KR100734505B1

KR100734505B1 - 용접 평가 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100734505B1
Application number: KR1020027007624A
Authority: KR
Inventors: 심슨스티븐월터
Original assignee: 더 유니버시티 오브 시드니
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2007-07-03
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: BR0016401A; EP1292420A4; JP2003516863A; CN1411401A; CN1323789C; CA2393773C; EP1292420A1; CA2393773A1; KR20020080344A; WO2001043910A1; US6660965B2; US20030094478A1

Abstract

본 발명은 용접이 진행중인 동안 용접 공정에서 결함이 발생했는가를 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 가스-금속 아크 용접, 텅스텐-불활성 가스 용접, 펄스 용접, 저항 용접, 서브머지드(submerged) 아크 용접과 같은, 아크 플라즈마가 있는 용접 및 절단 공정에 적용할 수 있다. 본 발명은 제1신호 및 제2 신호를 제공하기 위한 용접 전압 및 용접 전류를 표본 추출하는 단계, 일반화된 개별 포인트 합성 연산을 통하여 제1 신호 및 제2 신호의 값에 종속하는 이 신호들로부터 인위 제3 신호를 생성하는 단계, 트리플렛으로 대응 값을 확인하는 단계, 및 그룹 또는 영역 내부의 트리플렛 값을 수집하는 단계를 포함한다.

용접, 평가, 가변, 안정성, 확률, 측정, 신호, 기호, 일치성

Description

용접 평가 장치 및 방법{WELDING ASSESSMENT APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 용접의 평가에 관한 것이다. 특히, 용접이 진행중인 동안에, 용접 공정에서 결함 발생 유무를 판단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 아크 플라즈마가 있는 가스-금속 아크 용접, 텅스텐-불활성 가스 용접, 펄스 용접, 저항 용접, 서브머지드(submerged) 아크 용접 및 다른 용접 및 절단 공정에 적용할 수 있다.

용접 및 절단 아크 현상의 연구는 전압과 1000분의 1초 내지 1초, 또는 심지어 마이크로초까지의 주기를 갖는 전류 신호의 관찰을 포함한다. 관찰 기법에 고유한 제한 및 결과 데이터를 분석하는데 어려움은, 실시간으로 용접 품질 측정을 제공하는 것을 어렵게 만든다.

본 발명은 제1 신호용 수열 값을 제공하기 위하여 용접 전압 또는 전류를 표본 추출하는 제1 표본 추출 수단,

제2 신호용 수열 값을 제공하기 위하여 용접 전류 또는 전압을 표본 추출하는 제1 표본 추출 수단,

인위 신호(artificial signal)가 일반화된 이산점 합성 연산을 통하여 제1 신호 및 제2 신호 값에 종속하는 제1 신호 및 제2 신호로부터 하나 이상의 제3 신호를 위한 하나 이상의 수열값을 생성하는 신호 생성 수단,

트리플렛(triplets)으로 제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호의 대응 값을 확인하는 트리플링 수단(tripling means), 및

그룹 또는 영역 내부의 품질 모니터링을 위하여 이용할 수 있는 트리플렛 값을 수집하는 수집 수단을 포함하는 온라인 용접 평가 장치이다. 수집된 트리플렛은 제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호 값의 3차원 산포 구획지의 선택된 영역 내에 있는 것으로 되도록 가시화될 수 있다. 상기 영역은 그러한 가시화에 의존할 수 있다.

제1 신호 데이터 수열은 수열(sequence) D₁,D₂,...,D_η-1,D_η로서 표시될 수 있고, 제2 신호 데이터 수열은 수열 Γ₁,Γ₂,...,Γ_η-1,Γ_η로서 표시될 수 있다. 데이터 포인트 η의 전체 수는 2이상이어야 하고 1000의 값이 사용될 수 있다. s로 번호를 매긴 인위 수열은 수열 A_1.s,A_2.s,...,A_η-1.s,A_η.s이다. 번호 s의 인위 수열은 1에서 최대값 σ까지 변한다. σ는 1이상이어야 하고 5의 값이 사용될 수 있다. s로 번호를 매긴 인위 수열의 n항, 즉 A_n.s는

로 결정될 수 있다. 계수 Ψ는 k, 제1 신호 데이터 수열에서 D_k의 위치 그리고 제2 신호 데이터 수열에서 Γ_k의 위치; n, s로 번호를 매긴 인위 데이터 수열 에서 A_n.s의 위치; s, 인위 수열 번호; 및 t, D_k 및 Γ_k가 임의의 특정 시간 원점에 대하여 측정될 때 시간에 종속될 수 있다. 인위 신호 생성 수단은 1부터 η까지 변화하는 n, 및 1부터 σ까지 변화하는 s에 대하여, A_n.s의 모든 값을 계산하기 위하여 식(1)을 반복하여 적용한다. Ψ의 유용한 선택은

이다.

식(2)에서 t에 대한 명백한 종속은 없다. 이 선택으로, 식(1)은 Θ로 곱해진 제2 신호에 더해진 감쇠되거나 감소된 지수함수와 제1 신호의 합성에 가깝다. 유효 감쇠 시간 상수는 τ₀ + τ₁s로 주어진다. s가 1에서 σ까지 변화함에 따라 상기 상수 τ₀ 및 τ₁은 시간 상수에 의하여 미치는 범위를 설정한다. 상기 상수 Θ는 더해진 제2 신호의 총계를 설정한다.

시간 t 또는 수열 번호 n 에 대한 Ψ의 명백한 종속의 포함은 기호를 위한 표본 추출 동안 변화할 때 유용하다. 예를 들면, 저항 점 용접에서, 물리 조건들은 싱글 기호가 결정될 수 있는 하나의 점 용접 동안 실질적으로 변화한다.

집단화 수단(Grouping means)은 모든 가능한 종류의 세트{D_n, s, A_n.s}, 즉, 제1 신호 데이터 포인트 D_n, 인위 수열 번호 s, 및 인위 수열 번호 s의 대응 항 A_n.s를 구성하는 세트 값을 형성하고, n은 1에서 η까지 변화하고, s는 1에서 σ까지 변화한다. 하나의 인위 수열만이 있다면, 그 때 s는 세트 값으로 1로 설정된다.

수집 수단은 그룹 또는 영역 내의 용접 모니터링을 위하여 유용한 세트 값을 수집한다. 수집된 세트는 제1 신호 값을 구획 정리하는 제1 축, 인위 수열의 수열 번호를 구획 정리하는 제2 축, 및 대응하는 인위 신호 값을 구획 정리하는 제3 축으로 3차원 산포 구획지의 선택된 체적 영역 내에 있도록 가시화될 수 있다. 하나의 인위 수열만이 있다면, 모든 포인트는 s=1로 형성되는 평면에 있을 것이다. 상기 영역의 경계는 가시화로 밀폐된 표면으로 표시될 것이다.

상기 영역은 동일한 크기일 필요는 없고, 상기 영역은 모집단 밀도가 최대인 곳에서 더 작게 될 수 있고 최대 모집단 밀도의 영역으로부터 멀리 진행할 때, 제1 신호뿐만 아니라 인위 신호 방향으로, 치수가 지수적으로 더 크게 될 수 있다. 상기 영역이 선택되면, 상기 영역은 용접 모니터링 공정 동안 고정된다. 선택된 상기 영역은 인접할 필요가 없고, 영역들은 오버랩될 수 있다.

