KR20220129954A - Dynamic Displacement Error Compensation System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터의 위치 보정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동적 변위 오차 보상 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a position correction technology for a motor, and more particularly, to a dynamic displacement error compensation system.
모터를 변위 구동 소자로 사용하는 기술 분야에서는, 제한된 가공 정밀도가 변위 위치의 정확성에 영향을 미친다. 정밀도가 점점 더 중요해지고 있는 현대 산업에서는, 약간의 위치 오차가 큰 제품 결함을 유발할 수 있다. 변위 위치의 정확성을 확보하기 위해, 종래 기술에서는 여러 선행 기술이 공개되었다. 예를 들어 중국 특허 공보 제104076739A호에서는 선형 모터의 변위 스트로크를 측정하는 레이저 간섭계를 공개하였다. 이는 그 변위 스트로크에서 선형 모터의 각 특정 위치의 편차 정도를 획득하고, 상기 선형 모터의 오차 보상 테이블을 설정한 다음, 사용 시 상기 선형 모터의 위치 보정 기준으로 상기 오차 보상 테이블을 사용함으로써, 변위 위치의 정확성을 향상시킨다.In a technical field using a motor as a displacement driving element, limited machining precision affects the accuracy of the displacement position. In a modern industry where precision is becoming increasingly important, a slight position error can lead to large product defects. In order to ensure the accuracy of the displacement position, several prior arts have been disclosed in the prior art. For example, Chinese Patent Publication No. 104076739A discloses a laser interferometer for measuring the displacement stroke of a linear motor. This is achieved by obtaining the degree of deviation of each specific position of the linear motor in its displacement stroke, setting an error compensation table of the linear motor, and then using the error compensation table as the position correction criterion of the linear motor when in use. improve the accuracy of
그러나 상기 제104076739A호에 개시된 기술은 1축 이동 시의 위치 보상 및 보정만 가능하며, 평면에서 2축 운동의 위치 결합 오차를 보상 및 보정할 수 없으므로, 사용에 한계가 있다. 따라서 중국 특허 공보 제109709892A호는 다축 연동 하에서의 공간 위치 보상 기술을 제공하였다. 이는 각 축 이동에 대한 위치 정보를 수집한 후, 컴퓨터 내의 공간 위치 보상 프로그램을 통해 연산을 수행한 다음, 위치 감지 소자의 피드백 위치 신호를 수정한 다음, 수정된 피드백 위치 신호를 구동 시스템으로 피드백하여, 수정된 피드백 위치 정보를 기반으로 보상을 수행한다. 상기 제109709892A호는 동적 보상을 수행할 수 있으나, 높은 연산 능력을 구비한 추가적인 외부 컴퓨터 장치로 연산과 수정 및 보상을 수행해야 하므로 비용이 높다.However, the technique disclosed in No. 104076739A is only capable of position compensation and correction during single-axis movement, and cannot compensate and correct the position coupling error of two-axis motion in a plane, so there is a limit to its use. Therefore, Chinese Patent Publication No. 109709892A provides a spatial position compensation technology under multi-axis linkage. It collects position information for each axis movement, performs calculations through a spatial position compensation program in the computer, corrects the feedback position signal of the position sensing element, and then feeds back the corrected feedback position signal to the drive system. , compensation is performed based on the corrected feedback location information. Although the No. 109709892A can perform dynamic compensation, the cost is high because calculation, correction, and compensation must be performed by an additional external computer device having high computing power.
