KR101946826B1 - 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101946826B1 KR1020170091141A KR20170091141A KR101946826B1 KR 101946826 B1 KR101946826 B1 KR 101946826B1 KR 1020170091141 A KR1020170091141 A KR 1020170091141A KR 20170091141 A KR20170091141 A KR 20170091141A KR 101946826 B1 KR101946826 B1 KR 101946826B1
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Abstract

신호 처리 장치는, 측정 대상에서 시간에 따른 전류 또는 전압의 변화를 나타내는 제1 신호를 측정하는 신호 측정부; 상기 제1 신호에서 자기 회귀 모형을 적용하여 노이즈를 추출하고, 상기 제1 신호에서 상기 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부; 및 상기 노이즈가 제거된 제1 신호에 구간 평균법을 적용하여 평탄화한 제2 신호를 생성하는 신호 보정부를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치는 높은 변동 폭을 가진 측정 신호를 자기회귀모형을 적용하여 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 측정 신호를 구간 평균법을 적용하여 평탄화하는 바, 보다 정확한 분석이 가능한 신호를 생성할 수 있다.

Description

신호 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for processing signal}
본 발명은 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 측정된 신호에 포함된 노이즈를 효과적으로 제거하고, 변동폭을 축소시켜 측정된 신호의 특성을 용이하게 파악할 수 있는 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
[국가지원 연구개발에 대한 설명]
본 연구는 중소기업기술정보진흥원의 주관 하에 중소기업청의 산학연협력기술개발(실시간 용접결합감지를 위한 지능형 신호처리장치 개발, 과제 고유번호: 1425103399)의 지원에 의하여 이루어진 것이다.
산업현장에서는 수많은 신호가 측정되고 분석이 된다. 이러한 측정신호를 분석하는 가장 기본적인 방법은 측정된 신호의 형태를 시간영역에서 관측하여 신호를 발생시킨 시스템의 특성을 파악하게 된다. 그렇지만 신호자체의 크기 변동이 심한 신호의 경우는 외관상으로 신호의 특성파악이 매우 힘들게 된다.
예시적으로, 자동 아크 용접 시에 측정되는 전류 신호는 용접 작업의 특성상 신호 변동이 매우 심한 형태를 가질 뿐만 아니라, 순간적으로 발생하는 노이즈에 의하여 신호를 정확하게 관찰하기 어려운 문제점이 있다.
즉, 측정되는 신호에서 발생하는 노이즈를 제거하고 변동성이 큰 신호에 대한 일률적인 신호 처리를 수행하여, 측정되는 신호의 특성을 정확하게 파악할 수 있는 장치 및 방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 변동성이 높은 신호에서 노이즈 성분을 제거하고 이를 평탄화하여, 측정 신호의 특성을 보다 정확하게 분석할 수 있는 신호 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치는 측정 대상에서 시간에 따른 전류 또는 전압의 변화를 나타내는 제1 신호를 측정하는 신호 측정부, 상기 제1 신호에서 자기 회귀 모형을 적용하여 노이즈를 추출하고, 상기 제1 신호에서 상기 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부 및 상기 노이즈가 제거된 제1 신호에 구간 평균법을 적용하여 상기 노이즈가 제거된 제1 신호를 평탄화한 제2 신호를 생성하는 신호 보정부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 노이즈 제거부는 하기 수학식 1로 표현되는 자기 회귀 모형에 따른 산출 신호와 상기 제1 신호의 차이를 상기 노이즈로 추출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017068921479-pat00001
(
Figure 112017068921479-pat00002
는 시간 t에서의 신호 값이며
Figure 112017068921479-pat00003
는 AR계수이고,
Figure 112017068921479-pat00004
는 시간 t에서의 노이즈)
일 실시예에서, 상기 신호 보정부는 상기 제1 신호에서 특정 구간의 연속된 데이터의 평균을 계산하여 상기 특정 구간의 대표치로 삼고, 이후 구간을 시간 축을 따라 이동시키면서 연속적으로 대표치를 구하여, 상기 제1 신호를 평탄화한 제2 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 신호는 신호의 변동 폭이 높은 신호일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호 측정부는 용접기에서 출력되는 전류 또는 전압의 변화를 측정하여 상기 제1 신호를 생성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 신호 측정부, 노이즈 제거부, 신호 보정부를 포함하는 신호 처리 장치를 이용하여 측정 신호를 보정하는 신호 