KR101986400B1 - 용접 품질을 모니터링하는 시스템 및 방법 - Google Patents

용접 품질을 모니터링하는 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101986400B1
KR101986400B1 KR1020147030446A KR20147030446A KR101986400B1 KR 101986400 B1 KR101986400 B1 KR 101986400B1 KR 1020147030446 A KR1020147030446 A KR 1020147030446A KR 20147030446 A KR20147030446 A KR 20147030446A KR 101986400 B1 KR101986400 B1 KR 101986400B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
quality
standard deviation
welding process
welding
average
Prior art date
Application number
KR1020147030446A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150007293A (ko
Inventor
조셉 에이 다니엘
Original Assignee
링컨 글로벌, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/453,124 external-priority patent/US8884177B2/en
Application filed by 링컨 글로벌, 인크. filed Critical 링컨 글로벌, 인크.
Publication of KR20150007293A publication Critical patent/KR20150007293A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101986400B1 publication Critical patent/KR101986400B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0953—Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

아크 용접 시스템 및 방법이 개시된다. 시스템은 파 형상 상태에 따라서 용접 처리 중의 각종 변수를 모니터링하고 그에 따라 변수들을 가중하며, 용접 결함을 검출하고, 결함의 가능한 원인들을 진단하고, 용접의 전체적인 품질을 정량화하고, 양질의 용접을 표시하는 데이터를 획득 및 이용하고, 자동화 용접 처리의 생산 및 품질 제어를 개선하고, 적당한 용접 기술을 교시하고, 용접 처리의 비용 절감을 확인하고, 다른 용접 처리 또는 응용을 위한 사전 설정으로서 사용되는 최적의 용접 설정을 도출할 수 있다.

Description

용접 품질을 모니터링하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING WELD QUALITY}
관련 출원
본 출원은 2009년 11월 13일자 출원한 미국 가특허 출원 제61/261,079호를 우선권 주장하여 2010년 5월 7일자 출원한 미국 특허 출원 제12/775,729호를 우선권 주장하는 일부 계속(CIP) 특허 출원으로서 출원된다.
기술 분야
본 발명은 전기 아크 용접에 관한 것으로, 특히 용접 처리 중의 각종 변수를 모니터링하고 그에 따라 변수들을 가중처리하며, 용접 품질을 정량화하고, 양질의 용접을 표시하는 데이터를 획득 및 이용하고, 자동화 용접 처리의 생산 및 품질 제어를 개선하고, 적당한 용접 기술을 교시하고, 용접 처리의 비용 절감을 확인하고, 다른 용접 처리 또는 응용을 위한 사전 설정으로서 사용되도록 최적의 용접 설정을 도출하는 시스템, 방법 및 장치에 관한 것이다.
여러 가지 상이한 조건 및 파라미터가 결과적인 용접의 전반적인 품질에 기여한다. 따라서, 전기 아크 용접기 제조자는 제조 설비에서의 동작 중에 용접의 품질 및 용접기의 효율을 결정하기 위해 용접기의 동작을 모니터링하려고 시도한다. 전기 아크 용접기를 모니터링하는 하나의 시도는 베이디아(Vaidya)에게 허여된 미국 특허 제6,051,805호(이하 "베이디아 특허"라고 함)에 예시되어 있고, 여기에서는 컴퓨터 또는 다른 프로그램형 기기를 이용하여 용접 동작의 평균 전류 및 효율을 모니터링하고, 상기 효율은 워크 시프트(work shift)의 전체 시간에 대하여 용접이 수행되는 시간의 비율로서 표현된다. 표준 기술에 따라서, 이 개시된 모니터링 시스템은 RAM 및 EPROM과 같은 표준 액세서리를 구비한 중앙 처리 장치의 형태로 된 제1 제어 회로를 포함한다. 제2 제어 회로는 모니터링 절차 중에 정보를 입력 및 출력하기 위해 상기 제1 회로에 접속된다. 모니터는 수 시간 동안 또는 최대 999 시간 동안 계속되는 것으로 개시된 소정의 시구간 동안 정보를 수집한다. 모니터는 용접 효율을 결정하고 시간을 모니터링하여 전체 효율에 대한 평균 전류 및 누적 아크 용접 시간을 결정한다.
베이디아 특허는 전류 및 와이어 공급 속도뿐만 아니라 용접 절차 중의 가스 흐름을 모니터링하는 능력을 개시하고 있다. 이러한 모든 정보는 용접 처리 중의 용접기의 동작 특성을 후속적으로 검색하기 위해 적당한 메모리 소자에 저장된다. 이 방법으로, 용접기의 생산성을 측정하여 비용 효율성 및 기타의 파라미터를 계산할 수 있다. 베이디아 특허에서 제시한 것처럼 전기 아크 용접기의 모니터링은 용접 처리 중의 평균 전류를 측정하기 위해 다른 제조자에 의해 시도되었다. 그러나, 용접 처리 중의 평균 전류, 전압, 와이어 공급 속도 또는 기타의 파라미터를 측정하는 것 및 이러한 데이터를 이용하여 용접 동작의 성능을 기록하는 것은 만족스럽지 못하였다. 과거에는 모니터링 장치가 모니터링 대상 파라미터에 대한 사전 지식을 갖고 있지 않았다.
따라서, 베이디아 특허에서 개시된 기술을 이용하더라도 과거에 전류, 전압 및 와이어 공급 속도와 같은 파라미터를 모니터링하는 것은 응답에 있어서 혼란스러웠고, 전기 아크의 실제 안정성의 결정 또는 용접 처리가 바람직한 파라미터 값 이상인지 이하인지의 결정이 불가능하였다. 이 정보는 용접 사이클의 거절 및/또는 용접 사이클 중에 수행되는 용접의 품질을 바람직한 정확도로 결정하기 위해 알아야 한다. 요약하자면, 각종의 용접 처리에 사용될 때 전기 아크 용접기의 동작을 모니터링하는 것은 용접을 수행하는 동안 용접 처리를 평가할 목적으로 사용될 수 있는 사전 지식이 없기 때문에 만족스럽지 못하였다.
이러한 단점을 극복하기 위해, 슈(Hsu)에게 허여된 미국 특허 제6,441,342호(이하 "슈의 특허"라고 함)에는 용접기가 용접기의 동작에 대한 정보를 생성하는 선택형 아크 용접 처리를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링하는 모니터 및 방법이 개시되어 있다. 그러므로, 표준형의 고출력 컴퓨터 기술의 사용은 모니터에 의해 발생된 동일하게 정밀한 지능 데이터에 대하여 사용될 수 있다. 슈의 특허의 모니터 및 모니터링 시스템은 용접 처리 중에 공지의 정보를 이용한다. 이 정보는 고정되고 변하지 않는다. 모니터는 실제 성능과 비교되는 사전 지식을 이용하기 위해 특정 양태의 용접 처리에 집중한다. 따라서, 선택된 파라미터의 안정성 및 수락가능한 크기 또는 레벨은 특정 양태의 용접 처리 중에 결정된다. 용접 처리는 모니터링 전에 공지의 바람직한 파라미터를 가진 고정된 시간 세그멘트로 분리된다. 그 다음에, 이 데이터는 공지의 컴퓨터 기술에 의해 처리되어 용접 사이클의 양태를 평가할 수 있다.
슈의 특허에는 용접 처리가 일련의 급하게 반복하는 파 형상(wave shape)을 발생하는 전기 아크 용접기에 의해 실행되는 것이 개시되어 있다. 각각의 파 형상은 사이클 시간으로 용접 사이클을 구성한다. 각각의 용접 사이클(즉, 파 형상)은 용접기의 동작을 제어하기 위해 사용되는 공지의 파 형상 발생기에 의해 생성된다. 이러한 파 형상은 펄스 용접 처리, 배경 전류의 상태, 램프업(ramp up), 피크 전류, 램프다운(ramp down), 및 그 다음에 배경 전류로의 복귀와 같은 복수의 상태로 분할된다. 공지의 구동 파 형상을 발생된 아크 특성의 시간 세그멘트로서 규정된 복수의 상태로 분할함으로써, 임의의 선택된 하나의 상태가 모니터링될 수 있다. 사실, 많은 상태들이 다중화될 수 있다. 예를 들면, 펄스 용접 처리에서는 피크 전류와 관련된 상태가 모니터링될 수 있다. 슈의 특허에는 용접 처리의 상태가 바람직하게는 1.0 kHz를 초과하는 높은 비율로 판독함으로써 모니터링되는 것이 개시되어 있다. 전류, 전압 또는 와이어 공급 속도와 같은 각각의 실제 용접 파라미터는 펄스 용접 처리에서 사용되는 파 형상의 각각의 피크 전류 상태 중에 복수 회 검출된다. 이 방식에서, 램프업, 램프다운 및 배경 전류는 피크 전류 상태의 처리를 모니터링하는 동안에 무시된다.
따라서, 피크 전류가 공지의 피크 전류와 비교된다. 피크 전류의 함수는 전기 아크 용접기로부터 출력된 실제 피크 전류의 변동을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 슈의 특허에서, 커맨드 피크 전류의 하측 및 상측에서의 최소 레벨 및 최대 레벨은 펄스 용접 파 형상의 각각의 피크 전류 상태 중에 피크 전류의 레벨을 복수 회 결정하기 위해 사용된다. 전류가 최대치를 초과할 때마다 또는 최소치 미만으로 될 때마다, 이 이벤트는 각각의 파 형상 중에 카운트된다. 총 편차(deviation) 또는 이벤트는 용접 시간(즉, 용접 처리 또는 용접 처리의 어떤 중요한 부분이 실행되는 동안의 시간) 동안 카운트된다. 만일 이 카운트가 파 형상 마다 또는 용접 시간 중에 정해진 수를 넘어서면, 이 특수한 용접 처리가 바람직하지 않은 용접 조건에 있다는 경보가 발생될 수 있다. 게다가, 만일 상기 카운트가 최대 레벨을 초과하면, 그 용접은 거절된다. 이러한 능력은 표준 편차의 크기를 감지하기 위해 파 형상의 각각의 피크 전류 상태 중에 피크 전류를 복수 회 판독하기 위해 통계적 표준 편차 프로그램과 함께 사용된다. 실제로, 표준 편차는 컴퓨터 프로그램에 의한 실효치(root-mean-square, RMS) 편차 계산이다. 슈의 특허에서는 레벨 조건 및 안정성뿐만 아니라 평균 피크 전류가 계산 및 기록된다. 전류 또는 전압의 RMS는 모니터링되는 각각의 상태, 예를 들면, 펄스 파 형상의 피크 전류 상태에 대하여 또한 결정된다. 피크 전류 레벨 또는 표준 편차가 모니터링되지만, 배경 전류 스테이지가 전류 레벨 및 지속기간에 의해 모니터링될 수 있다.
슈의 특허에는 파 형상의 상태를 선택하고, 그 상태에 대한 바람직한 공지의 커맨드 신호를 그 모니터링되는 상태 중의 용접 처리의 실제 파라미터와 비교하는 것이 개시되어 있다. 상기 선택은 파형 발생기의 사전 지식에 기초를 둔다. 예를 들면, 특정의 와이어 공급 속도(WFS1)에서, 파형 발생기는 피크 전류를 조정하여 아크 길이를 제어하도록 프로그램된다. "통보된" 모니터는 그 다음에 이 와이어 공급 속도(WFS1)로 용접할 때 상기 피크 전류 세그멘트를 모니터링된 상태로서 선택한다. 그러나, 다른 와이어 공급 속도(WFS2)에서는 파형 발생기가 배경 시간을 조정하여 아크 길이(피크 전류는 아님)를 제어하도록 프로그램된다. "통보된" 모니터는 그 다음에 이 와이어 공급 속도(WFS2)로 용접할 때 상기 배경 시간을 모니터링된 상태 및 파라미터로서 선택한다. 이와 대조적으로, 후험적(posteriori) 모니터는 다른 와이어 공급 속도에서 아크 안정성을 검출하기 위해 다른 양태의 파형이 모니터링되어야 한다는 개념을 갖지 않는다. 이 예에서 와이어 공급 속도(WFS1)로 배경 시간을 모니터링하는 것 또는 와이어 공급 속도(WFS2)로 피크 전류를 모니터링하는 것은 매우 비효율적일 것이다. 따라서, 슈의 특허에는 바람직한 값에 대한 사전 지식을 이용하여 이러한 파 형상의 세그멘트를 모니터링하기 위해 파 형상의 시간 세그멘트를 이용하는 것이 개시되어 있다. 이것에 의해 전기 아크 용접 처리의 실제 모니터링이 가능해지고 이것은 전체 파 형상을 단순히 평균화하는 것이 아니다.
슈의 특허에 있어서, 모니터는 용접 처리 중에 발생하는 출력 파라미터를 단순히 판독하는 통상적인 처리와 대조적으로 사전 지식을 이용하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 모니터링은 통상의 행동이 시간의 함수이고 하나의 용접 처리 양태 동안에만 상이할 때 용접기의 통상 행동을 검출하는 작업을 크게 단순화시킨다. 슈의 특허의 교시는 바람직한 전압 레벨이 총 용접 사이클 중의 공지된 특성이기 때문에 일정 전압 처리에서의 전압을 모니터링하는 데는 적용할 수 없다. 그러나, 전압 및 전류가 모두 파 형상의 상이한 세그멘트 중에 변화하는 다른 용접 처리에 있어서, 슈의 특허의 방법은 파 형상의 선택된 세그멘트 중에 실제 파라미터가 모니터링되기 전에 안정성, RMS, 표준 편차, 평균, 최소치 이하 및 최대치 이상의 정확한 판독을 제공한다.
슈의 특허에 따르면, 펄스 용접 및 단락 회로 용접과 같은 시간 변화형 용접 처리는 일반적인 출력 정보 판독에 의해서가 아니고 정밀한 정확성으로 모니터링된다. 모니터는 파 형상의 선택된 상태 또는 세그멘트인 각 파형의 선택된 시간에 활성화된다. 모니터는 용접기의 전원 장치로 향하는 커맨드 신호 형태인 바람직한 파라미터와 실제 파라미터를 비교한다. 슈의 특허에서는 모니터링이 파 형상의 특정 세그멘트 동안에만 발생할 수 있다. 그러나 아크가 꺼진 때 또는 단락 회로가 있는 때와 같은 예외적인 이벤트에서는 아크를 재시작하고 및/또는 단락을 교정하기 위해 전압 감지 또는 전류 감지에 의한 전산화 서브루틴이 구현된다. 이 이벤트를 위한 서브루틴은 모니터링 프로그램과 병렬로 구현된다. 따라서, 이러한 예외는 모니터의 전체 동작에 영향을 주지 않는다. 이러한 서브루틴은 예외적 상태 또는 시간 세그멘트로서 구성된다. 이러한 예외적 상태 내의 파라미터 또는 신호는 전술한 것과 유사한 방식으로 모니터링된다.
슈의 특허에서, 오퍼레이터에 의한 캘린더 시간, 시프트 또는 이븐(even)에 대한 생산 정보는 용접기의 동작 또는 효율을 평가할 목적으로 누적될 수 있다. 파 형상의 특정 세그멘트 또는 상태를 모니터링함에 의한 각 용접 사이클의 모니터링은 시간의 경과에 따라 경험하는 바람직하지 않은 이벤트를 누적하게 한다. 이것은 또한 용접 처리가 결함 생성 용접을 실제로 생성하기 전에 오퍼레이터가 교정 동작을 취할 수 있도록 추세 분석을 가능하게 한다. 추세 분석, 결함 분석, 누적된 결함, 이러한 모든 아이템의 등록(logging) 및 전기 아크 용접기의 관련된 실시간 모니터링은 교정 동작과는 반대되는 금지 동작을 취하도록 시기적절한 방식으로 직접 개입을 가능하게 한다.
일반적인 발명 개념은 용접 처리 중의 각종 변수를 모니터링하고 그에 따라 변수들을 가중하며, 용접 품질을 정량화하고, 양질의 용접을 표시하는 데이터를 획득 및 이용하고, 용접 결함을 검출하고, 용접 결함의 가능한 원인을 진단하는 시스템, 방법 및 장치를 개시한다. 용접 품질 데이터는 자동화 용접 처리의 생산 및 품질 제어를 개선하고, 적당한 용접 기술을 교시하고, 용접 처리의 비용 절감을 확인하고, 다른 용접 처리 또는 응용을 위한 사전 설정으로서 사용되도록 최적의 용접 설정을 도출할 수 있게 한다. 일반적인 발명 개념의 각종 양태를 예시하는 예로서, 몇가지의 예시적인 시스템, 방법 및 장치가 여기에서 개시된다.
