고객솔루션 수상작 - marcom.mylv.netmarcom.mylv.net/web/home/download/2012_vi_challenge.pdf · 입상 fda/ce 승인을 위한 nibp 소프트웨어 밸리데이션 21 연세대학교

ni.com/korea/solutions

2012 VI Challenge

최우수 NICompactRIO를이용한ELECTROSERVOPRESS컨트롤러개발 01 ㈜현대기전 | 이명섭

우수 차량주행시뮬레이터기반의SensorFusionAlgorithm검증환경구축및평가 04 만도 | 장민규

우수 NICompactRIO를활용한용접전류모니터링 08 인터맥 | 강재우

인기 NICompactRIO를이용한유압모터성능장비구현 13 화인정보 대표 | 계주학

입상 E-Actuator간이성능시험기제작 16 만도 | 성유진

입상 FDA/CE승인을위한NIBP소프트웨어밸리데이션 21 연세대학교 의료기기개발촉진센터 | 정빛나

입상 사각SCREW체결기 24 오토닉스 | 최용석

입상 4단압연기AutoGaugeControlSystem 26 진원시스템 | 김상철

고객솔루션 수상작

고객솔루션 VI Challenge

지난 40년간, 전 세계 3만 개 이상의 회사와 90개 이상의 국가에서 내쇼날인스트루먼트의 버추얼 인스트루먼트 기술을 적용한

다양한 실험과 도전이 계속되고 있습니다.

한국내쇼날인스트루먼트는 VI Challenge 대회를 통해 기발한 아이디어와 상상력으로 변화를 주도하는 고객 여러분의 솔루션

사례를 공모합니다. VI Challenge 대회에 참여하시고 다양한 혜택을 받으시기 바랍니다.

VI Challenge 고객솔루션 사례

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01ni.com/korea/solutions한국내쇼날인스트루먼트

NI CompactRIO를 이용한 ELECTRO SERVO PRESS 컨트롤러 개발

저자 : 이명섭

소속 : ㈜현대기전

2012 VI Challenge 고객솔루션 수상작

솔루션 요약 ELECTRO SERVO PRESS는 기존의 유압프레스가 할 수 없었던 다양한 컨트롤 작업 및 정밀

제어가 가능하다. 조립, 가공, 성형 등 거리 및 하중제어가 필요한 곳은 어디든 적용이 가능하며

고정밀도의 작업, 실시간 동작 그래프 작성, 다양한 판정 기능 등을 수행한다. 또한 외부 기기와의

뛰어난 연동성이 요구되며, 데이터 관리를 해야하기 때문에 PC 기반의 컨트롤러 개발 사용을 해오고

있었다. 하지만 PC가 가지고 있는 고질적인 문제점의 한계에 직면하게 되었으며 이를 극복하기 위해

NI CompactRIO로 대체 개발하게 되었다.

서론 ELECTRO SERVO PRESS의 기존 컨트롤러는 PC 기반의 모션 컨트롤, 로드셀 입력을 받는 일체형

컨트롤러로 구성되어 있다. 장비의 특성상 많은 진동, 장시간 구동, 열악한 환경에서 사용을 해야

하지만 PC 기반의 컨트롤러는 이러한 환경에서 적합한 솔루션이 아니었다. 잦은 고장으로 엔지니어가

출장을 가야하는 일이 빈번히 발생하고, 고객의 요구사항은 보다 정밀하고 정확한 제어를 요구

하였다. Windows 기반의 프로그래밍에서의 한계로 인해 이를 극복할 수가 없었다.

본론 기존 컨트롤러가 가지고 있던 문제점들을 극복하기 위해 NI CompactRIO를 이용하여 개발을

하였다. Windows 기반에서는 빠른 신호 입력 및 출력이 되지 않았기 때문에 정밀 제어에 한계가

있었다. 프로그램 개발 또한 Visual Studio를 사용하여 기능 추가 및 디버깅을 하는데 어려움이

있었고, 이에 고객들의 요구사항을 만족시키기가 쉽지 않았다. 하지만 LabVIEW를 통해 빠른 개발은

물론 고객의 요구사항을 유연하게 대처할 수 있었다. CompactRIO의 리얼타임 컨트롤러는 빠른

최우수

그림 1. 기존 컨트롤러의 문제점

02 ni.com/korea/solutions 한국내쇼날인스트루먼트


모션 제어 및 데이터 처리를 가능하게 해주었고, FPGA를 이용하여 로드셀의 값을 빠르게 측정하고

노이즈 데이터를 필터링하여 보다 정확한 하중 값을 얻을 수 있게 되었다. 그 결과 기존 시스템보다

제어 정밀도를 크게 향상시킬 수 있었다.

