KR20210095650A - 실시간 마모 데이터 획득용 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 실시간 마모 데이터를 획득하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예시적인 시스템에는 연삭 도구 및 워크피스로부터 멀리 떨어진 원격 센서가 포함된다. 원격 센서는 연삭 도구 및 워크피스를 포함하는 연삭 작업과 관련된 진동 및/또는 소음을 감지하도록 구성된다. 시스템에는 통신 인터페이스와, 동작을 수행하도록 구성된 컨트롤러가 포함된다. 동작은 연삭 도구 및 워크피스와 관련된 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 원격 센서로부터 수신하는 것을 포함한다. 동작은 또한 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나에 기초하여 도구별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 것을 포함한다. 동작은 통신 인터페이스를 통해 도구별 정보 또는 워크피스별 정보를 전송하는 단계를 더 포함한다. 시스템은 또한 전송된 도구별 정보 또는 워크피스별 정보를 수신하도록 구성된 원격 컴퓨팅 장치를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 11월 21일에 출원된 미국 가특허출원 제62/770,394호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 전체적으로 여기에 참조로 포함된다. 본 출원은 2019년 8월 15일에 출원된 미국 가특허출원 제62/887,231호에 대한 우선권을 추가로 주장하며, 그 내용은 전체적으로 여기에 참조로 포함된다
연마 도구는 다양한 재료 제거 작업에 사용될 수 있다. 이러한 도구에는 도구 사용을 모니터링할 수 있는 센서가 장착되어 있다. 예를 들어, 전력 센서는 부하에 의해 소비되는 전력을 모니터링하기 위해 도구에 통합될 수 있다. 도구에 통합된 전력 센서가 도구의 사용자에게 도구와 관련된 유용한 정보를 제공할 수 있지만, 센서는 도구의 작동 및/또는 사용자의 경험을 완전히 포착하지 못할 수 있다. 예를 들어, 전력 센서 데이터는 도구의 구성 요소가 손상되었거나 오작동하는지 여부를 판단하는 데 효과적으로 사용할 수 없다.
본 개시는 일반적으로 연마 및 연마 도구 적용에서 실시간 데이터를 획득, 분석 및 활용하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
제 1 양태에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 신체 장착형 장치를 포함한다. 상기 신체 장착형 장치는, 연마 제품 또는 워크피스를 포함한 연마 작업과 관련된 연마 작업 데이터를 검출하도록 구성되는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 신체 장착형 장치는 통신 인터페이스를 또한 포함한다. 신체 장착형 장치는 메모리 및 프로세서를 포함하는 컨트롤러를 더 포함한다. 상기 메모리는 컨트롤러로 하여금 동작(들)을 수행하게끔 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장한다. 상기 동작(들)은, 적어도 하나의 센서로부터 연마 작업 데이터를 수신하는 동작을 포함한다. 상기 동작(들)은 상기 연마 작업 데이터에 기초하여, 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스의 워크피스별 정보를 결정하는 동작을 또한 포함한다. 상기 동작(들)은 상기 통신 인터페이스를 통해, 상기 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 전송하는 동작을 더 포함한다. 상기 시스템은 전송된 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 수신하도록 구성되는 원격 컴퓨팅 장치를 더 포함한다.
제 2 양태에서, 방법이 제공된다. 이 방법은 연마 제품 또는 워크피스에 근접하게 배치된 적어도 하나의 센서로부터, 연마 제품 또는 워크피스를 포함하는 연마 작업과 관련된 연마 작업 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 연마 작업 데이터를 기반으로 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 단계를 또한 포함한다. 이 방법은 통신 인터페이스를 통해 원격 컴퓨팅 장치에 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 전송하는 단계를 더 포함한다.
제 3 양태에서, 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 (i) 연마 제품 및 워크피스와 관련된 이전 연마 작업 데이터; 및 (ii) 이전 연마 작업 데이터와 관련된 제품별 정보 및 워크피스별 정보; 간의 매핑을 지닌 데이터베이스를 포함한다. 시스템은 동작(들)을 수행하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 또한 포함한다. 상기 동작(들)은: 연마 작업 데이터를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서로부터, 연마 제품 및 워크피스를 포함하는 연마 작업과 관련된 연마 작업 데이터를 수신하는 동작; 및 상기 매핑을 사용하여, 연마 작업 데이터가 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스의 워크피스별 정보와 관련이 있음을 예측하는 동작을 더 포함한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 사용하는 시나리오를 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 상태의 표를 도시한다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 연마 도구의 전력 신호와 진동 신호의 상관관계를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 5는 예시적인 실시예에 따라 연마 도구의 작동 심각도가 결정될 수 있는 가속도 그래프를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 예시적인 실시예에 따른 연마 도구의 불균형 연마 물품이 검출될 수 있는 가속도 그래프를 각각 도시한다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 연마 도구의 손상된 디스크가 검출될 수 있는 가속도 그래프를 도시한다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 연마 도구의 충격 및/또는 스트로크가 검출될 수 있는 가속도 그래프를 도시한다.
도 9는 예시적인 실시예에 따른 접합된 연마 용품의 사시도 예시를 포함한다.
도 10a는 예시적인 실시예에 따른 형상화된 연마 입자의 사시도 예시를 포함한다.
도 10b는 예시적인 실시예에 따른 도 10a의 형상화된 연마 입자의 하향식 예시를 포함한다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른 형상화된 연마 입자의 사시도 예시를 포함한다.
도 12a는 예시적인 실시예에 따른 제어 높이 연마 입자(CHAP)의 사시도 예시를 포함한다.
도 12b는 예시적인 실시예에 따른, 비-형상 입자의 사시도 예시를 포함한다.
도 13은 예시적인 실시 형태에 따른, 입상 물질을 포함하는 코팅된 연마 용품의 단면도를 포함한다.
도 14는 예시적인 실시양태에 따른 코팅된 연마재의 일부의 평면도를 포함한다.
도 15는 예시적인 실시양태에 따른 코팅된 연마재의 일부의 단면을 예시한다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 그래프를 도시한다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 그래프를 도시한다.
도 18은 예시적인 실시예에 따른 시스템을 도시한다.
도 19는 예시적인 실시예에 따른 모델을 도시한다.
도 20은 예시적인 실시예에 따른 웹 애플리케이션의 뷰를 예시한다.
도 21은 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 여러 디스플레이를 예시한다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 웨어러블 디바이스를 예시한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 사용하는 시나리오를 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 상태의 표를 도시한다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 연마 도구의 전력 신호와 진동 신호의 상관관계를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 5는 예시적인 실시예에 따라 연마 도구의 작동 심각도가 결정될 수 있는 가속도 그래프를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 예시적인 실시예에 따른 연마 도구의 불균형 연마 물품이 검출될 수 있는 가속도 그래프를 각각 도시한다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 연마 도구의 손상된 디스크가 검출될 수 있는 가속도 그래프를 도시한다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 연마 도구의 충격 및/또는 스트로크가 검출될 수 있는 가속도 그래프를 도시한다.
도 9는 예시적인 실시예에 따른 접합된 연마 용품의 사시도 예시를 포함한다.
도 10a는 예시적인 실시예에 따른 형상화된 연마 입자의 사시도 예시를 포함한다.
도 10b는 예시적인 실시예에 따른 도 10a의 형상화된 연마 입자의 하향식 예시를 포함한다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른 형상화된 연마 입자의 사시도 예시를 포함한다.
도 12a는 예시적인 실시예에 따른 제어 높이 연마 입자(CHAP)의 사시도 예시를 포함한다.
도 12b는 예시적인 실시예에 따른, 비-형상 입자의 사시도 예시를 포함한다.
도 13은 예시적인 실시 형태에 따른, 입상 물질을 포함하는 코팅된 연마 용품의 단면도를 포함한다.
도 14는 예시적인 실시양태에 따른 코팅된 연마재의 일부의 평면도를 포함한다.
도 15는 예시적인 실시양태에 따른 코팅된 연마재의 일부의 단면을 예시한다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 그래프를 도시한다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 그래프를 도시한다.
도 18은 예시적인 실시예에 따른 시스템을 도시한다.
도 19는 예시적인 실시예에 따른 모델을 도시한다.
도 20은 예시적인 실시예에 따른 웹 애플리케이션의 뷰를 예시한다.
도 21은 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 여러 디스플레이를 예시한다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 웨어러블 디바이스를 예시한다.
예시적인 방법, 장치 및 시스템이 여기에 설명되어 있다. "예시" 및 "예시적인"이라는 단어는 본 명세서에서 "예시, 예 또는 예시로서 제공되는"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "예시" 또는 "예시적"인 것으로 여기에서 설명된 임의의 실시예 또는 특징은 반드시 다른 실시예 또는 특징보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 제시된 주제의 범위를 벗어나지 않으면서, 다른 실시예가 이용될 수 있고, 다른 변경이 이루어질 수 있다.
따라서, 여기에 설명된 예시적인 실시예는 제한을 의미하지 않는다. 본 명세서에 일반적으로 설명되고 도면에 예시된 본 개시의 양태는 매우 다양한 상이한 구성으로 배열, 대체, 결합, 분리 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본 명세서에서 고려된다.
또한, 문맥상 달리 제시되지 않는 한, 각각의 도면에 예시된 특징은 서로 조합하여 사용될 수 있다. 따라서, 도면은 일반적으로 하나 이상의 전체 실시예의 구성요소 측면으로 간주되어야 하며, 예시된 모든 특징이 각 실시예에 필요한 것은 아님을 이해해야 한다.
I. 개요
상기 논의에 따라, 연마 도구(예를 들어, 연삭 도구)에 통합된 센서(예를 들어, 파워 센서)는 도구의 거동 또는 도구를 사용하는 작업자의 사용자 경험을 적절하게 포착하지 못한다. 따라서 이러한 센서가 작업자에게 도구 작동에 대한 일부 정보를 제공할 수 있지만 센서는 연마 도구 매개변수의 실시간 값 및/또는 도구를 사용하여 수행되는 연마 작업의 실시간 피드백과 같은 다른 정보 또는 통찰력을 작업자에게 제공할 수 없다.
연마 도구의 거동을 나타내는 연마 작업 데이터를 결정하고 사용하기 위한 방법 및 시스템이 여기에 개시되어 있다. 여기에 설명된 바와 같이, 연마 작업 데이터는 연마 도구의 거동을 캡처하고, 도구를 사용하는 작업자의 사용자 경험을 캡처하고, 및/또는 작업 및/또는 기업 개선 사항(예: 워크플로 모범 사례)을 결정하는 과정을 포함한, 다양한 용도로 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 연마 도구라는 용어는 연마 용품과 함께 사용되도록 구성된 임의의 도구를 포함한다. 연마 용품은 적어도 기판 및 기판에 연결된(예를 들어, 기판 내에 함유되거나 그 위에 놓이는) 연마 입자를 포함하는 고정 연마 용품을 포함할 수 있다. 본 명세서의 실시 양태들의 연마 용품은 접합된 연마재, 코팅된 연마재, 부직포 연마재, 얇은 휠, 절단 휠, 강화 연마 용품, 초연마재, 단층 연마 용품 등일 수 있다. 이러한 연마 용품은 예를 들어 형상화된 연마 입자, 일정한 높이의 연마 입자, 형상화되지 않은 연마 입자(예를 들어, 분쇄되거나 폭발된 연마 입자) 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 다양한 유형의 연마 입자를 포함할 수 있다.
도 10a는 실시양태에 따른 형상화된 연마 입자의 사시도 예시를 포함한다. 형상화된 연마 입자(1000)는 주 표면(1002), 주 표면(1003), 및 주 표면(1002 및 1003) 사이에서 연장되는 측면(1004)을 포함하는 본체(1001)를 포함할 수 있다. 도 10a에 예시된 바와 같이, 형상화된 연마 입자(1000)의 본체(1001)는 주 표면(1002, 1003)이 측면(1004)보다 큰 얇은 형상의 본체일 수 있다. 또한, 본체(1001)는 한 점에서 베이스까지 주 표면 상의 중간점(1050)을 통해 연장되는 종축(1010)을 포함할 수 있다. 종축(1010)은 주 표면을 따라 그리고 주 표면(1002)의 중간점(1050)을 통해 본체의 가장 긴 치수를 정의할 수 있다.
특정 입자에서, 본체의 주 표면의 중간점이 쉽게 명확하지 않은 경우 주 표면을 위에서 아래로 볼 수 있고 주 표면의 2차원 형상 주위에 가장 잘 맞는 원을 그리고, 주 표면의 중간점으로 원의 중심을 사용할 수 있다.
도 10b는 도 10a의 형상화된 연마 입자의 하향식 예시를 포함한다. 특히, 본체(1001)는 삼각형 2차원 형상을 갖는 주 표면(1002)을 포함한다. 원(1060)은 주 표면(1002) 상의 중간점(1050)의 위치를 용이하게 하기 위해 삼각형 형상 주위에 그려진다.
다시 도 10a를 참조하면, 본체(1001)는 동일한 주 표면(1002) 상의 종축(1010)에 일반적으로 수직으로 연장되는 본체(1001)의 폭을 정의하는 측방향 축(1011)을 더 포함할 수 있다. 마지막으로, 도시된 바와 같이, 본체(1001)는 얇은 형상 본체의 맥락에서 본체(1001)의 높이(또는 두께)를 정의할 수 있는 수직 축(1012)을 포함한다. 얇은 형상 본체의 경우에, 종축(1010)의 길이는 수직축(1012)보다 크다. 예시되는 바와 같이, 수직 축(1012)을 따른 두께는 주 표면(1002 및 1003) 사이의 측면(1004)을 따라 연장될 수 있고 종축(1010) 및 측방향 축(1011)에 의해 정의되는 평면에 수직으로 연장될 수 있다. 연마 입자의 길이, 폭, 높이에 대한 참조는 예를 들어 고정 연마제에 고정된 연마 입자 부착 그룹을 포함한, 보다 큰 그룹의 연마 입자의 적절한 샘플링 크기로부터 취한 평균값을 참조할 수 있다.
얇은 형상 연마 입자를 포함하는 본원 실시 양태의 형상화된 연마 입자는 길이가 폭보다 크거나 같을 수 있도록 길이:폭의 1차 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 본체(1001)의 길이는 높이보다 크거나 같을 수 있다. 마지막으로, 본체(1001)의 폭은 높이보다 크거나 같을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 길이:폭의 1차 종횡비는 적어도 1.1:1, 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 6:1, 또는 심지어 적어도 10:1과 같이, 적어도 1:1일 수 있다. 다른 비제한적인 실시양태에서, 형상화된 연마 입자의 본체(1001)는 100:1 이하, 50:1 이하, 10:1 이하, 6:1, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하, 2:1 이하, 또는 1:1 이하의 길이:폭의 1차 종횡비를 가질 수 있다. 본체(1001)의 1차 종횡비는 위에서 언급된 임의의 최소 및 최대 비율을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다.
그러나, 특정 다른 실시예에서, 폭은 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 본체(1001)가 정삼각형인 실시예에서, 폭은 길이보다 클 수 있다. 그러한 실시예에서, 길이:폭의 1차 종횡비는 적어도 1:1.1 또는 적어도 1:1.2 또는 적어도 1:1.3 또는 적어도 1:1.5 또는 적어도 1:1.8 또는 적어도 1:2, 적어도 1:2.5 또는 적어도 1:3 또는 적어도 1:4 또는 적어도 1:5 또는 적어도 1:10일 수 있다. 여전히, 비제한적인 실시예에서, 주요 종횡비 길이:폭은 1:100 이하 또는 1:50 이하 또는 1:25 이하 또는 1:10 이하 또는 1:5 이하 또는 3:1 이하일 수 있다. 본체(1001)의 1차 종횡비는 위에서 언급된 임의의 최소 및 최대 비율을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, 본체(1001)는 적어도 1.1:1, 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 8:1 또는 심지어 적어도 10:1과 같이 적어도 1:1일 수 있는 폭:높이의 2차 종횡비를 가질 수 있다. 여전히, 다른 비제한적인 실시예에서, 본체(1001)의 2차 종횡비 폭:높이는 100:1 이하, 예를 들어 50:1 이하, 10:1 이하, 8:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하, 또는 심지어 2:1 이하일 수 있다. 폭:높이의 2차 종횡비는 상기의 임의의 최소 및 최대 비율을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다.
다른 실시예에서, 본체(1001)는 적어도 1.1:1, 예컨대 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 8:1, 또는 심지어 적어도 10:1일 수 있는 길이:높이의 3차 종횡비를 가질 수 있다. 여전히, 다른 비제한적인 실시예에서, 본체(1001)의 3차 종횡비 길이:높이는 100:1 이하, 예를 들어 50:1 이하, 10:1 이하, 8:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하일 수 있다. 제3 종횡비는 본체(1001)가 최소 및 최대 비율 이상 중 임의의 것을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
형상화된 연마 입자를 포함하는 본원 실시 양태의 연마 입자는 결정질 재료, 보다 구체적으로 다결정질 재료를 포함할 수 있다. 특히, 다결정 재료는 연마 입자를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 예를 들어 성형된 연마 입자의 본체를 포함하는 연마 입자의 본체에는 결합제와 같은 유기 재료가 본질적으로 없을 수 있다. 적어도 하나의 실시양태에서, 연마 입자는 본질적으로 다결정질 재료로 이루어질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 성형된 연마 입자와 같은 연마 입자는 실란이 없을 수 있고, 특히 실란 코팅을 갖지 않을 수 있다.
연마 입자는 질화물, 산화물, 탄화물, 붕화물, 산질화물, 산붕소화물, 다이아몬드, 탄소 함유 물질, 및 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는 특정 물질로 제조될 수 있다. 특정 경우에, 연마 입자는 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화티탄, 산화이트륨, 산화크롬, 산화스트론튬, 산화규소, 산화마그네슘, 희토류 산화물, 및 이들의 조합과 같은 산화물 화합물 또는 착물을 포함할 수 있다. 연마 입자는 초연마 입자일 수 있다.
하나의 특정 실시양태에서, 연마 입자는 대부분 함량의 알루미나를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시 형태에 대해, 연마 입자는 적어도 80 중량% 알루미나, 예컨대 적어도 90 중량% 알루미나, 적어도 91 중량% 알루미나, 적어도 92 중량% 알루미나, 적어도 93 중량% 알루미나, 적어도 94중량% 알루미나, 적어도 95중량% 알루미나, 적어도 96중량% 알루미나, 또는 심지어 적어도 97중량% 알루미나를 포함할 수 있다. 여전히, 적어도 하나의 특정 실시양태에서, 연마 입자는 99.5 중량% 이하의 알루미나, 예를 들어 99 중량% 이하의 알루미나, 98.5 중량% 이하의 알루미나, 97.5 중량% 이하의 알루미나, 97중량% 이하의 알루미나, 96중량% 이하의 알루미나, 또는 심지어 94중량% 이하의 알루미나를 포함할 수 있다. 본 명세서의 실시 양태들의 연마 입자는 상기 언급된 임의의 최소 및 최대 백분율을 포함하는 범위 내에서 알루미나 함량을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 더욱이, 특정한 경우에, 형상화된 연마 입자는 시딩된 졸-겔로부터 형성될 수 있다. 적어도 하나의 실시양태에서, 연마 입자는 본질적으로 본 명세서에 기재된 바와 같은 알루미나 및 특정 도펀트 물질로 이루어질 수 있다.
본 명세서의 실시 양태들의 연마 입자는 연마재로서 사용하기에 적합할 수 있는 특히 조밀한 본체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 입자는 적어도 95% 이론 밀도, 예컨대 적어도 96% 이론 밀도, 적어도 97% 이론 밀도, 적어도 98% 이론 밀도 또는 심지어 적어도 99% 이론 밀도의 밀도를 갖는 본체를 가질 수 있다.
연마 입자 본체 내에 함유된 연마 입자(즉, 결정자)는 일반적으로 약 100 마이크로미터 이하인 평균 입자 크기(즉, 평균 결정 크기)를 가질 수 있다. 다른 구체예에서, 평균 입자 크기는 약 80 마이크로미터 이하 또는 약 50 마이크로미터 이하 또는 약 30 마이크로미터 이하 또는 약 20 마이크로미터 이하 또는 약 10 마이크로미터 이하, 약 6 마이크로미터 이하 또는 5마이크로미터 이하 또는 4마이크로미터 이하 또는 3.5마이크로미터 이하 또는 3마이크로미터 이하 또는 2.5마이크로미터 이하 또는 2마이크로미터 이하 또는 1.5마이크로미터 이하 또는 이하 1 마이크로미터 또는 0.8 마이크로미터 이하 또는 0.6 마이크로미터 이하 또는 0.5 마이크로미터 이하 또는 0.4 마이크로미터 이하 또는 0.3 마이크로미터 이하 또는 심지어 0.2 마이크로미터 이하일 수 있다. 여전히, 연마 입자의 본체 내에 함유된 연마 입자의 평균 입자 크기는 약 0.01 마이크로미터 이상, 예를 들어 약 0.05 마이크로미터 이상 또는 약 0.06 마이크로미터 이상 또는 약 0.07 마이크로미터 이상 또는 약 0.08 마이크로미터 이상 또는 적어도 약 0.09 마이크로미터 또는 적어도 약 0.1 마이크로미터 또는 적어도 약 0.12 마이크로미터 또는 적어도 약 0.15 마이크로미터 또는 적어도 약 0.17 마이크로미터 또는 적어도 약 0.2 마이크로미터 또는 심지어 적어도 약 0.3 마이크로미터일 수 있다. 연마 입자는 상기 언급된 임의의 최소값과 최대값 사이의 범위 내에서 평균 입자 크기(즉, 평균 결정 크기)를 가질 수 있음이 이해될 것이다.
평균 결정립 크기(즉, 평균 결정 크기)는 주사전자현미경(SEM) 현미경 사진을 사용하는 무보정 절편법에 기초하여 측정될 수 있다. 연마 입자의 샘플은 에폭시 수지에 베이클라이트 마운트를 만든 다음, Struers Tegramin 30 연마 장치를 사용하여 다이아몬드 연마 슬러리로 연마하여 준비한다. 에폭시를 연마한 후 핫플레이트에서 가열한 후 연마된 표면을 소결 온도보다 150°C 낮은 온도에서 5분간 열식각한다. 개별 입자(5-10 그릿)는 SEM 마운트에 장착된 다음 SEM 준비를 위해 금으로 코팅된다. 3개의 개별 연마 입자의 SEM 현미경 사진을 약 50,000X 배율로 촬영한 후 다음 단계들을 사용하여 수정되지 않은 결정 크기를 계산한다. 1) 사진 하단의 검은색 데이터 대역을 배제하면서, 결정 구조 뷰의 일 코너로부터 대향 코너까지 대각선을 그린다. 2) 대각선의 길이를 L1과 L2로 측정하여 가장 가까운 0.1센티미터까지 측정한다. 3) 각 대각선이 교차하는 결정립계의 수를 세고(즉, 결정립계 교차점 I1 및 I2) 각 대각선에 대해 이 수를 기록한다. 4) 각 현미경 사진 또는 보기 화면의 하단에서 마이크로미터 막대의 길이(센티미터 단위)(즉, "바 길이")를 측정함으로써 계산된 막대 수를 결정하고, 바 길이(마이크로미터 단위)를 바 길이(센티미터 단위)로 나눈다. 5) 현미경 사진에 그려진 대각선들의 총 센티미터를 더하여(L1 + L2)에 대각선 길이의 합을 구한다. 6) 두 대각선(I1 + I2)에 대한 입계 교차 수를 더하여 입계 교차의 합계를 구한다. 7) 센티미터 단위의 대각선 길이의 합(L1+L2)을 결정립계 교차점의 합(I1+I2)으로 나누고, 이 숫자에 계산된 바 수를 곱한다. 이 프로세스는 평균 결정자 크기를 얻기 위해 무작위로 선택된 세 개의 다른 샘플에 대해 적어도 세 번으로 완료된다.
특정 실시양태에 따르면, 특정 연마 입자는 연마 입자 본체 내에 2개 이상의 상이한 유형의 그레인을 포함하는 복합 물품일 수 있다. 상이한 유형의 그레인은 서로에 대해 상이한 조성을 갖는 그레인이라는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 연마 입자의 본체는 적어도 2개의 상이한 유형의 그레인을 포함하도록 형성될 수 있으며, 여기서 2개의 상이한 유형의 그레인은 질화물, 산화물, 탄화물, 붕화물, 산질화물, 산붕소화물, 다이아몬드 및 이들의 조합일 수 있다.
