조남규 연구실
한양대학교 기계공학과
조남규 교수
멀티프로브 오차분리
오차운동 보상제어
초정밀 계측시스템
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조남규 연구실
한양대학교 기계공학과 조남규 교수
조남규 연구실은 정밀계측시스템과 정밀기구설계 및 제어를 중심으로 기계 계측 기반의 초정밀 구동 기술을 연구합니다. 회전·선형 구동계에서 발생하는 운동 오차를 멀티-프로브 관측으로 분리 추정하고 오차를 보상하여 표면·라인 프로파일을 복원하는 계측 알고리즘을 수행합니다. 또한 듀얼 노즐 3D 프린팅을 활용한 멀티머티리얼 구조의 3자유도 힘 센서 제작과 Wheatstone bridge 기반 출력 모델 캘리브레이션을 통해 정밀 측정의 입력 센싱 요소를 확보하고 있습니다.
멀티프로브 오차분리오차운동 보상제어초정밀 계측시스템표면·라인 프로파일 측정정밀 진직이송 시스템
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
회전체 표면 프로파일 정밀 계측을 위한 오차운동 동시 추정·보상
Simultaneous estimation and compensation of error motion for precision surface profile measurement o
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멀티-프로브 에러 분리 기반 회전·선형 프로파일 정밀 계측
Precision measurement of rotational and linear profiles using multi-probe error separation
연구 분야 상세보기
듀얼 노즐 3D 프린팅 기반 3자유도 힘 센서 및 스트레인 게이지 캘리브레이션
3-DOF force sensor using dual-nozzle 3D printing and Wheatstone bridge strain-gauge calibration
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
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인용수 2
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2023Precision measurement of 5-DOF rotational error motion using two multi-probe error separation methods
In-Oh Hwang, Se-Min Seo, Shuo Liang, Nahm-Gyoo Cho
IF 2.7 (2023)
Measurement Science and Technology
본 연구는 회전 기계의 5자유도(5-DOF) 오차 운동을 정밀 측정하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 개발된 7개 프로브 오차 분리 시스템은 오차 신호를 분리하기 위해 상부 4개 프로브 유닛과 하부 3개 프로브 유닛으로 구성된 두 개의 측정 유닛을 사용한다. 7개 프로브 출력 신호로부터 측정된 표면의 프로파일 신호와 무작위 성분을 포함한 5-DOF 오차 운동 신호를 정밀하게 분리할 수 있다. 또한 추가적인 측정 오차 원인인 5-DOF 오차 운동 신호에 의한 교차항의 영향을 살펴보기 위한 분석을 수행하였다. 아울러, 그 영향을 보상하여 정밀한 표면 프로파일 및 오차 운동 신호를 계산할 수 있는 효과적인 계산 과정을 제안하였다. 수치 검증 시험 및 측정 실험을 수행하였으며, 5-DOF 오차 운동과 표면 프로파일 신호를 분리하고 보상 계산 과정을 적용함으로써 정확한 측정이 가능함을 보여주었다. 더불어 측정 불확실성을 증가시키는 데 중요한 요인이 될 수 있는 프로브 안정성 오차가 측정 결과에 미치는 영향을 관찰하고 분석하였다. 측정 시스템의 기하학적 관계를 기반으로, 측정 결과에 대한 프로브 안정성 오차의 예상 효과를 추정하는 과정을 제시하였다. 이 과정을 적용하면, 시스템에서 사용될 프로브를 선택할 때 요구되는 측정 신뢰성을 확보하기 위해 프로브 안정성 오차의 크기를 결정할 수 있다.
