KR100906605B1 - Quantification technique of a dynamic characteristic about feedback feeling of switch - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위치의 동적특성 정량화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스위치 조작 중에 사람의 손가락이 느끼는 미세한 마찰이나 진동 특성을 정량화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of quantifying dynamic characteristics of a switch, and more particularly, to a method of quantifying fine friction or vibration characteristics felt by a human finger during a switch operation.

본 발명에 따른 스위치의 동적특성 정량화 방법은, 스위치를 구성하는 부품 간의 마찰 및 스위치의 진동 특성을 정량화하는 스위치의 동적특성 정량화 방법에 있어서;A method for quantifying dynamic characteristics of a switch according to the present invention includes a method for quantifying dynamic characteristics of a switch for quantifying frictional characteristics of a switch and vibration between components constituting the switch;

계측한 모든 샘플링 데이터의 평균을 구하고, 임의의 구간수 n에 대한 중심선이 되는 이동 평균값을 구하는 단계와, 상기 샘플링 데이터와 이동 평균값과의 차로 차이값을 구하는 단계와, 상기 차이값의 통계적인 신뢰구간을 설정하고 신뢰구간 이외의 이상값을 제거하여 이상값을 제거한 샘플링 데이터를 구하는 단계와, 상기 이상값을 제거한 샘플링 데이터의 평균값과 표준편차를 산출해, 그 산출한 값을 스위치 조작의 동적특성의 설계 지표로 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Obtaining the average of all measured sampling data, obtaining a moving average value that is a centerline for any number of intervals n, calculating a difference value by the difference between the sampling data and the moving average value, and statistical confidence of the difference value. Setting the interval and removing the outliers other than the confidence interval to obtain sampling data from which the outliers are removed; calculating the average value and standard deviation of the sampling data from which the outliers are removed; Characterized in that the step consisting of the design index.

스위치, 동적특성, 정량화 방법, 마찰, 진동. Switch, dynamics, quantification method, friction, vibration.

Description

스위치의 동적특성 정량화 방법 {Quantification technique of a dynamic characteristic about feedback feeling of switch}Quantification technique of a dynamic characteristic about feedback feeling of switch

본 발명은 스위치의 동적특성 정량화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스위치 조작 중에 사람의 손가락이 느끼는 미세한 마찰이나 진동 특성을 정량화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of quantifying dynamic characteristics of a switch, and more particularly, to a method of quantifying fine friction or vibration characteristics felt by a human finger during a switch operation.

자동차 제품이나 가전제품 등의 스위치 예를 들어 도 1에 나타낸 자동차 파워 윈도 스위치를 조작하면 손가락을 걸치는 스위치 노브(④), 스위치 노브의 베어링부(⑤), 스위치 노브활동부의 힘을 받는 부분(①,②,③) 등 각각의 부품이 마찰을 하면서 사람의 손가락이 거슬거슬한 감이나 덜컹덜컹한 감 등을 느끼게 된다.For example, when operating a vehicle power window switch shown in FIG. 1, a switch knob (④) that covers a finger, a bearing portion (⑤) of the switch knob, and a portion that receives the force of the switch knob active portion (① , ②, ③), etc. As each part is rubbed, people's fingers feel uncomfortable or mushy.

스위치 조작 필링(스위치를 눌렀을 때에 느끼는 거슬거슬한 감이나 덜컹덜컹한 감)은 스위치를 구성하는 각 부품의 정밀도에 의해 좌우된다.The switch operation peeling (unpleasant feeling or loose feeling when the switch is pressed) depends on the precision of each component constituting the switch.

즉, 설계도의 치수 그대로의 크기에 각 부품이 완성되어, 고정밀도로 조립하면 부품 간의 마찰이 줄어들어 거슬거슬한 감이나 덜컹덜컹한 감이 작아지나, 부품의 치수가 어긋나 있거나, 조립이 나쁜 경우에는 거슬거슬한 감이나 덜컹덜컹한 감이 커져 불쾌감을 갖게 한다. In other words, each part is completed in the size of the design as it is, and when assembled with high precision, the friction between parts decreases, which makes the feeling of roughness or rattling less, but when the parts are out of order or the assembly is bad, An unpleasant or rattled feeling grows and causes discomfort.

