KR100297787B1 - Algorithm for calibrating a welding system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 용접 시스템의 캘리브레이션 알고리듬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 사용자로부터의 요구 전압/전류값에 상응하는 지령 전압/전류 데이터를 용접기에 출력시키기 위한 용접 시스템의 캘리브레이션 알고리듬에 관한 것이다.The present invention relates to a calibration algorithm of a welding system, and more particularly, to a calibration algorithm of a welding system for outputting a command voltage / current data corresponding to a required voltage / current value from a user to a welder.
일반적인 용접 시스템은, 용접을 수행하는 용접기와, 이 용접기를 제어하는 용접 제어기를 포함한다. 여기서, 용접기는, 구동 전압에 대한 구동 전류의 특성에 따른 시방(specification)을 가진다. 따라서, 사용자는 이 시방을 참조하여 적절한 요구 전압/전류값을 용접 제어기에 입력시켜야 한다. 용접 제어기는, 사용자로부터의 요구 전압/전류값에 상응하는 지령 전압/전류 데이터를 출력시킨다. 용접기는, 용접 제어기로부터의 지령 전압/전류 데이터에 상응하는 구동 전압 및 전류로써 용접을 수행한다.A common welding system includes a welder for performing welding and a welding controller for controlling the welder. Here, the welder has specifications according to the characteristics of the drive current with respect to the drive voltage. Therefore, the user should refer to this specification and input the appropriate required voltage / current value to the welding controller. The welding controller outputs command voltage / current data corresponding to the required voltage / current value from the user. The welder performs welding with drive voltage and current corresponding to command voltage / current data from the welding controller.
따라서, 용접기의 실제 구동 전압/전류값은 사용자로부터의 요구 전압/전류값과 같아야 한다. 그러나 대부분의 경우, 용접기의 실제 구동 전압/전류값과 사용자로부터의 요구 전압/전류값 사이에 상당한 편차가 존재한다. 왜냐하면, 제작 공정상의 편차들 예를 들어, 용접기 내의 소자들의 저항값 편차들이 존재하기 때문이다. 따라서, 용접기의 실제 구동 전압/전류값이 사용자로부터의 요구 전압/전류값과 같아지게 조정하는 작업이 필요하다. 이와 같은 조정 작업을 용접 시스템의 캘리브레이션(calibration)이라 한다.Therefore, the actual drive voltage / current value of the welder must be equal to the required voltage / current value from the user. In most cases, however, there is a significant deviation between the actual drive voltage / current value of the welder and the required voltage / current value from the user. This is because there are deviations in the fabrication process, for example resistance value variations of the elements in the welder. Therefore, it is necessary to adjust the actual driving voltage / current value of the welder to be equal to the required voltage / current value from the user. This adjustment is called calibration of the welding system.
통상적인 용접 시스템의 캘리브레이션 방법은 아래의 세가지로 대별된다. 첫째, 용접기 내부 구동 회로의 가변 저항값들을 조정하는 방법이 있다. 둘째, 용접 제어기 내부의 입출력 인터페이스 회로의 가변 저항값들을 조정하는 방법이 있다. 그리고 셋째, 사용자로부터의 요구 전압/전류값을 소프트웨어적으로 변경시키는 방법이다. 이와 같은 캘리브레이션 방법들은, 그 수행 과정이 어렵고 복잡함에 따라, 그 정확도 및 정밀도가 상대적으로 낮아지고, 고도의 기술을 지닌 숙련된 사용자에 의하여 수행되어야 하는 문제점이 있다.The calibration method of a conventional welding system is roughly divided into the following three. First, there is a method of adjusting the variable resistance values of the welding circuit inside the welder. Second, there is a method of adjusting the variable resistance values of the input / output interface circuit inside the welding controller. Third, a method of changing the required voltage / current value from the user in software. As such calibration methods are difficult and complicated to perform, the accuracy and precision thereof are relatively low, and there is a problem to be performed by a highly skilled user.
