KR101499180B1 - 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연성소재의 가공에서 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호와 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 추출하여, 포락형(Envelope) 신호와 퍼지 패턴 분류(Fuzzy pattern classification)를 하여 공작기계의 피드오버라이드 스위치를 서보(servo) 제어하여 자동으로 조정할 수 있는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 공작물의 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 AE(Acoustic Emissions) 센서를 이용하여 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 수집하는 데이터 수집부와, 상기 데이터 수집부에서 수집된 탄성파 신호를 수신하여 획득하는 신호 획득부와, 상기 신호 획득부에서 획득된 탄성파 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환하여 포락형 신호를 선별하고, 퍼지 패턴을 분류하는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부에서 분류된 퍼지 패턴을 기반으로 칩의 상태를 판단하여 피드오버라이드 조정을 위한 제어값을 출력하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력된 제어값을 기반으로 피드오버라이드를 조정하기 위해 노브 축에 장착된 기어를 이용하여 피드오버라이드 노브를 회전시키는 서보 기구와, 상기 서보 기구를 통한 피드오버라이드 노브의 회전을 통해 피드오버라이드를 자동 조절하는 NC 조작반을 포함하여 구성되는데 있다.

Description

선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템 및 방법{System and method for chip morphology control by feed override control method in turning process}
본 발명은 선삭가공에서 피드오버라이드를 조정하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 연성소재에서 절단형 칩이 발생될 수 있도록 피드오버라이드를 자동으로 조정할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다. 그리고 상기한 공작기계 중에서 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭 공작기계라고 부르고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속 가공기계라고 한다.
상기한 절삭 공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있으며, 상기한 금속 가공기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.
이때, 상기 종래의 절삭 공작기계의 경우 연성소재의 가공에서는 연속형 칩이 발생되면, 작업자가 수동으로 조작반의 피드오버라이드(Feed override)를 조작하여 적절한 피드를 설정하여 절단형 칩이 발생될 수 있도록 조절하여 원활하게 작업할 수 있게 설정한다.
그러나 연속형 칩의 발생을 절단형 칩으로 발생시키기 위해 작업자가 수동으로 피드오버라이드 조작함에 따라, 공구와 소재 형상의 불균일에 의해 과도한 절식 깊이 또는 과도한 이송속도로 가공하게 되면, 공구 및 공작물뿐만 아니라, 공작기계 자체에 손상을 주게 되고, 공구의 파손, 채터 발생, 이송 및 주축계 축의 변형, 베어링의 손상 등의 결과를 초래할 수 있는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0441952호 : 공작기계의 적응제어 시스템 및 그의 제어방법 등록특허공보 제10-1329996 : 가공정보 추출 방법 및 장치, 이를 이용한 가공장치 모니터링 방법 및 시스템
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 연성소재의 가공에서 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호와 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 추출하여, 포락형(Envelope) 신호와 퍼지 패턴 분류(Fuzzy pattern classification)를 하여 공작기계의 피드오버라이드 스위치를 서보(servo) 제어하여 자동으로 조정할 수 있는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 연성소재에서 절단형 칩이 발생될 수 있도록 피드오버라이드를 자동으로 조정할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템의 특징은 공작물의 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 AE(Acoustic Emissions) 센서를 이용하여 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 수집하는 데이터 수집부와, 상기 데이터 수집부에서 수집된 탄성파 신호를 수신하여 획득하는 신호 획득부와, 상기 신호 획득부에서 획득된 탄성파 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환하여 포락형 신호를 선별하고, 퍼지 패턴을 분류하는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부에서 분류된 퍼지 패턴을 기반으로 