KR20090051938A - 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법에 관한 것으로, 센서에 의해 인터락(Interlock)이 구현되는 임베디드 시스템(Embedded System)의 각 구동부를 제어하는 모션제어기에, 구동부의 제어를 위한 데이터를 제공함에 있어, 센서에 의한 감지신호와 구동부의 작동방향에 의해 상기 구동부의 현재작동상태를 판단하고, 구동부의 이전위치상태와 현재작동상태에 의해 현재위치상태를 판단한 후, 구동부의 현재위치상태와 이전위치상태를 포함하는 데이터를 모션제어기에 전송함으로써, 모션제어기가 구동부의 정확한 동작상태 및 위치상태를 판단하여, 구동제한범위내에서 구동부를 제어할 수 있도록 한 것이다.
따라서, 구동부에 대한 적절한 정지동작이 수행되고, 정지동작 이후의 정상적인 구동이 가능해지는 것이다.
결과적으로, 임베디드 시스템의 각 구동부에 대한 파손방지 및 작업자의 안전을 보장하여 시스템의 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
상태전이, 모션제어기, 이전위치상태, 현재작동상태, 현재위치상태

Description

상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법{Data providing method for motion controller using state transition}
본 발명은 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센서에 의해 인터락(Interlock)이 구현되는 임베디드 시스템(Embedded System)의 각 구동부를 제어하는 모션제어기에, 구동부의 제어를 위한 데이터를 제공함에 있어, 구동부의 이전위치상태와 현재작동상태에 의해 현재위치상태를 판단하고, 해당 판단결과에 대한 데이터를 전송함으로써, 모션제어기가 구동부의 정확한 동작상태 및 위치상태를 판단하여, 구동제한범위내에서 구동부를 제어할 수 있는 것이다.
따라서, 구동부에 대한 적절한 정지동작이 수행되고, 정지동작 이후의 정상적인 구동이 가능해진다.
결과적으로, 임베디드 시스템의 각 구동부에 대한 파손방지 및 작업자의 안전을 보장하여 시스템의 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
최근 들어, 산업 기술이 발전함에 따라 산업현장의 근로환경 또한 많은 개선이 이루어지고 있으며, 열악한 작업환경에서의 안전사고 등으로 인한 인력의 손실 및 낭비를 방지하고자 다양한 자동화 시스템이 개발되고 있다.
이러한 자동화 시스템은 대부분 로봇을 제어하여 이루어지며, 상기 로봇을 제어함에 있어, 가장 중요한 부분 중의 하나가 로봇의 오작동을 방지하는 것이다.
상기 로봇의 오작동을 방지하기 위한 것 중 하나로, 로봇에 탑재된 센서의 상태에 따라서 로봇 동작을 제약할 수 있는 인터락(Interlock)의 구현이다.
일반적인 인터락 구현은 기계적인 스토퍼(Stopper)에 의한 방법이 있으나, 장기간 사용시 기계적인 스토퍼의 마모 등으로 인하여 안전성을 보장받지 못하는 경우가 발생되었다.
또한, 스토퍼에 의해 기계적으로 정지된 이후에도 전원공급은 지속되므로, 정지명령이 수행되기전까지 모터에 과전류가 흐르게 되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여, 센서를 활용하는 인터락의 구현이 제안되었으며, 센서를 활용하는 경우로는, 센서 인터페이스에 따른 결과 값이 운용 프로그램에 전달되어진 다음, 전달된 결과 값을 하나의 변수에 저장하고, 이를 처리하여 그 결과를 로봇 운용에 반영하는 임베디드 시스템(Embedded System)이 보편적으로 알려져 있다.
상기와 같은 임베디드 시스템은 장비의 파손방지 및 작업자의 안전을 위하여, 각 구동부마다 구동제한범위가 정해져 있으며, 상기 각 구동부는 모션제어기(Motion Controller)에 의해 동작이 제어된다.
