KR20210024544A - 센서 배열, 센서 배열의 사용 및 구조 전달 소음 감지 방법 - Google Patents

센서 배열, 센서 배열의 사용 및 구조 전달 소음 감지 방법 Download PDF

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Abstract

센서 배열(1)이 개시된다. 이 센서 배열(1)은 사용자 신체 상의 장착 위치에 탈착 가능하게 부착 가능하고, 손 동작에 의해 사용자에 의해 발생되는 구조 전달음을 센서 신호 형태로 감지할 수 있는 구조 전달음 센서(3), 구조 전달음 센서(3)에 연결되고 구조 전달음 센서(3)의 센서 신호를 평가하도록 설계된 제어기를 포함하고, 이 제어기는 평가된 센서 신호에 기초하여, 손 동작에 의해 생성된 구조 전달 소음이 저장된 구조 전달 소음 프로파일에 충분히 대응하는지 여부를 판정할 수 있고, 여기서 구조 전달 소음 센서(3)는 본질적으로 사용자 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 고정 위치로의, 사용자의 손 동작에 의해 생성된 구조 전달 소음을 판정하는데 적합하다.

Description

센서 배열, 센서 배열의 사용 및 구조 전달 소음 감지 방법
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 센서 배열에 관한 것이다.
구성 요소, 기계 및 시스템을 조립하는 동안 많은 작업들이 수동으로 수행된다. 예로서 개별 부품의 배치 및 고정 및 플러그 연결부의 생산이 있다. 실제로, 플러그 연결부의 수동 생산이 특히 실수를 발생하기 쉽다는 것이 알려져 있다. 따라서, 수동으로 생산된 모든 플러그 연결부를 하나씩 확인해야 할 필요가 있고, 이는 품질 보증 측면에서 비교적 많은 노력을 야기한다.
따라서, 본 발명의 목적은 수동 조립의 경우 손 동작의 모니터링을 가능하게 하는 센서 배열을 제공하는 것이다.
이 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 특징을 가진 센서 배열이 제공된다.
본 발명에 따른 센서 배열은 사용자 신체 상의 장착 위치에 착탈 가능하게 부착될 수 있고 손 동작을 통해 사용자에 의해 생성된 구조 전달음을 센서 신호의 형태로 감지할 수 있는 구조 전달음(structure-borne sound) 센서를 포함한다. 이 센서 배열은 구조 전달음 센서에 연결되고 구조 전달음 센서의 센서 신호를 평가하도록 설계된 제어기를 포함하며, 이 제어기는 평가된 센서 신호에 기초하여 손 동작에 의해 생성된 구조 전달음이 저장된 구조 전달음 프로파일과 충분히 일치하는지 여부를 판정할 수 있다. 본 발명에 따른 센서 배열은 구조 전달음 센서가 사용자의 손 동작에 의해 생성되고 본질적으로 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 사용자의 신체 내에서 고정 위치로 전달되는 구조 전달음을 감지하는데 적합하다는 것을 특징으로 한다.
"구조 전달음 센서"라는 용어는 광범위하게 이해되어야 한다. 예를 들어, 이것은 피에조 센서(piezo sensor)일 수 있다. 구조 전달음 센서는 자이로 센서 및/또는 위치 센서와 결합될 수 있다.
제어기는 구조 전달음 센서의 센서 신호를 사전-필터링하고 및/또는 평가하도록 설계된 평가 장치로서 역할한다.
본 발명은 손 동작을 수행하는 동안, 특히, 조립 작업 중에 사용자의 손과 손가락으로 전달되는 구조 전달 소음이 발생한다는 것의 고려를 기초로 한다. 이 구조 전달음은 사용자 신체의 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 전달된다. 구조 전달음 센서에 의한 구조 전달음의 기록 및 후속 평가에 의해, 구조 전달음이 기지의 및/또는 저장된 구조 전달음 프로파일과 일치하는지 여부가 평가될 수 있다. 조립(예컨대, 플러그 연결부의 생산)의 범위 내의 특정 표준 동작은 특징적인 구조 전달음 프로파일이 생성된다는 사실에 의해 특징 지어진다. 기지의 구조 전달 소음 프로파일을 현재 기록되는 센서 신호와 비교함으로써, 수행된 손 동작이 올바르게 수행되었는지 또는 결함이 있는지 평가할 수 있다.