따라서 본 발명의 주요 목적은 동적 변위 오차 보상 시스템을 제공하는 데에 있다. 이는 구동 구조에 추가 장치 없이 2차원 또는 2차원 이상의 운동에 대한 오차 보상을 구현할 수 있고 경제성과 정확성을 겸비한다.Accordingly, a main object of the present invention is to provide a dynamic displacement error compensation system. This can implement error compensation for two-dimensional or more than two-dimensional motion without additional devices in the drive structure, and combines economical efficiency and accuracy.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 동적 변위 오차 보상 시스템의 주요 기술적 특징은 다음과 같다. 즉, 제1축과 제2축의 위치 정보를 변수로 사용하여, 제1축과 제2축의 보정 검출을 기반으로 획득한 검출 오차 정보를 각각 상기 제1축의 변위에 대한 보상을 수행하는 제1 보상 테이블, 및 상기 제2축의 변위에 대한 보상을 수행하는 제2 보상 테이블로 구성한다. 상기 제1 보상 테이블은 제1 이동 소자가 상기 제1축 상에서 직선 운동을 수행하도록 구동하기 위한 제1 모터 장치의 제1 드라이버에 저장하고, 상기 제2 보상 테이블은 제2 이동 소자가 상기 제2축 상에서 직선 운동을 수행하도록 구동하기 위한 제2 모터 장치의 제2 드라이버에 저장한다. 상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버는 동시에 또는 순차적으로 상기 제1축 상에서 상기 제1 이동 소자의 제1 동적 위치 정보 및 상기 제2축 상에서 상기 제2 이동 소자의 제2 동적 위치 정보를 획득한 후, 상기 제1 보상 테이블 및 상기 제2 보상 테이블에 따라, 상기 제1 이동 소자와 상기 제2 이동 소자에 대해 각각 변위 보상을 수행한다.In order to achieve the above object, the main technical features of the dynamic displacement error compensation system provided in the present invention are as follows. That is, a first compensation that compensates for the displacement of the first axis by using the position information of the first axis and the second axis as a variable, and the detection error information obtained based on the correction detection of the first axis and the second axis, respectively It consists of a table and a second compensation table for compensating for the displacement of the second axis. The first compensation table is stored in a first driver of a first motor device for driving a first moving element to perform a linear motion on the first axis, and the second compensation table is configured such that a second moving element performs the linear motion on the second axis. stored in the second driver of the second motor device for driving to perform a linear motion on the axis. wherein the first driver and the second driver simultaneously or sequentially acquire the first dynamic position information of the first moving element on the first axis and the second dynamic position information of the second moving element on the second axis; Then, according to the first compensation table and the second compensation table, displacement compensation is performed on the first moving element and the second moving element, respectively.
이에 따라 상기 동적 변위 오차 보상 시스템은 보상 계산을 위한 별도의 연산 장치를 설치할 필요 없이, 상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버를 통해 동적 변위 오차 보상을 수행할 수 있다. 이는 비용 절감 외에도 2개 또는 그 이상의 상이한 축방향으로 변위 오차 보상을 수행할 수 있다.Accordingly, the dynamic displacement error compensation system may perform dynamic displacement error compensation through the first driver and the second driver without the need to install a separate arithmetic device for compensation calculation. In addition to cost savings, it is possible to perform displacement error compensation in two or more different axial directions.
더 나아가서, 상기 동적 변위 오차 보상 시스템을 종래 기술에 장애 없이 적용할 수 있도록, 상기 동적 변위 오차 보상 시스템은 통신 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 통신 유닛은 상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버에 전기적으로 연결되므로, 상기 제1 드라이버가 획득한 상기 제1 동적 위치 정보를 상기 통신 유닛을 통해 상기 제2 드라이버로 전송할 수 있다. 마찬가지로 상기 제2 드라이버가 획득한 상기 제2 동적 위치 정보도 상기 통신 유닛을 통해 상기 제1 드라이버에 전송될 수 있다. 따라서 상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버는 모두 상기 제1 동적 위치 정보와 상기 제2 동적 위치 정보를 획득할 수 있다. 또한 상기 제1 보상 테이블과 상기 제2 보상 테이블에 따라 각각 상기 제1축과 상기 제2축 상의 운동 변위를 보상할 수 있다. Furthermore, the dynamic displacement error compensation system may further include a communication unit so that the dynamic displacement error compensation system can be applied to the prior art without obstacles. Since the communication unit is electrically connected to the first driver and the second driver, the first dynamic location information obtained by the first driver may be transmitted to the second driver through the communication unit. Similarly, the second dynamic location information obtained by the second driver may also be transmitted to the first driver through the communication unit. Accordingly, both the first driver and the second driver may acquire the first dynamic location information and the second dynamic location information. Also, motion displacements on the first axis and the second axis may be compensated according to the first compensation table and the second compensation table, respectively.
