까다로운 모션 컨트롤 문제를 해결한 5가지 적용사례

Simple step

모션 컨트롤 디자인은 가끔 높은 고장율과 공간 문제로 어려움을 겪는다. 따라서 유저는 막상 설치가 끝나면 학습해야 할 것이 많거나 지원이 부족하다는 것을 느낀다. 본문에서는 모션 제어 문제를 해결한 5개 기업의 경험담을 소개한다.

사례1 ARM 컨트롤로 모션 제어 시스템 재설계

미국 뉴저지주 해케츠타운(Hackettstown)에 있는 Edhard는 식수, 식품, 화장품 및 포장 산업을 위한 필러 유닛, 파워베이스, 케이크 데코레이터와 액세서리 등의 장비를 생산한다.

Edhard는 몇 년 전 공급 업체의 모션 컨트롤러에 품질 문제가 생겼고 테스트하던 중 장치가 폭발하여 화재가 일어났다. 일부 컨트롤 보드는 완전히 못쓰게 됐고 다른 컨트롤 보드도 제대로 작동하지 않았다. 100대 중 20대만 실제로 작동이 됐다. 이로 인해 평균 80%의 고장률이 발생하여 결국 유럽 시장에 진입할 수 없었다.

모션 업체를 찾던 Edhard에게 부품 공급 업체 중 한곳에서 Simple Step을 권장했고 사장인 Charles Grenz 만났다. Charles는 완전히 새로운 ARM 컨트롤을 사용하여 Edhard 기계 전용으로 특화된 모션 컨트롤 시스템을 재설계했다. Simple Step의 재설계로 기계는 매우 잘 작동했다.

Edhard가 새 시스템을 테스트할 때 컨트롤러는 토크를 4배, 속도는 5배로 실행했다. Edhard는 CE를 준수하는 기계를 사용하면서 자신 있게 유럽 시장에 진출했다.

사례2 컨트롤러에 컴포넌트를 통합한 원 시스템 공급

Laser Key회사는 고급 열쇠장치 및 자물쇠 제조공을 위한 도구를 제조한다. 최신 제품인 3D Pro Xtreme은 자동 보안 열쇠 시스템이다. 몇 년 전 Laser Key는 다양한 환경과 날씨 조건에서도 안정적 생산이 가능한 휴대용 자동 열쇠 절단기를 설계하려고 했다. 설계에는 우수한 모션 제어 시스템이 필요했을 뿐만 아니라, 컨트롤 보드와 함께 외부 부품이 필요하지 않는 하나의 시스템이 필요했다.

기계를 휴대용으로 사용하게 하려면, 콤팩트 해야 한다. 설치 공간이 작기 때문에 큰 부품을 사용할 공간이 없었다. 따라서 컴포넌트가 컨트롤러에 이미 통합되어 있는 시스템을 공급하는 회사를 찾고 있었다.

Simple Step 사장 Charles는 표준 Simple Step 제어 보드를 가져와 주요 기계에 통합했다. 그 결과 변환기, 증폭기/드라이버, 피드백 또는 다중 출력 전원 공급 장치를 위한 인코더 센서와 같은 외부 부품이 필요하지 않았다. 이 새로운 컨트롤 보드는 모두 플러그 앤 플레이 방식이었다. USB 케이블을 연결하고 전원을 꽂고 모터를 연결했다. 그것이 전부였다.

Simple Step 컨트롤러는 Laser Key에 기술적인 강점을 부여했다. 부피가 큰 외부 구성요소를 수용하기 위해 다시는 설계를 하지 않아도 됐고 더 이상 구성품을 찾기 위해 여러 공급 업체를 검색하는 데 시간, 에너지 및 비용을 낭비하지 않아도 됐다. 또한 케이블 및 외부 모듈로 인해 더 이상 고장 발생률이 없었다. 일체형 모션 컨트롤러가 장착된 기계가 생산에 투입되면서 자물쇠 제조업자, 정부 기관 및 기타 유저 사이에서 Laser Key의 열쇠에 대한 수요가 높아졌다.

