KR20220004775A

KR20220004775A - 센서 검사장치 및 방법

Info

Publication number: KR20220004775A
Application number: KR1020220000288A
Authority: KR
Inventors: 송선호; 강이규
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2022-01-03
Publication date: 2022-01-11
Also published as: KR102361774B1; KR20210080815A

Abstract

본 발명은 센서 검사장치에 관한 것으로, 중앙에 위치한 시험용 센서와, 시험용 센서의 상하 좌우방향으로 각각 이격 배치되는 압력센서를 구비하는 센서조립체; 센서조립체를 x축을 중심으로 회전시키는 피치(pitch)조절부; 센서조립체를 y축을 중심으로 회전시키는 요(yaw)조절부; 센서조립체를 x축방향으로 이동시키는 수평위치 조절부; 및 센서조립체를 y축방향으로 이동시키는 수직위치 조절부;를 포함한다.

Description

센서 검사장치 및 방법{Apparatus and method for checking sensor}

본 발명은 센서 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호인가 센서조립체를 상하좌우로 이동시켜 평면 배열된 다수의 음향센서를 검사할 수 있도록 하는 센서 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 탐사용 장비에는 센서가 장착되는데, 센서는 다수개가 결합된 형태로 사용될 수 있다. 특히, 어뢰나 무인잠수정 등에는 다수개의 음향센서가 결합되어 평면 배열되어(Planar Array) 설치되는 데, 이러한 장치들을 개발 및 양산할 때에는 이에 장착되는 수중 음향센서에 대해서 정성적/정량적 성능평가를 수행해야 한다. 즉, 수중 음향센서는 수중 대비 육상에서 임피던스가 낮아지는 특성이 있어서 육상에서는 정성적 평가를 진행하고, 수중에서는 정량적 평가를 진행하게 된다.

음향센서가 적용된 제품을 육상에서 시험할 경우, 실제 사용되는 수중과 시험이 진행되는 육상에서의 매질 및 압력조건이 다르고 이에 따라 센서의 임피던스에도 변화가 발생하기 때문에 수중에서 사용될 음향센서를 육상시험으로 정확하게 성능평가하기는 어려우며 편차가 크게 발생하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 센서 검사장치는 피검사 센서인 다수개의 음향센서들에 대응되는 동일 갯수의 시험용 센서들을 구비하고, 전용의 몰딩 금형을 통해 제작되었기 때문에 제작비용이 증가할 뿐만 아니라, 한번 제작된 검사장치는 특정 제품에만 사용이 가능하기 때문에 피검사 센서의 배치가 변경될 경우에는 적용될 수 없는 문제점이 있다.

또한, 다수개의 시험용 센서와 다수개의 피검사 센서를 정확하게 정렬하기 어려우며, 접촉 특성의 재현성이 낮아 동일한 시험환경으로 반복시험을 수행하기 어려운 문제점이 있다.

한국 등록특허 제10-0997236호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 다양한 제품의 검사에 적용될 수 있으며 시험의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하는 센서 검사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일관점에 따른 센서 검사장치는, 중앙에 위치한 시험용 센서와, 시험용 센서의 상하 좌우방향으로 각각 이격 배치되는 압력센서를 구비하는 센서조립체; 센서조립체를 x축을 중심으로 회전시키는 피치(pitch)조절부; 센서조립체를 y축을 중심으로 회전시키는 요(yaw)조절부; 센서조립체를 x축방향으로 이동시키는 수평위치 조절부; 및 센서조립체를 y축방향으로 이동시키는 수직위치 조절부;를 포함한다.

바람직하게는, 센서조립체의 저면에는 패드부가 설치되고, 패드부의 저면이 피측정부를 향하도록 배치될 수 있다.

바람직하게는, 시험용 센서와 압력센서는, 적어도 일부가 패드부의 상면에 삽입되어 설치될 수 있다.

바람직하게는, 패드부의 저면에는 피측정부와의 밀착을 위해 겔(Gel) 상태의 도포제가 도포될 수 있다.

