KR102137179B1 - Location Correction apparatus for controlling Actuator location and Control Method Therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액추에이터의 미세 위치 조정을 위한 위치 보정 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 액추에이터의 제어를 수행하는 위치 보정 장치는 제어장비로부터 전송된 명령을 처리하여 위치 오차 보상값을 생성하는 입력신호처리부; 오차 보상 값을 LUT(Look Up Table)값으로 메모리에 저장하는 오차보상값저장부; 및 오차보상값저장부로부터 출력된 오차 보상값에 대한 디지털 비트 값을 수신하여 아날로그 전압으로 변환하는 DAC부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a position correction device for fine adjustment of the actuator and a control method thereof.
A position correction device for controlling an actuator according to another embodiment of the present invention includes an input signal processing unit that processes a command transmitted from a control device to generate a position error compensation value; An error compensation value storage unit that stores the error compensation value in a memory as a look up table (LUT) value; And a DAC unit that receives a digital bit value for the error compensation value output from the error compensation value storage unit and converts it into an analog voltage.

Description

액추에이터의 미세 위치 조정을 위한 위치 보정 장치 및 그 제어방법 {Location Correction apparatus for controlling Actuator location and Control Method Therefor}{Location Correction apparatus for controlling Actuator location and Control Method Therefor}

본 발명은 액추에이터의 미세 위치 조정을 위한 위치 보정 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액추에이터의 구동 시스템의 오차와 위치측정센서가 갖는 비 선형성이나 아베오차(Abbe error)와 같은 시스템의 구조적 오차로 인하여 위치 편차가 존재하기 때문에 정밀한 위치 제어가 어려운 단점을 개선하기 위한 액추에이터의 미세 위치 조정을 위한 위치 보정 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a position correction device and a control method for fine position adjustment of an actuator, and more particularly, to a system such as a non-linearity or an Abbe error of an error and a position measurement sensor of an actuator drive system. The present invention relates to a position correction device and a control method for fine position adjustment of an actuator to improve a disadvantage that it is difficult to precisely control a position because a positional deviation exists due to a structural error.

일반적으로 액추에이터(예: 전기, 유압, 압축 공기 등을 이용하는 원동 구동 장치)는 고정밀도 위치 결정이 가능한 장치로 서브 나노미터에 이르는 변위 정밀도로 인하여 초정밀 가공기의 공구 미세 조정기, 전자현미경, 나노 위치 결정 스테이지 시스템, 3차원 정밀 측 정 및 검사시스템 등의 다양한 산업 분야에서 사용된다. 액추에이터는 인가된 전압에 비례하여 길이가 변하게 되며 전기장의 세기와 방향, 압전 액추에이터의 길이, 압전 상수, 각 부분에 인가된 장력 등에 영향을 받기 때문에 액추에이터의 전압 입력에 따른 구동 시 목표 위치 오차가 발생하게 된다.In general, actuators (e.g., prime movers using electricity, hydraulics, compressed air, etc.) are highly accurate positioning devices.The precision of the displacement to sub-nanometers makes it possible to fine-tune tools, electron microscopes, and nano-positions of ultra-precision machine tools. It is used in various industries, such as the stage system, three-dimensional precision measurement and testing systems. Since the actuator changes in length in proportion to the applied voltage and is affected by the strength and direction of the electric field, the length of the piezoelectric actuator, the piezoelectric constant, and the tension applied to each part, a target position error occurs when driving according to the voltage input of the actuator Is done.

도 1은 종래의 액추에이터의 구동 시스템을 도시한 것이다.1 shows a drive system of a conventional actuator.

도 1에서 보듯이, 액추에이터(500)를 구동하기 위하여 입력 신호를 제어기(300)(예: P제어기, PI제어기, PID제어기, 피드백 제어기, 피드포워드 제어기, 퍼지 제어기, 슬라이딩 모드 제어기 등 다양한 제어처리 방법이 가능한 제어기)와 증폭기(400)를 거쳐 액추에이터에 인가하게 되면, 위치측정센서(600)에서 현재 입력에 따른 액추에이터의 위치를 측정하여 목표 위치를 벗어나게 될 경우 피드백을 통해 목표 위치에 도달이 가능하도록 시스템(1000)을 구성하였다. 그러나 액추에이터 구동 시스템의 오차와 위치측정센서가 갖는 비 선형성이나 아베오차(Abbe error)와 같은 시스템의 구조적 오차(Systematic error)로 인하여 위치 편차가 존재하기 때문에 폐 루프시스템(Closed-loop system)에서 액추에이터의 정밀한 위치제어가 어려운 단점이 존재하였다.As shown in FIG. 1, various control processes, such as a P controller, a PI controller, a PID controller, a feedback controller, a feed forward controller, a fuzzy controller, and a sliding mode controller, are applied to the input signal to drive the actuator 500. When a method is possible to apply to the actuator via the controller) and the amplifier 400, the position measurement sensor 600 measures the position of the actuator according to the current input, and when it deviates from the target position, it is possible to reach the target position through feedback. The system 1000 was configured to do so. However, due to the errors in the actuator drive system and the non-linearity of the positioning sensor or the systematic error of the system such as the Abbe error, there is a position deviation, so the actuator in the closed-loop system There was a disadvantage that it was difficult to precisely control the position.

도 2는 입력 전압에 따른 실제 위치(R1)와 목표 위치(I1)간 오차를 도시한 것이다. 도 2에서 보듯이, 빗금친 영역은 액추에이터의 위치 오차(D)가 존재하는 부분을 나타내었다.Figure 2 shows the error between the actual position (R1) and the target position (I1) according to the input voltage. As shown in FIG. 2, the hatched area indicates a portion in which the positional error D of the actuator is present.

따라서 액추에이터의 입력 전압에 따른 출력 변위(목표 위치 대비 구동 오차)의 차이를 줄이기 위한 장치가 요구된다.Therefore, a device for reducing the difference in output displacement (driving error compared to the target position) according to the input voltage of the actuator is required.

일본공개특허공보 제2010-233443호 "구동장치"Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-233443 "Driver"

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 액추에이터의 미세 위치 조정을 위한 위치 보상 제어 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object thereof is to provide a position compensation control device and a control method for fine position adjustment of an actuator.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 시스템은 제어장비로부터 명령어 입력신호를 입력받고, 목표 위치에 도달하도록 액추에이터의 목표 위치에 대한 제어 전압을 출력하는 위치 보정 장치; 위치측정센서로부터 액추에이터의 위치 확인을 위한 출력전압을 입력받고, 위치 보정 장치로부터 제어 전압을 입력 받아 제어 전압 신호를 생성하는 제어기; 제어기로부터 수신된 제어 전압 신호를 증폭하여 액추에이터로 출력하는 증폭기; 및 증폭된 제어 전압 신호를 입력받아 구동하는 액추에이터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A system for driving an actuator according to an embodiment of the present invention includes a position correction device that receives a command input signal from a control device and outputs a control voltage for a target position of an actuator to reach a target position; A controller that receives an output voltage for confirming the position of the actuator from the position measuring sensor and receives a control voltage from a position correction device to generate a control voltage signal; An amplifier that amplifies the control voltage signal received from the controller and outputs it to the actuator; And an actuator that receives and drives the amplified control voltage signal.

바람직하게는, 상기 위치 보정 장치는 액추에이터의 목표 위치 대비 오차 값을 측정하여 오차 보상값을 LUT(Look Up Table)값으로 사전에 계산 및 산출하여 위치 보정 장치의 오차보상값저장부에 저장하고, 위치 보정 장치에서 액추에이터의 목표 위치에 해당하는 전압과 오차보상값에 해당하는 전압을 포함하는 제어 전압을 제어기로 출력하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the position correction device measures the error value compared to the target position of the actuator and calculates and calculates the error compensation value in advance as a look up table (LUT) value and stores it in the error compensation value storage unit of the position correction device, It is characterized in that the position correction device outputs a control voltage including the voltage corresponding to the target position of the actuator and the voltage corresponding to the error compensation value to the controller.