주어진 영역 내부에 있는 수집된 표본 추출 포인트 각각은 그 영역의 모집단 내에 축적된다. 상기 영역 모집단은, 1에서 σ까지 변화하는 r 번호를 매긴 영역의 모집단인 모집단 밀도 함수f_r로 나타낼 수 있다.

{D_n, s, A_n.s}에서 임의의 점이 영역r 내에 있다면, 축적 수단은 w_r(D_{n ,}Γ_n, A_n.s, n, s, t)에 의하여 모집단을 증가시키고, 여기서 상기 t는 D_n및Γ _n이 측정될 때의 시간이고, w_r(D_n,Γ_n, A_n.s, n, s, t)는 영역r에 주어진 점에서의 가중치이다. w_r이 항상 하나이면, 예를 들면, 모집단은 각 영역 내에 포인트 번호의 단순한 총계이다. 최종 조절 영역 모집단p_r을 생성하기 위하여, 함수 적용 수단은 r=1 내지 σ에 대하여, 일가 단조 함수F를 각 f_r값, 즉

에 적용한다.

수집된 p_r의 완전 세트{p₁, p₂...p_p-1, p_p}는 싱글 용접 기호이다.

가중치 함수w_r은 주어진 표본 추출 비율 및 크기를 위하여 가능한한 최종 용접에 대한 많은 정보를 포함하는 용접 기호를 생성하도록 선택된다. 이것은 시행 착오 조절에 의하여, 또는 물리 공정의 지식에 의하여, 실험적으로 행해질 수 있다. 표본 추출에서 임의의 통계적 노이즈가 있다면, 용접 기호를 간략화하도록 w_r을 선택하는 것이 유용하다, 즉 이것은 오버래핑 영역을 형성하고 영역r의 경계에 더 가까운 점에 대하여 w_r을 감소시킴에 의하여 달성된다. 함수F는 용접 기호의 민감도를 최종 용접의 결함까지 최대화하도록 선택된다.

데이터 포인트 번호 n에 대한 가중치w_r의 종속의 포함은 창내는 것을 허용한다. 가중치는 n=1에서 데이터 수열의 시작 근처에서 및 예를 들면, n=η에서 수열의 끝 근처에서 감소될 수 있다.

조합 용접 기호 생성(Generating a combined welding signature)

임의의 공정 동안, 제1 신호로서 전류뿐만 아니라 전압을 사용하는 2개의 싱글 용접 기호를 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 직렬 아크 용접과 같은 공정 동안, 2개의 용접 전압 및 2개의 전류가 측정될 수 있다. 또한, 이 상태에서, 다수의 싱글 용접 기호가 생성될 수 있다.

다수의 싱글 용접 기호를 필요로 할 때, 표본 추출 수단은 제1 신호 및 제2 신호에 대한 다수의 수열 값을 수집한다. 상기 신호들이 관련된다면 동일한 물리 용접 시스템으로 발생하기 때문에, 상기 신호들은 동일한 시간 간격에 따라서 표본 추출될 수 있다.

또한 싱글 용접 기호를 생성하는 장치는, 전체 μ싱글 기호를 주는, 제1 신호 및 제2 신호의 각 수열에 대한 싱글 기호를 생성하기 위하여 사용된다. 최종 조절된 영역 모집단(final adjusted region population)

를 포함하는, 싱글 기호 m을 위하여 형성된 전체 ρ[m] 영역이 있는데, m은 1에서 μ까지 변한다. 또한 연쇄 수단(concatenation means)은 m=1 내지 m=μ에 대하여 모든 조절된 영역 모집단을 각 싱글 기호로 정리하여 연쇄시킴으로써 조합 용접 기호P_T, 즉

를 생성한다.

조합 용접 기호의 구성요소 ρ의 번호는 각 싱글 기호의 구성요소의 합계, 즉

이다.

조합 용접 기호 P_T는 싱글 기호와 정확하게 동일한 방식으로 처리되고, 기호가 아래에서 언급되는 곳에서, 기호는 싱글 기호나 조합 기호를 언급한다.

참조 용접 기호 생성(Generating a reference welding signature)

표본 추출 수단은 수열 값을 반복적으로 제공하고, 새로운 용접 기호가 각 수열, 또는 조합 기호에서 수열 세트에 대하여 생성된다. 기억 수단은 용접 기호 H={h₁, h₂....h_ρ-1, h_ρ}, 또는 만족스럽게 기대되는 용접 조건하에서 수집되고 고 품질 용접물을 발생하는 한 세트의 용접 기호를 보유한다. 이것은 임의 시간 동안 저장된 참조 데이터일 수 있거나, 또는 용접 런(welding run)의 시작점 근처에서 수집된 데이터일 수 있다.

로보트 용접의 경우에, 연속 용접이 용접에서 용접까지나 또는 싱글 용접 동안 변할 수 있는 조건하에서 실시되는 곳에서, 일련의 참조 기호가 필요할 때 저장되고 회수될 수 있다.

또한 참조 기호는 이전의 표본 추출로부터 용접 동안 연속적으로 계산될 수 있다. 이 경우에 상기 참조는 N기호 H₁,H₂,H₃...H_N의 가중 평균이고, 여기서 H_N은 결정된 가장 최근 기호이고, H_N-1은 그 직전 기타 등등에 결정된 기호이다. 참조 기 호 X는 r=1 내지 ρ에 대한 가중 평균(weighted average)

로부터 결정되고, x_r는 참조 기호 X에서 r 번호를 매긴 조절된 영역 모집단이고, h_1r 내지 h_Nr은 이전 표본 추출로부터 결정된 기호 H₁내지 H_N에서 r로 번호를 매긴 조절된 영역 모집단이고, ρ는 각 기호에서 전체 영역 수이고, W₁ 내지 W_N은 기호 가중 인자이다. 기호 가중 인자 W₁ 내지 W_N의 선택은 참조 X가 상대적으로 긴 주기에 대하여 평균 용접 기호 행동을 나타내는지 또는 최근 용접 행동을 나타내는 지를 결정한다.

용접 안정성(welding stability)을 결정하는 이러한 접근의 적용은 뒤에서 설명된다.

용접 기호의 조작(Manipulation of welding signature)

조작 수단은 이하에서 설명되는 장치의 필요조건에 따라 용접 기호를 조작한다. 기호가 하나의 숫자로 곱해지거나 또는 나누어질 때, 기호에서 모든 조절된 영역 모집단은 새로운 기호를 생성하기 위하여 숫자에 의하여 곱해지거나 또는 나누어지는 것이 이해된다. 유사하게, 기호가 더해지거나 또는 빼지게 될 때, 각 기호의 부합하는 조절된 영역 모집단은 더해지거나 또는 빼지게 되는, 즉 하나의 기호에서 r 번호를 매긴 조절된 영역 모집단은 r=1, 2, 3 에서 ρ까지에 대하여 다른 기호에서 r번호를 매긴 조절된 영역 모집단으로부터 더해지거나 빼지게 된다.

임의 두 기호 C 및 G의 내적, 또는 내적(dot product)은

로서 계산되고, 여기서 c_r 및 g_r은 기호 C 및 G 각각에 대한 영역r의 조절된 모집단이다.

정규화된 용접 기호C'는 다음과 같이, 즉

로 용접 기호 C로부터 계산된다.

한 세트의 참조 기호를 주는 측정된 기호의 확률 평가(Estimation of the probability of a measured signature given a set of reference signature)

등방성 참조 모집단(Isotropic reference population)

θ참조 기호 R₁, R₂ 내지 R_A의 측정된 표본 추출로 주어진 측정 기호 S의 확률은 첫째로, 평균 기호(average signature) M, 즉

을 계산하는 기호 조작 수단을 사용함으로써 평가된다.

