자동화기술/ 메카트로닉스 센서를 이해하는 화제의 용어
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제2회부산국제공작기계,공구및금형가공설비산업전시회
메카트로닉스 센서를 이해하는 화제의 용어
메카트로닉스 기기 혹은 시스템의 구성 요소를 센서, 프로세서, 엑추에이터로 나누어 보면 센서가 가장 뒤떨어져 있다. 반대로 생각하면 가장 장래성이 풍부한 분야라고 할 수 있다.
이것은 컴퓨터 시스템에 대해서도 같은데, input, process, output으로 나누어 보았을 때 input은 음성인식이나 수기문자 독해,도형 자동 독해 등 많은 과제가 있다는 것에서 알 수 있다.

센서가 검출하는 대상은 변위, 가속도, 압력, 초음파 등과 같이 열거하면 20여 종류가 되지만 여기서는 메카트로닉스용에 중점을 두고 이 응용분야에서 그룹을 나누는 방법으로 정리해 보겠다.
우선 측정의 기본이 되는 위치, 변위, 길이의 센서가 있고, 엔코더에서 디지타이저로 나아가, 삼차원측정기를 하나의 정점으로 하고 있다. 또 위치가 달라짐에 따라 여러가지 정보를 입력하는 마우스, 터치패널, 키보드도 이 그룹에 포함하여 생각하였다.

다음으로 가속도나 자세, 진동 등을 검출하는 센서와 그와 관련된 변형게이지, 압력센서, 터치센서, 촉각센서, 근접센서 등을 다룬다. 터치센서나 근접센서는 최초의 그룹에 들어간다는 생각도 있을 것이다.
제 3의 그룹은 음파와 관계가 있다. 여기서는 초음파센서와 이것을 이용한 AE(음향방출)의 기술이 있고,공작기계의 무인운전에서는 중요한 역할을 담당하는 공구파손의 검출방법도 다룬다.
인간의 음성인식은 아직 그다지 보급되어 있지않지만 금후의 메카트로닉스에서는 점차로 중요성을 증가해 올 것이다.

제 4의 그룹은 급속한 기술혁신을 하고 있는 시각센서를 중심으로 다룬다. 이미지센서라고 총칭되고 있는 것을 촬상관과 고체촬상소자로 나누어 개괄하고,그중에서도 CCD에 대해서 중점적으로 이야기하겠다.
화상을 검출하는 이미지센서에 대해서 한 가지 spot로서 빛의 유무를 감지하는 광센서, 색채를 감지하는 색채센서가 있다.

또 시각센서용의 광원으로 많이 사용되는 LED(발광다이오드)에 대해서는 엑추에터 항목에서는 없고 여기에서 다루기로 하였다. 조금 특수한 응용으로서 바코드 센서와 이것을 이용한 POS시스템이 있고,스토아 오토메이션의 수단으로서 주목받고 있다. 이 그룹의 마직막에는 문자센서와 도형 자동입력을 다루기로 한다.

그밖의 센서로서 그룹으로 정리한 것은 온도센서, 적외선센서, 습도센서, 자기센서, X선센서 등이다. 또 단순한 센서가 아니고, 오히려 센서 응용시스템이라고 이야기 할만 하지만, 메카트로닉스와 관련이 깊은 것을 다루었다. 즉, 아크용접센서, 유동센서, 누수 누유센서, 부식센서, 탐상시스템 등이다.

센서의 마지막 장에서 인터페이스로서 중요한 역할을 담당하는 A-D, D-A변환기를 다룬다.게다가 장래의 과제로서 인프로세스 측정과 스마트센서에 대해서도 기술한다.
센서는 인간의 발명 발견의 축도와 같은 것이고 좀더 좋은 센서를 갖고 싶다는 생각에서 찾거나 개발한다는 것은 늦었다고 이야기되고 있다. 장래의 업무상 필요로 인해 정보를 수집해 두면 코스트 다운의 기회는 얼마든지 있다는 것이다.

  • 거리센서
    대상물까지의 거리를 검출하는 센서로 위치센서와 유사한 의미로 사용되는 일도 있다.
    동초점 카메라 등에 이용되고 있는 것이 많지만,일례로서 미국의 하네우엘사의 OPS(optical position sensor)의 원리를 그림으로 나타낸다. 센서는 세로 2mm, 가로 6mm정도의 실리콘 기판 위에 2개를 일대로 한 CCD에 의한 광검출소자를 24조 배치한 것이다.
    소자의 일대마다 직경0.2mm의 아크릴수지제 마이크로렌즈를 덮어 씌워져 있다. 그림에서 나타난 것처럼 카메라렌즈와 마이크로렌즈를 통한 빛은 24대의 광검출소자 위에 상을 연결하지만,이때 대응한 두개의 소자 A, B에는 어떤 한 점과 같은 상이 비치게 된다.
    그러나 카메라렌즈의 초점이 맞지 않으면 각대의 상이 전부 어긋나 버린다. 이 어긋남의 폭과 카메라렌즈에서 들어온 광선 각도로부터 삼각측량의 원리에 의해 대상물까지의 거리가 계산된다. 응용분야는 워크의 위치검출, 무인반송차의 자동정지 등 다채롭다.

  • 엔코더(encoder)
    아날로그 양인 길이나 회전각을 어떤 미소량을 단위로한 디지탈신호로 전환한 것을 엔코더라 한다.
    직선에 대해서는 리니아 엔코더가있고 각도에 대해서는 로터리 엔코더가 있다. 그림은 광학식 리니아 엔코더의 구성이다.2장의 스케일은 유리판에 10~20 m정도의 피치로 모양을 그린 것으로 메인스케일은 측정범위에 대응하여 길다. 인덱스 스케일은 광원, 콘덴서 렌즈, 수광소자와 일체가 되고 있다.
    인덱스 스케일에 대해서 메인스케일이 움직이면 1피치 사이에 수광소자가 받는 광량은 최대에서 최소 사이를 직선적으로 변화하고 톱날 상태의 파장을 형성한다. 이것을 계산하고, 더불어 1 m이라든지 5 m정도까지 내부에 들어가서 디지탈표시를 한다.
    리니아 엔코더의 주요 용도는 범용 공작기계가 보내는 양의 독해 폐 루프방식의 NC장치의 위치검출 등이다. 각도를 검출하는 로터리 엔코더도 같은 원리가 사용되지만 potentiometer와 같은 접점식의 것도 있다.분해능은 1/1000회전정도가 가능하다. 주요 용도는 회전각도의 검출에서 산업용 로봇의 관절부분에 들어가거나 NC기계에 사용되고 있다.

