KR101272654B1 - 엔코더 보정 방법 및, 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔코더 보정 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 서보모터에 전원인가시에 절대위치 엔코더의 불연속구간으로 인한 오차를 최소화할 수 있는 엔코더 보정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 엔코더 보정 방법은 서보모터의 절대위치 엔코더가 불연속구간인 경우에 에러플래그를 설정하고 사용자에게 통보하는 에러플래그 설정단계 및, 상기 절대위치 엔코더가 상기 불연속구간을 벗어난 경우에 상대위치 엔코더를 보정하는 상대위치 엔코더 보정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔코더 보정 방법 및, 그 장치{ENCODER COMPENSATION METHOD AND, THE DEVICE}
본 발명은 엔코더 보정 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 서보모터에 전원인가시에 절대위치 엔코더의 불연속구간으로 인한 오차를 최소화할 수 있는 엔코더 보정 방법에 관한 것이다.
서보모터는 통상 가변저항(Potentiometer)을 기어의 최종단에 부착하여 절대위치를 판단하며, 이러한 절대위치의 판단 수단을 절대위치 엔코더라 한다. 따라서, 모터의 변화량은 기어 트레인(gear train)에 의해 절대위치 엔코더의 변화로 나타나게 된다. 이와 같은 시스템 구성은 응답지연을 발생하며 이러한 지연문제를 해결하기 위해 모터단에 별도의 엔코더가 부착될 수 있으며, 이를 상대위치 엔코더라 한다.
일반적으로, 산업용 로봇은 모터단에 상대위치 엔코더를 달고, 기어열의 끝단에 절대위치 엔코더를 달수도 있다. 통상 산업용 로봇의 절대위치 엔코더는 고분해능에 비용이 비싸나, 서비스업 로봇은 모터단의 상대위치 엔코더가 고분해능이되고, 절대위치 엔코더가 저분해능이 되게 된다.
여기서, 서비스업 로봇의 상대위치 엔코더는 전원이 인가된 시점에 정확한 위치를 알 수 없으므로, 절대위치 엔코더를 통해 보정을 한다. 그러나, 가변저항을 사용하는 절대위치 엔코더의 특성상 동작각도가 일부 구간에 한정되며, 정확한 측정이 불가능한 불연속구간이 발생하게 된다.
도 1은 통상적인 서보모터의 동작 각도 상에 불연속구간이 도시된 서보모터의 일측면도이다.
도 1을 참조하면, 통상의 서보모터(servomotor)는 동작 구간상에 인식불가능 각도(invalid angle)인 불연속구간이 발생되며, 이러한 불연속구간은 절대위치 엔코더에 사용되는 가변저항의 특성에 기인한다. 도 1은 300도에서 360도 사이에 불연속구간이 존재함을 보여준다.
도 2는 절대위치 엔코더에 의한 가변저항의 특성을 도시한 그래프이며, 도 3은 도 2의 가변저항의 특성에 따른 불연속구간의 예를 도시한 그래프이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 가변저항은 전체구간(Full range)상에 일정량의 유효구간(Valid range)을 갖고, 나머지는 불연속구간이 된다. 여기서, 유효구간을 제외한 불연속구간에서는 가변저항에 어떤 저항 또는 전압이 읽히는지 알 수 없다. 따라서, 불연속구간에서는 부정확한 절대위치 엔코더 값으로 상대위치 엔코더를 보정할 경우, 위치정밀도에 오차가 발생하며, 전원인가시의 절대위치 엔코더의 위치에 따라 동일한 동작명령에도 상이한 위치로 이동하는 문제가 발생될 수 있다.
예를 들어, 도 3의 불연속구간인 A구간에서는 절대위치 엔코더의 가변저항이 동일한 크기의 저항 또는 전압을 갖게 되므로, A구간의 어느 위치에서 보정을 하더라도 동일한 값으로 상대위치 엔코더 보정값이 결정된다. 따라서, 로봇의 서보모터가 상대위치 엔코더를 보정해 A구간에서 유효구간으로 이동할 경우, 동일한 명령에도 도착하는 위치가 달라지는 문제가 발생한다.
따라서, 최근의 엔코더 보정 방법은 불연속구간으로 인한 오차를 최소화하고 잘못된 보정을 사용자에게 알릴 수 있는 환경이 필요하다.
