KR101482767B1 - 자동화 용접 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 자동화 용접 모니터링 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 실시간으로 개별 용접기의 사용 상태 및 용접 상태를 통합적으로 파악하여 효율적인 용접기의 운영 및 관리를 제공할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 용접건을 이용하여 용접 대상물을 스폿 용접하고, 상기 스폿 용접시 상기 용접건의 전압 및 전류를 측정하는 적어도 하나의 용접 로봇; 용접 관리 프로그램을 통하여 상기 용접 로봇의 동작을 제어하고, 상기 측정된 전압 및 전류값과 스폿 용접을 통한 생산량을 저장 및 관리하는 로봇 제어기; 상기 로봇 제어기로부터 상기 측정된 전압 및 전류값을 전송받아 사용자에 의하여 선택된 평균 모드 또는 상하한 모드를 통하여 미리 설정된 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하고, 상기 용접 상태에 관한 정보를 저장 및 관리하는 용접 관리 서버; 및 용접 모니터링 어플리케이션을 탑재하고, 상기 용접 모니터링 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 용접 관리 서버에 접속하여 원하는 용접 로봇의 용접 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 관리자 단말을 포함하는 자동화 용접 모니터링 시스템을 개시한다.

Description

자동화 용접 모니터링 시스템{AUTOMATIC WELDING MONITORING SYSTEM}

본 발명의 일 실시예는 실시간으로 개별 용접기의 용접 상태를 파악하여 용접 불량 여부를 판정한 후 불량의 원인을 찾아 통합적으로 용접 상태를 관리할 수 있는 자동화 용접 모니터링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 용접은 금속부재를 가열/가압 등의 조작으로 야금적으로 접합시키는 것으로, 접합할 양 금속부재의 접합부를 국부적으로 가열/용융시켜 여기에 용가재를 용융 첨가하여 이들을 국부적 주조작용으로 접합시키는 융접(fusion welding)과, 접합부를 적당한 온도로 가열하여 이에 기계적 압력을 가하여 접합을 완성하는 방법인 압접(press welding) 및 접합하는 모재보다 융점이 훨씬 낮은 비철합금 용가재인 납재료를 접합부에 용융 첨가하여 그 용융 납재료의 응고 시에 있어서의 분자간 인력을 이용하여 접합목적을 달성하는 납접 등이 있다.

이러한 용접 과정은 균일하게 용접할 수 있으면서 안전한 용접 기술을 연구 개발하여 오늘날에는 로봇 및 자동화 기술의 발전에 따라 용접 과정을 자동으로 수행하는 자동 용접 장치가 생산 라인에 널리 사용되어 생산성 향상에 많은 도움을 주고 있다.

특히 자동차 생산라인과 같은 일정 제품의 다량 생산에는 다른 용접에 비하여 가열시간이 매우 짧아 작업 속도가 빠르고, 또 가열 범위가 좁아 잔류응력이나 변형이 적으므로 인해 용접부의 안정성이 높은 스폿 용접(spot welding)이 주로 사용된다.

이 스폿 용접은 전기 저항에 의한 발열을 이용하여 접촉 부분의 용융을 일으키고 이에 압력을 병용하여 접합시킴으로써, 리벳 이음과 같이 판에 구멍을 뚫어 접합시키지 않고 판의 점접합을 행하는 용접이다.

이러한 스폿 용접에서 좋은 용접 결과를 얻기 위해서는 가압력, 통전시간, 전류치가 적정해야 한다.

보통의 경우에 작업자가 대략 어림 짐작으로 팁 드레싱 교환 주기를 정하고, 한 제품에 많은 용접 부위(타점)가 있는 경우에 실수로 용접을 행하지 못하고 지나치는 경우도 흔히 발생하였다.

종래에는 타점의 수를 세거나 용접기 자체의 설정값에 의존하여 용접기로부터 나오는 이상 신호를 외장형 기억장치에 저장한 다음, 저장된 정보를 기초로 스폿 용접의 이상 유무를 판단하였기 때문에, 스폿 용접의 이상 유무를 실시간으로 판단하기 어렵다는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1210643호 '자동차 용접 품질 검사 자동화 장치 및 이를 이용한 용접 품질 검사 방법' 공개특허공보 제10-2013-0138574호 '용접 시스템의 모니터링 방법 및 장치'

본 발명의 일 실시예는 실시간으로 개별 용접기의 사용 상태 및 용접 상태를 파악하여 용접의 불량을 찾아 품질을 향상시키는 것에 의하여, 효율적인 용접기의 운영 및 관리를 제공할 수 있는 자동화 용접 모니터링 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 자동화 용접 모니터링 시스템은 용접건을 이용하여 용접 대상물을 스폿 용접하고, 상기 스폿 용접시 상기 용접건의 전압 및 전류를 측정하는 적어도 하나의 용접 로봇; 용접 관리 프로그램을 통하여 상기 용접 로봇의 동작을 제어하고, 상기 측정된 전압 및 전류값과 스폿 용접을 통한 생산량을 저장 및 관리하는 로봇 제어기; 상기 로봇 제어기로부터 상기 측정된 전압 및 전류값을 전송받아 사용자에 의하여 선택된 평균 모드 또는 상하한 모드를 통하여 미리 설정된 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하고, 상기 용접 상태에 관한 정보를 저장 및 관리하는 용접 관리 서버; 및 용접 모니터링 어플리케이션을 탑재하고, 상기 용접 모니터링 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 용접 관리 서버에 접속하여 원하는 용접 로봇의 용접 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 관리자 단말을 포함할 수 있다.

상기 평균 모드는 상기 기준 전압 및 전류값을 평균 기준 전압 및 전류값으로 설정하여, 상기 측정된 전압 및 전류값의 평균 전압 및 전류값과 비교하여 상기 용접 상태를 파악할 수 있도록 한다.

상기 상하한 모드는 상기 기준 전압 및 전류값을 상한값 및 하한값으로 설정하여, 상기 측정된 전압 및 전류값이 상기 상한값 및 하한값을 벗어나는 개수로 상기 용접 상태를 파악할 수 있도록 한다.

상기 용접 관리 서버는 상기 측정된 전압 및 전류값을 소정 구간의 파형으로 산출하고, 상기 산출된 파형으로 상기 기준 전압 및 전류값과 비교할 수 있다.

