KR20230045393A - 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈 - Google Patents

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KR20230045393A
KR20230045393A KR1020210128194A KR20210128194A KR20230045393A KR 20230045393 A KR20230045393 A KR 20230045393A KR 1020210128194 A KR1020210128194 A KR 1020210128194A KR 20210128194 A KR20210128194 A KR 20210128194A KR 20230045393 A KR20230045393 A KR 20230045393A
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Abstract

본 발명은 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈에 관한 것으로, 입사면, 출사면 및 압력에 의해 변형되는 감지 표면을 포함하는 판상 형태로 형성되고, 입사면으로 입사된 목표 파장 영역의 광을 상기 출사면으로 도파시키며, 감지 표면에 가해진 압력에 의해 도파된 광의 출사량이 변하는 감지 부재, 감지 부재의 입사면에 목표 파장 영역의 광을 조사하는 광원, 및 감지 부재의 출사면으로 도파된 광의 출사량을 검출하는 검출기를 포함하여 경박 단소하고, 구조 변경이 용이한 광학식 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈을 구현할 수 있다.

Description

스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈{STRAIN GAUGE AND LOAD CELL MODULE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경박 단소하고, 구조 변경이 용이한 광학식 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈에 관한 것이다.
물리 센서(또는 압력 센서, 로드 셀)는 외부에서 가해지는 물리적인 힘(압력 또는 하중)의 변화를 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환하는 장치이다. 물리 센서는 그 응용 분야와 사용 범위가 넓은 만큼 요구 수량과 사용 환경이 다양하다. 예를 들어, 물리 센서는 하중이나 압력의 측정이 요구되는 전자 저울에서부터 자동차, 선박, 항공, 공업 계측, 제동 제어 등 다양한 응용 분야에서 이용되고 있다.
이 중 광학식 물리 센서는 가혹한 환경에서도 동작이 가능한 장점이 있다. 그러나, 광 파장에 근접하는 매우 정밀한 물리적 구조가 필수적이므로 공정 비용이 높다. 또한, 다양한 응용 분야에 적용하기 위해 패키지의 물리적 형상이 다양하므로 적용에 제약이 발생하고, 패키지 관리에 주의가 필요하므로 패키지 비용이 높아진다.
일반적으로 광학식 물리 센서는 적어도 하나의 브래그 회절 격자(Bragg Grating; BG)를 구비한 유리 섬유와 이에 연결된 신호선으로 구성된다. 이러한 광학식 물리 센서는 유리 섬유에 압력이 가해지면 브래그 회절 격자에 의해 반사되는 광의 양이 변화하는 정도를 센싱한다. 이는 압력을 정밀하게 센싱할 수 있으나, 패키지 제작에 고가의 비용이 소요된다.
또한, 온도 변화에 따라 브래그 회절 격자의 부피가 변하는 양에 민감하게 반응하여 별도의 온도 보상이 필요하다. 그리고, 광섬유는 매우 단단하여 성형이 어렵고, 부피가 큰 광섬유가 필요하므로 일부 응용 분야에서 요구하는 물리 센서의 형상 및 최소 크기를 만족하기 어려운 한계가 있다.
한국 등록특허 제10-1312753(2013.09.23)호
본 발명의 일 실시예는 경박 단소하고, 구조 변경이 용이한 광학식 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 스트레인 게이지는 입사면, 출사면 및 압력에 의해 변형되는 감지 표면을 포함하는 판상 형태로 형성되고, 상기 입사면으로 입사된 목표 파장 영역의 광을 상기 출사면으로 도파시키며, 상기 감지 표면에 가해진 압력에 의해 상기 도파된 광의 출사량이 변하는 감지 부재; 상기 감지 부재의 입사면에 목표 파장 영역의 광을 조사하는 광원; 및 상기 감지 부재의 출사면으로 도파된 광의 출사량을 검출하는 검출기를 포함한다.
실시예들 중에서, 로드 셀 모듈은 하중에 의해 변형되는 지지대; 및 판상 형태로 형성되어 상기 지지대 상에 부착되고, 상기 지지대의 변형에 의해 광의 출사량이 변화되는 스트레인 게이지를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈은 경박 단소하고, 구조 변경이 용이하게 구현할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1a에 도시된 감지 부재에 압력이 가해진 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 셀 모듈을 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
명세서 및 청구범위에서 용어 "포함하는"과 함께 사용될 때 단수 단어의 사용은 "하나"의 의미일 수도 있고, 또는 "하나 이상", "적어도 하나", 및 "하나 또는 하나보다 많은"의 의미일 수도 있다.
청구항들에서의 용어 "또는"의 사용은 본 개시 내용이 단지 선택가능한 것들 및 "및/또는"을 나타내는 정의를 지지하더라도, 선택가능한 것은 상호 배타적이거나 단지 선택가능한 것들을 나타내는 것으로 명백하게 표시되지 않는 한 "및/또는"을 의미하기 위해 사용된다.
