TV 인버터 자동 측정 시스템
저자: 한국소니전자 이정만 프로그래머, 박희근 팀장
산업: 영상장비/전자/컴퓨터/산업자동화, 산업 자동화
NI 제품명: NI Developer Suite, NI DAQ 보드, NI Digital Waveform Generator, NI 디지타이저
해결과제
문제점 검토가 주 업무가 되어야 할 설계사가 여러 가지 타입의 인버터 기판의 단순 측정 및 평가에 막대한 시간 투자를 하는 실정이었다. 단순 측정과 결과를 도출하는 문제라면 자동 측정이 더 효율적이라는 아이디어를 도출하였고 이에 적합한 인선으로 자동 측정 대응 팀이 구성되었다. 자동 측정 실시로 공수 삭감 및 품질 안정에 기여하며 설계자는 R&D에 집중하여 설계 경쟁력을 증대시키는 것이 그 목적이다.
요약
본 시스템은 개발 시 TV 인버터 기판의 측정 및 평가를 자동으로 행하여 Human Error를 방지하고, 업무의 효율성을 향상시키며, 측정 시간 단축을 목표로 개발되었다. 디지털 I/O로 로봇과 컴퓨터가 통신을 하고 측정 결과를 NI-SCOPE로 디스플레이 후 Report Generation Toolkit를 이용해 리포터가 자동 저장되도록 하였고, 모든 기능은 LabVIEW로 컨트롤 할 수 있도록 구현하였다.
그림 1. 개발 배경
본론
하드웨어
그림 2. 시스템 구성도
그림 3. 제어기판회로도
하드웨어 개발의 주 업무는 로봇 컨트롤러와 실제 TV의 측정 포인트 간의 인터페이스를 구현할 방법에 대한 것이었다. 이에 하기의 하드웨어로 구성했다.
1. PCI-6527: 디지털 I/O를 이용해서 로봇 제어, 후방 조명 제어, 센서 제어, TV 전원 제어
2. 로봇: 인버터 기판의 전압과 전류를 측정하여 PC형 오실로스코프(PCI-5114)로 보내는 역할
3. PCI-5114: MAX, MIN, RMS, Pick-to-Pick의 측정값과 측정 파형을 데이터베이스에 저장
4. PCI-6229: 펄스 발생기 기능 및 IO 제어
5. 센서 회로, 제어 회로: 시스템이 보다 효율적이고 안정성 있게 동작하게 하는 역할
소프트웨어
그림 4. 메인 프로그램 화면
1. 그래픽 기반의 유저 인터페이스
메인 프로그램 디자인은 최대한 유저가 메뉴 조작을 간단히 하면서 프로그램은 자동 실행될 수 있도록 설계했다. 메인 화면의 구성은 측정 선택부, 로봇 제어부, 센서부, 오실로스코프부로 구성되어 있다. 또한 측정 항목 위치 알림 및 에러 처리에 대한 대응 등이 모두 디스플레이 될 수 있도록 하였다. 그리고 각 메뉴의 소스는 케이스 문으로 정리하여 처음 프로그램을 접하는 사람이라도 수정 가능 하도록 하였다.
그림 5. 오실로스코프 셋팅 소스
2. 오실로스코프 세팅 소스
각 측정 항목에 따라 오실로스코프의 세팅은 틀려진다. 그러므로 설정치는 클러스터로 묶은 다음 다시 풀어 주는 방식으로 소스를 만들었고 프로그래머가 아니더라도 소스를 쉽게 바꿀 수 있도록 정리 했다. 물론, 기본 사용자는 메인 화면의 오실로스코프 세팅 메뉴에서 설정치를 설정한다. 측정 특성상 자주 필터 설정 및 트리거 설정을 변경하여 측정하는 항목이 많은데 NI-SCOPE(PCI-5114)는 간단하게 아이콘 몇 가지로 필터 설정 및 트리거 설정을 할 수 있었고 측정값도 만족스러운 수준이었다.
3. I/O제어 및 측정 관련 소스
I/O를 제어하기 위해 PCI-6527(OUT), PCI-6527(IN), PCI-6229(OUT), PCI-6229(IN)이라는 4개의 SubVI를 만들었고 설정 및 테스트는 Measurement & Automation에서 간단하게 실시할 수 있었다. Measurement & Automation에서 검증된 소스는 정확하게 로봇을 제어했고 로봇이 측정한 결과 데이터는 NI-SCOPE(PCI-5114)의 소스와 와이어 몇 개의 연결로 측정값을 수집할 수 있었다.
최종 수집된 데이터는 Report Generation Toolkit을 이용하여 기존에 저장되어 있는 서식 파일을 호출하여 결과값을 뿌려주는 형식으로 만들었고 Report Generation은 엑셀 함수 및 VBA를 쉽게 활용 할 수 있도록 되어있어 그래프 작성 및 수식 입력을 프로그래밍 없이 기본 기능만으로 구성 할 수 있었으며 데이터베이스와의 연결도 간단하게 이루어질 수 있었다. 또한 기본 웹 기능을 이용하여 웹에서도 쉽게 조회 가능하도록 하였고 인터넷을 이용해 어디서나 조회 가능하도록 하였다.
그림 7. 최종 리포트 출력
결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점
1. 측정 및 검토 시간의 단축: 수동 측정 방식(4주간 2명, 448H) →자동 측정(2.5주간 1명, 140H)
2. HUMAN ERROR / 고압 위험성 존재 →HUMAN ERROR / 고압 위험성 ‘ZERO’
3. 리포트 작성 시간 최소화: 별도의 EXCEL 파일에 작성했던 리포트를 전 자동화하여 이에 소요되는 시간이 거의 없었다.
4. 측정 시간의 개선: 2928점의 측정 시간 (수동: 1382분 / 자동 203분) 85%개선
5. 설계자의 단순 노동 작업이 없어져 업무 효율 증대 NI 솔루션이 채택된 이유
NI 솔루션이 채택된 이유
1. NI 제품의 신뢰성
2. 강력한 기능
3. 빠른 개발 기간