KR101203162B1 - Method of controlling roll-to-roll printing process using adaptive simulation - Google Patents

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윤덕균
이승현
강동우
최영만
조정대
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한국기계연구원
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Abstract

PURPOSE: A method for controlling a roll-to-roll printing process adapting an adaptive simulation is provided to reflect a result in which details or a whole of a roll-to-roll process is modeled as formulas to a controller and a control algorithm and to feed-back various kinds of process values of a production process on a real time basis, thereby proving and improving the model and algorithm. CONSTITUTION: A method for controlling a roll-to-roll printing process adapting an adaptive simulation comprises next steps. A numerical model of a roll-to-roll continuous process printing system is set(S101). A controller is designed based on the numerical model(S102). The roll-to-roll printing process is simulated by using the controller and numerical model(S103). The roll-to-roll continuous process printing system is driven by the controller(S113). An output value of a simulation state of the roll-to-roll printing process is output(S114). An output value of a driving state of the roll-to-roll printing process is output. An error is calculated by comparing the output values of the simulation state and driving state. When the calculated error is a set-up value or greater, the numerical model is reset by correcting a system variable. The controller is tuned based on the reset numerical model. [Reference numerals] (AA) Start; (BB) No; (CC) Yes; (DD) Finish; (S101) Setting a numerical model and system; (S102) Designing/tuning a controller; (S103) Simulation; (S104) State output; (S113) R2R device operation; (S114) State output; (S120) Lower than an error?

Description

적응형 시뮬레이션을 적용한 롤투롤 인쇄공정 제어방법{METHOD OF CONTROLLING ROLL-TO-ROLL PRINTING PROCESS USING ADAPTIVE SIMULATION}Roll-to-roll printing process control method using adaptive simulation {METHOD OF CONTROLLING ROLL-TO-ROLL PRINTING PROCESS USING ADAPTIVE SIMULATION}

본 발명은 롤투롤 인쇄공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웹의 중첩 정밀도를 제어할 수 있는 롤투롤 인쇄공정 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a roll-to-roll printing process, and more particularly to a roll-to-roll printing process control method that can control the overlapping accuracy of the web.

롤투롤 공정(roll-to-roll process)은 플라스틱 필름이나 종이와 같이 두께에 비해 폭과 길이가 매우 큰 웹(web)을 언와인더(unwinder)에서 리와인더(rewinder)까지 이송하는 중간에 프린팅(printing), 코팅(coating), 패터닝(patterning)과 같은 여러 생산기법을 적용한 공정이다. The roll-to-roll process is the process of printing a web that is very large in width and length compared to its thickness, such as plastic film or paper, from unwinder to rewinder. It is a process that applies various production techniques such as printing, coating and patterning.

이 공정은 전통적으로 필름류 생산과 미디어인쇄에 사용되어 왔으며 RFID 태그(tag), 박막태양전지, 슈퍼캐패시터, 박막트랜지스터, 박막조명, 유연디스플레이 등의 인쇄전자소자 생산 등에도 응용되고 있다. 기존의 롤투롤 공정은 신문, 잡지와 같은 미디어인쇄나 직물류, 필름 등의 생산에 이용되어 왔기 때문에 중첩정밀도(registration)가 최소 수십 μm 수준이었으나, 전자소자 생산을 위해서는 이를 수 μm 수준까지 보완할 필요가 있다. This process has traditionally been used for film production and media printing. It is also applied to the production of printed electronic devices such as RFID tags, thin film solar cells, supercapacitors, thin film transistors, thin film lighting, and flexible displays. Conventional roll-to-roll processes have been used for media printing such as newspapers and magazines, and for the production of textiles and films. Therefore, registration registration was at least several tens of micrometers, .

