KR102280285B1 - Linear conveyor system control unit - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 리니어 스테이지와 갈바노미터를 제어하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로서, 상기 리니어 스테이지와 상기 갈바노미터를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성부, 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어기 및 상기 갈바노미터를 제어하는 갈바노미터 제어기를 포함하며, 상기 스테이지 제어기는 리니어 스테이지의 제어오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전달하여 스테이지의 오차를 갈바노미터에서 보상한다.A linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention is a linear conveyor system control apparatus for controlling a linear stage and a galvanometer, and a control signal generating unit for generating a control signal for controlling the linear stage and the galvanometer; a stage controller for controlling the linear stage and a galvanometer controller for controlling the galvanometer, wherein the stage controller transmits the control error of the linear stage to the galvanometer controller to convert the error of the stage from the galvanometer compensate

Description

리니어 컨베이어 시스템 제어장치{Linear conveyor system control unit}Linear conveyor system control unit

본 발명은 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테이지의 리니어 모터와 갈바노미터가 탑재된 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for controlling a linear conveyor system, and more particularly, to a device for controlling a linear conveyor system in which a linear motor of a stage and a galvanometer are mounted.

최근 모바일 디스플레이 시장에서 플랙서블 OLED는 폴더블(Foldable) 폰의 등장과 더불어 수요가 급속도로 증가하고 있다. 폴더블, 롤러블(rollable)까지 스마트폰 및 대형 TV 등 디스플레이 제품 폼팩터 혁신을 거듭하면서 다양한 종류의 레이저 장비를 필요로 하고 있으며, 특히 정밀한 제어가 필수적인 레이저 커팅장비가 필요하다.Recently, in the mobile display market, demand for flexible OLEDs is rapidly increasing with the advent of foldable phones. Various types of laser equipment are required as display product form factors such as smartphones and large TVs continue to innovate, from foldable to rollable, and in particular, laser cutting equipment that requires precise control is required.

OLED 모듈의 생산을 위해서 물류 시스템의 Moving Magnet개념의 리니어 컨베이어 시스템의 도입 및 도입이 검토되고 있다. 이러한 물류 시스템을 도입하게 됨으로서, 기존 컨베이어 대비 속도, 정밀도, 유연성이 확연히 높아지고 특히 고진공, 고온에서도 사용이 가능하며, 케이블로부터 자유로워 마모, 손상에 따른 유지 보수 리스크가 거의 없다.For the production of OLED modules, the introduction and introduction of the linear conveyor system of the moving magnet concept of the logistics system is being reviewed. By introducing such a logistics system, the speed, precision, and flexibility are significantly improved compared to the existing conveyors, and it can be used especially in high vacuum and high temperature, and it is free from cables, so there is little maintenance risk due to wear or damage.

그러나 일반적인 시스템은 장비 내에서 각 단위 공정을 거치기 위해 수회에 걸친 Pick & Place동작이 필요하며, 이러한 과정에서 발생하는 과도한 접촉은 제품의 외관 및 성능불량으로 이어질 가능성이 크다. 또한 이송속도의 한계로 인하여 장비의 생산성이 저하되는 문제가 있다. However, a general system requires several pick & place operations to go through each unit process within the equipment, and excessive contact that occurs during this process is highly likely to lead to poor appearance and performance of the product. In addition, there is a problem in that the productivity of the equipment is lowered due to the limitation of the transfer speed.

이러한 문제로 인해 멀티 캐리어 컨베이어 이송 시스템이 개발되고 있고, 레이저 공정장비의 물류 시스템을 구성하면 Pick & Place 과정을 대폭 줄일 수 있어 장비를 단순화할 수 있고, Tact Time이 감소하여 생산성의 향상을 기대할 수 있다. Due to these problems, multi-carrier conveyor transport systems are being developed, and if the logistics system of laser processing equipment is configured, the pick & place process can be greatly reduced, simplifying equipment, and improving productivity by reducing tact time. there is.

