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김홍윤 ( Hong-youn Kim ),김서홍 ( Seu-hong Kim ),박해련 ( Hai-lian Piao ) 한국정보처리학회 2021 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.28 No.2
본 논문은 기존의 5축 치아가공기나 반도체장비등에 사용하고 있는 회전형 모터의 경우는 엔코더와 리졸버를 사용하고 있다. 엔코더와 레졸버는 고가이므로 실제 산업현장에서 전동기의 위치 센서로는 적용하기가 힘들다. 또한 엔코더와 레졸버와 같은 광학식 위치센서는 그 크기와 내구성에 있어 약점이 있기 때문에 취부 할 때에도 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 5축치아가공기에 적용하기 위해서 자석가동자를 만들었으며, 이러한 문제점을 해결하는 방안으로 리니어모터를 고정자로 하고 자석플레이트를 이동자로 하는 시스템과 별도의 리니어 스케일을 배제하고 기존의 정현파를 발생하는 2개의 리니어홀센서 및 영구자석을 이용하여 가동자의 절대위치와 이동 위치를 검출할 수 있는 리니어 모터 및 그 제어방법, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 자석가동자를 이용하여 구동시 실시간으로 데이터를 확인할 수 있고 제어할 수 있는 모니터링 시스템을 개발하는 연구이다.
김홍윤 ( Hong-youn Kim ),김서홍 ( Seu-hong Kim ),박해련 ( Hai-lian Piao ) 한국정보처리학회 2022 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.29 No.2
본 논문에서 기존의 혈액투석기는 회전하는 모터를 사용하여 구성하였으나 이러한 모터는 정밀도, 반복정밀도가 50um 이하로 가공물 가공시에 치기공사나 치과의사가 사람에 맞추어 다시 작업을 해야하는 불편함과 시간적, 작업자의 피로도를 높일수 있는데 이러한 모터에 스크류나 밸트를 연결하여 선형적으로 움직일 수 있는 리니어모듈과 리니어모터를 적용하게되면 20um수준의 고정밀의 위치제어가 가능한 혈액투석기를 만들 수 있었다. 또한 MEMS센서를 이용하여 모터의 상태를 모니터링하고 임계값을 지정하여 이상 신호 발생시 모터를 멈추어 위험상황에 대해서 인공지능기법을 이용하여 정지하거나 관리자에게 알림을 주어 효과적으로 혈액투석기를 운영할 수 있도록 하였다.
AI 음악 큐레이션과 AR 운동방법을 이용한 전기자극 장치 개발
김홍윤 ( Hong-youn Kim ),진세한 ( Se-han Jin ),강지영 ( Ji-young Kang ) 한국정보처리학회 2020 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.27 No.1
본 논문은 전기 자극 장치에 관한 것으로서, 운동상황에 맞게 인공지능 기능이 음악을 선별해 주고 음악의 BPM(beats per minute)에 맞게 전기 자극 장치에서의 FWM(pulse width modulation)신호가 동기화 되어 재활 기능과 더불어 헬스 케어와 관련된 추가적인 기능 및 효과를 제공할 수 있는 개선된 전기 자극 장치에 관한 것이다. 언제 어디서나 간편하게 셀프 운동케어와 할 수 있도록 AR기술을 이용한 카메라가 있는 디지털 디바이스를 활용하며, 해당 신체의 운동부위를 지정하게 되면 이에 맞는 운동방법을 AI기술을 이용하여 적용할 수 있다. 수행자가 잘못 운동을 하는 것을 올바르게 개선시키기 위하여 실시간 AI 음성기능과 텍스트 코칭을 통해서 올바르게 운동할 수 있게 제안하며, 이에 대한 과정과 결과를 시각적으로 보여주면, 결과에 대해서는 리포팅을 하여 사용자가 올바르게 운동을 하고 효과적으로 운동을 했는지에 대해서 정량적인 수치의 운동횟수와 운동량에 대해서 표현 해 준다.
측압측정을 위한 센서 및 IoT기술을 활용한 시스템 개발
김홍윤 ( Hong-youn Kim ),박태준 ( Tae-jun Park ),임혜경 ( Hye-kyung Lim ) 한국정보처리학회 2022 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.29 No.2
본 논문에서 거푸집의 가장취약 부분인 접합부위에 로드센서를 부착하여 실시간 콘크리트 측압을 측정 할 수 있으며, 관리자는 모니터링을 통하여 확인 할 수 있도록 하며 LORA의 저전력 장거리 통신망을 사용하는 디바이스를 개발하여 로드센서에 측정한 값을 데이터변경, 웹 기반의 클라우드 서비스로 발송하여 PC 및 Mobile로 확인 할 수 있는 시스템을 구축하였다. 여러가지 센서로부터 데이터를 수신하여 모바일로 송신해 주는 무선송수신기의 개발을 원하고 있으며, 하중센서, 경사도센서, 풍향센서 등 다중 데이터값을 수신할 수 있어야 한다. 이렇게 구성된 센서와 데이터의 수신을 통해서 콘크리트 타설시 발생하는 측압을 측정하고 공사기간 동안 별도의 전원 공급 없이 작동이 유지될 수 있는 시스템을 구축하였다. 수요자가 Application과 호환이 이루어져야 하며 또한 MEMS센서를 이용하여 상태를 모니터링 하고 임계값을 지정하여 이상 신호 발생시 위험상황에 대해서 인공지능기법을 이용하여 관리자에게 알림을 주어 효과적으로 사용할 수 있는 시스템을 개발하였다.