한 실시양태에 따르면, 연마 입자는 최대 치수(즉, 길이)로 측정할 때 약 100 마이크로미터 이상의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 실제로, 연마 입자는 평균 입자 크기가 약 150 마이크로미터 이상, 예를 들어 약 200 마이크로미터 이상, 약 300 마이크로미터 이상, 약 400 마이크로미터 이상, 약 500 마이크로미터 이상, 약 600 마이크로미터 이상, 적어도 약 700 마이크로미터, 적어도 약 800 마이크로미터, 또는 심지어 적어도 약 900 마이크로미터일 수 있다. 여전히, 본원 실시 양태들의 연마 입자는 약 5 mm 이하, 예를 들어 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 또는 심지어 약 1.5 mm 이하의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 연마 입자는 상기 언급된 임의의 최소값과 최대값 사이의 범위 내에서 평균 입자 크기를 가질 수 있음을 이해할 것이다.
도 10은 일반적으로 삼각형의 2차원 형상을 갖는 상부 주 표면(1002) 또는 주 표면(1003)의 평면에 의해 정의된 바와 같은 2차원 형상을 갖는 형상화된 연마 입자의 예시를 포함한다. 본원 실시 양태의 형상화된 연마 입자는 그렇게 제한되지 않고 다른 2차원 형상을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 명세서의 실시 양태의 형상화된 연마 입자는 다각형, 정다각형, 불규칙 다각형, 아치형을 포함하는 불규칙한 다각형을 포함하는 형상의 그룹으로부터 본체의 주 표면에 의해 정의되는 바와 같은 2차원 형상을 갖는 본체를 갖는 입자를 포함할 수 있다. 또는 구부러진 측면 또는 측면의 일부, 타원체, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 한자, 다각형 모양이 결합된 복잡한 모양, 중앙 영역과 다수의 팔을 포함하는 모양(예: 중앙 영역(예: 별 모양)에서 연장되는 3개 이상의 암, 및 이들의 조합. 특정 다각형 모양은 직사각형, 사다리꼴, 사변형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 비각형, 십각형 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 다른 예에서, 최종적으로 형성된 형상화된 연마 입자는 불규칙한 사변형, 불규칙한 직사각형, 불규칙한 사다리꼴, 불규칙한 오각형, 불규칙한 육각형, 불규칙한 칠각형, 불규칙한 팔각형, 불규칙한 구각형(nonagon), 불규칙한 십각형 및 이들의 조합과 같은 2차원 형상을 갖는 본체를 가질 수 있다. 불규칙한 다각형은 다각형을 정의하는 변 중 적어도 하나가 다른 변에 대해 치수(예: 길이)가 다른 것이다. 본 명세서의 다른 실시 형태에 예시된 바와 같이, 특정 형상화된 연마 입자의 2차원 형상은 특정 개수의 외부 점 또는 외부 모서리를 가질 수 있다. 예를 들어, 형상화된 연마 입자의 본체는 길이 및 폭에 의해 정의된 평면에서 볼 때 2차원 다각형 형상을 가질 수 있으며, 여기서 본체는 4개 이상의 외부 점(예를 들어, 사변형), 적어도 5개의 외부 포인트(예: 오각형), 적어도 6개의 외부 포인트(예: 육각형), 적어도 7개의 외부 포인트(예: 칠각형), 적어도 8개의 외부 포인트(예: 팔각형), 적어도 9개의 외부 점(예를 들어, 비각형) 등을 갖는 2차원 형상을 포함한다.
도 11은 다른 실시예에 따른 형상화된 연마 입자의 사시도 예시를 포함한다. 특히, 형상화된 연마 입자(1100)는 단부 표면(1102 및 1103)으로 지칭될 수 있는 표면(1102, 1103)을 포함하는 본체(1101)를 포함할 수 있다. 도 11의 형상화된 연마 입자는 주 표면(1105)을 따라 그리고 단부 표면(1102 및 1103) 사이의 중간점(1140)을 통해 연장되는 종축(1110)을 갖는 기다란 형상화된 연마 입자이다. 도 10 및 11의 형상화된 연마 입자와 같은 식별 가능한 2차원 형상의 경우, 종축은 주 표면의 중간점을 통해 본체의 길이를 정의하는 것으로 쉽게 이해될 치수이다. 예를 들어, 도 11에서, 형상화된 연마 입자(1100)의 종축(1110)은 도시된 바와 같이 주 표면을 정의하는 에지에 평행한 단부 표면(1102, 1103) 사이에서 연장된다. 이러한 종축은 막대의 길이를 정의하는 방법과 일치한다. 특히, 종축(1110)은 단부 표면(1102, 1103)을 연결하는 코너와 주 표면(1105)을 정의하는 에지 사이에서 대각선으로 연장하지 않지만, 그러한 선이 최대 길이의 치수를 정의할 수 있다. 주 표면이 완벽하게 평면인 표면에서 기복이나 사소한 결함이 있는 정도까지는 기복을 무시하는 하향식 2차원 이미지를 사용하여 종축을 결정할 수 있다.
본체(1101)가 단부 표면(1102, 1103)에 의해 정의된 바와 같이 일반적으로 정사각형 단면 윤곽을 갖기 때문에 표면(1105)은 종축(1110)을 예시하기 위해 선택된다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 표면(1104, 1105, 1106 및 1107)은 서로에 대해 대략적으로 동일한 크기일 수 있다. 그러나, 다른 세장형 연마 입자와 관련하여, 표면(1102, 1103)은 상이한 형상, 예를 들어 직사각형 형상을 가질 수 있고, 따라서 표면(1104, 1105, 1106, 1107) 중 적어도 하나는 다른 것들에 비해 더 클 수 있다. 그러한 경우에, 가장 큰 표면은 주 표면을 정의할 수 있고 종축은 중간점(1140)을 통해 이러한 표면 중 가장 큰 것을 따라 연장될 것이고 주 표면을 정의하는 가장자리에 평행하게 연장될 수 있다. 추가로 예시된 바와 같이, 본체(1101)는 표면(1105)에 의해 정의된 동일한 평면 내에서 종축(1110)에 수직으로 연장되는 측방향 축(1111)을 포함할 수 있다. 추가로 예시된 바와 같이, 본체(1101)는 연마재의 높이를 정의하는 수직축(1112)을 추가로 포함할 수 있다. 입자는 수직축(1112)에서 표면(1105)의 종축(1110) 및 측방향 축(1111)에 의해 정의된 평면에 수직인 방향으로 연장된다.
도 10의 얇은 형상의 연마 입자와 같이, 도 11의 기다란 형상의 연마 입자는 도 10의 형상화된 연마 입자에 대해 정의된 것과 같은 다양한 2차원 형상을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 본체(1101)의 2차원 형상은 단부 표면(1102, 1103)의 둘레 형상에 의해 정의될 수 있다. 세장형 형상 연마 입자(1100)는 본원 실시 양태의 형상 연마 입자의 임의의 속성을 가질 수 있다.
도 12a는 실시양태에 따른 높이 조절 연마 입자(CHAP)의 사시도 예시를 포함한다. 예시된 바와 같이, CHAP(1200)는 제1 주 표면(1202), 제2 주 표면(1203), 및 제1 및 제2 주 표면(1202, 1203) 사이에서 연장되는 측면(1204)을 포함하는 본체(1201)를 포함할 수 있다. 도 12a에 예시된 바와 같이, 본체(1201)는 제1 및 제2 주 표면(1202, 1203)이 측면(1204)보다 크고 서로에 대해 실질적으로 평행한 얇은 비교적 평면 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 본체(1201)는, 중간점(1220)을 통해 연장되고 본체(1201)의 길이를 정의하는, 종축(1210)을 포함할 수 있다. 본체(1201)는, 종축(1210)에 수직이고 본체(1201)의 폭을 정의하는 제1 주 표면(1202)의 중간점(1220)을 통해 연장되는, 제1 주 표면(1202) 상의 횡축(1211)을 더 포함할 수 있다.
본체(1201)는 본체(1201)의 높이(또는 두께)를 정의할 수 있는 수직 축(1212)을 더 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 수직축(1212)은 제 1 주표면 상에 축(1201, 1211)에 의해 정의된 평면에 일반적으로 수직인 방향으로 제1 및 제2 주표면(1202, 1203) 사이에서 측 표면(1204)을 따라 연장될 수 있다. 도 12a에 예시된 CHAP와 같은 얇은 형상 본체의 경우 길이는 너비보다 크거나 같을 수 있고 길이는 높이보다 클 수 있다. 연마 입자의 길이, 폭 및 높이에 대한 본원의 참조는 연마 입자 배치의 연마 입자의 적절한 샘플링 크기로부터 취한 평균값을 참조할 수 있음을 이해할 것이다.
도 10a, 10b 및 11의 형상화된 연마 입자와 달리, 도 12a의 CHAP는 제1 또는 제2 주 표면(1202 및 1203)의 둘레를 기준으로 하여 쉽게 식별가능한 2차원 형상을 갖지 않는다. 이러한 연마 입자는 이는 제어된 높이를 갖지만 불규칙하게 형성된 평면의 주 표면을 갖는 연마 입자를 형성하기 위해 재료의 얇은 층을 파단하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 입자의 경우 종축은 표면의 중간점을 통해 연장되는 주 표면의 가장 긴 치수로 정의된다. 주표면에 기복이 있는 정도까지는 기복을 무시하는 하향식 2차원 이미지를 사용하여 종축을 결정할 수 있다. 더욱이, 도 10b에서 위에서 언급한 바와 같이, 가장 근접한 원은 주 표면의 중간점을 식별하고 종축 및 측방향 축을 식별하는 데 사용될 수 있다.
도 12b는 비-형상 입자의 예시를 포함하며, 이는 신장된 비-형상 연마 입자 또는 희석제 입자, 충전제, 덩어리 등과 같은 2차 입자일 수 있다. 형상화된 연마 입자는 성형, 인쇄, 주조, 압출 등을 포함하는 특정 공정을 통해 형성될 수 있다. 형상화된 연마 입자는 각각의 입자가 서로에 대해 실질적으로 동일한 표면 및 에지의 배열을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 형상화된 연마 입자의 그룹은 일반적으로 서로에 대해 동일한 배열 및 배향 및/또는 2차원 형상의 표면 및 에지를 갖는다. 이와 같이, 형상화된 연마 입자는 서로에 대한 표면 및 에지의 배열에서 비교적 높은 형상 충실도 및 일관성을 갖는다. 더욱이, 일정 높이 연마 입자(CHAP)는 또한 주 표면을 위에서 아래로 볼 때 불규칙한 2차원 형상을 가질 수 있는 얇은 형상 본체의 형성을 용이하게 하는 특정 공정을 통해 형성될 수 있다. CHAP는 형상화된 연마 입자보다 형상 충실도가 낮을 수 있지만 측면에 의해 분리된 실질적으로 평면이고 평행한 주 표면을 가질 수 있다.
대조적으로, 비-형상 입자는 상이한 공정을 통해 형성될 수 있고 형상화된 연마 입자 및 CHAP와 비교하여 상이한 형상 속성을 갖는다. 예를 들어, 비-형상 입자는 일반적으로 재료 덩어리가 형성된 다음, 특정 크기의 연마 입자를 얻기 위해 분쇄 및 체질되는 분쇄 공정에 의해 형성된다. 그러나, 비-형상 입자는 일반적으로 표면 및 가장자리의 임의의 배열을 가지며 일반적으로 표면 및 가장자리의 배열에서 인식할 수 있는 2차원 또는 3차원 모양이 부족하다. 더욱이, 비-형상 입자는 서로에 대해 반드시 일정한 형상을 가질 필요는 없고, 따라서 형상화된 연마 입자 또는 CHAP에 비해 현저히 낮은 형상 충실도를 갖는다. 비-형상 입자는 일반적으로 각 입자 및 다른 비-형상 입자에 대한 표면 및 가장자리의 무작위 배열로 정의된다.
도 12b는 비-형상 입자의 사시도 예시를 포함한다. 비-형상 입자(1250)는 본체(1251)의 외부 표면을 따라 연장되는 에지(1255)의 일반적으로 무작위 배열을 포함하는 본체(1251)를 가질 수 있다. 본체는 입자의 가장 긴 치수를 정의하는 종축(1252)을 추가로 포함할 수 있다. 종축(1252)은 2차원에서 볼 때 본체의 가장 긴 치수를 정의한다. 따라서 종축이 주표면에서 측정되는 형상화된 연마입자 및 CHAP와 달리 비-형상 입자의 종축은, 입자의 가장 긴 치수의 뷰를 제공하는 이미지 또는 밴티지(vantage)를 이용하여 입자를 2차원으로 봄에 따라, 서로 가장 멀리 떨어져 있는 본체의 점으로 정의된다. 즉, 도 12b에 도시된 바와 같이 길쭉한 입자이지만 비-형상 입자는 종축을 적절하게 평가하기 위해 가장 긴 치수를 명백하게 하는 관점에서 보아야 한다. 본체(1251)는 종축(1252)에 수직으로 연장되고 입자의 폭을 정의하는 측방향 축(1253)을 더 포함할 수 있다. 횡축(1253)은 종축(1252)을 식별하는 데 사용되는 동일한 평면에서 종축(1252)의 중간점(1256)을 통해 종축(1252)에 수직으로 연장될 수 있다. 연마 입자는 수직 축(1254)에 의해 정의되는 높이(또는 두께)를 가질 수 있다. 수직 축(1254)은 중간점(1256)을 통해 연장될 수 있지만 종축(1252) 및 측방향 축(1253)을 정의하는데 사용되는 평면에 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 높이를 평가하기 위해, 길이와 너비 평가에 사용되는 것과 다른 관점에서 입자를 보도록 연마 입자의 사시도를 변경할 필요가 있다.
이해되는 바와 같이, 연마 입자는 종축(1252)에 의해 정의된 길이, 측방향 축(1253)에 의해 정의되는 폭, 및 높이를 정의하는 수직축(1254)을 가질 수 있다. 인식되는 바와 같이, 본체(1251)는 길이가 폭보다 크거나 같도록 길이:폭의 주요 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 본체(1251)의 길이는 높이 이상일 수 있다. 마지막으로, 본체(1251)의 폭은 높이보다 크거나 같을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 길이:폭의 주요 종횡비는 적어도 1.1:1, 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 6:1, 또는 심지어 적어도 10:1 일 수 있다. 다른 비제한적인 실시양태에서, 긴 형상화된 연마 입자의 본체(1251)는 100:1 이하, 50:1 이하, 10:1 이하, 10:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하, 또는 2:1 이하의 길이:폭의 1차 종횡비를 가질 수 있다. 본체(1251)의 1차 종횡비는 위에서 언급된 임의의 최소 및 최대 비율을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다.
게다가, 본체(1251)는 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 8:1, 또는 적어도 적어도 10:1과 같이 적어도 1.1:1일 수 있는 폭:높이의 2차 종횡비를 포함할 수 있다. 여전히, 다른 비제한적인 실시예에서, 본체(1251)의 2차 종횡비 폭:높이는 100:1 이하, 예를 들어 50:1 이하, 10:1 이하, 8:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하, 또는 2:1 이하일 수 있다. 폭:높이의 2차 종횡비는 상기의 임의의 최소 및 최대 비율을 포함하는 범위일 수 있음을 이해할 것이다.
다른 실시예에서, 본체(1251)는 적어도 1.1:1, 예컨대 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 8:1, 또는 적어도 적어도 10:1 일 수 있는 길이:높이의 3차 종횡비를 가질 수 있다. 여전히, 다른 비제한적인 실시예에서, 본체(1251)의 3차 종횡비 길이:높이는 100:1 이하, 예를 들어 50:1 이하, 10:1 이하, 8 이하: 1, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하일 수 있다, 본체(1251)의 제3 종횡비는 최소 및 최대 비율 이상을 포함한 소정 범위를 가질 수 있다.
비-형상 입자(1250)는 예를 들어 조성, 미세구조적 특징(예를 들어, 평균 그레인 크기), 경도, 다공성, 및 등등을 포함한, 그러나 이에 제한되지 않는, 여기서의 실시예에서 설명된 연마 입자들의 임의의 속성을 가질 수 있다.
본원 실시 양태들의 연마 용품은 상이한 유형의 연마 입자, 상이한 유형의 2차 입자, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 상이한 유형의 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시 형태에서, 코팅된 연마 용품은 형상화된 연마 입자를 포함하는 제1 유형의 연마 입자 및 제2 유형의 연마 입자를 포함할 수 있다. 제2 유형의 연마 입자는 형상화된 연마 입자 또는 비-형상 연마 입자일 수 있다.
도 13은 실시양태에 따른 입상 물질을 포함하는 코팅된 연마 용품의 단면도를 포함한다. 예시된 바와 같이, 코팅된 연마재(1300)는 기판(1301) 및 기판(1301)의 표면 위에 놓이는 메이크 코트(make coat)(1303)를 포함할 수 있다. 코팅된 연마재(1300)는 제1 유형의 형상화된 연마 입자 형태의 제1 유형의 입상 물질(1305), 제2 유형의 형상화된 연마 입자 형태의 제2 유형의 입상 물질(1306), 및 희석제 연마 입자, 비-형상 연마 입자와 같은 2차 입자일 수 있는 제3 유형의 입상 물질(1307), 충전제 등을 추가로 포함할 수 있다. 코팅된 연마재(1300)는 연마 입상 재료(1305, 1306, 1307) 및 사이즈 코트(size coat)(1304) 위에 놓이고 접합된 사이즈 코트(1304)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 프론트필(frontfill), 백필(backfill) 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
일 실시예에 따르면, 기판(1301)은 유기 물질, 무기 물질, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 기판(1301)은 직조 재료를 포함할 수 있다. 다만, 기판(1301)는 부직포 재질로 이루어질 수 있다. 특히 적합한 기판 물질은 중합체, 특히 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, DuPont의 KAPTON과 같은 폴리이미드, 종이 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 유기 물질을 포함할 수 있다. 일부 적합한 무기 재료는 금속, 금속 합금, 특히 구리, 알루미늄, 강철 및 이들의 조합의 호일을 포함할 수 있다. 섬유의 개방 웨브일 수 있는 부직 기판와 관련하여, 연마 입자는 하나 이상의 접착제 층에 의해 섬유에 부착될 수 있다. 이러한 부직포 제품에서, 연마 입자는 섬유를 코팅하지만, 도 13에 예시된 바와 같이 기판의 주 표면 위에 놓이는 등각 층을 반드시 형성하는 것은 아니다. 이러한 부직포 제품이 여기의 실시예에 포함된다는 것을 이해할 것이다.
메이크 코트(1303)는 단일 공정으로 기판(1301)의 표면에 도포될 수 있거나, 대안적으로 미립자 재료(1305, 1306, 1307)는 메이크 코트(1303) 재료와 조합될 수 있고, 메이크 코트(1303) 및 미립자 물질(1305-1307)은 혼합물로서 기판(1301)의 표면에 도포될 수 있다. 특정 예에서, 메이크 코트에서 입자(1305-1307)의 제어된 침착 또는 배치는 메이크 도포 공정을 분리함으로써 더 적합할 수 있다. 메이크 코트(1303)에서 연마 입상 재료(1305-1307)의 침착으로부터 코트(1303)를 제거한다. 여전히, 이러한 공정이 조합될 수 있음이 고려된다. 메이크 코트(1303)의 적합한 재료는 유기 재료, 특히 중합체 재료, 예를 들어 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리실록산, 실리콘, 셀룰로스 아세테이트, 니트로셀룰로스, 천연 고무, 전분, 셸락 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 메이크 코트(1303)는 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다. 그 다음, 코팅된 기판은 수지 및 연마 미립자 재료를 기판에 경화시키기 위해 가열될 수 있다. 일반적으로, 코팅된 기판(1301)은 이 경화 공정 동안 약 100℃ 내지 약 250℃ 미만의 온도로 가열될 수 있다.
입상 물질(1305-1307)은 본 명세서의 실시양태에 따라 상이한 유형의 연마 입자를 포함할 수 있다. 상이한 유형의 연마 입자는 상이한 유형의 형상화된 연마 입자, 상이한 유형의 2차 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상이한 유형의 입자는 조성, 2차원 형상, 3차원 형상, 입자 크기, 입자 크기, 경도, 마손성, 응집성 및 이들의 조합에서 서로 상이할 수 있다. 예시된 바와 같이, 코팅된 연마재(1300)는 일반적으로 피라미드 형상을 갖는 제1 유형의 형상화된 연마 입자(1305) 및 일반적으로 삼각형의 2차원 형상을 갖는 제2 유형의 형상화된 연마 입자(1306)를 포함할 수 있다. 코팅된 연마재(1300)는 상이한 양의 제1 유형 및 제2 유형의 형상화된 연마 입자(1305 및 1306)를 포함할 수 있다. 이해되는 바와 같이, 본 명세서의 실시 양태들의 형상화된 연마 입자는 다양한 고정 연마재(예를 들어, 접합 연마재, 코팅 연마재, 부직포 연마재, 얇은 휠, 절단 휠, 강화 연마 용품 등)에 혼입될 수 있고, 이는 상이한 유형의 형상화된 연마 입자, 2차 입자 등을 포함할 수 있는 블렌드 형태를 포함한다.
입자(1307)는 제1 및 제2 유형의 형상화된 연마 입자(1305, 1306)와는 상이한 이차 입자일 수 있다. 예를 들어, 이차 입자(1307)는 비-형상 연마 입자를 나타내는 분쇄된 연마 그릿(crushed abrasive grit)을 포함할 수 있다.
연마 입상 재료(1305-1307)가 내부에 함유된 메이크 코트(1303)를 충분히 형성한 후, 연마 입상 재료(1305)를 제자리에 덮고 접합하도록 사이즈 코트(1304)가 형성될 수 있다. 사이즈 코트(1304)는 유기 재료를 포함할 수 있고, 본질적으로 중합체 재료로 만들어질 수 있으며, 특히 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리실록산, 실리콘, 셀룰로오스 아세테이트, 니트로셀룰로오스, 천연 고무, 전분, 셸락 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있다.
도 14는 실시 양태에 따른 코팅된 연마재의 일부의 평면도를 포함한다. 코팅된 연마 용품(1400)은 제1 영역(1410), 제2 영역(1420), 제3 영역(1430) 및 제4 영역(1440)과 같은 복수의 영역을 포함할 수 있다. 영역(1410, 1420, 1430, 및 1440) 각각은 채널 영역(1450)에 의해 분리될 수 있으며, 여기서 채널 영역(1450)은 입자가 없는 지지 영역을 정의한다. 채널 영역(1450)은 임의의 크기 및 형상을 가질 수 있고 부스러기를 제거하고 연삭 작업을 개선하는 데 특히 유용할 수 있다. 채널 영역은 영역(1410, 1420, 1430, 1440) 중 임의의 영역 내에서 바로 인접한 연마 입자 사이의 평균 간격보다 큰 길이(즉, 가장 긴 치수) 및 폭(즉, 길이에 수직인 최단 치수)을 가질 수 있다. 채널 영역(1450)은 본 명세서의 실시예들 중 임의의 것에 대한 선택적 특징이다.
추가로 예시된 바와 같이, 제1 영역(1410)은 서로에 대해 일반적으로 무작위 회전 배향을 갖는 형상화된 연마 입자(1411)의 그룹을 포함할 수 있다. 형상화된 연마 입자(1411)의 그룹은 형상화된 연마 입자(1411)의 배치와 관련하여 식별 가능한 단거리 또는 장거리 순서가 없도록 서로에 대해 무작위 분포로 배열될 수 있다. 형상화된 연마 입자(1411)는 덩어리(서로 접촉하는 둘 이상의 입자)의 형성이 제한되도록 제1 영역(1410) 내에 실질적으로 균질하게 분포될 수 있다. 제1 영역(1410)에서 형상화된 연마 입자(1411) 그룹의 입자 중량은 코팅된 연마제의 의도된 적용에 기초하여 제어될 수 있음이 이해될 것이다.
제2 영역(1420)은 서로에 대해 제어된 분포로 배열된 형상화된 연마 입자(1421)의 그룹을 포함할 수 있다. 더욱이, 형상화된 연마 입자(1421)의 그룹은 서로에 대해 규칙적이고 제어된 회전 배향을 가질 수 있다. 예시된 바와 같이, 형상화된 연마 입자(1421)의 그룹은 코팅된 연마재(1401)의 지지체 상의 동일한 회전 각도에 의해 정의된 바와 같이 일반적으로 동일한 회전 배향을 가질 수 있다. 특히, 형상화된 연마 입자(1421)의 그룹은 제2 영역(1420) 내에 실질적으로 균질하게 분포될 수 있어서, 덩어리(서로 접촉하는 2개 이상의 입자)의 형성이 제한되게 된다. 제2 영역(1420)에서 형상화된 연마 입자(1421) 그룹의 입자 중량은 코팅된 연마제의 의도된 적용에 기초하여 제어될 수 있음을 이해할 것이다.