도 1은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에서 검측 오차 보상 테이블을 구축하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에서 동적 오차 보상을 수행하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에서 동적 오차 보상을 수행한 후의 볼바(ballbar) 테스트 결과이다.
도 5는 본 발명의 대조군으로서 동적 오차 보상을 수행하지 않은 상태의 볼바 테스트 결과이다. 1 is a schematic diagram of a relatively preferred embodiment of the present invention.
2 is a flow chart for constructing a detection error compensation table in a relatively preferred embodiment of the present invention.
3 is a flow chart for performing dynamic error compensation in a relatively preferred embodiment of the present invention.
4 is a ballbar test result after performing dynamic error compensation in a relatively preferred embodiment of the present invention.
5 is a ballbar test result in a state in which dynamic error compensation is not performed as a control of the present invention.
먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에서 제공하는 동적 변위 오차 보상 시스템(10)은 주로 제1 모터 장치(20)와 제2 모터 장치(30), 제1축(X) 방향을 따라 직선 왕복 변위하도록 상기 제1 모터 장치(20)에 의해 구동되는 제1 이동 소자, 및 상기 제2축(Y) 방향을 따라 직선 왕복 변위하도록 상기 제2 모터 장치(30)에 의해 구동되는 제2 이동 소자를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1축(X)과 상기 제2축(Y)의 방향은 서로 수직이며, 상기 제1 이동 소자와 상기 제2 이동 소자의 작업 스트로크는 작업 평면(W)을 정의한다. 그러나 상기 기술은 본 발명에서 개선하고자 하는 기술적 목표가 아니며, 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이는 공지된 선행 기술이다. 따라서 본 발명은 본 발명의 기술적 특징과 관련된 부분만 본 발명의 기술적 특징을 이해하는 데 필요한 부분을 기준으로 설명한다.First, as shown in FIG. 1 , the dynamic displacement
여기에서, 상기 제1 모터 장치(20)는 직선 모터이고, 상기 제1축(X) 방향을 따라 연장되는 고정자, 및 상기 제1 이동 소자로서 상기 제1축(X) 방향 상에서 이동하는 회전자를 구비한다. 마찬가지로 상기 제2 모터 장치(30)는 직선 모터이고, 상기 제2축(Y) 방향을 따라 연장되는 고정자, 및 상기 제2 이동 소자로서 상기 제2축(Y) 방향 상에서 이동하는 회전자를 구비한다. 또한, 상기 제1 이동 소자와 상기 제2 이동 소자 동적 위치 정보를 획득하기 위한 위치 감지 기술에 사용된다. 예를 들어 광학 스케일(optical scale), 자기 스케일(magnetic scale)의 위치 감지 기술 등은 모두 공지된 기술 내용이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 공지되어 있다.Here, the
상기 동적 변위 오차 보상 시스템(10)은 상기 종래 기술과 달리 물품 및 방법의 2가지 측면이 존재한다. 여기에서 물품 부분의 경우, 상기 제1 모터 장치(20)의 제1 드라이버(21)는 제1 동적 오차 처리 유닛(22)을 구비하고, 상기 제2 모터 장치(30)의 제2 드라이버(31)는 제2 동적 오차 처리 유닛(32)을 구비한다. 동시에 통신 유닛(40)은 전기적으로 상기 제1 드라이버(21)와 상기 제2 드라이버(31)를 연결하므로, 상기 제1 드라이버(21)와 상기 제2 드라이버(31) 상호 간은 상기 통신 유닛(40)에 의해 통신할 수 있다.Unlike the prior art, the dynamic displacement
방법 부분의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이동 소자와 상기 제2 이동 소자는 상기 제1축과 상기 제2축 상에서의 변위에 대해 검측을 수행하여 오차값을 획득하고, 오차값에 따라 보상 평면의 점수를 결정한 후, 상기 제1축의 위치 정보와 상기 제2축의 위치 정보를 변수로 삼고, 표 1과 같이 상기 제1축에 대해 보상을 수행하는 데 적용되는 제1 보상 테이블, 및 표 2와 같이 상기 제2축에 대해 보상을 수행하는 데 적용되는 제2 보상 테이블을 구축한다. 