처리 방법으로, 상기 신호 처리 장치가, 측정 대상에서 시간에 따른 전류 또는 전압의 변화를 나타내는 제1 신호를 측정하는 단계; 상기 신호 처리 장치가, 상기 제1 신호에 자기 회귀 모형을 적용하여 노이즈를 추출하고, 상기 제1 신호에서 상기 노이즈를 제거하는 단계; 및 상기 신호 처리 장치가, 상기 노이즈가 제거된 제1 신호에 구간 평균법을 적용하여 상기 노이즈가 제거된 제1 신호를 평탄화한 제2 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 노이즈 제거 단계는 상기 노이즈 제거부에서 수행되며, 상기 노이즈 제거부는 하기 수학식 1로 표현되는 자기 회귀 모형에 따른 산출 신호와 상기 제1 신호의 차이를 상기 노이즈로 추출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017068921479-pat00005
(
Figure 112017068921479-pat00006
는 시간 t에서의 신호 값이며
Figure 112017068921479-pat00007
는 AR계수이고,
Figure 112017068921479-pat00008
는 시간 t에서의 노이즈)
일 실시예에서, 상기 제2 신호 생성단계는 상기 신호 보정부에서 수행되며, 상기 신호 보정부는 상기 제1 신호에서 특정 구간의 연속된 데이터의 평균을 계산하여 상기 특정 구간의 대표치로 삼고, 이후 구간을 시간 축을 따라 이동시키면서 연속적으로 대표치를 구하여, 상기 제1 신호를 평탄화한 제2 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 신호는 신호의 변동 폭이 높은 신호일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 신호의 생성은 상기 신호 측정부에서 수행되며,
상기 신호 측정부는 용접기에서 출력되는 전류 또는 전압의 변화를 측정하여 상기 제1 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치 및 방법에 의하면, 높은 변동 폭을 가진 측정 신호를 자기회귀모형을 적용하여 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 측정 신호를 구간 평균법을 적용하여 평탄화하는 바, 보다 정확한 분석이 가능한 신호를 생성할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 신호 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 신호 측정부에서 측정된 제1 신호를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 3은 도 2의 그래프에 구간 평균화법을 적용한 신호를 도시한 그래프이다.
도 4는 이상 상태의 제1 신호를 도시한 그래프이다.
도 5는 도 4의 그래프에 구간 평균화법을 적용한 신호를 도시한 그래프이다.
도 6은 피크 노이즈를 포함하고 있는 제1 신호를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 7은 도 6의 그래프에 구간 평균화법을 적용한 신호를 도시한 그래프이다.
도 8은 노이즈 성분을 포함하고 있는 제1 신호의 일부분을 확대한 그래프이다.
도 9은 도 8의 제1 신호와 자기 회귀법에 따라 산출된 신호를 비교 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법의 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당 업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로 기술된 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 신호 처리 장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 신호 측정부에서 측정된 제1 신호를 개략적으로 도시한 그래프이며, 도 3은 도 2의 그래프에 구간 평균화법을 적용한 신호를 도시한 그래프이고, 도 4는 이상 상태의 제1 신호를 도시한 그래프이며, 도 5는 도 4의 그래프에 구간 평균화법을 적용한 신호를 도시한 그래프이고, 도 6은 피크 노이즈를 포함하고 있는 제1 신호를 개략적으로 도시한 그래프이며, 도 7은 도 6의 그래프에 구간 평균화법을 적용한 신호를 도시한 그래프이고, 도 8은 노이즈 성분을 포함하고 있는 제1 신호의 일부분을 확대한 그래프이며, 도 9은 도 8의 제1 신호와 자기 회귀법에 따라 산출된 신호를 비교 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 신호 처리 장치(10)는 신호 측정부(100), 노이즈 제거부(110), 신호 보정부(120)를 포함한다. 실시예들에 따른 신호 처리 장치 및 이를 구성하는 각각의 장치 또는 부(unit)는, 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 신호 처리 장치의 각각의 구성요소는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 하드웨어는 CPU(Central Processing Unit) 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 신호 측정부(100)는, 외부의 전기적 신호를 측정하기 위한 하드웨어 및 이를 제어하여 측정을 수행하고 측정값을 처리함으로써 후속 처리를 위한 형태로 변환하는 소프트웨어의 조합을 지칭할 수 있다.
