산업기술 통합검색
본 연구의 마지막 연도인 4차년도에서는 3차년도까지 다루지 못하였던 센서의 적용방안에 대하여 연구되었다. 먼저 센서의 전계 및 저항 특성이 밝혀졌고 전기적 특성 또한 센서 자체의 누설전류 측정을 통하여 그 특성이 밝혀졌다. 열화 측정용 계측기는 국내에서 개발된 계측기와 본 연구의 공동연구기관인 일본 전력중앙연구소에서 개발된 계측기와 상호 비교하여 측정장치의 회로도 원리 및 문제점들이 개선되었다. 특히 온도보상에 따른 절연유 열화센서의 온도 보상치가 결정되어 열화센서를 이용한 판정 기준안이 작성되었고, 센서를 적용시키기 위한 대형 변압기 및 배전용 변압기에 대한 적용 방안이 실제 현장에 적용시킬 수 있는 방안이 모색되었다.
전기자동차에 사용되는 납 바테리의 잔존용량을 알아내는 잔존용량계를 개발하였다. 잔존용량계를 구현한 방법을 알아보면 다음과 같다. 정전류 충방전 장치를 이용하여 납 바테리를 정전류로 방전시키면서 전압, 전류를 계측하여 납 바테리에 관한 수학적인 모델식을 세운다. 그리고, 실제로 부하에 잔존용량계를 연결하여 사용할때는 전류을 계측하여 모델식에 대입함으로써 바테리 전압을 추정하고, 이 추정된 전압과 계측된 전압과의 차이가 최소가 되도록 잔존용량을 변화시키면서 잔존용량을 추정하는 방법을 채택했다. 실시간 처리를 위하여 DSP TMS320C31을 이용하였다.잔존용량계는 전기자동차뿐만 아니라 전기휠체어, 기지국의 전원감시장치등등 여러 방면에 응용이 가능하다.
표면마이크로머시닝 기술을 이용한 소형가속도계의 개발이 활발히 이루어지고 있는데, 그 이유는 표면 마이크로머시닝을 이용하면 표면 미세구조체를 IC 회로의 제작 공정 후에 비교적 간단하게 형성시킬 수 있고, 몸체 마이크로머시닝을 이용한 경우와 비교하여 면적을 적게 차지하므로 die size를 줄일 수 있으므로 비용절감의 효과도 얻을 수 있기 때문이다. 실리콘 가속도계의 검지방법은 압저항형과 콘덴서를 이용하여 전압형태로 출력을 얻는 것이 주류를 이루어 왔으나, 본 연구에서의 검지방법은 FET(Field Effect Transistor)를 이용하여 전류형태의 출력을 얻어내는 것이다. 이 방법을 채택할 경우 민감도의 향상과 신호처리회로의 단순화가 이루어 질 것으로 예상된다. 기존 가속도계는 저정밀급(해상도: 10-1∼10-2g)도 비교적 고가(＄10∼100/개)이고 중정밀급(해상도: 10-3g정도)도 수백달러의 고가이다. 특히 군수용으로 사용되는 초고정밀급(해상도: 10-5∼10-6g)의 경우는 가격도 초고가 일뿐만 아니라 기술도 공개 되어 있지 않다. 따라서 저가의 가속도계의 개발은 새로운 시장개척과 방대한 시장의 개발을 의미한다고 할 수 있다. 미세 가공 기술을 이용한 가속도계는 1980년대 말부터 130만개 정도의 수요가 발생하여 390만 달러의 시장을 형성하였고 대략 28.1%의 높은 시장 성장 비율을 기록하였다. 1998년에는 약 1940만개의 수요가 예상되고, 약 4억 5천만불 이상의 시장을 기록 할 것으로 예상된다.
-현재 산업 현장에서는 머신비젼을 이용해서 많은 일들이 이루어지고 있다. 머신비젼은 사람의 시각에 대응되는 센서로 공장자동화 또는 사람이 접근할 수 없는 극한 상황에서의 비접촉 측정 등에 이용되어 질 수 있다. 공장 자동화에 응용을 하면, 기존의 사람이 하는 것 보다 고속의 검사가 가능하고, 하루 24시간 정확하고 균일한 검사를 할 수 있다. 이는 제품의 생산량 증가, 생산 품질의 향상, 제품가격의 인하 등의 큰 장점을 가져온다.