그림 2. 기존 컨트롤러를 LabVIEW와 CompactRIO로 대체 개발

그림 3. 대체효과(안정성, 성능개선, 유지보수 향상)



결론 그래픽 기반의 프로그래밍 언어 LabVIEW를 사용하여 지난 몇 년간 Visual Studio를 통해 개발했던

컨트롤 프로그램을 짧은 기간 내에 보다 안정적으로 대체하는데 성공했다. 또한 높은 성능과 안정성이

검증된 다양한 산업용 I/O 모듈들을 사용함으로써 제어기의 설계 및 검증이 필요 없다 보니 개발시간이

기존보다 70% 이상 단축되었다.

사용된 NI 제품 또는

타사 제품 기술

NI CompactRIO, 모션 컨트롤러, 아날로그 입력 모듈, 디지털 입출력 모듈


차량 주행 시뮬레이터 기반의 Sensor Fusion Algorithm 검증 환경 구축 및 평가

저자 : 장민규

소속 : 만도


솔루션 요약 개별적인 제품의 HILS(Hardware-In-the-Loop Simulation) 시스템의 통합과 센서 융합 기술

검증을 위한 새로운 HILS 장비 개발에 있어서 개발 비용 및 유지, 소프트웨어 보수 비용이 적게 드는

NI 솔루션을 선택하게 되었다.

차량 모델의 리얼타임 해석 및 고속 데이터 수집이 필요하기 때문에 NI CompactRIO를 컨트롤러로

선정하였다. 이 모듈은 사용자 정의 I/O 타이밍, 컨트롤 및 처리를 위한 8 슬롯 Spartan-6 LX75

FPGA 섀시로 구성되어 있어 LKAS, SCC, ESC의 3가지 하드웨어와 CAN 통신을 가능하게 한다.

그리고 가속 센서의 시뮬레이션을 위한 정밀한 디지털 및 아날로그 컨트롤 신호의 출력을 구현하기

위하여 NI 9201/9474/9481(아날로그 입력 및 디지털 출력, 릴레이) 등의 모듈을 사용하였다.

LabVIEW Real-Time 2011을 이용하여 차량 동역학 모델을 실시간으로 해석하였으며 고속 CAN

인터페이스인 NI 9862 모듈을 이용하여 해석된 차량 데이터를 각 하드웨어와 통신하여 HILS를

구성하였다.

서론 향상된 운전자 보조 시스템(ADAS, Advanced Driver Assist System)은 차량, 운전자, 주변

환경을 인식하여, 운전자의 편의를 증진시켜주기 위하여 정보를 제공하거나 능동적으로 제어에

참여하는 시스템을 말한다. 센서 융합은 2개 이상의 서로 다른 소스의 데이터 또는 파생된 데이터를

결합하는 것을 뜻한다. 이러한 센서 융합은 센서 및 연산장치를 공유하여 인식 및 제어 성능을

향상시키고 단가 절감을 위한 시스템 통합에 필수적이라 할 수 있다.

본 프로젝트를 통해 NI CompactRIO 및 각종 NI 하드웨어 모듈, LabVIEW 2011을 이용하여 차제

자세제어장치(ESC, Electric Stability Control), 카메라를 이용한 차선 유지 보조 장치(LKAS,

Lane Keeping Assist System)와 레이더 센서를 이용한 차간거리 제어시스템(SCC, Smart

Cruise Control)의 센서 융합 알고리즘을 검증하기 위한 HILS 장비를 개발하고자 한다.

본론 센서 융합 알고리즘 검증용 HILS는 LKAS 하드웨어와 SCC 하드웨어, ESC 하드웨어, CompactRIO,

Motion Platform(Driving Simulator Cabin), Driving Simulator Controller로 구성되어 있다.

그림 1과 같이 NI 9862 모듈을 통하여 LKAS는 차량 모션에 따른 VR 도로의 차선을 감지하여

그 정보를 SCC 및 차량 모델과 공유한다. SCC는 센서 융합 알고리즘을 거친 데이터를 이용하여

ESC로 감/가속 명령을 내려 차속을 제어한다. ESC에서 감/가속 명령이 나오며 각 바퀴의 브레이크

유압 라인에 가해지는 압력은 유압 센서를 통하여 NI 9207 모듈에 전달 되며 이 신호는 차량 모델에

피드백 되어 차량이 제동된다. 제동 시 차량 거동 데이터는 다른 NI 9862 모듈을 통하여 Driving

Simulator Controller로 전송되며 Driving Simulator Cabin을 통해 차량 거동을 운전자에게

피드백 한다.