본 발명에 따른 센서 배열의 장점은 구조 전달음 센서가 반드시 사용자 손의 손가락에 부착될 필요가 없다는 것이다. 구조 전달음이 사용자의 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 전달되기 때문에, 센서 어셈블리를 사용자 신체 상의 임의의 적절한 장착 위치에 탈착 가능하게 부착하는 것으로 충분하다. 예를 들어, 센서 어레이는 스트랩으로 팔 상부에 부착될 수 있다. 대안으로서, 예컨대, 센서 어레이를 사용자의 벨트에 부착하는 것도 가능하다. 센서 어레이는 옷에 통합될 수도 있다. 따라서, 센서 어레이는 거의 임의의 위치에서 사용자의 신체에 부착될 수 있다. 결과적인 구조 전달 소음이 소리 발생 장소로부터의 거리가 멀어질수록, 즉, 사용자의 손에서 거리가 멀어질수록 약해지기 때문에, 구조 전달 소음이 충분히 안전하게 감지 가능한 장착 위치가 바람직하다.
대안으로서, 센서 어셈블리는 도구 또는 장착 브래킷에 부착될 수 있다. 그 다음, 구조 전달음은 그 도구 또는 장착 브래킷으로부터 사용자의 골격을 통해 구조 전달음 센서로 전달된다.
또한, 본 발명은 사용자의 손 동작에 의해 생성되고 본질적으로 사용자의 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 고정 위치로 전달되는 신체음을 감지하기 위한 본 발명에 따른 센서 장치의 사용에 관한 것이다. 본 발명에 따른 센서 장치에 의해, 손 동작 동안 생성된 구조 전달음이 감지되고 평가될 수 있다.
또한, 본 발명은 구조 전달음을 감지하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 구조 전달음 센서의 센서 신호를 평가하도록 설계된 제어기에 연결된 구조 전달음 센서를 사용자의 신체 또는 옷 상의 부착 위치에 부착하는 단계, 사용자의 손 동작에 의해 생성되고 사용자 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 고정 위치로 전달되는 구조 전달음을 구조 전달음 센서에 통해 감지하는 단계, 평가된 센서 신호를 통해 제어기에 의해, 손동작에 의해 생성된 구조 전달음이 저장된 구조 전달음 프로파일과 충분히 일치하는 여부를 판정하는 단계를 포함하며, 구조 전달음 센서는 사용자의 손동작에 의해 생성되고 실질적으로 사용자 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 고정 위치로 전달되는 구조 전달음을 감지한다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예에 의해 아래에 설명된다.
도 1은 개략적인 도면이며 본 발명에 따른 센서 배열의 실시예를 보여준다.
단일 도면에 도시된 센서 장치(1)는 소위 "웨어러블(wearable)"로 설계되는데, 이 실시예에서는 팔찌(bracelet) 또는 뱅글(bangle) 형태이다. 그러나, 이 디자인은 단지 예시로 이해되어야 한다.
예를 들어, 플러그 연결부를 조립할 때와 같은 손 동작 동안, 구조 전달음이 생성되고 사용자의 손(2)으로 전달된다. 그 곳으로부터, 구조 전달음은 사용자 신체 및/또는 피부의 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 센서 어레이(1)의 장착 위치로 전달된다. 센서 어레이는 사용자의 팔뚝, 팔 상부, 또는 벨트에 부착되거나 사용자의 옷에 통합될 수 있다.
센서 배열(1)은 고감도이고 저강도의 구조 전달음을 감지할 수 있는 특징을 갖는 구조 전달음 센서(3)의 개략적 표현을 포함한다.
센서 배열(1)은 무선 프로토콜을 통한 무선 전송을 가능하게 하는 통신 장치를 갖추고 있다. 예를 들어, WLAN, 블루투스(Bluetooth) 또는 다른 무선 전송 방법을 통해 전송이 이루어질 수 있다. 이러한 통신 장치를 통해, 다른 이동 또는 고정 장치와의 정보 교환이 이루어질 수 있다.