신호 측정부(100)는 측정 대상에서 시간에 따른 전류 또는 전압의 변화를 나타내는 제1 신호(S1)를 측정할 수 있다. 신호 측정부(100)는 특정 시간 동안 피측정물에 흐르는 전류 및 전압을 검출할 수 있으며, 이를 시간 별 출력 데이터를 산출할 수 있다.
여기서, 신호 측정부(100)에서 측정되는 제1 신호(S1)는 자동 아크 용접장치의 정상 용접 여부를 모니터링 하기 위해, 용접 시간에 따라 출력되는 전압 또는 전류 값일 수 있고, 신호 처리 장치는 자동 아크 용접장치의 정상 용접 여부를 모니터링 하기 위한 기초 데이터 값일 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 신호(S1)는 신호의 변동폭이 높은 상태일 수 있다. 제1 신호(S1)의 최대값은 최소값대비 약 10배 이상의 크기를 가질 수 있다. 도 2는 이상 신호나 노이즈의 발생이 없는 정상 출력을 도시한 그래프이고, 도 4는 이상 신호를 포함하고 있는 이상 출력을 도시한 그래프이다. 도 2의 제1 신호(S1)는 약 50A부터 약 500A까지 변동 폭을 가진 상태로 출력될 수 있고, 도 4의 1 신호(S1) 또한 약 50A부터 약500A까지 변동 폭을 가진 상태로 출력되고 있다. 도 4의 제1 신호(S1)의 경우, 일부 최대폭에 변동이 외관상 감지되나 도 2의 제1 신호(S1)와의 차이점이 확연하게 들어날 정도는 아니며, 두 신호의 비교가 명확하게 수행되기 어려운 부분이 있다. 즉, 변동 폭이 매우 큰 신호의 경우 일부 변화가 발생하더라도 그 변화가 외관상 두드러지게 인지되지 않아 모니터링의 기초 데이터 값으로 부적합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 보정부(120)는 변동 폭이 큰 신호를 평탄화하는 보정을 수행할 수 있다. 즉, 신호 보정부(120)는 구간 평균법을 적용하여 제1 신호(S1)를 평탄화한 제2 신호(S2)를 생성할 수 있다.
신호 보정부(120)는 측정된 제1 신호(S1)에서 특정 구간의 연속된 데이터의 평균을 계산하여 그 구간의 대표치로 삼고 이후 구간을 시간 축을 따라 이동시키면서 연속적으로 평균치를 구하여 원래의 측정된 제1 신호(S1)의 복잡한 형상을 평탄화한 제2 신호(S2)를 생성할 수 있다. 즉, 신호 보정부(120)는 일정 시간을 기준으로 출력되는 신호 값들을 평균한 결과값을 출력 값으로 변환하는 보정을 수행하여 신호의 변동폭을 감소키는 보정을 수행할 수 있다. 여기서, 특정 구간 및 특정 시간은 측정된 신호의 타입 및 적용되는 환경에 따라 달라질 수 있다.