기존에는 중첩정밀도를 향상시키기 위한 방법으로 생산공정의 일부분을 수식으로 모델링 후 시뮬레이션을 통해 제어기 및 제어알고리즘을 설계한 후에 생산공정과 관련된 수치 (예를 들어, 웹 장력(web tension), 이송속도(transport velocity), 중첩정밀도(registration) 등)을 측정하여 이를 이용한 피드백 제어법 등이 사용되어 왔다. 그러나 시뮬레이션 결과가 실제 공정을 모사하는 것에 대한 증명(validation) 및 발전(improvement)이 실시간으로 이루어지지 않은 채로 제어기와 알고리즘을 설계한다든지, 수집된 수치값을 피드백 제어를 할 때 요소부품의 생산공차를 고려하지 않은 시뮬레이션 후 제어기 설계로 인해 실제와 시뮬레이션 상에서의 오차가 존재해 왔다.In the past, modeling of a part of the production process as a method to improve the superposition precision, after designing the controller and control algorithm through simulation, numerical values related to the production process (for example, web tension, transport velocity, registration, etc.) and feedback control method using the same have been used. However, if the simulation results show that the controller and algorithm are designed without validation and improvement in real-time simulations, and that the collected numerical values are used to control the production tolerance of the component parts There has been an error between the actual and the simulation due to the controller design after the simulation without considering the simulation results.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 롤투롤 공정의 세부 또는 전체를 수식으로 모델링한 결과를 제어기와 제어 알고리즘 설계에 반영하고 생산공정의 각종 공정수치를 실시간으로 피드백함으로써 모델과 알고리즘을 증명하고 발전시킬 수 있는 롤투롤 인쇄공정 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Based on the technical background as described above, the present invention reflects the results of modeling the details or the whole of the roll-to-roll process in the design of the controller and the control algorithm, and feeds back various process values of the production process in real time to provide the model and algorithm. It is an object of the present invention to provide a roll-to-roll printing process control method that can be proved and developed.

본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 인쇄공정 제어방법은, 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 수치모델을 설정하는 수치모델 설정단계; 상기 수치모델을 기반으로 제어기를 설계하는 제어기 설계단계; 상기 제어기와 상기 수치모델을 이용하여 상기 롤투롤 인쇄공정을 시뮬레이션 하는 시뮬레이션 단계; 상기 제어기에 의하여 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템을 구동하는 시스템 구동단계; 상기 롤투롤 인쇄공정의 시뮬레이션 상태 출력값을 출력하는 단계; 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 구동 상태 출력값을 출력하는 단계; 상기 시뮬레이션 상태 출력값과 상기 구동 상태 출력값을 비교하여 오차를 계산하는 상태출력 비교단계; 상기 상태출력 비교단계에서 계산된 오차가 설정된 값 이상인 경우 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 상기 수치모델 설정단계에서 시스템 변수를 수정하여 상기 수치모델을 재설정하는 수치모델 재설정단계; 및 상기 재설정된 수치모델을 기반으로 상기 제어기를 튜닝하는 제어기 튜닝단계를 포함하고, 상기 튜닝된 제어기에 의하여 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템을 재구동하고 상기 재설정된 수치모델에 기반하여 상기 시뮬레이션을 재수행한다.Roll to roll printing process control method according to an embodiment of the present invention, the numerical model setting step of setting the numerical model of the roll-to-roll continuous process printing system; A controller design step of designing a controller based on the numerical model; A simulation step of simulating the roll-to-roll printing process using the controller and the numerical model; A system driving step of driving the roll-to-roll continuous process printing system by the controller; Outputting a simulation state output value of the roll-to-roll printing process; Outputting a drive state output value of the roll-to-roll continuous process printing system; A state output comparing step of calculating an error by comparing the simulation state output value with the driving state output value; A numerical model resetting step of resetting the numerical model by modifying a system variable in the numerical model setting step of the roll-to-roll continuous process printing system when the error calculated in the state output comparing step is equal to or greater than a set value; And a controller tuning step of tuning the controller based on the reset numerical model, wherein the tuned controller restarts the roll-to-roll continuous process printing system and restarts the simulation based on the reset numerical model. Do it.

상기한 바와 같은 롤투롤 인쇄공정 제어방법에 의하면, 롤투롤 공정의 세부 또는 전체를 수식으로 모델링한 결과를 제어기와 제어 알고리즘 설계에 반영하고 생산공정의 각종 공정수치를 실시간으로 피드백함으로써 모델과 알고리즘을 증명하고 발전시킬 수 있으며, 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.According to the control method of the roll-to-roll printing process as described above, the model and algorithm are applied by reflecting the result of modeling the detail or the whole of the roll-to-roll process by the formula to the controller and the control algorithm design and feeding back various process values of the production process in real time. It can prove and develop and improve nesting precision.

또한 반복을 통해 시스템 모델(S/W)을 실제 장비에 맞게 지능적으로 진화시킬 수 있으며 이때 얻어진 모델을 통해 장비의 구동특성을 이해하고 예측할 수 있다. 이때 생산공차와 관련된 기구적인 오차도 공정모델에 반영될 수 있다. In addition, the system model (S / W) can be intelligently evolved according to the actual equipment through iteration, and the model obtained at this time can understand and predict the driving characteristics of the equipment. In this case, mechanical errors related to production tolerances may be reflected in the process model.