둘째로, 기호 조작 수단은 기호, 즉

사이의 거리에 따른 분산(variance)ζ² 을 평가하기 위하여 사용된다.

특별한 경우 θ=1일때, 그리고 θ의 임의의 작은 값에 대하여, 유사한 용접 조건하에서 이전에 이루어진 측정에 따른 ζ²의 값이 사용될 수 있다.

기호의 정규화된 모집단 밀도 분포를 평균Z(y)로부터 거리를 둔다고 가정하면, 기호가 확률Π(S)는 기호S와 동일한 거리에 있거나 또는 참조 기호 모집단 내부의 평균값으로부터 더 먼 거리, 즉

에 있다.

마지막으로, 기호 조작 수단은 식(11)의 적분의 하한치를 평가하고, 통계 평가 수단은 Π(S)를 평가한다.

Π(S)는 용접 일치성의 간편한 측정이다. Π(S)는 평균값에서 측정된 기호에 대한 측정에 가깝고, 평균값으로부터 먼 기호에 대하여 제로로 되기 쉽다.

Π(S)의 낮은 값은 결함이 공정에서 대개는 발생했다는 것을 나타낸다. 10^-4 이하의 Π(S)의 값은 공정에서 결함을 나타내기 위하여 사용될 수 있다. 임의의 간단한 통계 분포는 Z(y)를 위하여 선택될 수 있다. 유용한 선택이 정규 분포(Normal distribution), 즉

이고, 여기서 s는 자연 대수의 기수이다.

1 이상의 치수를 갖는 통계 분포(Statistical distribution with dimension greater than one)

기호 이미지가 많은 변수 구성요소를 포함하고 있기 때문에, 개선된 방법은 치수 d>1를 갖는 통계 분포를 사용하고 데이터로부터 치수 d를 평가하는 방법이다.

기호 조작 수단은 식(9) 및 식(10) 각각에 따른 평균 기호M 및 분산ζ²을 평가하기 위하여 사용된다. 또한 기호 조작 수단은 참조 기호 세트λ_J즉,

의 J 번호를 매긴 모멘트를 평가하기 위하여 사용된다.

이미 계산된 λ₂ = ζ², J=4가 적절한 선택이기 때문에, J는 2로 설정되지 않아야 한다.

치수 d를 갖는 정규화된 통계 분포 Z(y,d)에 대한 적절한 선택은 Γ가 감마 함수[1]인 경우에, 다차원 정규 분포, 즉

이다.

J=4를 갖는 통계 평가 수단을 사용하여, d가

로부터 평가될 수 있다.

d가 알려지면, 기호 S와 동일한 거리에 있거나 또는 참조 기호 모집단 내에서 평균값 이상인 기호의 확률 Π(S)는 Z(y)를 대체한 다차원 모집단 분포 Z(y,d)에 대한 식(11), 즉

로부터 평가되는데, Π(S)는 개선된 용접 일치성(consistency)의 측정이다.

비등방성 참조 모집단(Non isotropic population)

식(11) 또는 식(13)의 Π(S)가 유용할지라도, 계산은 동일한 분포가 평균 기호로부터 기호 공간의 모든 방향으로 멀리 이동할 수 있다고 가정한다. 실제로, 기호의 구성요소의 편차가 있을 수 있고, 이것들이 반드시 그 상호 관계를 나타내지 않기 때문에, 이 정보는 결함에 대한 민감도를 개선하는데 사용될 수 있다.

기초 비등방성을 설명하기 위하여, 첫째로 참조 표본 추출이 평균M으로부터 최대 편차를 나타내는 기호 공간 M₁의 방향을 평가할 필요가 있는데, 즉, M₁은 기호M에 대한 참조 기호 R₁, R₂내지 R_A의 측정된 표본 추출에 대하여

를 최대화해야 하고, θ는 2보다 커야 한다.

방향 위치 수단(direction location means)은 M₁을 평가하기 위하여 사용된다. 한 세트의 선형 독립 참조 표본 추출에 대하여, 이들이 M₁을 선형 조합(linear combination), 즉

로서 특정할 수 있다.

미지 계수

₂,

₃ 내지

_A는 1/ζ₁ ² 을 최소화하는 수치 방법을 사용함으로써 구할 수 있다. 폴락-리비에르 방법과 같은 공액 경사법(conjugate gradient method)이 사용될 수 있다.

M₁이 알려지면, 식(8)에 다라, 단위 기호M₁'를 주기 위하여 공칭화된다.

평균과의 차이는 M₁'에 평행하고 수직인 구성요소로 분리되고, 통계적으로 독립적으로 취급된다. 전체 평균M의 정의 때문에, M₁'을 따른 표본 추출 차이의 구성요소의 평균은 반드시 제로와 동일할 것이다.

기호 조작 수단은 M₁', ζ₁ ² 즉,

에 평행한 구성요소의 분산을 구하기 위하여 사용된다.

기호 조작 수단은 j=1에서 j=θ까지 각 참조 기호에 대한 M₁'에 직교하는 R_j-M, 즉

의 나머지를 구하기 위하여 사용된다.

또한 기호 조작 수단은

에 따른 이들 직교 나머지 (ζ⁽¹⁾)² 의 분산을 구하기 위하여 사용된다.

독립 분포를 가정하면, M₁'를 따라서 평균과의 기호 차이의 구성요소가 │(S-M)ㆍM₁'│보다 크거나 동일하고, M₁'에 직교하는 기호의 나머지가 S의 나머지보다 크거나 동일한 조합 확률 Π(S)는 나머지, 즉

일 경우에, 개별 확률(독립으로 가정)의 곱, 즉

에 의하여 구해진다.

비등방성이 고려될 때, 등방성 경우에 대한 이전의 장치는 평균 기호를 결정하기 위한 식(9)까지 사용된다. 또한 비등방성 장치는 평가하기 위하여 식(14)에 서 식(18)까지 사용된다. 마지막으로, 기호 조작 수단은 식(20)을 사용한 식(19)의 적분의 하한치를 계산하고 통계 평가 수단은 식(19)로부터 Π(S)를 평가한다.

Π(S)는 등방성 참조 기호 분포에 대하여 이전에 설명된 바와 같이 사용된다.

M₁'에 직교하는 나머지 분포에 대하여, 식(19)가

로 대체되도록

다차원 분포Z(y,d⁽¹⁾)를 사용하는 것이 개선이다.

다차원 정규 분포[식(11')]에 대한 통계 평가 수단을 사용하여, 치수 d⁽¹⁾는

일 경우에,

로부터 평가된다.

d⁽¹⁾가 알려지면, 통계 평가 수단은 이전에 설명된 바와 같이 사용되는, 식(21)로부터 Π(S)를 평가하기 위하여 사용된다.

기준 세트 기재로 기호 환산을 위한 장치(Apparatus for signature conversion to basis set description)

큰수의 참조 기호가 용접 일치성 결정 및 결함 방향을 위하여 사용된다면, 많은 문제점이 발생할 수 있다, 즉

(1) 컴퓨터 메모리 또는 하드 디스크 내에 기호의 기억이 문제로 될 수 있다.

(2) 식(7)에 따른 내적의 계산은 시간의 상당한 량을 소비할 수 있다. 예를 들면, 참조 표본 추출이 평균에서 최대 편차를 나타내는 기호 공간 M₁의 방향을 나타내는 것은 많은 내적의 계산을 요구한다.

