[논문]이어폰 기능 검사장치 개발을 통한 공정개선

김완태; 가상구; 김현식

doi:10.12673/jant.2016.20.5.468

이어폰 기능 검사장치 개발을 통한 공정개선
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한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.20 no.5 = no.80, 2016년, pp.468 - 474

김완태 (서일대학교 정보통신과) , 가상구 ((주)천 승) , 김현식 (서일대학교 인터넷정보과)

초록
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최근 스마트폰을 중심으로 다양한 멀티미디어 서비스를 활용하기 위해 개인용 이어폰을 사용하고 있다. 국내에서 판매되는 스마트 폰은 개인용 이어폰을 필수로 제공하고 있고, 스마트폰과 테블릿 PC로 음악을 듣는 문화가 확산되면서 어디서나 간편하게 음악을 감상하는데 필요한 이어폰 수요가 갈수록 증가하고 있다. 본 논문에서는 많은 량이 이어폰을 생산하는데 있어, 불량제품을 검사하기 위한 복잡한 검사공정을 단순화 하고, 검사 시 소요되는 시간과 비용을 절감하기 위해 이어폰 기능검사 장치를 개발하여 검사공정을 개선하였다. 이어폰 검사장치 개발을 통한 공정개선은 이어폰 불량 검사를 위한 검사 원의 수를 줄일 수 있고, 이어폰 검사 시간을 단축 할 수 있으며 일일 검사 량을 증가시킬 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently with smartphones and tablets, personal earphones have been using to utilize a wide range of multimedia services. Especially smartphones sold domestically provide earphones as necessaries. As a life style listening to music through smartphones and tablets has been spread widely, there has been in increasing demand of earphones necessary for enjoying music anytime and anywhere. This paper has simplified the complex performance test processes to inspect defective products when producing a large amount of earphonesand has improved the existing performance test processes to reduce the costs and time for the performance test of earphones. In this paper, the improved performance test processes through developing the performance test equipment of earphones can reduce the performance test inspectors, cut down the performance test time, and increase the daily amount of the performance test.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 사용자 환경에서의 이어폰 불량을 확인하기 위해 사용자 환경에서의 불량 유형을 분석한 후 검사공정의 문제점을 파악하여 현재의 검사 공정을 개선함으로서 이어폰 검사 시간 및 검사비용을 줄이고, 일일 생산량을 증가 시킬 수 있는 검사 장비를 개발하여 이어폰 검사 공정을 개선하였다. 공정 개선 결과 개발된 이어폰 검사 장치를 통해 개선된 공정에서는 이어폰 검사원의 수를 줄일 수 있었고, 검사비용을 절감할 수 있었으며 일일 생산량을 늘릴 수 있었다.
본 논문에서는 이어폰 기능검사 장치를 개발하여 이어폰 불량 검사를 위한 제품공정개선에 대한 연구를 수행하였다. 전 세계적으로 이어폰을 이용한 멀티미디어 서비스 사용이 증가하면서 이어폰 생산량이 증가하고 있으며, 그에 따른 사용자 환경에서의 이어폰 불량에 대한 중요도가 높아지고 있다.
본 논문에서는 이어폰 불량을 검사하기 위한 검사공정을 개선하고자 이어폰 검사 장치를 개발하였다. 2개의 이어폰 검사 공정을 개선하여 인건비를 감소시키고 검사시간을 단축함으로서 생산량을 향상시킬 수 있었다.

