의료 및 실험실 애플리케이션을 위한 모션 제어 기술 동향

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본문에서는 의료 및 실험실 장비와 관련된 애플리케이션을 위한 모션 제어기술의 4가지 중요한 동향을 살펴본다. 이러한 애플리케이션에는 수술, 환자 치료, 환자 이미징에 사용되는 자동화 장치와 혈액 분석기, DNA 시퀀서, 화학적 및 생물학적 분석기 등 실험실에서 작동하는 기계들이 포함된다.

컴퓨팅 성능 및 증폭기 전자 장치의 빠르고 급격한 변화가 있음으로, 현재 우리가 도달한 모션 제어 기술의 시대는 포스트 소형화 시대라고 할 수 있다. 이것은 전자 장치가 너무 작아져서, 모션 제어 전자 장치가 이제 컨트롤러 패키지 크기를 거의 제한하지 않을 정도로 높은 전류로 구동할 수 있음을 의미한다.

모션 컨트롤러와 모터 증폭기는 서보 루프 속도, PWM(Pulse Width Modulation) 주파수를 제공하고 있다. 전류 제어 주파수가 너무 높아 모터 사양을 추가로 개선하면 성능이 감소될 수 있다. 모션 제어 전자 장치는 작고 컨트롤러는 매우 빨라진 그 다음엔 어떤 시대가 올까? 차세대 설계에 활용할 수 있는 실제적이고도 의미있는 4가지 모션 제어기술에 초점을 맞춰 살펴보자.

1. 새로운 엔코더 기술의 확산

오래된 엔코더(quadrature encoder)는 새로운 위치 감지 기술 및 데이터 전송 형식과 결합되어 의료 기기 제조업체에 새로운 패키지 및 컨트롤러 옵션을 제공한다. 포지셔닝 애플리케이션의 경우, 하나의 피드백 장치로서 구적 출력의 증분형 광학 엔코더는 오랫동안 사용되어왔다. 저비용 및 충분한 해상도를 갖춘 이 엔코더는 단위 볼륨으로 오늘날의 모션 제어 시장을 지배했다. 그러나 지난 10년 동안 위치 데이터를 모션 컨트롤러로   전송하는 새로운 방법과 함께 새로운 엔코더 감지 기술이 폭발적으로 증가했다.

위치 감지의 기본은 측정할 모터와 메커니즘에서 시작된다. 위치 센서는 회전식 또는 선형으로 제공된다. 그림 1은 A와 B는 두 개의 와이어를 사용하여 직교 형식으로 위치 정보를 출력하고 I 또는 Index라고 하는 회전당 하나의 인덱스 펄스를 제공하는 로터리 광학 엔코더를 다이어그램으로 보여준다. 인덱스 펄스는 모터가 회전할 때마다 한 번씩 짧은 출력 신호를 제공한다. 이 신호는 원점 복귀 중 또는 자동 카운트 손실 보정에 사용할 수 있다.

대부분의 구적 엔코더에서 A, B 및 인덱스 신호는 외부 전기 노이즈로 인한 카운트 손실 가능성을 줄이기 위해 차동으로 구동된다. 그러나 이는 산업 장비가 있는 환경에서 절대 안전하지 않다.

앱솔루트 엔코더

앱솔루트 엔코더는 모션 중에 카운트의 손실 가능성 외에도 엔코더가 모션을 시작시 위치를 알지 못한다. 많은 시스템의 경우 시작시에 실행되는 원점 복귀 시퀀스로 쉽게 수정할 수 있지만 다른 응용 프로그램의 경우 항상 현재 위치를 알아야한다.

광학 앱솔루트 위치 센서의 경우, 엔코더의 위치를 알고 있다. 로터리 모터의 경우 단일 회전 또는 다중 회전 버전으로 제공되며 출력 디지털 워드는 바이너리 형식이거나 특히 그레이 코딩이라는 엔코더에 적합한 대체 형식이다.