그리고 실제 장비를 통해 증명된 모델을 이용함으로써 중첩 정밀도 제어에 최적화된 제어기 설계가 가능하다. 이후 증명된 시뮬레이션 모델을 이용하여 실제 얻어지는 수치값을 활용하여 공정결과를 예측할 수 있다. 이렇게 증명된 모델을 이용할 경우 각종 제어 소프트웨어 알고리즘을 사전에 소프트웨어적인 테스트가 가능하여 개발기간을 단축시키는 효과도 있다.And by using the model proved by real equipment, it is possible to design the controller optimized for superposition precision control. After that, it is possible to predict the process result by using the numerical value actually obtained by using the proven simulation model. Using this proven model, various control software algorithms can be tested in advance in software, which shortens the development period.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 연속공정 인쇄 시스템을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄공정 제어방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이다.
1 is a schematic view showing a roll-to-roll continuous process printing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for controlling a roll-to-roll printing process according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 연속공정 인쇄 시스템을 개략적으로 도시한 개략도이다.1 is a schematic view showing a roll-to-roll continuous process printing system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 롤투롤 연속공정 인쇄 시스템(100)은 언와인더(unwinder)(10)와 리와인더(rewinder)(40)를 구비하여 그 사이에서 웹(web)(15)을 이송시킨다. 상기 언와인더(10)는 상기 웹(15)을 감았다가 풀어내며 공급하는 기능을 하는 롤(roll)이고 상기 리와인더(40)는 상기 웹(15)을 다시 감아 회수하는 기능을 하는 롤이다.Referring to FIG. 1, a roll-to-roll continuous process printing system 100 according to the present embodiment includes an unwinder 10 and a rewinder 40, between which a web 15 . The unwinder 10 is a roll for winding and unwinding and supplying the web 15, and the rewinder 40 is a roll for rewinding and recovering the web 15.

상기 언와인더(10)와 리와인더(40) 사이에서 웹(15)에 접촉하여 회전하는 구동롤(20, 30), 텐션롤(16, 26, 36) 및 댄서(dancer)(28)가 위치하고 있으며, 이송되는 웹(15)에 근접하도록 이미지 센서(35)가 설치될 수 있다. 상기 구동롤(20, 30)은 웹(15)에 구동력을 제공하는 기능을 하고, 상기 텐션롤(16, 26, 36)은 웹(15)의 장력을 측정하는 기능을 하며, 상기 댄서(28)는 웹(15)의 장력을 제어하는 기능을 한다. 이미지 센서(35)는 이송되는 웹(15)의 이미지를 확인하여 중첩정밀도(registration)와 속도를 검출하는 기능을 한다.Between the unwinder 10 and the rewinder 40, drive rolls 20, 30, tension rolls 16, 26, 36, and dancers 28 that rotate in contact with the web 15 are located. The image sensor 35 may be installed to approach the web 15 to be transferred. The driving rolls 20 and 30 serve to provide a driving force to the web 15, and the tension rolls 16, 26 and 36 measure a tension of the web 15, and the dancer 28. ) Serves to control the tension of the web 15. The image sensor 35 checks an image of the web 15 to be transferred to detect overlapping precision and speed.

제어기(50)는 상기 언와인더(10), 구동롤(20, 30), 댄서(28) 및 리와인더(40)와 연결되면서 이들 각각의 구성으로 제어신호를 전송할 수 있으며, 이들 각각의 구성으로부터 구동 출력값을 전송 받을 수도 있다. 즉, 상기 제어기(50)는 상기 언와인더(10), 구동롤(20, 30) 및 리와인더(40)를 구동하는 각각의 구동 모터들(미도시)에 모터의 회전위상, 모터의 회전속도, 모터의 회전가속도 등을 제어할 수 있는 제어신호를 전송할 수 있으며, 이러한 제어신호를 기반으로 운행한 상기 구동 모터들의 운행 결과 출력되는 구동 출력값을 전송 받을 수 있다. 또한 상기 제어기(50)는 댄서(28)를 구동하는 구동 모터(미도시) 또는 액추에이터(미도시)에 댄서의 위치, 댄서의 속도, 댄서의 가속도 등을 제어할 수 있는 제어신호를 전송할 수 있으며, 이러한 제어신호를 기반으로 운행한 상기 댄서(28)의 구동모터 또는 액추에이터의 운행 결과 출력되는 구동 출력값을 전송 받을 수 있다.The controller 50 is connected to the unwinder 10, the driving rolls 20 and 30, the dancers 28, and the rewinder 40, and transmits control signals in their respective configurations. You can also receive a drive output. That is, the controller 50 rotates the phase of the motor in each of the driving motors (not shown) for driving the unwinder 10, the driving rolls 20, 30, and the rewinder 40, and the rotational speed of the motor. The controller may transmit a control signal for controlling the rotation acceleration of the motor, and may receive a driving output value output as a result of the driving of the driving motors driven based on the control signal. In addition, the controller 50 may transmit a control signal for controlling the position of the dancer, the speed of the dancer, the acceleration of the dancer, and the like to a driving motor (not shown) or an actuator (not shown) for driving the dancer 28. In addition, a driving output value output as a result of the driving of the driving motor or the actuator of the dancer 28 operating based on the control signal may be received.

