KR20090065676A - 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 그 시스템은, 전자부품의 전원단 및 신호단의 각 파형 데이터를 10MS/s 이상으로 속도로 샘플링하여 스토리지에 저장하는 데이터 수집기와, 수집된 데이터 중 오작동이 발생된 시점의 데이터를 분석 및 편집할 수 있는 파형 편집기와 이렇게 편집된 파형 데이터(비정상 파형 데이터)를 네트워크 상에서 공유하는 파형 DB 서버를 구비한다. 비정상 파형 데이터는 파형 재생기에서 10MS/s 속도로 재현된다. 이러한 시스템에 따르면, 언제 어디서라도 필요로 하는 파형 데이터를 다운로드 받아, 손쉽게 부품의 성능 개선에 이용할 수 있게 된다.
Figure P1020070133096
진단, 파형, 전자부품, 오작동

Description

전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템 및 방법{Diagnosis System Using Simulation for an Electronic Component and Method thereof}
본 발명은 작동상의 결함이 발생된 문제 전자부품으로부터 부품의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터를 샘플링 및 네트워크상 공유하여, 이를 국내외에서 부품의 성능 개선에 이용할 수 있도록 한 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전자부품의 오작동이 문제된 경우, 그 오작동 원인을 신속히 밝혀내고 해당 전자부품의 성능 개선을 하여야 한다. 그런데 일례로서, 전자부품의 오작동이 특정한 조건하에서만 발생되고 해당 전자부품의 다수의 입출력단을 갖는 경우(일례로서, 에어백 제어 유닛), 그 오작동 원인을 밝혀내기란 쉽지 않다.
현재로서는, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 디지털 스코프를 이용하여 문제 부품이 오작동 되는 순간의 비정상 입력 파형을 잡아내거나, 레코더를 이용하여 문제 부품의 전원 및 입출력단 신호를 저장한 다음 비정상 입력 파형을 찾아내는 방식을 사용할 수밖에 없었다.
그러나, 디지털 스코프를 이용하는 경우, 디지털 스코프는 4개의 채널만을 가지고 있기에, 진단자로서는 문제 부품의 입출력단들 중 문제가 될만한 부위를 직감에 의존하여 선택하여 오작동이 발생될 때까지 반복적인 시험을 진행하여야 하고, 특히 오작동의 발생이 확인될 때까지 모니터를 바라보면서 대기하고 있어야 하는 어려움이 있었다. 또한, 레코더는 수 mSec의 파형만을 측정 및 저장하는 것이 가능했기에, 수 nSec 대의 비정상 파형로 인한 전자부품의 오작동 원인은 찾아낼 수 없었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전자부품의 오작동 야기하는 비정상 입력 파형을 용이하게 찾아낼 수 있고, 지역적인 한계를 넘어 언제 어디서라도 이용할 수 있는 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템은, 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력 파형들을 감쇄하여 다채널을 통하여 실시간으로 입력받고, 입력받은 파형 데이터를 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 데이터 수집기; 상기 파형 데이터의 분석 및 편집을 위한 파형 편집기; 적어도 상기 비정상 데이터를 저장하며, 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버; 상기 비정상 파형 데이터를 다채널을 통하여 재생하는 파형 발생기; 및 상기 파형 발생기에서 재생되는 파형들을 원래의 파형들로 증폭하여, 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 개선 부품으로 출력하는 증폭기;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 데이터 수집기 및 파형 발생기는 단일의 시뮬레이터 장비 내에 통합 구성된다.
상기 표본부품의 전원 및 입출력선들과 다채널 데이터 수집기의 채널들은 감쇄 프로브로 연결될 수 있다.
전자부품용 시뮬레이션 진단 방법은, 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들을 다채널 데이터 수집기와 연결하여 파형 데이터를 수집하는 단계, 여기서, 파형 데이터는 수집과정 중 감쇄되며, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장됨; 전단계에서 수집된 파형 데이터로부터 표본 부품의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터를 추출하는 단계; 전단계에서 추출된 비정상 파형 데이터를 파형 DB 서버에 업로드 하는 단계; 파형 DB 서버 또는 이에 네트워크 연결된 다수의 원격 단말기로부터 비정상 파형 데이터를 다운로드 받는 단계; 전단계에서 다운로드 받은 비정상 파형 데이터를 다채널 파형 발생기를 이용하여 전원 및 입력 파형들을 재생하는 단계; 및 전단계에서 재생된 파형들을 증폭기에서 원래의 파형들로 증폭하고, 이 증폭된 파형들을 그 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 대상 부품에 입력하는 단계;를 포함한다.
