본 논문은 초정밀 가공기에 적용 가능한 6자유도의 운동이 가능한 초정밀 스테이지의 설계를 기술한다. 본 초정밀 스테이지는 특히, 광학을 이용한 가공기와 절삭력이 작은 가공기에 적합하다. 스테이지는 장행정 · 단행정 스테이지로 구성된 이중 서보를 채택한다 장행정 스테이지는 초정밀 운동에 방해가 되는 운동을 줄이며 높은 효율을 갖는 다극 자석 배열을 이용한 선형모터를 사용한다. 그리고 단행정 스테이지는 장행정 스테이지와의 기계적 결합에 의한 구조적 영향성을 없애는 개념을 적용할 수 있는 보이스 코일 모터을 이용한다. 그리고 각 구동부는 최상의 성능을 유지할 수 있도록 최적설계를 수행한다.
Match-3 Game 은 스테이지 구성 및 난이도 설정이 중요한 게임이나 다양한 밸런스 요소로 인해 스테이지 구성에 중요한 요소인 난이도 설정에 많은 시간이 소요된다. 특히 게임을 플레이하는 유저가 재미를 느끼는 수준으로 난이도를 설정하는 것이 중요하며, 이를 자동화하기 위해 실제 유저의 플레이 데이터를 활용하여 사람과 유사한 수준의 자동 플레이 에이전트 개발이 진행되었다. 하지만 플레이 데이터의 확보는 쉽지 않기에 연구 방향은 플레이 데이터가 없는 강화학습으로 확장되고 있다. 스테이지 구성에 중요한 요소인 난이도를 설정하기 위함이라면 각 스테이지 간의 상대적인 난이도 차이를 파악하는 것으로 가능하다. 이를 위해 게임의 규칙을 학습한 강화학습 에이전트로 밸런스 요소의 변화에 따른 다양한 난이도의 스테이지를 50 회씩 플레이하여, 평균 획득 점수를 기준으로 스테이지 구성에 필요한 각 스테이지들의 난이도를 파악할 수 있었다.
반도체 공정과 같은 정밀 위치제어가 요구되는 분야에서 높은 해상도와 큰 구동 거리를 가지는 정밀 스테이지의 수요가 점차 증가하고 있다. 압전 액추에이터에 의해 구동이 되는 정밀 스테이지는 이와 같은 용도에 적합한 것으로 여겨지고 있고, 이에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 압전 액추에이터로 구동하는 2축 정밀 스테이지가 연구 대상이다. 요구되는 스테이지 변위가 커서 압전 액추에이터의 변위만으로 원하는 변위를 얻을 수 없으므로, 유연힌지가 포함된 레버구조를 이용하여 최초 변위를 3 배 이상으로 확대시키는 구조로 되어있다.(중략)
최근 원격통신용 미러의 정밀 제어를 위한 초정밀 구동 메커니즘 설계에 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 초정밀 구동 메카니즘의 구성 조건을 만족하기 위하여 마이크로미터(um)의 분해능을 가진 탄성힌지(flexure hinge)를 이용한 6자유도 스테이지 메카니즘을 제안한다. 탄성힌지를 조인트로 이용하여 공간상의 6자유도 스테이지를 설계하고, 탄성힌지의 탄성변형을 이용하여 반복적인 운동을 제공한다. 공간상의 6 자유도 스테이지를 개발하기 위하여 탄성힌지를 이용한 평면상의 2 자유도 스테이지를 설계하고 이를 조합하여 6 자유도 스테이지를 제작하였다. 유한요소 해석을 통하여 단위입력에 대한 최대 출력변위를 생성하는 탄성힌지의 크기와 형상을 결정하였고, 전체 스테이지를 구동 할 때, 개별 탄성힌지가 탄성 영역 안에서 구동됨을 유한요소 해석을 통하여 증명하였다. 또한 전체 스테이지 구동의 변위보정과 강성검증을 실험적으로 증명하기 위하여 CCD 레이저 변위센서를 이용한 스테이지 변위 해석을 진행하였다.
에어 베어링은 높은 강성과 낮은 마찰력과 같은 장점들로 인하여 높은 정밀도를 요구하는 반도체나 디스플레이 장비의 선형 스테이지에 주로 사용 되어지고 있다. 하지만 현재까지 높은 정밀도를 요구하는 회전형 스테이지에는 아직까지 크로스 롤러링을 이용하여 가이드를 하고 있다. 본 논문에서는 높은 정밀도를 갖는 회전 스테이지의 설계를 위하여 구동 성능과 오차요소에 대한 성능에 대해 설계 목표를 제시 하였고 이러한 스테이지를 구현하기 위해 에어베어링을 적용한 회전형 스테이지를 설계하였다.
초고속 레이저 가공을 위한 스캐너 장비와 초정밀/대면적 가공을 위한 스테이지 시스템을 동기화함으로써 가공을 정밀도를 보장하고 대면적 가공 분야에 적용할 수 있는 핵심요소 기술을 소개하였다. 스캐너-스테이지 동기화를 위한 핵심요소 기술인 두 시스템 사이의 하드웨어적 동기 기술 및 스캐너-스테이지의 가공 경로 분할을 위한 연동 알고리즘 기술에 대한 내용을 수록하였다.
캐리 선택 가산기에 파이프라인을 적용하면 적은 수의 파이프라인 스테이지를 가지면서 많은 수의 파이프라인 스테이지를 갖는 가산기처럼 높은 주파수 상에서 구동한다. 이 논문에서는 캐리 선택 가산기 구조를 적용한 4 블록 5스테이지 파이프라인 32비트 가산기를 제안하였다. 이 제안된 가산기는 기존의 16스테이지 파이프라인 32비트 가산기와 같이 높은 주파수에서 동작한다. 그럼에도 불구하고 이 제안된 가산기는 기존 16 스테이지 파이프라인 가산기 보다 3배 적은 트랜지스터로 구현 가능하다. 이 가산기는 0.25um CMOS 공정으로 구현할 때 2.5V전압에서 1.67GHz으로 동작한다.
조립 완료된 엔진시스템을 발사체 스테이지에 장착하기 위한 제반 사항에 대한 프로세서의 개념을 정리하였다. 엔진을 발사체 스테이지에 장착함에 있어서 주의해야 할 안전규칙, 다음으로 엔진을 이송하고 발사체 스테이지 조립장에서의 포장 해제, 입고 검사, 보존 방법 등 엔진을 스테이지에 장착하기 이전의 준비단계로 엔진 장착 준비 단계, 이후 엔진을 장착하는데 필요한 요구조건과 과정중에 수행되는 시험인 기밀시험, 전기 시험 등에 대한 내용이 포함된 엔진 장착 단계, 또한 엔진을 스테이지로부터 분리해야 할 경우 따라야 할 개괄적인 절차를 포함한 엔진 탈거 및 보관 과정에 대한 내용을 포함한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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