KR0168068B1

KR0168068B1 - 위치제어시스템의 위치정보 판별장치 및 그 판별방법

Info

Publication number: KR0168068B1
Application number: KR1019920019184A
Authority: KR
Inventors: 황찬영
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1992-10-19
Publication date: 1999-03-20
Also published as: KR940009793A; JP2845730B2; US5418439A; JPH06242830A

Abstract

본 발명은 로보트 컴퓨터수치제어(Computerized Numerical Control) 공작기계등에 있어서, 구동모터의 현재위치를 검지하는 엔코더 또는 리졸버 따위의 위치검지센서에 의한 검지값을 정확하게 판별함으로써 위치제어 정밀성을 향상시킬 수 있는 위치제어시스템의 위치정보 판별장치 및 그 판별방법에 관한 것으로써, 모터의 현재 위치를 검지하는 위치검출기와, 상기 위치검출기에 의해 검지된 모터의 현재위치정보를 일정주기마다 카운트하는 위치카운터와, 상기 위치카운터에 의해 카운트된 모터의 현재위치정보를 입력받아서 이를 해독하고 이 해독된 위치정보 데이터를 자체에 저장되어 있는 정상적인 위치명령값과 비교하여 모터의 위치제어값(보상값)을 발생하는 중앙처리장치와, 상기 중앙처리장치에 의해 발생된 모터의 위치제어값을 아날로그 데이터로 변환하여 모터를 제어하는 D/A변환기를 이용하여 모터의 현재 구동위치를 검지하고 이 검지된 값을 카운트하고 모터의 현재 위치정보를 일정횟수 반복하여 해독하는 제1스텝과, 상기 일정횟수 반복 해독한 결과에 따라 중간값을 일단 모터의 현재위치정보로 판단하는 제2스텝과, 상기 모터의 현재위치정보로 판단된 값에 대한 정확성 여부를 일정값과의 대소 여하에 따라 판별하는 제3스텝과, 상기 판별결과, 모터의 현재위치 정보로 판단된 값이 정확하지 않다고 판별되었을 경우에는 모터의 이동시 및 정지시로 구분하여 위치정보를 추정하는 제4스텝과, 상기 추정된 위치정보에 의거하여 모터의 위치에러 여부를 판별하고, 이 에러여부에 따라 모터를 제어하는 제5스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

위치제어시스템의 위치정보 판별장치 및 그 판별방법

제1도는 종래의 위치제어 시스템의 구성블록도.

제2도는 본 발명에 의한 위치제어 시스템의 구성블록도.

제3도는 본 발명에 의한 위치정보 판별방법의 동작순서를 도시한 플로우차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 중앙처리장치 20 : D/A변환기

30 : 위치카운터 40 : 모터

50 : 위치검출기

본 발명은 로보트 컴퓨터수치제어(Computerized Numerical Control) 공작기계등에 있어서 구동모터의 현재위치를 검지하는 엔코더 또는 리졸버등의 위치검지센서에 의한 검지값을 정확하게 판별함으로써 위치제어 정밀성을 향상시킬 수 있는 위치제어시스템의 위치정보 판별장치 및 그 판별방법에 관한 것이다.

최근 산업용 기기에 마이크로프로세서 또는 마이크로콘트롤러등의 사용이 증대됨에 따라, 시스템 전원공급장치의 저전압 상태 또는 공급전압내의 글리치(glitch, 펄스주기의 갑작스런 변화) 현상이나 중앙처리장치(cpu)의 오동작 등으로 인한 시스템의 오동작이 빈번하게 발생되고 있다.

따라서, 시스템의 신뢰성 확보를 위해서 전원공급장치 및 중앙처리장치의 동작상태를 항상 감시하여 오동작시 이에 대한 적절한 대처를 할 수 있는 회로가 필요하게 되었다.

이에 대한 대책으로 현재 까지는 일반적인 하드웨어적인 시스템 구성에 의해 소기의 목적을 달성하고 있으며 이하에서는 이에 대해 상세히 설명한다.

일반적인 위치제어시스템은 제1도에 도시한 바와 같이 모터(5)의 현재위치를 검지하는 엔코더 또는 리졸버등의 위치검출기(7)에 의한 검출값에 의거하여 위치제어기(1) 및 속도제어기(3)의 제어값에 피이드백하여 위치를 유지하면서 구동하도록 구성되어 있었다.

이와같은 구성에 있어서는 모터(3)의 현재위치 판별에 따라 모터(3)의 현재위치가 원하는 위치에 있는지의 여부가 판별되므로 만일 모터(3)가 원하는 위치에 있지 않다면 즉, 위치에러가 발생하였다면, 모터(3)의 가감속을 조절할 수 있는 위치제어 데이터를 위치제어기(1) 및 속도제어기(3)에 인가하여 아날로그 데이터로 변환한 후 모터(3)에 인가함으로써 로보트의 매니플레이터(9)를 작동시킨다. 이때, 모터(3)가 이 제어데이터에 따라 제어되도록 하여 위치에러를 보상토록 하였다.