제3 영역(1430)은 형상화된 연마 입자(1421) 및 2차 입자(1432)의 복수의 그룹을 포함할 수 있다. 형상화된 연마 입자(1431) 및 2차 입자(1432)의 그룹은 서로에 대해 제어된 분포로 배열될 수 있다. 더욱이, 형상화된 연마 입자(1431)의 그룹은 서로에 대해 규칙적이고 제어된 회전 배향을 가질 수 있다. 예시된 바와 같이, 형상화된 연마 입자(1431)의 그룹은 일반적으로 코팅된 연마재(1401)의 배면 상에서 2가지 유형의 회전 배향 중 하나를 가질 수 있다. 특히, 형상화된 연마 입자(1431) 및 2차 입자(1432)의 그룹은 덩어리(서로 접촉하는 둘 이상의 입자)의 형성이 제한되도록 제3 영역(1430) 내에 실질적으로 균질하게 분포될 수 있다. 제3 영역(1430)에서 형상화된 연마 입자(1431) 및 2차 입자(1432) 그룹의 입자 중량은 코팅된 연마제의 의도된 적용에 기초하여 제어될 수 있음을 이해할 것이다.
제4 영역(1440)은 서로에 대해 일반적으로 랜덤 분포를 갖는 형상화된 연마 입자(1441) 및 2차 입자(1442)의 그룹을 포함할 수 있다. 추가적으로, 형상화된 연마 입자(1441)의 그룹은 서로에 대해 무작위 회전 배향을 가질 수 있다. 형상화된 연마 입자(1441) 및 2차 입자(1442)의 그룹은 식별 가능한 단거리 또는 장거리 순서가 없도록 서로에 대해 무작위 분포로 배열될 수 있다. 특히, 형상화된 연마 입자(1441) 및 2차 입자(1442)의 그룹은 제4 영역(1440) 내에 실질적으로 균질하게 분포되어 덩어리(서로 접촉하는 둘 이상의 입자)의 형성이 제한될 수 있다. 제4 영역(1440)에서 형상화된 연마 입자(1441) 및 2차 입자(1442) 그룹의 입자 중량은 코팅된 연마제의 의도된 적용에 기초하여 제어될 수 있음을 이해할 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 코팅된 연마 용품(1400)은 상이한 영역(1410, 1420, 1430 및 1440)을 포함할 수 있고, 이들 각각은 형상화된 입자 및 2차 입자와 같은 입자의 상이한 그룹을 포함할 수 있다. 코팅된 연마 용품(1400)은 본 명세서의 실시 양태들의 시스템 및 공정을 사용하여 생성될 수 있는 입자의 상이한 유형의 그룹화, 배열 및 분포를 예시하기 위한 것이다. 예시는 입자의 그룹에만 제한되도록 의도되지 않으며, 도 14에 예시된 바와 같이 단지 하나의 영역을 포함하는 코팅된 연마 용품이 제조될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 코팅된 연마 용품은 도 14에 도시된 하나 이상의 영역의 상이한 조합 또는 배열을 포함하여 이루어질 수 있다.
다른 실시 형태에 따르면, 연마 입자의 상이한 그룹을 포함하는 코팅된 연마 용품이 형성될 수 있으며, 여기서 상이한 그룹은 서로에 대해 상이한 경사각을 갖는다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 코팅된 연마재의 일부에 대한 단면도가 제공된다. 코팅된 연마재(1500)는 지지체(1501) 및 연마 입자의 제1 그룹(1502)을 포함할 수 있으며, 연마 입자의 제1 그룹(1502)의 연마 입자 각각은 제1 평균 경사각을 갖는다. 코팅된 연마재(1500)는 연마 입자(1503)의 제2 그룹을 추가로 포함할 수 있으며, 연마 입자(1503)의 제2 그룹의 연마 입자 각각은 제2 평균 경사각을 갖는다. 일 실시 형태에 따르면, 연마 입자(1502)의 제1 그룹 및 연마 입자(1503)의 제2 그룹은 채널 영역(1505)에 의해 분리될 수 있다. 더욱이, 제1 평균 경사각은 제2 평균 경사각과 상이할 수 있다. 보다 특정한 실시양태에서, 연마 입자의 제1 그룹은 직립 배향으로 배향될 수 있고 연마 입자의 제2 그룹은 경사 배향으로 배향될 수 있다. 특정 이론에 얽매이지 않고, 코팅된 연마제의 상이한 영역에서 연마제 입자의 상이한 그룹에 대한 경사각의 제어된 변화는 코팅된 연마제의 개선된 성능을 촉진할 수 있는 것으로 생각된다.
하나의 특정 양태에 따르면, 지지체(backing) 위에 놓이는 연마 입자의 함량은 의도된 적용에 기초하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 연마 입자는 지지체의 총 표면적의 적어도 5%, 예컨대 적어도 10% 또는 적어도 20% 또는 적어도 30% 또는 적어도 40% 또는 적어도 50% 또는 적어도 60% 또는 적어도 70% 또는 적어도 80% 또는 적어도 90%로 위에 놓일 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 코팅된 연마 용품에는 실란(silane)이 본질적으로 없을 수 있다.
기질 위에 있는 입자의 함량. 더욱이, 개방 코트 밀도와 같은 지지체 상의 입자의 특정 함량에 대해, 산업계는 원하는 수직 배향으로 입자의 특정 함량을 얻는 것이 어렵다는 것을 발견했음을 주목한다. 일 실시 형태에서, 입자는 입자(즉, 연마 입자, 2차 입자, 또는 연마 입자와 2차 입자 모두)의 코팅 밀도가 약 70개 입자/cm2 이하인 개방형 코트 연마 제품을 정의할 수 있다. 다른 경우에, 연마 용품의 제곱 센티미터당 형상화된 연마 입자의 밀도는 약 65개 입자/cm2 이하, 예컨대 약 60개 입자/cm2 이하, 약 55개 입자/cm2 이하, 또는 심지어 약 50개 입자/cm2 이하일 수 있다. 여전히, 하나의 비제한적인 실시양태에서, 본원에서 형상화된 연마 입자를 사용하는 개방 코트 코팅된 연마제의 밀도는 약 5개 입자/cm2 이상, 또는 심지어 약 10개 입자/cm2 이상일 수 있다. 연마 용품의 제곱 센티미터당 형상화된 연마 입자의 밀도는 상기 최소값과 최대값 중 임의의 값 사이의 범위 내에 있을 수 있음이 이해될 것이다.
특정 예에서, 연마 용품은 용품의 외부 연마 표면을 덮는 입자(즉, 연마 입자 또는 2차 입자 또는 연마 입자 및 2차 입자의 총합)의 약 50% 이하의 개방 코트 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 입자가 배치되는 표면의 총 면적에 대한 연마 입자의 면적은 약 40% 이하, 예컨대 약 30% 이하, 약 25% 이하, 또는 심지어 약 20% 이하일 수 있다. 여전히, 하나의 비제한적인 실시양태에서, 표면의 총 면적에 대한 입자의 코팅 백분율은 약 5% 이상, 예를 들어 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 또는 심지어 적어도 약 40%일 수 있다. 연마 표면의 전체 면적에 대한 입자의 퍼센트 적용 범위는 상기 최소값과 최대값 중 임의의 값 사이의 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
일부 연마 용품은 지지체의 주어진 면적(예를 들어, 연(ream), 여기서 1 연 = 30.66 m2)에 대해 특정 함량의 입자(즉, 연마 입자 또는 2차 입자 또는 연마 입자 및 2차 입자의 총합)를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시 형태에서, 연마 용품은 적어도 약 1lbs/ream(14.8g/m2), 예컨대 적어도 5lbs/ream 또는 적어도 10lbs/ream 또는 적어도 약 15파운드/ream 또는 적어도 약 20파운드/ream 또는 적어도 약 25파운드/ream 또는 심지어 적어도 약 30파운드/ream일 수 있다. 여전히, 하나의 비제한적인 실시양태에서, 연마 용품은 80 lbs/ream 이하 또는 70 lbs/연 이하, 또는 60파운드/연 이하 또는 약 50파운드/연 이하 또는 심지어 약 45파운드/연 이하와 같은 약 90 lbs/ream(1333.8 그램/㎡) 이하의 정규화된 중량의 입자를 포함할 수 있다. 본 명세서의 실시 양태들의 연마 용품은 상기 최소값과 최대값 중 임의의 값 사이의 범위 내에서 정규화된 입자 중량을 이용할 수 있음을 이해할 것이다.
특정 예에서, 연마 용품은 특정 워크피스에 사용될 수 있다. 적합한 예시적인 워크피스는 무기 재료, 유기 재료, 천연 재료, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 워크피스는 철계 재료, 니켈계 재료 등과 같은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 워크피스는 강일 수 있고, 보다 구체적으로 본질적으로 스테인리스 강(예를 들어, 304 스테인리스 강)으로 구성될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 고정 연마 용품은 접합 재료의 3차원 부피 내에 함유된 연마 입자를 포함하는 접합 연마 용품일 수 있으며, 이는 예를 들어 코팅 연마 용품을 비롯한 특정 다른 고정 연마 용품과 구별될 수 있다. 이는 일반적으로 메이크 코트 및/또는 사이즈 코트와 같은 결합제 내에 함유된 연마 입자의 단일 층을 포함한다. 또한, 코팅된 연마 용품은 일반적으로 연마 입자 및 결합제 층에 대한 지지체로서 지지체를 포함한다. 대조적으로, 접합된 연마 용품은 일반적으로 3차원 체적의 연마 입자, 접합 재료, 및 선택적으로 약간의 다공성을 포함하는 자체 지지 용품이다. 접합된 연마 용품은 반드시 기판을 포함하지 않을 수 있으며, 기판이 본질적으로 없을 수 있다.
도 9는 실시양태에 따른 접합된 연마 용품의 사시도 예시를 포함한다. 도시된 바와 같이, 접합된 연마 용품(120)은 상부 표면(124), 하부 표면(126), 및 상부 표면(124)과 하부 표면(126) 사이에서 연장되는 측면(103)을 포함하는 대체로 원통형인 형상의 본체(101)를 가질 수 있다. 도 9의 고정 연마 용품은 비제한적인 예이며, 원추형, 컵 형상, 함몰된 중심 휠(예를 들어, T42) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 본체의 다른 형상이 이용될 수 있다. 마지막으로, 추가로 예시된 바와 같이, 본체(101)는 본체(101)를 회전시키고 재료 제거 작업을 용이하게 하도록 구성된 기계에 본체(101)를 장착하기 위한 아버 또는 샤프트를 수용하도록 구성될 수 있는 중앙 개구(185)를 포함할 수 있다.
접합된 연마 용품(120)은 본체(101)의 체적 내에 함유된, 예를 들어 연마 입자(105 및 128)의 그룹을 포함하는 연마 입자를 포함하는 본체(101)를 가질 수 있다. 연마 입자는 본체(101)의 3차원 체적 전체에 걸쳐 연장될 수 있는 접합 재료(107)에 의해 본체(101)의 3차원 체적 내에 수용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 접합 재료(107)는 유리질, 다결정질, 단결정질, 유기(예를 들어, 수지 ), 금속, 금속 합금 및 이들의 조합과 같은 재료를 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 연마 입자는 접합 재료(107) 내에 캡슐화될 수 있다. 본원에서 사용되는 "캡슐화"는 연마 입자 중 적어도 하나가 균질한, 또는 일반적으로 균질한, 본드 재료의 구성으로 완전히 둘러쌓임을 의미한다. 일 실시 형태에서, 접합된 연마 용품(120)은 본질적으로 고정 층이 없을 수 있다. 특정한 경우에, 접합된 연마 용품(120)은 본체(101)의 체적 전체에 걸쳐 실질적으로 균일할 수 있다. 보다 특정한 경우에, 본체(101)는 본체(101)의 체적 전체에 걸쳐 실질적으로 균질한 조성을 가질 수 있다.
실시 형태에 따르면, 접합된 연마 용품(120) 내에 함유된 연마 입자는 본 명세서의 실시 형태에 기재된 것에 따른 연마 재료를 포함할 수 있다.
접합된 연마 용품(120)은 1차 및 2차 유형의 연마 입자와 같은 하나 이상의 유형의 연마 입자를 포함하는 연마 입자의 조합을 포함할 수 있다. 1차 및 2차 유형은 고정된 연마 용품의 본체 내의 연마 입자의 함량을 지칭할 수 있으며, 여기서 1차 유형의 연마 입자는 2차 유형의 연마 입자보다 더 높은 함량으로 존재한다. 다른 경우에, 연마 입자의 1차 유형과 2차 유형 사이의 구별은 본체 내의 연마 입자의 위치에 기초할 수 있으며, 여기서 1차 연마 입자는 재료 제거의 초기 단계를 수행하거나 2차 연마 입자에 비해 대부분의 재료 제거를 수행하도록 위치될 수 있다. 또 다른 경우에, 1차 연마 입자와 2차 연마 입자 사이의 구별은 연마 입자의 연마 특성(예: 경도, 마손성, 파괴 역학 등)과 관련될 수 있으며, 여기서 1차 입자의 연마 특성은 일반적으로 다음과 같이 더 강건하다. 2차 유형의 연마 입자에 비해 2차 유형의 연마 입자로 간주될 수 있는 연마 입자의 일부 적합한 예는 희석제 입자, 응집된 입자, 응집되지 않은 입자, 천연 물질(예: 광물), 합성 물질, 및 이들의 조합을 포함한다.
특정 예에서, 접합된 연마 용품(120)은 적절한 재료 제거 작업을 용이하게 할 수 있는 본체(101) 내에 연마 입자의 특정 함량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본체(101)는 본체의 총 부피에 대해 적어도 0.5 부피% 및 60 부피% 이하의 연마 입자 함량을 포함할 수 있다.
또한, 접합된 연마 용품(120)의 본체(101)는 접합된 연마 용품(120)의 적절한 작동을 용이하게 할 수 있는 접합 재료(107)의 특정 함량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본체(101)는 본체의 총 부피에 대해 적어도 0.5 vol% 및 약 90 vol% 이하의 접합 재료(107)의 함량을 포함할 수 있다.
특정 예에서, 고정 연마 용품은 다공성 함량을 포함하는 본체(101)를 가질 수 있다. 다공도는 본체(101)의 전체 체적의 적어도 일부에 걸쳐 연장될 수 있고, 특정 경우에 본체(101)의 전체 체적에 걸쳐 실질적으로 균일하게 연장될 수 있다. 예를 들어, 다공도는 폐쇄된 다공도 또는 개방된 다공도를 포함할 수 있다. 폐쇄된 다공성은 결합 물질 및/또는 연마 입자에 의해 서로 분리된 분리된 기공의 형태일 수 있다. 이러한 폐쇄된 다공성은 기공 형성제에 의해 형성될 수 있다. 다른 경우에, 다공성은 본체(101)의 3차원 체적의 적어도 일부 전체에 걸쳐 연장되는 상호 연결된 채널 네트워크를 정의하는 개방 다공성일 수 있다. 본체(101)는 폐쇄 다공성 및 개방 다공성을 포함할 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 고정 연마 용품은 적절한 재료 제거 작업을 용이하게 할 수 있는 특정 함량의 다공성을 포함하는 본체(101)를 가질 수 있다. 예를 들어, 본체(101)는 본체의 총 부피에 대해 0.5 vol% 이상 80 vol% 이하의 기공률을 가질 수 있다.
다른 실시 형태에 따르면, 접합된 연마 용품(120)은 특정 연삭 작업을 용이하게 할 수 있는 특정 첨가제를 포함하는 본체(101)를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 본체(101)는 충전제, 분쇄 보조제, 기공 유도제, 중공 재료, 촉매, 커플링제, 경화제, 대전 방지제, 현탁제, 로딩 방지제, 윤활제, 습윤제, 염료, 충전제, 점도 개질제, 분산제, 소포제, 및 이들의 조합과 같은 첨가제를 포함할 수 있다.
도 9에 추가로 예시된 바와 같이, 본체(101)는 원하는 재료 제거 작업에 따라 변경될 수 있는 직경(183)을 가질 수 있다. 직경은 특히 본체(101)가 원추형 또는 컵형 윤곽을 갖는 경우에 본체의 최대 직경을 나타낼 수 있다.
더욱이, 본체(101)는 축축(180)을 따라 상부 표면(124)과 하부 표면(126) 사이에서 측면(103)을 따라 연장되는 특정 두께(181)를 가질 수 있다. 본체(101)는 1m 이하일 수 있는 본체(101)의 평균 두께일 수 있는, 두께(181)를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 본체(101)는 직경(183)과 두께(181) 사이에 특정 관계를 가질 수 있으며, 이는 특정 재료 제거 작업에 적합할 수 있는 직경:두께의 비율을 정의한다. 예를 들어, 본체(101)는 적어도 10:1, 가령, 적어도 15:1, 적어도 20:1, 적어도 50:1, 또는 심지어 적어도 100:1의 직경:두께의 비율을 가질 수 있다. 본체는 10,000:1 이하 또는 1000:1 이하의 직경:두께의 비율을 가질 수 있음이 이해될 것이다.
접합된 연마 용품(120)은 적어도 하나의 보강 부재(141)를 포함할 수 있다. 특정 경우에, 보강 재료(141)는 본체(101)의 전체 폭(예를 들어, 직경(183))의 대부분에 대해 연장될 수 있다. 예를 들어, 보강 부재(141)는 본체(101)의 전체 폭(예: 직경(183))의 일부에 대해서만 연장될 수 있다. 특정 예에서 보강 부재(141)는 특정 재료 제거 작업을 위해 본체에 적절한 안정성을 추가하기 위해 포함될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보강 부재(141)는 직포 재료, 부직포 재료, 복합 재료, 적층 재료, 모놀리식 재료, 천연 재료, 합성 재료 및 이들의 조합과 같은 재료를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 특정 경우에, 보강 부재(141)는 단결정 재료, 다결정 재료, 유리질 재료, 비정질 재료, 유리(예를 들어, 유리 섬유), 세라믹, 금속, 유기 재료, 무기 재료 및 이들의 조합을 포함한다. 특정 경우에, 강화 재료(141)는 유리섬유를 포함할 수 있고, 본질적으로 유리섬유로 형성될 수 있다.
특정 경우에, 보강 재료(141)는 본체(101)의 3차원 체적 내에, 보다 구체적으로 접합 재료(107)의 3차원 체적 내에 실질적으로 포함될 수 있다. 특정 경우에, 보강 재료(141)는 상부 표면(124), 측면(103), 및/또는 하부 표면(126)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 본체(101)의 외부 표면과 교차한다. 예를 들어, 보강 재료(141)는 상부 표면(124) 또는 하부 표면(126)과 교차할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 보강 재료(141)는 접합 재료(107)가 하나 이상의 보강 재료들 사이에 배치되도록 본체(101)의 상부 표면(124) 또는 하부 표면(126)을 정의할 수 있다. 단일 보강 부재(141)가 도 1의 실시예에 도시되어 있지만, 복수의 보강 부재가 의도된 재료 제거 적용에 적합한 다양한 배열 및 방향으로 본체(101) 내에 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
추가로 예시된 바와 같이, 본체(101)는 본체(101)의 3차원 체적을 정의하는 특정 축 및 평면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정 연마 용품(120)의 본체(101)는 축선(180)을 포함할 수 있다. 축축(180)에서, 본체(101)는 축축(180)을 따라 그리고 본체(101)의 특정 직경을 통해 여기서 0°로 지정된 특정 각도 배향으로 연장되는 제1 축 평면(131)을 포함할 수 있다. 본체(101)는 제1 축방향 평면(131)과 별개인 제2 축방향 평면(132)을 더 포함할 수 있다. 제2 축방향 평면(132)은 축방향 축(180)을 따라 그리고 여기에서 예로서 30°로 지정된 각도 위치에서 본체(101)의 직경을 통해 연장될 수 있다. 본체(101)의 제1 및 제2 축방향 평면(131, 132)은, 예를 들어 축 평면(131) 내의 연마 입자(191)의 축방향 집합체 및 연마 입자(192)의 축방향 집합체를 포함하는 본체(101) 내의 연마 입자의 특정 축방향 집합체를 정의할 수 있다. 또한, 본체(101)의 축방향 평면은 예를 들어 본체(101) 내의 축면(131 및 132) 사이의 영역으로 정의된 섹터(184)를 포함하여 본체(101) 사이의 섹터를 정의할 수 있다. 섹터는 개선된 재료 제거 작업을 촉진할 수 있는 연마 입자들의 특정 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 축방향 평면 내의 연마 입자를 포함하는 본체 내의 연마 입자 부분의 특징에 대한 본원의 언급은 또한 본체의 하나 이상의 섹터 내에 함유된 연마 입자의 그룹과 관련될 것이다.
추가로 예시된 바와 같이, 본체(101)는 축선(180)을 따른 특정 축 위치에서 상부 표면(124) 및/또는 바닥 표면(126)에 실질적으로 평행한 평면을 따라 연장되는 제1 방사상 평면(121)을 포함할 수 있다. 축축(180)을 따른 특정 축 위치에서 상부 표면(124) 및/또는 바닥 표면(126)에 실질적으로 평행한 방식으로 연장될 수 있는 제2 반경 평면(122)을 더 포함한다. 제1 반경 평면(121) 및 제2 반경 평면(122)은 본체(101) 내에서 서로 분리되어 있고, 보다 구체적으로, 제1 반경방향 평면(121)과 제2 반경방향 평면(122)은 축방향으로 서로 분리될 수 있다. 추가로 예시된 바와 같이, 특정 경우에, 하나 이상의 보강 부재(141)가 제1 및 제2 반경방향 평면(121 및 122) 사이에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 반경방향 평면(121 및 122)은 예를 들어, 제1 반경방향 평면(121)의 연마 입자(128) 그룹 및 제2 반경방향 평면(122)의 연마 입자(105) 그룹은 개선된 연삭 성능을 용이하게 할 수 있는 서로에 대해 특정 특징을 가질 수 있다.
본원 실시양태의 연마 입자는 특정 유형의 연마 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 입자는 형상화된 연마 입자 및/또는 세장형 연마 입자를 포함할 수 있으며, 여기서 세장형 연마 입자는 길이:폭 또는 길이:높이의 종횡비가 1.1:1 이상일 수 있다. 형상화된 연마 입자를 얻기 위해 다양한 방법이 이용될 수 있다. 입자는 상업적 공급원으로부터 얻거나 제조될 수 있다. 형상화된 연마 입자를 제조하는 데 사용되는 일부 적합한 공정은 침착, 인쇄(예: 스크린 인쇄), 성형, 프레싱, 주조, 절편화, 절단, 다이싱, 펀칭, 프레싱, 건조, 경화, 코팅, 압출, 압연 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 연장된 연마 입자를 얻기 위해 유사한 공정이 이용될 수 있다. 가늘고 긴 형태의 연마 입자는 분쇄 및 체질 기술을 통해 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 연마 작업 데이터를 결정하는 데 사용될 수 있는 실시간 데이터를 얻을 수 있는 웨어러블 디바이스를 포함할 수 있다. 실시간 데이터를 획득하기 위해, 웨어러블 디바이스는 도구의 환경 및/또는 도구 자체로부터 실시간으로 데이터를 수집할 수 있는 내장된 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서는 3개의 축(x, y 및 z)에서 가속도 정보를 측정하고 기록하도록 작동할 수 있는 가속도계를 포함할 수 있다. 따라서, 작업자가 웨어러블 디바이스를 착용한 상태에서 연마 작업을 수행할 때 장치는 작업을 수행하는 데 사용되는 도구와 관련된 가속도 정보를 측정하고 기록할 수 있다. 이 시나리오에서 가속도 정보는 도구의 진동 정도를 결정하는 데 사용될 수 있다.
연마 작업 데이터의 예인 진동 데이터는 다른 연마 작업 데이터를 외삽하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 진동 데이터는 작동 상태 및 작동 시간과 같은 도구의 작동 정보를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 작동 상태에는 "꺼짐", "유휴", "샌딩"(SANDING), "언밸런스드 디스크로 샌딩" 또는 "마모된 디스크로 샌딩"이 포함될 수 있다. 다른 예로서, 진동 데이터는 다른 변수들 중에서 작업 각도, 그립 견고함, 가해진 압력, 각속도(예를 들어, 분당 회전수, RPM)와 같은 수행된 연마 작업의 연삭 정보를 결정하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 작업이 수행되는 환경에 배치되는 원격 센서를 추가로 포함할 수 있다. 추가로 및/또는 대안적으로, 시스템은 연마 도구에 내장된 센서를 포함할 수 있다(예를 들어, 핸들, 도구의 본체 및/또는 연마 제품에 결합됨). 웨어러블 디바이스는 원격 센서 및/또는 연마 제품 또는 도구와 관련된 하나 이상의 센서와 통신하도록 구성될 수 있다.
