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KR20110093499A - 회전식 인코더 및 그 제어 방법 - Google Patents

회전식 인코더 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20110093499A
KR20110093499A KR1020100013586A KR20100013586A KR20110093499A KR 20110093499 A KR20110093499 A KR 20110093499A KR 1020100013586 A KR1020100013586 A KR 1020100013586A KR 20100013586 A KR20100013586 A KR 20100013586A KR 20110093499 A KR20110093499 A KR 20110093499A
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KR
South Korea
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angle
rotation angle
slit
rotation
count value
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KR1020100013586A
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Inventor
강규태
여영배
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

회전식 인코더 및 그 제어 방법을 개시한다. 개시된 회전식 인코더 및 그 제어 방법은, 복수의 회전 각 검출 부재들이 형성되는 회전 각 검출부를 포함하고, 복수의 회전 각 검출 부재들마다 카운트 값이 부여되는 회전식 인코더(rotary encoder)의 제어 방법에 있어서, 복수의 회전 각 검출 부재들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고; 복수의 회전 각 검출 부재들 가운데 예상 각도와 실제 각도가 다른 제 1 회전 각 검출 부재를 판별하고, 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 회전 각 검출 부재를 판별하며, 제 2 회전 각 검출 부재의 카운트 값을 제 1 회전 각 검출 부재의 새로운 카운트 값으로 재설정하여 제 1 회전 각 검출 부재의 재설정된 카운트 값을 통해 상기 제 1 회전 각 검출 부재를 인식함으로써 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 한다.

Description

회전식 인코더 및 그 제어 방법{ROTARY ENCODER AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 회전식 인코더에 관한 것으로, 모터 또는 휠(wheel)과 같은 회전체의 회전 각도 또는 회전 수 등을 검출하기 위한 회전식 인코더와 그 제어 방법에 관한 것이다.
로터리 인코더(특히 광학식 로터리 인코더)는, 모터에 부착되어 광이 통과하도록 복수의 슬릿들이 마련되는 디스크와, 복수의 슬릿들에 광을 조사하고 복수의 슬릿들을 통과한 광을 수광하는 광 센서를 구비한다.
이와 같은 로터리 인코더는 복수의 슬릿들에 광이 통과하면서 생성되는 전기적 펄스 신호를 관측함으로써 모터의 회전 각도를 검출한다. 즉, 펄스의 수로부터 몇 개의 슬릿들이 광원으로부터의 광 경로를 통과했는지를 판단하고, 이로부터 디스크의 회전 각도 도는 회전 수를 판단한다. 정확한 회전 각도 또는 회전 수의 판단을 위해서는 디스크에 복수의 슬릿들이 제조 당시에 의도했던 정확한 위치에 형성되어야 할 필요가 있다.
그러나 회전식 인코더의 디스크의 제조 공정에서, 디스크에 복수의 슬릿들을 형성할 때 공정 상의 문제로 복수의 슬릿들이 의도했던 위치가 아닌 다른 위치에 형성되거나, 이미 복수의 슬릿들이 형성되어 있는 디스크가 보관 상의 문제 또는 온도와 습도의 영향으로 인한 변형되면서 디스크에 이미 형성되어 있는 복수의 슬릿들의 형성 위치가 왜곡될 수 있다.
이처럼 복수의 슬릿들의 형성 위치가 왜곡되면 디스크의 정확한 회전 각도 또는 회전 수의 검출이 어렵게 된다. 즉 특정 회전 각도를 대표하도록 마련된 특정 슬릿의 형성 위치가 왜곡되면, 그 특정 슬릿이 실제로 지시하는 회전 각도는 기존의 의도했던 특정 각도가 아닌 다른 회전 각도를 갖게 되지만, 회전식 인코더의 제어부는 그 특정 슬릿에 대해 기존의 특정 회전 각도를 대표하는 것으로 인식하기 때문에 그 특정 슬릿의 실제 각도와 예상 각도 사이에 차이가 발생하게 된다. 이 차이로 인해 회전식 인코더의 회전 각도 또는 회전 수의 검출 결과를 신뢰할 수 없게 된다.
일 측면에 따르면, 회전식 인코더의 디스크에 형성된 복수의 슬릿들의 위치가 왜곡되어 복수의 슬릿들 각각의 예상 각도와 실제 각도 사이에 각도 오차가 발생하더라도, 이를 보상함으로써 복수의 슬릿들 각각의 예상 각도와 실제 각도 사이에 각도 오차를 감소시키는데 그 목적이 있다.
일 측면에 회전식 인코더의 제어 방법은, 따른 복수의 회전 각 검출 부재들이 형성되는 회전 각 검출부를 포함하고, 복수의 회전 각 검출 부재들마다 카운트 값이 부여되는 회전식 인코더(rotary encoder)의 제어 방법에 있어서, 복수의 회전 각 검출 부재들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고; 복수의 회전 각 검출 부재들 가운데 예상 각도와 실제 각도가 다른 제 1 회전 각 검출 부재를 판별하고, 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 회전 각 검출 부재를 판별하며, 제 2 회전 각 검출 부재의 카운트 값을 제 1 회전 각 검출 부재의 새로운 카운트 값으로 재설정하여 제 1 회전 각 검출 부재의 재설정된 카운트 값을 통해 제 1 회전 각 검출 부재를 인식함으로써 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 한다.
