• 제목/요약/키워드: Force measurement

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Mode shape expansion with consideration of analytical modelling errors and modal measurement uncertainty

  • Chen, Hua-Peng;Tee, Kong Fah;Ni, Yi-Qing
    • Smart Structures and Systems
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    • 제10권4_5호
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    • pp.485-499
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    • 2012
  • Mode shape expansion is useful in structural dynamic studies such as vibration based structural health monitoring; however most existing expansion methods can not consider the modelling errors in the finite element model and the measurement uncertainty in the modal properties identified from vibration data. This paper presents a reliable approach for expanding mode shapes with consideration of both the errors in analytical model and noise in measured modal data. The proposed approach takes the perturbed force as an unknown vector that contains the discrepancies in structural parameters between the analytical model and tested structure. A regularisation algorithm based on the Tikhonov solution incorporating the L-curve criterion is adopted to reduce the influence of measurement uncertainties and to produce smooth and optimised expansion estimates in the least squares sense. The Canton Tower benchmark problem established by the Hong Kong Polytechnic University is then utilised to demonstrate the applicability of the proposed expansion approach to the actual structure. The results from the benchmark problem studies show that the proposed approach can provide reliable predictions of mode shape expansion using only limited information on the operational modal data identified from the recorded ambient vibration measurements.

막구조물의 막장력 측정장치 개발에 관한 연구 (DEVEOPMENT OF MEASURING SYSTEM OF MEMBRANE STRESS FOR MEMBRANE STRUCTURE)

  • 정한목;우재원;조병욱;이성연
    • 한국공간구조학회:학술대회논문집
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    • 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.171-178
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    • 2008
  • This paper is concerned with the development of a measurement system using field measuring device which will give the membrane stress of the membrane structures. Up to this point, several techniques on measurement of membrane stresses has been proposed and some have been used in the fields, but accuracy of the measured stresses to be far from reliable one. Such situation has not been changed until recent days, we do not have the measurement device on which we can depend. On top of that, due to the different properties in cross directions for material of the membrane, the stress in the warp direction is different from that in the fill one. A new method is proposed to measured membrane stresses in two different direction separately, where instead of membrane stresses directly, an external force perpendicular to the membrane to be applied. A portable device can measure the applied force and the displacement. A special testing bed to be fabricated to accommodate $50cm{\times}50$ manbrane specimen which can apply 5 ton load in two orthogonal direction. A special device using push-pull gage was developed. To measure the membrane stresses in warp and fill direction separately, a different length of the tips are used. The measuring device which can called tension meter, can be calibrated on the testing bed, and optimized the length and shape of tip.

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전자기력 보상방식의 힘 측정을 위한 평행도 오차 보상 (Parallelism Error Compensation for Force Measurement by Electromagnetic Compensation)

  • 최인묵;우삼용;김부식
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.1051-1054
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    • 2003
  • For micro-weighing, null balance method is widely used in the precision industrial fields, such as biomedicine, semiconductor, chemistry and so on. In order to obtain high resolution and large measurement range simultaneously, the mechanism should be analyzed and optimized. However, large measurement error can be generated according to the mass loading position and this error is called as a corner loading error. The corner loading error is caused by the parallelism error of a Roberval mechanism used to minimize it. The corner loading error is one of the most dominant error sources that should be removed. It is possible to design that the mechanism has no corner loading error theoretically, but the mechanism of the micro weighing device is very difficult to be realized as original design due to assembling and manufacturing error. For the required specification of the device, the precise manufacturing technique under a few $\mu\textrm{m}$ is required for the realization of the design. In this paper, the effects of the parallelism error are analyzed by using Lagrange method and verified by experiment. Also, the compensation mechanism is proposed and the corner loading error is reduced by restoring tile parallelism.

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포스 터치 커버를 이용한 사용자 중심적 포스 터치 측정에 관한 연구 (A Study on User-Centric Force-Touch Measurement using Force-Touch Cover)

  • 남춘성;서민수;신동렬
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.37-48
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    • 2017
  • 터치 인터페이스는 스마트 디바이스에서 널리 사용하고 있는 입력 방식이다. 최근 터치 입력 방식에서 힘 인식을 포함한 새로운 방식의 터치 인터페이스인 포스터치가 등장하였다. 포스터치는 사용자의 입력을 위치 뿐 아니라 압력을 제공함으로서 한 번의 터치에 두 가지이상의 입력을 제공하여 제한된 공간에서 다양한 입력이 가능한 방식이다. 다양한 입력이 가능하기 때문에 포스터치를 이용하는 디바이스는 기존의 일반적인 터치를 이용하는 디바이스와는 다른 사용자 인터랙션이 요구된다. 이는 기존의 터치 방식이 포스터치에서 이용할 수 있는 입력의 깊이(depth)를 사용하지 못 하기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 기존의 포스터치를 제공하지 못 하는 스마트 디바이스에게 포스터치를 위한 방안으로 포스터치 커버를 제작한다. 제작된 포스터치 커버를 통해 압력을 측정하는 센서의 정확성과 압력을 가하는 위치에 따라 변화하는 압력값을 분석한다. 또한, 사용자가 포스터치를 사용할 때 요구하는 피드백(feedback) 시간을 분석하여 사용자 중심적인 포스터치 구현을 위한 방안을 제시한다.

