KR20230090770A - 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법 - Google Patents

힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230090770A
KR20230090770A KR1020210179830A KR20210179830A KR20230090770A KR 20230090770 A KR20230090770 A KR 20230090770A KR 1020210179830 A KR1020210179830 A KR 1020210179830A KR 20210179830 A KR20210179830 A KR 20210179830A KR 20230090770 A KR20230090770 A KR 20230090770A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
force measuring
measuring plate
plate
force
load
Prior art date
Application number
KR1020210179830A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102622765B1 (ko
Inventor
이상철
Original Assignee
서울올림픽기념국민체육진흥공단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울올림픽기념국민체육진흥공단 filed Critical 서울올림픽기념국민체육진흥공단
Priority to KR1020210179830A priority Critical patent/KR102622765B1/ko
Publication of KR20230090770A publication Critical patent/KR20230090770A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102622765B1 publication Critical patent/KR102622765B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
    • G01L25/006—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency for measuring work or mechanical power or mechanical efficiency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/205—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using distributed sensing elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

본 발명은 인체의 자세를 관찰하기 위해 복수 개의 힘 측정 센서가 설치되어 인체의 무게와 무게 중심을 측정하는 힘 측정판의 오차를 교정하기 위한 장치로서, 상기 힘 측정판에 인접하여 설치되는 제1 가이드 레일; 상기 제1 가이드 레일에 설치되어 상기 제1 가이드 레일을 따라 이송되되, 상기 힘 측정판의 상부에 위치되도록 설치되는 제2 가이드 레일; 상기 제2 가이드 레일에 설치되어 상기 제2 가이드 레일을 따라 이송되며, 상기 힘 측정판에 하중을 인가하는 가압 유닛; 및 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가된 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게를 비교하고, 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 하중이 인가된 위치와 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하는 비교부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 힘 측정판의 상부에 설치된 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판의 일 지점에 하중을 인가하고, 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가된 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게를 상호 비교함과 동시에 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가되는 하중의 인가 위치와 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하여 상기 힘 측정판의 측정 오차를 획득하고, 획득된 상기 측정 오차를 이용하여 상기 힘 측정판의 오차를 교정할 수 있는 효과가 있다.

Description

힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법 {FORCE PLATE CALIBRATION DEVICE AND CALIBRATION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 힘 측정판의 상부에 설치된 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판의 일 지점에 하중을 인가하고, 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가된 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게를 상호 비교함과 동시에 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가되는 하중의 인가 위치와 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하여 상기 힘 측정판의 측정 오차를 획득하고, 획득된 상기 측정 오차를 이용하여 상기 힘 측정판의 오차를 교정할 수 있는 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 힘 측정판은 인체의 자세 관찰에 사용되는 것으로서, 소정 두께를 갖는 사각 형태의 플레이트 하부에 복수 개의 힘 측정 센서를 설치하여 힘 측정판 위에 서 있는 인체의 무게와 무게 중심을 측정하는 장비이다.
상기한 힘 측정판(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 평행하게 배치되는 사각 형태의 상부 지지판(11) 및 하부 지지판(12), 상기 상부 지지판(11) 및 하부 지지판(12)의 사이에 설치되는 제1 내지 제4 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)를 포함한다. 상기 힘 측정판(10)의 상부 지지판(11)에 사용자가 올라서게 되면, 제1 내지 제4 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)를 통해 사용자의 무게를 측정하고, 제1 내지 제4 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)의 측정 비율에 따라 사용자의 무게 중심을 측정하게 된다.
