다현CNI - Power Seat 작동내구시험 시스템

Author(s):
정현진 사원 - 다현CNI

Industry:
Automotive

Products:
PXI/CompactPCI, LabVIEW

The Challenge:
내구 시험의 반복 시험에 맞추어 입력한 반복 시험 횟수를 자동으로 시험할 수 있으며, 시험 결과를 한눈에 볼 수 있도록 분석하여 모터의 내구 성능 평가가 빠르고 정확하게 이루어 질 수 있도록 구현 하였다.

The Solution:
한 대의 제어 및 계측용 컴퓨터를 이용하여 각 모터를 동시에 개별적으로 제어/운전하게 하며 한 번에 한 가지 시험에 그치던 것을 한 번에 동시에 10개까지 가능하도록 개발하여 모터 내구 성능 시험을 빠른 시간에 평가 할 수 있도록 하였다.

요약
Power Seat 작동내구시험 프로그램은 자동차 부품 시험장치에 관련된 것으로, 운전자 및 탑승자의 편리한 승차감을 제공하는 자동 전동 시트의 핵심인 모터의 성능 및 내구성을 시험하고 결과의 분석을 제공하는 시스템이다. Slider, Recliner, Height(F)(R) 의 작동 위치 별 모터를 개별 운전/제어 할 수 있으며 구동 시의 모터의 전류 대 변위 및 각도를 측정하여 모니터링 한다. 내구 시험의 반복 시험에 맞추어 입력한 반복 시험 횟수를 자동으로 시험할 수 있으며, 시험 결과를 한눈에 볼 수 있도록 분석하여 모터의 내구 성능 평가가 빠르고 정확하게 이루어 질 수 있도록 구현 하였다.

개발 배경
1. 기존 Power Seat 작동내구시험 시스템은 시트 하나에 관련된 Slider, Recliner, Height의 모터를 한 시험에 한가지 밖에 할 수 없었기 때문에 장시간 내구시험을 해야 하는 경우 시간적인 측면에서 소요가 많았다. 이에 한 대의 제어 및 계측용 컴퓨터를 이용하여 각 모터를 동시에 개별적으로 제어/운전하게 하며 한 번에 한 가지 시험에 그치던 것을 한 번에 동시에 10개까지 가능하도록 개발하여 모터 내구 성능 시험을 빠른 시간에 평가 할 수 있도록 하였다.
2. 시험 시 발생하는 오작동 및 문제에 대한 에러 처리와 경고가 미흡하여 장시간 시험 데이터의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다. 그러나 LabVIEW를 이용하여 시험의 병렬 처리가 가능하도록 하였고 하드웨어의 오작동이나 에러에 대한 처리를 효율적으로 할 수 있도록 하였으며 NI 하드웨어를 통하여 모터 제어와 시험에 필요한 센서와 전류의 계측 및 저장이 용이하도록 제작하여 프로그램과 시험장비간의 활용성 및 효율을 높일 수 있었다.

본론
본 프로젝트는 시스템의 모든 제어와 계측을 LabVIEW와 NI DAQ Card를 통하여 진행하며 총 24채널의 아날로그 입력과 출력 및 50채널의 모터와 리미트(Limit)에 대한 모든 제어가 가능하도록 소프트웨어를 작성하고 시험 시의 결과는 시험 종료 즉시 처리되어 볼 수 있도록 한다.
각각의 모든 모터는 독립적으로 동작이 가능하도록 처리하는 것에 중점을 두어 제작한다. 시스템의 상세 설명은 아래와 같다.

하드웨어
1. Power Seat
Power Seat는 Seat 2대를 각각 시험할 수 있도록 구성되어 있으며 Seat 별 5개의 동작 모터들이 있어 각각 개별적으로 내구 시험이 가능하도록 되어있다. 소프트웨어에서 시험에 필요한 제어 값을 설정하고 모터의 전원을 인가하여 동작하도록 한다.

2. 시스템 레이아웃

그림 1. 시스템 레이아웃

소프트웨어
1. 제어 및 계측 프로그램
Power Seat 내구시험 시스템은 제어/계측 및 리포트로 구성되어 시험 후 결과를 바로 확인할 수 있다. 모터의 개별 동작이 가능하고, 시험자 없이 내구시험을 할 수 있는 등 장시간의 내구시험에 적합하도록 제작되었다. 각 모터 별 시험은 탭으로 처리하여 원하는 시험을 선택하여 동작할 수 있으며 모든 모터를 시험할 수 있도록 메인 프로그램 내에 모터 별 프로그램으로 나뉘어 동작 하도록 제작되었다.

그림 2. LabVIEW로 제작된 프로그램의 일부

 

그림 3. Power Seat 작동내구시험 메인 화면

그림 4. Power Seat 작동내구시험 리포트 메인 화면

주요기능
1. 시험 항목별 자동 운전
- 개별운전
- 주기별 운전
- 동시 작동 운전
2. 이상 운전에 대한 경보 및 장비 정지(Stop)
- 측정 신호에 대한 리미트(Limit) 설정
- 이상 운전에 대한 경보 및 장비 정지(Stop)
- 리미트(Limit) 설정에 대한 ON/OFF (냉각팬 작동)
3. 장비 교정
- 센서 범위 교정
- 제로 포지션(Zero Position) 설정 및 보정
- 설정 데이터 파일 저장
4. 모터 제어, 데이터 계측 및 모니터링
- 측정 데이터 그래프 출력
- 측정 데이터 유효 범위 설정
- 측정 데이터 통계 계산(최대, 최소, 평균, 작동 속도)
- 내구 횟수(사용자 설정) 별 데이터 자동 제어 및 측정/저장
5. 보고서 출력 (Report)
- 출력 그림 파일(jpg) 저장, 프린터 출력 지원
- 주기별 데이터 그래프 및 통계 데이터, 그래프 출력
- 내구 횟수 별 각 측정 신호의 추이 분석 및 리포트 작성
- 측정 데이터 테스트 파일 추출
6. 이력 관리
- 데이터 관리
- 데이터 추가, 삭제
- 시험 관리(조회, 추가, 삭제)

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점
기존의 Power Seat 작동내구시험기를 보완한 것으로 Seat 한대 당 하나의 모터 내구시험밖에 할 수 없던 단점을 개선하였다. 각 개별 시험이 가능하도록 제작하자, 시험 시간이 최고 5배 감소하여 효율성을 높였으며, 성능 평가를 정확하고 빠르게 하고자 하는 목적을 달성하였다.

또한 하나의 시스템을 확장이 가능하도록 개발하여 비용 감소 효과도 얻을 수 있었다.

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정현진 사원
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