  • 디지타이저(digitizer)
    좌표독해기 화면등 임의의 점의 위치를 디지탈화한 좌표치로 변환하는 것으로 CAD/CAM 등에서 도형입력의 유력한 수단이다.
    디지타이저는 그림에서 나타난 것처럼 독해 화면을 놓는 평판과 점의 위치를 지정하는 커서로 이루어진다. 그림에서 나타난 것처럼 케이블에만 연결되어 자유롭게 움직일 수 있는 커서를 갖은 것은 프리커서라고 한다. 이 형식으로는 커서에서 발생하는 전계나 자계 혹은 초음파신호를 검출하여 위치를 감지한다.
    한편 커서에 연동하여 링크기구 등에 의해 위치를 검출하는 방식의 것은 팔이 붙은 커서형 혹은 간토리형 이라고 한다. 이 형식의 것에서는 직선운동을 디지탈치로 환산하는 여러가지 변환장치가 사용된다.
    일반적으로 프리커서형은 자유곡선을 추적하여 입력하는 것이 쉽지만, 측정역내에서의 비선형성이 어렵다. 또 팔이 붙은 커서형에서는 직선 입력이 쉽지만 기계부분의 여유나 마모,공차가 문제가 된다. 그밖에 광학적인 센서를 갖고 자유곡선을 자동적으로 추적하면서 다수의 점을 독해하는 것도 있다.

  • 터치패널(touch panel)
    디스플레이의 화면에 손가락을 대면 그 위치가 자동적으로 검출되어 컴퓨터로 지시입력이 되는 장치.
    디스플레이의 전면에 투명한 유리판을 놓고 그곳에 센서를 넣어 손가락으로 만지는 것을 검출하는 구조가 많다. 예를들면 유리면에 작은 전극을 다수 배치하거나 네 모퉁이에 설치된 변형게이지에서 손가락의 압력에 의한 유리판의 변형을 검출하는 것 등이 있다.이들 원리로는 위치독해 분해능이 종횡 10면 정도이다.
    최근에는 패널의 주위에 발광소자와 수광소자를 혼합한 광센서를 배치한 것이 개발되어 있다. 손가락이나 펜을 패널에 갖다대면 빛을 차단하기때문에 그 장소가 검출된다는 원리이다. 이 방식에 의하면 감압식 보다도 훨씬 미세한 분해능력을 얻을 수 있다. 패널에 마이크로 프로세서를 내장한 것도 있고 퍼스널 컴퓨터에 접속하기 전의 준비처리를 실행시키거나 하고 있다.
    터치패널은 기본적으로는 입력조작에 익숙하지 않은 사람이 이용하는 장치로 보여진다. 그 이유는 직감적으로 이해하기 쉽지만 커서나 라이트펜과 같이 미세한 지시를 할 수 없다는 것과 키보드와 비교하면 데이타입력의 속도가 상당히 늦다는 것에서 기인한다.

  • 삼차원측정기
    대상물 표면의 임의의 점 좌표를 접촉침을 갖다대는 것등에 의해서 자동적으로 측정하는 장치.
    가장 간단한 것은 그림에 나타난 것처럼 수동식으로,접촉침을 대상물의 측정점에 눌러서 그 점의 좌표를 기준점에 대한 디지탈표시로 구하는 것이다.
    CNC화된 것은 미리 측정할 만한 대상물의 종류에 따라 측정한 점을 프로그램으로 지정해 두고 측정기가 자동적으로 접촉침을 눌러서 측정을 한다. 측정하는 장소에 따라 가장 적절한 형상의 점촉침이 선택될 수 있도록 APC(automatic probe changer)를 장치한 것도 있다. 셋트된 대상물의 종류를 식별코드를 독해하여 자동인식하고 제어용 프로그램을 불러내는 것도 가능하다. 측정 속도는 한 점당 2초정도이다. 레이저 spot광을 조사하는 비접촉식도 있어 1/100mm정도의 정밀도는 얻을 수 있다.

  • 가속도 센서(acceleration sensor)
    가속도를 검출하는 장치로,적분으로 속도 이동거리를 구하고 항공기나 선박, 산업용 로봇 등의 자기정위에 이용할 수 있다.
    가속도 센서의 원리는 그림에 나타난 것처럼 한 방향의 자유도 만을 갖은 진자를 만들고,이것에 가속도가 붙을 때의 변위를 전자적 혹은 광학적으로 검출하는 것이다.
    진자의 부분은 베릴륨 동 등 특수한 재료를 이용하여 정밀가공을 할 필요가 있다. 또 진자의 변위량을 직접 측정하지 않고 항상 0위치로 돌아오도록 전자적인 힘을 써서 이것에 필요한 전류로 가속도를 감지하게 한 방식도 있다. 계측범위는 5 X 10-6g에서 10g정도까지로 최소측정가능량을 분해능이라고 한다.
    가속도 센서의 응용범위는 여러가지로, 항공기나 로케트 등에서는 자이로스코프와 같이 관성유도장치로서 활용되고 있다. 또, 이동로봇에서는 가속도를 적분하여 속도를 구하고 속도를 적분하여 이동거리를 구하여 자기정위를 실행할 수 있다. 로봇의 팔에 넣으면 작동중에도 시시각각 팔의 위치 자세를 검출할 수 있기때문에 제어를 빠르고 정확하게 할 수 있다. 그밖에는 지진계나 기계의 진동해석 건조물의 내진측정 등에 사용되고 있다.

  • 진동센서(vibration sensor)
    기계적인 진동을 전기신호로 전환하여 내놓는 센서. 압전형, 동전형, 서보형 등의 종류가 있다.
    압전형은 압전소자에 힘을 넣으면 이것을 사이에 둔 전극 사이에서 힘에 비례한 전하가 발생한다는 압전현상을 이용한 것이다. 비교적 간단한 구조이고 싼 가격으로 양산할 수 있다는 특징이 있다. 또 동전형도 대중적인 것으로 원리는 마이크로폰과 같이 기계진동에 의해 센서내부의 진동자를 움직이게 하여 같은 주파수의 전기신호를 내놓는 것이다.
    센서의 원리로서는 가속도 센서나 압력센서와 같기때문에,진동센서의 응용면에 대해서 보면 기계의 진동감시와 이상진단이 있다.이것은 터빈, 압축기, 펌프, 톱니바퀴 등의 축받이부분의 진동을 검출하는 것으로 터빈 1기에 대해서 4~10개의 센서가 이용된다. 일반적으로 기계의 진동을 그림에서 나타난 것처럼 가동직후는 크고 그후 안정 상태에 들어가서 마모되면 다시 커지기때문에 이 패턴을 기억해 두고 마이크로 컴퓨터로 처리하면 보전시간을 찾아낼 수 있다.