예시적인 일 실시형태에 따라서, 용접기가 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 선택된 아크 용접 처리- 이 선택된 처리는 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 -를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 (a) 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 각각 구성하는 일련의 신속히 반복하는 파 형상을 발생하는 단계와; (b) 상기 파 형상을 복수의 상태로 분할하는 단계와; (c) 선택된 용접 파라미터에 대한 데이터 집합을 획득하기 위해 소정의 시구간 동안 소정의 심문율(interrogation rate)로 상기 파 형상 상태 중의 하나에서 발생하는 선택된 용접 파라미터를 측정하는 단계와; (d) 각각의 시구간 동안에, 상기 데이터 집합으로부터 상기 선택된 용접 파라미터의 안정도 값을 계산하는 단계와; (e) 각각의 안정도 값을 예상 안정도 값과 비교하여 상기 안정도 값과 예상 안정도 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 판단하는 단계와; (f) 만일 상기 차가 역치를 초과하면, 상기 안정도 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치(magnitude weight)로 가중하고 상기 안정도 값을 파 형상에 대한 상기 파 형상 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하는 단계를 포함한다. 이 방식으로, 상기 방법은 이상치(outlier)를 구성하는 측정된 파라미터(즉, 데이터 집합 내의 아이템)에 복수의 가중치를 (예를 들면, 편차의 정도/크기 및 그 상태의 시간 기여도에 기초하여) 지정할 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 이상치는 용접 파라미터의 평균치로부터 벗어나는 3개의 표준 편차의 한계 외측에 있는 용접 파라미터의 측정치로서 규정된다. 이러한 예시적인 방법을 수행하는, 아크 용접기에 통합된 모니터가 또한 개시된다.
예시적인 일 실시형태에 따라서, 용접기가 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 선택된 아크 용접 처리- 이 선택된 처리는 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 -를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 용접 품질을 정량화(quantify)하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 (a) 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 각각 구성하는 일련의 신속히 반복하는 파 형상을 발생하는 단계와; (b) 상기 파 형상을 복수의 상태로 분할하는 단계와; (c) 소정의 시구간 동안 소정의 심문율로 하나 이상의 상태에서 발생하는 복수의 선택된 용접 파라미터를 용접 시간 동안 반복적으로 측정하는 단계와; (d) 상기 시구간 동안에 상기 선택된 용접 파라미터의 측정에 기초하여 각각에 상태에 대한 복수의 품질 파라미터를 계산하는 단계를 포함하고, 여기에서 상기 품질 파라미터는 용접의 전체 품질 측정치를 나타낸다. 이러한 예시적인 방법을 수행하는, 아크 용접기에 통합된 모니터가 또한 개시된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 (e) 각각의 시구간 동안 계산된 각각의 품질 파라미터의 값을 대응하는 예상 품질 파라미터 값과 비교하여 상기 계산된 품질 파라미터 값과 상기 예상 품질 파라미터 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 판단하는 단계와; (f) 만일 상기 차가 역치를 초과하면, 상기 계산된 품질 파라미터 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고 상기 계산된 품질 파라미터 값을 상기 상태를 포함한 파 형상에 대한 그 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하는 단계를 또한 포함한다. 이러한 예시적인 방법을 수행하는, 아크 용접기에 통합된 모니터가 또한 개시된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 심문율은 120 kHz이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 시구간은 약 250 ms이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 선택된 용접 파라미터는 각각의 상태에 대하여 소정 시구간 동안에 각각의 선택된 용접 파라미터에 대하여 취해진 측정의 카운트, 소정 시구간 동안의 평균 전압, 소정 시구간 동안의 실효치 전압(RMSV), 소정 시구간 동안의 전압 변동(Vvar), 소정 시구간 동안의 평균 전류, 소정 시구간 동안의 실효치 전류(RMSI), 및 소정 시구간 동안의 전류 변동(Ivar)을 포함하고, 여기에서 전압 = 소정 시구간 동안에 측정된 전압의 합/전압 측정의 카운트이며,
Figure 112014104169651-pct00001
이고, Vvar=RMSV-전압이고, 전류 = 소정 시구간 동안에 측정된 전류의 합/전류 측정의 카운트이며,
Figure 112014104169651-pct00002
이고, Ivar=RMSI-전류이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 카운트 평균(QCA)을 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00003
여기에서, N은 소정 시구간 동안의 용접 사이클의 총 수이고, counti는 소정 시구간에서 특정 용접 사이클에 대한 측정의 카운트를 말한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 카운트 표준 편차(QCSD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00004
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 카운트 표준 편차(QCSD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00005
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전압 평균(QVA)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00006
여기에서, N은 소정 시구간 동안의 용접 사이클의 총 수이고, voltagei는 소정 시구간에서 특정 용접 사이클에 대한 전압 측정치를 말한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전압 표준 편차(QVSD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00007
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전압 표준 편차(QVSD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00008
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전류 평균(QIA)을 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00009
여기에서, N은 소정 시구간 동안의 용접 사이클의 총 수이고, currenti는 소정 시구간에서 특정 용접 사이클에 대한 전류 측정치를 말한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전류 표준 편차(QISD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00010
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전류 표준 편차(QISD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00011
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전압 변동 평균(QVVA)을 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00012
여기에서, N은 소정 시구간 동안의 용접 사이클의 총 수이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전압 변동 표준 편차(QVVSD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00013
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전압 변동 표준 편차(QVVSD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00014
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전류 변동 평균(QIVA)을 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00015
여기에서, N은 소정 시구간 동안의 용접 사이클의 총 수이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전류 변동 표준 편차(QIVSD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00016
예시적인 일 실시형태에 있어서, 품질 파라미터는 하기와 같이 계산되는 각 상태에 대한 품질 전류 변동 표준 편차(QIVSD)를 포함한다.
Figure 112014104169651-pct00017
모니터링된 와이어 공급 속도(wire feed speed, WFS)에 기초한 유사한 품질 파라미터는 예를 들면 품질 와이어 공급 속도 평균(QWA), 품질 와이어 공급 속도 표준 편차(QWSD), 품질 와이어 공급 속도 변동 평균(QWVA), 및 품질 와이어 공급 속도 변동 표준 편차(QWVSD)와 같이 유사한 방식으로 또한 계산될 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 (e) 메트릭의 품질 파라미터를 이용하여 후속 용접을 평가하는 단계를 또한 포함한다. 이러한 예시적인 방법을 수행하는, 아크 용접기에 통합된 모니터가 또한 개시된다.
예시적인 일 실시형태에 따라서, 용접기가 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 아크 용접 처리에 따라 용접을 수행할 때, 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 실질적으로 동일한 조건 하에서 실질적으로 동일한 아크 용접 처리- 이 선택된 처리는 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 -에 따라 수행되는 복수의 용접을 평가하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 각각의 용접 중에, (a) 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 각각 구성하는 일련의 신속히 반복하는 파 형상을 발생하는 단계와; (b) 상기 파 형상을 복수의 상태로 분할하는 단계와; (c) 선택된 용접 파라미터에 대한 데이터 집합을 획득하기 위해 소정의 시구간 동안 소정의 심문율로 상기 상태들 중의 하나에서 발생하는 선택된 용접 파라미터를 측정하는 단계와; (d) 각각의 시구간 동안에, 상기 데이터 집합으로부터 상기 선택된 용접 파라미터의 품질 값을 계산하는 단계와; (e) 각각의 품질 값을 예상 품질 값과 비교하여 상기 품질 값과 상기 예상 품질 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 판단하는 단계와; (f) 만일 상기 차가 역치를 초과하면, 상기 품질 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고 상기 품질 값을 파 형상에 대한 상기 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하는 단계와; (g) 용접 시간 동안에 획득된 임의의 가중된 품질 값을 포함한 모든 품질 값을 이용하여 용접에 대한 품질 스코어를 결정하는 단계를 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 (h) 상기 품질 스코어가 제1의 미리 규정된 품질 스코어 범위 내에 있는 경우 용접을 거절하는 단계와; (i) 상기 품질 스코어가 제2의 미리 규정된 품질 스코어 범위 내에 있는 경우 용접을 수락하는 단계를 또한 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 (h) 각 용접을 그 대응하는 품질 스코어와 영구적으로 연관시키는 단계를 또한 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 심문율은 120 kHz이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 시구간은 약 250 ms이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 선택된 용접 파라미터는 아크 전류이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 선택된 용접 파라미터는 아크 전압이다.
예시적인 일 실시형태에 따라서, 통합형 모니터를 포함한 전기 아크 용접기를 이용하여 아크 용접 처리- 상기 용접기는 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 아크 용접 처리를 수행하는 것이고, 상기 모니터는 실제 용접 파라미터의 모니터링이 가능한 것이며, 상기 아크 용접 처리는 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 -를 수작업으로 수행하는 개인(즉, 오퍼레이터)에게 명령을 제공하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 (a) 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 각각 구성하는 일련의 신속히 반복하는 파 형상을 발생하는 단계와; (b) 상기 파 형상을 복수의 상태로 분할하는 단계와; (c) 선택된 용접 파라미터에 대한 데이터 집합을 획득하기 위해 소정의 시구간 동안 소정의 심문율로 상기 상태들 중의 하나에서 발생하는 선택된 용접 파라미터를 측정하는 단계와; (d) 각각의 시구간 동안에, 상기 데이터 집합으로부터 상기 선택된 용접 파라미터의 품질 값을 계산하는 단계와; (e) 각각의 품질 값을 예상 품질 값과 비교하여 상기 품질 값과 상기 예상 품질 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 판단하는 단계와; (f) 만일 상기 차가 역치를 초과하면, 상기 품질 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고 상기 품질 값을 파 형상에 대한 상기 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하는 단계와; (g) 임의의 가중치를 포함한 품질 값을 이용하여 용접에 대한 현재의 집성 품질 스코어를 갱신하는 단계와; (h) 상기 현재의 집성 품질 스코어가 용접 처리 중에 미리 규정된 수락가능한 품질 스코어 범위 내에 있는지 판단하는 단계와; (i) 상기 현재의 집성 품질 스코어가 상기 미리 규정된 수락가능한 품질 스코어 범위 밖에 있는 경우 상기 오퍼레이터에게 교정 동작에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 심문율은 120 kHz이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 시구간은 약 250 ms이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 정보는 시각적으로 제공된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 정보는 청각적으로 제공된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 정보는 워크피스에 상대되는 와이어의 위치의 제안된 변경을 포함한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 정보는 워크피스에 상대되는 와이어의 이동률의 제안된 변경을 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 정보는 미리 정해진 보고율로 오퍼레이터에게 제공된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 보고율은 30초 미만이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 보고율은 30초 이상이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 정보는 상기 현재의 집성 품질 스코어가 상기 미리 규정된 수락가능한 품질 스코어 범위 밖으로 이동할 가능성이 있다고 상기 현재의 집성 품질 스코어의 최근 변경이 표시하는 경우에 제공된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 (j) 상기 현재의 집성 품질 스코어가 상기 미리 규정된 수락가능한 품질 스코어 범위 내에 있는 경우 상기 오퍼레이터에게 교정 동작이 불필요하다는 확인을 제공하는 단계를 또한 포함한다.
각각의 오퍼레이터가 각각의 용접기를 이용하여 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 아크 용접 처리를 수행하고 상기 아크 용접 처리가 상기 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어될 때 상기 각각의 오퍼레이터와 관련된 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 아크 용접 처리를 수행하는 복수의 오퍼레이터를 평가하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 각각의 오퍼레이터에 대하여, (a) 미리 정해진 기선 용접(baseline weld)에 관한 상기 아크 용접 처리에 따라 수행되는 용접의 품질 측정을 나타내는 수치 스코어를 발생하는 단계와; (b) 상기 오퍼레이터가 상기 아크 용접 처리를 수행하는데 소비하는 시간량을 측정하는 단계와; (c) 상기 수치 스코어 및 상기 용접 시간을 상기 오퍼레이터와 연관시키는 단계를 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 수치 스코어는 (a1) 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 각각 구성하는 일련의 신속히 반복하는 파 형상을 발생하고; (a2) 상기 파 형상을 복수의 상태로 분할하고; (a3) 선택된 용접 파라미터에 대한 데이터 집합을 획득하기 위해 소정의 시구간 동안 소정의 심문율로 상기 상태들 중의 하나에서 발생하는 선택된 용접 파라미터를 측정하고; (a4) 각각의 시구간 동안에, 상기 데이터 집합으로부터 상기 선택된 용접 파라미터의 품질 값을 계산하고; (a5) 각각의 품질 값을 예상 품질 값과 비교하여 상기 품질 값과 상기 예상 품질 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 판단하고; (a6) 만일 상기 차가 역치를 초과하면, 상기 품질 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고 상기 품질 값을 파 형상에 대한 상기 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하고; (a7) 상기 아크 용접 처리 중에 획득된 임의의 가중된 품질 값을 포함한 모든 품질 값을 이용하여 상기 수치 스코어를 결정함으로써 발생된다.
예시적인 일 실시형태에 따라서, 전기 아크 용접기가 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 아크 용접 처리를 수행할 때, 선택된 아크 용접 처리- 상기 선택된 처리는 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 -의 비용 효율적 분석을 수행하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 (a) 전반적인 용접 품질에 영향을 줄 수 있는 복수의 용접 조건을 식별하는 단계와; (b) 복수의 용접에 걸쳐서 상기 용접 조건들 중의 하나를 변경하고 나머지의 모든 용접 조건들은 상기 복수의 용접에 걸쳐서 고정하는 단계와; (c) 각각의 용접에 대하여, (i) 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 각각 구성하는 일련의 신속히 반복하는 파 형상을 발생하고; (ii) 상기 파 형상을 복수의 상태로 분할하고; (iii) 선택된 용접 파라미터에 대한 데이터 집합을 획득하기 위해 소정의 시구간 동안 소정의 심문율로 상기 상태들 중의 하나에서 발생하는 선택된 용접 파라미터를 측정하고; (iv) 각각의 시구간 동안에, 상기 데이터 집합으로부터 상기 선택된 용접 파라미터의 안정도 값을 계산하고; (v) 각각의 안정도 값을 예상 안정도 값과 비교하여 상기 안정도 값과 상기 예상 안정도 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 판단하고; (vi) 만일 상기 차가 역치를 초과하면, 상기 안정도 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고 상기 안정도 값을 파 형상에 대한 상기 파 형상 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하고; (vii) 임의의 가중된 안정도 값을 포함한, 용접 시간 동안에 획득된 안정도 값을 이용하여 상기 용접의 전체적인 품질 스코어를 계산하고; (viii) 상기 용접의 비용을 결정하고; (ix) 상기 품질 스코어와 상기 비용을 상기 용접과 연관시키는 단계를 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 용접 조건은 와이어 특성, 워크피스 특성, 차폐 가스 유동률, 차폐 가스 조성, 및 워크피스 예열 온도 중의 하나 이상을 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 비용은 용접 생산과 관련된 금전적 지출을 포함한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 비용은 용접을 완성하는데 필요한 총 시간을 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 안정도 값은 상기 선택된 용접 파라미터에 대한 통계적 표준 편차이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 심문율은 120 kHz이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 시구간은 약 250 ms이다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 (d) 각각의 용접과 연관된 품질 스코어 및 비용(또는 그 각각의 평균)을 출력하는 단계를 또한 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 따라서, 사전 설정된 용접 파라미터를 이용하여 바람직한 품질을 가진 용접 - 상기 용접은 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 선택된 아크 용접 처리를 수행하는 전기 아크 용접기에 의해 생산되고, 상기 용접 처리는 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 -을 획득하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 (a) 선택된 용접 파라미터의 복수의 집합을 각 집합에 대응하는 품질 스코어- 이 품질 스코어는 선택된 용접 파라미터의 집합을 이용하여 미리 획득된 전체적인 용접 품질을 정량화하는 것임 -와 함께 사용자에게 제공하는 단계와; (b) 용접 처리를 수행하기 위해 상기 선택된 용접 파라미터의 집합 중 어느 집합을 이용해야 하는지에 관한 입력을 상기 사용자로부터 수신하는 단계와; (c) 상기 입력에 대응하는 상기 선택된 용접 파라미터의 집합을 이용하여 용접 처리를 수행하는 단계를 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 선택된 용접 파라미터의 각 집합을 이용하여 용접 처리를 수행하는 것과 연관된 비용이 사용자에게 제공된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 (d) 수락가능한 최소의 품질 스코어를 식별하는 입력을 사용자로부터 수신하는 단계와; (e) 상기 수락가능한 최소의 품질 스코어 이하인 연관된 품질 스코어에 대응하는 상기 선택된 용접 파라미터의 모든 집합을 걸러내는 단계를 또한 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 (d) 수락가능한 품질 스코어의 범위를 식별하는 입력을 사용자로부터 수신하는 단계와; (e) 상기 수락가능한 용접 품질 스코어 밖의 연관된 품질 스코어에 대응하는 상기 선택된 용접 파라미터의 모든 집합을 걸러내는 단계를 또한 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 용접을 생성하기 위해 용접기가 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 아크 용접 처리를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 아크 용접 처리를 진단하는 방법이 개시된다. 상기 용접 처리는 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어된다. 상기 방법은 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 각각 구성하는 일련의 신속히 반복하는 파 형상을 발생하는 단계와, 상기 파 형상을 복수의 상태로 분할하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 소정의 시구간 동안 소정의 심문율로 상기 상태들 중의 하나 이상에서 발생하는 복수의 용접 파라미터를 상기 용접 처리 중에 반복적으로 측정하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 상기 용접 처리 중에 상기 용접 파라미터의 측정에 기초하여 상기 하나 이상의 상태 각각에 대한 복수의 품질 파라미터를 계산하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 하나 이상의 국부적인 또는 연속적인 용접 결함의 하나 이상의 가능한 원인을 결정함으로써 아크 용접 처리를 진단하기 위해 복수의 품질 파라미터와 복수의 용접 파라미터 중의 적어도 하나를 분석하는 단계를 또한 포함한다.