또한, 상술한 복수의 회전 각 검출 부재들 각각의 실제 각도는, 회전 각 검출부를 정속 회전시키면서 기준 위치에서 복수의 회전 각 검출 부재들 각각에 이르기까지의 회전 시간으로부터 기준 위치와 각각의 복수의 회전 각 검출 부재들 사이의 각도를 계산하여 구하는 것이다.
또한, 상술한 정속 회전을 위한 회전 각 검출부의 회전이 시작되면 회전 각 검출부의 회전 속도가 안정화되도록 미리 설정된 시간 동안 회전 각 검출부를 회전시키는 것을 더 포함한다.
또한, 상술한 기준 위치는 모터에 의해 회전하는 미세 유동 장치 상에 마련되는 기준 선에 의해 결정된다.
또한, 상술한 기준 위치는 회전 각 검출부를 회전시키는 모터의 기준 선(Z상)에 의해 결정된다.
또한, 상술한 기준 위치는 회전 각 검출부를 회전시키는 모터로의 전원 공급 시점에 의해 결정된다.
또한, 상술한 기준 위치가 모터로의 전원 공급 시점에 의해 결정되는 경우에는 전원 공급 시점마다 카운트 값의 재설정을 수행한다.
또한, 상술한 복수의 회전 각 검출 부재들 가운데 카운트 값이 재설정된 제 1 회전 각 검출 부재의 기존 카운트 값들과 재설정된 카운트 값들의 관계를 룩업 테이블로 마련하여 회전식 인코더의 제어에 이용한다.
또 다른 측면에 따른 회전식 인코더는, 복수의 회전 각 검출 부재들이 형성되고, 복수의 회전 각 검출 부재들마다 카운트 값이 부여되는 회전 각 검출부와; 복수의 회전 각 검출 부재들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고, 복수의 회전 각 검출 부재들 가운데 예상 각도와 실제 각도가 다른 제 1 회전 각 검출 부재를 판별하며, 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 회전 각 검출 부재를 판별하고, 제 2 회전 각 검출 부재의 카운트 값을 제 1 회전 각 검출 부재의 새로운 카운트 값으로 재설정하여 제 1 회전 각 검출 부재의 재설정된 카운트 값을 통해 제 1 회전 각 검출 부재를 인식함으로써 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 회전 각 검출부가 모터와 함께 회전하는 슬릿 패널이고; 회전 각 검출 부재가 슬릿 패널에 형성되는 복수의 슬릿이다.
또한, 상술한 슬릿 패널의 복수의 슬릿에 광을 조사하고, 복수의 슬릿들을 통과하는 광을 수광하며, 매 수광 시마다 전기적 펄스를 발생시키는 광 검출부를 더 포함한다.
또한, 상술한 제어부는, 기준 시점으로부터 각 펄스의 발생 시점까지의 시간을 검출하는 타이머와; 검출된 시간에 근거하여 회전 각 검출부의 회전 각도를 판단하기 위한 연산을 수행하는 연산부와; 연산부의 연산 과정에서 발생하는 데이터들을 저장하는 메모리를 포함한다.
또한, 상술한 타이머와 메모리는 제어부의 내장 타이머 및 내장 메모리이다.
또 다른 측면에 따른 회전 식 인코더의 제어 방법은, 복수의 슬릿들이 형성되는 디스크를 포함하고, 복수의 슬릿들마다 카운트 값이 부여되는 회전식 인코더(rotary encoder)의 제어 방법에 있어서, 복수의 슬릿들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고; 복수의 슬릿들 가운데 예상 각도와 실제 각도가 다른 제 1 슬릿을 판별하고, 제 1 슬릿의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 슬릿을 판별하며, 제 2 슬릿의 카운트 값을 제 1 슬릿의 새로운 카운트 값으로 재설정함으로써 제 1 슬릿의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 한다.
또 다른 측면에 따른 회전식 인코더는, 복수의 슬릿들이 형성되고, 복수의 슬릿들마다 카운트 값이 부여되는 디스크와; 복수의 슬릿들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고, 복수의 슬릿들 가운데 예상 각도와 실제 각도가 다른 제 1 슬릿을 판별하며, 제 1 슬릿의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 슬릿을 판별하고, 제 2 슬릿의 카운트 값을 제 1 슬릿의 새로운 카운트 값으로 재설정하여 제 1 슬릿의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 하는 제어부를 포함한다.
일 측면 따르면, 회전식 인코더의 디스크에 형성된 복수의 슬릿들의 예상 각도와 실제 각도 사이에 각도 오차가 발생하더라도, 이를 보상함으로써 복수의 슬릿들 각각의 예상 각도와 실제 각도 사이에 각도 오차를 감소시키고, 따라서 복수의 인코더의 각도 검출의 신뢰도를 개선한다.
도 1a는 본 발명에 따른 흡광도 측정 장치의 일 실시 예의 개략적인 구성도.
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전식 인코더를 나타낸 도면.