전형적으로 앱솔루트 엔코더에는 14, 16, 18 또는 그 이상의 위치 정보 비트를 전달하는 두꺼운 와이어 뭉치가 있었다. 하지만 앱솔루트 엔코더는 BiSS 또는 SSI(Synchronous Serial Interface)와 같은 직렬 형식을 사용하여 위치를 모션 컨트롤러에 전달하는데 필요한 와이어의 무게를 줄인다.

기타 엔코더

광학 증분 및 앱솔루트 엔코더 외에도 낮은 비용으로 높은 해상도 위치를 제공하는 혁신적인 기술이 계속해서 확장되고 있다. 광학 감지 기술 외에도 마그네틱 감지가 점점 대중화되고 있으며 일부 엔코더는 정전 용량 감지를 활용한다.

마그네틱 엔코더는 갈바노 마그네틱 또는 마그네틱 저항 감지 요소를 사용하며 구적 형식으로 출력된다. 이 기술의 이전 모델은 로우 엔드 광학 구적 엔코더와 유사한 해상도를 갖는 경향이 있었지만 기술이 성숙함에 따라 해상도 장치를 쉽게 사용할 수 있다.

마그네틱 엔코더의 가장 큰 장점은 센서와 엔코딩 디스크와 표면이 비접촉식이므로 완전히 밀봉되어 먼지 등에 대한 내성이 있다는 것이다. 또 다른 큰 장점은 엔코딩 표면과 감지 요소의 정렬이 상대적으로 중요하지 않다는 것이다. 이는 감지 요소를 모션 컨트롤러 PCB에 직접 통합할 수 있는 가능성을 열어 주며, 이는 새롭고 매우 컴팩트한 패키징 옵션을 허용한다(그림 2).

또 다른 빠르게 상승하는 엔코더 기술은 그림 3에 표시된 출력 파형인 Sin/Cos 엔코더이다. 기본적으로 표준 A, B 직교 인코딩 체계의 인코딩 변형인 Sin/Cos 인코더는 바이너리 A 및 B 출력이 아닌 정현파로 다양한 A 및 B 신호를 출력된다. 이러한 정현파 출력은 많은 위치 정보를 위해 전자적으로 외삽 된다(extrapolated). 신호의 품질에 따라 이제 16배의 해상도 확장을 최대 1,000배까지 달성할 수 있다.

Sin/Cos 엔코더가 특히 XYZ 스테이지와 같은 고해상도 선형 애플리케이션에서 인기를 얻게 된 이유는 1 나노미터 이상의 해상도를 지원하면서도 비용이 저렴하기 때문이다. 센서에 최소한의 추가 전자 장치가 필요하고 차동 엔코딩이 된 4개의 아날로그 신호(sin +, sin-, cos + 및 cos-)로 구성된 간단한 컨트롤러 친화적인 인터페이스를 제공하기 때문이며 센서와 컨트롤러 모두에서 구현하는 데 비용 효율적이다.

디지털 시리얼 인터페이스

의료용 모션 제어가 크기와 무게에 민감해짐에 따라 고속 직렬 및 네트워크 기반 엔코더 데이터 형식이 인기를 얻었다. 16 비트에서 20 비트, 24 비트 이상으로 진화한 고급 앱솔루트 엔코더의 경우 사실상 직렬 네트워크가 표준이다.

디지털 직렬 엔코더 데이터 네트워크의 가장 일반적인 표준은 SSI(Synchronous Serial Interface)와 BiSS(Bidirectional Serial Synchronous Interface)이다. 이러한 인터페이스는 두 개의 데이터 신호 및 클록 신호와 함께 SPI(Serial Peripheral Interface) 연결을 사용하여 위치 데이터를 엔코더에서 호스트 컨트롤러로 전송한다.

