일반기술

DSP칩(TMS320C50)을 이용한 서보 콘트롤러 설계

Machine Vision System을 이용하여 부픔의 형상 인식 및 자동 검사를 수행할 때 사용되는 XXD Camera는 로봇 암의 끝 부분에 장착되어 피사체에 대한 영상을 취득한다. 작업공간내에서 카메라의 위치 이동을 얼마나 정밀하고 신속하게 하느냐 하는 문제는 Visoin System을 사용한 검사의 정밀도와 작업 능률에 아주 밀접하게 연관되어있다. 따라서, 카메라의 위치 이동을 정밀하고 신속하게 하기 위해서는 정밀하고 신속한 1관절 로보터 암의 서보 콘트롤러를 설계하는 것이 필수적이다. 서보 큰트롤러는 Single-Cycle Fixed-Point 명령 실행 시간이 50-ns의 초고속이고 내부적으로 32bits 병렬 통신 가능한 텍사스 인스트루먼트사의 제품인 TMS320C5X 디지털 신호처리기를 CPU로서 사용하여 위에서 제시된 기능에 적합하도록 서보콘트롤러를 설계하였다. 관절제어기는 고속의 처리 속도를 가지는 텍사스 인스트루먼트사의 정수p형 DSP인 TMS320C50을 메인 프로세서로 사용하고 있다. 40 MHz의 클럭을 사용하여, 하나의 정수연산을 50nsec의 시간에 처리할 수 있다.TMS320C50은 60K×16bit의 프로그램메모리와 데이터메모리를 각각 어드레싱할 수 있고 역시 60K×16bit의 I/O 영역을 어드레싱 할 수있다. 그리고 내부에 9K×16bit의 프로그램/데이터 RAM과 마이크로컴퓨터 모드시 다운로딩을 하기 위한 부트로더를 포함하는 2K×16bit의 부트 ROM을 가지고 있다. 내부의 레지스터는 32bit로 이루어져있고, 외부메모리와의 데이트버스는 16bit로 이루어져 있다. 제작된 관절 제어기는 프로그램 메모리로 32K×16bit의 RAM이 사용된다. 데이터메모리로는 지역메모리와 공통메모리로 각각 32K×16bit의 RAM을 사용한다. 그리고 I/O 영역에는 분해능이 12bit 인 A/D, D/A 변환기를 내장하고 있으며, 48bit의 디지털 입출력 포트를 포함하고 있다. D/A변환기로는 제어 입력을 아날로그로 변환하여 서보드라이브로 출력한다. 디지털 출력 포트에서는 서보 On/Off, 서보 리셋을 위한 신호를 출력하고, 디지털 입력 포트에서는 로봇의 각 관절위치의 피드백값, 서보의 이상발생신호, 로봇 관절의 리미트 센서신호를 입력한다. 그리고 관절제어기의 상태를 작업자에게 보여부기 위해 출력포트를 통해 2개의 LED를 구동한다. 관절제어기를 구동하기 위한 제어프로그램의 ROM을 사용하거나, 메인 보드의 공통메모리를 통해 호스트 컴퓨터에서 다운로드하는 두가지 방법을 사용할 수 있다. 한 시스템에서는 다운로드 방식을 채택하고 있다. Machine Vision System을 운용하는 데 있어서, 카메라의 위치를 신속하게 변화시킬 수가 있으며, 카메라가 피사체 부품을 가장 잘 확인 할 수 있는 위치로의 이동이 자유로워지므로 해서 Visoin System 전체의 검시 정밀도에 기여하는 바가 크며, 서보 콘트롤러가 고속의 TMS320C5X Chip을 사용하기 때문에 카메라 위치 이동의 실시간 실현이 가능하므로 해서 전체 비젼 시스팀의 검사 시간을 단축시킬 수 있기 때문에 부품 검사의 능률을 크게 향상시킬 수가 있으리라 사료된다.