상술한 힘 측정판(10)은 그 사용 횟수가 증가함에 따라 제1 내지 제4 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)의 초기 값이 변하는 경우가 발생하게 되어 각 힘 측정 센서의 측정값과 이를 이용하여 계산되는 사용자의 무게 중심 위치에 오차가 발생하게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록공보 제10-1368637호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 힘 측정판의 상부에 설치된 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판의 일 지점에 하중을 인가하고, 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가된 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게를 상호 비교함과 동시에 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가되는 하중의 인가 위치와 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하여 상기 힘 측정판의 측정 오차를 획득하고, 획득된 상기 측정 오차를 이용하여 상기 힘 측정판의 오차를 교정할 수 있는 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 인체의 자세를 관찰하기 위해 복수 개의 힘 측정 센서가 설치되어 인체의 무게와 무게 중심을 측정하는 힘 측정판의 오차를 교정하기 위한 장치로서, 상기 힘 측정판에 인접하여 설치되는 제1 가이드 레일; 상기 제1 가이드 레일에 설치되어 상기 제1 가이드 레일을 따라 이송되되, 상기 힘 측정판의 상부에 위치되도록 설치되는 제2 가이드 레일; 상기 제2 가이드 레일에 설치되어 상기 제2 가이드 레일을 따라 이송되며, 상기 힘 측정판에 하중을 인가하는 가압 유닛; 및 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가된 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게를 비교하고, 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 하중이 인가된 위치와 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하는 비교부;에 의해 달성된다.
이때, 상기 제1 가이드 레일과 상기 제2 가이드 레일은 서로 직교하도록 설치될 수 있다.
여기서, 상기 가압 유닛은, 상기 제2 가이드 레일에 설치되는 이송 블록; 상기 이송 블록에 상하로 이동 가능하도록 설치되는 상하 이동 부재; 상기 상하 이동 부재에 설치되어 상기 상하 이동 부재의 상하 이동에 따라 상기 힘 측정판을 가압하는 가압 부재; 및 상기 상하 이동 부재와 상기 가압 부재의 사이에 설치되어 상기 가압 부재에 의해 상기 힘 측정판에 인가되는 하중을 측정하는 로드셀;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압 부재와 상기 로드셀의 사이에 설치되는 탄성체;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압 부재는 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 점차 축소되도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 힘 측정판 교정 장치를 이용하여 상기 힘 측정판의 오차를 교정하는 방법은, (a) 상기 제2 가이드 레일 및 상기 가압 유닛을 작동시켜 상기 힘 측정판의 일 지점에 하중을 인가하는 단계; (b) 상기 가압 유닛의 상기 로드셀을 통해 측정된 상기 힘 측정판에 인가되는 하중을 감지하는 단계; (c) 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게를 감지하는 단계; (d) 상기 비교부가 상기 힘 측정판에 인가되는 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게를 비교하는 단계; (e) 상기 힘 측정판에 하중이 인가되는 상기 일 지점을 감지하는 단계; (f) 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게 중심을 감지하는 단계; (g) 상기 비교부가 상기 힘 측정판에 하중이 인가되는 상기 일 지점과 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게 중심을 비교하는 단계;를 포함할 수 있다.
이때, (h) 상기 비교부는, 상기 힘 측정판에 인가되는 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게가 일치하지 않거나, 상기 힘 측정판에 하중이 인가되는 상기 일 지점과 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게 중심이 일치하지 않을 경우, 에러 메시지를 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이에 의해, 본 발명은 힘 측정판의 상부에 설치된 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판의 일 지점에 하중을 인가하고, 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가된 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게를 상호 비교함과 동시에 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가되는 하중의 인가 위치와 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하여 상기 힘 측정판의 측정 오차를 획득하고, 획득된 상기 측정 오차를 이용하여 상기 힘 측정판의 오차를 교정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 설치되는 힘 측정판을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 힘 측정판 교정 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 힘 측정판 교정 장치의 일 부분을 확대한 부분 확대도이다.
본 명세서에서 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어를 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법에 관하여 살펴보기로 한다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명이 적용되는 힘 측정판(10)에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
힘 측정판(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 평행하게 배치되는 사각 형태의 상부 지지판(11) 및 하부 지지판(12), 상기 상부 지지판(11) 및 하부 지지판(12)의 사이에 설치되는 제1 내지 제4 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)를 포함한다.
상술한 힘 측정판(10)이 사용자의 무게 및 무게 중심을 측정하는 방식은 아래와 같다.