상기 방법은 각각의 시구간 동안에 계산된 각각의 품질 파라미터의 값을 대응하는 예상 품질 파라미터 값과 비교하여 상기 계산된 품질 파라미터 값과 상기 예상 품질 파라미터 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 판단하는 단계를 또한 포함한다. 만일 상기 차가 역치를 초과하면, 상기 방법은 상기 계산된 품질 파라미터 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고 상기 계산된 품질 파라미터를 상기 상태를 포함한 파 형상에 대한 그 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하는 단계를 또한 포함한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 용접을 생성하기 위해 용접기가 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 아크 용접 처리를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 아크 용접 처리를 진단하는 시스템이 개시된다. 상기 용접 처리는 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 일련의 신속히 반복하는 파 형상에 의해 규정된다. 상기 시스템은 상기 파 형상을 일련의 시간 분할 상태로 분할하는 논리 상태 제어기와 특정의 파 형상 상태를 선택하는 회로를 포함한다. 상기 시스템은 복수의 용접 파라미터에 대한 데이터 집합을 획득하기 위해 상기 용접 처리 중에 반복되는 소정의 시구간 동안 소정의 심문율로 상기 상태들 중의 하나 이상에서 발생하는 복수의 용접 파라미터를 모니터링하는 모니터링 장치를 또한 포함한다. 상기 시스템은 상기 모니터링된 복수의 용접 파라미터에 기초하여 상기 상태 각각에 대한 복수의 품질 파라미터를 계산하는 회로를 또한 포함한다. 상기 시스템은 하나 이상의 국부적인 또는 연속적인 용접 결함의 하나 이상의 가능한 원인을 결정함으로써 아크 용접 처리를 진단하기 위해 복수의 품질 파라미터와 복수의 용접 파라미터 중의 적어도 하나를 분석하는 진단 논리 회로를 또한 포함한다.
상기 시스템은 각각의 시구간 동안에 계산된 각각의 품질 파라미터의 값을 대응하는 예상 품질 파라미터 값과 비교하여 상기 계산된 품질 파라미터 값과 상기 예상 품질 파라미터 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 판단하는 회로를 또한 포함한다. 상기 시스템은, 상기 차가 역치를 초과하는 경우에, 상기 계산된 품질 파라미터 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고 상기 계산된 품질 파라미터 값을 상기 상태를 포함한 파 형상에 대한 그 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하는 회로를 또한 포함한다.
일반적인 발명 개념의 각종 양태 및 추가의 실시형태는 예시적인 실시형태에 관한 이하의 상세한 설명, 특허 청구범위 및 첨부 도면으로부터 명백하게 될 것이다.
일반적인 발명 개념 및 실시형태와 그 장점들은 첨부 도면을 참조하면서 예로서 이하에서 더 자세히 설명된다.
도 1은 예시적인 일 실시형태에 따른, 아크 용접기의 모니터를 나타내는 블록도 및 컴퓨터 흐름도 또는 프로그램의 결합도이다.
도 2는 예시적인 일 실시형태에 따른, 고정 지속기간 및 가변 지속기간의 시간 세그멘트 또는 상태로 나누어진 커맨드 파 형상을 보인 파 발생기로부터의 전류 커맨드 그래프이다.
도 3은 예시적인 일 실시형태에 따른, 점선 내에 중첩된 실제 아크 전류 파라미터를 가진 아크 전류에 대한 실제 커맨드 신호의 전류 그래프이다.
도 4는 예시적인 일 실시형태에 따른, 도 2 및 도 3에 도시한 용접 파라미터 대신에 용접기 내부의 신호를 모니터링하기 위한 본 발명의 일 양태의 블록도이다.
도 5는 파 형상, 와이어 공급기 커맨드 신호 및 도 4에 도시된 예시적인 실시형태에서 나타나는 실제 와이어 공급기 커맨드 신호를 예시하는 시간 기반 그래프이다.
도 6은 예시적인 일 실시형태에 따른, 레벨 모니터링 특징을 예시하는 파라미터 곡선의 일부를 보인 도이다.
도 7은 예시적인 일 실시형태에 따른, 도 2 및 도 3에 도시된 파 형상의 선택된 상태 중의 안정성 처리를 예시하는 블록도 및 컴퓨터 흐름도 또는 프로그램도이다.
도 8은 도 1에 도시된 예시적인 실시형태의 레벨 모니터 스테이지로부터의 정보를 처리하기 위한 블록도 및 컴퓨터 흐름도 또는 프로그램도이다.
도 9는 예시적인 일 실시형태에 따른, 샘플링된 용접 데이터 파라미터를 가중하는 가중 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 10은 예시적인 일 실시형태에 따른, 개념적 생산 라인을 보인 도이다.
도 11은 예시적인 일 실시형태에 따른, 교육 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 12는 예시적인 일 실시형태에 따른, 학생들을 모니터링하는 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 13은 예시적인 일 실시형태에 따른, 학생들을 모니터링하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 14A 및 도 14B는 예시적인 일 실시형태에 따른, 용접 처리의 비용 분석시에 사용되는 예시적인 데이터를 보인 표이다.
도 15는 예시적인 일 실시형태에 따른, 용접 조건, 용접기 및 용접 처리와 연관된 사전 설정 데이터를 보인 표이다.
도 16은 아크 용접 처리를 진단하기 위한 시스템의 일 실시형태의 개략적 블록도이다.
도 17은 용접기가 용접을 생성하기 위해 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 아크 용접 처리를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 도 16의 시스템을 이용하여 아크 용접 처리를 진단하는 방법의 흐름도이다.
비록 일반적인 발명 개념이 도면에 도시된 여러 가지 다양한 형태의 실시형태를 채용하고 그러한 특정 실시형태를 여기에서 구체적으로 설명하지만, 그러한 실시형태는 일반적인 발명 개념의 원리를 단순히 예시하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 일반적인 발명 개념은 여기에서 예시하는 특정 실시형태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 미국 특허 제5,278,390호 및 제6,441,342호는, 이들이 일반적인 발명 개념의 특수한 양태 및/또는 진보를 더 잘 이해할 수 있게 하는 배경을 제공하기 때문에, 여기에서의 인용에 의해 그 전체 내용이 본원에 통합되는 것으로 한다.
이하에서는 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 예시적인 용어들을 정의한다. 모든 용어의 단수 형태 및 복수 형태 표현은 각각의 의미 내에 포함된다.
"로직"은 "회로"와 동의어로 여기에서 사용되고, 비제한적인 예를 들자면 소정의 기능 또는 동작을 수행하는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들면, 바람직한 응용 또는 필요에 기초해서, 로직은 소프트웨어 제어형 마이크로프로세서, 용도 지정 집적 회로(ASIC) 등의 이산 로직, 또는 다른 프로그램된 논리 장치를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 로직은 또한 전적으로 소프트웨어로서 구현될 수 있다.
여기에서 사용하는 용어 "소프트웨어" 또는 "컴퓨터 프로그램"은 비제한적인 예를 들자면 컴퓨터 또는 다른 전자 장치가 바람직한 방식으로 기능, 동작 및/또는 행동을 수행하게 하는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 및/또는 실행가능한 명령어를 포함한다. 명령어는 동적으로 연결된 라이브러리로부터의 별도의 애플리케이션 또는 코드를 포함한 루틴, 알고리즘, 모듈 또는 프로그램과 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어도 또한 독립형 프로그램, 기능 호출, 서브릿, 애플릿, 메모리에 저장된 명령어, 운영체제의 일부 또는 다른 유형의 실행가능 명령어와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 소프트웨어의 형태는 예를 들면 바람직한 응용의 필요조건, 소프트웨어가 동작하는 환경, 및/또는 설계자/프로그래머의 희망 등에 의존한다는 것을 이해할 것이다.
여기에서 사용하는 용어 "컴퓨터" 또는 "처리 장치"는 비제한적인 예를 들자면 데이터를 저장하고 검색하고 처리할 수 있는 임의의 프로그램된 또는 프로그램가능한 전자 장치를 포함한다.
이제, 일반적인 발명 개념의 각종 예시적인 실시형태 및 일반적인 발명 개념을 이용하는 응용들을 예시하는 도면을 참조한다. 도 1은 전기 아크 용접기(10)의 표준 온보드 컴퓨터에 의해 구현되는 블록도 및 흐름도 또는 프로그램을 보인 것이다. 예를 들면, 용접기(10)는 미국 오하이오주 클리브랜드에 소재하는 링컨 일렉트릭 컴패니에 의해 판매되는 전력 파(Power Wave) 인버터 기반형 전기 아크 용접기일 수 있다. 표준 기술에 따라서, 용접기(10)는 전류를 전원 장치(12)로 지향시키는 3상 전기 입력(L1, L2, L3)을 포함한다. 온보드 컴퓨터화 제어기는 단자(14)에서 양전위를 생성하고 단자(16)에서 음전위를 생성하도록 인버터 기반 전원 장치를 동작시킨다.
선택된 아크 용접 처리는 표준 평활 인덕터(18)를 갖는 것으로 도시된 실제 용접 회로에 미리 결정된 선택된 파 형상을 지향시킴으로써 수행된다. 용접기(10)는 모터(26)의 속도로 동작되는 공급기(feeder)(24)에 의해 바람직한 속도로 구동되는 릴(22)로부터 전진하는 용접 와이어(20) 사이에서 전기 아크 용접 처리를 수행한다. 아크의 열은 와이어(20)와 워크피스(30)를 용융시켜서 와이어로부터의 용융 금속을 워크피스 위에 퇴적시킨다. 용접 처리의 실제 파라미터를 모니터링하기 위해, 분류기(shunt)(32)(모니터링 장치)는 선(34a)을 통해 블록(34)으로부터 출력 신호(Ia)를 제공한다. 이 신호는 임의의 주어진 시간의 실제 아크 전류를 나타낸다. 마찬가지 방식으로, 와이어(20)와 워크피스(30) 간의 전압은 블록(36)(모니터링 장치)에 의해 감지되고, 선(36a) 상의 출력(Va)은 제2 용접 파라미터를 구성하는 순시 아크 전압이다. 도 1에 예시된 용접 파라미터는 실제 아크 전류(Ia) 및 실제 아크 전압(Va)이다.
본 발명을 실시하기 위해 제어되는 다른 파라미터는 모터(26)의 회전에 의해 야기되는 와이어 공급 속도(wire feed speed, WFS)이다. 따라서, 용접 처리에 있어서 외부에서 판독가능한 3개의 용접 파라미터는 선(34a) 상의 아크 전류(Ia), 선(36a) 상의 아크 전압(Va) 및 선(46b)에서 판독가능한 와이어 공급 속도(WFS)이고, 이들에 대해서는 뒤에서 설명한다. 선(46b)의 WFS는 공급기 기어 박스의 구동 롤(24)에 접속된 타코미터 또는 인코더(46c)에 의해, 또는 대안적으로 와이어에 부착된 패시브 휠에서 판독된다. 도 1에서는 타코미터가 공급 롤에 의해 구동되는 것으로 도시되어 있다. 타코미터는 예를 들면 모터(26)의 출력 샤프트에 의해 또한 구동될 수 있다.
전력 파 전기 아크 용접기는 일련의 신속하게 반복하는 파 형상을 생성하는 파 형상 발생기를 포함하고, 각각의 파 형상(예를 들면, 전압/전류 파형의 단일 시퀀스)은 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 구성한다. 이러한 용접 사이클은 용접 처리 중에 반복되어 용접 시간을 규정한다. 전력 파 용접기(10)의 일 실시형태는 블랭켄십(Blankenship)에게 허여된 미국 특허 제5,278,390호에 개시되어 있으며, 여기에서 용접기는 커맨드 선(42)을 통해 전원 장치(12)로부터 출력되는 개별적인 파 형상을 제어하고 커맨드 선(44)을 통해 모터(26)의 속도를 제어한다. 커맨드 선(44)은 선(46a) 상에 모터 전압 구동 PWM 펄스를 출력하기 위해 모터(26)의 와이어 구동 제어부(46)의 마이크로프로세서에 의해 인지되는 신호를 갖는다. 실제로 , 선(44) 상의 정보는 디지털이고 선(46a) 상의 커맨드 신호는 아날로그이다. 파 형상 발생기(40)는 용접기(10)에 의해 수행되는 바람직한 용접 처리를 제어하기 위해 선(42, 44)에 디지털 신호를 생성한다. 외부 파라미터(Ia, Va, WFS)는 적당한 모니터링 장치에 의해 판독될 수 있다.
파 형상 발생기(40)는 각각의 출력 파 형상을 일련의 시간 분할 부분 또는 상태로 분할 또는 구획한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 모니터(M)는 파 형상의 하나의 선택된 세그멘트 동안에 파라미터를 판독하기 위해, 다른 무엇보다도 특히, 용접기(10)의 컴퓨터에 로드된 프로그램이다. 모니터(M)는 일반적 발명 개념의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고 소프트웨어, 하드웨어, 및 이들의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 모니터링되는 파 형상의 부분은 파 형상 발생기(40)에 의해 결정된다. 사실, 모니터(M)는 파 형상 발생기(40)에 의해 출력된 파 형상의 각종 시간 세그멘트 또는 스테이지를 모니터링한다. 실제로, 파 형상 발생기(40)는 파 형상을 형성하는 수 개의 시간 세그멘트를 선택하고 각종 스테이지를 커맨드 인터페이스(70)에 출력한다. 따라서, 커맨드 인터페이스(70)는 각 파 형상의 선택된 시간 세그멘트 동안에 파라미터의 측정치가 발생기에 의해 출력되게 한다. 커맨드 인터페이스(70)에서의 정보 또는 데이터는 모니터링되는 상태 및 각종 파라미터(Ia, Va, 및/또는 WFS)의 특수한 값 또는 레벨을 포함한다.
모니터(M)의 인터페이스(70)는 판독되는 용접 파라미터의 값과 함께 처리되는 특정 상태를 인식하는 데이터를 내포한다. 인터페이스(70)의 데이터는 레벨 스테이지(81)에 의해 분석되어 레벨 기반으로 파라미터의 관계를 결정한다. 실제 파라미터는 발생기(40)로부터의 파 형상의 선택된 상태 동안의 훈련된 또는 측정된 파라미터와 비교된다. 파 형상의 특정 세그멘트 또는 상태 중에, 레벨 모니터 스테이지(81)는 선(34a, 36a, 46b)에서 실제 파라미터를 판독한다. 이러한 실제 파라미터의 순시치는 리포트 로직(82)으로 표시된 내부 메모리에 저장된다. 실제 파라미터의 판독은 발진기(84)에 의해 표시된 대로 신속히 발생한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 실제 파라미터의 판독은 펄스 용접을 위하여 120 kHz의 속도로 발생한다. 그러나, 이 속도는 조정가능하고, 속도가 더 높을수록 레벨 측정의 감도가 더 좋다. 레벨 모니터(81)는 또한 최소 레벨 또는 최대 레벨로부터 실제 용접 파라미터의 편차를 결정한다. 이 방식으로, 실제 값을 저장할 수 있을 뿐만 아니라 최소 레벨 또는 최대 레벨과 비교할 때 주어진 상태에 대한 파라미터의 실제 판독치의 편차를 나타내는 데이터가 저장된다. 리포트 메모리 또는 로직(82)은 파 형상의 주어진 상태 중의 설정 레벨뿐만 아니라 파 형상의 선택된 상태 중의 실제 레벨로부터의 편차를 기록한다. 전체 용접 사이클 동안에, 이러한 판독치는 용접의 품질 및 용접 결함에 대한 임의의 추세를 결정하기 위해 누적, 카운트 또는 다른 방식으로 처리된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 판독치(예를 들면, 주기적으로 누적된 판독치의 집합)는 복수의 기준에 따라 가중된다. 판독치는 예를 들면 매 250 ms마다 누적될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 집합은 예상치(예를 들면, 미리 정해진 역치, 평균치)로부터의 그 편차의 크기 및 대응하는 파 형상에 대한 그 시간 세그멘트의 시간 기여도에 기초하여 가중된다. 그러한 가중 방법(예를 들면, 도 9에 도시되고 뒤에서 설명하는 가중 방법(900))은 예를 들면 레벨 모니터 스테이지(81) 또는 임의의 유사하거나 관련된 데이터 처리 스테이지에서 구현될 수 있다.
