KR102586897B1 - 케이블웨이 시스템의 로프를 위한 모니터링 센서 - Google Patents

Abstract

강재 로프(100)의 그 자체의 축 둘레로의 회전 및 진동의 파라미터들을 모니터링하기 위한 센서(1)로서: 배터리(2), 상기 배터리(2)의 충전 상태의 표시 수단(3), 적어도 하나의 LED 인디케이터(5), 센서(1)에 전원을 공급하는 전원 유닛(7), 상기 강재 로프(100)의 그 자체의 축(X) 둘레로의 회전각들(Φ, γ)과 진동들의 검출 유닛(8), 수집 활동 및 데이터 전송을 위한 마이크로 프로세서(9)를 포함하고, 상기 센서(1)는 강재 로프(100)의 코어(110) 내에 얻어지는 부분 안에 수용된 것을 특징으로 하는 센서(1).

Description

케이블웨이 시스템의 로프를 위한 모니터링 센서

본 발명은 특히 케이블웨이 시스템(cableway system)들에서 강재 로프를 모니터링하기 위한 센서에 관한 것이다. 상기 센서에는 또한 그 자체의 축 둘레로의 로프의 회전들, 그리고 동일한 로프의 정상적인 기능 과정에서 생겨나는 진동들을 검출하고 수량화하기 위해 적절하게 개발된 하드웨어 및 소프트웨어가 제공된다.

최신 기술에서, 특히 동일한 로프의 그 자체의 축 둘레로의 회전과 정상적인 기능 과정에서 생겨나는 진동들을 측정할 수 있는, 케이블웨이 시스템들에 대해 로프들을 모니터링하기 위한 센서들은 알려져 있지 않다. 이런 모니터링은 그런 시스템들에서 최대의 안전을 보장하는 데에 당연히 요구된다.

따라서, 시스템상의 정상적인 기능 과정에서 그런 파라미터들을 지속적으로 그리고 정확하게 로프 전체를 따라 모니터링하는 것을 가능하게 하는 새로운 시스템이 필요하다.

따라서, 본 발명의 대상은 특히 로프의 정상적인 기능 과정에서 생겨나는 진동 및 회전의 파라미터들을 측정하기 위한 케이블웨이 시스템들의 강재 로프를 모니터링하기 위한 센서이다. 특히, 이 센서는 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이 회전각Φ 및 γ(각각 그 자체의 축 둘레로의 2개의 회전 방향들에서)를 가지는, 그 자체의 축 X 둘레로의 로프의 회전들을 측정하기 위해 연구되고 있다.

전형적으로 시스템 상에서 로프의 기능 과정에서, 동일한 로프의 기하 구조가 변형되고 따라서 그 성능을 변화시킬 것이기 때문에, 그 자체의 축 둘레로의 어떠한 로프 회전들도 일어나서는 안된다. 그러나, 다양한 이유로 시스템이 로프에 강제된 회전들을 유도하는 것이 발생한다. 따라서, 그런 장치의 첫번째 목적은 로프의 회전들의 수를 수량화하고 시스템을 따라 그들을 특징짓는 것이다.

또한, 센서는 시스템의 롤러 컨베이어 상에서 동일한 로프의 통과에 의해 유도되는 로프의 진동들을 측정할 수 있다. 로프의 기하 구조로 인해, 로프가 시스템의 롤러 컨베이어들(200)을 통과할 때마다, 도 2에 나타낸 바와 같이 동일한 로프의 기하 구조적인 파라미터들(예컨대 피치(pitch))을 포함하는 다양한 인자들에 따라 그 강도가 달라지는 진동들이 생성된다. 따라서 이 센서의 다른 목적은 시스템의 다양한 지점들에서 다양한 롤러 컨베이어들 상에서 이 진동들의 강도를 측정하는 것이다.

따라서, 본 발명의 대상은 첨부된 독립 청구항에서 특정되는 바와 같이 로프의 회전과 진동의 파라미터들을 측정하고 연산하기 위한 센서이다.

종속 청구항들은 본 발명의 상세 및 추가적인 유리한 양상들을 기술한다.

본 발명의 이런 장점들 및 기타 장점들이 이하에서 첨부된 도면들을 참조로 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 그 자체의 축 둘레로의 회전을 측정하기 위한 로프의 단면을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명에 따라 시스템의 롤러 컨베이어들 상에서 로프의 통과 과정에서 시스템 상에 장착된 로프를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 대상인 센서가 적용된 로프의 내부의 3차원 형상을 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 대상인 장치가 적용된 로프의 길이방향 단면을 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 대상인 센서의 요소들의 블록 다이어그램을 나타내고 있다.