상기 용접 관리 서버는 상기 로봇 제어기와의 데이터 송수신을 위한 제1 통신부; 상기 관리자 단말과의 데이터 송수신을 위한 제2 통신부; 상기 용접 대상물별 판정 기준, 포인트 등록, 자료 조회, 용접 시간, 기준 전압 및 전류값을 포함하는 용접 조건을 입력하는 조건 설정부; 상기 측정된 전압 및 전류값을 전송받아 소정 구간 내의 평균 전압 및 전류값을 산출하는 평균 산출부; 상기 측정된 전압 및 전류값을 전송받아 소정 구간의 파형으로 산출하는 파형 산출부; 상기 용접 조건을 적용하여 상기 스폿 용접에 대한 제어 명령을 수행하고, 상기 산출된 평균 전압 및 전류값 또는 파형을 전송받아 상기 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하는 제어부; 상기 용접 조건과 용접 상태를 저장하는 저장부; 및 상기 용접 조건의 설정과 스폿 용접의 진행 상태 및 용접 상태를 사용자에 의하여 선택된 모드에 해당되는 디지털 방식으로 표시하는 표시부;를 포함하고, 상기 용접 상태는 상기 용접 로봇, 상기 용접 건의 포인트 및 용접 시간 정보를 포함할 수 있다.

상기 용접 로봇은 상기 스폿 용접되는 용접 대상물의 포인트의 이미지를 촬영하는 촬영부를 포함하고, 상기 로봇 제어기는 상기 용접 관리 서버에 의하여 전송된 용접 조건에 따라 상기 포인트의 위치 정보에 해당되는 용접 대상물의 이미지를 상기 용접 로봇으로부터 전송받아 저장 및 관리할 수 있다.

상기 로봇 제어기는 상기 측정된 전압 및 전류값을 소정 구간의 파형으로 산출하고, 상기 산출된 파형으로 상기 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하여, 판정 결과를 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 용접 모니터링 시스템은 개별 용접기의 용접 상태를 실시간으로 데이터화하여 모니터링하고 있기 때문에, 용접 시스템의 운용에 안정성 및 효율성을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 개별 용접기의 용접 상태에 대한 데이터 분석을 통하여 문제점 파악이 용이하므로, 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 서버에 연결된 관리자 단말을 통하여 관리자가 개별 용접기의 용접 상태에 대한 데이터를 실시간으로 파악할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 용접 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 관리 서버를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3a 내지 3c는 도 1의 관리 서버에 의한 용접 상태 판단 동작의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 관리 서버에서 용접 포인트를 등록하는 동작의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 5c는 도 1의 관리 서버에서 용접 상태 정보를 조회하는 동작의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 로봇 제어기의 전원 공급부에 설치된 밸런서 모듈을 나타내는 도면이다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 용접 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 관리 서버를 개략적으로 나타내는 블록도이며, 도 3a 내지 3c는 도 1의 관리 서버에 의한 용접 상태 판단 동작의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 1의 관리 서버에서 용접 포인트를 등록하는 동작의 일 예를 나타내는 도면이며, 도 5a 내지 5c는 도 1의 관리 서버에서 용접 상태 정보를 조회하는 동작의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 용접 모니터링 시스템은, 용접 로봇(20), 로봇 제어기(10), 용접 관리 서버(30) 및 관리자 단말(40)을 포함한다.

상기 용접 로봇(20)은 용접건을 이용하여 용접 대상물을 스폿 용접하는 장치로서, 용접건이 3차원적으로 움직이면서 용접 대상물인 금속부재를 집어 스폿 용접하는 장치이다. 보다 구체적으로는, 상기 용접 로봇(20)은 바닥에 장착되는 베이스 상부의 본체에 하부 및 상부 아암이 다수의 축을 매개로 회동되도록 관절 연결되고, 상부 아암의 선단에 두 개의 용접핑거 즉, 용접건(또는 스터드건)이 연결되는 한편, 용접건에 서보모터가 구비되고 용접건의 선단에 각각 용접팁이 상하에 부착되는 구조를 가진다. 상기 용접 로봇(20)은 스폿 용접되는 용접 대상물의 포인트의 이미지를 촬영하는 카메라 등과 같은 촬영부(미도시)를 포함할 수 있다.

도시되어 있지는 않지만, 상기 용접건은 1차 측과 2차 측의 권선비로 전압을 변환하여 출력하는 트랜스포머(미도시)의 2차 측에 연결되어 트랜스포머에서 출력되는 전원으로 동작을 하는 바, 용접 로봇(20)은 용접건에 전원을 공급하는 트랜스포머의 2차측 실제 전압 및 전류를 측정하여 로봇 제어기(10)로 전송한다. 이를 위하여, 상기 용접 로봇(20)은 전압센서 및 전류센서, 유무선 통신부, A/D 컨버터, 구동부, 마이크로 프로세서 등을 더 포함하여 구성된다.

상기 전압센서 및 전류센서는 용접 로봇(20)의 용접 건에 구비되어, 용접건에 전원을 공급하는 트랜스포머의 2차측 전압과 전류를 측정하여 A/D 컨버터로 출력한다. 상기 A/D 컨버터는 전압센서 및 전류센서에서 측정한 아날로그 전압과 전류를 디지털 전압과 전류로 변환하여 마이크로프로세서에 출력한다. 또한, 상기 유무선통신부는 로봇 제어기(10)로부터 용접 조건 정보를 수신하여 마이크로 프로세서에 출력한다. 상기 구동부는 마이크로 프로세서에서 인가되는 용접 조건 정보에 대응되는 제어신호에 따라 전기저항으로 스폿 용접을 실행시키고, 이때의 전류량을 출력하여 용접건에 제공하기 위하여 AC 인버터 혹은 DC 인버터로 구성될 수 있다.

상기 용접 로봇(20)은 작업 현장의 복수 개의 용접 라인에 각각 설치되어 용접 대상물에 대하여 용접 작업을 수행하고, 전압 및 전류값과 생산량 정보를 검출하여 로봇 제어기(10)로부터 요청되는 정보 요청 신호에 따라 전압 및 전류값과 생산량 정보를 로봇 제어기(10)로 제공한다. 또한, 상기 용접 로봇(20)은 전압 및 전류값과 생산량 정보 이외에도 전력 사용량, 이산화탄소 가스 사용량 및 용접봉 사용량 정보 등을 PLC 또는 IO 접점 통신 방식을 이용하여 로봇 제어기(10)로 송신할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 용접 로봇(20)과 로봇 제어기(10)의 통신 방식을 한정하는 것은 아니고, RF 통신, 적외선 통신, 블루투스 통신, 지그비 통신, 와이파이 통신 등 무선 통신 방식이나, PLC 또는 IO 접점 통신 방식 이외에 다른 유무선 통신 방식을 적용할 수도 있다.

한편, 본 발명에서의 용접 로봇(20)은 용접 방식이 서로 동일한 동일 기종의 용접기이거나 또는 용접 방식이 서로 다른 이기종의 용접기(예를 들면, 이산화탄소 용접기, 스폿 용접기, 아크 용접기 등)를 포함한다. 즉, 상기 용접 로봇(20)은 예를 들면, 이산화탄소(CO₂) 용접기, 스폿 용접기, 아크 용접기, 티그(Tig) 용접기 등 작업 현장의 필요에 따라 다양한 종류의 용접기를 사용할 수 있고, 본 실시예에서는 이산화탄소 용접기 또는 스폿 용접기를 실시예로 설명한다.