F: 힘 측정판(10)에 가해진 무게
F1: 제1 힘 측정 센서(13)에서 측정된 측정값
F2: 제2 힘 측정 센서(14)에서 측정된 측정값
F3: 제3 힘 측정 센서(15)에서 측정된 측정값
F4: 제4 힘 측정 센서(16)에서 측정된 측정값
Lx: 힘 측정판(10)의 x축 길이 (제1 힘 측정 센서와 제4 힘 측정 센서의 사이 거리)
Ly: 힘 측정판(10)의 y축 길이 (제1 힘 측정 센서와 제2 힘 측정 센서의 사이 거리)
x: 힘 측정판(10)에 가해진 무게 중심의 x축 위치
y: 힘 측정판(10)에 가해진 무게 중심의 y축 위치
무게 중심에서 측정되는 모멘트의 합은 0이 되므로, 이를 이용하면,
(F1 + F4) x = (F2 + F3) (Lx - x) ·········· 식 1
(F1 + F2) y = (F3 + F4) (Ly - y) ·········· 식 2
(F1 + F2 + F3 + F4) x = (F2 + F3) Lx ·········· 식 3
(F1 + F2 + F3 + F4) y = (F3 + F4) Ly ·········· 식 4
상기 식 3 및 식 4를 정리하면, 무게 중심의 위치는 다음과 같이 정리된다.
x = (F2 + F3) Lx / (F1 + F2 + F3 + F4) ·········· 식 5
y = (F3 + F4) Ly / (F1 + F2 + F3 + F4) ·········· 식 6
힘 측정판에 가해진 무게 F는 다음과 같다.
F = F1 + F2 + F3 + F4 ·········· 식 7
상기 식 5 내지 7에 의해 힘 측정판(10)은 사용자의 무게 및 무게 중심을 측정하게 된다.
본 발명에 따른 힘 측정판 교정 장치는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 인체의 자세를 관찰하기 위해 복수 개의 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)가 설치되어 인체의 무게와 무게 줌심을 측정하는 힘 측정판(10)의 오차를 교정하기 위한 장치로서, 힘 측정판(10)에 인접하여 설치되는 제1 가이드 레일(100), 제1 가이드 레일(100)에 설치되어 제1 가이드 레일(100)을 따라 이송되되 힘 측정판(10)의 상부에 위치되도록 설치되는 제2 가이드 레일(200), 제2 가이드 레일(200)에 설치되어 제2 가이드 레일(200)을 따라 이송되며 힘 측정판(10)에 하중을 인가하는 가압 유닛(300) 및 가압 유닛(300)에 의해 힘 측정판(10)에 인가된 하중과 힘 측정판(10)에 의해 측정된 무게를 비교하고 가압 유닛(300)에 의해 힘 측정판(10)에 하중이 인가된 위치와 힘 측정판(10)에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하는 비교부(미도시)를 포함한다.
먼저, 제1 가이드 레일(100)은 사각 블록 형태의 구조물로, 힘 측정판(10)의 일 측 길이보다 긴 길이로 갖도록 형성되어 힘 측정판(10)의 일 측면에 평행한 상태로 이격되어 설치된다. 상기한 제1 가이드 레일(100)은 쌍으로 마련되어 힘 측정판(10)의 양 측면에 각각 배치될 수 있다. 제1 가이드 레일(100)은 상부 면에 상부로 돌출되도록 형성된 제1 레일이 형성되고, 상기 제1 레일에 제2 가이드 레일(200)이 끼워지도록 설치된다.
제2 가이드 레일(200)은 사각 바 형태의 구조물로, 한 쌍의 제1 가이드 레일(100)의 사이 거리보다 긴 길이를 갖도록 형성되어 제2 가이드 레일(200)의 양측이 상기 각 제1 가이드 레일(100)의 상부 각 제1 레일에 끼워지도록 설치된다. 상기한 제2 가이드 레일(200)은 각 제1 가이드 레일(100)의 상기 제1 레일을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 이때, 제2 가이드 레일(200)의 상부 면에는 상부로 돌출되도록 형성된 제2 레일이 형성되고, 상기 제2 레일에 가압 유닛(300)이 끼워지도록 설치된다.
여기서, 제1 가이드 레일(100)과 제2 가이드 레일(200)은 서로 직교하도록 설치되어 제2 가이드 레일(200)이 힘 측정판(10)의 상부에 위치되도록 배치된다.