한편, 제어기(50)는 텐션롤(16, 26, 36)과 이미지 센서(35)와 연결되면서 이들 각각의 구성으로부터 상태 출력값을 전송 받을 수 있다. 즉, 상기 텐션롤(16, 26, 36)에는 로드셀(미도시)이 장착되어 웹의 장력(tension)을 측정하며, 이렇게 측정된 웹의 장력의 상태 출력값은 상기 제어기(50)로 전송될 수 있다. 또한 상기 이미지 센서(35)는 이송되는 웹(15)을 촬영한 이미지를 이용하여 웹 이송 속도(transport velocity)를 검출하거나 중첩정밀도를 검출할 수 있으며, 이렇게 검출된 웹 이송 속도 또는 중첩정밀도 상태 출력값은 상기 제어기(50)로 전송될 수 있다.On the other hand, the controller 50 is connected to the tension rolls 16, 26, 36 and the image sensor 35 may receive a state output value from each of these components. That is, a load cell (not shown) is attached to the tension rolls 16, 26 and 36 to measure the tension of the web, and the measured state output value of the web can be transmitted to the controller 50 have. In addition, the image sensor 35 may detect a web transport velocity or an overlapping precision using an image of the web 15 being transported, and may detect the web conveying speed or the overlapping precision state output value. May be transmitted to the controller 50.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄공정 제어방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method for controlling a roll-to-roll printing process according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 롤투롤 인쇄공정 제어방법은 롤투롤 연속공정 인쇄시스템을 구동하여 롤투롤 인쇄공정을 수행하는 과정에서 적용될 수 있으며, 이하의 단계를 포함하여 구성될 수 있다.The roll-to-roll printing process control method according to the present embodiment may be applied in a process of performing a roll-to-roll printing process by driving a roll-to-roll continuous process printing system, and may include the following steps.

먼저, 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 수치모델(numerical models)을 설정한다(S101).First, numerical models of the roll-to-roll continuous process printing system are set (S101).

상기 수치모델은 웹 이송 모델(web longitudinal dynamics model), 웹 사행 모델(web lateral dynamics model), 피인쇄체 건조 및 경화 모델(printed feature drying/sintering model), 롤 타입 인쇄 모델(roll printing model), 코팅 모델(coating model), 패터닝 모델(patterning model), 중첩정밀도 모델(registration dynamics model) 중 적어도 하나를 포함한다.The numerical model includes web longitudinal dynamics model, web lateral dynamics model, printed feature drying / sintering model, roll printing model, coating At least one of a model, a patterning model, and a registration dynamics model.

상기 피인쇄체 건조 및 경화 모델에서는 열풍 건조, UV(Ultraviolet) 건조, NIR(Near Infrared) 건조, IR(Infrared) 건조, IPL(Intense Pulsed Light) 건조, 레이저 건조를 피인쇄체의 특성에 따라 선택적으로 포함할 수 있다.In the printed object drying and curing model, hot air drying, UV (Ultraviolet) drying, NIR (Near Infrared) drying, IR (Infrared) drying, IPL (Intense Pulsed Light) drying, and laser drying are selectively included according to the characteristics of the substrate. can do.

상기 롤 타입 인쇄 모델에서는 그라비아(gravure) 인쇄, 그라비아 옵셋(gravure-offset) 인쇄, 리버스 그라비아 옵셋(reverse gravure-offset) 인쇄 공정 등을 인쇄물의 목적 및 피인쇄체의 특성에 따라 선택적으로 포함할 수 있다.In the roll type printing model, gravure printing, gravure offset printing, reverse gravure offset printing, and the like may be selectively included according to the purpose of the printed matter and the characteristics of the printed object. .