우수


저자 : 장민규

소속 : 만도


결론 그림 2는 HILS 소프트웨어 구성도를 나타내며 솔루션의 소프트웨어는 LabVIEW 2011을 기반으로

개발되었다. 호스트 PC에서 차량 거동에 필요한 조향, 제동 등의 제어를 수행하며 각종 데이터를

모니터링할 수 있도록 소프트웨어를 구성하였으며 각 하드웨어로의 통신을 위한 CAN 통신

인터페이스 개발을 하였다. ESC 동작에 필요한 차량의 차속 센서와 릴레이 시뮬레이션을 위하여

LabVIEW FPGA Module을 사용하여 구성하였으며 NI 9111 모듈에서는 릴레이와 아날로그 출력,

NI 9082에서는 아날로그 입력과 디지털 출력으로 구별하여 개발하였다.

그림 1. HILS 하드웨어 구성도

그림 2. HILS 소프트웨어 구성도



그림 3은 메인 호스트 GUI 패널을 보여주고 있으며 이를 통하여 차속, Wheel Pressure, Yaw

Rate, 엔진 RPM, 등을 모니터링 할 수 있으며 가속 페달, 브레이크 페달, 조향각, 기어 등의 차량

거동을 위한 제어도 가능하도록 구성되어있다. 또한 SCC 및 LKAS 작동에 필요한 HMI도 포함되어

On/Off 및 작동 상태 모니터링도 가능하다.

그림 4는 ESC, LKAS, SCC와 통신하는 CAN 인터페이스 블록 다이어그램을 나타내며 6개의

NI 9862 모듈을 제어한다. X-NET을 사용하여 많은 차량 데이터와 복잡한 구조를 간편하게 제어할

수 있었으며 추후 수정 및 보완작업도 빠른 시간 내에 가능할 것으로 예상된다.

그림 3. 메인 호스트 GUI 패널

그림 4. CAN 인터페이스 블록 다이어그램



그림 5는 FPGA 소프트웨어 블록 다이어그램을 보여 주며 개별 모듈에서 동작한다. 차량 모델에서

계산된 차속을 입력 값으로 받아서 차속 센서를 시뮬레이션 하기 위한 블록과 브레이크 등, 가속 페달

센서의 시뮬레이션 블록으로 나누어져 있다.

결론 본 솔루션의 개발을 통하여 LKAS와 SCC의 센서 융합 알고리즘을 평가하는 차량 주행 시뮬레이터를

기반으로 시험 환경을 구축하였다.

NI 솔루션을 통하여 차량 모델 시뮬레이션의 실시간 해석, LKAS/SCC/ESC 하드웨어와 실시간으로

통신 및 계측, Driving Simulator의 실시간 제어를 통한 운전자 피드백까지 구현하였다. 또한 개발

기간 및 비용 단축 하였으며 LabVIEW 사용자 인터페이스를 이용하여 빠르고 쉽게 HILS를 제어할

수 있다. 개발된 솔루션으로 각 제품에 대한 개별적인 검증 시험이 가능할 것으로 예상되며 향후

새로운 ADAS System의 평가에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.



LabVIEW, LabVIEW FPGA Module, LabVIEW Real-Time Module, NI cRIO-9081,

NI cRIO-9082, NI cRIO-9012, NI 9862, NI 9201, NI 9474, NI 9111, NI 9481, NI 9263,

SCANeR™(OKTAL)

그림 5. FPGA 소프트웨어 블록 다이어그램: NI 9082 & NI 9111


NI CompactRIO를 활용한 용접 전류 모니터링

저자 : 강재우

소속 : 인터맥


솔루션 요약 Spot Gun 용접 시, 용접불량으로 인한 문제를 해결하기 위해 해당 Spot Gun의 Tip 드레싱 부하전류

및 용접전류, 전압 데이터를 수집 및 분석하여 용접불량 여부를 판단하고자 하였다.

서론 Spot 용접은 저항용접의 일종으로 압력을 가한 상태에서 도체에 큰 전류를 흘려주어 금속끼리의

접촉면에서 생기는 접촉저항과 금속의 고유저항에 의하여 열을 얻고, 이로 인하여 금속이 가열 또는

용융하면 가해진 압력에 의하여 접합이 이루어지는 용접 공법이다.

Spot 용접 즉, 저항용접(저항발열)의 원리는 저항을 가진 금속에 전류가 흐를 때 발생하는 열량 즉,

저항열(Q)에 의해 생기며 발열량이 전류의 제곱(Q=I²R)에 직접 비례한다는 것에 착안하여

용접전류와 전압, 용접시간을 NI CompactRIO를 통해 수집하고 분석한 뒤, 미리 설정된 용접 전류,

전압, 시간, 발열량, 저항값과 비교하여 용접불량을 판별한다.