개념적으로 SSI와 유사하지만 최신 직렬 네트워크는 Endat 직렬 인터페이스이다. 인기가 높아지고 있지만 널리 채택된 개방형 표준이 될지 여부는 아직 밝혀지지 않았다. 마지막으로 Profibus, CANOpen, Modbus, Devicenet 등과 같이 널리 사용되는 다양한 기계 제어 네트워크 내에 사용되는 엔코더 형식도 있다.

요약

의료 기기 설계자들에게 로터리 및 리니어 엔코더 감지 기술과 전송 형식의 새로운 선택으로 인해 제품은 보다 작고 안정적이며 견고하고 저렴해졌다. 현재 엔코더 기술 혁신은 모션 제어 개발에서 가장 활발한 분야 중에 하나이며 이러한 추세는 앞으로도 계속될 것이다.

2. 스마트하고 정밀해진 모터 토크 제어

때때로 모터를 최대한 활용한다는 것은 모터에 많은 정보를 제공하는 것을 의미한다. 고급 전류 제어 및 토크 피드 포워드 방식은 부드럽고 효율적이며 조용한 동작을 제공한다. 많은 모션 애플리케이션은 이동 중과 이동이 끝날 때 모두 부드러운 모션과 높은 정확도를 필요로 한다. 완벽하게 최적화된 PID(비례, 적분, 미분) 서보 매개 변수를 사용하여 위치를 제어하더라도 보상 루프는 실제 기계시스템에 미치는 광범위한 힘의 영향을 관리해야 하기 때문에 완벽하지는 않다.

이러한 힘의 명백한 원인은 모터 축의 부하 자체이다. 부하는 서보 루프로 다시 관성력을 반영하는 질량을 가지며, 모터 또는 기구적 연결이 마찰 및 컴플라이언스까지 확장된다. 이러한 힘은 모터로 다시 반영되어 서보 추적에 영향을 준다. 이러한 외부 시스템 힘 외에도 모터 자체에서 발생하는 힘과 고급 제어 기술이 가능한 가장 넓은 범위의 속도에서 모터 출력을 선형화 할 수 있는 방법에 대한 연구가 적다. 모터 토크 출력이 선형일 때 어떤 좋은 일이 발생할까? 정답은 더 부드러운 동작, 적은 소음, 정확한 움직임이다.

토크 생성

그림 4는 프로파일 생성기, PID 위치 보상기, 전류 루프, 다운 스트림 PWM 신호 생성 및 스위칭 증폭기가 있는 일반적인 전자 모터 제어 체계를 보여준다. 모터를 통해 흐르는 전류는 궁극적으로 토크를 생성하여 기계 축을 구동하는 것이다. 일부 간단한 제어시스템은 전류 루프를 없애고 모터에 전압 명령을 직접 출력하며, 이는 차례로 모터 코일에 전류를 생성한다. 그러나 모터 코일의 전압과 모터를 통해 흐르는 실제 전류 사이의 관계는 다소 복잡할 수 있다.

이러한 가장 중요한 두 가지 효과는 모터가 회전하면 모터가 발전기가 되어 자체 '역기전력' 전압을 발생시키고 모터 코일을 통해 전류가 흐르면 자체적으로 저항하는 경향이 있다는 것이다. 유도. 두 효과 모두 적용된 전압 명령과는 상당히 다른 코일의 실제 전류 흐름을 초래한다.

따라서 대부분의 모션 제어 애플리케이션에서 모터 전류를 측정하고 능동적으로 제어하는 전류 루프가 사용된다. 최신 컨트롤러는 A/D(아날로그-디지털) 컨버터를 사용하여 이 작업을 디지털 방식으로 수행한다. DC 브러시 모터에서는 단상 전류 루프가 사용되는 반면, 스텝 모터 및 특히 브러시리스 DC 모터에서는 FOC(Field-Oriented Control)와 같은 복잡한 다상 방식이 사용된다.

이러한 계산 집약적 방식은 한동안 사용되어 왔으며 높은 회전 속도에서 많은 토크를 제공하고 넓은 작동 범위에서 모터의 토크 출력을 선형화 하는 데 도움이 되기 때문에 널리 사용된다.

