레이저 스캔 카메라 보정을 위한 성능지수기반 다항식 모델

백경동(Gyeongdong Baek),천성표(Seong-Pyo Cheon),김수대(Sudae Kim),김성신(Sungshin Kim) 한국지능시스템학회 2011 한국지능시스템학회논문지 Vol.21 No.5

영상의 왜곡보정은 영상 좌표계(이미지)와 전역 좌표계(대상체)의 상관관계를 규정하는 것이다. 기존의 왜곡영상에 대한 보정은 카메라의 광학적 특성을 모델링하여 영상 좌표계와 전역 좌표계의 물리적 관계를 찾는 방식이 주를 이루고 있다. 본 논문에서는 성능지수기반 다항식 모델을 이용하여 왜곡영상의 보정을 시도하였다. 성능지수기반 다항식 모델은 영상 좌표계와 전역 좌표계 사이의 상관관계를 다항식으로 가정한 후, 이미지와 대상체의 좌표 데이터와 성능지수를 이용하여 다항식 모델의 계수와 차수를 결정하는 방식이다. 제안한 성능지수기반 다항식 모델을 이용하여 기존의 왜곡영상을 보정방식이 가진 과대적합 문제와 같은 한계를 극복하고자 한다. 제안한 방법을 레이저 스캔 카메라로 획득한 2차원 영상에 적용하여 모델의 유효성을 검증하였다. The goal of image calibration is to find a relation between image and world coordinates. Conventional image calibration uses physical camera model that is able to reflect camera"s optical properties between image and world coordinates. In this paper, we try to calibrate images distortion using performance criterion-based polynomial model which assumes that the relation between image and world coordinates can be identified by polynomial equation and its order and parameters are able to be estimated with image and object coordinate values and performance criterion. In order to overcome existing limitations of the conventional image calibration model, namely, over-fitting feature, the performance criterion-based polynomial model is proposed. The efficiency of proposed method can be verified with 20 images that were taken by laser scan camera.

하수처리 A²/O 공정의 실시간 모니터링 및 DO 제어 시스템 개발

백경동(Gyeongdong Baek),김성신(Sungshin Kim),김창원(Changwon Kim),천성표(Seong-Pyo Cheon),김예진(Yejin Kim),김효수(Hyosoo Kim) 제어로봇시스템학회 2010 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2010 No.6

본 논문은 하수처리장 운영의 안정성, 경제성 확보와 상용화를 목적으로 웹기반 하수처리공정 모니터링 및 제어 시스템을 개발하였다. 개발된 하수 처리공정 원격 모니터링 및 제어 시스템은 호기조 DO 주입량, 외부 탄소원 주입량, 내부 반송량 및 슬러지 반송량 제어가 가능하며 유입수와 유츌수에 대해 NH₄-N, NOx-N, PO₄-N, 그리고 슬러지 부피량을 측정할 수 있다 본 논문에서는 개발된 시스템의 평가를 위해 NH₄-N 농도를 기반으로 질산화에 필요한 폭기량을 공급하기 위해 송풍량을 제어하였고 유입수와 유출수의 NH₄-N 농도 변화를 분석하였다 본 개발 기술은 하수처리장 운영에 대해 원격관리 시스템을 실현하여 효율적인 관리 및 비용 절감을 기대할 수 있다.

마주보는 상의 역기전력 파형을 이용한 영구자석 표면 부착형 독립권선 다상 전동기의 층간단락 고장진단

백경동(Gyeongdong Baek),배채봉(Chaebong Bae),김장목(Jangmok Kim),김성신(Sungshin Kim) 한국지능시스템학회 2009 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.19 No.2

본 논문은 영구자석 표면 부착형 독립권선 다상 전동기(SPIMSM, surface permanent individual winding multi-phase synchronous motor)의 층간단락 고장을 검출하는 방법으로 마주보는 상의 역기전력 파형의 위상차를 이용한다. 본 연구대상 전동기는 회전자가 영구자석으로 이루어지고 고정자가 코어에 권선이 감긴 전기자로 구성되었으며 각 상의 중성점이 연결되지 않은 독립된 짝수 상의 권선 구조를 가진다. 짝수-다상을 가지는 전동기는 정상상태일 때 마주보는 상의 역기전력 파형이 위상차 180˚가 되어 두 상의 출력을 합하면 그 값이 0에 수렴한다. 제안한 층간단락 진단 알고리즘은 측정?제어 노이즈를 고려하여 마주보는 상의 전류를 입력으로 출력이 0 이 되도록 다중 회귀모델을 학습시켜 진단 모델로 사용하였다. 본 논문에서 제안한 진단 방법의 결과, 고장이 발생한 층간단락 위치를 검출할 수 있었다. 층간단락의 정확한 고장 위치정보는 고장의 검출 뿐만 아니라 고장 상태로 운전하는 기법에 중요한 정보로 사용할 수 있을 것이다.