본 연구에서는 PCB 생산라인 자동화를 위하여 효과적인 납땜 시각 검사 방법을 개발하였다. 납땜 불량을 단순히 양, 불량으로 분류하는 것이 아니라 납땜의 형태에 따라 정상, 부족, 없음, 과다의 네가지 타입으로 분류하여 높은 신뢰도를 제공한다.본 시스템은 서로 다른 조사 각도를 갖는 3단의 링형 LED 조명을 각각 한단씩 사용하여 연속적으로 세장의 영상을 얻은후, 영상으로부터 납땜 영역이 분할되고 2차원 특징값인 평균 밝기 값과 하이라이트의 비율이 추출된다. 오류 역전파 알고리즘에 기반하여 각 납땜은 이미 정의된 타입 중 하나로 분류된다. 만약 결과치가 신뢰구간 내에 있지 않으면 납땜 영역의 3차원 표면각도를 복원한 후, 그 각도의 상대적 비율을 특징값으로 하여 Bayes classifier를 이용하여 2차적으로 분류한다. 두번째 분류기는 3차원 정보를 이용하므로 우수한 성능을 보이는 반면 많은 계산시간을 요구한다. 제안하는 검사 시스템을 구현하여 다양한 SMD의 납땜 타입에 대해 적용해본 결과 인식 시간과 인식률에 있어 효과적임을 확인하였다.
얼굴/눈의 움직임에 의한 가상현실 시뮬레이터에서의 view control 및 손발을 사용하지 못하는 장애자들을 위한 단말 기능. 조종사의 시선 위치에 따라 적기를 targeting하는 Automatic Flighter Targeting system 및 원격화상회의에서 사용자의 응시 위치에 따라 camera를 자동 focusing 기술.사용기종 : PC용(Pentium 급), W/S용(Sun, SGI, HP 등). 사용환경 : PC용(WIN3.1, Win95, Win 98, Win NT), W/S용(Sun, SGI Irix 등). 개발언어 : PC용(Visual C++ 5.0, Windows MFC, SDK), W/S용(C++, X library). 영상 입력용 장비 : CCD camera, 영상 capture board, digital CCD camera. 사용자의 얼굴/특징점 추출속도(20~30 frame/sec)가 빠름
-영상추적 시스템은 카메라나 적외선센서 등의 영상획득장치로부터 얻은 시변영상에서 표적의 이동정보를 추출하여 그 표적을 지속적으로 추적해 나가는 장치이다. 실시간으로 입력되는 영상을 바탕으로 추적 알고리듬을 수행하려면 고속의 연산 기능이 요구된다. 본 연구에서는 Texas Instruments 사의 Digital Signal Processor인 TMS320C31을 사용하여 실시간으로 영상 추적 기능을 수행하는 추적 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템은 CCD카메라와 DSP 보드, NTSC 모니터 그리고, 카메라 구동부로 구성된다. 카메라로부터의 입력영상은 실시간으로 획득(Capture)되어, DSP 보드에서 처리되며, 표의 이동정보 및 추적상황은 모니터에 출력된다. 또한, 카메라 구동기능을 갖추어 표적의 이동에 따라 자동적으로 카메라의 각도 조절이 이루어 지도록 하였다.
적외선 광원의 위치를 실시간으로 측정할 수 있는 2차원 PSD센서 시스템을 제작하여 이를 이동로봇 위치 측정에 이용하였다. 알려진 공간상의 위치에 놓여진 광원을 이동로봇의 PSD센서가 감지하여 상대적인 이동로봇의 위치를 계산한다.광원 설치에 제약이 없고, 주행중 실시간 위치보정이 가능한 장점이 있다.
