KR100488755B1 - 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법 - Google Patents

회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전토치의 회전수 설정실험을 통하여 회전토치의 회전수를 설정하는 회전수 설정단계(제1 단계)와, 상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향에 대한 보정을 하기 위해 보정 사이클수가 설정되는 보정 사이클 설정단계(제2 단계)와, 상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향에 대한 보정을 하기 위해 상기 상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향을 2차의 근사식으로 모델링 하는 회전토치의 좌우방향 보정값 및 깊이방향 보정값 설정단계(제3 단계)와, 상기 회전토치에 구비된 서브모터 및 인코더를 이용하여 상기 회전토치를 특정위치인 원점에 도달시키는 회전토치의 원점 복귀단계(제4 단계)와, 원점으로 복귀된 상기 회전토치가 제어기로부터 용접시작 신호를 입력받아 회전되며 용접이 시작되는 용접 실시단계(제5 단계)와, 상기 회전토치에 의해 용접 작업시 발생되는 아날로그 신호인 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들을 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환시키기 위하여 메모리에 저장되는 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호의 수집단계(제6 단계)와, 메모리에 저장된 아날로그 신호인 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들을 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환단계(제7 단계)와, 디지털 변환된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들의 노이즈 성분을 제거하기 위해 일정한 간격으로 수집된 상기 데이터들 중에서 대푯값을 취하여 상기 신호들이 필터링 되는 1차 디지털 필터링단계(제8 단계)와, 상기 1차 디지털 필터링 된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들에 의해 상기 회전토치의 1회전이 검출되는 회전토치의 1회전 검출단계(제9 단계)와, 회전토치 1회전시 검출된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들의 노이즈 성분을 제거하기 위해 일정한 간격으로 수집된 상기 데이터들이 2차식으로 곡선 맞춤에 의해 필터링 되는 2차 디지털 필터링단계(제10 단계)와, 2차 디지털 필터링된 용접전류, 용접전압 및 인코더의 각각의 신호에 의해 구동되는 회전토치의 좌우방향을 상기 회전토치가 1회전할 때의 제1 구역과 제4 구역에 대한 전류차에 의해 보정되는 1구역, 4구역 전류차 계산단계 및 평균전류 계산단계(제11 단계)와, 상기 회전토치의 매회전이 검출될 때를 보정주기로 정의하여 매보정주기 마다 산출된 결과들의 평균값이 재계산되는 보정주기 계산단계(제12 단계)에 의해 이루어 진다. 이러한 본 발명은 회전토치를 사용하여 용접선 추적시, 용접 중 발생되는 신호에 대한 처리가 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 변환되어 용접용 로봇이 동작할 수 없는 경우의 수가 발생되지 않음은 물론, 상기 피용접 부위의 질적 향상을 도모할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법{ARC SENSOR ALGORITHM OF ROTATING ARC WELDING BY DIGITAL METHOD}
본 발명은 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전아크 용접에서 용접선 추적에 필요한 좌우방향과 깊이방향의 보정값을 계산하는 부분을 디지털 방식으로 처리한 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에 관한 것이다.
일반적으로 용접의 자동화에 있어서 용접선 자동추적방법은 필수 불가결의 조건이다. 이와 같은 용접선 추적방법이란, 임의의 용접경로에 따라 토치의 위치와 자세가 적절히 상기 용접경로에 맞추어 나가는 것을 의미한다. 그리고 용접될 용접경로가 사전에 인지되었더라도 용접공정 중 모재의 열변형이 일어나 경로변화가 발생되므로 이러한 변화를 실시간으로 보정해 주어야 한다.
도 1은 종래의 아날로그 방식에 의한 용접선 추적과정을 도시한 블럭도로서, 도시된 바와 같이 회전토치에 의하여 용접선을 추적할 경우 용접선에 대한 보정값이 보상되는데, 이와 같은 과정이 아날로그 제어회로로 구성 되어진다. 이때, 사용되는 용접토치의 용접전압은 상기 용접토치와 용접모재가 전선으로 연결되어 있어 용접 중 발생되는 용접전압이 직접 측정된다.
이러한 방법을 구체화하면, 종래에는 우선 직선이나 곡선으로 이루어진 용접선을 용접하기 위하여 용접용 로봇을 구동시켜 로봇 작업동작을 생성한다. 그리고 로봇 작업동작을 생성하기 위해서는 우선 로봇에 장착된 팔의 길이와 이 팔의 회전각도를 기준으로 기구학과 역기구학을 계산한다.
