모션 컨트롤

Motion control
이 기사는 일반적인 산업 용어에 관한 것이다.필름에서의 사용은 모션 컨트롤 사진을 참조하십시오.게임에서의 사용은 모션 컨트롤러를 참조하십시오.
DSLR 카메라의 시간 노출/시간 경과 기능으로 만들어진 밤하늘 동영상입니다.촬영자는 카메라를 컴퓨터 망원경 마운트 트래킹에 장착해 정상 적도 축에서 벗어난 임의의 방향으로 카메라의 움직임(모션 컨트롤)을 추가했다.

모션 컨트롤은 제어된 방식으로 기계의 부품을 이동시키는 데 관여하는 시스템 또는 하위 시스템을 포함하는 자동화의 하위 분야입니다.모션 컨트롤 시스템은 정밀 엔지니어링, 미세 제조, 바이오 테크놀로지, 나노 [1]테크놀로지 등 자동화 목적으로 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있습니다.일반적으로 관련된 주요 구성 요소에는 모션 컨트롤러, 에너지 앰프 및 하나 이상의 원동기 또는 액추에이터가 포함됩니다.모션 컨트롤은 오픈 루프 또는 클로즈드 루프일 수 있습니다.개방 루프 시스템에서는 컨트롤러가 앰프를 통해 원동기 또는 액추에이터에 명령을 전송하며 실제로 원하는 모션이 달성되었는지 여부를 알 수 없습니다.일반적인 시스템에는 스테퍼 모터 또는 팬 제어가 포함됩니다.보다 정확한 제어를 위해 측정 장치를 시스템에 추가할 수 있습니다(일반적으로 끝 동작 근처).측정값이 컨트롤러로 반환되는 신호로 변환되고 컨트롤러가 오류를 보정하면 폐쇄 루프 시스템이 됩니다.

일반적으로 기계의 위치 또는 속도는 유압 펌프, 선형 액추에이터 또는 전기 모터(일반적으로 서보)와 같은 유형의 장치를 사용하여 제어됩니다.모션 컨트롤은 로봇 공학 및 CNC 공작기계의 중요한 부분이지만, 이러한 경우 일반적으로 운동학이 더 간단한 특수 기계와 함께 사용할 때보다 더 복잡합니다.후자는 흔히 GMC(General Motion Control)라고 불립니다.모션 컨트롤은 패키징, 인쇄, 섬유, 반도체 생산 및 조립 산업에서 널리 사용됩니다.모션 컨트롤은 물체의 움직임과 관련된 모든 기술을 포함합니다.실리콘 타입의 마이크로 인덕션 액추에이터와 같은 마이크로 사이즈 시스템에서 우주 플랫폼과 같은 마이크로 슬림 시스템에 이르기까지 모든 모션 시스템을 망라합니다.하지만 요즘 모션 컨트롤의 초점은 DC/AC 서보 모터와 같은 전동 액추에이터를 갖춘 모션 시스템의 특수 제어 기술이다.대부분의 로봇 조작기가 전기 서보 모터에 의해 구동되고 주요 목적이 [2]모션 제어이기 때문에 로봇 조작기의 제어도 모션 제어 분야에 포함된다.

개요

모션 컨트롤 시스템의 기본 아키텍처는 다음과 같습니다.

  • 액추에이터가 따라야 하는 기계적 궤적(모션 프로파일)을 계산 및 제어하는 모션 컨트롤러는(즉, 모션 계획) 폐쇄 루프 시스템에서 제어 보정을 실시하기 위해 피드백을 사용한다.
  • 모션 컨트롤러의 제어 신호를 액추에이터에 제공되는 에너지로 변환하는 드라이브 또는 앰프입니다.새로운 "인텔리전트" 드라이브는 내부적으로 위치 및 속도 루프를 닫을 수 있으므로 훨씬 더 정확한 제어가 가능합니다.
  • 출력 운동을 위한 유압 펌프, 공압 실린더, 선형 액추에이터 또는 전기 모터와 같은 원동력 또는 액추에이터.
  • 폐쇄 루프 시스템에서는 위치 또는 속도 제어 루프를 닫기 위해 액추에이터의 위치 또는 속도를 모션 컨트롤러로 되돌리는 절대 및 증분 인코더, 레졸바 또는 홀 효과 장치 등의 하나 이상의 피드백 센서.
  • 기어, 샤프트링, 볼 나사, 벨트, 링크, 선형 및 회전 베어링을 포함하여 액추에이터의 움직임을 원하는 동작으로 변환하는 기계적 구성 요소.

모션 컨트롤러와 모션 컨트롤러가 제어하는 드라이브 사이의 인터페이스는 긴밀하게 동기화되어야 하므로 조정된 모션이 필요할 때 매우 중요합니다.역사적으로 유일하게 개방된 인터페이스는 아날로그 신호였는데, 최초의 개방 인터페이스는 현재 SERCOS III로 강화된 1991년의 SERCOS이다.모션 컨트롤이 가능한 최신 인터페이스에는 이더넷/IP, Profinet IRT, 이더넷 Powerlink 및 EtherCAT 등이 있습니다.

일반적인 제어 기능은 다음과 같습니다.

  • 속도 조절.
  • 위치(포인트 투 포인트) 제어:움직임 궤적을 계산하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.이는 종종 삼각 프로파일, 사다리꼴 프로파일 또는 S-곡선 프로파일과 같은 이동 속도 프로파일을 기반으로 합니다.
  • 압력 또는 강제 제어.
  • 임피던스 제어:이러한 유형의 제어는 로봇과 같은 환경 상호작용 및 객체 조작에 적합합니다.
  • 전자 장치(또는 캠 프로파일링):슬레이브 축의 위치는 수학적으로 마스터 축의 위치와 연결됩니다.그 좋은 예가 2개의 회전 드럼이 서로 일정한 비율로 회전하는 시스템입니다.전자 기어의 더 발전된 사례는 전자 캠밍입니다.전자 캠밍에서는 슬레이브 축이 마스터 위치의 함수인 프로파일을 따릅니다.이 프로파일은 소금에 절일 필요는 없지만 애니메이션 함수여야 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

외부 링크

추가 정보

  • Tan K. K., T. H. Lee, S.Huang, Precision 모션 컨트롤: 설계 및 구현, 제2판, 런던, Springer, 2008.
  • Ellis, George, Control System Design Guide, 제4판: 컴퓨터를 사용한 피드백 컨트롤러 이해 및 진단

레퍼런스

  1. ^ [1], Google Books Retrieve 2020년 4월 30일Ma, Jun; Li, Xiaocong; Tan, Kok Kiong (2020). "1.1: Overview of Motion Control Systems". Advanced Optimization for Motion Control Systems. United States: CRC Press, Taylor & Francis Group. p. 1. ISBN 1000037118..
  2. ^ Harashima, F. (1996). "Recent advances of mechatronics". Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Vol. 1. pp. 1–4. doi:10.1109/ISIE.1996.548386. ISBN 0-7803-3334-9.