도 2는 회전식 인코더의 디스크에 발생할 수 있는 각도 오차를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전식 인코더의 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 도 3에 나타내었던 복수의 슬릿들 각각의 실제 각도를 구하는 방법(블록 304)을 더욱 구체적으로 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 나타낸 새로운 카운트 값으로의 재설정 방법(블록 306)을 더욱 구체적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전식 인코더의 제어 방법의 수행 과정에서 발생하는 데이터 및 그 변화를 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 미세 유동 장치
20 : 광원
30 : 광 검출부
60 : 제어부
70 ; 검출 챔버
90 : 기준 챔버
100 : 회전식 인코더
104 : 회전 축
106a, 204, 234 : 복수의 슬릿들
106b : 기준 슬릿
108, 202, 232 : 디스크
110a, 110b : 광원
110c, 110d : 광 센서
112 : 광 검출부
116 : 제어부
118 : 타이머
120 : 연산부
122 : 메모리
150 : 모터
nx : 카운트
a0 : 예상 각도
ax : 실제 각도
ex : 각도 오차
nx‘ : 보정 후 카운트
ax‘ : 보정 후 실제 각도
ex‘ : 보정 후 각도 오차
이와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1a 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1a는 본 발명에 따른 흡광도 측정 장치의 일 실시 예의 개략적인 구성도이다. 도 1a에는 미세 유동 장치(10), 모터(150), 광원(20), 광 검출기(30), 슬릿 패널(108)(회전 각 검출부) 및 제어부(116)가 도시되어 있다.
미세 유동 장치(10)에는 검사 대상이 수용되는 검출 챔버(70)와, 흡광도 검출의 기준 값을 제공하기 위한 기준 챔버(90)가 마련된다. 미세 유동 장치(10)는 예를 들면 디스크 형상일 수 있다. 검출 챔버(70)와 기준 챔버(80)는 미세 유동 장치(10)의 회전 방향으로, 예를 들면, 미세 유동 장치(10)가 원형의 디스크 형상인 경우 그 원주 방향으로 배열된다. 검출 챔버(70)에는 검사 대상이 수용된다. 기준 챔버(90)는 흡광도 측정의 기준을 제공하기 위한 것으로서, 비어 있을 수 있으며, 증류수 등이 채워질 수 있다.
모터(150)는 미세 유동 장치(10)를 회전시킨다. 모터(150)는 미세 유동 장치(10)를 회전시킴으로써, 필요에 따라, 시료를 원심 분리하고 또 분리된 상청액을 미세 유동 장치(10) 내의 소정의 위치로 이동시키기 위한 원심력을 제공한다. 또한 모터(150)는 미세 유동 장치(10)를 회전시킴으로써, 검출 챔버(70)와 기준 챔버(90)를 광원(20) 및 광 검출기(30)와 대면시킨다.
광원(20)은 소정 파장의 광을 검출 챔버(70)와 기준 챔버(90)에 조사한다. 광원(20)의 종류를 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 광원(20)으로서 발광 다이오드(LED: light emitting diode)사 채용될 수 있다. 광 검출기(30)는 검출하고자 하는 물질의 형광, 발광 특성 및/또는 흡광 특성 등의 광학적 특성을 감지한다. 일 예로서, 광 검출기(30)는 검출 챔버(70)와 기준 챔버(90)를 통과한 광의 투과광 강도에 대응되는 검출 신호를 발생시키는 광 센서일 수 있다.
제어부(116)는 모터(150), 광원(20), 광 검출기(30)의 작동 타이밍을 제어한다. 제어부(116)는 예를 들어, 모터(150)의 회전 위상을 검출하고, 이와 동기되어 광원(20)과 광 검출기(30)가 검출 챔버(70) 또는 기준 챔버(90)의 투과광 강도를 측정하도록 제어한다. 일 예로서, 미세 유동 장치(10)에는 기준 위치를 표시하는 마크(80)가 마련될 수 있다. 마크(80), 검출 챔버(70) 및 기준 챔버(90) 사이의 각 거리(angular distance)는 미세 유동 장치(10)의 설계 사양이므로, 이미 결정되어 있다. 제어부(116)는 미세 유동 장치(10)의 회전 속도와, 마크(80), 검출 챔버(70), 기준 챔버(90) 사이의 각 거리(angular distance)를 이용하여 광원(20)과 광 검출기(30)가 검출 챔버(70) 또는 기준 챔버(90)와 대면된 시점에 흡광도 검출 동작을 수행하도록 광원(20)과 광 검출기(30)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(116)에 의한 모터(150)의 회전 각 검출은 모터(150)에 수반되는 회전식 인코더를 통해 얻어지는데, 도 1a의 참조 부호 108은 이와 같은 인코더의 일부를 구성하는 슬릿 패널(회전 각 검출부)을 나타낸다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전식 인코더를 나타낸 도면이다. 도 1a에 나타낸 미세 유동 장치(10)는 기본적으로 회전을 통해 원심력을 발생시켜서 시료가 원심 분리되도록 하거나 또는 분리된 상청액이 미세 유동 장치(10) 내의 소정의 위치로 이동하도록 한다. 또한, 미세 유동 장치(10)의 회전을 통해 검출 챔버(70) 또는 기준 챔버(90)가 광원(20) 및 광 검출기(30)와 대면하도록 한다. 