안정도 모니터 스테이지(91)는 발진기(94)에 의해 결정된 빠른 속도로 선(34a, 36a, 46b) 상의 실제 용접 파라미터를 판독한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 실제 파라미터의 판독은 펄스 용접을 위해 120 kHz의 속도로 발생한다. 안정도 모니터 스테이지(91)는 출력되는 파 형상의 상태 중에 표준 편차 또는 절대 편차에 대한 실제 용접 파라미터를 분석한다. 리포트 메모리 또는 로직(92)은 파 형상의 주어진 상태 중의 상기 편차뿐만 아니라 파 형상의 선택된 상태 중의 실제 값을 기록한다. 전체 용접 사이클 동안에, 이러한 판독치는 용접의 품질 및 용접 결함에 대한 임의의 추세를 결정하기 위해 누적, 카운트 또는 다른 방식으로 처리된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 판독치(예를 들면, 주기적으로 누적된 판독치의 집합)는 복수의 기준에 따라 가중된다. 판독치는 예를 들면 매 250 ms마다 누적될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 집합은 예상치(예를 들면, 미리 정해진 역치, 평균치)로부터의 그 편차의 크기 및 대응하는 파 형상에 대한 그 시간 세그멘트의 시간 기여도에 기초하여 가중된다. 그러한 가중 방법(예를 들면, 도 9에 도시되고 뒤에서 설명하는 가중 방법(900))은 예를 들면 안정도 모니터 스테이지(91) 또는 임의의 유사하거나 관련된 데이터 처리 스테이지에서 구현될 수 있다.
모니터 스테이지(81) 또는 모니터 스테이지(91)를 사용할 때 몇 개의 파 형상은 스킵될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 시작 시퀀스 후에, 모든 파 형상은 파 형상의 각종의 선택된 상태 중에 실제 용접 파라미터를 분석하기 위해 모니터링된다. 용접 처리에 있어서 주어진 파 형상의 몇 개의 상태가 모니터링되고, 그 결과는 레벨 일치, 추세 및 안정도에 대하여 분석되는 각 상태마다 별도로 기록된다. 안정도를 측정할 때, 모니터(M)에서 표준 편차 알고리즘을 사용하여 Ia, Va 및/또는 WFS를 평가한다. 이 정보는 주어진 사이클 시간으로 전체 용접 사이클을 형성하는 파 형상의 각종 세그멘트를 각각 분석하기 위해 이용할 수 있다. 실제로, 펄스 파 형상 동안의 피크 전류와 같은 소정의 상태가 모니터링되어 펄스 용접 처리의 안정도 및 레벨 편차를 결정한다. STT 용접 처리에 있어서, 모니터(M)는 상기 세그멘트들이 용접 처리의 외부 조건에 따라 시간적으로 변하기 때문에 각 파 형상에 대한 단락 회로 시간을 기록한다. 단락 회로 시간의 변화는 구현되는 조정을 용접 엔지니어에게 통보한다.
표준 파 형상 발생기(40)에 의해 발생된 일련의 신속히 반복하는 파 형상은 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 복수의 시간 상태로 나누어진다. 출력 전류 커맨드 파 형상은 피크 전류(102)가 도 3에 도시된 시간 세그멘트 A의 고정된 지속기간을 갖고 배경 전류(104)가 도 3에 도시된 세그멘트 B의 가변 시간 지속기간을 갖는 펄스 파 형상(100)이다. 파 형상은 시간 t1-t4에서 세그멘트로 나누어져서 커맨드 인터페이스(70)가 임의의 주어진 시간에 발생기(40)에 의해 처리되는 특정 상태를 수신한다. 도 3에 점선으로 도시된 바와 같이, 도 1의 분류기(33)로부터의 실제 아크 전류는 파 형상(100)의 커맨드 전류 신호로부터 편향한다.
상태 A 또는 상태 B와 같은 선택된 기능적 상태 중에, 실제 아크 전류(Ia)는 발진기(84 또는 94)에 의해 결정된 속도로 판독된다. 실제로, 이것은 단일 소프트웨어 발진기이다. 레벨 모니터 스테이지(81)는 파 형상(100)의 커맨드 레벨과 실제 파라미터 사이에서 세로좌표 방향의 편향을 기록한다. 선택된 상태 중에, 안정도 모니터 스테이지(91)는 실제 파라미터의 통계적 표준 편차를 판독한다. 상태 A 및 B는 펄스 용접 처리에 대하여 정상적으로 모니터링된다. 그러나, t1-t2 간의 램프업 상태 및/또는 t3-t4 중의 램프다운 상태는 파 형상의 이러한 상태 중에 실제 파라미터의 활성을 제어 또는 적어도 판독하기 위해 모니터링될 수 있다. 예시된 것처럼, 배경 시간 세그멘트(B)는 시간 t1의 가변 시간 위치로 나타낸 것처럼 가변 시간을 갖는다. 따라서, 모니터링 대상의 상태는 고정 시간 지속기간 또는 가변 지속기간을 가질 수 있다. 가변 지속기간인 경우, 그 상태는 지속기간의 끝까지 모니터링된다. 리포트 로직(82)은 하나의 시간 즉 t4로부터 연속 시간 즉 t1까지의 레벨로서 이것을 감지한다. 시간 t1이 시간 t4와 관련하여 변할 때, 각각의 파 형상의 이 시간은 발생기(40)의 용접 모드의 선택에 의해 인터페이스(70)로부터 획득된 공지의 시간과 비교되는 레벨로서 기록된다.
모니터(M)는 파 형상의 특정의 선택된 상태 중의 실제 용접 파라미터를 모니터링한다. 그러나, 모니터는 선(46a) 상의 모터(26)에 대한 실제 입력과 같은 내부 신호의 안정도 및/또는 레벨 특성을 결정하도록 컴퓨터를 동작시키게끔 또한 프로그램된다. 선(46a) 상의 신호의 이러한 내부 모니터링은 도 5에 도시된 신호를 이용하여 도 4에 도시된 흐름도에 따라 설명된다.
와이어 공급기의 마이크로프로세서는 에러 증폭기와 유사한 PID 비교 네트워크인 서브루틴을 포함한다. 이 PID 비교기는 도 4에 블록 152로 개략적으로 도시되어 있고, 와이어 공급 속도(WFS)인 제1 입력(46b)과 선(44) 상의 커맨드 신호를 갖는다. 선(46b) 상의 실제 WFS는 공급기 기어 박스의 구동 롤(24)에 접속된, 또는 대안적으로 WFS를 판독하도록 와이어에 부착된 패시브 휠에 있는 타고미터 또는 인코더에 의해 판독된다. PID의 출력(156)은 펄스 폭 변조기(158)의 입력에서의 전압 레벨이고, 이것은 공급기의 마이크로프로세서에서 디지털화된다. 펄스 폭 변조기(158)의 출력은 공급기(24)의 와이어 공급 속도를 제어하기 위한 모터(26)로 이어지는 선(46a) 상의 커맨드 신호이다.
예시적인 일 실시형태에 따라서, 모니터(M)는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같은 프로세스 프로그램을 포함하고, 여기에서 선(156) 상의 신호는 처리 블록(160)에 의해 판독되고, 그 결과는 도 1에 도시된 실시형태와 관련하여 위에서 설명한 것처럼 선(162)을 통해 레벨 모니터 스테이지(81) 및/또는 안정도 모니터 스테이지(91)의 입력으로 출력된다. 따라서, 선(156) 상의 내부 신호는 1 kHz를 넘는 빠른 속도로 판독되어 이 내부 신호의 레벨 및/또는 이 신호의 안정도를 체크한다.
도 5에 도시된 것처럼, 펄스 용접을 위한 파 형상(100)은 발생기(40)로부터의 파 형상의 연속으로서 연장한다. 와이어 공급 속도와 관련하여, 선(44) 상의 발생기(40)로부터의 커맨드 신호는 도 5에 도시된 형태를 갖는다. 커맨드 신호는 시작 램프업부(170)와 끝단의 램프다운부(172)를 포함한다. 상기 2개의 부분은 선(44) 상의 커맨드 신호의 급격한 증가 또는 감소를 야기한다. 선(44) 상의 신호의 이러한 비정상적인 커맨드 부분들 사이에는 선(156) 상의 내부 신호의 안정도 및/또는 레벨 편향을 테스트하기 위해 사용되는 대략 평평한 와이어 공급 속도 커맨드가 있다. 도 5에 있어서, 와이어 가속부(170)는 속도가 안정화될 때까지 유지된다. 이 시간이 또한 모니터링된다. 다른 내부 신호들은 도 4 및 도 5에 도시된 것과 동일한 개념을 이용하여 모니터링될 수 있다. 레벨 모니터 스테이지는 선(156) 상의 신호가 연장된 시간 동안 최소치 또는 최대치를 초과하는지 결정한다. 와이어 공급기에 있어서, 이것은 통상적으로 공급기 시스템의 잼(jam)을 표시한다.
도 6은 레벨 모니터 스테이지의 개념을 보인 것이고, 여기에서 역치(180)는 최대 파라미터 레벨이고 역치(182)는 최소 파라미터 레벨이다. 아크 전류로서 예시되는 파라미터가 과도 전류(184)로서 표시한 것처럼 역치(180)를 초과할 때 과잉 전류의 기록된 이벤트가 있다. 마찬가지로, 전류가 과도 전류(186)로서 표시한 것처럼 최소 레벨(182) 미만일 때 과소 전류 이벤트가 기록된다. 추가로, 이러한 이벤트는 복수의 기준에 따라 가중될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 각 이벤트는 예상치(예를 들면, 미리 정해진 역치, 평균치)로부터의 그 편차의 크기 및 대응하는 파 형상에 대한 그 시간 세그멘트의 시간 기여도에 기초하여 가중된다. 그러한 가중 방법(예를 들면, 도 9에 도시되고 뒤에서 설명하는 가중 방법(900))은 예를 들면 레벨 모니터 스테이지(81), 안정도 모니터 스테이지(91), 또는 임의의 유사하거나 관련된 데이터 처리 스테이지에서 구현될 수 있다.
가중된 이벤트는 주기적으로 카운트되거나 다른 방식으로 누적되어 도 1에 도시된 것처럼 레벨 모니터 스테이지(81)의 출력을 제공한다. 가중된 이벤트는 예를 들면 매 250 ms마다 누적될 수 있다. 따라서, 레벨 모니터 스테이지(81)는 미리 설정된 역치 이상의 편위(excursion)(184) 및 미리 설정된 레벨 이하의 편위(186)를 검출한다. 이 레벨들은 인터페이스(70)의 특정 상태에 의해 설정된다. 파 형상의 일부 상태는 역치와 함께 레벨 모니터 스테이지(81)를 이용하고, 동일한 파 형상의 다른 상태들은 안정도 모니터 스테이지(91)를 이용할 수 있다. 바람직하게 및 실제로, 상기 2개의 모니터 스테이지는 모니터(M)에 의해 심문되는 파 형상의 선택된 상태에 대하여 사용된다.
도 1에 도시된 실시형태는 발생기(40)로부터의 파 형상의 선택된 상태 중에 또는 도 4 및 도 5와 관련하여 설명한 바와 같은 총 용접 중에 내부 제어 신호의 실제 파라미터의 레벨 및/또는 안정도를 모니터링한다. 도 1의 모니터(M)는, 지금까지 설명한 것처럼, 작업 시구간 동안 용접기의 총 동작 또는 용접 사이클을 분석할 때 사용하는 가중된 데이터를 제공한다. 각종 분석 프로그램은 데이터가 결정 및 저장된 후에 데이터를 처리하기 위해 사용된다. 예시적인 일 실시형태에 따라서, 모니터 스테이지(91)로부터의 가중된 안정도 데이터는 도 7에 도시된 바와 같이 2개의 프로그램에 의해 분석된다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 개입 또는 평가를 기록, 디스플레이 및 처리하기 위해 다양한 컴퓨터 프로그램으로 안정도 데이터를 분석할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 분석 프로그램(200)은 모니터(M)의 모니터 스테이지(91)의 결과(즉, 가중된 안정도 값)을 이용한다. 일례로서, 프로그램(200)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 파 형상의 전류 피크부인 시간 t2-t3 사이의 시간 상태의 모니터링 중에 동작된다. 분석 프로그램(200)은 선(34a) 상의 실제 전류의 통계 표준 편차를 계산하는 피크 전류 상태 중에 안정도 스테이지(91)의 결과를 분석하기 위해 사용되는 2개의 시스템을 나타내는 컴퓨터 흐름도로서 도시되어 있다. 실제로, 모니터 스테이지(91)가 계산된 편차를 만들기 전에 약간의 지연이 있다. 상태 t2-t3 중에는 Ia를 판독하지만 다른 경우에는 Ia를 무시하는 샘플 선택 특징은 샘플 선택기 또는 필터(90a)로서 예시된다. 필터(90a)에 통합된 시간 세그멘트 t2-t3의 시작부에서의 상기 프로그램 지연은 출력 파 형상의 각종 스테이지에서의 각각의 레벨 시프트 중에 발생하는 전류의 변동을 모니터가 무시할 수 있게 한다.
도 7에 도시된 프로그램형 흐름도에 있어서, 모니터 스테이지(91)로부터 출력된 안정도는 블록(210)으로 도시한 컴퓨터 프로그램에 의해 판독되고, 상기 블록(210)은 시간 t3의 존재에 의해 결정된 각각의 파 형상의 말단부에서 선(210a) 상의 로직에 의해 표시된 대로 리세트된다. 따라서, 각 파 형상의 안정도는 블록(210)에 의해 포착된다. 이 포착된 안정도 데이터는 2개의 별도의 분석 프로그램에 따라 처리된다.
제1 프로그램은 통과 분석 루틴(212)을 포함한다. 만일 주어진 파 형상에 대한 안정도가 블록(212)에서 설정된 바람직한 역치를 통과하면, 이 정보는 선(214) 상에 출력된다. 만일 특정의 파 형상이 바람직한 역치 미만의 안정도를 가지면, 선(216) 상에 논리 신호가 나타난다. 카운터(220, 222)는 각각의 용접 사이클 중에 선(224) 상의 로직에 의해 인에이블된다. 따라서, 용접 사이클 중의 각각의 파 형상에 대한 안정도 통과 신호는 카운터(220) 또는 카운터(222)에서 카운트된다. 물론, 각 상태 t2-t3의 제1 부분은 무시되어 파라미터 Ia가 설정되게 한다. 상기 2개의 카운터의 결과는 판독 블록(220a, 222a)으로 표시한 것처럼 각각 판독, 저장 또는 다른 방식으로 보유된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 만일 카운터 스테이지(222)에 의해 누적된 안정도가 바람직한 수 이상이면, 용접 사이클은 블록(226)으로 표시한 것처럼 거절된다.
도 7에 도시된 컴퓨터 프로그램(200)의 제2 분석 구현은 블록(230)으로 예시되어 있다. 이것은 용접 사이클 중에 인에이블되는 프로그램이다. 모든 파 형상 중에 누적되는 용접 사이클의 총 안정도는 총 수로서 분석되고, 여기에서 100은 가장 안정된 아크이다. 이 안정도 누적기 및 분석 스테이지의 출력은 블록(236)으로 표시한 것처럼 판독, 저장 또는 다른 방식으로 보유된다. 만일 판독 스테이지(234)가 설정된 안정도 이하이면, 용접 사이클은 블록(238)으로 표시한 것처럼 거절된다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 안정도 스테이지(91)로부터 모니터(M)의 결과를 분석하기 위한 다른 프로그램을 설계할 수 있을 것이다. 컴퓨터 프로그램(200)은 획득된 가중 안정도 데이터를 분석하는 2개의 구현 예를 나타낸다. 2개의 구현 예는 아크 안정도의 특성 또는 모니터가 검출하도록 구성된 용접 품질 문제에 따라 선택적으로(어느 하나 또는 다른 하나 또는 둘 다) 인에이블될 수 있다. 가변 펄스에 대한 안정도는 획득 불능이기 때문에 파 형상의 선택된 상태에서만 안정도를 판독하는 것이 유리하다.
다른 예시적인 실시형태에 따라서, 모니터(M)의 레벨 모니터 스테이지(81)의 결과(즉, 가중된 판독치)를 분석하기 위한 컴퓨터 프로그램이 도 8에 도시되어 있다. 이 예시된 실시형태에 있어서, 레벨 분석 프로그램(250)은 필터(80c)를 가진 최소 모니터 스테이지(81a)와 필터(80d)를 가진 최대 모니터 스테이지(81b)로 나타낸 2개의 별도의 루틴으로 모니터 레벨 스테이지(81)로부터의 출력을 처리한다. 상기 스테이지들 중의 어느 하나를 분리하여 사용할 수 있고, 또는 실제로는 이들이 결합형으로 사용된다. 서브섹션(81a)은 실제 파라미터가 최소 역치(182) 이하에 있는 이벤트인 도 6에 도시된 과도 전류(186)의 결정과 관련된다. 발생기(40)로부터 선(202a) 상의 최소 레벨은 프로그램 단계(252)에 의해 스테이지(81a)가 선택된 때 사용된다. 이러한 이벤트는 표시된 것처럼 각각의 용접 사이클마다 블록(254)에 의해 카운트된다. 카운터는 선(254a) 상의 로직에 의해 용접 사이클 동안에 인에이블된다. 카운터(254)는 용접 사이클에서 사용되는 파 형상의 구동 총계(running total)이다. 파 형상의 수는 선(258)에 의해 표시한 것처럼 발생기(40)의 출력으로부터 시간 t3의 발생을 카운트함으로써 획득된다. 전술한 바와 같이, 상태의 제1 부분은 임의의 특정 상태의 시작부에서의 통상적인 불일치를 제거하기 위해 일반적으로 무시된다. 블록(260)은 카운터(256)로부터 수 N에 의해 나누어진 모니터 스테이지(81a)로부터의 누적된 최소 이벤트(186)를 나누기 위한 컴퓨터 흐름도 서브루틴이다. 이것은 용접 사이클 중의 최소 천이의 평균을 제공하고, 이것은 서브루틴(262)에 제공된다. 평균 최소 천이는 블록(262a)으로 표시한 것처럼 판독, 저장 또는 다른 방식으로 출력된다. 만일 평균이 파 발생기 또는 프로그램 단계(264)에 의해 제공된 소정의 역치 수 이상이면, 프로그램 루틴(266)은 용접 사이클이 수락할 수 없는 것이라고 결정한다. 만일 수락가능이면 아무런 동작도 이루어지지 않는다. 그러나, 만일 평균이 단순히 수(264)에 접근한다고 수락가능 루틴(266)이 결정하면, 블록(266a)에 의해 경보 신호가 제공된다. 전체적인 수락불능성은 루틴(266b)에 의해 용접 거절 신호를 제공한다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 최소 전류 편차, 또는 파라미터가 기설정 역치와 관련될 때 실제 파라미터의 천이의 분석을 실시하는 다른 컴퓨터 프로그램을 고안해 낼 수 있을 것이다.