상기 코팅 모델에서는 슬롯다이(slot-die) 코팅, 리버스 그라비아(reverse gravure) 코팅 등의 코팅공정을 목적 및 피인쇄체의 특성에 따라 선택적으로 포함할 수 있다.In the coating model, a coating process such as slot-die coating and reverse gravure coating may be selectively included according to the purpose and characteristics of the printed object.

상기 패터닝 모델에서는 임프린팅(imprinting) 공정 등을 포함할 수 있다.The patterning model may include an imprinting process.

다음으로, 상기 수치모델을 기반으로 제어기(50)를 설계한다(S102).Next, the controller 50 is designed based on the numerical model (S102).

상기 제어기는 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative, PID) 제어기이며, 상기 제어기의 이득(gain) 값을 설정하여 설계할 수 있다. 또는 퍼지 제어 로직(Fuzzy control logic) 기법으로 튜닝할 수도 있다.The controller is a proportional-integral-derivative (PID) controller, and can be designed by setting a gain value of the controller. Alternatively, it may be tuned using a fuzzy control logic technique.

상기 제어기의 제어영역은 각 제어 대상에 따라 다르게 설정될 수 있다. 즉, 상기 언와인더, 리와인더, 구동롤의 모터를 제어하는 경우, 제어영역은 모터의 회전위상, 모터의 회전속도, 모터의 회전 가속도를 포함할 수 있다. 상기 댄서를 제어하는 경우, 제어영역은 댄서의 위치, 댄서의 속도, 댄서의 가속도를 포함할 수 있다. The control area of the controller may be set differently according to each control target. That is, in the case of controlling the motor of the unwinder, the rewinder, and the driving roll, the control region may include a rotational phase of the motor, a rotational speed of the motor, and a rotational acceleration of the motor. When controlling the dancer, the control region may include the position of the dancer, the speed of the dancer, and the acceleration of the dancer.

상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템이 인쇄 스테이지를 포함하고 제어기가 상기 인쇄 스테이지와 연결되어 이를 제어하는 경우, 제어영역은 인쇄 스테이지의 횡방향 위치, 인쇄 스테이지의 횡방향 이동속도, 인쇄 스테이지의 횡방향 가속도를 포함할 수 있다. 또한 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템이 웹 가이드 유닛을 포함하고 제어기가 상기 웹 가이드 유닛과 연결되어 이를 제어하는 경우, 제어영역은 웹 가이드 유닛의 회전량, 웹 가이드 유닛의 회전속도, 웹 가이드 유닛의 회전가속도를 포함할 수 있다.When the roll-to-roll continuous process printing system includes a print stage and a controller is connected to and controls the print stage, the control area includes a transverse position of the print stage, a transverse movement speed of the print stage, and a transverse acceleration of the print stage. It may include. In addition, when the roll-to-roll continuous process printing system includes a web guide unit and a controller is connected to and controls the web guide unit, the control area includes the rotation amount of the web guide unit, the rotation speed of the web guide unit, the web guide unit. It may include rotational acceleration.

상기 제어기의 설계 시에는 제어하고자 하는 시스템이 제어 가능한 안정화된 시스템(stable system)인지 확인할 필요가 있다. 안정화된 시스템이 아닌 경우(unstable system)에는 제어가능 영역(controllable region)에 한하여 시뮬레이션 및 장치 구동을 실행하여 모델 검증에 들어갈 수 있다.When designing the controller, it is necessary to confirm whether the system to be controlled is a controllable stable system. If the system is not stabilized (unstable system), only the controllable region can run simulation and device driving to enter model verification.

한편 상기 제어기 설계 시 롤투롤 인쇄공정 요구 시정수(time constant) 이내로 제어될 수 있도록 할 필요가 있다.Meanwhile, when designing the controller, it is necessary to control the roll-to-roll printing process within a required time constant.

다음으로, 상기 제어기와 상기 수치모델을 이용하여 상기 롤투롤 인쇄공정을 시뮬레이션 한다(S103). 그리고 상기 제어기에 의하여 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템을 구동한다(S113).Next, the roll-to-roll printing process is simulated using the controller and the numerical model (S103). Then, the roll-to-roll continuous process printing system is driven by the controller (S113).

다음으로, 상기 롤투롤 인쇄공정의 시뮬레이션 상태 출력값을 출력한다(S104). 그리고 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 구동 상태 출력값을 출력한다(S114).Next, the simulation state output value of the roll-to-roll printing process is output (S104). And outputs the drive state output value of the roll-to-roll continuous process printing system (S114).