신호 보정부(120)에서 도 2의 제1 신호(S1)를 보정한 제2 신호(S2)가 도 3에 도시되어 있으며, 도 4의 제1 신호(S1)를 보정한 제2 신호(S2)가 도 5에 도시되어 있다. 도 3에서, 제2 신호(S2)는 155A에서 160A까지의 구간에서 변동될 수 있으며, 이를 정상 변동 폭 또는 대표치라 정의할 수 있다. 도 5에서, 제2 신호(S2)는 상기 정상 변동 폭을 벗어나는 것을 확인할 수 있으며, 외관상 두 그래프를 간단히 육안으로 확인하더라도 도 5의 이상 작동이 인지될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 보정부(120)는 구간 평균화 보정을 통해 보다 객관적인 데이터로의 신호 처리를 제공할 수 있다.
다만, 이러한 신호 보정부(120)의 보정 시, 노이즈(a)가 크게 존재하는 경우 구간 평균화 값에 대한 오차가 발생할 수 있다. 도 6은 도 2의 제1 신호(S1) 값에 노이즈(a)를 추가한 것이며, 도 7은 이를 구간 평균화한 그래프이다. 정상적인 결과값에 일부 노이즈(a)가 섞여있는 이러한 케이스에서 구간 평균화한 결과값은 정상 데이터와 크게 상이할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 제거부(110)는 상술한 구간 평균화 이전에 이러한 노이즈(a)를 제거하는 과정을 수행한다.
노이즈 제거부(110)는 자기 회귀 모형(Autoregressive)을 적용하여 노이즈(a)를 추출하고, 측정된 제1 신호(S1)에서 노이즈(a)를 제거한다. 노이즈 제거부(110)는 하기 수학식 1로 표현되는 자기 회귀 모형에 따른 산출 신호(X)와 제1 신호(S1)의 차이를 노이즈(a)로 추출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017068921479-pat00009
도 8은 노이즈를 포함하고 있는 제1 신호(S1)를 확대한 그래프이다. 즉, 실제 측정된 값을 도시한 것이다. 자기 회귀 모형에 의하면 특정 시간의 신호 값은 이전 측정치와 계수들의 합을 곱한 값으로 표시될 수 있는 바, 이러한 값을 그래프로 도시한 값은 도 9의 산출 신호(X)로 나타날 수 있다. 그리고, 제1 신호(S1)와 산출 신호(X)와의 차이점은 노이즈(a)에 해당하기에 각 시간에서의 노이즈(a)가 추출될 수 있다. 자기 회귀 모형의 차수를 증가시키게 되면 본래 측정되는 신호의 특성을 더욱 정확하게 모델링 할 수 있으나, 모델링 차수는 측정된 신호의 타입 및 적용되는 환경에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
노이즈 제거부(110)는 산출된 노이즈(a)를 제1 신호(S1)에서 제거할 수 있고, 노이즈(a)가 제거된 제1 신호(S1`)를 신호 보정부(120)로 제공할 수 있다. 신호 보정부(120)는 노이즈(a)가 제거된 제1 신호(S1`)에 구간 평균법을 적용하여 제1 신호(S1)를 평탄화한 제2 신호(S2)를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치는 높은 변동 폭을 가진 측정 신호를 자기회귀모형을 적용하여 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 측정 신호를 구간 평균법을 적용하여 평탄화하는 바, 보다 정확한 분석이 가능한 신호를 생성할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법에 대해 설명하도록 한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법의 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 제1 신호 측정 단계(S110), 노이즈 제거 단계(S120), 제2 신호 생성 단계(S130)를 포함한다.
여기서, 상술한 각 단계를 수행하는 신호 처리 장치는 상술한 도 1의 신호 처리 장치(10)일 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 또한, 본 실시예의 설명을 위해 도 1 내지 도 9가 참조될 수 있다.
먼저, 제1 신호를 측정한다(S110).
신호 처리 장치(10)는 신호 측정부(100), 노이즈 제거부(110), 신호 보정부(120)를 포함할 수 있고, 제1 신호의 측정은 신호 측정부(100)에서 수행될 수 있다.
신호 측정부(100)는 측정 대상에서 시간에 따른 전류 또는 전압의 변화를 나타내는 제1 신호(S1)를 측정할 수 있다. 신호 측정부(100)는 특정 시간 동안 피측정물에 흐르는 전류 및 전압을 검출할 수 있으며, 이를 시간 별 출력 데이터를 산출할 수 있다.