도 8에서, 최대 모니터 스테이지(81b)는 최소 스테이지(81a)와 함께 동작한다. 최대 레벨은 발생기(40)로부터의 선(202b) 상에 있고, 프로그램(270)에 의해 스테이지(81b)가 선택된 때 사용된다. 동일한 데이터 정보 및 프로그래밍은 동일한 참조 번호를 갖는다. 카운터(272)는 상태 t2-t3 중의 이벤트(184)의 수를 계수한다. 서브루틴(280)은 용접 사이클 중에 형성된 각종 파 형상 동안의 이벤트(184)의 평균을 제공한다. 블록(282)에서의 이 평균은 블록(282a)으로 표시한 것처럼 판독, 저장 또는 다른 방식으로 사용된다. 블록(286)에서, 수락가능성 서브루틴이 처리되고, 여기에서 발생기(40)로부터 출력되거나 컴퓨터 프로그램에 의해 다른 방식으로 구현되는 블록(284)으로 표시한 수는 블록(282)으로부터의 평균과 비교되어 평균이 블록(284)으로 표시한 기설정 수에 접근할 때 블록(286a)으로 표시한 것처럼 경보 신호를 제공한다. 만일 상기 수에 도달하면, 블록(286b)으로 표시한 것처럼 거절 서브루틴이 구현된다.
실제로, 스테이지(81a)와 스테이지(81b)는 함께 구현되고, 블록(262, 282)으로부터의 양측 천이의 평균은 판독된 수락가능한 수에 의해 분석되어 주어진 용접 사이클에 대한 경보 및/또는 거절을 제공한다. 따라서, 실제로, 최소 레벨 편차가 분석되고, 최대 레벨 편차가 분석되며, 전체 레벨 편차가 분석된다. 이러한 것들은 모두 도 8에 개략적으로 예시된 바와 같이 컴퓨터 프로그램에 의해 달성된다. 레벨 스테이지(81a, 81b)는 리포트 로직(82)과 관련하여 설명한 것처럼 저장 및/또는 디스플레이되는 레벨 조건들을 출력한다. 레벨 스테이지(81a, 81b)에 의해 출력된 레벨 조건들은 여기에서 설명하는 것처럼 가중될 수 있다.
전술한 것에 비추어, 크기 및 시간 기여 가중치의 사용은 파라미터 안정도 및 그에 따라서 전반적인 용접 품질에 대한 더 정확한 측정을 제공한다. 이 방식으로, 수치 또는 스코어가 용접의 전반적인 품질을 정량화하도록 계산될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 도 1에 도시된 예시적인 실시형태에 의해 모니터링된 것과 같은 모니터링된 용접 조건 또는 파라미터에 기초해서, 0-100 또는 0%-100% 사이의 용접 스코어가 용접마다 계산된다. 그러한 가중 방법(예를 들면, 도 9에 도시되고 뒤에서 설명하는 가중 방법(900))은 예를 들면 레벨 모니터 스테이지(81), 안정도 모니터 스테이지(91), 또는 임의의 유사하거나 관련된 데이터 처리 스테이지에서 구현될 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 따른 가중 방법(900)이 도 9에 도시되어 있다. 가중 방법은 예를 들면 모니터(M)에서 구현될 수 있다. 가중 방법(900)의 초기 단계(902)에서는 용접 사이클의 파 형상이 일련의 시간 세그멘트부 또는 상태로 나누어진다. 그 다음에, 단계 904에서, 상태들 중의 적어도 하나에 대응하는 용접 파라미터(예를 들면, 전압량, 전류량)가 주어진 속도로 샘플링된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 샘플링 속도는 120 kHz이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 샘플링 속도는 120 kHz 이상이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 샘플링 속도는 인터럽트 서비스 루틴(ISR) 처리를 위한 인터럽트를 발생하도록 사용될 수 있다.
샘플링된 용접 파라미터는 용접 데이터를 계산하기 위해 사용된다. 예시적인 가중 방법(900)에 있어서, 용접 데이터는 실행 카운트, 전압량 합, 전압량 제곱 합, 전류량 합 및 전류량 제곱 합을 포함한다. 실행 카운트는 제로에서 시작하고 각 샘플링 주기(예를 들면, 매 120 kHz)마다 1씩 증분된다. 전압량 합 및 전류량 합은 제로에서 시작하고 각 샘플링 주기에서의 샘플링된 전압량 및 샘플링된 전류량만큼 각각 증가된다. 유사하게, 전압량 제곱 합 및 전류량 제곱 합은 제로에서 시작하고 각 샘플링 주기에서의 샘플링된 전압량의 제곱 및 샘플링된 전류량의 제곱만큼 각각 증가된다.
미리 규정된 샘플링 주기 후에, 단계 906에서, 샘플링된 용접 데이터는 추가의 처리(뒤에서 설명함)를 위해 통과되고, 용접 데이터 값은 제로로 리세트되며, 샘플링 처리(즉, 단계 904)가 반복된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 샘플링 주기는 250 ms이다. 샘플링된 용접 데이터의 각 집합체는 분석 패킷을 형성한다. 분석 패킷의 추가 처리 후에(예를 들면, 250 ms마다), 대응하는 상태에 대한 현재 용접 품질 등급(rating)을 나타내는 추가의 용접 데이터를 이용할 수 있다. 이 추가의 용접 데이터는 그래프화 및/또는 평균화될 수 있다. 용접의 길이(즉, 용접 사이클)에 걸친 이러한 등급의 평균은 용접에 대한 전체 품질 표시자를 제공한다.
각각의 샘플링된 상태에 대하여 단계 906에서 발생하는 각각의 분석 패킷에 대한 용접 데이터의 추가 처리는 추가 용접 데이터의 계산을 가져온다. 상기 추가 용접 데이터는 실행 카운트, 전압량 평균, 전압량 실효치(RMS), 전압량 변동, 전류량 평균, 전류량 RMS 및 전류량 변동을 포함한다. 추가 용접 데이터의 실행 카운트의 값은 용접 데이터의 실행 카운트의 값으로부터 복사된다. 전압량 평균은 전압량 합(용접 데이터로부터의 것)을 실행 카운트로 나눈 것으로서 계산된다. 전압량 RMS는 전압량 제곱 합(용접 데이터로부터의 것)을 실행 카운트로 나누어서 얻어진 몫의 제곱근으로서 계산된다. 전압량 변동은 전압량 RMS로부터 전압량 평균을 뺌으로써 계산된다. 전류량 평균은 전류량 합(용접 데이터로부터의 것)을 실행 카운트로 나눈 것으로서 계산된다. 전류량 RMS는 전류량 제곱 합(용접 데이터로부터의 것)을 실행 카운트로 나누어서 얻어진 몫의 제곱근으로서 계산된다. 전류량 변동은 전류량 RMS로부터 전류량 평균을 뺌으로써 계산된다.
단계 906 후에, 후속 처리는 현재 용접이 용접 품질 파라미터를 결정하는데 사용하는 훈련 용접인지 또는 그러한 용접 품질 파라미터에 대하여 평가되는 통상 용접인지에 의존한다. 따라서, 단계 908에서는 현재 용접이 훈련 용접인지 통상 용접인지가 결정된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 디폴트 조건은 다르게 표시되지 않는 한 용접이 통상 용접인 경우이다(예를 들면, 사용자 입력에 의한 것).
현재 용접이 단계 908에서 훈련 용접이라고 결정되면, 실행 카운트, 전압량 평균, 전압량 변동, 전류량 평균, 전류량 변동과 같은 추가의 용접 데이터 값이 훈련 용접의 중요한 부분에 대하여 저장되고(예를 들면, 20-30초), 다른 용접 데이터 값 및 추가의 용접 데이터 값은 무시될 수 있다. 훈련 용접의 중요한 부분은 훈련기간이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 훈련기간은 적어도 80개의 연속적인 분석 패킷(즉, 샘플링 주기)에 대응한다.
그 다음에, 단계 910에서, 훈련기간 동안에 저장된 추가의 용접 데이터 값을 이용하여 용접 품질 파라미터가 계산된다. 예를 들면, 품질 실행 카운트 평균, 품질 실행 카운트 표준 편차, 품질 전압량 평균, 품질 전압량 표준 편차, 품질 전류량 평균, 품질 전류량 표준 편차, 품질 전압량 변동 평균, 품질 전압량 변동 표준 편차, 품질 전류량 변동 평균, 및 품질 전류량 변동 표준 편차와 같은 용접 품질 파라미터가 각각의 샘플링된 상태에 대하여 계산된다.
품질 실행 카운트 평균은 훈련기간 동안에 처리된 모든 분석 패킷으로부터의 실행 카운트의 평균으로서 계산된다. 실행 카운트는 정수로 반올림될 수 있다. 품질 실행 카운트 표준 편차는 품질 실행 카운트 평균과 관련하여 훈련기간 동안에 처리된 각각의 분석 패킷으로부터의 실행 카운트의 표준 편차로서 계산된다. 품질 전압량 평균은 훈련기간 동안에 처리된 모든 분석 패킷으로부터의 전압량 평균의 평균으로서 계산된다. 품질 전압량 표준 편차는 품질 전압량 평균과 관련하여 훈련기간 동안에 처리된 각각의 분석 패킷으로부터의 전압량 평균의 표준 편차로서 계산된다. 품질 전류량 평균은 훈련기간 동안에 처리된 모든 분석 패킷으로부터의 전류량 평균의 평균으로서 계산된다. 품질 전류량 표준 편차는 품질 전류량 평균과 관련하여 훈련기간 동안에 처리된 각각의 분석 패킷으로부터의 전류량 평균의 표준 편차로서 계산된다. 품질 전압량 변동 평균은 훈련기간 동안에 처리된 모든 분석 패킷으로부터의 전압량 변동의 평균으로서 계산된다. 품질 전압량 변동 표준 편차는 품질 전압량 변동과 관련하여 훈련기간 동안에 처리된 각각의 분석 패킷으로부터의 전압량 변동의 표준 편차로서 계산된다. 품질 전류량 변동 평균은 훈련기간 동안에 처리된 모든 분석 패킷으로부터의 전류량 변동의 평균으로서 계산된다. 품질 전류량 변동 표준 편차는 품질 전류량 변동과 관련하여 훈련기간 동안에 처리된 각각의 분석 패킷으로부터의 전류량 변동의 표준 편차로서 계산된다. 전술한 바와 같이, 이러한 품질 파라미터들은, 확인된 양질의 용접 또는 다른 방식으로 수락가능한 용접의 전달에 기초하여, 후속 용접을 측정 또는 다른 방식으로 등급 정하기 위한 벤치마크로서 사용될 수 있다.
만일 단계 908에서 현재 용접이 평가 용접(즉, 그 품질의 평가가 필요한 용접)이라고 결정되면, 훈련 용접과는 반대로 그 용접 데이터 또는 추가 용접 데이터가 저장될 필요가 없다. 그 대신에, 각종 품질 계산의 결과가 획득되고 저장된다. 이러한 품질 계산은 단계 914에서 각종 이상치(outlier)의 존재를 초기에 검출하는 단계를 포함한다. 이상치는 데이터 포인트 또는 값이 기여하는 평균치로부터의 역치 거리 이상인 데이터 포인트 또는 값이다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 이상치는 평균치로부터 3개의 표준 편차의 한계 외측에 있는 값이다.
가중 방법(900)에 있어서, 단계 914에서 구해지는 이상치는 실행 이상치, 전압량 이상치, 전압량 변동 이상치, 전류량 이상치 및 전류량 변동 이상치를 포함한다. 각각의 모니터링된 상태에 대하여, 각각의 분석 패킷이 평가되어 임의의 상기 이상치들의 존재를 검출한다.
만일 분석 패킷이 (실행 카운트 - 품질 실행 카운트 평균)의 절대치 ＞ (3×품질 실행 카운트 표준 편차)의 관계를 만족시키면, 이것은 실행 이상치로 간주된다. 만일 분석 패킷이 (전압량 평균 - 품질 전압량 평균)의 절대치 ＞ (3×품질 전압량 표준 편차)의 관계를 만족시키면, 이것은 전압량 이상치로 간주된다. 만일 분석 패킷이 (전압량 변동 - 품질 전압량 변동 평균)의 절대치 ＞ (3×품질 전압량 변동 표준 편차)의 관계를 만족시키면, 이것은 전압량 변동 이상치로 간주된다. 만일 분석 패킷이 (전류량 평균 - 품질 전류량 평균)의 절대치 ＞ (3×품질 전류량 표준 편차)의 관계를 만족시키면, 이것은 전류량 이상치로 간주된다. 만일 분석 패킷이 (전류량 변동 - 품질 전류량 변동 평균)의 절대치 ＞ (3×품질 전류량 변동 표준 편차)의 관계를 만족시키면, 이것은 전류량 변동 이상치로 간주된다.
상기 이상치들의 검출 후에, 각 이상치의 2 단계 가중화 합(즉, 단계 916 및 918로부터의 것)이 대응하는 분석 패킷의 품질 표시자를 계산하는데 사용된다.
각각의 이상치를 가중하는 제1 단계(즉, 단계 916)는 3 표준 편차 한계에 관한 이상치의 크기에 의해 결정된다. 일반적으로, 데이터 포인트 또는 값의 약 0.3%가 3개의 표준 편차의 한계 외측에 있고, 따라서 이상치로 간주된다. 이상치의 가중은 그 값이 3개의 표준 편차의 한계 이상으로 증가할 때 증가한다. 이상치는 4개의 표준 편차에서 완전한 100%로 가중되고, 5개의 표준 편차에서 최대인 200%로 가중된다. 일반적으로, 완전히(즉, 100%) 가중된 이상치가 정상의 데이터 집합에서 발생하는 확률은 1/15,787이다.
따라서, 단계 916에서, 각각의 이상치는 이 접근법에 따라 가중된다. 각각의 실행 이상치에 적용되는 가중은 (3개 이상의 표준 편차 한계/품질 실행 카운트 표준 편차)의 절대치로서 계산되고, 최대 가중치는 2.0이다. 각각의 전압량 이상치에 적용되는 가중은 (3개 이상의 표준 편차 한계/품질 전압량 표준 편차)의 절대치로서 계산되고, 최대 가중치는 2.0이다. 각각의 전압량 변동 이상치에 적용되는 가중은 (3개 이상의 표준 편차 한계/품질 전압량 변동 표준 편차)의 절대치로서 계산되고, 최대 가중치는 2.0이다. 각각의 전류량 이상치에 적용되는 가중은 (3개 이상의 표준 편차 한계/품질 전류량 표준 편차)의 절대치로서 계산되고, 최대 가중치는 2.0이다. 각각의 전류량 변동 이상치에 적용되는 가중은 (3개 이상의 표준 편차 한계/품질 전류량 변동 표준 편차)의 절대치로서 계산되고, 최대 가중치는 2.0이다.
각각의 이상치를 가중하는 제2 단계(즉, 단계 918)는 이상치 상태의 실행 카운트에 의해 결정된다. 특히, 각 이상치의 값은 이상치 상태의 실행 카운트에 의해 곱해지고, 이것에 의해 전체 파 형상에 관한 상태의 시간 기여도를 고려한다. 이 방식으로, 더 큰 실행 카운트(즉, 실행 시간)를 가진 상태들은 그에 대응하여 더 무거운 가중치를 가진 이상치를 발생한다. 따라서, 특정 이상치에 대한 실행 시간이 증가함에 따라 이상치의 가중치도 또한 증가한다.
단계 916 및 918에서의 이상치의 가중은 최종의 가중된 실행 이상치, 최종의 가중된 전압량 이상치, 최종의 가중된 전압량 변동 이상치, 최종의 가중된 전류량 이상치 및 최종의 가중된 전류량 변동 이상치를 포함한 최종의 가중된 이상치의 집합을 생성한다. 이러한 최종의 가중된 이상치들은 단계 920에서 합산되어 각각의 분석 패킷에 대한 최종의 가중된 이상치 합을 생성한다. 그 후, 각각의 분석 패킷에 대한 품질 표시자의 결정이, 완전한 품질 값에서 최종의 가중된 이상치 합을 뺀 값을 완전한 품질 값으로 나눔으로써 얻어진 몫으로서, 단계 922에서 계산된다. 상기 완전한 품질 값은 분석 패킷의 실행 카운트를 이상치 카테고리의 수(즉, 이 경우에는 5)로 곱한 것과 동일하다.