그러나, 상기와 같이 센서를 이용하는 임베디드 시스템의 경우, 구동부의 구동축이 고속으로 구동하게 되면, 센서에 의해 감지됨에도 불구하고, 이동방향으로의 관성에 의해 센서를 지나쳐서 정지하는 경우가 발생하며, 이러한 경우 모션제어기는 장비가 정상적인 상태로 판단하고 다시 동일방향의 구동이 진행되어, 장비의 파손 및 안전사고를 유발시키게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 구동 제한범위의 양 끝단에 비접촉식 On/Off 센서를 부착한 후, 센서 신호를 통해 기계적 구동범위에 도달했음을 확인하고, 리밋(Limit)상태전이 알고리즘을 통해 구동부의 정확한 위치상태를 판단함으로써, 적절한 정지동작이 수행되고 이후의 정상적인 구동이 가능하도록 한 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법은, a) 모션제어대상의 작동범위에 대응하여 설치되며, 상기 모션제어대상을 감지하는 적어도 하나의 리밋(Limit)센서로부터 감지신호를 전송받는 단계; b) 상기 적어도 하나의 리밋센서로부터 전송받은 감지신호 및 상기 모션제어대상의 이동방향에 기초하여, 상기 모션제어대상의 현재작동상태를 판단하는 단계; c) 상기 모션제어대상의 이전위치상태와 상기 판단된 현재작동상태에 기초하여, 상기 모션제어대상의 현재위치상태를 판단하는 단계; 및 d) 상 기 판단된 현재위치상태를 상기 모션제어대상을 제어하는 모션제어기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 해결수단에 의한 리밋상태전이 알고리즘을 이용하여, 본 발명은 구동부의 이전위치상태와 현재작동상태에 의해 현재위치상태를 판단하고, 해당 판단결과를 모션제어기로 전송함으로써, 모션제어기가 구동부의 정확한 동작상태 및 위치상태를 판단하여, 구동제한범위내에서 구동부를 제어할 수 있도록 할 수 있는 것이다.
따라서, 구동부에 대한 적절한 정지동작이 수행되고, 정지동작 이후의 정상적인 구동이 가능해지는 것이다.
결과적으로, 임베디드 시스템의 각 구동부에 대한 파손방지 및 작업자의 안전을 보장하여 시스템의 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명에 따른 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 본 발명을 설명함에 있어, 모션제어기(Motion Controller)에 의해 동작이 제어되는 임베디드 시스템의 구동부는 모션제어대상이라 하며, 상기 모션제어기 및 모션제어대상의 구체적인 구성 및 종류는 당업자의 요구에 따라 다양한 것이 적용될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 모션제어대상의 동작에 따른 위치상태는, 도 2에 나타난 바와 같이 5가지의 상태로 구분할 수 있다.
구동제한범위에 대응하여 설치되는 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)의 사이에 모션제어대상(A)가 위치하는 제1 위치상태(State 0), 상기 제1 리밋센서(Upper_limit)가 모션제어대상(A)을 감지하는 제2 위치상태(State 1), 상기 모션제어대상(A)이 제1 리밋센서(Upper_limit)를 벗어나서 위치하는 제3 위치상태(State 2), 상기 제2 리밋센서(Lower_limit)가 모션제어대상(A)을 감지하는 제4 위치상태(State 3), 상기 모션제어대상(A)이 제2 리밋센서(Lower_limit)를 벗어나서 위치하는 제5 위치상태(State 4)로 구분된다.
이에 더하여, 상기 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)가 동시에 모션제어대상(A)을 감지하는 등의 에러가 발생되는 에러상태(State 5)를 포함한다.
이상에서 제1 위치상태(State 0)와 제3 위치상태(State 2) 및 제5 위치상태(State 4)는 모션제어대상(A)이 감지되지 않으므로, 상기 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)는 Off신호를 출력하고, 제2 위치상태(State 1)에서는 상기 제1 리밋센서(Upper_limit)가 On신호를 출력하며, 제4 위치상태(State 3)에서는 상기 제2 리밋센서(Lower_limit)가 On신호를 출력한다.