바람직하게는, 상기 위치 보정 장치는 제어장비로부터 전송된 명령을 처리하여 위치 오차 보상값을 생성하는 입력신호처리부; 오차 보상 값을 LUT(Look Up Table)값으로 메모리에 저장하는 오차보상값저장부; 및 오차보상값저장부로부터 출력된 오차 보상값에 대한 디지털 비트 값을 수신하여 아날로그 전압으로 변환하는 DAC부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the position correction device comprises an input signal processing unit to process the command transmitted from the control equipment to generate a position error compensation value; An error compensation value storage unit that stores the error compensation value in a memory as a look up table (LUT) value; And a DAC unit that receives a digital bit value for the error compensation value output from the error compensation value storage unit and converts it into an analog voltage.

바람직하게는, 상기 위치 보정 장치는 DAC부에서 출력된 전압을 복수배 증폭하는 전압 증폭부; 증폭된 전압에서 전압 증폭부에 인가되어 증폭되는 노이즈를 제거하고, 출력 전압의 미세 진동을 억제하는 필터 처리부; 및 액추에이터의 구동을 위한 구동 제어 전압을 제어기로 출력하는 전압 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the position correction device includes a voltage amplifying unit for amplifying the voltage output from the DAC unit a plurality of times; A filter processing unit that removes noise amplified by being applied to the voltage amplification unit from the amplified voltage and suppresses fine vibration of the output voltage; And a voltage output unit outputting a drive control voltage for driving the actuator to the controller.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 액추에이터의 제어를 수행하는 위치 보정 장치는 제어장비로부터 전송된 명령을 처리하여 위치 오차 보상값을 생성하는 입력신호처리부; 오차 보상 값을 LUT(Look Up Table)값으로 메모리에 저장하는 오차보상값저장부; 및 오차보상값저장부로부터 출력된 오차 보상값에 대한 디지털 비트 값을 수신하여 아날로그 전압으로 변환하는 DAC부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A position correction device for controlling an actuator according to another embodiment of the present invention includes an input signal processing unit that processes a command transmitted from a control device to generate a position error compensation value; An error compensation value storage unit for storing the error compensation value in a memory as a look up table (LUT) value; And a DAC unit that receives a digital bit value for the error compensation value output from the error compensation value storage unit and converts it into an analog voltage.

바람직하게는, 상기 위치 보정 장치는 DAC부에서 출력된 전압을 복수배 증폭하는 전압 증폭부; 증폭된 전압에서 전압 증폭부에 인가되어 증폭되는 노이즈를 제거하고, 출력 전압의 미세 진동을 억제하는 필터 처리부; 및 액추에이터의 구동을 위한 구동 제어 전압을 제어기로 출력하는 전압 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the position correction device includes a voltage amplifying unit for amplifying the voltage output from the DAC unit a plurality of times; A filter processing unit that removes noise amplified by being applied to the voltage amplification unit from the amplified voltage and suppresses fine vibration of the output voltage; And a voltage output unit outputting a drive control voltage for driving the actuator to the controller.

바람직하게는, 상기 입력신호처리부는 액추에이터의 목표 위치 대비 오차 값을 측정하여 오차 보상값을 LUT(Look Up Table)값으로 사전에 계산 및 산출하여 오차보상값저장부에 저장하고, 상기 전압 출력부는 액추에이터의 목표 위치에 해당하는 전압과 오차보상값에 해당하는 전압을 포함하는 제어 전압을 제어기로 출력하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the input signal processing unit measures the error value compared to the target position of the actuator, calculates and calculates the error compensation value in advance as a LUT (Look Up Table) value and stores it in the error compensation value storage unit, and the voltage output unit It is characterized in that a control voltage including a voltage corresponding to the target position of the actuator and a voltage corresponding to the error compensation value is output to the controller.

바람직하게는, 상기 입력신호처리부는 일정한 시퀀스에 따라 제어 동작을 수행하며, 단위 입력전압(X)에 따라 일정한 크기로 액추에이터의 위치가 변화하도록 입력전압 축의 X값의 간격이 일정하게 위치 제어를 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the input signal processing unit performs a control operation according to a certain sequence, and the interval of the X value of the input voltage axis is constant to control the position of the actuator in a constant size according to the unit input voltage (X). It is characterized by doing.

바람직하게는, 상기 입력신호처리부는 단위 시간 변경에 따라 위치 변경 속도가 가변되도록 제어하며, 속도 변경을 위해 위치 보정 장치의 메인 제어부의 System Clock(CPU에 입력되는 기준 클럭) 속도의 변경에 따라 Instruction(명령처리)과 Sync Latch의 동기화에 의해 속도 조절 및 변경이 가능한 것을 특징으로 한다.Preferably, the input signal processing unit controls the speed of the position change according to the unit time change, and for speed change, Instruction according to the change of the system clock (reference clock input to the CPU) speed of the main control unit of the position correction device. It is characterized in that speed adjustment and change is possible by synchronizing (command processing) and Sync Latch.

바람직하게는, 상기 입력신호처리부는 단위 시간(X)의 간격을 조절하여 단위 시간 당 출력 전압의 변동이 가능하도록 제어하며, 상기 단위 시간(X)가 클수록 출력전압 변화 크기도 비례해서 커지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the input signal processing unit controls the interval of the unit time (X) to control the variation of the output voltage per unit time, and the larger the unit time (X), the greater the magnitude of the change in the output voltage proportionally. Is done.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 액추에이터의 제어를 수행하는 위치 보정 장치의 제어방법은 입출력 포트 초기화, DAC 초기화, 통신 초기화, 변수 초기화를 포함하여 위치 보상을 수행하기 위한 초기화 과정을 수행하는 초기화단계; 초기화 진행 후 절전모드(Power save mode)에 진입하여 제어장비로부터의 제어 명령 수신을 대기하는 절전모드진입단계; 제어장비로부터의 제어 명령이 검출되는지를 확인하여 검출될 경우 제어명령 수신단계로 진입하고, 검출되지 않는 경우 절전모드진입단계로 되돌아가는 제어명령검출단계; 제어 명령이 수신되는지를 확인하여 수신되는 경우 데이터입력단계로 진입하고, 수신되지 않는 경우 절전모드진입단계로 되돌아가는 제어명령 수신단계; 데이터 입력이 되는지 확인하여 입력되는 경우 제어명령처리단계로 진입하고, 입력되지 않는 경우 절전모드진입단계로 되돌아가는 데이터입력단계; 데이터 입력에 따른 제어 명령을 처리하는지 확인하여 처리되는 경우 제어명령처리완료단계로 진입하고, 처리되지 않는 경우 절전모드진입단계로 되돌아가는 제어명령처리단계; 및 제어 명령의 처리가 완료되지 않으면 제어명령검출단계로 되돌아가고, 제어 명령의 처리가 완료되면 다시 절전모드진입단계로 되돌아가서 제어 명령 수신을 대기하는 제어명령처리완료단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The control method of the position correction device for controlling the actuator according to another embodiment of the present invention is an initialization step of performing an initialization process to perform position compensation, including input/output port initialization, DAC initialization, communication initialization, and variable initialization. ; A power-saving mode entry step of entering a power save mode after initializing and waiting to receive a control command from the control device; A control command detection step of checking whether a control command from the control equipment is detected, and if it is detected, entering a control command reception step, and if not, returning to a power saving mode entering step; A control command receiving step of checking whether a control command is received and entering a data input step if received, and returning to a power saving mode entering step if not received; A data input step of checking whether data is input and entering a control command processing step if it is input, and returning to a power saving mode entering step if it is not input; A control command processing step of checking whether a control command according to data input is processed and entering a control command processing completion step if it is processed, and returning to a power saving mode entering step if not processed; And a control command processing completion step of returning to the control command detection step if the processing of the control command is not completed, and returning to the power saving mode entering step again when the control command processing is completed, and waiting for the reception of the control command. It is characterized by.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 시스템의 제어방법은 제어장비가 액추에이터에 대한 제어를 위해 위치 보정 장치에 제어 명령을 입력하는 제어명령 입력단계; 위치 보정 장치가 액추에이터를 목표 위치에 도달하도록 보상 및 제어를 수행하는 위치 보상 제어단계; 제어기가 액추에이터의 위치를 측정하는 위치측정센서로부터 입력되는 센싱 신호 전압과 위치 보정 장치로부터 입력되는 제어 전압을 이용하여 제어 전압 신호를 생성하여 증폭기로 출력하는 서보 제어처리단계; 증폭기가 제어기로부터 수신된 제어 전압 신호를 복수배 증폭하여 액추에이터로 출력하는 구동제어전압 증폭제어단계; 및 액추에이터가 증폭된 제어 전압 신호를 입력받아 구동하는 구동단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A control method of a system for driving an actuator according to another embodiment of the present invention includes a control command input step in which a control device inputs a control command to a position correction device for controlling the actuator; A position compensation control step in which the position compensation device compensates and controls the actuator to reach the target position; A servo control processing step of generating a control voltage signal and outputting it to the amplifier by using a sensing signal voltage input from a position measuring sensor measuring a position of an actuator and a control voltage input from a position correction device; A driving control voltage amplification control step in which the amplifier amplifies the control voltage signal received from the controller and outputs it to the actuator; And a driving step in which the actuator receives and drives the amplified control voltage signal.