본 발명의 목적은, 사용자가 표본화된 요구 전압/전류값들을 입력함으로써 캘리브레이션이 자동 실행되게 하는 용접 시스템의 캘리브레이션 알고리듬을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a calibration algorithm of a welding system that allows a calibration to be executed automatically by a user inputting sampled required voltage / current values.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 알고리듬이 적용되는 용접 시스템을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing a welding system to which the algorithm of an embodiment of the present invention is applied.
도 2는 도 1의 시스템의 제어 소자에 의하여 실행될 캘리브레이션 알고리듬을 보여주는 흐름도이다.2 is a flow chart showing a calibration algorithm to be executed by the control element of the system of FIG.
도 3은 도 2의 알고리듬의 단계 (c)의 수행 과정을 보여주는 전압-전압 특성 곡선이다.3 is a voltage-voltage characteristic curve showing a process of performing step (c) of the algorithm of FIG.
도 4는 도 2의 알고리듬의 단계 (c)의 수행 과정을 보여주는 전압-전류 특성 곡선이다.4 is a voltage-current characteristic curve showing a process of performing step (c) of the algorithm of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
D13...지령 전압/전류 데이터, D14...실제 전압/전류 데이터,D13 ... command voltage / current data, D14 ... actual voltage / current data,
f11, f21...지령 전압/전류에 대한 실제 전압/전류의 특성 곡선,f11, f21 ... Characteristic curves of actual voltage / current versus command voltage / current,
f12, f22...특성 곡선들의 선형화 직선.f12, f22 ... linearization of the characteristic curves.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 용접 시스템의 캘리브레이션 알고리듬은, (a) 대상 용접기의 동작 범위 내에서 표본화된 요구 전압/전류값들을 사용자로부터 입력받는 단계를 포함한다. (b) 입력된 각각의 전압/전류값에 상응하는 지령 전압/전류 데이터를 상기 용접기에 출력시키고, 이에 상응하는 실제 전압/전류 데이터를 상기 용접기로부터 입력받는다. (c) 상기 지령 전압/전류 데이터의 값들에 대한 상기 실제 전압/전류 데이터의 값들의 전달 함수 및 그 역함수를 구한다. (d) 사용자로부터 요구 전압/전류값이 입력되면, 이에 상응하는 지령 전압/전류 데이터의 값에 상기 역함수가 곱해진 값의 지령 전압/전류 데이터가 상기 용접기에 출력되도록, 정상 제어 알고리듬을 변경시킨다.The calibration algorithm of the welding system of the present invention for achieving the above object comprises the steps of (a) receiving input from the user of the required voltage / current values sampled within the operating range of the target welder. (b) The command voltage / current data corresponding to each input voltage / current value is output to the welder, and the corresponding actual voltage / current data is received from the welder. (c) A transfer function of the values of the actual voltage / current data with respect to the values of the command voltage / current data and its inverse function is obtained. (d) When the required voltage / current value is input from the user, the normal control algorithm is changed so that the command voltage / current data of the value obtained by multiplying the corresponding command voltage / current data by the inverse function is output to the welder. .
이에 따라, 사용자가 상기 표본화된 요구 전압/전류값들을 입력함으로써 캘리브레이션이 자동 실행될 수 있다.Accordingly, calibration can be automatically performed by the user inputting the sampled required voltage / current values.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 알고리듬이 적용되는 용접 시스템을 보여준다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 알고리듬이 적용되는 용접 시스템은, 용접을 수행하는 용접기(12)와, 용접기(12)를 제어하는 용접 제어기(11)를 포함한다. 용접 제어기(11)는 사용자 입출력 장치(111), 제어 소자(112), 디지털/아날로그 변환 소자(Digital to Analog Converting device, 113), 입출력 인터페이스 회로(114) 및 아날로그/디지털 변환 소자(Analog to Digital Converting device, 115)를 포함한다. 이 용접 시스템의 신호 처리 관계를 간략히 설명하면 다음과 같다.1 shows a welding system to which the algorithm of one embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 1, a welding system to which the algorithm according to the present invention is applied includes a welding machine 12 performing welding and a welding controller 11 controlling the welding machine 12. The welding controller 11 includes a user input / output device 111, a control element 112, a digital to analog converting device 113, an input / output interface circuit 114, and an analog to digital conversion element. Converting device, 115). The signal processing relationship of this welding system is briefly described as follows.