상기 롤투롤 인쇄공정의 시뮬레이션 상태 출력값과 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 구동 상태 출력값은 장력(tension), 웹 속도(web velocity), 중첩정밀도(registration) 중 적어도 하나를 포함한다.The simulated state output value of the roll-to-roll printing process and the drive state output value of the roll-to-roll continuous process printing system include at least one of tension, web velocity, and regulation.

장력은 상기 텐션롤에 장착된 로드셀을 이용하여 측정될 수 있으며, 측정된 장력값은 제어기로 전달될 수 있다. 웹 속도는 상기 이미지 센서와 인코더(encoder)를 이용하여 측정될 수 있으며, 측정된 웹 속도값은 상기 제어기로 전달될 수 있다. 중첩정밀도도 이미지 센서를 이용하여 측정될 수 있으며, 측정된 중첩정밀도 값은 상기 제어기로 전달될 수 있다.The tension may be measured using a load cell mounted on the tension roll, and the measured tension value may be transmitted to the controller. The web speed may be measured using the image sensor and encoder, and the measured web speed value may be transmitted to the controller. The overlapping precision may also be measured using an image sensor, and the measured overlapping precision value may be transmitted to the controller.

다음으로, 상기 시뮬레이션 상태 출력값과 상기 구동 상태 출력값을 비교하여 오차를 계산하는 상태출력 비교단계를 수행한다(S120).Next, a state output comparison step of calculating an error by comparing the simulation state output value with the driving state output value is performed (S120).

상기 상태출력 비교단계에서 계산되는 상기 롤투롤 인쇄공정의 시뮬레이션 상태 출력값과 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 구동 상태 출력값은 동일한 종류의 출력값이다.The simulation state output value of the roll-to-roll printing process and the driving state output value of the roll-to-roll continuous process printing system calculated in the state output comparing step are output values of the same kind.

상기 상태 출력값의 비교는 안정화 구간(steady state)과 과도 거동(transient behavior) 구간에서 수행되며, 상기 시스템의 각 구성별로 시간 영역 응답을 확인할 수 있다. 즉, 상기 시스템이 구동된 후 시간에 따른 변화값이 안정화된 때(transient 구간이 끝나고 steady state로 dy/dt 값이 0에 가까워졌을 때)의 상태 출력값과 과도거동상태 출력값을 모두 비교한다.The comparison of the state output values is performed in a steady state and a transient behavior period, and the time domain response can be checked for each component of the system. That is, both the state output value and the transient behavior state output value are compared when the change value over time is stabilized (when the transient period is over and the dy / dt value approaches zero in the steady state) after the system is driven.

안정화 구간뿐만이 아닌 과도 거동의 상태 출력값을 비교하는 이유는 시스템 역학(system dynamics)에 영향을 끼치는 파라미터(parameter)들이 시뮬레이션 모델에 포함되기 때문이다. 과도 거동에 대한 예측도 정확하게 함으로써 정밀한 상태 제어가 가능한 제어기를 설계할 수 있다.The reason for comparing the state outputs of transient behavior as well as the stabilization interval is that the simulation model includes parameters that affect system dynamics. By accurately predicting the transient behavior, the controller can be designed for precise state control.

다음으로, 상기 상태출력 비교단계에서 계산된 오차가 설정된 값 이상인 경우 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 상기 수치모델 설정단계(S101)에서 시스템 변수를 수정하여 상기 수치모델을 재설정한다.Next, when the error calculated in the state output comparison step is greater than or equal to a set value, in the numerical model setting step (S101) of the roll-to-roll continuous process printing system, the numerical model is modified to reset the numerical model.

또한 상기 수치모델은 시스템 변수로 롤러 직경, 롤러 이심거리(eccentricity), 축 관성(axle inertia), 모터 응답시간, 기판 두께, 기판 계수(substrate modulus), 기판 점도(substrate viscosity), 기판 열팽창 계수(substrate coefficient of thermal expansion) 중 적어도 하나를 포함한다.The numerical model also includes system parameters such as roller diameter, roller eccentricity, axle inertia, motor response time, substrate thickness, substrate modulus, substrate viscosity, and substrate thermal expansion coefficient. substrate coefficient of thermal expansion).

상기 시뮬레이션 상태 출력값과 상기 인쇄시스템의 구동 상태 출력값의 오차가 설정된 값 또는 설정된 비율(%) 이하로 들어오는 경우에는 상기 시뮬레이션이 실제 시스템을 모사(模寫)한다고 판단할 수 있으며, 상기 수치모델이 검증되는 것이다.When the difference between the simulation state output value and the driving state output value of the printing system falls below a set value or a set percentage, it may be determined that the simulation simulates the actual system, and the numerical model is verified. Will be.