TDR에 의한 지반변위 계측기술 - 자료취득 S/W - 자료분석 S/W - 주변기기와 Interface지반의 전단변위 측정 - 기존의 지반변위 계측방식으로는 지반내 전단변위와 인장변위를 구분할 수 없는데 비해, 본 기술을 적용하면 지반중에 일어나는 인장 변위와 전단변위의 식별이 가능하여 지반의 정밀 안전진단이 가능함 - 지반변위 측정 가능 심도 : 250m
다중로봇의 경로제어를 위한 본 시각서보시스템은 크게 시각정보데이타를 이용하여 이동로봇을 구별하는 물체인식부와 로봇의 이동경로를 탐색하고 계획하는 경로계획부, 계획된 경로정보와 명령정보를 코딩하여 로봇에 전달하기 위한 명령발생부로 구성된다. 물체의 인식은 칼라 CCD 카메라의 색상정보를 이용하며 탐색기법으로 점선 불연속 탐색기법을 개발하여 사용하고 있다. 경로계획부는 실시간 장애물 회피와 목표지점에 대한 안전하고 빠른 경로의 탐색과 중간경로의 발생을 위하여 유전탐색기법을 사용한다. 유전탐색기법은 실시간 탐색제약조건을 만족시키기 위하여 이차원탐색 공간을 일차원 탐색공간으로 간소화하고 탐색공간의 데이터를 동적 재배열하는 기법을 개발, 적용하고 있다. 명령발생부는 정해진 통신규약에 따라 명령정보를 이진 부호화 하여 반송신호에 실어 보내며 사용되는 통신모듈은 RF 또는 IRD 이다. 적용예로서 축구로봇의 경로제어를 제시한다.
산업용 전동기 구동 시스템에서 전동기와 부하가 강성이 작은 축으로 연결되는 경우 전동기의 관성과 부하의 관성에 의해 축에 비틀림진동이 발생한다. 본 연구는 이와 같은 2관성 공진계에 대한 진동억제제어를 다루었다. 본 연구에서는 자속관측기에 의해 유도전동기의 2차 자속을 추정하고 속도센서에 의해 전동기의 속도를 검출하여 파라미터 변동에 강인한 자계 오리엔테이션 제어계를 구성한다. 유도전동기의 자계 오리엔테이션 제어계로부터의 토오크성분 전류와 전동기의 속도를 이용하여 축비틀림토오크와 부하속도를 추정하는 상태관측기와 부하외란토오크를 추정하는 외란관측기의 설계하였다. 상태관측기의 출력을 이용한 상태피드백제어기와 외란관측기를 이용한 제어기를 설계하였고, 각 제어기의 특성을 검토하였다. 또한 외란관측기를 이용하여 추정한 부하외란토오크를 피드백 보상하는 공진비 제어기의 특성을 검토하였다. 그리고 H∞제어이론에 기초한 속도제어기의 비틀림진동억제와 외란저감을 살펴보았다. 그러나 이러한 설계방법들은 목표치에 대한 빠른 추종특성과 외란과 진동의 억제에서 서로 상충관계가 있기 때문에 문제가 된다. 본 연구실에서는 목표치에 대한 빠른 추종특성과 내부 안정성을 동시에 만족하는 유도전동기를 위한 새로운 속도 제어기들을 제안하였다. 제안된 제어기는 2자유도 속도제어기와 선형행렬부등식에 의한 H∞ 속도제어기이다. 제안된 2자유도 제어기는 목표치 추종특성과 내부 안정성을 동시에 만족하였다. 제안된 2자유도 제어기에서 피드포워드제어기는 축비틀림진동을 발생하지 않는 1관성계를 사용하여 목표치응답특성을 개선하도록 설계하였고, 피드백제어기는 상태관측기를 이용하여 외란과 진동을 억제하도록 설계하였다. 또한 Lyapunov방정식과 Riccati방정식을 대체할 수 있는 새로운 제어설계수단인 선형행렬부등식에 의한 제안된 H∞ 속도제어기도 가중함수를 조정하는 것에 의하여 추종성과 외란억제를 만족하였다. 기존의 제어방법과 제안된 제어방법을 시뮬레이션을 통하여 비교하였다. 제안하는 2자유도 속도제어기와 선형행렬부등식에 의한 H∞ 속도제어기를 기존의 상태피드백제어와 실험을 통하여 비교하였고, 제안하는 제어기의 유용성을 실험결과를 통하여 확인하였다
전체적인 추진시스템의 사양에 대해서는 주행 Pattern 및 운전시간 곡선 등이 명확히 정의되지 않았기 때문에 대략적인 수치로 선정하고 4개 세부과제별로 핵심요소기술에 대한 설계 방법 및 분석에 주력하였다. 그 내용은 견인전동기의 정격 선정 및 설계방법, 추진제어 알고리즘 분석, 전력변환 장치의 기본 설계방법, 콘버터의 설계 및 기본 제어기술, 인버터의 유도전동기 구동을 위한 PWM 패턴 발생기술, 신호전송시스템의 설계 및 내고장성 제어 시스템 설계, 차량 네트워크 시스템에 관한 기초 설계 및 CAN 인터페이스 보드 설계 및 네트워크 시스템 프로토타입의 구축 등이다. 지금까지 얻어진 결과들을 바탕으로 각 세부 분야별로 보다 집중적인 연구를 진행한다면 우리 실정에 적합한 전기·제어 시스템을 개발할 수 있을 것이며, 향후 G7 과제 진행시에 큰 도움이 될 것이다.
