Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.158-161
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2003
Recently, the evolution in production techniques (e.g. high-speed milling), the complex shapes involved in modem production design, and the ever increasing pressure for higher productivity demand a drastic improvement of the dynamic behavior of the machine tool axes used in production machinery. And also machine tools of multi functional and minimized parts are increasingly required as demand of higher accurate in some fields such as electronic and optical components etc. The accuracy and the productivity of machined parts are natural to depend on the linear system of machine tools. The complex workpiece surfaces encountered in present-day products and generated by CAD systems are to be transformed into tool paths for machine tools. The more complex these tool paths and the higher the speed requirements, the higher the acceleration requirements are needed to the machine tool axes and the motion control system, and the more difficult it is to meet the requirements. The traditional indirect drive design for high speed machine tools, which consists of a rotary motor with a ball-screw transmission to the slide, is limited in speed, acceleration, and accuracy. The direct drive design of machine tool axes. which is based on linear motors and which recently appeared on the market. is a viable candidate to meet the ever increasing demands, because of these advantages such as no backlash, less friction, no mechanical limitations on acceleration and velocity and mechanical simplicity. Therefore performance tests were carried out to machine tool axes based on linear motor. Especially, dynamic characteristics were investigated through circular test.
We investigate the evaluation items of LSU (Laser Scanning Unit), such as beam size, f$\theta$ characteristics, linearity, skew and bow, optical power ratio between image height of 0mm and $\pm$108 mm, pitch error, Jitter and shift of printing position. Through the measurement of LSU using BSH (Beam Scan Head) installed on LMC (Linear Motion Controller) which moves linearly within the whole scanning range (-108 mm~+108 mm), we can ascertain plastic f$\theta$ lenses, which are manufactured by TVLP (Two-step Variable Low Pressure) molding method, to satisfy 600DPI(Dots Per Inch) performance.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.16
no.11
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pp.197-203
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1999
Increasing demands on precision machining have necessitated the tool to move not only position error as small as possible, but also with smoothly varying feedrates. Because of the lack of accurate and efficient algorithms for generation of 3-dimensional lines and circles, a full accomlishment for available machine tool resolution is generally unavailable. In this paper, a reference-pulse type 3-axis PC_NC milling system is developed for the precision machining of complex shapes in 3-dimensional space. Three AC servomotors are used as the actuator instead of the hand wheel to operate a 3-axis milling machine under the same mechanical structure. A PC is used to handle the control signal calculation for various types of motion command. To achieve the synchronous 3-axis motion, a real-time reference-pulse 3-dimensional linear and circular interpolator based on the intersection criteria is developed in software. The performance test via computer simulation and actual machining have shown that the PC-NC milling system is useful for the machining of arbitrary lines and circles in 3-dimensional space.
Declutching control is applied to a hemispherical wave energy converter with direct linear electric Power-Take-Off systems oscillating in heave direction in both regular and irregular waves. The direct linear Power-Take-Off system can be simplified as a mechanical spring and damper system. Time domain model is applied to dynamics of the hemispherical wave energy converter in both regular and irregular waves. And state space model is used to replace the convolution term in time domain equation of the heave oscillation of the converter due to its inconvenience in analyzing the controlled motion of the converters. The declutching control strategy is conducted by optimal command theory based on Pontryagin's maximum principle to gain the controlled optimum sequence of Power-Take-Off forces. The results show that the wave energy converter with declutching control captures more energy than that without control and the former's amplitude and velocity is relatively larger. However, the amplification ratio of the absorbed power by declutching control is only slightly larger than 1. This may indicate that declutching control method may be inapplicable for oscillating wave energy converters with direct linear Power-Take-Off systems in real random sea state, considering the error of prediction of the wave excitation force.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.6
s.183
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pp.96-103
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2006
To establish of standard technique of nano-length measurement in 2D plane, new AFM system has been designed. In the long range (about several tens of ${\mu}m$), measurement uncertainty is dominantly affected by the Abbe error of XY scanning stage. No linear stage is perfectly straight; in other words, every scanning stage is subject to tilting, pitch and yaw motion. In this paper, an AFM system with minimum offset of XY sensing is designed. And XY scanning stage is designed to minimize rotation angle because Abbe errors occur through the multiply of offset and rotation angle. To minimize the rotation angle optimal design has performed by maximizing the stiffness ratio of motion direction to the parasitic motion direction of each stage. This paper describes the design scheme of full AFM system, especially about XY stage. Full range of fabricated XY scanner is $100{\mu}m\times100{\mu}m$. And tilting, pitch and yaw motion are measured by autocollimator to evaluate the performance of XY stage. As a result, XY scanner can have good performance. Using this AFM system, 3um pitch specimen was measured. The uncertainty of total system has been evaluated. X and Y direction performance is different. X-direction measuring performance is better. So to evaluate only ID pitch length, X-direction scanning is preferable. Its expanded uncertainty(k=2) is $\sqrt{(3.96)^2+(4.10\times10^{-5}{\times}p)^2}$ measured length in nm.