Fuzzy-FMEA를 이용한 동적위치제어 시스템의 고장유형 우선순위 도출

백경동(Gyeongdong Baek),김성신(Sungshin Kim),천성표(Seongpyo Cheon),서흥원(Heungwon Suh),이대형(Daehyung Lee) 한국지능시스템학회 2015 한국지능시스템학회논문지 Vol.25 No.2

동적 위치제어 시스템(Dynamic Positioning System)의 위험성과 신뢰성 평가에 FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)를 적용하고 있으나, 해양 프로젝트가 가진 특징으로 인해 다음과 같은 한계를 가진다. 1) SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템을 통해 수집되는 고장 데이터의 일부는 환경의 영향으로 인한 오작동이나 단순한 센서고장으로 인해 생성되는 데이터를 포함하고 있으므로 불완전하고 신뢰할 수 없다. 따라서, FMEA의 세 가지 변수인 심각도(Severity), 발생빈도(Occurrence), 검출빈도(Detection)의 평가는 전문가 지식에 근거한다. 2) 전문가들의 주관적인 판단에 전적으로 의존할 경우 위험 요소들을 정밀하게 평가하기 어렵다. 3) 위험 요소들 사이의 상대적인 중요도는 고려되지 않아 위험우선순위가 명료하게 표현되지 않는다. 4) 서로 다른 고장모드에 대해 동일한 위험 우선순위 값을 가질 경우 상대적인 중요도를 판단하기 어렵다. 이러한 문제점을 극복하고 기존의 FMEA의 효과를 높이기 위해, Fuzzy-FMEA를 제안하고, 선박/해양 프로젝트의 동적 위치제어 시스템의 FMEA 문서에 적용하였다. 본 논문은 DP FMEA, DP FMEA 입증 시험서(DP FMEA Proving Trials)에 나타낸 전문가 지식을 퍼지 모델로 구현하여 FMEA 위험우선순위(RPN; Risk Priority Number)에 위험요소들의 상대적인 중요성을 포함시켰다. 제안한 방법은 해양 프로젝트의 동적 위치제어 시스템의 기계 및 전장 장비에 적용하여 기존의 FMEA와 비교하였다. Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) has been used by Dynamic Positioning (DP) system for risk and reliability analysis. However, there are limitations associated with its implementation in offshore project. 1) since the failure data measured from the SCADA system is missing or unreliable, assessments of Severity, Occurrence, Detection are based on expert`s knowledge; 2) it is not easy for experts to precisely evaluate the three risk factors. The risk factors are often expressed in a linguistic way. 3) the relative importance among three risk factors are rarely even considered. To solve these problems and improve the effectiveness of the traditional FMEA, we suggest a Fuzzy-FMEA method for risk and failure mode analysis in Dynamic Positioning System of offshore. The information gathered from DP FMEA report and DP FMEA Proving Trials is expressed using fuzzy linguistic terms. The proposed method is applied to an offshore Dynamic Positioning system, and the results are compared with traditional FMEA.

퍼지-칼만필터를 이용한 다중 센서 융합 시스템 개발

백경동(Gyeongdong Baek),김수대(Sudae Kim),김성신(Sungshin Kim) 한국생산제조학회 2011 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.4

A novel multi-sensor fusion method is proposed using fuzzy Kalman filters. The main advantage of this approach is the prediction of R, Q variation in Kalman filter using fuzzy inference system instead of gaussian distributions. Developed AHRS (attitude heading reference system) used accelerometer and gyro for measuring roll and pitch angle. When comparing NAV420CA-100 and developed AHRS, experimental results have the roll and pitch errors within 3 degree and it could be a useful multi-sensors fusion method for calculating the angle, position, etc.