도 3 내지 도 5에 나타내어진 바와 같이, 본 발명의 대상은 강재 로프(100)의 회전 및 진동의 파라미터들을 모니터링하기 위한 센서(1)인데, 이 센서는:

- 3.7V 배터리(2);

- '가스 게이지(Gas Gauge)' 배터리의 충전 상태의 표시 수단(3);

- 진단 목적을 위해 센서에 통합된 적어도 하나의 LED 인디케이터(5);

- 마이크로 프로세서(MCU)에 그 마이크로 프로세서의 내부 클럭보다 더 나은 정확도로 '타임스탬프(timestamp)' 를 제공하는 오실레이터 수단, 즉 32kHz 오실레이터 크리스탈(6);

- 매우 높은 효율로 배터리(2)로부터 2.8V의 안정된 공급을 제공하고 센서에는 3.7V 전압이 공급되는 전압 제어 유닛(7);

- 센서에 통합된 검출 유닛인 가속도계(AXL)(8). 이것에는 16g까지 조정 가능한 풀 스케일과 매우 낮은 소비 전력(10Hz에서 약 10μA)이 제공된다;

- 수집 활동 및 데이터 송신을 위해 센서에 통합된 매우 저전력을 가진 마이크로 프로세서(9)(MCU);

- 낮은 에너지 소비를 가진 블루투스 인터페이스(BT)(10);

- 마이크로 프로세서(9)에 통합된 플래시 메모리가 충분하지 않을 경우 대체할 수 있는 마이크로 프로세서 외부의 플래시 메모리(11)

를 포함한다.

센서의 배터리는 필요에 따라 배터리(2)를 재충전하는 외부 전원 공급기(+5V)에 연결된 외부 배터리 충전기(4)에 의해 재충전될 수 있다.

상기 센서(1)와 상기 배터리(2)는 로프의 코어(110)에서 얻어지는 부분에서 로프(100) 내부에, 즉 그 로프의 가장 안쪽 부분(도 3 및 도 4)에 위치된다. 이런 식으로, 센서(1)는 그 자체의 축 둘레로의 로프의 회전 및 시스템의 경로 전체를 따른 진동들과 관련된 양들을 측정할 수 있다.

특정적으로, 센서(1)는 로프(100)의 세 축들 x-y-z로의 가속도들을 측정하는 가속도계(8)를 이용한다. 이 측정들을 가지고, 적절한 수학식들에 의해 그 자체의 축 둘레로의 로프의 회전들 및 도 2의 롤러 컨베이어들을 통과할 때 로프의 진동들의 강도를 수량화하는 것이 가능하다. 특히, 길이방향 회전의 추정은 가속도 측정들에 의해 롤(roll) 및 피치(pitch) 각도들에 기초를 두고 있다. 획득된 데이터는 마이크로 프로세서(9)에 의해 처리되며 시스템에 제공된 메모리 유닛에 저장된다.

센서와 배터리를, 로프 인장에 의해 유발되어 그들이 받게 될 기계적인 압축 스트레스로부터 보호하기 위해, 이들은 모두 도 4에 나타낸 바와 같이 보호 소재(12), 예컨대 레진 안에 잠겨 있다. 다음으로 이들은 압축에 저항하는 비금속 소재(도 3에 나타낸 바와 같이 예컨대 나일론)의 실린더(112) 내에 위치되어 있다. 실린더(112)는 센서(1) 및 배터리(2)의 크기와 동일한 길이를 가지며, 센서(1)가 위치된 로프(100)의 직경에 따라 변화할 수 있는 두께를 가진다. 로프(1)의 제조 단계 동안, 그리고 설치 및/또는 단축 단계 동안의 둘 모두에서 로프(100)의 내부에 센서(1)를 도입하는 것이 가능하다. 특정적으로, 도 3 및 도 4는 스플라이스 작업(링과 같이 폐쇄된 로프) 동안 로프의 설치 단계에서 센서의 도입을 나타내고 있다. 이 경우, 센서(1)는 꼬리의 단부에 위치된다.

