에 대한 리포트(report)가 수신됨으로써; 물체 및/또는 변환기의 위치가 결정되며, 변환기의 활성 영역 길이보다 큰 영역에서의 변위가 측정된다.
신호 소스의 배열은 신호 소스의 수 및/또는 임의의 두 신호 소스 간의 간격을 변화시킴으로써 결정되며, 임의의 물체 경로 부분마다 신호 소스들의 배열이 동일하지 않고 상이한 형태를 가진 고유한 조합을 제공할 수 있도록 구성된다. 이에 의해 변환기의 위치 식별이 항상 모호하지 않게 하는 동시에, 이동하는 물체의 위치 결정을 가장 정확하게 수행함으로써, 이동 가능한 물체의 측정 거리를 늘릴뿐만 아니라 물체의 변위 측정의 정확성까지 높일 수 있다.
각 경로 구간에서 신호 소스를 조합하는 고유한 방법은, 상술된 신호 소스들의 수를 변경함으로써 결정될 수 있다. 이러한 경우, 변위 변환기의 감도 영역 내에서 상이한 수를 가진 신호 소스들에 따른 고유한 조합이 배치되며, 이에 의해 물체 및/또는 변환기의 고유한 위치를 식별하는 한편, 그 변위를 결정할 수 있도록 구성된다. 물체의 이동 거리는 변환기 감도 영역의 범위를 초과한다.
또한 각 경로 구간에서 신호 소스를 조합하는 고유한 방법은, 상술된 임의의 두 신호 소스들 간의 간격을 변경함에 의해서도 결정될 수 있다. 이러한 경우, 임의의 1D, 2D, 3D, nD 차원을 가진 신호 소스들의 배열이 가능하다. 변위 변환기의 감도 영역 내의 임의의 위치에서, 신호 소스들의 수량은 동일하되 그 간격을 달리하여 반복 없이 공간에 배치 가능한 고유의 조합이 존재하며, 이에 의해 물체의 고유한 위치를 식별하고 그 변위를 결정할 수 있도록 구성된다.
또한 각 경로 구간에서 신호 소스를 조합하는 고유한 방법은, 신호 소스의 수량을 변경함과 동시에 임의의 두 신호 소스들 사이의 간격을 변경함에 의해서도 결정될 수 있다. 이러한 경우, 변위 변환기의 감도 영역 내에서 임의의 두 신호 소스들 사이에서 상이한 간격을 갖고 임의의 1D, 2D, 3D, nD 차원을 가진 상이한 수로 구성된 신호 소스의 고유한 조합이 존재하며, 이에 의해 물체의 고유한 위치를 식별하고 그 변위를 결정할 수 있도록 구성된다.
상이한 조합을 가진 신호 소스들의 정보를 수신함으로써, 물체 및/또는 변환기의 위치와 이동을 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라서는 신호 소스들의 수량 및 기타 매개 변수들까지도 정확하게 식별할 수 있도록 구성된다.
본 방법은 임의의 모든 신호 소스들 및 변환기들을 사용하여 구현할 수 있다.
자석 및/또는 전자석, 자석 및/또는 전자석을 포함하는 부재, 자석/전자석을 포함하는 구조체가 신호 소스들로 사용될 수 있다.
신호 소스의 기능에 따라, 광 소스, 열원 소스, 임의의 종류의 방사선 소스, 운동 에너지 소스, 압력 소스, 초음파, 유도성 및/또는 용량성 물리적 특성을 갖는 임의의 물질, 및 인코딩된 정보(예컨대, 바코드, 2D 코드, 3D 코드, nD 코드, 여기서 n은 정수)를 갖는 사실상 모든 재료나 소스를 사용할 수 있다.
자기 변형식 변환기(magnetostrictive transducer)를 포함한 다양한 디자인의 변환기가 사용될 수 있으며, 홀 센서(hall sensors), 광전지(photocell), 자기 변형식 변환기, 유도성 및 용량성 변환기, 방사선 변환기, 압력 변환기 및 기타 에너지 컨버터 등도 변환기로 사용 가능하다.
또한 판독기(프로세서) 및 부착식 안테나(read/write head)와 같은 식별 시스템용 부품들도 변환기로 사용될 수 있으며, 여기서는 태그(칩, 데이터 캐리어)가 신호 소스로 작동한다.