따라서, 본 발명에 의한 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법은, 우선적으로 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)가 모션제어대상(A)을 감지한 감지신호를 수신한다(S100).
한편, 상기 모션제어대상(A)은 모션제어기에 의해 작동되며, 도 2에 나타난 바와 같이 직선왕복운동을 하게 되면, 모션제어기에서 모션제어대상(A)으로 전송되는 제어신호에 의하여 상기 모션제어대상(A)의 이동방향을 알 수 있다.
따라서, 상기 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)가 모션제어대상(A)을 감지한 감지신호 및 상기 모션제어대상(A)의 이동방향에 기초하여, 상기 모션제어대상(A)의 현재작동상태를 도 3에 나타난 바와 같이 10가지로 판단할 수 있다(S200). 여기서, 도 3의 "Motion & Sensing"은 모션제어대상(A)의 이동방향과 상기 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_Limit)의 감지여부를 나타낸 것으로, 상기 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)가 모션제어대상(A)를 감지한 경우를 빗금으로 표시하였다.
예를 들어, 모션제어대상(A)의 방향(Direction)이 오른쪽 방향(dir > 0)이면서 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)가 모두 모션제어대상(A)을 감지하지 못한 경우의 현재동작상태(Condition)는 '0'이고, 모션제어대상(A)의 방향(Direction)이 왼쪽 방향(dir < 0)이면서 제1 리밋센서(Upper_limit)가 모션제어대상(A)을 감지한 경우의 현재동작상태(Condition)는 '5'이며, 모션제어대상(A)이 정지상태(dir = 0)이면서 제2 리밋센서(Lower_limit)가 모션제어대상(A)을 감지한 경우의 현재동작상태(Condition)는 '7'이다. 또한, 에러가 감지된 경우의 현재동작상태(Condition)는 '9'이다.
상기와 같이 모션제어대상(A)의 현재작동상태(Condition)이 판단되면, 상기 모션제어대상(A)가 감지되기 이전의 모션제어대상(A) 이전위치상태(Former state) 에 기초하여, 모션제어대상(A)의 현재위치상태(Current state)를 도 4에 나타난 바와 같이 50가지로 판단할 수 있다(S300).
예를 들어, 현재작동상태(Condition)가 '0'이고 이전위치상태(Former state)가 '0'인 경우, 모션제어대상(A)을 감지하기 이전의 모션제어대상(A)의 위치는 도 2에 나타난 바와 같이 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)의 사이에 위치하며(State 0), 현재 모션제어대상(A)의 작동상태는 도 3에 나타난 바와 같이 오른쪽으로 이동하면서 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)가 모션제어대상(A)을 감지하지 않은 상태이다. 따라서, 감지된 순간의 모션제어대상(A)는 제1 리밋센서(Upper_limit) 및 제2 리밋센서(Lower_limit)의 사이에 위치하게 되므로, 모션제어대상(A)의 현재위치상태(Current state)는 '0'(State 0)이 되며, 이를 모션제어기로 전송한다(S400).
만약, 현재작동상태(Condition)가 '5'이고 이전위치상태(Former state)가 '1'인 경우, 모션제어대상(A)을 감지하기 이전의 모션제어대상(A)의 위치는 도 2에 나타난 바와 같이 제1 리밋센서(Upper_limit)가 감지할 수 있는 위치(State 1)에 있으며, 현재 모션제어대상(A)의 작동상태는 도 3에 나타난 바와 같이 왼쪽으로 이동하면서 제1 리밋센서(Upper_limit)가 모션제어대상(A)을 감지한 상태이다. 따라서, 감지된 순간의 모션제어대상(A)는 제1 리밋센서(Upper_limit)의 위치에 놓이게 되므로, 모션제어대상(A)의 현재위치상태(Current state)는 '1'(State 1)이 되며, 이를 모션제어기로 전송한다(S400).