예로서, 연마 도구는 연삭 휠 또는 디스크의 각속도(RPM)에 대한 정보를 제공하도록 작동 가능한 광학 또는 자기 센서를 포함할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 웨어러블 디바이스는 RPM 정보를 웨어러블 디바이스에 의해 획득된 진동 정보와 연관시키도록 연삭 도구와 통신하도록 구성될 수 있다. 그 다음 RPM 및/또는 진동 정보는 연삭 공구의 연삭력 및/또는 적용된 연삭력을 결정하는 데 사용될 수 있다. 다른 예로서, 웨어러블 디바이스는 연삭 도구의 작동 모드를 조정하기 위해 연삭 도구에 지침을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 웨어러블 디바이스는 소음 및/또는 진동 정보에 기초하여 RPM을 조정하고, 켜고, 및/또는 끄도록 연마 도구에 지시할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스가 소음 및/또는 진동 데이터를 기반으로 연삭 도구의 작동이 안전하지 않다고 결정하면 웨어러블 디바이스는 연삭 도구를 종료하도록 지시할 수 있다.
추가적으로, 웨어러블 디바이스는 수집된 데이터를 원격 서버로 전송하기 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스에는 Wi-Fi 연결, 및 클라우드 컴퓨팅 및/또는 클라우드 스토리지 기능에 대한 액세스가 포함될 수 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스는 연삭/연마 작업에 대한 실시간 피드백을 제공할 수 있는 원격 서버에 실시간 정보를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 여기에 설명된 시스템 및 방법은 연삭/연마 작업과 관련된 하나 이상의 성능 지표에 대한 실시간 정보를 제공할 수 있다.
추가적으로, 원격 서버는 수신된 데이터를 저장할 수 있다. 그런 다음 원격 서버는 일정 기간 동안 저장된 데이터(본 명세서에서 "이력 데이터"라고도 함)를 분석하거나 마이닝하여 아마도 연삭 도구와 관련된 하나 이상의 결정을 내릴 수 있다. 예를 들어, 원격 서버는 운영 또는 기업 개선 사항(예: 모범 운영 사례의 식별 및 교육)을 결정할 수 있다. 다른 예에서, 원격 서버는 아마도 많은 사용자에 걸쳐 주어진 애플리케이션에서 사용되는 상이한 연마 제품에 대한 상이한 가치 메트릭(예를 들어, 진동, 소음, 생산성, 제품 수명 등)을 비교할 수 있다.
또한, 웨어러블 디바이스는 하나 이상의 클라우드 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 웨어러블 디바이스는 다른 가능성 중에서 Node.js(예를 들어, 모든 곳에서 JavaScript) 런타임 환경에서 작동하는 이벤트 구동 스크립트를 포함할 수 있는 웹 애플리케이션을 실행하도록 작동 가능할 수 있다. 즉, 웨어러블 디바이스는 실시간 및/또는 비동기식 방식으로 클라우드 컴퓨팅 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 웨어러블 디바이스에 의해 검출 및/또는 생성된 애플리케이션 데이터는 Firebase와 같은 실시간 데이터베이스 및 스토리지 소프트웨어를 통해 클라이언트 디바이스 및/또는 클라우드 컴퓨팅 디바이스에 걸쳐 동기화될 수 있다. 일부 실시예에서, 웨어러블 디바이스는 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport) 또는 다른 유형의 메시징 프로토콜을 사용하여 원격 컴퓨팅 장치와 통신하도록 구성될 수 있다.
Ⅱ. 예시적인 웨어러블 디바이스
도 1은 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스(100)의 블록도를 예시한다. 웨어러블 디바이스(100)는 벨트, 손목 밴드, 발목 밴드, 목걸이, 또는 접착 기판 등과 같은 마운트를 포함할 수 있으며, 이는 사용자의 신체 표면에, 그 위에 또는 그에 근접하여 디바이스를 장착하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스(100)는 사용자의 신체 표면 상에, 내부에, 둘러싸거나, 또는 이에 인접하게 장착되도록 구성된 임의의 디바이스의 형태를 취할 수 있다. 예시적인 구현에서, 웨어러블 디바이스(100)는 사용자가 착용하는 보호 장갑에 장착될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 웨어러블 디바이스(100)는 손목 밴드를 포함할 수 있고 손목시계와 유사하게 착용될 수 있다(예를 들어, 도 2의 웨어러블 디바이스(202)).
일부 예들에서, 웨어러블 디바이스(100)는 헤드 장착형 디바이스(HMD)로서 제공되거나 이를 포함할 수 있다. HMD는 일반적으로 머리에 착용할 수 있고 착용자의 한쪽 눈 또는 양쪽 눈 앞에 디스플레이를 배치할 수 있는 모든 디스플레이 장치일 수 있다. 이러한 디스플레이는 착용자의 전체 시야를 차지하거나 착용자의 시야의 일부만 차지할 수 있다. 또한, 헤드 마운트 디스플레이는 크기가 다양할 수 있으며, 예를 들어 안경 스타일의 디스플레이와 같이 더 작은 형태를 취하거나 헬멧이나 안경과 같은 더 큰 형태를 취할 수 있다. HMD는 그 위에 위치된 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 이는 착용자의 신체와 접촉하거나 이에 근접할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 웨어러블 디바이스(100)는 데이터를 수집하기 위한 하나 이상의 센서(116), 수집된 데이터를 저장할 수 있고 명령어(114)를 포함할 수 있는 데이터 저장소(104), 하나 이상의 프로세서(들)(102), 원격 소스(예를 들어, 서버 또는 다른 장치/센서)와 통신하기 위한 통신 인터페이스(106), 및 디스플레이(108)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 웨어러블 디바이스(100)는 오디오 출력 장치(예를 들어, 스피커) 및 햅틱 피드백 장치를 포함할 수 있다(예를 들어, 다른 예들 중에서, 편심 회전 질량(ERM) 액츄에이터, 선형 공진 액츄에이터(LRA), 또는 압전 액츄에이터).
하나 이상의 센서(116)는 웨어러블 디바이스(100)의 환경으로부터 또는 이와 관련하여 실시간으로 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 데이터의 실시간 수집은 센서가 주기적으로 또는 지속적으로 데이터를 수집하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(116)는 센서의 환경에서(예를 들어, 센서 근처에서 작동하는 연마 도구로부터의) 소리를 검출하도록 구성된 소리 검출 장치(예를 들어, 마이크로폰)를 포함할 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 센서(116)는 웨어러블 디바이스(100)의 조작자로부터 데이터를 수집하거나 조작자와 연관되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(116)는 조작자의 가속도(예를 들어, 웨어러블 디바이스(100)가 장착된 조작자의 손의 가속도)를 측정하도록 구성된 가속도계(예를 들어, 3축 가속도계)를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 하나 이상의 센서(116)에 의해 수집된 데이터는 연마 작업 데이터를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 이는 그 후 연마/연삭 작업에 대한 실시간 데이터를 획득하고, 이 도구를 사용 중인 사용자의 사용자 경험을 캡처하며, 및/또는 운영 및/또는 기업 개선 결정(예: 일정 기간 동안 수집된 데이터를 기반으로)하는데 사용될 수 있다.
하나 이상의 센서(116)는 또한 IMU 및 자이로스코프와 같은 움직임을 감지하기 위한 다른 센서를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 센서(116)는 위치 추적 센서(예를 들어, GPS 또는 다른 포지셔닝 장치), 광 강도 센서, 온도계, 시계, 힘 센서, 압력 센서, 광 센서, 홀 센서, 진동 센서, 음압 센서, 자력계, 적외선 센서, 카메라, 압전 센서 등과 같은 다른 유형의 센서를 포함할 수 있다. 이러한 센서 및 그 구성요소는 웨어러블 디바이스(100)가 착용자의 일상적인 활동에 큰 지장을 주지 않으면서 신체에 착용될 수 있도록 소형화될 수 있다. 하나 이상의 센서(116)는 배터리로 구동될 수 있거나 내부 에너지 수확 메커니즘(예를 들어, 광기전 에너지 수확 시스템 또는 압전 에너지 수확 시스템)을 가질 수 있어 "자체 전력 공급"된다.
프로세서(102)는 명령어(114)에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 이상의 센서(116)를 제어하도록 구성될 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 명령어(114)는 실시간 데이터를 수집하기 위한 것일 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 하나 이상의 센서(116)에 의해 수집된 실시간 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 데이터를 연마 도구의 거동 또는 도구를 사용하는 사용자의 경험을 나타내는 정보로 변환하도록 구성될 수 있다.
데이터 저장소(104)는 프로세서(102)에 의해 판독가능한 자기 디스크, 광 디스크, 유기 메모리, 및/또는 임의의 다른 휘발성(예: RAM) 또는 비휘발성(예: ROM) 저장 시스템을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 데이터 저장소(104)는 센서 판독값, 프로그램 설정(예를 들어, 웨어러블 디바이스(100)의 거동을 조정하기 위해), (예를 들어, 디바이스(100) 상의 사용자 인터페이스로부터의, 또는 원격 디바이스로부터 전송되는) 사용자 입력, 등과 같이, 데이터의 표시사항을 저장하기 위한 데이터 저장소를 포함할 수 있다. 데이터 저장소(104)는 또한 장치(100)가 명령에 의해 지정된 동작을 수행하게 하는 프로세서(102)에 의한 실행을 위한 프로그램 명령(114)을 포함할 수 있다. 작업에는 여기에 설명된 방법 중 하나가 포함될 수 있다.
통신 인터페이스(106)는 웨어러블 디바이스(100) 내에서 및/또는 웨어러블 디바이스(100)와 하나 이상의 다른 디바이스들 사이의 통신을 가능하게 하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 하드웨어는 예를 들어 송신기, 수신기 및 안테나를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(106)는 하나 이상의 유선 또는 무선 통신 프로토콜에 따라 하나 이상의 다른 장치와의 통신을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(106)는 하나 이상의 IEEE 801.11 표준, ZigBee 표준, Bluetooth 표준, LoRa(저전력 광역 네트워크), 등과 같은 하나 이상의 무선 통신 표준에 따라 웨어러블 디바이스(100)에 대한 무선 데이터 통신을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(106)는 WiFi 연결 및 클라우드 컴퓨팅 및/또는 클라우드 스토리지 기능에 대한 액세스를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 통신 인터페이스(106)는 하나 이상의 다른 디바이스와의 유선 데이터 통신을 용이하게 하도록 구성될 수 있다.
디스플레이(108)는 데이터를 디스플레이하도록 구성된 임의의 유형의 디스플레이 구성요소일 수 있다. 일례로서, 디스플레이(108)는 터치스크린 디스플레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 디스플레이(108)는 액정 디스플레이(LCD) 또는 발광 다이오드(LED) 디스플레이와 같은 평판 디스플레이를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(110)는 웨어러블 디바이스(100)에 데이터 및 제어 신호를 제공하는 데 사용되는 하나 이상의 하드웨어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(110)는 다른 가능한 유형의 사용자 입력 장치 중에서, 마우스 또는 포인팅 장치, 키보드 또는 키패드, 마이크, 터치패드 또는 터치스크린를 포함할 수 있다. 일반적으로, 사용자 인터페이스(110)는 조작자가 웨어러블 디바이스(100)에 의해 제공되는(예를 들어, 디스플레이(108)에 의해 디스플레이되는) 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)와 상호작용할 수 있게 할 수 있다. 예로서, 사용자 인터페이스(110)는 조작자가 조작자에 의해 수행될 태스크를 나타내는 입력을 제공하도록 허용할 수 있다. 다른 예로서, 작업자는 작업을 수행하는 데 사용되는 도구를 나타내는 입력 및/또는 작업자가 연마 작업을 수행할 수 있는 워크피스를 나타내는 입력을 제공할 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스(202)를 사용하는 시나리오(200)를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 웨어러블 디바이스(202)는 사용자의 손(204)의 손목에 장착되는 손목 장착형 장치(202)의 형태이다. 사용자의 손(204)은 작업을 수행할 때 조작자가 선호하는 조작자의 지배적인 손일 수 있다. 여기서, 조작자는 (여기에서 "연마 장치"로도 지칭될 수 있는) 연마 도구(206)의 핸들(210) 또는 핸들(212)을 잡기 위해 (착용형 장치(202)가 장착된) 손(204)을 사용할 수 있다. 일부 예들에서, 사용자는 양쪽 손목에 웨어러블 디바이스를 착용할 수 있다. 다른 예에서, 웨어러블 디바이스(202)는 연마 도구(206)에 직접 부착될 수 있고, 아마도 핸들(210) 또는 핸들(212)에서 감싸거나 달리 부착될 수 있다.
예 내에서, 연마 도구(206)는 워크피스(도 2에 도시되지 않음)에 대한 수동 연삭 작업을 수행하도록 구성된 임의의 도구일 수 있다. 이러한 수동 연삭 작업에는 연삭, 연마, 버핑, 호닝, 절단, 드릴링, 샤프닝, 파일링, 래핑, 샌딩 및/또는 기타 유사한 작업이 포함될 수 있다. 그러나, 진동 및/또는 소음을 포함할 수 있는 다른 유형의 수동 기계 작동이 고려된다. 예를 들어, 망치질, 끌기, 크림핑, 타격 또는 기타 수동 작업이 본 개시 내용의 맥락 내에서 가능하다.
따라서, 연마 도구(206)는 연마 작업 중 하나 이상을 수행하도록 구성된 장치일 수 있다. 예를 들어, 연마 도구(206)는 다른 예들 중에서도, 직각 연삭 도구, 전동 드릴, 해머 드릴 및/또는 충격 해머, 톱, 평면, 스크루드라이버, 라우터, 샌더, 앵글 그라인더, 정원 기기 및/또는 다기능 도구일 수 있다.
또한, 연마 도구(206)는 도구가 연마 작업 중 하나 이상을 수행할 수 있게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 특히, 도구(206)는 설명된 하나 이상의 작업을 수행하기 위한 연마 용품을 포함할 수 있다. 연마 용품은 워크피스를 성형하거나 마무리하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 재료는 방해석(탄산칼슘), 에머리(불순한 커런덤), 다이아몬드 더스트(예: 합성 다이아몬드), 노바쿨라이트, 부석, 루즈, 모래, 커런덤, 석류석, 사암, 트리폴리, 분말 장석, 스타우로라이트, 보라존, 세라믹, 세라믹 산화알루미늄, 세라믹 산화철, 커런덤, 유리 분말, 강철 연마재, 탄화규소(카보런덤), 지르코니아 알루미나, 탄화붕소 및 슬래그와 같은 연마 광물을 포함할 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 하나 이상의 재료는 결합을 사용하여 함께 압착되고 결합되는 거친 입자 집합체를 포함하는 복합 재료를 포함할 수 있다. 복합 재료는 점토, 수지, 유리, 고무, 산화알루미늄, 탄화규소, 탄화텅스텐, 석류석 및/또는 가드너 세라믹을 포함할 수 있다.
또한, 연마 용품은 많은 형상 중 하나를 가질 수 있다. 예를 들어, 물품은 다른 예 중에서 블록, 막대기, 바퀴, 링 또는 디스크의 형태를 취할 수 있다. 도 2에 도시된 예에서, 연마 도구(206)는 휠 형상의 연마 용품(208)을 포함할 수 있다.
추가로, 연마 도구(206)는 작업을 수행하기 위해 연마 용품을 작동시키도록 구성될 수 있는 전원을 포함할 수 있다. 예에서, 전원은 전기 모터, 가솔린 엔진 또는 압축 공기일 수 있다. 연마 도구(206)는 또한 전원을 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 특히 경질 플라스틱, 페놀 수지 또는 중간 경질 고무로 형성될 수 있다.
연마 도구(206)는 도구(206)에 새겨지거나 부착될 수 있는 스캔 가능한 식별자(예: QR 코드, 바코드, 일련 번호 등)와 같은 식별 특징(218)을 포함할 수 있다. 식별 특징은 도구(206)의 유형, 도구(206)의 제조업체, 도구(206)의 모델, 및/또는 도구(206)의 고유 식별자를 식별하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 연마 도구(206)의 구성요소는 식별 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 용품(208)은 연마 용품에 새겨진 및/또는 연마 용품에 부착된 식별 특징부(220)를 포함할 수 있다. 식별 특징은 연마 용품의 유형, 연마 용품의 제조자, 연마 용품의 모델, 및/또는 연마 용품의 고유 식별자를 식별하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 디바이스(202)의 하나 이상의 센서는 연마 도구(206)의 식별 특징부(218)를 읽거나 스캔하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 센서는 도구(206)의 유형을 결정하기 위해 도구(206)의 이미지를 캡처하고 분석할 수 있는 이미지 캡처 장치(가령, 카메라)일 수 있다. 다른 예에서, 센서는 도구(206) 상의 식별 이미지 또는 코드를 스캔하도록 구성된 스캐너일 수 있다. 예를 들어, 센서는 도구(206)에 부착된 식별 특징(218)(예를 들어, QR 코드)을 판독하도록 구성된 QR 코드 스캐너일 수 있다. 바코드 스캐너 및 RF 판독기와 같은 식별 목적으로 사용될 수 있는 다른 센서들이 또한 여기에서 고려된다. 하나 이상의 센서는 또한 연마 용품(208)의 식별 특징부(220)와 같은 도구(206)의 임의의 다른 식별 특징부를 판독하거나 스캔하도록 구성될 수 있다.
도구(206) 및/또는 그 구성요소를 식별하는 것은 웨어러블 디바이스(202)가 도구(206) 및/또는 그 구성요소와 연관된 정보를 조작자에게 제공하는 것을 허용할 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 식별은 웨어러블 디바이스(202)가 환경에서 하나 이상의 센서에 의해 수집된 데이터를 원하는 동작을 수행하는 데 사용되는 특정 도구(206) 및/또는 특정 구성요소와 연관시키는 것을 허용할 수 있다.
시나리오(200)에서, 웨어러블 디바이스(202)의 하나 이상의 센서는 디바이스(202)의 환경으로부터 또는 디바이스(202)의 환경과 연관된 데이터 및/또는 조작자로부터 또는 조작자와 연관된 데이터를 연속적으로 또는 주기적으로 수집할 수 있다. 본 명세서에서 또한 설명된 바와 같이, 이러한 환경에 배치된 하나 이상의 추가 센서는 디바이스(202)의 환경으로부터 또는 그 환경과 관련된 데이터 및/또는 조작자로부터 또는 조작자와 관련된 데이터를 추가로 수집할 수 있다. 도구(206)와 관련된 웨어러블 디바이스(202)에 의해 수집된 데이터는 연마 작업 데이터를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 연마 작업 데이터는 도구(206)에 의해 방출된 소리를 나타내는 소리 데이터, 웨어러블 디바이스(202)에 의해 수집된 가속도 데이터, 도구(206)의 진동을 나타내는 진동 데이터, 및/또는 소리, 가속도 및/또는 소리로부터 외삽된 데이터 또는 진동 데이터(예: 적용된 힘 데이터, RPM 데이터, 사용률 등)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 센서는 워크피스를 나타내는 정보를 수집할 수 있다. 예에서, 웨어러블 디바이스(202)의 이미지 캡처 디바이스(예를 들어, 카메라)는 워크피스의 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. 워크피스의 유형, 워크피스의 치수, 워크피스의 표면 특성 및/또는 환경에서의 워크피스의 배열(예: 방향, 각도, 환경의 기준점에 대한 위치(예를 들어, 도구(206)에 대한) 등)을 포함한, 워크피스의 상태를 결정하기 위해, 이미지가 분석될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 디바이스(202)의 마이크로폰은 사운드 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 사용자가 웨어러블 디바이스(202)를 착용한 상태에서 도구(206)를 조작할 때, 마이크는 도구(206)에서 방출되는 소리를 수집할 수 있다. 수집된 소리 데이터는 정보를 외삽하기 위해 웨어러블 디바이스(202)에 의해 분석될 수 있다. 예로서, 수집된 사운드 데이터는 연마 제품(208)이 작동하는 RPM을 결정하는데 사용될 수 있다. 특히, 웨어러블 디바이스(202)는 연마 제품(208)의 추정된 RPM 값을 결정하기 위해 사운드 데이터의 진폭을 분석할 수 있다. 일부 예에서, 웨어러블 디바이스(202)는 사운드 진폭을 도구(206)가 작동할 때의 추정된 RPM 값과 상관시키는 테이블을 사용할 수 있다. 음향 진폭과 추정 RPM 값의 대응 관계는 도구(206)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
추가로, 결정된 RPM 값은 다른 연마 작업 데이터를 외삽하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)는 도구(206)의 연삭력을 결정하기 위해 RPM 값을 사용할 수 있다. 웨어러블 디바이스(202)는 특정 도구의 RPM 사이의 상관관계를 나타내는 데이터(예를 들어, 테이블)를 사용함으로써 그렇게 할 수 있다. 그리고 공구에 의해 가해지는 연삭력. 따라서, 웨어러블 디바이스(202)는 RPM 값으로부터 연삭력을 외삽하기 전에 도구(206)를 식별하려고 할 수 있다. 다른 예로서, 웨어러블 디바이스(202)는 워크피스에 가해지는 힘을 결정하기 위해 RPM 값을 사용할 수 있다. 웨어러블 디바이스(202)는 특정 도구의 RPM과 도구에 의해 가해지는 연삭력 사이의 상관관계를 나타내는 데이터(예를 들어, 표)를 사용하여 그렇게 할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 디바이스(202)의 가속도계는 사용자의 가속도 데이터, 특히 사용자의 손(204)과 관련된 가속도 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 사용자가 도구(206)를 동작 중일 때, 도구(206)가 사용될 때 진동하는 결과로 사용자의 손이 진동할 수 있다. 따라서 가속도계는 진동에 따른 손의 가속도를 측정할 수 있다. 손의 진동은 도구의 진동의 결과이기 때문에 가속도계에 의해 수집된 가속도 정보는 도구의 진동을 나타낼 수 있다.
일 구현에서, 가속도계는 3개의 축(x, y, 및 z)에서 가속도 정보를 측정하고 기록하도록 동작가능한 3축 가속도계일 수 있다. 측정된 가속도 정보는 반복적인 진동 시스템에 분산된 에너지를 나타낼 수 있는 gRMS 값을 계산하는 데 사용될 수 있다. 특히, gRMS 값은 가속도(arms)의 RMS 값을 사용하여 계산될 수 있으며, 여기서 arms는 다음과 같이 계산될 수 있다.
여기서,
gRMS 값은 가속도(arms)의 RMS 값으로부터 얻을 수 있다. 특히, gRMS 값은 가속도의 RMS 값일 수 있으며, 여기서 가속도는 g로 표시된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, gRMS 값은 도구(206)의 진동을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 디바이스(202)는 다중(예를 들어, 2, 3, 10, 또는 N) 가속도계를 포함할 수 있다. 다중 가속도계 각각은 상이한 유형의 가속도계일 수 있다. 예를 들어, 다중 가속도계 중 하나는 압전 가속도계일 수 있는 반면 다중 가속도계 중 다른 하나는 MEMS(마이크로 전자 기계 시스템) 가속도계일 수 있다. 다중 가속도계 각각은 특정 진동 범위 내에서 특정 샘플링 속도로 가속 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)가 2개의 가속도계를 갖는 경우, 가속도계 중 하나는 1ms마다 10 내지 500Hz 범위의 데이터를 수집하도록 구성될 수 있고 다른 가속도계는 0.5ms마다 500 내지 1000Hz 범위의 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 다중 가속기의 사용은 웨어러블 디바이스(202)가 더 큰 측정 범위에서 진동을 검출하는 것을 허용할 수 있고 각각의 측정 범위 내에서 더 정확한 측정을 허용할 수 있다.
일 실시예에서, 연마 작업 데이터는 연마 도구(206)에 관한 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 예에서, 정보는 연마 도구(206)의 하나 이상의 연삭 매개변수를 나타낼 수 있다. 하나 이상의 연삭 매개변수는 연마 용품의 각속도(예를 들어, 분당 회전수, RPM), 작업 각도, 그립 견고함, 인가된 압력, 작업의 심각성, 및 도구가 경험하는 충격을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 정보는 작동 상태 및 작동 시간과 같은 도구의 작동 정보를 나타낼 수 있다. 또 다른 예에서, 정보는 연마 도구(206) 또는 그의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 연마 물품)의 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상태는 연마 제품(208)의 손상 또는 불균형을 나타낼 수 있다.
다른 실시예에서, 연마 작업 데이터는 사용자에 관한 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자에 관한 정보는 할당된 작업을 수행하는 데 소요된 시간, 유휴 시간 및/또는 생산 시간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소리 데이터 및/또는 진동 데이터는 도구(206)가 작동 중일 때를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
실시예에서, 웨어러블 디바이스(202)는 연마 도구(206) 및/또는 사용자에 관한 정보를 결정하기 위해 데이터를 분석할 수 있다. 웨어러블 디바이스(202)는 또한 원격 서버(216)에 통신 가능하게 결합될 수 있고, 센서에 의해 수집된 실시간 데이터를 서버에 제공할 수 있다. 따라서, 서버(216)는 추가적으로 및/또는 대안적으로 데이터를 연마 도구(206) 및/또는 사용자에 관한 정보로 변환할 수 있다.