그러나 이러한 일련의 리니어 컨베이어 시스템에서 MOF(Marking On the Fly) 공정의 수행이 불가능하고, 제품이 레이저 공정 위치에 정지한 후에 프로세스를 진행하고, 진행이 완료되면 이동하는 방식으로 공정을 수행할 수 밖에 없어 생산성의 향상에 한계가 있고, 일정 크기 이상의 제품 생산시에는 어긋남 오차가 발생하여 제품 품질이 저하되는 문제에 노출된다. 또한, 현재 제품을 레이저를 이용하여 커팅을 하는 경우 커팅의 정밀도는 ±50μm수준이 요구되고, 제품이 정지된 상태에서 레이저 및 광학계가 가공할 수 있는 영역은 약 150mm×150mm으로 이보다 큰 사이즈 제품을 레이저 및 광학계로 가공할 경우는 제품을 이동시키고, 정지시키고 가공해야 하는 과정을 거쳐야 하는 문제가 있다.However, in this series of linear conveyor systems, it is impossible to perform the MOF (Marking On the Fly) process, and the process is performed after the product stops at the laser processing position, and when the process is completed, the process has to be performed. There is a limit to the improvement of productivity, and when a product of a certain size or larger is produced, a misalignment error occurs and the product quality is lowered. In addition, when cutting the current product using a laser, the cutting precision is required to be at the level of ±50μm, and the area that the laser and optical system can process while the product is stopped is about 150mm×150mm, so it is recommended to use a larger size product. In the case of processing with lasers and optical systems, there is a problem in that the product must be moved, stopped, and processed.

대한민국 공개특허 제10-2017-0067088호(2017.06.15)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0067088 (2017.06.15) 대한민국 등록특허 제10-1686053호(2016.12.07)Republic of Korea Patent No. 10-1686053 (2016.12.07)

본 발명의 목적은 레이저 MOF(Marking On the Fly) 공정의 수행이 가능한, 리니어 컨베이어 시스템 제어장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a linear conveyor system control apparatus capable of performing a laser marking on the fly (MOF) process.

본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 리니어 스테이지와 갈바노미터를 제어하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로서, 상기 리니어 스테이지와 상기 갈바노미터를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성부, 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어기 및 상기 갈바노미터를 제어하는 갈바노미터 제어기를 포함하며, 상기 스테이지 제어기는 리니어 스테이지의 제어오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전달하여 스테이지의 오차를 갈바노미터에서 보상한다.A linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention is a linear conveyor system control apparatus for controlling a linear stage and a galvanometer, a control signal generating unit for generating a control signal for controlling the linear stage and the galvanometer; a stage controller for controlling the linear stage and a galvanometer controller for controlling the galvanometer, wherein the stage controller transmits the control error of the linear stage to the galvanometer controller to convert the error of the stage from the galvanometer compensate

여기서, 상기 스테이지 제어기는 상기 리니어 스테이지상의 캐리어 위치에 따른 엔코더 값을 생성하는 리니어 엔코더, 엔코더 값과 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어신호 값 사이의 오차를 검출하는 오차검출부 및 상기 오차를 반영하여 리니어 스테이지를 제어하는 PID제어부를 포함할 수 있다.Here, the stage controller includes a linear encoder that generates an encoder value according to a carrier position on the linear stage, an error detector that detects an error between the encoder value and a stage control signal value that controls the linear stage, and a linear by reflecting the error. It may include a PID control unit for controlling the stage.

여기서, 상기 오차검출부는 검출된 상기 오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전송할 수 있다.Here, the error detection unit may transmit the detected error to the galvanometer controller.

여기서, 상기 갈바노미터 제어기는 상기 오차가 반영된 갈바노미터 제어신호를 생성하여 갈바노미터를 제어할 수 있다.Here, the galvanometer controller may control the galvanometer by generating a galvanometer control signal to which the error is reflected.

본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법은 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 의해서 구현되는 리니어 컨베이어 시스템 제어방법으로서, 제어신호를 수신하는 단계, 상기 제어신호에서 스테이지 제어신호를 생성하는 단계, 상기 스테이지 제어신호를 스테이지의 엔코더값과 비교하여 오차를 검출하는 단계 및 검출된 상기 오차를 분기된 상기 제어신호에 반영하여 갈바노미터 제어신호를 생성하는 단계를 포함한다.A method for controlling a linear conveyor system according to an embodiment of the present invention is a method for controlling a linear conveyor system implemented by a linear conveyor system control apparatus, comprising the steps of receiving a control signal, generating a stage control signal from the control signal, the stage Comparing a control signal with an encoder value of a stage to detect an error, and reflecting the detected error to the branched control signal to generate a galvanometer control signal.