(3) 기호의 선형 독립이 보장될 수 없다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여, 기호는 다음의 수정된 그램-슈미트 직교화 장치를 이용하여 적절한 부분공간 내 그 좌표에 의하여 연속적으로 나타낼 수 있다.

기호의 한 세트 R₁, R₂....R_θ가 부분공간 기재로 연속적으로 환산될 수 있다면, j번째 기호 R_j는 환산될 다음 것이고, 정규직교 기준 세트B₁', B₂'....B _ξ'가 장치에 의하여 이미 생성되었다. 정규직교(orthonormal)는 모든 쌍의 기준 기호가 직교인 것을 포함하여, k≠k이고 k1 및 k2가 1 내지 ξ 범위 내에 있는 경우,

이고, 각 값은 식(8)에 따라 정규화되어, k가 1 내지 ξ범위 내에 있는 경 우,

이 된다.

기호 조작 수단은

로서 R_j로부터 나오는 다음 예상 기준 구성요소를 평가한다.

그러나 기준 부가 수단(basis addition means)은

을 만족한다면 기준 세트를 위하여 B_ξ+1을 오직 채택한다.

ε의 값은 B_ξ+1이 충분히 크다면 기준 세트로 채택할 수만 있도록 선택된다. 이것은 R_j가 현재 기준에 충분히 선형적으로 독립적이지 않다면, 새로운 기준 세트 기호를 생성하기 위하여 사용되지 않을 것이라는 것을 의미한다. 사용될 수 있는 ε의 값은 0.001이다.

B_ξ+1이 채택될 수 있다면, 정규화된 값 B_ξ+1은 식(8)을 적용한, 기준 세트에 포함된다.

공정을 시작하기 위하여, 기준 부가 수단은 기준 세트의 제1 구성요소로서, 정규화된 제1 참조R₁'를 항상 포함한다.

마지막으로, 기준 기재 수단(basis description means)은 R_j를 세트 B₁', B₂'....B_Ξ'에 의하여 형성되는 부분공간 내에 기준 세트 좌표 α_j1, α _j2....α_jΞ의 식으로 표현되는데, 여기서 상기 세트는 B_ξ+1이 채택되면 Ξ=ξ+1로 확장되고 그렇지 않으면, 즉

이면, Ξ=ξ로 확장되는데, 여기서

이다.

기준 부가 수단이 R_θ를 통하여 프로세스를 완성하면, 참조 기호의 기재는 Ω값을 각각 갖는 한 세트의 기준 세트 좌표를 더한 한 세트의 Ω기준 기호 B₁', B₂'....B_Ω'로 이루어진다. 주어진 기준 기호가 뒤에 더해지기 때문에 특정 기준 기호가 주어진 참조를 위한 표현으로 나타나지 않으면, 대응 좌표가 제로로 설정된다.

일반적으로 이것은 θ가 대략 10보다 클 때 용접 기호의 더 간결한 기재로 될 것이다. 실시간 작업 동안, 기준 부가 수단은 용접 동안 결정될 때 연속적인 참조 기호로 사용된다. 기준 세트 기재를 이용하는 다른 장점은 기호 조작이 더 효율적으로 수행될 수 있다는 것이다. 기준 좌표 조작 수단은 연산을 수행한다. C 및 G가

로서 참조 기호 R₁ 내지 R_θ에 대응하는 기준 세트(basis set)로 표현되는 기호로 가정하고, 여기서 기준 세트 좌표는 k=1 내지 k=Ω에 대하여

이다. 내적은

로 주어진다.

이 연산은 기호에 대한 ρ곱셈과 비교하여 단지 Ω곱셈을 요구한다.

기준 세트의 항으로 표현되는 기호가 숫자로 곱해지거나 나누어질 때, 모든 기준 세트 좌표가 기준 세트의 항으로 표현되는 새로운 기호를 생성하기 위하여 숫자로 곱하거나 나누어야 한다. 유사하게 기호가 더해지거나 빼지게 될 때, 각 기호에 대한 부합 좌표가 각각 더해지거나 빼지게 되는데, 즉, 한 세트에서 k로 번호를 매긴 좌표는 k=1, 2, 3 내지 Ω에 대하여 다른 세트에서 k로 번호를 매긴 좌표로부터 더해지거나 빼지게 된다.

기준 세트 기재가 모든 측정 기호에 적용될 수 없다. 상기 기준 세트 기재는 기호의 기준 세트에 의하여 형성되는 기호 부분공간에 있는 기호에 오직 적용된 다. 이 기호들은 참조 기호 그 자체 및 참조 기호의 선형 조합이다.

용접 안정성 결정(Determining welding stability)

용접 공정 동안, 소위 안정성의 양적인 측정이 매우 유용하다. 유용한 측정은 용접 기호, 즉, 이전의 기호로부터 예상할 수 있는 바와 같이 주어진 기호의 가변성(variability)이다. 기호의 수열 H₁, H₂....H_N은 N>1을 갖는, 기호 생성 수단에 의하여 결정된다고 가정한다. 기호 조작 수단은 기호 가중 인자(signature weighting factors) [식(6')], 즉

의 특정한 선택을 사용한 단순 선형 예상(simple linear prediction)을 결정한다.

다음 특정 기호 S_N-1과 예상 기호 사이의 평방 거리(squared distance)는

이다.

정규 분포[식(12)]와 같은, 기호 모집단 분포Z(y)를 가정하면, 기호 S_N-1의 확률은, 식(10)을 사용하여, 이전에 생성된 기호의 참조 세트에 따른 고정된 값으로 주어진 ζ를 사용하여,

로부터 통계 평가 수단을 사용하여 계산된다. Π(S_N-1)은 더 안정한 용접 공 정을 나타내는 높은 확률을 갖는 유용한 안정성 측정이다.

용접 공정이 비교적 불안정하면, 안정성의 조잡한 측정은 측정된 기호 S_N-1바로 이전의 기호의 대 그룹을 참조 세트 R₁ 내지 R_A로서 고려함에 기인하고 식(11), 식(19) 또는 식(21)로부터 Π(S_N-1)을 결정하는 통계 평가 수단을 사용함에 기인하다.

발명의 이용

본 발명의 이용은 공정이 진행중인 동안, 용접 공정에서 결함이 발생했는가에 대한 결정을 허용할 수 있다. 또한 본 발명의 이용은 용접 공정이 진행중인 동안, 용접 공정이 일관성있고 안정적인가에 대한 결정을 허용할 수 있다.

다른 실시예에서, 현재 관찰된 바와 같이, 본 발명은 임의의 특정 장치에 관계없이, 상기에서 수행된 공정 단계를 실시하는 방법이다.

본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 여기서 설명될 것이다.

도 1은 기호 영역을 나타내는 다차원 산포도를 통한 제1 평면이다.

도 2는 다차원 산포도를 통한 제2 평면이다.

도 3은 다차원 산포도를 통한 제3 평면이다.

도 4는 다차원 기호 밀도 구획지를 통한 제1 평면이다.

도 5는 다차원 기호 밀도 구획지를 통한 제2 평면이다.

도 6은 다차원 기호 밀도 구획지를 통한 제3 평면이다.

도 7은 3개의 제1 기준 기호를 나타낸다.

도 8은 3개의 제2 기준 기호를 나타낸다.

도 9는 3개의 제3 기준 기호를 나타낸다.