종래와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 목적은 전원인가시 불연속구간에 따른 잘못된 보정을 연속구간에서 재보정함으로써, 불연속구간으로 인한 보정 오차 발생을 최소화할 수 있는 엔코더 보정 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 에러플래그를 설정함으로써, 사용자가 오류를 실시간으로 확인할 수 있는 엔코더 보정 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 불연속구간에서 잘못된 보정이 발생된 경우 사용자에게 통보함으로써, 사용자가 직접 수동으로 보정할 수 있는 엔코더 보정 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 불연속구간에서 절대위치 엔코더로 제어하고 절대위치 엔코더와 상대위치 엔코더의 보정에 의한 데이터를 비교하여 기설정된 값 이상인 경우 상대위치 엔코더를 재보정함으로써, 불연속구간으로 인한 보정 오차 발생을 최소화할 수 있는 엔코더 보정 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 엔코더 보정 방법은 서보모터의 절대위치 엔코더가 불연속구간인 경우에 에러플래그를 설정하고 사용자에게 통보하는 에러플래그 설정단계 및, 상기 절대위치 엔코더가 상기 불연속구간을 벗어난 경우에 상대위치 엔코더를 보정하는 상대위치 엔코더 보정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 엔코더 보정 방법은 서보모터의 절대위치 엔코더가 불연속구간에 있는지 판단하는 불연속구간 여부 판단단계, 상기 불연속구간에서 상대위치 엔코더를 보정하는 상대위치 엔코더 보정단계, 에러플래그를 설정하고 사용자에게 통보하는 에러플래그 설정단계 및, 상기 불연속구간을 벗어난 경우에 상기 상대위치 엔코더를 재보정하는 상대위치 엔코더 재보정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 엔코더 보정 방법은 전원 인가시에 서보모터의 절대위치 엔코더가 불연속구간인지 판단하는 불연속구간 여부 판단단계, 상기 불연속구간에서 절대위치 엔코더의 데이터로 상기 서보모터를 제어하는 절대위치 엔코더 제어단계, 상기 절대위치 엔코더가 상기 불연속구간을 벗어난 경우에 상대위치 엔코더를 보정하는 상대위치 엔코더 보정단계, 상기 상대위치 엔코더의 데이터로 상기 서보모터의 위치를 제어하는 상대위치 엔코더 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절대위치 엔코더와 상기 상대위치 엔코더의 상기 보정에 의한 데이터를 비교하여 기설정된 값 이상인 경우 상기 상대위치 엔코더를 재보정하는 상대위치 엔코더 재보정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상대위치 엔코더 보정단계는 상기 사용자에 의한 외부의 명령어 신호에 의해 수동으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 엔코더 보정 장치는 서보모터의 절대위치 엔코더 또는 상대위치 엔코더와 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부, 상기 절대위치 엔코더가 불연속구간에 있거나 상기 불연속구간을 벗어난 경우 상기 상대위치 엔코더의 보정을 실시하는 보정부 및, 상기 불연속구간이거나 상기 불연속구간에서 보정된 경우에 에러플래그를 설정하고 사용자에게 통보하는 알람부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 엔코더 보정 장치는 상기 절대위치 엔코더와 상기 상대위치 엔코더의 데이터를 비교하는 비교부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이,본 발명의 엔코더 보정 방법은 전원인가시 불연속구간에 따른 잘못된 보정을 연속구간에서 재보정함으로써, 불연속구간으로 인한 보정 오차 발생을 최소화할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명의 엔코더 보정 방법은 에러플래그를 설정함으로써, 사용자가 오류를 실시간으로 확인할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명의 엔코더 보정 방법은 불연속구간에서 잘못된 보정이 발생된 경우 사용자에게 통보함으로써, 사용자가 직접 수동으로 보정할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명의 엔코더 보정 방법은 불연속구간에서 절대위치 엔코더로 제어하고 절대위치 엔코더와 상대위치 엔코더의 보정에 의한 데이터를 비교하여 기설정된 값 이상인 경우 상대위치 엔코더를 재보정함으로써, 불연속구간으로 인한 보정 오차 발생을 최소화할 수 있는 환경을 제공한다.
도 1은 통상적인 서보모터의 동작 각도 상에 불연속구간이 도시된 서보모터의 일측면도이다.