본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 정밀한 제어와 빠른 응답이 가능하다.The apparatus for controlling a linear conveyor system according to an embodiment of the present invention enables precise control and quick response.

또한, 컨베이어 시스템에서 발생할 수 있는 오차를 상쇄시켜 모서리 부분의 오차를 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce the error in the corner part by offsetting the error that may occur in the conveyor system.

또한, 기존 컨베이어 시스템의 스테이지 제어와 갈바노미터 제어를 활용한 제어장치 구성이 가능하다.In addition, it is possible to configure a control device using stage control and galvanometer control of the existing conveyor system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치가 구현되는 리니어 컨베이어 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 리니어 컨베이어 장치를 제어하는 시스템도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 기능블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 제어회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테이지 제어기의 상세 기능블럭도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 추종에러의 보정을 시뮬레이션 한 결과그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법의 순서도이다.
1 is a perspective view of a linear conveyor device in which a linear conveyor system control device according to an embodiment of the present invention is implemented.
FIG. 2 is a system diagram for controlling the linear conveyor device of FIG. 1 .
3 is a functional block diagram of an apparatus for controlling a linear conveyor system according to an embodiment of the present invention.
4 is a control circuit diagram of a linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a detailed functional block diagram of a stage controller according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a result of simulating correction of a tracking error of a linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a method for controlling a linear conveyor system according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are only exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention are It may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the inventive concept, a first element may be termed a second element and similarly a second element. A component may also be referred to as a first component.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described herein exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나 특허출원의 범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these examples. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치가 구현되는 리니어 컨베이어 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a linear conveyor device in which a linear conveyor system control device according to an embodiment of the present invention is implemented.

본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 장치(1)는 베이스(10) 상부에 형성되는 리니어 스테이지(20)와 리니어 스테이지(20)상에 멀티 캐리어(30), 캐리어(30) 상에 탑재되는 부재를 가공하는 레이저(40)로 구성될 수 있다.The linear conveyor apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a linear stage 20 formed on a base 10 and a multi-carrier 30 on the linear stage 20, a member mounted on the carrier 30 It may be composed of a laser 40 for processing.

상기 리니어 컨베이어 장치(1)는 기존 리니어 컨베이어 방식에서 구현이 어려운 MOF(Marking On the Fly)공정이 가능하고, 멀티 캐리어(30)를 탑재하고 있어, 부재의 빠른 가공이 가능하다. The linear conveyor device 1 enables a MOF (Marking On the Fly) process, which is difficult to implement in the existing linear conveyor method, and is equipped with a multi-carrier 30 , so that the member can be processed quickly.

상기 리니어 컨베이어 장치(1)는 스틸 또는 석정반 기반의 베이스(10) 상에 레이저(40)가 통합된 베이스 구조물일 수 있으며, 물류/공정시간 최적화를 위한 복합 순환구조 기반의 리니어 컨베이어 구조를 가질 수 있다. The linear conveyor device 1 may be a base structure in which the laser 40 is integrated on the base 10 based on steel or granite, and has a linear conveyor structure based on a complex circulation structure for optimizing logistics/process time. can

도 2는 도 1의 리니어 컨베이어 장치를 제어하는 시스템도이다.FIG. 2 is a system diagram for controlling the linear conveyor apparatus of FIG. 1 .

도 2에 도시되어 있는 제어시스템은 호스트 PC와 이더넷통신으로 연결되어 있는 Power PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)과 Power PMAC과 연결되어 있는 이송컨트롤 블록(Transport control block), 레이저 프로세스 컨트롤 블록(Laser process control block)으로 구성된다.The control system shown in FIG. 2 includes a Power PMAC (Programmable Multi-Axis Controller) connected to the host PC through Ethernet communication, a transport control block connected to the Power PMAC, and a laser process control block. control block).