새유달호 축기전력의 특성 분석에 관한 연구 (A Study on Characteristic Analysis of Shaft Electromotive Force in SAEYUDAL)

  • 안병원;임명환
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제39권1호
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    • pp.28-31
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    • 2015
  • 전기기기나 엔진의 축은 여러 가지 원인으로 축기전력이 발생한다. 이런 축과 베어링이 윤활유로 절연되어 있어 콘덴서를 이루고 있고, 콘덴서와 같은 역할로 기전력을 축적하고 있다. 이 축 기전력은 선체에 비해 극히 일부를 제외하고 +전압을 갖고 있다. 이 +전압이 축의 전기 스파크를 일으켜 부식을 야기 시킬 수 있다. 이 부식을 막기 위해 선박에서는 샤프트 그라운드 시스템을 설치하여 운용하고 있다. 이 축기전력을 측정은 프로펠러 축의 전압과 메인엔진의 회전수를 동시에 측정하였다. 측정장치는 내셔널인스트루먼트사의 24비트 A/D컨버터를 사용하여 측정하였고, 프로그램은 Lab View를 사용하였다. 본 논문은 축에 발생되는 기전력을 분석하였고, 분석결과를 이용하여 모델링을 하였다. 결과로 축기전력은 메인엔진의 회전수에 따라 비례하다가 일정회전수를 넘어가면 감소하는 경향을 보였다. 후진보다는 전진이 축기전력이 높은 결과를 얻었다. 전체기전력에 비하면 지구자기의 기전력은 미미하였다.

길이 표준 소급성을 갖는 원자간력 현미경을 이용한 2차원 격자 시편 측정과 불확도 평가 (Measurements of Two-dimensional Gratings Using a Metrological Atomic Force Microscope and Uncertainty Evaluation)

  • 김종안;김재완;강주식;엄태봉
    • 한국정밀공학회지
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    • 제24권9호
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    • pp.68-75
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    • 2007
  • The pitch and orthogonality of two-dimensional (2D) gratings have been measured by using a metrological atomic force microscope (MAFM) and measurement uncertainty has been analyzed. Gratings are typical standard artifacts for the calibration of precision microscopes. Since the magnification and orthogonality in two perpendicular axes of microscopes can be calibrated simultaneously using 2D gratings, it is important to certify the pitch and orthogonality of 2D gratings accurately for nano-metrology using precision microscopes. In the measurement of 2D gratings, the MAFM can be used effectively for its nanometric resolution and uncertainty, but a new measurement scheme was required to overcome some limitations of current MAFM such as nonnegligible thermal drift and slow scan speed. Two kinds of 2D gratings, each with the nominal pitch of 300 nm and 1000 nm, were measured using line scans for the pitch measurement of each direction. The expanded uncertainties (k = 2) of measured pitch values were less than 0.2 nm and 0.4 nm for each specimen, and those of measured orthogonality were less than 0.09 degree and 0.05 degree respectively. The experimental results measured using the MAFM and optical diffractometer were coincident with each other within the expanded uncertainty of the MAFM. As a future work, we also proposed another scheme for the measurements of 2D gratings to increase the accuracy of calculated peak positions.

국산 고정밀 가속도계의 건설 구조물 적용성 평가 (Application of High-precision Accelerometer Made in Korea to Health Monitoring of Civil Infrastructures)

  • 권남열;강두영;손훈
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제29권3호
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    • pp.277-283
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    • 2016
  • 본 논문에서는 풍산 FNS에서 개발한 force-feedback형 고정밀 국산 3축 가속도계의 성능을 실험적으로 평가하고, 건설구조물 전산구조해석 및 유지관리용 건전성 모니터링에의 적용성을 논한다. 레이트 테이블 및 가진기를 통해 다양한 형태로 가진실험을 수행함으로써 국산 가속도계의 비선형성, 대역폭, 저주파 신호계측 성능, 바이어스 특성을 검증하고, 국내 가속도계 시장의 대부분을 차지하고 있는 해외 업체들의 대표적 가속도계와 성능을 비교 평가하여 국산 가속도계의 적용성과 시장진입 가능성을 평가하였다. 실험분석 결과 국산 가속도계는 실험으로 평가한 모든 항목에서 실험에 사용된 수입 가속도계보다 좋은 성능을 보였다. 특히 건설 구조물 계측에 필수적인 저주파 대역 계측성능은 수입 가속도계의 성능을 능가하였으며, 바이어스도 상수 특성을 가장 잘 유지하는 것으로 나타나 향후 실험기반 구조해석 및 구조물 장기 건전도 모니터링에 좋은 대안이 될 것으로 평가된다.