Development of a PVDF sensor for detecting over-load and impact on large-scale mechanical structures

강동배(Kang, Dong-Bae),안중환(Ahn, Joong-Hwan),김강연(Kim, Gang-Yeon),손성민(Son, Seong-Min) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.11

오늘날 작업능률 및 운용효율의 향상을 위해 장비의 대형화 추세가 진행되고 있으나 이와 더불어 사고 발생 시에는 많은 인명 피해와 함께 크나큰 경제적인 손실을 초래하게 되어 대형장비의 안전성 문제에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 대형구조물의 안전성 감시를 위해 외부의 부하에 따른 구조물의 변형은 스트레인게이지로, 순간적인 충격에 의한 진동은 가속도 센서를 이용한다. 본 연구에서는 고분자 압전 필름센서인 PVDF(PolyVinyliDene Fluoride)를 이용하여 구조물의 변형 에 대한 측정뿐만 아니라 충격에 대해서도 민감하게 반응하여 하나의 센서로 부하와 충격을 모두 검출하여 산업적 효율성과 실효성 향상을 도모하였다. 개발된 센서는 스트레인 게이지의 출력값에 대해 14% 이내의 오차를 나타내고 가속도 센서와는 충격에 대해 동일한 패턴의 충격신호를 나타내었다. An external overload or impact is an important factor affecting the safety of large-scale structures. The proposal of this paper is the development of a system for detecting overload and impulse using a single PVDF film sensor. In large-scale structures, the load causes the structure to be deformed and the impulse generates vibration on the structure. Generally, low frequency deformation or bending of a structure is measured with a strain gauge and the high frequency vibration is detected by an accelerometer. On the other hand, a single sensor that can detect both deformation and vibration has not been developed. In this study, the development of a detection system integrated with a polyvinylidene fluoride (PVDF) film sensor, amplifier, and software was attempted to monitor deformation and impact through a single sensor. The system was verified by the possibility of detecting overload and impulse, and the two filtered signals of the PVDF were compared with a conventional strain gauge and an accelerometer.

Experimental Cutting Performance Evaluation of LGP using Vibration Assisted High Speed Shaping

강동배(Kang, Dong-Bae),안중환(Ahn, Joong-Hwan),손성민(Son, Seong-Min) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.4

폴리메틸메타클릴레이트(PMMA)는 광 관련 부품제조에 있어 중요한 재료로 많이 사용되고 있다.특히 TV,모니터, 휴대폰 등에 쓰이고 있는 디스플레이의 도광판(LightGuidePanel)에 적용되고 있어 현재까지는 매우 큰 상업적인 수요가 있다.PMMA도광판의 가공은 일반적으로 고속밀링에 의해 이루어지는데 부품에 대한 높은 정밀도 요구특성에도 불구하고 가공표면의 굴곡,균열 등에 대한 불량이 적지 않게 발생하고 있다.이러한 문제점을 해결하기 위하여 PMMA진동을 부가하 는 고속선삭의 적용이 시도되었으며 절삭공구에 진동을 부가하기 위한 장치와 최적 조건이 조사되었다.도광판용 PMMA의 진동절삭은 일반적인 밀링가공법에 비해 절삭력의 현저한 감소,열변형영역의 축소 등을 유도하였다.가공면에 있어서는 가 공방법이 엔드 밀링에서 단인공구를 사용하는 선삭으로 변경되었음에도 불구하고 진동절삭법에 의해 가공표면의 균일성이 크게 향상되어 가공면의 표준편차 1.0~6.0㎛,평균거칠기 0.3㎛가 달성되었다. PMMA (Polymethyle-methacrylate) optical components have recently been increasingly used as one of the important part of the high precision equipments. This research presents comparatively the surface preparation of light incident plane, LIP (Light Incident Plane) of LGP (Light Guide Panel) by end milling, high speed shaping, and vibration assisted high speed shaping. From several experiments, the results show that the surface quality was improved in high speed shaping and the vibration assisted HSS show not only decreasing waviness and breakage also raising the straightness property. For applying high speed shaping and vibration assisted HSS, an additional tool post was developed and experimentally used.