호스트 PC에서 송신된 제어명령은 Power PMAC에서 실행되는 모션 프로그램에 의해서 다축 서보(servo)를 제어하는 제어신호로 변환된다. 생성된 제어신호는 스테이지를 제어하는 이송 컨트롤 블록(Transport control block)과 갈바노미터를 제어하는 레이저 프로세스 컨트롤 블록으로 전달되어 스테이지의 구동과 갈바노미터의 동작을 제어한다.The control command transmitted from the host PC is converted into a control signal to control the multi-axis servo by the motion program executed in the Power PMAC. The generated control signal is transmitted to the transport control block that controls the stage and the laser process control block that controls the galvanometer to control the operation of the stage and the galvanometer.

특히 이송 컨트롤 블록(Transport control block)은 Power PMAC에서 이더넷 기반의 필드버스 시스템인 EtherCat 프로토콜을 통해서 리니어 스테이지에 형성되어 있는 복수개의 코일과 센서들을 제어한다. 특히 각 코일과 코일 전후에 위치하고 있는 센서들은 개별적으로 연결되어 있는 드라이버에 의해서 동작하며, 코일에 인가되는 전류에 의해서 코일상에 위치하는 캐리어를 이송시킨다.In particular, the transport control block controls a plurality of coils and sensors formed in the linear stage through the EtherCat protocol, which is an Ethernet-based fieldbus system in Power PMAC. In particular, each coil and the sensors positioned before and after the coil are operated by individually connected drivers, and the carrier positioned on the coil is transported by the current applied to the coil.

이상 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치가 구현되는 리니어 컨베이어 장치에 대해서 살펴보았다.The linear conveyor apparatus in which the linear conveyor system control apparatus according to the embodiment of the present invention is implemented has been described above.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치를 도 3 내지 도 3 내지 도 5를 통해서 상세히 살펴본다.Hereinafter, a linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 3 to 5 .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 기능블럭도이다.3 is a functional block diagram of an apparatus for controlling a linear conveyor system according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 제어회로도이다.4 is a control circuit diagram of a linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테이지 제어기의 상세 기능블럭도이다.5 is a detailed functional block diagram of a stage controller according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 리니어 스테이지(400)와 갈바노미터(500)를 제어하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로서, 상기 리니어 스테이지(400)와 상기 갈바노미터(500)를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성부(100), 상기 리니어 스테이지(400)를 제어하는 스테이지 제어기(200) 및 상기 갈바노미터(500)를 제어하는 갈바노미터 제어기(300)를 포함하며, 상기 스테이지 제어기(200)는 리니어 스테이지(400)의 제어오차를 상기 갈바노미터 제어기(300)로 전달하여 리니어 스테이지(400)에서 발생하는 오차를 갈바노미터(500)에서 보상한다.As shown in FIG. 3 , the linear conveyor system control device according to an embodiment of the present invention is a linear conveyor system control device for controlling the linear stage 400 and the galvanometer 500, and the linear stage 400 and the A control signal generator 100 for generating a control signal for controlling the galvanometer 500 , a stage controller 200 for controlling the linear stage 400 , and a galvanometer for controlling the galvanometer 500 . A controller 300 is included, and the stage controller 200 transmits the control error of the linear stage 400 to the galvanometer controller 300 to measure the error generated in the linear stage 400 by the galvanometer 500 . ) is compensated.

리니어 스테이지(400)는 앞서 살펴본 도 1, 도 2와 같이 복수개의 코일과 센서(홀센서)가 선형으로 나열되어 있어, 드라이버를 통해서 제공되는 제어신호에 의해서 코일에 전류가 인가되어 상부에 위치하고 있는 캐리어(30)를 이송시킨다. In the linear stage 400, a plurality of coils and sensors (Hall sensors) are linearly arranged as shown in FIGS. 1 and 2, and current is applied to the coil by a control signal provided through the driver, The carrier 30 is transferred.

갈바노미터(500)는 대표적인 SLA(Stereolithography)장비로서 빛을 반사시키는 정교한 기계장치(거울 및 VCM(Voice Coil Motor) 등) 및 제어신호에 의해서 동작한다. 일명 스캐너(scanner)로 불리기도 하며, 반사용 거울을 달고 조사되는 빛(레이저 광 등)을 미세하고 빠르게 움직여 멀리 떨어져 있는 리니어 스테이지 상에 놓여 있는 부재를 자르거나 식각하는 등의 작업을 수행하는 장치이다.The galvanometer 500 is a representative SLA (Stereolithography) equipment and operates by a sophisticated mechanical device (mirror and VCM (Voice Coil Motor), etc.) that reflects light and a control signal. Also called a scanner, a device that carries out operations such as cutting or etching a member placed on a distant linear stage by moving the irradiated light (laser light, etc.) finely and quickly with a reflective mirror attached. am.