그러나 이와같은 종래의 위치제어시스템은 모터의 위치제어 정밀성을 유지하는 목적은 달성할 수 있으나 하드웨어적인 회로구성에 의해 시스템이 복잡해지고 제조원가도 상승될 수밖에 없다는 단점이 있었다.

또한, 아날로그적인 회로구성에 의해 시스템 내부 및 외부 온도등의 영향등으로 오동작의 발생 가능성도 매우 높다는 단점이 있었다. 이는 현재 자동화 작업이 급속히 추진되는 상황에서 무엇보다도 제어의 정밀성을 감안한다면 중요하게 고려해야만 할 사항인 것이다.

따라서, 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써 본 발명의 목적은, 제어시스템의 구성부분을 최소한으로 줄여서 시스템을 간단화함은 물론, 제조원가를 다운시키기 위하여 소프트웨어적으로 제어시스템을 구성한 위치제어시스템의 위치정보 판별장치 및 판별방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 위치제어시스템의 위치정보별 장치는, 모터와, 상기 모터의 속도를 제어하는 속도제어기와, 상기 모터에 의해 작동되는 매니플레이터를 구비한 위치제어시스템에 있어서, 모터의 현재 위치를 검지하는 위치검출기와, 상기 위치검출기에 의해 검지된 모터의 현재위치정보를 일정주기마다 카운트하는 위치카운터와, 상기 위치카운터에 의해 카운트된 모터의 현재위치정보를 입력받아서 이를 판독한 위치정보 데이터를 자체에 저장되어 있는 정상적인 위치명령값과 비교하여 그 차이값을 보상한 모터의 위치제어값을 출력하는 중앙처리장치와, 상기 중앙처리장치에서 출력되는 모터의 상기 위치제어값을 아날로그 데이터로 변환하여 모터를 제어하는 D/A변환기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 위치제어시스템의 위치정보판별 방법은, 모터의 현재 구동위치를 검지하고 이 검지된 값을 카운트하고 모터의 현재 위치정보를 일정횟수 반복하여 판독하는 제1스텝과, 상기 제1스텝에서 일정횟수 반복해서 판독한 결과에 따라 중간값을 일단 모터의 현재위치정보로 판단하는 제2스텝과, 상기 제2스텝에서 모터의 현재위치정보로 판단된 값에 대한 정확성 여부를 일정값과의 대소 여하에 따라 판별하는 제3스텝과, 상기 제3스텝에서 모터의 현재위치 정보로 판단된 값이 정확하지 않다고 판별되었을 경우에는 모터의 이동시 및 정지시로 구분하여 위치정보를 추정하는 제4스텝과, 상기 제4스텝에서 추정된 위치정보에 의거하여 모터의 위치에러 여부를 판별하고, 이 위치에러 여부에 따라 모터를 제어하는 제5스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 의한 위치제어시스템의 구성블록도이고, 제3도는 본 발명에 의한 위치정보 판별방법의 동작 순서를 도시한 플로우챠트이다.

제3도에 있어서, (10)은 본 발명에 의한 위치정보판별에러를 방지하기 위하여 위치정보 판별용 프로그램을 저장한 중앙처리장치로써 통상적으로 연산장치, 입출력장치등으로 구성되어 있다.

(20)은 상기 중앙처리장치(10)에 의해 판별된 디지털 위치정보를 아날로그 데이터로 변환하여 모터(50)의 위치제어용 데이터로 활용토록하는 D/A변환기이고, (30)은 상기 D/A변환기(20)로부터 출력되는 아날로그 데이터를 받아서 모터(40)의 속도를 제어하도록 속도제어신호를 출력하는 속도제어기이고, (40)은 엔코더, 리졸버등으로 이루어진 위치검출기로써, 이 위치검출기(40)는 모터(50)의 현재위치데이터를 검출하는 것이다.

그리고, 도면에 있어서, (60)은 상기 위치검출기(40)에 의해 검출된 모터(50)의 현재위치데이터를 카운트하여 그 카운트치를 중앙처리장치(10)에 출력하는 위치카운터이고, (70)은 모터(50)의 구동에 따라 작동되는 매니플레이터이다.

이와같이 구성된 본 발명에 의한 위치제어시스템의 위치정보 판별장치는 위치검출기(40)에서 검출된 모터(50)의 현재위치에 대한 데이터를 위치카운터(60)에 의해 정확하게 카운트하여 중앙처리장치(10)의 위치정보 판별동작에 에러가 발생하는 것을 방지하기 위하여 최소한의 필수적인 구성부분을 이용하여 모터의 위치를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 것이다.