보상

잘 선택된 전류 루프를 사용하면 모터 또는 애플리케이션에 대한 정보를 활용하여 모터 토크가 더 선형이 되도록 명령된 전류를 조정하는 훨씬 진보된 기술이 가능하다. 왜 이것이 필요한가? 로터리 모터로 구성하든 선형 모터로 구성하든, 아래 설명에서 볼 수 있듯이 모터에 의해 생성되는 물리적 토크는 반드시 균일하거나 선형일 필요는 없다. 그리고 일단 움직이기 시작하면 기계 자체는 모터 뿐만 아니라 기계 자체의 움직임에 의해 유도되는 힘으로 가득 차 있다.

모터 또는 부하에 대한 측정 또는 추론된 정보를 사용하여 모터에 토크를 전달한다. 목표는 미리 알고 있는 기계 또는 모터 힘을 보상하여 PID 루프에서 필요한 토크 명령 출력을 줄이는 것이다. 간단한 종류의 토크 피드 포워드는 중력과 같은 힘을 보상하기 위해 원하는 토크 명령의 일정한 바이어스이다. 그 외에도 마찰, 관성과 같은 힘을 보상하는 선형 단축 속도 및 가속 비례 토크 피드 포워드 조건이 있다.

그림 5는 사다리꼴 모션 프로파일을 통해 이동하는 축과 잘 조정된 PID 컨트롤러의 가능한 위치 에러 응답을 보여준다. 그래프는 피드 포워드 보상, 속도 피드 포워드 적용 및 가속 피드 포워드 적용시 위치 에러를 보여준다.

운동학 이란?

XY스테이지와 같은 '직교' 축으로 제작된 기계가 갖고 있는 단순한 반사력은 쉽게 보정할 수 있다. 그러나 PUMA 스타일의 관절암(용접 차량에서 볼 수 있는 암 또는 공장에서 움직이는 팔레트)과 같은 일부 로봇 구성은 훨씬 복잡한 반사 토크를 가지며 구심력과 같은 새로운 힘을 포함한다.

직각이 아닌 메커니즘에서 발생할 수 있는 힘의 간단한 예가 그림 6에 나와 있다. 여기에서 어깨 관절 모터에 전달되는 중력은 일정하지 않다. 기계 메커니즘을 움직일 때 모터에서 반영된 토크는 전자적으로 보상될 수 있는 힘의 주요한 범주 중에 하나다. 또 다른 주요 범주는 모터 자체에서 생성된다. 그 이유는 회전식이든 선형이든 모터가 전류 흐름을 생성된 토크로 완벽하게 비례 변환하지 못하기 때문이다.

이러한 효과 중 하나는 모터 '멈춤쇠(detents)' 이다. 멈춤쇠는 스텝 모터에서 회전하는 동안 규칙적인 충돌로 느껴진다. 브러시리스 DC 모터를 사용하면 '슬롯이 없는' 모터용 멈춤쇠가 존재한다. 스텝 모터와 마찬가지로 이러한 범프(bumps)는 '완벽한' 제어 파형을 제공하더라도 생성된 토크의 변화를 유발한다.

그렇다면, 멈춤쇠를 어떻게 수정할 수 있는가? 대답은 모터가 전기적 회전을 통과할 때 모터의 토크 모션 프로파일을 매핑하고 토크 값의 보상맵(다른 형태의 피드 포워드)을 생성하여 토크의 멈춤 또는 기타 체계적인 비선형성에 대응할 수 있다는 것이다. 이 보상 기술은 완벽한 선형화를 거의 제공하지 않지만, 매우 의미 있는 개선을 제공할 수도 있다.

예를 들어, 그림 7은 PMD 실험실에서 브러시리스 DC 모터용으로 구성된 표를 보여준다. 360도 전기 회전 내에서 규칙적으로 반복되는 패턴이 있다. 이것은 모터에서 일반적이며 고정자와 회전자 사이의 실제 자기장 상호 작용의 복잡한 모양과 관련이 있다. 이 모터의 경우 조정의 크기는 5%를 넘지 않았지만 더욱 부드러움과 정확성을 갖고 이동하려는 애플리케이션의 경우 작은 조정이 중요 할 수 있다.

