KR101040926B1 - Method for monitoring machine condition - Google Patents

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KR101040926B1
KR101040926B1 KR1020100077026A KR20100077026A KR101040926B1 KR 101040926 B1 KR101040926 B1 KR 101040926B1 KR 1020100077026 A KR1020100077026 A KR 1020100077026A KR 20100077026 A KR20100077026 A KR 20100077026A KR 101040926 B1 KR101040926 B1 KR 101040926B1
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황요하
이종민
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한국과학기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A damage diagnosis method for a machine is provided to allow easy recognition of damage of a machine by analyzing the probability of a diagnosis signal to a normal signal model and making a portion with high damage probability prominent. CONSTITUTION: A damage diagnosis method for a machine comprises steps of: measuring a diagnosis signal from a normal machine and applying hidden Markov model algorithm to the measured diagnosis signal to obtain a normal signal model; measuring a real-time diagnosis signal from a diagnosis target portion of an object(300) and applying hidden Markov model algorithm to the diagnosis signal to obtain the probability to the normal signal model; determining that a portion where the probability is nonuniform compared to the normal signal model is damaged; and adding the probability to the normal signal model when the determined damage portion is not actually damaged.

Description

기계의 결함 진단방법{METHOD FOR MONITORING MACHINE CONDITION}Fault diagnosis method of machine {METHOD FOR MONITORING MACHINE CONDITION}

본 발명은 기계의 결함 발생을 감지하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 정상 상태와 실제 진단시의 진단신호를 측정하고 은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model, HMM) 방법을 사용하여 이를 분석함으로서, 예를 들어 용접결함의 발생과 발생 위치를 정확하게 감지하는 등, 기계의 결함 진단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting the occurrence of a defect in a machine, in particular, by measuring the diagnostic signal at the steady state and the actual diagnosis and analyzing it using a Hidden Markov Model (HMM) method, for example The present invention relates to a method for diagnosing a defect of a machine, such as accurately detecting the occurrence and location of a weld defect.

기계의 결함을 감지하는 방법으로서 구조물에 전류, 초음파, 등의 진단신호를 인가하거나 각종 센서를 설치하여 측정되는 정상신호와 진단신호를 비교하여 결함을 감지하는 비파괴 시험방법이 사용될 수 있다. As a method of detecting a defect of a machine, a non-destructive test method for detecting a defect by applying a diagnostic signal such as current, ultrasound, or the like to a structure or by installing various sensors and comparing the diagnostic signal with a normal signal measured.

이하, 종래기술에 따른 기계의 결함을 감지하는 방법으로서 용접결함 진단방법을 예시적으로 설명한다.Hereinafter, a welding defect diagnosis method will be described as an example of a method for detecting a defect of a machine according to the prior art.

로봇이나 자동 용접장치를 이용한 자동 용접시스템은 산업계에서 광범위하게 사용되고 있다. 용접 작업에서는 용접부위의 전처리 불량, 용접봉의 재질 불균일, 용접가스의 송급 불량 등의 다양한 원인으로 인하여 용입이 충분히 이루어지지 않거나(lack of fusion), 용접부위에 공기 방울(blow-hole) 이 발생하는 등의 다양한 용접결함이 발생된다. Automatic welding systems using robots or automatic welding devices are widely used in the industry. In welding work, due to various reasons such as poor pretreatment of welding area, uneven material of welding rod, and poor supply of welding gas, insufficient penetration or lack of blow-hole occurs in welding area. Various welding defects are generated.

자동용접 작업의 특성상 용접작업을 작업자가 계속 감시하는 것은 불가능하고, 용접 부위의 내부에 생기는 기공과 같이 용접결함을 육안으로 확인하기가 어려운 경우도 발생한다. 따라서, 용접결함이 발생하더라도 이를 완벽하게 감지하기는 어렵다. 예컨대, 자동차 공장의 도어 패널이나 차체 프레임은 프레스 성형된 후 다양한 크기와 형태의 부품이 로봇 등에 의해 자동용접되고, 이후 도장, 조립공정을 거친다. 연속적으로 이루어지는 이러한 제작과정 중에 용접결함을 실질적으로 감지하기가 어렵다. 또한 건설 중장비의 두꺼운 철판을 용접하는 경우에는 용접선(weld line)에 대하여 용접작업이 복수 회 이루어지며, 1차 용접에서 이상이 발생하여도 2, 3차 용접 이후 외관상 정상으로 판정이 되는 경우가 많으므로, 용접결함여부를 감지하기가 어렵다. 외관상으로 드러나지 않는 용접결함을 감지하기 위하여, 초음파 검사나 X선 검사와 같은 비파괴 검사를 수행하고 있으나, 이러한 비파괴 검사는 시간과 비용이 많이 소요되고 복잡한 용접형상에 대해서는 적용이 어렵다.Due to the nature of the automatic welding operation, it is impossible for the operator to continuously monitor the welding operation, and it is sometimes difficult to visually identify welding defects such as pores generated inside the welded portion. Therefore, even if a welding defect occurs, it is difficult to detect it completely. For example, a door panel or a vehicle body frame of an automobile factory is press-molded, and parts of various sizes and shapes are automatically welded by a robot or the like, and then coated and assembled. It is difficult to substantially detect weld defects during this continuous fabrication process. In addition, when welding the thick steel plate of heavy construction equipment, the welding work is performed a plurality of times on the weld line, and even if an abnormality occurs in the first welding, it is often judged to be normal after the second and third welding. Therefore, it is difficult to detect weld defects. In order to detect weld defects that do not appear in appearance, non-destructive inspection such as ultrasound or X-ray examination is performed, but such non-destructive inspection is time-consuming and expensive and difficult to apply to complex weld shapes.

현재 상용화된 아크 용접모니터링 방법은 용접 중에 용접와이어의 공급 속도, 용접전류, 용접전압을 측정하여 이용한다. 예컨대, 정상용접시의 용접전류 및 전압신호와, 용접와이어의 전송속도를 측정하고, 용락(burn-through), 기공과 같이 관찰 가능한 용접결함 발생 시의 용접전류 및 용접전압을 관찰하여 정상용접시와 각 용접결함 발생시의 전류 및 전압신호를 비교하여 현저히 차이가 나는 경우 이상이 발생한 것으로 감지한다. 예컨대, 실제 용접시 전류 및 전압신호의 최저치와 평균값의 변화, 이상 피크의 발생, 단위 시간당 이상 피크의 개수, 용접와이어의 전송속도 변동 등과 같이 육안으로 관찰 가능한 신호 특성을 정상용접시에 미리 모델링된 규칙과 비교하여 이상유무를 감지하는 것이다.Currently, the arc welding monitoring method that is commercially available is used by measuring the supply speed, welding current, welding voltage of the welding wire during welding. For example, the welding current and the voltage signal during normal welding, the transmission speed of the welding wire are measured, and the welding current and the welding voltage when observable welding defects such as burn-through and pore occur are observed. Compare the current and voltage signals when welding defects occur, and if there is a significant difference, detect the abnormality. For example, pre-modeled rules for visually observable signal characteristics such as changes in the minimum and average values of current and voltage signals during actual welding, occurrence of abnormal peaks, number of abnormal peaks per unit time, fluctuations in the transmission speed of the welding wire, and the like. Compared to the detection of abnormality.