제안 방법

사용자 환경에서의 이어폰 검사과정은 현재 2개의 공정으로 나뉘어져 있으며 1 공정은 리모트컨트롤에 삽입되어 있는 마이크와 리시버를 동시에 확인한다. 검사방법은 1 명의 검사원이 이어폰 리모트컨트롤에 삽입되어 있는 마이크를 통하여 음성 신호를 입력한 후 오디오증폭 검사기를 통하여 음성 신호를 증폭시킨 후 리시버로 피드백 시킨다. 이때 오른쪽 리시버의 유니트의 출력상태와 왼쪽 리시버 유니트의 출력 상태를 확인하는 과정으로 검사를 수행한다.
이어폰 기능검사 장치의 기구설계는 검사원의 이어폰을 검사하는데 있어 편리함을 제공 할 수 있도록 설계되어야 하며, 검사원의 불량 이어폰을 판정하기 용이하게 설계 되어야한다. 따라서 검사원이 이어폰 기능의 이상유ㆍ무를 확인하기 용이 하도록 모니터 부분에 각도를 조절하여 시각적인 판단이 명확히 이루어지도록 설계하였고, 검사원의 앉은키를 고려하여 본체의 높이 조절이 가능하도록 설계하였다. 또한 이어폰 검사를 위한 이어폰 컨넥터와 같이 소모품의 경우 교체 가 용이 하도록 설계하였다.
표 1은 이어폰 생산 시 전기적 특성에 의한 불량검사로는 확인되지 않는 유형들이며 표 1에 정의되지 않은 불량유형으로는 접점상태 불량 및 간헐적 불량 등이 있다. 따라서 사용자 환경에서의 불량 검사는 검사원이 직접 이어폰을 통해 음성신호를 입력하고 입력된 음성 신호가 리시버를 통해 정상 출력되는지 확인 한다. 또한 리모트컨트롤의 버튼을 직접 확인함으로서 오동작 및 감촉불량 등을 확인하는 과정을 통해 이어폰의 이상유ㆍ무를 확인하게 된다.
따라서 검사원이 이어폰 기능의 이상유ㆍ무를 확인하기 용이 하도록 모니터 부분에 각도를 조절하여 시각적인 판단이 명확히 이루어지도록 설계하였고, 검사원의 앉은키를 고려하여 본체의 높이 조절이 가능하도록 설계하였다. 또한 이어폰 검사를 위한 이어폰 컨넥터와 같이 소모품의 경우 교체 가 용이 하도록 설계하였다.
Monitor 는 스마트폰을 이용한 기능검사 시 이어폰의 이상 유ㆍ무를 확인한다. 리모트컨트롤의 3-key 동작에 대하여 검사원이 쉽고 빠르게 확인할 수 있도록 LED on/off 동작과 7-segment를 통한 문자를 이용해 확인할 수 있도록 설계한다. 그림 5의 이어폰 기능검사장치의 시스템 블록도의 개념을 이용하여 시스템을 설계한 메인 PCB 보드는 그림 6 이고, 그림 7은 검사결과를 확인하기 위한 모니터설계를 위한 PCB 보드이다.
Audio amp는 마이크 입력신호를 리시버로 피드백 시켜 기능검사원이 사용자 환경을 고려하여 음성 신호를 확인 할 수 있도록 구성하였다[2],[3]. 마이크의 동작 상태를 확인하기 위하여 증폭된 음성신호를 LSP (logic signal processing)로 입력하여 마이크의 동작 상태를 확인한다.
본 연구에서 개발한 이어폰 검사 장비를 이용한 공정 개선에 대한 검증을 위해 이어폰 기능검사 시간과 검사 수량 그리고 3-key 불량 검출력에 대하여 KTL(한국산업기술시험원) 에 시험의뢰 하여 검증하였으며, 표 2는 개발 장치의 검증을 위한 시험항목과 성능평가 방법이고, 표 3, 표 4, 표 5 는 시험결과이다.

데이터처리

이어폰 기능검사 장치의 PCB 설계에 따른 검증을 위해 오디오 증폭에 대한 검증 과정은 그림 8과 같다. 오디오 증폭에 대한 회로검증은 오실로스코프를 이용하여 입력된 신호의 크기와 출력신호를 비교하여 신호의 왜곡 및 잡음에 대하여 검증하였다.

