KR102180326B1 - System and method for measuring mechanical properties by optical methods - Google Patents
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Abstract
물성치 측정 시스템은, 하중을 측정하도록 구성된 푸시풀 게이지(push-pull gauge); 상기 푸시풀 게이지에 의하여 대상체에 하중을 가하도록 상기 푸시풀 게이지를 탑재하고 이동하는 스테이지; 상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 스테이지가 상기 대상체의 미리 설정된 영역에 대향하여 이동하도록 상기 스테이지를 제어하며, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 하중이 인가된 상태에서 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 상기 대상체의 물성치를 산출하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다. 상기 물성치 측정 시스템을 이용하면, 대상체에 대하여 위치를 이동시켜가면서 하중을 가하고 이에 따른 변위량을 광학적으로 측정하여 대상체의 물성을 측정함으로써, 차량용 시트와 같이 복합적인 재질과 구조를 가진 물체의 물성치를 각 부분 별로 정확하게 측정하는 것이 가능한 이점이 있다. The property measurement system includes: a push-pull gauge configured to measure a load; A stage for mounting and moving the push-pull gauge to apply a load to the object by the push-pull gauge; A measuring unit configured to optically measure the amount of displacement of the object; And controlling the stage so that the stage moves in opposition to a preset area of the object, and calculating a physical property value of the object from the displacement amount measured by the measuring unit in a state in which a load is applied by the push-pull gauge. It may include a control unit. Using the material property measurement system, by applying a load while moving a position with respect to the object and measuring the physical properties of the object by optically measuring the amount of displacement accordingly, the physical properties of an object having a complex material and structure, such as a vehicle seat, are measured. There is an advantage that it is possible to accurately measure each part.
Description
본 발명은 물성치 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 시트와 같이 복합적인 재질과 구조를 가진 물체에 대하여 위치를 이동시켜가면서 하중을 가하고 이에 따른 변위량을 광학적으로 측정하여 물체의 물성을 측정하는 기술에 대한 것이다. The present invention relates to a system and method for measuring physical properties, and more particularly, to an object having a complex material and structure, such as a vehicle seat, by applying a load while moving the position, and optically measuring the displacement according to the physical properties of the object. It's about measuring technology.
차량용 시트는 통상 금속 등으로 이루어진 시트 프레임과, 프레임 상에 위치하며 탄성을 제공하는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)과, 폴리우레탄 폼의 표면 위에 씌워지는 가죽 또는 직물 등을 포함하는 복합적인 구조와 재질을 갖는다. Vehicle seats are generally a composite structure and material including a seat frame made of metal, polyurethane foam that is located on the frame and provides elasticity, and leather or fabric that is covered on the surface of the polyurethane foam. Has.
사용자가 시트에 앉았을 때의 느낌이나 사용성을 객관적으로 평가하기 위해서는 시트의 착좌면이 가지는 기계적인 물성을 해석할 필요가 있는데, 이 물성은 어느 한 가지의 재질에 의해 결정되는 것이 아니라 시트 전체의 복합적인 재질에 따라 결정된다. 또한, 착좌면의 물성치의 정확한 해석을 위해서는 시트의 각 부분, 예컨대, 헤드 부분, 상체 상-중-하단 부분, 하체 엉덩이-허벅지-무릎 부분, 상체 볼스터(bolster) 부분, 하체 볼스터 부분 등 각각의 부분에 대한 물성치의 해석을 필요로 한다. In order to objectively evaluate the user's feeling and usability when sitting on the seat, it is necessary to analyze the mechanical properties of the seating surface of the seat. This physical property is not determined by any one material, but the composite of the entire seat. It depends on the material. In addition, in order to accurately analyze the physical properties of the seating surface, each part of the seat, such as the head part, the upper-middle-lower part of the upper body, the lower butt-thigh-knee part, the upper body bolster part, the lower body bolster part, etc. It requires the interpretation of the material properties for the part.
물체의 기계적인 물성치를 해석하기 위한 종래의 방법은, 주로 물체에 면 방향으로 압력을 가하면서 압력에 의한 변형을 측정하는 것이다. 그러나, 이러한 방법에 의하면, 하나의 재질로 된 것이 아니라 복합적인 재질을 가지는 물체의 물성치를 측정하거나 복합적인 구조를 가지는 물체에서 물체의 각 부분별로 물성치를 측정하는 것은 불가능하였다.A conventional method for analyzing the mechanical properties of an object is to measure deformation due to pressure while applying pressure to the object in a plane direction mainly. However, according to this method, it is impossible to measure the physical properties of an object having a complex material rather than a single material, or measure the physical properties of each part of the object in an object having a complex structure.
예를 들어, 한국 공개특허공보 제10-2014-0077275호는 시트 쿠션 위에 하중판을 올려놓고 눌림에 의한 변위량을 측정하는 착좌감 분석 기술을 개시한다. 그러나, 한국 공개특허공보 제10-2014-0077275호에 개시된 기술에 의하면 시트 각 부분의 복합적인 재질로 인한 물성치의 해석이나, 시트의 좌석이 아닌 헤드 부분, 볼스터 부분 등의 물성치 해석은 불가능하다는 한계가 있다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0077275 discloses a seating feeling analysis technology that measures the amount of displacement caused by pressing by placing a load plate on a seat cushion. However, according to the technology disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0077275, it is not possible to analyze the properties of properties due to the complex materials of each part of the seat, or to analyze the properties of the head and bolster parts other than the seat of the seat. There is.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대상체에 대하여 위치를 이동시켜가면서 하중을 가하고 이에 따른 변위량을 광학적으로 측정하여 대상체의 물성을 측정함으로써, 차량용 시트와 같이 복합적인 재질과 구조를 가진 물체의 물성치를 정확하게 측정하는 것이 가능한 물성치 측정 시스템과 물성치 측정 방법을 제공할 수 있다. The present invention is to solve the problems of the prior art described above, by applying a load while moving the position with respect to the object and measuring the physical properties of the object by optically measuring the amount of displacement accordingly, a composite material and structure such as a vehicle seat It is possible to provide a material property measurement system and a property measurement method capable of accurately measuring the material properties of an object with.