도 1은 종래기술에 따른 아크용접모니터링 장치의 일예를 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 용접감지시스템은 아크용접전원장치(10)의 제1 제어기(11), 전력변환장치(12), 제1 전압센서(13), 제1 전류센서(14)와는 별도로, 아크용접전원장치(10)의 외부에 장착되는 제2 제어기(23), 제2 전압센서(21), 및 제2 전류센서(22)를 포함한다. 이들은 아크용접수행부(30)에서 전기적으로 연결되므로 제2 전압센서(21) 및 제2 전류센서(22)에서 아크용접시의 전류 및 전압 변화를 감지할 수 있다. 감지된 실제 용접시의 전류 및 전압신호의 시간에 따른 변화와 정상용접시의 데이터를 비교하여 용접결함 발생여부를 감지한다.1 is a block diagram showing an example of the arc welding monitoring apparatus according to the prior art. As shown in FIG. 1, the conventional welding detection system includes a first controller 11, a power converter 12, a first voltage sensor 13, and a first current sensor 14 of the arc welding power supply device 10. A second controller 23, a second voltage sensor 21, and a second current sensor 22, which are mounted outside of the arc welding power supply device 10, are included. Since they are electrically connected in the arc welding execution unit 30, the second voltage sensor 21 and the second current sensor 22 can detect a current and voltage change during arc welding. The detection of welding defects is detected by comparing the change of current and voltage signal during actual welding with the data of normal welding.

하지만 실제 용접 작업에서는 불규칙적이고 세기가 큰 노이즈가 빈번하게 발생하고 동일한 작업중에도 용접신호의 변동이 심하기 때문에 전술한 용접결함 진단방법은 성공율이 매우 낮고, 결함감지에 실패하는 경우도 빈번하게 발생한다. However, in the actual welding operation, irregular and high intensity noise is frequently generated and the welding signal fluctuates even during the same operation. Therefore, the above-described welding defect diagnosis method has a very low success rate and frequently fails to detect a defect.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 은닉 마르코프 모델을 이용하여 모델링된 정상상태의 정상신호 모델과 실제 진단시 측정된 실제진단신호를 정상신호 모델에 적용하여 계산된 확률치를 비교하여 기계의 결함을 용이하게 감지하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, by comparing the probability value calculated by applying the steady state signal model modeled using the hidden Markov model and the actual diagnostic signal measured during the actual diagnosis to the normal signal model The purpose is to easily detect defects in the machine.

또한, 본 발명은 용접결함을 감지하는 경우와 같이 특정 작업과 진단이 동시에 수행되는 경우 진단신호를 실시간으로 측정하고 실시간으로 변환하여 상기 특정 작업 중에 발생한 결함을 실시간으로 감지하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object of detecting a defect generated during the specific operation in real time by measuring the diagnostic signal in real time and converting in real time when a specific operation and diagnosis are performed at the same time, such as when detecting a welding defect.

또한, 실제 진단구간에서 결함으로 감지되었지만 실제로 결함이 없는 구간인 경우와 같이 감지 오차가 있으면 정상신호 모델을 갱신할 수 있어서 기계의 결함의 감지를 점차적으로 강건하게 하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, if there is a detection error, such as in the case where the actual diagnosis section is detected as a defect but there is no defect, there is another purpose to gradually strengthen the detection of the defect of the machine by updating the normal signal model.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기계상태를 진단하는 진단신호를 결함이 없는 기계로부터 측정하고, 상기 측정된 진단신호를 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 시간영역에 대한 정상신호모델을 형성하는 정상신호모델링 단계와, 진단대상기계의 진단대상부위에서 진단신호를 실시간으로 측정하고, 상기 측정된 진단대상부위의 진단신호를 상기 정상신호모델링 단계에서 적용된 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 상기 정상신호모델에 대한 확률치를 계산하는 확률치계산단계와, 상기 확률치가 상기 정상신호모델에 비해 일정하게 유지되지 못하는 구간에서 결함이 발생한 것으로 판정하는 결함판정단계를 포함하는 기계 상태 진단방법을 제공한다. 상기 결함판정단계에서 결함이 발생한 것으로 판정된 구간에서 실제 결함이 발생하지 않은 경우 상기 확률치를 상기 정상신호모델에 추가하여 갱신하는 정상신호모델갱신단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the present invention measures a diagnostic signal for diagnosing a machine state from a non-defective machine, and forms a normal signal model for a time domain by applying a hidden Markov model algorithm. In the normal signal modeling step, the diagnostic signal is measured at the diagnosis target site of the diagnosis target machine in real time, and the normal signal model is applied by applying a hidden Markov model algorithm applied in the normal signal modeling step. Probability value calculation step of calculating a probability value for and a machine state diagnostic method comprising a defect determination step of determining that a defect occurred in a section in which the probability value is not kept constant compared to the normal signal model. The method may further include a normal signal model updating step of updating the probability value by adding the probability value to the normal signal model when an actual defect does not occur in the section where the defect is determined in the defect determination step.

또한, 본 발명은 상기와 같은 기계 상태 진당 방법의 일예로서, 용접대상물의 용접선에서의 용접신호를 시간영역에 대해 측정하고, 상기 용접대상물의 상기 용접선에 결함이 있는지를 확인하여 결함이 없는 정상용접 구간에 대해서만 상기 용접신호를 정상신호로 추출하고, 상기 정상신호를 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 전체 구간의 시간영역에 대한 정상용접신호 모델을 형성하는 정상용접신호 모델링단계와, 용접대상물을 용접하면서 용접대상부위의 용접신호를 실시간으로 측정하고, 상기 실시간으로 측정된 상기 용접대상부위의 용접신호를 상기 정상용접신호 모델을 형성하는데 사용된 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 상기 정상용접신호 모델에 대한 확률치를 계산하는 확률치 계산단계와, 상기 확률치가 상기 정상용접신호 모델에 비해 일정하게 유지되지 못하는 구간에서 결함이 발생한 것으로 판정하는 결함판정단계를 포함하는 용접결함 진단방법을 제공한다. 상기 용접신호는 전압신호이거나, 전류신호일 수 있다.In addition, the present invention is an example of the machine state advancing method as described above, by measuring the welding signal from the welding line of the welding object over the time domain, and confirms whether the welding line of the welding object is defective by normal welding without defect The normal welding signal modeling step of extracting the welding signal as a normal signal only for a section, and forming a normal welding signal model for the time domain of the entire section by applying the hidden Markov model algorithm, while welding the welding object. Probability for the normal welding signal model by measuring a welding signal of a welding target part in real time and applying a hidden Markov model algorithm used to form the normal welding signal model of the welding signal of the welding target part measured in real time. A probability value calculating step of calculating a value, and the probability value being the normal welding signal. The present invention provides a welding defect diagnosis method including a defect determination step of determining that a defect has occurred in a section which is not kept constant compared to a model. The welding signal may be a voltage signal or a current signal.

