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문제 정의
- 본 연구는 가공기에 대한 원격 운영 구조의 하나로 네트워크를 이용해 빔 초점 조절을 수행할 수 있는 지능형 원격 초점 조절 기능을 개발하였다. 제안된 파일 전송 방식은 제어변수와 감시 변수에 따라 TCP와 UDP를 선택해서 사용하여 이미지의 표현을 원활하게 하였다.
제안 방법
- (2) 이것은 전자 현미경과 같은 원리를 가지며 본 연구에서 사용되는 전자빔 가공기(이하, 가공기)는 전자 현미경(이하, 현미경)을 기본으로 하여 전자빔(이하, 빔) 직접 묘화 장비로 보완, 개조하는 방식으로 개발되었다. 따라서 SEM의 기능도 가지고 있다.
- 2mm의 가는 선으로 사각형 모양으로 제작하여 스캔 제너레이터에 고정되게 하였다. 경통의 외통은 내, 외경 선삭 가공을 한 후에 다듬질 가공, 구멍 성형 가공, 탭핑 가공을 순차적으로 수행 하고 Ni 코팅을 한 후 탈자 처리를 하였다. Fig.
- 본 연구에서는 개발된 가공기의 초점 조종 기능을 확장하여 원격지에서 초점을 조정할 수 있는 지능형 원격 초점 조종시스템을 개발 및 적용을 통해 다음의 결론을 얻을 수 있었다.
- 이를 위해서는 하드웨어의 안정, 피가공재에 적합한 고전압의 선정 그리고 초점 조절 능력이 갖추어 져야 한다. 본 절에서는 초점 조절 기능을 확장하여 Transmission Control Protocol(TCP)와 User Datagram Protocol(UDP)를 기반으로 하는 지능형 원격 빔 초점 조종을 제안한다.
- 빔을 발생하고 각 렌즈와 코일에 전류를 조종하여 전자빔의 크기, 위치, 스캔 타이밍 등을 제어하는 제어기는 기능에 따라 고전압 발생기, 빔 제어기, 전자 렌즈 제어기, 스캔 제어기, 주제어기로 설계하였다. 각 제어기의 기능은 다음과 같다.
- 원격 시스템은 운영 시스템과의 통신을 위해 클라이언트 접속, 클라이언트 요청, 요청 분석, 요청 처리, 요청 응답을 수행하는 모듈로 구성하였다. 클라이언트 접속은 운영 시스템에서 원격 제어를 요청한 경우 접속을 수행한다.
- 제어 변수의 전송을 위해서는 정해진 프로토콜을 사용하며 이것은 다음절에서 기술한다. 이미지 파일의 전송은 운영 시스템에서 실시간으로 생성되는 것으로 초점을 조종하는데 중요하므로 보다 신뢰성을 가진 TCP를 사용하였다.
- 제작된 전자 렌즈는 자기장 방법으로 전자빔을 축소시킨다. 전자 렌즈는 자기장 해석을 통해 자속 밀도를 분석하였으며 집속 렌즈는 L2mm의 권선을 920회 감아 최대 3A의 전류가 흐를 수 있도록 하였다. 대물 렌즈는 같은 권선으로 600회 감아 제작하였다.
- 조절 기능을 개발하였다. 제안된 파일 전송 방식은 제어변수와 감시 변수에 따라 TCP와 UDP를 선택해서 사용하여 이미지의 표현을 원활하게 하였다. 또한 제안된 구조는 원격시스템(원격 관리용 시스템)과 운영 시스템(가공기)은 서버와 클라이언트의 구조로 되어 있어 추후 원격 시스템이 여러 대의 가공기에 대해 안정적인 제어 권한을 가질 수 있다.
대상 데이터
- 전자 렌즈는 자기장 해석을 통해 자속 밀도를 분석하였으며 집속 렌즈는 L2mm의 권선을 920회 감아 최대 3A의 전류가 흐를 수 있도록 하였다. 대물 렌즈는 같은 권선으로 600회 감아 제작하였다. 전자 렌즈를 제작하기 위한 소재는 마그네틱 와이어를 사용하였으며 이것은 알코올에 함침 후 권선하였다.
- 4는 현미경 기능을 이용해 본 생물 시료와 표준 시편을 보이고 있다. 생물 시료는 200배에서 얻어진 이미지이며 표준 시편은 500배에서 얻어진 이미지이다.
- 대물 렌즈는 같은 권선으로 600회 감아 제작하였다. 전자 렌즈를 제작하기 위한 소재는 마그네틱 와이어를 사용하였으며 이것은 알코올에 함침 후 권선하였다. 스캔 코일은 0.
성능/효과
- (3) 원격 시스템이 요청을 받아들이는 경우 운영 시스템은 원격 모드로 이동하게 된다. 원격 모드로 이동 후 운영 시스템은 변수들과 이미지를 약 5초 간격으로 전송하게 된다.
- (6) 원격 제어는 운영 시스템의 제어권 요청을 수락하는 경우에 완료된다. 이때 운영 시스템은 제어 모드로 돌아간다.
- 개발중인 가공기의 현미경 기능에서 영상을 획득하여 성능을 확인할 수 있었다. 영상 획득을 위해서는 적합한 시료를 만들어야 한다.
- 넷째, 약 5초 마다 전송되는 이미지 파일은 실시간으로 표시되는 운영 시스템의 영상과는 차이가 있었다. 이것은 프레임 그레버와 관련된 라이브러리의 적절한 사용을 통해 개선될 것으로 예상된다.
- 둘째, 원격 시스템에서 사용자 화면의 제어 변수들의 변화가 운영 시스템에 똑같이 적용되어 가공기의 초점이 조정되었다.
- 둘째, 전송 변수에 따라 UDP와 TCP를 선택해서 사용함에 따라 원격 빔 조절의 유연성을 확보하였다. 원격 시스템이 운영 시스템의 빔 조절 변수 값들에 대한 최근 값을 저장하는 기능은 원격 시스템의 응답성을 개선시킨다.
- 셋째, 운영 시스템의 변수 변화도 역시 원격 시스템에 잘 반영되어 양 방향 제어가 이루어짐을 확인하였다.
- 첫째, 가공기에 대한 원격 운영 구조의 하나로 개발된 지능형 원격 빔 조절 기능은 전자빔 가공 라인의 원격 제어를 수행할 수 있다.
- 첫째, 본 연구에서 사용된 가공기는 선명한 영상을 제공하여 원격 제어 시스템을 적용하기에 적합한 가공기임을 확인하였다.
후속연구
- 넷째, 원격 시스템에 의해 설정된 운영 시스템의 빔 주사 조건은 운영 시스템의 데이터 베이스에 저장되며 이후 개발이 예정된 빔 주사 조건 검색 시스템에 응용될 예정이다.
- 셋째, 가공기의 독립적인 운영과 서버와 클라이언트 구조의 원격 운영 구조를 가지는 본 시스템은 가공 라인에서 독립적인 운영만을 사용하는 경우에 비해 빔 초점 조절 기능을 개선하여 가공 시스템의 수율 향상에 기영할 것으로 예상된다.
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