본 발명의 특징 및 이점은 다음 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위 내 다양한 변경들 및 변형들이 본 상세한 설명으로부터 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 분명해질 것이기 때문에, 상세한 설명 및 구체적인 예들은 본 발명의 구체적인 실시예들을 나타내지만, 단지 예로서 주어진다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시예들은 본 발명의 예시적인 실시예들이 도시되는, 첨부 도면들에 대하여 아래에서 상세하게 논의된다. 구체적인 구현예들이 논의되지만, 이는 단지 예시 목적들을 위해 행해진다. 관련 기술분야에서의 통상의 기술자는 다른 구성요소들 및 구성들이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 같은 번호들은 전체에 걸쳐 같은 요소들을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 1a는 측면도이고, 도 1b는 상면도이며, 도 1c는 사시도이다. 도 2는 도 1a에 도시된 감지 부재에 압력이 가해진 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 게이지(100)는 감지 부재(110), 광원(120), 검출기(130) 및 하우징(140)을 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(110)는 하우징(140) 내에 수용되고, 광원(120)으로부터 조사된 목표 파장 영역의 광이 이동하는 경로를 제공하고, 표면에 가해진 압력에 의해 내부에서 이동하는 광량이 변화된다.
감지 부재(110)는 광원(120)으로부터 조사된 광을 도파시키는 광 도파로(optical waveguide)의 코어(core) 부재일 수 있다. 여기에서, 감지 부재(110)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 바람직하게 판상(slab) 형태로 형성될 수 있다. 즉, 감지 부재(110)는 단면이 사각형으로 형성될 수 있다.
감지 부재(110)는 입사면(112), 출사면(114) 및 감지 표면(116)을 포함할 수 있다. 입사면(112)은 광원(120)으로부터 조사된 광이 입사되는 면이고, 감지 부재(110)의 일측에 배치될 수 있다. 출사면(114)은 감지 부재(110)를 통과한 광이 출사되는 면이고, 감지 부재(110)의 타측에 배치될 수 있다. 입사면(112)과 출사면(114)은 서로 대면하는 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 입사면(112) 및 출사면(114)은 광원(120)의 광 조사면보다 같거나 크게 형성될 수 있다. 즉, 감지 부재(110)의 두께는 광원(120)의 직경보다 같거나 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 광원(120)의 직경이 10μm인 경우 감지 부재(110)는 10μm 이상의 두께로 형성될 수 있다.
감지 표면(116)은 압력이 가해지는 면으로서, 입사면(112)과 출사면(114) 사이의 표면 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있다. 예를 들어, 감지 표면(116)은 감지 부재(110)의 상면에 형성될 수 있다.
감지 부재(110)는 공기보다 높은 굴절률(refractive index)을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 감지 부재(110)는 탄소를 포함하는 플라스틱 계열의 물질로 형성할 수 있다. 즉, 감지 부재(110)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 감지 부재(110)가 압력에 의해 변형이 용이한 겔 또는 액체를 포함할 수 있다.
감지 부재(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 감지 표면(116) 상에 압력(A)이 가해지면 두께가 감소되는 변형이 발생하고, 굴절률이 변한다. 이로 인해, 변형이 발생된 영역에서 광의 진행 특성이 변한다. 예를 들어, 감지 부재(110)의 굴절률이 높아지면 감지 부재(110) 내의 전반사 특성이 감소하고, 광(L1)이 감지 표면(116)의 외부로 출사(L2)되어 손실이 발생한다.
즉, 압력이 가해지면 감지 부재(110)의 출사면(114)으로부터 출사되는 광 파워가 압력이 가해지기 이전의 정상 상태보다 감소하여 압력을 감지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 부재(110)는 판상 형태로 형성되어 구조가 간단하고, 밴딩(Bending)이 가능한 물질로 형성되어 굴곡이 있는 대상체에도 적용이 가능하다. 예를 들어, 촉각(tactile) 센서로도 이용이 가능하다. 또한, 감지 부재(110)를 복수개로 하여 2차원 어레이로 구성하면 위치 별 압력을 감지할 수 있다.
광원(120)은 하우징(140) 내에 수용되고, 감지 부재(110)에 목표 파장 영역의 광을 조사할 수 있다. 여기에서, 광원(120)은 적외선 또는 가시광선 대역의 광을 조사할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 광원(120)은 감지 부재(110)의 입사면(112)에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 광원(120)은 감지 부재(110)의 입사면(112)에 접하도록 배치될 수 있다. 광원(120)은 감지 부재(110)의 입사면(112)과 같거나 작은 광 조사면을 갖도록 형성될 수 있다.
광원(120)은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, 예를 들어 GaN, GaAs 및 InP 중 적어도 어느 하나를 기반으로 하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 여기에서, 발광 소자는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED)를 포함할 수 있고, 한 변의 사이즈가 100㎛ 이하인 마이크로 LED 소자로 형성될 수 있다. 발광 소자를 마이크로 LED로 형성할 경우 스트레인 게이지(100)를 경박 단소화하게 형성할 수 있다.