변위 변환기로부터 수신된 출력 신호의 처리는 신호 소스 및 변위 변환기의 사용 유형에 따라 적절한 장비를 사용하여 제공된다. 처리를 위한 정보는 아날로그 인터페이스, TCP/IP, IO-Link, ASInterface, Profinet, Profibus, DeviceNet, CANopen, EtherCAT, Ethernet, Varan과 같은 상이한 인터페이스 및 프로토콜을 통해 전송될 수 있다.
본 발명에 따라, 물체의 이동 가능 거리를 증가시키는 한편, 자석 및/또는 전자석뿐만 아니라 자기 변형식 변환기를 포함한 변환기를 포함하는 상이한 유형의 신호 소스를 사용할 수 있는 물체의 변위에 대한 측정 방법이 제공되며, 본 방법을 사용하면 제조 공정에서 물체의 시간과 장소에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있으므로 생산 관리의 효율성이 높아진다.
도 1은 본 발명에 따른 물체의 변위를 측정하기 위한 청구된 방법을 구현하기 위한 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 물체의 변위를 측정하기 위한 청구된 방법을 구현하기 위한 장치를 도시하며, 상기 장치는 물체(2)에 배치된 변환기(1) 및 물체(2)의 이동 경로를 따라 설치된 신호 소스들(3)을 포함하며, 각 경로 구간마다 신호 소스(3)의 수량 및/또는 임의의 두 신호 소스들 사이의 간격을 변경함으로써 고유한 배열의 신호 소스들을 갖도록 구성된다.
예컨대, 도 1을 참조하면 이동하는 물체에 설치되는 변환기로서, 자기 변형식 선형 변위 변환기(1)가 설치되며, 소정의 변위 측정 범위(a)를 갖는다. 물체의 경로를 따라 자석 및/또는 전자석(3)이 배치된다. 각 경로 구간(a) 마다 동일한 수량의 자석 및/또는 전자석이 사용되나, 두 자석 및/또는 전자석 사이의 간격은 변경된다고 가정한다(도 1 참조). 따라서, 소정 측정 범위(a)를 갖는 자기 변형식 변위 변환기의 제1경로 구간에서, 자석 및/또는 전자석은 서로 가깝게 배치됨으로써 제1세트의 고유 배치를 형성한다. 동일한 길이(a)를 갖는 제2경로 구간의 경우 제2세트의 자석 및/또는 전자석이 배치되며, 이때 예컨대 최우측의 자석 및/또는 전자석은 소정의 간격(Δ) 만큼 이동 배치된다. 동일한 길이(a)를 갖는 제3경로 구간의 경우 제3세트의 자석 및/또는 전자석이 배치되며, 이때 예컨대 최우측의 자석 및/또는 전자석은 소정의 간격(2Δ) 만큼 이동 배치된다. 또한 물체가 이동하는 거리는 자기 변형식 변환기 감도 영역의 길이를 초과한다. 변환기 감도 영역의 반대편에 있는 임의의 경로 구간에서 신호 소스들의 조합이 순환하지 않도록 함으로써, 물체의 고유 위치를 식별하고 그 위치를 결정할 수 있도록 구성된다.
또한, 소정의 측정 범위(a)를 갖는 자기 변형식 변위 변환기의 각 경로 구간에서, 자석 및/또는 전자석 사이의 간격은 동일하게 유지하되 자석 및/또는 전자석의 수량은 변경되도록 구성할 수 있다. 따라서, 제1경로 구간에서 2개의 자석 및/또는 전자석이 배치되고, 제2경로 구간에는 3개의 자석 및/또는 전자석 등이 배치될 수도 있다.
이러한 경우에 있어서도, 자기 변형식 변환기 감도 영역의 반대편에 있는 임의의 경로 구간에서 신호 소스들의 조합이 순환하지 않도록 함으로써, 물체의 고유 위치를 식별하고 그 위치를 결정할 수 있도록 구성된다.
