Precision Positioning에서의 오차 발생 원인 파악

Positioning 장치에서의 오차는 부정확성(예측 가능 오차)과 비정밀성(임의 오차)의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 이러한 오차의 발생 원인과 크기를 이해하면 오차 발생 방지와 해결을 위한 계획 수립에 도움이 되며 시스템 성능에 대한 확신을 높여 줄 수 있습니다. 다음은 positioning에서의 오차를 기술하는 데 사용되는 가장 중요한 사양 중 일부에 대한 자세한 설명입니다.

그림 1: 정확도와 정밀도의 차이점 설명

분해능

분해능은 요청 가능한 최소 거리 변화 측정값입니다. Positioning 용도로 중요한 특징이긴 하지만 계산값이기 때문에 정확도 또는 정밀도를 나타내지는 않습니다. 컨트롤러, 모터, 그리고 기계 부품 사양에 따라 달라지며 Zaber™ 장치가 microstepping drives와 스테퍼 모터를 사용하기 때문에 microstep size라고도 부를 수 있습니다. 그 자체가 오차값은 아니지만 정확하고 정밀한 동작을 위해서는 정밀한 분해능이 필요합니다.

정확도

이동 범위 안의 두 점 사이에서 움직일 때 정확도 사양은 추측할 수 있는 이상적인 이동 거리와 실제 이동 거리 간의 최대 편차를 나타냅니다. 이러한 오차의 원인은 몇 가지가 있으며 짧은 이동 거리에서는 부정확도가 훨씬 작아집니다.

그림 2: 150mm Zaber™ Linear Stage의 정확도

반복 가능성

반복 가능성은 positioning 장치의 정밀도와 일관성을 보여 주는 최상의 측정치이며 같은 방향에서 여러 번 접근한 위치에서의 편차로 규정됩니다. Zaber™ 장치의 경우 대개 정확도 사양보다 최소 한 등급 이상 더 정밀합니다.

Backlash

움직이는 기계 장치는 과도하게 구속되는 것을 피하기 위해 운동 방향으로 약간의 간극 또는 유격을 가질 수 있습니다. 방향을 바꿀 때 이 유격으로 인해 겉도는 현상이 생길 수 있는데 이것을 보정해야 합니다. 이것을 시스템에서의 backlash라 합니다.

대부분의 시스템에서 이러한 부정확도의 원인을 찾는 것은 어렵지 않습니다. 한 가지 방법은 critical position에 접근할 때 일정한 방향에서 접근하는 것입니다. 또 다른 방법은 스테이지를 유격의 한쪽으로 미는 식으로 약간의 axial force를 가하는 것입니다. 수직 운동에서는 중력이 backlash를 보정하는 힘으로 작용합니다.