사례3 작은 공간 차지, 플러그 앤 플레이

뉴욕 보헤미아에 있는 VJ 그룹의 사업부인 VJ Electronix는 모션 제어를 사용해 전자부품의 납땜을 제거하고 다시 납땜을 하는 재 작업 기계를 제조한다. VJ의 고정밀 기계는 x-ray를 사용하여 3D 환경에서 인쇄 회로 기판의 특정 컴포넌트를 찾아서 다시 완성하거나 교체한다.

그러나 VJ의 종전 모션 제어 공급 업체의 시스템은 재작업 기계 섀시에 적합하지 않았다. VJ는 주어진 작은 공간에 장착할 수 있는 제어 시스템을 찾아야했다. 그들은 플러그 앤 플레이의 사용하기 쉬운 방법을 선호했다.

Simple step는 이 문제를 해결했다. Simple Step은 VJ에 작은 보드에 완벽하게 맞으면서 설치와 수리가 쉬운 저렴한 보드를 제공했다. Simple Step의 극성 잠금 커넥터(polarized locking connectors)는 이 공정을 완벽하게 만들면서 밸브 열기 및 닫기, 센서 모니터링, 조명 및 솔레노이드의 스위치 on/off 기능을 수행했다. Simple step 모션 제어 보드의 크기와 다각적 장점으로 인해 VJ의 재작업 기계는 정확하고 정밀해졌다.

사례4. 쉬운 프로그래밍 언어, 따로 배울 필요 없어

Diamond Engineering은 안테나 측정 시스템, RF 전력 증폭기 등 맞춤형 측정 소프트웨어를 설계하고 제조하는 기업이다. Diamond Engineering은 시장에서 경쟁하기 위해 안테나 측정 시스템을 완전 자동화하기를 원했다. 측정 시스템이 최상의 신호를 찾는 것이 중요했다.

Diamond Engineering은 검색 패턴을 프로그래밍 할 수 있는 유연하면서 고품질의 정밀 모션 제어 시스템을 찾기 위해 검색을 시작했다. 이때 가장 중요한 것은 설계에서 생산에 이르기까지 처리 시간이 빨라야 했다. 시간이 핵심이었기 때문에 새롭고 복잡한 프로그래밍 언어를 배우는 데 어려움을 겪고 싶지 않았다.

Simple step은 Diamond Engineering를 위해 시스템의 모터 크기, 토크 및 속도를 결정하는 몇 가지 작업을 수행했다. 아울러 Simple step의 솔루션은 즉시 생산에 투입될 수 있을 정도로 합리적인 가격이었다.

Simple step의 컨트롤러 명령은 배우기 쉬웠을 뿐 아니라 옵션이 다양해 애플리케이션을 사용자 정의로 사용할 수 있었다. Diamond Engineering은 3주 안에 코드를 작성할 수 있게 됐다.

결과적으로 Diamond Engineering은 360도 이동이 가능하고 고도 및 방위각에서 0.02 도의 해상도를 허용하는 안테나 메커니즘을 실현하는 포괄적 제어 시스템을 유저에게 제공할 수 있었다. 그 결과는 안테나 측정 스튜디오 소프트웨어의 기초로 인정받으면서 시장 점유율이 증가했다.

사례5. 마이크론 현미경 헤드에 장착된 고정밀 모션 컨트롤러

Quantum Focus Instruments(QFI)는 혁신을 추구하는 기업이다. 1997년 EDO/Barnes Engineering에서 분사한 QFI는 혁신적인 현미경 시스템을 보유하고 있다. QFI는 마이크론 단위로 현미경 헤드를 증분식(incremental)할 수 있는 모션 컨트롤러가 필요했다.

Simple Step은 애플리케이션에 대해 이야기한 후 QFI는 맞춤형 보드가 필요하지 않고 일반 컨트롤러도 해결할 수 있다고 판단했다. Simple Step의 독창적인 알고리즘 덕분에 QFI의 컨트롤 보드는 마이크론 단위의 현미경 헤드를 생산할 수 있는 고정밀, 반복성을 실현할 수 있었다. 그로인해 QFI는 반도체 산업에 필요한 온도 매핑 현미경의 새로운 혁신을 실현할 수 있었다.

자료 제공: Simple step(www.simplestep.com)