본 발명은 이 미세한 감촉(필링) 특성을 정량화하는 수법에 관한 것으로, 종래 스위치의 조작 필링은 힘(Force)과 변위(Stroke)의 관계를 나타내는 F-S 특성을 이용해 검토되어 왔다.The present invention relates to a method of quantifying the fine feel (pilling) characteristics, and conventionally, operation peeling of a switch has been studied using the F-S characteristic showing the relationship between force and displacement.

즉, 종래 스위치 조작의 감촉 논의는 도 2의 스위치 F-S 특성 곡선의 변극점에 해당하는 하중 피크치(제1peak 하중)와 거기에 대응한 침체 하중(제1bottom 하중)으로부터, 클릭률((F1-F2)/F1) 등의 여러 요인을 도출해 설계 지표로 하는 것이 일반적이었다.That is, the discussion of the feel of the conventional switch operation is based on the click rate ((F1-F2) from the load peak value (first peak load) corresponding to the inflection point of the switch FS characteristic curve of FIG. 2 and the stagnation load (first bottom load) corresponding thereto. It was common to derive several factors such as / F1) and use them as design indicators.

그러나 스위치 조작 중에는 도 2의 F-S 특성상에 출현하는 미세한 성분, 즉 진동 성분이 발생해 이 진동 성분이 조작 필링에 큰 영향을 미치는 것으로 관능 평가에 의해 판명되어 있다.However, it has been found by sensory evaluation that minute components appearing on the F-S characteristic of FIG. 2, namely, vibration components, are generated during the switch operation, and this vibration component has a great influence on the operation peeling.

그러나 종래에는 이러한 동적 특성을 정량화하는 수법이 아직 확립되지 않은 문제가 있다.However, conventionally, there is a problem that a method for quantifying such dynamic characteristics has not yet been established.

또 F-S 특성을 이용한 필링 검사에 대한 선행예로는 일본 특개평6-82345호 공보가 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 6-82345 is a precedent example of the peeling test using the F-S characteristic.

이 공보에 기재된 발명은, 누르는 버튼 스위치의 조작성을 검사하는 로봇이 F-S 특성을 계측하고, 클릭률을 자동으로 산출하는 것이나, 이 공보에 기재된 발명은 진동 성분을 정량화하지 못하는 문제점이 있었다.The invention described in this publication has a problem that a robot that inspects the operability of a pressed button switch measures F-S characteristics and automatically calculates a click rate, but the invention described in this publication has a problem in that it cannot quantify vibration components.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스위치 조작 중에 사람의 손가락이 느끼는 미세한 동특성을 정량화하는 수법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a method of quantifying the fine dynamic characteristics felt by a human finger during a switch operation.

구체적으로는 본 발명에 따라 정량화되는 물리량이 스위치의 필링 특성의 기준이 되는 제1설계 지표로서 폭넓게 활용되게 함으로써 스위치 제품의 조작 필링의 개선을 도모하는 것을 목적으로 하며, 최종적으로는 거슬거슬한 감이나 덜컹덜컹한 감을 발생시키는 원인인 부품의 정밀도를 본 발명에 의해 정량화함으로써 부품을 제조하는 제조자에게 그 값을 제시해 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.Specifically, the physical quantity quantified in accordance with the present invention is widely used as a first design index which is a criterion of the peeling characteristics of the switch, and aims to improve the operation peeling of the switch product. The object of the present invention is to quantify the precision of a component, which is a cause of producing a rattling feeling, according to the present invention, and present the value to a manufacturer who manufactures the component to improve the precision.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스위치의 동적특성 정량화 방법은, 스위치를 구성하는 부품 간의 마찰 및 스위치의 진동 특성을 정량화하는 스위치의 동적특성 정량화 방법에 있어서;Method for quantifying the dynamic characteristics of the switch according to the present invention for achieving the above object, in the method for quantifying the dynamic characteristics of the switch for quantifying the friction between the components constituting the switch and the vibration characteristics of the switch;

