Tracking control of an automatic pipe cutting robot (APCROMB) is studied. Using magnetic force APCROMB, which is designed and developed in Kyung Hee University, binds itself to the pipe and executes unmanned cutting process. The gravity effect on the movement of APCROMB varies as it rotates around the cylindrical pipe laid in the gravitational field. To maintain a constant velocity and consistent cutting performance against the varying gravitational effect, the authors adopt a multi-rate repetitive learning controller (MRLC), which learns the required effort to cancel the repetitive tracking errors caused by nonlinear effect. In addition to the varying gravity effect other types of nonlinear disturbances including backlash in the driving system and the slip between the wheels of APCROMB and the pipe also cause degradation in the cutting process. In order to identify those nonlinear disturbances the position estimation based on the encoder attached at the motor is not good enough. To identify the absolute angular position of APCROMB the authors propose the angular position estimation based on the signals from a MEMS-type two-axis accelerometer mounted on APCROMB. The tracking performances of APCROMB with a MRLC using the encoder-based position estimation is experimentally measured and results are shown. Also the difference between the encoder-based angular displacement measurement and the accelerometerbased angular displacement measurement is included.
In this paper, a magnet-type automatic pipe cutting machine that binds itself to the surface of the pipe using magnetic force and executes unmanned cutting process is proposed. During pipe cutting process when the machine moves around the pipe laid vertical to the gravitational field, the gravity acting on the pipe cutting machine widely varies as the position of the machine varies. That is, with same driving force from the driving motor the cutting machine moves faster when it climbs down the surface of the pipe and moves slower when it climbs up to the top of the pipe. To maintain a constant velocity of the pipe cutting machine and improve the cutting quality, the authors adopted a conventional PID controller with a feedforward effort designed based on the encoder measurement of the driving motor. It is, however, impossible for the encoder at the motor to measure the absolute position and consequently the absolute velocity of the cutting machine in the case where the slip between the surface of the pipe and wheel of the cutting machine is not negligible. As an attempt to obtain a better estimation of the absolution angular position/velocity of the machine the authors proposes the use of the MEMS-type accelerometer which can measure static acceleration as well as dynamic acceleration. The estimated angular velocity of the cutting machine using the MEMS-type accelerometer measurement is experimentally obtained and it indicates the significant slipping of the machine during the cutting process.
새로운 방식의 직접 디지털 주파수 합성기(Direct Digital Frequency Synthesizer, DDFS)의 설계방식을 제시하였다. 배열형 CORDIC(Coordinate Rotate Digital Computer)을 해석함에 있어서 오차의 크기를 계산하였다. 오차에는 계산회수의 부족에서 발생하는 ‘반복회수오차’와 제한된 데이터 비트수를 사용함으로써 계산에 사용하지 못하는 유효숫자 이하를 버림으로써 발생하는‘절단오차’로 분류할 수 있다. 실제로 각 비트별로 오차를 측정해 보면 8비트시 7단, 16비트시 12단, 24비트시 20단으로 근최적화된 파이프라인 단수를 얻을 수 있었다. 이 DDFS는 FPGA칩으로 구현되었고, 측정결과 235MHz의 구동 클럭에서 안정된 동작을 보였으며, 11.75MHz의 최대 출력 주파수를 발생시켰다. 위상별 진폭값을 ROM에 저장하는 기존의 방식에 비하여, 보다 높은 정밀도와 처리속도를 보이며, 제조공정 역시 단순해 질 것이다. 특히 같은 비트를 채택한 경우 롬방식에 비하여 5배정도의 높은 정밀도를 얻었다.
In this paper, the tracking control of an automatic pipe cutting robot, called APCROM, with a magnetic binder is studied. Using magnetic force APCROM, a wheeled robot, binds itself to the pipe and executes unmanned cutting process. The gravity effect on the movement of APCROM varies as it rotates around the pipe laid in the gravitational field. In addition to the varying gravity effect other types of nonlinear disturbances including backlash in the driving system and the slip between the wheels of APCROM and the pipe also cause degradation in the cutting process. To maintain a constant velocity and consistent cutting performance, the authors adopt a repetitive learning controller (MRLC), which learns the required effort to cancel the tracking errors. An angular-position estimation method based on the MEMS-type accelerometer is also used in conjunction with MRLC to compensate the tracking error caused by slip at the wheels. Experimental results verify the effectiveness of the proposed control scheme.
본 논문에서는 3차원 형태로 체적 데이터를 효율적으로 랜더링 하기 위해서, 체적 데이터의 특징점을 추출하고 이를 이용하여 3차원 형태로 복원한다. 여기서, 3D Point(Vertext)를 이용하여 체적 데이터를 랜더링하고자 하여 체적소들에 대해 특정한 3D Points 추출하는 PEF 과정과 랜더링 과정을 담당하는 정점 변환 파이프라인 과정을 제안한다. 일반적으로, 고화질의 광선 추적 랜더링 처리의 경우 계샨량이 많아 그 만큼 랜더링 속도가 떨어져 체적에 대한 다른 ?A너링 기법들이 많이 제안되고 있지만, 본 논문은 다른 각도로의 접근하고자 하여, 기존의 광선 추적에 비해 저화질과 매끄럽지 않는 영상을 나타내지만, 추출된 데이터만 고려하기 때문에 계샨량을 많이 줄일 수 있어 처리속도가 개선되어 졌을 볼 수가 있다. 또한, 본 논문에서 기존의 광선 추적 기법에서 표현하는 회전, 절단, 축소/확대의 기능을 그대로 OpenGL을 이용하여 본 논문에서 제안한 처리 단계로 하여 3차원 랜더링 프로그램 제작 하였다.