이를 위해서는 모터(150)의 회전량 또는 회전 각도를 정확히 검출해야만 미세 유동 장치(10)의 회전량이나 회전 각도를 정확히 제어할 수 있으므로, 모터(150)의 인코더에 발생할 수 있는 위치 에러를 보정하여 최소화하는 것은 미세 유동 장치(10)의 회전량 또는 회전각 제어에 매우 중요한 요소이다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 모터(150)의 회전에 연동되는 회전 축(104) 상에 복수의 슬릿들(106a)이 형성된 슬릿 패널(108)이 회전 가능하도록 설치된다. 이 슬릿 패널(108)은 모터(150) 또는 모터(150)와 함께 회전하는 부하(미세 유동 장치(10) 등)의 회전 각도를 검출하기 위한 회전 각 검출부의 일 예이고, 슬릿(106a)은 이 회전 각 검출부에 마련되는 회전 각 검출 부재의 일 예이다. 슬릿 패널(108)의 양 쪽에는 복수의 슬릿들(106a)을 사이에 두고 광을 조사하는 광원(110a)과 광을 수신하여 펄스 신호를 발생시키는 광 센서(110c)가 마련된다. 즉, 광원(110a) 및 광 센서(110c)가 결합되어 광 검출부(112)를 구성한다. 광원(110a)에서 조사된 광이 광 센서(110c)에 수신되기까지의 광 경로 상에 슬릿 패널(108)의 복수의 슬릿들(106a)이 위치한다.회전식 인코더의 디스크가 회전할 때 복수의 슬릿들 각각을 식별하기 위해서는 복수의 슬릿들 각각의 상대 위치를 알아야 하는데, 이를 위해서는 기준 위치를 설정해야 한다. 기준 위치의 설정은, 앞서 도 1a에 나타낸 것처럼 모터(150)에 의해 회전하는 미세 유동 장치(10)에 마련되는 기준 선(80)을 이용하는 방법 외에, 상대 위치 인코더에서 모터의 Z상을 기준으로 하는 방법 또는 모터로의 전원 공급 시점을 기준으로 하는 방법, 절대 위치 인코더에서 슬릿 패널에 기준 슬릿을 마련하여 이 기준 슬릿의 위치를 기준 위치로 하는 방법 등이 있다. 모터의 Z상을 기준으로 하는 방법은 모터의 1회전마다 회전자의 특정 위치에서 펄스를 발생시키므로, 이 펄스를 기준으로 복수의 슬릿들 각각의 상대 위치를 판단한다. 모터로의 전원 공급 시점을 기준으로 하는 방법도 이와 유사하게 모터로의 전원 공급이 시작된 이후 검출되는 첫 번째 슬릿을 기준 슬릿으로 인정한다. 도 1b에는 기준 위치 설정의 하나의 예로서 기준 슬릿(106b)을 마련하여 이용하는 것을 도시하였으나, 모터의 Z상을 기준으로 하는 방법 또는 모터로의 전원 공급 시점을 기준으로 하는 방법 등을 사용해도 좋으며, 그 밖의 다른 기준 위치 설정 방법 및 설정 장치 등을 이용해도 좋다. 만약 모터로의 전원 공급 시점을 기준으로 하는 경우에는 전원 공급이 차단되어 있던 모터에 전원 공급이 재개될 때마다 매 번 본 발명의 실시 예에 따른 룩업 테이블 작성 작업을 수행한다.
광원(110a)과 광 센서(110c)는 하나의 쌍을 이루어 슬릿 패널(108)의 복수의 슬릿들(106a) 사이로 광을 통과시키고 이를 검출함으로써 슬릿 패널(108)의 회전 각도의 측정에 관여한다. 광 센서(110c)에는 수광 상태를 반영하는 일련의 펄스 신호를 발생시키기 위한 펄스 발생 회로(미도시)가 구비된다. 즉, 펄스 발생부는, 복수의 슬릿들(106a) 각각을 통과한 광이 광 센서(110c)를 통해 검출될 때마다 펄스를 발생시킴으로써, 그 펄스의 수를 통해 몇 개의 슬릿들(106a)이 광원(110a)과 광 센서(110c) 사이를 통과하였는지에 대한 정보를 제공한다. 광 센서(110c)에서 발생한 펄스 신호들은 제어부(116)의 타이머(118)에 제공된다. 타이머(118)는 이 펄스 신호들을 구성하는 각각의 펄스들의 발생 시점의 정보를 연산부(120)에 제공한다. 연산부(120)는 타이머(118)로부터 제공되는 시간 정보에 근거하여 슬릿 패널(108)의 회전 각도를 판단하기 위한 연산을 수행한다. 연산부(120)의 연산에 의해 발생하는 데이터들은 필요에 따라 메모리(122)에 저장된다. 만약 내부 타이머와 내부 메모리를 구비하는 마이크로프로세서를 이용하여 제어부(116)를 구현하면 내부 타이머 및 내부 메모리를 그대로 이용할 수 있어서 별도의 타이머와 메모리를 구비하는 경우보다 비용을 절감할 수 있다.
도 2는 회전식 인코더의 디스크에 발생할 수 있는 각도 오차를 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (A)는 정상적인 경우의 슬릿 패널을 나타낸 것으로서, 슬릿 패널(202)에 형성되어 있는 복수의 슬릿들(204) 사이의 간격(또는 각도)이 서로 균등하게 이루어진 상태를 나타낸 것이다. 도 2의 (A)에서는, θ11 = θ12 = θ13 = θ14 = ......... = θ24 = θ25 = θ26의 관계가 성립한다. 따라서 기준 위치에 대한 복수의 슬릿들(204)의 예상 각도와 실제 각도가 같기 때문에 회전하는 슬릿 패널(202)의 정확한 회전 각도를 측정할 수 있다.
그러나 도 2의 (B)는 비정상적인 슬릿 패널을 나타낸 것으로서, 슬릿 패널(222)에 형성되어 있는 복수의 슬릿들(224) 사이의 간격(또는 각도)이 균등하지 않은 상태를 나타낸 것이다. 도 2의 (B)에서는, θ31 ≠ θ32 ≠ θ33 ≠ θ34 ≠ ......... ≠ θ44 ≠ θ45 ≠ θ46의 관계가 성립한다. 따라서 복수의 슬릿들(224) 각각의 예상 각도와 실제 각도가 다르기 때문에 검출된 슬릿 패널(222)의 회전 각도를 신뢰할 수 없다.