스텝 모터는 유사한 기술을 통해 위치 정확도를 향상시킬 수 있다. 정밀한 분해능에서 완벽한 정현파 파형을 제공하더라도 스텝 모터는 정확한 증분으로 움직이지 않는다. 명령된 Sin/Cos 벡터 토크 룩업 테이블을 약간 조정하면 BLDC 모터의 경우와 마찬가지로 마이크로 스테핑 정확도를 향상시킬 수 있다.

요약

설정하는 데 시간이 걸리지만 소프트웨어 기반 모션 컨트롤러의 경우 토크 조정 기술이 효율적이다. 최신 DSP 및 전용 모션 제어 IC에는 FOC, 속도 및 가속 피드 포워드 조건, 복잡한 토크 보상 매핑과 같은 기능을 쉽게 지원할 수 있는 컴퓨팅 성능이 너무 많다. 따라서 장비의 성능을 더 끌어올리기 위해 의료 장비 설계자는 모터 토크 출력의 전자 보상 경향을 인식해야 한다.

3. 의료 기계 설계에서의 스텝 모터 활용

스텝 모터의 경우, 스테퍼 서보 오퍼레이션(Stepper Servo Operation)이라고 하는 새로운 드라이브 기술이 자동화 설계자들의 관심을 끌고 있다. 스텝 모터는 저렴하고 사용하기 쉬운 위치 제어 모터 옵션을 대표했다. 위치를 유지하기 위해 엔코더가 필요하지 않으며, 포지셔닝에 사용되는 DC 브러시 또는 브러시리스 DC 모터와 달리 서보 제어 루프가 필요하지 않다. 장점은 저비용, 높은 토크 출력 및 브러시리스 작동이다. 주요 단점은 진동, 소음 및 제한된 속도 범위이다.

그림 8은 스텝 모터를 구동하기위한 기존 파형을 보여준다. 스텝 모터는 다상 장치이다. 즉, 여러 모터 코일이 전기적으로 동작을 생성한다. 대부분의 스텝 모터에는 2상이 있지만 3상 또는 5상과 같은 구성도 있다. 스텝 모터의 세계에서 증폭기가 사용하는 위상 기술에는 풀 스텝, 하프 스텝 및 마이크로 스텝 제어가 있다. 이러한 다양한 기술은 전기 사이클 동안 각 모터 코일에 적용되는 전력 수준의 수를 나타낸다. 어떤 구동 방식을 사용하든 모터는 전기적 위상을 변경하여 앞뒤로 이동한다.

스텝 모터는 일반적으로 전체 전기 스텝 당 1.8 기계적 각도(90도 전기)로 구성된다. 따라서 이것은 1.8도 스테퍼가 기계적 회전당 200개의 단계를 가짐을 의미한다. 1.8도 스텝 모터 외에 7.2도 스텝 모터도 존재한다.

자기력

다음은 스텝 모터 제어에 대한 스테퍼 서보 작동에 대해 설명하고자 한다. 이 새로운 기술을 이해하려면 모터 내부에서 일어나는 일을 이해하고 토크를 생성하는 방법을 자세히 이해하는 것이 유용하다.

스텝 모터에서 기전력을 생성하는 요인에 대해 생각할 때 외부에서 제어되는 자기장(고정자)과 상호 작용하는 회전 막대 자석(회전자)이 사용하기에 좋은 모델이다(그림 9). 고정자 코일이 전류로 구동되면 스텝 모터가 특정 위치에 정착하도록 구동하는 정현파 힘 '밸리'가 생성된다. 코일을 통해 흐르는 전류가 많을수록 최대 힘과 최소 힘의 높이가 커진다.