여기서, 신호 측정부(100)에서 측정되는 제1 신호(S1)는 자동 아크 용접장치의 정상 용접 여부를 모니터링 하기 위해, 용접 시간에 따라 출력되는 전압 또는 전류 값일 수 있고, 신호 처리 장치는 자동 아크 용접장치의 정상 용접 여부를 모니터링하기 위한 기초 데이터 값일 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 신호(S1)는 신호의 변동폭이 높은 상태일 수 있다. 제1 신호(S1)의 최대값은 최소값대비 약 10배 이상의 크기를 가질 수 있다. 즉, 변동 폭이 매우 큰 신호의 경우 일부 변화가 발생하더라도 그 변화가 외관상 두드러지게 인지되지 않아 모니터링의 기초 데이터 값으로 부적합할 수 있다. 그리고, 변동 폭이 매우 큰 신호를 평탄화하더라도 노이즈(a)가 크게 존재하는 경우 구간 평균화 값에 대한 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 하기와 같은 노이즈 제거 단계(S120)와 측정 신호를 평탄화하는 단계(S130)를 포함한다.
이어서, 제1 신호(S1)에서 노이즈를 제거한다(S120).
노이즈(a)의 제거는 노이즈 제거부(110)에서 수행될 수 있다. 노이즈 제거부(110)는 자기 회귀 모형(Autoregressive)을 적용하여 노이즈(a)를 추출하고, 측정된 제1 신호(S1)에서 노이즈(a)를 제거한다. 노이즈 제거부(110)는 하기 수학식 1로 표현되는 자기 회귀 모형에 따른 산출 신호(X)와 제1 신호(S1)의 차이를 노이즈(a)로 추출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017068921479-pat00010
(
Figure 112017068921479-pat00011
는 시간 t에서의 신호 값이며
Figure 112017068921479-pat00012
는 AR계수이고,
Figure 112017068921479-pat00013
는 시간 t에서의 노이즈)
도 8은 노이즈를 포함하고 있는 제1 신호(S1)를 확대한 그래프이다. 즉, 실제 측정된 값을 도시한 것이다. 자기 회귀 모형에 의하면 특정 시간의 신호 값은 이전 측정치와 계수들의 합을 곱한 값으로 표시될 수 있는 바, 이러한 값을 그래프로 도시한 값은 도 9의 산출 신호(X)로 나타날 수 있다. 그리고, 제1 신호(S1)와 산출 신호(X)와의 차이점은 노이즈(a)에 해당하기에 각 시간에서의 노이즈(a)가 추출될 수 있다. 자기 회귀 모형의 차수를 증가시키게 되면 본래 측정되는 신호의 특성을 더욱 정확하게 모델링 할 수 있으나, 모델링 차수는 측정된 신호의 타입 및 적용되는 환경에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
노이즈 제거부(110)는 산출된 노이즈(a)를 제1 신호(S1)에서 제거할 수 있고, 노이즈(a)가 제거된 제1 신호(S1`)를 신호 보정부(120)로 제공할 수 있다.
이어서, 제2 신호를 생성한다(S130).
제2 신호의 생성은 신호 보정부(120)에서 수행될 수 있다. 신호 보정부(120)는 변동 폭이 큰 신호를 평탄화하는 보정을 수행할 수 있다. 즉, 신호 보정부(120)는 구간 평균법을 적용하여 제1 신호(S1)를 평탄화한 제2 신호(S2)를 생성할 수 있다.