칩의 상태를 판단하여 피드오버라이드 조정을 위한 제어값을 출력하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력된 제어값을 기반으로 피드오버라이드를 조정하기 위해 노브 축에 장착된 기어를 이용하여 피드오버라이드 노브를 회전시키는 서보 기구와, 상기 서보 기구를 통한 피드오버라이드 노브의 회전을 통해 피드오버라이드를 자동 조절하는 NC 조작반을 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 데이터 수집부는 모터부의 회전으로 고속으로 회전되는 공작물에 접촉되어 공구물의 절삭 가공을 수행하는 인서트 홀더와, 상기 인서트 홀더의 절삭 가공을 통한 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 추출하는 AE(Acoustic Emissions) 센서와, 상기 인서트 홀더 및 AE(Acoustic Emissions) 센서를 동봉하여 공작물과 소정의 거리를 갖도록 고정하는 공구대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 신호 처리부는 신호 획득부에서 획득된 탄성파 신호(AE Signal)를 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 이용하여 4단계 고역필터(High-pass filter)를 통과한 상세신호에 대해 연속웨이블렛 변환(Continous Wavelet Transform : CWT) 처리하여 피크 카운트를 기반으로 신호를 분류하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 고역필터(High-pass filter)는 20,000~60,000Hz의 밴드패스(bandpass) 필터를 사용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제어부는 입출력 변수를 정의하고, 수학적인 측정값을 언어 변수화하는 퍼지화기와, 상기 퍼지화기에서 변수화된 측정값을 퍼지 함수값으로 변환하여 미리 저장된 퍼지규칙베이스(Fuzzy rule base)에 의해 입출력부 특성을 고려한 멤버쉽 함수를 이용하여 추론과정을 수행하는 퍼지 추론부와, 상기 퍼지 추론부에서 추론과정을 거친 후 추론된 값을 수치적인 값으로 나타내어 피드오버라이드 조정을 위한 제어값을 결정하는 역퍼지화기와, 상기 역퍼지화기에서 결정된 제어값을 기반으로 연속형 칩과 절단형 칩으로 분류하고, 연속형 칩인 경우는 제어값을 상기 퍼지화기의 입출력 변수로 피드백되고, 절단형 칩인 경우는 제어값을 서보 기구로 출력하여 서보 기구를 작동시키는 제어대상 처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 NC 조작반은 회전되는 서보기구의 회전력이 피드오버라이드 노브에 장착된 기어로 전달되어 상기 피드오버라이드 노브를 0~315°로 회전시켜 피드오버라이드가 자동 조정되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 방법의 특징은 (A) 절삭 가공 시에 공작물의 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 AE(Acoustic Emissions) 센서를 이용하여 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 수집하는 단계와, (B) 상기 수집된 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 이용하여 고역필터(High-pass filter)를 통과한 상세신호에 대해 연속웨이블렛 변환(Continous Wavelet Transform : CWT) 처리하여 퍼지 패턴을 분류하는 단계와, (C) 상기 이산웨이블렛 변환된 신호를 퍼지추론하여 제어부를 사용하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어로 피드오버라이드 노브를 회전시켜 서보기구를 제어함으로써 적절한 피드오버라이드로 자동 조정하는 단계와, (D) 피드오버라이드를 제어하기 위한 제어부가 사용되었다면 상기 (A) 단계로 돌아가서 반복하고, 상기 제어부가 사용되지 않았다면 종료하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
바람직하게 상기 (B) 단계는 상기 수집된 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 선별하는 단계와, 상기 선별된 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 이용하여 4단계 고역필터(High-pass filter)를 통과시키는 단계와, 상기 4단 고역필터를 통과한 상세신호에 대해 연속웨이블렛 변환(Continous Wavelet Transform : CWT) 처리하여 피크 카운트를 기반으로 퍼지 패턴을 분류하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템 및 방법은 작업자가 수동으로 피드오버라이드(Feed override)를 조작하던 것을 절단형 칩이 발생될 수 있도록 피드오버라이드를 자동으로 조정함으로써, 기계의 절삭 가공시에 급격한 부하변동이 발생하지 않도록 하여 공구 및 공작물이 파손되지 않도록 할 수 있다. 이는 최적의 절삭이송속도를 가공 전구간에 걸쳐 제어함으로써 작업시간 단축을 통해 생산을 향상시킬 수 있는 효과를 가질 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템의 구성을 나타낸 구성도
도 2 는 도 1의 데이터 수집부를 상세히 나타낸 구성도
도 3 은 도 1의 신호 처리부에서의 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 설명하기 위한 도면
도 4 는 도 1의 제어부를 상세히 나타낸 구성도