상기 위치 보상 제어단계는 위치 보정 장치에서 기저장된 액추에이터의 목표 위치에 대한 오차 보상 값을 이용하여, 제어기로 제어 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.The position compensation control step is characterized by outputting a control voltage to the controller by using the error compensation value for the target position of the actuator pre-stored in the position compensation device.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 위치 보정 장치는 압전 액추에이터를 목표 위치에 도달하도록 보상 및 제어를 수행하여 압전 액추에이터의 입력 전압에 따른 출력 변위(목표 위치 대비 구동 오차)의 차이를 줄이는 효과가 있다.As described above, the position correcting device of the present invention has an effect of reducing the difference in output displacement (driving error compared to the target position) according to the input voltage of the piezoelectric actuator by compensating and controlling the piezoelectric actuator to reach the target position. .

도 1은 종래의 액추에이터의 구동 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 입력 전압에 따른 실제 위치와 목표 위치간 오차를 도시한 것이다.
도 3은 액추에이터의 목표 위치 대비 오차 값의 일예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 위치 보정 장치의 사용에 따른 오차 보상 결과를 도시한 것이다.
도 6은 입력전압에 따른 위치 크기 변화를 도시한 것이다.
도 7은 시간에 다른 위치 크기 변화를 도시한 것이다.
도 8은 속도 변경을 위한 제어 신호 절차를 도시한 것이다.
도 9는 속도 변경에 대한 개념을 도시한 것이다.
도 10은 시간에 따른 출력전압 크기 변화를 도시한 것이다.
도 11은 액추에이터 구동 오차에 따른 오차 보상값 저장 방법을 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액추에이터의 구동을 위한 위치 보정 장치의 구성도를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 위치보정 장치의 제어방법을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 시스템의 제어방법을 도시한 것이다.1 shows a drive system of a conventional actuator.
Figure 2 shows the error between the actual position and the target position according to the input voltage.
3 shows an example of an error value compared to a target position of an actuator.
4 shows the configuration of a system for driving an actuator according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates error compensation results according to the use of the position correction device of the present invention.
6 shows a change in position size according to an input voltage.
7 shows the change in position size over time.
8 shows a control signal procedure for speed change.
9 shows the concept of speed change.
10 shows a change in output voltage magnitude over time.
11 illustrates a method of storing an error compensation value according to an actuator driving error.
12 is a block diagram of a position correction device for driving an actuator according to another embodiment of the present invention.
13 illustrates a control method of a position correction device for driving an actuator according to another embodiment of the present invention.
14 shows a control method of a system for driving an actuator according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention can be applied to various transformations and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성된다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “comprises” or “consist of” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, one or more other It should be understood that features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof are not excluded in advance.

본 발명의 액추에이터의 미세 위치 조정을 위한 위치 보정 장치는 액추에이터의 구동 시스템의 오차와 위치측정센서가 갖는 비 선형성이나 아베오차(Abbe error)와 같은 시스템의 구조적 오차로 인하여 위치 편차가 존재하기 때문에 정밀한 위치 제어가 어려운 단점을 개선하기 위한 액추에이터의 미세 위치 조정을 위한 위치 보정 장치에 관한 것이다. The position correction device for fine position adjustment of the actuator of the present invention is precise because the positional deviation exists due to the error of the drive system of the actuator and the structural error of the system such as non-linearity or Abbe error of the position measurement sensor. It relates to a position correction device for fine positioning of the actuator to improve the disadvantages of difficult position control.

도 3은 액추에이터의 목표 위치 대비 오차 값의 일예를 도시한 것이다.3 shows an example of an error value compared to a target position of an actuator.

도 3에서 보듯이, x축은 위치 보정 장치의 해상도에 대한 액추에이터의 목표 위치를 1 ~ 2N까지로 구분하고, y축은 각 위치값별로 보상이 필요한 실제 측정값을 도시한 것이다. 목표 위치의 시작(1)과 끝(2N)에서는 보상이 필요 없지만 그 사이의 위치에 대해서는 오차 값(RM)이 생기게 된다.As shown in FIG. 3, the x-axis divides the target position of the actuator with respect to the resolution of the position correction device into 1 to 2 N , and the y-axis shows the actual measurement value that needs to be compensated for each position value. No compensation is required at the start (1) and end (2 N ) of the target position, but an error value (RM) is generated for the position therebetween.

도 3에서 보듯이, 화살표로 표기된 부분이 액추에이터의 구동에 따라 발생한 오차 부분이다. As shown in FIG. 3, the part indicated by the arrow is an error part generated according to driving of the actuator.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 시스템의 구성을 도시한 것이다. 도 4에서 보듯이, 위치보정장치(200)는 종래의 액추에이터의 구동 시스템의 입력신호가 들어가는 위치에 놓이게 된다. 도 4에서 보듯이, 액추에이터를 구동하기 위한 시스템(1000)은 제어장비(미도시), 위치 보정 장치(200), 제어기(300), 증폭기(400), 액추에이터(500) 및 위치측정센서(600)를 포함하여 구성될 수 있다.4 shows the configuration of a system for driving an actuator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the position correction device 200 is placed at a position where an input signal of a drive system of a conventional actuator enters. As shown in Figure 4, the system 1000 for driving the actuator includes a control device (not shown), a position correction device 200, a controller 300, an amplifier 400, an actuator 500 and a position measurement sensor 600 ).