본 발명의 일 실시 예에서는, 도 2의 (B)와 같이 복수의 슬릿들(224) 가운데 예상 각도와 실제 각도가 다른 복수의 슬릿들(224)의 각도 오차를 감소시키기 위한 룩업 테이블을 마련하여 이용한다.
복수의 슬릿들 각각의 예상 각도와 실제 각도가 다른 또 다른 경우로는 복수의 슬릿들 중 일부 슬릿들만이 예상 각도와 실제 각도가 다른 경우를 들 수 있다. 이 경우에도 예상 각도와 실제 각도가 다른 슬릿들에 대해 본 발명을 적용하여 각도 오차를 최소로 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전식 인코더의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 슬릿 패널(108)의 복수의 슬릿들(106a) 각각의 예상 각도(a0)를 확보한다(302). 이 예상 각도(a0)는 복수의 슬릿들(106a)의 형성 위치(또는 각도)가 정상적이어서 각도 오차가 존재하지 않는 경우를 가정할 때 복수의 슬릿들(106a) 각각에 대해 예상할 수 있는 이상적인 각도이다. 예를 들면, 복수의 슬릿들(106a)의 수가 4000개일 때 균등하게 분할된 위치에 형성되는 복수의 슬릿들(106a) 각각의 각도 차이는 360°/4000=0.09°이고, 복수의 슬릿들(106a) 각각은 그 형성 위치에 따라 0.09°의 배수에 해당되는 예상 각도(a0)를 갖는다(도 6의 카운트(nx) 항목 및 예상 각도(a0) 항목 참조). 이 예상 각도(a0)는 슬릿 패널(108)의 사양(슬릿의 수)으로부터 미리 계산되어 제어부(116)의 메모리(122)에 저장되거나, 제어부(116)가 슬릿 패널(108)의 1회전 동안 발생하는 카운트 수를 통해 복수의 슬릿들(106a)의 수를 파악하여 실시간으로 계산할 수도 있다.
다음은 슬릿 패널(108)의 복수의 슬릿들(106a) 각각의 실제 각도(ax)를 구한다(304). 복수의 슬릿들(106a) 각각의 실제 각도(ax)는, 슬릿 패널(108)를 정속 회전시키면서 기준 슬릿(106b)의 위치 즉 기준 위치에서 복수의 슬릿들(106a) 각각에 이르기까지의 회전 시간(tx)을 구하고, 슬릿 패널(108)의 정속 회전 속도와 회전 시간(tx)으로부터 기준 슬릿(106b)에 대한 복수의 슬릿들(106a) 각각의 각도를 계산한다.
이와 같이 복수의 슬릿들(106a) 각각의 예상 각도(a0)와 실제 각도(ax)가 확보되면, 복수의 슬릿들(106a) 가운데 예상 각도(a0)와 실제 각도(ax)가 다른 슬릿(이하 제 1 슬릿이라 함)을 선별하고, 이 제 1 슬릿의 예상 각도(a0)에 가장 가까운 실제 각도를 갖는 또 다른 슬릿(이하 제 2 슬릿이라 함)의 카운트 값(도 6의 nx)을 제 1 슬릿의 새로운 카운트 값(도 6의 nx')으로 재설정한다(306). 이처럼 예상 각도(a0)와 실제 각도(ax)가 다른 제 1 슬릿의 카운트 값의 재설정에 의해 예상 각도(a0)에 좀 더 근접하는 새로운 실제 각도(ax)로 대체됨으로써 카운트 값을 재설정한 이후의 제 1 슬릿의 각도 오차(ex)는 감소한다. 만약 복수의 슬릿들(106a) 가운데 자신의 각도 오차(ex)를 감소시킬 수 있는 다른 대체 카운트 값을 찾을 수 없는 경우, 즉 다른 대체 카운트 값으로 재설정되더라도 기존의 각도 오차(ex)가 감소하지 않은 경우에는 기존의 카운트 값을 그대로 유지한다.
예상 각도(a0)와 실제 각도(ax)가 다른 제 1 슬릿의 선별에 있어서, 예상 각도(a0)와 실제 각도(ax) 사이의 오차가 허용 범위 이내일 때에는 예상 각도(a0)와 실제 각도(ax)가 동일한 것으로 인정하고, 예상 각도(a0)와 실제 각도(ax) 사이의 오차가 허용 범위를 벗어나면 예상 각도(a0)와 실제 각도(ax)가 다른 것으로 인정하여 이 슬릿을 제 1 슬릿으로 구분한다.
이와 같이 복수의 슬릿들(106a) 가운데 새로운 카운트 값을 갖게 되는 제 1 슬릿의 카운트 값과 나머지 슬릿의 기존의 카운트 값을 모두 반영하여 룩업 테이블을 작성하고, 이를 저장한다(308). 룩업 테이블이 마련되면, 제어부(102)는 디스크(108)의 회전 각도에 따라 결정되는 카운트 값(즉 몇 개의 슬릿들이 광 센서를 통과하였는지를 나타내는 값)을 룩업 테이블 상의 카운트 값과 대조하고, 그 대조 결과를 통해 디스크(108)의 회전 각도를 판단한다.