상기한 제1 가이드 레일(100) 및 제2 가이드 레일(200)은 LM 가이드로 마련되어 제2 가이드 레일(200)이 제1 가이드 레일(100)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 이때, 제1 가이드 레일(100) 및 제2 가이드 레일(200)은 LM 가이드가 아니더라도 상기한 기능을 수행할 수 있는 다양한 수단을 포함할 수 있다.
한편, 가압 유닛(300)은, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 제2 가이드 레일(200)에 설치되는 이송 블록(310), 이송 블록(310)에 상하로 이동 가능하도록 설치되는 상하 이동 부재(320), 상하 이동 부재(320)에 설치되어 상하 이동 부재(320)의 상하 이동에 따라 힘 측정판(10)을 가압하는 가압 부재(340) 및 상하 이동 부재(320)와 가압 부재(340)의 사이에 설치되어 가압 부재(340)에 의해 힘 측정판(10)에 인가되는 하중을 측정하는 로드셀(330)을 포함한다.
이송 블록(310)은 사각 형태의 블록 구조물로, 제2 가이드 레일(200)의 제2 레일에 하부가 끼워지도록 설치되어 제2 가이드 레일(200)을 따라 이송 가능하도록 설치된다. 이때, 이송 블록(310)에는 힘 측정판(10)과 수직한 방향으로 제3 레일이 형성되며, 상기 제3 레일에 상하 이동 부재(320)가 설치되어 상기 제3 레일을 따라 상하 이동 부재(320)가 상하로 이동된다.
상기한 이송 블록(310) 및 상하 이동 부재(320)는 LM 가이드로 마련되어 이송 블록(310)이 제2 가이드 레일(200)을 따라 이동 가능하도록 설치되고, 상하 이동 부재(320)가 이송 블록(310)을 따라 상하 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 이때, 이송 블록(310) 및 상하 이동 부재(320)는 LM 가이드로 마련되지 않더라도 상기한 기능을 수행할 수 있는 다양한 수단을 포함할 수 있다.
가압 부재(340)는 상하 이동 부재(320)의 하단부에 설치되어 상하 이동 부재(320)의 상하 이동에 따라 힘 측정판(10)의 상부 면을 가압하게 된다. 이때, 가압 부재(340)는 하부로 갈수록 단면적이 점차 축소되도록 형성되는 원뿔 형상으로 마련되어, 최 하단부가 힘 측정판(10)의 상부 면을 가압한다. 가압 부재(340)의 최 하단부는 1mm^2 이하의 면적을 갖도록 형성되어 하중이 인가되는 지점을 정확하게 지정할 수 있다.
로드셀(330)은 상하 이동 부재(320)와 가압 부재(340)의 사이에 설치되어 상하 이동 부재(320)의 상하 이동에 의해 가압 부재(340)가 이동되어 힘 측정판(10)의 상부 면에 인가되는 하중을 측정하게 된다.
이때, 로드셀(330)과 가압 부재(340)의 사이에는 탄성체(350)가 더 설치될 수 있다. 탄성체(350)는 가압 부재(340)의 위치 값을 하중으로 변환하기 위한 구성이며, 가압 부재(340)의 가압에 의해 힘 측정판(10)의 상부 면이 파손되는 것을 방지할 수도 있다.
또한, 상기 비교부(미도시) 로드셀(330)의 측정값과 힘 측정판(10)에 의해 측정된 무게를 비교하고, 가압 유닛(340)에 의해 힘 측정판(10)에 하중이 인가된 위치와 힘 측정판(10)에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하는 구성으로서, 복수 개의 감지 센서와 상기 측정값들을 비교할 수 있는 모듈로 구성된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 힘 측정판 교정 장치를 이용하여 힘 측정판을 교정하는 방법에 대해 설명한다.
사용자가 힘 측정판(10)에 인가할 하중과 하중이 인가될 위치를 결정하여 제어부에 입력하면, 상기 제어부는 제2 가이드 레일(200) 및 가압 유닛(300)을 제어하여 사용자가 입력한 입력 값대로 힘 측정판(10)에 하중을 인가한다.
상기와 같이 힘 측정판(10)에 하중이 인가되면, 상기 비교부가 가압 유닛(300)의 로드셀(330)을 통해 측정된 힘 측정판(10)에 인가된 하중을 감지하고, 힘 측정판(10)에 의해 측정되는 무게를 감지하여 이를 상호 비교하게 된다.
