KR101360977B1 - 파이프 면취 부위 판단 시스템 - Google Patents

파이프 면취 부위 판단 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위치감지센서에서 측정하는 위치가 용접에 의해 발생한 심 부위인지 또는 심이 롤러를 통과하고 있는 롤러 영향 부위인지 여부를 판단하여, 작업툴의 위치 및 고정 상태를 제어할 수 있는 파이프 면취 부위 판단 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템은 파이프의 위치 정보를 검출하는 위치감지센서, 상기 위치 정보에 대한 기울기 정보를 생성하는 기울기생성기 및 상기 기울기 정보의 연속성을 판단하여, 파이프 위치가 승하강 또는 유지되는지 산출하는 연속정보계수장치를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

파이프 면취 부위 판단 시스템{Detection System for Seam Area and Roller Effect Area of Pipe}
본 발명은 지지롤러 위에 배치한 파이프를 회전시켜 면취 가공하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 위치감지센서에서 측정하는 위치가 용접에 의해 발생한 심 부위인지 또는 심이 롤러를 통과하고 있는 롤러 영향 부위인지 여부를 판단하여, 작업툴의 위치 및 고정 상태를 제어할 수 있는 파이프 면취 부위 판단 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 대구경의 긴 파이프를 가공하는 면취 장치는 대한민국 등록특허공보 제10-1023485호(2011. 03. 11) 배기파이프의 면취 장치 또는 [도 5]에 도시된 바와 같이, 파이프(10)를 지지롤러(1) 위에 올려둔 상태에서 상기 파이프(10)를 회전시키고 이 회전에 따라 변화할 수 있는 파이프의 위치를 위치감지센서(100)로 측정하여 작업툴(3)의 위치를 조정하게 된다.
이러한 종래 파이프(10)는 [도 6]에 도시된 바와 같이, 생산 공정상 용접 접합 부위가 수mm 정도 볼록하게 올라오는 심 부위(13)가 존재한다.
종래 파이프 면취 시스템에 있어서, 파이프의 위치를 측정하는 센서가 심 부위를 측정하거나 심 부위가 지지롤러를 지날 때에는 [도 7]에 도시된 바와 같이, 그 측정값이 급격하게 변화하는 현상이 나타난다.
[도 7]에 도시된 바와 같이, 파이프 면취 장치는 센서가 측정한 위치로 [도 5]의 작업툴(3)이 이동되어야 하지만 심(13) 부위와 롤러 영향 부위에서는 작업툴(3)이 고정되거나 혹은 심 부위에는 작업툴이 고정되고 롤러 영향부에서는 작업툴이 측정값에 따라 이동되어야 하지만 종래 파이프 면취장치는 심 영향 부위와 롤러 영향부위를 정확하게 구분하여, 작업하지 못하는 문제점이 있다.
즉, 종래 파이프 면취 장치는 심 부위에서는 측정 높이가 높아지고 이에 따라 작업툴의 위치가 변화하므로 면취 높이도 같이 높아지게 되어, 파이프 둘레에 대해 면취 높이를 일정하게 유지할 수 없어, 파이프 가공 작업의 품질 및 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 공보, 10-1023485B1, 2011. 03. 11, 4쪽 내지 5쪽.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템의 목적은 파이프 면취 작업에 있어서 위치감지센서가 측정하는 파이프의 부위가 심 영향 부위인지 롤러 영향 부위인지 판단할 수 있는 시스템을 제공하는데 있다.
다른 목적은, 연속정보계수장치를 포함하여, 기울기 정보가 양수 또는 음수로 연속적으로 발생하는지에 따라 상승기울기모드, 하강기울기모드, 유지모드를 판단하는데 있다.
또 다른 목적은, 평균값필터를 더 포함하여, 위치감지센서에서 측정한 위치 정보의 노이즈 성분을 제거하는데 있다.
또 다른 목적은, 파이프부위판단장치를 더 포함하여, 파이프의 기울기 상태에 따라 파이프 부위를 판단하는데 있다.
또 다른 목적은, 파이프의 기울기 승하강이 심 영향 부위에 의한 것인지 롤러 영향 부위에 의한 것인지 확인하는데 있다.
또 다른 목적은, 복귀조건확인장치를 더 포함하여, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료되었음을 통지하는데 있다.
또 다른 목적은, 안전장치를 더 포함하여 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료된 이후에 리턴플래그를 설정하지 못한 경우, 심/롤러 상태의 해제를 통지하는데 있다.