위치 보정 장치(200)는 액추에이터의 구동을 위한 시스템 구성에서 액추에이터 구동을 위한 입력신호를 제어장비(미도시)로부터 입력받는다. 제어장비의 예로 전용제어기(Embedded Controller), PLC(Programmable Logic Control), PC(Personal Computer) 등 제어 명령 입력이 가능한 장비가 될 수 있다. 입력신호는 제어장비에서 입력되는 Command 등 명령어 입력신호이다. 위치 보정 장치(200)는 입력신호가 입력되면 입력 신호 처리부에서 오차 보상값 저장부와 DAC부, 증폭기부, 필터처리부를 거쳐 위치보정장치에서 최종 출력된 전압이 액추에이터 구동을 위한 신호 증폭 및 구동기를 거쳐 액추에이터를 구동시키게 된다. The position correction device 200 receives an input signal for driving the actuator from a control device (not shown) in a system configuration for driving the actuator. An example of the control equipment may be equipment capable of inputting control commands, such as a dedicated controller, programmable logic control (PLC), and personal computer (PC). The input signal is a command input signal such as a command input from a control device. When the input signal is input, the position correction device 200 passes the error compensation value storage unit, the DAC unit, the amplifier unit, and the filter processing unit from the input signal processing unit, so that the voltage finally output from the position correction device is a signal amplification and driver for driving the actuator. After that, the actuator is driven.

위치 보정 장치(200)는 액추에이터의 목표 위치 대비 오차 값을 측정하여 오차 보상값을 LUT(Look Up Table)값으로 사전에 계산 및 산출하여 위치 보정 장치의 오차보상값저장부에 저장한다. 위치 보정 장치(200)는 액추에이터(500)의 목표 위치에 해당하는 제어 전압을 제어기(300)로 출력할 수 있다. 위치 보정 장치(200)는 액추에이터(Actuator)의 입력 전압에 따른 구동 시 위치 제어 과정에서 목표 위치를 벗어나게 될 경우 벗어나는 위치의 차이를 보상하기 위하여 목표 위치에 도달이 가능하도록 하는 위치 보정 장치이다. 위치 보정 장치(200)는 액추에이터(일예로, 압전 액추에이터)를 목표 위치에 도달하도록 보상 및 제어를 수행한다. 위치 보정 장치(200)에는 압전 액추에이터의 목표 위치에 대한 차이의 보상 값이 저장되며 위치 보정 장치(200)에서 출력된 제어 전압을 통해 액추에이터(500)를 제어하게 된다. 제어 전압은 압전 액추에이터의 목표 위치를 나타내는 전압 및/또는 목표 위치에 대한 차이의 보상 값을 나타내는 전압일 수 있다.The position compensation device 200 measures the error value compared to the target position of the actuator and calculates and calculates the error compensation value in advance as a look up table (LUT) value and stores it in the error compensation value storage unit of the position compensation device. The position correction device 200 may output a control voltage corresponding to a target position of the actuator 500 to the controller 300. The position correcting device 200 is a position correcting device that enables a target position to be reached in order to compensate for a difference in a position that deviates from a target position during a position control process when driving according to an input voltage of an actuator. The position correction device 200 compensates and controls an actuator (eg, a piezoelectric actuator) to reach a target position. The position compensation device 200 stores the compensation value of the difference with respect to the target position of the piezoelectric actuator, and controls the actuator 500 through the control voltage output from the position compensation device 200. The control voltage may be a voltage indicating a target position of the piezoelectric actuator and/or a voltage indicating a compensation value of a difference to the target position.

위치측정센서(600)는 위치측정센서(600)를 이용하여 액추에이터에 대한 센싱 신호를 입력 받아 액추에이터의 현재 위치 확인을 위한 출력전압을 생성하는 센서부로 구성될 수 있다.The position measurement sensor 600 may be configured as a sensor unit that receives an sensing signal for an actuator using the position measurement sensor 600 and generates an output voltage for checking the current position of the actuator.

위치측정센서(600)는 접촉식 변위센서나 비 접촉식 변위센서가 사용될 수 있다. 센서에 압력이 가해질 때 압전 액추에이터의 위치가 변하게 되는데, 이것을 측정한다. 측정 값은 액추에이터의 현재 위치 확인을 위한 출력전압이다. 측정된 전압은 제어기(300)로 입력된다.The position measurement sensor 600 may be a contact displacement sensor or a non-contact displacement sensor. The position of the piezoelectric actuator changes when pressure is applied to the sensor, which is measured. The measured value is the output voltage for checking the current position of the actuator. The measured voltage is input to the controller 300.

제어기(300)는 액추에이터(500)의 위치를 측정하는 위치측정센서(600)로부터 입력되는 센싱 신호 전압과 위치 보정 장치(200)로부터 입력되는 제어 전압을 이용하여 제어 전압 신호를 생성하여 증폭기(400)로 출력한다.The controller 300 generates a control voltage signal using the sensing signal voltage input from the position measurement sensor 600 measuring the position of the actuator 500 and the control voltage input from the position correction device 200 to generate an amplifier 400. ).

증폭기(400)는 제어기(300)로부터 수신된 제어 전압 신호를 복수배 증폭하여 액추에이터(500)로 출력하기 위한 증폭기로서 동작하며, 위치 보정 장치(200)로부터 제어기를 통해 입력받은 제어 전압 신호에 대해 전압 신호를 N배 증폭을 수행하고, 증폭된 전압 신호는 액추에이터(500)가 구동될 수 있는 전압으로서, 증폭된 전압을 액추에이터(500)로 출력한다. 증폭되는 전압은 액추에이터를 구동하기에 충분한 전압이면 된다. 증폭되는 전압은 통상 0~100V가 될 수 있다.The amplifier 400 operates as an amplifier for amplifying the control voltage signal received from the controller 300 a plurality of times and outputting it to the actuator 500, for the control voltage signal received through the controller from the position correction device 200 The voltage signal is N times amplified, and the amplified voltage signal is a voltage at which the actuator 500 can be driven, and outputs the amplified voltage to the actuator 500. The voltage to be amplified may be any voltage sufficient to drive the actuator. The voltage to be amplified may be 0 to 100V normally.

액추에이터(500)는 입력받은 증폭된 전압을 이용하여 구동되게 된다.The actuator 500 is driven using the input amplified voltage.

도 5는 본 발명의 위치 보정 장치의 사용에 따른 오차 보상 결과를 도시한 것이다. 도 5에서 보듯이, 위치 보정 장치(200)에 오차 보상값을 저장 후 액추에이터의 구동에 따라 발생한 오차를 측정한 결과를 보여준다. 액추에이터의 구동에 따라 발생한 오차 그래프(RM)가 화살표 방향으로 오차 값이 보정되었으며, 보정된 그래프(C)와 같이 직선형태의 그래프로 보정되었다. 즉, 비선형적 특성을 갖는 그래프가 직선 형태의 특성을 갖는 그래프로 바뀌었다.5 illustrates error compensation results according to the use of the position correction device of the present invention. As shown in FIG. 5, after storing the error compensation value in the position correction device 200, it shows the result of measuring the error caused by driving the actuator. The error graph RM generated according to the operation of the actuator was corrected for the error value in the direction of the arrow, and corrected to a straight graph like the corrected graph C. That is, a graph having a nonlinear characteristic has been changed to a graph having a linear characteristic.

본 발명의 위치 보정 장치는 상기 도 5와 같은 특성이외에도 다음과 같은 특성을 갖는다.The position correction device of the present invention has the following characteristics in addition to the characteristics shown in FIG. 5.

1) 위치 보정 장치는 일정한 시퀀스에 따라 제어 동작을 수행할 수 있다.1) The position correction device may perform a control operation according to a certain sequence.

도 6은 입력전압에 따른 위치 크기 변화를 도시한 것이다. 도 6에서 보듯이, 단위 입력전압(X)에 따라 일정한 크기로 위치가 변화하게 된다. 즉, 도 6에서 보듯이 입력전압 축의 X값의 간격이 일정하게 위치 제어를 수행할 수 있다.6 shows a change in position size according to an input voltage. As shown in FIG. 6, the position changes with a constant magnitude according to the unit input voltage X. That is, as illustrated in FIG. 6, the position control of the X-value intervals of the input voltage axis is constant.