상기 정상용접신호 모델링단계에서, 상기 용접선에 결함이 발생하였는지 여부를육안검사, 비파괴 검사 및 절단면 검사 중 어느 하나 이상을 통해 파악할 수 있다.In the normal welding signal modeling step, it is possible to determine whether a defect occurs in the weld line through at least one of visual inspection, nondestructive inspection, and cut surface inspection.

상기 정상용접신호 모델링단계에서, 정상이라고 판정된 구간의 데이터를 시간함수로 전처리하는 정상용접신호 전처리 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 정상용접신호 전처리단계는 필터링 또는 타임 웨이팅을 통해 수행될 수 있다.In the normal welding signal modeling step, it is preferable to further include a normal welding signal preprocessing step of preprocessing the data of the section determined to be normal with a time function, the normal welding signal preprocessing step may be performed through filtering or time weighting. have.

상기 정상용접신호 전처리 단계 이후, 상기 데이터를 변환식을 이용하여 특성벡터열들로 변환하는 정상용접신호 변환단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 특성벡터열은 평균, 표준편차, 에너지, 파워 스펙트럼 계수, 필터 뱅크, 캡스트럼 계수, 웨이블릿 계수, AR 모델의 계수 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. After the normal welding signal preprocessing step, it is preferable to further include a normal welding signal conversion step of converting the data into a characteristic vector sequence using a conversion equation, the characteristic vector sequence is an average, standard deviation, energy, power spectrum coefficient , Filter bank, capstrum coefficient, wavelet coefficient, coefficient of AR model, or a combination thereof.

상기 정상용접신호 모델 및 상기 용접대상부위의 용접신호의 상기 정상용접신호 모델에 대한 확률치는 초기상태확률, 상태천이확률, 기호관측확률, 상태평균벡터, 상태공분산행렬 중 어느 하나로부터 얻어지고, 상기 은닉마르코프모델 알고리즘은 전향 알고리즘, 후향 알고리즘, 비율 전향 알고리즘, 비율 후향 알고리즘, K 평균군집화 기법, 수정 K 평균군집화 기법, EM 알고리즘, 바움-웰치 알고리즘 중 어느 하나일 수 있다.The probability value for the normal welding signal model and the normal welding signal model of the welding signal of the welding target portion is obtained from any one of an initial state probability, a state transition probability, a symbol observation probability, a state average vector, and a state covariance matrix. The hidden Markov model algorithm may be any one of a forward algorithm, a backward algorithm, a rate forward algorithm, a rate backward algorithm, a K mean clustering technique, a modified K mean clustering technique, an EM algorithm, and a Baum-welch algorithm.

상기 확률치 계산단계에서, 상기 용접대상부위에서 실시간으로 측정된 용접신호를 시간함수로 전처리하는 용접대상부위 용접신호 전처리 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 용접대상부위 용접신호 전처리단계는 필터링 또는 타임 웨이팅을 통해 수행되는 것이 바람직하다. In the probability value calculating step, it is preferable to further include a welding signal pre-treatment step for pre-processing the welding signal measured in real time at the welding target site by the time function, the welding signal pre-processing step for the welding target site is filtering or It is preferably done via time weighting.

상기 용접대상부위 용접신호 전처리 단계에서 전처리된 시간함수를 변환식을 이용하여 특성벡터열들로 변환하는 용접대상부위 용접신호 변환단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 특성벡터열은 평균, 표준편차, 에너지, 파워 스펙트럼 계수, 필터 뱅크, 캡스트럼 계수, 웨이블릿 계수, AR 모델의 계수 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 용접결함 진단방법.Preferably, the welding target site welding signal conversion step of converting the time function preprocessed in the welding signal preprocessing step into the characteristic vector streams using a conversion equation, the characteristic vector streams may include an average, standard deviation, A method for diagnosing weld defects comprising any one or a combination of energy, power spectral coefficients, filter banks, capstrum coefficients, wavelet coefficients, and AR model coefficients.

상기 정상용접 구간은 상기 용접선에서 복수개의 정상신호 추출 구간을 취합하여 얻어지거나, 상기 용접선을 반복하여 용접하면서 얻어진 정상 용접 구간들을 취합하여 얻어질 수 있다.The normal welding section may be obtained by collecting a plurality of normal signal extraction sections from the welding line, or may be obtained by collecting the normal welding sections obtained by repeatedly welding the welding line.

상기 결함판정단계에서 결함이 발생한 것으로 판정된 구간에서 실제 결함이 발생하지 않은 경우 상기 확률치를 상기 정상용접신호 모델에 추가하여 갱신하는 정상신호모델갱신단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include a normal signal model updating step of updating the probability value by adding the probability value to the normal welding signal model when an actual defect does not occur in the section in which the defect is determined in the defect determination step.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 진단신호를 은닉마르코프 모델로 변환한 진단대상부위의 진단신호의 정상신호 모델에 대한 확률치를 분석하여 결함이 발생할 확률이 큰 구간이 두드러질 수 있게 함으로써 기계의 결함의 발생여부를 용이하게 감지할 수 있다.As described above, according to the present invention, by analyzing the probability value for the normal signal model of the diagnostic signal of the diagnosis target region converted from the diagnostic signal to the hidden Markov model, a section having a high probability of occurrence of a defect can be distinguished. Can easily be detected.

또한, 본 발명은 용접결함을 감지하는 경우와 같이 특정작업과 동시에 진단이 실행되는 경우 진단신호를 실시간으로 측정하고 실시간으로 변환하여 상기 특정작업 중에 결함 발생을 실시간으로 감지할 수 있고, 이러한 즉각적 판단에 의해 불량율을 줄일 수 있다.In addition, the present invention can detect the occurrence of a defect during the specific operation in real time by measuring the diagnostic signal in real time and converting in real time when the diagnosis is performed at the same time as a specific operation, such as when detecting a welding defect, such an immediate determination The defective rate can be reduced.

또한, 진단구간에서 결함으로 감지되었지만 실제로 결함이 없는 구간이어서 감지 오차가 있는 경우 해당 진단신호의 확률치를 정상신호모델을 갱신할 수 있어서, 기계의 결함을 감지할수록 그 오차를 줄일 수 있고 강건한 결과를 얻을 수 있다.In addition, if a detection error is detected in the diagnosis section but there is no defect in the diagnosis section, there is a detection error so that the probability value of the corresponding diagnosis signal can be updated to a normal signal model. You can get it.