역공학 기반 5 축 신발 러핑용 CAM 시스템 개발

강동배(Dong Bae Kang),김화영(Hwa Young Kim),손성민(Seong Min Son),안중환(Jung Hwan Ahn) Korean Society for Precision Engineering 2005 한국정밀공학회지 Vol.22 No.7

신발 러핑 경로 측정기 개발

강동배(Dong Bae Kang),김화영(Hwa Young Kim),손성민(Seong Min Son),안중환(Jung Hwan Ahn) Korean Society for Precision Engineering 2003 한국정밀공학회지 Vol.20 No.10

무선 갠트리 로더 시스템 개발

강동배(Kang, Dong-Bae),안중환(Ahn, Joong-Hwan),손성민(Son, Seong-Min) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.10

갠트리 로더(Gantry loader)는 생산설비 자동화의 물류이송에서 중요한 역할을 하고 있다. 최근 물류 반송거 리가 확대되면서 이동반(Carrier)과 제어반(Controller)의 유선연결로 갠트리 운동의 장해, 주기적 유지보수로 인한 시간 지연 등이 문제점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 이동반과 제어반의 연결을 무선화 하여 생산효율을 향상시키고 자 갠트리 로더의 기구부를 트롤리 바(Trolley Bar)를 사용하여 개선하고 무선통신 시스템과 모션 제어기 및 제어 프 로그램을 제작하여 무선 갠트리 로더 시스템을 개발하였으며 유선 갠트리 시스템과의 비교 평가를 통해 정밀도와 안 정성을 확인하였다. Gantry loader which is also called as gantry robot is a kind of cartesian coordinate robot with two or more linear motions. A conventional gantry system has cableveyor for protecting power and signal cables, but the use of cableveyor makes a delay of work due to frequent repairing for its aging. This study reports that a wireless gantry loader is able to be operated without a power line for power transmission or a signal cable for motion control. The wireless gantry loader enables a convenient maintenance and a stable productivity by the reduction of wire broken from fatigue. The developed loader system is controlled by PC-based motion controller and is communicated by wireless LAN devices. The line from a power source to the loader system was substituted by attaching trolley bar on the traveling beam. The loader system was designed to be moved with high speed and high repeatability, and the motion was observed continuously by monitoring system in the PC-based controller. The maximum speed and the repeatability for the transferring and loading axes are 200 m/min, 60 mm and 100 m/min, 40 mm respectively.

천리안 위성의 강우감쇠 데이터를 이용한 DVB-S2 ACM 을 위한 채널 예측 기법

강동배(Dong Bae Kang),박만규(Man Kyu Park),장대익(Dae Ig Chang),오덕길(Deock Gil Oh) 한국통신학회 2011 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11

박형 병렬구조 XYθ 정렬 스테이지 개발

강동배(Kang, Dong-Bae),안중환(Ahn, Joong-Hwan),손성민(Son, Seong-Min) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.1

정렬 시스템(Alignment System)은 다축의 스테이지를 이용하여 신속하게 물체를 정렬오차 범위 내로 위치 결정시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 병렬구조로 설계하여 두께가 얇고 높은 정밀도와 더불어 강성이 높은 XYθ 정렬 스테이지를 개발하였다. 개발된 박형 병렬구조 XYθ정렬 스테이지는 직각도, 반복정밀도, 진직도 등의 3가지 측 정항목에 대해 초정밀급을 달성하였으며 반복정밀도는 1 ㎛미만이다. 비전시스템 및 정렬알고리즘을 활용한 정렬성능 평가에서는 정렬오차 ± 6.25㎛를 달성하였다. Alignment systems with multi-axis motions are applied to determine vertical arrangement of multilayer assembly such as LCD, PDP, and MLCC. This study reports the development of XYθ alignment stage which is designed as thin-type structure and parallel actuations. The thin-type parallel XYθ alignment stage is maintained below 1 ㎛ in repeatability error. The squareness and straightness also allow precise motion for the alignment by the developed stage. The measured error is ± 6.25㎛ in the alignment experiment by the vision system on the parallel XYθ alignment stage.