대안으로서 또는 부가적으로, 센서 어레이(1)는 케이블(4)을 통해 이동 장치(5) 또는 PC와 같은 고정 장치(6)에 연결될 수도 있다. 이동 장치(5)는 단일 보드 컴퓨터, 임베디드 PC 또는 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터와 같은 종래의 이동 장치일 수 있다. 고정 장치는 PC, 데이터 센터에 위치한 원격 컴퓨터 또는 인터넷을 통해 연결된 컴퓨터일 수 있다. 또한, 이동 장치(5)는 무선 통신을 위한 통신 장치를 포함한다. 또한, 센서 어레이(1)는 무선 통신 링크, 예를 들어, 셀룰러 네트워크를 통해 고정 컴퓨터(6)에 연결될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 센서 어레이(1)는 기계 또는 장치의 작동 중에 발생하는 구조 전달 소음 감지하는데 적합하다. 구조 전달음은 기계적 구조, 예컨대, 기계 하우징을 통해 전달된다. 따라서, 기계, 예를 들어, 조작기 또는 로봇은 본 발명에 따른 센서 배열에 의해 모니터링될 수도 있다. 구조 전달음을 감지함으로써, 예를 들어, 로봇이 특정 도구를 잡았는지 여부를 판정할 수 있는데, 상이한 도구는 상이한 구조 전달음 프로파일을 생성하기 때문이다.
또한, 상이한 옵션의 변형 및 개별 구성 요소를 갖는 센서 배열의 추가 개발이 가능하다.
일 변형에 따르면, 센서 배열은 센서(구조 전달음 센서), 증폭기, 배터리 및 케이블 연결부를 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 구조 전달음 센서, 증폭기 및 케이블 연결부를 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 구조 전달음 센서, 증폭기, A/D 컨버터, 배터리 및 케이블 연결부를 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 센서, 증폭기, A/D 컨버터 및 케이블 연결부를 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 구조 전달음 센서, 증폭기, A/D 컨버터, 배터리 및 통신 장치 역할을 하는 무선 모듈을 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 센서, 증폭기, A/D 컨버터, 케이블 연결부 또는 케이블 및 무선 모듈을 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 센서, 증폭기, A/D 컨버터, NFC(근접장 통신) 용 RFID 트랜스폰더, 배터리 및 무선 모듈을 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 센서, 증폭기, A/D 컨버터, RFID 트랜스 폰더 및 케이블을 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 센서, 증폭기, A/D 컨버터, 근접장 통신을 위한 RFID 트랜스폰더, 제어기, 배터리 및 무선 모듈을 포함한다.
다른 변형에 따르면, 센서 배열은 센서, 증폭기, A/D 컨버터, 근접장 통신을 위한 RFID 트랜스 폰더, 제어기 및 케이블을 포함한다.
센서는 구조 전달음 센서 및/또는 자이로 센서(가속도 센서) 및/또는 위치 센서로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 센서 배열을 통해, 센서에 의해, 특히, 구조 전달음 센서에 의해 신호가 획득된다. 선택사항으로서, 신호 처리는 센서 배열에 의해 직접 수행될 수도 있다. 대안으로, 아날로그 및/또는 디지털 센서 신호는 도면에 도시된 케이블(4)을 통해 또는 통신 장치를 통해 이동 장치(5) 또는 고정 컴퓨터(6)에 무선으로 전송될 수 있다. 케이블(4)을 통해, 센서 어레이(1)는 전기 에너지를 공급받을 수도 있다. 센서 신호의 평가 후, 예컨대, 이동 장치(5) 또는 고정 컴퓨터(6)에 의해, 피드백이 센서 어레이(1)로 다시 전송되어 사용자를 위해 신호가 출력될 수 있다. 이 신호는 광학 및/또는 음향 및/또는 햅틱 신호일 수 있다. 출력 피드백 신호는 설치 프로세스가 올바르게 수행되었는지 또는 잘못 수행되었는지 사용자에게 알려준다. 예를 들어, 커넥터가 잘못 설치된 것으로 확인되면 특정 음향 신호 또는 시각 신호가 출력될 수 있지만, 이러한 신호는 올바른 설치에 대한 것과 상이하다. 오류가 발생한 경우에만, 즉, 잘못된 플러그 연결 또는 유사한 것이 감지된 경우에만, 신호가 발행되는 것도 가능하다.
또한, 설명된 모든 변형 및 특징의 조합은 서로 결합될 수도 있고 또는 개별 특징이 생략될 수도 있다.
1 센서 배열
2 손
3 구조 전달음 센서
4 케이블
5 이동 장치
6 장치