본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 시스템은, 하중을 측정하도록 구성된 푸시풀 게이지(push-pull gauge); 상기 푸시풀 게이지에 의하여 대상체에 하중을 가하도록 상기 푸시풀 게이지를 탑재하고 이동하는 스테이지; 상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 스테이지가 상기 대상체의 미리 설정된 영역에 대향하여 이동하도록 상기 스테이지를 제어하며, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 하중이 인가된 상태에서 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 상기 대상체의 물성치를 산출하도록 구성된 제어부를 포함한다.A system for measuring physical properties according to an embodiment of the present invention includes: a push-pull gauge configured to measure a load; A stage for mounting and moving the push-pull gauge to apply a load to the object by the push-pull gauge; A measuring unit configured to optically measure the amount of displacement of the object; And controlling the stage so that the stage moves in opposition to a preset area of the object, and calculating a physical property value of the object from the displacement amount measured by the measuring unit in a state in which a load is applied by the push-pull gauge. It includes a control unit.
일 실시예에서, 상기 측정부는 서로 이격된 한 쌍의 카메라를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 하중이 인가된 상태에서 상기 한 쌍의 카메라에 의하여 각각 촬영된 상기 대상체의 이미지로부터 상기 대상체의 변위량을 산출하도록 더 구성된다.In one embodiment, the measuring unit includes a pair of cameras spaced apart from each other, and the control unit is configured from an image of the object each photographed by the pair of cameras in a state in which a load is applied by the push-pull gauge. It is further configured to calculate the amount of displacement of the object.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 대상체의 이미지로부터 상기 대상체에 부착된 그리드 마커의 위치를 검출함으로써 상기 대상체의 변위량을 산출하도록 더 구성된다.In one embodiment, the controller is further configured to calculate the displacement amount of the object by detecting the position of the grid marker attached to the object from the image of the object.
일 실시예에서, 상기 측정부는, 상기 대상체에 레이저를 조사하도록 구성된 레이저 광원; 및 상기 대상체로부터 레이저 반사광을 검출하도록 구성된 광 검출부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 하중이 인가된 상태에서 상기 광 검출부에 의해 검출된 레이저 반사광으로부터 상기 대상체의 변위량을 산출하도록 더 구성된다.In one embodiment, the measurement unit, a laser light source configured to irradiate a laser to the object; And a light detection unit configured to detect the laser reflected light from the object, wherein the control unit is further configured to calculate a displacement amount of the object from the laser reflected light detected by the light detection unit in a state in which a load is applied by the push-pull gauge. Is composed.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 대상체의 미리 설정된 영역 내에서 서로 이격된 복수 개의 지점에 상기 푸시풀 게이지에 의한 하중이 가해지도록 상기 스테이지의 이동을 제어하며, 각 하중 인가 시점에 상기 대상체의 변위량을 측정하도록 상기 측정부를 제어하도록 더 구성된다.In one embodiment, the control unit controls the movement of the stage so that a load by the push-pull gauge is applied to a plurality of points spaced apart from each other within a preset area of the object, and It is further configured to control the measuring unit to measure the amount of displacement.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 측정된 하중치 및 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 변위에 따른 상기 대상체의 탄성 계수의 변화율을 산출하도록 더 구성된다.In one embodiment, the control unit is further configured to calculate a rate of change of the elastic modulus of the object according to the displacement from the load value measured by the push-pull gauge and the displacement amount measured by the measuring unit.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 스테이지의 이동에 의한 상기 푸시풀 게이지의 변위량을 더 이용하여 상기 대상체의 탄성 계수의 변화율을 산출하도록 구성된다. In one embodiment, the controller is configured to calculate a rate of change of the elastic modulus of the object by further using a displacement amount of the push-pull gauge due to movement of the stage.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물성치 측정 방법은, 푸시풀 게이지가 탑재된 스테이지를 이동시킴으로써 상기 푸시풀 게이지에 의하여 대상체에 하중을 인가하는 단계; 상기 푸시풀 게이지에 의하여 상기 대상체에 가해진 하중을 측정하는 단계; 상기 푸시풀 게이지에 의하여 하중이 인가된 상태에서, 측정부에 의하여 상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하는 단계; 및 상기 푸시풀 게이지에 의하여 측정된 하중 및 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 상기 대상체의 물성치를 산출하는 단계를 포함한다.In accordance with another embodiment of the present invention, a method for measuring physical properties may include applying a load to an object by the push-pull gauge by moving a stage on which a push-pull gauge is mounted; Measuring a load applied to the object by the push-pull gauge; Optically measuring the displacement amount of the object by a measuring unit in a state in which a load is applied by the push-pull gauge; And calculating a physical property value of the object from the load measured by the push-pull gauge and the displacement amount measured by the measuring unit.
일 실시예에서, 상기 측정부는 서로 이격된 한 쌍의 카메라를 포함하며, 상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하는 단계는, 상기 한 쌍의 카메라에 의하여 각각 촬영된 상기 대상체의 이미지로부터 상기 대상체의 변위량을 산출하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the measuring unit includes a pair of cameras spaced apart from each other, and optically measuring the displacement amount of the object comprises: the displacement amount of the object from the image of the object respectively photographed by the pair of cameras It includes the step of calculating.
일 실시예에서, 상기 대상체의 이미지로부터 상기 대상체의 변위량을 산출하는 단계는, 상기 대상체의 이미지로부터 상기 대상체에 부착된 그리드 마커의 위치를 검출하는 단계를 포함한다.In an embodiment, calculating the displacement amount of the object from the image of the object includes detecting a position of a grid marker attached to the object from the image of the object.
일 실시예에서, 상기 측정부는, 상기 대상체에 레이저를 조사하도록 구성된 레이저 광원; 및 상기 대상체로부터 레이저 반사광을 검출하도록 구성된 광 검출부를 포함하며, 상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하는 단계는, 상기 광 검출부에 의해 검출된 레이저 반사광으로부터 상기 대상체의 변위량을 산출하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the measurement unit, a laser light source configured to irradiate a laser to the object; And a light detection unit configured to detect the laser reflected light from the object, wherein the optically measuring the displacement amount of the object includes calculating the displacement amount of the object from the laser reflected light detected by the light detection unit.
일 실시예에서, 상기 대상체에 하중을 인가하는 단계는, 상기 대상체의 미리 설정된 영역 내에서 서로 이격된 복수 개의 지점에 상기 푸시풀 게이지에 의한 하중이 가해지도록 상기 스테이지의 이동을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하는 단계는, 각 하중 인가 시점에 상기 대상체의 변위량을 측정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the applying of a load to the object includes controlling the movement of the stage so that a load by the push-pull gauge is applied to a plurality of points spaced apart from each other within a preset area of the object. In addition, the optically measuring the displacement amount of the object includes measuring the displacement amount of the object at each load application time point.