그러나 로봇이 작업 중에 움직이는 경로 및 회전토치를 사용하여 용접선의 중심을 찾기 위해 움직여야 하는 부분이 도 1과 같은 아날로그 방식에 의해 로봇의 모터에 신호가 입력될 경우에는 특이해나 또는 로봇의 팔이 닫지 않는 경우가 발생하여 로봇이 동작할 수 없는 경우 즉, 기구학과 역기구학의 계산과정에 문제가 발생할 수 있음 물론, 제어하여야 할 용접로봇의 모터가 다수개인 경우에는 보정값에 대한 역기구학 등의 문제로 인하여 용접선의 추적이 불가능하였다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 회전토치를 사용한 용접선 추적방법에서, 종래에 사용되던 아날로그 제어회로를 없애고 용접 중 발생하는 신호에 대한 처리를 디지털 방식으로 변경하여 용접선 추적에 필요한 좌우방향과 깊이방향의 보정값을 계산할 수 있도록 한 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 상술한 목적은 회전토치의 회전수 설정실험을 통하여 회전토치의 회전수를 설정하는 회전수 설정단계(제1 단계)와, 상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향에 대한 보정을 하기 위해 보정 사이클수가 설정되는 보정 사이클 설정단계(제2 단계)와, 상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향에 대한 보정을 하기 위해 상기 상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향을 2차의 근사식으로 모델링 하는 회전토치의 좌우방향 보정값 및 깊이방향 보정값 설정단계(제3 단계)와, 상기 회전토치에 구비된 서브모터 및 인코더를 이용하여 상기 회전토치를 특정위치인 원점에 도달시키는 회전토치의 원점 복귀단계(제4 단계)와, 원점으로 복귀된 상기 회전토치가 제어기로부터 용접시작 신호를 입력받아 회전되며 용접이 시작되는 용접 실시단계(제5 단계)와, 상기 회전토치에 의해 용접 작업시 발생되는 아날로그 신호인 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들을 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환시키기 위하여 메모리에 저장되는 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호의 수집단계(제6 단계)와, 메모리에 저장된 아날로그 신호인 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들을 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환단계(제7 단계)와, 디지털 변환된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들의 노이즈 성분을 제거하기 위해 일정한 간격으로 수집된 상기 데이터들 중에서 대푯값을 취하여 상기 신호들이 필터링 되는 1차 디지털 필터링단계(제8 단계)와, 상기 1차 디지털 필터링 된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들에 의해 상기 회전토치의 1회전이 검출되는 회전토치의 1회전 검출단계(제9 단계)와, 회전토치 1회전시 검출된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들의 노이즈 성분을 제거하기 위해 일정한 간격으로 수집된 상기 데이터들이 2차식으로 곡선 맞춤에 의해 필터링 되는 2차 디지털 필터링단계(제10 단계)와, 2차 디지털 필터링된 용접전류, 용접전압 및 인코더의 각각의 신호에 의해 구동되는 회전토치의 좌우방향을 상기 회전토치가 1회전할 때의 제1 구역과 제4 구역에 대한 전류차에 의해 보정되는 1구역, 4구역 전류차 계산단계 및 평균전류 계산단계(제11 단계)와, 상기 회전토치의 매회전이 검출될 때를 보정주기로 정의하여 매보정주기 마다 산출된 결과들의 평균값이 재계산되는 보정주기 계산단계(제12 단계)에 의해 달성된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2은 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법을 적용한 시스템의 구성도이고, 도 3는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법의 알고리즘을 도시한 흐름도이며, 도 4a는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 계수값을 설정하는 방법을 도시한 개념도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 회전토치의 보정방향을 도시한 개념도이며, 도 5a는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 보정방향(dt)의 회기분석 결과를 도시한 그래프이고, 도 5b는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 보정방향(dw)의 회기분석 결과를 도시한 그래프이며, 도 6a는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 좌측에서 우측으로 회전토치 1회전의 영역을 도시한 상태도이고, 도 6b는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 우측에서 좌측으로 회전토치 1회전의 영역을 도시한 상태도이며, 도 7a는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법 적용시 사용되는 회전토치의 좌측에서 우측으로 회전과 용접방향을 도시한 상태도이고, 도 7b는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법 적용시 사용되는 회전토치의 우측에서 좌측으로 회전과 용접방향을 도시한 상태도이다.