도 10은 한 세트의 참조 기호에 대한 평균으로부터 최대 편차의 방향을 나타낸다.

도 11은 측정된 기호를 나타낸다.

α: 기본 세트에 관한 기호의 좌표

β: M₁에 대한 표현의 기준 기호의 계수

Γ: 제2 데이터 값

: 기준 세트의 항으로 기호 C의 좌표

δ: 기준 세트의 항으로 기호 G의 좌표

ε: 기준 부가에 대한 최소 크기 변수

η: 제1 데이터 포인트의 수

θ: 한 세트의 참조 용접 기호에서 기호의 수

Θ: 합성 계수 예의 상수

κ: 합성에 사용되는 제1 또는 제2 데이터의 수

λ: 한 세트의 참조 용접 기호의 모멘트의 평가

λ⁽¹⁾: 나머지 참조 구성요소에 대한 모멘트의 평가

μ: 조합될 수 있는 세트의 용접 기호의 수

: 기준 세트에서 기호의 현재 수

Ξ: 기준 세트에서 기호의 다음 수

Π: 확률

ρ: 용접 기호에서 영역의 수

σ: 인위 데이터 수열의 수

ζ²: 한 세트의 참조 용접 기호의 분산의 평가

(ζ⁽¹⁾)²: 나머지 참조 기호에 대한 분산의 평가

(ζ₁)²: 비등방성 방향을 따라서 참조 구성요소에 대한 분산의 평가

τ₀, τ₁ : 합성 계수 예의 상수

: M1에 대한 표현으로 참조 기호의 계수

ψ: 합성의 계수

Ω: 기준 세트의 기호의 전체 수

A: 인위 데이터의 값

B: 기준 세트의 용접 평가

c: 용접 기호C의 조절된 영역 모집단

C: 용접 기호

d: 통계 분포의 치수

d⁽¹⁾: 나머지 참조 기호의 치수

D: 제1 데이터의 값

e: 자연 대수의 기수

f: 용접 기호의 영역의 모집단

F: 모집단 값을 조절하기 위하여 사용되는 함수

g: 용접 기호G의 조절된 영역 모집단

G: 용접 기호

h: 이전의 표본 추출에 의한 용접 기호의 조절된 영역 모집단

H: 이전의 표본 추출에 의한 용접 기호

j: 한 세트의 참조 용접 기호에서 기호의 수

j₁: 한 세트의 참조 용접 기호에서 기호의 수

J: 한 세트의 참조 용접 기호의 모멘트의 수

k: 기준 세트의 용접 기호에서 기호의 수

k₁: 기준 세트의 용접 기호에서 기호의 수

m: 조합될 수 있는 세트에서 싱글 용접 기호의 수

M: 한 세트의 참조 기호에 대한 평균 기호

M₁: 참조 세트의 비등방성의 방향

n: 수열에서 데이터 포인트의 수

N: 이전 표본 추출에 의한 참조 기호의 수

p: 용접 기호에서 조절된 영역 모집단

P_T: 조합 용접 기호

r: 용접 기호에서 영역의 수

R: 참조 용접 기호

R⁽¹⁾: 나머지 참조 기호

s: 인위 데이터 수열의 수

S: 측정된 용접 기호

S⁽¹⁾: 나머지 측정된 용접 기호

t: 시간

W: 이전의 표본 추출로부터 참조 기호를 결정하는데 사용되는 가중치

w: 영역 모집단을 계산하기 위하여 사용되는 가중치 함수

x: 참조 기호X의 조절된 영역 모집단

X: 참조 용접 기호

y: 모집단 밀도 분포 함수에 대한 적분 변수

Z: 모집단 밀도 분포 함수

본 발명을 실시하기 위한 최선 형식

싱글 용접 기호의 생성(Generating of a single welding signature)

펄스 가스-금속 아크 용접에서, 펄스가 반복적으로 발생한다. 따라서 일반적으로 전압 파형은 전압이 낮은 값으로 떨어지는 영역에 의하여 분리되는 대략 25 볼트에서 직사각형 펄스를 나타낸다. 이 전압은 61 마이크로초의 표본 추출 크기 사이의 시간 간격으로 전압 데이터의 η= 4096 포인트를 수집하도록 표본 추출된다. 3개의 인위 초 수열은 σ= 3이 되도록 발생된다.

번호 s를 갖는 인위 수열의 요소 n, A_n.s은, 식(2)에 주어진 Ψ를 갖는 식(1)로부터 결정되고, 상수는 값 τ₀=0, τ₁=0.5 및 Θ=0으로 주어진다. 전압 데이터는 제1 신호 데이터 신호 D_n 이고 제2 신호 데이터 신호 Γ_n 은 이 예에서 사용되지 않는다.

3개의 평면 s=1, s=2, 및 s=3에서 4096 데이터 포인트의 분산 구획지는 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된다. 각 평면에서, 25 수직 격자 라인 및 25 수평 격자 라인이 있다. 격자 라인은 고르게 이격되어 있지 않고, s=2 평면의 포인트의 밀도가 최대일 때 서로 근접한다.

격자 라인은 평면을 격자 직사각형으로 불리는 변화하는 크기의 26 ×26=676 직사각형으로 분할한다. 각 격자 직사각형에 대하여 용접 기호의 직사각형 영역은 선택된 격자 직사각형 상에 중심을 둔 5 ×5 배열의 격자 직사각형을 취함으로써 형성된다. 하나의 상기한 직사각형 영역이 s=1 평면의 왼쪽 하부에 도시된다. "x" 는 중앙의 격자 직사각형 형성을 나타낸다.

경계에서, 또는 경계에 근접한 격자 직사각형에 대하여, 직사각형 영역이 경계로 연장된다. 이 예에서, 전체 26 ×26 ×3 = 2028의 오버래핑 영역이 형성된다.

{D_n, s, A_n.s}에서 주어진 포인트가 영역 r 내부로 떨어지면, 모집단f_r은 w_r(D_n, Γn_, A_n.s, n, s, t)에 의하여 증가된다. 이 예에서, 상기 포인트에 주어진 가중치는

인데, 여기서 D_r은 영역 r을 형성하는 격자 직사각형의 중간점에서 제1 변수 값이고, A_r은 영역 r을 형성하는 격자 직사각형의 중간점에서 인위 변수 값이다.

최종 조절된 영역을 생성하기 위하여 모집단P_r 함수 적용 수단(function application means)은 일가 단조 함수F를 각각의 f_r 값에 적용하고, 이 예에서는 제곱근은 r=1 내지 2028에 대하여

로 선택된다.

이 싱글 용접 기호는 3개의 각각의 평면 s=1, s=2, 및 s=3에서 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된다. 모집단 고 밀도는 어두운 영역으로 지시된다.

비 등방성 참조 모집단으로 측정된 기호의 확률의 평가를 위한 기준 세트 기재의 응용 예

기호 이미지를 기준 세트 기재에 사용하면, j=1 내지 θ에 대하여 참조 함수R의 세트는 기준 함수(basis function) 및 α_jk 좌표(식 (28))의 항으로 표현된 다. 또한 평균 기호M은

로 기준 함수의 항으로 표현되는데, 여기서

이다.

기호 공간(M₁) 내에 방향을 표시하는 대신에, 참조 표본 추출은 평균과의 최대 편차를 식(15)를 사용한 풀 세트의 참조 함수로 나타내는데, 그것은 다음식, 즉

과 같이, 기준 세트로 표현될 수 있다.