화살 탄착점 측정을 위한 레이저 스캔 카메라 파라미터 보정

백경동(Gyeongdong Baek),천성표(Seong-Pyo Cheon),이인성(Inseong Lee),김성신(Sungshin Kim) 한국생산제조학회 2012 한국생산제조학회지 Vol.21 No.1

This paper presents the measurement system of arrow`s point of impact using laser scan camera and describes the image calibration method. The calibration process of distorted image is primarily divided into explicit and implicit method. Explicit method focuses on direct optical property using physical camera and its parameter adjustment functionality, while implicit method relies on a calibration plate which assumed relations between image pixels and target positions. To find the relations of image and target position in implicit method, we proposed the performance criteria based polynomial theorem model that overcome some limitations of conventional image calibration model such as over-fitting problem. The proposed method can be verified with 2D position of arrow that were taken by SICK Ranger-D50 laser scan camera.

병렬구조 TSK 퍼지 모델을 이용한 선박용 기름배출 감시장치의 실시간 기름농도 예측모델

백경동(Gyeongdong Baek),조재우(Jaewoo Cho),최문호(Moon-Ho Choi),김성신(Sungshin Kim) 제어로봇시스템학회 2010 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.16 No.1

The oil tanker ship over 150GRT must equip oil content meter which satisfy requirements of revised MARPOL 73/78. On-line measurement of oil content in complex samples is required to have fast response, continuous measurement, and satisfaction of ±10ppm or ±10% error in this field. The research of this paper is to develop oil content measurement system using analysis of light transmission and scattering among turbidity measurement methods. Light transmission and scattering are analytical methods com-monly used in instrumentation for online turbidity measurement of oil in water. Gasoline is experimented as a sample and the oil content approximately ranged from 14ppm to 600ppm. TSK Fuzzy Model may be suitable to associate variously derived spectral signals with specific content of oil having various interfering factors. Proposed Parallel TSK Fuzzy Model is reasonably used to clas-sify oil content in comparison with other models. Those measurement methods would be effectively applied and commercialized to oil content meter that is key components of oil discharge monitoring control equipment.

퍼지 FMECA를 이용한 동적 위치제어 시스템의 고장유형 우선순위 도출

백경동(Gyeongdong Baek),김성신(Sungshin Kim),천성표(Seongpyo Cheon),서흥원(Heungwon Suh),이대형(Daehyung Lee) 한국지능시스템학회 2014 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.24 No.2

퍼지를 이용한 BLDC 모터의 상태천이 고장진단

백경동(Gyeongdong Baek),김연태(Yountae Kim),김성신(Sungshin Kim) 한국지능시스템학회 2008 한국지능시스템학회논문지 Vol.18 No.3

본 연구는 BLDC 모터의 동일모델간 다른 정상범위로 인해 발생하는 상태판단 문제를 해결해 진단 효율을 높이는데 있다. 모터내 고유한 외란은 동일한 상태임에도 정상상태 범위가 다르게 계측되는 원인이다. 이러한 문제는 진단모델 설계시 모터 상태를 구별하기 위한 특정변수와 상태판단 기준값을 결정하기 어렵게 한다. 실험은 다수의 BLDC 모터들에서 신호를 계측하기 위한 시스템을 구성하고, 모터별 다른 정상범위를 관찰하고 고장들을 상태별로 분류하였다. 계측한 신호는 제안한 상태천이모델을 사용하여 모터 고유외란의 영향을 최소화하였다. 제안한 상태천이모델은 동일 모터모델에서 발생하는 다른 정상상태 특성을 줄여 고장 검출효율을 향상시키는 방법이다. 본 연구의 실험 결과, 고장 검출율이 향상되었으며 제안한 상태천이모델이 진단에서 유용한 방법임을 알 수 있었다. In this paper we proposed a model of a fault diagnosis expert system with high reliability to compare identical well-functioning motors. The purpose of the survey was to determine if any differences exit among these identical motors and to identify exactly what these differences were, if in fact they were found. Using measured data for many identical brushless ed motors, this study attempted to find out whether normal and fault can be classified by each other. Measured data was analyzed using the State Transition Model (STM). Based on a proposed STM method, the effect of a different normal state is minimized and the detection of fault is improved in identical motor system. Experimental results are presented to prove that STM method could be a useful tool for diagnosing the condition of identical BLDC motors.

머신비전을 이용한 화살 탄착점 계측 자동화

이인성(Inseong Lee),백경동(Gyeongdong Baek),김성신(Sungshin Kim) 한국생산제조학회 2011 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.4

A novel camera calibration method is proposed using multiple camera measurement system. This main advantage of this approach is the position detection method with grid calibration image and identification of system parameters. When comparing true position of arrow and observing position, experimental results have RMSE 2.1494, within 2.8mm error, so it could be a useful the measurement system for impact point of arrow.