또한, 원격 서버(216)는 연마 작업과 관련된 실시간 피드백 및/또는 통지를 제공하기 위해 데이터를 분석할 수 있다. 이러한 방식으로, 원격 서버(216)는 연삭/연마 작업과 관련된 하나 이상의 성능 지표에 대한 실시간 정보를 제공할 수 있다. 서버(216)에 의해 제공되는 표시자들에 기초하여, 웨어러블 디바이스(202)는 특정 통지 또는 피드백을 사용자에게 제공하기로 결정할 수 있다.
예로서, 센서 데이터의 분석에 기초하여, 서버(216)는 연마 도구의 연마 용품이 손상되거나 오작동한다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 서버(216)는 가속도 및/또는 소음 데이터를 분석하여 연마 용품이 손상 및/또는 불균형한지를 결정할 수 있다. 더 구체적으로, 서버(216)는 손상되거나 오작동하는 연마 용품을 나타낼 수 있는 가속도 및/또는 소음 데이터에서 하나 이상의 패턴을 검출할 수 있다. 예를 들어, 스파이크 또는 피크의 첫 번째 패턴은 손상된 연마 도구를 나타낼 수 있고 스파이크 또는 피크의 두 번째 패턴은 오작동하는 연마 도구를 나타낼 수 있다.
그 다음, 서버(216)는 연마 용품이 손상되거나 오작동한다는 표시를 웨어러블 디바이스(202)에 제공할 수 있다. 표시를 수신하는 것에 응답하여, 웨어러블 디바이스(202)는 연마 용품이 손상되거나 오작동한다는 것을 사용자에게 표시하는 시각적, 촉각적, 및/또는 오디오 경고를 출력할 수 있다. 추가적으로, 경고는 사용자에게 교체 물품을 주문하거나 물품에 대한 유지보수를 요청할 수 있는 옵션을 제공할 수 있다.
다른 예로서, 센서 데이터의 분석에 기초하여, 서버(216)는 연마 휠(208)이 불균형하다고 결정할 수 있다. 결정은 가속도 및/또는 소음 데이터의 분석에 기초할 수 있다. 더 구체적으로, 서버(216)는 손상되거나 오작동하는 연마 용품을 나타낼 수 있는 가속도 및/또는 소음 데이터에서 하나 이상의 패턴을 검출할 수 있다. 예를 들어, 스파이크 또는 봉우리의 특정 패턴은 불균형 연마 휠을 나타낼 수 있다.
그 다음, 서버(216)는 연마 휠(208)이 불균형하다는 표시를 웨어러블 디바이스(202)에 제공할 수 있다. 표시를 수신하는 것에 응답하여, 웨어러블 디바이스(202)는 연마 휠이 불균형하다는 것을 사용자에게 표시하는 시각적, 촉각적, 및/또는 오디오 경고를 출력할 수 있다.
또 다른 예로서, 센서 데이터의 분석에 기초하여, 서버(216)는 수행되는 작업의 심각도가 연마 도구(206)에 대한 임계 심각도를 초과한다고 결정할 수 있다. 이러한 결정은 가속도 및/또는 소음 데이터의 분석에 기초할 수 있다. 더 구체적으로, 서버(216)는 동작의 심각도가 임계값 심각도를 초과함을 나타낼 수 있는 가속도 및/또는 노이즈 데이터의 피크를 검출할 수 있다. 그 다음, 서버(216)는 임계 심각도가 초과되었다는 표시를 웨어러블 디바이스(202)에 제공할 수 있다. 표시를 수신하는 것에 응답하여, 웨어러블 디바이스(202)는 임계 심각도가 초과되고 있음을 사용자에게 표시하는 시각적, 촉각적, 및/또는 오디오 경고를 출력할 수 있다.
또 다른 예로서, 데이터의 분석에 기초하여, 서버(216)는 사용자가 동작을 잘못 수행하고 있다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 결정은 자이로스코프 데이터 및 작업이 수행되고 있는 워크피스를 나타내는 서버(216)에 이용가능한 임의의 정보에 기초할 수 있다(예를 들어, 워크피스를 나타내는 이미지와 같은 센서 데이터에 기초하여). 특히, 서버(216)는 자이로스코프의 기준 프레임에 대한 워크피스의 각도를 결정하기 위해 워크피스를 나타내는 데이터를 사용할 수 있다. 그 다음, 서버(216)는 자이로스코프 데이터에 기초하여 사용자가 (작업 및/또는 워크피스에 대한 정보에 기초하여 결정되는) 권장 각도와 다른 각도로 연마 도구를 위치시키고 있다는 것을 결정할 수 있다.
그 다음, 서버(216)는 사용자가 동작을 잘못 수행하고 있다는 표시를 웨어러블 디바이스(202)에 제공할 수 있다. 표시를 수신하는 것에 응답하여, 웨어러블 디바이스(202)는 사용자가 동작을 부정확하게 수행하고 있음을 사용자에게 표시하는 시각적, 햅틱, 및/또는 오디오 경고를 출력할 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 웨어러블 디바이스(202)는 동작의 정확한 수행을 나타내는 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
또 다른 예로서, 데이터의 분석에 기초하여, 서버(216)는 사용자의 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, 결정은 가속도 및/또는 소음 데이터의 분석에 기초할 수 있다. 더 구체적으로, 가속도 및/또는 소음 데이터의 지속기간이 임계 지속기간보다 큰 것에 기초하여, 서버(216)는 사용자가 적어도 임계 기간 동안 동작을 수행하고 있다고 결정할 수 있다.
그 다음, 서버(216)는 사용자가 임계 기간 동안 동작을 수행했다는 표시를 웨어러블 디바이스(202)에 제공할 수 있다. 웨어러블 디바이스는 사용자가 임계 기간 동안 동작을 수행하고 있다는 시각적, 촉각적, 및/또는 오디오 경고를 사용자에게 제공할 수 있다.
웨어러블 디바이스의 다른 예로서, 도 22가 제공된다. 특히, 도 22는 예시적인 실시예에 따른 웨어러블 디바이스(2202)를 사용하는 시나리오(2200)를 도시한다. 웨어러블 디바이스(2202)는 사용자의 손(2204)의 손목에 부착된 손목시계의 형태이다. 이어서 손(2204)은 연마 도구(2206)의 핸들(2210)을 잡는다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 예시적인 동작 상태의 테이블(300)을 도시한다. 특히, 각각의 작동 상태에 대해, 테이블(300)은 각각의 작동 상태를 나타내는 진동 데이터(예를 들어, gRMS 데이터)의 패턴을 나타낸다. 행(302)에 의해 도시된 바와 같이, 서버는 진동 데이터에서 안정적인 패턴을 검출하는 경우 연마 도구의 작동 상태가 "오프"라고 결정할 수 있다. 행(304)에 의해 도시된 바와 같이, 서버가 진동 데이터에서 작은 피크를 검출하는 경우 서버는 사용자의 상태가 "보행 중"(WALKING)이라고 결정할 수 있다. 행(306)에 의해 도시된 바와 같이, 서버가 진동 데이터에서 안정적인 기울기를 검출하면 서버는 연마 도구의 작동 상태가 "유휴"(IDLE)라고 결정할 수 있다. 행(308)에 의해 도시된 바와 같이, 서버가 진동 데이터의 피크 및 정상 기울기를 검출하는 경우 서버는 연마 도구의 작동 상태가 "샌딩"(SANDING)이라고 결정할 수 있다. 행(310)에 의해 도시된 바와 같이, 서버가 제1 임계값보다 큰 진동 신호 강도를 검출하면 서버는 연마 도구의 작동 상태가 "마모된 상태로 샌딩"(SANDING WITH A WORN DISK)임을 결정할 수 있다. 행(312)에 의해 도시된 바와 같이, 서버는 서버가 제1 임계값보다 큰 제2 임계값보다 큰 진동 신호 강도를 검출하는 경우 연마 도구의 작동 상태가 "불균형 디스크로 샌딩"(SANDING WITH AN UNBALNACED DISK)임을 결정할 수 있다. 테이블(300)의 동작 상태는 예시적인 동작 상태이고 다른 예시적인 동작 상태가 여기에서 고려된다.
도 4, 5, 6A, 6B, 7, 및 8은 각각 상이한 조건 하에서 웨어러블 디바이스에 의해 수집된 예시적인 가속도 및/또는 진동 데이터의 그래프를 도시한다. 그래프는 특정 조건 또는 성능 지표를 나타내는 데이터 패턴을 외삽하는 데 사용될 수 있다. 여기에 설명된 바와 같이, 컴퓨팅 시스템은 패턴을 외삽하기 위해 하나 이상의 데이터 분석 방법을 사용할 수 있다. 이러한 방법에는 기계 학습(예: 베이지안 분류기, 지원 벡터 머신, 선형 분류기, k-최근접이웃 분류기, 결정 트리, 랜덤 포레스트 및 신경망), 고속 푸리에 변환(FFT), 인공 지능(AI) 방법(예: 신경망, 퍼지 논리, 클러스터 분석 또는 패턴 인식), 필터링, 피크 값, 평균, 표준 편차, 왜도(skewness) 및/또는 첨도(kurtosis)를 포함한다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 그래프(402, 404, 406, 408)를 도시한다. 특히, 그래프는 두 가지 테스트 조건에서 연마 도구의 전원 신호와 도구의 진동 데이터를 나타낸다. 첫 번째 테스트 조건은 사용자가 4.5인치 플랩 디스크를 포함하는 연마 장치를 사용하여 정상 조건에서 작업을 수행하는 것과 관련된다. 그래프(402)는 작업을 수행하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스에 의해 수집된 진동 데이터를 도시하고 그래프(404)는 연마 도구의 전력 신호를 도시한다. 두 번째 테스트 조건은 사용자가 4.5인치 플랩 디스크를 포함하는 연마 장치를 사용하여 가혹 조건에서 작업을 수행하는 것과 관련된다. 그래프(406)는 웨어러블 디바이스에 의해 수집된 진동 데이터를 도시하고 그래프(408)는 연마 도구의 전력 신호를 도시한다.
일 실시예에서, 이러한 그래프는 작동 중 도구에 공급되는 전력 신호와 작동 중 도구의 진동 사이의 상관관계를 외삽하는 데 사용될 수 있다. 이 그래프에서 볼 수 있듯이 진동 데이터의 진폭은 전원 신호가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 따라서, 진동 데이터는 전력 신호가 연마 도구에 제공되고 있는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 임계 시간 기간 동안 임계치보다 큰 진폭을 갖는 진동 데이터는 진폭이 임계치보다 큰 기간 동안 전력이 공급되는 연마 도구를 나타낼 수 있다. 또한, 적어도 임계 시간 기간 동안 제2 임계값보다 큰 진폭을 갖는 진동 데이터는 진동 데이터의 진폭이 제2 임계값보다 큰 기간 동안 가혹 조건 하에 작동하는 연마 도구를 나타낼 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 그래프(502, 504, 506, 508, 510, 및 512)를 예시한다. 각각의 그래프는 두 가지 테스트 조건에서 7인치 얇은 연마 휠을 포함하는 연마 도구를 사용하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스에 의해 측정된 각 축의 가속도 신호를 묘사한다. 첫 번째 테스트 조건은 사용자가 연마 장치를 사용하여 정상적인 조건에서 작업을 수행하는 것을 포함한다. 그래프(502)는 x축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(504)는 y축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(506)는 제1 테스트 조건 하에서 z축의 가속도 데이터를 도시한다. 두 번째 테스트 조건은 사용자가 연마 장치를 사용하여 가혹 조건에서 작업을 수행하는 것이다. 그래프(508)는 x축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(510)는 y축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(512)는 제2 테스트 조건 하에서 z축의 가속도 데이터를 도시한다.
일 실시예에서, 연마 도구를 작동하는 수준의 정도는 그래프(502-512)에 도시된 가속도 데이터로부터 외삽될 수 있다. 특히, 가혹 조건에서 연마 도구를 작동할 때 가속 데이터는 정상 조건에서 연마 도구를 작동할 때보다 더 높은 피크를 포함한다. 구체적으로, 3개의 축 각각의 가혹 조건 가속도 데이터는 정상 조건 가속도 데이터보다 더 높은 피크/진폭을 갖는다. 따라서, 각 축의 진동 데이터에서 임계값보다 큰 피크는 심각한 작동 조건을 나타낼 수 있다.
도 6a는 예시적인 실시예에 따른 그래프(602, 604, 606, 608, 610, 612)를 예시한다. 각각의 그래프는 두 가지 테스트 조건에서 7인치 얇은 연마 휠을 포함하는 연마 도구를 사용하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스에 의해 측정된 각 축의 가속도 신호를 묘사한다. 첫 번째 테스트 조건은 사용자가 연마 장치를 사용하여 정상적인 조건에서 작업을 수행하는 것을 포함한다. 그래프(602)는 x축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(604)는 y축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(606)는 제1 테스트 조건 하에서 z축의 가속도 데이터를 도시한다. 두 번째 테스트 조건은 사용자가 불균형 7인치 얇은 연마 휠을 포함하는 연마 장치를 사용하여 작업을 수행하는 것과 관련된다. 그래프(608)는 x축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(610)는 y축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(612)는 제2 테스트 조건 하에서 z축의 가속도 데이터를 도시한다.
도 6b는 예시적인 실시예에 따른 그래프(614, 616, 618, 620, 622, 및 624)를 예시한다. 각각의 그래프는 두 가지 테스트 조건에서 4.5인치 얇은 연마 휠을 포함하는 연마 도구를 사용하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스에 의해 측정된 각 축의 가속도 신호를 묘사한다. 첫 번째 테스트 조건은 사용자가 연마 장치를 사용하여 정상적인 조건에서 작업을 수행하는 것을 포함한다. 그래프(614)는 x축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(616)는 y축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(618)는 제1 테스트 조건 하에서 z축의 가속도 데이터를 도시한다. 두 번째 테스트 조건은 사용자가 불균형 4인치 얇은 연마 휠을 포함하는 연마 장치를 사용하여 작업을 수행하는 것과 관련된다. 그래프(620)는 x축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(622)는 y축의 가속도 데이터를 도시하고, 그래프(624)는 제2 테스트 조건 하에서 z축의 가속도 데이터를 도시한다.
실시예에서, 연마 도구의 디스크가 불균형하다는 표시는 그래프(602-612) 및/또는 그래프(614-624)에 도시된 가속 데이터로부터 외삽될 수 있다. 특히, 휠이 불균형한 상태에서 연마공구를 조작할 때, y축의 가속도 데이터는 정상적인 조건에서 연마공구를 조작할 때의 y축의 가속도 데이터와 비교하여 상당한 신호 변화를 포함한다. 따라서, 아마도 연마 도구의 정상 작동과 비교하여 y-축의 가속도 데이터에서 상당한 신호 변화를 검출하는 것은 휠이 불균형하다는 것을 나타낼 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 그래프(702, 704, 706, 708, 710, 및 712)를 예시한다. 각각의 그래프는 2가지 테스트 조건에서 4.5인치 얇은 연마 플랩 디스크를 포함하는 연마 도구를 사용하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스에 의해 측정된 각 축의 진동 신호를 묘사한다. 첫 번째 테스트 조건은 사용자가 연마 장치를 사용하여 정상적인 조건에서 작업을 수행하는 것을 포함한다. 그래프(702)는 x-축의 진동 데이터를 묘사하고, 그래프(704)는 y-축의 진동 데이터를 묘사하고, 그래프(706)는 제1 테스트 조건 하에서 z-축의 진동 데이터를 묘사한다. 두 번째 테스트 조건은 사용자가 손상된(예: 마모된) 4.5인치 연마 플랩 디스크를 포함하는 연마 장치를 사용하여 작업을 수행하는 것과 관련된다. 그래프(708)는 x축의 진동 데이터를 도시하고, 그래프(710)는 y축의 진동 데이터를 도시하고, 그래프(712)는 제2 테스트 조건 하에서 z축의 진동 데이터를 도시한다.
실시예에서, 연마 도구의 디스크가 손상되었다는 표시는 그래프(702-712)에 도시된 진동 데이터로부터 외삽될 수 있다. 특히, 플랩 디스크로 연마공구를 조작할 때, y축의 진동 데이터는 정상적인 조건에서 연마공구를 조작할 때 y축의 진동 데이터와 비교하여 상당한 신호 변화를 포함한다. 따라서, 아마도 연마 도구의 정상 작동과 비교하여 y-축의 진동 데이터에서 상당한 신호 변화를 감지하는 것은 플랩 디스크가 손상되었음을 나타낼 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 그래프(802 및 804)를 도시한다. 그래프(802)는 가혹 조건 하에서 7인치의 얇은 연마 플랩 디스크를 포함하는 연마 도구를 사용하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스에 의해 측정된 가속도 데이터로부터 계산된 진동 신호를 묘사한다. 그래프(804)는 가혹 조건에서 4.5인치 얇은 연마 플랩 디스크를 포함하는 연마 도구를 사용하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스에 의해 측정된 가속도 데이터로부터 계산된 진동 신호를 묘사한다. 일 실시예에서, 진동 데이터의 피크는 연마 도구에 의해 경험되는 충격 및 스트로크를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 아마도 임계값보다 큰 진동 데이터의 피크를 검출하는 것은 연마 도구가 경험하는 충격 및 스트로크를 나타낼 수 있다.
연마 작업과 관련된 실시간 피드백 및/또는 알림을 결정하기 위해 연마 작업 데이터를 사용하는 것 외에도, 웨어러블 디바이스(202) 및/또는 원격 서버(216)는 수집된 데이터 및/또는 결정된 연마 작업 데이터를 데이터 저장 장치에 저장할 수 있다. 구체적으로, 수집된 데이터 및/또는 특정 작업에 해당하는 연마 작업 데이터는 작업이 수행된 후에 데이터 저장 장치에 저장될 수 있다. 추가적으로, 저장된 데이터는 작업의 수행을 나타내는 계측치, 가령, 작업을 수행한 직원, 작업의 타이밍, 작업에 대한 피드백(예를 들어, 관리자 또는 고객으로부터), 진동, 소음, 생산성, 생산 수명, 등을 포함할 수 있다. 저장된 데이터는 작업에 사용된 도구(206)의 유형, 작업을 수행한 날짜, 작업을 수행한 사용자, 작업의 길이; 및/또는 작업과 관련된 워크피스의 유형에 기초하여 분류될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 디바이스(202) 및/또는 원격 서버는 저장된 데이터(본 명세서에서 "이력 데이터"로도 지칭됨)를 분석할 수 있다. 일 구현에서, 저장된 데이터의 분석에 기초하여, 웨어러블 디바이스(202) 및/또는 원격 서버는 운영 및/또는 기업 개선(operation and/or enterprise improvements)을 결정할 수 있다. 운영 및/또는 기업 개선에는 특정 유형의 작업을 수행하기 위한 워크플로 및/또는 모범 사례 구현이 포함될 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 운영 및/또는 기업 개선은 작업과 관련된 정보, 작업을 수행할 때 모범 사례와 관련된 정보, 특정 도구를 사용하는 방법을 설명하는 정보를 포함하는 지식 기반 문서와 같은 정보 리소스를 포함할 수 있다.
다른 구현에서, 웨어러블 디바이스(202) 및/또는 원격 서버(216)는 데이터를 분석하여 도구(206) 및/또는 도구(206)의 구성요소와 연관된 상이한 메트릭을 결정할 수 있다. 메트릭은 사용률, 총 작동 시간, 오작동 횟수, 수리 요청 횟수, 수명(예: 연마 물품(208))을 포함할 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 웨어러블 디바이스(202) 및/또는 원격 서버(216)는 아마도 많은 사용자들에 걸쳐 주어진 작업에 사용되는 상이한 연마 제품에 대한 상이한 메트릭을 비교할 수 있다.
다른 구현에서, 웨어러블 디바이스(202) 및/또는 원격 서버(216)는 제품 수명, 제품 사양 및/또는 사용 조건사이의 상관관계를 결정하기 위해 상이한 조작자에 의해 상이한 사양의 많은 구성요소의 수명 동안 수집된 데이터를 분석할 수 있다. 그러한 데이터는 작업자가 수행하는 작업에 대한 연마 사양 및 사용 조건의 표시를 작업자에게 제공하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 워크피스의 재료에 기초하여, 웨어러블 디바이스(202)는 데이터 분석에 기초하여 결정될 수 있는 연마 사양 및 사용 조건의 추천을 조작자에게 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 연삭 제품 또는 도구와 관련된 하나 이상의 센서와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 연삭 도구는 연삭 휠 또는 디스크의 각속도(RPM)에 대한 정보를 제공하도록 작동 가능한 광학 또는 자기 센서를 포함할 수 있다. 그러한 시나리오에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 RPM 정보를 웨어러블 디바이스에 의해 획득된 소음 및/또는 진동 정보와 연관시키도록 연삭 도구와 통신하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 연삭 도구의 작동 모드를 조정하기 위해 연삭 도구에 지침을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 소음 및/또는 진동 정보에 기초하여 RPM을 조정하고, 켜고, 및/또는 끄도록 연마 도구에 지시할 수 있다. 예를 들어, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스가 소음 및/또는 진동 데이터를 기반으로 연삭 도구의 작동이 안전하지 않다고 판단하면 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 연삭 도구를 종료하도록 지시할 수 있다. 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스에서 수신한 소음 및/또는 진동 데이터를 기반으로 다른 유형의 명령이 가능하다.
III. 추가 실시예
i. 추가 센서
일 실시예에서, 웨어러블 디바이스에 내장된 센서에 추가하여, 연마 도구의 환경에 원격 센서가 배치될 수 있다. 특히, 원격 센서는 연삭 작업에서 실시간 소음 및/또는 진동 데이터를 얻기 위해 사용될 수 있다. 원격 센서는 연삭 및/또는 절단 작업과 관련된 소리 및/또는 움직임을 감지하도록 구성될 수 있다. 원격 센서는 연삭/절삭 도구 및 워크피스와 관련하여 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 진동 센서, 자이로스코프, 마이크 및/또는 기타 센서가 도구 또는 도구 핸들 내에 내장될 수 있다. 일부 실시예에서, 원격 센서는 도구 및/또는 워크피스 근처에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 원격 센서는 워크피스가 놓일 수 있는 작업 표면에 장착될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 원격 센서는 벽 또는 천장 위치에 장착될 수 있다. 다중 원격 센서는 "스테레오" 또는 다중 센서 조합을 제공하기 위해 도구 및/또는 워크피스 근처의 다양한 위치에 위치할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 다중 센서 조합은 사용 중인 도구에 대한 정보를 제공하고 입체 또는 다중 감지를 기반으로 특정 소리를 명확하게 할 수 있다. 원격 센서는 배터리로 구동되거나 내부 에너지 수확 메커니즘(예: 태양광 에너지 수확 시스템 또는 압전 에너지 수확 시스템)을 가지고 있어 "자체 전원"으로 만들 수 있다.
원격 센서(들)는 통신 인터페이스를 포함한다. 일부 예들에서, 통신 인터페이스는 오디오 데이터, 진동 데이터, 또는 다른 데이터를 웨어러블 디바이스에 송신하도록 구성될 수 있고, 웨어러블 디바이스는 차례로 데이터를 클라우드 컴퓨팅 디바이스에 송신할 수 있다. 일부 예들에서, 통신 인터페이스는 오디오 데이터, 진동 데이터, 또는 다른 데이터를 클라우드 컴퓨팅 디바이스에 직접 전송하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 통신 인터페이스는 오디오 데이터, 진동 데이터, 또는 다른 데이터를 중간 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 온프레미스 컴퓨팅 디바이스)에 직접 전송하도록 구성될 수 있고, 이는 차례로 데이터를 클라우드 컴퓨팅 디바이스에 전송할 수 있다. 다른 가능성도 고려된다.
통신 인터페이스는 블루투스 트랜시버, ZigBee 트랜시버, Wi-Fi 트랜시버, WiMAX 트랜시버, Zeewave 트랜시버, 무선 광역 네트워크(WWAN) 트랜시버, 및/또는 무선 네트워크를 통해 통신하도록 구성 가능한 다른 유사한 유형의 무선 송수신기와 같은 무선 네트워크 수신기 및/또는 트랜시버를 포함할 수 있다. 다른 유형의 통신 인터페이스가 고려된다.