일 실시예에서, 상기 대상체의 물성치를 산출하는 단계는, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 측정된 하중치 및 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 변위에 따른 상기 대상체의 탄성 계수의 변화율을 산출하는 단계를 포함한다.In an embodiment, the calculating of the physical properties of the object includes calculating a rate of change of the elastic modulus of the object according to the displacement from the load value measured by the push-pull gauge and the displacement amount measured by the measuring unit. Include.
일 실시예에서, 상기 대상체의 탄성 계수의 변화율을 산출하는 단계는 상기 스테이지의 이동에 의한 상기 푸시풀 게이지의 변위량을 더 이용하여 수행된다.In one embodiment, the step of calculating the rate of change of the elastic modulus of the object is performed by further using a displacement amount of the push-pull gauge due to movement of the stage.
본 발명의 일 측면에 따른 물성치 측정 시스템 및 방법에 의하면, 대상체에 대하여 위치를 이동시켜가면서 하중을 가하고 이에 따른 변위량을 광학적으로 측정하여 대상체의 물성을 측정함으로써, 차량용 시트와 같이 복합적인 재질과 구조를 가진 물체의 물성치를 각 부분 별로 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다. According to the system and method for measuring physical properties according to an aspect of the present invention, by applying a load while moving a position with respect to an object and measuring the physical properties of the object by optically measuring the displacement amount accordingly, a composite material and structure such as a vehicle seat There is an advantage of being able to accurately measure the physical properties of an object with each part.
또한 본 발명의 일 측면에 따른 물성치 측정 시스템 및 방법에 의하면, 광학적으로 측정되는 대상체의 변위량과 더불어 스테이지의 이동에 의한 푸시풀 게이지(push-pull gauge)의 변위량을 더 이용하여 이중으로 변위량을 측정함으로써 정확한 변위 측정이 가능하고, 따라서 대상체의 보다 정확한 물성치 해석이 가능한 이점이 있다. In addition, according to the system and method for measuring physical properties according to one aspect of the present invention, the displacement amount of the push-pull gauge due to the movement of the stage is further used in addition to the displacement amount of the object optically measured to measure the displacement amount. By doing so, it is possible to accurately measure the displacement, and thus, there is an advantage in that it is possible to more accurately analyze the physical properties of the object.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 시스템에 의한 측정을 위하여 대상체에 부착된 그리드 마커(grid marker)를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물성치 측정 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 방법에 의하여 산출된 변위에 따른 영의 계수(Young's modulus)를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 방법에 의하여 검출된 프레임별 그리드 마커의 위치 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6b는 도 6a의 그리드 마커 위치 변화로부터 얻어진 변위량 등고선(contour)을 나타내는 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 방법에 의한 차량용 시트 상의 측정 부분을 나타내는 개념도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 차량용 시트의 각 부분으로부터 측정된 탄성 계수의 변화율을 나타내는 그래프이다. 1 is a block diagram of a system for measuring physical properties according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a grid marker attached to an object for measurement by a material property measurement system according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a system for measuring physical properties according to another embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method for measuring physical properties according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing Young's modulus according to displacement calculated by a method for measuring a property value according to an exemplary embodiment of the present invention.
6A is a graph showing a position change of a grid marker for each frame detected by a method for measuring a material property according to an exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 6B is a graph showing a displacement amount contour obtained from a change in the position of the grid marker in Fig. 6A.
7A is a conceptual diagram illustrating a measurement part on a vehicle seat by a method for measuring physical properties according to an embodiment of the present invention.
7B is a graph showing a rate of change of an elastic modulus measured from each portion of the vehicle seat shown in FIG. 7A.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, some exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 명세서에서 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.When a part is referred to herein as being "on" another part, it may be directly on top of another part, or other parts may be involved in between. In contrast, when a part is referred to as being "directly above" another part, no other part is involved in between.
본 명세서에서 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션(section)들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.In the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and/or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used in this specification is for referring only to specific embodiments and is not intended to limit the present invention. Singular forms as used herein also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of “comprising” as used in the specification specifies a specific characteristic, region, integer, step, action, element and/or component, and the presence of another characteristic, region, integer, step, action, element and/or component, or It does not exclude additions.
본 명세서에서 "아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.In the present specification, terms indicating a relative space such as "below" and "above" may be used to more easily describe the relationship between one part and another part shown in the drawings. These terms are intended to include other meanings or operations of the device in use together with their intended meaning in the drawings. For example, if the device in the drawing is turned over, certain parts described as being "below" other parts are described as being "above" other parts. Thus, the exemplary term “down” includes both up and down directions. The device can be rotated by 90 degrees or by other angles, and terms that refer to relative space are interpreted accordingly.