  • 변형 게이지
    스트레인 게이지라고도 불리고 금속의 선 또는 박의 전기저항이 변형에 의해서 변화하는 현상을 이용한 것.
    실리콘의 피에조 저항효과를 이용한 반도체 변형 게이지도 있다.
    그림에 나타난 것처럼 금속의 미세한 저항체(게이지선)를 종이나 베이클 라이트,에폭시 수지 등의 얇은 베이스에 붙여 리드선을 끌어 낸 구조를 하고 있다. 이것을 측정하는 대상물의 표면에 접착제로 고정하면 그 부분의 국부적인 변형에 의해서 게이지선도 같이 변형을 하고 전기저항의 변화에 의해서 검출할 수 있다.
    두께 4~10 m정도의 박도 잘 이용되고 선보다도 얇을 수 있기때문에 물체표면의 변형에 추종성이 뛰어나고 포토에칭(감광식각)에 의해 양산할 수 있다는 이점이 있다.반도체 변형 게이지는 실리콘의 피에조 저항효과를 이용한 것으로 금속제와 비교하면 높은 감도를 갖고 있지만 온도의 영향이 크고 접착하기도 어렵기때문에 특수한 용도로만 사용되고 있다.
    변형 게이지의 응용은 여러가지로 중량, 압력, torque, 변위, 가속도 등의 검출에 사용된다. 특히 산업용 로봇의 손목에 붙여 대상물을 쥐는 힘을 검출하고 부서지지 않도록 제어하는 것 등이 기대되고 있다.

  • 압력 센서(pressure sensor)
    압력을 검출하는 장치로 압전소자와 같이 압력을 전기신호로 직접변환하는 것과,diaphragm 등에서 압력을 다른 물리량(변위 등)으로 바꾸어 전기신호를 끌어내는 것이 있다.
    일반적으로 널리 사용되고 있는 것은 간접변환 방식의 것으로 제1~3그림에 나타난 것처럼 저항형, inductance 형, capacitance형 등이 있다. 제1그림은 diaphragm 상에 변형 게이지 R1~R4를 붙인 것으로 이같은 배치에 의해서 감도의 향상과 상호보상이 가능하게 된다. 제2그림은 자성재료의 diaphragm의 양측에 코일과 코어를 대칭으로 배치하여 평형인 자기회로를 구성한 것이다. diaphragm의 양측의 압력차에 의해서 변위가 발생하기때문에 회로의 불평형전압을 검출하여 차압을 감지한다. 제3그림은 도전성의 diaphragm과 이것을 마주보는 전극으로 1대의 콘덴서를 형성하여 diaphragm의 변위에 의한 용량의 변화를 검출하는 것이다.
    메카트로닉스분야에서의 압력 센서 용도는 도장로봇의 스프레이 압력 제어 흡착방식의 반송장치 체크기구 산업용로봇의 손가락 힘의 제어 등이 있다.

  • 터치 센서(touch sensor)
    대상물체를 직접 만져서,그 유무나 위치 등을 감지하는 장치로 삼차원 측정기나 머시닝 센터 등에 이용된다.
    터치센서의 대표적인 구조를 그림으로 나타낸다. 스타이러스의 끝에는 물체와의 접촉에 의한 마모를 견디는 루비 구슬을 붙이고 근원에는 세방향으로 롤러형의 축을 내어 이것을 각2개의 정밀 구로 지탱한다.전체는 상자에 담아져 있고 스프링에 의해 눌려져 위치가 결정되어진다.
    스타이러스의 끝이 물체에 닿으면 수g정도의 반력에도 확실히 반응하여 롤러축이 지지구에서 들어 올려지기때문에,이것을 전기적으로 검출하는 원리가 되고 있다. 실제로 접촉하여 전기적으로 검출하기까지의 소요시간은 1/1000초 단위이다.
    측정정밀도는 0.5~1 m정도이고 절삭가공 마무리 정밀도검사 등에 적합하다.삼차원측정기에 들어가 단위로 이용되는 것이외에 머시닝 센터의 공구와 함께 이용되어 소재의 치수확인이나 절삭가공 후의 측정에도 활용되고 있다.

  • 촉각센서
    터치센서나 터치패널과 혼동하여 이용되는 일도 있지만,접촉했을 때의 반력을 감지하거나 대상물의 형상을 추정하거나 하는 것에 중점을 둔 센서는 간단한 구조로 이미 실용화되어 있는 것에는 반력을 검출하는 역각센서 혹은 토크센서가 있다.
    역각센서는 물체로부터의 반력을 스프링으로 받아서 스프링의 휘는 양으로부터 힘을 구하는 원리의 것이 많다.예를들면 금형을 연마할 때에 일정한 힘으로 글라인더를 누르는 듯한 산업용로봇이나 주물의 바리도리 공구에 대한 반력을 검출하여 공구가 보내는 속도를 제어하는 산업용로봇이 있다.
    또 토크센서는 중앙부를 미세하게 깎은 원통형 금속봉에 변형 게이지를 붙여 토크를 검출하는 것이 많다. 이것은 산업용로봇의 팔에 들어가 산업용로봇 자신이 한계를 넘는 무리한 힘으로 작동하는 것을 피하기위해 이용되고 있다. 연구적인 분야에서는 인간의 피부감각을 인공적으로 실현하는 것이 주요 테마가 되고 있다.

  • 근접센서
    대상물의 유무를 접근하는 것만으로 비접촉으로 검출하는 센서로 NC공작기계의 가공위치의 검출 산업용로봇의 손과 대상물과의 거리나 방향의 판정 등에 이용되고 있다.
    근접센서의 동작원리는 고주파발진, 자기, 정전용량, 초음파, 공기압, 광전형상 등 여러가지의 것이 있지만, 초음파와 광전효과는 각각 고유의 명칭으로 불리는 일이 많다.나머지 방식 중에서 일반적인 것은 제1그림의 고주파발진형 제2그림의 정전용량형이 있다.
    고주파발신형은 제1그림에 나타난 것처럼 코일에 검출체가 접근하면 이것이 금속이면 유도전류가 발생하여 코일의 인덕턴스가 변화하기때문에 발진회로에 의해 검출할 수 있다는 원리이다.
    정전용량형은 금속 이외의 것이라도 검출할 수 있는 방식으로 제2그림에 나타난 것처럼 전극과 대지 사이에서 콘덴서를 형성하고,이 사이에 물체가 들어갔을 때 정전용량이 변화하는 것을 이용한 것이다.
    이밖에 검출체의 움직임을 영구자석을 매체로 해서 자속변화로 변화하여 스위치의 개폐나 전압을 발생시키는 자기형도 있다.