제어신호생성부(100)는 리니어 스테이지(400)와 갈바노미터(500)를 제어하는 제어신호를 생성한다. 앞서 도 2에 도시된 Power PMAC이 제어신호생성부(100)의 일례로 볼 수 있다. 특히 제어신호생성부(100)는 리니어 스테이지(400)와 갈바노미터(500)를 동시에 제어하는 신호를 생성한다. 리니어 스테이지(400)는 긴 스트로크의 구동이 가능하고, 상대적으로 빠른 응답이 필요한 모션에는 부적합한 특성을 갖는다. 이와 달리 갈바노미터를 제어하는 VCM(Voice Coil Motor)은 이동자가 상대적으로 가벼워 빠른 응답이 필요한 모션에 적합하나, 스트로크가 길어질수록 응답이 느려지고 비선형 특성이 나타난다.The control signal generator 100 generates a control signal for controlling the linear stage 400 and the galvanometer 500 . The Power PMAC shown in FIG. 2 above can be viewed as an example of the control signal generator 100 . In particular, the control signal generator 100 generates a signal for simultaneously controlling the linear stage 400 and the galvanometer 500 . The linear stage 400 is capable of driving a long stroke, and has characteristics unsuitable for motion requiring a relatively fast response. In contrast, VCM (Voice Coil Motor), which controls the galvanometer, has a relatively light mover and is suitable for motion that requires a quick response, but the longer the stroke, the slower the response and non-linear characteristics appear.

리니어 스테이지(400)와 갈바노미터(500)의 제어특성상 리니어 스테이지(400)를 제어하는 제어신호는 50Hz의 컷오프 주파수 기준으로 낮은 대역의 신호일 수 있으며, 갈바노미터(500)를 제어하는 신호는 컷오프 주파수보다 높은 대역의 신호일 수 있으나, 반드시 컷오프 주파수 기준이 50Hz로 제한되는 것은 아니며, 다양한 주파수 대역을 기준으로 설정할 수 있음은 자명하다.Due to the control characteristics of the linear stage 400 and the galvanometer 500, the control signal for controlling the linear stage 400 may be a low-band signal based on a cutoff frequency of 50 Hz, and the signal for controlling the galvanometer 500 is It may be a signal of a band higher than the cutoff frequency, but the cutoff frequency reference is not necessarily limited to 50 Hz, and it is obvious that various frequency bands can be set as the reference.

제어신호생성부(100)에서 생성된 신호는 분기되어 스테이지 제어기(200)와 갈바노미터 제어기(300)로 각각 전달된다. 스테이지 제어기(200)로 전달되는 신호는 도 4에 도시된 바와 같이 Low-Pass Filter를 통과한다. 필터를 통과하는 제어신호는 리니어 스테이지(400)를 제어하는 낮은 대역 신호이고, 높은 대역 신호는 차단된다.The signal generated by the control signal generator 100 is branched and transmitted to the stage controller 200 and the galvanometer controller 300 , respectively. A signal transmitted to the stage controller 200 passes through a low-pass filter as shown in FIG. 4 . The control signal passing through the filter is a low-band signal that controls the linear stage 400, and the high-band signal is blocked.

필터를 통과한 제어신호는 도 4에 도시된 바와 같이 Optional Downsampler를 통과하고, 스테이지 제어기(200)로 전달되는 신호의 제어횟수는 줄어들게 된다.The control signal passing through the filter passes through the optional downsampler as shown in FIG. 4 , and the number of control times of the signal transmitted to the stage controller 200 is reduced.

스테이지 제어기(200)는 리니어 스테이지(400)를 제어한다. The stage controller 200 controls the linear stage 400 .