도 2는 절대위치 엔코더에 의한 가변저항의 특성을 도시한 그래프이다.
도 3은 도 2의 가변저항의 특성에 따른 불연속구간의 예를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 엔코더 보정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 엔코더 보정 방법의 개략적인 과정을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 엔코더 보정 방법의 과정을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 엔코더 보정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 1의 따른 본 발명의 엔코더 보정 장치는 데이터 송수신부(2), 알람부(4), 보정부(6), 비교부(8), 데이터 베이스(10) 및, 제어부(12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
데이터 송수신부(2)는 서보모터의 절대위치 엔코더 및 상대위치 엔코더와 관련된 각종 데이터를 송수신한다.
알람부(4)는 절대위치 엔코더가 불연속구간에 있거나 상기 불연속구간에서 상대위치 엔코더가 보정된 경우에 에러플래그(error flag)를 설정하고 사용자에게 통보한다. 이는 불연속구간에서 상대위치 엔코더의 보정이 불확실하다는 오류를 표시하고 이를 사용자에게 알리기 위함이다.
또한, 알람부(4)는 잘못된 보정이 발생한 경우 에러플래그를 사용자에게 알리기 위해 알람을 발생하거나 엘이디로 표시함으로써 오류 발생 가능성을 알릴 수도 있을 것이다.
보정부(6)는 절대위치 엔코더가 불연속구간에서 있을 때 상대위치 엔코더를 보정하거나, 상기 불연속구간을 벗어난 경우에 상기 상대위치 엔코더를 재보정한다. 여기서, 보정은 하기 제어부(12)의 명령을 통해 자동으로 이루어질 수도 있으며, 사용자가 유무선 통신으로 재보정 명령어를 입력하여 수행될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 엔코더 보정 장치는 에러플래그를 설정하여 사용자가 오류를 실시간으로 확인할 수 있으며, 불연속구간에서 잘못된 보정이 발생된 경우 사용자에게 통보함으로써 사용자가 직접 수동으로 보정할 수 있는 환경을 제공한다.
비교부(8)는 절대위치 엔코더와 상대위치 엔코더의 데이터를 비교하여 양 데이터의 차이가 기설정된 값 이상인 경우 이를 제어부(12)에 전달한다. 이는 불연속구간에서의 상대위치 엔코더의 보정에 오류가 발생되어 상대위치 엔코더를 재보정하기 위함이다. 따라서, 본 발명의 엔코더 보정 장치는 불연속구간에서 절대위치 엔코더로 제어하고 절대위치 엔코더와 상대위치 엔코더의 보정에 의한 데이터를 비교하여 기설정된 값 이상인 경우 상대위치 엔코더를 재보정함으로써, 불연속구간으로 인한 보정 오차 발생을 최소화할 수 있다.
데이터 베이스(10)는 절대위치 엔코더의 데이터와 상대위치 엔코더의 데이터 및, 보정과 관련된 각종 파라미터를 저장하고 하기 제어부(12)로 전달한다.
제어부(12)는 엔코더 보정 장치의 각종 모듈 및 하위 구성 요소의 동작이 원활하게 수행되도록 제어한다. 따라서, 제어부(12)는 데이터 송수신부(2)가 절대위치 엔코더 및 상대위치 엔코더와 데이터 송수신하고, 보정부(6)가 보정을 실시하거나 알람부(4)가 에러플래그를 설정해 사용자에게 통보하도록 각종 명령어를 발생하여 본 발명의 엔코더 보정 장치를 제어한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 엔코더 보정 방법의 개략적인 과정을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 엔코더 보정 방법은 불연속구간 여부 판단단계, 에러플래그 설정단계 및, 상대위치 엔코더 보정 단계와 재보정 단계로 이루어진다.
우선, 서보모터에 전원을 인가하고, 절대위치 엔코더가 불연속구간에 있는지 판단한다(S10,S12).
절대위치 엔코더가 불연속구간에 있는 경우에 알람부(4)가 에러플래그를 설정하고 이를 사용자에게 통보하며, 보정부(6)가 상대위치 엔코더를 보정한다(S14,S16). 물론, 보정부(6)가 상대위치 엔코더를 보정 한 뒤에 알람부(4)가 에러플래그를 설정할 수도 있다. 이는 불연속구간에서 상대위치 엔코더의 보정이 불확실할 수 있음을 사용자에게 알리기 위함이다.