신호 보정부(120)는 측정된 제1 신호(S1)에서 특정 구간의 연속된 데이터의 평균을 계산하여 그 구간의 대표치로 삼고 이후 구간을 시간 축을 따라 이동시키면서 연속적으로 평균치를 구하여 원래의 측정된 제1 신호(S1)의 복잡한 형상을 평탄화한 제2 신호(S2)를 생성할 수 있다. 즉, 신호 보정부(120)는 일정 시간을 기준으로 출력되는 신호 값들을 평균한 결과값을 출력 값으로 변환하는 보정을 수행하여 신호의 변동폭을 감소키는 보정을 수행할 수 있다. 여기서, 특정 구간 및 특정 시간은 측정된 신호의 타입 및 적용되는 환경에 따라 달라질 수 있다.
제2 신호(S2)는 제1 신호(S1)대비 변동폭이 큰 폭으로 감소한 상태로 보정된 신호로 외관상 정상 신호와 이상 신호와의 차이를 육안으로 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 구간 평균화 보정을 통해 보다 객관적인 데이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 높은 변동 폭을 가진 측정 신호를 자기회귀모형을 적용하여 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 측정 신호를 구간 평균법을 적용하여 평탄화하는 바, 보다 정확한 분석이 가능한 신호를 생성할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 신호 처리 방법에 의한 동작은, 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 신호 처리 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 신호 처리 장치
100: 신호 측정부
110: 노이즈 제거부
120: 신호 보정부

Claims (10)

  1. 용접기에서 출력되는 전류 또는 전압의 변화를 측정하여 용접 시간에 따른 전류 또는 전압의 변화를 나타내는 제1 신호를 생성하는 신호 측정부;
    상기 제1 신호에서 하기 수학식 1로 표현되는 자기 회귀 모형을 적용하여 노이즈를 추출하고, 상기 제1 신호에서 상기 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부; 및
    상기 노이즈가 제거된 제1 신호에 구간 평균법을 적용하여 평탄화한 제2 신호를 생성하는 신호 보정부를 포함하되,
    상기 신호 보정부는 상기 제1 신호에서 특정 구간의 연속된 데이터의 평균을 계산하여 상기 특정 구간의 대표치로 삼고, 이후 구간을 시간 축을 따라 이동시키면서 연속적으로 대표치를 구하여 상기 제2 신호를 생성하는 신호 처리 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112018080280416-pat00032

    (
    Figure 112018080280416-pat00033
    는 시간 t에서의 신호 값이며
    Figure 112018080280416-pat00034
    는 AR계수이고,
    Figure 112018080280416-pat00035
    는 시간 t에서의 노이즈)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 노이즈가 발생하지 않은 정상 출력의 제1 신호의 최대 값의 크기는 최소 값의 크기에 10배에 해당하는 신호 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 신호 측정부, 노이즈 제거부, 신호 보정부를 포함하는 신호 처리 장치를 이용하여 측정 신호를 보정하는 신호 처리 방법에 있어서,
    상기 신호 측정부가, 용접기에서 출력되는 전류 또는 전압의 변화를 측정하여 용접 시간에 따른 전류 또는 전압의 변화를 나타내는 제1 신호를 생성하는 단계;
    상기 노이즈 제거부가, 상기 제1 신호에 하기 수학식 1로 표현되는 자기 회귀 모형을 적용하여 노이즈를 추출하고, 상기 제1 신호에서 상기 노이즈를 제거하는 단계; 및
    상기 신호 보정부가, 상기 노이즈가 제거된 제1 신호에 구간 평균법을 적용하여 평탄화한 제2 신호를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 신호 보정부는 상기 제1 신호에서 특정 구간의 연속된 데이터의 평균을 계산하여 상기 특정 구간의 대표치로 삼고, 이후 구간을 시간 축을 따라 이동시키면서 연속적으로 대표치를 구하여 상기 제2 신호를 생성하는 신호 처리 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112018080280416-pat00018

    (
    Figure 112018080280416-pat00019
    는 시간 t에서의 신호 값이며
    Figure 112018080280416-pat00020
    는 AR계수이고,
    Figure 112018080280416-pat00021
    는 시간 t에서의 노이즈)
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 노이즈가 발생하지 않은 정상 출력의 제1 신호의 최대 값의 크기는 최소 값의 크기에 10배에 해당하는 신호 처리 방법.
  10. 삭제
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