상기 로봇 제어기(10)는 용접 로봇(20)과 유무선 통신망으로 연결되어 용접 로봇(20)의 동작을 제어하고, 스폿 용접시 용접 로봇(20)으로부터 수신되는 전압 및 전류값과 스폿 용접을 통한 생산량을 저장 및 관리하는 장치이다. 이러한 로봇 제어기(10)의 동작은 로봇 제어기(10)에 입력 또는 저장된 용접 관리 프로그램을 통하여 수행된다. 또한, 상기 로봇 제어기(10)는 용접 관리 서버(30)에 의하여 전송된 용접 조건에 따라 포인트의 위치 정보에 해당되는 용접 대상물의 이미지를 용접 로봇(20)으로부터 전송받아 저장 및 관리할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 로봇 제어기(10)는 사용자 조작에 의한 관리 서버로부터의 용접 조건에 대응되는 제어신호 및 설정된 용접 관리 프로그램에 의해 용접 로봇(20)을 제어하고, 용접 로봇(20)은 이러한 제어신호를 통하여 용접건으로 용접 대상물인 금속부재의 용접을 실행한다. 또한, 상기 로봇 제어기(10)는 용접 로봇(20)으로부터 용접건의 포인트 정보(좌표값)를 수신한다.

또한, 상기 로봇 제어기(10)는 용접 로봇(20)에 구비된 용접기의 전력제어, 이산화탄소 가스제어 등 전반적인 용접 동작을 제어하고, 용접기의 동작 상태, 전압 및 전류값과 생산량 정보를 확인한다. 상기 로봇 제어기(10)는 용접기의 동작 상태, 전압 및 전류값과 생산량 정보 이외에도 용접 동작을 통해 소모되는 전력의 사용량, 이산화탄소의 사용량과 용접봉의 사용량 등을 검출하여 미리 설정된 메모리(미도시) 등의 저장 공간에 저장한다.

또한, 상기 로봇 제어기(10)는 디스플레이 수단(미도시)을 구비하여 메모리에 저장된 용접기의 동작 상태, 전압 및 전류값과 생산량 정보, 전력의 사용량, 이산화탄소의 사용량과 용접봉의 사용량 등의 정보를 표시한다.

본 발명에서는 용접 라인마다 구비된 로봇 제어기(10) 각각의 디스플레이 수단을 통하여 용접 관리 서버(30)의 고장 또는 오류 발생시에도 사용자로 하여금 해당 라인의 로봇 제어기(10)에 저장된 용접기의 정보를 직접 확인할 수 있도록 한다.

나아가, 상기 로봇 제어기(10)는 로봇 제어기(10)로부터 전압 및 전류값을 전송받아 평균 모드 또는 상하한 모드를 통하여 미리 설정된 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하는 기능을 포함할 수도 있다. 이와 같은 용접 상태 판정 기능은 용접 관리 서버(30)에 구비된 용접 상태 판정 기능과 동일한 것으로서, 본 발명에서는 각각의 로봇 제어기(10)에 용접 상태를 판정하는 기능을 포함시켜, 용접 관리 서버(30)의 고장 또는 오류 발생시에도 사용자로 하여금 해당 라인의 로봇 제어기(10)를 통하여 용접기의 용접 상태 정보를 직접 확인할 수 있도록 한다. 상기 용접기의 용접 상태 판정에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

또한, 상기 로봇 제어기(10)는 용접 관리 서버(30)로부터 용접기의 동작 상태를 확인하기 위한 정상 동작 여부와, 전압 및 전류값과 스폿 용접을 통한 생산량 정보를 확인하기 위한 정보 요청 신호가 입력되면 용접기의 동작 상태, 전압 및 전류값과 생산량 정보 이외에도 용접 동작을 통해 소모되는 전력의 사용량과, 이산화탄소의 사용량과 용접봉의 사용량 정보를 용접 관리 서버(30)로 제공한다. 이를 위하여, 상기 로봇 제어기(10)는 전력 검출 수단(미도시)을 통하여 용접 작업을 위해 전력선을 통해 용접 로봇(20)으로 공급되는 시간당 전력 사용량을 검출하고, 이산화탄소 검출 수단(미도시)을 이용하여 솔레노이드 밸브를 통해 이산화탄소 가스탱크로부터 공급되는 이산화탄소 가스의 사용량을 검출하며, 용접봉의 사용량 검출수단(미도시)을 통하여 피딩 장치에 권취된 용접봉이 용접 토치로 공급되어 소모되는 사용량을 검출하고, 소모되는 길이의 계산을 위해 미리 설정된 기준값으로부터 용접봉을 공급하기 위해 모터가 회전하는 회전수 또는 모터 회전 제어 신호를 계산하여 용접봉이 사용된 길이(사용량)를 산출할 수 있다. 본 명세서에서는 용접 로봇(20)의 전력 사용량, 이산화탄소 사용량 및 용접봉의 사용량 등을 검출하는 방법 또는 수단들이 이미 공지된 구성에 해당되므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 용접 관리 서버(30)는 작업 현장의 사무실 등에 설치되어 로봇 제어기(10)와 유무선 통신을 통하여 네트워크를 이루고, 로봇 제어기(10)로부터 전압 및 전류값을 전송받아 평균 모드 또는 상하한 모드를 통하여 미리 설정된 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하며, 용접 상태에 관한 정보를 저장 및 관리하는 장치이다. 이때, 상기 용접 상태에 관한 정보는 용접 로봇(20), 용접 건의 포인트 및 용접 시간 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 용접 관리 서버(30)는 전압 및 전류 값을 용접 포인트별로 저장하여 관리한다. 이때, 상기 용접 관리 서버(30)는 내부에 타이머(미도시)를 구비하여, 평균 모드로 동작하는 경우 소정 시간 내에 전압 및 전류값의 평균값이 소정 크기(즉, 기준 전압 및 전류값) 이상의 전압 및 전류가 감지되는 지 여부를 감지하거나, 상하한 모드로 동작하는 경우 소정 시간 내에 전압 및 전류값이 미리 설정된 상한값 및 하한값을 벗어나는 회수를 감지하고, 감지된 결과를 용접 포인별로 저장하여 관리한다. 여기서, 상기 평균 모드는 기준 전압 및 전류값을 평균 기준 전압 및 전류값으로 설정하여, 용접 관리 서버(30)로 하여금 전압 및 전류값의 평균 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 파악하도록 하는 모드이다. 또한, 상기 상하한 모드는 기준 전압 및 전류값을 상한값 및 하한값으로 설정하여, 용접 관리 서버(30)로 하여금 전압 및 전류값이 상한값 및 하한값을 벗어나는 개수로 용접 상태를 파악하도록 하는 모드이다. 이때, 상기 용접 관리 서버(30)는 전압 및 전류값을 소정 구간의 파형으로 산출하고, 이렇게 산출된 파형으로 기준 전압 및 전류값과 비교할 수 있다.