다음에, 본 발명에 의한 위치정보판별 방법에 대하여 제3도를 참조해서 설명한다.

먼저, 스텝S1에서는 위치검출기(40)에 의해 모터(50)의 현재구동위치를 검출하여 이 검출값을 2진수로 부호화해서 위치카운터(60)에 인가된다.

이에 따라, 상기 위치카운터(60)는 모터(50)의 현재위치정보값을 일정주기로 카운트하고 이 카운트된 값을 중앙처리장치(10)에 입력한다.

다음에, 스텝S2에서는 모터(50)의 제어정밀성을 향상시키기 위하여 상기 중앙처리장치(10)가 모터(40)의 현재위치정보값을 3회반복해서 판독한다.

이때, 3회 반복해서 판독된 데이터가 서로 동일한 경우에는 모터(50)의 현재위치정보가 되는 것이므로 이를 토대로 모터(50)의 현재위치가 원하는 위치에 있는지의 여부를 판별하기 위한 비교데이터로 활용토록 한다. 즉 그 비교결과에 따라 중앙처리장치(10)에서 연산된 위치제어값을 D/A변환기(20)에 의해 아날로그 데이터로 변환한 후 모터(50)에 인가하여 모터(50)가 정확한 위치를 유지하면서 구동토록 한다.

또한, 3회 반복 판독한 결과 2회 판독결과는 동일하고 1회만 틀릴 경우에는 2회 판독 결과로 나타낸 데이터를 모터(50)의 현재위치 정보로 인식하여 상술한 바와 같은 동작을 수행토록 한다.

한편, 3회 반복해서 위치카운터(60)의 위치정보를 판독한 결과, 3회 전부 각각 동일하지 않은 데이터로 나타나면 다음과 같은 동작을 수행토록 한다.

즉, 스텝S3에서 최초 판독된 데이터(Pa(1))와 두 번째 판독된 데이터(Pa(2)) 및 세 번째 판독된 데이터(Pa(3))를 비교한 결과, 데이터(Pa(1))가 중간값이므로, 스텝S4로 나아가서 모터(50)의 현재위치정보로 판단한다.

스텝S5에서 두 번째 판독된 데이터(Pa(2))가 중간값을 가질 경우에는 스텝S6으로 나아가서 모터(50)의 현재위치정보를 판단하고, 또한 스텝S7에서 세 번째 판독된 데이터(Pa(3))가 중간값을 가질 경우, 스텝S8로 나아가서 모터(50)의 현재위치정보로 인식하는 것이다.

이후, 스텝S9에서는 상술한 바와 같은 중간값을 가지는 데이터(편의상Pa(n)이라 칭함)의 신뢰성을 체크하며 이는 상기 위치정보(Pa(n))도 잘못된 정보일 가능성이 있기 때문에 허용오차범위(x)내에 들어가는지 여부를 판별하는 것이다.

이와같은 위치정보(Pa(n))의 신뢰성 체크는 현재판독된 위치정보에서 바로 전의 위치정보를 감한 후, 그 절대값을 취해서 허용오차(x) 범위내에 있는지 판별하는 것으로써, 다음 식(1)에 의해 판별한다.

이때, 모터(50)의 구동변위량은 모터(50)의 성능등에 의해서 제한적일 수밖에 없으므로, 상기 식(1)이 성립하지 않을 경우(No일 경우)에는 스텝S10으로 나아가서 상기 위치정보(Pa(n))가 중앙처리장치(10)에 의해 잘못 판독된 데이터로 판단하여 스텝S10에서 위치정보(Pa(n))를 추정하는 동작을 수행한다. 이 동작은 스텝S11에서 모터(50)의 이동진행시와 스텝S13에서 정지시로 구분하여 행해지며 이는 모터(50)가 이동할 경우와 정지할 경우에 위치카운터(60)에서 중앙처리장치(10)에 입력된 위치정보가 다를 수밖에 없기 때문이다.

먼저, 모터(50)의 이동시, 스텝S12에서는 다음 식(2)에 의해 위치정보(Pa(n))를 추정한다.

(여기서, Pg(n): 중앙처리장치(10)에 저장되어 있는 t-1번째의 이동명령신호이다.)

즉, 이전의 모터(50)의 위치정보와 중앙처리장치(10)에 저장된 이동명령값(정상위치값)을 가산하는 방법으로 위치정보(Pa(n))를 추정하는 것이다.

또한, 모터(50)가 정지시에는 스텝S14에서 다음식(3)에 의해 위치정보(Pa(n))를 추정한다.

이는 모터(50)의 이동 4회전 위치정보(Pa(n-4))에서부터 바로 직전 이동시의 위치정보(Pa(n-1))를 합산하고 이동횟수 4로 분배하여 모터(50)의 현재위치정보(Pa(n))를 추정하는 것이다.