다르게 정의하지는 않았지만, 본 명세서에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical and scientific terms used in the present specification have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in a commonly used dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal meaning unless defined.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a system for measuring physical properties according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 물성치 측정 시스템은 푸시풀 게이지(push-pull gauge)(10)와, 푸시풀 게이지(10)를 탑재하고 이동하는 스테이지(20)와, 푸시풀 게이지(10)에 의하여 가해지는 하중에 따른 대상체(5)의 변형량을 측정하는 측정부(30)와, 이들 각 구성요소의 동작을 제어하기 위한 제어부(40)를 포함한다. 본 실시예에서, 측정부(30)는 한 쌍의 카메라(301, 302)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the physical property measurement system according to the present embodiment includes a push-
실시예들에 따른 물성치 측정 시스템에 의한 측정 대상인 대상체(5)는, 예를 들어, 차량용 시트와 같이 서로 상이한 구조를 가지는 하나 이상의 부분 및/또는 서로 상이한 물성치를 가지는 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서는 차량용 시트를 예로 들어 대상체(5)에 대하여 설명하나, 실시예들에 의한 물성치 측정의 대상이 차량용 시트에 한정되는 것은 아니라는 점이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다. The
푸시풀 게이지(10)는 스테이지(20) 상에 탑재되며 하중을 측정하기 위한 연장 로드(100)를 포함한다. 스테이지(20)의 이동에 의하여 푸시풀 게이지(10)의 위치가 이동하게 되는데, 이때 스테이지(20)를 대상체(5)에 가깝게 이동시킴으로써 연장 로드(100)가 대상체(5)를 눌러 대상체(5)에 하중이 가해지도록 할 수 있다. 한편, 연장 로드(100)를 통하여 대상체(5)에 가해지는 하중은 작용 반작용에 의하여 푸시풀 게이지(10)에도 동일하게 인가되며, 푸시풀 게이지(10)는 이 하중을 측정한 하중치를 제어부(40)에 전달하도록 구성된다. The push-
스테이지(20)는 푸시풀 게이지(10)를 탑재한 채로 제어부(40)의 제어 하에서 이동되며, 스테이지(20)의 이동에 의하여 푸시풀 게이지(10)가 대상체(5)를 눌러 대상체(5)에 하중을 가한다. 예를 들어, 스테이지(20)는 대상체에 하중을 인가할 방향을 포함하는 평면 상에서 이동 가능한 XY 스테이지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 스테이지(20)는 하중 인가 시 하중 인가 방향을 따른 변위량을 제어부(40)에 전달하도록 구성될 수도 있다. The
측정부(30)는, 푸시풀 게이지(10)에 의하여 하중이 인가된 상태에서의 대상체(5)의 변형량을 광학적으로 측정하는 역할을 한다. 본 실시예에서 측정부(30)는 프레임 상에 장착되며 서로 소정의 간격(d)만큼 이격하여 배치되는 한 쌍의 카메라(301, 302)를 포함하며, 제어부(40)는 한 쌍의 카메라(301, 302)에 의하여 촬영된 이미지들을 이용한 스테레오스코피(stereoscopy) 방식으로 대상체(5)의 변형량을 산출한다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 상세히 후술한다. The
제어부(40)는, 스테이지(20)의 이동을 제어하면서 푸시풀 게이지(10)에 의하여 측정된 하중치를 수신하고, 또한 측정부(30)에 의하여 광학적으로 측정된 변위량을 수신하여, 이들 정보를 기반으로 대상체(5)을 물성치를 산출한다. 실시예들에서 제어부(40) 및 그 외 다른 부(unit)는 이의 동작을 실현하기 위한 하드웨어 수단과 이를 구동하기 위한 소프트웨어를 통칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 상기 하드웨어는 CPU, 마이크로프로세서 및/또는 램(RAM) 등을 포함할 수 있다. 한편 일 실시예에서, 제어부(40)에 의하여 산출되는 대상체(5)의 물성치란, 변위에 따른 대상체(5)의 영의 계수의 변화율을 포함할 수 있다. The
일 실시예에서, 제어부(40)는, 측정부(30)에 의하여 광학적으로 측정된 대상체(5)의 변위량과 더불어, 하중 인가 방향을 따른 스테이지(20)의 이동에 의한 푸시풀 게이지(10)의 변위량을 스테이지(20)로부터 더 수신하고 이를 더 이용하여 대상체(5)의 물성치를 산출할 수 있다. 즉, 측정부(30)에 의하여 광학적으로 측정된 변위량은 스테이지(20) 제어를 통한 대상체(5)의 변위량을 전체적이고 시각적으로 측정한 것이며, 스테이지(20)의 이동에 의한 푸시풀 게이지(10)의 변위량은 스테이지(20)의 단위 거리 이동(예컨대, 1mm씩 이동)의 누적에 의하여 정의되는 변위량을 의미한다.In one embodiment, the
예를 들어, 측정부(30)에 의하여 광학적으로 측정된 변위량을 제1 변위량, 스테이지(20)의 이동에 의한 푸시풀 게이지(10)의 변위량을 제2 변위량이라고 할 경우, 일 실시예에서 제어부(40)는 제1 변위량과 제2 변위량의 차이가 미리 설정된 오차 범위 이내일 경우에만 정상적인 측정이 이루어진 것으로 판단한다. 이러한 이중의 변위 측정을 통하여, 두 가지의 변위량의 비교 검증을 통하여 변위량 측정의 정확도를 높일 수 있고, 따라서 대상체(5)의 정확한 물성치 산출이 가능한 이점이 있다. For example, when the displacement amount optically measured by the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 시스템에 의한 측정을 위하여 대상체에 부착된 그리드 마커(grid marker)를 나타내는 개념도이다. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a grid marker attached to an object for measurement by a material property measurement system according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에서는 대상체(5)의 물성치 측정을 용이하게 하기 위하여 대상체(5)에 그리드 마커(50)를 부착하였다. 그리드 마커(50)는 하중이 인가될 측정점을 나타내는 마커(500)를 포함하며, 이러한 마커(500) 복수 개가 평면 상의 1차원 또는 2차원 어레이(array) 형태로 배열되어 구성될 수 있다. 각 마커(500)는 측정부(30)에 의한 광학적 측정이 용이한 임의의 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 각 마커(500)는 예컨대 단순하게는 흰색 또는 다른 식별이 용이한 형태의 점일 수도 있으며, 또는 LED(Light Emitting Diode) 등 발광 수단을 각각의 마커(500)에 배치하여 광학적 측정이 극히 용이하게 할 수도 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, a
제어부(40)는, 푸시풀 게이지(10)의 연장 로드(100)의 끝이 그리드 마커(50)의 어느 하나의 마커(500) 상에 위치하도록 대상체(5)와 대향하는 평면상에서 스테이지(20)의 위치를 제어하며, 이 상태에서 스테이지(20)를 대상체(5) 방향으로 이동시킴으로써 연장 로드(500)가 마커(500) 위치를 눌러 하중이 가해지도록 한다. 정하중이 인가되는 부위를 작게 하기 위하여, 연장 로드(100)의 직경은 수 내지 수십 mm 정도가 되도록 구성할 수 있다. 연장 로드(100)가 대상체(5)에 하중을 인가하는 상태에서, 측정부(30)의 한 쌍의 카메라(301, 302)가 그리드 마커(50)를 이용하여 대상체(5)의 변위량을 측정한다. The