본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템은 파이프의 위치 정보를 검출하는 위치감지센서, 상기 위치 정보에 대한 기울기 정보를 생성하는 기울기생성기 및 상기 기울기 정보의 연속성을 판단하여, 파이프 위치가 승하강 또는 유지되는지 산출하는 연속정보계수장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템에 있어서, 연속정보계수장치는 상기 기울기 정보가 양수이고, 이전연속정보가 양수일 경우, 측정된 파이프 위치의 기울기가 상승 중으로 판단하는 상승기울기모드부, 상기 기울기 정보가 음수이고, 이전연속정보가 음수일 경우, 측정된 파이프 위치의 기울기가 하강 중으로 판단하는 하강기울기모드부 및 상기 파이프 위치의 기울기가 상승 중도 아니고, 하강 중도 아닌 그 밖일 경우 유지모드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템은 연속정보계수장치와 연결되어, 상기 파이프 부위의 기울기의 상태에 따라 측정된 파이프 변위 상태를 판단하는 파이프부위판단장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템에 있어서, 파이프부위판단장치는 상기 파이프 위치의 기울기 상승 또는 하강이 상기 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위인지 판단하는 승하강판단부, 상기 승하강판단부에서 현재 파이프의 기울기 상승이 심 영향 부위라 판단 시, 심 영향 부위의 시작을 통지하는 심시작위치저장장치 및 상기 승하강판단부에서 현재 파이프의 기울기 하강이 롤러 영향 부위라 판단 시, 롤러 영향 부위의 시작을 통지하는 롤러시작위치저장장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템은 심시작위치저장치 및 상기 롤러시작저장장치와 연결되어, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료되었음을 통지하는 리턴 플래그를 설정하는 복귀조건확인장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템은 심시작위치저장치 및 상기 롤러시작저장장치와 연결되어, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료되었음에도 리턴플래그를 설정하지 못한 경우, 심/롤러 상태의 해제를 통지하는 디스트오버플래그를 설정하는 안전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템은 심시작위치저장치와 연결되어, 심 영향 부위를 판단하는 심시작플래그와 리셋플래그를 각각 세트신호와 리셋신호로 수신하여, 심플래그를 출력하는 심플래그래치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템은 롤러시작위치저장창치와 연결되어, 롤러 영향 부위를 판단하는 롤러시작플래그와 리셋플래그를 각각 세트신호와 리셋신호로 수신하여 롤러플래그를 출력하는 롤플래그래치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템은 파이프 면취 작업에 있어서, 위치감지센서가 측정하는 파이프의 부위가 심 영향 부위인지 롤러 영향 부위인지 판단함으로써, 각 파이프 부위에 따라 작업툴의 위치를 조정하여, 파이프 면취 작업의 품질 향상과 생산성 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연속정보계수장치를 포함함으로써, 기울기 정보가 양수 또는 음수로 연속적으로 발생하는지에 따라 파이프 측정 위치가 상승기울기모드, 하강기울기모드, 유지모드인지 판단하여, 각 모드별로 데이터를 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한, 평균값필터를 더 포함함으로써, 위치감지센서에서 측정한 위치 정보의 노이즈 성분을 제거하여, 데이터 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 파이프부위판단장치를 더 포함함으로써, 파이프의 기울기 상태에 따라 파이프 부위를 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
또 다른 목적은, 복귀조건확인장치를 더 포함함으로써, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료되었음을 통지하여, 작업툴의 상태를 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안전장치를 더 포함함으로써, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료된 이후에 리턴플래그를 설정하지 못한 경우, 심/롤러 상태의 해제를 통지하여, 작업툴을 안정적으로 구동할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템에 있어서, 연속정보계수장치의 개념을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템에 있어서, 파이프부위판단장치의 상세 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템을 이용한 실제 파이프 위치측정 데이터와 심 영향 부위 및 롤러 영향 부위를 검출 처리한 측정 그래프.
도 5는 종래 파이프 면취 시스템을 나타내는 개념도.
도 6은 종래 파이프의 외주변에 형성된 심을 나타내는 도면.
도 7은 종래 파이프 면취 작업에 따른 파이프 위치 측정 그래프.
이하, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
[도 1]은 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템(1000)의 전체 구성을 나타내는 도면으로, 위치감지센서(100), 평균값필터(200), 기울기생성기(300), 연속정보계수장치(400) 및 파이프부위판단장치(500)를 포함한다.
상기 위치감지센서(100)는 롤러 위에 올려진 파이프의 위치 정보(Pact)를 측정하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서 상기 위치감지센서(100)는 레이저거리센서로 구현되며, 상기 위치감지센서(100)에서 측정된 위치 정보는 상기 평균값필터(200)에 전달된다.
상기 평균값필터(200)는 상기 위치감지센서(100)에서 측정한 상기 위치 정보(pact)에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 역할을 하며, 이를 위해 본 발명에 따른 상기 평균값필터(200)는 상기 위치 정보(pact)의 위치 평균값(pavg)을 산출하여, 본 발명에 있어서, 상기 평균값필터(200)에 'order'를 포함하는데 이는 상기 평균값필터(200)의 차수를 의미하는 상수이다.