도 4는 도 3에 나타내었던 복수의 슬릿들 각각의 실제 각도를 구하는 방법(블록 304)을 더욱 구체적으로 나타낸 것이고, 도 5는 도 3에 나타낸 새로운 카운트 값으로의 재설정 방법(블록 306)을 더욱 구체적으로 나타낸 것이다. 또한 도 6은 본 발명의 회전식 인코더의 제어 방법의 수행 과정에서 발생하는 데이터 및 그 변화를 나타낸 것이다.
도 4에서, 실제로 슬릿 패널(108)의 복수의 슬릿들(106a) 각각의 실제 각도(ax)를 구하기 위한 첫 번째 과정으로서, 슬릿 패널(108)를 정속 회전시킨다(402). 이 때, 정지 상태의 모터(150)를 회전시키게 되면 초기의 얼마 동안은 모터(150)의 속도가 정속으로 안정화되지 못할 수 있으므로, 모터(150)의 회전 개시 후 미리 설정된 시간 동안 모터(150) 및 슬릿 패널(108)의 회전 속도 안정화 시간을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이 슬릿 패널(108)의 회전 속도 안정화를 위해 미리 설정되는 시간은 모터(150) 및 슬릿 패널(108)를 미리 시험 운전하여 그 속도가 안정화될 때까지의 시간을 측정하여 구한다.
슬릿 패널(108)의 회전 속도 안정화를 위한 미리 설정된 시간이 경과하면 슬릿 패널(108)가 정속 주행하는 것으로 인정하고, 복수의 슬릿들(106a) 각각에 이르기까지의 회전 시간(tx)을 획득한다(404).
이와 같이 슬릿 패널(108)가 1회전 하는 동안 복수의 슬릿들(106a) 각각의 회전 시간(tx)을 획득하면서 슬릿 패널(108)의 1회전 시간(t0)도 획득한다(406). 슬릿 패널(108)의 1회전 시간(t0)은 미세 유동 장치(10)의 기준 선(80)(즉, Z상의 위치나 전원 공급 개시 시점, 기준 슬릿의 위치 등)을 기준으로 슬릿 패널(108)이 1회전 하는 시간을 측정함으로써 획득할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서는 측정 오차 또는 슬릿 패널(108)의 정속 제어 오차의 발생 가능성을 고려하여 슬릿 패널(108)를 미리 설정된 복수의 회전수(예를 들면 n회전)만큼 회전시키면서 슬릿 패널(108)의 매 회전 시마다 복수의 슬릿들(106a) 각각의 회전 시간(tx) 및 슬릿 패널(108)의 1회전 시간(t0)을 획득하고, 그 평균 값들을 룩업 테이블 작성에 이용한다. 따라서 슬릿 패널(108)의 n회전이 완료될 때까지 블록 306의 ‘복수의 슬릿들(106a) 각각의 회전 시간(tx)의 획득‘ 및 블록 308의 ‘슬릿 패널(108)의 1회전 시간(t0)의 획득‘을 반복한다(408의 아니오).
슬릿 패널(108)의 n회전이 완료되면(408의 예), 슬릿 패널(108)의 n회전 동안의 복수의 슬릿들(106a) 각각의 평균 슬릿 회전 시간(txa) 및 슬릿 패널(108)의 평균 슬릿 패널 회전 시간(t0a)을 계산한다(410). 즉 슬릿 패널(108)가 n회전함으로써 복수의 슬릿들(106a) 각각에 대해 n개의 회전 시간(tx)이 구해지면, 이 n개의 회전 시간(tx)을 평균하여 해당 슬릿의 평균 슬릿 회전 시간(txa)을 계산한다. 이와 같은 방법으로, 첫 번째 슬릿의 평균 슬릿 회전 시간(t1a)부터 마지막 4000번째 슬릿(복수의 슬릿의 수가 4000개일 때)의 평균 슬릿 회전 시간(t4000a)까지 계산한다. 슬릿 패널(108)의 평균 슬릿 패널 회전 시간(t0a)은 슬릿 패널(108)이 n회전 하는 동안 획득한 n개의 1회전 시간(t0)을 평균하여 구한다.
이처럼 복수의 슬릿들(106a) 각각의 평균 슬릿 회전 시간(txa)과 슬릿 패널(108)의 평균 슬릿 패널 회전 시간(t0a)이 확보되면, 이 두 값을 이용하여 복수의 슬릿들(106a) 각각의 실제 각도(ax)를 계산한다(412). 복수의 슬릿들(106a) 각각의 실제 각도(ax)는 ax=(txa/toa)x360°와 같이 계산된다. 만약 평균을 이용하지 않고 슬릿 패널(108)의 1회전 동안의 검출 시간만을 이용하는 경우의 실제 각도(ax)는 ax=(tx/to)x360°와 같이 계산된다.
새로운 카운트 값으로의 재설정 방법(블록 306)을 더욱 구체적으로 나타낸 도 5에서, 도 3의 블록 302에서 확보된 복수의 슬릿들(106a) 각각의 예상 각도(a0)와 도 4의 블록 412에서 확보된 복수의 슬릿들(106a) 각각의 실제 각도(ax)의 차(差)로부터 복수의 슬릿들(106a) 각각의 각도 오차(ex)를 계산한다(502). 각도 오차(ex)는 ex=a0-ax와 같이 계산된다.
