The conventional microelectromechanical system (MEMS) process has been used to fabricate sensors with high costs and high-volume productions. Emerging 3D printing can utilize various materials and quickly fabricate a product using low-cost equipment rather than traditional manufacturing processes. 3D printing also can produce the sensor using various materials and design its sensing structure with freely optimized shapes. Hence, 3D printing is expected to be a new technology that can produce sensors on-site and respond to on-demand demand by combining it with open platform technology. Therefore, this paper reviews three standard 3D printing technologies, such as Fused Deposition Modeling (FDM), Direct Ink Writing (DIW), and Digital Light Processing (DLP), which can apply to the sensor fabrication process. The review focuses on strain/load sensors having both sensing material features and structural features as well. NCPC (Nano Carbon Piezoresistive Composite) is also introduced as a promising 3D material due to its favorable sensing characteristics.
교량 지지용으로 사용되는 강재 케이블에 대한 장력측정은 교량 안전관리의 중요한 측정항목이다. 현재 케이블에 걸린 장력을 진동법과 로드셀로 측정하고 있으며, 최근에는 선진국에서 자기적 방식에 의한 장력측정 방법을 연구하여 이에 대해 여러 가지 결과물을 제공하고 있다. 그러나 아직 우리나라에서는 이에 대한 체계적인 연구가 수행되지 않고 있어 자기적 방식에 의한 장력측정 연구를 시작하였으며 장력측정 정밀도 향상을 위해 연구하고 있다. 자기적 방식의 장력측정에서 강재 케이블 내의 온도와 자기장에 대한 영향을 검토해야 한다. 금번 논문에서는 온도에 따라 장력센서의 출력특성을 시험하였고 주어진 자기장에서 온도보정계수를 도출하였으며 시험실 내의 장력측정 시스템에 보정계수를 적용하여 케이블 장력에 따른 장력센서의 출력특성에 대한 시험 결과를 분석하고 평가하였다.
프리스트레스(PS) 긴장재의 긴장력 관리는 거더 성능관리에 있어 매우 중요한 항목이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증한 후 공용시에는 그 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 PSC 거더의 제작단계에서부터 공용시까지 생애주기 동안의 긴장력 관리가 가능한 PSC 거더를 제안하기 위한 기초 연구로서, 현재의 기술수준으로 사용 가능한 센서들을 이용하여 PS 긴장력을 측정하는 실험 연구를 수행하였다. 소규모 거더를 제작하여 4종류의 센서를 설치하였고, 긴장력을 도입하면서 각 센서들의 적용성과 정확성을 평가하였다. 실험결과에 따르면, 중공로드셀은 편심하중이 작용하는 경우 기준값보다 하중을 높게 평가하는 경향이 있었다. EM 센서는 실용이 가능한 정확도를 보여주었으며, 콘크리트 내부의 긴장재를 따라 어느 위치에서도 설치할 수 있다.
본 논문에서 제안하는 스토리지 박스의 내부 상황에 대한 실시간 식별 시스템은 오버헤드 빈의 내부 보관 상태, 무게 정보 및 무게 중심 계산 값을 시각화하는 시스템이다. 제안된 시스템은 로드 셀과 스위치 어레이를 사용하여 각 측정값을 동기화하고 시각적 센서를 통해 의미 있고 필요한 정보를 제공한다. 이 시스템은 C 언어 기반 임베디드 시스템으로 구축되며 1) 내부 가용공간 파악, 2) 무게중심 계산, 3) 실시간 시각 정보 제공이 주요 기능이다. 이러한 기능을 통해 스마트 오버헤드 빈을 개발하고, 향후 화물 적재 자동화 시스템 개발에 기여할 수 있는 실시간 화물 적재 모니터링 기술을 개발하였다.
This paper describes the design processes and evaluation results of a small-sized six-axis force/torque sensor. The new six-axis force/torque sensor including S-type structure has been developed using a parallel plate structure as a basic sensing element. In order tominimize coupling errors, the location of strain gages has been determined based on the finite element analysis and the connections of strain gages have been made such that the bridge circuit with 4 strain gages becomes balanced. Several design modifications result in a similar strain sensitivity for six-axis forces and moments, and the reduced coupling errors of 2.6% FS between each forces and moments. Calibration test results show that the six-axis load cell developed which has light weight of 135g and the maximum capacities of 196 N in forces and 19.6 N.m in moments is estimated to be within 7.1% FS in coupling error.