상기 재설정된 수치모델을 기반으로 상기 제어기 설계단계(S102)에서 상기 제어기를 튜닝한다. 상기 제어기 튜닝단계에서도 제어기의 이득 값을 재설정하여 튜닝할 수 있다.The controller is tuned in the controller design step S102 based on the reset numerical model. In the controller tuning step, the gain value of the controller may be reset and tuned.

상기 튜닝된 제어기에 의하여 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템을 재구동하고 상기 재설정된 수치모델에 기반하여 상기 시뮬레이션을 재수행한다.The tuned controller restarts the roll-to-roll continuous process printing system and re-runs the simulation based on the reset numerical model.

즉, 상기 시뮬레이션 상태 출력값과 구동 상태 출력값의 오차 계산 결과에 따라 상기 수치모델 설정단계 내지 상기 제어기 튜닝단계를 1회 이상 반복 수행할 수 있다. 이로써 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 수치모델을 실제 시스템과 근사하도록 설정할 수 있다.That is, the numerical model setting step or the controller tuning step may be repeated one or more times according to the error calculation result of the simulation state output value and the driving state output value. This allows the numerical model of the roll-to-roll continuous process printing system to be set to approximate the actual system.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

S101: 수치모델 설정단계 S102: 제어기 설계단계
S103: 시뮬레이션 단계 S104: 시뮬레이션 상태출력 단계
S113: 시스템 구동단계 S114: 시스템 상태출력 단계
S120: 상태출력 비교단계
10: 언와인더 15: 웹
16, 26, 36: 텐션롤 20, 30: 구동롤
23, 33: 건조기 28: 댄서
35: 이미지 센서 40: 리와인더
50: 제어기 100: 롤투롤 연속공정 인쇄시스템
S101: Numerical model setting step S102: Controller design step
S103: simulation step S104: simulation status output step
S113: System driving step S114: System status output step
S120: status output comparison step
10: Unwind 15: Web
16, 26, 36: tension roll 20, 30: driving roll
23, 33: dryer 28: dancer
35: image sensor 40: rewinder
50: controller 100: roll-to-roll continuous process printing system

Claims (8)