일부 실시예에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 연삭 제품 또는 도구와 관련된 하나 이상의 센서와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 연삭 도구는 연삭 휠 또는 디스크의 각속도(RPM)에 대한 정보를 제공하도록 작동 가능한 광학 또는 자기 센서를 포함할 수 있다. 그러한 시나리오에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 RPM 정보를 웨어러블 디바이스에 의해 획득된 소음 및/또는 진동 정보와 연관시키도록 연삭 도구와 통신하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 연삭 도구의 작동 모드를 조정하기 위해 연삭 도구에 지침을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 소음 및/또는 진동 정보에 기초하여 RPM을 조정하고, 켜고, 및/또는 끄도록 연마 도구에 지시할 수 있다. 예를 들어, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스가 소음 및/또는 진동 데이터를 기반으로 연삭 도구의 작동이 안전하지 않다고 판단하면 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 연삭 도구를 종료하도록 지시할 수 있다. 예를 들어, 여기에 설명된 시스템 및 방법은 도구를 자동으로 끌 수 있는 원격 스위치를 포함할 수 있다. 공구 끄기는 안전하지 않은 상태 결정, 마모된 연마 제품 결정, 연마 도구의 수명이 다하였음을 결정, 등을 기반으로 원격으로 수행될 수 있다. 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스에 의해 수신되는 소음 및/또는 진동 데이터 기반으로 다른 유형의 지침이 가능하다.
일부 실시예에서, 연삭 도구, 연삭 휠 또는 디스크, 및/또는 웨어러블 디바이스는 태그를 포함할 수 있으며, 이는 QR(Quick Response) 코드, 바코드, 무선 주파수 식별(RFID) 태그(능동 및 수동 모두), 근거리 무선 통신(NFC) 태그, BLUETOOTH LOW ENERGY(BLE) 태그 또는 다른 유형의 태그일 수 있다. 예시에서, 태그는 연삭 공구, 연삭 휠 또는 디스크 및/또는 웨어러블 디바이스에 대한 정보를 포함할 수 있고/있거나 포인터 참조로 사용될 수 있는 UUID(Universally Unique Identifier)와 같은 고유 식별자를 포함할 수 있다. 포인터 참조는 연삭 도구, 연삭 휠 또는 디스크, 및/또는 데이터베이스 서버 또는 다른 곳에 저장된 웨어러블 디바이스에 관한 정보로 컴퓨팅 장치에 지시할 수 있다. 이 정보는 예를 들어 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스에 의해 캡처된 진동 및 RPM 데이터와 같은 프로세스 데이터를 포함할 수 있다.
태그에서 정보를 얻기 위해 판독기를 사용할 수 있다. 판독기는 초고(예: 900MHz 또는 그 부근), 고(예: 14MHz 또는 그 부근) 또는 저(예: 130kHz 또는 그 부근) 주파수를 통해 RFID, NFC 및/또는 BLE 통신을 통해 태그와 통신할 수 있다. 태그와 리더기 간의 통신 시 물리적인 거리는 통신매체의 주파수 및 종류에 따라 달라질 수 있다. 판독기에 의해 수신된 데이터는 연삭 공구, 연삭 휠 또는 디스크, 및/또는 웨어러블 디바이스 및/또는 연삭 도구, 연삭 휠 또는 디스크, 및/또는 웨어러블 디바이스의 고유 식별자와 관련된 정보일 수 있다.
일부 실시예에서 판독기는 휴대용 독립형 판독기 시스템의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 판독기는 웨어러블 디바이스 또는 연삭 도구에 물리적으로 연결된 장치의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 판독기는 웨어러블 디바이스의 회로에 내장될 수 있다. 판독기는 USB 연결, 마이크로 USB 연결 또는 유사한 물리적 연결 메커니즘 또는 Bluetooth 또는 Wi-Fi와 같은 무선 프로토콜을 통해 태그에서 수신된 정보를 클라우드 컴퓨팅 장치로 전송할 수 있다.
ii. 클라우드 컴퓨팅 장치, 모바일 장치 및 스토리지
여기에 설명된 시스템 및 방법은 하나 이상의 웹 서비스, 서버 또는 클라우드 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 결합될 수 있는 복수의 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 다른 가능성 중에서 Node.js(예를 들어, 모든 곳에서 JavaScript) 런타임 환경에서 작동하는 이벤트 구동 스크립트를 포함할 수 있는 웹 애플리케이션을 실행하도록 작동될 수 있다. 즉, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 실시간 및/또는 비동기식 방식으로 클라우드 컴퓨팅 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스에 의해 검출 및/또는 생성된 애플리케이션 데이터는 Firebase와 같은 실시간 데이터베이스 및 스토리지 소프트웨어를 통해 클라이언트 디바이스 및/또는 클라우드 컴퓨팅 디바이스에 걸쳐 동기화될 수 있다. 일부 실시예에서, 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스는 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport) 또는 다른 유형의 메시징 프로토콜을 사용하여 원격 컴퓨팅 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 다른 소프트웨어 서비스 및/또는 통신 프로토콜이 가능하고 여기에서 고려된다.
일부 실시예에서, 위의 원격 센서, 웨어러블 디바이스 및/또는 클라우드 컴퓨팅 장치는 모바일 장치와 통신할 수 있다. 모바일 장치는 스마트폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 또는 다른 유형의 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 더욱이, 모바일 장치는 예를 들어 머리 장착형 디스플레이(HMD), 헤드업 디스플레이(HUD), 또는 사용자 인터페이스가 있거나 없는 다른 유형의 휴대용 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
모바일 애플리케이션은 모바일 장치에서 작동할 수 있다. 모바일 애플리케이션은 암호, 2단계 인증, 지문 식별, 얼굴 인식 또는 기타 생체 정보 확인을 포함할 수 있는 인증 메커니즘으로 구성할 수 있다. 이러한 인증 메커니즘은 다양한 수준 또는 유형의 사용자 액세스를 제공할 수 있다. 현재 사용자의 액세스 수준에 따라 모바일 애플리케이션은 정보의 다른 배열을 표시하고, 다른 유형의 정보에 대한 액세스를 제공하거나, 다양한 기능을 제공할 수 있다.
모바일 애플리케이션에 표시되는 정보는 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스에 의해 수집된 정보(예: RPM 정보, 진동 정보), 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스의 상태를 나타내는 유지 관리 정보 등을 포함할 수 있다. 모바일 응용 프로그램에는 작업을 수행하기 위해 선택 가능한 옵션이 포함될 수도 있다. 이러한 조치에는 사용자가 손상되거나 오작동하는 연마 제품을 다시 주문할 수 있는 방법이 포함될 수 있다. 예를 들어, 모바일 애플리케이션은 서버(216)로부터 센서 데이터의 분석을 수신할 수 있다(또는 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스로부터 수신된 센서 데이터의 분석을 수행할 수 있음). 분석에 기초하여, 모바일 애플리케이션은 사용자가 교체 연마 제품을 요청할 수 있도록 하는 그래픽 인터페이스를 제공할 수 있다. 사용자가 그래픽 인터페이스에서 대체품을 선택하면 모바일 애플리케이션은 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 장치로 요청을 전달할 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스로부터의 데이터는 데이터가 네트워크 통신 없이(예를 들어, "오프라인") 획득될 수 있도록 비휘발성 형태의 메모리 저장소에 저장될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)는 복수의 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스(202)의 동작과 관련된 데이터를 저장할 수 있는 착탈식 SD(Secure Digital®) 메모리 카드를 장착할 수 있다.
iii. 기계 학습(Machine Learning)
일 실시예에서, 클라우드 컴퓨팅 장치 또는 웨어러블 디바이스는 웨어러블 디바이스 및/또는 원격 센서에 의해 수집된 센서 데이터를 처리 및/또는 분석하기 위해 기계 학습을 활용할 수 있다. 일 구현에서, 클라우드 컴퓨팅 장치는 비지도(unsupervised) 학습 알고리즘을 사용하여 진동 및/또는 소음 데이터에 대한 기준 패턴을 결정할 수 있다. 그 다음 알고리즘은 기준 패턴으로부터의 변화를 감지할 수 있다. 변동이 감지되면 알고리즘은 위에서 설명한 대로 연마 도구의 작동 매개변수를 외삽할 수 있다.
다른 구현에서, 클라우드 컴퓨팅 장치는 웨어러블 디바이스 및/또는 원격 센서에 의해 수집된 센서 데이터를 처리 및/또는 분석하기 위해 기계 학습을 활용할 수 있다. 구현에서, 클라우드 컴퓨팅 장치는 비지도 학습을 사용하여 진동 및/또는 소음 데이터에 대한 기준 패턴을 결정할 수 있다. 그 다음 알고리즘은 기준 패턴으로부터의 변화를 감지할 수 있다. 일단 변동이 검출되면, 컴퓨팅 장치는 전술한 바와 같이 연마 도구의 작동 파라미터를 외삽할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 클라우드 컴퓨팅 장치는 데이터를 연삭 작업 모드, 특정 워크피스, 특정 도구, 또는 특정 연삭 조건 중 적어도 하나와 상관시키기 위해 기계 학습을 활용할 수 있다. 데이터를 하나 이상의 작동 모드, 워크피스, 도구 및/또는 연삭 조건과 상관시키는 것에 응답하여, 클라우드 컴퓨팅 장치는 알람, 경고, 알림 및/또는 보고서를 포함할 수 있는 출력을 제공할 수 있다.
추가 실시예에서, 기계 학습 모델은 지도 또는 반-지도(semi-supervised) 기계 학습 접근 방식을 사용하여 학습될 수 있다. 예를 들어, 훈련 단계에서 클라우드 컴퓨팅 장치는 태그가 지정되거나 라벨이 지정된 데이터를 입력으로 받아들이도록 구성될 수 있다. 그러한 시나리오에서, 라벨링된 데이터는 도 4, 5, 6A, 6B, 7 및 8을 참조하여 예시 및 설명되는 바와 같이, 알려진 조건(가령, 휠 유형, 동작 조건, 도구 유형, 등) 하에 가속 데이터를 포함할 수 있다. 라벨에는 각 데이터 항목의 알려진 조건이 하나 이상 포함될 수 있다. 클라우드 컴퓨팅 장치는 라벨링된 데이터를 활용하여 가중치 및/또는 예를 들어 분류기 모델 또는 추천기 모델의 다른 매개변수를 조정할 수 있다. 이러한 모델은 예를 들어 로지스틱 또는 선형 회귀, 지원 벡터 머신(SVM), 베이즈 네트워크 등을 사용하여 구현할 수 있다. 규칙 기반 알고리즘을 통합하는 모델(예: 연관 규칙 모델, 학습 분류기 모델 등)도 본 출원의 범위 내에서 고려되고 가능하다.
훈련 단계는 예를 들어 주어진 모델이 입력으로서 라벨링된 데이터가 주어지면 결과를 얼마나 잘 예측하는지 평가하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 훈련 단계에는 예측된 결과와 라벨이 지정된 결과 간의 차이를 기반으로 손실 함수를 결정하는 것이 포함될 수 있다. 최대 가능도 추정(MLE) 또는 기타 피팅 알고리즘을 포함한, 다양한 최적화 알고리즘이 가능하다.
일부 실시예에서, 기계 학습 모델을 추가로 개선하기 위해 이전의 실시간 데이터에 라벨이 지정되고 후속 훈련 단계 동안 활용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 이전의 실시간 데이터는 워크피스의 측정치(예를 들어, 평활도, 재료 제거 깊이 등)와 상관될 수 있다. 이러한 시나리오에서 강화 학습 접근 방식은 예상되는 보상(예: 워크피스 표면 평활도, 적절한 재료 제거 등)을 최대화하여 기계 학습 모델을 개선하는 데 사용할 수 있다.
모델이 훈련 단계 동안 훈련된 후, 기계 학습 모델은 런타임에 적용되어 센서(예를 들어, 도 2를 참조하여 도시되고 설명된 신체 장착형 장치 상에 장착된 가속도 센서)에 의해 수신되는 실시간 데이터에 기초하여 조건을 예측 또는 추정할 수 있다. 여기에 설명된 바와 같이, 예측된 조건은 알림, 보고, 주문 또는 다른 유형의 작업과 같은 다양한 이벤트를 트리거, 프롬프트 또는 시작할 수 있다.
iv. 계산 시스템 및 방법
이전에 논의된 바와 같이, 연마 제품/공구는 연삭 휠 또는 디스크의 각속도(RPM)를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 웨어러블 디바이스(202)는 RPM 정보를 수신하고 연마 제품/공구의 연삭력 및/또는 인가된 연삭력을 결정하기 위해 이들 센서와 통신할 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 웨어러블 디바이스(202)는 연삭 휠 또는 디스크의 RPM을 결정하기 위해 사운드 데이터를 사용할 수 있다. 특히, 웨어러블 디바이스(202)는 사운드 데이터의 진폭을 분석한 다음, 상관 테이블을 사용하여 사운드 진폭을 추정된 RPM 값에 매핑할 수 있다. 소음 진폭과 예상 RPM 값 간의 매핑은 연마 제품/도구의 유형에 따라 다를 수 있다.
위의 시나리오 중 하나에서, 웨어러블 디바이스(202)는 RPM 정보를 결정하기 위해 센서 또는 연마 제품/도구의 유형(예: 매핑용)과의 통신에 의존한다. 그러나 연마 제품/도구로부터 웨어러블 디바이스(202)의 의존도를 분리하는 것이 유리할 수 있다. 그렇게 함으로써, 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)의 사용자가 연마 제품/공구를 잡는 방법과 무관하게, 잡고 있는 연마 제품/도구의 유형에 무관하게, 그리고, 연마 제품/도구 상에 어떤 통신 센서가 존재하는지에 무관하게, 웨어러블 디바이스(202)가 임의의 연삭 휠 또는 디스크에 대한 RPM을 결정할 수 있다.
RPM을 독립적으로 결정하기 위해 진동 신호가 사용될 수 있다. 특히, 진동 신호는 웨어러블 디바이스(202)의 가속도계로부터 결정될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 가속도계는 사용자의 손의 진동과 관련된 가속도 데이터를 수집한다. 손의 진동은 연마 제품/공구의 진동으로 인해 발생하므로 가속도 데이터는 연마 제품/공구의 진동을 나타낸다. 가속도 데이터는 시간 경과에 따른 gRMS 값을 계산하는 데 사용될 수 있으며 결과적으로 진동 신호가 생성된다. 특히, gRMS의 계산은 웨어러블 디바이스(202)에서, 전술한 클라우드 컴퓨팅 장치와 같은 원격 장치에서, 또는 부분적으로 웨어러블 디바이스(202)에서 그리고 부분적으로 원격 장치에서 수행될 수 있다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 그래프(1600)를 도시한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 그래프(1600)는 시간에 따른 웨어러블 디바이스(202)의 진동을 나타내는 신호(1602)를 포함한다. 즉, 신호(1602)는 웨어러블 디바이스(202)를 착용하고 연마 제품/도구를 사용할 때 사용자가 경험하는 진동으로부터 기인한다. 그래프(1600)의 x-축은 시간 값에 해당하는 반면, y-축은 진동 값(gRMS 단위)에 해당한다.
인식해야 할 중요한 점은 연삭 휠 또는 디스크의 RPM이 신호(1602)에 기여하기 때문에 푸리에 변환(예: 고속 푸리에 변환(FFT), 단시간 푸리에 변환(STFT) 등)이 RPM 값을 결정하기 위해 신호(1602)에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)에 내장된 소프트웨어는 t0에서 t3까지의 연삭 휠 또는 디스크의 RPM을 결정하기 위해 t0과 t3 사이의 기간으로부터 신호(1602)에 대한 푸리에 변환을 수행할 수 있다.
일부 실시예에서 디스크 연삭 휠의 RPM은 시간이 지남에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 연삭 휠이나 디스크를 워크피스에 더 세게 밀어넣을 수 있고(워크피스의 마찰로 인해 회전 속도가 느려짐) 연마 장치/공구의 출력 수준이 변경될 수 있다. 이를 설명하기 위해, 신호(1602)는 더 짧은 세그먼트로 분할/샘플링될 수 있고, 그 다음 웨어러블 디바이스(202)에 내장된 소프트웨어는 각각의 더 짧은 세그먼트에 대한 푸리에 변환을 계산할 수 있다. 예를 들어, 신호(1602)에 대한 푸리에 변환은 t0과 t1 사이의 기간, t1과 t2 사이의 기간 등으로 수행될 수 있다. 각 시간 세그먼트에 대한 RPM은 시간에 따른 RPM의 그래프를 결정하기 위해 플롯될 수 있다(도 17 참조).
일부 실시예에서, 신호(1602)는 다수의 기본 주파수로 구성될 수 있고/있거나 교란/앨리어스 주파수를 가질 수 있다. 연삭 휠 또는 디스크의 RPM에 해당하는 정확한 주파수를 결정하기 위해 가장 높은 진폭을 갖는 주파수 또는 미리 결정된 범위 내의 진폭을 갖는 주파수가 사용될 수 있다. 대안적으로, 신호(1602)가 더 짧은 세그먼트로 분할되는 시나리오에서, 주어진 시간 세그먼트에 대한 RPM은 이전 시간 세그먼트로부터 거의 편차를 나타내는 진폭을 갖는 주파수에 기초하여 결정될 수 있다. 다른 방법도 가능하다.
일부 실시예에서, 신호(1602)는 주어진 축에 대한 웨어러블 디바이스(202)의 진동을 나타낸다(예를 들어, 가속도계는 3개의 축(x, y, 및 z)에서 진동 데이터를 측정 및 기록하도록 동작가능할 수 있다). 이러한 상황에서, 각 축에 대한 진동 신호가 결정될 수 있고, 연삭 휠 또는 디스크에 대한 집합/합성 진동 신호는 각 축에 대한 개별 진동 신호를 가중/결합하여 결정될 수 있다. 일부 예에서, 가중/결합은 본 명세서에서 논의된 ISO 5349 표준과 같은 산업 안전 표준에 기초할 수 있다. 예를 들어, ISO 5349 표준을 적용하는 것은 제곱 평균 제곱근 계산을 통해 각 축의 진동 신호를 결합하는 것을 포함할 수 있다. 여기서 각 축은 합성 진동 신호에서 다르게 가중치가 부여된다. 그러나, 집합적/합성 진동 신호를 결정하기 위한 다른 산업 안전 표준 및 해당 알고리즘도 여기에서 고려된다. 웨어러블 디바이스(202)는 ISO 5349 표준에 대해 추가로 및/또는 대안적으로 이러한 알고리즘을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 신호(1602)에 한계가 있을 수 있다. 더 구체적으로, 상한(1604) 및 하한(1606)은 상한(1604)과 하한 사이의 영역으로 진동의 상한 및 하한을 나타내는 데 사용될 수 있다. 1606은 연마 제품/공구에 대한 진동의 "최적 영역"이다. 일부 실시 형태에서, 상한선(1604) 및 하한선(1606)은 웨어러블 디바이스(202)의 제조자 또는 연마 제품/도구의 제조자에 의해 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 상한선(1604) 및 하한선(1606)은 현재 또는 미래에 시행되는 산업 안전 표준에 기초할 수 있다. 예를 들어, 상한선(1604) 및 하한선(1606)은 산업안전보건청(OSHA), 국립산업안전보건연구소(NIOSH), 직장 안전보건 유럽청(EU-OSHA), 또는 국제 표준화 기구(ISO)에서 설정한 표준을 기반으로 할 수 있다. 경우에 따라 상한선(1604) 및 하한선(1606)은 ISO 5349 노출 위험을 기반으로 할 수 있다.
일부 실시예에서, 상한(1604) 및 하한(1606)은 제조 시에 웨어러블 디바이스(202)의 펌웨어에 설치된 값 또는 웨어러블 디바이스(202)의 펌웨어에 동적으로 로드되는 사용자 정의 값에 기초하여 결정될 수 있다. 정의된 값은 웨어러블 디바이스(202)의 사용자 인터페이스 구성요소를 통해 웨어러블 디바이스(202)에 전달될 수 있거나, 아래에 설명된 웹 애플리케이션과 같은 웹 애플리케이션을 통해 웨어러블 디바이스(202)에 전달될 수 있거나, 위에서 설명한 클라우드 컴퓨팅 장치와 같은, 클라우드 컴퓨팅 장치에서 웨어러블 디바이스(202)로 전달될 수 있다. 다른 가능성도 존재한다.
연마 제품/공구의 진동을 최적 구역 내에서 유지하는 것이 사용자에게 가치가 있을 수 있기 때문에, 웨어러블 디바이스(202)는 최적 구역으로부터의 편차를 결정할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)는 진동이 최적 구역에 있는 시간의 길이에 대응하는 노출 시간(1608)을 결정할 수 있다. 노출 시간(1608)은 최적 구역 내 시간의 백분율을 결정하기 위해 총 동작 시간(예를 들어, t3-t0)과 비교될 수 있다. 최적 구역 내의 시간 백분율이 충분히 낮으면, 웨어러블 디바이스(202)는 작동 개선사항, 추천 작동 각도, 등을 제공하는 시각적, 햅틱, 및/또는 오디오 알림을 아마도 출력함으로써, 시간 분율을 증가시키기 위한 정보를 제공할 수 있다.
다른 예로서, 웨어러블 디바이스(202)는 상한(1604)을 초과하는 진동의 기간을 나타내는 임계 노출 시간(1610)을 결정할 수 있다. 임계 노출 시간(1610)을 초과하는 동작은 사용자에게 해로울 수 있기 때문에, 웨어러블 디바이스(202)는 유사하게 전술한 바와 같이 시각, 촉각 및/또는 청각 경보를 출력함으로써 임계 노출 시간(1610)을 감소시킨다.
또한, 신호(1602)에서 발견된 패턴은 표(300)에 나타낸 작동 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)는 임계 노출 시간(1610)이 N초(N=1, 2, 10s)보다 큰 경우, 연마 도구의 작동 상태가 "마모된 상태로 샌딩"이라고 결정할 수 있다. 다른 작동 상태도 가능하다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 그래프(1700)를 도시한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 그래프(1700)는 시간에 따른 연삭 휠 또는 디스크의 RPM을 나타낼 수 있는 신호(1702)를 포함한다. 즉, 신호(1702)는 그래프(1600)로부터의 신호(1602)에 대해 수행된 푸리에 변환의 결과일 수 있다. 그래프(1700)의 x-축은 시간 값에 대응하는 반면, y-축은 RPM 값(gRMS)에 대응한다.
그래프(1600)와 유사하게, 그래프(1700)는 RPM의 상한 및 하한을 각각 나타내는 상한(1704) 및 하한(1706)을 포함한다. 상한(1704)과 하한(1706) 사이의 영역은 연삭 휠 또는 디스크를 위한 RPM의 "최적 영역"이다. 일부 실시예에서, 상한선(1704) 및 하한선(1706)은 웨어러블 디바이스(202)의 제조자 또는 연마 제품/도구의 제조자에 의해 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 상한(1704) 및 하한(1706)은 현재 또는 미래에 시행되는 산업 안전 표준에 기초할 수 있다.
일부 실시예에서, 상한(1704) 및 하한(1706)은 제조 시에 웨어러블 디바이스(202)의 펌웨어에 설치된 값 또는 웨어러블 디바이스(202)의 펌웨어에 동적으로 로드되는 사용자 정의 값에 기초하여 결정될 수 있다. 정의된 값은 웨어러블 디바이스(202)의 사용자 인터페이스 구성요소를 통해 웨어러블 디바이스(202)에 전달될 수 있고, 아래에 설명된 웹 애플리케이션과 같은 웹 애플리케이션을 통해 웨어러블 디바이스(202)에 전달될 수 있거나, 위에서 설명한 클라우드 컴퓨팅 장치와 같은, 클라우드 컴퓨팅 장치에서 웨어러블 디바이스(202)로 전달될 수 있다. 다른 가능성도 존재한다.