또한, 상기 용접 관리 서버(30)는 평균 모드로 동작하는 경우 소정 시간 내에 전압 및 전류값의 평균값이 소정 크기(즉, 기준 전압 및 전류값) 이상의 전압 및 전류가 감지되는 경우에 화면, 소리, 점등(또는 점멸) 등의 방식으로 이상 신호를 출력하여 주변의 사용자에게 알려줄 수 있다.

이러한 동작을 구현하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 용접 관리 서버(30)는 제1 통신부(310), 제2 통신부(320), 조건 설정부(330), 평균 산출부(340), 파형 산출부(350), 제어부(380), 저장부(360) 및 표시부(370)를 포함한다.

상기 제1 통신부(310)는 로봇 제어기(10)와의 데이터 송수신을 위한 장치로서, PLC 또는 IO 접점 통신 방식을 이용하여 용접 로봇(20)의 전압 및 전류값, 생산량 정보 전력 사용량, 이산화탄소 가스 사용량 및 용접봉 사용량 정보 등과 각종 제어신호를 송수신한다. 그러나, 본 발명에서는 용접 관리 서버(30)와 로봇 제어기(10)의 통신 방식을 한정하는 것은 아니고, RF 통신, 적외선 통신, 블루투스 통신, 지그비 통신, 와이파이 통신 등 무선 통신 방식이나, PLC 또는 IO 접점 통신 방식 이외에 다른 유무선 통신 방식을 적용할 수도 있다.

상기 제2 통신부(320)는 관리자 단말(40)과의 데이터 송수신을 위한 장치로서, 통신망에 정의된 프로토콜 스택(예를 들면, TCP/IP 프로토콜, CDMA 프로토콜)을 기반으로 관리자 단말(40)과 소정의 통신채널을 연결하고, 관리자 단말(40)에 구비된 통신 프로그램에 정의된 통신 프로토콜(예를 들면, HTTP(Hyper-Text Transfer Protocol), WAP(Wireless Application Protocol)/ME(Mobile Explorer))을 이용하여 본 용접 모니터링을 위한 정보를 송수신하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 네트워크의 종류를 한정하는 것은 아니고, 와이파이(wifi) 방식, 지그비(zigbee) 방식, 블루투스(bluetooth) 방식, 3G, 4G, LTE, LTE-A 방식 및 그 등가 방식 등의 다양한 유무선 통신 방식을 적용할 수도 있다.

상기 조건 설정부(330)는 소정의 기능키와 숫자키들을 이용하여 용접 대상물별 판정 기준, 포인트 등록, 자료 조회, 용접 시간, 기준 전압 및 전류값을 포함하는 용접 조건을 입력하는 장치이다. 이때, 사용자는 용접 조건을 각각의 용접 포인트별로 입력할 수 있다. 또한, 상기 조건 설정부(330)는 사용자가 용접 정보를 조회하기 위하여 필요한 조회 조건을 입력할 수 있다.

상기 조건 설정부(330)는 조작 패널이나 터치 스크린으로 구성될 수 있으며, 터치 스크린으로 구성되는 경우 표시부(370) 화면 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 조건 설정부(330)는 키보드 또는 마우스와 같은 입력수단과 네트워크를 통해 연결된 스마트 폰을 포함한 관리자 단말(40) 등 어느 입력수단을 사용해도 무방하며, 스마트 폰을 입력수단으로 사용할 경우 와이파이 통신, 블루투스 통신 등을 이용하여 제2 통신부(320)를 통한 입력 정보의 제공도 가능할 것이다.

상기 조건 설정부(330)는 용접 대상물별 판정 기준 등록을 위하여 지그 ID, 포인트 ID, 전류 최대 기준, 전압 최대 기준, 전압 최소 기준, 전류 클러스터 최소, 전류 클러스터 최대, 전압 클러스터 최소, 전압 클러스터 최대 등에 관련된 정보를 입력할 수 있다. 이와 같이 입력된 용접 대상물별 판정 기준은 측정 평균값을 기준으로 판정하거나, 끝 구간의 그래프 파형에서 상한값 및 하한값 기준치보다 높거나 낮은 데이터 개수를 기준으로 판정될 수 있다.

예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 사용자는 조건 설정부(330)를 통하여 판정 기준, 포인트, 자료 조회, AD(AD INPUT), DO(DC OUTPUT), DI(DC INPUT) 확인, 원점 시간 설정, 작업 세부 설정, 프로그램 종료 등의 용접 조건 또는 조회 조건 등의 정보를 입력할 수 있다. 이때, 사용자는 조회 조건 입력 시에 작업 이미지 표시창, 측정 데이터 그래프, 지그별 수량, 판정 및 작업 내용, 팁 교체 카운트, 개별 지그 및 포인트 작업내용 항목을 이용하여 해당 정보를 조회할 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 사용자는 조건 설정부(330)를 통하여 용접 포인트를 등록하기 위하여, 이미지에서 용접부 포인트를 지그 ID, 포인트 ID, X좌표, Y좌표 등의 모든 포인트의 타점 이미지를 등록할 수 있다. 이때, 사용자는 타점 설정할 포인트를 선택하고, 좌측 화면에서 원하는 포인트로 타점 아이콘을 드래그하는 방식으로 설정할 수 있다. 또한, 상기 타점 이미지는 적색 또는 청색 등으로 설정할 수 있다.

상기 평균 산출부(340)는 로봇 제어기(10)로부터 전송된 전압 및 전류값을 전송받아 소정 구간 내의 평균 전압 및 전류값을 산출한다. 즉, 상기 평균 산출부(340)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 측정된 전압 및 전류값들의 평균값을 산출하여, 표시부(370)를 통하여 미리 설정된 기준 평균값과 함께 표시할 수 있다. 이때, 상기 제어부(380)는 끝 구간의 모든 전압 및 전류값의 평균값을 기초로 하여 용접 상태를 판정한다.

상기 파형 산출부(350)는 로봇 제어기(10)로부터 전송된 전압 및 전류값을 전송받아 소정 구간의 파형으로 산출한다. 상기 파형 산출부(350)는 도 3c에 도시된 바와 같이, 소정 시간 구간 내에서 측정된 전압 및 전류값들을 파형으로 산출하여, 표시부(370)를 통하여 미리 설정된 상한값 및 하한값과 함께 표시할 수 있다. 이때, 상기 제어부(380)는 끝 구간의 그래프 파형에서 상한 및 하한 기준치 보다 높거나 낮은 데이터의 개수를 기초로 용접 상태를 판정한다.

