공작기계 상태 진단용 고속 신호처리 모듈 및 응용기술

국문 초록 (Abstract)

CNC 와 센서로부터 공작기계의 상태 데이터를 수집하여 스마트 HMI 시스템과 연동하여 상태 진단 및 보정 데이터를 생성시키는 신호 획득 장치와 임베디스 SW 시스템을 개발하는 것을 목표로 고속 신호처리 DAQ 모듈의 설계, 스핀들 베어링의 상태 진단 및 열변형 모델, 공작기계 수집 통합관리 시스템 프레임워크 구축이 주요 연구개발 목표로 하고 있다. 임베디드 신호처리 엣지는 DAQ 와 HMI 또는 예지 보전 운영시스템의 사이에서 데이터 가공 및 알고리즘 구동을 수행하는 노드로서, 이의 구동을 위한 TCP/IP 기반의 제어 및 스트리밍 프로토콜을 임베디드 프로세서 기반으로 개발을 진행하고 있다. 응용프로그램의 예로 스핀들의 이상 상태는 베어링의 결함이 나타나는 메카니즘에 따라 두 가지로 나누어서 생각할 수 있으며 크게 두가지로 나눌 수 있다. 하나는 스핀들의 제작, 취급불량이나 운전 미숙 등에 의한 충격에 의하여 생기는 고장 주파수 기반의 진단이며 또다른 하나는 정상적인 운전으로 인하여 특별한 고장이 발생하는 것이 아니라 윤활 및 마모에 의하여 수명이 다하여 생기는 특정 진동의 증가를 중점으로 진단 기능 개발을 수행 중에 있다. 신경망 학습기법을 이용한 스핀들 열변위 예측 알고리즘/모델 개발을 통하여 스핀들 열변위는 각 센서 온도 분포에 따른 정적인 관계를 갖는다고 가정할 수 있으며 그에 따라서 Multi-layer Perceptron 구조를 이용하여 모델링이 가능하여 이를 응용한 기술개발을 진행 중이다.