  • 초음파센서
    대상물에 초음파를 방사하고 그 반사파를 검출하여 거리나 형상을 감치하는 장치로 정밀도는 낮지만 비접촉으로 계측할 수 있기때문에 산업용로봇이나 각종 산업기계에 이용되고 있다.
    초음파센서는 진동자에서 나온 초음파를 대상물에 보내어 반사해서 다시 돌아올 때까지의 시간을 측정하여 거리를 감지한다는 원리의 것이다.진동자는 직경 1~3cm, 두께 수 m정도의 세라믹스제 압전소자 등이 이용된다. 발생하는 초음파는 수십kHz에서 높은 것은 300kHz정도까지 있고 고주파의 것은 음파의 회절이 적기때문에 정밀도가 좋다.현상에서의 측정가능 범위는 30cm~10cm정도로 거리의 오차는 4mm정도이다.또,음파의 지향성도 중요한 성능요소이다. 빔폭(방출각도)은 10번 내외까지 좁힐 수 있다.
    일반적으로 메카트로닉스용의 센서에서는 광전센서와 근접센서가 초음파센서와 유사한 역할을 담당한다. 그러나 광전센서는 투명한 유리병 등의 물체나 콘트라스트가 적은 평면 등의 검출에는 적합하지 않다. 또 근접센서는 수cm정도까지 접근하지 않으면 작동하지 않기때문에 이것들의 약점을 보완하는 용도로 초음파센서가 이용되고 있다.구체적인 응용예로서는 카메라의 자동초점조정장치,도로에서의 차량검출기 등이 예전부터 있었고 최근에는 콘베이어 상의 물체 검출과 식별 가공대상물에 대한 대략적인 위치 결정 등에 이용되고 있다.

  • AE(acoustic emission)
    물체에 힘이나 열,부식이 작용하였을 때에 결정의 일부가 변형하거나 균열이 생겨 초음파가 발생하는 것으로 초음파센서에서 검출하여 파괴를 예지하는 것 등에 이용한다.
    AE센서 본체는 지르콘산 티탄산 납 등의 분말을 성형하여 소결한 원주상의 압전소자로 고주파를 검출할 정도로 작아지고 1MHz에서는 직경 6mm, 두께 3mm정도가 된다.
    AE의 응용은 1960년대에 미국에서 항공기나 로켓 등의 검사를 중심으로 실용화되기 시작하고 우리나라에서는 1970년대 후반부터 플랜트의 압력용기나 제철소의 압연기 등의 검사,감시에 이용되기 시작하였다. 최근에는 절삭공구의 파손을 예지하는데 도움을 주는 것이 주목받고 있다. 종래는 주축에 걸린 토크를 검출하여 판단하고 있었지만 예를 들면 드릴로는 직경 수mm이하에서는 검출하기 어렵지만 AE에 의해 비로소 가능하게 되었다.이밖에 터빈이나 발전기 등의 회전기계의 이상진동,지진이나 설해, 낙반 등의 예지도 연구되고 있다.
    계측기술 상은 AE의 초음파와 주위의 환경에서 나오는 잡음의 구별이 어렵고,상당히 대규모로 계산을 하여 대단히 짧은 시간에 연속해서 방출되는 고주파의 AE신호를 식별하고 있다.

  • 음성인식(speech recognition)
    인간의 음성을 기계로 인식시켜,그 의미를 감지하고,그것에 기초하여 동작시키는 기술로 워드프로세서나 각종 데이타 입력장치 반송기계나 산업용로봇으로의 지시 등이 이용된다.
    음성인식은 패턴인식의 한 분야로 1950년대부터 연구가 되고 있었지만,최근에는 다음 두가지 방법으로 어느 정도까지 실용화에 성공하고 있다. 즉 하나는 [단음절인식법]으로 1개 1개의 소리를 식별하여 조합하여 문장으로서 이해하는 방법이다. 음성입력 워드프로세서의 시작품 등에 채용되는 일이 많다. 입력속도는 60~80자/분 정도로 키보드에 의한 입력보다도 상당히 늦다. 또 하나의 방법은 [단어인식법]으로 미리 인식시키고 싶은 말을 기억 등록시켜두고 입력과 조합하는 것에 의해 식별시킨다.등록할 수 있는 어수는 50~150어 정도이지만 특정화자가 발음하는 단어라면 99~99.8%까지 바르게 인식할 수 있다고 한다. 이 방식은 일정한 동작 패턴이 결정되어 있는 산업용로봇 등에 적용하고 있다.
    현재의 음성인식은 이 두가지 방법 모두 특정화자가 발음을 미리 기억시켜야만 한다는 점에서 커다란 제한이 있다. 일상회화를 이해하기 위해서는 불특정화자의 3000어를 인식할 필요가 있다고 하지만 시스템 내에 단어의 사전을 갖고 인식하는데 도움을 주는 방식으로 불특정화자의 경우에 92%정도 적중률이 있다.

  • 이미지 센서(image sensor)
    화상센서 시각센서라고도 불리고 대상물의 일차원 또는 이차원적인 화상을 검출하는 장치로 촬상관과 고체소자로 크게 구별된다. 이미지센서의 종류는 많지만 기본적인 기능면에서 일차원의 촬상장치와 이차원의 촬상장치로 나누어 생각된다. 일차원의 촬상소자는 리니아 이미지 센서라고도 불리고 일차원적인 길이에 따르는 빛에너지의 분포를 검출하는 것으로 각종 광학 스펙트럼의 독해 이차원적인 화상의 한단면에서의 독해 등에 이용되고 있다. 예를들면, 팩시밀리, OCR(optical character reader:광학식 문자 독해장치)등은 전형적인 예이다. 구체적인 소자로서는 한 예로 CCD(charge coupled device:전하결합소자)시프트 레지스터 등이 이용된다.일차원 소자를 화소의 예로 직각방향으로 움직이게 함으로써 이차원의 화상을 얻을 수 있다.
    이차원의 촬상소자는 엘리아 이미지센서라고도 불리고 공업용 텔레비 카메라나 가정용 비디오 카메라 등에 이용된다. 촬상관에는,이른바 비지콘,플랜비콘,사티콘,칼루니콘이라는 것이 있다.
    또 고체소자에는 CCD, MOS(metal oxide semiconductor:금속산화막반도체) 등의 것이 있다. 화상처리를 하는 하드, 소프트를 장비하여 시각시스템으로 종합하는 일도 있다.