상기 기울기생성기(300)는 상기 평균값필터(200)에서 생성된 위치 평균값(pavg)의 기울기 정보(davg)를 생성하는 역할을 하며, 상기 기울기생성기(300)에서 생성된 기울기 정보(davg)는 상기 연속정보계수장치(400)에 전달된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기울기 정보(davg)는 위치 평균값(pavg)가 변화하는 정도를 의미한다. 즉, 이전연속정보(contprev)에서의 위치 평균값(pavg)과 현재연속정보(contact)의 위치 평균값(pavg)의 차이에 의한 변화율을 나타낸다.
상기 연속정보계수장치(400)는 상기 기울기 정보(davg)와 이전연속정보(contprev)를 고려하여, 파이프 위치가 승하강 또는 유지되는지 구분하여, 현재연속정보(contact)를 산출하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 상기 연속정보계수장치(400)는 [도 2]에 도시된 바와 같이, 상승기울기모드부(410), 하강기울기모드부(420) 및 유지모드부(430)를 포함하며, 상기 기울기 정보와 연속 정보에 따라 선택적으로 연결된다.
여기에서 이전연속정보(contprev)는 이전 측정시간에서의 현재연속정보(contact)를 의미한다. 따라서 현재연속정보(contact)는 현재 측정 시간에서 기울기 정보(davg)가 양수(++) 혹은 음수(--)로 연속하는지를 나타낸다. 이전연속정보(contprev)는 기울기 정보(davg)에 따라 지속적으로 갱신되면서 현재연속정보(contact)가 정해지고, 현재 측정 시간의 현재연속정보(contact)는 다음 측정 시간에서는 이전연속정보(contprev)로 정해지게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 기울기 정보(davg)가 양수이고, 이전연속정보(contprev)가 양수일 경우, 측정된 파이프 위치의 기울기가 상승 중으로 판단되어 상기 상승기울기모드부(410)에 연결된다.
또 상기 기울기 정보(davg)가 음수이고, 이전연속정보(contprev)가 음수일 경우, 측정된 파이프 위치의 기울기가 하강 중으로 판단되어, 상기 하강기울기모드부(420)에 연결된다.
또한 상기 파이프 위치의 기울기가 상승 중도 아니고, 하강 중도 아닌 그 밖일 경우, 상기 유지모드부(430)에 연결된다.
본 발명에 있어서, 상기 연속정보계수장치(400)에서 생성된 상기 현재연속정보(contact)는 상승연속정보, 하강연속정보 및 유지연속정보를 포함하며, 이러한 상기 현재연속정보(contact)는 상기 파이프부위판단장치(500)에 전달된다.
상기 파이프부위판단장치(500)는 상기 연속정보계수장치(400)와 연결되어, 상기 파이프 부위의 기울기의 상태에 따라 측정된 파이프 부위 상태를 판단하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 상기 파이프부위판단장치(500)는 [도 3]에 도시된 바와 같이, 승하강판단부(510), 제1조건판단장치(520), 제2조건판단장치(525), 심시작위치저장장치(530), 복귀조건확인장치(540), 롤러시작위치저장장치(550), 안전장치(560), 제3조건판단장치(570), 심플래그래치(580) 및 롤러플래그래치(590)을 포함한다.
상기 승하강판단부(510)는 상기 파이프 위치의 기울기 상승 또는 하강이 상기 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위인지 판단하는 역할을 하며, 상승데이터판정장치(511), 최종상승정보저장장치(512), 상승시작확인장치(513), 하강데이터판정장치(514), 최종하강정보저장장치(515) 및 하강시작확인장치(516)을 포함한다.
상기 상승데이터판정장치(511)는 상기 상승기울기모드부(410)에서 상승연속정보를 전달받아 일시적으로 상승하는 데이터를 필터링하여, 상승데이터만 추출하여 증가플래그(Increase Flag)를 설정하는 역할을 한다.
즉, 상기 상승데이터판정장치(511)는 기울기 정보(davg)가 일시적으로 상승하는 것인지, 보다 긴 시간을 두고서 상승하는 것인지를 판명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기울기 정보(davg)의 데이터 특성을 보면 일시적으로 상승 또는 하강하는 것과 달리 보다 긴 시간을 두고서 상승 또는 하강하는 추세로 이루어진다.
심 혹은 롤러의 영향으로 데이터가 변화하는 것은 보다 긴 시간을 두고 상승 혹은 하강하는 것이므로, 상기 상승데이터판정장치(511)에서 이를 구분하여 긴 시간의 상승일 때에만 상승으로 판명하여 증가플래그를 세팅한다(Increase Flag = 1).