바람직하게는, 피측정부는 평면 배열되는 다수개의 음향센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치는, 피측정부의 외관을 감싸며 고정 설치되는 장착부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치는, 센서조립체를 z축방향으로 이동시키는 압력조절부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 센서 검사장치는, 피측정부에 대응되는 이동경로를 생성하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따른 센서 검사방법은, 본 발명의 일관점에 따른 센서 검사장치를 사용하여, (a) 센서 검사장치를 다수개의 피검사센서를 구비한 피측정부에 장착하는 단계; 및 (b) 센서조립체를 정렬하는 단계;를 포함하되, (b) 단계는, 상하방향의 압력센서의 측정값을 비교하여 피치(pitch)를 조절하는 단계; 및 좌우방향의 압력센서의 측정값을 비교하여 요(yaw)를 조절하는 단계;를 포함한다.

여기서, (b) 단계 이전에 장착된 센서 검사장치의 전원을 온(On)하고, 센서 검사장치의 이동경로를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, (b) 단계는, 피치 조절 및 요 조절이 완료된 이후 현재 위치에 해당하는 피검사센서에 신호를 인가하여 시험을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, (b) 단계는, 피검사센서의 개수에 대응되는 신호인가 시험횟수를 만족할 때까지 센서조립체를 이동경로에 따라 이동시키고, 피치 조절 및 요 조절과 신호인가 시험을 반복할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사방법은, 피검사센서가 가압된 환경하에 시험되도록 센서조립체의 높이를 조절하여 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 압력센서와 시험용 센서를 포함하는 센서조립체를 상하좌우로 순차적으로 이동시키면서 평면 배열된 다수의 음향센서에 시험신호를 인가하도록 구성됨으로써 제작비용을 낮출 뿐만 아니라 다양한 형태의 피검사 센서들에 적용될 수 있는 범용성을 갖는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 중앙에 위치한 시험용 센서의 상하좌우 방향으로 압력센서가 각각 이격 설치되고, 압력센서들로부터 측정된 압력값을 기초로 피치(Pitch) 및 요(Yaw)값을 조정함으로써 피측정부와의 밀착상태를 일정하게 유지하여 시험 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치가 피측정부에 장착된 상태의 측면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치가 피측정부에 장착된 상태의 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치의 측면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치의 정면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사방법을 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치가 피측정부에 장착된 상태의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치가 피측정부에 장착된 상태의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치의 정면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센서 검사장치(100)는, 피측정부(10)의 일측면에 이동가능하게 장착된다.

여기서, 피측정부(10)는, 일례로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 외관이 대략 둥근 원통형으로 형성되고 원형 평면상에 평면 배열(Planar Array)되는 다수개의 음향센서(11)를 포함하며, 어뢰나 무인잠수정 등의 탐사용 장비에 장착 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 센서 검사장치(100)는, 중앙에 하나의 시험용 센서(113)가 위치하고, 시험용 센서(113)를 중심으로 상하 좌우방향으로 이격되어 각각 설치되는 압력센서(115)를 포함하는 센서조립체(110)를 포함한다.

여기서, 시험용 센서(113)은 음향센서(11)에 시험 신호를 인가하는 구성이며, 상하좌우 4방향에 각각 설치된 압력센서(115)는 센서조립체(110)의 자세를 정렬하기 위한 구성이다. 본 발명의 실시예에서는, 하나의 시험용 센서(113)로 피측정부(10)에 다수개 구비된 음향센서(11)를 모두 검사하기 위해 피측정부(10)에 센서 검사장치(100)가 장착된 상태에서 센서조립체(110)를 이동시키는 이동수단을 구비할 수 있다.

일실시예로서, 센서 검사장치(100)에 구비된 이동수단은 도 2에 도시된 바와 같이 센서조립체(110)를 x축방향(도 2에서 좌우방향)으로 이동시키는 수평위치 조절부(120)와, 센서조립체(110)를 y축방향(도 2에서 상하방향)으로 이동시키는 수직위치 조절부(130)로 구성될 수 있다.

수평위치 조절부(120) 및 수직위치 조절부(130)는 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 수평모터(121) 및 수직모터(131)와, 각 모터의 회전축과 결합되는 수평레일(123) 및 수직레일(133)으로 구성될 수 있다.