2) 위치 보정 장치는 도 7에서 보듯이 동일한 시간에 따라 위치에 대한 속도 변경이 가능하다.2) The position correction device can change the speed of the position according to the same time as shown in FIG. 7.

도 7은 시간에 다른 위치 크기 변화를 도시한 것이다. 도 7에서 보듯이, 단위 시간 변경에 따라 위치 변경 속도가 가변될 수 있다.7 shows the change in position size over time. As shown in FIG. 7, the position change speed may be changed according to the unit time change.

도 8은 속도 변경을 위한 제어 신호 절차를 도시한 것이다. 도 8에서 보듯이, 속도 변경을 위해 위치 보정 장치의 메인 제어부의 System Clock(CPU에 입력되는 기준 클럭) 속도의 변경에 따라 Instruction(명령처리)과 Sync Latch의 동기화에 의해 속도 조절 및 변경이 가능하다.8 shows a control signal procedure for speed change. As shown in FIG. 8, the speed can be adjusted and changed by synchronizing the Instruction (command processing) and Sync Latch according to the change in the speed of the system clock (reference clock input to the CPU) of the main controller of the position correction device for speed change. Do.

도 9는 속도 변경에 대한 개념을 도시한 것이다.9 shows the concept of speed change.

도 9에서 보듯이, DAC부에 입력되는 비트 크기(해상도)에 따른 액추에이터의 구동 거리의 관계가 도시되어 있다, DAC부는 0에서 2N 비트의 입력범위를 가지는데, N은 16이 될 수 있으며, 환경에 따라 12, 32 등이 될 수도 있다. 도 9에서 보듯이, 센서 및 구동 거리 X(um) 거리와 Full Range(2N 비트)의 디지털 비트의 값은 해상도 및 입력 범위에 따라 변경될 수 있으며, A(um/bit)의 단위 비트 당 속도에 따라 속도의 변경이 가능해 진다.As shown in Figure 9, the relationship between the drive distance of the actuator according to the bit size (resolution) input to the DAC unit is shown, the DAC unit has an input range of 0 to 2 N bits, where N can be 16, , It may be 12, 32, etc. depending on the environment. As shown in FIG. 9, the values of the digital bit of the sensor and driving distance X(um) distance and Full Range (2 N bits) can be changed according to the resolution and input range, and per unit bit of A(um/bit) The speed can be changed according to the speed.

3) 위치 보정 장치는 단위 시간 당 출력 전압을 변동시킬 수 있다.3) The position correction device can change the output voltage per unit time.

도 10은 시간에 따른 출력전압 크기 변화를 도시한 것이다. 도 10에서 보듯이, 단위 시간(X)의 간격을 조절하여 단위 시간 당 출력 전압의 변동이 가능해진다. X가 클수록 출력전압 변화 크기도 비례해서 커진다.10 shows a change in output voltage magnitude over time. As shown in FIG. 10, the variation of the output voltage per unit time is possible by adjusting the interval of the unit time X. The larger X is, the larger the change in output voltage is.

이하에서는 위치 보정 장치(200)에 액추에이터의 구동 오차에 따른 오차 보상 값을 저장하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of storing the error compensation value according to the driving error of the actuator in the position correction device 200 will be described.

도 11은 액추에이터 구동 오차에 따른 오차 보상값 저장 방법을 도시한 것이다. 도 11에서 보듯이, 위치 보정 장치는 메모리를 포함하는 오차 보상값 저장부를 가지고 있으며, 첫 번째 오차에 대한 보상값은 오차 보상값 저장부의 첫 번째 항목에 저장되며, 총 N개의 보상 값은 순차적으로 오차 보상값 저장부에 저장된다. 여기서 N은 32가 될 수 있다.11 illustrates a method of storing an error compensation value according to an actuator driving error. As shown in FIG. 11, the position compensation device has an error compensation value storage unit including a memory, and the compensation value for the first error is stored in the first item of the error compensation value storage unit, and the total N compensation values are sequentially It is stored in the error compensation value storage. Where N can be 32.

도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액추에이터의 구동을 위한 위치 보정 장치의 구성도를 도시한 것이다. 12 is a block diagram of a position correction device for driving an actuator according to another embodiment of the present invention.

도 12에서 보듯이, 액추에이터의 구동을 위한 위치 보정 장치(200)는 전원부(110), 통신부(120), 입력신호처리부(130), 오차보상값저장부(140), DAC부(160), 증폭기부(170), 필터 처리부(180), 및 전압 출력부(190)을 포함하여 구성될 수 있다.12, the position correction device 200 for driving the actuator includes a power supply unit 110, a communication unit 120, an input signal processing unit 130, an error compensation value storage unit 140, a DAC unit 160, It may be configured to include an amplifier unit 170, a filter processing unit 180, and a voltage output unit 190.

전원부(110)는 위치 보정 장치(200)의 동작을 수행하기 위한 구동 전원 입력을 수행한다.The power supply unit 110 performs a driving power input for performing the operation of the position correction device 200.

통신부(120)는 제어장비(100)와 통신을 이용하여 명령을 전송받는 기능을 수행한다.The communication unit 120 performs a function of receiving a command using communication with the control device 100.

입력신호처리부(130)는 전송된 명령을 처리한다. 입력신호처리부의 예로는 마이크로프로세서, Arm프로세서, DSP 등 신호 처리 가능한 CPU(Control Processor Unit) 및 MPU(Micro Processing Unit or Main Processing Unit)가 있다.The input signal processing unit 130 processes the transmitted command. Examples of the input signal processing unit include a control processor unit (CPU) and a micro processing unit (MPU) or a micro processing unit (MPU) capable of signal processing such as a microprocessor, arm processor, and DSP.

입력신호처리부(130)는 액추에이터의 목표 위치 대비 오차 값을 측정하여 오차 보상값을 LUT(Look Up Table)값으로 사전에 계산 및 산출하여 위치 보정 장치의 오차보상값저장부(140)에 저장되도록 제어한다. The input signal processing unit 130 measures the error value compared to the target position of the actuator and calculates and calculates the error compensation value in advance as a look up table (LUT) value to be stored in the error compensation value storage unit 140 of the position correction device. Control.

상기 입력신호처리부(130)는 일정한 시퀀스에 따라 제어 동작을 수행하며, 단위 입력전압(X)에 따라 일정한 크기로 액추에이터의 위치가 변화하도록 입력전압 축의 X값의 간격이 일정하게 위치 제어를 수행한다. 상기 입력신호처리부(130)는 단위 시간 변경에 따라 위치 변경 속도가 가변되도록 제어하며, 속도 변경을 위해 위치 보정 장치의 메인 제어부의 System Clock(CPU에 입력되는 기준 클럭) 속도의 변경에 따라 Instruction(명령처리)과 Sync Latch의 동기화에 의해 속도 조절 및 변경이 가능하다. 상기 입력신호처리부(130)는 단위 시간(X)의 간격을 조절하여 단위 시간 당 출력 전압의 변동이 가능하도록 제어하며, 상기 단위 시간(X)가 클수록 출력전압 변화 크기도 비례해서 커지게 된다.The input signal processing unit 130 performs a control operation according to a certain sequence, and the position of the X value of the input voltage axis is constant to control the position of the actuator so that the position of the actuator changes to a certain size according to the unit input voltage X. . The input signal processing unit 130 controls the speed of the position change according to the change of the unit time, and in order to change the speed, according to the change of the system clock (reference clock input to the CPU) speed of the main control unit of the position correction device, Instruction( Command processing) and Sync Latch can be used to adjust and change the speed. The input signal processing unit 130 controls the interval of the unit time (X) to control the variation of the output voltage per unit time, and the larger the unit time (X), the greater the magnitude of the change in the output voltage.