그래프(1600)와 매우 유사하게, 그래프(1700)의 최적 영역 내에서 RPM을 유지하는 것은 사용자에게 가치가 있을 수 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스(202)는 최적 구역으로부터 RPM의 편차를 결정하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)는 RPM이 상한(1704)을 초과한 시간의 길이에 대응하는 임계 시간(1708)을 결정할 수 있다. 마찬가지로, 하한(1706)보다 낮은 RPM 구간의 시간 길이에 대응하는 저 사용 시간(1710)을 결정하기 위해 웨어러블 디바이스(202)가 작동할 수 있다. 어느 경우에나, 웨어러블 디바이스(202)는 아마도 작동 개선, 권장 작동 각도, 등을 제공하는 시각적, 촉각 및/또는 오디오 경고를 출력함으로써 임계 시간(1708) 및 저 사용 시간(1710)을 감소시키기 위한 정보를 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 그래프(1600) 및/또는 그래프(1700)로부터의 데이터는 저장 및 추가 계산을 위해 웨어러블 디바이스(202)에 의해 클라우드 컴퓨팅 장치로 전송될 수 있다. 예를 들어, 클라우드 컴퓨팅 장치는 신호(1602) 및/또는 신호(1702)에 관한 패턴(예를 들어, 연삭 시간, 최적 RPM 시간, 과부하 시간, 최적 진동 시간 등)을 발견하기 위해 위에서 논의된 기계 학습 알고리즘을 실행할 수 있다. 그런 다음 사용자에게 정보를 제공하는 웹 애플리케이션으로 패턴을 전송할 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 웹 애플리케이션은 시간에 따른 웨어러블 디바이스(202)의 진동의 플롯(예를 들어, 그래프 1600)을 포함할 수 있고/있거나 시간에 따른 웨어러블 디바이스(202)의 RPM의 플롯(예를 들어, 그래프 1700)을 포함할 수 있다. 웹 애플리케이션은 자동 확장이 가능하여 태블릿 장치, 데스크톱 컴퓨팅 장치, 모바일 장치 등에서 볼 수 있다. 또한 웹 애플리케이션은 다양한 사용자를 위한 전용 계정을 설정하도록 구성할 수 있으며 각 사용자의 데이터를 격리하고 개인 정보를 보호하기 위한 보안 조치를 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 클라우드 컴퓨팅 장치 또는 웹 애플리케이션은 예를 들어 웨어러블 디바이스(202)의 통신 인터페이스(106)에 소프트웨어 업데이트를 전송함으로써 웨어러블 디바이스(202)의 펌웨어를 업데이트하는 데 사용될 수 있다.
특히, 위의 실시예가 진동 및 RPM 데이터와 관련하여 논의되었지만, 다른 유형의 데이터도 여기의 개시 내용에서 고려된다.
일 예에서, 온도 센서/상대 습도 센서는 웨어러블 디바이스(202) 주변의 환경 온도 및 습도 수준에 대한 데이터를 제공하는 데 사용될 수 있다. 차례로, 온도 센서/상대 습도 센서에 의해 수집된 데이터는 열을 측정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서/상대 습도 센서는 55℉ 환경에서 2시간 동안 작동되는 연마 제품/도구를 계산할 수 있고, 그 후 6시간 동안 105°F 환경에서 작동. 계산된 열 노출 시간은 연마 제품/공구의 남은 제품 수명/생산성을 결정하는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 연마 제품/공구가 고온 환경에서 자주 작동되는 경우 연마 제품/공구의 예상 제품 수명은 중간 온도 환경에서 자주 작동되는 연마 제품/공구보다 짧을 수 있다.
다른 예에서, 자기계는 웨어러블 디바이스(202) 또는 웨어러블 디바이스(202)의 사용자에 의해 작동되는 워크피스의 주변 자기장/방향에 대한 데이터를 제공하는 데 사용될 수 있다.
또 다른 예에서, 정전용량 센서는 웨어러블 디바이스(202) 또는 연마 도구와 관련된 재료 밀도 또는 잠재적 손상에 대한 데이터를 제공하는 데 사용될 수 있다.
추가 예에서, 전류 측정값은 연마 도구로부터 얻어지고 전력 데이터로 변환될 수 있다. 전력 데이터는 연마 도구에 대한 연삭 주기 데이터를 제공하는 데 사용되며, 경우에 따라 앞서 언급한 진동 및 RPM 데이터와 비교하여 연마 작업에 대한 추가 통찰력을 얻을 수 있다. 더욱이, 관성 센서, 압력 센서 및/또는 힘 센서와 같은 다른 센서로부터의 데이터와 함께 위에 설명된 데이터는 설명된 디스플레이(2100, 2110, 2120, 2130)와 같은 대시보드에 그래프로 표시되고, 변환되고, 표시될 수 있다. 그래프(1600) 및 그래프(1700)와 관련하여 유사하게 설명된 바와 같이 상한 및 하한 임계값과 연관된다.
v. 기타 시스템
도 16 및 17에 설명된 실시예는 연삭 휠 또는 디스크의 RPM을 캡처하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 일반적으로 웨어러블 디바이스(202)의 진동으로부터 RPM을 결정한다. 특히, 웨어러블 디바이스(202)의 가속도계는 사용자 손의 진동과 관련된 가속도 데이터를 수집한다. 손의 진동은 연마 제품/공구의 진동으로 인해 발생한다. 그러나 어떤 상황에서는 사용자의 손이 웨어러블 디바이스(202)에 닿아 연마 제품/도구를 작동하는 것이 비현실적이거나 심지어 불가능할 수 있다. 예를 들어, 연마 제품/도구에는 손으로 잡을 수 있는 손잡이가 없을 수 있다. 또는 연마 제품/공구가 손으로 작동하기에는 너무 위험할 수 있다. 그러나 이러한 상황에서도 웨어러블 디바이스(202)의 진동으로부터 RPM 데이터를 결정하는 것은 여전히 흥미로울 수 있다.
사용자의 손 없이 진동 데이터로부터 RPM을 결정하려는 시도는 많은 단점을 도입한다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)를 연마 도구의 핸들에 간단히 부착하거나(예를 들어, 핸들(212)에 웨어러블 디바이스(202)를 달아서) 연마 제품/도구에 진동 센서를 내장하는 접근 방식은 이러한 접근 방식이 진동 신호에 잡음을 야기하기 때문에 진동 신호로부터 RPM을 구별하는 데 실패한다.
이 문제 및 아마도 다른 문제를 해결하기 위해, 본 명세서의 실시예는 인간 손의 생리학적 특성을 모방하는 시스템 및 방법을 제시한다. 특히, 웨어러블 디바이스(202)와 연마 도구 사이의 보조 구성요소가 제시된다. 보조 구성요소는 인간 손(예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)이 부착된 손)의 생리학에 타고난 특성으로 구성될 수 있다. 이러한 속성을 통해 보조 구성요소는 소음을 걸러내고 진동 신호로부터 RPM을 구별할 수 있다.
추가적으로, 보조 구성요소는 웨어러블 디바이스(202)가 ISO 5349 표준을 준수하도록 할 수 있다. 위에서 언급했듯이 ISO 5349는 손으로 전달되는 진동에 대한 인체 노출을 측정하고 평가하는 표준이다. 특히, ISO 5349는 사용자의 손과 진동 장치 사이(예: 진동 장치를 잡고 있는 사용자의 손바닥)에 위치한 센서를 통해 손으로 전달되는 진동을 측정해야 한다고 규정하고 있다. 웨어러블 디바이스(202)가 도 2에 도시된 바와 같이 손목 장착형 장치의 형태인 경우, 웨어러블 디바이스(202)는 표준을 준수하지 않을 수 있다. 그러나, 여기에 설명된 보조 구성요소를 사용하여 웨어러블 디바이스(202)는 표준을 준수할 수 있다.
도 18은 예시적인 실시예에 따른 시스템의 구성요소를 도시한다. 특히, 도 18은 연마 용품(208), 핸들(210), 및 핸들(212)을 포함하는 연마 도구(206)를 도시한다. 또한, 도 18은 보조 구성요소(1802)가 연마 도구(206)에 부착되는 것을 도시한다. 보조 구성요소(1802)는 웨어러블 디바이스(202)를 포함할 수 있거나 대안적으로 연마 물품(208)의 RPM을 감지하는 독립형 진동 센서를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 보조 구성요소(1802)는 사람의 손과 유사한 자유도를 가질 수 있다. 달리 말하면, 보조 구성요소(1802)는 조인트(1804) 및 조인트(1806)를 포함할 수 있으며, 이들은 함께 보조 구성요소(1802)가 여러 방향으로 진동을 경험할 수 있게 한다. 예를 들어, 조인트(1804)는 보조 구성요소(1802)가 y-축을 따라 진동을 경험하게 할 수 있고, 조인트(1806)는 보조 구성요소(1802)가 z-축을 따라 진동을 경험하도록 할 수 있다. 이것은 보조 구성요소(1802)가 단순히 웨어러블 디바이스(202) 또는 독립형 진동 센서를 연마 도구(206)에 부착함으로써 일반적으로 가능하지 않은 방향으로 진동하는 것을 허용한다.
일부 실시예에서, 보조 구성요소(1802)는 사람의 팔과 유사한 점탄성 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 보조 구성요소(1802)는 라텍스, 고무, 실리콘 및/또는 중합체 재료로 구성될 수 있다. 이러한 점탄성 특성은 또한 보조 구성요소(1802)가 단순히 웨어러블 디바이스(202) 또는 독립형 진동 센서를 연마 도구(206)에 부착함으로써 일반적으로 가능하지 않은 방향으로 진동하게 할 수 있다.
vi. 웹 애플리케이션 및 데이터 모델의 예
전술한 바와 같이, 웹 애플리케이션은 원격 센서, 웨어러블 디바이스, 연마 도구, 연마 도구 조작자 등에 관한 정보를 표시하도록 구성될 수 있다. 이것은 웹 페이지 또는 클라우드 컴퓨팅 장치에 의해 호스팅되고 요청 시 사용자에게 제공되는 일련의 웹 페이지를 통해 수행될 수 있다. 이러한 웹 페이지에 있는 정보의 레이아웃 및 편집은 원격 센서, 웨어러블 디바이스, 연마 도구, 연마 도구 작업자 등에 대한 관련 정보의 효율적인 검토를 가능하게 할 수 있다. 또한 웹 페이지는 직관적인 시각 자료와 이해하기 쉬운 메트릭이 있는 그래픽을 사용하여 정보를 구성하고 정렬할 수 있다.
추가 특징으로서, 웹 애플리케이션은 사용자가 연마 도구, 웨어러블 디바이스, 연마 도구 조작자, 및 공장(PLANT)(예를 들어, 연마 작업이 수행되는 환경) 간의 연관을 만들 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 연마 도구 AT1이 공장 P1 내에서 작동하고 있음을 나타내기 위해 공장 P1을 연마 도구 AT1과 연관시킬 수 있다. 그런 다음 사용자는 연마 도구(AT1)를 웨어러블 디바이스(WD2)와 연관시켜 웨어러블 디바이스(WD2)에 의해 수집된 데이터가 연마 도구(AT1)의 작동에 관한 것임을 표시할 수 있다. 마지막으로, 사용자는 조작자 O1이 웨어러블 디바이스 WD1을 착용하고 있음을 나타내기 위해 웨어러블 디바이스 WD1을 조작자 O1과 연관시킬 수 있다. 이러한 방식으로 연마 도구, 웨어러블 디바이스, 연마 도구 운영자 및 공장은 서로 일치하여 혼합될 수 있는 웹 응용 프로그램에서 별개의 논리적 개체가 된다.
별개의 논리적 엔티티를 갖는 것은 많은 이점을 가질 수 있다. 예를 들어 웨어러블 디바이스 WD1이 조작자 O1과 영구적으로 연관되어 있다고 가정한다. 운영자 O1이 갑자기 사용할 수 없게 된 경우 사용할 수 없는 동안 웨어러블 디바이스 WD1에서 데이터를 수집할 수 없다. 한편, 웨어러블 디바이스 WD1이 조작자 O1과 별개의 논리적 개체라고 가정한다. 조작자 O1을 사용할 수 없게 되면 웨어러블 디바이스 WD1은 조작자 O3과 빠르게 연관될 수 있고 웨어러블 디바이스 WD1에 대한 데이터는 계속 수집될 수 있다. 유리하게는, 조작자 O1 또는 조작자 O3에 관계없이 웨어러블 디바이스(WD1)로부터 데이터가 수집될 수 있다. 다른 이점도 가능한다.
도 19는 예시적인 실시예에 따른 모델(1900)을 예시한다. 모델(1900)은 공장 테이블(PLANT TABLE)(1910), 도구 테이블(TOOL TABLE)(1930), 웨어러블 테이블(WEARABLE TABLE)(1950), 작업자 테이블(OPERATOR TABLE)(1950)의 4개의 기본 테이블과 플랜트 도구 테이블(1920), 웨어러블 도구 테이블(1940), 작업자 웨어러블 테이블(1960)의 3개의 연결 테이블을 포함할 수 있다. 이 표는 공장, 연마 도구, 웨어러블 디바이스 및 작업자 간의 관계를 캡처하는 데 필요한 정보를 제공한다. 일부 예에서, 모델(1900)은 도 19에 표시된 것보다 더 많거나, 더 적거나 및/또는 상이한 유형의 테이블을 가질 수 있다. 더욱이, 모델(1900)의 테이블은 명확성을 위해 요약될 수 있다. 그러나 실제로 이러한 테이블에는 더 많거나 적거나 다른 항목이 포함될 수 있다.
공장 테이블(1910)은 공장에 대한 항목을 포함할 수 있다. 특히, 공장 테이블(1910)의 각 항목은 공장에 대한 고유 식별자 및 공장에 대한 관련 정보를 가질 수 있다. 일부 예에서, 사용자는 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 장치에 의해 제공되는 웹 페이지 또는 일련의 웹 페이지를 통해 공장 테이블(1910)을 채우기 위한 정보를 입력할 수 있다.
공장 도구 테이블(1920)은 공장 테이블(1910)의 주어진 공장을 주어진 공장에서 작동하는 도구 테이블(1930)의 연마 도구에 매핑하는 항목을 포함할 수 있다. 특히, 위에서 설명된 웹 애플리케이션은 공장 도구 테이블(1920)의 항목을 동적으로 채우는 수단을 제공할 수 있다. 예를 들어, 웹 애플리케이션은 사용자가 공장과 공장 내에서 작동하는 연마 도구 간을 연관시킬 수 있는 일련의 드롭다운 메뉴를 제공할 수 있다.
도구 테이블(1930)은 연마 도구(206)와 같은 연마 도구에 대한 항목을 포함할 수 있다. 특히 도구 테이블(1930)의 각 항목은 연마 도구에 대한 고유 식별자 및 연마 도구에 대한 관련 정보를 가질 수 있다. 일부 예에서, 사용자는 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 장치에 의해 제공되는 웹 페이지 또는 일련의 웹 페이지를 통해 도구 테이블(1930)을 채우기 위한 정보를 입력할 수 있다. 다른 예에서, 도구 테이블(1930)의 정보는 위에서 설명한 원격 센서 및/또는 웨어러블 디바이스로부터 채워질 수 있다.
도구 착용 가능 테이블(1940)은 도구 테이블(1930)의 연마 도구를 그 연마 도구와 관련된 데이터를 수집하는 착용 가능 테이블(1950)의 웨어러블로 매핑하는 항목을 포함할 수 있다. 특히, 위에서 설명된 웹 애플리케이션은 도구 착용가능 테이블(1940)의 항목을 동적으로 채우기 위한 수단을 제공할 수 있다. 예를 들어, 웹 애플리케이션은 사용자가 연마 도구와 착용가능 장치 사이의 연관을 만들 수 있도록 하는 일련의 드롭다운 메뉴를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 도구 착용 가능 테이블(1940)의 항목은 위에 설명된 대로 판독기를 통해 자동으로 채워질 수 있다. 예를 들어, 연마 도구는 식별 특징부(218)와 같은 RFID 태그를 포함할 수 있고, 웨어러블 디바이스는 연마 도구의 RFID 태그를 판독하여 웨어러블 디바이스를 연마 도구와 연관시킬 수 있는 RFID 판독기를 포함할 수 있다.
웨어러블 테이블(1950)은 웨어러블 디바이스(202)와 같은, 웨어러블 디바이스에 대한 항목을 포함할 수 있다. 특히, 웨어러블 테이블(1950)의 각 항목은 웨어러블 디바이스에 대한 고유 식별자 및 웨어러블 디바이스에 대한 관련 정보를 가질 수 있다. 일부 예에서, 사용자는 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 장치에 의해 제공되는 웹 페이지 또는 일련의 웹 페이지를 통해 웨어러블 테이블(1950)을 채우기 위한 정보를 입력할 수 있다. 다른 예에서, 웨어러블 테이블(1950)의 정보는 위에서 설명한 원격 센서로부터 채워질 수 있다.
작업자 웨어러블 테이블(1960)은 웨어러블 디바이스를 착용하는 작업자 테이블(1970)의 작업자에게 웨어러블 테이블(1950)의 웨어러블 디바이스를 매핑하는 항목을 포함할 수 있다. 특히, 위에서 설명된 웹 애플리케이션은 조작자 웨어러블 테이블(1960)의 항목을 동적으로 채우기 위한 수단을 제공할 수 있다. 예를 들어, 웹 애플리케이션은 사용자가 웨어러블 디바이스와 조작자 간을 연관시킬 수 있는 일련의 드롭다운 메뉴를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 조작자 착용가능 테이블(1960)의 항목은 위에서 설명된 바와 같이 판독기를 통해 자동으로 채워질 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스는 RFID 태그를 포함할 수 있고 조작자는 웨어러블 디바이스를 조작자와 연관시키기 위해 웨어러블 디바이스의 RFID 태그를 판독할 수 있는 RFID 리더를 가질 수 있다.
조작자 테이블(1970)은 웨어러블 디바이스를 착용하는 조작자에 대한 항목을 포함할 수 있다. 특히, 운영자 테이블(1970)의 각 항목은 운영자에 대한 고유 식별자 및 운영자에 대한 관련 정보를 가질 수 있다. 일부 예에서, 사용자는 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 장치에 의해 제공되는 웹 페이지 또는 일련의 웹 페이지를 통해 운영자 테이블(1970)을 채우기 위한 정보를 입력할 수 있다.
종합하면, 모델(1900)의 표는 (i) 어떤 작업자가 어떤 웨어러블 디바이스와 연관되는지, (ii) 어떤 웨어러블 디바이스가 어떤 연마 도구와 연관되어 있는지, (iii) 어떤 연마 도구가 어떤 공장과 연관되어 있는지를 설정하기 위한 정보를 제공한다. 경우에 따라 웹 애플리케이션은 이 정보를 사용하여 공장, 웨어러블 디바이스, 연마 도구 및 작업자와 관련된 메트릭을 제공할 수 있다.
도 20은 예시적인 실시예에 따른 웹 페이지(2000)를 도시한다. 웹 페이지(2000)는 상술한 웹 애플리케이션에 의해 사용자에게 제공될 수 있다. 특히, 웹 페이지(2000)는 공장, 웨어러블 디바이스, 연마 도구 및 작업자와 관련된 메트릭을 제공한다.
도 20에 도시된 바와 같이, 공장 드롭다운(2010)은 사용자가 메트릭을 수신하기를 원하는 복수의 공장 범위로부터 일 공장을 표시하도록 허용한다. 장치 드롭다운(2020)을 통해 사용자는 메트릭을 수신할 하나 이상의 장치를 선택할 수 있다. 장치 드롭다운(2020)에서 사용 가능한 장치는 플랜트 드롭다운(2010)에 대한 사용자의 선택과 플랜트 도구 테이블(1920)의 항목을 기반으로 할 수 있다. 날짜 범위(2030)는 사용자가 메트릭을 수신하려는 날짜 범위를 선택할 수 있도록 한다. 플랜트 드롭다운(2010), 장치 드롭다운(2020) 및 날짜 범위(2030)을 선택한 후 사용자는 "검색"을 눌러 계속할 수 있다. 이 작업은 플랜트 드롭다운(2010), 장치 드롭다운(2020) 및 날짜 범위(2030)의 정보에 해당하는 하나 이상의 항목을 표시할 수 있다(예: 항목 2040).
항목(2040)은 플랜트 드롭다운(2010)에서 선택된 플랜트 내에서, 그리고 날짜 범위(2030)에서 선택된 시간 범위 동안, 장치 드롭다운(2020)에서 선택된 장치를 사용하는 특정 조작자와 관련된 메트릭을 포함한다. 특정 조작자는 조작자 웨어러블 테이블(1960), 웨어러블 테이블(1950), 및 도구 웨어러블 테이블(1940)의 항목에 기초하여 결정될 수 있다. 항목(2040)은 특정 작업자에 대한 연삭 시간 메트릭(2050), 최적 연삭 메트릭(2060), 및 진동 노출 메트릭(2070)을 보여준다.
연삭 시간 메트릭(2050)은 날짜 범위(2030) 동안 특정 작업자의 총 연삭 시간의 막대 그래프를 표시한다. 특히, 연삭 시간 메트릭(2050)은 그래프(1600) 및 그래프(1700)와 관련하여 설명된 실시예를 사용하여 결정될 수 있다.
최적 연삭 메트릭(2060)은 최적 연삭 매개변수 내에서 연삭하는 동안 특정 작업자가 소비한 시간의 막대 그래프를 표시한다. 특히, 최적 연삭 메트릭(2060)은 그래프(1600) 및 그래프(1700)와 관련하여 설명된 실시예를 사용하여 결정될 수 있다. 최적의 연삭 매개변수 내에서 연삭하는 동안 시간은 다양한 다른 형태로 표현 및/또는 표시될 수 있다. 예를 들어, 최적의 연마 메트릭(2060)은 파이 차트, 레이더 차트, 선 그래프, 또는 다른 유형의 정보 표현 또는 인포그래픽으로 표현될 수 있다.
진동 노출 메트릭(2070)은 3개의 카테고리에서 특정 작업자에 대한 진동 노출 시간의 파이 차트를 표시한다. 특히, 진동 노출 메트릭(2070)은 그래프(1600) 및 그래프(1700)와 관련하여 설명된 실시예를 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 진동 노출 메트릭(2070)이 파이 차트로 도시되지만, 각자의 진동 노출 조건 하에서 시간량이 서로 상이한 다양한 형태로 표현 및/또는 디스플레이될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 진동 노출 메트릭(2070)은 막대 그래프, 레이더 차트, 선 그래프, 또는 다른 유형의 정보 표현 또는 인포그래픽으로 표현될 수 있다.
웹 페이지(2000)는 예시의 목적으로 제공되는 것으로 이해될 것이다. 다른 실시예에서, 웹 페이지(2000)는 다른 유형의 메트릭 및 그러한 메트릭을 표시하는 대안적인 방법을 제공할 수 있다.
도 21은 예시적인 실시예들에 따른, 웨어러블 디바이스(202)의 디스플레이들(2100, 2110, 2120, 2130)을 예시한다. 특히, 도 21에 도시된 디스플레이는 웨어러블 디바이스(202)의 사용자 인터페이스 구성요소 상에 나타날 수 있는 상이한 뷰를 도시한다. 다른 디스플레이가 본 발명의 범위 내에서 고려되고 가능하다.
디스플레이(2100)는 웨어러블 디바이스(202)의 평균 진동, 배터리 수명(좌측 상단에 표시), 현재 시간(중앙 상단에 표시), 및 WiFi 신호가 웨어러블 디바이스(202)에 존재하는지 여부에 대한 시각적 신호를 제공한다(오른쪽 상단에 표시).
디스플레이(2110)는 또한 배터리 수명, 현재 시간, 및 웨어러블 디바이스(202)의 WiFi 신호를 나타내지만, 예를 들어 도 16 및 도 17에서 논의된 그래프(1600 및 1700)를 사용하여 계산될 수 있는 연삭 시간 메트릭을 추가로 보여준다.
디스플레이(2120)는 또한 웨어러블 디바이스(202)의 배터리 수명, 현재 시간 및 WiFi 신호를 묘사하지만, 예를 들어 도 16 및 도 17에서 논의된 그래프(1600 및 1700)를 사용하여 계산될 수 있는 최적의 연마 시간 메트릭을 추가로 보여준다.
디스플레이(2130)는 또한 배터리 수명, 현재 시간 및 웨어러블 디바이스(202)의 WiFi 신호를 나타내지만, 작업자가 연마 작업을 수행할 때 현재 RPM 및 진동의 즉각적인 보기를 추가로 보여준다.
vii. 로봇 장치의 예
일부 실시예에서, 여기에 설명된 시스템 및 장치는 로봇 장치에 통합될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(202)는 다른 가능한 위치들 중에서 로봇 디바이스의 스핀들, 암/매니퓰레이터, 및/또는 엔드 이펙터에 부착될 수 있다. 일단 부착되면, 웨어러블 디바이스(202)는 로봇 장치에 의해 수행되는 연마 작업과 관련된 진동/소음 데이터를 측정할 수 있고, 진동/소음 데이터를 사용하여 RPM 정보를 계산할 수 있고, 로봇 장치에 명령을 제공하여 로봇 장치의 작동 모드를 조정하도록 로봇 장치에 명령어를 제공할 수 있다.
예시적인 동작에서, 웨어러블 디바이스(202)는 로봇 디바이스의 컨트롤러에 통신 가능하게 링크될 수 있다. 웨어러블 디바이스(202)는 로봇 디바이스와 연관된 진동/소음 데이터를 측정할 수 있고, 베이스라인 연마 작업으로부터의 편차를 검출할 때 응답적으로 컨트롤러에 피드백을 보낼 수 있다. 피드백은 다른 명령들 중에서 로봇 장치에 의해 현재 사용되는 RPM을 조정하거나 로봇 장치를 켜고/끄라는 명령을 포함할 수 있다.