엔코더리스 마그넷 모션을 이용한 위치제어에 대한 리니어모터 실험적 연구
김홍윤(Kim Hong-youn),윤영민(Yun Young-Min),심호근(Shim Ho-Keun),권영목(Kwon Young-Mok),허훈(Heo Hoon) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.1
영구자석 선형 동기전동기(PMLSM : Permanent Magnet Linear Synchronous Motor)의 구조에서, 영구자석이 레일에 고정되고 코일이 움직이는 기존 영구자석 선형 동기전동기와 달리(영구자석 = 고정자, 코일 = 이동자), 코일이 고정되고, 영구자석을 움직이는(영구자석 = 이동자, 코일 = 고정자) 구조의 위치제어시스템을 제안하고자 한다. 위치 측정은 2개의 홀센서를 사용한다. 이 방식은 엔코더 출력 펄스 신호 대신에 2개의 홀센서에서 발생되는 구형파 신호를 4체배하여 이동자의 속도와 위치를 추정한다. 구형파를 발생시키는 2개의 홀센서로 PMLSM의 벡터제어를 구현하였을 때 정격속도 범위 내에서 안정적이고 효율적으로 제어되는 것을 시뮬레이션을 통하여 입증하였다. 또 하드웨어 실험으로 시스템의 위치제어성능은 30~50㎛의 측정범위 내에서 10~20㎛의 정밀도로 기존시스템보다 2배나 개선되며, 경제적 효율성과 제안된 위치제어 개념의 실용적인 유용성도 확인하였다. 2개의 홀센서를 이용한 벡터제어는 협소한 공간에도 취부 할 수 있으므로 엔코더나 레졸버의 장착이 어려운 시스템에 적용될 수 있다. A position control system composed of the PMLSM(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor), unlike conventional linear permanent magnet synchronous motor is fixed to the permanent magnet moving coil rails (permanent magnet = stator, coil = mover), the coil is fixed, moving the permanent magnet, we propose a position control system (permanent magnet = mover, coil = stator) structure. Position is measured not using conventional encoder or resolver but by adopting vector control method using 2 hall sensors generating rectangular signal. This method estimate the velocity and position of mover by using the quadruple of two hall sensor signal instead of encoder signal. Vector control of PMLSM using 2 hall sensor generating rectangular wave is proved to control the system stable and efficiently through simulation. Also hardware experiment reveals that the position control performance is measured within the range of 30~50㎛ in the accuracy of 10~20㎛, which is improved twice to the conventional method. The proposed method exhibits its economical efficiency and practical usefulness. The vector control technique using two hall sensors can be installed in narrow place, accordingly it can be implemented on the system where the conventional encoder or resolver cannot operate.
김홍윤 ( Hong-youn Kim ),김서홍 ( Seu-hong Kim ),박해련 ( Hai-lian Piao ) 한국정보처리학회 2021 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.28 No.2
본 논문에서 기존의 치아가공기는 회전하는 모터를 사용하여 구성하였으나 이러한 모터는 정밀도, 반복정밀도가 50um 이하로 가공물 가공시에 치기공사나 치과의사가 사람에 맞추어 다시 작업을 해야하는 불편함과 시간적, 작업자의 피로도를 높일수 있는데 이러한 모터에 스크류나 밸트를 연결하여 선형적으로 움직일 수 있는 리니어모듈과 리니어모터를 적용하게되면 20um수준의 고정밀의 위치 제어가 가능한 5축 치아가공기를 만들 수 있었다. 또한 MEMS센서를 이용하여 스핀들의 상태를 모니터링 하고 임계값을 지정하여 이상 신호 발생시 모터를 멈추어 위험상황에 대해서 인공지능기법을 이용하여 정지하거나 관리자에게 알림을 주어 효과적으로 5축치아가공기를 운영할 수 있도록 하였다.
가상 시스템 모델을 기반으로 하는 전기-자기-기계 시스템의 제어
김홍윤(Hong-Youn Kim),여운경(Un-Kyeong Yeo),김민수(Min-Su Kim),김영준(Young-Jun Kim) 대한기계학회 2016 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2016 No.12
A new approach to the control of electro-magneto-mechanical system is proposed in this paper. Conventionally, these systems are controlled based on the Maxwell system model via an on-off or PID control technique, which displays acceptable performance in the low frequency region, but not in the high frequency region where position control performance is greatly degraded. In order to improve the performance, a newly developed virtual 2nd order system modeling technique, SSID, is adopted for a complex electro-magneto-mechanical system in the study. This technique states that any unknown system exposed to a random disturbance with unknown intensity can be identified in terms of a virtual 2nd order system model via the inverse process of a certain stochastic analysis. As a typical hybrid system, a solenoid valve is used as the target electro-magneto-mechanical system to study the modeling of the virtual 2nd order system. In order to confirm the performance of the proposed control strategy, autotuning PID controller in PWM mode is utilized. Simulations based on the conventional Maxwell system model with control via the bang-bang, autotuning PID, and the proposed virtual 2nd order system model approaches are conducted using MATLAB Simulink. Performance of these three systems in the low and high frequency bands is also compared. The simulation results reveal that the control performance of the virtual 2nd order system model is much improved compared with that of the Maxwell system model under autotuning PID and bang-bang controls in both low and high frequency regions, where the error is drastically reduced to approximately 1/5 of the original value.