상기 상승데이터판정장치(511)는 일시적으로 상승하는 데이터를 필터링하는데, 현재연속정보(contact)가 기준 상수값 보다 큰 값(contact >= QUALIFY)인지, 작은 값(contact < QUALIFY)인지로 필터링한다.
본 발명에 있어서, 상기 증가플래그의 판정 방법은 다음과 같다.
Increase Flag = 1 : contact >= QUALIFY일 경우
Increase Flag = 0 : contact < QUALIFY일 경우
여기에서 'QUALIFY'는 기울기 정보(davg)가 충분히 양수 혹은 음수로 연속하는지를 판명하는 기준 상수값이며, 기준 상수값은 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID)에 따라 사용자가 정의하여 사용할 수도 있다.
상기 현재연속정보(contact)는 현재 측정 시간에서 기울기 정보(davg)가 양수 혹은 음수로 연속하는지를 나타내며, 현재연속정보(contact)가 QUALIFY 이상이면 연속으로 상승을 충분히 유지하였으므로 상승으로 판명하여 증가플래그를 세팅한다.
또 현재연속정보(contact)가 QUALIFY 보다 작으면, 아직 연속으로 상승을 충분히 유지하지 않고 일시적인 상승이므로 증가플래그를 0으로 유지한다.
상기 최종상승정보저장장치(512)는 상기 증가플래그가 1일 경우, 현재 위치 정보(Pact)를 최종 상승데이터의 측정점(plast _ inc)으로 저장하는 역할을 한다.
상기 상승시작확인장치(513)는 최대 심 거리 정보와 하강 기울기 변화의 존재여부에 따라 현재 기울기 상승이 심에 의한 상승인지 롤러에 의한 상승인지 판단하여, 상승시작플래그(Increase Start Flag)를 설정하는 역할을 한다.
즉, 상기 상승시작확인장치(513)는 상기 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID) 정보 내에서 상기 하강 기울기 변화가 존재하지 않을 경우, 심에 의한 기울기 상승으로 판단한다.
또한 상기 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID) 정보 내에서 상기 하강 기울기 변화가 존재할 경우, 롤러에 의한 하강 후의 상승으로 판단하게 되며, 이때, 상기 하강 기울기 변화는 상기 최종하강정보저장장치(515)의 하강플래그(Decrease Flag)의 세팅 유무로 판단된다.
상기 상승시작확인장치(513)는 pact(x)-plast_dec(x)를 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID)와 비교하여 1 이상이면 Increase Start Flag를 1로 설정하고, 그렇지 않으면 0으로 설정한다. 이렇게 설정된 Increase Start Flag는 제1조건판단장치(520)에 의해 Increase Flag와 복합되어 현재 측정된 상승이 심 시작 부분 측정에 의한 것인지, 심의 롤러 통과 종료에 의한 것인지를 구분하는데 사용된다.
즉, Increase Flag가 1일 경우, 제1조건판단장치(520)는 상승시작확인장치(513)에서 설정한 Increase Start Flag로 현재 측정된 상승이 심 시작 부분 측정에 의한 것인지, 심의 롤러 통과 종료에 의한 것인지를 구분한다. Increase Start Flag가 1이면, 심 시작 부분 측정에 의한 기울기 상승으로 판단하고, Increase Start Flag가 0이면 롤러 통과 종료에 의한 기울기 상승으로 판단한다.
Increase Start Flag = 1 : p act(x) - p last _ dec(x) >= MAX_SEAM_WID 일 경우
Increase Start Flag = 0 : p act(x) - p last _ dec(x) < MAX_SEAM_WID 일 경우
여기에서 p(x)는 p의 x좌표를 의미하고 x는 진행방향을 의미한다. x의 진행방향은 측정이 진행되는 방향을 의미한다. 즉, pact(x)는 위치정보(pact)가 측정된 위치를 의미하고, plast_dec(x)는 plast_dec가 측정된 위치를 의미한다.
또한 위치감지센서(100)에서 측정된 위치는 측정된 시간과 비례하므로, pact(x)와 plast_dec(x)는 위치정보(pact)와 plast_dec가 측정된 시간의 의미로도 사용될 수 있다.
여기에서 plast_dec는 최종으로 기울기 정보(davg)가 하강으로 판명(Decrese Flag = 1) 되었을 때의 위치정보(pact)를 의미한다.
따라서 pact(x)-plast_dec(x)는 마지막에 하강으로 판명되었던 곳에서 현재 위치까지의 거리 혹은 시간을 의미한다. 이에 상승시작확인장치(513)에 의해 pact(x)-plast_dec(x)를 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID)와 비교하는 것은 현재 측정 위치가 마지막 하강으로 판명된 위치에서 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID)를 지났는지 여부를 비교한다.