또한, 전자부품용 시뮬레이션 진단 방법은, 전자부품들의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터가 분류 저장된 파형 DB 서버로부터 비정상 파형 데이터를 다운로드 받는 단계, 여기서, 비정상 파형 데이터는 프로브 및 다채널 데이터 수집기를 이용하여 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선으로부터 얻은 전원 및 입출력 파형 데이터를 파형 편집기를 이용하여 편집된 것임; 다운로드 받은 비정상 파형 데이터를 다채널 파형 발생기 및 증폭기를 이용하여 재생하는 단계; 및 전단계에서 재생된 전원 및 입력 파형들을 각 파형들에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 개선 부품으로 출력하고, 개선 부품에서 오작동이 발생하는지를 확인하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 전자부품용 시뮬레이션 진단 방법은, 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들을 다채널 데이터 수집기와 연결하여 파형 데이터를 수집하는 제1단계, 여기서, 파형 데이터는 수집과정 중 감쇄되며, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장됨; 전단계에서 수집된 파형 데이터로부터 표본 부품의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터를 파형 편집기를 이용하여 추출하는 제2단계; 전단계에서 추출된 비정상 파형 데이터를 다채널 파형 발생기 및 증폭기를 이용하여 재생하는 제3단계; 및 전단계에서 재생된 전원 및 입력 파형들을 각 파형들에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 표본 부품으로 출력하되, 다채널 파형 발생기의 각 채널별 파형 출력을 순서대로 오프시키면서 표본 부품에서 오작동이 발생되지 않는 경우를 확인하는 제4단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자부품용 시뮬레이션 진단 방법은, 상기 제4단계에서 비정상으로 확인된 채널의 파형을 해당 채널에 대응하는 정상 작동되는 개선부품의 입력단으로 입력하여 개선 부품의 오작동이 발생되는지를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템 및 방법에 따르면, 다양한 오작동 원인을 갖는 전자부품으로부터 샘플링된 비정상 파형들이 데이터 베이스화되어 네트워크 상에서 공유되므로, 언제 어디서라도 필요로 하는 파형 데이터를 다운로드 받아, 손쉽게 부품의 성능 개선에 이용할 수 있게 된다.
또한, 여러 개의 비정상 파형에 의해 야기되는 복잡한 문제에 대하여도 손쉽게 대처할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템 및 방법에 대하여 살펴본다.
도 2를 참조하여 먼저 시스템에 대하여 살펴보면, 시스템은 데이터 수집기, 파형 발생기, 증폭기, 파형 편집기, 네트워크 연결된 파형 DB서버로 구성된다. 데이터 수집기와 파형 발생기는 하나의 시뮬레이터 장비 내에 통합된 모듈을 이룬다.
데이터 수집기는 일종의 디지털 스코프의 기능과 레코드 기능을 구비하는데, 표준 부품으로부터 전원 및 입출력 파형 데이터를 100:1 프로브(차량에서의 신호 전압은 ±100V 정도이나 디지털 스코프의 경우 ±10V 정도이다)를 통하여 실시간 입력받아 이를 스토리지에 저장한다. 데이터 수집기는 100MS/s의 샘플링 속도, 14비트 분해능, 100MHz의 대역폭을 갖는 수십 채널을 구비하며, 데이터 버스로는 1초당 1GB/s로 데이터 스트리밍이 가능한 PCI express, 가능하다면 PXI express가 사용된다. 그리고, 스토리지는 초당 600Mb의 데이터를 기록할 수 있는 TB 급 용량이 사용되며, 저장방식으로는 레이드(Redundant Array of Inexpensive Disk: RAID)가 이용될 수 있다. CPU에는 Dual Core, Octar Core 이상의 CPU가 사용된다.
파형 발생기는 데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터를 다시 재생하는데, 문제 부품으로부터 수집되는 전원 및 입력 파형을 그대로 모사할 수 있도록, 데이터 수집기에서 같은 시간 동안 수집된 파형 데이터를 다채널을 통하여 함께 출력한다. 따라서, 파형 발생기는 데이터 수집기과 같이 수십 채널을 구비할 필요가 있는데, 16비트 분해능과 200MS/s의 샘플링 속도를 가지며, 데이터 버스로는 PCI 기반 PXI express가 사용된다. 이러한 파형 발생기로는, 내셔널 인스트루먼트 사의 PXI-5422 제품이 사용될 수 있을 것이다.
증폭기는 파형 발생기에서 재생되는 전원 및 입력 파형들을 다시 1:100으로 증폭하여 원래의 파형들로 재현하며, 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 개선 부품으로 출력한다. 파형 편집기는 시뮬레이터 장비에 통합되거나 별도로 구성되며, PC 운영기반의 전용 분석툴을 갖는다. 이러한 파형 편집기는 사용자가 파형 데이터 중 필요한 부분만을 편집할 수 있도록 구성된다.
