레이저 변위 센서를 이용한 비접촉식 표면거칠기 측정 방법에 관하여 접촉식과 비교 평가함으로 신뢰성을 확인하였으며, 비교측정하기 위하여 시편을 제작하고 접촉식 방법과 비접촉식 방법으로 측정하고 비교 분석하였다. 분석 결과 접촉식에 비해 비접촉식의 측정에서의 값은 신뢰할 수준으로 판단되었다.
조선과 자동차 등의 금속 가공분야의 용접산업부분에서는 용접을 하기 위해 여러 종류의 용접선 추적 센서들이 사용되고 있다. 용접선을 검출하는 센서에는 용접모재와 센서의 접촉여부에 따라 접촉식과 비접촉식 센서로 크게 대별할 수 있고, 현 산업전반에서는 대부분 접촉식 센서를 사용하고 있다. 본 논문에서도 접촉식센서의 일종인 스트레인 게이지를 응용하여 센서를 제작하여 용접부위를 얼마나 잘 추적하는지 실험하였다. 실험장치는 스트레인 게이지 센서, 스트레인 게이지 신호의 증폭회로, 삼각파 발생기, MOSFET 파워 드라이버 회로와 DC 모터로 구동되는 X-Y 슬라이더 등으로 구성되어 있다. 용접선의 추적범위는 상하좌우로 동작을 하고 스트레인 게이지의 저항변화가 X-Y 슬라이더에 연결된 DC 모터를 구동시키게 된다. 실험결과 용접부위를 센서가 잘 추적하는 것을 확인할 수 있었고, 실제 산업현장에 있어서 적용가능성에 대해서 알아보았다.
본 연구에서는 표면처리를 달리한 폴리에스테르/면 교직물에 대한 표면특성의 측정기법을 비교·검토하였다. 시료로는 미처리 직물과 silicone 처리 직물, pu 코팅직물, silicone/pu 처리 직물을 이용하였다. 측정 기법은 비접촉식 방법으로 위치에 따른 직물 표면잔털의 grey scale을 FFT하여 그 대수값의 관계식의 기울기값을 결정하였다. 또한, 레이저 변위센서를 이용한 촉각 측정 장치에 의해 표면 거칠기와 표면마찰 계수를 측정하였다. 접촉식 방법으로는 평판과 직물을 접촉시켜 영상처리에 의해 접촉면적을 정량하고 fractal 차원을 도출하였다. KES-FB system에 의해 표면특성을 측정하였다. 주관적 접촉감각 평가는 표준환경에서 20명의 여성을 대상으로 실시하였고 분석에 ANOVA와 상관분석을 이용하였다. 측정기법에 따른 표면특성치와 주관적 감각평가치의 상관분석 결과, 접촉식 방법인 KES-FB에 의한 방법보다 다른 접촉식 방법인 영상처리에 의한 접촉면적, fractal 차원과 비접촉식 방법인 FFT 분석에 의한 기울기 및 레이저 변위센서에 의한 표면거칠기 결과가 주관적 접촉감각과 더욱 밀접한 관련이 있는 것으로 나타나 접촉 감각을 객관화하는데 보다 타당한 것으로 나타났다.
현재 차량에서 일반적으로 많이 쓰이고 있는 변속 스위치의 방법은 전위차를 신호로하는 접촉식이다. 접촉식은 신호전달에 있어서 정확한 방식의 하나이지만 장시간 사용 시 접촉면의 노후화로 인하여 수명이 짧아진다. 비 접촉 방식으로 사용될 수 있는 자기센서를 사용 한다면 접촉면의 노후화를 해결 할 수 있다. 본 논문에서는 자기센서의 특징을 살려서 비 접촉식 방법으로 차량용 변속스위치에 적용 하여 기존 접촉식 방법의 문제를 해결하였다. 센서 출력 전압은 가변적인 전위차를 가지는데 스위치의 각동에 따라 통상 0mV에서 150mV의 값을 가진다. 본 연구에서는 5개의 상태 신호에 대한 두 개의 사인 신호를 사용 하였다.
경면물체의 형상과 두께를 측정하는데 있어 접촉식 센서가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 홀로그램 레이저 다이오드와 자동 전력 제어를 이용하여 성능이 좋은 비접촉식 광센서를 개발하였다. 접촉식 센서에서는 센서 프로브가 측정 대상체와 계속해 접촉하므로 프로브의 마모로 인한 측정왜곡이 발생하게 된다. 이를 극복하기 위해 플라스틱렌즈와 CD 플레이어의 광학 픽업장치를 홀로그램 레이저로 구성하는 저가의 비접촉 센서를 제안한다. 비접촉식 광센서는 대상물체 쪽으로 움직이면서 포커스 에러 신호를 얻어 투명판의 형상과 두께를 측정할 수 있다. 센서 내부 온도를 ${\pm}0.1^{\circ}$ 제어한 상태에서 다수의 실험 측정을 수행하여 ${\pm}2{mu}m$의 측정 오차를 가지는 우수한 결과를 보이고 있다.