  • 광센서(photo sensor)
    빛을 검출하여 전기신호 등으로 변환하는 장치의 총칭,광의로는 일차원 또는 이차원의 모습을 검출하는 이미지센서도 포함하지만 보통은 한개의 spot에서의 빛의 검출소자를 가리킨다.
    광센서의 동작원리가 되는 물리현상에 의해 분류하면 다음과 같이 된다.
    광전자방출 : 광전음극에 빛이 적중하면 광전자가 방출되는 현상을 이용한 것으로, 광전관, 광전자 증배관이 이 원리에 의한 것이다.미약한 빛도 검출할 수 있고 응답이 빠르기때문에,정밀한 광학측정기나 미세광의 검출로서 이용된다.
    광도전효과 : 빛이 닿으면 저항치가 큰폭으로 내려가는 재료를 이용하여 두개의 전극을 연결한 것으로 광도전 세루라는 소자가 있다.소형이고 가격이 싸면서 감도가 좋아 카메라의 노출계나 포토 릴레이 등에 이용되고 있다.
    광기전력효과 : 어떤 종류의 반도체에 빛을 쏘면 광량에 비례한 출력전류가 얻어지는 현상을 이용한 것.포토 다이오드, 포토 트랜지스터,포토 사이리스터가 이것에 해당한다. 포토 다이오드는 소형이고 응답도 빠르고 광통신 등에 이용된다.포토 트랜지스터는 출력전류가 비교적 크고, 스트로보나 광전 스위치 등에 이용된다. 포토 사이리스터는 고전압,대전력의 제어가 가능하고 조광기나 스트로보 등에 이용된다.
    초전효과 : 적외선용으로 저감도,저속응답이지만,냉각할 필요가 없어 사용하기 쉽다.

  • LED(light emitting diode:발광다이오드)
    전압이 붙으면 발광하는 반도체소자. 광센서나 이미지센서와 합쳐져 대상물에 빛을 조사하는 광원으로서 이용되는 것이외에 일반적인 표시용으로서도 널리 이용된다.
    pn접합의 다이오드에 순조로운 방향의 전압을 덧붙이면 전자는 n영역에서 p영역으로,정공은 p영역에서 n영역으로 주입된다. 전자와 정공이 만나 결합하면 에너지가 방출되고 이것이 전자파로 되어 발광한다는 동작원리이다. 전기에너지에서 광에너지로의 변환효율은 높다.
    발광하는 색은 재료에 따라 다르고 갈륨 인은 적색광을,갈륨 비소는 적외광을 발하고 이것을 형광체에 대면 녹색광이 된다.표시용으로서는 자동차의 dash bord나 가전제품 등에 널리 이용되고 갈륨 알루미늄 비소나 갈륨 인듐 비소 인을 이용한 고광도의 것은 광통신용의 광원으로서 반도체 레이저와 함께 이용된다.
    이미지센서의 광원으로서 이용된 예는 용접로봇 등이 있다. 예를들면,LED가 발하는 빛을 슬릿을 통과하여 끌어내고,이것을 회전 거울로 흔들어 대상물에 주사하여 광절단법의 원리에 의해 용접개선을 찾아내는 것이 있다. 반사광을 검출하는 이미지센서도 CCD이외에 포토다이오드를 이차원적으로 배열한 것 등이 이용된다. 후자는 싼 가격이고 용접할 때 더러운 영향도 받지 않는다는 장점이 있다.

  • 바코드 센서(bar code sensor)
    굵은 선과 얇은 선을 조합하여 코드를 표시한 바코드를 독해하는 센서. 램프나 LED, 레이저 등의 빛을 받아 이미지 센서에서 독해하는 방식이 보통.
    바코드라는 것은 그림에서 나타난 것처럼 굵은 선과 얇은 선의 조합으로 코드를 표시한 것으로 대표적인 [2 of 5]라는 코드에서는 2개의 굵은 선과 3개의 얇은 선으로 0부터 9까지의 숫자를 표시하도록 되어 있다. 굵음의 비율을 바꾸지않으면 전체의 수치는 크거나 작더라도 괜찮기때문에 여러가지 물건에 이용할 수 있다.
    바코드 센서는 이것을 독해하는 장치로 램프나 LED,가스레이저, 반도체레이저 등의 빛을 조사하여 반사광을 포토다이오드나 CCD에서 검출하고 있다.인간의 손으로 바코드를 덧그리는 펜형 센서는 POS(판매시점 정보관리)시스템에서 많이 사용되고,고정식의 자동주사센서는 공장이나 물류라인에서 사용되고 있다.
    1978년경부터 상품에 바코드가 사용되기 시작하였지만,메이커나 대기업 유통업자가 등록기관에 등록하여 사용하는 [소스 마킹]과 소매점 등이 자사용으로만 사용하는 [인스토아 마킹]의 두종류가 있다.JIS에서도 JAN(Japanese Article Number)이라는 표준화된 바코드가 제정되어 있다.

  • POS시스템
    POS는 point of sales의 약자로,판매시점 정보관리라고 번역한다. 상품에 붙은 바코드를 레지스터 센서로 독해하고 매상관리나 매입기획에 이용하는 시스템.
    POS는 수퍼마켓 등 소매업 점포의 자동화를 목표로 하는 SA(store automation)의 일환으로서 바코드의 보급과 함께 이용이 늘어나고 있다.시스템의 단말기는 바코드 센서를 갖춘 전자식 금전등록기로,가격 등의 상품 데이타를 기억하는 메모리를 128~512k바이트 장비하고 있다. 단말기에서 얻은 데이타는 중앙의 컴퓨터에 데이터전송 등으로 모아지고,각 점포의 재고관리나 판매상품의 파악 판매나 매입의 기획 게다가 생산자에게 정보제공까지 이용된다.