검출기(130)는 하우징(140) 내에 수용되고, 감지 부재(110)에서 출사된 광의 광량 변화를 감지하여 감지 부재(110)에 가해진 압력을 검출할 수 있다. 검출기(130)는 감지 부재(110)의 출사면(114)에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 검출기(130)는 감지 부재(110)의 출사면(114)에 접하도록 배치될 수 있다.
검출기(130)는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, 예를 들어 GaN, GaAs, InP 중 어느 하나 또는 Si을 기반으로 하는 수광 소자를 포함할 수 있다. 또한, 검출기(130)는 수광 소자를 통해 감지된 광량을 전기적 신호로 변환하여 압력의 크기를 검출하는 구동 회로를 더 포함할 수 있다.
하우징(140)은 감지 부재(110), 광원(120) 및 검출기(130)를 내부에 수용하고, 외부 광을 차단한다. 하우징(140)은 금속 계열 또는 플라스틱 계열의 물질로 형성될 수 있다. 하우징(140)은 감지 부재(110)와 동일한 형태, 즉 판상 형태로 형성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 3a는 측면도이고, 도 3b는 상면도이며, 도 3c는 사시도이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(200)는 감지 부재(210), 광원(220), 검출기(230), 하우징(240) 및 피복 부재(250)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(210), 광원(220), 검출기(230) 및 하우징(240) 각각은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 감지 부재(110), 광원(120), 검출기(130) 및 하우징(140)과 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
피복 부재(250)는 감지 부재(210)의 상면, 하면 및 측면을 감싸도록 형성된다. 즉, 피복 부재(250)는 감지 부재(210)의 입사면(212) 및 출사면(214)을 제외한 전체 표면 상에 형성될 수 있다. 피복 부재(250)는 감지 부재(210)를 보호하고, 압력에 의해 감지 부재(210)의 감지 표면(216)에서 외부로 출사되는 광의 광량을 증가시킨다. 즉, 피복 부재(250)는 압력에 대한 민감도를 증가시킬 수 있다.
여기에서, 피복 부재(250)는 감지 부재(210) 보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 피복 부재(250)는 탄소를 포함하는 플라스틱 계열의 물질로 형성할 수 있다. 즉, 피복 부재(250)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 피복 부재(250)는 압력에 의해 감지 부재(210)로부터 추출되는 광을 흡수하는 물질로 형성될 수 있다. 즉, 피복 부재(250)는 감지 부재(210)로부터 추출되는 광에 대한 흡수 계수가 큰 물질로 형성할 수 있다. 이에 따라, 피복 부재(250)는 검출기(230)가 감지 부재(210)의 출사면(214)이 아닌 감지 표면(216)으로 추출되는 광을 감지하여 오동작 하는 것을 방지할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 4a는 측면도이고, 도 4b는 상면도이며, 도 4c는 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(300)는 감지 부재(310), 광원(320), 검출기(330), 하우징(340), 피복 부재(350) 및 중간 피복 부재(360)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(310), 광원(320), 검출기(330), 하우징(340) 및 피복 부재(350) 각각은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 감지 부재(210), 광원(220), 검출기(230), 하우징(240) 및 피복 부재(250)와 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
중간 피복 부재(360)는 감지 부재(310)와 피복 부재(350) 사이에 배치된다. 중간 피복 부재(360)는 감지 부재(310)와 피복 부재(350) 사이의 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 중간 피복 부재(360)는 감지 부재(310) 보다 높고, 피복 부재(350) 보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다. 따라서, 중간 피복 부재(360)는 피복 부재(350)와 함께 감지 부재(310)의 감지 표면(316)에서 외부로 출사되는 광의 광량을 단계적으로 증가시킬 수 있다.
중간 피복 부재(360)는 탄소를 포함하는 플라스틱 계열의 물질로 형성할 수 있다. 즉, 중간 피복 부재(360)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 5a는 측면도이고, 도 5b는 상면도이며, 도 5c는 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(400)는 감지 부재(410), 광원(420), 검출기(430), 하우징(440) 및 반사 부재(450)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(410), 광원(420) 및 하우징(440) 각각은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 감지 부재(110), 광원(120), 검출기(130) 및 하우징(140)과 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 검출기(430)는 광원(420)과 동일하게 감지 부재(410)의 입사면(412)에 인접하게 배치된다. 검출기(430)는 광원(420)과 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 입사면(412)의 중심(O1)을 기준으로 일측 영역에는 광원(420)이 배치되고, 타측 영역에는 검출기(430)가 배치될 수 있다. 이와 같이, 광원(420)과 검출기(430)를 감지 부재(410)의 일측에 동시에 배치함으로써 광원(420)과 검출기(430)에 전원을 공급하는 회로 등을 한쪽 방향으로 배치가 가능하여 스트레인 게이지(400)를 경박 단소화시키고, 패키지 비용을 절감할 수 있다.