사용자 입출력 장치(111)로부터 사용자 명령 데이터(D11)가 제어 소자(112)에 입력되면, 제어 소자(112)는 지령 전압/전류 데이터(D13) 및 동작 제어 데이터(D15)를 발생시킨다. 제어 소자(112)로부터의 지령 전압/전류 데이터(D13)는 디지털/아날로그 변환 소자(113)를 통하여 아날로그 전압/전류 신호(S131)로서 입출력 인터페이스 회로(114)에 입력된다. 한편, 제어 소자(112)로부터의 동작 제어 데이터(D151)는 입출력 인터페이스 회로(114)에 직접 입력된다. 입출력 인터페이스 회로(114)로부터의 지령 전압/전류 신호(S132) 및 동작 제어 데이터(D152)는 용접기(12)에 입력된다. 이에 따라, 용접기(12)는 용접을 수행하고 실제 전압/전류 신호(S141) 및 상태 검출 데이터(D161)를 발생시킨다. 이 발생된 신호들(S141, D161)은 입출력 인터페이스 회로(114)에 입력된다. 입출력 인터페이스 회로(114)로부터의 실제 전압/전류 신호(S141)는 아날로그/디지털 변환 소자(115)를 통하여실제 전압/전류 데이터(D14)로서 제어 소자(112)에 입력된다. 한편, 입출력 인터페이스 회로(114)로부터의 상태 검출 데이터(D162)는 제어 소자(112)에 직접 입력된다. 제어 소자(112)는 입력된 실제 전압/전류 데이터(D14) 및 상태 검출 데이터(D162)에 따른 사용자 출력 데이터(D12)를 사용자 입출력 장치(111)로 전송한다. 여기서, 램(Random Access Memory, 116)은 제어 소자(112)로부터의 데이터를 일시 저장하기 위하여 사용되고, 이이피롬(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory, 117)은 제어 소자(112)로부터의 데이터를 상시 저장하기 위하여 사용된다.When the user command data D11 is input from the user input / output device 111 to the control element 112, the control element 112 generates the command voltage / current data D13 and the operation control data D15. The command voltage / current data D13 from the control element 112 is input to the input / output interface circuit 114 as the analog voltage / current signal S131 via the digital / analog conversion element 113. On the other hand, the operation control data D151 from the control element 112 is directly input to the input / output interface circuit 114. The command voltage / current signal S132 and the operation control data D152 from the input / output interface circuit 114 are input to the welding machine 12. Accordingly, the welder 12 performs welding and generates an actual voltage / current signal S141 and state detection data D161. The generated signals S141 and D161 are input to the input / output interface circuit 114. The actual voltage / current signal S141 from the input / output interface circuit 114 is input to the control element 112 as the actual voltage / current data D14 via the analog / digital conversion element 115. On the other hand, the state detection data D162 from the input / output interface circuit 114 is directly input to the control element 112. The control element 112 transmits the user output data D12 according to the input actual voltage / current data D14 and the state detection data D162 to the user input / output device 111. Here, the RAM (Random Access Memory) 116 is used to temporarily store data from the control element 112, and the EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) 117 is always presenting the data from the control element 112. Is used to store.
도 2는 도 1의 시스템의 제어 소자(112)에 의하여 실행될 캘리브레이션 알고리듬을 보여준다. 도 1 및 2를 참조하여, 본 실시예의 캘리브레이션 알고리듬에 따른 동작 과정을 살펴본다.FIG. 2 shows a calibration algorithm to be executed by the control element 112 of the system of FIG. 1. 1 and 2, an operation process according to a calibration algorithm of the present embodiment will be described.