또한 식(14)에 주어진 ζ²로, 1/ζ₁ ²을 최소화하기 위하여, 미지 계수 β ₂, …β_Ω의 값을 구할 필요가 있다. 또한 폴락-리비에르(Polak-Ribiere)와 같은 숫자 기법이 사용될 수 있다. β₂, …β_Ω가 구해지면, M₁이 식(40)으로부터 알려지고, 단위 기호 M₁′를 주기 위하여 정규화될 수 있다.

측정 기호 S의 확률을 평가하기 위하여, 또한 평균과의 차이는 M₁′에 평행하고 수직인 구성요소로 분해되고, 식(16) 내지 (20), 또는 대안으로 식(16), (17), (18), (21), (22) 및 (23)에 따라, 통계적으로 독립적으로 취급된다. 이점 에서, 계산은 이전에 설명한 바와 같이 진행된다.

S가 부분공간에 위치하고 있다는 것을 보장하지 못하고 식(19), (20) 및 (21)에서 내적 연산이 식(32)를 사용하여 수행될 수 없기 때문에, 측정 기호(S)는 반드시 기준 세트 좌표, 즉 참조 기호에 의하여 형성되는 부분공간(subspace)으로 표현될 수 없다.

기준 세트를 생성하고 비등방성 모집단으로 주어진 측정 기호의 확률을 결정하는 예

펄스 가스-금속 아크 용접에서, 전압은

제1 신호 데이터 수열(D_n')에 대하여, 61 마이크로초의 표본 추출된 측정 사이의 시간 간격을 갖고 전압 데이터 수열(Γ_n') 의 η=8192 포인트를 수집하기 위하여 표본 추출된다. 전류는 제2 신호 데이터 수열에 대하여 유사한 방식으로 표본 추출된다. 일차 인위 초 수열은 σ=1 되도록 생성된다. 합성 기호는 2개의 치수이고 이 예에서 쉽게 예시될 수 있다.

번호 1을 갖는 인위 수열의 항 n, 즉, A_n.1은 식(2)에 주어진 Ψ를 가지고 식(1)로부터 결정되고, 상수는 τ₀=1, τ₁=2.5, 및 Θ=0.15 값으로 주어진다. 또한 영역 모집단은 싱글 용접 기호를 생성하는 이전의 예로 설명되는 바와 같이 계산된다.

한 세트의 12 참조 기호가 생성(θ=12)되고 기준 기호가 기준 세트 기재 장치로 환산을 이용하여 유도된다. 이 예에서 3개의 기준 기호 및 Ω=3이다. 기준 기호의 수는 더 높을 수 있다. 예를 들면, Ω=8이다. 그러나 선택 Ω=3은 3차원 다이어그램을 사용한 이 예에서 가시화를 용이하게 한다.

3개의 2차원 기준 기호(B₁', B₂', 및 B₃')는 도 7, 도 8 및 도 9에 각각 도시된다. 밝은 영역은 포지티브 영역 모집단에 대응하고 어두운 영역은 네가티브 값에 대응한다.

j=1 내지 12에 대한 참조 함수의 세트는 기준 함수 및 기호 조작 수단을 사용한 α_jk 좌표[식(28)]로 표현된다.

표준 기호M은 기호 조작 수단을 사용한 식(9)로부터 구해지고 식(38) 및 식(39)에 따른 기준 함수로 표현된다. 표준 기호(M)의 3좌표는 a₁=40.79, a₂=6.80 및 a₃=1.87이다.

각 참조 기호(R_j)에 대하여, 표준 기호와의 차이(R_j-M)는, j=1 내지 12에 대하여 좌표 세트 α_j1-a₁, α_j2-a₂, 및 α_j3-a₃ 을 산출하고, 참조 좌표에서 표준 좌표를 뺌으로서 기준 좌표에서 구해진다. 표준과의 이러한 12 차이의 각각은 도 10에서 점으로 도시된다. 3개의 축은 3개의 기준 벡터의 각각에 대응하는 좌표이다.

식(40) 및 폴락-리비에르 방법을 사용하여, 참조 표본 추출이 표준에서 최대 편차를 나타내는, 방향 M₁' 을 구할 수 있다. M₁'의 방향은 도 10에서 선으로 도시된다.

참조 세트의 표준과의 차이는 M₁'에 평행하고 수직인 구성요소로 분리되고, 식(16), (17), (18), (22) 및 (23)에 따라, 통계적으로 독립적으로 취급된다. 정규 분포 [식(12)]은 M₁'에 평행한 구성요소를 위하여 사용되고, 다차원 정규 분포는 수직 구성요소[식(11')]를 위하여 사용된다. 기호의 조작은 기준 좌표 조작 수단을 사용하여 행해진다.

식(16)에서, M₁'에 평행한 분산은 ζ²=0.0133 되도록 구해진다. 식(17), (18), (22) 및 (23)에서, 직교 나머지(ζ⁽¹⁾)²=0.0093의 분산 및 분포d⁽¹⁾의 치수는 1.18이다.

도 11은 측정 기호(S)를 도시한다. 기호 조작 수단을 사용하여, M₁'에 직교하는 나머지는 식(20)에서 구해진다. 또한 통계 평가 수단 및 기호 조작 수단은 식(21)에서 확률 Π(S)를 구하는데 사용된다.

식(21)에 나오는 정규 분포의 적분은 수치 근사치가 [1,2]를 이용할 수 있는 오차 함수(Error Function)이다. 식(21)에서 다차원 정규 분포의 적분은 수치 근사치가 또한 [1,2]를 이용할 수 있는 불완전 감마 함수이다. 통계 평가 수단은 Π(s)를 평가하기 위하여 이러한 수치 근사치를 이용한다.

이 예에서, Π(s)는 2 ×10^-7의 값을 갖는다. 이러한 낮은 확률 값은 결함이 발생했다는 것을 나타낸다.

인용문헌(reference)

[1] Milton Abramowitz and Irene Stegun "Handbook of Mathmatical Functions", Dover New York, 1965, Chapter 6 and Chapter 7.

[2] William Press, Brian Flannery, Saul Teukolsky, and William Vettering, "Numerical Recipies", Cambridge University Press, Cambridge, 1986, Chapter 6.

많은 변화 및/또는 수정이 대체로 설명된 바와 같이 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고서 특정 실시예에 도시된 바와 같이 본 발명에 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에 의하여 인식될 것이다. 따라서 본 실시예는 모든 점에서 제한적이 아니고 예시적으로 고려된다.

또한 본 발명은 조합 반복 전기 신호가 있는 다른 응용에 사용될 수 있다.