최근, 레이저 초음파 영상화 기법은 구조물의 비접촉식 손상 진단을 위해 널리 연구되고 있다. 초음파 영상화 기법의 가장 큰 장점은 비접촉식으로 구조물의 손상을 진단할 수 있고, 가진 및 측정 지점을 자유로이 이동할 수 있다는 점이다. 따라서 이는 고온이나 동적상태의 구조물에 적용이 가능하며, 시간과 공간상의 충분한 데이터를 획득할 수 있으므로 역문제 (Inverse problem)를 해결할 필요 없이 완전한 초음파의 전파 형상을 얻을 수 있다. 지난 연구들에서는 충분한 가진력 혹은 측정 민감도를 확보하기 위해 가진 레이저와 부착형 센서의 조합이나 부착형 가진 트렌스듀서와 센싱 레이저의 조합으로 초음파 영상을 획득하고자 하였다. 하지만 이들 조합은 가진 혹은 측정 지점이 구조물에 부착되어 있어 완전한 비접촉식 기법을 구현하지 못하였다. 이를 극복하고자 레이저와 EMAT 센서 등의 조합이 시도되어 왔으나, 이 또한 EMAT 센서의 적용 거리에 따른 한계점을 지니고 있다. 본 연구에서는 가진 레이저 (Nd:Yag)의 스캐닝을 통해 다양한 가진 점에서 발생된 초음파가 탄성체 구조물을 통해 전파되고, 이를 센싱 레이저 (Laser Doppler Vibrometer)를 이용하여 측정함으로써 비접촉식 초음파 영상화를 구현하였다. 나아가, 정상파 필터(Standing-wave filter)를 이용하여 구현된 초음파 영상으로부터 손상 영향만 검출해 내는 기법을 개발했다. 개발된 기법은 복합재 시편의 층간박리 (Delamination) 진단을 통해 검증하였다.
CLECDiS 는 면적변화형 정전용량 센서의 단점을 극복하고 나노미터 수준의 분해능으로 밀리미터 이상의 큰 변위를 측정하도록 개발된 접촉식 변위센서이다. 그러나 접촉구동 특성으로 인하여 표면평탄도와 마찰에 의해 작은 접촉상태의 변화에도 출력 신호는 크게 왜곡될 수 있어 실제 이를 활용하기 위해서는 전극간 접촉상태를 안정적으로 유지하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 전극간 접촉상태의 변화에 따른 신호의 왜곡 특성을 실제 출력 신호와 비교하여 분석하고, 접촉면 내 압력 분포와 센서의 운동 오차 측정을 통해 접촉상태의 변화를 파악하였다. 이를 통하여 센서의 운동 오차와 마찰력의 영향을 최소화하기 위한 접촉 유지 기구를 설계하고 제작하였으며 이를 이용한 구동실험을 통해 보다 안정적인 센서 출력 신호를 획득하였다.
본 논문은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술 기반의 적외선 센서를 사용한 비접촉식 식물 생장 측정 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 식물 생장을 측정할 때 식물의 생장 피해를 줄이기 위하여 비접촉 센서를 사용하였다. 이 시스템은 직경, 단면적, 비대 형상과 같은 식물 생장 요소를 실시간 비접촉 방식으로 측정할 수 있다. 측정된 데이터는 센서 네트워크 기술을 사용하여 원격 서버까지 전송되고, 서버에서 저장 및 분석되며, 최종적으로 분석된 데이터는 사용자에게 제공될 수 있도록 구성하였다. 본 논문에서 제안된 식물 생장 측정시스템은 측정 방식과 장치에 비접촉 적외선 센서를 사용하여 설계 및 구현을 하였다. 그리고 시스템의 성능은 필드에서 측정 실험을 통하여 검증해 보았다.
여러 가닥의 병렬선재에 전류가 흐를 때 각 가닥에 흐르는 전류가 균일한지 알아보기 위해 각 선재의 흐르는 전류를 측정하는 방법으로 홀센서를 이용한 비 접촉식 측정 방법이 있다. 홀센서를 이용하여 전류를 측정하기 위해 4가닥의 병렬선재를 구성하고 일정한 위치에서 자장을 측정하기 위해 센서 홀더를 제작 하였다. 선재에 전류를 흘려주어 발생되는 자장을 홀센서로 측정하였고, 측정된 자장 값을 통해 행렬식을 만들었다. 완성된 행렬식을 이용하여 각 선재에 흐르는 전류 값을 계산하고, 실제 각 선재에 흐르는 전류 측정값과 비교하여 병렬선재에서의 전류분류의 비접촉 측정의 가능성을 살펴본다.
본 논문에서는 비접촉식 적외선 온도센서와 nRF52832를 이용한 체온 관리 플랫폼을 제안한다. 코로나와 같이 전염성이 강한 경우에는 사람 간의 접촉이 최소한으로 이루어져야 하기 때문에, 코로나의 전염 여부 및 예방을 위해서는 접촉을 하지 않으면서 정확한 체온 측정과 제계적인 체온정보의 관리가 요구된다. 그러므로, 본 논문에서는 비접촉 적외선 온도센서를 기반으로 한 체온계와 측정한 체온 정보를 바로 확인할 수 있는 스마트폰 앱을 개발한다. 또한, 서버를 구축하여 측정한 체온 정보를 체계적으로 관리한다. 추가로, 스마트폰 앱은 고유의 QR 코드를 생성하여 신원 확인 및 보안에 대해 정확성과 신뢰성을 확보할 수 있다. 제안한 시스템을 통해 코로나와 같은 전염병이 확산되는 것을 막는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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