즉, 상승시작확인장치(513)가 Increase Start Flag를 1로 세팅하는 것은 현재 측정 위치가 마지막 하강으로 판명된 위치에서 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID)를 지났음을 의미하게 된다.
p act(x) - p last_dec(x) >= MAX_SEAM_WID 라는 것은 최대 심범위 내에서 하강으로 인정되는 기울기 변화가 없었으므로, 현재의 상승은 심에 의한 상승의 시작으로 간주할 수 있음을 의미한다. 그리고 p act(x) - p last_dec(x) < MAX_SEAM_WID 라는 것은 최대 심범위 내에서 하강으로 인정되는 기울기 변화가 있었으므로, 현재의 상승은 롤러에 의한 하강 후에 따르는 상승으로 간주할 수 있음을 의미하는 것이다.
상기 하강데이터판정장치(514)는 상기 하강기울기모드부(420)에서 하강연속정보를 전달받아 일시적으로 하강하는 데이터를 필터링하고, 하강데이터만 추출하여 하강플래그(Decrease Flag)를 설정하는 역할을 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상승데이터판정장치(511)는 기울기 정보(davg)가 일시적으로 상승하는 것인지, 보다 긴 시간을 두고 상승하는 것인지를 판명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기울기 정보(davg)의 데이터 특성을 보면, 일시적으로 상승, 하강하는 것과 보다 긴 시간을 두고 상승, 하강하는 추세를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 하강플래그의 판정 방법은 다음과 같다.
Decrease Flag = 1 : contact <= QUALIFY일 경우
Decrease Flag = 0 : contact > QUALIFY일 경우

또한 하강데이터판정장치(514)에서 일시적으로 하강하는 데이터를 필터링한다. 여기에서 'QUALIFY'는 기울기 정보(davg)가 충분히 양수 혹은 음수로 연속하는지를 판명하는 기준 상수값이며, 이는 기준 상수값은 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID)에 따라 사용자가 정의하여 사용할 수 있다.
현재연속정보(contact)는 현재 측정 시간에서 기울기 정보(davg)가 양수 혹은 음수로 연속하는지를 나타낸다. 현재연속정보(contact)가 QUALIFY 이하이면 연속으로 하강을 충분히 유지하였으므로 하강으로 판명하여 하강플래그를 세팅하고, 현재연속정보(contact)가 QUALIFY 보다 크면 아직 연속으로 하강을 충분히 유지하지 않고 일시적인 하강일 수 있으므로 하강플래그를 0으로 유지한다.
상기 최종하강정보저장장치(515)는 상기 하강플래그가 1일 경우, 현재 위치 정보를 최종 하강데이터의 측정점(Plast _ dec)으로 저장하는 역할을 한다.
상기 하강시작확인장치(516)는 최대 심 거리 정보와 하강 기울기 변화의 존재여부에 따라 현재 기울기 하강이 롤러에 의한 하강인지 심에 의한 하강인지 판단하는 역할을 한다.
즉, 본 발명에 따른 상기 하강시작확인장치(516)는 상기 최대 심 거리 정보 내에서 상기 상승 기울기 변화가 존재하지 않을 경우, 롤러에 의한 기울기 하강으로 판단한다.
또한 상기 최대 심 거리 정보 내에서 상기 상승 기울기 변화가 존재할 경우, 심에 의한 상승 후의 하강으로 판단하며, 이때, 상기 상승 기울기 변화는 상기 최종상승정보저장장치(512)의 상승플래그(Increase Flag)의 세팅 유무로 판단된다.
하강시작확인장치(516)는 pact(x)-plast_inc(x)를 MAX_SEAM_WID와 비교하여 1 이상이면 Decrease Start Flag를 1로 설정하고, 그렇지 않으면 0으로 설정한다.
이렇게 설정된 Decrease Start Flag는 제2조건판단장치(525)에 의해 Decrease Flag와 복합되어 현재 측정된 하강이 심 종료 부분의 측정에 의한 것인지, 심의 롤러 즉, Decrease Flag가 1일 경우 제2조건판단장치(525)는 하강시작확인장치(516)에서 설정한 Decrease Start Flag로 현재 측정된 하강이 심 종료 부분의 측정에 의한 것인지, 심의 롤러 통과 시작에 의한 것인지를 구분한다.
Decrease Start Flag가 1 이면 심 종료 부분 측정에 의한 기울기 상승으로 판단하고, Increase Start Flag가 0 이면 심의 롤러 통과 시작에 의한 기울기 상승으로 판단한다.
Decrease Start Flag = 1 : pact(x) - plast _ inc(x) >= MAX_SEAM_WID 일 경우
Decrease Start Flag = 0 : pact(x) - plast _ inc(x) < MAX_SEAM_WID 일 경우
즉, 여기에서 p(x)는 p의 x좌표를 의미하고 x는 진행방향을 의미한다. x의 진행방향은 측정이 진행되는 방향을 의미한다. 즉, pact(x)는 위치정보(pact)가 측정된 위치를 의미하고, plast_inc(x)는 plast_inc가 측정된 위치를 의미한다. 또한 위치감지센서(100)에서 측정된 위치는 측정된 시간과 비례하므로 pact(x)와 plast_inc(x)가 측정되는 시간의 의미로도 사용될 수 있다.