오차보상값저장부(140)는 오차량에 대한 보상 값을 LUT(Look Up Table)값으로 저장하는 기능을 수행한다.The error compensation value storage unit 140 stores a compensation value for the error amount as a look up table (LUT) value.

DAC부(160)는 오차보상값저장부(140)에서 출력된 디지털 비트 값을 수신하여 아날로그 전압으로 변환하는 기능을 수행한다. 디지털 비트 값은 0에서 2N 비트의 입력범위를 가지는데, N은 16이 될 수 있으며, 환경에 따라 12, 32 등이 될 수도 있다. The DAC unit 160 receives a digital bit value output from the error compensation value storage unit 140 and converts it into an analog voltage. The digital bit value has an input range of 0 to 2 N bits, where N can be 16, or 12, 32 depending on the environment.

증폭기부(170)는 DAC부(160)에서 출력된 전압을 증폭하는 기능을 수행하며, 증폭되는 전압은 0~10V가 될 수 있다. The amplifier unit 170 functions to amplify the voltage output from the DAC unit 160, and the amplified voltage may be 0 to 10V.

필터 처리부(180)는 전압출력부의 노이즈 및 리플 전압 감소를 위한 필터링을 수행하는데, 증폭된 전압에서 증폭기부(170)에 인가되어 증폭되는 노이즈를 제거하고, 출력 전압의 미세 진동을 억제하는 기능을 수행한다.The filter processing unit 180 performs filtering for reducing noise and ripple voltage of the voltage output unit, removing noise amplified by being applied to the amplifier unit 170 from the amplified voltage, and suppressing fine vibration of the output voltage. Perform.

전압 출력부(190)는 액추에이터(500)의 구동을 위하여 제어기로 전압을 출력하는 기능을 수행한다. 상기 전압 출력부(190)는 액추에이터의 목표 위치에 해당하는 전압과 오차보상값에 해당하는 전압을 포함하는 제어 전압을 제어기(300)로 출력한다. The voltage output unit 190 performs a function of outputting a voltage to the controller for driving the actuator 500. The voltage output unit 190 outputs a control voltage including a voltage corresponding to a target position of an actuator and a voltage corresponding to an error compensation value to the controller 300.

도 13은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 위치보정 장치의 제어방법을 도시한 것이다. 도 13에서 보듯이, 위치 보정 장치의 처리과정은 초기화단계(S100), 절전모드진입단계(S200), 제어명령검출단계(S300), 제어명령 수신단계(S400), 데이터입력단계(S500), 제어명령처리단계(S600), 제어명령처리완료단계(S700)를 포함하여 구성된다. 13 shows a control method of a position correction device for driving an actuator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the process of the position correction device includes an initializing step (S100), a power saving mode entering step (S200), a control command detecting step (S300), a control command receiving step (S400), and a data input step (S500). It comprises a control command processing step (S600), the control command processing completion step (S700).

도 13에서 보듯이, 초기화단계(S100)에서는 입출력 포트 초기화, DAC 초기화, 통신 초기화, 변수 초기화 등 위치 보상을 수행하기 위한 초기화 과정을 먼저 진행한다. As shown in FIG. 13, in the initialization step (S100), an initialization process for performing position compensation such as input/output port initialization, DAC initialization, communication initialization, variable initialization, etc. is first performed.

절전모드진입단계(S200)에서는 초기화 진행 후 절전모드(Power save mode)에 진입하여 제어장비(100)로부터의 제어 명령 수신을 대기한다. In the step of entering the power saving mode (S200), after the initialization proceeds, it enters a power save mode and waits to receive a control command from the control device 100.

제어명령검출단계(S300)에서는 제어장비(100)로부터의 제어 명령이 검출되는지를 확인하여 검출될 경우 제어명령 수신단계(S400)로 진입하고, 검출되지 않는 경우 절전모드진입단계(S200)로 되돌아간다.In the control command detection step (S300), it is determined whether a control command from the control device 100 is detected, and if it is detected, the control command reception step (S400) is entered, and if not detected, the power saving mode entering step (S200) is returned. Goes.

제어명령 수신단계(S400)에서는 제어 명령이 수신되는지를 확인하여 수신되는 경우 데이터입력단계(S500)로 진입하고, 수신되지 않는 경우 절전모드진입단계(S200)로 되돌아간다.In the control command reception step (S400), it is checked whether the control command is received, and if it is received, the data entry step (S500) is entered. If not, the control command reception step (S200) is returned.

데이터입력단계(S500)에서는 데이터 입력이 되는지 확인하여 입력되는 경우 제어명령처리단계(S600)로 진입하고, 입력되지 않는 경우 절전모드진입단계(S200)로 되돌아간다.In the data input step (S500), it is checked whether data is input, and if it is input, the control command processing step (S600) is entered. If not, the power saving mode entering step (S200) is returned.

제어명령처리단계(S600)에서는 데이터 입력에 따른 제어 명령을 처리하는지 확인하여 처리되는 경우 제어명령처리완료단계(S700)로 진입하고, 처리되지 않는 경우 절전모드진입단계(S200)로 되돌아간다.In the control command processing step (S600), it is checked whether a control command according to data input is processed, and if it is processed, the control command processing is completed (S700), and if not processed, the power saving mode entering step (S200) is returned.

제어명령처리완료단계(S700)에서는 제어 명령의 처리가 완료되지 않으면 제어명령검출단계(S300)로 되돌아가고, 제어 명령의 처리가 완료되면 다시 절전모드진입단계(S200)로 되돌아가서 제어 명령 수신을 대기한다. In the control command processing completion step (S700), if the processing of the control command is not completed, the process returns to the control command detection step (S300), and when the processing of the control command is completed, the process returns to the power saving mode entering step (S200) to receive the control command. Wait.

도 14는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 시스템의 제어방법을 도시한 것이다.14 illustrates a control method of a system for driving an actuator according to another embodiment of the present invention.

도 5에서 보듯이, 본 발명의 제어방법은 제어명령 입력단계(S1100), 위치 보상 제어단계(S1200), 서보 제어처리단계(S1300), 구동제어전압 증폭제어단계(S1400), 및 구동단계(S1500)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5, the control method of the present invention includes a control command input step (S1100), a position compensation control step (S1200), a servo control processing step (S1300), a driving control voltage amplification control step (S1400), and a driving step ( S1500).

제어명령 입력단계(S1100)에서는 제어장비(100)가 액추에이터(500)에 대한 제어를 위해 위치 보정 장치(200)에 제어 명령을 입력한다.In the control command input step (S1100 ), the control equipment 100 inputs a control command to the position correction device 200 for control of the actuator 500.

위치 보상 제어단계(S1200)에서는 위치 보정 장치(200)에 저장되어 있는 위치 오차 보상 값을 이용하여 액추에이터(500)가 목표 위치에 도달할 수 있도록 오차 보상 값에 해당하는 전압을 출력하여 제어한다.In the position compensation control step (S1200 ), a voltage corresponding to the error compensation value is output and controlled so that the actuator 500 can reach the target position using the position error compensation value stored in the position compensation device 200.

서보 제어처리단계(S1300)에서는 제어기(300)가 액추에이터(500)의 위치를 측정하는 위치측정센서(600)로부터 입력되는 센싱 신호 전압과 위치 보정 장치(200)로부터 입력되는 제어 전압을 이용하여 제어 전압 신호를 생성하여 증폭기(400)로 출력한다.In the servo control processing step (S1300), the controller 300 controls the sensing signal voltage input from the position measurement sensor 600 measuring the position of the actuator 500 and the control voltage input from the position correction device 200. The voltage signal is generated and output to the amplifier 400.