도 1은 종래기술에 따른 용접결함 감지장치의 일례를 개략적으로 도시한 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 용접결함 감지방법이 적용되는 용접장치의 일 례를 도시한 개념도이고,
도 3은 본 발명에 따른 용접결함 진단방법의 정상용접 모델을 모델링하는 일 실시예를 도시한 순서도이고,
도 4는 본 발명에 따른 용접결함 진단방법의 용접대상부위의 용접신호를 정상신호 모델에 대한 확률치로 생성하는 일 실시예를 도시한 순서도이고,
도 5는 용접대상부위의 전압 그래프와, 도 4의 과정으로 구해진 용접대상부위의 전압신호의 정상신호에 대한 확률치를 시간축 상에서 나타낸 그래프이다.
1 is a block diagram schematically showing an example of a welding defect detection apparatus according to the prior art,
2 is a conceptual diagram illustrating an example of a welding apparatus to which a welding defect detecting method according to the present invention is applied;
3 is a flowchart illustrating an embodiment of modeling a normal welding model of a welding defect diagnosis method according to the present invention;
4 is a flowchart illustrating an embodiment of generating a welding signal of a welding target portion as a probability value for a normal signal model of the welding defect diagnosis method according to the present invention;
FIG. 5 is a graph showing a voltage graph of a welding target site and a probability value for a normal signal of a voltage signal of the welding target site obtained by the process of FIG. 4.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 기계의 결함 진단방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for diagnosing a defect of a machine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

이 실시예에서는 기계의 결함 중 용접부위의 결함을 감지하는 과정을 설명한다.In this embodiment, a process of detecting a defect of a welded part among defects of a machine will be described.

도 2는 본 발명에 따른 용접결함 진단방법이 적용되는 용접 로봇을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 용접용 로봇(200)은 베이스(210)으로부터 연장되며 복수개의 관절(211, 212, 221, 231, 241)을 갖는 복수개의 아암(220, 230, 240)을 구비하여 용접토치(250)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 용접토치(250) 또한 용접토치용 관절(251)을 구비하여 회전가능하다. 용접토치(250)에는 용접와이어(201)가 공급되며, 이는 와이어 가이드(202)에 의해 용접로봇(200)으로 인도되고, 토치케이블(260)에 의해 용접토치(250)로 공급된다.2 schematically illustrates a welding robot to which a welding defect diagnosis method according to the present invention is applied. As shown in FIG. 2, the welding robot 200 has a plurality of arms 220, 230, 240 extending from the base 210 and having a plurality of joints 211, 212, 221, 231, 241. To move the welding torch 250 to a desired position. The welding torch 250 is also rotatable with a welding torch joint 251. A welding wire 201 is supplied to the welding torch 250, which is guided to the welding robot 200 by the wire guide 202 and supplied to the welding torch 250 by the torch cable 260.

이러한 용접로봇(200)은 용접로봇(200)의 자세를 제어하고 용접와이어의 공급속도를 제어하는 제어기(140)와; 용접토치(250)와 지그(310)에 고정된 용접대상물(300)에 각각 연결되는 두 개의 단자(132, 133)를 갖는 용접기(130)와; 사용자 인터페이스를 갖는 컴퓨터(110)를 포함한다. 용접기(130)의 두 단자(132, 133)에서 전압과 전류를 측정할 수 있으며, 측정된 전압 및 전류신호는 각각 증폭기(131)를 거쳐서 A/D컨버터(120)로 디지털화 되어 컴퓨터(110)에서 실시간으로 표시된다.The welding robot 200 includes a controller 140 for controlling the posture of the welding robot 200 and controlling a supply speed of the welding wire; A welding machine 130 having two terminals 132 and 133 connected to the welding torch 250 and the welding object 300 fixed to the jig 310, respectively; Computer 110 having a user interface. Voltage and current can be measured at the two terminals 132 and 133 of the welder 130, and the measured voltage and current signals are digitized to the A / D converter 120 via the amplifier 131, respectively, and then the computer 110. Is displayed in real time.

전압을 측정하기 위하여는 두 개의 단자에 집게발을 가진 전선을 연결하여 측정하며 전류를 측정하기 위하여는 용접기 단자에 연결된 전선에 전류측정센서를 설치하여 측정한다. 또한 컴퓨터(110)는 제어기(140)와도 연결이 되어 용접과 관련한 정보(용접시작, 용접종료, 대상물의 종류, 용접라인 정보 등)를 획득한다.  In order to measure the voltage, the wire with clamp pin is connected to the two terminals. To measure the current, the current sensor is installed in the wire connected to the welder terminal. In addition, the computer 110 is also connected to the controller 140 to obtain information related to welding (welding start, welding end, object type, welding line information, etc.).

용접기(130)의 두 단자(132, 133)에 전압과 전류를 측정하는 장치를 설치하여 용접도중 용접전류와 전압을 측정하고 이를 이용하여 용접 중 실시간 또는 용접 직후에 용접결함의 발생을 감지한다. 용접전류와 용접전압신호는 신호의 특성은 다르지만 정상 용접신호와 결함신호 사이에 나타나는 특성 변화는 전압, 전류 신호모두에 동시에 나타나기 때문에, 은닉 마르코프 모델(이하, HMM이라 함)을 이용하여 분석한 결과는 거의 동일한 결과를 보이게 된다. 따라서 둘 중 어느 하나의 신호를 이용하여 분석을 실시한다. A device for measuring voltage and current is installed at two terminals 132 and 133 of the welder 130 to measure welding current and voltage during welding, and detect the occurrence of welding defects in real time or immediately after welding by using the same. Although the welding current and the welding voltage signal have different signal characteristics, the change in the characteristic between the normal welding signal and the defect signal is simultaneously shown in both the voltage and current signals. Therefore, the analysis results using the hidden Markov model (hereinafter referred to as HMM) are shown. Produces almost the same result. Therefore, the analysis is performed using either signal.

HMM은 음성신호 분석에 주로 사용된 방법으로서 다양한 음성신호에 대하여 각각의 모델을 만들고 임의의 음성신호가 입력이 되면 이 신호가 각각의 모델에 해당할 확률을 계산하고 가장 높은 확률치를 보이는 모델로 판정을 한다. 따라서 음성인식 시에는 사람이 이야기 하는 신호를 마이크로 측정하여 다양한 음소 모델을 이용하여 최대 확률치를 보이는 모델을 이용하여 음소모델의 변화를 추정하고 이를 이용하여 음성인식을 수행하게 된다. 본 발명은 이러한 HMM 방법을 기계결함 감지기술에 적용한 것으로서, HMM 알고리즘을 이용한 확률치 계산과정을 통해 기계의 결함을 판정하는 것이다.HMM is a method mainly used for voice signal analysis. Each model is composed of various voice signals. When a random voice signal is input, the HMM calculates the probability that the signal corresponds to each model and determines the model with the highest probability. Do it. Therefore, in speech recognition, a signal measured by a person is measured by a microphone, and a change in the phoneme model is estimated using a model showing a maximum probability value using various phoneme models and speech recognition is performed using the same. The present invention applies the HMM method to a mechanical defect detection technique, and determines a defect of a machine through a probability calculation process using an HMM algorithm.