파형 DB 서버는 데이터 수집기에서 수집된 전원 및 입출력 파형 데이터 및/또는 파형 편집기에서 편집된 파형들을 저장한다. 이러한 파형 DB 서버는 원격 단말기들에 네트워크 연결되며, 원격 단말기로부터 접근한 사용자가 필요로 하는 파형 데이터를 다운로드할 수 있도록 파형 데이터는 일정한 규칙에 따라 분류되어 저장된다. 예를 들어, 오작동 되는 문제 부품들로부터 얻은 비정상 파형데이터는 각각의 문제 부품의 종류 및 오작동 원인별로 데이터 베이스화된다.
도 2을 참조하여 전자부품용 시뮬레이션 진단 방법에 대하여 살펴본다. 전자부품은 차량용 부품인 것으로 가정한다.
도 2에서 보듯이, 문제 부품은 샘플 파형의 획득을 위해 차량이나 시험 장비에 연결되며, 문제 부품의 전원 및 입출력 신호선들은 결선되어 데이터 수집기에 연결된다. 문제 부품으로부터 데이터 수집기로 전송되는 파형 데이터는 100:1 프로브에 의해 감쇄되며, 이렇게 감쇄되어 데이터 수집기에 입력된 파형 데이터는 샘플링 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 잘려져서 스토리지에 저장된다.
데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터는 다수의 원격 단말기를 통해 접근 가능한 파형 DB 서버에 저장된다. 저장되는 파형 데이터는, 다양한 기후, 도로 또는 주행 조건하에서 표본 부품을 차량에 장착하고 주행 시험한 결과로부터 얻어진 파형 데이터(각각의 시험 조건별로 분류되어 저장된다)이다.
또한, 파형 DB 서버에는 파형 편집기를 이용하여 편집된 비정상 파형 데이터가 별도로 저장된다. 비정상 파형 데이터는, 데이터 수집기에서 수집된 전원 및 입출력 파형들 중, 출력 파형에서 비정상적인 전압 변동이 발생된 구간을 찾아 그 구간 전체의 전원 및 입력 파형들을 잘라내거나 서로 이어 붙이는 편집을 통해 얻어진다. 얻어진 비정상 파형 데이터가 실제로 부품의 오작동을 야기하는가에 대해서는, 해당 파형 데이터를 부품에 입력함으로써 확인할 수 있다.
데이터 수집기에 저장된 (입력)파형 데이터(이 데이터는 파형 DB 서버 또는 단말기에서 다운로드 받은 데이터일 수도 있다)는 파형 발생기를 통하여 재생된 후, 증폭기에서 1:100으로 증폭되어 개선 부품으로 입력된다. 이로써, 실차 시험이 필요 없는 시뮬레이션에 의한 성능 시험이 가능해진다.
한편, 도 3를 참조하여, 비정상 파형 데이터에서 부품의 오작동을 야기하는 원인 분석 방법을 살펴본다.
도 3에서 보듯이, 원인 분석은, 시뮬레이터 장비에서 4개 채널(물론, 실제로 채널은 수십 개이다)의 입력 파형들이 재생되어 증폭기를 거쳐 문제 부품에 입력된다고 가정할 때, 시뮬레이터 장비로부터 문제 부품으로 전달되는 입력 파형을 ①,②,③,④ 순서대로 1개씩 제거하면서, 문제 부품의 오작동이 해소되는지 확인하는 방식으로 이루어진다. 만일, ①번 채널의 입력 파형이 제거되어 있을 때 오작동이 해소되었다면, 오작동의 원인은 ①번 채널에 대응하는 부품의 신호단 측에 문제가 있었던 것이라 판단할 수 있다.
도 4a와 도 4b에는 파형 DB 서버에 저장된 비정상 파형 데이터를 이용한 개선부품의 성능진단 방법이 소개되어 있다.
일례로서, 도 4a에서 보듯이, 파형 DB 서버로부터 문제가 되는 비정상 파형 데이터를 다운로드 받아, 시뮬레이터 장비를 이용하여 다채널 재생한 후, 증폭하여 개선 부품의 전원 및 입력단자들로 입력한다. 비정상 파형 데이터의 입력에도 불구하고 부품의 오작동이 발생하지 않는다면, 부품의 개선은 검증된 것이라 볼 수 있을 것이다.