도 5 및 도 6 은 도 1의 서보기구 및 NC 조작반의 구성을 상세히 나타낸 구성도
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어방법을 설명하기 위한 흐름도
도 8a 및 도 8b는 도 1의 데이터 수집부에 포함된 AE(Acoustic Emissions) 센서에서 검출하는 연속형 칩에서 발생되는 탄성파 신호 및 절단형 칩에서 발생되는 탄성파 신호를 나타낸 도면
도 9 는 도 7의 퍼지 패턴을 분류하기 위한 피크 카운트 수행 방법을 설명하기 위한 파형도
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템은 공구 또는 공작물(10)의 절상이속 속도를 조절하는 모터부(100)와, 상기 모터부(100)의 회전으로 공구대(220)에 고정된 인서트 홀더(210)에 접촉되는 공작물(10)의 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 AE(Acoustic Emissions) 센서(230)를 이용하여 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 수집하는 데이터 수집부(200)와, 상기 데이터 수집부(200)에서 수집된 탄성파 신호를 수신하여 획득하는 신호 획득부(300)와, 상기 신호 획득부(300)에서 획득된 탄성파 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환하여 포락형 신호를 선별하고, 퍼지 패턴을 분류하는 신호 처리부(400)와, 상기 신호 처리부(400)에서 분류된 퍼지 패턴을 기반으로 칩의 상태를 판단하여 피드오버라이드 조정을 위한 제어값을 출력하는 제어부(500)와, 상기 제어부(500)에서 출력된 제어값을 기반으로 피드오버라이드를 조정하기 위해 노브 축에 장착된 기어를 이용하여 피드오버라이드 노브를 회전시키는 서보 기구(600)와, 상기 서보 기구(600)를 통한 피드오버라이드 노브의 회전을 통해 피드오버라이드를 자동 조절하는 NC 조작반(700)으로 구성된다.
이때, 상기 데이터 수집부(200)는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 모터부(100)의 회전으로 고속으로 회전되는 공작물(10)에 접촉되어 공구물(10)의 절삭 가공을 수행하는 인서트 홀더(210)와, 상기 인서트 홀더(210)의 절삭 가공을 통한 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 추출하는 AE(Acoustic Emissions) 센서(230)와, 상기 인서트 홀더(210) 및 AE(Acoustic Emissions) 센서(230)를 동봉하여 공작물(10)과 소정의 거리를 갖도록 고정하는 공구대(220)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 신호 처리부(400)는 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 신호 획득부(300)에서 획득된 탄성파 신호(AE Signal)를 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 이용하여 4단계 고역필터(High-pass filter)를 통과한 상세신호에 대해 연속웨이블렛 변환(Continous Wavelet Transform : CWT) 처리하여 피크 카운트를 기반으로 신호를 분류한다. 이때, 상기 고역필터(High-pass filter)는 칩 파단 신호검출 및 포락형 신호를 선별하기 위해 20,000~60,000Hz의 밴드패스(bandpass) 필터를 사용한다. 참고로 피크 카운트의 개수가 초당 0~5번이면 연속형 칩의 AE 신호로 분류하고, 피크 카운트의 개수가 6~30번이면 절단형 칩의 AE 신호로 분류한다.
또한 상기 제어부(500)는 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 입출력 변수를 정의하고, 수학적인 측정값을 언어 변수화하는 퍼지화기(510)와, 상기 퍼지화기(510)에서 변수화된 측정값을 퍼지 함수값으로 변환하여 미리 저장된 퍼지규칙베이스(Fuzzy rule base)(550)에 의해 입출력부 특성을 고려한 멤버쉽 함수를 이용하여 추론과정을 수행하는 퍼지 추론부(520)와, 상기 퍼지 추론부(520)에서 추론과정을 거친 후 추론된 값을 수치적인 값으로 나타내어 피드오버라이드 조정을 위한 제어값을 결정하는 역퍼지화기(530)와, 상기 역퍼지화기(530)에서 결정된 제어값을 기반으로 연속형 칩과 절단형 칩으로 분류하고, 연속형 칩인 경우는 제어값을 상기 퍼지화기(510)의 입출력 변수로 피드백되고, 절단형 칩인 경우는 제어값을 서보 기구(600)로 출력하여 서보 기구(600)를 작동시키는 제어대상 처리부(540)로 구성된다.
그리고 상기 NC 조작반(700)은 좌측면도를 나타낸 도 5 및 정면도를 나타낸 도 6과 같은 구조로 구성된다. 즉, 상기 NC 조작반(700)은 제어부(500)에서 전달된 신호에 의해 서보기구(600)가 회전되는데, 회전되는 서보기구(600)의 회전력은 기어(610)를 통해 피드오버라이드 노브에 장착된 기어(710)로 전달되어 상기 피드오버라이드 노브가 0~315°로 회전되면서 피드오버라이드가 자동으로 조정되게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 먼저 절삭 가공 시에 공작물(10)의 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 AE(Acoustic Emissions) 센서(230)를 이용하여 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 수집한다(S10). 이때, 참고로 돌발형 신호는 돌발형과 연속형으로 구분되며, 돌발형 신호는 칩의 분절시 발생한다.