이렇게 하면 모터(50)의 이동시에는 비록 모터(50)가 이동중이라도 일정한 샘플링 시간동안 샘플링만 위치카운터(60)로 부터의 위치정보 신호는 일정하므로, 모터(50)의 바로 이전의 위치정보(Pa(n-1))와 중앙처리장치(10)에 저장된 이동명령값이 가산되어 모터(50)의 현재위치정보(Pa(n))가 비교적 정확하게 판별된다.

통상, 모터(50)의 위치에러는 에러허용범위 이외로 모터(50)가 벗어났을 경우에만 발생되어서 중앙처리장치(10)에 의해 보상값을 결정한 후 정확한 위치로의 보정이 행해지는 것이므로 상기와 같은 방법은 이를 이용한 것이다.

다음에, 스텝S15에서는 모터(50)의 이동시 또는 정지시의 위치정보(Pa(n))에 의거하여 중앙처리장치(10)에 저장되어 있는 동일 이동횟수째의 이동명령값과 비교하여 그 비교결과에 의거한 위치제어값을 출력시켜서 모터(50)를 제어한다.

한편, 스텝S9에서 위치정보(Pa(n))의 신뢰성체크시, 현재판독된 위치정보에서 바로 전의 위치정보를 감한 후, 그 절대값을 취해서 허용오차 범위내에 있을 경우(yes일 경우)에는 스텝S15로 나아가서 스텝S15 이하의 동작을 행하는 것은 물론이다.

이와같이 본 발명의 위치제어기의 위치정보판별장치 및 판별방법에 의하면, 종래의 하드웨어적인 구성을 탈피하고 소프트웨어적으로 위치제어시스템을 구성함으로써 시스템의 간단화는 물론 제조원가를 다운시키는 효과가 있을 뿐만 아니라, 보다 정밀성이 향상되도록 소프트웨어적으로 위치제어가 행해지므로 생산라인에서의 생산성 및 작업성을 향상시키는 등의 뛰어난 효과가 있는 것이다.

Claims

모터와, 상기 모터의 속도를 제어하는 속도제어기와, 상기 모터에 의해 작동되는 매니플레이터를 구비한 위치제어시스템에 있어서, 모터의 현재 위치를 검지하는 위치검출기와, 상기 위치검출기에 의해 검지된 모터의 현재위치정보를 일정주기마다 카운트하는 위치카운터와, 상기 위치카운터에 의해 카운트된 모터의 현재위치정보를 입력받아서 이를 판독한 위치정보 데이터를 자체에 저장되어 있는 정상적인 위치명령값과 비교하여 그 차이값을 보상한 모터의 위치제어값을 출력하는 중앙처리장치와, 상기 중앙처리장치에서 출력되는 모터의 상기 위치제어값을 아날로그 데이터로 변환하여 모터를 제어하는 D/A변환기로 이루어진 것을 특징으로 하는 위치제어기의 위치정보 판별장치.
모터의 현재 구동위치를 검지하고 이 검지된 값을 카운트하고 모터의 현재 위치정보를 일정횟수 반복하여 판독하는 제1스텝과, 상기 제1스텝에서 일정횟수 반복해서 판독한 결과에 따라 중간값을 일단 모터의 현재위치정보로 판단하는 제2스텝과, 상기 제2스텝에서 모터의 현재위치정보로 판단된 값에 대한 정확성 여부를 일정값과의 대소 여하에 따라 판별하는 제3스텝과, 상기 제3스텝에서 모터의 현재위치 정보로 판단된 값이 정확하지 않다고 판별되었을 경우에는 모터의 이동시 및 정지시로 구분하여 위치정보를 추정하는 제4스텝과, 상기 제4스텝에서 추정된 위치정보에 의거하여 모터의 위치에러 여부를 판별하고, 이 위치에러 여부에 따라 모터를 제어하는 제5스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 위치제어기의 위치정보 판별방법.
제2항에 있어서, 상기 일정횟수를 반복해서 판독된 데이터가 동일한 경우에는 그값을 그대로 모터의 현재위치정보로 판단하는 것을 특징으로 하는 위치제어기의 위치정보 판별방법.
제2항에 있어서, 상기 모터의 이동시 위치정보는 모터의 현재위치 직전의 위치정보와 중앙처리장치에 저장되어 있는 정상적인 이동명령값을 가산해서 추정하는 것을 특징으로 하는 위치제어기의 위치정보 판별방법.
제2항에 있어서, 상기 모터의 정지시 위치정보는 모터의 현재위치 직전의 위치정보에서부터 이전 4회째 까지의 위치정보를 가산한 후 이를 상기 횟수로 나누어서 추정하는 것을 특징으로 하는 위치제어기의 위치정보 판별방법.