성능/효과

본 논문에서는 이어폰 불량을 검사하기 위한 검사공정을 개선하고자 이어폰 검사 장치를 개발하였다. 2개의 이어폰 검사 공정을 개선하여 인건비를 감소시키고 검사시간을 단축함으로서 생산량을 향상시킬 수 있었다. 그림 11은 연구를 통해 개발된 이어폰 검사 장치이다.
그림 11은 연구를 통해 개발된 이어폰 검사 장치이다. 개발된 이어폰 검사 장치는 이어폰 리시버 검사와 마이크검사 그리고 리모트컨트롤 검사를 모두 수행할 수 있으므로 1명의 검사원이 모든 검사가 가능하여 공정간 이동시간을 줄일 수 있으므로 생산량을 증가 시킬 수 있다.
본 논문에서는 사용자 환경에서의 이어폰 불량을 확인하기 위해 사용자 환경에서의 불량 유형을 분석한 후 검사공정의 문제점을 파악하여 현재의 검사 공정을 개선함으로서 이어폰 검사 시간 및 검사비용을 줄이고, 일일 생산량을 증가 시킬 수 있는 검사 장비를 개발하여 이어폰 검사 공정을 개선하였다. 공정 개선 결과 개발된 이어폰 검사 장치를 통해 개선된 공정에서는 이어폰 검사원의 수를 줄일 수 있었고, 검사비용을 절감할 수 있었으며 일일 생산량을 늘릴 수 있었다.
표 6은 공정 개선 전과 후를 비교한 결과이다. 공정개선을 통해 검사시간을 단축 하였으며, 2명의 검사원을 1명으로 개선하여 인건비를 절감할 수 있었고, 검사시간의 경우 공정개선 후 3배 이상 빠른 속도로 검사할 수 있었으며, 그에 따라 검사량 또한 3배 이상 증가 시킬 수 있었다.
하지만 사용자 환경에서의 이어폰 불량검사는 현재 2개의 공정으로 이루어져 있고, 리모트컨트롤의 3-key 불량 검사의 경우 스마트폰을 사용하므로 공정간 이동시간 및 스마트폰 프로세스 지연시간이 이어폰 불량검사에 대한 생산량에 한계를 가지고 있다. 따라서 이어폰 검사 장비를 개발하여 현재 검사공정의 단점을 개선하였고, 이어폰 검사량과 인건비를 절감할 수 있었다.
오디오 증폭을 위한 입력신호는 오실로스코프 채널 1을 통해 최대 54 mV 크기의 진폭을 갖는 입력신호를 입력하였고, 오실로 스코프 채널 2를 통해 출력된 신호의 크기와 형태를 확인한 결과 최대 240 mV 의 진폭을 갖는 오디오 신호가 출력되는 것을 확인하였다. 또한 신호의 형태가 왜곡 없이 동일하다는 것을 알 수 있었으므로 잡음의 영향이 없는 것을 확인할 수 있었다.
이어폰 검사장비 개발에 의한 공정개선 결과는 기존의 2개의 검사 공정을 1개로 구성하였고, 이어폰 기능검사 시간을 3배이상 단축 할 수 있었다. 또한 인건비를 줄일 수 있었고, 검사량을 3배 이상 증가 시킬 수 있었다.
그림 9는 이어폰 기능검사 장치의 오디오 증폭에 대한 결과이다. 오디오 증폭을 위한 입력신호는 오실로스코프 채널 1을 통해 최대 54 mV 크기의 진폭을 갖는 입력신호를 입력하였고, 오실로 스코프 채널 2를 통해 출력된 신호의 크기와 형태를 확인한 결과 최대 240 mV 의 진폭을 갖는 오디오 신호가 출력되는 것을 확인하였다. 또한 신호의 형태가 왜곡 없이 동일하다는 것을 알 수 있었으므로 잡음의 영향이 없는 것을 확인할 수 있었다.
이어폰 기능검사를 위한 장치 개발에 따른 공정개선은 기존의 2개의 공정을 1개의 공정으로 개선함에 따라 2명의 검사원에서 1명의 검사원으로 모든 검사를 수행할 수 있으므로 소요되는 인건비를 줄일 수 있고, 공정간 이동시간과 스마트폰의 프로세스 지연시간을 최소화함으로서 검사시간을 단축하여 하여 생산량을 증가시키는 효과를 확인할 수 있었다. 표 6은 공정 개선 전과 후를 비교한 결과이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내의 이어폰 생산은 대부분 어디에서 이루어지는가?	국내의 이어폰 생산은 대부분 중국, 베트남, 캄보디아와 같이 해외에서 생산하고 있다. 생산된 이어폰은 국내로 들어와 사용자에게 판매 또는 스마트폰 판매 시 번들로 제공된다.
	이어폰 구성은 어떻게 되는가?	이어폰 구성은 3 가지로 구분할 수 있으며, 사용자가 음원을 들을 수 있는 리시버와 음원의 크기를 조절하는 리모트컨트롤 그리고 통화 시 음성 신호를 입력하는 마이크로 구성된다[1]. 사용자 환경에서의 이어폰 불량은 다양하게 발생될 수 있지만 대표적인 불량 유형은 표 1과 같다.
	리모트 컨트롤의 3가지 버튼 및 각 기능은?	리모트 컨트롤은 3개의 버튼으로 구성된다. 볼륨 up 버튼은 사용자가 통화 시에는 통화음을 증가 시키고 음악 감상 시에는 음향의 크기를 증가시키는 기능을 수행한다. 볼륨 down 버튼은 사용자가 통화 시에는 통화음을 감소시키고 음악 감상 시에는 음향의 크기를 감소시킨다. play(send)/stop(end) 버튼은 사용자가 통화 시작과 끝을 설정 할 수 있고, 음악 감상 시 재생과 정지를 수행할 수 있다. 이어폰의 3-key 불량 검사는 스마트폰에 연결하여 스마트폰의 UI (user interface)를 실행시켜 검사를 수행한다.

참고문헌 (5)

J. S. Rho, and W. T. Kim, "A study on test apparatus for increasing the reliability and productivity of the mobile earphones," The Journal of Korea Navigation Institute, Vol. 18, No. 6, pp. 567-581, Dec. 2014.
ITU-R Recommendation BS. 708, "Determination of the electro-acoustical properties of studio monitor headphones," International Telecommunication Union, Geneva, Switzerland, 1990.
Bruce Carter and Ron Mancini, Voltage and current feedback op amp comparison, in OP Amps for Everyone, 3th ed. Dallas, TX: Texas Instruments, ch. 10, pp. 137-145, 2009.
R. F. Coughlin, and F. F. Driscoll, First experiences with an op amp, in Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits, 6th ed. New Jersey, NJ: Prentice Hall., ch. 2, pp. 29-43, 2001.
D. A. Hodges, H. G. Jackson, and R. A. Saleh, Analysis and Design of Digital Integrated Circuits, 3th ed. New York, NY: McGraw-Hill, 2004.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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