여기서, 수평레일(123) 및 수직레일(133)에는 나사산(screw thread)이 형성되며, 수평레일(123) 및 수직레일(133)은 센서조립체(110)에 수평방향 및 수직방향으로 각각 구비된 레일결합부(117)와 결합된다. 레일결합부(117)에는 수평레일(123) 또는 수직레일(133)이 삽입될 수 있도록 레일결합홀(117a)가 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치(100)은, 이와 같이 구성됨으로써 수평모터(121) 또는 수직모터(131)가 동작함에 따라 수평레일(123) 또는 수직레일(133)이 회전하게 되고, 나사산을 따라 센서조립체(110)가 소정위치로 이동하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치(100)는, 피측정부(10)에 센서 검사장치(100)가 장착된 상태를 유지하도록 피측정부(10)의 외관을 감싸며 고정 설치되는 장착부(140)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 장착부(140)는, 다수의 수직부재와 수평부재로 구성된 장착프레임(141)과, 장착프레임(141)의 내측에 설치되어 피측정부(10)를 감싸면서 접촉되는 장착지그(143)을 포함한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치(100)은, 피측정부(10)에 대응되는 이동경로를 생성하는 제어부(170)를 더 포함할 수 있다.

제어부(170)는 이동경로를 생성하며 시험 현황을 확인하고 제어하는 구성이다. 도 2의 실시예에서 피측정부(10)의 형상은 대략 일측면이 원형인 원통으로 형성되는데, 제어부(170)에서는 원형면에 골고루 분포된 음향센서(11)를 모두 시험할 수 있도록 경로를 설정한다. 일례로, 음향센서(11)들이 각각 가로 세로방향으로 소정간격만큼 이격배치될 경우, 피측정부(10)의 좌측 상단에서 시작하여 좌측에서 우측으로 가로방향으로 한 간격씩 이동한 후, 우측 끝단에서 세로방향으로 하측으로 한 간격 이동하고 가로방향으로 우측 끝단에서 좌측 끝단을 향해 한 간격씩 이동함으로써 원형에 분포된 음향센서(11)들을 각각 시험하도록 이동경로를 설정할 수 있다.

여기서, 제어부(170)는 센서조립체(110)를 이동하도록 수평모터(121) 또는 수직모터(131)와 각각 제어케이블들(a,b)로 연결되고, 음향센서(11)와 후술할 압력센서(115) 및 요(yaw) 조절부(160) 및 피치(pitch) 조절부(170)와 제어케이블(c)에 의해 연결된다.

이와 같이 센서조립체(110)가 이동하도록 구성할 경우, 수평모터(121) 및 수직모터(131)는 장착프레임(141)상에서 이동가능하도록 설치되어 센서조립체(110)의 이동을 제한하지 않고 센서조립체(110)가 원활하게 이동할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 이동후 센서조립체(110)가 피측정부(10)에 평면 배열된 음향센서(11)에 정확하게 밀착 정렬될 수 있도록 요 조절부(160) 및 피치 조절부(170)을 포함한다.

즉, 요 조절부(160)는, 센서조립체(110)를 y축을 중심으로 회전시키도록 구성되고, 피치 조절부(170)는, 센서조립체(110)를 x축을 중심으로 회전시키도록 구성된다. 요 조절부(160) 및 피치 조절부(170)는 상하 좌우방향으로 각각 이격설치된 압력센서(115)의 측정값들을 근거로 제어되는데, 이에 대한 구체적 제어과정은 후술한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서조립체(110)의 저면에는 패드부(191)가 설치될 수 있다.