본론 1. 시스템 구성도

우수


저자 : 강재우

소속 : 인터맥


2. 메인 GUI (터치패널)

•Tip 드레싱 모니터링 화면: Tip 드레싱 시에 발생되는 전류를 비교 분석하여 표시 및 경고한다.

•실시간 용접 모니터링 화면: 용접시 발생되는 전류, 전압, 시간 등의 데이터를 설정된 값과 비교

분석하여 표시 및 경고한다.

•용접 모니터링 세팅 화면: 용접조건과 오차율, 알람 Enable 등을 설정한다.



3. 메인 블록 다이어그램

•FPGA 알고리즘

1) FPGA 블록 다이어그램

수십 KHz의 용접 신호 측정 및 독립적인 Tip Dressing 신호의 측정이 필요하였다.

우리는 FPGA 기반으로 제공되는 40MHz 클럭을 활용하여 알고리즘을 구현할 수 있었다.

2) 용접 신호 감지 및 수집 알고리즘

용접 신호 및 용접 통전 횟수를 자동으로 감지할 수 있는 알고리즘을 구성하였으며, 측정된 용접

신호를 CompactRIO 컨트롤러(RT Target)로 전달하게 된다.



•Real-Time 알고리즘

1) Tip Dressing 블록 다이어그램

FPGA에서 측정된 Tip Dressing 신호를 업데이트하여 OK/NG 연산을 수행한다.

2) 용접 블록 다이어그램

FPGA를 통해 측정된 용접 신호를 업데이트하여 통전 시간 및 용접전류, 전압, 저항, 열량 값으로

연산을 한다. 용접 신호를 전류 값으로 연산하기 위해 LabVIEW에서 제공되는 수학 함수를

사용하였다.

3) Modbus 블록 다이어그램

CompactRIO에서 연산된 결과 값 및 각종 파라미터는 Modbus를 통해 터치 패널과 통신한다.



결론 NI CompactRIO를 활용한 용접 모니터링 시스템 구축을 통해 Spot 용접불량에 따른 시간적 경제적

손실을 예방하고, 용접품질을 높일 수 있는 해결책을 마련할 수 있었다. 또한, 기존 타 용접모니터링

시스템과 비교하여 정확도와 처리능력이 우수하다는 장점이 있다.

부연 설명 시스템 구성도와 간단한 설명 및 관련 이미지



NI CompactRIO 9075, NI 9239, NI 9742, NI 9421, LabVIEW, NI Real-Time Module,

FPGA Module.


NI CompactRIO를 이용한 유압 모터 성능 장비 구현

저자 : 계주학

소속 : 화인정보 대표


솔루션 요약 NI CompactRIO를 이용한 2대의 컴퓨터에서의 아날로그 입출력 제어를 통하여 포크레인 및

중장비에 쓰이는 유압모터의 성능을 측정하는 시스템을 구현하였다. 또한 PID 제어를 통한 유압

비례밸브를 제어하여 시험 환경을 충족하였다. 2대의 제어 컴퓨터 동시접속을 통해 비용 절감과

사용자의 기대치를 만족시켰다. 본 시스템은 FPGA를 사용하는 CompactRIO가 주로 아날로그

입출력을 제어하도록 구성하였고, 디지털 입출력은 LG PLC XGT(TCP/IP)를 사용하였으며, 유압

모터를 저속에서 시험할 수 있도록 서보 모터(Rexroth-TCP/IP)를 사용하였다. 더불어 몇 가지 온도

센서들은 485통신(Modbus RTU)으로 구현하였다.

서론 본 시스템의 구성 시 최대의 문제는 비용과 설치 장소(중국)였다. 비용은 시스템 전체의 질과 직결

되고, 설치 장소에 따른 A/S의 문제를 고려하여야 했기 때문이다. 특히 2대의 컴퓨터에서 총 4개의

스테이지로 구성되는 시험장비의 제어가 관건이었다. 이에 각 시험파트에 대한 각각의 DAS를 구성

하기에는 비용적 부담이 많아 CompactRIO로 모든 센서와 출력을 집중시켰고, 제어 컴퓨터 2대로

CompactRIO와 네트웍을 연결하여 시험이 가능하도록 시스템을 구성하였다. 신뢰성이 높은

CompactRIO를 사용함으로써 척박한 환경에도 강한 시스템을 구축하였고, 특히 열에 강한 시스템을

구성할 수 있었다.