Claims

제1 신호용 수열 값을 제공하기 위하여 용접 전압 또는 전류를 표본 추출하는 제1 표본 추출 수단,

제2 신호용 수열 값을 제공하기 위하여 용접 전류 또는 전압을 표본 추출하는 제2 표본 추출 수단,

제1 신호 및 제2 신호로부터, 일반화된 이산점 합성 연산(generalised discrete point convolution operation)을 통하여 제1 신호 및 제2 신호 값에 종속하는 하나 또는 복수의 인위적인 제3 신호용의 하나 또는 복수의 수열값을 생성하는 신호 생성 수단,

제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호의 대응 값을 트리플렛으로서 확인하는 트리플링 수단(tripling means), 및

품질 모니터링을 위하여 이용할 수 있는 트리플렛 값을 그룹 또는 영역 별로 수집하는 수집 수단

을 포함하는 온라인 용접 평가 장치.
제1항에 있어서,

제1 신호는 수열 D₁,D₂,...,D_η-1,D_η로서 표시되고, 제2 신호는 수열 Γ₁,Γ₂,...,Γ_η-1,Γ_η로서 표시되고, s개의 인위적인 수열은 수열 A_1.s,A_2.s,...,A_η-1.s,A_η.s이고, s개의 인위적인 수열의 n항, 즉 A_n.s는

로 결정되고,

여기서 계수 Ψ는

제1 신호 데이터 수열에서 D_k의 위치 그리고 제2 신호 데이터 수열에서 Γ_k의 위치인 κ;

s개의 인위적인 데이터 수열에서 A_n.s의 위치인 n;

인위적인 수열의 개수인 s; 및

임의의 특정 시간 원점에 대하여 D_k 및 Γ_k를 측정한 시간인 t에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제2항에 있어서,

상기 신호 생성 수단은 1부터 η까지 변화하는 n, 및 1부터 σ까지 변화하는 s에 대하여, A_n.s의 모든 값을 계산하기 위하여 식(1)을 반복하여 적용하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제3항에 있어서,

Ψ는

인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제1항에 있어서,

상기 영역들은 각각 균일하지 않은 크기를 가지며, 그 중 상대적으로 작은 영역은 최대의 모집단 밀도를 가지고 있고, 상기 영역의 크기는 영역들이 최대 모집단 밀도의 영역으로부터 멀어질수록, 제1 신호 방향뿐만 아니라 인위 신호 방향으로 지수적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제5항에 있어서,

영역 모집단은 모집단 밀도 함수f_r로 나타내어지며, 이는 번호 r을 갖는 영역의 모집단이고, {D_n, s, A_n.s}로 주어진 임의의 점이 영역r 내에 있다면, 축적 수단은 w_r(D_{n ,}Γ_n, A_n.s, n, s, t)에 의하여 모집단 밀도 함수 f_r을 증가시키고, 여기서 상기 t는 D_n,Γ_n이 측정될 때의 시간이고, w_r(D_n,Γ_n, A_n.s, n, s, t)는 영역r에 주어진 점에서의 가중치인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제6항에 있어서,

최종적으로 조절된 영역 모집단p_r 함수 적용 수단은 일가 단조 함수F를 각 f_r값, 즉

에 적용하되, r은 1 내지 ρ의 범위에 있고, 각 기호에서 전체 영역의 수이고, 모든 ρ개의 영역들로부터 수집된 p_r의 완전 세트{p₁, p₂...p_ρ-1, p_ρ}가 싱글 용접 기호인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제7항에 있어서,

가중치 함수w_r은 오버래핑 영역을 형성하고 영역r의 경계에 더 가까운 점에 대하여μ w_r를 감소시킴에 의하여 선택되고, 최종 용접에서 용접 기호의 결함에 대한 민감도가 최대화하도록 함수 F가 선택되는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제7항에 있어서,

다수의 싱글 용접 기호가 사용되고, 표본 추출 수단이 제1 신호 및 제2 신호에 대한 다수의 수열 값을 수집하고, 또한 싱글 용접 기호를 생성하는 장치는 제1 신호 및 제2 신호의 각 수열에 대한 싱글 기호를 생성하기 위하여 사용되고, 최종적으로 조절된 영역 모집단

을 포함하며, 싱글 기호 m에 대해 정의된 전체 ρ[m] 영역이 있으며, 상기 m은 1에서 μ까지 변화하고, μ는 기호들의 전체 개수인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제9항에 있어서,

모든 조절된 영역 모집단을 각 싱글 기호로 정리하여 연쇄시킴으로써 연쇄 수단(concatenation means)에 의해 조합 용접 기호P_T, 즉

를 더 생성하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제10항에 있어서,

참조 기호들은 이전의 표본 추출로부터 용접 동안 연속적으로 계산되고, 상기 참조는 N기호 H₁,H₂,H₃...H_N의 가중 평균이고, 여기서 H_N은 결정된 가장 최근 기호이고, H_N-1은 그 직전에 결정된 기호이고, 참조 기호 X는 r=1 내지 ρ에 대한 가중 평균

로부터 결정되고, x_r는 참조 기호 X에서 r 번호를 매긴 조절된 영역 모집단이고, h_1r 내지 h_Nr은 이전 표본 추출로부터 결정된 기호 H₁내지 H_N에서 r로 번호를 매긴 조절된 영역 모집단이고, ρ는 각 기호에서 전체 영역 수이고, W₁ 내지 W_N은 기호 가중 인자인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제10항에 있어서,

임의 두 기호 C 및 G의 내적, 또는 내적(dot product)은

로서 계산되고, 여기서 두 기호 C와 G는 식 (3) 또는 (5)에 의해 각각 생성된 단일 기호 또는 조합 기호이며, c_r 및 g_r은 기호 C 및 G 각각에 대한 영역r의 조절된 모집단인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제12항에 있어서,

정규화된 용접 기호C'는 다음과 같이, 즉

용접 기호 C로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제12항에 있어서,

용접 일치성의 측정은 확률, 즉

에 의하여 주어지고, 여기서 Z(y)는 표본 추출 통계 분포이고, S는 측정된 기호이고, M은 표준 참조 기호이고, ζ²은 한 세트의 참조 용접 기호의 분산의 평가인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제12항에 있어서,

용접 일치성의 측정은 확률, 즉

에 의하여 주어지고, 여기서 Z(y,d)는 평가된 치수d에 대한, 다차원 통계 분포이고, S는 측정된 기호이고, M은 표준 참조 기호이고, ζ²은 한 세트의 참조 용접 기호의 분산의 평가인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제12항에 있어서,

기본 이방성을 설명하기 위하여, 첫째로 참조 표본 추출이 평균과의 최대 편차를 나타내는 기호 공간에서 방향을 평가하는 것이 필요하며, 그 후 평균과의 차이는 그 방향에 평행하고 수직인 구성요소로 분리되고, 통계적으로 독립적으로 취급되며, 확률에 의해 주어지는 용접 일치성의 측정은

에 의해 주어지며,

여기서, Z(y)는 단순 통계적 분산이고, S는 측정된 기호이고, S⁽¹⁾은 M₁'에 수직인 기호 S의 잔부이고, M₁'는 참조 샘플이 평균으로부터 최대의 편차를 나타내는 방향으로 정규화된 기호이고, M은 평균 참조 기호이고, ζ₁는 M₁'에 평행한 참조기호의 요소 세트의 표준 편차이고, ζ⁽¹⁾은 M₁'에 수직한 참조기호들의 잔부 세트의 표준 편차인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제10항에 있어서,

식(5)에 의해 생성된 기호들은 변경된 그램-슈미트(Gram-Schmidt) 직교화 장치를 이용하여 적당한 부분공간 내에서의 좌표에 의하여 연속적으로 나타내어 지는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제10항에 있어서,

용접 안정성의 정량적 측정은 기호를 이전의 기호들과 비교하여 얻어지는 용접 기호의 가변성으로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 장치.
제1 신호용 수열 값을 제공하기 위하여 용접 전압 또는 전류를 제1 표본 추출하는 단계,

제2 신호용 수열 값을 제공하기 위하여 용접 전류 또는 전압을 제2 표본 추출하는 단계,

제1 신호 및 제2 신호로부터, 일반화된 이산점 합성 연산(generalised discrete point convolution operation)을 통하여 제1 신호 및 제2 신호 값에 종속하는 하나 또는 복수의 인위적인 제3 신호용의 하나 또는 복수의 수열값을 생성하는 단계,

