KR20200078036A - 가공기계 고장감지용 스마트 진동 센서 - Google Patents

Abstract

스마트 진동 센서는 진동 신호에 대한 분석 기능을 내장하고, 이상이 감지된 경우에만 외부로 관련 신호를 전송한다. 스마트 진동 센서는 진동센서부로부터 출력되는 진동 신호를 기초로 감지 대상에 이상이 발생하였는지 여부를 판단하는 진동분석부를 구비한다.

Description

가공기계 고장감지용 스마트 진동 센서{Smart vibration sensor for monitoring malfunctions of manufacturing machines}

본 발명은 스마트 진동 센서에 대한 것으로서, 더 구체적으로는, 진동 신호에 대한 분석 기능을 내장하고 이상이 발생했다고 판단되는 경우에만 외부로 관련된 신호를 전송하는 진동 센서에 대한 것이다.

진동 센서는 산업 현장의 장비들의 이상을 감지하거나 다리 등과 같은 토목 건축물의 이상을 감지하기 위한 모니터링 수단으로서 이용되어 왔다. 그러나, 일반적으로 진동 센서에서는 지속적으로 진동 신호를 출력하기만 하고, DAQ 등 대용량의 진동 데이터를 처리할 수 있는 장치에서 수신된 진동 신호를 분석하여 이상 여부를 판단하여 왔다. 그러나, 대용량의 진동 데이터를 처리하는 장치는 고가이며, 드물게 발생하는 이상을 발견하기 위하여 고가의 장치를 구비하여야 하는 문제가 있다.

또한, 플랜트의 이상 감지를 모니터링 하기 위해서는 다수의 진동 센서를 설치하고 신호를 수신하여야 하는데, 다수의 채널을 동시에 분석하기 위해서는 매우 고가의 장비가 다수 필요하고, 진동 신호를 센서로부터 분석 장치까지 전송하는 것도 문제가 있었다.

KR 10-1409986 B

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 진동 신호에 대한 분석 기능을 내장하고, 이상이 감지된 경우에만 외부로 관련 신호를 전송하는 스마트 진동 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 감지 대상에 설치되어 지속적으로 진동을 모니터링 하는 스마트 진동 센서로서, 감지 대상의 진동을 감지하는 진동센서부; 상기 진동센서부로부터 출력되는 진동 신호를 기초로 감지 대상에 이상이 발생하였는지 여부를 판단하는 진동분석부; 및, 상기 진동분석부에서 감지 대상에 이상이 있다고 판단된 경우, 대응하는 신호를 외부로 전송하는 통신부를 포함하는 스마트 진동 센서가 제공된다.

본 발명에 따른 스마트 진동 센서에 의하여, 별도로 진동 신호를 지속적으로 분석하기 위한 고가의 장비가 다수 필요하지 않으며, 진동 신호를 센서로부터 분석 장치까지 전송하지 않아도 감지 대상의 이상을 감지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 센서의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 진동 센서에 마그네틱 어댑터가 장착된 상태를 도시하는 도면.
도 3은 도 1에 도시된 스마트 진동 센서를 분석 장치와 유선으로 연결하기 위한 설정을 도시하는 도면.
도 4는 도 1에 도시된 스마트 진동 센서에 마그네틱 어댑터가 장착된 상태를 도시하는 도면.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 등가인 것 내지 대체하는 것을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며 해당되는 구성요소들은 이러한 용어들에 의해 한정되지 않는다. 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 "포함한다", "구비한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 한정하려는 것으로 이해되어야 하며, 하나 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들이 존재할 또는 부가될 가능성을 배제하려는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 진동 센서가 도시되어 있다.

스마트 진동 센서(10)는 상부에 날개 구조의 테두리(101)를 구비한다. 테두리(10)는 스마트 진동 센서(10)가 지면에 낙하하는 경우 완충 효과를 제공하여 파손을 방지하며, 사용자가 스마트 진동 센서(10)를 파지하는 경우 그립감을 향상시킨다.

스마트 진동 센서(10)의 측면에는 연결 조립용 홈(102)이 마련된다. 도시된 실시예에서는 대향하는 2개의 측면에 각각 마련되어 있다. 연결 조립용 홈(102)에는 마그네틱 어댑터, 쿨링 어댑터 등이 연결되어 추가적인 기능을 제공할 수 있다. 도 2 및 도 3에는 연결 조립용 홈(102)에 케이블 홀더(200)가 연결된 상태가 도시되어 있다. 케이블 홀더(200)는 분석 장치와 연결하기 위한 유선과의 고정을 안정되게 유지한다. 도 4에는 연결 조립용 홈(102)에 마그네틱 어댑터(220)가 연결된 상태가 도시되어 있다. 마그네틱 어댑터(220)는 스마트 진동 센서를 감지 대상에 부착하기 위하여 이용된다.

스마트 진동 센서(10)의 상면에는 LED 표시(110)가 마련되고, 측면에는 리셋 버튼(111)이 마련된다. LED 표시는 후술하는 진동분석부에서 이상이 감지된 경우 이를 표시하며, 리셋 버튼은 표시를 리셋하기 위하여 이용된다.

예를 들어, 이상을 나타내는 표시는 녹색, 황색, 적색 등으로 표시될 수 있으며, 점멸하도록 하여 이벤트가 발생한 것을 이후에라도 알 수 있도록 한다.

스마트 진동 센서는 진동센서부로부터 출력되는 진동 신호를 기초로 감지 대상에 이상이 발생하였는지 여부를 판단하는 진동분석부를 구비한다. 진동분석부는 주파수 분석 등을 통하여 감지 대상에 이상이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 진동분석부에서 감지 대상에 이상이 있다고 판단된 경우, 대응하는 신호를 외부로 전송한다. 이 때, 데이터를 압축하여 전송량을 줄일 수 있다.

진동분석부는 예를 들어 CNN(convolution neural network)과 같은 심층신경망 기법을 이용하여 진동 신호의 이상 여부를 판단할 수 있다. CNN 기법을 이용하면, 다층 퍼셉트론을 학습시키기 위한 특징을 추출할 수 있다.

주파수 분석을 수행하기 위해서는 전력이 상대적으로 많이 소모되지만, 심층신경망 기법을 이용하면 주파수 분석을 수행하지 않고 시계열 신호를 입력하는 것만으로 이상 여부를 판단할 수 있기 때문에 전력 소모가 상대적으로 작다. 따라서, 배터리로 구동되는 경우라도 장기간 기능을 제공할 수 있다.

10 : 연결선
100 : 스마트 진동 센서
101 : 테두리
102 : 연결 조립용 홈
110 : LED 표시
111 : 리셋 버튼
200 : 케이블 홀더
220 : 마그네틱 어댑터

Claims (1)

1. 감지 대상에 설치되어 지속적으로 진동을 모니터링 하는 스마트 진동 센서로서,
   감지 대상의 진동을 감지하는 진동센서부;
   상기 진동센서부로부터 출력되는 진동 신호를 기초로 감지 대상에 이상이 발생하였는지 여부를 판단하는 진동분석부; 및,
   상기 진동분석부에서 감지 대상에 이상이 있다고 판단된 경우, 대응하는 신호를 외부로 전송하는 통신부
   를 포함하는 스마트 진동 센서.

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