https://doi.org/10.1088/1361-6501/acf333
Observational error
System of measurement
SIGNAL (programming language)
Process (computing)
Computer science
Intersection (aeronautics)
Control theory (sociology)
Compensation (psychology)
Accuracy and precision
Measuring principle
2
Article
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인용수 2
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2022Precision Measurement of Linear Profile Using Four-Probe Sequential Error Separation Method
In-Oh Hwang, Se-Min Seo, Nahm-Gyoo Cho
IF 1.9 (2022)
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
https://doi.org/10.1007/s12541-022-00703-5
Algorithm
Surface (topology)
Computer science
Separation (statistics)
Separation method
Observational error
Mathematics
Statistics
Chromatography
Chemistry
3
Article
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인용수 4
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2022Precision profile measurement of disc surface by error motion compensation
In-Oh Hwang, Se-Min Seo, Nahm-Gyoo Cho
IF 2.4 (2022)
Measurement Science and Technology
본 연구에서는 회전 디스크의 표면 형상을 얻기 위한 정밀 측정 방법을 제안한다. 추정된 형상의 정확도를 향상시키기 위하여, 측정된 표면 프로파일 신호에 포함된 3자유도(3-DOF) 오차 운동을 동시에 추정하고 보상한다. 디스크의 프로파일은 1개의 변위 센서를 장착한 표면 측정 장치로 측정하며, 회전 구성요소의 오차 운동은 4개 프로브(probe) 시스템을 장착한 오차 운동 측정 장치로 측정한다. 개발된 오차 운동 측정 장치는 4개 프로브 오차 분리(four-probe error separation) 기법을 사용하며, 보상된 표면 프로파일에서 프로브 간 제로 설정 오차가 미치는 영향을 분석한다. 이어서 그 영향을 제거하기 위한 과정을 제안한다. 제안한 방법의 성능을 확인하기 위해 시험 장비를 사용하여 수치 검증 시험과 실험을 수행한다. 수치 검증 시험 결과, 개발된 측정 시스템은 형상 추정을 정확하게 수행하며 프로브 간 제로 설정 오차의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 또한 제안된 측정 방법과 기존의 1개 프로브 방법을 사용한 표면 프로파일 측정 결과를 비교한다. 제안된 방법에서의 측정 결과 표준편차는 기존 방법보다 2/3 미만 수준으로 더 작았다. 이를 바탕으로 오차 운동이 효과적으로 보상되었음을 결론내릴 수 있다.
https://doi.org/10.1088/1361-6501/ac7d3e
Displacement (psychology)
Observational error
Surface (topology)
Compensation (psychology)
Standard deviation
SIGNAL (programming language)
Accuracy and precision
Acoustics
Approximation error
Optics
최신 정부 과제
11
과제 전체보기
1
2022년 6월-2025년 2월
|153,158,000원진직 구동 장치의 5자유도 랜덤 및 계통 오차 운동의 실시간 정밀 보상 제어 기술 개발
환경 변화 및 외란에 둔감하고 온머신시스템 및 대형시스템에도 용이하게 적용이 가능한 '고정밀 진직구동기술'의 확보를 목적으로, 실시간 다자유도 오차운동의 보상제어기술 기반 고정밀 진직구동기술의 개발을 본 연구의 목표로 한다.이를 위해, 본 연구에서는, ① 정밀 진직구동시스템의 다자유도 시스템오차운동과 랜덤오차운동의 실시간 고밀도측정이 가능한 새로운 측정법 ...
정밀 진직 이송 시스템
정밀 위치 제어 기술
다자유도 오차운동 보상제어기술
랜덤오차 제거 기술
다자유도 멀티
2
주관|
2020년 6월-2023년 2월
|137,500,000원원통 부품 가공을 위한 정밀 온-머신 측정 시스템 개발
연구목표 달성을 위한 주요 연구내용은 다음과 같다.
