복수개의 엔코더를 이용한 멀티턴 앱솔루트 엔코더 설계 및 개발 :Design and development of multi-turn absolute encoder using multiple encoders

이동원

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이동원 (서울시립대학교, 서울시립대학교 대학원)

지도교수: 신동헌

발행연도: 2018

저작권: 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

복수개의 엔코더를 이용한 다회전 앱솔루트 엔코더

이동원 , 신동헌 제어로봇시스템학회 논문지 2020.10 학술저널

2018

복수개의 엔코더를 이용한 멀티턴 앱솔루트 엔코더 설계 및 개발

이동원 기계정보공학과 2018.01 학위논문

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멀티턴 앱솔루트 엔코더는 한 바퀴의 절대각도를 측정할 수 있는 싱글턴 앱솔루트 엔코더와 달리 여러 바퀴의 범위까지 절대각도를 측정할 수 있는 센서이다. 이러한 기능을 구현할 수 있는 방식은 무수히 많지만 복수개의 엔코더를 이용하여 멀티턴 엔코더를 설계할 경우, 엔코더가 자체적으로 배터리 없이 멀티턴 측정이 가능하므로 시스템의 구성이 간단해지고 유지 및 보수의 번거로움을 줄일 수 있다.
이러한 멀티턴 앱솔루트 엔코더는 시중에 많이 있지만, 이 센서를 내장하는 시스템을 설계하는 설계자는 시중에 나온 제품의 성능이나 부피에 의존하여 시스템을 설계할 수밖에 없다. 최근 연구 및 개발되고 있는 중공형 관절 모듈에는 중공형 멀티턴 앱솔루트 엔코더의 기능이 필요하며 이를 자체적으로 구현하는 사례가 보고되고 있다.
본 논문에서는 설계자가 복수개의 센서를 이용하여 새로운 엔코더 시스템을 구현할 때, 좀 더 유연하고 효율적인 최적 설계를 할 수 있도록 공헌하고 저가형 중공형 멀티턴 앱솔루트 엔코더를 실제로 설계하고 구현함으로써 실용성 여부를 검증한다.

제1장 서 론 1
제1절 연구의 배경 1
1. 매니퓰레이터 관절의 엔코더 1
2. 관절의 변화, 중공형 관절 모듈 2
3. 기어 방식의 멀티턴 앱솔루트 엔코더 4
4. 선행 연구 및 동향 6
제2절 연구의 목적 7
1. 멀티턴 엔코더 설계의 유연성 확보 7
2. 저가형 중공형 멀티턴 엔코더 제작 7
제3절 연구의 내용 및 범위 8
1. 복수개의 샤프트가 가지는 물리적 정보의 총량 분석 8
2. 복수개의 엔코더를 조합하는 설계의 일반화 8
3. 멀티턴 엔코더의 성능 해석법 9
4. 멀티턴 판별 알고리즘의 구현 9
5. 중공형 멀티턴 엔코더의 구현 9
제2장 이론적 고찰 10
제1절 복수개의 샤프트에 존재하는 물리적 정보 10
1. 물리적 정보 고찰의 필요성 10
2. 독립적으로 회전하는 샤프트의 물리적 정보 11
3. 종속적으로 회전하는 샤프트의 물리적 정보 13
제2절 샤프트의 물리적 정보 측정 15
1. 싱글턴(Single-Turn) 측정 15
2. 멀티턴(Multi-Turn) 측정 15
제3절 샤프트 시스템의 물리적 정보 18
1. 샤프트 시스템의 정의 18
2. 시스템의 모든 상태 구하기 19
3. 시스템의 예시 27
제3장 복수개의 엔코더를 이용한 엔코더 시스템 30
제1절 엔코더 시스템 30
1. 개념 및 필요성 30
2. 엔코더 및 엔코더 시스템의 일반화 및 정의 31
3. 응용 및 적용 방법 35
제2절 엔코더 시스템의 성능 해석법 38
1. 문제 제기 38
2. 엔코더 시스템의 최대 멀티턴 수 및 분해능 해석법 39
3. 시스템의 예시 42
제3절 엔코더 시스템의 멀티턴 판별법 44
1. 알고리즘 44
2. 시스템의 예시 50
제4장 중공형 멀티턴 앱솔루트 엔코더 53
제1절 설계 및 구현 53
1. 하드웨어 부문 53
2. 소프트웨어 부문 59
3. 시제품 69
제2절 성능 평가 71
1. 실험 방법 71
2. 시험 장치 72
2. 성능 시험 73
제5장 결론 75
참 고 문 헌 77
영 문 초 록 79
감 사 문 80

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