도 5에 도시된 바와 같이 스테이지 제어기(200)는 상기 리니어 스테이지 상의 캐리어 위치에 따른 엔코더 값을 생성하는 리니어 엔코더(210), 엔코더 값과 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어신호 값 사이의 오차를 검출하는 오차검출부(220) 및 상기 오차를 반영하여 리니어 스테이지를 제어하는 PID제어부(230)를 포함한다.As shown in FIG. 5 , the stage controller 200 detects an error between a linear encoder 210 generating an encoder value according to a carrier position on the linear stage, an encoder value, and a stage control signal value for controlling the linear stage. and an error detection unit 220 that controls the linear stage by reflecting the error and a PID control unit 230 that controls the linear stage.

리니어 엔코더(210)는 리니어 스테이지(400) 상에 놓여 있는 캐리어의 위치에 따른 엔코더 값을 생성한다. 즉, 스테이지 제어기(200)를 통해서 리니어 스테이지(400) 상의 캐리어가 제어되는 것과는 별개로 제어신호에 의해서 이송된 캐리어의 실제위치를 엔코더 값으로 생성한다.The linear encoder 210 generates an encoder value according to a position of a carrier placed on the linear stage 400 . That is, the actual position of the carrier transferred by the control signal is generated as an encoder value separately from the control of the carrier on the linear stage 400 through the stage controller 200 .

오차 검출부(220)는 상기 리니어 엔코더(210)에서 생성된 엔코더 값과 실제 스테이지 제어신호값 사이의 오차, 즉 추종오차를 생성한다. 추종오차(Following error)는 기구의 가감속 및 예상치 못한 기계구조에 의해서 생성되는 주로 낮은 주파수(저주파)의 오차일 수 있다. The error detector 220 generates an error between the encoder value generated by the linear encoder 210 and the actual stage control signal value, that is, a tracking error. The following error may be mainly a low frequency (low frequency) error generated by the acceleration/deceleration of the mechanism and an unexpected mechanical structure.

오차 검출부(220)는 또한, 검출된 상기 오차를 상기 갈바노미터 제어기(300)로 전송한다.The error detection unit 220 also transmits the detected error to the galvanometer controller 300 .

PID제어부(230)는 스테이지 제어신호 값과 엔코더 값 사이의 오차에 근거하여 출력이 기준이 되는 전압을 유지하도록 피드백 제어를 수행한다. The PID control unit 230 performs feedback control so that the output maintains a reference voltage based on an error between the stage control signal value and the encoder value.

갈바노미터 제어기(300)는 상기 오차가 반영된 갈바노미터 제어신호를 생성하여 갈바노미터(500)를 제어한다. 도 4를 통해 살펴보면, 제어신호(Net Trajectory, T(z))가 분기되어 Low Pass Filter를 통과하면 리니어 스테이지를 제어하는 저주파 성분만이 남게 되고, 갈바노미터(500) 쪽으로 진행하는 제어신호는 (+/-)연산이 수행되는 연산부를 만나게 되어, 갈바노미터 제어기(300)는 리니어 스테이지(400)를 제어하는 저주파 성분이 제거된 갈바노미터 제어신호를 생성하게 된다. The galvanometer controller 300 controls the galvanometer 500 by generating a galvanometer control signal in which the error is reflected. 4, when the control signal (Net Trajectory, T(z)) is branched and passes through the Low Pass Filter, only the low frequency component controlling the linear stage remains, and the control signal proceeding toward the galvanometer 500 is When the (+/-) operation is performed, the galvanometer controller 300 generates a galvanometer control signal from which the low-frequency component controlling the linear stage 400 is removed.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 오차 검출부(220)는 (+/-)연산이 수행되는 연산부(A)에 전달되는 저주파 성분에 오차(추종오차)를 전송하고, 갈바노미터 제어기(300)는 추종오차 성분이 반영된 저주파 성분을 전체 제어신호에서 필터링한다. However, the error detection unit 220 according to the embodiment of the present invention transmits an error (following error) to the low frequency component transmitted to the operation unit A on which (+/-) operation is performed, and the galvanometer controller 300 . Filters the low-frequency component to which the tracking error component is reflected from the entire control signal.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 리니어 스테이지에서 발생하는 추종오차(Following error)를 갈바노미터(500)에서 제어하도록 한다.That is, the linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention controls the following error occurring in the linear stage in the galvanometer 500 .