필자는 과거 온도로 인하여 시스템 자체가 다운(CPU Temp Over) 되는 상황을 경험한 적이 있는 바,

본 시스템의 온도를 높여야 하는 특성을 고려하여 시험장비 및 DAS 시스템이 주변에서 받는 온도를

중요한 체크항목으로 포함하였다.

본론 LabVIEW의 가장 큰 장점인 직관성과 다양한 서브루틴을 이용해 쉽고 빠르게 프로그램을 구성했다.

이 시스템에서 가장 중요한 프로그램적인 부분은 PID 제어 부분이다. 필자는 오래전부터 Delphi,

Visual Basic 등의 언어를 사용해 왔지만, 하나의 프로젝트를 진행할 때 코딩에 투자하는 시간을

따져보면 LabVIEW를 사용했을 때가 코딩시간이 훨씬 짧다. PID의 경우에도 코드 기반에서

작성하였다면 어려움이 있었을 것이다. 하지만 LabVIEW 예제를 활용하여 프로그램을 디자인 할 수

있다는 점과 그래프 및 리포트 기능을 사용함으로써 개발의 효율성을 높일 수 있었다.

본 시스템의 유압 모터 특성상 기동 토크가 많이 걸리는 유압 모터는 시간이 경과함에 따라 급격하게

토크가 줄어들게 되는데, 이 경우 PID 제어 방법이 가장 적합하였다. 또한 PID 제어에서 시험품의

불량에 대한 부분 또한 고려하여야 했다. PID는 아날로그 입력 채널을 피드백 받아 제어하기 때문이다.

즉, 제품 불량으로 동작이 되지 않는 제품의 경우 해당 채널의 값이 피드백 되지 않을 수 있기 때문에

프로그램 설계 시 주의하여야 했다. 해당 채널의 값이 피드백 되지 않을 경우, 제어를 수행하는

채널의 출력 값이 최대(10Volt)로 상승할 수 있기 때문이다. 이러한 긴급상황에 대비해 FPGA의

일부가 PID 제어를 수행할 수 있도록 프로그래밍하였고, 그 결과 로컬 프로그램의 부담이 줄어들었다.

특히 FPGA와 RT에서 아날로그 입출력에 대한 프로그램이 완성되고, 이를 모두 네트워크 공유변수로

사용함에 따라 프로그램이 수행되는 내용에 비해 비교적 간단하게 제어가 가능했다.

인기



본 시스템은 타사의 여러 제품들과 복합적으로 구성되었으나 간단한 제어가 가능하였고, 빠른

동작으로 샘플링 후 전송되는 방식으로 CPU의 부담을 줄일 수 있었다.

결론 필자는 과거 PXI, SCXI, PCI, USB 기반의 제품들을 사용하였고, 본 시스템의 경우 CompactRIO를

사용함으로써 더욱 효율적인 프로젝트를 진행할 수 있었다. NI의 기술지원과 CompactRIO 제품

자체의 탁월함에 쉽게 접근하여 프로젝트를 마무리 할 수 있었다. 향후 독립적으로 동작이 가능한

점에 착안해 혼자서 전용기처럼 작동하는 프로젝트를 진행할 계획이다.


- 아날로그 입출력은 모두 CompactRIO를 통하도록 설계됨.

- 디지털 입출력은 PLC를 통함(TCP/IP)

그림 1. 중판에 장착된 CompactRIO의 모습이다.

하단부로 각종 릴레이와 비례밸브를 제어하는 앰프들이 배치되어 있다.





LabVIEW, NI CompactRIO, LG PLC XGT(TCP/IP), 서보 모터(Rexroth-TCP/IP),

485통신(Modbus RTU)

그림 2. 저속용 시험스탠드와 뒤쪽으로 성능 시험 스탠드가 위치하고 있다.

그림 3. 성능 시험기의 정면 모습으로 제어압력은 400bar, 유량은 50LPM에서 300LPM까지이며,

제어 가능한 모터는 7톤부터 35톤까지 사용한다.


E-Actuator간이 성능 시험기 제작

저자 : 성유진

소속 : 만도


솔루션 요약 터보 차저인 VGT와 WGT의 성능을 시험하는 간이 시험기를 NI 제품과 LabVIEW로 제작하였다.

서론 E-Actuator의 목표 성능 대 설계 간 차이 및 원인 파악하여 설계 적합성을 판단하였다.