용접결함을 감지하기 위하여 정상용접시의 모델 하나만을 모델링 한 후에, 용접대상물 용접시의 용접신호를 HMM 알고리즘을 이용해 변환하여 정상 용접신호 모델에 대한 확률치를 연속적으로 계산한다. 즉, 실제 용접시의 용접신호가 정상일 경우 계산된 확률치는 비교적 큰 수치로 시간에 따라 변동폭이 매우 작은 안정정인 확률치를 계속 계산해 내게 되며 이상이 발생하면 정상용접 모델에 대한 계산된 확률치가 급격히 작아진다. 따라서, 계산된 확률치의 하락폭이 큰 구간에서는 용접결함이 발생했을 확률이 매우 높으므로 이 구간에서 용접결함이 발생한 것으로 판정하는 것이다.In order to detect weld defects, only one model of normal welding is modeled, and then the welding signal during welding of the welding object is transformed using HMM algorithm, and then the probability value for the normal welding signal model is continuously calculated. In other words, if the welding signal is normal during actual welding, the calculated probability is relatively large, and the calculated probability is very stable over time. If any abnormality occurs, the calculated probability for the normal welding model decreases rapidly. . Therefore, it is determined that the welding defect has occurred in this section because the probability that the welding defect has occurred is very high in the section where the calculated probability value falls large.

즉, 본 실시예는 정상적인 용접구간의 데이터만을 이용한 정상모델에 대하여 실용접시의 연속적인 확률변화를 관찰하고 이 확률치가 작아지는 구간을 용접결함이 있는 이상 발생구간으로 판정한다.That is, the present embodiment observes the continuous probability change of the utility plate with respect to the normal model using only the normal welding interval data, and determines the section in which the probability value becomes smaller as the abnormality occurrence section of the welding defect.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 정상신호의 모델링 과정과 실제 용접시 결함발생 여부를 감지하는 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a modeling process of a normal signal and a process of detecting whether a defect occurs in actual welding will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 정상용접신호의 모델링 과정을 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와같이, 정상 용접신호를 모델링하기 위해서는, 우선, 용접로봇(200)을 이용하여 용접작업을 수행하고 용접기(130)의 단자에서 시간에 따른 용접전류 또는 용접전압 신호를 측정한다(S1). 용접이 완료된 용접선(weld line)에 대하여 육안검사와 비파괴 검사 또는 절단면 검사 등을 통하여 해당 용접선에 결함여부를 확인하고 결함이 있을 경우 결함 위치를 정확히 파악한다(S2). 용접전류 또는 용접전압신호 중 하나에 대해서 정상용접에 해당하는 구간의 용접전류 또는 용접전압신호를 이용하여 전처리(필터링, 타임 웨이팅(time weighting) 등) 과정을 통하여 시간함수로 특징을 확대한다(S3). 전처리 과정을 거친 시간함수는 그 신호에 담긴 특성을 추출할 수 있는 변환식을 사용하여 특성벡터열들[평균, 표준편차, 에너지, 파워 스펙트럼 계수, 필터 뱅크, 캡스트럼(cepstrum) 계수, 웨이블릿(wavelet) 계수, AR 모델 계수 등]로 변환한다(S4). 특성벡터열들을 이용하여 HMM 파라미터(초기상태확률, 상태천이확률, 기호관측확률, 상태평균벡터, 상태공분산행렬 등)를 구하는 알고리즘, [예컨대, 전향/후향 알고리즘(forward/backward algorithm), 비율 전향/후향 알고리즘(scaled forward/backward algorithm), K 평균군집화 기법(k-means clustering method), 수정 K 평균군집화 기법(modified k-mean clustering method), EM 알고리즘(expectation-maximize algorithm), 바움-웰치 알고리즘(Baum-Welch algorithm) 등]을 적용한다(S5). 선택된 알고리즘이 적용된 결과치는 정상 용접시의 HMM 모델로 완성된다(S6).3 illustrates a modeling process of a normal welding signal. As shown in FIG. 3, in order to model the normal welding signal, first, a welding operation is performed by using the welding robot 200, and a welding current or welding voltage signal is measured at a terminal of the welding machine 130 over time. (S1). The weld line (weld line) is completed by visual inspection, non-destructive inspection or inspection of the cut through the weld line to determine whether the weld line defects, if there is a defect and pinpoint the defect location (S2). Using either the welding current or the welding voltage signal in the section corresponding to the normal welding for one of the welding current or the welding voltage signal, the feature is expanded as a time function through preprocessing (filtering, time weighting, etc.) (S3). ). The preprocessed time function uses the characteristic vector streams [average, standard deviation, energy, power spectral coefficient, filter bank, cepstrum coefficient, wavelet] using a transformation that can extract the characteristic contained in the signal. ) Coefficients, AR model coefficients, etc.] (S4). Algorithms for obtaining HMM parameters (initial state probability, state transition probability, symbol observation probability, state average vector, state covariance matrix, etc.) using characteristic vector sequences, such as forward / backward algorithms and rate forwards Scaled forward / backward algorithm, k-means clustering method, modified k-mean clustering method, expansion-maximize algorithm, EM-baum-welch algorithm (Baum-Welch algorithm) and the like] is applied (S5). The result of applying the selected algorithm is completed in the HMM model in the normal welding (S6).

도 4는 용접대상부위의 용접신호 확률치를 구하는 과정을 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 용접대상부위의 용접시 용접 전압 또는 전류를 측정한다(S11). 예를 들면 10KHz로 샘플된 데이터를 획득하는 경우 2,000개의 샘플된 데이터에 해당하는 시간 구간 0.2초로서, 시간에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 이러한 데이터들을 필터링, 타임 웨이팅 등의 과정을 통해 시간함수로 전처리하고(S12), 이러한 전처리된 시간함수를 정상용접 모델을 모델링할 때 사용한 변환식을 이용하여 특성벡터열로 변환한다(S13). 변환된 특성벡터열에 정상용접 모델을 모델링 할 때 사용한 HMM 알고리즘을 적용한다(S14). 해당 알고리즘이 적용된 결과치는 정상 용접신호에 대한 용접대상부위의 용접신호 확률치로 완성된다(S15). 정상 신호의 시간 구간이 실제 용접신호의 시간 구간보다 짧은 경우에는 정상 신호 구간을 반복적으로 사용함으로써, 실제 용접신호의 전체 구간의 확률치를 구할 수 있다. 4 illustrates a process of obtaining a welding signal probability value of a welding target region. As shown in Figure 4, the welding voltage or current at the time of welding the welding target site is measured (S11). For example, in the case of obtaining data sampled at 10 KHz, data for time may be acquired as 0.2 seconds of a time interval corresponding to 2,000 sampled data. The data are preprocessed into a time function through filtering, time weighting, and the like (S12), and the preprocessed time function is converted into a characteristic vector sequence using a transform equation used when modeling a normal welding model (S13). The HMM algorithm used to model the normal welding model is applied to the transformed characteristic vector sequence (S14). The result of applying the algorithm is completed by the welding signal probability value of the welding target region with respect to the normal welding signal (S15). When the time interval of the normal signal is shorter than the time interval of the actual welding signal, the probability value of the entire interval of the actual welding signal may be obtained by repeatedly using the normal signal interval.