또한, 상기 비교부는 힘 측정판(10)에 하중이 인가되는 위치를 감지하고, 힘 측정판(10)에 의해 측정되는 무게 중심을 감지하여 이를 상호 비교한다.
상기와 같이 상기 비교부는 힘 측정판(10)에 인가되는 하중과 힘 측정판(10)에 의해 측정되는 무게를 비교하고, 힘 측정판(10)에 하중이 인가되는 위치와 힘 측정판(10)에 의해 측정되는 무게 중심을 상호 비교하여 힘 측정판(10)의 측정 오차를 획득하게 된다.
이때, 힘 측정판(10)에 인가되는 하중과 힘 측정판(10)에 의해 측정되는 무게가 일치하지 않거나, 힘 측정판(10)에 하중이 인가되는 위치와 힘 측정판(10)에 의해 측정되는 무게 중심이 일치하지 않을 경우, 에러 메시지를 표시하여 사용자에게 측정 오차를 알려주게 된다.
상술한 바와 같은 일련의 과정에 의해 측정된 힘 측정판(10)의 측정 오차는 별도의 교정 프로그램에 입력되고, 교정 프로그램은 입력된 입력 값을 통해 힘 측정판의 각 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)의 오차를 계산하여 각 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)의 초기 값을 교정하게 된다.
상기 교정 프로그램의 알고리즘은 살펴보면, 힘 측정판(10)은 각 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)에 가해지는 하중에 따라 각 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)에서 발생되는 전압에 환산 계수를 곱해서 무게를 표시하게 된다.
제1 힘 측정 센서(13)에서 측정된 측정값(F1)은 다음과 같은 식으로 표현이 가능하다.
F1 = (C1 * L1) + k ·········· 식 8
여기서 L1은 제1 힘 측정 센서(13)의 출력 전압이고, C1은 제1 힘 측정 센서(13)의 출력 전압을 무게로 환산해주는 환산 계수이며, K는 offset에 해당된다. 제2 내지 제4 힘 측정 센서(13, 15, 16)도 제1 힘 측정 센서(13)의 식 8과 같이 정리될 수 있다.
F2 = (C2 * L2) + k ·········· 식 9
F3 = (C3 * L3) + k ·········· 식 10
F4 = (C4 * L4) + k ·········· 식 11
힘 측정판(10)의 측정값이 정상인 경우, 가압 부재(340)가 힘 측정판(10)에 인가한 하중 즉, 로드셀(330)에서 측정된 하중과 힘 측정판(10)에서 측정된 무게가 동일하게 된다. 또한, 가압 부재(340)가 힘 측정판(10)에 하중을 인가한 위치와 힘 측정판(10)에서 측정한 무게 중심도 일치한다.
그러나 로드셀(330)에서 측정한 하중과 힘 측정판(10)에서 측정된 무게가 다르거나, 가압 부재(340)가 힘 측정판(10)에 하중을 인가한 위치와 힘 측정판(10)에서 측정한 무게 중심이 다를 경우, 힘 측정판(10)의 측정값에 측정 오차가 발생된 것이다.