여기에서 plast_inc는 최종으로 기울기 정보(davg)가 상승으로 인정(Iincrease Flag = 1)되었을 때의 위치정보(pact)를 의미한다. 최종상승정보저장장치(512)에서 Increase Flag = 1이면, 위치정보(pact)를 plast_inc로 저장해 둔다.
따라서 pact(x)-plast_inc(x)는 마지막 상승으로 인정되었던 곳에서 현재 위치까지의 거리 혹은 시간을 의미한다. 이에 하강시작확인장치(516)가 pact(x)-plast_inc(x)를 최대 심 거리(MAX_SEAM_WID)와 비교하는 것은 현재 측정 위치가 마지막 상승으로 인정된 위치에서 MAX_SEAM_WID를 지났는지 여부를 비교하는 것이다.
즉, 하강시작확인장치(513)가 Decrease Start Flag를 1로 세팅한 것은 현재 측정 위치가 마지막 상승으로 인정된 위치에서 MAX_SEAM_WID를 지났음을 의미한다.
p act(x) - p last_inc(x) >= MAX_SEAM_WID 라는 것은 최대 심범위 내에서 상승으로 인정되는 기울기 변화가 없었으므로 현재의 하강은 롤러에 의한 하강의 시작으로 간주할 수 있음을 의미한다.
그리고 p act(x) - p last_inc(x) < MAX_SEAM_WID 라는 것은 최대 심 범위 내에서 상승으로 인정되는 기울기 변화가 있었으므로 현재의 하강은 심에 의한 상승 후에 따르는 하강으로 간주할 수 있음을 의미한다.
상기 제1조건판단장치(520)는 상기 상승데이터판정장치(511)와 상승시작확인장치(513)와 연결되며, 상기 증가플래그와 상승시작플래그를 입력받아 상기 증가플래그와 상승시작플래그가 모두 1인 경우, 이를 심 부위 시작으로 판단하여, 상기 심시작위치저장치(530)에 심 시작 플래그(Seam Start Flag)를 전달하는 역할을 한다.
상기 심시작위치저장치(530)는 심이 시작할 때의 위치정보(pact)를 심이 시작하였을 때의 측정점(pstart_seam)으로 저장하는 역할을 하며, 본 발명에 있어서, 심이 시작한다는 것은 현재의 심 시작 플래그(Seam Start Flag)가 1이고 이전 샘플링에서의 심 시작 플래그(Seam Start Flag)가 0 일 때를 의미한다.
상기 제2조건판단장치(525)는 상기 하강데이터판정장치(514)와 하강시작확인장치(516)와 연결되며, 상기 하강플래그와 하강시작플래그를 입력받아 상기 하강플래그와 하강시작플래그가 모두 1인 경우, 이를 롤러 영향 부위의 시작으로 판단하여, 상기 롤러시작위치저장장치(550)에 롤러 시작 플래그(Roller Start Flag)를 전달하는 역할을 한다.
Roller Start Flag = 1 : Decrease Flag = 1 이고 Decrease Start Flag = 1일 경우
Roller Start Flag = 0 : 그 외
상기 복귀조건확인장치(540)는 상기 심시작위치저장치(530) 및 상기 롤러시작저장장치(550)와 연결되어, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료되었음을 통지하는 리턴 플래그(Return Flag)를 설정하는 역할을 한다.
이러한 상기 복귀조건확인장치(540)는 심이나 롤러에 의한 영향부가 끝났음은 다음의 방법으로 확인할 수 있다. 여기에서 p(z)는 p의 z 좌표를 의미하는 것으로 파이프의 높이를 나타낸다.
Return Flag = 1 : |p(z)act - p(z)start_ seam|< HYST 이거나
|p(z)act - p(z)start_ roller|< HYST
Return Flag = 0 : ELSE
여기에서 'Return Flag'는 심 부위 측정 혹은 롤러 영향부가 끝났음을 알려주는 Flag이다. 심이 센서를 통과하거나 롤러를 통과할 때에는 측정값이 상승/하강해서 다시 시작한 값으로 되돌아오게 된다.
심이 센서를 통과하기 시작할 때 혹은 롤러를 통과하기 시작할 때의 위치정보(pact)를 심시작위치저장장치(530) 및 롤러시작위치저장장치(550)에 의해 pstart_seam 혹은 pstart_roller에 저장하고, 위치정보(pact)가 이전 위치로 되었을 경우 심 부위 측정 혹은 롤러 영향부를 통과하였다고 판단하게 된다.