본 발명을 구성하는 각각의 과정을 도 2 내지 도 3을 참조하여 더욱더 상세히 서술하면 다음과 같다.
(1) 회전수 설정단계 (제1 단계)
본 발명에 사용된 회전토치(1)는 최소 1㎐에서 최대 50㎐로 회전된다. 이와 같은 회전토치(1)의 회전수 범위 내에서는 용접선 추적이 유리하며, 먼저 고속 용접시 안정적인 아크를 유지할 수 있는 토치의 회전수를 결정하기 위한 실험이 선행된다.
이와 같은 실험에서 회전토치(1)의 회전수를 설정할 때 고려되어야 할 상황은 로봇 제어기(3)의 CPU 보드에서 아크센서의 계산결과를 반영하는 주기가 고려되어야 한다. 현재 사용되는 소조립 용접용 로봇 제어기(3)에서는 아크센서의 보정주기를 반영하는 주기가 16㎳로 설정된다. 그러므로 상기 실험에서는 로봇 제어기(3)의 보정주기를 반영하고 빠른 용접속도와 용접선 추적에 적합한 조건을 만족하는 토치회전수를 구하기 위하여 하기의 표 1과 같은 실험조건으로 용접실험을 실시하였으며, 용접 중 수집한 용접전류 및 용접전압에 대한 데이터를 회전 속도별로 분석하여 적절한 토치회전수를 설정 하였다.
표 1
전류(A) 전압(V) 속도(cpm) 토치 회전수(㎐) 추출시간(Sampling Time)(㎲)
410 36 72 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 250
상기와 같은 조건하에서 토치회전수를 10㎐에서 45㎐까지 5㎐ 간격으로 변경해 가면서 실험이 수행된다.
실험결과 토치회전수가 저속에서 고속으로 올라가면서 회전토치(1)의 출력신호가 초기의 균일한 상태에서부터 점점 불안정 해지며, 또한 용접 작업대상물(2)의 볼록한 단면 비드가 오목한 비드로 전이되어 가고, 스패터가 발생하는 성향을 보였다.
볼록 비드의 경우 10㎐, 15㎐까지 나타났으며, 20㎐ 이후로는 감소하였다. 출력신호의 불안정한 현상은 30㎐ 이후 발생하여, 정확한 인코더 신호를 필요로 하는 용접선 추적알고리즘의 개발에 악영향을 미칠 수 있다고 사료된다.
상기 실험결과로부터 용접선 추적을 위한 회전토치의 적절한 회전속도는 20㎐, 25㎐를 사용할 수 있음을 알 수 있었고, 용접선 추적방법의 개발을 위하여 보다 안정적인 인코더 신호를 출력할 수 있는 토치회전수인 20㎐를 이용하기로 결정하였다.
(2) 보정 사이클 설정단계 (제2 단계)
회전토치의 좌우방향과 깊이방향에 대한 보정을 하기 위해 보정 사이클수를 설정한다. 이때 상기 사이클수는 1회 보정에 소요되는 회전토치(1)의 회전수를 의미하며, 예를 들어 5사이클이라면 5회전 동안의 값을 계산하여 1회 보정한다는 의미이다.
상기 제1 단계의 용접실험을 통하여 설정된 회전수는 20㎐이며, 이때, 보정 사이클수는 5사이클이다.
(3) 회전토치의 좌우방향 보정값 및 깊이방향 보정값 설정단계 (제3 단계)
회전토치(1)의 좌우방향과 깊이방향을 보정하기 위하여, 깊이방향과 좌우방향에 대한 2차식인 하기의 수학식 1을 사용한다.
수학식 1
그리고 상기 도 4a 및 도 4b에서 정의한 각각의 오프셋에 대한 실험결과는 하기의 표 2와 같다.