검출기(430)는 감지 부재(410)의 출사면(414)으로 출사된 광이 반사 부재(450)에 의해 반사되어 입사면(412)으로 출사되는 광을 감지한다. 검출기(430)는 감지 부재(410)의 입사면(412)으로 출사되는 광의 광량 변화를 검출하고, 이에 따라 압력을 검출할 수 있다.
반사 부재(450)는 감지 부재(410)의 출사면(414)으로 출사되는 광을 반사시킨다. 여기에서, 반사 부재(450)는 감지 부재(410)의 출사면(414)에 인접하게 배치된다. 바람직하게, 반사 부재(450)는 출사면(414) 상에 부착될 수 있다. 반사 부재(450)는 감지 부재(410)의 출사면(414)과 동일한 크기로 형성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 6a는 측면도이고, 도 6b는 상면도이며, 도 6c는 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(500)는 감지 부재(510), 광원(520), 검출기(530), 하우징(540), 반사 부재(550) 및 피복 부재(560)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(510), 광원(520), 검출기(530), 하우징(540) 및 반사 부재(550) 각각은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 감지 부재(410), 광원(420), 검출기(430), 하우징(440) 및 반사 부재(450)와 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
피복 부재(560)는 감지 부재(510)의 상면, 하면 및 측면을 감싸도록 형성된다. 즉, 피복 부재(560)는 감지 부재(510)의 입사면(512) 및 출사면(514)을 제외한 전체 표면 상에 형성될 수 있다. 피복 부재(560)는 감지 부재(510)를 보호하고, 압력에 의해 감지 부재(510)의 감지 표면(516)으로부터 추출되는 광의 광량을 증가시킨다. 즉, 피복 부재(560)는 압력에 대한 민감도를 증가시킬 수 있다.
여기에서, 피복 부재(560)는 감지 부재(510) 보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 피복 부재(560)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 피복 부재(560)는 압력에 의해 감지 부재(510)로부터 추출되는 광을 흡수하는 물질로 형성될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 7a는 측면도이고, 도 7b는 상면도이며, 도 7c는 사시도이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(600)는 감지 부재(610), 광원(620), 검출기(630), 하우징(640), 반사 부재(650), 피복 부재(660) 및 중간 피복 부재(670)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(610), 광원(620), 검출기(630), 하우징(640), 반사 부재(650) 및 피복 부재(660) 각각은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 감지 부재(510), 광원(520), 검출기(530), 하우징(540), 반사 부재(550) 및 피복 부재(560)와 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
중간 피복 부재(670)는 감지 부재(610)와 피복 부재(660) 사이에 배치된다. 중간 피복 부재(670)는 감지 부재(610)와 피복 부재(660) 사이의 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 중간 피복 부재(670)는 감지 부재(610) 보다 높고, 피복 부재(660) 보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다. 따라서, 중간 피복 부재(670)는 감지 부재(610)의 감지 표면(616)에서 외부로 출사되는 광의 광량을 단계적으로 증가시킬 수 있다. 여기에서, 중간 피복 부재(670)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 8a는 측면도이고, 도 8b는 상면도이며, 도 8c는 사시도이다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(700)는 감지 부재(710), 광원(720), 검출기(730), 하우징(740) 및 반사 부재(750)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(710), 광원(720), 하우징(740) 및 반사 부재(750) 각각은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 감지 부재(410), 광원(420), 하우징(440) 및 반사 부재(450)와 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 검출기(730)는 제1 및 제2 검출기(732, 734)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 검출기(732, 734) 각각은 광원(720)의 양측에 배치될 수 있다. 즉, 광원(720)은 감지 부재(710)의 입사면(712)을 기준으로 중앙 영역에 배치되고, 제1 검출기(732)는 광원(720)의 일측에 배치되며, 제2 검출기(734)는 광원(720)의 타측에 배치될 수 있다.
여기에서, 제1 및 제2 검출기(732, 734) 각각은 광원(720)과 접하여 배치될 수 있고, 광원(720), 제1 및 제2 검출기(732, 734)의 직경을 합한 길이는 감지 부재(710)의 두께와 동일하거나 작게 형성될 수 있다. 바람직하게, 광원(720), 제1 및 제2 검출기(732, 734)의 직경을 합한 길이는 감지 부재(710)의 두께와 동일할 수 있다.