한편 파이프에 따라서는 pstart_seam 혹은 pstart_roller로 완전히 복귀하지 못하고 측정값에 조금 못 미치면서 심이 끝나거나 롤러의 영향이 끝나버리게 되어 심 부위 측정 혹은 롤러 영향부가 끝났음을 판단하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
이와 같이 심 시작 높이 혹은 롤러 시작 높이로 복귀하지 않고 심 영향부 혹은 롤러 영향부가 끝나는 경우에 심 부위 혹은 롤러 부위의 종료를 판단하기 위한 것으로, 'HYST'는 복귀 여유값이다. 이러한 복귀 여유값은 시스템(1000)에 따라 사용자가 지정하여 사용할 수 있다.
따라서 Return Flag = 1 이라는 것은 위치정보(pact)가 심이 시작할 때의 측정값 pstart_seam과 HYST의 차이 내에 들어왔으므로 심 부위 측정이 끝났거나, 위치정보(pact)가 롤러를 시작할 때의 측정값 pstart_roller과 HYST의 차이 내에 들어왔으므로 롤러 영향부가 끝났음을 의미하고, 'Return Flag = 0'은 그 이외의 경우를 의미한다.
상기 롤러시작위치저장장치(550)는 현재 파이프의 기울기 하강이 롤러 영향 부위라 판단 시, 롤러 영향 부위의 시작하였을 때의 측정점(pstart _ roller)으로 저장하는 역할을 하며, 본 발명에 있어서, 롤러가 시작한다는 것은 현재의 Roller Start Flag가 1이고 이전 샘플링에서의 Roller Start Flag가 0 일 때를 의미한다.
상기 안전장치(560)는 상기 심시작위치저장장치(530) 및 상기 롤러시작저장장치(550)와 연결되어, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료되었음에도 리턴플래그를 설정하지 못한 경우, 심/롤러 상태의 해제를 통지하는 디스트오버플래그(Dist-over Flag)를 설정하는 역할을 한다.
본 발명에 있어서, 상기 디스트오버플래그는 심/롤러 영향부의 거리가 MAX_SEAM_WID를 벗어났음을 의미하는 것으로 다음과 같은 방법으로 설정할 수 있다.
Dist-over Flag = 1 : p(x)act - p(x)start_ seam < MAX_SEAM_WID 이거나
p(x)act - p(x)start_ seam < MAX_SEAM_WID 일 경우
Dist-over Flag = 0 : ELSE
상기 제3조건판단장치(570)는 상기 복귀조건확인장치(540) 및 상기 안전장치(560)과 연결되어, 리턴플래그 또는 디스트오버플래그의 설정에 따라 상기 심플래그래치(580) 및 롤러플래그래치(590)에 리셋플래그를 전달하는 역할을 한다.
본 발명에 있어서, 리셋플래그는 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 끝났음을 의미하는 것으로 상기 리턴플래그 또는 디스트오버플래그가 하나라도 1로 설정되었을 때 설정될 수 있다.
상기 심플래그래치(580)는 상기 심시작위치저장치(530)와 연결되어, 심 영향 부위를 판단하는 심시작플래그와 리셋플래그를 각각 세트신호와 리셋신호로 수신하여, 심플래그(Seam Flag)를 출력하는 역할을 하며, 상기 롤러플래그래치(590)는 롤러시작위치저장창치(550)와 연결되어, 롤러 영향 부위를 판단하는 롤러시작플래그와 리셋플래그를 각각 세트신호와 리셋신호로 수신하여 롤러플래그(Roller Flag)를 출력하는 역할을 한다.
[도 4]은 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템을 이용한 심 영향 부위 및 롤러 영향 부위를 검출 처리한 데이터(빨강색)와 종래 실제 파이프 위치측정 데이터(파란색)측정 그래프로, 심 영향 부위와 롤러 영향부위에서 일정하게 완화된 데이터로 산출되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파이프 면취 부위 판단 시스템을 적용하면 파이프 면취 작업에 있어서, 위치감지센서가 측정하는 파이프의 부위가 심 영향 부위인지 롤러 영향 부위인지 판단함으로써, 각 파이프 부위에 따라 작업툴의 위치를 조정하여, 파이프 면취 작업의 품질 향상과 생산성 향상에 기여할 수 있는 효과를 누릴 수 있다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 파이프 면취 부위 판단 시스템으로 구현할 수 있다.