이어 상기 수집된 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 선별한다(S20).
그리고 상기 선별된 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 이용하여 4단계 고역필터(High-pass filter)를 통과한 상세신호에 대해 연속웨이블렛 변환(Continous Wavelet Transform : CWT) 처리하고, 도 9에서 도시하고 있는 것과 같이 CWT 처리의 축적된 신호를 이용하여 피크 카운트를 수행한다. 그리고 상기 수행된 피크 카운트를 기반으로 퍼지 패턴을 분류한다(S30). 즉, 초당 피크 카운트 발생횟수를 칩 형태 추정 기준조건으로 정하는데, 실시 예로서, 피크 카운트의 개수가 초당 0~5번이면 연속형 칩의 AE 신호로 분류하고, 피크 카운트의 개수가 6~30번이면 절단형 칩의 AE 신호로 분류한다.
이때, 연속형 칩과 분리형 칩은 AE 신호의 주파수 영역에서 차이가 발생하는데, 즉, 도 8a에 도시하고 있는 것과 같이, 연속형 칩은 80kHz~140kHz의 탄성파 신호가 발생되며, 도 8b에 도시하고 있는 것과 같이, 분리형 칩은 40kHz~80kHz의 탄성파 신호가 발생된다. 그리고 절삭관련해서는 발생되는 탄성파 신호는 20kHz~40kHz를 나타냄을 알 수 있다.
따라서 퍼치 패턴을 분류할 때, 상기 주파수 영역 분석 결과를 바탕으로 피크 카운트 및 AE RMS(Root Mean Square) 연산을 위해 사용되는 고역필터로 20kHz~60kHz의 밴드패스 필터가 적용하여 분리형 칩 발생시 피크 카운트 및 AE RMS가 크게 나오도록 설정한다.
이어 상기 이산웨이블렛 변환된 신호를 퍼지추론한 후(S40), 제어부(500)를 사용하여 PID( Proportional Integral Derivative) 제어로 피드오버라이드 노브를 회전시켜 서보기구(600)를 제어함으로써 적절한 피드오버라이드로 자동 조정한다(S50).
즉, 상기 제어부(500)는 제어부(500)의 입출력 변수를 정의하고, 수학적인 측정값을 언어 변수화하는 퍼지화기(Fuzzifier)(510)에 입력되면 퍼지 함수값으로 변환되어 제어값 결정을 위해 퍼지 추론부(Approximate reasoning)(520)에 전달된다. 퍼지 추론부(510)에서는 퍼지규칙베이스(Fuzzy rule base)에 의해 입출력부 특성을 고려한 멤버쉽 함수를 이용하여 추론과정을 수행 후 수치적인 값으로 나타내기 위해 역퍼지화기(Defuzzifier)(530)에 보내져 제어 대상 시스템에 적절한 피드오버라이드 조정을 위한 제어값을 하게 된다.
그리고 피드오버라이드를 제어하기 위한 제어부(500)가 사용되었다면 시작(S10)으로 돌아가서 반복하고, 상기 제어부(500)가 사용되지 않았다면, 적정한 피드오버라이드 조건이므로 프로그램을 종료한다(S60).