먼저, 대상 용접기(12)의 동작 범위 내에서 표본화된 요구 전압/전류값들을 사용자로부터 입력받는다(단계 a). 이에 따라, 사용자 입출력 장치(111)는, 표본화된 요구 전압/전류값들의 데이터(D11)를 제어 소자(112)에 입력시킨다. 다음에, 입력된 각각의 전압/전류값에 상응하는 지령 전압/전류 데이터(D13)를 발생시키고, 발생된 각각의 지령 전압/전류 데이터(D13)를 램(116)에 일시 저장한다(단계 b1). 여기서, 제어 소자(도 1의 112)는 지령 전압 데이터 뿐만 아니라 지령 전류 데이터도 전압 단위(V)로 발생시킨다. 다음에, 일시 저장된 지령 전압/전류 데이터(D13)를 순차적으로 출력시키고, 이에 상응하는 실제 전압/전류 데이터(D14)를 입력받아 램(116)에 일시 저장한다(단계 b2). 다음에 램(116)에 일시 저장된 지령 전압/전류 데이터(D13)의 값들에 대한 실제 전압/전류 데이터(D14)의 값들의 전달 함수 및 그 역함수를 구한다(단계 c). 그리고, 사용자로부터 요구 전압/전류값이 입력되면, 이에 상응하는 지령 전압/전류 데이터(D13)의 값에 역함수가 곱해진 값의 지령 전압/전류 데이터가 디지털/아날로그 변환 소자(113)에 출력되도록, 정상 제어 알고리듬을 변경시킨다(단계 d).First, the required voltage / current values sampled within the operating range of the target welder 12 are received from the user (step a). Accordingly, the user input / output device 111 inputs the sampled data of the required voltage / current values D11 into the control element 112. Next, command voltage / current data D13 corresponding to each input voltage / current value is generated, and each generated command voltage / current data D13 is temporarily stored in the RAM 116 (step b1). ). Here, the control element 112 of FIG. 1 generates not only the command voltage data but also the command current data in voltage units (V). Next, the temporarily stored command voltage / current data D13 is sequentially output, and the corresponding actual voltage / current data D14 is received and temporarily stored in the RAM 116 (step b2). Next, the transfer function and the inverse function of the values of the actual voltage / current data D14 with respect to the values of the command voltage / current data D13 temporarily stored in the RAM 116 are obtained (step c). When the required voltage / current value is input from the user, the command voltage / current data having a value obtained by multiplying the value of the corresponding command voltage / current data D13 by an inverse function is output to the digital / analog conversion element 113. , Change the normal control algorithm (step d).
도 3 및 4는 도 2의 알고리듬의 단계 (c)의 수행 과정을 보여준다. 도 3의 Y축의 값들은 지령 전압 데이터(D13)의 값들을, 그리고 X축의 값들은 실제 전압 데이터(D14)의 값들을 나타낸다. 또한, 도 4의 Y축의 값들은 지령 전류 데이터(D13)의 값들을, 그리고 X축의 값들은 실제 전류 데이터(D14)의 값들을 나타낸다. 도 3 및 4의 곡선 f11 및 f21은, 램(도 1의 116)에 일시 저장된 지령 전압/전류 데이터(D13)의 값들에 대한 실제 전압/전류 데이터(D14)의 값들의 특성을 나타낸다. 여기서, 인접된 두 지령 전압/전류 데이터 사이의 값에 대한 실제 전압/전류 데이터의 값이 보간됨에 따라, 특성 곡선 f11 및 f21의 선형화가 수행된다. 도 3 및 4의 직선 f12 및 f22는 특성 곡선 f11 및 f21의 선형화에 의하여 구해진다. 여기서, 도 3 및 4의 직선 f12 및 f22는 선형화의 일 예에 불과하며, 실제 전압/전류 데이터(D14)의 값들에 따라 다르게 나타난다. 이 과정을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.3 and 4 show the performance of step (c) of the algorithm of FIG. The values on the Y axis of FIG. 3 represent values of the command voltage data D13, and the values on the X axis represent values of the actual voltage data D14. In addition, the values of the Y-axis of FIG. 4 represent values of the command current data D13, and the values of the X-axis represent values of the actual current data D14. Curves f11 and f21 in FIGS. 3 and 4 show the characteristics of the values of the actual voltage / current data D14 with respect to the values of the command voltage / current data D13 temporarily stored in the RAM 116 of FIG. Here, as the values of the actual voltage / current data with respect to the values between two adjacent command voltage / current data are interpolated, the linearization of the characteristic curves f11 and f21 is performed. The straight lines f12 and f22 in Figs. 3 and 4 are obtained by linearizing the characteristic curves f11 and f21. Here, the straight lines f12 and f22 of FIGS. 3 and 4 are merely examples of linearization, and appear differently according to values of the actual voltage / current data D14. This process will be described with reference to FIG. 3.