일반적으로 HMM에서는 계산된 확률치의 최소값, 최대값의 차이가 매우 커서 계산된 확률치의 대수함수 값을 최종 확률치로 사용한다. 이와 같은 작업을 용접종료 시까지 반복하면 실제 용접의 전체 시간 구간에 대한 용접신호의 확률치가 계산될 수 있다.In general, HMM uses the algebraic function of the calculated probability as the final probability because the difference between the minimum and maximum values of the calculated probability is very large. If this operation is repeated until the end of welding can be calculated the probability value of the welding signal for the entire time interval of the actual welding.

도 5는 실제 용접시 전압신호와 상기 과정으로 구해진 용접신호의 확률치를도시한 그래프이다. 용접선에 결함이 없는 경우 초기와 최종구간을 제외하고는 용접신호의 확률치가 거의 일정한 값을 가지게 된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 용접결함이 있을 경우에는 확률치가 급격히 하락함으로 아래로 향한 큰 피크가 발생한다. 이와 같이 큰 피크치가 발생하는 부분을 결함 발생위치로 판정할 수 있다. 5 is a graph showing the probability value of the voltage signal during the actual welding and the welding signal obtained by the above process. If there is no defect in the weld line, the probability of the weld signal is almost constant except for the initial and final sections. As shown in FIG. 5, when there is a welding defect, a large peak downward occurs as the probability drops rapidly. The portion where such a large peak value occurs can be determined as the defect occurrence position.

용접신호에는 많은 잡음이 섞여있지만, 상기와 같이 HMM 알고리즘을 거쳐 변환된 확률치에서는 결함의 확률이 높은 구간에서는 피크 변동폭이 현저히 두드러진다.Although a large amount of noise is mixed in the welding signal, the peak fluctuation range is remarkable in the section where the probability of defect is high in the probability value converted through the HMM algorithm as described above.

정상용접으로 판정된 용접의 경우에도 모재의 상태나 전처리 차이, 용접와이어의 품질 불균일과 같은 다양한 원인으로 다소의 특성차이가 발생할 수 있다. 따라서 정상용접 모델을 구하는 모델링 과정에서는 하나의 모델링 구간을 이용할 수도 있지만 한 용접선 데이터에서 여러 구간을 취하거나 반복된 용접측정으로 구한 동일한 용접선에 대한 다양한 측정데이터에서 정상 용접 구간들을 취합한 후에 이들 데이터를 동시에 이용하여 정상모델을 구할 수도 있다. Even in the case of welding determined as normal welding, some characteristic difference may occur due to various causes such as the state of the base metal, the pretreatment difference, and the unevenness of the welding wire. Therefore, one modeling section may be used in the modeling process of obtaining a normal welding model, but the normal welding sections may be collected from various measurement data on the same welding line obtained by taking multiple sections from one welding line data or by repeated welding measurement. At the same time, the normal model can be obtained.

본 발명을 실제 용접 현장에서 적용하는 경우 결함여부의 판정을 강건하게 개선할 수 있다. 예컨대, 적당한 정상모델을 구한 후 이를 운영하는 초기에, 실제 용접신호의 확률치 그래프가 용접선 전체에 걸쳐서 또는 일부 구간에서 용접결함수준의 확률치 변동보다는 작은 수준의 변동을 보이는 경우가 발생할 수 있다. 통상적으로 이는 용접결함은 아니지만 용접표면의 처리상태나 용접봉의 재질 불균일 등의 다양한 원인으로 용접전류와 용접전압의 특성이 다소 변화한 경우가 보통이다. 따라서, 육안검사나 비파괴 검사로 이러한 영역에서 용접이 정상적으로 이루어진 것으로 판정되면 기존의 정상모델 데이터에 이 부분의 데이터를 추가하여 다시 정상모델링을 할 수 있다. 이 후에는 이러한 구간은 정상으로 판정하게 되며 따라서 정상모델은 더욱 강건한 판정을 내리게 된다. When the present invention is applied at the actual welding site, the determination of defects can be robustly improved. For example, in the early stage of operation after obtaining a suitable normal model, it may occur that the probability graph of the actual welding signal shows a smaller level of variation than the probability value of the welding defect level over the entire welding line or in some sections. Typically, this is not a welding defect, but the characteristics of the welding current and the welding voltage are usually changed due to various reasons such as the weld surface treatment condition or the material unevenness of the welding rod. Therefore, if it is determined that welding is normally performed in these areas by visual inspection or non-destructive inspection, normal modeling can be performed by adding data of this part to existing normal model data. After that, this section is judged to be normal, so that the normal model makes a more robust decision.

전술한 실시예에서 용접결함을 감지하는 방법만이 기술되었지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않고 기계의 결함을 감지하는 경우에 적용될 수 있다.Although only the method of detecting weld defects has been described in the above-described embodiment, the present invention is not limited thereto, and may be applied to detecting a defect of a machine.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent to those who have knowledge.

110: 컴퓨터
120: A/D 컨버터
130: 용접기
131: 증폭기
132, 133: 단자
140: 제어기
200: 용접로봇
210: 베이스
220, 230, 240: 아암
211, 212, 221, 231, 241: 관절
251: 용접토치용 관절
260: 토치케이블
300: 용접대상물
110: computer
120: A / D converter
130: welding machine
131: amplifier
132, 133: terminal
140: controller
200: welding robot
210: base
220, 230, 240: arm
211, 212, 221, 231, 241: joint
251: welding torch joint
260: torch cable
300: welding target

Claims (20)