따라서, 순시 품질 표시자(즉, 현재 완료된 분석 패킷에 대한 것)는 용접 처리 중에 결정되고 용접기에 전달되거나 또는 다른 방식으로 활용될 수 있다. 이 방식으로, 문제점들이 용접이 완료된 후에만 검출되어 임의의 교정 동작을 취하기에는 너무 늦어버리는 경향이 있는 것과는 대조적으로, 문제점이 발생한 때, 즉 용접 처리 중에 잠재적 문제점들을 검출할 수 있다.
더 나아가, 용접 처리 중의 임의의 시점까지 집성된 품질 표시자의 평균을 평균화하여 그 시점까지 용접의 품질 표시자를 결정할 수 있다. 예를 들면, 용접 처리를 완료한 후에, 개별적인 품질 표시자 모두를 평균화하여 완료된 용접에 대한 전체적인 품질 표시자, 스코어, 품등(grade), 등급(rating) 등을 획득할 수 있다. 용접에 대한 전체적인 품질 표시자는 수락가능한 용접에 대한 최소 품질 표시자 값을 반영한 미리 정해진 품질 표시자(예를 들면, 훈련 용접으로부터 도출된 것)와 비교할 수 있다.
이 방식으로, 용접의 품질을 실시간으로 또는 거의 실시간으로 정확하게, 효율적으로, 일관되게 및/또는 자동으로 결정할 수 있다. 이것은, 용접의 시각적 검사로는 그 품질을 계측하기에 항상 충분하지가 않고 전반적인 용접 품질에 영향을 줄 수 있는 편차 또는 다른 문제점들을 오퍼레이터가 용접 처리 중에 검출 또는 다른 방식으로 인지하지 못할 수 있기 때문에, 특히 유리하다.
일부 예시적인 실시형태에 있어서, 용접에 대한 품질 표시자(즉, 용접 스코어)는 실질적으로 동일한 조건 하에서 및 예컨대 자동화(예를 들면, 로봇에 의한) 용접 처리와 같은 실질적으로 동일한 아크 용접 처리에 따라 반복적으로 생성되는 용접을 평가하기 위한 유효한 도구이다. 각 용접에 대한 순시적, 주기적 및/또는 전체적 용접 스코어를 계산함으로써, 자동화 품질 제어 처리가 아크 용접 처리에 대하여 적응될 수 있다. 특히, 최소의 수락가능한 용접 스코어 또는 수락가능한 용접 스코어의 범위는 용접 조건 및 아크 용접 처리에 따라 역치로서 초기에 식별된다. 그 후, 각 용접은 그 용접이 수락될 것인지 또는 거절될 것인지를 신속히 정확하게 결정하기 위해 상기 역치와 비교되는 그 (순시적, 주기적 및/또는 전체적) 용접 스코어를 갖는다. 또한, 단일의 생산라인 가동 또는 일련의 생산라인 가동에 있어서 용접 스코어들의 추세를 평가함으로써, 생간 공정에서의 문제점들을 더 쉽게 식별할 수 있고, 및/또는 생산 공정이 더 쉽게 최적화될 수 있다.
개념적인 생산라인(1000)이 도 10에 도시되어 있고, 여기에서 제1 용접 스코어(S1)(1002), 제2 용접 스코어(S2)(1004) 및 제3 용접 스코어(S3)(1006)는 통합 모니터(M)(1016)를 포함한 용접기 또는 용접 스테이션(1014)에 의해 제1 워크피스(WP1)(1008), 제2 워크피스(WP2)(1010) 및 제3 워크피스(WP3)(1012)에 대하여 수행된 용접과 각각 관련된다. 이 기술에 통상의 지식을 가진 사람이라면 동일한 워크피스에 대하여 다른 용접을 수행할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
그 다음에, 각 용접이 수락되어야 하는지 또는 거절되어야 하는지를 결정하기 위해 용접 스코어가 미리 정해진 수락가능한 용접 스코어 역치와 비교된다. 이러한 비교는 용접기/용접 스테이션에 의해 또는 별도의 장치에 의해 또는 별도의 위치(예를 들면, 평가 스테이션(1018))에서 행하여질 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 용접 스코어와 역치 간의 비교는 수작업으로 수행된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 자동화 및 수작업 비교가 수행된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 용접 스코어는 대응하는 용접의 수작업 검사가 보증되는지 여부를 판단하기 위해 사용된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 용접 스코어는 생산라인의 전반적인 효율을 결정하기 위해 적어도 부분적으로 사용된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 하나 이상의 평가 스테이션(1018)은 생산 라인(1000)을 따라 위치되어 생산 공정의 특정 스테이지에서 용접을 측정한다. 만일 평가 스테이션(1018)이 용접의 용접 스코어가 미리 정해진 수락가능한 용접 스코어 역치와 부합하거나 역치를 초과한다고 결정하면, 평가 스테이션(1018)은 용접 수락 커맨드(1020)를 발생함으로써 용접을 수락한다. 상기 용접 수락 커맨드(1020)에 응답하여, 수락가능 용접을 포함한 워크피스는 추가의 처리를 위해 생산라인(1000)을 따라 계속하도록 허용된다.
반대로, 만일 평가 스테이션(1018)이 용접의 용접 스코어가 미리 정해진 수락가능한 용접 스코어 역치 미만이라고 결정하면, 평가 스테이션(1018)은 용접 거절 커맨드(1022)를 발생함으로써 용접을 거절한다. 상기 용접 거절 커맨드(1022)에 응답하여, 수락불능 용접을 포함한 워크피스는 생산라인(1000)의 다른 방향으로 돌려지거나 생산라인(1000)으로부터 다른 방식으로 제거(예를 들면, 수동으로 제거)된다. 그 후, 거절된 용접을 가진 워크피스는 추가의 처리, 예를 들면, 거절된 용접을 복원 또는 다른 방식으로 수리하거나, 워크피스를 완전히 재순환시킬 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 각각의 용접 수락 커맨드(1020) 및/또는 용접 거절 커맨드(1022)는 나중의 재검토 및 분석으로 위해 등록되거나 다른 방식으로 저장된다. 이 방식으로, 용접 처리 및/또는 생산 공정에 관한 추세를 더 쉽게 확인할 수 있고, 이것에 의해 용접 처리를 이용한 생산라인의 전체적인 효율을 더 쉽게 증가시킬 수 있다.
일부 예시적인 실시형태에 있어서, 용접에 대하여 계산된 품질 표시자(즉, 용접 스코어)는 아크 용접 처리를 수작업으로 수행하는 오퍼레이터에게 명령을 제공하거나 다른 방식으로 교시하기 위해 혁신적인 접근법으로 사용될 수 있다. 특히, 오퍼레이터가 용접기(예를 들면, 전기 아크 용접기(10))를 이용하여 용접을 생성하는 경우, 순시적 및/또는 주기적 용접 스코어가 용접기에 의해 그 용접에 대하여 결정되고(예를 들면, 용접기의 모니터(M)를 통해), 용접의 현재 품질에 관한 직접 피드백을 오퍼레이터에게 제공하기 위해 사용된다. 전술한 바와 같이, 이러한 용접 스코어는 용접의 단순한 시각적 검사에 비하여 용접 품질을 더 정확하게 반영하는 가중된 통계적 측정치에 기초를 둔다. 특히, 용접 스코어는 오퍼레이터에 의한 임의의 교정 동작이 필요한지 여부를 결정하기 위해 미리 정해진 수락가능 용접 스코어 또는 수락가능 용접 스코어의 범위와 비교된다. 추가로, 용접 스코어는 수락가능 용접 스코어로부터 벗어나는 임의의 추세(예를 들면, 용접 스코어의 연속적인 감소에 의해 입증되는 것)가 존재하는지 여부를 결정하기 위해 시간 경과에 따라 평가된다.
예시적인 일 실시형태에 따른 교육 방법(1100)은 도 11에 도시되어 있다. 이 방법(1100)은 단계 1102에서 오퍼레이터가 용접 처리의 수행을 시작하는 것으로부터 시작한다.
용접 처리 중에, 용접 스코어는 단계 1104에서 주기적으로 계산되어(샘플링되거나 다른 방식으로 측정된 하나 이상의 파라미터에 기초해서) 용접의 현재 상태를 반영한다. 용접 스코어는 용접의 현재 상태를 반영하는 순시 측정치로서 또는 용접 처리 중의 (상기 측정치에 대응하는) 소정의 시구간 동안의 용접 상태를 반영하는 수 개의 측정치의 평균으로서 계산될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 용접 스코어는 용접 처리가 시작된 이후에 취해지고 현재의 전체적인 용접 상태를 반영하는 모든 측정치를 평균함으로써 계산된다.
다음에, 용접 스코어는 단계 1106에서 미리 정해진 역치 용접 스코어와 비교된다. 역치 용접 스코어는 양질의 용접 상태 또는 다른 방식으로 수락가능한 용접 상태에 대한 최소 용접 스코어이다. 만일 용접 스코어가 역치 용접 스코어 이상이면, 단계 1108에서 현재의 용접 상태가 양질의 것이라고 결정된다. 그렇지 않으면, 현재의 용접 상태는 단계 1108에서 불량이라고 결정된다.
만일 현재의 용접 상태가 양질의 것이면, 단계 1110에서 용접이 양호하다는 표시가 오퍼레이터에게 제공되고, 이 표시는 용접 처리가 적절하게 수행되고 있음을 시사한다. 그 후, 단계 1112에서, 나중의 재검토, 분석 및/또는 다른 이용을 위해 상기 현재의 용접 상태가 기록된다. 교육 방법(1100)은 그 다음에 전술한 바와 같이 오퍼레이터에 의해 수행되는 용접 처리의 모니터링을 계속한다.
만일 현재의 용접 상태가 불량이면, 단계 1114에서 용접이 불량하다는 표시가 오퍼레이터에게 제공되고, 이 표시는 용접 처리가 부적절하게 수행되고 있음을 시사한다. 그 후, 단계 1118에서, 나중의 재검토, 분석 및/또는 다른 이용을 위해 상기 현재의 용접 상태가 기록된다. 교육 방법(1100)은 그 다음에 전술한 바와 같이 오퍼레이터에 의해 수행되는 용접 처리의 모니터링을 계속한다.
전술한 표시는 용접 처리 중에 오퍼레이터에게 통보하기에 충분한 임의의 방식으로 오퍼레이터에게 제공될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 표시는 용접기에 통합되거나 용접기에 밀접되어 있는 디스플레이 장치에 의한 것과 같이 시각적으로 오퍼레이터에게 제공된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 명령은 오퍼레이터가 착용한 보호 바이저(visor) 또는 헤드기어에서 시각적으로 디스플레이된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 명령은 용접기에 통합되거나 용접기에 밀접되어 있는 스피커 등을 통하여 청각적으로 제공된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 명령은 오퍼레이터가 착용한 보호 헤드기어에서 청각적으로 플레이된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 만일 현재의 용접 상태가 불량이면, 오퍼레이터는 단계 1116에서 어떤 교정 동작이 취해져야 하는지에 대한 명령을 수신한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 명령은 용접 처리 중에 실시간으로 제공된다. 상기 명령은, 예를 들면, 워크피스와 관련한 전극(즉, 와이어)의 위치의 제안된 변경 또는 워크피스와 관련한 와이어의 이동 속도의 제안된 변경을 수반할 수 있다.
검증된 양질의 용접을 야기하는 용접 처리 중의 용접 조건 및/또는 오퍼레이터의 모델링 및 결과적인 모델 데이터를 이용하여 유사한 조건 하에서 유사한 용접 처리를 실행하는 다른 오퍼레이터를 평가하는 것과 같이, 취해지는 가능한 교정 동작을 결정하기 위해 각종 장치 및 기술을 이용할 수 있다. 그러한 모델을 구축하기 위해 인공 지능 및 관련 시뮬레이션을 또한 이용할 수 있다. 또한, 센서를 이용하여 그러한 모델을 구축할 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 하나 이상의 센서를 이용하여 예컨대 워크피스의 현재 온도, 전달되는 차폐 가스의 레벨, 및/또는 차폐 가스의 조성과 같은 용접 처리의 각종 양태를 결정한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 하나 이상의 센서를 이용하여 예컨대 바람 조건 및/또는 습도 조건과 같이 용접 처리에 영향을 줄 수 있는 환경 조건을 결정한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 하나 이상의 센서를 이용하여 예컨대 워크피스로부터 오퍼레이터 손의 거리 및/또는 워크피스로부터 오퍼레이터 손의 각도와 같이 용접 처리에 영향을 줄 수 있는 오퍼레이터 조건을 결정한다. 상기 및 다른 센서로부터의 데이터는 모델 데이터와 비교되어 오퍼레이터에 의해 어떤 교정 동작이 취해져야 하는지에 대한 명령을 식별한다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 교정 동작 명령은 용접기에 통합되거나 용접기에 밀접되어 있는 디스플레이 장치에 의한 것과 같이 시각적으로 오퍼레이터에게 제공된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 명령은 오퍼레이터가 착용한 보호 바이저 또는 헤드기어에서 시각적으로 디스플레이된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 명령은 용접기에 통합되거나 용접기에 밀접되어 있는 스피커 등을 통하여 청각적으로 오퍼레이터에게 제공된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 명령은 오퍼레이터가 착용한 보호 헤드기어에서 청각적으로 플레이된다.
따라서, 상기 교육 방법(1100)은 용접 처리 중에 오퍼레이터에게 실시간 피드백을 제공하여 용접이 양질의 조건으로부터 불량 조건으로 이동하는 때 및 용접이 불량 조건으로부터 양질의 조건으로 이동하는 때를 오퍼레이터가 쉽게 알 수 있게 한다. 더 나아가, 상기 교육 방법(1100)은 용접의 현재(및 그에 따라서 전반적인) 조건을 개선하기 위한 교정 동작을 시사할 수 있다. 용접 조건의 변화가 가끔은 오퍼레이터의 동작에 기인하기 때문에, 상기 교육 방법(1100)에 의해 제공된 피드백(임의의 시사된 교정 동작을 포함함)은 오퍼레이터에게 양호한 용접 기술을 교시한다. 또한, 오퍼레이터의 양호한 용접 기술은 양호한 용접 상태의 연속적인 확인에 의해 강화된다.
교육 방법(1100) 또는 그 양태들은 또한 시뮬레이트 용접 처리에 쉽게 적응되거나 다른 방식으로 적용될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 교육 방법(1100)은 가상현실 기술을 이용하여 용접 시뮬레이터에 적용된다.
일부 예시적인 실시형태에 있어서, 오퍼레이터가 수행한 용접에 대하여 계산된 품질 표시자(즉, 용접 스코어)는 일반적인 교육에서 품등이 사용되는 법과 유사하게 특정 용접기, 용접 처리 또는 용접 과정과 관련하여 오퍼레이터를 보증하기 위해 혁신적인 접근법으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 교육 방법(1100)에 따라 계산된 용접 스코어(예를 들면, 전체 용접 스코어) 또는 그 양태는 오퍼레이터를 보증하기 위한 편리한 플랫폼을 제공한다. 오퍼레이터는 용접기, 용접 처리 또는 용접 과정과 관련하여 보증되어야 하는 미리 규정된 역치 용접 스코어를 초과하는 용접 스코어를 획득하여야 한다. 만일 오퍼레이터가 보증되지 못하면, 교육 방법(1100)은 개선이 필요한 영역을 오퍼레이터에게 확인시킬 수 있다. 여기에서 설명하는 것처럼, 추가의 기능(예를 들면, 용접기 내에서 또는 외부에서 동작하는 소프트웨어에 의해 제공된 것)이 오퍼레이터를 보증하는데 유용한 다른 파라미터를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 교육 방법(1100)은 용접 처리 또는 과정 중에 오퍼레이터가 실제로 용접을 행하는데 얼마나 많은 시간을 소비하였는지 추적하는 것을 포함하도록 수정될 수 있다. 다른 예로서, 교육 방법(1100)은 용접 처리 또는 과정 중에 오퍼레이터가 사용한 소모품(예를 들면, 와이어)의 양을 추적하는 것을 포함하도록 수정될 수 있다.
오퍼레이터 보증에 사용되는 것 외에, 용접 스코어(및 다른 파라미터)는 오퍼레이터들을 구별하기 위해 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 2명의 오퍼레이터가 모두 통과 스코어를 달성하고 특정 용접기, 용접 처리 또는 용접 과정과 관련하여 보증되었음에도 불구하고, 2명의 오퍼레이터의 스코어는 크게 다를 수 있다. 따라서, 훨씬 더 높은 스코어를 가진 보증된 오퍼레이터가 더 낮은 스코어를 가진 다른 보증된 오퍼레이터에 앞서 선택될 수 있다.