  • 문자 센서
    문자의 독해, 인식을 수행하는 장치로,손으로 쓰는 문자형과 인쇄 혹은 각인문자용으로 나누어진다.메카트로닉스 관계에서는 후자가 부품번호 독해 등에 이용된다.
    문자인식은 패턴인식 중에서도 비교적 빠르게 실용화 되고,손으로 쓴 문자도 우편번호 자동 독해장치에서 보여진 것처럼 실용적인 수준에서 독해가 가능하게 되었다.인쇄 혹은 각인문자의 경우는 글자종류를 제한하면 문자판별의 알고리듬을 일반적인 경우보다도 상당히 간략화할 수 있기때문에 가격이 싼 장치로 단시간에 처리가능하고 조립라인의 일부로 편입되도록 되어왔다.
    대표적인 응용례는 자동차부품으로 마무리 정밀도의 검사결과 등의 정보를 부품에 각인해 두고 이것을 독해하여 동일 수준의 정밀도 부품끼리를 조합시켜 간다는 것이다.
    문자인식 시스템으로서의 곤란함은 주로 독해할 때의 악조건으로,기름이나 녹에 의한 각인의 오염,각인의 일부 결손,공장현장의 진동이나 전기적인 잡음이 문제이다. 또 금속 등의 평탄한 면은 빛의 반사율이 높고 보통의 조명방법으로는 각인의 판별이 곤란하다.
    예를들면 경사진 쪽에서 조명하고 거울의 표면 반사광은 센서에 들어가지 않도록 하고 각인의 굴곡부분으로 난반사한 빛만을 검출하는 암시야조명 등의 기법이 채용되고 있다. 다른 응용례로서는 반도체 우에하의 제조번호 독해가 있다. 이것은 이제까지는 작업원이 음독하고 있었지만,각인의 깊이가 1~2 m에서 읽기 어렵기때문에 기계화된 것이다.

  • 도형자동입력
    설계도에 그려진 도형 등을 기계로 자동적으로 독해하고,선이나 문자 기호를 인식하여 형상모델을 구축하는 것으로 도형의 자동입력장치는 용도에 따라 2종류로 크게 나누어진다.제1은 손으로 그린 러프 스케치도를 정서하는 시스템으로 전자회로도 등에 이용된다. 회로도나 시켄스도 등은 도면상의 수치는 그다지 의미가 없다. 접속관계와 각각의 소자에 대응한 기호가 중요하기때문에 이 특징을 이용하여 손으로 그린 도면을 그대로 독해하는 것이 아니고,원그림을 타블렛 상에 붙여 수작업으로 소자의 위치를 지시하는 간이방식이 가능하다.
    제2는 손으로 그린 것 또는 인쇄한 정식 도면을 인식하는 시스템으로,수치도 바르게 독해하여 형상모델을 생성하는 것에 주안을 두고 있다. 이것은 보통 팩시밀리의 기술을 응용하여 도면을 주사하고 래스터형의 화상정보를 얻어서,그것을 처리하여 벡터형의 선 데이타나 문자 신호를 인식하는 방식이 많다. 선은 직선이나 원호의 연속으로 비슷한 것이 보통이고 미소각도만 굴절한 두개의 선분을 1개의 긴 선분으로 바꿔놓도록 처리가 된다. 시판시스템의 성능의 일례를 들면 A1판의 모놀로그 도면을 약1분에 독해하고 대략15분에 벡터형의 데이터로 변화하는 것이 있다.
    게다가 기계부품 등의 삼면도를 독해하고,이때부터 입체적인 솔리드모델을 생성하는 연구개발이 미국의 MIT,IBM사 등에서 행해지고 있다.

  • 온도센서(thermo sensor)
    대상물의 온도를 감지하는 장치로,서미스터나 열전대,서모라벧 등의 접촉형센서와 적외선을 이용한 비접촉형 센서가 있다.
    접촉형센서에서 대표적인 것은 서미스터(thermally sensitive resistor의 약자)이다. 이것은 망간, 니켈, 코발트 등의 산화물을 최소 0.5mm각의 칩으로 소결한 반도체로 온도가 상승하면 전기저항이 작아진다는 특징이 있다. 저항의 변화를 발진회로의 주파수 변화에 귀착시켜 온도측정을 하는 것을 알 수 있다. 측정가능한 온도범위는 -30~150℃정도로 비교적 좁지만 응용범위는 넓다. 예를들면 전자체온계, OA기기 등의 IC를 보호하기 위한 과열경고장치 자동차의 연료 떨어짐 경고장치 등이 대표적인 것이다.
    열전대는 2종류의 금속을 접합하였을 때 생기는 열기전력을 이용한 것으로,재료에 따라서는 1400℃의 고온까지 측정할 수 있다. 또 썸머카플러는 온도의 변화에 따라 색이 변하는 물질을 이용한 것으로,전기신호가 대상물에서 끌어낼 수 없는 경우 등에 이용된다.
    비접촉형 센서는 적외선을 검출하는 방사형 온도센서가 대표적인 것이다. 이것은 적외선의 양에 따라 전류를 발생하는 초전재료를 이용하고 있지만 적외선량이 변화하였을 때가 아니면 전류가 발생하지 않기때문에 회전원판이나 진동자에 의해 입사광을 일정한 주기로 차단할 필요가 있다. 화재예보기나 침입경보기 등에 널리 응용되고 있다.

  • 적외선센서
    적외선(파장0.72~1000 m)을 검출하는 소자로,광전효과를 이용한 양자형 적외선센서와 초전효과 등을 이용한 열형 적외선센서로 크게 구별된다.
    양자형 적외선센서는 수은과 카드뮴, 텔루르의 화합물 단결정이나 유화연 등의 반도체 칩을 이용하여 광전효과에 따라 적외선을 검출한다.응답속도는 굉장히 빠르고 s의 단위이다. 재료에 의해 감도가 높은 파장역이 결정되고 예를들면 HgCdTe에서는 Hg와 Cd의 비율을 조금씩 바꾸어 1.5~2 m의 파장범위에 대응할 수 있는 소자가 만들어진다.
    열형 적외선센서는 초전재료 등을 이용하여 적외선의 열에너지를 온도상승으로서 감지하는 원리의 것이다. 응답속도는 ms의 단위로 비교적 늦지만 모든 파장에 대해서 평탄한 감도특성을 갖고 있다. 정지하고 있는 대상물에서 적외선을 검출하는데는 이것을 차단하여 단속광으로 할 필요가 있지만 이동체의 경우는 시야를 가로질렀을 때 검출할 수 있기때문에 촙핑할 필요는 없다. 적외선센서는 비접촉온도 센서로서 이용되고 -50~3000 라는 넓은 측정범위를 카바할 수 있다. 또 미사일의 추적장치나 용광로의 열원 새는 진단 유암검진이나 백랍병의 진단 등 광범위하게 이용되고 있다.게다가 적외선 투과광에 의한 제품검사가 수지필름이나 실리콘 우애하 등에서 실용화되고 있다.