1) 부하 조건에서 특정 전압 또는 전류 및 특정 위치 조건에서의 출력토크 및 하중 측정

2) 특정 전압 또는 전류 조건에서의 응답성 측정

본론 EVGT, EWGA를 구동하여 제품의 성능을 측정하는 간이 시험기를 제작하였다. 두 제품이 우리

회사의 개발단계 제품이었기 때문에 개발 사무실에서 간편하고 정확하게 성능을 측정해 줄 시험기가

필요하였다. NI CompactRIO는 작은 부피지만 정확하고 정밀한 성능을 내주기 때문에 시험기

제작에 선택된 제품이었다. NI CompactRIO로 모터를 구동하며 소모 전류값, 회전 각 등을 알 수

있었고, 아날로그 데이터 측정모듈을 이용하여 여러 센서들의 값을 읽어올 수 있었다.

1) FPGA

모터(시험 대상)를 구동시킨 후(cRIO-9505), FPGA를 통해 전류 센서, 로드셀, LVDT, Torque

Meter, 엔코더값을 받아온다(cRIO-9205, cRIO-9237, cRIO-9505).

2) RT Main

이곳에서는 FPGA에서 받아온 자료를 시리얼 통신을 통해 PC 프로그램으로 전달하는 역할과 하위

데이터를 PID 제어를 통해 원하는 제어를 하게하는 역할을 한다. 케이스 구조를 많이 사용하여

시험대상의 종류, 테스트 모드 등을 구분하였다.

3) 메인 호스트

TCP/IP통신을 통해 시험기 화면의 버튼입력을 RT로 넘겨주고 RT의 데이터를 받아와 그래프로

그려준다. 그래프는 센서의 데이터들에 대한 정보를 보여주며, 시험 대상이 제대로 작동하는지를

체크할 수 있도록 하였다. 또한 데이터를 엑셀 파일로 저장하는 기능을 만들어 시험 결과를 검사할

수 있도록 하였다. 이 프로그램 안에는 표를 만들어 주거나, 스케일을 변환시켜주는 등 다양한 subVI

들이 사용되었다.

결론 본 시험기는 제품의 정확한 성능을 측정 해야 하는 장비로 NI CompactRIO를 이용하여 데이터 수집,

모터 구동을 하였다. 여러 NI 제품들과 LabVIEW를 이용해 4개월 간의 시험기 제작을 완료할 수

있었다. 타 회사의 제품과 일반적인 언어 기반의 프로그래밍 소프트웨어를 사용했다면 처음 프로그램을

개발하는 본인으로서는 제작을 완료하는 것이 불가능 하였을 것이다. 또한 NI 제품은 데이터 측정의

정확성이 높아 제품의 성능을 정확히 측정하여 관찰할 수 있었다. 앞으로 제작할 여러 시험기에도 NI

제품을 사용하여 개발시간 단축, 시험 정밀도를 높일 수 있을 것이라 생각한다.

입상


저자 : 성유진

소속 : 만도



1) 기계 구성도

- EVGT

- EWGA



2) 제어 구성도

3) 제어 알고리즘



4) 프로그램 화면

① EWGA(Position,Duty), EVGT(Position,Duty) 4가지 시험 모드 중 하나를 선택한다.

② 자동(Auto), 수동(Manual) 모드를 선택한다.

③ 수동모드에서 사용되는 것으로 모터의 각도, 듀티, EVGT시험의 파우더 브레이크의 부하를

설정할 수 있도록 한다.

④ EWGA는 스프링으로 부하를 조절하게 되어 있다. 따라서 사용자가 임의로 부하를 제어할 수 없기

때문에 Open Loop Control을 하고, EVGT는 부하가 제어가능하기 때문에 PID 제어를 한다.

이때 PID Gain값을 설정할 수 있는 화면이 있다.

⑤ 자동모드 설정 시 필요한 패턴을 작성하는 버튼이다.



⑥ 저장된 데이터 값을 불러오는 버튼이다.



NI CompactRIO 9024(리얼타임 임베디드 컨트롤러), NI CompactRIO 9116(8-슬롯 I/O 모듈),

NI CompactRIO 9205(아날로그 입력 모듈), NI CompactRIO 9263(아날로그 출력 모듈),

NI CompactRIO 9505(서보 모터 드라이브), NI CompactRIO 9237(로드/압력/스트레인/토크

측정), 케이블

FDA/CE 승인을 위한 NIBP 소프트웨어 밸리데이션

저자 : 정빛나

소속 : 연세대학교 의료기기개발촉진센터



솔루션 요약 오실로메트릭(Oscillometric) 방식을 사용한 혈압계를 NI LabVIEW, NI CompactRIO 등을 이용

하여 구현하고, FDA/CE 인증을 위한 소프트웨어 밸리데이션 리포트를 작성하였다.