구체적으로는, 대상체(5)에 대하여 평행한 방향으로 간격 d 만큼 이격되어 있으며 초점 거리가 동일한 한 쌍의 카메라(301, 302)가 구비될 경우, 각각의 카메라(301, 302)는 대상체(5) 상의 동일한 지점을 서로 다른 위치에서 촬영하게 된다. 양 카메라(301, 302)의 초점 거리를 f, 양 카메라(301, 302) 사이를 잇는 방향을 x축 방향, x축 방향과 직교하여 대상체(5)를 향하는 방향을 z축 방향이라고 하고, (X, Y, Z) 지점을 양 카메라(301, 302)를 이용하여 촬영하였을 경우, 상대적으로 좌측의 카메라(301)가 수집한 이미지로 투사된 위치 정보 uL 및 상대적으로 우측의 카메라(302)가 수집한 이미지로 투사된 위치 정보를 uR 은 하기 수학식 1 및 수학식 2를 만족한다. Specifically, when a pair of
[수학식 1][Equation 1]
uL = f * X/Zu L = f * X/Z
[수학식 2][Equation 2]
uR = f * (X-d)/Zu R = f * (Xd)/Z
이와 같이 투사된 두 점 사이의 거리를 이격도(disparity)라고 할 경우, 이격도 p는 하기 수학식 3을 만족하며, 이를 이용하여 해당 지점과 양 카메라(301, 302) 사이의 거리 Z를 수학식 4와 같이 산출할 수 있다. When the distance between the two projected points as described above is called disparity, the separation degree p satisfies the following Equation 3, and the distance Z between the corresponding point and both
[수학식 3][Equation 3]
p = uL - uR = f * d/Zp = u L -u R = f * d/Z
[수학식 4][Equation 4]
Z = f * d/pZ = f * d/p
따라서, 대상체(5) 상의 동일한 지점을 양 카메라(301, 302)에서 촬영한 이미지 상에서의 이격도를 알고 있으면, 해당 지점까지의 거리를 산출할 수 있으며, 이상의 원리를 그리드 마커(50)의 모든 마커(500) 지점을 대상으로 하여 해당 지점까지의 변화를 산출함으로써, 하중에 의한 대상체(5)의 변위량을 산출할 수 있다. Therefore, if the same point on the
또한, 이와 같이 산출된 대상체(5)의 변위량으로부터 대상체(5)의 영의 계수를 산출할 수 있다. 구체적으로, 탄성체에 원형 하중이 작용할 때의 특성은 브시네스크(Boussinesq) 이론에 따라 하기 수학식 5를 만족한다.In addition, the Young's modulus of the
[수학식 5][Equation 5]
상기 수학식 5에서 E는 영의 계수이며, ν는 푸아송 비(Poisson's ration)이고, σ는 원형 하중으로 인한 응력이며, a는 원형 하중의 반경을 나타내고, d는 원형 하중 중심의 변형량을 나타낸다. 그리드 마커(50)를 이용하여 얻어진 각 지점의 변위량으로부터 수학식 5의 나머지 변수들을 도출할 수 있고, 이를 통하여 대상체(5)의 해당 부분의 영의 계수 E를 산출할 수 있다. In
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물성치 측정 시스템의 구성도이다. 본 실시예에 따른 물성치 측정 시스템은 측정부(60)의 구성에 있어서만 도 1을 참조하여 전술한 실시예와 차이가 있으므로, 측정부(60)를 제외한 다른 구성에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위하여 자세한 설명을 생략한다. 3 is a block diagram of a system for measuring physical properties according to another embodiment of the present invention. Since the physical property measurement system according to the present embodiment differs from the embodiment described above with reference to FIG. 1 only in the configuration of the
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 물성치 측정 시스템의 측정부(60)는 레이저 광원(601) 및 광 검출부(602)를 포함한다. 레이저 광원(601)은 푸시풀 게이지(10)에 의하여 대상체(5)에 하중이 인가된 상태에서 대상체(5)의 표면에 레이저를 조사하도록 구성되며, 광 검출부(602)는 레이저 광원(601)에 의하여 조사된 레이저가 대상체(5)의 표면으로부터 반사되어 생성된 레이저 반사광을 검출한다. 예를 들어, 레이저 광원(601)과 광 검출부(602)는 일체화된 665nm 다이오드 레이저 장치 등일 수 있다. 이때 제어부(40)는, 광 검출부(602)에 의하여 검출된 레이저 반사광을 이용하여 대상체(5)의 변위량을 산출하고, 이로부터 대상체(5)의 물성을 측정할 수 있다. Referring to FIG. 3, the
구체적으로는, 대상체(5)의 표면으로부터 반사되는 레이저 반사광의 각도는 대상체(5)의 변위에 따라 변화한다. 제어부(40)는 광 검출부(602)에 의하여 검출된 레이저 반사광의 세기로부터 반사광의 각도를 산출할 수 있고, 이로부터 반사 지점의 변위량을 산출할 수 있다. 상기 원리를 이용하여 도 2의 실시예를 참조하여 전술한 것과 동일한 방식으로, 그리드 마커를 이용하여 대상체(5)의 미리 설정된 영역의 변위량을 산출할 수 있다. Specifically, the angle of the laser reflected light reflected from the surface of the
이때, 대상체(5)에 접촉하는 연장 로드(100)의 직경을 b, 대상체(5)의 최대 변위를 (w), 하중의 반경을 a, 대상체(5)의 두께를 h라 할 경우, 대상체(5)의 영의 계수 E는 하기 수학식 6 및 수학식 7을 만족한다. 하기 수학식 6에서 ν는 푸아송 비를 나타낸다. 또한, 하기 수학식 6에서 대상체(5)의 두께 h는 마이크로 미터, 초음파 두께 측정기, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 등 공지된 두께 측정 수단 중 대상체(5)의 측정 적합한 것을 이용하여 측정될 수 있다.In this case, if the diameter of the
[수학식 6][Equation 6]
[수학식 7][Equation 7]
따라서, 대상체(5)에 인가되는 하중치와 변위량으로부터 위의 수학식 6 및 수학식 7을 기초로 대상체(5)의 해당 부분의 영의 계수를 산출할 수 있다. Accordingly, the Young's modulus of the corresponding portion of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 방법의 순서도이다. 도 4에 도시된 물성치 측정 방법은 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 실시예들에 따른 물성치 측정 시스템을 이용하여 수행될 수 있다. 4 is a flowchart of a method for measuring physical properties according to an embodiment of the present invention. The method for measuring physical properties illustrated in FIG. 4 may be performed using the system for measuring physical properties according to the above-described embodiments with reference to FIGS. 1 to 3.