Claims (14)

  1. - 사용자 신체 상의 장착 위치에 착탈 가능하게 부착 가능하며 사용자의 손 동작에 의해 발생되는 구조 전달음을 센서 신호의 형태로 감지할 수 있는 구조 전달음 센서(3), 및
    - 상기 구조 전달음 센서(3)에 연결되고 상기 구조 전달음 센서(3)의 센서 신호를 평가하도록 설계되고, 평가된 센서 신호에 기초하여, 손 동작에 의해 생성된 구조 전달음이 저장된 구조 전달음 프로파일과 충분히 일치하는지 여부를 판정할 수 있는 제어기를 포함하는 센서 배열(1)로서,
    상기 구조 전달음 센서(3)는 사용자의 손 동작에 의해 생성되고 본질적으로 사용자 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 고정 위치로 전달되는 구조 전달음을 감지하는 데 적합한 것을 특징으로 하는 센서 배열(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조 전달음 센서(3)는 손목 밴드 또는 "착용 가능한 것(wearable)"에 부착되는 것을 특징으로 하는 센서 배열(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서 배열(1)은 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 배열(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 배열(1)은 A/D 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 배열(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조 전달음 센서(3) 및 상기 제어기는 공통 유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 센서 배열(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 배열(1)은 스마트 폰과 같은 이동 장치(5) 또는 임베디드 PC 또는 단일 보드 컴퓨터에 유선 또는 무선으로 연결 가능하거나 연결된 것을 특징으로 하는 센서 배열(1).
  7. 사용자의 손 동작에 의해 생성되고 실질적으로 사용자 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 상기 고정 위치로 전달되는 구조 전달음을 감지하기 위한 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 센서 배열(1)의 사용.
  8. - 구조 전달음 센서(3)의 센서 신호를 평가하도록 설계된 제어기에 연결된 상기 구조 전달음 센서(3)를 사용자의 신체 또는 옷 상의 고정 위치에 부착하는 단계;
    - 상기 구조 전달음 센서(3)에 의해, 사용자의 손 동작에 의해 생성되고 사용자 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 상기 고정 위치로 전달되는 구조 전달음을 감지하는 단계;
    - 평가된 센서 신호를 이용하여 상기 제어기에 의해, 손 동작에 의해 생성된 구조 전달 소음이 저장된 구조 전달 소음 프로파일과 충분히 일치하는지 여부를 판정하는 단계를 포함하는 구조 전달음 감지 방법으로서,
    상기 구조 전달음 센서(3)는 사용자의 손 동작에 의해 생성되고 본질적으로 사용자 신체 내 골격, 즉, 뼈 및/또는 힘줄을 통해 상기 고정 위치로 전달되는 구조 전달음을 감지하는 것을 특징으로 하는 구조 전달음 감지 방법.
  9. 제8항에 있어서, 하나 이상의 신호는 구체적으로 시간 신호 및/또는 주파수 스펙트럼으로서 기록되는 것을 특징으로 하는 구조 전달음 감지 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 신호는 커넥터의 생산 동안 기록되는 것을 특징으로 하는 구조 전달음 감지 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 훈련 데이터가 획득된 신호의 인위적인 변동에 의해 가상으로 생성되는 것을 특징으로 하는 구조 전달음 감지 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 훈련 데이터는 판정된 소음과의 가변 중첩에 의해 및/또는 전달 함수와의 가변 중첩에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 구조 전달음 감지 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 훈련 데이터를 통해 인공 지능이 훈련되는 것을 특징으로 하는 구조 전달음 감지 방법.
  14. 제13항에 있어서, 인공 신경망에 의해 인공 지능이 훈련되는 것을 특징으로 하는 구조 전달음 감지 방법.
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