패드부(191)는, 그 저면이 피측정부(10)를 향하도록 배치되어 저면이 피측정부(10)에 밀착될 수 있다. 패드부(191)의 상면에는 시험용 센서(113)와 압력센서(115)의 적어도 일부가 삽입되어 설치됨으로써 피측정부(10)으로부터 시험신호를 인가할 수 있으며, 압력센서(115)로부터 센서조립체(110)의 정렬정도를 확힌할 수 있게 된다. 패드부(191)는, 용이하게 제작가능할 뿐만 아니라 접촉시의 충격을 흡수할 수 있도록 우레탄 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 패드부(191)의 저면에는 피측정부(10)와의 보다 긴밀한 밀착을 위해 겔(Gel) 상태의 도포제(193)가 도포될 수도 있다. 상기 도포제(193)는 임피던스를 매칭하기 위한 용도로 사용될 수 있으며 일례로 의료용 크림일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치(100)는, 센서조립체(110)를 z축방향으로 이동시켜 가압력을 발생시키는 압력조절부(150)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 압력조절부(150)는 공지의 모터 등을 통해 z축방향으로 센서조립체(110)를 이동시키도록 구성할 수 있다. 압력조절부(150)에 의해 소정 접촉강도를 갖도록 센서조와오체(110)와 피측정부(10)를 밀착시킴으로써 예를 들면 수중조건과 같은 가압환경과 유사하게 보정함으로써 실제 사용환경과 유사한 환경에서 검사를 수행하도록 하는 장점을 갖게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치(100)는 센서조립체(110)에 구비된 시험용 센서(113)를 통해 신호를 인가하여 검사를 진행할 수 있다. 또한, 센서 검사장치(100)는 상하 또는 좌우방향으로 센서조립체(110)를 이동시킨 이후, 상하 좌우 4방향에 각각 이격설치된 압력센서(115)를 통해 센서조립체(110)가 평면 음향센서(11)에 평행한 상태로 긴밀하게 밀착되도록 정렬할 수 있어서 오차를 줄임으로써 접촉 정확성을 향상시키고 정확도 높은 검사를 수행할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사방법을 도시한 순서도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사방법은, 전술된 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치(100)를 사용하여 피측정부(10), 일례로 평면 배열된 다수의 음향센서(11)를 검사하게 된다.

먼저, 센서 검사장치(100)를 다수개의 피검사센서를 구비한 피측정부(10)에 장착한다(S110).

센서 검사장치(100)가 고정된 이후에는, 센서 검사장치(100)의 전원을 온(On)하고, 제어부(180)에서 센서 검사장치(100)의 이동경로를 생성한다(S120). 여기서, 제어부(180)는 CAD 등을 통해 피측정부(10)의 형상정보를 입력받거나 제품정보를 입력받아 음향센서(11)의 배치정보를 획득하고 전체 음향센서(11)를 모두 검사할 수 있는 최적경로를 산출할 수 있다. 이동경로를 생성하는 다른 방식으로는, 후술할 센서조립체(110)의 초기 정렬시에 압력센서(115)의 측정값을 통해 피측정부(10)의 크기를 판단하고, 이를 근거로 이동경로를 생성할 수도 있다. 즉, 센서조립체(110)를 피측정부(10)의 중앙에 초기 정렬한 후, 좌우, 상하 방향으로 이동하여 해당 방향의 압력값이 없어지는 곳을 피측정부(10)의 외곽으로 인지한 다음, 파악된 전체 피측정부(10)의 외곽 형상을 기준으로 센서 위치를 자동으로 추출하여 이동경로를 생성할 수 있다.

이후, 센서조립체(110)를 기준점이 되는 소정위치로 정렬하는 단계(S130)를 수행한다.

센서조립체(110)가 소정위치에 위치된 이후, 압력센서(115)의 측정값들을 제어부(180)에서 수신하여 각 측정값들을 비교하여 피치(pitch) 또는 요(yaw)를 조정한다. 즉, 상하방향의 압력센서의 측정값을 비교하고(S140), 측정값이 다를 경우에는 피치(pitch)를 조절하고(S170), 좌우방향의 압력센서의 측정값을 비교하여(S150) 측정값이 다를 경우에는 요(yaw)를 조절한다(S180).

다음으로, 피치 조절(S170) 및 요 조절(S180)이 완료된 이후, 현재 위치에 해당하는 피검사센서에 신호를 인가하여 시험을 수행하게 되는데, 시험이 완료되면 신호인가 시험횟수와 임계값(Nth)을 비교하는 단계(S160)를 수행한다. 여기서, 임계값은, 피검사센서인 음향센서(11)의 개수에 대응될 수 있다.