  • 습도센서
    습도를 검출하는 소자로 고분자나 세라믹재료를 이용한다.전자는 흡습에 의한 유전율의 변화를 콘덴서 용량의 변화로 바꾸고 후자는 저항의 변화로 감지하는 것이 많다. 고분자를 이용한 습도센서의 구조예를 그림으로 나타낸다.
    유리 등의 기판에 금속을 증착시켜 하부전극을 형성하고 이 위에 아세테이트 셀루로오즈 등의 감습성이 있는 고분자재료를 용제로 녹여 칠해 얇은 막을 만든다. 그리고 이 위에 금속을 증착하여 상부전극을 형성하고 전체로 두개의 콘덴서를 직렬로 접속한 회로를 만든다. 상부전극은 수증기가 투과할 수 있을 정도로 얇고 이것을 통과하여 고분자가 흡습하면 유도율이 변화하여 콘텐서용량의 변화에 의해 측정할 수 있다.
    세라믹재료에는 산화티탄과 산화바나듐을 소결한 것 등이 흡습에 의해 저항이 떨어져 센서로서 이용할 수 있다. 응용분야는 가정용 에어콘, 식품이나 종이 등의 제조조건관리, 부식감시 등이 있다.

  • 자기센서
    자기를 검출하는 소자. 반도체 내의 전자나 정공의 움직임이 자계에 의해 영향받은 현상을 이용한 것이 많고 홀소자, 자기저항소자, 자기다이오드 등이 있다.
    홀소자는 인듐안티몬(InSb)등 전자이동도가 높은 반도체를 수mm각의 칩으로 한 것으로 그림으로 나타낸 것처럼 제어전류를 걸어 자계에 두면 전류와 직각방향으로 자기의 세기에 비례한 전압이 발생한다. 같은 반도체를 이용하고 같은 현상을 이용한 것으로 자기저항소자가 있다. 이것은 자계에 의해 전자 또는 정공의 흐름이 구부러져 반도체의 양측 전극을 직선상으로 연결하는 흐름보다도 경로가 길어져 저항이 증가하는 것을 검출하는 구조이다.
    또,자기다이오드는 흐름을 구부러진 전자와 정공이 재결합하도록 반도체를 만들어 전류치가 변화하는 것을 검출하는 것으로 직선성 등은 뒤떨어지지만 보통의 홀소자 수백배의 감도를 갖는다.
    자기센서의 이용은 직류모터의 브러시레스화, 로터리엔코더의 부품, 용접선의 검출장치 등이 있다.

  • X선센서(X'-ray sensor)
    X선을 검출하는 장치로 크세논 가스에 X선을 쏘아서 전리하는 현상 등을 이용한다. 컴퓨터로 단층화상을 구하는 CT시스템에 관련하여 발달해 왔다.
    크세논 가스를 홀쪽한 진공용기에 봉입하고 이 속에 1~1.5mm정도의 미세한 간격으로 잇달아서 얇은 판의 전극을 배치하면 X선센서가 된다. 이것은 물체에 조사하여 통과한 X선의 강약분포에 의해 크세논 가스의 전리의 정도가 장소에 따라 다르다는 것을 각 전극에서 검출하는 것이다. 관의 긴 방향에 따른 일차원 분포를 계측할 수 있기때문에 X선라인센서 등이라고 불려진다. 공항의 공중납치 방지용 수하물 검사장치 등에 이용되고 있다.
    라인센서에서 얻은 정보를 기억하여 이차원적인 화상을 합성하고 컴퓨터로 처리하는 것이 CT(comuted tomography: 컴퓨터 단층촬영)로 그림으로 나타난 것같은 방식에 의해 실행한다.
    m단위의 분할이나 기포를 단층상으로 표시할 수 있기때문에 금속, 세라믹, 고무, 핵연료봉 등의 검사에 이용되고 있다.

  • 아크 용접센서
    자동 아크 용접을 할 때 용접선을 찾아내는 센서. 용접전류나 개선의 새는 자기를 검출하는 등 원리적으로는 다른 기본센서를 응용한 것이다.
    전류치의 변화에 의한 아크 용접센서는 빠르게 실용화되어 아크 용접로봇에도 수년전부터 실행되고 있다. 이것은 플러스의 전극인 와이어와 마이너스의 전극인 워크 사이에 흐르는 전류가 양극의 간격이 넓지 않으면 작아지고 역으로 가까와지면 커지는 현상을 검출하고 있는 것이다. 용접 개선은 보통 V자형을 하고 있기때문에 용접 와이어를 투입하는 곳이 중심에서 벗어나면 워크에 가깝게 되고 아크 전류치가 증가하기때문에 간접적으로 용접선의 위치를 감지할 수 있다. 센서는 특히 신호입력부를 갖춘게 아니고 제어장치 용접기 토치 워크 제어장치라는 한 바퀴도는 회로 속에 전류를 계측하여 연산처리하는 장치를 넣은 것이다. 실제로는 용접 와이어의 투입 속도에 의해서도 전류치가 변하고 더우기 위빙(요동)이라고 하여 토치를 용접선 양측으로 흔드는 동작도 하기때문에이것들의 보정을 할 필요가 있다.
    개선의 새는 자기를 검출하는 센서는 최근 개발 되었지만 직접적으로 용접선의 위치를 검출하기 때문에 정밀도가 0.3mm이내로 높다. 이것은 아크전류에 의해 개선부분에서 중심으로 최대가 되는 자기가 발생하기때문에 홀소자를 내장한 2개의 센서에 의해 검출하는 원리의 것이다.

  • 유량센서
    유량을 검출하는 장치로 유속을 압력으로 환산하는 원리의 것. 날개바퀴의 회전수를 검출하는 것,초음파의 도플러 효과에 의한 것으로 전자유도에 의한 것 등 종류가 많다.
    유속을 압력으로 환산하는 원리는 venturi계, 밴드(곡관)계, 올리피스 등 옛날부터 이용되고 있다. 유량은 압력의 제곱근에 비례하기때문에 압력센서를 응용하여 비례정수를 구하면 좋다.
    날개바퀴의 회전수를 검출하는 것은 수도의 미터로서 보급하고 있지만 기계적인 검출이 아니고 자기적인 검출방법도 잘 이용된다. 예를들면 날개바퀴의 축에 자석을 붙이고 그 회전을 자기센서로 검출하는 것 등이 있다. 주유소의 미터는 후자의 방식으로,철제의 톱니바퀴 회전을 자성저항소자로 검출하는 것이 잘 이용된다.
    초음파를 이용하는 것으로는 도플러 효과에 의한 주파수의 변화를 검출하는 것과 흐름에 따라 소리가 전반하는 시간과 흐름을 거슬러서 소리가 전반하는 시간의 차이에서 유속을 구하는 것이 있다.
    전자유도를 이용한 것은 도전성의 유체에 적용하는 방식으로 흐름과 직각방향으로 일정한 세기의 자계를 주어 자계와 흐름에 직각방향으로 전극을 배치하면 유속에 비례한 전압이 단자간에 발생하는 현상을 이용한 것이다.