표 2
오프셋 dt dw
위치(x, z) 평균(A) 전체평균() 위치(x, z) 평균차(A) 전체평균()
0 8, -8 407.00827 404.06813 8, -8 -0.26637 3.06417
404.77462 4.93492
400.42151 4.52396
7, -7 398.88866 400.72513 9, -7 -2.16945 -0.05538
397.30022 1.49829
405.98651 0.50501
6, -6 390.78212 394.26420 10, -6 -6.89561 -6.6716
391.49757 -8.92370
400.51290 -4.19550
9, -9 411.81182 411.39176 7, -9 6.28967 8.99366
409.79233 9.07007
412.57114 11.62125
10, -10 418.80534 413.49802 6, -10 15.41477 15.70164
410.48314 14.24169
411.20558 17.44846
여기서, 상기 수학식 1의 계수를 설정하는 방법을 도시된 도 5와 상기 표 2를 참조하여 설명한다. 우선 dt방향의 실험별 평균값을 보면 용접조건에 대한 절대값으로 정리되어 있으며, 이러한 절대값을 사용하여 깊이방향의 추적알고리즘을 작성하였을 때 특정조건에서만 제한적으로 사용해야 한다는 문제가 발생한다.
그러므로 dt방향의 용접실험결과에 대하여 오프셋의 위치가 0(8, -8)인 위치의 전체 평균값을 0으로 설정하고, 나머지 깊이방향의 오프셋에 대하여 오프셋 0의 위치와 나머지 위치의 차이를 구하는 방식으로 각 위치에 대한 상대값을 구하였으며, 이를 다시 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 회귀분석 모델을 수립하여 깊이방향과 좌우방향의 보정에 대한 관계식을 수립하였다.
상기 표 2의 dt, dw의 위치별 전체 평균값의 분포는 상대위치에 대한 dt 방향의 전체 평균간의 관계에 의해 1차에서 4차의 근사식으로 모델링이 된다.
그러나 1차식의 경우 실험구간 내의 오차 분포량이 너무 큰 관계로 대상에서 제외되며, 3차 및 4차의 근사식에서는 상대 위치가 를 초과하는 구간이 발생되어 보정위치의 발산률이 심해지게 된다. 따라서 2차의 관계식이 보정식으로 사용된다.
상기 수학식 1과 같은 2차의 위치오차 추정방정식으로 처리된 데이터에 의해 구해진 , 의 값으로부터 dt, dw 방향의 위치 보정값이 추정된다. 표 2의 결과로부터 수학식 1의 계수들이 각각 계산된 결과는 하기의 표 3과 같다.
표 3
구분 깊이방향(dt) 좌우방향(dw)
a -0.002567918 0.001501961
b -0.2802947 -0.26455785
c 0.3305104796 0.021227981
(4) 회전토치의 원점 복귀단계 (제4 단계)
도 6에 의하면, 회전토치의 원점인 cf를 복귀시키는 방법은 상기 회전토치의 서브모터를 저속인 10rpm으로 회전시키고, 이때 인코더의 c상을 이용하여 특정위치인 원점에 도달하게 되면 회전토치의 회전이 정지된다.
(5) 용접 실시단계 (제5 단계)
상기 제4 단계에 의해 회전토치가 원점으로 복귀되면, 로봇 제어기에서는 용접기(4)로 용접시작 신호를 보내게 되고 동시에 회전토치로 회전시작 신호를 보내 용접이 시작된다.
(6) 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호의 수집단계 (제6 단계)
상기 회전토치에 의해 용접 작업시 발생되는 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호가 수집된다. 즉, 용접 중 용접기(4)에서 출력되는 용접전압 및 아날로그 신호인 용접전류를 로봇 제어기에 설치된 A/D 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환시키기 위하여 그 데이터를 메모리에 저장한다. 또한 로봇 제어기에 설치된 디지털 회로에 의하여 인코더 신호가 수집된다.
(7) 아날로그/디지털 변환단계 (제7 단계)
상기 제6 단계에서 수집된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호를 상기 아날로그/디지털 컨버터의 바람직한 변환주기인 12㎲의 시간변환으로 아날로그/디지털 변환한다. 이때 상기 아날로그/디지털 변환은 용접전류에 대한 아날로그 전기신호를 로봇 제어기 내에서 프로그램을 통한 연산이 가능하도록 하기 위하여 시행된다.
(8) 1차 디지털 필터링단계 (제8 단계)
상기 제7 단계에서 디지털 변환된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호의 노이즈 성분을 제거하기 위하여 상기 각각의 신호들은 1차 디지털 필터링 된다.