힌지구조 진동절단장치에 관한 연구

강동배(Kang, Dong-Bae),안중환(Ahn, Joong-Hwan),손성민(Son, Seong-Min) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.2

기능이 극대화된 초소형 전자기기를 제조하기 위해 사용되는 적층형 소자들 중, 적층 세라믹 콘덴서(MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor)는 휴대전화, 노트북 등에 전자회로의 평활, 안정화, 노이즈 제거, 커플링 등 다양한 용 도로 사용되고 있다. 적층형 세라믹 콘덴서는 생산과정에서 압축소결된 미세 다층구조의 적층형 소자 바(bar)를 하나 하나의 칩으로 절단하여야 한다. 현재 적용되고 있는 cutting, dicing 등의 방법을 대신하여 수율의 향상을 도모하기 위해 진동절삭법을 적용하여 그 특성을 조사하였다. 유연 힌지구조를 이용한 진동 절단 구조를 설계하고 해석하여 적 층형 세라믹 콘덴서의 절단에 알맞은 진동절단기구를 제안한다. 또한, 설계결과를 바탕으로 제작된 진동절단 기구의 절단가공 특성을 조사하여 기존 절단법과의 성능비교를 통해 힌지 구조를 이용한 진동 절단의 타당성을 검증하였다. Rapid advance in information technology requires high performance devices with compact size. Integrated multi-layer electronic element with different functions enables those compact devices to possess various performances and powerful capabilities. In mass production, the multi-layer electronic element is manufactured as a bulk type with a large number of parts for productivity. However, this may cause the electronic part to be damaged in the cutting process of the bulk elements to separate into each part. Therefore the cutting performance of multi-layer element bulk is playing an important role in the view of production efficiency. This study focuses on the cutting characteristics of multi-layer electronic elements. In order to increase the efficiency, the vibration cutting method was applied to the blade cutting machine. Flexure hinge structure, which is an physical amplifier of increasing displacement, was attached to the vibration cutting device for machining efficiency. The behaviors of flexure hinge were modeled with Lagrange equation and simulated with finite element method (FEM). Performance of hinge structure was verified by experimental modal analysis (EMA) for hinge structure to be tuned to the specific mode of vibrations. Cutting experiments of multi-layer elements were conducted with the proposed vibrating cutting module, and the characteristics was analyzed.

Improvement of Form Accuracy of Micro-Features on Thin, Large-area Plate using Fast Depth Adjustment in Micro-grooving

Dong Bae Kang(강동배),Seong Min Son(손성민),Hyo Ryeol Lee(이효렬),Jung Hwan Ahn(안중환) 한국생산제조학회 2013 한국생산제조학회지 Vol.22 No.3

Micro-features such as grooves and lenses, which perform optical functions in flat displays, should be manufactured with a good form accuracy because this is directly related to their optical performance. As the size of the display increases, it is very difficult to maintain a high relative accuracy because of the inherent geometric errors such as the waviness of a large-area plate. In this paper, the optical effect of these geometric errors is investigated, and surface-referenced micro-grooving to measure and compensate for such geometric errors on line is proposed to improve the form accuracy of the micro-grooves. A PZT-based fast depth adjustment servo system is implemented in the tool holder to maintain a uniform groove depth in reference to the wavy surface. Through experiments, the proposed method is shown to be an efficient way to produce high-quality micro- grooves on a wavy die surface.

위성통신시스템에서 cross-layer design 을 적용한 PEP 성능향상 기법

박만규(Man Kyu Park),강동배(Dong Bae Kang),오덕길(Deock Gil Oh) 한국통신학회 2012 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11