일부 예시적인 실시형태에 있어서, 용접에 대하여 계산된 품질 표시자(즉, 용접 스코어) 및 다른 관련 파라미터 및 정보는 복수의 학생에게 용접 기술, 공정, 프로그램, 과정 등을 가르치는 교사를 보조하기 위해 사용될 수 있다. 용접 부류(class)는 가끔 이론적 성분과 실제적 성분을 포함한다. 이론적 성분은 일반적으로 교실 또는 유사한 환경에서 강의, 토론 또는 실연(demonstration)의 형태로 교육된다. 전형적으로, 용접 부류의 실제적 성분을 학생들에게 교육하기 위한 용접 학교 또는 다른 환경은 공장의 용접 스테이션과 유사한 부스(booth)와 같은 개별 위치를 포함할 것이다. 학생 개개인에게는 용접 과정의 실제적 성분을 수행하기 위한 그들 자신의 부스가 지정된다.
예를 들면 이론적 성분에 관한 토론 중에 각 학생들의 클래스 출석 및/또는 참여를 추적함으로써 개개의 학생이 클래스의 이론적 성분에 얼마나 많은 시간을 소비하는지 교사가 어림하는 것이 오히려 쉽다. 그러나, 교사가 항상 모든 부스에서 있을 수 없기 때문에 개개의 학생이 클래스의 실제적 성분에 얼마나 많은 시간을 소비하는지 교사가 계측하는 것은 곤란하다. 예를 들면, 부스는 교사의 시선이 한번에 하나의 부스, 즉 교사가 현재 위치하고 있는 부스로만 연장하도록 구성 및/또는 배열될 수 있다. 다른 부스에 있는 학생들은 교사가 알지 못한 상태에서 용접 외의 다른 무엇(예를 들면, 먹기, 잠자기, 전화하기)을 하고 있을 수 있다. 임의의 주어진 시간에 교사의 개인적 관심으로부터 어떤 학생들이 가장 큰 이익을 취하는지 교사가 쉽게 결정하는 것도 또한 곤란하다. 따라서, 교사는 다른 학생이 교사의 개인적 관심을 더 크게 필요로 함에도 불구하고 하나의 학생에게 시간을 쏟아버릴 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 따라서 아크 용접 처리와 같은 용접 기술, 공정, 프로그램, 과정 등을 배우는 학생들을 모니터링하는 시스템(1200)이 도 12에 도시되어 있다. 시스템(1200)은 8개의 부스(1204, 1206, 1208, 1210, 1212, 1214, 1216, 1218)가 설치된 교실 또는 숍과 같은 교육 영역(1202)을 포함한다. 각 부스는 용접기를 포함한다. 특히, 제1 용접기(W1)(1220)는 제1 부스(1204)에 위치하고, 제2 용접기(W2)(1222)는 제2 부스(1206)에 위치하고, 제3 용접기(W3)(1224)는 제3 부스(1208)에 위치하고, 제4 용접기(W4)(1226)는 제4 부스(1210)에 위치하고, 제5 용접기(W5)(1228)는 제5 부스(1212)에 위치하고, 제6 용접기(W6)(1230)는 제6 부스(1214)에 위치하고, 제7 용접기(W7)(1232)는 제7 부스(1216)에 위치하고, 제8 용접기(W8)(1234)는 제8 부스(1218)에 위치한다. 또한 학생들에게는 각각의 부스가 지정된다. 특히, 제1 학생(S1)(1236)은 제1 부스(1204)에서 작업하도록 지정되고, 제2 학생(S2)(1238)은 제2 부스(1206)에서 작업하도록 지정되고, 제3 학생(S3)(1240)은 제3 부스(1208)에서 작업하도록 지정되고, 제4 학생(S4)(1242)은 제4 부스(1210)에서 작업하도록 지정되고, 제5 학생(S5)(1244)은 제5 부스(1212)에서 작업하도록 지정되고, 제6 학생(S6)(1246)은 제6 부스(1214)에서 작업하도록 지정되고, 제7 학생(S7)(1248)은 제7 부스(1216)에서 작업하도록 지정되고, 제8 학생(S8)(1250)은 제8 부스(1218)에서 작업하도록 지정된다.
교육 영역(1202)은 교사(1252)가 학생들과 대화하기 위해 하나의 부스로부터 다른 부스로 자유롭게 이동할 수 있도록 구성된다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 각 용접기(W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8)는 도 1에 도시된 용접기(10)와 같이 통합 모니터(M)를 포함한다. 학생이 용접기를 이용하여 용접을 생성할 때, 순시적 및/또는 주기적 용접 스코어가 용접기에 의한 용접마다 결정되고(모니터(M)를 통해서) 현재의 용접 품질과 관련한 직접 피드백을 학생에게 제공하기 위해 사용된다. 여기에서 설명하는 것처럼, 이러한 용접 스코어는 용접의 단순한 시각적 검사에 비하여 용접 품질을 더 정확하게 반영하는 가중된 통계 측정치에 기초를 둔다. 특히, 용접 스코어는 미리 정해진 수락가능한 용접 스코어 또는 수락가능한 용접 스코어의 범위(예를 들면, 이전의 기선 용접으로부터 확인된 것)와 비교되어 임의의 교정 동작이 학생에 의해 필요한지 여부를 결정한다. 추가로, 용접 스코어는 수락가능 용접 스코어로부터 멀어지는 임의의 추세(예를 들면, 용접 스코어의 계속되는 감소에 의해 입증된 것)가 존재하는지 여부를 결정하기 위해 시간 경과에 따라 평가된다.
각 용접기(W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8)는 네트워크(1256)를 통해 생산 감시 시스템(production monitoring system, PMS)(1254)과 통신한다. 네트워크(1256)는 유선 네트워크 또는 무선 네트워크일 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 네트워크(1256)는 이더넷 네트워크이다.
PMS(1254)는 일반적 발명 개념의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 소프트웨어, 하드웨어 및 이들의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, PMS(1254)는 디스플레이 장치(1258) 및 데이터 기억부(1260) 등의 주변 장치가 접속된 범용 컴퓨터(예를 들면, PC)에서 동작하는 소프트웨어로서 구현된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, PMS(1254)는 모니터(M)의 경우와 같이 각 용접기에 통합된 로직을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, PMS(1254)는 네트워크(1256)를 통해 용접기(W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8)와 데이터 통신한다.
PMS(1254)는 예를 들면 각각의 기록된 용접에 대한 통계에 의해 완성된 단기 및 장기 용접 기록(log)을 수집하도록 동작하는 용접 데이터 수집 및 모니터링 도구이다. PMS(1254)는 와이어 소모와 같은 다른 생산 관련 파라미터 및 조건을 또한 추적할 수 있다. 시스템(1200)에 있어서, PMS(1254)는 각각의 용접기(W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8)로부터 데이터를 수집하여 각각의 학생(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8)이 용접을 생성할 때 소비한 시간량을 결정한다. 각각의 학생(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8)이 소비한 시간량(즉, 용접 시간)은 나중의 검색 및 사용을 위해 PMS(1254)에 의해 데이터 기억부(1260)에 저장될 수 있다. 추가로, PMS(1254)는 네트워크(1256)를 통해 각각의 용접기(W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8)로부터 용접 스코어를 수신하고, 이 스코어는 그 다음에 나중의 검색 및 사용을 위해 PMS(1254)에 의해 데이터 기억부(1260)에 저장될 수 있다. 따라서, PMS(1254)는 복수의 평가 기간 동안 복수의 학생에 대한 용접 시간 및 용접 스코어의 기록들을 발생하여 저장할 수 있다. 이것은 학생들을 교육하고 평가하는 교육자(1252)를 위한 엄청난 자원이 될 수 있다.
추가로, PMS(1254)는 각 학생(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8)의 현재 용접 스코어와 함께 각 학생(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8)의 현재 용접 시간을 디스플레이 장치(1258)에서 실시간으로 디스플레이할 수 있다. 이 방식으로, 교육자(1252)는 상기 디스플레이 장치(1258)를 관측함으로써 각 학생의 현재 상태 및 그들 각각의 용접을 순간적이고 정확하게 평가할 수 있다. 이것에 의해 교육자(1252)는 가장 큰 필요성을 나타내는 학생에게 그의 시간을 더 적절한 비율로 할애할 수 있다.
시스템(1200)에 있어서, 용접 시간 및 용접 스코어는 예를 들면 수치 데이터 및/또는 그래픽 데이터와 같이 임의의 방식으로 디스플레이될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, PMS(1254)는 웹 브라우저를 통해 데이터 액세싱, 데이터 보기, 보고서 발생 등을 지원하는 웹 기반형 사용자 인터페이스를 제공한다.
시스템(1200)은 복수의 교육자뿐만 아니라 임의 수의 학생을 수용하도록 쉽게 조정(scalable)할 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 따라서, 아크 용접 처리와 같은 용접 기술, 공정, 프로그램, 과정 등을 학습하는 학생들을 모니터링하는 방법(1300)은 도 13에 도시되어 있다. 이 방법(1300)은 단계 1302에서 복수의 학생이 아크 용접 처리를 수행하는 것을 수반한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 학생들은 실질적으로 동시에 실질적으로 동일한 조건하에서 실질적으로 동일한 아크 용접 처리를 수행한다.
아크 용접 처리 중에, 용접 스코어는 학생의 현재 용접 상태를 반영하도록 단계 1304에서 각 학생에 대하여 주기적으로 계산된다(샘플링되거나 다른 방식으로 측정된 하나 이상의 파라미터에 기초해서). 상기 용접 스코어는 학생 용접의 현재 상태를 반영하는 순시 측정치로서 또는 아크 용접 처리 중의 (상기 측정치에 대응하는) 소정의 시구간 동안의 학생 용접 상태를 반영하는 수 개의 측정치의 평균으로서 계산될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 학생 용접 스코어는 아크 용접 처리가 시작된 이후에 취해지고 현재의 전체적인 학생 용접 상태를 반영하는 모든 측정치를 평균함으로써 계산된다.
상기 방법(1300)의 평가 기간 중에, 각 학생이 아크 용접 처리(즉, 실제 용접)를 수행하면서 소비한 시간량이 단계 1306에서 결정된다. 각 학생의 용접기로부터 수집된 동작 데이터는 학생들의 용접 시간을 결정하기 위해 사용할 수 있다.
각 용접 스코어는 단계 1308에서 그 대응하는 학생과 연관된다. 유사하게, 각 용접 시간은 단계 1308에서 그 대응하는 학생과 연관된다. 각 학생에게 지정된 용접기로부터의 정보(예를 들면, 일련 번호)를 식별하는 것은 용접기로부터 수집된 및/또는 용접기에 의해 발생된 데이터(예를 들면, 용접 스코어, 용접 시간)를 각각의 학생과 연관시키기 위해 사용될 수 있다.
용접 스코어 및 용접 시간이 각각의 학생과 연관되었으면, 이 정보는 단계 1310에서 임의의 방식으로 출력될 수 있다. 예를 들면, 모든 학생 및 그들 각각의 용접 스코어와 용접 시간에 대한 보고서가 모니터 등의 디스플레이 장치에 출력될 수 있다. 다른 예로서, 학생 및 그들 각각의 용접 스코어와 용접 시간에 대한 정보는 나중의 검색 및 사용을 위해 디스크 드라이브 또는 플래시 드라이브 등의 데이터 기억부에 기록 및 저장될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 정보는 주기적으로 출력된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 정보는 평가 기간의 끝에서 출력된다.
용접 스코어 및/또는 용접 시간은 학생들에 대한 추가의 식별 정보를 발생하기 위해 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 학생의 용접 스코어 및/또는 용접 시간은 미리 정해진 역치와 비교될 수 있다. 이 방식으로, 학생의 용접 스코어 및/또는 용접 시간에 기초하여, 통과 또는 실패 결정이 학생의 용접에 대하여 결정될 수 있다.
일부 예시적인 실시형태에 있어서, 용접에 대하여 계산된 용접 스코어는 용접 처리의 잠재적 비용 절감을 식별하기 위한 혁신적 접근법으로 사용될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 비용 분석(예를 들면, 비용 효율적 분석, 비용 편익 분석)은 용접 처리에 따라 수행된 일련의 용접에 기초하여 용접 처리마다 수행된다. 도 14A-14B에 도시된 바와 같은 예시적인 용접에 대응하는 데이터(1400)는 비용 분석을 수행할 때 사용할 수 있다.
먼저, 전반적인 용접 품질에 영향을 주는 복수의 용접 조건(1402)이 선택된다. 예를 들면, 도 14A 및 도 14B에서, 용접 조건(1402)은 와이어 특성(예를 들면, 와이어 조성(1404), 와이어 직경, 코팅), 워크피스 특성(예를 들면, 워크피스 조성(1406), 워크피스 두께), 차폐 가스 유동률(1408), 차폐 가스 조성(1410), 및/또는 워크피스 예열 온도(1412)를 포함한다. 다음에, 상기 용접 조건(1402)들 중의 하나가 일련의 용접에 대하여 1414에 표시한 것처럼 변화되고, 나머지 용접 조건(1402)들은 모두 일련의 용접에 대하여 1414에 표시한 것처럼 고정된다.
일련의 용접 각각에 대하여, 용접 스코어(1416)가 또한 현재 용접 조건(1402, 1414)에 기초하여 결정된다. 용접 스코어(1416)는 상기 용접 조건들 하에서 생성된 용접의 전반적인 품질의 측정치를 나타낸다. 전술한 바와 같이, 이러한 용접 스코어는 용접의 단순한 시각적 검사에 비하여 용접 품질을 더 정확하게 반영하는 가중된 통계적 측정치에 기초를 둔다.
추가로, 일련의 용접 각각에 대하여 용접을 생성하는데 대한 비용이 결정된다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 비용은 용접에 대한 금전적 비용(1418)으로서 표시된, 용접 생산과 관련된 금전적 지출을 포함한다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 상기 비용은 용접에 대한 시간적 비용(1420)으로서 표시된, 용접을 완성하는데 필요한 총 시간을 포함한다. 일련의 각 용접은 그 대응하는 용접 스코어 및 비용과 연관된다.
도 14A 및 도 14B는 일련의 용접에 있어서 2개의 용접에 대한 데이터(1400)를 각각 포함하고, 용접 조건(1402) 중에서 와이어 조성(1404), 워크피스 조성(1406), 차폐 가스 조성(1410) 및 워크피스 예열 온도(1412)는 일련의 용접에 대하여 1414에 표시한 것처럼 고정되고, 차폐 가스 유동률(1408)은 일련의 용접에 대하여 1414에 표시한 것처럼 변화(예를 들면, 증분적으로 증가 또는 감소)된다.
도 14A에 대응하는 용접의 경우에, a의 금전적 비용(1418), b의 시간적 비용(1420) 및 c의 용접 스코어(1416)가 계산되거나 다른 방식으로 결정된다. 도 14B에 대응하는 용접의 경우에, d의 금전적 비용(1418), e의 시간적 비용(1420) 및 f의 용접 스코어(1416)가 계산되거나 다른 방식으로 결정된다. 따라서, 만일 a<d, b<e, 및 c=f라고 결정되면, 비용 및 시간 절감이 도 14B의 차폐 가스 유동률(1408)에 비하여 도 14A의 차폐 가스 유동률(1408)에 의해 전반적인 용접 품질의 임의의 감퇴 없이 실현되기 때문에, 도 14A의 차폐 가스 유동률(1408)은 도 14B의 차폐 가스 유동률(1408)보다 더 우수하다고 추론할 수 있다. 이와 대조적으로, 만일 a<d, b>>e, 및 c=f라고 결정되면, 도 14A의 차폐 가스 유동률(1408)은 전반적인 용접 품질의 임의의 감퇴 없이 비용 절감을 제공하지만, 도 14B의 차폐 가스 유동률(1408)에 비하여 시간적 비용이 실질적으로 증가된다고 추론할 수 있다.
이 방식으로, 사용자는 변화된 용접 조건이 일련의 전반적인 용접 품질에서, 및 그에 따라서 대응하는 용접 처리에서 갖는 충격을 쉽게 식별할 수 있을 것이다. 이 방식으로, 사용자는 용접 조건의 변화(및 어떤 방식으로 변화하는지)가 사용자로 하여금 더 바람직한 용접 품질을 획득하게 하는지, 더 바람직한 비용을 획득하게 하는지, 또는 상기 둘 다를 획득하게 하는지를 결정할 수 있다. 따라서, 더 많은 용접을 수행하고 대응하는 데이터를 분석함에 따라, 전반적인 용접 처리에 있어서의 임의의 하나 이상의 용접 조건의 충격이 쉽게 결정 및 평가될 수 있고, 더 많이 통보되는 비용 절감 결정(예를 들면, 금전, 시간 및 품질 트레이드오프에 관한 것)이 이루어질 수 있다.
비용 분석은 추가적인 일련의 용접을 포함하도록 확장될 수 있고, 다른 용접 조건들은 다른 일련의 용접에서 변화된다. 이 방식으로, 사용자는 바람직한 성과(예를 들면, 수락가능한 용접 품질 및 수락가능한 비용)를 달성하기 위해 복수의 용접 조건에 대한 바람직한 값 또는 세팅을 식별할 수 있다. 상기 용접 조건에 대한 바람직한 값 또는 세팅은 동일한 용접기 및 용접 처리에 대하여 후속적인 검색 및 사용을 위하여 용접기 및 용접 처리와 연관된 프로필에 저장될 수 있고, 이것에 의해 사용자가 재차 바람직한 성과를 달성할 가능성을 증가시킨다.