그리고, 절대위치 엔코더가 불연속구간을 벗어난 경우 절대위치 엔코더 값을 이용하여 상대위치 엔코더를 재보정한다(S18).
따라서,본 발명의 엔코더 보정 방법은 전원인가시 불연속구간에 따른 잘못된 보정을 연속구간에서 재보정함으로써, 불연속구간으로 인한 보정 오차 발생을 최소화할 수 있는 환경을 제공한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 엔코더 보정 방법의 과정을 나타내는 순서도이다.
서보모터에 전원을 인가하고, 절대위치 엔코더가 불연속구간에 있는지 판단한다(S20,S22).
절대위치 엔코더가 불연속구간에 있는 경우에는 절대위치 엔코더로 서보모터를 제어하고(S24), 절대위치 엔코더가 불연속구간을 벗어나면 절대위치 엔코더 값을 이용하여 상대위치 엔코더를 보정한다(S26).
그리고, 절대위치 엔코더가 불연속구간을 벗어난 연속구간에서는 상대위치 엔코더로 서보모터를 제어하게 된다(S28).
여기서, 절대위치 엔코더와 상대위치 엔코더의 데이터가 기설정된 값을 초과하여 보정에 문제가 있는지를 판단하며, 양 데이터 값이 기설정된 값 이상인 경우에는 상대위치 엔코더를 재보정하게 된다(S30,S32).
이상에서, 본 발명에 따른 엔코더 보정 방법 및 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
2: 데이터 송수신부 4: 알람부
6: 보정부 8: 비교부
10: 데이터 베이스 12: 제어부

Claims (7)

  1. 서보모터의 절대위치 엔코더가 불연속구간인 경우에 에러플래그를 설정하고 사용자에게 통보하는 에러플래그 설정단계; 및
    상기 절대위치 엔코더가 상기 불연속구간을 벗어난 경우에 상대위치 엔코더를 보정하는 상대위치 엔코더 보정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더 보정 방법.
  2. 서보모터의 절대위치 엔코더가 불연속구간에 있는지 판단하는 불연속구간 여부 판단단계;
    상기 불연속구간에서 상대위치 엔코더를 보정하는 상대위치 엔코더 보정단계;
    상기 불연속구간이거나 상기 불연속구간에서 상기 보정이 불확실하다는 에러플래그를 설정하고 사용자에게 통보하는 에러플래그 설정단계; 및
    상기 불연속구간을 벗어난 경우에 상기 상대위치 엔코더를 재보정하는 상대위치 엔코더 재보정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더 보정 방법.
  3. 전원 인가시에 서보모터의 절대위치 엔코더가 불연속구간인지 판단하는 불연속구간 여부 판단단계;
    상기 불연속구간에서 절대위치 엔코더의 데이터로 상기 서보모터를 제어하는 절대위치 엔코더 제어단계;
    상기 절대위치 엔코더가 상기 불연속구간을 벗어난 경우에 상대위치 엔코더를 보정하는 상대위치 엔코더 보정단계; 및
    상기 상대위치 엔코더의 데이터로 상기 서보모터의 위치를 제어하는 상대위치 엔코더 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더 보정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절대위치 엔코더와 상기 상대위치 엔코더의 상기 보정에 의한 데이터의 차이를 비교하여 기설정된 값 이상인 경우 상기 상대위치 엔코더를 재보정하는 상대위치 엔코더 재보정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더 보정 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상대위치 엔코더 보정단계는
    상기 사용자에 의한 외부의 명령어 신호에 의해 수동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 엔코더 보정 방법.
  6. 서보모터의 절대위치 엔코더 또는 상대위치 엔코더의 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부;
    상기 절대위치 엔코더가 불연속구간에 있거나 상기 불연속구간을 벗어난 경우 상기 상대위치 엔코더의 보정을 실시하는 보정부; 및
    상기 불연속구간이거나 상기 불연속구간에서 상기 상대위치 엔코더가 보정된 경우에 에러플래그를 설정하고 사용자에게 통보하는 알람부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더 보정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절대위치 엔코더와 상기 상대위치 엔코더의 데이터를 비교하는 비교부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더 보정 장치.
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