아래의 표 1은 도 3의 지령 전압 데이터와 실제 전압 데이터의 일 예를 보여준다.Table 1 below shows an example of the command voltage data and the actual voltage data of FIG. 3.
위 표 1에서, 각 지령 전압이 단계적으로 변하는 구간이 10 개이므로, 각 구간에서 10 개의 기울기들을 얻을 수 있다. 예를 들어, 제1 기울기는 V1 - VOFFSET이고, 제10 기울기는 VMAX- V9 이다. 따라서, 이들 10 개의 기울기들의 평균 기울기(10 개의 기울기들 / 10)에 의하여 실제 전압 데이터의 값이 보간됨에 따라, 특성 곡선 f11 및 f21의 선형화가 수행된다.In Table 1 above, since there are 10 sections in which each command voltage is gradually changed, 10 slopes may be obtained in each section. For example, the first slope is V1-V OFFSET and the tenth slope is V MAX -V9. Thus, as the values of the actual voltage data are interpolated by the average slopes (10 slopes / 10) of these 10 slopes, the linearization of the characteristic curves f11 and f21 is performed.
결국, 위와 같은 알고리듬에 의하여 선형화된 직선 f12 및 f22의 함수가 구하고자 하는 전달 함수가 된다. 이 전달 함수의 역함수는 EEPROM(117)에 상시 저장된다. 또한, 사용자로부터 요구 전압/전류값이 입력되면, 이에 상응하는 지령 전압/전류 데이터(D13)의 값에 역함수가 곱해진 값의 지령 전압/전류 데이터가 디지털/아날로그 변환 소자(도 1의 113)에 출력되도록, 정상 제어 알고리듬이 변경된다(도 2의 단계 d). 이에 따라, 각각의 지령 전압/전류 데이터(D13)의 값과, 이에 상응하는 실제 전압/전류 데이터(D14)의 값이 서로 같아질 수 있다. 여기서, 역함수가 곱해진 값의 지령 전압/전류 데이터는 디지털/아날로그 변환 소자(113)에 의하여 아날로그 전압/전류 신호로 변환된다. 변환된 아날로그 전압/전류 신호는 입출력 인터페이스 회로(도 1의 114)를 통하여 지령 전압/전류 신호(도 1의 S132)로서 용접기에 출력된다.As a result, a function of the linearized lines f12 and f22 linearized by the above algorithm becomes a transfer function to be obtained. The inverse of this transfer function is always stored in the EEPROM 117. In addition, when a required voltage / current value is input from the user, the command voltage / current data having a value obtained by multiplying the value of the corresponding command voltage / current data D13 by an inverse function is converted into a digital / analog conversion element (113 in FIG. The normal control algorithm is changed (step d in FIG. 2) to be output. Accordingly, the value of each command voltage / current data D13 and the corresponding actual voltage / current data D14 may be equal to each other. Here, the command voltage / current data of the value multiplied by the inverse function is converted into an analog voltage / current signal by the digital / analog conversion element 113. The converted analog voltage / current signal is output to the welder as a command voltage / current signal (S132 in FIG. 1) through the input / output interface circuit (114 in FIG. 1).
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 시스템의 캘리브레이션 알고리듬에 의하면, 사용자가 표본화된 요구 전압/전류값들을 입력함으로써 캘리브레이션이 자동 실행될 수 있으므로, 사용자가 손쉽게 캘리브레이션을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 그 정확도 및 정밀도가 상대적으로 높아진다.As described above, according to the calibration algorithm of the welding system according to the present invention, since the calibration can be automatically executed by the user inputting the sampled required voltage / current values, the user can easily perform the calibration, Accuracy and precision are relatively high.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20080429 Year of fee payment: 8 |
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