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 추종에러의 보정을 시뮬레이션 한 결과그래프이다.6 is a graph showing a result of simulating the correction of a tracking error of a linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시되어 있는 붉은 색의 라인은 리니어 스테이지(400)의 추종에러(following error)이며, 분홍색의 라인은 갈바노미터(500)에 의한 레이저 가공 위치를 나타낸다.A red line shown in FIG. 6 is a following error of the linear stage 400 , and a pink line indicates a laser processing position by the galvanometer 500 .

리니어 스테이지(400)의 추종에러는 리니어 스테이지 제어기(200)에서 산출되며, 리니어 엔코더(210)에서 측정한 엔코더값과 제어신호값을 비교하여 실제 물리계에서 발생하고 있는 에러값을 수치화한 값이고, 반응이 빠르고, 고속의 동작이 가능한 갈바노미터의 거동특성에 리니어 스테이지에서 발생하는 추종에러를 반영함으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 시스템 전체에서 발생할 수 있는 추종에러(following error)를 보정할 수 있다.The tracking error of the linear stage 400 is calculated by the linear stage controller 200, and by comparing the encoder value measured by the linear encoder 210 with the control signal value, the error value occurring in the actual physical system is digitized, By reflecting the following error occurring in the linear stage in the behavioral characteristics of the galvanometer, which is capable of fast response and high-speed operation, as shown in FIG. 6, following error that may occur in the entire system can be corrected. there is.

이상 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 대해서 살펴보았다. 이하, 본 발명의 또 다른 양태에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법에 대해서 도 7을 통해서 상세히 설명한다. 위 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.The linear conveyor system control apparatus according to an embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, a method for controlling a linear conveyor system according to another aspect of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7 . A description of the configuration overlapping with the above embodiment will be omitted.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법의 순서도이다.7 is a flowchart of a method for controlling a linear conveyor system according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법은 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 의해서 구현되는 리니어 컨베이어 시스템 제어방법으로서, 제어신호를 수신하는 단계(S100), 상기 제어신호에서 스테이지 제어신호를 생성하는 단계(S200), 상기 스테이지 제어신호를 스테이지의 엔코더값과 비교하여 오차를 검출하는 단계(S300) 및 검출된 상기 오차를 분기된 상기 제어신호에 반영하여 갈바노미터 제어신호를 생성하는 단계(S400)를 포함한다.As shown in FIG. 7 , the method for controlling a linear conveyor system according to an embodiment of the present invention is a linear conveyor system control method implemented by a linear conveyor system control device, and the step of receiving a control signal (S100), in the control signal Generating a stage control signal (S200), comparing the stage control signal with the encoder value of the stage to detect an error (S300), and reflecting the detected error to the branched control signal to obtain a galvanometer control signal and generating (S400).

제어신호를 수신하는 단계(S100)는 호스트 컴퓨터에서 Power PMAC으로 전달되는 제어명령을 Power PMAC은 리니어 스테이지의 코일과 센서, 갈바노미터를 제어할 수 있는 제어신호로 변환하여 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로 전송한다. 제어신호는 고주파 성분과 저주파 성분을 포함하고 있다.In the step of receiving the control signal (S100), the control command transmitted from the host computer to the Power PMAC is converted into a control signal that the Power PMAC can control the coil, sensor, and galvanometer of the linear stage, and is then sent to the linear conveyor system control device. send. The control signal includes a high-frequency component and a low-frequency component.

제어신호에서 스테이지 제어신호를 생성하는 단계(S200)는 제어신호 내에 포함되어 있는 저주파 성분을 추출하기 위해서 Low-Pass Filter를 통과시켜, 저주파 성분의 제어신호인 스테이지 제어신호를 생성한다. In the step of generating the stage control signal from the control signal ( S200 ), a low-pass filter is passed to extract the low-frequency component included in the control signal, and the stage control signal, which is the control signal of the low-frequency component, is generated.

나아가, 갈바노미터 제어기로 전달되기 위한 제어신호는 Low-Pass Filter를 통과하기 전에 분주되어 있는 별도회선을 통해서 갈바노미터 제어기로 전달된다.Furthermore, the control signal to be transmitted to the galvanometer controller is transmitted to the galvanometer controller through a separate line divided before passing through the Low-Pass Filter.