계측한 모든 샘플링 데이터의 평균을 구하고, 임의의 구간수 n에 대한 중심선이 되는 이동 평균값을 구하는 단계와, 상기 샘플링 데이터와 이동 평균값과의 차로 차이값을 구하는 단계와, 상기 차이값의 통계적인 신뢰구간을 설정하고 신뢰구간 이외의 이상값을 제거하여 이상값을 제거한 샘플링 데이터를 구하는 단계와, 상기 이상값을 제거한 샘플링 데이터의 평균값과 표준편차를 산출해, 그 산출한 값을 스위치 조작의 동적특성의 설계 지표로 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Obtaining the average of all measured sampling data, obtaining a moving average value that is a centerline for any number of intervals n, calculating a difference value by the difference between the sampling data and the moving average value, and statistical confidence of the difference value. Setting the interval and removing the abnormal values other than the confidence interval to obtain sampling data from which the abnormal values are removed; calculating the average value and the standard deviation of the sampling data from which the abnormal values are removed, and calculating the dynamic values of the switch operation. Characterized in that the step consisting of the design index.

본 발명에 의하면 스위치 조작 중에 사람의 손가락이 느끼는 미세한 동적 특성을 정량화할 수 있고, 본 발명에 따라 정량화되는 물리량이 스위치의 필링 특성이 기준이 되는 제1설계 지표로써 폭넓게 활용되는 것으로 스위치 제품의 조작 필링을 향상할 수 있다.According to the present invention, it is possible to quantify the fine dynamic characteristics felt by the human finger during the switch operation, and the physical quantity quantified according to the present invention is widely used as the first design index based on the peeling characteristics of the switch. Filling can be improved.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2의 F-S 특성 곡선은 스위치의 하중(Force)과 변위(Stroke)를 나타내는 곡선으로 우측의 확대도에서 하중치의 격차를 볼 수 있다.The F-S characteristic curve of FIG. 2 is a curve representing force and displacement of the switch, and the difference in load values can be seen in an enlarged view on the right side.

도면에서 이동 평균선(13)은 하중의 미세한 격차를 평균화해 얻을 수 있는 F-S 특성의 평균 곡선이고, 편차 하중치(14)는 이동 평균선(13)과 하중치의 편차이며, 편차 하중면(15)은 상기 이동 평균선(13)과 실측 하중선으로 둘러싸인 면으로 이동 평균선(13)을 중심선으로서 추이한다.In the drawing, the moving average line 13 is an average curve of the FS characteristics obtained by averaging minute differences in loads, the deviation load value 14 is a deviation between the moving average line 13 and the load value, and the deviation load surface 15 is The moving average line 13 is shifted as a center line to the surface surrounded by the moving average line 13 and the measured load line.

이하 도 1 및 도 2를 참고로 F-S 특성의 예를 상세 해설한다.Hereinafter, examples of F-S characteristics will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

스위치에 서서히 힘을 인가하면(스위치를 서서히 끌어올린다) 스위치와 손가락이 접하는 스위치의 표면이 서서히 상승한다(스위치 표면이 상승해 변위량이 커진다).When a force is gradually applied to the switch (the switch is slowly pulled up), the surface of the switch where the switch is in contact with the finger gradually rises (the surface of the switch rises to increase the amount of displacement).

이때 스위치를 끌어올리는 손가락에는 어느 일정한 저항이 느껴지지만, 스위 치를 끌어올리는데 따라 어느 일정한 변위에 이른 단계에서 갖가지 저항이 가벼워진다.At this point, a certain resistance is felt on the finger pulling up the switch, but the resistance is lightened at the stage of a certain displacement as the switch is pulled up.

이 부분이 도 1의 변극점이다.This part is the inflection point of FIG.

그리고 다시 스위치를 누르면 다시 이전의 저항이 느껴지게 된다.Press the switch again to feel the previous resistance.

이것이 도 1에 기재한 F-S 특성의 일례로서, 본 발명은 도 1의 예로 한정되는 것이 아니고 상기 저항이 가벼워지는 변곡점이 없는 스위치에도 적용할 수 있음은 물론이다.This is an example of the F-S characteristics shown in FIG. 1, and the present invention is not limited to the example of FIG. 1, but can be applied to a switch having no inflection point at which the resistance becomes light.