상기 제어부(380)는 용접 조건을 적용하여 스폿 용접에 대한 제어 명령을 수행하고, 평균 산출부(340)에서 산출된 평균 전압 및 전류값이나 파형 산출부(350)에서 파형을 전송받아 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정한다.

보다 구체적으로, 상기 제어부(380)는 조건 설정부(330)에 의해 입력된 용접 조건과, 제1 통신부(310)를 통해 수신한 전압 및 전류값과 생산량 정보를 저장부(360)에 저장하고, 이를 기초로 미리 설정된 분석 프로그램을 통해 용접 포인트별로 용접 데이터를 생성하여 저장 및 관리할 수 있도록 한다. 즉, 상기 제어부(380)는 용접 포인트별로 포인트별 전압 및 전류값, 시간 등을 저장하여 관리한다. 또한, 상기 제어부(380)는 저장 및 관리되는 용접 데이터를 표시부(370)에 디지털 방식으로 표시하도록 한다. 또한, 상기 제어부(380)는 기준 전압 및 전류값과 측정된 전압 및 전류값을 비교하여 용접 상태를 분석하고 측정된 기준 전압 및 전류값이 기준 전압 및 전류값을 벗어나는 경우 용접 이상(불량)으로 판단한다. 즉, 상기 제어부(380)는 사용자로부터 입력된 용접 개시 신호가 검출되면 저장부(360)에 설정된 용접 조건을 적용하여 용접 대상물에 스폿 용접을 실행하며, 용접건에 출력되는 전압 및 전류값과 기준 전압 및 전류값 또는 상한값 및 하한값을 비교하고, 용접 상태 정보 생성함과 동시에 용접 불량 여부를 판단한다. 상기 제어부(380)는 용접 불량이 검출되면 해당 작업 라인을 중지시키고, 표시부(370)를 통해 설정된 소정 형식의 경고 메시지를 출력하여 용접 불량 발생에 대하여 신속한 수리 복구를 유도한다. 이와 같이, 상기 제어부(380)는 조건 설정부(330)에서 입력되는 용접 조건을 저장부(360)에 설정한 다음, 이에 따른 용접 모니터링 시스템의 전반적인 운용을 제어한다.

상기 저장부(360)는 용접 조건과 용접 상태를 저장하는 장치로서, RAM, ROM, EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory) 또는 HDD로 구성될 수 있으나, 이는 본 발명은 저장부(360)의 종류를 한정하는 것은 아니다. 상기 저장부(360)는 용접 조건뿐만 아니라 용접 관리 서버(30)의 전체적인 제어 및 실행에 필요한 프로그램 등을 저장한다. 즉, 상기 저장부(360)는 실시간 모든 데이터(실시간 데이터, 지그별 판정 결과, 포인트별 판정결과 등)를 저장한다. 본 발명에서는 저장부(360)에 전체 로봇의 가동 현황과 개별 로봇의 가동 현황의 데이터를 저장하고 있기 때문에, 제어부(380)에 의한 데이터 분석을 통하여 사용자가 조건 설정부(330) 또는 표시부(370)를 통하여 실시간으로 데이터를 조회하도록 할 수 있고, 이에 따라 용접 상태의 불량 파악이 용이하다. 또한, 본 발명에서는 저장부(360)에 모든 데이터가 저장되기 때문에 원하는 데이터를 실시간과 동일한 파형으로 조회가 가능하며, 같은 지그의 같은 포인트에 대해서 비교 분석 및 조회가 가능하다.

상기 표시부(370)는 용접 조건의 설정과 스폿 용접의 진행 상태 및 용접 상태를 사용자에 의하여 선택된 모드에 해당되는 디지털 방식으로 표시하는 장치로서, 사용자의 터치 입력이 가능하도록 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Liquid Emitting Diode), OLED(Organic LED), AMOLED(Active Matrix OLED) 방식을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 표시부(370)는 제어부(380)의 제어에 의해 이상이 있음을 화면으로 나타내는 디스플레이, 소리로 나타내는 스피커 또는 버저, 빛의 점등 또는 점멸로 나타내는 LED 등으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 표시부(370)는 조건 설정부(330)에 의해 입력되는 기준값이나 실제 측정한 측정값 등을 디스플레이 화면으로 나타낼 수 있다. 상기 표시부(370)는 제어부(380)에서 인가되는 제어신호에 따라 조건 설정부(330)로부터 입력되는 용접 조건과 스폿 용접의 진행 상태에 대한 전반적인 상태를 문자, 그래픽, 숫자 등을 포함하는 설정된 소정의 형식으로 표출시켜 관리자가 쉽게 인지할 수 있도록 한다. 상기 표시부(370)는 터치 스크린의 조작 패널을 더 포함하여 조건 설정부(330)와 일체로 구성될 수 있다. 상기 디스플레이부는 조건 설정부(330)로부터 입력되는 조건 정보, 스폿 용접의 진행 상태 및 용접 상태를 디지털 방식 또는 파형 방식으로 표시할 수 있다. 예를 들어, 상기 표시부(370)는 실시간으로 사용자가 용접 파형을 확인하면서 작업할 수 있고, 등록된 기준 전압 및 전류값에 의거하여 작업을 마치면 바로 양품 또는 불량품 판정이 이뤄지도록 할 수 있다.

상기 표시부(370)는 사용자가 개별 로봇의 생산량 및 현재 상태 등을 조회 및 관리할 수 있는 기능을 제공한다. 즉, 상기 표시부(370)는 사용자가 선택한 날짜의 일별, 기간, 월, 원하는 포인트별 데이터 등을 실시간으로 제공할 수 있다.

예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 표시부(370)는 사용자가 용접 자료 조회를 위하여 선택한 날짜의 일별 데이터 조회를 제공할 수 있다. 이를 위하여 사용자는 그래프 상에서 조회할 구간 선택(드래그)하고, 구간 조회 버튼 클릭하여 조회할 수 있다. 이때, 조회된 정보는 저장부(360)에 자동 저장된다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 표시부(370)는 사용자가 선택한 날짜의 원하는 포인트별 데이터 조회를 제공할 수 있다. 이를 위하여 사용자는 그래프 상에서 조회하는 구간 선택하고, 구간 조회 클릭하여 조회할 수 있다. 이때, 조회된 정보는 저장부(360)에 자동 저장된다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 표시부(370)는 사용자가 선택한 날짜의 원하는 포인트별 데이터 조회 기능을 제공할 수 있다. 즉, 사용자는 조회할 데이터를 선택(최대 5개)하여 세부 내용 조회 클릭하여 조회할 수 있다.

본 발명에서는 표시부(370)를 통하여 사용자가 선택한 날짜의 일별, 기간, 월, 원하는 포인트별 데이터 등을 실시간으로 제공함으로써, 기존에 종이 문서로 출력되었던 작업 표준서, 일상 점검 시트 등을 디지털 이미지화하여 화면에 제공할 수 있다.

