㈜한화 - 전치증폭기 정확도 (이득 및 위상) 시험 프로그램 개발

Author(s):
이상용 개발부 - (주)한화 구미사업장 개발부

Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
LabVIEW, GPIB

The Challenge:
LabVIEW를 이용하여 장비의 자동 셋업에서부터 검사 및 검사 성적서 생성에 이르기 까지, 전치증폭기 시험 공정을 완전 자동화함으로써 생산성 향상을 꾀했다.

The Solution:
당 사업장 OO 기종에 사용되는 전치증폭기의 정확도 검사 공정을 LabVIEW를 이용하여 자동화하였다. 자동화한 부분은 HP3562A의 장비 셋업, 측정, 검사성적서 생성, 시험 부품의 적부 판정 등이다.

요약
당 사업장 OO 기종에 사용되는 전치증폭기의 정확도 검사 공정을 LabVIEW를 이용하여 자동화하였다. 자동화한 부분은 HP3562A의 장비 셋업, 측정, 검사성적서 생성, 시험 부품의 적부 판정 등이다.

개발 배경
현재 당 사업장의 양산 기종인 OO 기종에 사용되는 전치증폭기의 시험항목 중에 정확도 검사항목은, HP3562A를 이용하여 0~4 kHz까지의 주파수 특성을 검사하여, 특정 기준을 만족해야 PASS가 되는 공정이다. 지금까지 이 공정은 시험 시마다 수작업으로 장비를 셋업하고, 결과 데이터를 보고 특정 주파수에서 기준에 대한 적부 판정을 하여 메모한 다음 다시 EXCEL로 검사성적서를 작성하여야 하는 번거로운 작업으로, 생산성 측면에서 볼 때 낭비 요인이 많았다. 이번에 LabVIEW를 이용하여 장비의 자동 셋업에서부터 검사 및 검사 성적서 생성에 이르기 까지, 전치증폭기 시험 공정을 완전 자동화함으로써 생산성 향상을 꾀했다.

본론
1. 목표 기능
이번 프로그램 개발에서 목표한 기능은 다음과 같다.
○ GPIB를 이용해 계측기에서 RAW 데이터 전송
○ 수신된 RAW DATA를 이용해 이득 및 위상 그래프 출력
○ 커서를 이용한 출력된 그래프 상에서의 값 확인
○ 각 주파수별 적부 판별 기능 : 하나라도 규격에 들지 않으면 부적격 판정 표시
○ 검사 성적서 작성 기능 (부가 입력 사항 포함)
○ 계측기 자동 설정기능
○ 특성 패턴만을 보기 위한 고속 모드
○ 강제 종료 버튼

2. 시험 시스템의 구성
전치증폭기를 시험하기 위한 기본 구성은 다음과 같다.

전치증폭기 시험 구성

신호분석기 (HP3562A)의 GPIB 포트에 케이블을 연결하고 LabVIEW를 이용하여 장비와의 통신 및 데이터 획득 기능을 구현하였다. 기본적인 시험 세팅은 당사의 전치 증폭기 검사 절차서를 따른다.
본 시험에 사용된 검사 치구와 시험 셋업은 아래 사진과 같다.

전치증폭기 검사 치구

전치증폭기 시험 검사 셋업

3. 프로그램 설명
프로그램의 순서도는 다음과 같다.

프로그램 블록 다이어그램

GPIB를 초기화 하여 계측기와 통신 준비를 하고, 사용자의 설정에 따라 계측기를 시험 세팅을 하고 검사를 하게 된다. 검사가 끝난 후 계측기에 저장된 데이터를 GPIB를 통해 PC로 전송하고, 전송된 데이터는 배열로 재구성, 적부 판정등의 가공을 거쳐 최종적으로 이득 / 위상 그래프와 검사성적서, RAW 데이터로 출력 / 저장된다. 각 부분의 기능은 아래와 같다.

① GPIB 제어 : GPIB를 초기화 하고 계측기를 사용할 준비를 한다.
② GPIB In/Out : GPIB를 이용하여 장비에 명령을 전달하고, 데이터를 수신하는 등의 통신을 수행한다.
③ 데이터 입력 : HP3562A로부터 읽어 들을 데이터를 전송한다.
④ 변수 입력 : 검사자 이름 및 저장 파일 경로를 읽어 들여 입력된 데이터와 조합한다.
⑤ 데이터 정렬 : 읽어들인 데이터에서 필요한 값만을 추출하기 위해 header를 제거하여 숫자 만을 추출하고, 데이터를 배열화 시키는 등의 기능을 수행한다.
⑥ 적부 판정 항목 추출 : 적부 판정에 필요한 인수를 수신되어 정렬된 데이터로부터 뽑아낸다.
⑦ 적부 판정 : 추출된 정부 판정 항목을 가지고 적부 판별을 수행한다.
⑧ 적부 판정 출력 : 적부 판정된 항목을 출력한다.
⑨ GAIN/PHASE 출력 : 이득과 위상을 그래프로 출력한다. 출력된 그래프에는 커서가 달려 있어 그래프 상에서 값의 확인이 가능하다.
⑩ 검사 성적서/RAW 데이터 출력 :정렬된 데이터를 기준으로 검사 성적서와 RAW 데이터를 출력하여 저장한다.