시스템을 따라 로프의 정상적인 기능 과정에서 센서(1)에 의해 수집된 데이터는 블루투스 LE4를 통해 이를 위해 개발된 어플리케이션에 의해 스마트폰으로 통신된다. 이 어플리케이션은:

- 로프 내부에 제공된 센서/센서들로 접속/접속 해제하고;

- 임의의 등록 주파수를 선택함으로써 데이터 등록 개시 명령을 센서로 송신하며;

- 데이터 등록 중지 명령을 센서로 송신하고;

- 센서에 의해 수집된 데이터를 다운로드하며;

- 센서에 의해 수집된 데이터를 PC로 송신하고;

- 센서의 메모리에 존재하는 데이터를 삭제하며;

- 비어 있는 메모리와 사용된 메모리의 크기를 센서에 요청하고;

- 배터리의 충전 상태를 센서에 요청하는

것을 가능하게 한다.

스마트폰은 시스템의 스테이션들 중 하나에 위치된 개인용 컴퓨터와 통신한다. 끝으로, 이를 위해 특정적으로 개발된 소프트웨어에 의해 개인용 컴퓨터가 센서에 의해 수집된 데이터를 수집하고 처리하며 보여주며, 사용자에게:

- 시스템을 따라 회전들의 수, 방향 및 양;

- 시스템의 각 롤러 컨베이어 상의 진동들의 강도

를 제공한다.

위에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들 이외에도, 수많은 다른 변형예들이 존재하는 것이 의도된다. 또한, 상기 실시예들은 예시일 뿐이며 어떤 식으로든 본 발명 및 그 잠정적인 적용예나 구성을 한정하지 않는다. 이와 대조적으로, 위의 설명이 해당 분야의 숙련자로 하여금 적어도 한 예시적인 실시예에 따라 본 발명을 수행하는 것을 가능하게 할지라도, 설명된 요소들의 수많은 변형예들이 첨부된 청구범위에 의해 포괄되며 문언적으로 해석되고 및/또는 그들의 법률적인 동등물들에 따라 본 발명의 목적을 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 의도된다.

Claims (8)

1. 케이블웨이 강재 로프(100) 축 둘레로의 회전 및 강재 로프의 진동의 파라미터들을 지속적으로 모니터링하기 위한 센서(1)로서:
   외부 배터리 충전기(4)에 5V를 공급하는 외부 전원 공급기에 연결된 외부 배터리 충전기(4)에 의해 재충전될 수 있는 3.7V 배터리(2),
   상기 3.7V 배터리(2)의 충전 상태의 표시 수단(3),
   진단 목적을 위해 상기 센서에 통합된 적어도 하나의 LED 인디케이터(5),
   3.7V 배터리(2)로부터 2.8V의 안정된 전압을 공급하는 전원 유닛(7),
   상기 케이블웨이 강재 로프(100)의 축(X) 둘레로의 회전 수, 회전각도(롤 각도 Φ, 피치 각도 γ) 및 상기 케이블웨이 강재 로프의 축(X) 둘레로의 케이블웨이 강재 로프(100)의 회전 방향을 검출하고 수량화 및 위치 파악하는 검출 유닛(8)으로서, 상기 검출 유닛(8)은 케이블웨이 강재 로프(100)의 진동의 강도를 측정하고, 상기 진동의 강도는 센서(1)가 케이블웨이의 롤러 컨베이어(200)를 통과할 때마다 측정되는 것인, 검출 유닛(8),
   수집 활동 및 데이터 전송을 위해, 센서에 통합되고 케이블웨이 강재 로프(100)의 코어(110) 내에 얻어지는 부분 안에 수용되는 마이크로 프로세서(9)
   를 포함하는 센서(1).
2. 제1항에 있어서, 마이크로 프로세서에 그 마이크로 프로세서(9)의 내부 클럭보다 더 나은 정확도로 '타임스탬프'를 제공하는 오실레이터 크리스탈의 형태로 된 오실레이터 수단(6)을 더 포함하는 센서(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 마이크로 프로세서(9)에 통합된 플래시 메모리를 대체할 수 있는 마이크로 프로세서(9) 외부의 플래시 메모리(11)를 더 포함하는 센서(1).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 낮은 에너지 소비를 가진 블루투스 인터페이스(10)를 더 포함하는 센서(1).
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출 유닛(8)은 강재 로프(100)의 세 축들 x-y-x 상에서 가속도들을 측정하는 것을 특징으로 하는 센서(1).
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 3.7V와 동일한 전압이 공급되는 센서(1).
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보호 소재(12) 안에 잠겨 있고, 압축에 저항하는 비금속 소재의 실린더(112) 내에 위치된 센서(1).
8. 제7항에 있어서, 상기 실린더(112)는 센서(1) 및 배터리(2)의 크기와 동일한 길이를 가지며, 그것이 위치된 로프(100)의 직경에 따라 변화할 수 있는 두께를 가지는 센서(1).

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