상기 관리자 단말(40)은 용접 모니터링 어플리케이션을 탑재하고, 용접 모니터링 어플리케이션의 실행에 의하여 용접 관리 서버(30)에 접속하여 원하는 용접 로봇(20)의 용접 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장치이다. 상기 용접 모니터링 어플리케이션은 용접 관리 서버(30)와 연동되도록 설계되어 용접 관리 서버(30)에서 입력, 조회 또는 출력되는 모든 정보를 관리자에게 제공하여 관리자가 원격에서도 실시간으로 용접 모니터링을 수행하도록 할 수 있다. 이러한 관리자 단말(40)은 상술한 동작을 구현하는 어플리케이션 또는 프로그램 구동이 가능한 장치로서, 스마트폰 뿐만 아니라 IPad, PDA(Personal Digital Assistant), HPC(Hand Personal Computer), 웹패드, 노트북, WAP(Wireless Application Protocol)폰, 팜PC, e-Book단말기, HHT(Hand Held Terminal) 등의 개인 정보 단말기를 포함할 수 있다.

한편, 상기 로봇 제어기(10)는 구동을 위한 상용 전원 등을 공급받아 충전되는 전원 공급 수단을 구비하고, 이러한 전원 공급 수단에는 에너지를 저장하는 전기이중충 커패시터를 포함하여 충전 효율 향상을 위한 밸런서 모듈(100)을 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 자동화 용접 모니터링 시스템의 로봇 제어기(10)에 구비된 밸런서 모듈(100)은 전기이중층 커패시터(EDLC)(110), 분압회로(120), 증폭회로(130), 전압 검출기(140), 펄스 발생기(150), 전압 비교기(160) 및 밸런싱 회로(170)를 포함한다.

상기 전기이중층 커패시터(110)는 전기에너지를 저장하고 정전용량이 크며, 수초 내지 수십초 이내로 급속충전이 가능하다. 상기 전기이중층 커패시터(110)는 제1 전기이중층 커패시터(111) 및 제2 전기이중층 커패시터(112)를 포함한다. 상기 제1 전기이중층 커패시터(111)와 제2 전기이중층 커패시터(112)는 직렬로 연결된다. 여기서, 상기 전기이중층 커패시터(110)는 필요한 사용전압과 정전용량 확보를 위하여 복수 개의 전기이중층 커패시터를 직렬과 병렬로 연결하여 구성할 수 있다.

상기 제1 전기이중층 커패시터(111)와 제2 전기이중층 커패시터(112)의 모든 특성이 동일하면 제1 전기이중층 커패시터(111)의 충전전압과 제2 전기이중층 커패시터(112)의 충전전압이 동일하므로, 기준전압(VR)은 수학식 1(VR = (VC1+VC2)/2)에 의해 결정된다. 여기서, 기준전압(VR)은 제1 전기이중층 커패시터(111)와 제2 전기이중층 커패시터(112)의 특성이 동일할 때의 이상적인 전압을 말한다. 또한, 상기 제1 전기이중층 커패시터(111)의 충전전압을 제1 충전전압(VC1)이라고 하고, 상기 제2 전기이중층 커패시터(112)의 충전전압을 제2 충전전압(VC2)이라고 하기로 한다.

그러나, 상기 제1 전기이중층 커패시터(111)와 제2 전기이중층 커패시터(112)의 특성이 동일하지 않으면, 상기 제2 전기이중층 커패시터(112)의 제2 충전전압(VC2)은 수학식 2(VC2 = VR-{(VC1-VC2)/2})에 의해 결정된다.

따라서, 상기 제1 전기이중층 커패시터(111)의 제1 충전전압(VC1)과 제2 전기이중층 커패시터(112)의 제2 충전전압(VC2) 사이의 오차전압(VE)은 수학식 3(VE = VR-VC2)에 의해 결정된다.

상기 분압회로(120)는 전기이중층 커패시터(110)의 기준전압(VR)을 설정한다. 또한, 상기 분압회로(120)는 전기이중층 커패시터(110)의 밸런싱을 위한 밸런싱 개시전압(VB1, VB2)을 설정한다. 상기 분압회로(120)는 서로 직렬로 연결된 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)을 포함한다.

상기 분압회로(120)는 수학식 4(R1+R2 = R3+R4)를 만족시키는 저항 값으로 제1 저항(R1) 내지 제4 저항(R4)의 정수를 결정하는 것을 통하여, 전기이중층 커패시터(110)의 기준전압(VR)을 얻을 수 있다.

또한, 상기 전기이중층 커패시터(110)의 밸런싱 개시전압(VB1, VB2)은 수학식 5(VB1 = VR+{VR*R2/(R1+R2)}, VB2 = VR-{VR*R3/(R3+R4)})에 의해 결정된다. 여기서, 상기 제1 전기이중층 커패시터(111)의 밸런싱 개시전압을 제1 밸런싱 개시전압이(VB1)라고 하고, 제2 전기이중층 커패시터(112)의 밸런싱 개시전압을 제2 밸런싱 개시전압(VB2)이라고 하기로 한다.

상기 증폭회로(130)는 제1 전기이중층 커패시터(111)의 제1 충전전압(VC1)과 제2 전기이중층 커패시터(112)의 제2 충전전압(VC2) 사이의 오차전압(VE)을 증폭하여 펄스 발생기(150)의 입력 단자에 공급한다. 또한, 상기 증폭회로(130)는 플러스 입력단과 마이너스 입력단 및 출력단을 포함한다. 상기 플러스 입력단은 분압회로(120)에 전기적으로 연결된다. 상기 마이너스 입력단은 전기이중층 커패시터(110)에 전기적으로 연결되며, 마이너스 입력단과 전기이중층 커패시터(110) 사이에는 제5 저항(R5)이 연결된다. 또한, 상기 마이너스 입력단과 출력단 사이에는 제6 저항(R6)이 전기적으로 연결된다. 상기 증폭회로(130)는 펄스 발생기(150)를 제어하기에 충분한 전압으로 오차 전압(VE)을 증폭하며, 증폭회로(130)의 증폭율(AV)은 수학식 6(AV = R6/R5)에 의해 결정된다.

상기 전압 검출기(140)는 전기이중층 커패시터(110)의 충전전압을 검출한다. 특히, 상기 전압 검출기(140)는 전기이중층 커패시터(110)의 최고충전전압(VH)을 검출한다. 상기 전압 검출기(140)는 전기이중층 커패시터(110)의 충전전압이 최고충전전압(VH)에 도달하면, 출력을 로우(L)에서 하이(H)로 전환하여 펄스 발생기(150) 및 밸런싱 회로(170)에 공급한다. 또한, 상기 전압 검출기(140)는 컨트롤러(20)와 연결되는 외부단자(P)에도 하이(H)를 출력하여 전기이중층 커패시터(110)의 충전전압이 최고충전전압(VH)에 도달했음을 알린다.