고전류를 사용함에 따른 자기장이나 또는 용접 중 발생하는 스패터로 인하여 용접전류 및 용접전압 신호에는 노이즈 성분이 다량 유입된다. 이러한 노이즈 성분의 제거를 위하여 본 발명에서는 용접 중 수집한 용접전류 신호에 대하여 A/D 변환을 거친 후, 소프트웨어적으로 필터링이 되며 여기서 사용된 방법은 일정한 간격으로 수집된 데이터에 관하여 대푯값을 취하는 방법으로 용접 중 발생될 수 있는 노이즈 성분이 필터링 된다.
(9) 회전토치의 1회전 검출단계 (제9 단계)
상기 제8 단계에서 1차 디지털 필터링 된 용접전류, 용접전압 및 인코더의 각각 신호를 이용하여 회전토치의 1회전을 검출한다. 회전토치의 1회전은 도 7에서 도시된 바와 같이 회전토치의 기준점인 0°에서 1바퀴인 360°를 1회전으로 정의 된다.
그런데 1회전이 안되면 상기 제6 단계로 회귀하는데, 이러한 이유는 회전토치가 1회전 할 때 발생하는 용접전류와 용접전압을 계산하여 용접선을 추적하게 되므로 회전토치의 1회전마다 용접전류와 용접전압이 수집되어야 하기 때문이다. 즉, 상기 용접전류와 용접전압에 대한 계산의 기준이 회전토치의 1회전 이므로, 1회전이 안되면 상기 제6 단계로 회귀되는 것이다.
(10) 2차 디지털 필터링단계 (제10 단계)
상기 제9 단계에서 토치 1회전시 검출된 용접전류, 용접전압 및 인코더의 각각 신호가 2차 디지털 필터링 된다. 여기서 2차 디지털 필터링을 하는 이유는 보다 안정적인 데이터를 사용하여 용접선 추적을 하기 위함이고, 상기 제8 단계인 1차 디지털 필터링단계와 차이점은 1차 디지털 필터링은 대푯값을 취하는 방법이며, 상기 제10 단계인 2차 디지털 필터링단계는 대푯값의 경향을 참조하여 2차식으로 곡선 맞춤(CURVE FITTING)을 하는 것이다.
(11) 1구역, 4구역 전류차 계산단계 및 평균전류 계산단계 (제11 단계)
상기 제10 단계에서 2차 디지털 필터링된 용접전류, 용접전압 및 인코더의 각각의 신호에 의해 구동되는 회전토치의 좌우방향을 상기 회전토치가 1회전할 때의 제1 구역과 제4 구역에 대한 전류차에 의해 보정되며, 이는 하기의 수학식 2로 표현된다.
수학식 2
여기에서 은 토치의 n번째 회전에서 좌우방향의 전류차이며, I는 용접전류, θ는 기준점에서의 이동각도, cf는 회전토치의 회전의 기준점을 나타낸다.
또한 상기 회전토치가 1회전할 때 전 구역의 전류와 이전의 전류차를 이용하여 상기 회전토치의 깊이방향이 보정되는데, 이는 하기의 수학식 3으로 표현된다.
수학식 3
여기에서 i는 회전토치의 i번째 회전수이고, cf(i)는 θ= 0일 때의 회전토치의 i번째 회전의 기준점이며, j는 0°에서 360°사이에서의 회전토치의 위상각이고, I(i, j)는 회전토치의 i번째 회전, j위치에서의 전류데이터이며, 는 회전토치의 i번째 회전에서, 회전분할 구간 중 x구간의 데이터 개수이다.
이때, 상기 x는 회전분할구간을 정의 하는 것이며, 이는 하기와 같다.
t: i번째 회전시의 전체구간 (0°~ 360°);
1: 회전분할구간의 구분 중 1사분면 구간 (0°~ 90°);
2: 회전분할구간의 구분 중 2사분면 구간 (90°~ 180°);
3: 회전분할구간의 구분 중 3사분면 구간 (180°~ 270°); 및
4: 회전분할구간의 구분 중 4사분면 구간 (270°~ 260°)이다.
(12) 보정주기 계산단계 (제12 단계)
상기 11단계에서 수집한 인코더 신호를 이용하여 상기 회전토치의 깊이방향과 좌우방향에 대한 보정주기가 계산된다.