대안적인 배치 구성도 가능하다. 자석 및/또는 전자석은 소정의 측정 범위(a)를 갖는 자기 변형식 변환기의 임의의 경로 구간에 배치되고, 자석 및/또는 전자석의 수량뿐만 아니라 임의의 두 자석 및/또는 전자석 사이의 간격도 변경되면, 즉 예컨대 제1경로 구간에서는 2개의 자석 및/또는 전자석을 갖되 이들 사이에 소정의 간격(Δ)을 갖도록 배치되고, 제2경로 구간에서는 3개의 자석 및/또는 전자석을 갖되 제1과 제2 자석 및/또는 전자석 사이는 소정의 간격(Δ)을 갖고 제2와 제3 자석 및/또는 전자석 사이는 다른 간격(2Δ)을 갖도록 배치된다. 또한, 물체가 이동하는 거리는 자기 변형 변환기의 감도 영역의 길이를 초과한다. 또한 이러한 구성에 의해서도, 물체의 위치 및 변위에 대한 명확한 식별 기능이 제공된다.
고유한 신호 소스들의 배치에 대한 데이터는 출력 신호의 처리에 사용되는 장치에 미리 기록된다. 자석 및/또는 전자석이 설치된 물체가 경로를 따라 이동할 때, 자기 변형식 변위 변환기는 물체의 반대쪽에 위치한 각각의 자석 및/또는 전자석에 대한 위치 값을 출력한다. 수신된 값은 처리 장치로 전송되며, 처리 장치는 기수신된 자석 및/또는 전자석의 위치에 대한 데이터와 비교하여 물체의 위치와 그 변위를 결정한다.
자기 변형식 변위 변환기로부터의 출력 신호에 의해, 필요시 이러한 변위 변환기에 영향을 미치는 신호 소스의 수량 또는 신호 소스에 대한 임의의 다른 매개변수들을 결정하는 것이 가능하다.
이동 가능한 물체의 변위에 대한 거리 증가는 다음과 같이 계산될 수 있다. 우선, 자기 변형식 선형 변위 변환기로는 발루프(Balluff GmbH)의 변환기가 사용된다. 이 변환기의 비선형성(nonlinearity) 값은 30 ㎛이고 측정 범위는 4500 mm이다. 이러한 변환기와 함께 두 개의 신호 소스를 사용하고, 각 경로 구간에서 구간들 사이에 31 ㎛의 간격 변화가 있고 신호 소스들 간의 최소 요구 간격은 60 mm 이상임을 고려하면, 상술된 신호 소스들의 고유 위치는 다음과 같이 얻어진다:
Figure pct00001
(1)
따라서 두 개의 신호 소스를 사용하는 총 측정 범위는 다음과 같으며:
4500 X 70645 = 317,902,500 mm. = 317,9 km. (2)
상기 계산식은 30 ㎛의 정확도를 갖는다.
따라서 이와 같은 물체 변위를 측정하는 방법에 의해, 물체 변위의 측정 정확도를 증가시킴과 함께, 이동 가능한 물체의 측정 거리를 상당히 연장할 수 있다. 또한, 자기 변형 변환기로부터 수신된 정보 분석 속도와 생산 영역에 대한 물체의 위치 및 변위 검출 속도를 증가시킴으로써, 최종적으로 생산 공정 전체의 효율성을 증가시킨다. 전력 공급뿐만 아니라 측정 방법을 단순화하는 변위 측정에 필요한 자기 변형식 변환기는 단 하나로 구성된다. 본 방법에 따른 구현 이외에도, 다양한 신호 소스, 변위 변환기 및 출력 신호 처리를 위한 관련 장비를 사용하여서도 보편적인 구현이 가능하다.