IV. 열거된 예시적인 실시예
본 개시 내용의 실시예는 아래에 나열된 열거형 예시 실시예(Enumerated Example Embodiments: EEE) 중 하나와 관련될 수 있다.
EEE 1은 다음을 포함하는 시스템이다:
연마 제품 및 워크피스에 근접하게 배치된 센서 - 상기 센서는 연마 제품 및 워크피스를 포함하는 연마 작업과 관련된 연마 작업 데이터를 수집하도록 구성됨;
통신 인터페이스;
메모리 및 프로세서를 포함하는 컨트롤러 - 상기 메모리는 컨트롤러로 하여금 동작(들)을 수행하게 하도록 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장하고, 상기 동작(들)은:
센서로부터 연마 작업 데이터를 수신하는 동작;
연마 작업 데이터에 기초하여 연마 제품의 제품별 정보 및/또는 워크피스별 정보를 결정하는 동작; 및
통신 인터페이스를 통해 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 전송하는 동작 - 를 포함함, 및
전송된 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 수신하도록 구성된 원격 컴퓨팅 장치.
EEE 2는 EEE 1의 시스템이며, 여기서 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 것은 연마 작업 데이터를 재료, 재료 제거율, 작업 조건, 소모된 힘, 또는 특정 연삭 에너지 중 적어도 하나와 상관시키는 것을 포함한다.
EEE 3은 EEE 1 내지 2 중 어느 하나의 시스템이며, 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 것은,
상기 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나를 각각 샘플링 레이트로 샘플링하여 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 생성하는 것; 및
진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나에 기초하여, 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 것을 포함한다.
EEE 4는 EEE 3의 시스템으로, 샘플 레이트는 센서 배터리의 에너지 레벨에 따라 선택된다.
EEE 5는 EEE 1의 시스템이며, 센서는 샘플 레이트에서 진동 또는 소음 데이터를 수집하도록 구성되고, 샘플 레이트는 데이터 해상도 또는 센서 배터리의 가용 에너지 레벨 중 적어도 하나에 기초하여 선택된다.
EEE 6은 EEE 1-5 중 어느 하나의 시스템이며, 동작(들)은 다음을 더 포함한다:
연마 제품의 식별자를 얻기 위해 통신 인터페이스를 사용하는 동작; 및
식별자를 사용하여 연마 제품을 식별하는 동작.
EEE 7은 EEE 6의 시스템이며, 여기서 통신 인터페이스는 이미지 캡처 장치, 무선 통신 장치, 근거리 통신(NFC) 장치, 또는 무선 주파수 식별(RFID) 판독기 중 적어도 하나를 포함한다.
EEE 8은 EEE 6 내지 7 중 어느 하나의 시스템으로서, 연마 제품의 식별자를 얻기 위해 통신 인터페이스를 사용하는 것은:
원격 컴퓨팅 장치로부터 제품 식별자를 수신하는 것을 포함한다.
EEE 9는 EEE 1 내지 8 중 어느 하나의 시스템이며, 센서는 연마 제품 내에 또는 연마 제품으로부터 멀리 떨어져(즉, 원격으로) 배치된다.
EEE 10은 EEE 1 내지 9 중 어느 하나의 시스템이며, 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 것은,
상기 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 생성하는 것;
진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나의 주파수 분석에 기초하여 주파수 데이터를 생성하는 것; 및
주파수 데이터를 기반으로 제품별 정보 또는 작업별 정보를 결정하는 것을 포함한다.
EEE 11은 EEE 10의 시스템이며, 동작(들)은 다음을 더 포함한다:
원격 컴퓨팅 장치에 주파수 데이터를 제공하는 동작.
EEE 12는 EEE 1 - 11 중 어느 하나의 시스템이며, 동작(들)은 다음을 추가로 포함한다:
진동 및/또는 소음 데이터 또는 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 원격 컴퓨팅 장치에 제공하는 것 - 원격 컴퓨팅 장치는 수신된 진동 및/또는 소음 데이터 또는 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 분석하도록 추가로 구성됨.
EEE 13은 컴퓨팅 장치 및 컴퓨팅 네트워크 전용 데이터베이스이며, 여기서 컴퓨팅 장치는 연마 작업의 특성을 예측하는 기계 학습 모델에 액세스할 수 있고, 컴퓨팅 장치는 다음의 동작(들)을 수행하도록 구성되며, 상기 동작(들)은:
원격 센서로부터 진동 및 소음 정보를 수신하는 동작 - 진동 및 소음 정보는 연마 제품 및 워크피스와 관련된 연마 작업과 관련됨; 및
진동 및 소음 정보가 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스별 정보와 관련이 있음을 예측하기 위해 기계 학습 모델을 적용하는 동작 - 상기 기계 학습 모델은 (i) 복수의 워크피스 및 복수의 연마 제품을 포함하는 복수의 이전 연마 작업의 동작 특성과, (ii) 이전 연마 작업 중에 그리고 후에 워크피스의 표면 특성 간의 매핑으로 훈련됨 - 을 포함한다.
EEE 14는 EEE 13의 컴퓨팅 장치 및 데이터베이스이며, 여기서 동작(들)은 데이터베이스에, 진동 및 소음 정보와 관련된 구성 항목 및 예측된 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 저장하는 동작을 더 포함한다.
EEE 15는 EEE 1 내지 14 중 어느 하나의 컴퓨팅 장치 및 데이터베이스이며, 여기서 동작(들)은 예측된 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 원격 컴퓨팅 장치로 전송하는 동작을 더 포함한다.
EEE 16은 신체 장착형 장치 및 원격 컴퓨팅 장치를 포함하는 시스템이며, 상기 신체 장착형 장치는,
연마 작업 데이터를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서;
통신 인터페이스; 및
메모리 및 프로세서를 포함하는 컨트롤러 - 상기 메모리는 컨트롤러로 하여금 동작(들)을 수행하게 하도록 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장하고, 상기 동작(들)은:
적어도 하나의 센서로부터 특정 연마 도구 또는 특정 연마 제품과 관련된 연마 작업 데이터를 수신하는 동작;
연마 작업 데이터를 기반으로 제품별 정보를 결정하는 동작; 및
통신 인터페이스를 통해 제품별 정보를 전송하는 동작 - 를 포함하고,
상기 원격 컴퓨팅 장치는 전송된 제품별 정보를 수신하도록 구성된다.
EEE 17은 EEE 16의 시스템이며, 연마 작업 데이터는 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나를 포함하고, 연마 작업 데이터에 기초하여 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 것은:
상기 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나를 각각 샘플링 레이트로 샘플링하여 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 생성하는 것; 및
진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나에 기초하여, 제품별 정보 또는 작업 특정 정보를 결정하는 것을 포함한다.
EEE 18은 EEE 16 - 17 중 어느 하나의 시스템이며, 여기서 샘플 레이트는 데이터 해상도 또는 센서 배터리의 가용 에너지 레벨 중 적어도 하나에 기초하여 선택된다.
EEE 19는 EEE 16-18 중 어느 하나의 시스템으로서, 센서는 샘플 속도로 연마 작업 데이터를 수집하도록 구성되고, 샘플 레이트는 센서 배터리의 에너지 레벨에 기초하여 선택된다.
EEE 20은 EEE 16 - 19 중 어느 하나의 시스템이며, 여기서 동작은 다음을 더 포함한다:
연마 제품의 식별자를 얻기 위해 통신 인터페이스를 사용하는 동작; 및
식별자를 사용하여 연마 제품을 식별하는 동작.
EEE 21은 EEE 16-20 중 어느 하나의 시스템이며, 여기서 통신 인터페이스는 이미지 캡처 장치, 무선 통신 장치, 근거리 통신(NFC) 장치 또는 무선 주파수 식별(RFID) 판독기 중 적어도 하나를 포함한다.
EEE 22는 EEE 16-21 중 어느 하나의 시스템이며, 연마 제품의 식별자를 얻기 위해 통신 인터페이스를 사용하는 것은,
원격 컴퓨팅 장치로부터 제품 식별자를 수신하는 것을 포함한다.
EEE 23은 EEE 16-22 중 어느 하나의 시스템이며, 여기서 센서는 연마 제품 내에 또는 연마 제품에서 멀리 떨어져 배치된다.
EEE 24는 EEE 16-23 중 어느 하나의 시스템이며, 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 것은,
상기 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 생성하는 것;
진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나의 주파수 분석에 기초하여 주파수 데이터를 생성하는 것; 및
데이터의 주파수 및/또는 진폭을 기반으로 제품별 정보 또는 작업별 정보를 결정하는 것을 포함한다.
EEE 25는 EEE 16-24 중 어느 하나의 시스템이며, 동작(들)은
원격 컴퓨팅 장치에 주파수 데이터를 제공하는 것을 더 포함한다.
EEE 26은 EEE 16-25 중 어느 하나의 시스템이며, 여기서 동작(들)은:
진동 및/또는 소음 데이터 또는 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 원격 컴퓨팅 장치에 제공하는 동작 - 원격 컴퓨팅 장치는 수신된 진동 및/또는 소음 데이터 또는 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 분석하도록 추가로 구성됨 - 을 포함한다.
EEE 27은 EEE 16-26 중 어느 하나의 시스템으로서, 제품별 정보는 특정 연마 제품에 대한 작동 상태, 작동 지속 시간, 유휴 지속 시간 또는 생산 시간 중 적어도 하나를 포함한다.
EEE 28은 EEE 16-27 중 어느 하나의 시스템으로서, 제품별 정보는 특정 연마 제품과 관련된 연마 작업을 나타내는 정보를 포함한다.
EEE 29는 EEE 16-28 중 어느 하나의 시스템으로서, 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제품별 정보를 결정하는 것은, 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 알려진 진동 또는 소음 패턴 중 적어도 하나의 세트와 비교하는 과정을 포함한다.
EEE 30은 EEE 16-29 중 어느 하나의 시스템이며, 여기서 동작(들)은 식별 프로세스를 기반으로 특정 연마 제품을 결정하는 동작을 추가로 포함한다.
EEE 31은 EEE 30의 시스템으로서, 식별 프로세스는 사용자 입력, 원격 핸드셰이크 통신 프로세스, 근접 감지 프로세스, 또는 광학 인식 프로세스 중 적어도 하나를 포함한다.
EEE 32는 EEE 16-31 중 어느 하나의 시스템으로서, 진동 및 소음 정보에 기초하여 결정된 제품별 정보는 특정 마모 제품에 대한 실시간 마모 정보를 포함한다.
EEE 33은 EEE 16-32 중 어느 하나의 시스템으로서, 원격 컴퓨팅 장치가 클라우드 컴퓨팅 플랫폼을 포함한다.
EEE 34는 EEE 16-33 중 어느 하나의 시스템으로서, 신체 장착형 장치는 사용자의 손목 또는 가슴에 착용하도록 구성된다.
EEE 35는 EEE 16-34 중 어느 하나의 시스템으로서, 신체 장착형 장치는 보호 장갑 또는 머리 장착형 디스플레이(HMD) 중 적어도 하나에 결합된다.
EEE 36은 다음을 포함하는 방법이다:
연마 제품에 근접하게 배치된 적어도 하나의 센서로부터, 연마 제품과 관련된 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계 - 적어도 하나의 센서는 진동 및 소음을 검출하도록 구성됨;
상기 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상품별 정보를 결정하는 단계; 및
제품별 정보를 통신 인터페이스를 통해 원격 컴퓨팅 장치에 전송하는 단계.
EEE 37은 EEE 36의 방법으로서, 제품별 정보는 연마 제품에 대한 작동 상태, 작동 지속 시간, 유휴 지속 시간 또는 생산 시간 중 적어도 하나를 포함한다.
EEE 38은 EEE 36-37 중 어느 하나의 방법으로서, 제품별 정보는 연마 제품과 관련된 마모 작업을 나타내는 정보를 포함한다.
EEE 39는 EEE 36-38 중 어느 하나의 방법으로서, 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제품별 정보를 결정하는 단계는 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나를 알려진 진동 또는 소음 패턴 중 적어도 하나의 세트와 비교하는 단계를 포함한다.
EEE 40은 EEE 36-39 중 어느 하나의 방법이며, 식별 프로세스에 기초하여 연마 제품을 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
EEE 41은 EEE 36-40 중 어느 하나의 방법이며, 식별 프로세스는 사용자 입력, 원격 핸드셰이크 통신 프로세스, 근접 감지 프로세스, 또는 광학 인식 프로세스 중 적어도 하나를 포함한다.
EEE 42는 EEE 36-41 중 어느 하나의 방법이며, 진동 또는 소음 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정된 제품별 정보가 연마 제품에 대한 실시간 연마 정보를 포함한다.
EEE 43은 EEE 36-42 중 어느 하나의 방법으로서, 제품별 정보를 전송하는 단계는 제품별 정보를 클라우드 컴퓨팅 플랫폼으로 전송하는 단계를 포함한다.
EEE 44는 EEE 36-43 중 어느 하나의 방법이며,
제품별 정보를 결정하는 것에 응답하여, 적어도 하나의 제어 명령을 연마 제품에 전송하는 단계를 더 포함한다.
EEE 45는 EEE 36-44 중 어느 하나의 방법이며, 적어도 하나의 제어 명령은 회전 속도 조정, 알림 제공, 도구 켜기 또는 도구 끄기 중 적어도 하나를 포함한다.
EEE 46은 EEE 36-45 중 어느 하나의 방법이며, 적어도 하나의 제어 명령은 원격 제어 스위치로부터 수신된다.
EEE 47은 본체 장착형 장치를 포함하는 시스템으로서, 상기 본체 장착형 장치는,
특정 연마 도구 또는 특정 연마 제품과 관련된 진동 데이터를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서; 및
메모리 및 프로세서를 포함하는 컨트롤러 - 상기 메모리는 컨트롤러로 하여금 동작(들)을 수행하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장하고, 상기 동작(들)은:
상기 진동 데이터에 대한 주파수 분석에 기초하여 진동 신호를 생성하는 단계;
상기 진동 신호를 이용하여 RPM(각속도) 신호를 생성하는 단계; 및
진동 신호 및 RPM 신호에 기초하여, 제품별 정보를 결정하는 단계를 포함한다.
EEE 48은 EEE 47의 시스템이며, RPM 신호를 생성하는 것은 진동 신호에 대한 푸리에 변환 분석을 수행하는 것을 포함한다.
EEE 49는 EEE 47-48 중 어느 하나의 시스템으로서, 제품별 정보는 진동 신호 또는 RPM 신호가 상한값 미만으로 그리고 하한값 위로 떨어지는 시간의 길이에 적어도 부분적으로 기초한다.
EEE 50은 EEE 49의 시스템으로, 상한값과 하한값은 ISO 5349 표준을 기반으로 한다.
EEE 51은 다음을 포함하는 시스템이다:
연마 용품을 사용하여 연마 작업을 수행하도록 구성된 연마 도구;
연마 도구의 표면에 부착된 보조 구성요소로서, 연마 도구보다 더 큰 자유도를 가지는 상기 보조 구성요소;
적어도 하나의 센서 - 상기 적어도 하나의 센서는 연마 도구의 작동과 관련된 진동 데이터를 검출하도록 구성되고, 적어도 하나의 센서는 상기 보조 구성요소에 장착됨; 및
메모리 및 프로세서를 포함하는 컨트롤러 - 상기 메모리는 컨트롤러로 하여금 동작(들)을 수행하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장하고, 상기 동작은:
진동 데이터에 기초하여 진동 신호를 생성하는 동작;
진동 신호를 각속도(RPM) 신호로 변환하는 동작; 및
진동 신호 및 RPM 신호에 기초하여 연마 도구와 관련된 제품별 정보를 결정하는 동작을 포함한다.
EEE 52는 다음을 포함하는 시스템이다:
(i) 공장과 공장 내에서 각각 작동하는 연마 도구 간의 매핑의 제 1 세트, (ii) 연마 도구와, 연마 도구에 각각 관련된 신체 장착형 장치 간의 매핑의 제 2 세트, 및 (iii) 신체 장착형 장치와 각각 신체 장착 가능 장치에 관련된 조작자 간의 매핑의 제 3 세트를 구비한 영구 저장소, 및
동작(들0을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 동작(들)은,
공장으로부터 적어도 하나의 공장과 관련된 연마 작업 메트릭을 보기 위한 요청을 클라이언트 디바이스로부터 수신하는 동작;
매핑의 제1 세트에 기초하여, 적어도 하나의 공장과 연관된 도구 세트를 결정하는 동작;
도구 세트로부터 적어도 하나의 도구와 연관된 연마 작업 메트릭을 보기 위한 요청을 클라이언트 장치로부터 수신하는 동작;
매핑의 제2 세트에 기초하여, 적어도 하나의 도구와 연관된 신체 장착형 장치 세트를 결정하는 동작;
매핑의 제3 세트에 기초하여, 신체 장착형 장치 세트와 연관된 조작자 세트를 결정하는 단계; 및
조작자 세트와 관련된 연마 작업 메트릭을 클라이언트 장치에 제공하는 단계를 포함한다.
EEE 53은 EEE(52)의 시스템이며, 여기서 동작은:
날짜 범위 내에서 연마 작업 메트릭을 보기 위한 요청을 클라이언트 장치로부터 수신하는 단계를 더 포함하며, 연마 작업 메트릭을 제공하는 단계는 날짜 범위 내에서 연마 작업 메트릭을 제공하는 단계를 포함한다.
Claims (22)
- 신체 장착형 장치와, 원격 컴퓨팅 장치를 포함하는 시스템으로서,
상기 신체 장착형 장치는,
연마 제품 또는 워크피스를 포함한 연마 작업과 관련된 연마 작업 데이터를 검출하도록 구성되는 적어도 하나의 센서;
통신 인터페이스; 및
메모리 및 프로세서를 포함하는 컨트롤러 - 상기 메모리는 컨트롤러로 하여금 동작(들)을 수행하게끔 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장함 - 를 포함하고, 상기 동작(들)은,
적어도 하나의 센서로부터 연마 작업 데이터를 수신하는 동작;
연마 작업 데이터에 기초하여, 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스의 워크피스별 정보를 결정하는 동작; 및
상기 통신 인터페이스에 기초하여, 상기 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 전송하는 동작을 포함하며,
상기 원격 컴퓨팅 장치는 전송된 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 수신하도록 구성되는, 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 신체 장착형 장치는 사용자의 손목 또는 가슴에 착용되도록 구성되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 신체 장착형 장치는 보호 장갑 또는 머리 장착형 디스플레이(HMD) 중 적어도 하나에 결합되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 동작(들)은:
상기 통신 인터페이스를 사용하여 원격 컴퓨팅 장치로부터 연마 제품의 식별자를 수신하는 동작; 및
상기 식별자를 사용하여 연마 제품을 식별하는 동작을 더 포함하는, 시스템. - 제4항에 있어서, 상기 통신 인터페이스는 이미지 캡처 장치, 무선 통신 장치, 근거리 통신(NFC) 장치, 무선 주파수 식별(RFID) 판독기, 블루투스 장치, 또는 LoRa(저전력 광역 네트워크) 장치 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 연마 작업 데이터는 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나를 포함하고, 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 동작은 또한 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나에 기초하는 시스템.
- 제6항에 있어서, 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나는 적어도 하나의 센서에 의해 특정 샘플링 레이트로 샘플링되고, 상기 샘플링 레이트는 데이터 해상도 또는 적어도 하나의 센서의 배터리의 가용 에너지 레벨 중 적어도 하나에 기초하여 선택되는, 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 동작(들)은 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나를 원격 컴퓨팅 장치에 제공하는 동작을 더 포함하고, 상기 원격 컴퓨팅 장치는 수신된 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나를 분석하도록 추가로 구성되는 시스템.
- 제6항에 있어서, 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 동작은 진동 또는 소음 데이터 중 적어도 하나를 알려진 진동 또는 소음 패턴 중 적어도 하나의 세트와 비교하는 동작을 포함하는, 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 동작(들)은:
진동 데이터에 대한 주파수 분석을 수행하여 해당 진동 신호를 생성하는 동작; 및
진동 신호와 관련된 각속도(RPM) 신호를 결정하는 동작 - 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 동작은 진동 신호 또는 RPM 신호에 또한 기초함 - 을 더 포함하는, 시스템. - 제10항에 있어서, 상기 진동 신호와 관련된 RPM 신호를 결정하는 동작은 상기 진동 신호에 대한 푸리에 변환 분석을 수행하는 동작을 포함하는 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 제품별 정보 또는 워크피스별 정보는 상기 진동 신호 또는 상기 RPM 신호가 상한 미만 및 하한 초과로 떨어지는 시간의 길이에 적어도 부분적으로 기초하는 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 상한 및 하한은 ISO 5349 표준에 기초하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제품별 정보는 작동 상태, 작동 지속 시간, 유휴 지속 시간, 연마 제품에 대한 생산 시간, 또는 연마 제품과 관련된 연마 작업을 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 연마 제품 내에 또는 연마 제품으로부터 원격으로 배치되는 시스템.
- 신체 장착형 장치에서, 연마 제품 또는 워크피스에 근접하게 배치된 적어도 하나의 센서로부터, 연마 제품 또는 워크피스를 포함하는 연마 작업과 관련된 연마 작업 데이터를 수신하는 단계;
연마 작업 데이터를 기반으로 제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 신체 장착형 장치에 의해 결정하는 단계; 및
신체 장착형 장치에 의해, 통신 인터페이스를 통해 원격 컴퓨팅 장치에 제품별 정보 또는 워크피스 특정 정보를 전송하는 단계를 포함하는, 방법. - 제16항에 있어서, 상기제품별 정보 또는 워크피스별 정보를 결정하는 것에 응답하여, 연마 제품에 적어도 하나의 제어 명령어를 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 명령어는 회전 속도 조정, 알림 제공, 도구 켜기 또는 도구 끄기 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
- 제16항에 있어서,
원격 컴퓨팅 장치에서, 제품별 정보 또는 워크피스별 정보와 연관된 특정 연마 제품 또는 특정 워크피스를 결정하는 단계 - 상기 원격 컴퓨팅 장치는 제품별 정보 또는 워크피스별 정보에 기초하여 특정 워크피스 또는 특정 연마 제품을 추론하도록 구성된 훈련된 기계 학습 시스템을 포함함; 를 더 포함하는, 방법. - (i) 연마 제품 및 워크피스와 관련된 이전 연마 작업 데이터; 및 (ii) 이전 연마 작업 데이터와 관련된 제품별 정보 및 워크피스별 정보; 간의 매핑을 지닌 데이터베이스; 및
동작(들)을 수행하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함하는 시스템으로서, 상기 동작(들)은
연마 작업 데이터를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서로부터, 연마 제품 및 워크피스를 포함하는 연마 작업과 관련된 연마 작업 데이터를 수신하는 동작; 및
상기 매핑을 사용하여, 연마 작업 데이터가 연마 제품의 제품별 정보 또는 워크피스의 워크피스별 정보와 관련이 있음을 예측하는 동작을 포함하는, 시스템. - 제20항에 있어서, 상기 데이터베이스는 (i) 공장과 공장 내에서 각각 작동하는 연마 제품 간의 매핑의 제1 세트; (ii) 연마 제품과, 연마 제품에 각각 관련된 신체 장착형 장치 간의 매핑의 제2 세트; 및 (iii) 신체 장착형 장치와, 신체 장착형 장치와 각각 관련된 조작자 간의 매핑의 제3 세트를 더 포함하고, 상기 동작(들)은
클라이언트 장치로부터, 공장들 중 적어도 하나의 공장과 관련된 연마 작업 데이터를 보기 위한 요청을 수신하는 동작;
매핑의 제1 세트에 기초하여, 적어도 하나의 공장과 관련된 연마 제품 세트를 결정하는 동작;
연마 제품 세트로부터 적어도 하나의 연마 제품과 관련된 연마 작업 데이터를 보기 위한 요청을 클라이언트 장치로부터 수신하는 동작;
매핑의 제2 세트에 기초하여, 적어도 하나의 연마 제품과 관련된 신체 장착형 장치 세트를 결정하는 동작;
매핑의 제3 세트에 기초하여, 신체 장착형 장치 세트와 연관된 조작자 세트를 결정하는 동작; 및
조작자 세트와 관련된 연마 작업 데이터를 클라이언트 장치에 제공하는 동작을 더 포함하는, 시스템. - 제21항에 있어서, 상기 동작(들)은:
클라이언트 장치로부터, 날짜 범위 내에 연마 작업 데이터를 보기 위한 요청을 수신하는 동작 - 연마 작업 데이터를 제공하는 동작은 단계는 날짜 범위 내에 연마 작업 데이터를 제공하는 동작을 포함함; 을 더 포함하는, 시스템.
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