□ 멀티프로브 오차분리법 기반 정밀 회전 부품 단면 형상 측정 기술 개발:
회전 단면의 형상 측정을 위한 멀티프로브 유닛을 이용하여 회전하는 부품을 측정하고, 회전 오차 운동 성분을 제거하여 정밀한 회전 단면 형상 측정값을 얻기 위한 기술 개발
- 회전 단면 측정을 위한 멀티프로브 유닛 및 인터페이스 설계/제작
- 자체 개발에 의해 보유하고 있는 멀티프로브 오차분리 기술을 기반으로 회전 오차운동 성분과 회전 단면 형상 성분의 분리 알고리즘 개발
- 불확도 분석 기반 측정 및 데이터획득 조건 설계
- 정밀 회전 단면 형상 성분 산출을 위한 소프트웨어 개발/구축
- 측정시스템의 적용 시험 및 평가
□ 멀티프로브 오차분리법을 이용한 프로브 유닛 진직 구동 오차 측정/보상 기술 개발:
회전 단면 형상 측정용 유닛과 별도의 멀티프로브 유닛을 이용하여, 진직 구동되는 프로브 유닛의 구동 상태를 정밀 측정하는 기술을 개발
- 진직 구동 측정용 멀티프로브 유닛 및 인터페이스 설계/제작
- 멀티프로브 설치 오차 정밀 캘리브레이션 기술 개발
- 자체 개발에 의해 보유하고 있는 멀티프로브 오차분리 기술을 기반으로 진직 구동 오차 성분과 표면 형상 성분의 분리 알고리즘 개발
- 불확도 분석 기반 측정 및 데이터획득 조건 설계
- 정밀 진직 구동 오차 운동 성분 산출을 위한 소프트웨어 개발/구축
- 측정시스템의 적용 시험 및 평가
□ 진직 오차 운동 측정 및 회전 단면 형상 측정 기술 통합에 의한 정밀 온-머신 원통 형상 측정 기술 개발: 상기의 요소 기술들을 통합하여, 원통 형상 측정 시스템을 구축하고, 시험 및 평가에 의한 유용성을 확인
- 공작기계에 적용하기 위한 통합형 멀티 프로브 유닛 및 인터페이스 설계/제작
- 획득된 단면 형상 정보와 진직 구동 오차 정보의 융합에 의한 정밀 원통 형상 정보 추출 기술 개발
- 실시간 측정 결과의 모니터링을 위한 시스템 설계/구축
- 시스템 운전을 위한 통합 프로그램 설계/구축
- 개발된 측정시스템의 적용 시험 및 평가
원통 형상 측정 시스템
온-머신 측정 시스템
회전 단면 형상 측정 기술
진직 구동 오차 측정 기술
다자유도
3
주관|
2017년 6월-2020년 5월
|150,000,000원정밀 선형구동오차 보상에 의한 저가형 정밀 라인프로파일 측정시스템 개발
본 과제는 정밀 부품과 450mm 웨이퍼 가공에 필요한 라인프로파일(표면 형상) 측정을 더 정확하고, 더 저렴한 장치로 구현하기 위한 연구임.
연구 목표는 선형구동오차를 고정밀로 검출·보상하는 기술을 개발해 “안정화 멀티프로브 오차분리법” 기반 저가형 고정밀 라인프로파일 측정기를 만드는 것임. 핵심 연구 내용은 주파수 기반 멀티프로브 오차분리 알고리즘 개발, 고조파변조현상 원리 분석 및 회피설계로 고조파변조를 줄이는 안정화 멀티프로브 오차분리법 구현, 이를 실시간 선형구동오차 측정부와 라인프로파일 측정시스템에 탑재하고 보상정밀도 약 20nm 수준을 목표로 하는 알고리즘·소프트웨어 개발 및 시험평가 수행임. 기대 효과는 저가형 범용 리니어가이드로도 대측정범위의 고정밀 측정이 가능해 CNC 평탕도, 450mm 웨이퍼 평탄도, 표면거칠기 등 진직구동 기반 장비로의 확장성과 장비 국산화 및 지식재산권 확보로 이어짐.
라인프로파일 측정기
리니어 스테이지
선형이송장치
구동오차
오차분리법
주파수 멀티프로브법
고조파변조현상
최신 특허
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전체 특허
수전 금구
상태
거절출원연도
2015출원번호
10201501878253차원 프린터를 이용한 복합재료로 구성된 다자유도 정밀 스테이지 제조
상태
등록출원연도
2015출원번호
1020150057923압전소자를 이용한 열 전도율 향상 장치 및 방법
상태
거절출원연도
2015출원번호
1020150031670