| 1 |
1
대상의 관성을 측정하는 IMU 센서에 있어서, 제1 방향과 제2 방향으로 이루어진 표면을 가지며, 변형 가능하도록 구성된 복수의 외팔보; 상기 복수의 외팔보와 결합한 코어 바디; 및 각 외팔보(each cantilever) 상에 각각 배치되어 해당 외팔보의 굽힘(bending) 변형을 감지하는 복수의 변형률 센서를 포함하고, 상기 복수의 외팔보 중 적어도 하나의 외팔보는 해당 외팔보의 상기 표면의 상기 제1 방향이 x축을 향하도록 결합되고, 적어도 하나의 다른 외팔보는 해당 외팔보의 상기 표면의 상기 제1 방향이 y축을 향하도록 결합되고, 적어도 하나의 또 다른 외팔보는 상기 표면의 상기 제1 방향이 z축을 향하도록 결합되며, 상기 복수의 변형률 센서로부터 획득된 변형률 측정 결과에 기초하여 상기 대상에 대한 선가속도 또는 각가속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 2 |
2
제1항에 있어서, 6개의 외팔보를 상기 복수의 외팔보로서 포함하고, 상기 6개의 외팔보는 상기 표면 상에 상기 제1 방향으로 정렬된 변형률 센서를 각각 포함하며,상기 6개의 외팔보 중 2개의 외팔보는 x축과 평행한 축을 상기 표면의 법선 방향으로 갖도록 결합되고, 다른 2개의 외팔보는 y축과 평행한 축을 상기 표면의 법선 방향으로 갖도록 결합되고, 또 다른 2개의 외팔보는 z축과 평행한 축을 상기 표면의 법선 방향으로 갖도록 결합되는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 3 |
3
제1항에 있어서, 상기 6개의 변형률 센서는 3축 각각의 선가속도를 측정하기 위한 3개의 변형률 센서의 쌍 또는 3축 각각의 회전축을 갖는 각가속도를 측정하기 위한 3개의 변형률 센서 쌍을 형성하며, 상기 6개의 변형률 센서 각각은 상기 3축 중 어느 하나의 축의 선가속도를 측정하기 위한 변형률 센서 쌍과 동일한 하나의 축을 회전 축으로 갖는 각가속도를 위한 변형률 센서 쌍이 서로 공유하는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 4 |
4
제1항에 있어서, 선가속도 또는 각가속도의 성분을 갖는 외력이 상기 대상에 가해지면 상기 6개의 외팔보 중 적어도 2개의 외팔보 쌍이 상기 외력에 반응하여 변형되고, 상기 외팔보 쌍 중 어느 하나의 외팔보와 다른 하나의 외팔보는 길이로 연장된 축이 서로 평행하지 않는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 5 |
5
제4항에 있어서, 상기 대상에 선가속도가 가해져 변형된 외팔보 쌍은 상기 선가속도 방향과 마주보는 표면 방향을 갖도록 상기 코어 바디에 결합되는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 6 |
6
제4항에 있어서, 상기 대상에 각가속도가 가해져 변형된 외팔보 쌍은 상기 각가속도의 방향으로 구부러지는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 7 |
7
제3항에 있어서, 상기 3축 중 어느 하나의 선가속도를 측정하기 위한 변형률 센서의 쌍 중 어느 하나의 변형률 센서는 3축 중 다른 하나의 축을 회전 축으로 갖는 각가속도를 측정하는데 사용되고, 다른 하나의 변형률 센서는 3축 중 나머지 하나의 축을 회전 축으로 갖는 각가속도를 측정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 8 |
8
제1항에 있어서, 상기 코어 바디는 다른 표면 보다 넓은 면적을 갖는 일 표면을 포함하고, 상기 일 표면 상에는 하나 이상의 홈이 형성되고, 상기 복수의 외팔보 중 하나 이상이 상기 홈에 위치하도록 상기 코어 바디에 결합되는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 9 |
9
제1항에 있어서, 상기 복수의 외팔보는 6개 이상의 외팔보를 포함하고, 상기 코어 바디는 3축에 평행한 방향을 법선 방향으로 갖는 6개의 표면을 포함하고, 상기 6개의 외팔보의 일 측면은 상기 코어 바디의 6개의 표면에 각각 고정되는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 10 |
10
제1항에 있어서, 상기 코어 바디는 구 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 11 |
11
제1항에 있어서, 상기 복수의 외팔보 중 적어도 하나는 일 표면 상에 형성된 홈을 포함하고, 상기 복수의 변형률 센서 중 적어도 하나는 상기 홈 상에 배치되며, 상기 외팔보의 홈에 배치된 변형률 센서 상에 형성된 폴리머 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 12 |
12
제1항에 있어서, 상기 외팔보의 고정된 일 측면의 타 측면에 고정된 질량체를 더 포함하는 IMU 센서
|
| 13 |
13
제12항에 있어서, 상기 질량체를 외팔보의 표면으로 사영한(projecting) 부분과 외팔보가 코어바디와 결합하여 고정된 부분 사이에 형성된 복수의 관통홀을 더 포함하며, 해당 외팔보의 표면 상에 배치된 변형률 센서에서 센싱 부위는 상기 복수의 관통홀 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 14 |
14
