계장기술(PROCON)

기획특집 현장의 품질 향상을 위한 필수 요소 ‘변위센서’

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 157회 작성일 20-05-13 11:40

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점차 스마트해지는 생산라인만큼 센서도 진화하고 있다.
고도화되는 센서 중 하나는 바로 변위센서이다. 변위센서란 검출하는 대상체의 위치가 달라졌을 때, 달라진 이동량을 측정하여 거리를 측정하는 센서를 말한다.

이러한 방식은 생산라인 내 완제품 혹은 부품의 높이나 부피, 기울기, 평탄도, 두께 등을 확인할 수 있는 용도로 사용될 수 있는데, 실제로 자동차 검사 공정에서 차체 높이를 측정하여 바퀴의 공기 주입량을 확인하거나, 컨베이어벨트 내 이종품을 감지 혹은 부품의 부착 유무를 감지하는 등의 용도로 적용될 수 있어 적용 분야가 무궁무진하다.

최근 센서 제어기기 전문기업 오토닉스(www.autonics.com, 박용진)가 변위센서 ‘BD 시리즈’를 국내 최초 개발에 성공했다고 밝혔다. 측정 범위 30/65/120mm의 3가지 라인업으로 출시된 BD 시리즈는 정밀함이 무엇보다 중요한 제품인 만큼 측정 시 발생되는 최대 오차를 0.1% of F.S로 실현하며, 1㎛의 분해능으로 안정적이고 정밀한 검출이 가능하다는 점이 큰 특징이다. 

독자 개발 알고리즘과 CMOS 소자 사용

기존 변위센서에 사용되던 이미지 센서는 대상 물체의 재질 및 표면의 조건에 따라 수신 파형이 달라 신뢰성 측면에서 많은 불안감을 보여준 한편, BD 시리즈는 CM OS 소자를 사용함과 동시에 높은 다이나믹 레인지를 사용했다. 이로써 대상 물체의 반사율에 따라 레이저 강도를 자동으로 제어하고 최적화할 수 있어 워크의 다양한 재질은 물론, 빠르게 이동하는 워크도 안정적인 검출력을 자랑한다.


이동 평균, 미분, 메디안 필터 지원

작은 진동에 민감한 변위센서의 경우, 진동 변수에 대한 안정적인 보정은 필수이다. BD 시리즈는 △이동 평균 △미분 △메디안 필터를 제공함으로써 장비 노이즈 등 외부 진동에 의한 변위량 변화에 대해 보정이 가능하다.

△이동 평균 필터의 경우 측정된 값을 평균화하는 기능으로서 측정치의 편차를 억제함으로써 급격한 계측값의 변화를 무시해 평균적인 값을 측정할 수 있어 정밀도를 중요시하며, 관리 공차가 타이트한 환경에서 사용할 수 있다.

△미분 필터의 경우 측정된 값과 이전의 값의 차이를 출력하는 기능으로서 급격한 단차를 검출할 때 사용한다. 해당 필터는 고속이동, 회전체 등이 적용된 급격한 이용 환경에서 돌발적인 변위량을 보정하는 목적으로 사용할 수 있다.

△메디안 필터의 경우, 가장 최근의 측정값들을 샘플링하여 값의 크기를 비교한 후, 중간값을 출력하는 기능이다. 해당 필터는 좁은 폭, 깊은 홀 등 투광된 빛이 수광 되기 어려운 부분을 측정할 시 주변 범위에 대해 안정적인 변위량을 획득할 수 있는 장점이 있다.

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가산, 감산, 평균화 연산 기능 지원

BD 시리즈를 이용하여 두께 및 단차, 들뜸, 평탄도를 측정할 수 있는 방법은 제품의 연산 기능을 이용하는 것. BD 시리즈는 △가산 △감산 △평균화 기능의 연산을 제공하고 있다.

△가산 기능은 두께 및 폭 측정이 가능하며, △감산 기능은 단차, 들뜸, 굴곡을 측정할 수 있다. △평균화 기능은 평탄도를 측정할 시에 사용할 수 있는데, 최대 8대까지의 앰프를 결합하여 측정할 수 있어 보다 정밀하게 측정할 수 있다는 장점이 있다. 센서 헤드를 8대 밀착 설치할 경우, 인접한 센서에서 투광된 빛의 영향을 받지 않도록 앰프 간 상호 간섭 방지 기능이 자동으로 설정되는 사용의 편의성도 제공한다.

또 BD 시리즈는 전용 소프트웨어인 atDisplacement를 제공한다. 해당 소프트웨어는 그래픽 사용자 인터페이스를 제공해 BD 시리즈의 앰프 유닛의 상태 및 측정값을 수치로 표현하고, 데이터는 자동 축적되어 향후 분석 자료로 활용할 수 있다.

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이렇듯 오토닉스의 변위센서는 다양한 재질과 형상을 안정적으로 측정할 수가 있고, 측정의 정확도와 활용도가 높아 제조 공정의 품질 안정화를 위해 필수적인 역할을 할 수 있다. 현재 국내 변위센서 시장은 일본, 독일 등의 수입 의존도가 높아 가격이 높게 형성되어 있어 진입장벽이 높았지만, 이번 오토닉스의 개발로 인해 외산과 동등한 성능에 합리적인 가격으로 변위센서의 국산화 시대를 열었다는 점이 고무적이다.

해당 출시에 대해 오토닉스 관계자는 “BD 시리즈는 외산 제품과 동등한 수준의 성능은 물론, 합리적인 가격까지 실현한 제품인 만큼 국내 시장에서 좋은 반응이 오고 있다.”고 말하며 “BD 시리즈가 외산 부품의 잠식을 막는데 도움이 되기를 바란다.”라고 밝힌 바 있다.
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ejkim@autonics.com