곡선이 수평일 때마다 토크가 생성되지 않으며 곡선이 가장 가파른 곳이면 토크가 가장 크다. 모션을 생성하기 위해 기존의 스텝 모터 제어 방식에서 컨트롤러는 명령된 위치에 따라 이 밸리(최대 및 최소 힘의 사이)를 앞뒤로 이동한다. 모터 회전자는 앞뒤로 '떨어지는' 것보다 포스 밸리의 잠재적인 '하단'에 응답한다.

스테퍼 서보 기술

이제 스테퍼 서보 기술을 살펴본다. 스테퍼 서보 작동은 일반적인 스텝 모터 작동과는 두 가지 주요 방식이 서로 다르다. 첫 번째는 상당히 높은 분해능을 가진 스텝 모터에 엔코더를 부착해야 한다는 것이다. 표준 1.8도 스텝 모터의 경우 기계 회전당 2,000 카운트 이상의 엔코더가 필요하며 7.2도 스텝 모터의 경우 최소값은 500이다.

두 번째는 스테퍼 서보 작동이 브러시리스 DC 모터처럼 모터를 실행하고 실제 엔코더 위치를 사용하여 위상각을 정류한다는 것이다. 힘 다이어그램(그림 9)으로 돌아가면 정류 위상 각도가 힘 밸리의 가장 가파른 부분(최대 토크 지점)에 있는 반면, 전통적인 스텝 모터 작동에서는 모터가 힘 밸리의 하단 즉, 제로 토크 지점에 있음을 의미한다(그림 10).

이 방법으로 스텝 모터를 작동하면 많은 이점이 있다. 첫째 이점은 스텝 손실이 문제가 되지 않는다는 것이다. 서보 모터로 작동하는 엔코더는 스텝 모터의 위치를 결정하므로 스텝 손실 문제가 더 이상 적용되지 않는다. 두 번째 이점은 스테퍼 서보 작동이 모터를 효율적으로 실행한다는 것이다. 이는 모터에서 발생하는 열이 적다는 것을 의미한다. 정류 위상 모터는 원하는 모션 프로필을 달성하는 데 필요한 토크 만 출력하는 반면, 전통적으로 제어되는 스텝 모터는 최악의 모션 요구 사항을 처리하기에 충분해야 하기에 큰 정전류로 구동된다.

또 다른 중요한 이점은 스텝 모터의 포지셔닝 정확도가 극수 또는 마이크로 스테핑 방식의 분해능과 연결되지 않는다는 것이다. 스테퍼 서보 접근 방식에서 위치 분해능은 엔코더의 분해능에 의해 결정되므로 동일한 모터가 사용된 엔코더에 따라서 10,000 회전당 1,000개 또는 1,000,000개의 분해 가능한 위치를 달성할 수 있다. 마지막으로 스테퍼 서보 기술을 사용하면 모터가 기존 드라이브 방식보다 소음과 진동이 적으며 속도가 부드럽다.

요약

엔코더가 필요하기 때문에 스테퍼 서보는 일반 스텝 모터가 작동하는 원심 분리기 및 혈액 분석기와 같은 저비용 모션 애플리케이션에 적합하지 않다. 그러나 2-5kRPM 미만의 낮은 속도에서 높은 토크가 필요할 때 스테퍼 서보가 강력한 모터 드라이브 옵션이 될 수 있다. 의료 시스템 설계자에게 스텝 모터를 제어하는 스테퍼 서보 작동 모드는 지난 10년 동안 모션 제어에서 중요한 부분이었다. 차세대 의료 및 실험실 기계를 설계할 때 알아야 할 기능이다.