다시 상기 제1 보상 테이블을 상기 제1 드라이버(21)에 저장하고, 상기 제2 보상 테이블을 상기 제2 드라이버(31)에 저장하며, 상기 제1 드라이버(21)와 상기 제2 드라이버(31)의 보상 기능을 가동한다.In the case of the method part, as shown in FIG. 2 , the first moving element and the second moving element perform detection on displacements on the first axis and the second axis to obtain an error value, and the error value is obtained. After determining the score of the compensation plane according to the value, using the position information of the first axis and the position information of the second axis as variables, as shown in Table 1, a first compensation table applied to perform compensation on the first axis , and a second compensation table applied to performing compensation on the second axis as shown in Table 2 is constructed. Again, the first compensation table is stored in the
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템이 초기화된 후, 공지된 위치 감지 기술로 상기 제1축 상에서 상기 제1 이동 소자의 제1 동적 위치 정보(23)를 상기 제1 드라이버(21)로 피드백하고, 상기 제2축 상에서 상기 제2 이동 소자의 제2 동적 위치 정보(33)를 상기 제2 드라이버(31)로 피드백한다. 동시에 상기 제1 드라이버(21)가 상기 통신 유닛(40)을 거쳐 상기 제2 드라이버(31)로부터 상기 제2 동적 위치 정보를 획득하고, 상기 제2 드라이버(31)가 상기 통신 유닛(40)을 거쳐 상기 제1 드라이버(21)로부터 상기 제1 동적 위치 정보를 획득한다. 이를 통해 제1 동적 오차 처리 유닛(22)과 상기 제2 동적 오차 처리 유닛(32)은 획득된 상기 제1 동적 위치 정보와 제2 동적 위치 정보를 기반으로, 각각 상기 제1 보상 테이블과 상기 제2 보상 테이블에 따라 개별적으로 계산한 후 획득된 대응하는 보상값은 제어 신호(24)(34)를 통해 상기 제1 이동 소자와 상기 제2 이동 소자에 대해 변위의 동적 보상을 수행한다. 예를 들어 상기 제1 동적 위치 정보가 제1축 위치 120mm에 대응하고, 상기 제2 동적 위치 정보가 상기 제2축 위치 90mm에 대응할 때, 상기 제1 보상 테이블에 따라 상기 제1 드라이버(21)는 상기 제1 이동 소자의 동적 변위에 대한 보상 값이 -0.85mm이고, 상기 제2 보상 테이블에 따라 상기 제2 드라이버(31)는 상기 제2 이동 소자의 동적 변위에 대한 보상값이 -0.82mm이다.1 and 3, after the system is initialized, the first
상기 동적 변위 오차 보상을 수행한 후, 볼바 테스트를 거쳐 도 4에 도시된 바와 같은 테스트 결과를 획득하였으며, 그 진원도(roundness)는 11.0μm이다. 도 5에서 보상을 거치지 않은 대조 볼바 테스트 결과가 23.5의 진원도를 갖는 것에 비해, 본 발명은 동적 변위 오차 보상을 현저하게 구현하고 가공 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 별도의 보상 장치를 추가할 필요 없이 모터와 주변 드라이브만으로 구현할 수 있으므로 경제적 이점이 있다. 또한 2축 또는 2축 이상의 동적 위치 보상에 적용할 수 있으며, 종래의 1축 보상에 비해 본 발명의 보상 정밀도는 크게 향상될 수 있다.After performing the dynamic displacement error compensation, a ball bar test was performed to obtain a test result as shown in FIG. 4 , and the roundness was 11.0 μm. Compared to the result of the control ballbar test without compensation in FIG. 5 having a roundness of 23.5, the present invention can significantly implement dynamic displacement error compensation and improve machining precision, and the motor without the need to add a separate compensation device There is an economic advantage because it can be implemented only with and peripheral drives. In addition, it can be applied to two-axis or two-axis or more dynamic position compensation, and the compensation precision of the present invention can be greatly improved compared to the conventional one-axis compensation.
상기 실시예에서는 상기 제1축과 상기 제2축이 서로 수직인 상대적 상태를 나열하였으나 이에 국한되지 않고 서로 평행하거나 수직으로 직교하는 상태일 수도 있음에 유의한다. 그 외 상기 통신 유닛은 유선 전송 외에 무선 전송도 가능하다. 또한 상기 제1 드라이버가 상기 제2 동적 위치 정보를 획득하는 출처는 상기 제2 드라이버로 제한되지 않으며, 위치 감지 메커니즘은 상기 제1 동적 위치 정보와 상기 제2 동적 위치 정보를 모두 상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버로 피드백할 수 있으며, 상기 통신 유닛의 전송을 거칠 필요 없이 본 발명의 목적 및 효과를 구현할 수 있다.In the above embodiment, although the relative states in which the first axis and the second axis are perpendicular to each other are listed, it is not limited thereto, and it should be noted that the first axis and the second axis may be in a state parallel to or perpendicular to each other. In addition, the communication unit is capable of wireless transmission in addition to wired transmission. In addition, the source from which the first driver obtains the second dynamic location information is not limited to the second driver, and a position sensing mechanism transmits both the first dynamic location information and the second dynamic location information to the first driver. It is possible to feed back to the second driver, and it is possible to implement the object and effect of the present invention without having to go through the transmission of the communication unit.
표 1: 제1 보상 테이블Table 1: First reward table
표 2: 제2 보상 테이블Table 2: Second reward table
10: 동적 변위 오차 보상 시스템
20: 제1 모터 장치
21: 제1 드라이버
22: 제1 동적 오차 처리 유닛
23: 위치 정보
24: 제어 신호
30: 제2 모터 장치
31: 제2 드라이버
32: 제2 동적 오차 처리 유닛
33: 위치 정보
34: 제어 신호
40: 통신 유닛
X: 제1축
Y: 제2축
W: 작업 평면10: Dynamic displacement error compensation system
20: first motor device
21: first driver
22: first dynamic error processing unit
23: location information
24: control signal
30: second motor device
31: second driver
32: second dynamic error processing unit
33: location information
34: control signal
40: communication unit
X: 1st axis
Y: 2nd axis
W: work plane
Claims (5)
제1축을 따라 직선 운동하는 제1 이동 소자 및 상기 제1 이동 소자를 구동하기 위한 제1 모터 장치;
제2축을 따라 직선 운동하는 제2 이동 소자 및 상기 제2 이동 소자를 구동하기 위한 제2 모터 장치를 포함하고;
상기 제1축과 상기 제2축에서 각각 상기 제1 이동 소자와 상기 제2 이동 소자의 검출 오차 보상 테이블을 획득하고;
상기 검출 오차 보상 테이블은 제1 보상 테이블과 제2 보상 테이블을 구비하며, 모두 상기 제1축의 위치 정보와 상기 제2축의 위치 정보를 변수로 삼아, 각각 상기 제1축 상에서의 보상값과 상기 제2축 상에서의 보상값을 획득하고;
상기 제1 보상 테이블은 상기 제1 모터 장치의 제1 드라이버에 저장되고, 상기 제1 드라이버는 제1 동적 오차 처리 유닛을 구비하고;
상기 제2 보상 테이블은 상기 제2 모터 장치의 제2 드라이버에 저장되고, 상기 제2 드라이버는 제2 동적 오차 처리 유닛을 구비하고; 및,
상기 제1 드라이버는 상기 제1축 상에서 이동하는 상기 제1 이동 소자의 제1 동적 위치 정보 및 상기 제2축 상에서 이동하는 상기 제2 이동 소자의 제2 동적 위치 정보를 획득하고, 상기 제1 동적 오차 처리 유닛은 상기 제1 보상 테이블에 따라 연산을 수행하여 대응하는 보상값을 획득한 후, 상기 제1축 상에서 상기 제1 이동 소자의 변위에 대한 보상을 수행하고;
상기 제2 드라이버는 상기 제1 동적 위치 정보와 상기 제2 동적 위치 정보를 획득하고, 상기 제2 동적 오차 처리 유닛은 상기 제2 보상 테이블에 따라 연산을 수행하여 대응하는 보상값을 획득한 후, 상기 제2축 상에서 상기 제2 이동 소자의 변위에 대해 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 동적 변위 오차 보상 시스템.A dynamic displacement error compensation system comprising:
a first moving element moving linearly along a first axis and a first motor device for driving the first moving element;
a second moving element moving linearly along a second axis and a second motor device for driving the second moving element;
obtaining a detection error compensation table of the first moving element and the second moving element in the first axis and the second axis, respectively;