이 경우, 가압 부재(340)가 힘 측정판(10)에 인가하는 하중과 하중을 인가한 위치를 변화시켜 가면서 여러 개의 위치에서 측정을 하고, 측정된 하중과 측정 위치 사이의 관계식을 이용하여 힘 측정판(10) 각 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)의 C1, C2, C3, C4를 측정 하중 및 측정 위치와 맞추는 보정을 수행할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 힘 측정판(10)의 중심에서 힘 측정판(10)에 하중을 인가하면, 힘 측정판(10)의 각 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)에는 인가된 하중의 1/4이 인가된다. 이를 이용하여 힘 측정판(10)의 중심에 20kg, 40kg, 80kg을 인가하면 힘 측정판(10)의 각 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)에는 5kg, 10kg, 20kg의 하중인 인가된다. 이 경우, 힘 측정판(10) 각 힘 측정 센서(13, 14, 15, 16)의 측정값이 모두 동일하게 5kg, 10kg, 20kg을 나타낸다면 교정이 필요 없게 되나, 임의의 힘 측정 센서 측정값이 6kg, 11kg, 21kg을 나타내면 상기 임의의 힘 측정 센서에 대하여 측정값에서 1kg을 동일하게 빼는 보정을 수행하고, 임의의 힘 측정 센서 측정값이 10kg, 20kg, 40kg을 나타내면 상기 임의의 힘 측정 센서에 대하여 측정값에 0.5를 곱하는 보정을 수행하게 된다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법은 힘 측정판(10)의 상부에 설치된 가압 유닛(300)에 의해 힘 측정판(10)의 일 지점에 하중을 인가하고, 가압 유닛(300)에 의해 힘 측정판(10)에 인가된 하중과 힘 측정판(10)에 의해 측정된 무게를 상호 비교함과 동시에 가압 유닛(300)에 의해 힘 측정판(10)에 인가되는 하중의 인가 위치와 힘 측정판(10)에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하여 힘 측정판(10)의 측정 오차를 획득하고, 획득된 상기 측정 오차를 이용하여 힘 측정판(10)의 오차를 교정할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 따른 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법에 대한 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였다.
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 힘 측정판 11: 상부 지지판
12: 하부 지지판 13: 제1 힘 측정 센서
14: 제2 힘 측정 센서 15: 제3 힘 측정 센서
16:　제4 힘 측정 센서 100: 제1 가이드 레일
200: 제2 가이드 레일 300: 가압 유닛
310: 이송 블록 320: 상하 이동 부재
330: 로드셀 340: 가압 부재
350: 탄성체

Claims (7)

  1. 인체의 자세를 관찰하기 위해 복수 개의 힘 측정 센서가 설치되어 인체의 무게와 무게 중심을 측정하는 힘 측정판의 오차를 교정하기 위한 장치로서,
    상기 힘 측정판에 인접하여 설치되는 제1 가이드 레일;
    상기 제1 가이드 레일에 설치되어 상기 제1 가이드 레일을 따라 이송되되, 상기 힘 측정판의 상부에 위치되도록 설치되는 제2 가이드 레일;
    상기 제2 가이드 레일에 설치되어 상기 제2 가이드 레일을 따라 이송되며, 상기 힘 측정판에 하중을 인가하는 가압 유닛; 및
    상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 인가된 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게를 비교하고, 상기 가압 유닛에 의해 상기 힘 측정판에 하중이 인가된 위치와 상기 힘 측정판에 의해 측정된 무게 중심을 상호 비교하는 비교부;를 포함하는 힘 측정판 교정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가이드 레일과 상기 제2 가이드 레일은 서로 직교하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 힘 측정판 교정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압 유닛은,
    상기 제2 가이드 레일에 설치되는 이송 블록;
    상기 이송 블록에 상하로 이동 가능하도록 설치되는 상하 이동 부재;
    상기 상하 이동 부재에 설치되어 상기 상하 이동 부재의 상하 이동에 따라 상기 힘 측정판을 가압하는 가압 부재; 및
    상기 상하 이동 부재와 상기 가압 부재의 사이에 설치되어 상기 가압 부재에 의해 상기 힘 측정판에 인가되는 하중을 측정하는 로드셀;을 포함하는 힘 측정판 교정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가압 부재와 상기 로드셀의 사이에 설치되는 탄성체;를 더 포함하는 힘 측정판 교정 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가압 부재는 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 점차 축소되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 힘 측정판 교정 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 상기 힘 측정판 교정 장치를 이용하여 상기 힘 측정판의 오차를 교정하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 제2 가이드 레일 및 상기 가압 유닛을 작동시켜 상기 힘 측정판의 일 지점에 하중을 인가하는 단계;
    (b) 상기 가압 유닛의 상기 로드셀을 통해 측정된 상기 힘 측정판에 인가되는 하중을 감지하는 단계;
    (c) 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게를 감지하는 단계;
    (d) 상기 비교부가 상기 힘 측정판에 인가되는 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게를 비교하는 단계;
    (e) 상기 힘 측정판에 하중이 인가되는 상기 일 지점을 감지하는 단계;
    (f) 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게 중심을 감지하는 단계;
    (g) 상기 비교부가 상기 힘 측정판에 하중이 인가되는 상기 일 지점과 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게 중심을 비교하는 단계;를 포함하는 힘 측정판 교정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    (h) 상기 비교부는,
    상기 힘 측정판에 인가되는 하중과 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게가 일치하지 않거나,
    상기 힘 측정판에 하중이 인가되는 상기 일 지점과 상기 힘 측정판에 의해 측정되는 무게 중심이 일치하지 않을 경우,
    에러 메시지를 표시하는 단계;를 더 포함하는 힘 측정판 교정 방법.