따라서, 광원(720)이 위치한 영역을 제외한 입사면(712) 상에 제1 및 제2 검출기(732, 734)가 위치함으로써 반사 부재(450)를 통해 반사된 광이 정밀하게 검출될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 9a는 측면도이고, 도 9b는 상면도이며, 도 9c는 사시도이다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(800)는 감지 부재(810), 광원(820), 검출기(830), 하우징(840), 반사 부재(850) 및 피복 부재(860)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(810), 광원(820), 검출기(830), 하우징(840) 및 반사 부재(850) 각각은 도 8a 내지 도 8c에 도시된 감지 부재(710), 광원(720), 검출기(730), 하우징(740) 및 반사 부재(750)와 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 피복 부재(860)는 감지 부재(810)의 상면, 하면 및 측면을 감싸도록 형성된다. 즉, 피복 부재(860)는 감지 부재(810)의 입사면(812) 및 출사면(814)을 제외한 전체 표면 상에 형성될 수 있다. 피복 부재(860)는 감지 부재(810)를 보호하고, 압력에 의해 감지 부재(810)의 감지 표면(816)으로부터 추출되는 광의 광량을 증가시킨다. 즉, 피복 부재(860)는 압력에 대한 민감도를 증가시킬 수 있다.
여기에서, 피복 부재(860)는 감지 부재(810) 보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 피복 부재(860)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 피복 부재(860)는 압력에 의해 감지 부재(810)로부터 추출되는 광을 흡수하는 물질로 형성될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 10a는 측면도이고, 도 10b는 상면도이며, 도 10c는 사시도이다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(900)는 감지 부재(910), 광원(920), 검출기(930), 하우징(940), 반사 부재(950), 피복 부재(960) 및 중간 피복 부재(970)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(910), 광원(920), 검출기(930), 하우징(940), 반사 부재(950) 및 피복 부재(960) 각각은 도 9a 내지 도 9c에 도시된 감지 부재(810), 광원(820), 검출기(830), 하우징(840), 반사 부재(850) 및 피복 부재(860)와 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 중간 피복 부재(970)는 감지 부재(910)와 피복 부재(960) 사이에 배치된다. 중간 피복 부재(970)는 감지 부재(910)와 피복 부재(960) 사이의 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 중간 피복 부재(970)는 감지 부재(610) 보다 높고, 피복 부재(960) 보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다. 따라서, 중간 피복 부재(970)는 감지 부재(910)의 감지 표면(916)에서 외부로 출사되는 광의 광량을 단계적으로 증가시킬 수 있다. 여기에서, 중간 피복 부재(970)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 11a는 측면도이고, 도 11b는 상면도이며, 도 11c는 사시도이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(1000)는 감지 부재(1010), 광원(1020), 검출기(1030), 하우징(1040), 반사 부재(1050) 및 격벽 부재(1060)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(1010), 광원(1020), 검출기(1030), 하우징(1040) 및 반사 부재(1050) 각각은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 감지 부재(410), 광원(420), 검출기(430), 하우징(440) 및 반사 부재(450)와 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 격벽 부재(1060)는 광원(1020)과 검출기(1030) 사이에 배치될 수 있다. 격벽 부재(1060)는 광원(1020)으로부터 검출기(1030)로 직접 입사되는 광을 차단시킨다. 이와 같은 격벽 부재(1060)는 광원(1020)과 검출기(1030)가 감지 부재(1010)의 일측면에 모두 위치하는 구조, 예를 들어 스트레인 게이지(500, 600, 700, 800, 900)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 검출기(1030)는 광원(1020)의 간섭없이 반사 부재(450)로부터 반사된 광만 검출할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 12a는 측면도이고, 도 12b는 상면도이다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(1100)는 감지 부재(1110), 광원(1120), 검출기(1130) 및 하우징(1140)을 포함할 수 있다. 여기에서, 광원(1120) 및 하우징(1140) 각각은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 광원(120) 및 하우징(140)과 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 부재(1110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 부재(110)와 기능은 동일하나, 형태가 상이하다. 구체적으로, 감지 부재(1110)는 단면이 사각형인 판상 형태로 형성되고, 출사면(1114)이 일정 각도 경사지게 형성될 수 있다.
예를 들어, 감지 부재(1110)의 출사면(1114)은 바닥면에 대해 둔각인 기울기를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 감지 부재(1110)의 타측은 바닥면으로부터 상면으로 갈수록 폭이 증가할 수 있다. 이에 따라, 감지 부재(1110)의 출사면(1114)에서 굴절률 차이로 인해 광(L3)이 반사되어 감지 표면(1116)으로 출사될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 검출기(1130)는 감지 부재(1110)의 출사면(1114)이 아닌 감지 표면(1116) 상에 배치될 수 있다. 즉, 검출기(1130)는 감지 부재(1110)의 출사면(1114)으로 출사되는 광이 아닌 출사면(1114)에서 반사되어 감지 표면(1116)으로 출사되는 광을 감지할 수 있다. 이를 위해, 검출기(1130)는 출사면(1114)과 인접한 위치의 감지 표면(1116) 상에 배치될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 13a는 측면도이고, 도 13b는 상면도이다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(1200)는 감지 부재(1210), 광원(1220), 검출기(1230) 및 하우징(1240)을 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(1210)는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 부재(110)와 기능은 동일하나, 형태가 상이하다.