제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호의 대응 값을 트리플렛으로서 확인하는 단계, 및

품질 모니터링을 위하여 이용할 수 있는 트리플렛 값을 영역별로 수집하는 단계

를 포함하는 온라인 용접 평가 방법.
제19항에 있어서,

s개의 인위적인 수열의 n항, 즉 A_n.s를

에 의해 결정하는 단계를 포함하고,

여기서 제1 신호는 수열 D₁,D₂,...,D_η-1,D_η로서 표시되고, 제2 신호는 수열 Γ₁,Γ₂,...,Γ_η-1,Γ_η로서 표시되고, s개의 인위적인 수열은 수열 A_1.s,A_2.s,...,A_η-1.s,A_η.s이며,

계수 Ψ는

제1 신호 데이터 수열에서 D_k의 위치 그리고 제2 신호 데이터 수열에서 Γ_k의 위치인 κ;

s개의 인위적인 데이터 수열에서 A_n.s의 위치인 n;

인위적인 수열의 개수인 s; 및

임의의 특정 시간 원점에 대하여 D_k 및 Γ_k를 측정한 시간인 t에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제20항에 있어서,

1부터 η까지 변화하는 n, 및 1부터 σ까지 변화하는 s에 대하여, A_n.s의 모든 값을 계산하기 위하여 식(1)을 반복하여 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법
제20항에 있어서,

상기 Ψ는

인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제19항에 있어서,

수집 수단이 트리플렛을 영역 별로 수집하는 단계를 포함하되, 상기 영역들의 크기는 불균일하며, 그 중 상대적으로 작은 영역들이 최대의 모집단 밀도를 가지며, 상기 영역의 크기가 최대 모집단 밀도의 영역으로부터 멀리 진행함에 따라, 제1 신호 방향뿐만 아니라 인위 신호 방향으로 지수적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제23항에 있어서,

번호 r을 갖는 영역의 모집단인 영역 모집단을 모집단 밀도 함수f_r로 나타내는 단계를 포함하되, {D_n, s, A_n.s}로 주어진 임의의 점이 영역r 내에 있다면, 축적 수단은 w_r(D_{n ,}Γ_n, A_n.s, n, s, t)에 의하여 모집단 밀도 함수 f_r을 증가시키고, 여기서 상기 t는 D_n,Γ_n이 측정될 때의 시간이고, w_r(D_n,Γ_n, A_n.s, n, s, t)는 영역r에 주어진 점에서의 가중치인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제24항에 있어서,

최종적으로 조절된 영역 모집단p_r 함수 적용 수단은 일가 단조 함수F를 각 f_r값, 즉

에 적용하되, r은 1 내지 ρ의 범위에 있고, 각 기호에서 전체 영역의 수이고, 모든 ρ개의 영역들로부터 수집된 p_r의 완전 세트{p₁, p₂...p_ρ-1, p_ρ}가 싱글 용접 기호인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제24항에 있어서,

오버래핑 영역을 형성하고 영역r의 경계에 더 가까운 점에 대하여 w_r를 감소시킴으로서 가중치 함수w_r가 선택되는 단계, 및 최종 용접에서 용접 기호의 결함에 대한 민감도가 최대화하도록 함수 F가 선택되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제25항에 있어서,

다수의 싱글 용접 기호가 사용되고, 표본 추출 수단이 제1 신호 및 제2 신호에 대한 다수의 수열 값을 수집하고, 또한 싱글 용접 기호를 생성하는 장치는 제1 신호 및 제2 신호의 각 수열에 대한 싱글 기호를 생성하기 위하여 사용되고, 최종적으로 조절된 영역 모집단

을 포함하며, 싱글 기호 m에 대해 정의된 전체 ρ[m] 영역이 있으며, 상기 m은 1에서 μ까지 변화하고, μ는 기호들의 전체 개수인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제27항에 있어서,

모든 조절된 영역 모집단을 각 싱글 기호로 정리하여 연쇄시킴으로써 연쇄 수단(concatenation means)에 의해 조합 용접 기호P_T, 즉

를 더 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제28항에 있어서,

이전의 표본 추출로부터 용접 동안 참조 기호를 연속적으로 계산하는 단계를 포함하고, 상기 참조는 N기호 H₁,H₂,H₃...H_N의 가중 평균이고, 여기서 H_N은 결정된 가장 최근 기호이고, H_N-1은 그 직전에 결정된 기호이고, 참조 기호 X는 r=1 내지 ρ에 대한 가중 평균

로부터 결정되고, x_r는 참조 기호 X에서 r 번호를 매긴 조절된 영역 모집단이고, h_1r 내지 h_Nr은 이전 표본 추출로부터 결정된 기호 H₁내지 H_N에서 r로 번호를 매긴 조절된 영역 모집단이고, ρ는 각 기호에서 전체 영역 수이고, W₁ 내지 W_N은 기호 가중 인자인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제28항에 있어서,

임의 두 기호 C 및 G의 내적, 또는 내적(dot product)을

로서 계산하는 단계를 포함하고, 여기서 두 기호 C와 G는 식 (3) 또는 (5)에 의해 각각 생성된 단일 기호 또는 조합 기호이며, c_r 및 g_r은 기호 C 및 G 각각에 대한 영역r의 조절된 모집단인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제30항에 있어서,

정규화된 용접 기호C'를 다음과 같이, 즉

용접 기호 C로부터 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제30항에 있어서,

용접 일치성의 측정을 확률, 즉

로 주는 단계를 포함하고, 여기서 Z(y)는 표본 추출 통계 분포이고, S는 측정된 기호이고, M은 표준 참조 기호이고, ζ²은 한 세트의 참조 용접 기호의 분산의 평가인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제30항에 있어서,

용접 일치성의 측정을 확률, 즉

로 주는 단계를 포함하고, 여기서 Z(y,d)는 평가된 치수d에 대한, 다차원 통계 분포이고, S는 측정된 기호이고, M은 표준 참조 기호이고, ζ²은 한 세트의 참조 용접 기호의 분산의 평가인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제30항에 있어서,

기본 이방성을 설명하기 위하여, 첫째로 참조 표본 추출이 평균과의 최대 편차를 나타내는 기호 공간에서 방향을 평가하는 것이 필요하며, 그 후 평균과의 차이는 그 방향에 평행하고 수직인 구성요소로 분리되고, 통계적으로 독립적으로 취급되며, 확률에 의해 주어지는 용접 일치성의 측정은

에 의해 주어지며,

여기서, Z(y)는 단순 통계적 분산이고, S는 측정된 기호이고, S⁽¹⁾은 M₁'에 수직인 기호 S의 잔부이고, M₁'는 참조 샘플이 평균으로부터 최대의 편차를 나타내는 방향으로 정규화된 기호이고, M은 평균 참조 기호이고, ζ₁는 M₁'에 평행한 참조기호의 요소 세트의 표준 편차이고, ζ⁽¹⁾은 M₁'에 수직한 참조기호들의 잔부 세트의 표준 편차인 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제28항에 있어서,

식(5)에 의해 생성된 기호들을 수정된 그램-슈미트(Gram-Schmidt) 직교화 장치를 이용하여 적당한 부분공간 내에서의 좌표에 의해 연속적으로 나타내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.
제28항에 있어서,

기호를 이전의 기호들과 비교하여 얻어지는 용접 기호의 가변성으로부터 용접 안정성의 정량적 측정을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 용접 평가 방법.