구동제어전압 증폭제어단계(S1400)에서는 증폭기(400)가 제어기(300)로부터 수신된 제어 전압 신호를 복수배 증폭하여 액추에이터(500)로 출력한다.In the driving control voltage amplification control step (S1400 ), the amplifier 400 amplifies the control voltage signal received from the controller 300 a plurality of times and outputs it to the actuator 500.

구동단계(S1500)에서는 액추에이터(500)가 증폭된 제어 전압 신호를 입력받아 구동한다.In the driving step S1500, the actuator 500 receives and drives the amplified control voltage signal.

이 때, 위치 보상 제어단계(S1200)에서는 사전에, 위치 보정 장치(200)에 액추에이터(500)의 목표 위치에 대한 오차 보상 값을 계산하여 저장하고, 제어기로 제어 전압을 출력하는 것이 바람직하다.At this time, in the position compensation control step (S1200), it is preferable to calculate and store the error compensation value for the target position of the actuator 500 in the position compensation device 200 in advance, and output the control voltage to the controller.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터를 구동하기 위한 시스템의 제어방법 및 액추에이터의 제어를 수행하는 위치 보정 장치의 제어방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Meanwhile, a control method of a system for driving an actuator and a control method of a position correction device for controlling an actuator according to an embodiment of the present invention are in the form of program instructions that can be performed through various electronic information processing means. It can be implemented and recorded on a storage medium. The storage medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The program instructions recorded on the storage medium may be specially designed and configured for the present invention or may be known and usable by those skilled in the software art. Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic-optical media such as floptical disks. (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language codes such as those produced by a compiler, as well as high-level language codes that can be executed by a device that processes information electronically using an interpreter or the like, for example, a computer.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art may vary the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be understood that modifications and changes can be made.

Claims (14)

