서보 모터 기반의 해양파고 및 파향 검교정 시스템 연구
The Calibration System for Ocean Wave Height and Wave Direction based on Servo Motor
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초록
본 논문에서는 해양의 파고 및 파향을 측정하는 장치의 검증과 교정을 할 수 있는 서보모터 기반의 시스템을 제안하고자 한다. 해외에는 파고와 파향을 측정하는 장치가 많이 개발되고 사용하고 있지만 표준 데이터와 검증을 할 수 있는 장치가 없다. 일반적으로 파고 측정 및 파향 측정 장비를 개발하는 기업들은 각각의 검교정 장치를 제작하여 자체 검교정을 하고 있다. 본 논문에서는 다양한 장치의 파고 및 파향을 2개의 서보모터를 사용하여 측정 장치들의 검교정을 하고자 한다. 각각의 서보모터는 파고와 파향을 제어하며 파고는 2m까지 검교정이 가능하며 파향은 360°방향으로 검교정이 가능하다. 개발한 검교정 장치는 별도의 모니터링 장치를 개발하여 실시간으로 파고를 그래프로 비교 분석 할 수 있다. 따라서 자체 검증을 진행한 파고 측정 장치와 검교정의 파고장치를 비교분석 실험을 진행하였다. 그리고 비교 분석하는 장치의 결과 그래프 값을 비교 분석하여 장치의 정확도를 확인한다. 파향은 파도의 진행 방향을 확인하는 요소로써 속도와 높이를 측정하지 않고 0°~360°방향의 방향 값을 비교 분석한다. 또한 비교 분석한 결과를 활용하여 검증을 진행한다. 검교정 장치는 해양파고의 장파와 단파를 만들어 낼 수 있다. 개발한 검교정 장치는 최대 40Kg의 장치를 검교정 할 수 있도록 설계 되었다. 국내에는 기업마다 자체 파고 검교정 장치가 있지만 장파와 단파를 재현을 하지 못한다. 개발한 검교정 장치는 해양파 연구 및 다양한 분야에 활용을 할 수 있다.
Abstract
In this paper, we propose a servo-motor-based system for verifying and calibrating a device for measuring the height and direction of ocean wave. Internationally, there are many devices that measure the height and direction of ocean wave, but there is no standard data and verification device. Generally, companies develop wave measurement equipment in their manufacture, but we do not know how they produce their products. In this paper, we try to calibrate the measurement devices using two servo-motors for the wave and divergence of various devices. Each servomotor controls the wave height and the wave direction. The wave can be calibrated up to 2m and the wave direction can be calibrated in 360° direction. Besides, we develop a separate monitoring device for the calibration process which can compare and analyze the waveform in real time. Consequently, we carry out a comparative analysis experiment between the waveguide measuring device and the calibrating device. Subsequently, the accuracy of the device is confirmed by comparing and analyzing the result graph value of the comparative analyzing device. Direction is the element to confirm the direction of wave. It does not measure speed and height, but it compares and analyzes the direction values between 0°~360° direction. In addition, the verification process is conducted using the results of comparative analysis. Our calibration device can produce long-waves and short-waves of ocean wave height. Our calibrator has been designed to calibrate up to 40Kg of equipment. In South Korea, each company has its ocean wave height and calibrating device, but they can not reproduce long-wave and shortwave. Furthermore, our calibrating device can be applied to ocean wave research and various fields.
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