본 고안은 산업전반에 폭넓게 사용되고 있는 농형유도전동기의 속도조절에 관한 것으로, 종래의 속도조절방식은 어떤 방식이던 고가의 제저장치가 필요하여 높은 가격과 잦은 고장 등으로 인하여 적용시 에너지 절감효과의 우수함이 입증되었음에도 불구하고 보급현황이 극히 저조한 실정임. 본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위해 기존의 회전자에 연하여 기존의 회전자와 동일한 크기로 규소강판을 적층한 지로를 만들고 고정지를 축방향으로 이동 가능하게 하여 회전자와 쇄교하는 지속의 양에 비례하여 회전수를 증감할 수 있도록 한 것임.
본 고안은 코인의 입력신호에 의해 펄스발생부의 2진화 10진수 디코더를 거쳐 마이크로 프로세서에 입력된 신호는 탐색부에 전달되어 시간설정부를 세트하고 LED제어부를 통해 표시부에 출력되도록 구성된것을 특징으로하는 동전투입으로 작동되는 컴퓨터 입,출력 제어장치임
본 과제에서는 대용량 전력변환장치 기술을 확보하기 위해 요소기술 개발과 시스템 기술, 그리고 응용을 통한 응용기술을 확보하고자 하였다. 먼저, 요소 기술을 확보하기 위해, 컨버터의 고압, 대용량화에 필수적인 SCR, GTO 직렬회로기술, 회로냉각기술, 스너버회로 기술, 구동기술등을 연구하였다. 시스템별 제작에 있어서는, 교류입력을 직류로 전환하는데에 위상제어 정류기를 사용하였으며, 고압 입력에서 동작할 수 있도록 소자는 직렬구동하였다.여기서 제어기와 전력회로의 절연, 소자구동과 전압균형등을 위해 새로운 구동회로를 개발, 이용하였다.
콘덴서 입력형 단상정류회로의 교류측 고조파전류 저감 기술 - 고효율.고역율 PWM 제어기술(효율 95%이상) - 회로구성의 간소화, 경량화 기술 - 무효전력.고조파 억제를 위한 전력변화기술기존의 SMPS에 비하여 고속응답특성 - 회로부품수를 최적화 함으로서 소형.경량화와 저가화 - 고역율과 고효율, 출력전압의 안정화에 의한 부하기기의 운전효율 향상(기존 제어방식에 비교하여 10% 효율향상 기대) - 계통전력 품질의 양질화에 기여 (전원 고조파 각차 왜율 3%, 총합 왜율 5%) - 세계각국의 고조파 규제에 대한 대책강구의 일환으로 본기술의 활용
(Spec.) 입력 : 220V(단상), 출력 : 48V, 50A 또는 100A -고주파 스윗칭을 위한 소프트 스윗칭(ZVZCS) 기술 -전력용 반도체 구동기술 -전력회로 및 제어회로 최적 설계 기술 -마그네트 설계 기술 -노이즈 및 EMI 저감 기술 -병렬운전 기술소형, 경량, 고전력 밀도 - 고효율 (90% 이상) - 고역률 (98% 이상) - ZVZCS 기술 --> 저가의 IGBT 사용 --> 원가절감 - 병렬운전 기술
형광램프용 가변출력형 전자식 안정기를 설계하여 10-20W 범위의 다양한 형광램프를 점등시키고자 하였다. 이 가변출력형 전자식 안정기는 정류회로, 인버터회로, 그리고 마이크로 컨트롤러를 이용하여 최적의 주파수를 결정하는 주파수 제어회로로 구성되어 있다. 인버터회로의 동작주파수 범위는 46-62[kHz] 범위에서 동작하므로 고속스위칭이 가능한 MOSFET를 이용하였다. 주파수제어회로는 8비트 마이크로컨트롤러인 COP8782CJ를 이용하여 미리 정해된 데이터와 비교하고, 이에 해당하는 주파수 값으로 변환하여 외부의 주파수 출력회로를 구동하는 트리거 신호를 발생하고, 이 트리거 신호에 의하여 MOSFET의 스위칭이 가능하여 램프가 점등되도록 하였다. 제작된 전자식 안정기의 전압과 전류값 및 발광효율을 측정한 결과 전용 안정기를 이용한 경우와 크게 다르지 않았다. 이와 같은 가변출력형 전자식 안정기를 사용하면 어느 정도의 출력 범위내에서는 형광램프마다 전용 안정기를 달리 해야하는 번거로움을 줄일 수 있다.