이때, 상기 회전토치의 매 m번의 회전이 검출될 때를 보정주기로 정의하여 매 보정주기마다 상기 수학식 2 및 수학식 3에서 산출된 결과들의 평균값을 다시 계산되어 상기 회전토치의 좌우방향 및 깊이방향에 대한 보정이 수행된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 회전토치를 사용하여 용접선 추적시, 용접 중 발생되는 신호에 대한 처리가 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 변환되어 용접용 로봇이 동작할 수 없는 경우의 수가 발생되지 않음은 물론, 상기 피용접 부위의 질적 향상을 도모할 수 있는 효과를 제공한다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 아날로그 방식에 의한 용접선 추적과정을 도시한 블럭도.
도 2은 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법을 적용한 시스템의 구성도.
도 3는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법의 알고리즘을 도시한 흐름도.
도 4a는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 계수값을 설정하는 방법을 도시한 개념도.
도 4b는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 회전토치의 보정방향을 도시한 개념도.
도 5a는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 보정방향(dt)의 회기분석 결과를 도시한 그래프.
도 5b는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 보정방향(dw)의 회기분석 결과를 도시한 그래프.
도 6a는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 좌측에서 우측으로 회전토치 1회전의 영역을 도시한 상태도.
도 6b는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법에서 우측에서 좌측으로 회전토치 1회전의 영역을 도시한 상태도.
도 7a는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법 적용시 사용되는 회전토치의 좌측에서 우측으로 회전과 용접방향을 도시한 상태도. 및
도 7b는 본 발명에 따른 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법 적용시 사용되는 회전토치의 우측에서 좌측으로 회전과 용접방향을 도시한 상태도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1: 회전토치 2: 용접 작업대상물
3: 회전토치 제어기가 포함된 로봇 제어기 4: 용접기
5: 와이어 공급장치

Claims (1)

  1. 토치의 회전수 설정실험을 통하여 회전토치의 회전수를 설정하는 회전수 설정단계(제1 단계)와;
    상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향에 대한 보정을 하기 위해 보정 사이클수가 설정되는 보정 사이클 설정단계(제2 단계)와;
    상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향에 대한 보정을 하기 위해 상기 상기 회전토치의 좌우방향과 깊이방향을 2차의 근사식으로 모델링 하는 회전토치의 좌우방향 보정값 및 깊이방향 보정값 설정단계(제3 단계)와;
    상기 회전토치에 구비된 서브모터 및 인코더를 이용하여 상기 회전토치를 특정위치인 원점에 도달시키는 회전토치의 원점 복귀단계(제4 단계)와;
    원점으로 복귀된 상기 회전토치가 제어기로부터 용접시작 신호를 입력받아 회전되며 용접이 시작되는 용접 실시단계(제5 단계)와;
    상기 회전토치에 의해 용접 작업시 발생되는 아날로그 신호인 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들을 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환시키기 위하여 메모리에 저장되는 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호의 수집단계(제6 단계)와;
    메모리에 저장된 아날로그 신호인 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들을 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환단계(제7 단계)와;
    디지털 변환된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들의 노이즈 성분을 제거하기 위해 일정한 간격으로 수집된 상기 데이터들 중에서 대푯값을 취하여 상기 신호들이 필터링 되는 1차 디지털 필터링단계(제8 단계)와;
    상기 1차 디지털 필터링 된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들에 의해 상기 회전토치의 1회전이 검출되는 회전토치의 1회전 검출단계(제9 단계)와;
    회전토치 1회전시 검출된 용접전류, 용접전압 및 인코더 신호들의 노이즈 성분을 제거하기 위해 일정한 간격으로 수집된 상기 데이터들이 2차식으로 곡선 맞춤에 의해 필터링 되는 2차 디지털 필터링단계(제10 단계)와;
    2차 디지털 필터링된 용접전류, 용접전압 및 인코더의 각각의 신호에 의해 구동되는 회전토치의 좌우방향을 상기 회전토치가 1회전할 때의 제1 구역과 제4 구역에 대한 전류차에 의해 보정되는 1구역, 4구역 전류차 계산단계 및 평균전류 계산단계(제11 단계)와;
    상기 회전토치의 매회전이 검출될 때를 보정주기로 정의하여 매보정주기 마다 산출된 결과들의 평균값이 재계산되는 보정주기 계산단계(제12 단계)를 포함하되,
    상기 제11 단계에서 회전토치의 n번째 회전에서 좌우방향 전류차 보정치 및 깊이방향의 전류차 보정치는 각각
    그리고
    의 연산으로 제어되는 것을 특징으로 하는 회전아크 용접시 디지털 방식에 의한 용접선 추적방법.
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