구체적으로, 감지 부재(1210)는 단면이 사각형인 판상 형태로 형성되고, 입사면(1212) 및 출사면(1214) 각각이 일정 각도 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 입사면(1212) 및 출사면(1214) 각각이 바닥면에 대해 둔각인 기울기를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 감지 부재(1210)의 일측 및 타측 각각은 바닥면으로부터 상면으로 갈수록 폭이 증가할 수 있다.
광원(1220)은 감지 부재(1210)의 감지 표면(1216) 상에 배치되고, 감지 부재(1210)의 길이 방향과 수직한 방향으로 목표 파장 영역의 광을 조사한다. 광원(1220)은 감지 부재(1210)의 입사면(1212)과 인접한 감지 표면(1216) 상에 배치될 수 있다. 광원(1220)은 적외선 또는 가시광선 대역의 광을 조사할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 광원(1220)은 GaN, GaAs 및 InP 중 적어도 어느 하나를 기반으로 하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 여기에서, 발광 소자는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED)를 포함할 수 있고, 한 변의 사이즈가 100㎛ 이하인 마이크로 LED 소자로 형성될 수 있다.
검출기(1230)는 감지 부재(1210)의 감지 표면(1216) 상에 배치되고, 감지 부재(1210)에서 출사된 광의 광량 변화를 감지하여 감지 부재(1210)에 가해진 압력을 검출할 수 있다. 여기에서, 검출기(1230)는 감지 부재(1210)의 출사면(1214)에 인접하게 배치되고, 광원(1220)과 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 검출기(1230)는 GaN, GaAs, InP 및 Si 중 적어도 어느 하나를 기반으로 하는 수광 소자를 포함할 수 있다. 또한, 검출기(1230)는 수광 소자를 통해 감지된 광량을 전기적 신호로 변환하여 압력의 크기를 검출하는 구동 회로를 더 포함할 수 있다.
즉, 감지 부재(1210)의 길이 방향과 수직한 방향으로 입사된 광(L4)은 입사면(1212)에서 반사되어 감지 부재(1210)의 길이 방향으로 진행하고, 출사면(1214)에서 반사되어 감지 표면(1216)으로 출사될 수 있다. 이와 같이, 광원(1220) 및 검출기(1230) 각각을 감지 표면(1216) 상에 배치하면 스트레인 게이지(1200)를 경박 단소화하게 설계할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 14a는 측면도이고, 도 14b는 상면도이다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(1300)는 감지 부재(1310), 광원(1320), 검출기(1330), 하우징(1340), 피복 부재(1350) 및 중간 피복 부재(1360)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(1310), 광원(1320), 검출기(1330) 및 하우징(1340) 각각은 도 13a 내지 도 13c에 도시된 감지 부재(1210), 광원(1220), 검출기(1230) 및 하우징(1240)과 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
피복 부재(1350)는 감지 부재(1310)의 상면, 하면 및 측면을 감싸도록 형성된다. 즉, 피복 부재(1350)는 감지 부재(1310)의 입사면(1312) 및 출사면(1314)을 제외한 전체 표면 상에 형성될 수 있다. 여기에서, 피복 부재(1350)는 감지 부재(1310)를 보호하고, 압력에 의해 감지 부재(1310)의 감지 표면(1316)으로부터 추출되는 광의 광량을 증가시킨다. 즉, 피복 부재(1350)는 압력에 대한 민감도를 증가시킬 수 있다.
여기에서, 피복 부재(1350)는 감지 부재(1310) 보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 피복 부재(1350)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 피복 부재(1350)는 압력에 의해 감지 부재(1310)로부터 추출되는 광을 흡수하는 물질로 형성될 수 있다.
중간 피복 부재(1360)는 감지 부재(1310)와 피복 부재(1350) 사이에 배치된다. 중간 피복 부재(1360)는 감지 부재(1310)와 피복 부재(1350) 사이의 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 중간 피복 부재(1360)는 감지 부재(1310) 보다 높고, 피복 부재(1350) 보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다. 따라서, 중간 피복 부재(1360)는 감지 부재(1310)의 감지 표면(1316)에서 외부로 출사되는 광의 광량을 단계적으로 증가시킬 수 있다. 여기에서, 중간 피복 부재(1360)는 탄화수소 사슬의 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에폭시, 페놀, 폴리미드 계열의 플라스틱으로 형성될 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 중간 피복 부재(1360)를 생략하여 구성할 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지를 도시한 도면이고, 도 15a는 측면도이고, 도 15b는 상면도이다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 게이지(1400)는 감지 부재(1410), 광원(1420), 검출기(1430), 하우징(1440) 및 반사 부재(1450)를 포함할 수 있다. 여기에서, 감지 부재(1410), 광원(1420), 검출기(1430) 및 하우징(1440) 각각은 도 13a 내지 도 13c에 도시된 감지 부재(1210), 광원(1220), 검출기(1230) 및 하우징(1240)과 동일하므로, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반사 부재(1450)는 감지 부재(1410)의 입사면(1412) 및 출사면(1414) 각각의 경사면 상에 배치된다. 반사 부재(1450)는 감지 부재(1410)의 입사면(1412) 및 출사면(1414) 각각으로 입사되는 광을 반사시킨다. 여기에서, 반사 부재(1450)는 단면이 삼각형 형상으로 형성되어 감지 부재(1410)의 입사면(1412) 및 출사면(1414) 각각의 경사면을 수직하게 보상할 수 있다. 이와 같은 반사 부재(1450)는 감지 부재(1410)에 경사면이 존재하는 구조, 예를 들어, 스트레인 게이지(1100, 1200, 1300)에 형성될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 셀 모듈을 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 셀 모듈(1500)은 스트레인 게이지(1510) 및 지지대(1520)를 포함할 수 있다. 여기에서, 스트레인 게이지(1510)는 지지대(1520) 상에 부착되고, 지지대(1520)의 변형에 연동하여 변형된다.