서론 혈관에 바늘이나 전극을 직접 삽입하는 방법이 아닌 상박에 커프를 감고 가압해서 동맥을 막은 다음

천천히 감압하면서 피가 흐를 때 외부에서 인가한 압력의 변화에 반응하는 동맥의 반응을 측정하여

혈압을 계산하는 Oscillometric 방식을 이용하여 혈압계를 구현하고, FDA/CE 인증을 위한

소프트웨어 밸리데이션을 NI 하드웨어 및 소프트웨어를 이용하여 리포트를 작성하였다.

본론

위의 블록 다이어그램과 같이 하드웨어를 구성하고, NI CompactRIO를 이용하여 데이터 수집을 하고

LabVIEW를 사용하여 그래픽 유저 인터페이스(GUI)와 혈압계산 알고리즘을 구현하였다. NIBP는

다양한 요구사항이 따르는데, 기획된 요구사항을 NI Requirements Gateway를 통하여 관리하고

리포트를 작성하였다.

입상



결론 연세대학교 의료기기개발촉진센터와 한국내쇼날인스트루먼트와 공동으로 진행한 이번 프로젝트를

통하여 소프트웨어 밸리데이션을 NI 하드웨어 및 소프트웨어를 사용하여 손쉽게 작업할 수 있었다.


아날로그 신호를 하드웨어로부터 받고, 설정한 최대값을 넘어가게 되면 자동으로 펌프를 정지

시킨다. 또한, 설정한 최소값 이하로 내려가면 Rapid Release Valve를 동작시키고 측정 데이터를

반환한다.



RUN 버튼을 누르게 되면, 펌프가 가압되면서 측정을 시작한다. 측정된 결과는 결과 그래프를

통해서 보여지고, 수축기와 이완기 혈압이 출력되며 VI가 종료된다.

NI Requirements Gateway를 통해서 요구사항 관리 및 Unit Test Report, Traceability Report

등을 관리하였다.



•OS : Windows XP, Vista 32bit, 64bit, 7 32bit, 64bit

•LabVIEW 2009

•Microsoft Word 2003

•TortoiseSVN이나 다른 subversion 프로그램

•NI Requirements Gateway 1.1 (패치 필수)

•LabVIEW VI Analyzer

•LabVIEW Unit Test Framework

•LabVIEW Desktop/RT Execution Trace Toolkit

•LabVIEW FPGA Module

•LabVIEW Real-Time Module

•NI-RIO Driver


사각 SCREW 체결기

저자 : 최용석

소속 : 오토닉스


솔루션 요약 원형 SCREW 체결기의 경우 국내외 시장에는 이미 많이 보급되고 개발되고 있다. 하지만 사각

SCREW 체결기의 경우 체결에 있어 가지게 되는 문제점으로 인해 국내외 개발 사례를 확인하기

어려운 현실이다. 이 점을 고려하여 본사의 제품 생산은 물론 앞으로 시장 가능성을 고려하여

솔루션을 개발하게 되었다.

서론 소형 로봇을 이용하여 사각 SCREW 체결에 이용하는 설비이다. 초기 설정 이후부터는 자동으로

동작하여 쉽게 사용 가능하고, 작업 지점을 모니터를 통해 조정, 확인할 수 있어 모델 교체 시 작업

설정이 용이하다. 두 개의 SCREW 체결 드라이버를 장착하여 한 번에 두 제품의 SCREW 작업이

가능하며, 각종 에러 메시지를 모니터에서 확인할 수 있어 발생 에러에 대해 신속하게 대처 할 수

있는 특징을 가진다.

본론 작업이 진행되는 동안 모니터를 통해 메뉴 선택과 입출력 상태, 모션 상태, 그리고 초기화할 수 있는

메인 화면을 볼 수 있고, Auto 버튼으로 진입하면 체결 동작과 현 상태에 대한 로그 파일을 확인할

수 있는 자동 동작 화면이 나타난다.

입상


저자 : 최용석

소속 : 오토닉스


Manual 버튼으로 진입하면 모션에 대한 개별 단위 동작으로 SCREW 체결 작업을 수행할 수 있는

수동 동작 화면이 나타난다. 이 화면에서는 모션의 수동 동작과 JOG 동작, 각 파트별 수동 동작을

수행한다. 끝으로 각 작업에 대한 내역을 일자, 시간 단위로 확인할 수 있는 이력관리 기능이 있다.

결론 본 설비의 제작으로 생산 효율성 증대는 물론 모션 및 비전의 활용 및 응용에 대한 무한한 가능성을

확인할 수 있었다. 본사 제품에 대한 적용은 물론 SCREW 체결기의 제품화를 통해 새로운 제품군

을 모색할 수 있을 것으로 기대한다.