또한, 상기 전압 검출기(140)는 히스터리시스 특성을 가지고 있어서 전기이중층 커패시터(110)의 충전전압이 최고충전전압(VH)에 도달하면 출력을 로우(L)에서 하이(H)로 전환한 다음, 충전전압이 다시 하강하여 최고충전전압(VH) 이하가 된다고 해도 출력을 하이(H)로 계속 유지한다. 그리고, 상기 전압 검출기(140)는 충전전압이 최저충전전압(VL) 이하로 내려가면 출력을 하이(H)에서 로우(L)로 전환하여, 회로 동작이 불안정해지지 않도록 한다.

상기 펄스 발생기(150)에는 증폭회로(130)에서 증폭된 전압이 입력된다. 여기서, 상기 증폭회로(130)에서 증폭된 전압을 펄스 발생기(150)에 입력되는 입력전압(VI)이라고 한다. 상기 펄스 발생기(150)는 임의로 설정된 주파수의 구형파를 발생시키며 입력전압(VI)에 의해 듀티비가 제어되고, 듀티비에 의해 펄스를 발생시켜 전기이중층 커패시터(110)의 밸런스를 제어한다.

즉, 상기 펄스 발생기(150)의 출력은 입력전압(VI)이 기준전압(VR)과 같을 때는 50%의 듀티비로 발진하고, 입력전압(VI)이 기준전압(VR)보다 낮으면 그 차이 값에 비례하여 듀티비가 높아지고, 입력전압(VI)이 기준전압(VR)보다 높으면 그 차이 값에 비례하여 듀티비가 낮아진다. 즉, 입력전압(VI)이 커질수록 듀티비는 낮아지므로, 입력전압(VI)에 따른 출력파형의 듀티비의 기울기는 마이너스 값을 가진다.

상기 펄스 발생기(150)는 2개의 발진 모드를 가지고 있다. 상기 펄스 발생기(150)는 전압 검출기(140)의 출력이 하이(H)이면 입력전압(VI)에 따른 듀티비의 변화가 급격한 모드로 바뀌고, 전압 검출기(140)의 출력이 로우(L)이면 입력전압(VI)에 따른 듀티비의 변화가 완만한 모드로 바뀐다. 즉, 상기 펄스 발생기(150)는 전압 검출기(140)의 출력이 하이(H)이면 입력전압(VI)에 따른 듀티비의 변화율이 크고, 전압 검출기(140)의 출력이 로우(L)이면 입력전압(VI)에 따른 듀티비의 변화율이 낮다.

상기 펄스 발생기(150)는 전압 검출기(140)의 출력이 로우(L)일 때 입력전압(VI)에 따른 듀티비 변화가 완만하므로, 충전과정에서 제1 전기이중층 커패시터(111)의 제1 충전전압(VC1)과 제2 전기이중층 커패시터(112)의 제2 충전전압(VC2) 간에 차이가 발생하면 그 때마다 밸런싱 회로(170)를 동작시켜 그 차이가 없어지도록 제어한다. 즉, 상기 펄스 발생기(150)는 제1 충전전압(VC1)과 제2 충전전압(VC2) 사이의 오차전압(VE)이 크면 듀티비를 크게 하여 제1 충전전압(VC1)과 제2 충전전압(VC2)이 빠르게 같아지도록 만들고, 오차전압(VE)이 작으면 듀티비를 작게하여 밸런싱 전류를 줄임으로써 충전에너지 효율을 향상시킨다.

이와 같이, 본 밸런서 모듈(100)는 밸런싱에 필요한 전류 값에 따라 듀티비를 적절하게 제어하여 평균전류 값을 선형적으로 제어할 수 있으므로, 고정값을 갖는 방전저항(174)을 사용하면서도 다양한 값을 가진 여러 개의 방전저항을 사용하여 필요할 때마다 적절하게 교체한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 펄스 발생기(150)는 전압 검출기(140)의 출력이 하이(H)이면 입력전압(VI)에 따른 듀티비 변화가 급격하므로, 작은 오차전압(VE)에도 민감하게 반응하여 제1 충전전압(VC1)과 제2 충전전압(VC2) 사이의 오차전압(VE)을 최소한으로 줄인다. 상기 전기이중층 커패시터(110)의 충전전압이 최고충전전압(VH)에 도달하면, 약간의 오차전압(VE)에도 전기이중층 커패시터(110)의 정격전압을 초과할 수 있으므로 민감한 제어가 필요하다. 본 밸런서 모듈(100)는 이러한 민감한 제어가 가능하므로 전기이중층 커패시터(110)의 최고충전전압(VH)을 정격전압에 근접하는 값으로 설정할 수 있으므로, 전기이중층 커패시터(110)의 충전전압을 최대한으로 높일 수 있어 충전 에너지 양을 극대화할 수 있다. 즉, 상기 전기이중층 커패시터(110)의 최고충전전압(VH)을 제1 전기이중층 커패시터(110)의 정격전압과 제2 전기이중층 커패시터(112)의 정격전압에 근접하는 값으로 설정할 수 있으므로, 동일한 충전 에너지를 저장함에 있어서 전기이중층 커패시터의 개수를 최소한으로 줄이는 것이 가능하여 원가를 절감할 수 있다.

상기 전압 비교기(160)는 펄스 발생기에 입력되는 입력전압(VI)과 밸런싱 개시전압(VB1, VB2)을 비교한다. 상기 전압 비교기(160)는 제1 전압비교기(161)와 제2 전압 비교기(162)를 포함한다.

상기 제1 전압 비교기(161)는 입력전압(VI)과 제1 밸런싱 개시전압(VB1)을 비교하고, 입력전압(VI)이 제1 밸런싱 개시전압(VB1) 이하면 로우(L)를 출력하고 입력전압(VI)이 제1 밸런싱 개시전압(VB1) 이상이면 하이(H)를 출력하여 밸런싱 회로(170)에 공급한다. 상기 입력전압(VI)이 제1 밸런싱 개시전압(VB1) 이상이라는 것은 제1 충전전압(VC1)이 제2 충전전압(VC2)보다 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)에 의하여 임의로 설정된 값 이상으로 높다는 것을 의미한다.

