한국전광㈜ - 분광기 응용 소프트웨어 개발 적용

Author(s):
이창석 선임연구원 - 한국전광(주)

Industry:
Electronics

Products:
LabVIEW, PXI/CompactPCI

The Challenge:
LabVIEW Software를 사용하여 분광기 응용 소프트웨어들을 개발하고 있다.

The Solution:
본사는 생산중인 분광기(Spectrometer)에 귀사의 PCI1200 / PCI6023E Card를 사용하고 있으며, LabVIEW Software를 사용하여 분광기 응용 소프트웨어들을 개발하고 있다.

1. 개요
본 한국전광 연구소 이창석 선임연구원은 본사에서 생산중인 분광기(Spectrometer)에 귀사의 PCI1200 / PCI6023E Card를 사용하고 있으며, LabVIEW Software를 사용하여 분광기 응용 소프트웨어들을 개발하고 있습니다. 분광기의 경우 한국전광의 본사인 미국 CVI에서 10여년간 전 세계 Science & Technology Market에 최고의 품질을 인정받으며 공급하여 왔으며 2001년도 하반기부터 한국전광내 양산라인을 구축하여 아시아시장에 직접 생산 및 공급을 하고 있습니다. 내쇼날인스트루먼트의 A/D Converting 기술과 LabVIEW software기술이 접목되어 고 부가가치를 창출함으로써, 다양한 분광기 응용 분야 solution 제공에 큰 도움을 받고 있다고 생각합니다. 내쇼날인스트루먼트의 customer solution을 통하여 다양한 Application Field에 계신 분들에게 본 제품을 소개하고자 합니다.

2. 하드웨어
분광기(Spectrometer)는 물리학의 한 분야인 광학 원리를 이용하여 실시간으로 빛의 파장에 따른 에너지 분포를 측정할 수 있는 측정기기이며, 본 사에서 생산하고 있는 SM Series Spectrometer는 초소형 타입의 Low-Cost, High Performance를 구현하였습니다. 현재 수년동안 분광기로부터 나오는 실시간 데이터를 얻는 수집 도구로서 내쇼날인스트루먼트의 A/D Converter Card (PCI1200, PCI6023E외 다수)를 사용하여 왔으며 귀사 제품의 안정성을 확인하여 지금 현재는 타사의 A/D Card를 모두 철수하고 대부분을 내쇼날인스트루먼트의 A/D Converter Card를 사용하고 있습니다. 한국전광에서 생산되고 아시아 시장에 판매되고 있는 모든 제품은 한국내쇼날인스트루먼트로부터 직접 구매한 제품을 사용하기 시작하였습니다. SM Series Spectrometer의 광학적 구조는 다음 그림과 같습니다.

SM Series Spectrometer는 기본적인 CCD Timing Signal을 처리하는 Generating Board를 내장하고 있으며, 내쇼날인스트루먼트의 A/D Converter Card에서 제공되는 다양한 signal을 사용하여 CCD신호를 입력합니다.

Counter -> CCD Integration Timing Control
AS -> Analog Sampling Control
Analog Input <- CCD Analog Signal

현재 PCI용으로 PCI6023E를, PCMCIA용으로 DAQ6024E를 사용하고 있습니다.

3. 소프트웨어
SM Series Spectrometer에서 기본으로 제공되는 소프트웨어인 SM32Pro는 Visual C++기반으로 작성된 분광기 분석 소프트웨어로 실시간 빛의 파장에 따른 에너지 분석, 물질의 투과/흡수/반사율의 측정, 물질의 색상 측정, 광원의 파장에 따른 절대 광도 분석등을 할 수 있으며, Science & Technology Market에 실지로 LabVIEW Software Engineer가 많은 것을 고려하여 LabVIEW로 SM Series를 구동할 수 있는 LabVIEW구동용 LLB VI Library와 customer application에 따라 LabVIEW를 기반으로 작성한 응용 소프트웨어들을 LabVIEW Development Kit와 Application Builder를 통하여 개발 공급하고 있습니다.

4. 분광기 구동용 VI Library
SM Series Spectrometer를 LabVIEW를 사용하여 구동하고 타 시스템과 연동할 수 있는 분석 소프트웨어를 개발하고자 하는 고객들을 위하여 본 사에서는 LabVIEW 6.0또는 그 이상의 버전에서 손쉽게 프로그래밍을 할 수 있도록 VI Library와 이에 대한 Training 예제, 그리고 매뉴얼을 작성하여 제공하고 있습니다.
VI Library에 포함된 기본 sub VI들은 각각의 기능을 Object Oriented Programming개념 구현이 가능하도록 기능을 모듈화 하였으며, 단순히 Training Course에 따라 구성하여 보면 단 5분만에라도 SM Series Spectrometer를 구동할 수 있도록 간편화시켰습니다.
분광기 구동용 VI Library에 포함된 sub VI들은 다음과 같습니다.

 

또한 매뉴얼에 Training Course로서 위의 subVI들 중에서 기본 VI들만을 사용하여 손 쉽게 SM Series Spectrometer구동 프로그램을 짤 수 있도록 예제를 제공하고 있습니다.

5. 시연가능한 Solution
짧은 시간내에 다양한 계측장비 개발자들에게 LabVIEW와 A/D Converter Card를 통하여 본사의 분광기 응용 solution을 시연할 수 있는 항목들은 다음과 같습니다.
(1) 5분이내에 실시간으로 빛의 파장에 따른 에너지 분포를 실시간으로 볼 수 있는 소프트웨어 구현
(2) 미리 LabVIEW 6.0으로 작성된 실행파일을 통하여 실시간 광원의 스펙트럼 측정
(3) 미리 LabVIEW 6.0으로 작성된 실행파일을 통하여 빛의 특정 영역을 통과시키는 다양한 광학적 필터들의 측정
(4) 미리 LabVIEW 6.0으로 작성된 실행파일을 통하여 물질의 흡수율 측정
(5) 본사의 SM32Pro 소프트웨어를 사용한 물질의 색상을 측정

실제로 분광기의 경우 물리, 화학, 생물, 환경, 색측정, 의료등 다양한 분야에 Application이 가능하며 상당한 파급효과가 있는 광학 계측 장비입니다.

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이창석 선임연구원
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