LabVIEW 2011, NI Measurement Studio, PCI-7390 모션 컨트롤러, PCI-6515


4단 압연기 Auto Gauge Control System

저자 : 김상철

소속 : 진원시스템


솔루션 요약 FPGA의 확장성과 처리 속도를 이용하여 빠른 신호 처리 및 연산 처리가 가능했으며, 각 센서의

신호를 FPGA를 이용하여 제어 패턴에 맞게 프로그래밍 함으로써, 고가의 외부 신호 변환 장치를

사용할 필요가 없었을 뿐만 아니라 입출력 신호의 신뢰성을 확보할 수 있었다.

PXI-8106RT를 사용하여 Control Loop의 고속 Loop Time 을 정확하게 구현할 수 있었으며,산업

현장의 열악한 환경으로부터 안정성을 확보할 수 있게 되었다.

서론 압연기는 상온 또는 고온에서 회전하는 롤(Roll) 사이에 재료를 통과시켜 그 소성변형을 이용하여

판재, 선재 및 임의의 형상을 갖는 형재 등으로 성형하는 기계장치이다. 이 기계장치 중 압연기의

Roll Gap을 유압 서보 장치를 통하여 정밀하게 제어하는 것이 Auto Gauge Control(이하 AGC라

칭함)이다. AGC는 유럽 및 일본업체에 의해 국내 시장이 지배되고 있어 국산화가 반드시 필요하였다.

본론 AGC는 압연기 전후단에 설치되어 있는 2기의 Thickness Gauge를 이용하여 판의 두께를

측정한다. 조업자에 의해 구성된 Pass Schedule에 따라 판의 두께를 조정하게 되는데, 판의

두께는 Roll의 간격 및 Roll Force에 의해 결정된다. 이 Roll의 Gap및 Force는 유압 실린더와 유압

서보 밸브를 이용하여 제어하게 된다. 판의 진행 속도가 200mpm에서 1200mpm에 달하기 때문에

제어기의 Loop time이 느려서는 제품의 품질을 보증할 수 없다. 그렇기 때문에 NI FPGA Module과

NI Real-Time Module의 도움이 컸다.

입상

그림 1. 압연기 예시도


저자 : 김상철

소속 : 진원시스템


데이터 수집 및 제어 시스템에 대한 리얼타임 성능을 제공하는 LabVIEW Real-Time Module 및

RT 시리즈 하드웨어를 사용하여 1ms의 고응답용 서보 컨트롤러를 개발할 수 있었다.

리얼타임 임베디드 제어 응용 프로그램을 개발하고 독립적인 하드웨어 타겟에서 실행할 수 있었다.

RT의 시스템 상황을 모니터링하고 데이터 관리를 위하여 PC용 프로그램도 병행하여 개발하였다.

또한, RT와 PC로 시스템을 분리 구성하여 각각의 역할을 분담함으로써 시스템 안정성 및 효율성을

극대화 시켰다.

사용자 편의를 위하여 설비의 동작 상황을 확인할 수 있게 하였으며, 설비의 셋업, 수동 조작 등의

기능을 구현하였다. PC의 기능 중 작업 데이터를 24시간 저장하여 다시 분석 가능하게 함으로써

제품의 신뢰도와 문제발생 시 정확한 원인파악을 할 수 있게 하였다.

그림 2. 사용자 메인 화면

그림 3. NI Real-Time Module을 활용한 데이터 수집 시스템



결론 기존에 설치되어 있던 독일 Vollmer사의 AGC를 대체함으로써 설비 가동율 향상과 제품의 품질

향상을 얻을 수 있었다. 무엇보다도 국내 기술로 AGC를 구현함으로써 외국사의 의존하던 국내

기업체에 많은 도움이 될 것으로 판단된다. 특히, NI의 하드웨어와 LabVIEW를 이용하여 개발자로서

구상한 모든 것을 쉽게 구현할 수 있었다.


그림 4. 제품 분석 툴 화면

그림 5. PC 프로그램 블록 다이어그램





PXI-7831R, PXI-8106RT, LabVIEW, Sony Magnetic scale, Pressure Transmitter, r-ray

Thickness Gauge, 엔코더, 산업용 PC

그림 6. AGC Control 블록 다이어그램

그림 7. 시스템 구성


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고객솔루션 수상작 - marcom.mylv.netmarcom.mylv.net/web/home/download/2012_vi_challenge.pdf · 입상 fda/ce 승인을 위한 nibp 소프트웨어 밸리데이션 21 연세대학교