KR1020210179830A 2021-12-15 2021-12-15 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법 KR102622765B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210179830A KR102622765B1 (ko) 2021-12-15 2021-12-15 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210179830A KR102622765B1 (ko) 2021-12-15 2021-12-15 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230090770A true KR20230090770A (ko) 2023-06-22
KR102622765B1 KR102622765B1 (ko) 2024-01-08

Family

ID=86989241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210179830A KR102622765B1 (ko) 2021-12-15 2021-12-15 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102622765B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679138B1 (ko) * 2005-11-03 2007-02-05 국방과학연구소 6축 하중 교정장치
KR101368637B1 (ko) 2012-10-31 2014-03-25 대한민국(국립재활원장) 체중지지면적의 능동적 조정을 통한 재활환자의 균형 훈련시스템 및 이를 이용한 균형감각 훈련방법
KR20180063798A (ko) * 2016-12-02 2018-06-12 주식회사 신영 점용접 비파괴 검사기의 탐촉자 가압 기구

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679138B1 (ko) * 2005-11-03 2007-02-05 국방과학연구소 6축 하중 교정장치
KR101368637B1 (ko) 2012-10-31 2014-03-25 대한민국(국립재활원장) 체중지지면적의 능동적 조정을 통한 재활환자의 균형 훈련시스템 및 이를 이용한 균형감각 훈련방법
KR20180063798A (ko) * 2016-12-02 2018-06-12 주식회사 신영 점용접 비파괴 검사기의 탐촉자 가압 기구

Also Published As

Publication number Publication date
KR102622765B1 (ko) 2024-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10527508B2 (en) Force measurement system and a method of calibrating the same
US10126186B2 (en) Load transducer system configured to correct for measurement errors in the output forces and/or moments of the system
US9032817B2 (en) Low profile load transducer
US9063599B2 (en) Input device and display apparatus
KR101691278B1 (ko) 휨 빔에 의해 지지되는 플랫폼 상의 하중 측정을 위한 모멘트 보상형 휨 빔 센서
US8074497B2 (en) Indentation testing instrument and indentation testing method
US20090057038A1 (en) Load cell-type electronic balance
JP5082941B2 (ja) 標線位置測定装置、標線位置測定用プログラム、および標線マーク
US20130057268A1 (en) Method and Apparatus for Measuring Container Bulge
JP5327173B2 (ja) タッチパネル表示器のタッチ位置検出回路
KR20230090770A (ko) 힘 측정판 교정 장치 및 이를 이용한 교정 방법
CN105865401A (zh) 用于可伸缩臂架的形变量检测方法和装置
US20100011835A1 (en) Error-correction method and error-correction device for an acceleration sensor
JP2006000614A (ja) 重心動揺検査システム及び重心動揺検査プログラム
CN208774066U (zh) 3d打印机测试设备
JPS63273028A (ja) 重量検出装置
CN107782492B (zh) 一种模块化机械臂关节力矩传感器标定平台
JP4580829B2 (ja) エレベータのかごバランス調整方法
US9804019B2 (en) Method and device for measuring the length and weight of a body
US9541486B2 (en) Panel with strain gauges for measuring deformation information
CN113748323B (zh) 检测装置以及传感器的校准方法
KR20150063702A (ko) 각도 및 높이에 의해 발생하는 오차를 보정하는 무게측정 센서 및 이를 이용한 무게측정 저울
KR101617094B1 (ko) 출력 특성을 보상할 수 있는 하중 측정 장치
CN102384708A (zh) 减振器弹簧座螺旋升程检测量具
CN216559602U (zh) 用于大跨度梁挠度监测的精度校验装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant