KR890003031B1 - 위치설정기의 캘리브레이팅 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

위치설정기의 캘리브레이팅 장치 및 그 방법

제1도는 이상적인 변환기의 변환함수.

제2도는 영점오자가 있는 변환기의 변환함수.

제3도는 증폭오차가 있는 변환기의 변환함수.

제4도는 비직선성을 가진 변환기의 변환함수.

제5도는 선형오차가 있는 변환기의 변환함수.

제6도는 본 발명에서 이용되는 선형오차 및 드리포트오차를 가진 변환기의 변환기의 변환함수.

제7도는 검류계 변환기를 구성요소로 하는 시스템에 설치된 본 발명의 장치에 대한 개략도.

제8도는 2개의 검류계를 가지는 포인팅시스템에 설치된 본 발명의 장치에 대한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

201 : 광원 202 : 광비임

203 : 반사경 204 : 검류계

205 : 변환기 206 : 작업지역

207 : 통공 208 : 광감기지

209 : 제어컴퓨터 210 : 각도

본 발명은 작동중에 위치설정기로 명령 신호를 보내에 물체를 작업지역에 위치시키는 제어수단을 가지며 위치설정기의 위치를 감지하여 실제 신호로 변환한 다음 그 신호를 제어수단으로 피이드백하도록 되어있는 위치설정장치의캘리브레이팅 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 위치설정장치의 중요성은 매우 크며, 각 분야에서 널리 사용되고 있다.

예컨대, 부품조립기에 있어서는 부품의 정확한 조립위치를 설정하는데 사용되고, 드릴링 머시인에 있어서는 드릴구멍의 위치를 설정하는데 사용되며. 점을 찍는 장치에 있어서는 점을 찍을 위치를 설정하는데, 사용되고, 제도기에 있엉서는 펜의 정확한 위치를 설정하는데 사용된다.

위치설정장치에 내장된 제어유닛에는 위치설정기의 실제위치, 즉 광비임의 주사위치에 관한 정보를 입력해야 한다. 그러한 정보는 일정한 형태의 변환기에 위해 제공하게 된다. 변환기는 여러가지 결점을 갖고 있으며, 변환기의 성질을 구변하는 표준역시 다양하다. 이들 변환기중에서는 비틀림각에 따라 출력전압이 선형으로 변화하도록된 각 변환기가 널리 사용된다. 제1도내지 제5도는 변환기 성질의 구별표준을 도시한 것으로, 비틀림 각 를 수평축(101)상에, 출력전압 를 수직축(102)상에 나타낸 것이다. 완전 변환기의 함수는 제1도는 직선(103)으로 표시되며 다음식으로 표현된다.

U=Kt·A (1)

이 식에서 Kt는 변환기의 종류에 따른 상수이다.

(가) 제2도는 상기 완전변환기와는 영점성질만이 다른 변환기의 영점오차를 직선(104)으로 도시한 것이며, 이 직선의 함수는 다음식으로 표현된다.

U=Ni+Kt·A (2)

이 식에서 Ni는 영점오차이다. 이 오차는 동종의 변환기 일지라도 변환기에 따라 다르며, 측정치로부터 상수 Ni를 감산하므로써, 예컨대, 트리밍 전위차계를 조정하므로써 쉽게 수정할수 있다.

(나) 제3도는 완전 변환기와는 증폭성질 만이 다른 변환기의 증폭오차를 직선(105)으로 도시한 것이며, 이 함수는 다음과 같은 식으로 표현된다.

U=Fi·Kt·A (3)

이 식에서 Fi는 당해 변환기의 각개의 증폭오차이다. 이 오차는 측정치를 상수인자1/Fi로 변환하므로써, 예컨대, 전위차게를 조정하므로써 수정할수 있다.

(다) 제4도는 완전변환기와는 선형성질만이 다른 변환기의 비직선성을 직선(106)으로 도시한 것이며, 이 함수는 다음과 같은 식으로 표현된다.

U=Kt·A+Lt(A) (4)

이 식에서 Lt(A)는 소정형태의 모든 변환기에 적용되는 공통의 비직선성이다. 컴퓨터화된 장치에 있어서는, 측정치와 프로그램에 기억된 표의 수정계수를 이용하여 입력치를 연산하므로써 비 직선성을 용이하게 수정할 수 있다. 그러한 예로는 온도측정용 열전대를 들수 있다.

(라) 제5도는 완전변환기와는 직선성 만이 다른 변환기의 직선오차를 곡선(107)으로 도시한 것이며, 이 곡선의 함수는 다음과 같은 식으로 표현된다.

U=Kt·A+Ei(A) (5)

이 식에서 Ei(A)는 당해 변환기의 각개의 직선오차이다. 이 오차는 변환기에 따라 다르며, 당해 변환기에 접합하게 작성된 눈금표를 이용하여 수정할 수 있다.

(마) 본 명세서에서 드리프트 오차는 시간, 온도, 공급전압에 따라 변환기의 성질이 변화하는 것을 의미한다. 이러한 종류의 오차는 변환기의 서이질에 영향을 주는 상기 변수의 크기를 일정하게 유지하므로써 제거할 수 있다 .공급전압을 일정하게 유지하는 것은 비교적 간단하다. 그러나 작업온도를 일정하게 유지하기 위해서는 장치를 복잡하게 설계해야 할뿐만 아니라 장치의 시동기간이 길어지게된다.

(바) 반복성이라함은 변환기에서 동일한 출력치를 출력하기 위한 입력치의 범위가 얼마나 큰 가를 의미한다. 디지탈 각도변화기는 단지 일정한 수의 수치만을 제공할수 있기 때문에 출력지역시 전 각도구간에 대하여 입력치와 동일한 횟수만큼만 출력된다. 예컨대, 한 디지탈 변화기가 매회전당 1000가지의 숫자조합을 할 수 있다면, 그 디지탈 변환기는 적어도 1/1000회전의 각도구간에 대하여 동일한 수의 출력 데이터를 출력할 것이다. 반면에, 아날로그 각도변환기는 무한정한 수의 수치를 제공할수 있긴 하지만, 잡음 및 자기 이력등으로 인하여 한 각도구간에 대해 동일한수의 출력데이터를 출력하게 된다.

본 발명의 주 목적은 상당히 큰 직선오차와 온도드리프트 및 시간 드리프트를 갖는 변환기를 사용하는데 있어서 정확도를 향상시킬수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 변환기에 있어서는 짧은 시간동안의 반복성이 우수하고 좁은 각도구간내에서 직선오차가 작아야 할것이 요구된다. 이러한 본 발명의 목적은, 작업지역내의 주어진 위치에 탐지기를 설치하고, 위치설정기의 작동상태를 소정의 주기동안 캘리브레이션 상태로 하고, 캘리브레이션 사태에서는 위치설정기를 상기 탐지기중 적어도 하나와 정확하게 정렬하므로써, 탐지기의 출력신호에 의해 제어수단이 작동하여 위치설정기를 캘리브레이팅 하기 위한 실제신호를 측정하는 것은 특징으로 하는 방법에 의해 달성 할수 있다.

본 발명에 따른 장치는, 작업지역내의 소정위치에 탐지기가 설치되고, 그 탐지기는 제어유닛과 접속되고, 일정한 경우에는 제어수단이 물체를 적어도 하나 이상의 탐지기와 일치시켜 탐지기로부터의 출력신호를 수신하도록 구성되고, 탐지기로부터 최적출력신호가 발신되는 경우에는 상기 제어 수단이 물체의 위치에대한 실제위치 신호와 탐지기의 위치에 관한 정보를 비교하여 위치설정기를 캘리브레이 팅하도록 된 것을 특징으로 한다. 한정된 것은 아니지만, 본 발명은 주로 하나 또는 그 이상의 검류계에 의해 위치가 제어되는 장치에 관한 것이다. 검류계는 그 숙이 제하니된 가도, 예컨대, 15°내에서 양쪽방향으로 회전하도록 된 일종의 모우터이다. 이러한 검류계는 각도변환기와 일체로 조립된다. 그런데 검류계의 축은 급속한 각 운동을 하기 때문에 각도 변환기는 몇가지의 까다로운 요건을 구비해야 한다.즉, 각도변환기의 운동부는 질량이 작아야 할 뿐 만 아니라 고속에도 견딜수 있어야 한다. 전 작업지역내에서 0.1%이상의 정확도를 유지하기 위해서는 고도화된 고가의 장치가 필요하다. 특히, 이 경우에 있어서는 검류계가 장착된 모든 구조물의 온도를 일정하게 유지해야 한다. 그러나 직선오차 및 드리프트오차는 현저하면서도 반복성은 우수한 검류계변환기를 만드는 것은 비교적 용이하다.

본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 대부분의 경우에 있어서, 현재 생산되고 있는 고가의 변환기보다 정확도를 향상시킬수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 먼저, 제7도는 설명의 명확서을 기하기 위하여 1개의 검류계만이 설치된 장치를 도시한 것으로, 이러한 장치는 실용성은 없지만 원리면에서는 검류계가 여러개 장착된 장지와 별로 다를것이 없다는 저미을 언급해둔다.

광원(301)에서는 검푸계(204)에 의해 회전운동을 하는 반사경(203)을 향하여 광비임을 발사한다. 반사경의 각 운동은 변환기(205)에 의해서 감지되며, 광비임은 작업지역(206)으로 보내진다. 작동지역에는 다수의 통공(207)이 뚫려있고, 그 통공의 하부에는 광감지기(208)가 배치된다. 상기 통공은 본 발명이 한 실시예에 불과하므로, 달리 실시하는것도 가능하다. 제어컴퓨터(209)는 검류계(204)로 지령은 보내고, 변환기(205)로 부터 출력신호를 수신하며, 광감지기 (208)에 주사되는 빛의 강도를 알아낸다. 광감지기는 다중송신기(211)의 종류에 따라 적절한 것을 사용한다.

반사경(203)을 꼭지점으로 광감지기(208)간의 각도(210)는 공지된 것으로 가정한다. 제어컴퓨터는 이러한 데이터에 의거하여 광비임이 광감지기(208)에 주사되게 하므로써 변환기(205)를 적절한 간격으로 캘리브레이팅 할 수 있다. 이때, 광감지기 간의 각도에 대한 변환기의 직선오차가 소기의 정확도를 달성 하는데 지장이 없을 만큼 충분히 작아지도록 하기 위해서는 조밀한 간격으로 캘리브레이팅을 해야한다. 즉, 변환기(205)가 캘리브레이션 사이에서 편류되어 정확도가 지나치게 저하되지 않게끔 캐리브레이팅을 한다.

제6도는 본 발명에 따른 장치의 함수 원리르 도시한 것이다. 이 도면에 있어서, 광감지기간의 각도는 공지된 것이기 때문에 점(108)으로 미리 표시했다. 변환기에서 보내진 각각의 광감지기에 대한 출력전압치 U를 결정한 후 수정점(109)를 완성한다. 제어컴퓨터가 변환기(205)로 부터의 출력신호(111)를 평가할 때에는, 상기 함수(110)를 이용하여 점(112)을 지나는 각도(113)를 연산할 수 있다.

제8도는 2개의 검류계를 가진 타점장치(점 찍는장치)에 본 발명을 실시한 모양을 도시한 것이다.

제7도에서 볼수 있는 바와같이, 광원(201)에서는 검류계(204)에 의해 회전하는 반사경(203)을 향하여 광비임을 발사한다. 반사경의 위치각도는 변환기(205)에 의해 감지된다. 이어서, 광비임은 검류계(304)에 의해 회전하는 반사경(303)으로 보내진다. 이 반사경의 위치각도은 변환기(305)에 의해 감지된다. 그리하여 상기 광비임은 사각형 프레임(501)으로 구획된 작업면상으로 편향주사된다.

본 발명에 따르면, 사각형프레임(501)의 일측연부에는 다수의 통공(207)을 일렬로 뚫고, 그 하부에는 검류계 변환기(205)와 상호 협동하는 광감지기(208)을 설치한다. 상기 제1측 연부(501)와 직각을 이루는 제2측 연부에도 다수의 통공(307)을 일렬로 천공하고, 그 하부에는 검류계변혼기(305)와 상호협동하는 광감지기(308)을 설치한다. 직각을 이루는 2개의 통공렬의 교차부에는 공통의 통공(507)을 형성시키고, 그 하부에는 상기 두개의 변환기 (205)(305)와 협동하는 광감지기(508)를 설치한다. 모든 광감지기는 다중송신기(211)(311)를 거쳐 제어컴퓨터(209)와 접속된다.