제13항에 있어서, 상기 관통홀은 상기 관통홀이 형성된 해당 외팔보의 연장 방향과 상기 연장 방향의 직교 방향 중 하나 이상의 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 15 |
15
제1항에 있어서, 상기 외팔보의 평면은 해당 외팔보의 일 측면과 타 측면 사이에서 보다 좁은 간격을 갖는 부분을 포함하는 평면 구조인 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 16 |
16
제1항에 있어서, 상기 코어 바디 내부에 상기 6개의 변형률 센서 중 적어도 하나의 스펙트럼 변화에서 온도에 의한 변화를 보정하기 위한 온도 센서를 더 포함하는 IMU 센서
|
| 17 |
17
제 16항에 있어서,상기 온도 센서는 FBG 센서로 구현되며, 상기 온도 센서의 FBG 센서는, 상기 IMU 센서가 부착된 대상의 움직임에 의해 발생한 외팔보의 변형에 따른 격자 간의 간격 변화로 인해 발생되는 반사광의 파장 스펙트럼의 변화 보다 온도 변화에 따른 격자 간의 간격 변화로 인해 발생하는 반사광의 파장 스펙트럼의 변화가 보다 크게 발생하는, 코어 바디 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 18 |
18
제1항에 있어서, 상기 복수의 외팔보 중 적어도 하나는 제1 탄성층; 점탄성층; 및 제2 탄성층으로 이루어지며, 상기 변형률 센서는 상기 제2 탄성층 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 19 |
19
제1항에 있어서, 상기 변형률 센서는 대상의 선가속도 또는 각가속도 발생에 따른 관성에 의해 상기 외팔보가 구부러지는 정도 또는 방향을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 IMU 센서
|
| 20 |
20
제17항에 있어서, 상기 변형률 센서로 광섬유 기반의 변형률 센서는 FBG 센서가 이용될 수 있으며, 상기 FBG 센서는 광섬유 중심에 굴절률이 다른 격자가 일정한 간격, 일정하지 않은 간격 및 이들의 조합 중 하나 이상으로 새겨진 센서; 격자의 간격에 따라 특정한 파장의 빛만 반사되는 센서; 길이 변화, 온도 변화에 의해 격자 간격, 파장이 변함으로써 변형률을 측정할 수 있는 IMU 센서
|
| 21 |
21
제17항 또는 제20항에 따른 IMU 센서; 상기 FBG 센서에 빛을 조사하는 광원; 및 상기 복수의 FBG 센서로부터 파장 스펙트럼 세트를 수신하는 계측장비 - 상기 파장 스펙트럼 세트는 각각의 FBG 센서로부터 출력된 반사광의 파장 스펙트럼을 포함함 - 를 포함하고, 상기 계측장비는, 상기 IMU 센서가 부착된 대상의 움직임에 의해 발생한 외팔보의 변형에 따른 격자 간의 간격 변화로 인해 발생되는 반사광의 파장 스펙트럼의 변화를 검출하여 상기 대상의 움직임에 대응하는 변형률을 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 관성 측정 시스템
|
| 22 |
22
제21항에 있어서, 상기 계측장비는, 반사광의 파장 스펙트럼의 변화를 검출하여 상기 대상의 움직임에 의해 변형된 외팔보를 결정하고, 변형된 외팔보에 대응한 파장 스펙트럼의 변화 부호에 기초하여 해당 외팔보의 변형 방향을 결정하며, 변형 방향 및 변형률에 기초하여 상기 대상의 선가속도를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 관성 측정 시스템
|
| 23 |
23
제22항에 있어서, 상기 계측장비는, 변형된 외팔보가 적어도 2개이고 상기 적어도 2개의 변형된 외팔보의 변형 방향이 서로 다른 축 방향을 포함한 경우, 상기 적어도 2개의 변형된 외팔보의 변형 방향에 기초하여 회전 방향을 결정하고, 결정된 회전 방향 및 상기 선가속도에 더 기초하여 상기 대상의 각가속도를 추가로 측정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 관성 측정 시스템
|
| 24 |
24
제21항에 있어서, 상기 계측장비는, 파장 스펙트럼 세트 내 각각의 파장 스펙트럼에 대응한 외팔보에 관한 정보를 저장하며, 상기 외팔보에 관한 정보는 외팔보의 식별 정보, 외팔보의 굽힘 축, 외팔보의 표면의 변형 방향 중 적어도 하나 이상을 포함하는 관성 측정 시스템
|
| 25 |
25
제21항에 있어서, 상기 계측장비는, z축을 표면 방향으로 갖는 외팔보에 대응한 파장 스펙트럼의 변화에 기초하여 중력 보정 값을 산출하고, 검출된 파장 스펙트럼 세트에서 z축을 표면 방향으로 갖는 외팔보에 대응한 파장 스펙트럼의 변화에 상기 중력 보정 값을 적용하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 관성 측정 시스템
|
| 26 |
26
제21항에 있어서, 상기 계측장비는, 온도 보정 격자 노드의 격자 변화로 인해 발생되는 반사광 파장 스펙트럼의 변화에 기초하여 온도 보정 값을 산출하고, 검출된 파장 스펙트럼 세트에 상기 온도 보정 값을 적용하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 관성 측정 시스템
|
| 27 |
27
제21항에 있어서, 상기 계측장비는, 잔여진동을 제거하기 위한 압력 성형 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성 측정 시스템
|