100 : 위치감지센서
200 : 평균값필터
300 : 기울기생성기
400 : 연속정보계수장치
410 : 상승기울기모드부
420 : 하강기울기모드부
430 : 유지모드부
500 : 파이프부위판단장치
510 : 승하강판단부
520 : 제1조건판단장치
525 : 제2조건판단장치
530 : 심시작위치저장장치
540 : 복귀조건확인장치
550 : 롤러시작위치저장장치
560 : 안전장치
570 : 제3조건판단장치
580 : 심플래그래치
590 : 롤러플래그래치

Claims (13)

  1. 파이프의 위치 정보를 검출하는 위치감지센서;
    상기 위치 정보에 대한 기울기 정보를 생성하는 기울기생성기 및
    상기 기울기 정보와 이전연속정보를 이용하여, 파이프 위치가 승하강 또는 유지되는지 구분하여, 현재연속정보를 산출하는 연속정보계수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연속정보계수장치는,
    상기 기울기 정보가 양수이고, 이전연속정보가 양수일 경우, 측정된 파이프 위치의 기울기가 상승 중으로 판단하는 상승기울기모드부;
    상기 기울기 정보가 음수이고, 이전연속정보가 음수일 경우, 측정된 파이프 위치의 기울기가 하강 중으로 판단하는 하강기울기모드부 및
    상기 파이프 위치의 기울기가 상승 중도 아니고, 하강 중도 아닌 그 밖일 경우 유지모드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위치감지센서와 연결되어, 상기 위치 정보의 위치 평균값을 산출하여, 상기 위치 정보에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 평균값필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연속정보계수장치와 연결되어, 상기 파이프의 기울기 상태에 따라 현재 측정된 파이프 부위를 판단하는 파이프부위판단장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파이프부위판단장치는,
    상기 파이프 위치의 기울기 상승 또는 하강이 상기 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위인지 판단하는 승하강판단부;
    상기 승하강판단부에서 현재 파이프의 기울기 상승이 심 영향 부위라 판단 시, 심 영향 부위의 시작을 통지하는 심시작위치저장장치 및
    상기 승하강판단부에서 현재 파이프의 기울기 하강이 롤러 영향 부위라 판단 시, 롤러 영향 부위의 시작을 통지하는 롤러시작위치저장장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 승하강판단부는
    상기 상승기울기모드부에서 상승연속정보를 전달받아 일시적으로 상승하는 데이터를 필터링하여, 상승데이터만 추출하여 증가플래그를 설정하는 상승데이터판정장치;
    상기 증가플래그가 1일 경우, 현재 위치 정보를 최종 상승데이터의 측정점으로 저장하는 최종상승정보저장장치 및
    최대 심 거리 정보와 하강 기울기 변화의 존재여부에 따라 현재 기울기 상승이 심에 의한 상승인지 롤러에 의한 상승인지 판단하는 상승시작확인장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상승시작확인장치는
    상기 최대 심 거리 정보 내에서 상기 하강 기울기 변화가 존재하지 않을 경우, 심에 의한 기울기 상승으로 판단하고,
    상기 최대 심 거리 정보 내에서 상기 하강 기울기 변화가 존재할 경우, 롤러에 의한 하강 후의 상승으로 판단하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 승하강판단부는
    상기 하강기울기모드부에서 하강연속정보를 전달받아 일시적으로 하강하는 데이터를 필터링하여, 하강데이터만 추출하여 하강플래그를 설정하는 하강데이터판정장치;
    상기 하강플래그가 1일 경우, 현재 위치 정보를 최종 하강데이터의 측정점으로 저장하는 최종하강정보저장장치 및
    최대 심 거리 정보와 하강 기울기 변화의 존재여부에 따라 현재 기울기 하강이 롤러에 의한 하강인지 심에 의한 하강인지 판단하는 하강시작확인장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하강시작확인장치는
    상기 최대 심 거리 정보 내에서 상기 상승 기울기 변화가 존재하지 않을 경우, 롤러에 의한 기울기 하강으로 판단하고,
    상기 최대 심 거리 정보 내에서 상기 상승 기울기 변화가 존재할 경우, 심에 의한 상승 후의 하강으로 판단하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 심시작위치저장치 및 상기 롤러시작저장장치와 연결되어, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료되었음을 통지하는 리턴 플래그를 설정하는 복귀조건확인장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 심시작위치저장치 및 상기 롤러시작저장장치와 연결되어, 심 영향 부위 또는 롤러 영향 부위가 종료되었음에도 리턴플래그를 설정하지 못한 경우, 심/롤러 상태의 해제를 통지하는 디스트오버플래그를 설정하는 안전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 심시작위치저장치와 연결되어, 심 영향 부위를 판단하는 심시작플래그와 리셋플래그를 각각 세트신호와 리셋신호로 수신하여, 심플래그를 출력하는 심플래그래치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 롤러시작위치저장창치와 연결되어, 롤러 영향 부위를 판단하는 롤러시작플래그와 리셋플래그를 각각 세트신호와 리셋신호로 수신하여 롤러플래그를 출력하는 롤플래그래치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 면취 부위 판단 시스템.
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