Claims (9)

  1. 물체의 변위를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    변환기(transducer)가 물체에 설치되고, 물체의 경로를 따라 신호 소스들(signal sources)이 배치되며, 각 경로 구간마다 신호 소스의 수량 변화 및/또는 임의의 두 신호 소스들 사이의 간격 변화를 포함하는 특수한 배열의 신호 소스가 제공되고; 이동하는 물체에 설치된 변환기로 신호가 보내지면, 변환기로부터의 출력 신호와 함께 측정 범위 내에 있는 신호 소스들의 위치에 대한 리포트(report)가 수신됨으로써; 물체의 위치가 결정되는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
  2. 물체의 변위를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    자기 변형식 변환기(magnetostrictive transducer)가 물체에 설치되고, 물체의 경로를 따라 자석 및/또는 전자석이 배치되며, 각 경로 구간마다 자석 및/또는 전자석의 수량 변화 및/또는 임의의 두 자석 및/또는 전자석 사이의 간격 변화를 포함하는 특수한 배열의 자석 및/또는 전자석이 제공되고; 이동하는 물체에 설치된 자기 변형식 변환기로 신호가 보내지면, 자기 변형식 변환기로부터의 출력 신호와 함께 측정 범위 내에 있는 자석 및/또는 전자석의 위치에 대한 리포트(report)가 수신됨으로써; 물체의 위치가 결정되고, 자기 변형식 변환기의 활성 영역 길이보다 큰 영역에서의 변위가 측정되는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    자석 및/또는 전자석, 광 소스, 열원 소스(heat sources), 임의의 종류의 방사선 소스, 운동 에너지 소스, 압력 소스, 초음파, 유도성 및/또는 용량성 물리적 특성을 갖는 임의의 물질 및 인코딩된 정보를 갖는 소스들이 신호 소스의 용도로 사용 가능한 것을 특징으로 하는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    홀 센서(hall sensors), 광전지(photocell), 자기 변형식 변환기, 유도성 및 용량성 변환기, 방사선 변환기 및 압력 변환기가 변환기의 용도로 사용 가능한 것을 특징으로 하는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    판독기(프로세서) 및 부착식 리드/라이트 헤드(read/write head)가 변환기로 사용되는 한편, 칩 및 데이터 캐리어가 신호 소스로 작동하는 것을 특징으로 하는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    신호 소스들의 배열은 1D, 2D, 3D, nD 또는 기타 다른 차원으로 구현되는 것을 특징으로 하는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    신호 소스의 수량은 변환기로부터의 출력 신호에 의해 식별되는 것을 특징으로 하는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    자석 및/또는 전자석의 배열은 1D, 2D, 3D, nD 또는 기타 다른 차원으로 구현되는 것을 특징으로 하는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    자석 및/또는 전자석의 수량은 변환기로부터의 출력 신호에 의해 식별되는 것을 특징으로 하는
    물체의 변위를 측정하기 위한 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110567481A (zh) * 2019-09-05 2019-12-13 上海凌泽信息科技有限公司 一种物体位移监测方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208131B1 (en) * 1995-11-20 2001-03-27 Oribatal Engine Company Electronic position and speed sensing device
US20090128141A1 (en) * 2007-11-16 2009-05-21 Hopmann Don A Position Sensor for a Downhole Completion Device
US20090277033A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Measuring device for determining a position and/or a speed
US20100085041A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Charalamois Pozidis Magneto-resistance based nano-scale position sensor
KR20100053519A (ko) * 2007-06-27 2010-05-20 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드 다차원 위치 센서
KR20130038796A (ko) * 2011-10-10 2013-04-18 메소드 일렉트로닉스 인코포레이티드 비접촉 자기 선형 위치 센서

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4422041A (en) * 1981-07-30 1983-12-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Magnet position sensing system
SU1129490A1 (ru) * 1982-05-04 1984-12-15 Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе Способ бесконтактного измерени перемещений
US7394244B2 (en) * 2003-10-22 2008-07-01 Parker-Hannifan Corporation Through-wall position sensor
US7145326B2 (en) * 2003-12-31 2006-12-05 Honeywell International Inc. Systems and methods for position detection
US7408343B2 (en) * 2004-11-18 2008-08-05 Honeywell International Inc. Position detection utilizing an array of magnetic sensors with irregular spacing between sensing elements
RU2339957C2 (ru) * 2007-05-04 2008-11-27 Физико-технический институт Уральского Отделения Российской Академии Наук Датчик положения объекта
CN101846487A (zh) * 2009-03-26 2010-09-29 曹宜 一种磁阵列位置传感装置及其定位方法
RU2410700C1 (ru) * 2009-09-28 2011-01-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Датчик положения объекта (варианты)
CN104215165B (zh) * 2013-05-31 2017-02-08 浙江师范大学 一种一维位移精密测量方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208131B1 (en) * 1995-11-20 2001-03-27 Oribatal Engine Company Electronic position and speed sensing device
KR20100053519A (ko) * 2007-06-27 2010-05-20 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드 다차원 위치 센서
US20090128141A1 (en) * 2007-11-16 2009-05-21 Hopmann Don A Position Sensor for a Downhole Completion Device
US20090277033A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Measuring device for determining a position and/or a speed
US20100085041A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Charalamois Pozidis Magneto-resistance based nano-scale position sensor
KR20130038796A (ko) * 2011-10-10 2013-04-18 메소드 일렉트로닉스 인코포레이티드 비접촉 자기 선형 위치 센서

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