스테이지 제어신호를 스테이지의 엔코더 값과 비교하여 오차를 검출하는 단계(S300)는 리니어 스테이지가 스테이지 제어신호에 의해서 동작하게 되고, 엔코더가 리니어 스테이지 상에 캐리어의 위치를 측정하여 엔코더값을 생성하며, 스테이지 제어신호와 엔코더값을 비교함으로서 물리계에서 발생한 추종오차(Following error)를 계산하는 단계이다.In the step (S300) of detecting an error by comparing the stage control signal with the encoder value of the stage, the linear stage is operated by the stage control signal, and the encoder measures the position of the carrier on the linear stage to generate the encoder value, This is the step of calculating the following error occurring in the physical system by comparing the stage control signal and the encoder value.

검출된 오차를 분기된 제어신호에 반영하여 갈바노미터 제어신호를 생성하는 단계(S400)는 이전단계에서 연산된 오차에 따른 제어신호를 갈바노미터 제어신호에 반영하여 실제 리니어 스테이지에서 발생하는 추종오차를 갈바노미터에서 제어할 수 있도록 한다.In the step (S400) of generating a galvanometer control signal by reflecting the detected error in the branched control signal, the control signal according to the error calculated in the previous step is reflected in the galvanometer control signal to follow the actual linear stage. Allow the error to be controlled by the galvanometer.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of a system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100 제어신호 생성부
200 스테이지 제어기
300 갈바노미터 제어기
400 리니어 스테이지
500 갈바노미터
100 control signal generator
200 stage controller
300 galvanometer controller
400 linear stage
500 galvanometers

Claims (5)

리니어 스테이지와 갈바노미터를 제어하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로서,
상기 리니어 스테이지와 상기 갈바노미터를 동시에 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성부;
상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어기; 및
상기 갈바노미터를 제어하는 갈바노미터 제어기를 포함하며,
상기 스테이지 제어기는 리니어 스테이지의 제어오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전달하여 리니어 스테이지에서 발생하는 오차를 갈바노미터에서 보상하되,
상기 스테이지 제어기는
상기 리니어 스테이지상의 캐리어 위치에 따른 엔코더 값을 생성하는 리니어 엔코더, 엔코더 값과 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어신호 값 사이의 오차를 검출하는 오차검출부 및 상기 오차를 반영하여 리니어 스테이지를 제어하는 PID제어부를 포함하고,
상기 갈바노미터 제어기는 오차가 반영된 갈바노미터 제어신호를 생성하며, 상기 제어신호생성부에서 생성된 상기 제어신호가 분기되어 Low Pass Filter를 통과하여 리니어 스테이지를 제어하는 저주파 성분만 남게되고, 갈바노미터로 진행하는 제어신호를 (+/-)연산을 수행하는 연산부를 통과하여 저주파 성분이 제거된 갈바노미터 제어신호가 생성되되,
상기 오차검출부는 (+/-)연산이 수행되는 연산부에 전달되는 저주파성분에 오차를 전송하고, 갈바노미터 제어기는 오차성분이 반영된 저주파 성분을 전체 제어신호에서 필터링하여 상기 리니어스테이지에서 발생하는 오차를 갈바노미터에서 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치.
A linear conveyor system control device for controlling a linear stage and a galvanometer, comprising:
a control signal generator for generating a control signal for simultaneously controlling the linear stage and the galvanometer;
a stage controller for controlling the linear stage; and
a galvanometer controller for controlling the galvanometer;
The stage controller transmits the control error of the linear stage to the galvanometer controller to compensate the error occurring in the linear stage in the galvanometer,
The stage controller
A linear encoder that generates an encoder value according to the position of a carrier on the linear stage, an error detector that detects an error between the encoder value and a stage control signal value that controls the linear stage, and a PID controller that reflects the error and controls the linear stage including,
The galvanometer controller generates a galvanometer control signal in which the error is reflected, and the control signal generated by the control signal generator is branched and passes through the Low Pass Filter, leaving only the low frequency component controlling the linear stage, galvanometer The galvanometer control signal from which the low-frequency component is removed is generated by passing the control signal proceeding to the normometer through the operation unit that performs (+/-) operation,
The error detection unit transmits an error to the low-frequency component transmitted to the operation unit where (+/-) calculation is performed, and the galvanometer controller filters the low-frequency component in which the error component is reflected from the entire control signal, and the error generated in the linear stage A linear conveyor system control device, characterized in that it is controlled by a galvanometer.
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