본 논문에서는 3 차원 형태로 체적 데이터를 효율적으로 랜더링 하기 위해서, 체적 데이터의 특징점을 추출하고 이를 이용하여 3차원 형태로 복원하기 위해 3D Points 추출을 위한 PEF 과정과 정적 변환 파이프라인 과정 [6,7] 을 통한 랜더링 방법을 제안한다. 기존의 광선 추적에 비해 저화질의 영상을 나타내지만, 추출된 데이터만 고려하기 때문에 계산량이 줄어들어 그만큼의 랜더링 속도가 빨라짐을 볼 수가 있다. 또한, 기존의 광선 추적 기법에서 표현하는 회전, 절단, 축소/확대의 기능을 OpenGL을 이용하여 3 차원 랜더링 프로그램으로 제작하였다.
This study presents development of a multi-way high speed pipe cutting machine to improve production rate of pipe cut pans. In this paper, structural and modal analysis for the developed machine is carried out to check safety of the machine design. The analysis is carried out by FEM simulation using the commercial software, CATIA V5. The machine is modeled by placing proper shell and solid finite elements. The final results of analysis are applied to the design of multi-way high speed pipe cutting machine and the machine is successfully developed.
Ship design engineering refers to the development and design of shipbuilding architectures in a drawing which reflects all relevant manufacturing processes. This paper provides analysis methods for model-information interfaces between hull structure design and outfitting design, and a technical application for manufacturing phases reflecting the pipe support pad and angle item automatically. The existing information procedure of pipe support pad and angle system processes information using drawing without model specification. Outfitting design team directly distributes drawings to the shop floor then manual-based marking and installation work are conducted refer to the distributed drawings. As a result, this process has become time consuming and causes problems in the productivity and quality improvement due to the rework caused by omitted or incorrect marking. The pipe support pad and angle marking is a method that automatically updates model information to hull structure design using sets of data that analyse the generated model in outfitting design processes. Therefore, this approach provides an efficient solution through design references without manual activities such as a reflection of hull structure design, cutting process, numerical control work, and dimension measurement and marking. The conversion of a method from the existing procedure based on manual marking to the reflective and automatic approach would have enabled to proceed installation work without manual activities for the measurement. Therefore, this research study proposes an efficient approach using pre-data analysis of model information interfaces between design and manufacturing phases to improve productivity during construction for shipbuilding.
최근 소개된 구글 MediaPipe의 모발 분할 방식은 실시간 모바일 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 단일 카메라 입력에서 신경망 기반 모발 분할을 위한 새로운 접근 방식을 제시한다. 상대적으로 작은 신경망으로 가상 머리카락 다시 칠하기와 같은 증강 현실 효과에 매우 적합한 고품질 머리카락 분할 마스크를 생성한다. 그렇지만, 모발 스타일 또는 모발 영역에 잡음이 있는 경우에 모발 분할 정확도가 떨어지는 문제점들이 있다. 이에 본 연구에서는 지정된 라벨에서 모발 위치와 모발 색상 가능성의 추정된 사전 분포에 따라 이미지의 에너지 함수를 구성하고, 이것을 그래프 절단 알고리즘에 따라 최적화시키는 방식으로 초기 모발 영역을 얻는 방식을 도입한다. 그런 다음에, 초기 모발 영역에 클러스터링 알고리즘과 사후 처리 기법을 적용하여 최종 모발 영역을 정밀하게 분할 할 수 있도록 한다. 제안된 방식은 MediaPipe의 모발 분할 파이프라인에 적용된다.
본 연구의 대상은 1-2W 기본형 온실의 기둥을 절단하여 동일한 규격의 파이프로 용접하여 온실의 측고를 높인 온실이다. 이와 같이 개조형 온실에 풍하중이나 적설하중이 작용할 경우, 어떠한 형태로든 용접부위에는 구조적으로 불안전 할 것으로 판단된다. 이를 검토학기 위하여 4단계에 걸쳐 용접된 기둥에 대한 굽힘 강도를 측정하여 용접하지 않은 원상태의 파이프와 비교 검토한 결과는 다음과 같다. 온실구조용 강관에 대한 용접결합부의 굽힘 시험의 경우, 하중재하 방법에 관계없이 양단 지점부위와 하중 재하부위가 하중을 견디지 못하고 함몰되는 현상을 보임으로서 합리적인 결과를 도출할 수가 없었다. 따라서 지점 및 하중 재하부위에 내부 파이프 (봉강)을 삽입함으로서 부분적인 문제점을 보완할 수 있었지만, 보다 합리적인 굽힘 시험 방법이 고안되어야 할 것으로 판단되었다. 용접결합부의 강도는 원형상태에 비해 별 차이를 보이지 않았고, 시료의 제작 조건에 따라 경미한 차이를 보였으나, 용접 과정에서 부실의 정도가 결정적인 강도 손실을 유발할 수 있음이 예상되었다. 용접결합과정의 문제점이나 접합 작업 후, 기둥 부재의 기울어짐 등에 대한 문제점이 없다는 전제 하에 용접한 파이프의 강도는 일반적으로 원형상태의 강도에 비해 약 84-90% 정도로 가정함이 합리적일 것으로 판단되었다. 그리고 접합부의 녹발생이나 기타 용접결합에 따른 중장기적 강도 저하 등을 고려할 때, 부득이한 경우가 아니라면 현재 농가에서 시도되고 있는 온실의 주요 부재에 대한 구조변경 등은 구조안전성 측면에서 지극히 삼가 되어야 할 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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