기계상태를 진단하는 진단신호를 결함이 없는 기계로부터 측정하고, 상기 측정된 진단신호를 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 시간영역에 대한 정상신호모델을 형성하는 정상신호모델링 단계와, 
진단대상기계의 진단대상부위에서 진단신호를 실시간으로 측정하고, 상기 측정된 진단대상부위의 진단신호를 상기 정상신호모델링 단계에서 적용된 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 상기 정상신호모델에 대한 확률치를 계산하는 확률치계산단계와,
상기 확률치가 상기 정상신호모델에 비해 일정하게 유지되지 못하는 구간에서 결함이 발생한 것으로 판정하는 결함판정단계와,
상기 결함판정단계에서 결함이 발생한 것으로 판정된 구간에서 실제 결함이 발생하지 않은 경우 상기 확률치를 상기 정상신호모델에 추가하여 갱신하는 정상신호모델갱신단계
를 포함하는 기계 상태 진단방법.
A normal signal modeling step of measuring a diagnostic signal for diagnosing a machine state from a machine without defects and forming a steady signal model for a time domain by applying a hidden Markov model algorithm;
A diagnostic signal is measured in real time at a diagnosis target part of a machine to be diagnosed, and a probability value for the normal signal model is calculated by applying a hidden Markov model algorithm applied in the normal signal modeling step. Probability calculation step,
A defect determination step of determining that a defect has occurred in a section in which the probability value is not kept constant compared to the normal signal model;
The normal signal model update step of updating the probability value by adding the probability value to the normal signal model when the actual defect does not occur in the section where the defect is determined in the defect determination step.
Machine condition diagnostic method comprising a.
삭제delete 용접대상물의 용접선에서의 용접신호를 시간영역에 대해 측정하고, 상기 용접대상물의 상기 용접선에 결함이 있는지를 확인하여 결함이 없는 정상용접 구간에 대해서만 상기 용접신호를 정상신호로 추출하고, 상기 정상신호를 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 전체 구간의 시간영역에 대한 정상용접신호 모델을 형성하는 정상용접신호 모델링단계와,
용접대상물을 용접하면서 용접대상부위의 용접신호를 실시간으로 측정하고, 상기 실시간으로 측정된 상기 용접대상부위의 용접신호를 상기 정상용접신호 모델을 형성하는데 사용된 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 상기 정상용접신호 모델에 대한 확률치를 계산하는 확률치 계산단계와,
상기 확률치가 상기 정상용접신호 모델에 비해 일정하게 유지되지 못하는 구간에서 결함이 발생한 것으로 판정하는 결함판정단계
를 포함하는 용접결함 진단방법.
The welding signal from the welding line of the object to be welded is measured for a time domain, and the welding signal of the welding object of the welding object is checked for defects, and the welding signal is extracted as the normal signal only for the normal welding section without defects. The normal welding signal modeling step of forming a normal welding signal model for the time domain of the entire interval by applying a hidden Markov model algorithm,
The normal welding is performed by measuring a welding signal of a welding target part in real time while welding a welding object, and applying a hidden Markov model algorithm used to form the normal welding signal model of the welding signal of the welding target part measured in real time. A probability value calculating step of calculating probability values for the signal model;
A defect determination step of determining that a defect has occurred in a section in which the probability value is not kept constant compared to the normal welding signal model
Welding defect diagnosis method comprising a.
제3항에 있어서,
상기 용접신호는 전압신호인 용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
And a welding signal is a voltage signal.
제3항에 있어서,
상기 용접신호는 전류신호인 용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
And welding signal is a current signal.
제3항에 있어서,
상기 정상용접신호 모델링단계에서, 상기 용접선에 결함이 발생하였는지 여부를육안검사, 비파괴 검사 및 절단면 검사 중 어느 하나 이상을 통해 파악하는 용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
In the normal welding signal modeling step, the welding defect diagnosis method for determining whether a defect has occurred in the weld line through at least one of visual inspection, non-destructive inspection and cut surface inspection.
제3항에 있어서,
상기 정상용접신호 모델링단계에서, 정상이라고 판정된 구간의 데이터를 시간함수로 전처리하는 정상용접신호 전처리 단계를 더 포함하는 용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
In the normal welding signal modeling step, the welding defect diagnosis method further comprises a normal welding signal preprocessing step of preprocessing the data of the section determined to be normal with a time function.
제7항에 있어서,
상기 정상용접신호 전처리단계는 필터링 또는 타임 웨이팅을 통해 수행되는 용접결함 진단방법.
The method of claim 7, wherein
The normal welding signal preprocessing step is a welding defect diagnosis method performed by filtering or time weighting.
제7항에 있어서,
상기 정상용접신호 전처리 단계 이후, 상기 데이터를 변환식을 이용하여 특성벡터열들로 변환하는 정상용접신호 변환단계를 더 포함하는 용접결함 진단방법.
The method of claim 7, wherein
And a normal welding signal converting step of converting the data into characteristic vector strings using a conversion equation after the normal welding signal preprocessing step.
제9항에 있어서,
상기 특성벡터열은 평균, 표준편차, 에너지, 파워 스펙트럼 계수, 필터 뱅크, 캡스트럼 계수, 웨이블릿 계수, AR 모델의 계수 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 용접결함 진단방법.
10. The method of claim 9,
The characteristic vector sequence is any one of, or a combination of, average, standard deviation, energy, power spectral coefficient, filter bank, capstrum coefficient, wavelet coefficient, and AR model coefficient.
제3항에 있어서,
상기 정상용접신호 모델 및 상기 용접대상부위의 용접신호의 상기 정상용접신호 모델에 대한 확률치는 초기상태확률, 상태천이확률, 기호관측확률, 상태평균벡터, 상태공분산행렬 중 어느 하나로부터 얻어지고,
상기 은닉마르코프모델 알고리즘은 전향 알고리즘, 후향 알고리즘, 비율 전향 알고리즘, 비율 후향 알고리즘, K 평균군집화 기법, 수정 K 평균군집화 기법, EM 알고리즘, 바움-웰치 알고리즘 중 어느 하나인
용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
The probability value for the normal welding signal model and the normal welding signal model of the welding signal of the welding target portion is obtained from any one of an initial state probability, a state transition probability, a symbol observation probability, a state average vector, and a state covariance matrix.
The hidden Markov model algorithm is any one of a forward algorithm, a backward algorithm, a rate forward algorithm, a rate backward algorithm, a K mean clustering technique, a modified K mean clustering technique, an EM algorithm, and a Baum-welch algorithm.
How to diagnose weld defects.
제3항에 있어서,
상기 확률치 계산단계에서, 상기 용접대상부위에서 실시간으로 측정된 용접신호를 시간함수로 전처리하는 용접대상부위 용접신호 전처리 단계를 더 포함하는 용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
In the probability value calculation step, the welding defect diagnosis method further comprises a welding signal pre-treatment step for pre-processing the welding signal measured in real time at the welding target site by a time function.
제12항에 있어서,
상기 용접대상부위 용접신호 전처리단계는 필터링 또는 타임 웨이팅을 통해 수행되는 용접결함 진단방법.
The method of claim 12,
The welding signal preprocessing step of the welding target region is a welding defect diagnosis method performed by filtering or time weighting.
제12항에 있어서,
상기 용접대상부위 용접신호 전처리 단계에서 전처리된 시간함수를 변환식을 이용하여 특성벡터열들로 변환하는 용접대상부위 용접신호 변환단계를 더 포함하는 용접결함 진단방법.
The method of claim 12,