복수의 슬릿들(106a) 각각의 실제 각도(ax) 및 각도 오차(ex)를 참조하여, 예상 각도(a0)와 실제 각도(ax)가 다른 제 1 슬릿의 각도 오차(ex)를 최소로 할 수 있는 실제 각도를 가진 제 2 슬릿의 카운트 값을 제 1 슬릿의 새로운 카운트 값으로 재설정한다(504).
도 6을 참조하여 카운트 값의 재설정을 설명하면 다음과 같다. 만약, 슬릿 패널(108)에 4000개의 슬릿이 형성되어 있어서 0-3999의 카운트 값이 존재하고, 이 때의 실제 각도(ax)가 도 6에 나타낸 것과 같다고 할 때, 보정 전의 카운트 값 1163에 대응하는 1163번째 슬릿의 예상 각도(a0)는 기준 위치로부터 104.67°이지만 그 실제 각도(a1163)는 104.895°이고, 따라서 각도 오차는 0.224956°이다. 그러나 카운트 값의 재설정 이후에는, 이 1163번째 슬릿의 카운트 값이 11163에서 1161로 대체됨으로써 이 1163번째 슬릿의 실제 각도는 보정 전의 104.895°에서 보정 후의 104.7148°로 바뀌게 된다. 1163번째 슬릿의 예상 각도와 “보정 전”의 실제 각도 사이의 각도 오차는 104.895°-104.895°=-0.224956°이지만, 예상 각도와 “보정 후”의 실제 각도 사이의 각도 오차는 104.895°-104.7148°=-0.04481°로서, 보정 전의 각도 오차보다 보정 후의 각도 오차가 훨씬 작아 보정 전의 실제 각도보다 보정 후의 대체된 실제 각도가 이상적인 각도에 훨씬 근접하는 것을 알 수 있다.
보정 전의 카운트 값 1164에 대응하는 1164번째 슬릿의 경우에도 보정 후의 각도 오차가 감소하여 보정 전의 실제 각도보다 보정 후의 대체된 실제 각도가 이상적인 각도에 훨씬 근접하는 것을 알 수 있다. 다만, 1163번째 슬릿과 1164번째 슬릿 모두가 보정 후에는 동일한 1161을 새로운 카운트 값으로 갖게 되는데, 이처럼 두 개의 서로 다른 슬릿들이 동일한 하나의 새로운 카운트 값을 갖게 되더라도 그 카운트 값의 변경을 통해 각도 오차가 감소되는 결과는 동일하고, 회전 각도의 검출 결과에도 문제가 없다.
또 다른 예로써, 보정 전의 카운트 값 1393에 대응하는 1393번째 슬릿의 예상 각도(a0)는 기준 위치로부터 125.37°이지만 그 실제 각도(a1393)는 125.5951°이고, 따라서 각도 오차는 0.225105°이다. 그러나 카운트 값의 재설정 이후에는, 이 1393번째 슬릿의 카운트 값이 1393에서 1390으로 대체됨으로써 이 1393번째 슬릿의 실제 각도는 보정 전의 125.5951°에서 보정 후의 125.3253°로 바뀌게 된다. 1393번째 슬릿의 예상 각도와 “보정 전”의 실제 각도 사이의 각도 오차는 125.37°-125.5951°=-0.2251°이지만, 예상 각도와 “보정 후”의 실제 각도 사이의 각도 오차는 125.37°-125.3253°=-0.0447°로서, 보정 전의 각도 오차보다 보정 후의 각도 오차가 훨씬 작아 보정 전의 실제 각도보다 보정 후의 대체된 실제 각도가 이상적인 각도에 훨씬 근접하는 것을 알 수 있다.
또 다른 예로서, 보정 전의 카운트 값 1988에 대응하는 1988번째 슬릿의 예상 각도(a0)는 기준 위치로부터 178.92°이지만 그 실제 각도(a1988)는 179.0547°이고, 따라서 각도 오차는 0.134675°이다. 그러나 카운트 값의 재설정 이후에는, 이 1988번째 슬릿의 카운트 값이 1988에서 1987로 대체됨으로써 1988번째 슬릿의 실제 각도는 보정 전의 179.0547°에서 보정 후의 178.9649°로 바뀌게 된다. 1988번째 슬릿의 예상 각도와 “보정 전”의 실제 각도 사이의 각도 오차는 178.92°-179.0547°=-0.1347°이지만, 예상 각도와 “보정 후”의 실제 각도 사이의 각도 오차는 178.92°-178.9647°=-0.0447°로서, 보정 전의 각도 오차보다 보정 후의 각도 오차가 훨씬 작아 보정 전의 실제 각도보다 보정 후의 대체된 실제 각도가 이상적인 각도에 훨씬 근접하는 것을 알 수 있다.
도 1a 내지 도 6에는 광학식 인코더를 하나의 실시 예로서 나타내었으나 그 밖에도 마그네틱 방식의 인코더에도 본 발명이 적용될 수 있다. 즉 마그네틱 방식의 인코더에서 모터의 회전 각 검출부에서의 회전 각 검출 부재의 위치 에러 역시 도 1a 내지 도 6에 나타낸 것과 같은 방법으로 보정하여 룩업 테이블을 작성하여 운용함으로써 그 위치 에러를 크게 줄일 수 있다.