도 3은 도 2의 F-S 특성 곡선으로부터 스위치 조작 필링을 정량화하는 알고리즘을 나타낸다.3 shows an algorithm for quantifying switch manipulation filling from the F-S characteristic curve of FIG. 2.

S302단계에서는 샘플링 데이터의 이동평균값을 산출한다.In step S302, a moving average value of the sampling data is calculated.

샘플링 데이터의 편차량(편차 하중치(14))을 산출하기 위해, 계측한 모든 샘플링 데이터의 평균을 구하고, 완만한 중심선이 되는 이동 평균값을 산출해 이 이동 평균값으로부터 이동 평균선(13)을 산출한다.In order to calculate the deviation amount (deviation load value 14) of sampling data, the average of all measured sampling data is calculated | required, the moving average value used as a gentle center line is computed, and the moving average line 13 is computed from this moving average value. .

이때 이동 평균값의 구간은 인간의 손가락끝이 느끼는 주파수 성분인 500Hz 이내에서 2ms 마다 시간 구간을 확보하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the interval of the moving average value is secured every 2ms within 500Hz, which is a frequency component felt by the human fingertip.

즉, 인간의 손가락끝에 집중하는 감각 신경은 500Hz 정도까지의 진동 주파수를 느낄 수 있고, 또한 스위치를 동작할 때에 스위치의 부품과 부품이 서로 스치는 것을 발생하는 마찰 진동 성분을 느낄 수 있다.That is, the sensory nerves focused on the fingertips of the human being can sense the vibration frequency up to about 500 Hz, and can also feel the friction vibration component that causes the parts of the switch to rub together when the switch is operated.

일반적인 마찰 진동 성분은 1000Hz 이내이지만, 본 발명은 인간이 느끼는 주파수 대역인 500Hz 이내의 성분을 추출한다.A general friction vibration component is within 1000 Hz, but the present invention extracts a component within 500 Hz, which is a frequency band felt by a human.

임의의 구간수 n에 대한 이동 평균값(

Figure 112007089916071-pat00001
)은 홀수항 3인 경우 수학식 1 또는 수학식 2에 의해, 짝수항 4의 경우 수학식 3에 의해 계산한다.Moving average for any number of bins n (
Figure 112007089916071-pat00001
) Is calculated by Equation 1 or Equation 2 for odd terms 3 and by Equation 3 for even terms 4.

Figure 112007089916071-pat00002
Figure 112007089916071-pat00002

Figure 112007089916071-pat00003
Figure 112007089916071-pat00003

Figure 112007089916071-pat00004
Figure 112007089916071-pat00004

단 XN은 계측치이다.However X N is a measured value.

S304단계에서 샘플링 데이터와 이동 평균값과의 차이값을 산출한다.In step S304, a difference value between the sampling data and the moving average value is calculated.

샘플링 데이터의 편차량은 이동 평균값과 샘플링 데이터와의 차이로부터 산출한 차이값으로 한다.The deviation amount of the sampling data is a difference value calculated from the difference between the moving average value and the sampling data.

즉, 샘플링 데이터(XN)와 이동 평균값

Figure 112007089916071-pat00005
과의 차이값(
Figure 112007089916071-pat00006
)은
Figure 112007089916071-pat00007
이 된다. That is, the sampling data (X N ) and the moving average value
Figure 112007089916071-pat00005
Difference from
Figure 112007089916071-pat00006
)silver
Figure 112007089916071-pat00007
Becomes

S306단계에서 차이값의 이상값을 제거한다.In step S306, the abnormal value of the difference value is removed.

계측한 데이터에는 센서의 이상이나, 소음이나 진동 등의 계측 현장의 외부 영향에 의해 드물게 이상값이 발생한다.In the measured data, abnormal values rarely occur due to sensor abnormalities or external influences on the measurement site such as noise and vibration.

그 때문에 차이값은 통계적인 신뢰구간을 설정해, 이상값을 제거한 샘플링 데이터를 채용한다.Therefore, the difference value sets a statistical confidence interval and employs sampling data from which the abnormal value is removed.