스트레인 게이지(1510)는 하중에 의해 지지대(1520)가 변형되면, 감지 부재(예를 들어 도 1a의 110)가 변형되고, 감지 부재(110)로부터 출사되는 광량이 감소한다. 스트레인 게이지(1510)는 광 출사량의 변화를 감지하여 하중을 검출할 수 있다. 여기에서, 스트레인 게이지(1510)는 상기에서 설명한 다양한 구조로 구성될 수 있다.
지지대(1520)는 하중에 의해 변형되고, 스트레인 게이지(1510)를 지지한다. 지지대(1520)는 스트레인 게이지(1510)를 이용하는 응용 분야에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1510: 스트레인 게이지
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310, 1410: 감지 부재
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920, 1020, 1120, 1220, 1320, 1420: 광원
130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030, 1130, 1230, 1330, 1430: 검출기
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1240, 1340, 1440: 하우징
250, 350, 560, 660, 860, 960, 1350: 피복 부재
360, 670, 970, 1360: 중간 피복 부재
450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050, 1450: 반사 부재
1060: 격벽 부재
1520: 지지대

Claims (29)

  1. 입사면, 출사면 및 압력에 의해 변형되는 감지 표면을 포함하는 판상 형태로 형성되고, 상기 입사면으로 입사된 목표 파장 영역의 광을 상기 출사면으로 도파시키며, 상기 감지 표면에 가해진 압력에 의해 상기 도파된 광의 출사량이 변하는 감지 부재;
    상기 감지 부재의 입사면에 목표 파장 영역의 광을 조사하는 광원; 및
    상기 감지 부재의 출사면으로 도파된 광의 출사량을 검출하는 검출기를 포함하는 스트레인 게이지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원은
    GaN, GaAs 및 InP 중 적어도 어느 하나를 기반으로 하는 발광 소자를 포함하는 스트레인 게이지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원은
    마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 포함하는 스트레인 게이지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 감지 부재는
    공기보다 높은 굴절률을 갖고, 플라스틱 계열의 물질로 형성되는 스트레인 게이지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 검출기는
    GaN, GaAs, InP 중 어느 하나 또는 Si을 기반으로 하는 수광 소자를 포함하는 스트레인 게이지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 감지 부재의 입사면에 인접하여 배치되고,
    상기 검출기는 상기 감지 부재의 출사면에 인접하여 배치되는 스트레인 게이지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 감지 부재의 입사면은
    상기 광원의 광 조사면과 같거나 크게 형성되는 스트레인 게이지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감지 부재의 입사면 및 출사면을 제외한 전체 표면 상에 형성되고, 상기 감지 부재보다 높은 굴절률을 갖는 플라스틱 계열의 물질로 형성되는 피복 부재를 더 포함하는 스트레인 게이지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감지 부재와 상기 피복 부재 사이에 형성되고, 상기 감지 부재와 상기 피복 부재 사이의 굴절률을 갖는 플라스틱 계열의 물질로 형성되는 중간 피복 부재를 더 포함하는 스트레인 게이지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 감지 부재의 출사면에 인접하여 배치된 반사 부재를 더 포함하는 스트레인 게이지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광원 및 상기 검출기는
    상기 감지 부재의 입사면에 인접하여 배치되고, 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 스트레인 게이지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광원 및 상기 검출기 사이에 배치되어 상기 광원에서 상기 검출기로 입사되는 광을 차단시키는 격벽 부재를 더 포함하는 스트레인 게이지.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 광원은 상기 감지 부재의 입사면을 기준으로 중앙 영역에 배치되고, 상기 검출기는 상기 광원의 양측에 배치되는 스트레인 게이지.
  14. 제1항에 있어서, 상기 감지 부재는
    단면이 사각형 형태이고, 상기 출사면이 바닥면에 대해 둔각인 기울기를 갖도록 형성되는 스트레인 게이지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광원은 상기 감지 부재의 입사면에 인접하여 배치되고,
    상기 검출기는 상기 감지 부재의 출사면에 인접한 상기 감지 표면 상에 배치되는 스트레인 게이지.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 감지 부재의 출사면 상에 형성되고, 상기 출사면의 기울기를 수직하게 보상하는 반사 부재를 더 포함하는 스트레인 게이지.