한편, 현재작동상태(Condition)가 '2'이고 이전위치상태(Former state)가 '2'인 경우, 모션제어대상(A)을 감지하기 이전의 모션제어대상(A)의 위치는 도 2에 나타난 바와 같이 제1 리밋센서(Upper_limit)를 벗어난 위치(State 2)에 있으며, 현재 모션제어대상(A)의 작동상태는 도 3에 나타난 바와 같이 오른쪽으로 이동하면서 제1 리밋센서(Upper_limit)가 모션제어대상(A)을 감지한 상태이다. 따라서, 모션제어대상(A)가 제1 리밋센서(Upper_limit)를 벗어나서 오른쪽으로 이동하는 과정에서, 제1 리밋센서(Upper_limit)가 모션제어대상(A)을 감지할 수 없으므로, 에러상태(State 5)를 모션제어기로 전송한다(S400).
따라서, 상기 모션제어기는 모션제어대상(A)의 현재위치상태(Current state)를 정확히 알 수 있으며, 더하여 모션제어기에서 모션제어대상(A)으로 전송되는 제어신호에 의하여 상기 모션제어대상(A)의 이동방향을 알 수 있으므로, 이후 모션제어대상(A)이 구동제한범위내에서 작동될 수 있도록 제어할 수 있는 것이다.
따라서, 모션제어대상(A)에 대한 적절한 정지동작이 수행되고, 정지동작 이후의 정상적인 구동이 가능해지는 것이다.
또한, 모션제어대상(A)의 이전위치상태(Former state)를 상기 모션제어기로 전송함으로써, 상기 모션제어기는 모션제어대상(A)의 이전위치상태(Former state) 및 현재위치상태(Current state)를 통해, 상기 모션제어대상(A)를 보다 효율적으로 제어할 수 있는 것이다.
이상에서, 상기 모션제어기가 본 발명에 의한 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법에 의해 제공되는 데이터를 수신하여 모션제어대상(A)을 제어하는 방법은, 모션제어대상(A)와 모션제어기의 구성 및 기능에 대응하여 당업자의 요구에 따라 다양한 방법을 적용할 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지 않음은 당연하다.
그리고, 상기 모션제어대상(A)의 현재위치상태(Current state)를 이전위치상태(Former state)로 설정하고, 상기 S100 내지 S400을 수행하는 과정을 반복함으로써, 지속적으로 모션제어대상(A)에 대한 적절한 정지동작 및 정지동작 이후의 정상적인 구동이 가능해지는 것이다.
이상에서 본 발명에 의한 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 데이터 제공 알고리즘은 모션제어기내에 탑재될 수 있으며, 당업자의 요구에 따라 별도의 제어수단에 탑재되어 처리될 수 있음은 당연하다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 도 1의 현재작동상태를 판단하기 위해 설정한 표의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 현재위치상태를 판단하기 위해 설정한 표의 일 예를 나타낸 도면이다.

Claims (4)

  1. a) 모션제어대상의 작동범위에 대응하여 설치되며, 상기 모션제어대상을 감지하는 적어도 하나의 리밋(Limit)센서로부터 감지신호를 전송받는 단계;
    b) 상기 적어도 하나의 리밋센서로부터 전송받은 감지신호 및 상기 모션제어대상의 이동방향에 기초하여, 상기 모션제어대상의 현재작동상태를 판단하는 단계;
    c) 상기 모션제어대상의 이전위치상태와 상기 판단된 현재작동상태에 기초하여, 상기 모션제어대상의 현재위치상태를 판단하는 단계; 및
    d) 상기 판단된 현재위치상태를 상기 모션제어대상을 제어하는 모션제어기로 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단계 d)는,
    d') 상기 모션제어대상의 이전위치상태를 상기 모션제어기로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 단계 a) 내지 단계 d)를 반복하여 수행하되,
    이전수행의 단계 c)에서 판단된 현재위치상태가, 그 다음수행의 단계 c)에서 이전위치상태인 것을 특징으로 하는 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단계 b)는,
    b') 상기 모션제어대상을 제어하는 모션제어기로부터 상기 모션제어대상으로 전송되는 제어신호에 의해 상기 모션제어대상의 이동방향을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상태전이를 이용한 모션제어기용 데이터 제공 방법.
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