롤투롤 인쇄공정을 수행하는 롤투롤 연속공정 인쇄시스템 구동 시 상기 롤투롤 인쇄공정을 제어하는 방법에 있어서,
상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 수치모델을 설정하는 수치모델 설정단계;
상기 수치모델을 기반으로 제어기를 설계하는 제어기 설계단계;
상기 제어기와 상기 수치모델을 이용하여 상기 롤투롤 인쇄공정을 시뮬레이션 하는 시뮬레이션 단계;
상기 제어기에 의하여 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템을 구동하는 시스템 구동단계;
상기 롤투롤 인쇄공정의 시뮬레이션 상태 출력값을 출력하는 단계;
상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 구동 상태 출력값을 출력하는 단계;
상기 시뮬레이션 상태 출력값과 상기 구동 상태 출력값을 비교하여 오차를 계산하는 상태출력 비교단계;
상기 상태출력 비교단계에서 계산된 오차가 설정된 값 이상인 경우 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 상기 수치모델 설정단계에서 시스템 변수를 수정하여 상기 수치모델을 재설정하는 수치모델 재설정단계; 및
상기 재설정된 수치모델을 기반으로 상기 제어기를 튜닝하는 제어기 튜닝단계
를 포함하고,
상기 튜닝된 제어기에 의하여 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템을 재구동하고 상기 재설정된 수치모델에 기반하여 상기 시뮬레이션을 재수행하며,
상기 수치모델 설정단계 내지 상기 제어기 튜닝단계를 1회 이상 반복 수행하는 롤투롤 인쇄공정 제어방법.
In the method of controlling the roll-to-roll printing process when the roll-to-roll continuous process printing system for performing a roll-to-roll printing process,
A numerical model setting step of setting a numerical model of the roll-to-roll continuous process printing system;
A controller design step of designing a controller based on the numerical model;
A simulation step of simulating the roll-to-roll printing process using the controller and the numerical model;
A system driving step of driving the roll-to-roll continuous process printing system by the controller;
Outputting a simulation state output value of the roll-to-roll printing process;
Outputting a drive state output value of the roll-to-roll continuous process printing system;
A state output comparing step of calculating an error by comparing the simulation state output value with the driving state output value;
A numerical model resetting step of resetting the numerical model by modifying a system variable in the numerical model setting step of the roll-to-roll continuous process printing system when the error calculated in the state output comparing step is equal to or greater than a set value; And
A controller tuning step of tuning the controller based on the reset numerical model
Including,
Restarting the roll-to-roll continuous process printing system by the tuned controller and rerunning the simulation based on the reset numerical model;
Roll-to-roll printing process control method for repeating the numerical model setting step to the controller tuning step one or more times.
제 1 항에 있어서,
상기 수치모델은 웹 이송 모델, 웹 사행 모델, 피인쇄체 건조 및 경화 모델, 롤 타입 인쇄 모델, 코팅 모델, 패터닝 모델, 중첩정밀도 모델 중 적어도 하나를 포함하는 롤투롤 인쇄공정 제어방법.
The method of claim 1,
The numerical model may include at least one of a web feed model, a web meandering model, a printed object drying and curing model, a roll type printing model, a coating model, a patterning model, and an overlapping precision model.
제 1 항에 있어서,
상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 수치모델은 시스템 변수로 롤러 직경, 롤러 이심거리(eccentricity), 축 관성(axle inertia), 모터 응답시간, 기판 두께, 기판 계수(substrate modulus), 기판 점도(substrate viscosity), 기판 열팽창 계수(substrate coefficient of thermal expansion) 중 적어도 하나를 포함하는 롤투롤 인쇄공정 제어방법.
The method of claim 1,
The numerical model of the roll-to-roll continuous printing system is a system variable such as roller diameter, roller eccentricity, axle inertia, motor response time, substrate thickness, substrate modulus, substrate viscosity. ), A method of controlling a roll-to-roll printing process comprising at least one of a substrate coefficient of thermal expansion.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative, PID) 제어기이고,
상기 제어기 설계단계 및 상기 제어기 튜닝단계에서 상기 제어기의 각 이득(gain) 값을 설정하고 튜닝하는 롤투롤 인쇄공정 제어방법.
The method of claim 1,
The controller is a proportional-integral-derivative (PID) controller,
Roll-to-roll printing process control method for setting and tuning each gain value of the controller in the controller design step and the controller tuning step.
제 1 항에 있어서,
상기 롤투롤 인쇄공정의 시뮬레이션 상태 출력값과 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 구동 상태 출력값은 장력(tension), 웹 속도(web velocity), 중첩정밀도(registration) 중 적어도 하나를 포함하는 롤투롤 인쇄공정 제어방법.
The method of claim 1,
The simulation state output value of the roll-to-roll printing process and the driving state output value of the roll-to-roll continuous process printing system may include at least one of tension, web velocity, and overlap precision. Way.
제 1 항에 있어서,
상기 상태출력 비교단계에서 계산되는 상기 롤투롤 인쇄공정의 시뮬레이션 상태 출력값과 상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템의 구동 상태 출력값은 동일한 종류의 출력값인 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄공정 제어방법.
The method of claim 1,
And a simulation state output value of the roll-to-roll printing process and the driving state output value of the roll-to-roll continuous process printing system calculated in the state output comparing step are output values of the same kind.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 롤투롤 연속공정 인쇄시스템은,
웹(web)을 감았다가 풀어내며 공급하는 언와인더(unwinder);
상기 웹을 다시 감아 회수하는 리와인더(rewinder);
상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에서 상기 웹에 접촉하여 회전하면서 이송 구동력을 제공하는 구동롤;
상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에서 상기 웹에 접촉하여 회전하면서 상기 웹의 장력(tension)을 검출하는 텐션롤;
상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에서 상기 웹에 접촉하여 회전하면서 상기 웹의 장력을 제어하는 댄서(dancer);
상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에서 이송되는 상기 웹에 근접하도록 설치되어 중첩정밀도(registration) 및 속도를 검출하는 이미지 센서
를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄공정 제어방법.
The method of claim 1,
The roll-to-roll continuous process printing system,
An unwinder that winds, unwinds and supplies the web;
A rewinder for rewinding and rewinding the web;
A driving roll providing a driving force while rotating in contact with the web between the unwinder and the rewinder;
A tension roll configured to detect a tension of the web while rotating in contact with the web between the unwinder and the rewinder;
A dancer controlling the tension of the web while rotating in contact with the web between the unwinder and the rewinder;
An image sensor installed close to the web transported between the unwinder and the rewinder to detect overlapping precision and speed
Roll to roll printing process control method comprising a.
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