도 4를 참조하면, 먼저 대상체의 변위량 측정을 용이하게 하기 위하여 대상체의 측정 영역에 그리드 마커를 부착할 수 있다(S1). 그리드 마커는 형태, 형상 또는 빛 등에 의하여 광학적인 측정을 용이하게 하기 위한 마커들이 어레이 형태로 배열되어 이루어질 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서는 그리드 마커 없이 대상체의 표면을 바로 측정하는 것도 가능하다. Referring to FIG. 4, first, a grid marker may be attached to a measurement area of an object to facilitate measurement of the amount of displacement of the object (S1). The grid marker may be formed by arranging markers for facilitating optical measurement by shape, shape, or light. However, this is exemplary, and in other embodiments, it is possible to directly measure the surface of an object without a grid marker.
다음으로, 제어부는 푸시풀 게이지가 탑재된 스테이지를 대상체의 측정 영역 상으로 이동시킬 수 있다(S2). 본 실시예에 따른 물성치 측정 방법에 의하면 차량용 시트의 좌석 부분 외에도 헤드 부분이나 볼스터(bolster) 등 복합적인 재질과 구조를 가진 부분을 대상으로 측정을 수행할 수 있으며, 측정을 위하여 이러한 영역 상으로 스테이지를 이동시킬 수 있다. Next, the controller may move the stage on which the push-pull gauge is mounted onto the measurement area of the object (S2). According to the method for measuring physical properties according to the present embodiment, measurement can be performed on a portion having a complex material and structure such as a head portion or a bolster in addition to the seat portion of the vehicle seat. Can be moved.
다음으로, 스테이지를 대상체 방향으로 이동시키는 것에 의하여, 푸시풀 게이지에 의하여 대상체에 하중을 인가할 수 있다(S3). 이때, 대상체에 인가되는 하중은 작용 반작용에 의하여 푸시풀 게이지도 동일하게 인가되므로, 인가되는 하중을 푸시풀 게이지에 의하여 측정할 수 있다. 푸시풀 게이지에 의하여 측정된 하중치는 제어부로 전달될 수 있다. Next, by moving the stage in the direction of the object, a load may be applied to the object using a push-pull gauge (S3). At this time, since the load applied to the object is equally applied to the push-pull gauge by the reaction reaction, the applied load can be measured by the push-pull gauge. The load value measured by the push-pull gauge may be transmitted to the control unit.
다음으로, 위와 같이 푸시풀 게이지에 의하여 대상체에 하중이 인가되는 상태에서, 하중에 의한 대상체의 변위량을 광학적으로 측정할 수 있다(S4). 변위량의 측정은 서로 이격된 한 쌍의 카메라로부터 촬영된 이미지를 이용한 스테레오스코피 방식 또는 대상체의 표면에서의 레이저 반사광의 세기를 이용한 방식으로 수행될 수 있으며, 구체적인 측정 방법에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 전술하였으므로 자세한 설명을 생략한다. Next, in a state in which a load is applied to the object by the push-pull gauge as described above, the amount of displacement of the object by the load may be optically measured (S4). Measurement of the displacement amount may be performed by using a stereoscopy method using images taken from a pair of cameras spaced apart from each other, or a method using the intensity of laser reflected light from the surface of the object.Refer to FIGS. 2 and 3 for a specific measurement method. Since it has been described above with reference, a detailed description is omitted.
하나의 측정 영역 내에서 이상의 측정 과정은 복수 개의 지점을 대상으로 수행될 수 있다. 즉, 변위량의 광학적 측정이 이루어진 후 스테이지는 그리드 마커의 현재 측정된 마커로부터 다음 마커로 이동하도록 단위 거리만큼(예컨대, 1 mm) 이동될 수 있으며(S5), 이동된 마커 위치에서 전술한 측정 과정(S3, S4)이 반복 수행될 수 있다. 이는 그리드 마커의 가장 가장자리에 위치하는 마커에 도달할 때까지 반복될 수 있다(S6). The above measurement process within one measurement area may be performed for a plurality of points. That is, after optical measurement of the displacement amount is made, the stage can be moved by a unit distance (e.g., 1 mm) to move from the currently measured marker of the grid marker to the next marker (S5), and the above-described measurement process at the moved marker position. (S3, S4) may be repeatedly performed. This may be repeated until a marker positioned at the edge of the grid marker is reached (S6).
이상의 과정에 의하여 하중치에 따른 대상체의 변위량이 산출되면, 마지막으로 이로부터 대상체의 물성치를 산출할 수 있다(S7). 이때 대상체의 물성치란 가해진 하중에 대하여 대상체가 어떻게 변화하는지를 나타내는 것으로서, 대상체의 탄성률(elastic modulus), 또는 인장이나 압축에 대한 저항 정도를 의미한다. 예컨대, 대상체의 물성치는 변위에 따른 영의 계수(Young's modulus)의 변화량 형태로 측정될 수 있다. When the displacement amount of the object according to the load value is calculated through the above process, finally, the physical property value of the object may be calculated from this (S7). In this case, the physical properties of the object represent how the object changes with respect to the applied load, and mean the elastic modulus of the object or the degree of resistance to tension or compression. For example, the physical properties of the object may be measured in the form of a change in Young's modulus according to the displacement.
예를 들어, 본 발명자들은 차량용 시트의 등받이 부분을 대상으로 광학적으로 측정되는 변위량이 1mm씩 변화하도록 스테이지의 이동을 제어해가면서 하중을 측정하고, 이로부터 해당 부분의 영의 계수를 계산한 결과 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다. For example, the present inventors measure the load while controlling the movement of the stage so that the amount of displacement optically measured for the backrest part of the vehicle seat varies by 1 mm, and calculates the Young's modulus of the corresponding part from this. The results shown in Table 1 were obtained.
도 5는 전술한 방법에 의하여 산출된 변위에 따른 영의 계수를 보다 넓은 범위의 변위에 대하여 확장하여 나타내는 그래프이다. 5 is a graph showing a Young's modulus according to the displacement calculated by the above-described method expanded for a wider range of displacement.
