1. 수행배경

• 산업용 디스펜서는 고속/고정밀 비접촉식 디스펜싱 자비로 첨단제조 분야에서 매우 광범위하게 사용되고 있는 장치임. 솔더베이스트, 실버페이스트, 핫멜트, 혐기성 접착제, UV접착제 등 다양한 종류의 유체 디스펜싱이 가능함.

• 기존 산업용 디스펜서의 용액 수위 측정 방식의 경우 10%의 매우 큰 오차가 발생하여 명확한 한계점이 존재.

  이러한 한계를 극복하고자 저희는 적외선 변위 센서를 이용한 토출 용액 수위 측정법을 고안하여 정확도를 향상시켜 오차율을 줄이는 것을 목표로 설정함.

2. 수행기간

• 3월: 과제 선정 및 제품 구체화

- 과제해결을 위한 아이디어 수립

- 부품 선정 및 결정

- 예산 구성

• 4월: 전반적 제품 설계 및 모델링

- 센서 설계

- 제품 시뮬레이션

- 오류 검출 후 수정

• 5월:시제품 제작 및 구동

- 외형 모델링 및 제작

- 제품 시험 구동

• 6월: 최종 결과물 제출

- 최종 결과 보고

- 피드백 수용

3. 개발작품 설명

• 구동원리

유체 토출 원리: 모터를  활용해 디딜방아의 발판 역할을 하여 액체를 정밀하게 분사하는 장치 제작

공이의 역할을 캠(CAM)으로 대체.

적외선 변위 센서 센싱 원리: 850nm ~ 940nm의 적외선 파장을 발사한 후, 물체로부터 반사되어 돌아오는 신호의 수신가지 걸리는 시간을 측정해 거리를 계산.

• 구동방식 

적외선 (ToF) 센서를 이용하여 실시간으로 변하는 수위를 측정

적외선 센싱의 안정을 위해 수면위에 부표를 띄워 사용

라즈베리 파이와 MCU를 기반으로 한 PID제어 시스템을 구축

피스톤을 밀어내면 실린더 내부 유체가 압력을 받아 분사구에서 용액이 토출되는 실린더를 사용.

4. 활용방안

• 정밀한 측정 시스템을 이용해 유체 분사량의 정확도와 반복성을 향상하여 불량률 감소 및 균일한 품질을 유지하고 빠른 응답 속도로 제조 공정의 생선성을 극대화 할 수 있을 것으로 예상.

• 견고한 설계로 긴 사용 수명을 보장하며, 간단한 구조로 유지보수 및 부품 교체가 용이하고 정비 주기 연장과 운영 비용 절감을 통한 경제적 이점 제공을 할 것으로 예상.

• 점성 물질부터 저점성액체까지 다양한 유체 처리 가능하기에 전자부품, 자동차, 생명과학 등 정밀한 분사가 요구되는 산업 전반에서 활용 가능할 것으로 예상.