정상작동시에 있어서, 광비임(502)은 작업면(501)상으로 주사된다. 작동상태는 소정주기마다 중단된 다음 그 주기동안 캘리브레이팅 상태로 되며, 이 캘리브레이팅 상태동안 광비임의 주사방향은 제8도에서 점선으로 나타낸것과 같다. 물론, 광비임은 동일 광원(201)으로 부터 발사된다. 검류계(204)는 변환기(305)의 작동 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 작업면의 외곽으로 광비임의 주사방향으로 편향시킨다. 이때, 제어컴푸터(209)는 선택된 광 감지기(308)로 부터 최대출력신호가 발생될 수 있도록 검류계(204)(304)를 조정하고 변환기(305)로부터의 실제출력신호를 판독하여 변환기의 세팅각도 수정치를 연산한다. 그리고 나서 비로소 원래의 작동상태로 되돌아 간다. 대부분의 경우에 있어서, 캘리브레이팅 상태는 0.03초 동안 지속된다. 제8도에 도시한 것과 같이 2개의 검류계를 가진 실시예는 한개의 검류계를 가진 실시예와 큰 차이가 없다. 그 차이점은 광감지기 수가 2배라는점과 제어컴퓨터가 캘리브레이팅 되지 않은 검류계를 조정하여 광비임을 광감지에 주사시키는 점이다. 광검지기로부터의 신호는 제6도에서 설명한 것과 동일한 방법으로 이용하는 것이 보통이며, 각각의 변환기에 대하여 동일한 작동을 한번식 시켜야 하는 것은 아니다.

Claims (4)

1. 작동상태에 있는 동안 위치설정수단으로 명령 신호를 보내어 물체를 작업지역내에 위치시키게끔 하는 제어수단을 구비하고, 위치설정수단의 작동상태를 감지하여 실제신호치로 변환한 다음 그 신호를 상기 제어수단으로 피이드백 하도록 된 위치설정 장치에 있어서, 작업지역내의 소정위치에 감지기를 설치하고, 위치설정수단의 작동상태를 주어진 시간동안 캘리브레이팅 상태로 대치하고, 상기 캘리브레이팅 상태동안에는 위치설정수단을 감지기중의 적어도 하나와 정확히 일치시키고, 감지기의 출력신호에 의해 제어수단이 작동되도록 한 다음, 실제신호치를 결정함과 동시에 결정된 실제신호치에 의거 위치설정수단을 캘리브레이팅 하는 것을 특징으로 하는 위치설정기의 캘리브레이팅 방법.
2. 물체를 작업지역에 위치시킬 수 있도록 위치 설정수단으로 작동 명령신호를보내는 제어수단과 물체의 위치를 감지하여 제어수단으로 보낼 실제신호를 발생시키는 수단을 구비한 위치설정기의 캘리브레이팅 장치에 있어서, 작업지역내의 소정위치에 감지기를 설치하고, 상기 감지기를 제어유닛과 접속하고, 일정한 경우에는 제어수단에 의해 물체가 감지기중의 적어도 하나와 일치되어서 그 감지기로부터 출력신호를 수신하도록 구성하고, 감지기로부터 최적 출력신호가 출력되면 제어수단이 물체의 위치에 대한 실제신호치와 감지기의 위치에 관한 정보를 비교하여 위치설정수단을 캘리브레이팅 하도록 구성한 것을 특징으로 하는 위치설정기의 캘리브레이팅 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 물체는 축을 중심으로 회전운동 하면서 광원으로 부터의 빛을 작업지역으로 반사 시키도록 적어도 하나 이상의 반사경으로 구성되며, 반사경을 회전운동시키는 수단을 구비하고, 반사경축의 실제위치각도는 변환기에 의해감지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 위치설정기의 캘리브레이팅 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 위치설정수단은 각기 회전 축을 중심으로 회전하는 2개의 반사경을 가지며, 반사경의 회전축중 하나는 작동지역의 주평면과 평행한 평면상에 놓여있고, 다른 하나는 상기 주평면과 수직한 평면상에 놓여 있으며, 상기 감지기는 작동지역내에서 위치설정수단의 작업면 외곽에 설치된 것을 특징으로 하는 위치설정기의 캘리브레이티 장치.

Images