도 5에 도시되는 그래프에서 변위값을 x라고 하고 영의 계수를 y라고 할 경우, 그래프에 대한 피팅(fitting)을 통하여 변위와 영의 계수 사이의 선형 관계식 [y = 2626.7x + 12472] 를 도출하였다. 이 선형 관계식은 대상체가 인장 또는 압축에 대하여 얼마나 강하게 저항하는지를 나타내는 물성치로서, 변위 앞의 계수(즉, 2626.7)가 클수록 강한 지지력을 가지는 것을 의미한다. In the graph shown in Fig. 5, when the displacement value is x and the Young's coefficient is y, a linear relationship between the displacement and Young's coefficient [y = 2626.7x + 12472] is derived through fitting to the graph. I did. This linear relational expression is a property value indicating how strongly the object resists tension or compression, and it means that the larger the coefficient before displacement (ie, 2626.7), the stronger the bearing force is.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 방법에 의하여 검출된 프레임별 그리드 마커의 위치 변화를 나타내는 그래프이며, 도 6b는 도 6a의 그리드 마커 위치 변화로부터 얻어진 변위량 등고선(contour)을 나타내는 그래프이다. 6A is a graph showing a change in the position of a grid marker for each frame detected by a method for measuring a material property according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a graph showing a contour of the displacement amount obtained from the change in the position of the grid marker in FIG. 6A to be.
연속적으로 촬영된 차량용 시트의 영상으로부터 복수 개의 대표 프레임을 선정하고, 각 프레임에서 그리드 마커의 각 마커의 위치를 검출함으로써 도 6a에 도시된 것과 같은 각 프레임별 마커 위치(501 내지 507)를 산출할 수 있다. 도 6b의 등고선 그래프는 도 6a에 도시된 각 프레임별 마커 위치(501 내지 507)를 기반으로 마커의 변위를 나타낸 것으로서, 등고선의 높이가 높을수록 변위가 큰 것을 나타낸다. 도 6b에 도시된 그래프를 통하여 차량용 시트의 하중에 따른 변위를 보다 시각적으로 용이하게 확인할 수 있다. By selecting a plurality of representative frames from the images of the vehicle seat continuously photographed and detecting the positions of each marker of the grid marker in each frame, the marker positions 501 to 507 for each frame as shown in FIG. 6A can be calculated. I can. The contour graph of FIG. 6B shows the displacement of the marker based on the marker positions 501 to 507 for each frame shown in FIG. 6A, and the higher the height of the contour line, the greater the displacement. The displacement according to the load of the vehicle seat can be more visually and easily confirmed through the graph shown in FIG. 6B.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 물성치 측정 방법에 의한 차량용 시트 상의 측정 부분을 나타내는 개념도이며, 도 7b는 도 7a에 도시된 차량용 시트의 각 부분으로부터 측정된 탄성 계수의 변화율을 나타내는 그래프이다. 7A is a conceptual diagram showing a measurement part on a vehicle seat by a method for measuring physical properties according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a graph showing a rate of change in elastic modulus measured from each part of the vehicle seat shown in FIG. 7A .
실시예들에 따른 물성치 측정 방법은 대상체의 좁은 영역에 정하중을 가하면서 하중과 변위량을 측정하고, 하중이 가해지는 위치를 조금씩 이동시켜가면서 물성치를 측정하는 방식으므로 차량용 시트와 같이 복합적인 구조와 재질을 가지는 대상체의 물성치 측정에 적용될 수 있다. 본 발명자들은, 이러한 방식으로 도 7a에 도시된 차량용 시트의 헤드 부분(51), 상체 상단 부분(52), 상체 중단 부분(53), 상체 하단 부분(54), 상체 측면 볼스터 부분(55), 하체 엉덩이 부분(56), 하체 허벅지 부분(57), 하체 허벅지에서 무릎 부분(58) 및 하체 측면 볼스터 부분(59) 각각에 대한 물성치 측정을 수행하였다. The method of measuring physical properties according to the embodiments is a method of measuring the amount of load and displacement while applying a static load to a narrow area of the object, and measuring the physical properties while gradually moving the position where the load is applied, so a complex structure and material such as a vehicle seat It can be applied to the measurement of the physical properties of the object having. The present inventors, in this way, the
도 7b는 도 7a에 도시된 각 부분에 대한 물성치 측정 결과를 나타내는 것으로서, 도 7b의 9개의 그래프(601 내지 609)는 도 7a에 도시된 9개의 부분(51 내지 59) 각각으로부터 얻어진 변위에 따른 영의 계수의 변화를 나타낸다. 또한, 도 7b에 도시된 각각의 그래프(601 내지 609)로부터 측정 위치에 따른 변위 x와 영의 계수 y의 선형 관계식을 산출하면 아래의 표 2와 같다. 7B shows the measurement results of the physical properties for each part shown in FIG. 7A, and the nine
상기 표 2에 도시된 것과 같이, 헤드 부분, 상체 측면 볼스터 부분, 및 하체 측면 볼스터 부분에서 영의 계수가 가장 크게 변화하였으며, 이는 차량용 시트가 헤드와 볼스터 부분에서 신체를 강하게 지지함을 의미한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복합적인 구조와 재질을 가지는 대상체를 대상으로 각 부분별 물성치를 평가함으로써 기존 기술의 한계를 극복할 수 있는 이점이 있다. As shown in Table 2, the Young's modulus changed the most in the head portion, the upper body side bolster portion, and the lower body side bolster portion, which means that the vehicle seat strongly supports the body in the head and bolster portions. As described above, according to the embodiments of the present invention, there is an advantage of overcoming the limitations of the existing technology by evaluating the physical properties of each part for an object having a complex structure and material.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.The present invention described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (14)
상기 푸시풀 게이지에 의하여 대상체에 하중을 가하도록 상기 푸시풀 게이지를 탑재하고 이동하는 스테이지;
상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하도록 구성된 측정부; 및
상기 스테이지가 상기 대상체의 미리 설정된 영역에 대향하여 이동하도록 상기 스테이지를 제어하며, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 하중이 인가된 상태에서 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 상기 대상체의 물성치를 산출하도록 구성된 제어부를 포함하되,
상기 측정부는, 상기 대상체에 레이저를 조사하도록 구성된 레이저 광원; 및 상기 대상체로부터 레이저 반사광을 검출하도록 구성된 광 검출부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 푸시풀 게이지에 의하여 상기 대상체에 하중이 인가된 상태에서 상기 광 검출부에 의해 검출된 레이저 반사광의 세기로부터 상기 대상체의 표면으로부터 반사된 레이저 반사광의 각도를 산출하고,
산출된 레이저 반사광의 각도를 이용하여 상기 대상체 상의 레이저 반사 지점의 제1 변위량을 산출하며,
상기 스테이지의 단위 거리 이동을 누적하여 상기 스테이지의 이동에 의한 상기 푸시풀 게이지의 제2 변위량을 산출하고,
상기 제1 변위량과 상기 제2 변위량의 차이가 미리 설정된 범위 이내일 경우 상기 제1 변위량으로부터 상기 대상체의 물성치를 산출하도록 더 구성된 물성치 측정 시스템.