전력변환기로서 사이크로컨버터(Cycloconverter)는 유도가열, 전동기구동분야 및 발전용 여자기등에 응용되는 가변주파수, 가변전압(VVVF)을 발생하는 제어전원장치이다. 사이크로컨버터는 자연전류형 소자인 사이리스터로 구성된 NCC형과 자기소호형소자인 IGBT, Tr., GTO 등을 이용한 FCC로 나눌수 있으며, 전압제어와 전류제어를 각각 수행할 수 있다. 본 연구실에서는 AC-Link를 이용한 PWM제어형 사이크로컨버터와 자연전류형 사이크로컨버터에 대한 연구를 수행하였으며, 부하에 관계없이 입력역율을 1로 제어하는 기술, 여현파제어법에 의한 전압제어기술과 각종 전류제어기술을 연구하였으며, 순시轉流방식에 의한 전류제어법을 개발한 바 있다. 또한 사이크로컨버터로 V/F제어에 의한 전동기 구동, 전류제어법와 벡터제어법에 의한 전동기 속도제어, 유도가열로 등을 대상으로 실험을 행한 바 있다. 본 연구실의 최근 연구 동향으로는 사이크로컨버터에 의한 대용량 권선형 유도전동기의 2차측 벡터제어와 2펄스, 6펄스, 12펄스 사이크로컨버터의 데드타임없는 전류제어 등이 있으며, 철강 압연기, 광산 권상기, 시멘트 튜브밀, 크레인 등의 대용량, 저속구동에 응용을 검토하고 있다.
최근 반도체 제조기술의 발달로 인하여 전력용 스위치의 고속스위칭을 가능케 하였다. 이에 의해 전력변환기들은 스위칭 주파수를 높임으로써 변환기의 소형화, 경량화, 그리고 저잡음화 등을 달성하였다. 그러나 이들 변환기에 사용된 스위치들은 높은 스위칭 주파수에 의해 스위칭 손실이 크며 많은 스트레스를 받게되어 변환기의 효율을 현저히 감소시킨다. 또한 전력변환기들은 하드 스위칭 동작에 의한 스위치를 보호하기 위해서 스위치 주변에 스너버 회로를 이용하여 보완하지만 출력전류가 증가할 경우 스너버 손실이 크게되어 효율은 더욱 감소된다. 이들을 개선하기위해 본 논문에서는 부분공진의 기법을 전력변환기에 적용시킨 고효율의 전력변환기를 제안한다. 제안된 회로는 부분공진 기법(PRSM : Partial Resonat Switch Method)에 의해 변환기에 사용도니 스위치들의 동작을 소프트 스위칭으로 하여 스위칭 손실이 절감되며, 공진회로부는 부분공진으로 인하여 공진손실 및 공진용 소자들의 스트레스가 감소되므로 제안한 변환기는 고효율로 동작된다. 또한 입력전류 불연속 제어에 의해 입력전압 크기에 비례해서 입력전류가 정현파상으로 되므로 입력역률을 거의 단위역률로 만들 수 있다. 그리고 본 회로의 공진회로부는 구조적으로 일반적인 승합형 컨버터에 사용되는 승압용 인덕터와 스위치 모드 전력변환기에 사용되는 스너버 회로의 스너버 콘덴서를 이용하여 실현된다. 그러므로 제안회로에서 인덕터는 승압과 공진용으로 이용되고 스너버 콘덴서가 공진용 소자로 이용됨으로써 회로구조가 간단하다. 그리고 회로내에 사용된 제어소자들의 적정배치로 인해 소자들은 용량분담이 줄고 듀티율 일정의 스위칭 동작에 의해 제어기법이 간단하다. 또한 스너버 콘덴서는 공진회로부의 동작에 의해서 콘덴서 내에 축적된 에너지를 전원측으로 희생시켜 무손실 스너버 콘덴서(L2SC: Loss Less Snubber Condenser)로 되어 변환기의 효율을 증대시키는 장점이 부여된다.