또 다른 예로서, 도 4b에서 보듯이, 파형 DB 서버에는 문제가 되는 특정 채널의 입력 파형들이 별도로 분류되어 저장될 수 있다. 파형 데이터에는 채널 정보가 포함되어 있고, 채널과 부품의 입력단 간의 매칭이 가능하므로, 어느 특정 채널 의 입력 파형을 이와 매칭되는 특정 입력단에 입력하여 부품의 개선 여부를 검증할 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 문제 부품의 오작동을 야기하는 비정상 파형의 예를 살펴본다. 도 5a에는 실차 상태에서 배터리와 ACC에 입력되는 정상 입력 파형이 도시되어 있으며, 도 5b에는 배터리와 ACC의 입력단에서의 순간적인 전원 변동으로 인하여 발생되는 비정상 파형이 도시되어 있다. 도 5b에서 [파형 1]은 ACC로의 입력 파형을 확대한 것으로, 164ms 동안 40.11V의 전압 변동이 발생되었음을 알 수 있으며, 이러한 파형에 의해 ACC에 오작동이 발생된다. 반면에, 도 5b에서 [파형 2]는 4.7㎲라는 비교적 짧은 시간 동안 12.07V의 전압 변동이 발생되어, 이러한 파형 인가시 부품은 정상적으로 작동된다.
도 1은 종래의 전자부품용 진단방법의 설명을 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템의 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 시스템을 이용한 문제부품의 오작동 원인 분석방법을 도시한 도면,
도 4a는 도 2에 도시된 시스템을 이용한 개선부품 성능 시험방법의 일례,
도 4b는 도 2에 도시된 시스템을 이용한 개선부품 성능 시험방법의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5a는 정상적인 입력 파형의 예를 도시한 도면,
도 5b는 도 5a 도시된 파형 대비 비정상적인 입력 파형의 예를 도시한 도면이다.

Claims (7)

  1. 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력 파형들을 감쇄하여 다채널을 통하여 실시간으로 입력받고, 입력받은 파형 데이터를 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 데이터 수집기;
    상기 파형 데이터의 분석 및 편집을 위한 파형 편집기;
    적어도 상기 비정상 데이터를 저장하며, 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버;
    상기 비정상 파형 데이터를 다채널을 통하여 재생하는 파형 발생기; 및
    상기 파형 발생기에서 재생되는 파형들을 원래의 파형들로 증폭하여, 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 개선 부품으로 출력하는 증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 시뮬레이션 진단 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 데이터 수집기 및 파형 발생기는 단일의 시뮬레이터 장비 내에 통합 구성된 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 표본부품의 전원 및 입출력선들과 다채널 데이터 수집기의 채널들은 감쇄 프로브로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 진단 시스템.
  4. 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들을 다채널 데이터 수집기와 연결하여 파형 데이터를 수집하는 단계, 여기서, 파형 데이터는 수집과정 중 감쇄되며, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장됨;
    전단계에서 수집된 파형 데이터로부터 표본 부품의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터를 추출하는 단계;
    전단계에서 추출된 비정상 파형 데이터를 파형 DB 서버에 업로드 하는 단계;
    파형 DB 서버 또는 이에 네트워크 연결된 다수의 원격 단말기로부터 비정상 파형 데이터를 다운로드 받는 단계;
    전단계에서 다운로드 받은 비정상 파형 데이터를 다채널 파형 발생기를 이용하여 전원 및 입력 파형들을 재생하는 단계; 및
    전단계에서 재생된 파형들을 증폭기에서 원래의 파형들로 증폭하고, 이 증폭된 파형들을 그 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 대상 부품에 입력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 진단 방법.
  5. 전자부품들의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터가 분류 저장된 파형 DB 서버로부터 비정상 파형 데이터를 다운로드 받는 단계, 여기서, 비정상 파형 데이터는 프로브 및 다채널 데이터 수집기를 이용하여 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선으로부터 얻은 전원 및 입출력 파형 데이터를 파형 편집기를 이용하여 편집된 것임;
    다운로드 받은 비정상 파형 데이터를 다채널 파형 발생기 및 증폭기를 이용하여 재생하는 단계; 및
    전단계에서 재생된 전원 및 입력 파형들을 각 파형들에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 개선 부품으로 출력하고, 개선 부품에서 오작동이 발생하는지를 확인하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 진단 방법.
  6. 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들을 다채널 데이터 수집기와 연결하여 파형 데이터를 수집하는 제1단계, 여기서, 파형 데이터는 수집과정 중 감쇄되며, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장됨;
    전단계에서 수집된 파형 데이터로부터 표본 부품의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터를 파형 편집기를 이용하여 추출하는 제2단계;
    전단계에서 추출된 비정상 파형 데이터를 다채널 파형 발생기 및 증폭기를 이용하여 재생하는 제3단계; 및
    전단계에서 재생된 전원 및 입력 파형들을 각 파형들에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 표본 부품으로 출력하되, 다채널 파형 발생기의 각 채널별 파형 출력을 순서대로 오프시키면서 표본 부품에서 오작동이 발생되지 않는 경우를 확인하는 제4단계;를 포함하는 전자부품용 시뮬레이션 진단 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제4단계에서 비정상으로 확인된 채널의 파형을 해당 채널에 대응하는 정상 작동되는 개선부품의 입력단으로 입력하여 개선 부품의 오작동이 발생되는지를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 진단 방법.
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