Weld defect diagnosis method further comprises a welding signal conversion step of the welding target site to convert the time function pre-processed in the welding signal pre-processing step of the welding target site into a characteristic vector sequence using a conversion equation.
제14항에 있어서,
상기 특성벡터열은 평균, 표준편차, 에너지, 파워 스펙트럼 계수, 필터 뱅크, 캡스트럼 계수, 웨이블릿 계수, AR 모델의 계수 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 용접결함 진단방법.
The method of claim 14,
The characteristic vector sequence is any one of, or a combination of, average, standard deviation, energy, power spectral coefficient, filter bank, capstrum coefficient, wavelet coefficient, and AR model coefficient.
제3항에 있어서,
상기 정상용접 구간은 상기 용접선에서 복수개의 정상신호 추출 구간을 취합하여 얻어지는 용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
The normal welding section is weld defect diagnosis method obtained by combining a plurality of normal signal extraction section from the welding line.
제3항에 있어서,
상기 정상용접 구간은 상기 용접선을 반복하여 용접하면서 얻어진 정상 용접 구간들을 취합하여 얻어지는 용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
The normal welding section is weld defect diagnosis method obtained by collecting the normal welding section obtained by repeatedly welding the welding line.
제3항에 있어서,
상기 결함판정단계에서 결함이 발생한 것으로 판정된 구간에서 실제 결함이 발생하지 않은 경우 상기 확률치를 상기 정상용접신호 모델에 추가하여 갱신하는 정상신호모델갱신단계를 더 포함하는
용접결함 진단방법.
The method of claim 3,
And a normal signal model updating step of updating the probability value by adding the probability value to the normal welding signal model when an actual defect does not occur in the section in which the defect is determined in the defect determination step.
How to diagnose weld defects.
용접대상물의 용접선에서의 용접전압신호를 시간영역에 대해 측정하고, 상기 용접대상물의 상기 용접선에 결함이 있는지를 확인하여 결함이 없는 정상용접 구간에 대해서만 상기 용접전압신호를 정상용접전압신호로 추출하고, 상기 정상용접 구간의 정상용접전압신호를 전체 구간에 대한 시간함수로 전처리하고, 상기 전처리된 상기 정상용접전압신호의 시간함수를 변환식을 이용하여 정상전압신호의 특성벡터열들로 변환하고, 상기 정상용접전압신호의 특성벡터열들을 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 시간영역에 대한 정상용접전압신호 모델을 형성하는 정상용접전압신호 모델링단계와,
용접대상물을 용접하면서 용접대상부위 용접전압신호를 실시간으로 측정하고, 상기 실시간으로 측정된 상기 용접대상부위 용접전압신호를 시간함수로 전처리하고, 상기 전처리된 상기 용접대상부위 용접전압신호의 시간함수를 상기 변환식을 이용하여 상기 용접대상부위 용접전압신호의 특성벡터열들로 변환하고, 상기 용접대상부위 용접전압신호의 특성벡터열들을 상기 정상용접전압신호 모델링 단계에서 사용된 상기 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 상기 정상용접전압신호 모델에 대한 확률치를 계산하는 확률치 계산단계와,
상기 용접대상부위 용접전압신호의 확률치가 상기 정상전압신호 모델에 비해 일정하게 유지되지 못하는 구간에서 결함이 발생한 것으로 판정하는 결함판정단계
를 포함하는 용접결함 진단방법.
The welding voltage signal from the welding line of the object to be welded is measured in the time domain, and the welding line signal of the welding object is checked for defects, and the welding voltage signal is extracted as the normal welding voltage signal only for the normal welding section without defects. Preprocessing the normal welding voltage signal of the normal welding section with a time function for the entire section, converting the preprocessed time function of the normal welding voltage signal into characteristic vector sequences of the normal voltage signal using a conversion equation, and A normal welding voltage signal modeling step of forming a normal welding voltage signal model for a time domain by applying a hidden Markov model algorithm to characteristic vector strings of the normal welding voltage signal;
While welding the welding object, the welding voltage signal of the welding target site is measured in real time, and the welding voltage signal of the welding target site measured in real time is preprocessed as a time function, and the time function of the pre-processed welding voltage signal of the welding target site is determined. Convert the characteristic vector strings of the welding voltage signal of the welding target region to the characteristic vector strings using the conversion equation, and apply the hidden Markov model algorithm used in the normal welding voltage signal modeling step. A probability value calculating step of calculating probability values for the normal welding voltage signal model;
Defect determination step of determining that a defect occurred in a section in which the probability value of the welding voltage signal of the welding target region is not kept constant compared to the normal voltage signal model
Welding defect diagnosis method comprising a.
용접대상물의 용접선에서의 용접전류신호를 시간영역에 대해 측정하고, 상기 용접대상물의 상기 용접선에 결함이 있는지를 확인하여 결함이 없는 정상용접 구간에 대해서만 상기 용접전류신호를 정상용접전류신호로 추출하고, 상기 정상용접 구간의 정상용접전류신호를 전체 구간에 대한 시간함수로 전처리하고, 상기 전처리된 상기 정상용접전류신호의 시간함수를 변환식을 이용하여 정상전류신호의 특성벡터열들로 변환하고, 상기 정상용접전류신호의 특성벡터열들을 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 시간영역에 대한 정상용접전류신호 모델을 형성하는 정상용접전류신호 모델링단계와,
용접대상물을 용접하면서 용접대상부위 용접전류신호를 실시간으로 측정하고, 상기 실시간으로 측정된 상기 용접대상부위 용접전류신호를 시간함수로 전처리하고, 상기 전처리된 상기 용접대상부위 용접전류신호의 시간함수를 상기 변환식을 이용하여 상기 용접대상부위 용접전류신호의 특성벡터열들로 변환하고, 상기 용접대상부위 용접전류신호의 특성벡터열들을 상기 정상용접전류신호 모델링 단계에서 사용된 상기 은닉마르코프모델 알고리즘을 적용하여 상기 정상용접전류신호 모델에 대한 확률치를 계산하는 확률치 계산단계와,
상기 용접대상부위 용접전류신호의 확률치가 상기 정상전류신호 모델에 비해 일정하게 유지되지 못하는 구간에서 결함이 발생한 것으로 판정하는 결함판정단계
를 포함하는 용접결함 진단방법.
Measure the welding current signal from the welding line of the object to be welded in the time domain, check whether the welding line of the welding object is defective, and extract the welding current signal as a normal welding current signal only for the normal welding section without defects. Preprocessing the normal welding current signal of the normal welding section with a time function for the entire section, converting the time function of the preprocessed normal welding current signal into characteristic vector sequences of the normal current signal using a conversion equation, and A normal welding current signal modeling step of forming a normal welding current signal model for a time domain by applying a hidden Markov model algorithm to characteristic vector streams of the normal welding current signal;
While welding a welding object, the welding current signal of the welding target part is measured in real time, and the welding current signal of the welding target part measured in real time is preprocessed as a time function, and the time function of the pre-processed welding current signal of the welding target part is determined. Convert the characteristic vector strings of the welding current signal of the welding target region to the characteristic vector strings using the conversion equation, and apply the hidden Markov model algorithm used in the normal welding current signal modeling step. A probability value calculating step of calculating probability values for the normal welding current signal model;
Defect determination step of determining that a defect occurred in a section in which the probability value of the welding current signal of the welding target region is not kept constant compared to the normal current signal model
Welding defect diagnosis method comprising a.
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