Claims (15)

  1. 복수의 회전 각 검출 부재들이 형성되는 회전 각 검출부를 포함하고, 상기 복수의 회전 각 검출 부재들마다 카운트 값이 부여되는 회전식 인코더(rotary encoder)의 제어 방법에 있어서,
    상기 복수의 회전 각 검출 부재들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고;
    상기 복수의 회전 각 검출 부재들 가운데 상기 예상 각도와 상기 실제 각도가 다른 제 1 회전 각 검출 부재를 판별하고, 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 회전 각 검출 부재를 판별하며, 상기 제 2 회전 각 검출 부재의 카운트 값을 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 새로운 카운트 값으로 재설정하여 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 재설정된 카운트 값을 통해 상기 제 1 회전 각 검출 부재를 인식함으로써 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 하는 회전식 인코더의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 회전 각 검출 부재들 각각의 실제 각도는,
    상기 회전 각 검출부를 정속 회전시키면서 기준 위치에서 상기 복수의 회전 각 검출 부재들 각각에 이르기까지의 회전 시간으로부터 상기 기준 위치와 상기 각각의 복수의 회전 각 검출 부재들 사이의 각도를 계산하여 구하는 것인 회전식 인코더의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정속 회전을 위한 상기 회전 각 검출부의 회전이 시작되면 상기 회전 각 검출부의 회전 속도가 안정화되도록 미리 설정된 시간 동안 상기 회전 각 검출부를 회전시키는 것을 더 포함하는 회전식 인코더의 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 위치는 상기 모터에 의해 회전하는 미세 유동 장치 상에 마련되는 기준 선에 의해 결정되는 회전식 인코더의 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 위치는 상기 회전 각 검출부를 회전시키는 모터의 기준 선(Z상)에 의해 결정되는 회전식 인코더의 제어 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 위치는 상기 회전 각 검출부를 회전시키는 모터로의 전원 공급 시점에 의해 결정되는 회전식 인코더의 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기준 위치가 상기 모터로의 전원 공급 시점에 의해 결정되는 경우에는 상기 전원 공급 시점마다 상기 카운트 값의 재설정을 수행하는 회전식 인코더의 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 회전 각 검출 부재들 가운데 카운트 값이 재설정된 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 기존 카운트 값들과 재설정된 카운트 값들의 관계를 룩업 테이블로 마련하여 상기 회전식 인코더의 제어에 이용하는 회전식 인코더의 제어 방법.
  9. 복수의 회전 각 검출 부재들이 형성되고, 상기 복수의 회전 각 검출 부재들마다 카운트 값이 부여되는 회전 각 검출부와;
    상기 복수의 회전 각 검출 부재들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고, 상기 복수의 회전 각 검출 부재들 가운데 상기 예상 각도와 상기 실제 각도가 다른 제 1 회전 각 검출 부재를 판별하며, 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 회전 각 검출 부재를 판별하고, 제 2 회전 각 검출 부재의 카운트 값을 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 새로운 카운트 값으로 재설정하여 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 재설정된 카운트 값을 통해 상기 제 1 회전 각 검출 부재를 인식함으로써 상기 제 1 회전 각 검출 부재의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 하는 제어부를 포함하는 회전식 인코더.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 회전 각 검출부가 상기 모터와 함께 회전하는 슬릿 패널이고;
    상기 회전 각 검출 부재가 상기 슬릿 패널에 형성되는 복수의 슬릿인 회전식 인코더.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬릿 패널의 상기 복수의 슬릿에 광을 조사하고, 상기 복수의 슬릿들을 통과하는 광을 수광하며, 매 수광 시마다 전기적 펄스를 발생시키는 광 검출부를 더 포함하는 회전식 인코더.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제어부는,
    기준 시점으로부터 상기 각 펄스의 발생 시점까지의 시간을 검출하는 타이머와;
    상기 검출된 시간에 근거하여 상기 회전 각 검출부의 회전 각도를 판단하기 위한 연산을 수행하는 연산부와;
    상기 연산부의 연산 과정에서 발생하는 데이터들을 저장하는 메모리를 포함하는 회전식 인코더.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 타이머와 상기 메모리는 상기 제어부의 내장 타이머 및 내장 메모리인 회전식 인코더.
  14. 복수의 슬릿들이 형성되는 디스크를 포함하고, 상기 복수의 슬릿들마다 카운트 값이 부여되는 회전식 인코더(rotary encoder)의 제어 방법에 있어서,
    상기 복수의 슬릿들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고;
    상기 복수의 슬릿들 가운데 상기 예상 각도와 상기 실제 각도가 다른 제 1 슬릿을 판별하고, 상기 제 1 슬릿의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 슬릿을 판별하며, 상기 제 2 슬릿의 카운트 값을 상기 제 1 슬릿의 새로운 카운트 값으로 재설정함으로써 상기 제 1 슬릿의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 하는 회전식 인코더의 제어 방법.
  15. 복수의 슬릿들이 형성되고, 상기 복수의 슬릿들마다 카운트 값이 부여되는 디스크와;
    상기 복수의 슬릿들 각각의 예상 각도 및 실제 각도를 구하고, 상기 복수의 슬릿들 가운데 상기 예상 각도와 상기 실제 각도가 다른 제 1 슬릿을 판별하며, 상기 제 1 슬릿의 예상 각도에 가장 가까운 크기의 실제 각도를 갖는 제 2 슬릿을 판별하고, 제 2 슬릿의 카운트 값을 상기 제 1 슬릿의 새로운 카운트 값으로 재설정하여 상기 제 1 슬릿의 예상 각도와 실제 각도 사이의 각도 오차가 감소하도록 하는 제어부를 포함하는 회전식 인코더.
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