신호인가 시험횟수가 임계값보다 작은 경우에는, 센서조립체(110)를 기설정된 이동경로에 따라 이동시켜 시험을 실시할 다음 음향센서(11)에 위치되도록 한다(S190).

신호인가 시험횟수가 임계값이 같아질 때까지, 센서조립체(110)를 이동시키고, 압력센서의 측정값을 비교하여 피치 조절(S170) 및 요 조절(S180)과 신호인가 시험을 반복하여 수행한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사방법에서는, 피검사센서인 음향센서(11)가 수중환경에서 사용될 경우, 이와 같은 가압된 환경하에서 시험될 수 있도록 센서조립체(110)의 높이를 조절하여 가압하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. 가압단계는 피치 조절(S170) 및 요 조절(S180)이 완료된 이후 센서조립체(110)를 음향센서(11) 방향으로 평행하게 가압하도록 하는 것이 바람직하다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 검사장치(100)는 압력센서와 시험용 센서를 포함하는 센서조립체를 상하좌우로 이동시키면서 평면 배열된 다수의 음향센서에 시험신호를 인가하도록 구성되어 제작비용을 낮추고 다양한 형상의 센서들을 검사할 수 있게 된다. .

또한, 본 발명에 의하면 센서조립체를 이동시킨 이후, 압력센서들로부터 측정된 압력값을 기초로 피치 및 요를 조정함으로써 피측정부와의 밀착상태를 일정하게 유지하여 신뢰성 높게 검사를 수행할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 센서 검사장치
110: 센서조립체
113: 시험용 센서
115: 압력센서
120: 수평위치 조절부
121: 수평모터
123: 수평레일
130: 수직위치 조절부
131: 수직모터
133: 수직레일
160: 요(yaw)조절부
170: 피치(pitch)조절부

Claims

중앙에 위치한 시험용 센서와, 시험용 센서의 상하 좌우방향으로 각각 이격 배치되는 압력센서를 구비하는 센서조립체; 센서조립체를 x축을 중심으로 회전시키는 피치(pitch)조절부; 센서조립체를 y축을 중심으로 회전시키는 요(yaw)조절부; 센서조립체를 x축방향으로 이동시키는 수평위치 조절부; 센서조립체를 y축방향으로 이동시키는 수직위치 조절부; 및 센서조립체를 z축방향으로 이동시키는 압력조절부를 포함하는 센서 검사장치를 사용하는 센서 검사방법으로서,
(a) 센서 검사장치를 다수개의 피검사센서를 구비한 피측정부에 장착하는 단계; 및
(b) 센서조립체를 정렬하는 단계;를 포함하되,
(b) 단계는,
상하방향의 압력센서의 측정값을 비교하여 피치(pitch)를 조절하는 단계; 및
좌우방향의 압력센서의 측정값을 비교하여 요(yaw)를 조절하는 단계;를 포함하고,
피검사센서가 가압된 환경하에 시험되도록 센서조립체의 높이를 조절하여 가압하는 단계를 더 포함하는, 센서 검사방법.
청구항 1에 있어서,
(b) 단계 이전에 장착된 센서 검사장치의 전원을 온(On)하고, 센서 검사장치의 이동경로를 생성하는 단계를 더 포함하는, 센서 검사방법.
청구항 2에 있어서,
(b) 단계는,
피치 조절 및 요 조절이 완료된 이후 현재 위치에 해당하는 피검사센서에 신호를 인가하여 시험을 수행하는 단계를 포함하는, 센서 검사방법.
청구항 3에 있어서,
(b) 단계는,
피검사센서의 개수에 대응되는 신호인가 시험횟수를 만족할 때까지 센서조립체를 이동경로에 따라 이동시키고, 피치 조절 및 요 조절과 신호인가 시험을 반복하는, 센서 검사방법.
청구항 4에 있어서,
(a) 단계에서 피측정부는
평면 배열되는 다수개의 음향센서를 포함하는, 센서 검사방법.