Transient electromagnetic (TEM) method is also affected by cultural and natural electromagnetic (EM) noises, since it uses part of the broadband ($10^{-2}$ to $10^5Hz$) spectrum. Especially, predominant EM noise which affects a moving transmitter-receiver TEM system is sensor motion-induced noise. This noise is caused by the sensor motion in the earth magnetic field. The technique for reducing the sensor motion-induced EM noise presented in this paper is based on Halverson stacking. This Halverson stacking is generally used in a time-domain induced polarisation (IP) system to reject DC offset and linear drift. According to spectrum analysis of the vertical component of sensor motion-induced noise, the frequency range affected by the motion of an EM sensor is less than about 700 Hz in this study. With the decrease of the frequency, the spectral power caused by the motion of a sensor increases. For example, at the frequency of 200 Hz, the spectral power of the sensor motion-induced noise is $-90dBVrms^2$ while the spectral power of the EM noise measured with a fixed sensor on the ground is $-105dBVrms^2$, and at the frequency of 100 Hz, the spectral power of the sensor motion-induced noise is $-70dBVrms^2$ while the spectral power of the EM noise measured with a fixed sensor on the ground is $-105dBVrms^2$. With applying Halverson stacking to an artificial noise transient generated by adding a noise-free transient to sensor motion-induced noise measured without pulsing, it is shown that the filtered transient is nearly consistent with the noise-free transient within a delay time of $0.5{{\mu}sec}$. The inversion obtained from this filtered transient is in accord with the true model with an error of 5%.
In this paper, nonlinear vibrations of the unsymmetrical laminated composite beam (LCB) on a nonlinear elastic foundation are studied. The governing equation of the problem is derived by using Galerkin method. Two different end conditions are considered: the simple-simple and the clamped-clamped one. The Hamiltonian Approach (HA) method is adopted and applied for solving of the equation of motion. The advantage of the suggested method is that it does not need any linearization of the problem and the obtained approximate solution has a high accuracy. The method is used for frequency calculation. The frequency of the nonlinear system is compared with the frequency of the linear system. The influence of the parameters of the foundation nonlinearity on the frequency of vibration is considered. The differential equation of vibration is solved also numerically. The analytical and numerical results are compared and is concluded that the difference is negligible. In the paper the new method for error estimation of the analytical solution in comparison to the exact one is developed. The method is based on comparison of the calculation energy and the exact energy of the system. For certain numerical data the accuracy of the approximate frequency of vibration is determined by applying of the suggested method of error estimation. Finally, it has been indicated that the proposed Hamiltonian Approach gives enough accurate result.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.5
s.176
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pp.1166-1174
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2000
In this paper, we introduce a positioner based on magnetic levitation to eliminate the friction which is the most severe effect to limit high resolution on the micro level. Differently from existing electromagnetic device, the proposed positioner consists of air core solenoid and permanent magnet. Although the combination produces small magnetic force, it is suitable for realizing micro motion repeatedly without the accumulation of error because there is no hysteresis caused by ferromagnetic materials, no eddy current loss, no flux saturation. First, the approximate modeling of stiffness and damping effects between the magnetic elements is made and verified experimentally. Then, we have formulated the dynamic equation of one d.o.f magnetic levitation positioner using linear perturbation method and discussed the necessity of optimization for the chief design parameters to maximize the stability performance.
This paper presents a robust motion tracking control of a cylinder-toggle servomechanism for injection molding machines. Virtual design model has been developed for a five-point type toggle mechanism. A sliding function is defined and combined with PID control to accommodate mismatches between the real plant and the linear model used. From tracking control simulations, it is shown that significant reduction in position tracking error is achieved with clamping force build-up through the use of proposed control scheme.
In this paper, an adaptive temporal and spatial filter (ATSF) based on mean square error (MSE) estimation is proposed. ATSF is a block based de-noising algorithm. Each noisy block is selectively filtered by a temporal filter or a spatial filter. Multi-hypothesis motion compensated filter (MHMCF) and bilateral filter are chosen as the temporal filter and the spatial filter, respectively. Although there is no original video, we mathematically derivate a formular to estimate the real MSE between a block de-noised by MHMCF and its original block and a linear model is proposed to estimate the real MSE between a block de-noised by bilateral filter and its original block. Finally, each noisy block is processed by the filter with a smaller estimated MSE. Simulation results show that our proposed algorithm achieves substantial improvements in terms of both visual quality and PSNR as compared with the conventional de-noising algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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