초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 횡 방향 위치를 직접 측정하는 방법으로 기존 한계점을 해결하고 웹 위치를 동시에 측정하는 방법을 개발하고자 한다. 선행연구에서는 2개의 광학엔코더를 이용하여 사행각을 측정하고 웹 위치 제어를 하였지만 웹의 횡 방향 밀림 현상을 감지하지 못하는 한계점을 가지고 있었다. 제안한 방법은 하나의 광학엔코더만으로 동시측정 가능하지만 두 개를 활용하여 사행각 측정 및 웹의 횡 방향 변형을 감지하는 추가적인 기능을 갖춘 측정시스템을 개발하는 것이 목표이다.
잡음에 강인한 신호처리 알고리즘을 적용하여 횡 방향 위

□ 연구개요
본 연구는 횡 방향 위치를 직접 측정하는 방법으로 기존 한계점을 해결하고 웹 위치를 동시에 측정하는 방법을 개발하고자 한다. 선행연구에서는 2개의 광학엔코더를 이용하여 사행각을 측정하고 웹 위치 제어를 하였지만 웹의 횡 방향 밀림 현상을 감지하지 못하는 한계점을 가지고 있었다. 제안한 방법은 하나의 광학엔코더만으로 동시측정 가능하지만 두 개를 활용하여 사행각 측정 및 웹의 횡 방향 변형을 감지하는 추가적인 기능을 갖춘 측정시스템을 개발하는 것이 목표이다.
잡음에 강인한 신호처리 알고리즘을 적용하여 횡 방향 위치 측정 결과가 20μm 이내의 측정 반복능을 가지도록 한다. 중첩정밀도 향상을 위하여 웹 위치 동시측정 시스템을 적용한 제어시스템을 제작한다. 웹 위치 제어 성능이 중첩 정밀도를 결정하므로 웹 위치 제어 목표값과 검증부의 측정값의 오차를 구하여 제어성능을 검증한다. 웹의 이송/횡 방향 위치 모두 30μm 이내의 제어오차 값을 가지는 것을 목표로한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
광량을 이용한 웹의 횡 방향 위치 측정 방법 개발을 위하여 횡 방향 위치 변화에 비례하는 신호의 크기 변화를 이용하여 횡 방향 위치 변화 값을 계산하는 알고리즘을 개발하였다. 그리고 최소자승법을 이용하여 측정값과의 편차를 최소화하는 최적선을 구하고, 최적선을 기준으로 웹 이동시 마다 선형적인 신호 크기 변화를 측정하여 선형성을 확인하였으며, 제어하고자 하는 위치에서 웹의 이송방향으로 일정한 속도로 움직이며 반복 측정하여 신뢰성 및 반복능을 검증하였다. 또한, 잡음에 강인한 신호처리 알고리즘 개발을 위해 피크검출방법에 비해 잡음의 영향이 적은 측정값을 얻을 수 있는 힐버트 변환을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 웹이 이송하면서 웹의 횡방향 위치 변화량을 주었을 때, 하나의 센서로 측정하면서 피크를 카운트하여 이송방향 위치를 계산하고, 신호의 크기차이로 횡 방향 위치를 계산하여 피크간의 간격 시간차이로 이송속도를 계산하여 웹의 이송/횡 방향 동시측정방법을 개발하였다. 웹의 이상 움직임을 감지하기 위해서 웹 양단에 프린팅 된 패턴을 스캔할 수 있도록 두 개의 광학엔코더를 설치하였고, 웹의 이송/횡 방향 동시측정 방법을 적용한 웹 제어 시스템을 위해서 먼저 웹의 이송은 Un-winder에서 Ider를 거쳐 Re-winder로 이송되고, Rewinder motor와 motor controller를 이용해 웹의 이송 속도를 조절하도록 설계하였다. 그리고 롤이 고정된 스테이지를 움직일 수 있도록 스테이지 하단에 LM가이드를 설치하고, 가이드에 따라 이동할 수 있는 서보모터는 NI-PXIe장비와 NI MOTION CONTROL 장비를 이용하여 Labview 프로그램을 통해 정해진 알고리즘을 따라 제어가 이루어지도록 설계 및 제작하였다. 그리고 인쇄 직전에 웹의 정보를 시간지연 없이 실시간으로 검출하여 인쇄 직전에 그 결과를 반영하는 피드포워드 제어를 적용하여 웹 사행제어 실험을 수행하였다. 적용된 피드포워드 제어방법은 PID 제어로 비례, 미분, 적분기를 통해 위치 오차를 제거하는 방식의 제어를 수행하였다. 결과적으로 정렬패턴이 일정한 위치로 이동하고, 웹의 위치 측정은 10um의 정밀도를 가지며 목표한 오차인 30um 내에서 웹의 위치제어가 이루어지는 것을 확인하였다. 웹의 위치 측정 정밀도는 광학 엔코더의 개선과 정렬패턴의 세분화에 의해 10um이하로 위치 측정정밀도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서 수행한 웹 위치 계측 및 제어 기술은 인쇄품질을 좌우하는 중요 요소이다. 이러한 기술을 통한 공정기술을 확보하게 되면 인쇄 전자기술과 일반 인쇄공정의 원천 기술 또는 표준 특허 기술이 될 수 있고, 차세대 전자 소자 관련 제조회사에 기술을 이전함으로써, 정밀 롤투롤 시스템을 개발하고, 인쇄전자 산업을 주도하여 차세대 전자소자 생산을 선점 해 나가는 원동력이 될 수 있다. 또한, 사행제어와 관련된 핵심기술을 확보하면 향후 인쇄전자 제품의 중첩정밀도 향상과 반도체, IT산업 분야의 신제품 개발, 친환경 공정에도 큰 영향을 줄 수 있으며, 인쇄전자 관련 시장을 선점하여 인쇄전자의 롤투롤 계측 및 제어 기술력을 확보하는 미래 발전방향을 모색 가능한 전문 인력을 양성 할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 1) 광량을 이용한 웹의 횡 방향 위치 측정 방법 개발 ... 3
• 2) 웹의 횡 방향 위치 측정방법의 신뢰성 검증 ... 4
• 3) 잡음에 강인한 신호처리 알고리즘 개발 ... 5
• 4) 웹의 이송/횡 방향 동시측정방법 개발 ... 6
• 5) 웹의 이상 움직임 감지 기술 개발 ... 7
• 6) 웹의 사행제어 시스템 설계 ... 8
• 7) 웹의 이송/횡 방향 동시측정 방법을 적용한 웹 제어 시스템 제작 ... 9
• 8) 웹 사행제어 실험 및 성능 검증 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 1) 기술적 측면 ... 11
• 2) 경제적, 사회적 측면 ... 11
• 3) 일자리 창출 측면 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 15