4. 모션 컨트롤러는 제어 뿐만 아니라 모니터링도 수행

모션 컨트롤러는 DSP(디지털 신호 프로세서)를 사용하여 모터를 제어하는 알고리즘을 실행한다. 새로운 미래 동향은 모터의 상태와 모션을 관찰하고 모니터링하는 소프트웨어를 추가한다는 것이다. 이를 통해 기계 성능 모니터링 및 기계 고장 예측의 문이 열린다. 하드웨어로 구성된 트랜지스터 로직 시스템으로부터 모터 제어를 위한 소프트웨어 알고리즘을 실행하기 위해 마이크로 프로세서 또는 DSP를 사용하는 시스템에 이르렀다. 이러한 추세는 1980년대 부터 모션 컨트롤러의 표준 패러다임으로서 바뀌었다.

컴퓨팅 성능, 메모리 및 통신 대역폭은 어느 방향으로 발전할까? 그 동향은 컨트롤러의 기존 제어 기능에 모니터링 기능이 추가될 것이라는 것이 답이다. 즉, 예방적 유지 보수의 필요성을 알리고 자체 고장을 예측할 수 있는 기계가 되어, 결과적으로 오류가 줄어들고 더욱 안정적인 시스템이 생성된다.

데이터 이동

기계 모니터링 기능의 핵심은 소프트웨어 기반 모션 컨트롤러의 데이터 수집이다. 10Khz 이상의 서보 속도로 작동하는 모터 컨트롤러는 모터 드라이브를 지속적으로 측정하고 조정한다.

따라서 서보 오류, 드라이브 출력, 평균 에너지 등과 같은 유용한 데이터를 메모리에 기록하는 것은 간단한 일이다. 실제로 높은 서보 속도에서의 문제는 충분한 데이터를 갖지 않는다는 점이다. 해결은 적절한 양의 메모리에 저장할 수 있도록 결과를 요약하는 것이다. 이는 두 번째 핵심 요소인 데이터 분석으로 이어진다.

여기서 분석은 절대적인 일회성 결과가 아니라 기계 동작의 변화로 간주되어야 한다. 회전 베어링이 미래에 고장 날 수 있음을 예측하려면 해당 베어링의 기준 동작을 파악한 다음 관찰된 동작과 비교해야 한다. 이 분석 작업에 적용할 수 있는 많은 수학적 기술이 있다. 간략한 요약에는 FFT(고속 푸리에 변환), 다양한 유형의 관찰자, 단순한 평균화 및 장기 추세와 같은 주파수 기반의 수학이 포함된다.

이 정보가 외부와 통신할 수 없는 경우 동작 축이 고장날 시기를 아는 것은 도움이 되지 않기 때문에 연결이 중요하다. 현재 이 통신 기능을 처리하는 가장 좋은 방식은 IIoT(Industrial Internet of Things)로 알려진 프로토콜이다.

연결성이란 현장에서 운영 중인 장비들을 비교할 수 있음을 의미한다. 이를 메타 데이터 분석이라고 부른다. 하나의 기계가 자신의 과거 행동에 대한 분석이 아니라 여러 기계들의 행동에 대해 분석한다. 이와 같은 전체 분석은 제조 프로세스 중에 구성 요소 품질 및 프로세스로 패턴을 식별하는 데 도움이 된다.

요약

신뢰성과 안전성을 중요시하는 산업으로서 의료 및 실험실 장비 제조업체는 기계 모니터링 기술을 조기에 채택할 가능성이 높으므로 엔지니어 및 시스템 설계자는 이러한 추세를 인식해야 한다.

결론

의료 및 실험실 장비 설계에 영향을 주는 4가지 모션 제어 기술 동향을 살펴보았다. 이 네 가지 기술 동향은 크기와 비용, 전자 제품의 감소와 SPI(Serial Peripheral Interface) 및 IIOT(Industrial Internet of Things)와 같은 새로운 연결 체계의 부상으로 인한 결과로 나타난다.

앞으로는 이러한 동향이 지속될 것이기에, 설계자들은 더욱 안정적이며 비용이 적게 드는 기계를 만들 수 있는 센서, 모터 구동 기술, 데이터 수집 및 분석 등의 추가 개발을 기대할 수 있다.

 

자료 제공: Pmdcorp(www.pmdcorp.com)