The detection error compensation table includes a first compensation table and a second compensation table, all using the position information of the first axis and the position information of the second axis as variables, respectively, the compensation value on the first axis and the second compensation table obtain a compensation value on two axes;
the first compensation table is stored in a first driver of the first motor device, the first driver having a first dynamic error processing unit;
the second compensation table is stored in a second driver of the second motor device, the second driver having a second dynamic error processing unit; and,
the first driver obtains first dynamic position information of the first moving element moving on the first axis and second dynamic position information of the second moving element moving on the second axis, wherein the first dynamic position information is an error processing unit performs an operation according to the first compensation table to obtain a corresponding compensation value, and then performs compensation for the displacement of the first moving element on the first axis;
the second driver obtains the first dynamic position information and the second dynamic position information, and the second dynamic error processing unit performs an operation according to the second compensation table to obtain a corresponding compensation value; and compensating for the displacement of the second moving element on the second axis.
상기 제1축과 상기 제2축은 서로 비동축인 동적 변위 오차 보상 시스템.According to claim 1,
The first axis and the second axis are non-coaxial with each other.
상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버에 전기적으로 연결되는 통신 유닛을 더 포함하는 동적 변위 오차 보상 시스템.According to claim 1,
and a communication unit electrically connected to the first driver and the second driver.
상기 제1 동적 위치 정보는 먼저 상기 제1 드라이버에 전송된 후, 다시 상기 제1 드라이버에서 상기 통신 유닛을 거쳐 상기 제2 드라이버에 전송되며; 상기 제2 동적 위치 정보는 먼저 상기 제2 드라이버로 전송된 후 상기 제2 드라이버에서 상기 통신 유닛을 거쳐 상기 제1 드라이버로 전송되는 동적 변위 오차 보상 시스템.4. The method of claim 3,
the first dynamic location information is first transmitted to the first driver, and then again transmitted from the first driver to the second driver via the communication unit; The second dynamic position information is first transmitted to the second driver and then transmitted from the second driver to the first driver via the communication unit.
상기 통신 유닛은 상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버 사이에서 선로로 신호를 전송하는 동적 변위 오차 보상 시스템.5. The method of claim 4,
wherein the communication unit transmits a signal through a line between the first driver and the second driver.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210034922A KR102497342B1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Dynamic Displacement Error Compensation System |
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| KR1020210034922A KR102497342B1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Dynamic Displacement Error Compensation System |
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| KR102497342B1 KR102497342B1 (en) | 2023-02-07 |
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Citations (2)
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| KR20080011041A (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | 요코가와 덴키 가부시키가이샤 | Xy stage |
| JP5168738B2 (en) * | 2009-03-25 | 2013-03-27 | ブラザー工業株式会社 | Numerical controller |
-
2021
- 2021-03-17 KR KR1020210034922A patent/KR102497342B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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