  17. 제1항에 있어서, 상기 감지 부재는
    단면이 사각형 형태이고, 상기 입사면 및 출사면 각각이 바닥면에 대해 둔각인 기울기를 갖도록 형성되는 스트레인 게이지.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광원은 상기 감지 부재의 입사면에 인접한 상기 감지 표면 상에 배치되고,
    상기 검출기는 상기 감지 부재의 출사면에 인접한 상기 감지 표면 상에 배치되는 스트레인 게이지.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 감지 부재의 입사면 및 출사면 상에 각각 형성되고, 상기 입사면 및 출사면의 기울기에 대응하여 배치되는 반사 부재를 더 포함하는 스트레인 게이지.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 광원, 상기 감지 부재 및 상기 검출기를 내부에 수용하고, 외부 광을 차단시키는 하우징을 더 포함하는 스트레인 게이지.
  21. 하중에 의해 변형되는 지지대; 및
    판상 형태로 형성되어 상기 지지대 상에 부착되고, 상기 지지대의 변형에 의해 광의 출사량이 변화되는 스트레인 게이지를 포함하는 로드 셀 모듈.
  22. 제21항에 있어서, 상기 스트레인 게이지는
    입사면, 출사면 및 압력에 의해 변형되는 감지 표면을 포함하는 판상 형태로 형성되고, 상기 입사면으로 입사된 목표 파장 영역의 광을 상기 출사면으로 도파시키며, 상기 감지 표면에 가해진 압력에 의해 상기 도파된 광의 출사량이 변하는 감지 부재;
    상기 감지 부재의 입사면에 목표 파장 영역의 광을 조사하는 광원; 및
    상기 감지 부재의 출사면으로 도파된 광의 출사량을 검출하는 검출기를 포함하는 로드 셀 모듈.
  23. 제22항에 있어서, 상기 감지 부재는
    공기보다 높은 굴절률을 갖고, 플라스틱 계열의 물질로 형성되는 로드 셀 모듈.
  24. 제23항에 있어서, 상기 광원은
    상기 감지 부재의 입사면과 같거나 작은 광 조사면을 갖는 로드 셀 모듈.
  25. 제22항에 있어서, 상기 스트레인 게이지는
    상기 감지 부재의 출사면에 인접하여 배치된 반사 부재를 더 포함하고,
    상기 검출기는 상기 반사 부재에 의해 반사된 광의 출사량을 검출하는 로드 셀 모듈.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 광원과 상기 검출기는 상기 감지 부재의 입사면에 인접하여 배치되고,
    상기 스트레인 게이지는
    상기 광원과 상기 검출기 사이에 배치되어 상기 광원에서 상기 검출기로 입사되는 광을 차단시키는 격벽 부재를 더 포함하는 로드 셀 모듈.
  27. 제22항에 있어서, 상기 감지 부재는
    단면이 사각형 형태이고, 상기 입사면 및 상기 출사면 중 적어도 어느 하나가 바닥면에 대해 둔각인 기울기를 갖도록 형성되는 로드 셀 모듈.
  28. 제27항에 있어서, 상기 스트레인 게이지는
    상기 입사면 및 상기 출사면 중 적어도 어느 하나의 기울기에 대응하여 배치되는 반사 부재를 더 포함하는 로드 셀 모듈.
  29. 제22항에 있어서, 상기 스트레인 게이지는
    상기 감지 부재의 입사면 및 출사면을 제외한 전체 표면 상에 형성되고, 상기 감지 부재보다 높은 굴절률을 갖는 플라스틱 계열의 물질로 형성되는 중간 피복 부재; 및
    상기 중간 피복 부재 상에 형성되고, 상기 중간 피복 부재보다 높은 굴절률을 갖는 플라스틱 계열의 물질로 형성되는 피복 부재를 더 포함하는 로드 셀 모듈.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002365146A (ja) * 2001-06-12 2002-12-18 Ishida Co Ltd ロードセル
KR101312753B1 (ko) 2009-04-22 2013-09-27 호팅거 발트빈 메스테흐닉 게엠베하 광섬유 브래그 회절격자를 갖는 광학 인장 측정장치
JP2018136333A (ja) * 2012-04-30 2018-08-30 コーニング インコーポレイテッド 全反射利用感圧型タッチシステム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365146A (ja) * 2001-06-12 2002-12-18 Ishida Co Ltd ロードセル
KR101312753B1 (ko) 2009-04-22 2013-09-27 호팅거 발트빈 메스테흐닉 게엠베하 광섬유 브래그 회절격자를 갖는 광학 인장 측정장치
JP2018136333A (ja) * 2012-04-30 2018-08-30 コーニング インコーポレイテッド 全反射利用感圧型タッチシステム

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