A push-pull gauge configured to measure the load;
A stage for mounting and moving the push-pull gauge to apply a load to the object by the push-pull gauge;
A measuring unit configured to optically measure the amount of displacement of the object; And
A control unit configured to control the stage so that the stage moves in opposition to a preset area of the object, and to calculate the physical properties of the object from the displacement amount measured by the measurement unit in a state in which a load is applied by the push-pull gauge Including,
The measuring unit may include a laser light source configured to irradiate a laser to the object; And a light detection unit configured to detect the laser reflected light from the object,
The control unit,
In a state in which a load is applied to the object by the push-pull gauge, an angle of the reflected laser light reflected from the surface of the object is calculated from the intensity of the laser reflected light detected by the light detection unit,
The first displacement amount of the laser reflection point on the object is calculated using the calculated angle of the laser reflected light,
Accumulating movement of the unit distance of the stage to calculate a second displacement amount of the push-pull gauge due to movement of the stage,
When the difference between the first displacement amount and the second displacement amount is within a preset range, the physical property measurement system is further configured to calculate the physical property value of the object from the first displacement amount.
상기 제어부는, 상기 대상체의 미리 설정된 영역 내에서 서로 이격된 복수 개의 지점에 상기 푸시풀 게이지에 의한 하중이 가해지도록 상기 스테이지의 이동을 제어하며, 각 하중 인가 시점에 상기 대상체의 변위량을 측정하도록 상기 측정부를 제어하도록 더 구성된 물성치 측정 시스템.
The method of claim 1,
The control unit controls the movement of the stage so that a load by the push-pull gauge is applied to a plurality of points spaced apart from each other within a preset area of the object, and measures the amount of displacement of the object at each load application time. A material property measurement system further configured to control the measurement unit.
상기 제어부는, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 측정된 하중치 및 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 변위에 따른 상기 대상체의 탄성 계수의 변화율을 산출하도록 더 구성된 물성치 측정 시스템
The method of claim 1,
The control unit is a physical property measurement system further configured to calculate a rate of change of the elastic modulus of the object according to the displacement from the load value measured by the push-pull gauge and the displacement amount measured by the measurement unit
상기 푸시풀 게이지에 의하여 상기 대상체에 가해진 하중을 측정하는 단계;
상기 푸시풀 게이지에 의하여 하중이 인가된 상태에서, 측정부에 의하여 상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하는 단계; 및
상기 푸시풀 게이지에 의하여 측정된 하중 및 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 상기 대상체의 물성치를 산출하는 단계를 포함하되,
상기 측정부는, 상기 대상체에 레이저를 조사하도록 구성된 레이저 광원; 및 상기 대상체로부터 레이저 반사광을 검출하도록 구성된 광 검출부를 포함하며,
상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하는 단계는,
상기 푸시풀 게이지에 의하여 상기 대상체에 하중이 인가된 상태에서 상기 광 검출부에 의해 검출된 레이저 반사광의 세기로부터 상기 대상체의 표면으로부터 반사된 레이저 반사광의 각도를 산출하는 단계;
산출된 레이저 반사광의 각도를 이용하여 상기 대상체 상의 레이저 반사 지점의 제1 변위량을 산출하는 단계; 및
상기 스테이지의 단위 거리 이동을 누적하여 상기 스테이지의 이동에 의한 상기 푸시풀 게이지의 제2 변위량을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 대상체의 물성치를 산출하는 단계는,
상기 제1 변위량과 상기 제2 변위량의 차이가 미리 설정된 범위 이내일 경우 상기 제1 변위량으로부터 상기 대상체의 물성치를 산출하는 단계를 포함하는 물성치 측정 방법.
Applying a load to the object by the push-pull gauge by moving the stage on which the push-pull gauge is mounted;
Measuring a load applied to the object by the push-pull gauge;
Optically measuring the displacement amount of the object by a measuring unit in a state in which a load is applied by the push-pull gauge; And
Comprising the step of calculating the physical properties of the object from the load measured by the push-pull gauge and the displacement amount measured by the measuring unit,
The measuring unit may include a laser light source configured to irradiate a laser to the object; And a light detection unit configured to detect laser reflected light from the object,
Optically measuring the displacement amount of the object,
Calculating an angle of the laser reflected light reflected from the surface of the object from the intensity of the laser reflected light detected by the light detector while a load is applied to the object by the push-pull gauge;
Calculating a first displacement amount of the laser reflection point on the object by using the calculated angle of the laser reflected light; And
Accumulating movement of the unit distance of the stage and calculating a second displacement amount of the push-pull gauge due to movement of the stage,
The step of calculating the physical properties of the object,
And calculating physical properties of the object from the first displacement amount when the difference between the first displacement amount and the second displacement amount is within a preset range.
상기 대상체에 하중을 인가하는 단계는, 상기 대상체의 미리 설정된 영역 내에서 서로 이격된 복수 개의 지점에 상기 푸시풀 게이지에 의한 하중이 가해지도록 상기 스테이지의 이동을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 대상체의 변위량을 광학적으로 측정하는 단계는, 각 하중 인가 시점에 상기 대상체의 변위량을 측정하는 단계를 포함하는 물성치 측정 방법.
The method of claim 8,
The applying of a load to the object includes controlling the movement of the stage so that a load by the push-pull gauge is applied to a plurality of points spaced apart from each other within a preset area of the object,
Optically measuring the amount of displacement of the object comprises measuring the amount of displacement of the object at each load application point.
상기 대상체의 물성치를 산출하는 단계는, 상기 푸시풀 게이지에 의하여 측정된 하중치 및 상기 측정부에 의해 측정된 변위량으로부터 변위에 따른 상기 대상체의 탄성 계수의 변화율을 산출하는 단계를 포함하는 물성치 측정 방법.
The method of claim 8,
The calculating of the physical property value of the object comprises calculating a rate of change of the elastic modulus of the object according to the displacement from the load value measured by the push-pull gauge and the displacement amount measured by the measuring unit. .
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2019
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