국내 OLED 기술은 전 세계적으로 저 전력량, 속도, 휘도 등의 다양한 장점으로 인하여, Smart Phone, TV 등 다양한 Display 장치에 그 적용 시장이 점차 증가하고 있으며, 이에 따른 다양한 검사 및 생산 장비 관련 시장도 국내외로 크게 증가하고 있는 추세이다. 국내외에서 OLED 생산에 사용 중인 장비는 대부분이 X-Y-Z Axes Stage를 사용하고 있다. OLED의 수요가 점차 증가하고 크기가 감소함에 따라 스테이지의 동작의 고속화와 정밀화가 요구되고 있으며, 고속화에 수반되는 진동문제는 생산성 향상에 큰 걸림돌이 되고 있다. 이러한 장비들에서 발생하는 진동을 억제하기 위해 Motor Driver의 Driver Tuning을 정밀하게 하거나 Motion Board에서 지원해주는 S-Curve Motion이 주로 이용되고 있으며, Input Shaping 기법을 이용하여 잔류진동을 상쇄시키는 방법 또한 장치 자체 진동을 감소하는 데 사용되고 있다. 그러나, S-Curve의 경우 전체 영역에 대한 가/감속의 Symmetry 한 보정 방식의 적용으로 미세 잔류진동을 억제하지 못하고 있으며, Input Shaping 기법도 미세 영역에 대한 제어는 가능하나, 비전문가가 측정 및 분석 후 Motion Profile 최적화 용 Code를 작성하여 적용하기가 어려운 문제점이 있다.
본 연구에서는 저주파, 고주파 영역까지 측정이 가능한 Piezo 기반의 고성능 Sensor를 기반으로 진동 측정 모니터링 및 데이터 전송이 가능한 Smart Sensing Module과 측정 데이터를 분석하여 잔류진동을 감소시키기 위한 장비를 개발하였다.
먼저 가속도 센서의 신호를 아날로그 전압으로 수신하여 디지털로 변환하고 무선으로 전송하는 회로와 Firmware를 구성하여 무선 진동 측정 모듈을 개발하였다. 또한, 진동 측정 결과를 검증하기 위한 실험장치를 개발하였다.
실험장치를 이용하여 개발된 무선 진동 측정 모듈과 상용으로 판매되고 있는 진동 측정기의 결과와의 비교를 통해 성능을 검증하였다. 다음으로 측정된 진동 신호의 분석을 위한 노이즈 필터링, 진동 피크 탐색 등을 이용한 신호처리 알고리즘을 개발하였으며, 이를 통해 진동 측정된 구조물의 고유진동수와 진동의 감쇠비를 검출할 수 있도록 하였다. 구조물의 진동을 감소시키는 방법으로 Input Shaping 기법이 사용되었으며 Motion Controller가 생성하는 동작으로 구현시키기 위해 Input Shaping 기법으로 생성되는 모션을 테이블화하고 모션컨트롤러의 API Reference에 따라 모션 라이브러리를 개발하였다. 모션 라이브러리는 국내의 장비업체에서 많이 사용되는 DeltaTau社와, 커미조아社, 아진엑스텍社의 모션 컨트롤러를 대상으로 하였다. 모션 컨트롤러 별로 개발된 모션 라이브러리가 잘 동작하는지 검증하기 위해 1축 스테이지와 캔틸레버도 구성된 실험장치를 구성하였고 여러 동작 조건에 따른 실험결과를 이론적으로 계산되는 결과와 비교하였다.
마지막으로, 앞에서 기술된 진동 분석 알고리즘과 Input Shaping 기법을 이용하여 모션 컨트롤러별 모션 코드를 작성해주는 Anti-Vibration Controller를 제작하여 연구하게되었다. 이 또한 잔류 진동 감소용 실험장치를 이용하여 실험하였으며, 이 실험을 통하여 상기 3개 회사의 모션콘트롤러에 Motion Profile을 적용하여 측정한 진동 데이터가 감소한 결과를 도출하였다.