  • 부식센서
    금속구조물의 부식을 검출하는 장치로,전기화학적인 반응에 동반하는 전자 이동을 검출하는 것이 주류이다.
    일반적으로 금속의 부식이 진행하고 있을 때는 금속 표면과 이것에 접한 액체 사이에서 혹은 대기중에 존재하는 부식성 화학물질과의 사이에서 전자이동이 있다. 이같은 전기화학적 전극반응에 동반하는 전자 이동을 검출하는 것이 부식센서의 원리이다. 예를들면,부식성 용액과 금속이 접하고 있을 때 이 금속과 쌍이 되는 전극을 용액으로 침투시켜 두개의 전극 사이에 전압을 걸면 전류가 흐른다.
    이때 전압에 의해 용액속을 이동하는 전자의 양과 부식반응에 동반하는 전자의 이동이 서로 겹치기때문에 옴법칙이 성립하는 단순한 상태는 되지 않는다. 따라서 역으로 옴법칙으로부터의 어긋남을 검출하면 부식에 동반하는 전자의 이동을 구할 수 있다.
    단지 이 방법으로는 전기분해 또는 도금을 하고 있는 것과 같이 되어 측정에 의해 금속 표면의 상황을 바꾸게 된다. 최근에는 충분히 짧은 시간에 펄스상태의 전류를 더하여 전압의 변화를 계측하고 이때부터 부식속도를 구하는 방법이 실용화되고 있다. 정기적으로 부식속도를 측정하면 누적된 부식량도 계산할 수 있고 감시역할을 담당할 수도 있게 된다. 부식센서의 구체적인 응용은 화학플랜트나 석유탱크,해양구조물 등이 많다.

  • 탐상시스템
    기계부품이나 구조물의 용접부분 등의 깨어짐 기표를 탐지하는 장치, X선, 초음파, 자기 등에 의한 방법이 있고,대형구조물에 대해서는 자주식의 장치도 개발되고 있다. X선을 이용한 탐상장치는 필름방식의 것이 빠르기때문에 이용되고 있었지만 최근은 X선센서를 이용한 CT가 미세한 결함도 발견할 수 있기때문에 정밀지능부품의 검사 등에 활용되고 있다.
    초음파 탐상은 투과법과 반사법으로 크게 구별된다.투과법은 피검사물의 한부분부터 연속된 초음파를 보내고,이것과 대향한 다른 부분에서 감소 상태를 검출하여 내부의 상태를 감지하는 것이다. 또 반사법은 1 S정도의 극히 단시간 펄스상태의 음파를 피검사물의 한부분에서부터 입사하고 다른 부분으로부터의 반사파와 내부결함으로부터의 반사파를 검출하여 상처의 유무나 위치를 감지하는 방법이다. 반사법을 이용한 자주식의 탐상장치도 개발되고 있고 대형탱크 등의 표면을 전자석을 갖은 수레바퀴에서 흡착하면서 주행하고 미리 프로그램 입력한 장소의 탐상을 한다. 취득한 데이터를 컴퓨터에 의해 영상화하거나 검사성적서를 자동작성하거나 하는 것도 있다.
    자기탐상은 철강제품을 직류 또는 교류하여 자석화하면 자석화한 방향과 직각으로 가까운 상처 부분에서 새는 자속이 생기기때문에 이것을 검출하는 방법에 기인하고 있다.미세한 철분과 새는 자속에 의해 흡착된 것을 이용하여 육안으로 검사하는 방법이 널리 보급되고 있다.

  • A-D D-A변환기
    A-D변환기는 아날로그신호를 디지탈 신호로 D-A변환기는 그 반대로 변환하는 장치로 인터페이스로서 주요한 것이다. 어느쪽이나 IC화된 제품이 있다.
    디지탈신호를 아날로그신호로 변환한 D-A변환기 쪽이 구조가 간단하기때문에 먼저 기술한다. 이것은 입력 디지탈신호로 주어진 수만큼 시계를 카운트하고,그 기간중에 일정한 전류를 적분하여 출력신호를 정하는 적분방식 디지탈신호의 각 자리수(비트)에 대응하여 전류를 가산하는 방식 혹은 각 비트에 대응해서 저항을 ON OFF한 것을 조합한 방식 등이 있다.
    A-D변환기의 방식은 2종류로 크게 구별된다.하나는 저항과 콘덴서가 될때 정수회로의 충방전에 필요한 시간을 카운트하여 입력전압을 감지하는 이중적분형이다. 낮은 가격으로 고정밀도의 것을 얻을 수 있지만 변화시간은 1~10ms의 단위이다.
    또 하나는 그림에서 나타난 것같이 구성 순차비교형으로 입력전압과 같은 가격이 되도록 디지탈 출력의 각 비트를 순차로 결정해 가는 방식이다. 응답은 수 m도 가능하지만 고가가 된다.

  • 인프로세스 측정
    절삭이나 연삭 등의 가공처리 중에 워크 치수 형상, 절삭력 공구의 마모 등을 측정하는 것으로 적응제어나 무인운전을 위해 필요하다.
    가공처리 후에 워크의 수치 형상이나 공구마모 등을 계측하는 것을 포스트 프로세스측정이라고 하고 인프로세스측정은 이것과 대비하는 개념이다. 구체적인 계측방법은 다음과 같이 여러가지 원리가 있다.
    워크의 수치 형상의 측정: 접촉식과 비접촉식으로 크게 나누어진다. 전자에는 프리크션 롤라 식 등이 측정범위가 넓고 전기 마이크로미터나 한계 게이지식은 측정범위가 좁다.후자에는 광학식 측정이나 초음파 마이크로미터식이 광범위 측정에 적합하고 에어 마이크로미터나 과전류에 의한 것은 측정범위가 좁다.
    절삭력 연삭력의 측정 : 구동용 모타 소비전력을 측정하는 간접방식이 널리 이용되고 있지만 직접적 방법도 다음과 같이 여러가지가 있다. 즉 날붙이대나 테이블 밑에 동력계를 설치하는 방식,스핀들에 변형 게이지를 붙이는 방식,날붙이대의 변형량을 변위계로 측정하는 방식 정압축수의 압력을 측정하는 방식 등이 있다.
    공구의 마모나 결손의 측정 : 직접법과 간접법으로 크게 구별된다.전자에는 전기나 공기 초음파 마이크로미터에 의한 것이 있고 후자에는 절삭력이나 진동을 계측하는 것과 AE신호를 검출하는 것, 공구와 워크 간의 전기저항을 측정하는 것 등이 있다.
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