4. 사용된 LabVIEW 기능
이번 프로그램에 사용된 기능들은 나열하면 다음과 같다.
① GPIB와 HP3562A를 초기화 : Instrument I/O Assistant를 사용

② 장비에 제어 명령을 입력 : Instrument I/O Assistant 사용

③ 계측기에서의 측정데이터를 GPIB를 이용해 PC로 수신 및 Header 제거, 자료 정렬 : 읽어 들이는 부분은 인스트루먼트 드라이버 사용

④ 정렬한 데이터에서의 적부 판정 항목 추출 및 적부 판정

⑤ 적부 판정에 따라 램프를 점등 시키고 최종 겸과를 출력

⑥ 데이터를 검사정적서로 작성 : Report Generation Tool Kit 사용

⑦ 수신된 데이터를 그래프 및 RAW data로 출력

⑧ Instrument I/O Assistant를 이용하여 GPIB 통신을 수행하는 장면

⑨ Excel 파일을 제어 : Report generation Tool kit 사용

5. 시험 결과

시험 결과는 계측기에 표시되는 그래프 및 출력값과 PC에서 출력한 그래프 및 데이터 값이 일치하는지 확인하면 된다. 아래 그림에서 보는 것처럼 두 데이터가 일치한다.

6. 프로그램 사용 방법
6.1 키 설명
① AMP 번호 선택 : 1번에서 12번까지의 PreAMP 번호를 선택한다.
② 검사자 : 검사자의 이름을 입력한다.
③ 검사성적서 저장경로 : 시험 후 검사성적서를 저장할 경로 및 파일을 선택한다 (미리 지정된 양식 이용). 출력되는 검사 성적서는 다음과 같다.

④ RAW DATA 저장경로 : RAW data를 저장할 결로 및 파일을 선택한다. 출력되는 RAW data의 형태는 다음과 같다.

⑤ 고속모드 : 파형의 대략적인 형태만을 보기위해 sampling frequency span을 크게 하여 빠른 시간 내에 검사를 마칠 수 있게 하는 스위치이다. 일반적으로 검사하여 저장할 때에는 OFF로 둔다.
⑥ 자동설정 : 계측기를 초기화 하고, 시험에 필요한 셋업을 한다. OFF인 경우 이전에 저장된 데이터를 다시 불러오므로, 데이터를 재전송하지 않는다면 ON으로 해둔다.
⑦ 검사성적서 저장 : 출력한 검사성적서를 자동으로 저장하는 기능이다. 저장하기 않으면 다음 측정시에 기존에 측정하였던 데이터가 사라지므로 ON으로 해둔다.
⑧ 검사시작! : 셋업이 완료 되었으면 검사시작을 눌러 검사를 실시한다.
⑨ 실행중 : 검사중일 때 점등되고 검사가 끝나면 소등된다. 따라서 점등되어 있을 때에는 계측기를 조작하여서는 안된다.
⑩ 종료! : 프로그램에 에러가 나거나 계측기를 RESET해야 할 필요가 있는 경우, 프로그램을 강제 종료 시킨다.

6.2 일반적인 조작순서
본 프로그램은 일반적으로 다음의 조작 순서대로 조작한다.
① AMP 번호선택
→ ② 검사자 입력
→ ③ 검사성적서 경로
→ ④ RAW Data 저장 경로
→ ⑤ 고속 모드 OFF
→ ⑥ 자동설정 ON
→ ⑦ 검사성적서 저장 ON
→ ⑧ 검사시작!

7. 참고 문헌
① LabVIEW 컴퓨터 기반의 제어와 계측 솔루션 -OHM 사-
② LabVIEW 7과 GPIB 통신 -LabVIEW 지기-
③ HP3563A Programming Manual -HP-

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점
이 프로젝트를 진행하면서 LabVIEW의 초보적인 부분에서부터 접근/학습하여 LabVIEW에 대해서 알게 되는 좋은 기회가 되었다. 또한 GPIB 통신을 이용해 장비를 제어에 대한 개념을 정립하게 되었다.
이번에 개발한 프로그램을 가지고 현장에 시험 적용한 결과,
① 작업시간이 3/1로 축소
② 검사의 정확성 향상
③ 검사 성적서 작성시 사람이 할 수 있는 실수요소도 배제
④ 주요 공정에 대한 작업자의 부담감 해소
등의 효과가 있었다. 이를 종합하여 볼 때, 본 프로그램을 현장에 적용하여 생산성 향상에 이바지 하였다고 할 수 있을 것이다.

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