상기 제2 전압 비교기(162)는 입력전압(VI)과 제2 밸런싱 개시전압(VB2)을 비교하고, 입력전압(VI)이 제2 밸런싱 개시전압(VB2) 이상이면 로우(L)를 출력하고 입력전압(VI)이 제2 밸런싱 개시전압(VB2) 이하면 하이(H)를 출력하여 밸런싱 회로(170)에 공급한다. 상기 입력전압(VI)이 제2 밸런싱 개시전압(VB2) 이하라는 것은 제2 충전전압(VC2)이 제1 충전전압(VC1)보다 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4)에 의하여 임의로 설정된 값 이상으로 높다는 것을 의미한다. 즉, 상기 입력전압(VI)이 제2 밸런싱 개시전압(VB2)보다 낮으면, 제2 전압 검출기(162)의 출력이 하이(H)고 제1 전압 검출기(161)의 출력은 로우(L)다. 또한, 상기 입력전압(VI)이 제2 밸런싱 개시전압(VB2)보다 높고 제1 밸런싱 개시전압(VB1)보다 낮으면, 제1 전압 검출기(161) 및 제2 전압 검출기(162)의 출력은 모두 로우(L)다. 또한, 상기 입력전압(VI)이 제1 밸런싱 개시전압(VB1)보다 높으면 제1 전압 검출기(161)의 출력은 하이(H)이고 제2 전압 검출기(162)의 출력은 로우(L)이다.

이와 같이, 상기 제1 전압 검출기(161)와 제2 전압 검출기(162)는 입력전압(VI)이 제1 충전전압(VC1)과 제2 충전전압(VC2) 사이에서 임의로 설정된 값 이상의 값을 가지는 구간에서 모두 로우(L)를 출력하므로, 미세한 충전전압의 오차에서 밸런서의 무리한 동작을 방지하여 충전 에너지 효율이 저하되는 것을 방지한다.

상기 밸런싱 회로(170)는 펄스 발생기(150)의 출력을 전달받아 전기이중층 커패시터(110)를 밸런싱한다. 상기 밸런싱 회로(170)는 스위치 회로(171), 제1 스위칭 트랜지스터(172), 제2 스위칭 트랜지스터(173) 및 방전저항(174)을 포함한다.

상기 스위치 회로(171)는 펄스 발생기(150)의 출력을 전달받아 제1 스위칭 트랜지스터(172) 및 제2 스위칭 트랜지스터(172)에 공급한다. 상기 스위치 회로(171)는 제1 입력단자(C1), 제2 입력단자(C2), 제1 출력단자(O1) 및 제2 출력단자(O2)를 포함한다. 상기 제1 입력단자(C1)에는 제1 전압 비교기(161)의 출력이 입력되고, 제2 입력단자(C2)에는 제2 전압 비교기(162)의 출력이 입력된다. 또한, 상기 제1 출력단자(O1)의 출력은 제1 스위칭 트랜지스터(172)에 공급되고, 제2 출력단자(O2)의 출력은 제2 스위칭 트랜지스터(173)에 공급된다.

이와 같이, 본 발명에서는 배터리 모듈(18)에 밸런서 모듈(100)를 포함하는 충전회로를 구성함으로써, 제1 전기이중층 커패시터(111)의 제1 충전전압과 제2 전기이중층 커패시터(112)의 제2 충전전압의 차이를 파라미터로 하여 밸런싱 전류의 듀티비를 제어함으로써, 밸런싱 회로가 동작하는 시간을 최소한으로 줄여 에너지 저장효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 자동화 용접 모니터링 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 로봇 제어기 20: 용접 로봇
30: 용접 관리 서버 40: 관리자 단말
100: 밸런서 모듈 310: 제1 통신부
320: 제2 통신부 330: 조건 설정부
340: 평균 산출부 350: 파형 산출부
360: 저장부 370: 표시부
380: 제어부

Claims (7)

1. 용접건을 이용하여 용접 대상물을 스폿 용접하고, 상기 스폿 용접시 상기 용접건의 전압 및 전류를 측정하되, 상기 스폿 용접되는 용접 대상물의 포인트의 이미지를 촬영하는 촬영부를 포함하는 적어도 하나의 용접 로봇;
   용접 관리 프로그램을 통하여 상기 용접 로봇의 동작을 제어하고, 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값과 스폿 용접을 통한 생산량을 저장 및 관리하는 로봇 제어기;
   상기 로봇 제어기로부터 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값을 전송받아 사용자에 의하여 선택된 평균 모드 또는 상하한 모드를 통하여 미리 설정된 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하고, 상기 용접 상태에 관한 정보를 저장 및 관리하되, 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값을 소정 구간의 파형으로 산출하고, 상기 산출된 파형으로 상기 기준 전압 및 전류값과 비교하는 용접 관리 서버; 및
   용접 모니터링 어플리케이션을 탑재하고, 상기 용접 모니터링 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 용접 관리 서버에 접속하여 원하는 용접 로봇의 용접 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 관리자 단말; 을 포함하되,
   상기 용접 관리 서버는 상기 로봇 제어기와의 데이터 송수신을 위한 제1 통신부와, 상기 관리자 단말과의 데이터 송수신을 위한 제2 통신부와, 상기 용접 대상물별 판정 기준, 포인트 등록, 자료 조회, 용접 시간, 기준 전압 및 전류값을 포함하는 용접 조건을 입력하는 조건 설정부와, 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값을 전송받아 소정 구간 내의 평균 전압 및 전류값을 산출하는 평균 산출부와, 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값을 전송받아 소정 구간의 파형으로 산출하는 파형 산출부와, 상기 용접 조건을 적용하여 상기 스폿 용접에 대한 제어 명령을 수행하고, 상기 산출된 평균 전압 및 전류값 또는 파형을 전송받아 상기 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하는 제어부와, 상기 용접 조건과 용접 상태를 저장하는 저장부와, 상기 용접 조건의 설정과 스폿 용접의 진행 상태 및 용접 상태를 사용자에 의하여 선택된 모드에 해당되는 디지털 방식으로 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 용접 상태는 상기 용접 로봇, 상기 용접 건의 포인트 및 용접 시간 정보를 포함하고,
   상기 로봇 제어기는 상기 용접 관리 서버에 의하여 전송된 용접 조건에 따라 상기 포인트의 위치 정보에 해당되는 용접 대상물의 이미지를 상기 용접 로봇으로부터 전송받아 저장 및 관리하고, 상기 용접 관리 서버의 고장 또는 오류 발생시 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값을 전송받아 사용자에 의하여 선택된 평균 모드 또는 상하한 모드를 통하여 미리 설정된 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하되, 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값을 소정 구간의 파형으로 산출하고, 상기 산출된 파형으로 상기 기준 전압 및 전류값과 비교하여 용접 상태를 판정하여 판정 결과를 디스플레이 수단을 통해 출력하고,
   상기 평균 모드는 상기 기준 전압 및 전류값을 평균 기준 전압 및 전류값으로 설정하고, 설정된 평균 기준 전압 및 전류값과 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값의 평균 전압 및 전류값과 비교하여 상기 용접 상태를 파악하고, 상기 상하한 모드는 상기 기준 전압 및 전류값을 상한값 및 하한값으로 설정하고, 상기 용접 로봇을 통해 측정된 전압 및 전류값이 설정된 상한값 및 하한값을 벗어나는 개수를 토대로 하여 상기 용접 상태를 파악하는,
   것을 특징으로 하는 자동화 용접 모니터링 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images