액추에이터를 구동하기 위한 시스템에 있어서,
제어장비로부터 명령어 입력신호를 입력받고, 액추에이터를 목표 위치에 도달하도록 액추에이터의 목표 위치에 대한 제어 전압을 출력하는 위치 보정 장치;
위치측정센서로부터 액추에이터의 위치 확인을 위한 출력전압을 입력받고, 위치 보정 장치로부터 제어 전압을 입력 받아 제어 전압 신호를 생성하는 제어기;
제어기로부터 수신된 제어 전압 신호를 증폭하여 액추에이터로 출력하는 증폭기; 및
증폭된 제어 전압 신호를 입력받아 구동하는 액추에이터;를 포함하여 구성되며,
상기 위치 보정 장치는
제어장비로부터 전송된 명령을 처리하여 위치 오차 보상값을 생성하는 입력신호처리부;
오차 보상 값을 LUT(Look Up Table)값으로 메모리에 저장하는 오차보상값저장부;
오차보상값저장부로부터 출력된 오차 보상값에 대한 디지털 비트 값을 수신하여 아날로그 전압으로 변환하는 DAC부;
DAC부에서 출력된 전압을 복수배 증폭하는 전압 증폭부;
증폭된 전압에서 전압 증폭부에 인가되어 증폭되는 노이즈를 제거하고, 출력 전압의 미세 진동을 억제하는 필터 처리부; 및
액추에이터의 구동을 위한 구동 제어 전압을 제어기로 출력하는 전압 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 구동하기 위한 시스템.
In the system for driving the actuator,
A position correction device that receives a command input signal from the control equipment and outputs a control voltage for a target position of the actuator to reach the target position of the actuator;
A controller that receives an output voltage for confirming the position of the actuator from the position measuring sensor and receives a control voltage from a position correction device to generate a control voltage signal;
An amplifier that amplifies the control voltage signal received from the controller and outputs it to the actuator; And
And an actuator that receives and drives the amplified control voltage signal.
The position correction device
An input signal processor which processes the command transmitted from the control equipment to generate a position error compensation value;
An error compensation value storage unit that stores the error compensation value in a memory as a look up table (LUT) value;
A DAC unit that receives digital bit values for error compensation values output from the error compensation value storage unit and converts them into analog voltages;
A voltage amplifying unit for amplifying the voltage output from the DAC unit a plurality of times;
A filter processing unit that removes noise amplified by being applied to the voltage amplification unit from the amplified voltage and suppresses fine vibration of the output voltage; And
And a voltage output unit configured to output a driving control voltage for driving the actuator to the controller.
제 1 항에 있어서, 상기 위치 보정 장치는
액추에이터의 목표 위치 대비 오차 값을 측정하여 오차 보상값을 LUT(Look Up Table)값으로 사전에 계산 및 산출하여 위치 보정 장치의 오차보상값저장부에 저장하고, 위치 보정 장치에서 액추에이터의 목표 위치에 해당하는 전압과 오차보상값에 해당하는 전압을 포함하는 제어 전압을 제어기로 출력하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 구동하기 위한 시스템.
The method of claim 1, wherein the position correction device
By measuring the error value compared to the target position of the actuator, the error compensation value is calculated and calculated in advance as a LUT (Look Up Table) value, and stored in the error compensation value storage unit of the position compensation device, and the position compensation device determines the error value. A system for driving an actuator, characterized in that a control voltage including a corresponding voltage and a voltage corresponding to an error compensation value is output to a controller.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 시스템은
위치측정센서를 이용하여 액추에이터에 대한 센싱 신호를 입력 받아 액추에이터의 현재 위치 확인을 위한 출력전압을 생성하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 구동하기 위한 시스템.
The system of claim 1, wherein the system
A system for driving an actuator, further comprising a sensor unit that receives a sensing signal for the actuator using a position measuring sensor and generates an output voltage for checking the current position of the actuator.
액추에이터의 제어를 수행하는 위치 보정 장치에 있어서,
제어장비로부터 전송된 명령을 처리하여 위치 오차 보상값을 생성하는 입력신호처리부;
오차 보상 값을 LUT(Look Up Table)값으로 메모리에 저장하는 오차보상값저장부;
오차보상값저장부로부터 출력된 오차 보상값에 대한 디지털 비트 값을 수신하여 아날로그 전압으로 변환하는 DAC부;
DAC부에서 출력된 전압을 복수배 증폭하는 전압 증폭부;
증폭된 전압에서 전압 증폭부에 인가되어 증폭되는 노이즈를 제거하고, 출력 전압의 미세 진동을 억제하는 필터 처리부; 및
액추에이터의 구동을 위한 구동 제어 전압을 제어기로 출력하는 전압 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 보정 장치.
In the position correction device for controlling the actuator,
An input signal processor which processes the command transmitted from the control equipment to generate a position error compensation value;
An error compensation value storage unit that stores the error compensation value in a memory as a look up table (LUT) value;
A DAC unit that receives digital bit values for error compensation values output from the error compensation value storage unit and converts them into analog voltages;
A voltage amplifying unit for amplifying the voltage output from the DAC unit a plurality of times;
A filter processing unit that removes noise amplified by being applied to the voltage amplification unit from the amplified voltage and suppresses fine vibration of the output voltage; And
And a voltage output unit outputting a driving control voltage for driving the actuator to the controller.
삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 입력신호처리부는 액추에이터의 목표 위치 대비 오차 값을 측정하여 오차 보상값을 LUT(Look Up Table)값으로 사전에 계산 및 산출하여 오차보상값저장부에 저장하고,
상기 전압 출력부는 액추에이터의 목표 위치에 해당하는 전압과 오차보상값에 해당하는 전압을 포함하는 제어 전압을 제어기로 출력하는 것을 특징으로 하는 위치 보정 장치.
The method of claim 6,
The input signal processing unit measures the error value compared to the target position of the actuator and calculates and calculates the error compensation value in advance as a LUT (Look Up Table) value and stores it in the error compensation value storage unit.
The voltage output unit position correction device, characterized in that for outputting a control voltage including a voltage corresponding to the error compensation value and the voltage corresponding to the target position of the actuator.
제 6 항에 있어서, 상기 입력신호처리부는
일정한 시퀀스에 따라 제어 동작을 수행하며, 단위 입력전압(X)에 따라 일정한 크기로 액추에이터의 위치가 변화하도록 입력전압 축의 X값의 간격이 일정하게 위치 제어를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 위치 보정 장치.
The method of claim 6, wherein the input signal processing unit
Position correction device characterized in that the control operation is performed according to a certain sequence, and the interval of the X value of the input voltage axis is constant so that the position of the actuator changes to a certain size according to the unit input voltage (X). .
제 6 항에 있어서, 상기 입력신호처리부는
단위 시간 변경에 따라 위치 변경 속도가 가변되도록 제어하며,
속도 변경을 위해 위치 보정 장치의 메인 제어부의 System Clock(CPU에 입력되는 기준 클럭) 속도의 변경에 따라 Instruction(명령처리)과 Sync Latch의 동기화에 의해 속도 조절 및 변경이 가능한 것을 특징으로 하는 위치 보정 장치.
The method of claim 6, wherein the input signal processing unit
It controls to change the position change speed according to the unit time change,
Position correction, characterized in that speed adjustment and change is possible by synchronizing the instruction (command processing) and sync latch according to the change of the speed of the system clock (reference clock input to the CPU) of the main control unit of the position correction device for speed change Device.
제 6 항에 있어서, 상기 입력신호처리부는
단위 시간(X)의 간격을 조절하여 단위 시간 당 출력 전압의 변동이 가능하도록 제어하며,
상기 단위 시간(X)가 클수록 출력전압 변화 크기도 비례해서 커지는 것을 특징으로 하는 위치 보정 장치.
The method of claim 6, wherein the input signal processing unit
By controlling the interval of the unit time (X), it is possible to control the variation of the output voltage per unit time.
The position correction device, characterized in that the larger the unit time (X), the larger the magnitude of the output voltage change.
액추에이터의 제어를 수행하는 위치 보정 장치의 제어방법에 있어서,
입출력 포트 초기화, DAC 초기화, 통신 초기화, 변수 초기화를 포함하여 위치 보상을 수행하기 위한 초기화 과정을 수행하는 초기화단계;
초기화 진행 후 절전모드(Power save mode)에 진입하여 제어장비로부터의 제어 명령 수신을 대기하는 절전모드진입단계;
제어장비로부터의 제어 명령이 검출되는지를 확인하여 검출될 경우 제어명령 수신단계로 진입하고, 검출되지 않는 경우 절전모드진입단계로 되돌아가는 제어명령검출단계;
제어 명령이 수신되는지를 확인하여 수신되는 경우 데이터입력단계로 진입하고, 수신되지 않는 경우 절전모드진입단계로 되돌아가는 제어명령 수신단계;
데이터 입력이 되는지 확인하여 입력되는 경우 제어명령처리단계로 진입하고, 입력되지 않는 경우 절전모드진입단계로 되돌아가는 데이터입력단계;
데이터 입력에 따른 제어 명령을 처리하는지 확인하여 처리되는 경우 제어명령처리완료단계로 진입하고, 처리되지 않는 경우 절전모드진입단계로 되돌아가는 제어명령처리단계; 및
제어 명령의 처리가 완료되지 않으면 제어명령검출단계로 되돌아가고, 제어 명령의 처리가 완료되면 다시 절전모드진입단계로 되돌아가서 제어 명령 수신을 대기하는 제어명령처리완료단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액추에이터의 제어를 수행하는 위치 보정 장치의 제어방법.
In the control method of the position correction device for controlling the actuator,
An initialization step of performing an initialization process for performing position compensation, including input/output port initialization, DAC initialization, communication initialization, and variable initialization;
A power-saving mode entry step of entering a power save mode after initializing and waiting to receive a control command from the control device;
A control command detection step of checking whether a control command from the control equipment is detected, and if it is detected, entering a control command reception step, and if not, returning to a power saving mode entering step;
A control command receiving step of checking whether a control command is received and entering a data input step if received, and returning to a power saving mode entering step if not received;
A data input step of checking whether data is input and entering a control command processing step if it is input, and returning to a power saving mode entering step if it is not input;
A control command processing step of checking whether a control command according to data input is processed and entering a control command processing completion step if it is processed, and returning to a power saving mode entering step if not processed; And
And a control command processing completion step of returning to the control command detection step if the processing of the control command is not completed, and returning to the power saving mode entering step again when the control command processing is completed, and waiting to receive the control command. Control method of the position correction device for performing the control of the actuator.
액추에이터를 구동하기 위한 시스템의 제어방법에 있어서,
제어장비가 액추에이터에 대한 제어를 위해 위치 보정 장치에 제어 명령을 입력하는 제어명령 입력단계;
위치 보정 장치가 액추에이터의 위치를 목표 위치에 도달하도록 보상 및 제어를 수행하는 위치 보상 제어단계;
제어기가 액추에이터의 위치를 측정하는 위치측정센서로부터 입력되는 센싱 신호 전압과 위치 보정 장치로부터 입력되는 제어 전압을 이용하여 제어 전압 신호를 생성하여 증폭기로 출력하는 서보 제어처리단계;
증폭기가 제어기로부터 수신된 제어 전압 신호를 복수배 증폭하여 액추에이터로 출력하는 구동제어전압 증폭제어단계; 및
액추에이터가 증폭된 제어 전압 신호를 입력받아 구동하는 구동단계;를 포함하며,
상기 위치 보상 제어단계는
위치 보정 장치가, 제어장비로부터 전송된 제어명령을 처리하여 기저장된 액추에이터의 목표 위치에 대한 위치 보상 값을 생성하고, 오차 보상 값을 LUT(Look Up Table)값으로 메모리에 저장하고, 출력된 오차 보상값에 대한 디지털 비트 값을 수신하여 아날로그 전압으로 변환하고, 출력된 전압을 복수배 증폭하고, 증폭된 전압에서 증폭되는 노이즈를 제거하고, 출력 전압의 미세 진동을 억제하여 액추에이터의 구동을 위한 상기 제어 전압으로 출력하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 구동하기 위한 시스템의 제어방법.

In the control method of the system for driving the actuator,
A control command input step in which the control device inputs a control command to the position correction device for controlling the actuator;
A position compensation control step in which the position compensation device compensates and controls the position of the actuator to reach the target position;
A servo control processing step of generating a control voltage signal and outputting it to the amplifier by using a sensing signal voltage input from a position measuring sensor measuring a position of an actuator and a control voltage input from a position correction device;
A driving control voltage amplification control step in which the amplifier amplifies the control voltage signal received from the controller and outputs it to the actuator; And
It includes; a drive step of receiving the actuator is amplified control voltage signal to drive;
The position compensation control step
The position correction device generates a position compensation value for a target position of a pre-stored actuator by processing a control command transmitted from the control equipment, stores the error compensation value in a memory as a look up table (LUT) value, and outputs the error. Receiving the digital bit value for the compensation value, converting it to an analog voltage, amplifying the output voltage multiple times, removing noise amplified from the amplified voltage, and suppressing fine vibration of the output voltage to drive the actuator. A control method of a system for driving an actuator, characterized in that it is output as a control voltage.

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