구체적으로는, 도 4에 도시된 바와 같이 편차 하중치는 정규 분포에 따르는 것을 전제로 95% 신뢰구간에서 이상값을 제거한다.Specifically, as shown in FIG. 4, the deviation load value is removed from the 95% confidence interval on the premise that it follows the normal distribution.

S308단계와 S310단계에서 이상값을 제거한 데이터의 표준편차, 누적값, 평균값을 산출해서 스위치 조작의 동적 특성의 설계 지표로 한다.In step S308 and step S310, the standard deviation, cumulative value, and average value of the data from which the abnormal value is removed are calculated to be a design index of the dynamic characteristics of the switch operation.

이상값을 제거한 샘플링 데이터의 평균값, 표준편차를 산출해, 그 산출값을 스위치 조작의 동적 특성의 설계 지표로 한다.The average value and standard deviation of the sampling data from which the abnormal value is removed are calculated, and the calculated value is used as a design index of the dynamic characteristics of the switch operation.

설계 지표가 되는 표준 편차, 평균값은 아래의 수학식 4와 5에 의해 구해진다.The standard deviation and average value used as design indicators are calculated by the following equations (4) and (5).

Figure 112007089916071-pat00008
Figure 112007089916071-pat00008

Figure 112007089916071-pat00009
Figure 112007089916071-pat00009

도 1은 파워 윈도 스위치의 동작 예시도,1 is an operation example of a power window switch,

도 2는 스위치 F-S 특성의 예시도,2 is an illustration of switch F-S characteristics;

도 3은 본 발명에 따른 스위치 조작의 동적특성 필링 정량화 방법을 나타내는 순서도,3 is a flow chart showing a method for quantifying the dynamic characteristics of a switch operation according to the present invention;

도 4는 편차 하중치 히스토그램의 예시도.4 is an exemplary diagram of a deviation load histogram.

Claims (4)

스위치를 구성하는 부품 간의 마찰 및 스위치의 진동 특성을 정량화하는 스위치의 동적특성 정량화 방법에 있어서;What is claimed is: 1. A method of quantifying dynamic characteristics of a switch for quantifying friction between components constituting the switch and vibration characteristics of the switch; 계측한 모든 샘플링 데이터의 평균을 구하고, 임의의 구간수 n에 대한 중심선이 되는 이동 평균값을 구하는 단계와,Calculating the average of all measured sampling data and obtaining a moving average value which is a centerline for an arbitrary number of intervals n; 상기 샘플링 데이터와 이동 평균값과의 차로 차이값을 구하는 단계와,Obtaining a difference value by a difference between the sampling data and a moving average value; 상기 차이값의 통계적인 신뢰구간을 설정하고 신뢰구간 이외의 이상값을 제거하여 이상값을 제거한 샘플링 데이터를 구하는 단계와,Setting a statistical confidence interval of the difference value and removing outliers other than the confidence interval to obtain sampling data from which the outliers are removed; 상기 이상값을 제거한 샘플링 데이터의 평균값과 표준편차를 산출해, 그 산출한 값을 스위치 조작의 동적특성의 설계 지표로 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스위치의 동적특성 정량화 방법.And calculating the average value and standard deviation of the sampling data from which the abnormal value is removed, and using the calculated value as a design index of the dynamic characteristic of the switch operation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스위치의 마찰 진동 성분은 인간이 느낄 수 있는 주파수 대역인 500Hz 이내의 성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 스위치의 동적특성 정량화 방법.The friction vibration component of the switch is a method of quantifying the dynamic characteristics of the switch, characterized in that for extracting the component within 500Hz frequency band that can be felt by the human. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이동 평균값의 구간은 500Hz 이내에서 2ms마다 시간 구간을 확보하는 것을 특징으로 하는 스위치의 동적 특성 정량화 방법.The moving average value interval is a dynamic characteristic quantification method of the switch, characterized in that to secure a time interval every 2ms within 500Hz. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신뢰구간은 정규 분포에 따르는 것을 전제로 95%인 것을 특징으로 하는 스위치의 동적특성 정량화 방법.The confidence interval is 95% on the premise that the normal distribution according to the dynamic characteristic quantification method of the switch.
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