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 공작물의 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 AE(Acoustic Emissions) 센서를 이용하여 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 수집하는 데이터 수집부와,
    상기 데이터 수집부에서 수집된 탄성파 신호를 수신하여 획득하는 신호 획득부와,
    상기 신호 획득부에서 획득된 탄성파 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환하여 포락형 신호를 선별하고, 퍼지 패턴을 분류하는 신호 처리부와,
    상기 신호 처리부에서 분류된 퍼지 패턴을 기반으로 칩의 상태를 판단하여 피드오버라이드 조정을 위한 제어값을 출력하는 제어부와,
    상기 제어부에서 출력된 제어값을 기반으로 피드오버라이드를 조정하기 위해 노브 축에 장착된 기어를 이용하여 피드오버라이드 노브를 회전시키는 서보 기구와,
    상기 서보 기구를 통한 피드오버라이드 노브의 회전을 통해 피드오버라이드를 자동 조절하는 NC 조작반을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 수집부는
    모터부의 회전으로 고속으로 회전되는 공작물에 접촉되어 공구물의 절삭 가공을 수행하는 인서트 홀더와,
    상기 인서트 홀더의 절삭 가공을 통한 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 추출하는 AE(Acoustic Emissions) 센서와,
    상기 인서트 홀더 및 AE(Acoustic Emissions) 센서를 동봉하여 공작물과 소정의 거리를 갖도록 고정하는 공구대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 신호 획득부에서 획득된 탄성파 신호(AE Signal)를 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 이용하여 4단계 고역필터(High-pass filter)를 통과한 상세신호에 대해 연속웨이블렛 변환(Continous Wavelet Transform : CWT) 처리하여 피크 카운트를 기반으로 신호를 분류하는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고역필터(High-pass filter)는 20,000~60,000Hz의 밴드패스(bandpass) 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
    입출력 변수를 정의하고, 수학적인 측정값을 언어 변수화하는 퍼지화기와,
    상기 퍼지화기에서 변수화된 측정값을 퍼지 함수값으로 변환하여 미리 저장된 퍼지규칙베이스(Fuzzy rule base)에 의해 입출력부 특성을 고려한 멤버쉽 함수를 이용하여 추론과정을 수행하는 수행하는 퍼지 추론부와,
    상기 퍼지 추론부에서 추론과정을 거친 후 추론된 값을 수치적인 값으로 나타내어 피드오버라이드 조정을 위한 제어값을 결정하는 역퍼지화기와,
    상기 역퍼지화기에서 결정된 제어값을 기반으로 연속형 칩과 절단형 칩으로 분류하고, 연속형 칩인 경우는 제어값을 상기 퍼지화기의 입출력 변수로 피드백되고, 절단형 칩인 경우는 제어값을 서보 기구로 출력하여 서보 기구를 작동시키는 제어대상 처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 NC 조작반은 회전되는 서보기구의 회전력이 피드오버라이드 노브에 장착된 기어로 전달되어 상기 피드오버라이드 노브를 0~315°로 회전시켜 피드오버라이드가 자동 조정되는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템.
  7. (A) 절삭 가공 시에 공작물의 칩 파단시 발생하는 돌발형 신호를 기반으로 AE(Acoustic Emissions) 센서를 이용하여 연속형 칩이 발생될 때의 탄성파 신호 및 절단형 칩이 발생할 때의 탄성파 신호를 수집하는 단계와,
    (B) 상기 수집된 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 이용하여 고역필터(High-pass filter)를 통과한 상세신호에 대해 연속웨이블렛 변환(Continous Wavelet Transform : CWT) 처리하여 퍼지 패턴을 분류하는 단계와,
    (C) 상기 이산웨이블렛 변환된 신호를 퍼지추론하여 제어부를 사용하여 PID( Proportional Integral Derivative) 제어로 피드오버라이드 노브를 회전시켜 서보기구를 제어함으로써 적절한 피드오버라이드로 자동 조정하는 단계와,
    (D) 피드오버라이드를 제어하기 위한 제어부가 사용되었다면 상기 (A) 단계로 돌아가서 반복하고, 상기 제어부가 사용되지 않았다면 종료하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 (B) 단계는
    상기 수집된 신호 중 칩 절단시 발생하는 탄성파 신호를 선별하는 단계와,
    상기 선별된 탄성파 신호를 이산웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform : DWT)을 이용하여 4단계 고역필터(High-pass filter)를 통과시키는 단계와,
    상기 4단 고역필터를 통과한 상세신호에 대해 연속웨이블렛 변환(Continous Wavelet Transform : CWT) 처리하고 CWT 처리의 축적된 신호를 이용하여 수행된 피크 카운트를 기반으로 퍼지 패턴을 분류하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 고역필터(High-pass filter)는 20,000~60,000Hz의 밴드패스(bandpass) 필터를 사용하여 칩 파단 신호검출 및 포락형 신호를 선별하는 것을 특징으로 하는 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 방법.
KR20140018737A 2014-02-18 2014-02-18 선삭가공에서 피드오버라이드 제어방법에 의한 칩 형태 제어 시스템 및 방법 KR101499180B1 (ko)

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