본 논문은 발전소 보일러 및 제철소 고로의 미분탄 연소방식에 적용이 가능한 유량계 개발에 관한 연구로, 정전 용량을 이용한 미분탄 유량계를 개발하였다. 먼저 관에 흐르는 미분탄의 밀도 측정이 가능한 센서 및 회로를 설계하였고, 측정된 데이터를 분석하고 밀도를 계산하는 알고리즘을 구현하였다. 압송시스템에 설치된 로드셀의 출력 데이터와 측정된 데이터를 비교하여 개발된 유량계의 신뢰성을 확인하였다.
지하식 LNG 저장탱크의 Bottom Slab와 Side Wall의 연결부(코벨)는 응력집중을 완화하기 위하여 앵커바를 사용하여 부분적으로 고정되는 힌지 조건을 갖는다. 그러므로 LNG저장탱크 하중 조건인 LNG온도, 지하수압 등에 의해 방사 방향과 수직 방향으로 변형된다. 멤브레인 설계 관점에도 이러한 변형값이 직접 전달되어 중첩되므로 중요한 부분이다. 본 논문에서는 코벨부의 실제 거동을 조사하기 위하여 센서를 설치하여 온도, 하중 그리고 변위를 측정하였다. 또한 FEM 해석으로 예측한 하중조건에 대한 설계 값과 비교하여 합리적인 설계를 제시하고자 하였다.
본 논문에서는 압연공정에서 편심을 검출하고 편심의 원인을 진단할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 설계된 기법은 대부분의 압연공정에 이미 설치되어 있는 로드셀과 타코메타의 출력 신호만을 사용하며, 추가적인 센서를 필요로 하지 않는다. 편심 신호의 검출은 중심주파수가 회전속도에 따라 변화하는 6개의 디지털 대역 통과 필터의 출력을 조합하여 이루어진다. 추출된 편심 관련 데이터로부터 편심의 원인을 진단하는 기능은 적절한 변수를 정의하여 구현되었다. 모의 실험은 세 가지 경우에 대해 행해졌는데, 롤의 일부분이 마모된 경우, 회전축이 롤의 중심과 일치하지 않는 경우 및 두 가지 원인이 복합된 경우 등이다. 모의 실험 결과는 제안된 알고리즘에 의해 모든 경우에 편심의 진단이 가능함을 보여준다.
본 논문에서는 일반 캐리어의 기능을 고려하여 캐리어의 단점 및 이용할 때의 불편한 점의 내용을 토대로 보완 및 개선을 위해 다양한 편리성 기능을 가진 스마트 캐리어를 연구하였다. 스마트폰 앱을 통해 캐리어에 LED와 모터잠금장치를 설치하고 on/off로 간단하게 제어하는 블루투스 인식 및 제어기능, 로드셀 센서를 캐리어 내부에 설치하여 물품을 넣었을 때 무게를 감지하여 LCD panel에 측정된 값을 보여주는 무게감지 기능, 블루투스와 경보기를 캐리어에 설치하고, 비콘과 거리를 설정하여 설정 거리 값을 벗어나면 경보시스템이 발생하여 도난 및 분실을 방지하는 기능을 갖춘 스마트 캐리어를 제작 및 실험하였다.
이 논문에서는 수면 환경을 감지하는 센서들로부터 데이터를 수집하고 이를 바탕으로 수면 환경을 최적으로 조절하여 숙면을 취할 수 있도록 도와주는 시스템을 제안한다. 수면 환경 분석은 로드셀을 통한 뒤척임 감지에 의한 수면 단계 판단을 기본으로 하고 온도, 습도, 조도 등의 데이터를 바탕으로 온열 장치, 가습기, 블라인드 등을 제어하여 숙면을 취할 수 있는 환경을 조성한다. 수면 상태에 따른 수면 환경 제어는 기상하기 쉬운 수면 상태를 유도함으로써 기상 시에 피로감을 줄일 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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