예시적인 일 실시형태에 있어서, 복수의 상기 프로필(즉, 선택된 용접 파라미터 및/또는 용접 조건의 집합)이 사전 설정(pre-set)으로서 저장되고, 사용자는 상기 프로필을 용접 처리의 시작시에 액세스할 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 복수의 사전 설정은 각각의 사전 설정에 대응하는 용접 스코어와 함께 사용자에게 제시된다. 각각의 용접 스코어는 사전 설정과 연관된 용접 파라미터 및 용접 조건을 이용하여 이전에 획득된 전반적인 용접 품질을 정량화한다. 전술한 바와 같이, 이러한 용접 스코어는 용접의 단순한 시각적 검사에 비하여 용접 품질을 더 정확하게 반영하는 가중된 통계적 측정치에 기초를 둔다. 사용자는 그 다음에 용접 처리를 수행하기 위해 상기 사전 설정 중에서 하나를 선택할 수 있고, 이것에 의해 사용자가 사전 설정과 연관된 용접 파라미터 및 용접 조건을 이용하여 이전에 생산한 것과 동일한 또는 실질적으로 유사한 용접을 달성할 가능성을 증가시킨다. 예시적인 일 실시형태에 있어서, 사용자 인터페이스는 사용자가 입력한 기준과 일치하지 않는 사전 설정을 사용자가 걸러낼 수 있게 하기 위해 제공된다. 예를 들면, 입력된 역치 미만인 관련 용접 스코어를 가진 사전 설정들이 걸러진다.
도 15는 예시적인 일 실시형태에 따른 사전 설정(1500)을 보인 것이다. 각각의 사전 설정(1500)은 식별용의 사전 설정 번호(1502), 용접 조건들의 집합(1504), 용접기 정보(1506), 용접 처리 정보(1508), 금전적 비용(1510), 시간적 비용(1512) 및 관련 용접 스코어(1514)를 포함한다. 사전 설정 번호가 01인 제1 사전 설정(1516)은 값이 a, b, c, d 및 e이고 용접기가 M인 용접 조건(1504)과 연관된다. 제1 사전 설정(1516)은 용접 처리 O에 대응한다. 만일 사용자가 용접 조건 a, b, c, d 및 e 하에서 용접기 M으로 용접 처리 O를 수행하기 위해 제1 사전 설정(1516)(즉, 사전 설정 01)을 선택하면, 사용자는 용접 처리 O로부터의 용접 결과가 금전적 비용이 약 t이고 시간적 비용이 약 v이며 용접 스코어가 약 x인 것으로 기대할 수 있다. 사전 설정(1500)은 용접 조건(1504), 용접기(1506) 및/또는 용접 처리(1508)의 다른 조합과 관련된 제2 사전 설정(1518)과 같은 추가의 사전 설정을 포함할 수 있다.
전술한 모니터링된 용접 파라미터 외에, 하나 이상의 파 형상 상태에 대한 추가의 용접 파라미터가 모니터링될 수 있고, 용접 결함을 더 정확하게 검출하고 식별하기 위해 추가의 품질 파라미터가 그로부터 계산될 수 있다. 추가의 용접 파라미터는 용접 토치 또는 건(gun)의 위치, 아크 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 레벨, 아크 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 적어도 하나의 주파수, 및 아크 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 펄스율을 포함할 수 있다. 다른 추가의 용접 파라미터는 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 레벨, 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 적어도 하나의 주파수, 및 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 펄스율을 포함한다. 또 다른 추가의 용접 파라미터는 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 레벨, 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 적어도 하나의 주파수, 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 펄스율, 및 와이어 공급 모터 전류 레벨을 포함한다.
일 실시형태에 따라서, 추가의 용접 파라미터는 그러한 용접 파라미터를 검출하기에 적당한 센서 또는 모니터링 장치에 의해 감지된다. 예를 들면, 음향은 마이크로폰에 의해 감지돠고, 가시광은 광검출기에 의해 감지되며, 적외선 광은 적외선 검출기에 의해 감지되고, 와이어 공급 모터 전류는 전류 분류기에 의해 감지될 수 있다. 토치 위치는 예를 들면 촬상 센서 또는 자기 센서를 포함한 하나 이상 유형의 감지 기술을 이용하여 감지될 수 있다. 센서들은 각종 장소, 예를 들면 용접 토치 위, 용접 헬멧 위, 또는 일반 용접 지역 내에 위치될 수 있다. 추가로 감지된 용접 파라미터는 다른 용접 파라미터가 전술한 바와 같이 입력되어 처리되는 법과 유사한 방식으로 모니터(M)에 입력되어 처리될 수 있다. 모니터링되어 처리되는 다른 용접 파라미터는 워크피스의 온도, 차폐 가스의 레벨, 차폐 가스의 조성, 워크피스 부근의 풍속, 워크피스 부근의 습도 레벨, 및 오퍼레이터 위치를 포함한다.
모니터(M)는 추가로 모니터링된 용접 파라미터에 기초하여 복수의 품질 파라미터 통계를 계산하도록 (도 16에 도시된 업그레이드된 모니터(M')로서) 구성될 수 있다. "평균", "표준 편차", "변동 평균" 및 "변동 표준 편차"의 각종 품질 파라미터 통계가 전술한 바와 같이 전압 및 전류에 대하여 품질 파라미터 통계를 계산한 것과 유사한 방식으로 하나 이상의 파 형상 상태에 대한 각종의 추가적인 용접 파라미터에 대하여 계산될 수 있다. 즉, 추가적인 모니터링된 용접 파라미터에 기초한 품질 파라미터는 QVA, QVSD, QVVA 및 QVVSD를 모니터링된 전압에 대하여 계산하는 법, 및 QIA, QISD, QIVA 및 QIVSD를 모니터링된 전류에 대하여 계산하는 법과 유사한 방식으로 계산될 수 있다.
예를 들면, 모니터(M)는 품질 음향 레벨 평균(QSLA), 품질 음향 레벨 표준 편차(QSLSD), 품질 음향 레벨 변동 평균(QSLVA) 및 품질 음향 레벨 변동 표준 편차(QSLVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대하여 용접 처리 중의 음향 레벨 품질 파라미터를 계산하도록 구성될 수 있다. 모니터(M)는 또한 품질 음향 주파수 평균(QSFA), 품질 음향 주파수 표준 편차(QSFSD), 품질 음향 주파수 변동 평균(QSFVA) 및 품질 음향 주파수 변동 표준 편차(QSFVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대한 음향 주파수 품질 파라미터를 계산하도록 구성될 수 있다. 더 나아가, 모니터(M)는 품질 음향 펄스율 평균(QSPRA), 품질 음향 펄스율 표준 편차(QSPRSD), 품질 음향 펄스율 변동 평균(QSPRVA) 및 품질 음향 펄스율 변동 표준 편차(QSPRVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대한 음향 펄스율 품질 파라미터를 계산하도록 또한 구성될 수 있다. 용접 처리의 음향은 와이어 전극과 워크피스 간의 아크에 의해 생성된다. 특정의 음향 특성은 용접 파 형상의 특정 상태 중에 발생하는 경향이 있다.
모니터(M)는 품질 가시광 레벨 평균(QVLLA), 품질 가시광 레벨 표준 편차(QVLLSD), 품질 가시광 레벨 변동 평균(QVLLVA) 및 품질 가시광 레벨 변동 표준 편차(QVLLVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대하여 용접 처리 중의 가시광 레벨 품질 파라미터를 계산하도록 구성될 수 있다. 모니터(M)는 또한 품질 가시광 주파수 평균(QVLFA), 품질 가시광 주파수 표준 편차(QVLFSD), 품질 가시광 주파수 변동 평균(QVLFVA) 및 품질 가시광 주파수 변동 표준 편차(QVLFVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대한 가시광 주파수 품질 파라미터를 계산하도록 구성될 수 있다. 더 나아가, 모니터(M)는 품질 가시광 펄스율 평균(QVLPRA), 품질 가시광 펄스율 표준 편차(QVLPRSD), 품질 가시광 펄스율 변동 평균(QVLPRVA) 및 품질 가시광 펄스율 변동 표준 편차(QVLPRVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대한 가시광 펄스율 품질 파라미터를 계산하도록 또한 구성될 수 있다. 용접 처리의 가시광은 와이어 전극과 워크피스 간의 아크에 의해 생성된다.
모니터(M)는 품질 적외선 광 레벨 평균(QIRLLA), 품질 적외선 광 레벨 표준 편차(QIRLLSD), 품질 적외선 광 레벨 변동 평균(QIRLLVA) 및 품질 적외선 광 레벨 변동 표준 편차(QIRLLVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대하여 용접 처리 중의 적외선 광 레벨 품질 파라미터를 계산하도록 구성될 수 있다. 모니터(M)는 또한 품질 적외선 광 주파수 평균(QIRLFA), 품질 적외선 광 주파수 표준 편차(QIRLFSD), 품질 적외선 광 주파수 변동 평균(QIRLFVA) 및 품질 적외선 광 주파수 변동 표준 편차(QIRLFVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대한 적외선 광 주파수 품질 파라미터를 계산하도록 구성될 수 있다. 더 나아가, 모니터(M)는 품질 적외선 광 펄스율 평균(QIRLPRA), 품질 적외선 광 펄스율 표준 편차(QIRLPRSD), 품질 적외선 광 펄스율 변동 평균(QIRLPRVA) 및 품질 적외선 광 펄스율 변동 표준 편차(QIRLPRVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대한 적외선 광 펄스율 품질 파라미터를 계산하도록 또한 구성될 수 있다. 용접 처리의 적외선 광은 와이어 전극과 워크피스 간의 아크에 의해 생성된다.
모니터(M)는 품질 와이어 공급 모터 전류 평균(QWFMIA), 품질 와이어 공급 모터 전류 표준 편차(QWFMISD), 품질 와이어 공급 모터 전류 변동 평균(QWFMIVA) 및 품질 와이어 공급 모터 전류 변동 표준 편차(QWFMIVSD)와 같이 소정의 시구간 동안에 하나 이상의 상태에 대하여 용접 처리 중의 와이어 공급 모터 전류 품질 파라미터를 계산하도록 구성될 수 있다. 와이어 공급 모터 전류는 용접 처리 중에 와이어 공급기의 모터에 의해 생성된다. 접촉 팁이 마모되거나 잘못된 접촉 팁을 사용하는 경우, 소정 상태 중에 모터 전류의 시프트 또는 스파이크가 관측될 수 있다.
또한, "평균", "표준 편차", "변동 평균" 및 "변동 표준 편차"의 각종 품질 파라미터 통계가 전술한 바와 같이 전압 및 전류에 대하여 품질 파라미터 통계를 계산한 것과 유사한 방식으로 각종의 추가적인 용접 파라미터에 대하여 계산될 수 있다. 더 나아가, 일 실시형태에 따라서, 소정의 시구간 동안 각각의 계산된 품질 파라미터의 값은 대응하는 예상된 품질 파라미터 값과 비교되어, 계산된 품질 파라미터 값과 예상된 품질 파라미터 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 결정할 수 있다. 만일 상기 차가 상기 역치를 초과하면, 계산된 품질 파라미터 값이 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중되고, 및/또는 상기 상태를 포함한 파 형상에 대한 그 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따라서, 품질 파라미터(가중된 것 또는 가중되지 않은 것) 및/또는 용접 파라미터는 아크 용접 처리를 진단하기 위해 사용될 수 있다. 도 16은 아크 용접 처리를 진단하기 위한 시스템(1600)의 실시형태를 개략적 블록도로 도시한 것이다. 시스템(1600)은 아크 용접 시스템의 일부에 대응하고, 모니터(M)와 유사하지만 여기에서 설명하는 추가적인 용접 파라미터를 또한 모니터링하고 대응하는 추가의 품질 파라미터를 또한 계산하도록 구성된 업그레이드된 모니터(M')(1610)를 포함한다. 시스템(1600)은 상기 업그레이드된 모니터(M')(1610)와 동작적으로 통신하는 진단 논리 회로(DLC)(1620)를 또한 포함한다.
도 16에 도시된 것처럼, 계산된 품질 파라미터 및/또는 모니터링된 용접 파라미터, 또는 이들의 일부 부분집합은 DLC(1620)로 통과되고, DLC(1620)는 상기 파라미터에 대하여 동작하여 진단 결과를 발생한다. 일 실시형태에 따라서, DLC(1620)는 품질 파라미터를 분석함으로써 용접의 국부적인 또는 연속적인 결함을 먼저 식별한다. 국부적 결함은 용접 처리 중에 비교적 짧은 시구간(예를 들면, 2초) 동안 발생하는 결함이다. 연속적 결함은 본질적으로 용접 처리의 전체 시간(예를 들면, 20초) 동안 발생하는 결함이다. 일부 결함 예는 용접에의 가스 내포(예를 들면, 기공, 블로우홀, 웜홀), 워크피스의 번쓰루(burnthrough), 워크피스 내로의 침입 부족, 튀김(splatter), 언더필 조인트, 언더컷, 용접 깨짐, 용접의 공극, 및 용융 부족을 포함한다. 이러한 유형의 결함은 업계에 잘 알려져 있다. 다른 유형의 결함도 또한 가능하다.
가능한 결함 원인의 일부 예는 차폐 가스 부족, 작업 거리에 대한 짧은 접촉 팁, 작업 거리에 대한 긴 접촉 팁, 막힌 노즐, 워크피스 표면 오염, 너무 느린 이동 속도, 너무 빠른 이동 속도, 너무 느린 와이어 공급 속도, 너무 빠른 와이어 공급 속도, 워크피스 또는 전극의 유황 성분, 전극 또는 워크피스로부터의 과도한 습기, 및 너무 작은 전극 각을 포함한다. 다른 유형의 결함 원인도 또한 가능하다.
훈련 용접 절차 중에, 결함들은 그 결함의 원인과 상관되고, DLC(1620)는 결함들을 하나 이상의 가능한 원인과 적절히 연관시키도록 그에 따라서 프로그램된다. 그러므로, 통상(비훈련) 용접 절차 중에, DLC(1620)는 하나 이상의 검출된 결함의 하나 이상의 가능한 원인을 시사할 수 있다. 결함 및 하나 이상의 원인은 오퍼레이터에게 보고되어 오퍼레이터가 그 문제점을 교정할 수 있게 한다. DLC(1620)는 예를 들면 결함의 원인을 격리시키도록 결정 트리로서 프로그램될 수 있다.
일례로서, 시스템(1600)은 품질 파라미터를 분석함으로써 소정의 상태에서 발생하는 기공 및 소정의 다른 상태에서 발생하는 튀김을 용접 처리 중에 발생하는 2개의 연속적인 결함으로서 검출할 수 있다. DLC(1620)는 각각의 상태에서의 2개의 연속적인 결함의 발생을 용접 처리 내내 차폐 가스의 부족에 상관시킬 수 있다. 오퍼레이터는 가스 탱크의 밸브가 용접 처리 중에 잠겨져 있었다는 것을 후속적으로 발견할 수 있다.
도 17은 용접기가 용접을 생성하기 위해 전진하는 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성함으로써 아크 용접 처리를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써, 도 16의 시스템(1600)을 이용한 아크 용접 처리를 진단하는 방법(1700)의 흐름도이다. 용접 처리는 용접기의 전원 장치에 공급되는 커맨드 신호에 의해 제어된다. 방법(1700)의 단계 1710에서, 일련의 신속히 반복하는 파 형상이 발생되고, 여기에서 각각의 파 형상은 사이클 시간에 의해 용접 사이클을 구성한다. 단계 1720에서, 파 형상은 복수의 상태로 분할된다. 단계 1730에서, 하나 이상의 상태에서 발생하는 복수의 용접 파라미터가 용접 처리 중에 반복적으로 소정의 시구간 동안 소정의 심문율로 측정된다.
방법(1700)의 단계 1740에서, 용접 처리 중에 용접 파라미터의 측정치에 기초하여 각 상태마다 복수의 품질 파라미터가 계산된다. 단계 1750에서, 상기 복수의 품질 파라미터 및 복수의 용접 파라미터 중의 적어도 하나를 분석하여 용접의 하나 이상의 국부적인 또는 연속적인 결함의 하나 이상의 가능한 원인을 결정함으로써 아크 용접 처리를 진단한다.
요약하자면, 아크 용접 시스템 및 방법이 개시된다. 시스템은 파 형상 상태에 따라서 용접 처리 중의 각종 변수를 모니터링하고 그에 따라 변수들을 가중하며, 용접 결함을 검출하고, 결함의 가능한 원인들을 진단하고, 용접의 전체적인 품질을 정량화하고, 양질의 용접을 표시하는 데이터를 획득 및 이용하고, 자동화 용접 처리의 생산 및 품질 제어를 개선하고, 적당한 용접 기술을 교시하고, 용접 처리의 비용 절감을 확인하고, 다른 용접 처리 또는 응용을 위한 사전 설정으로서 사용되는 최적의 용접 설정을 도출할 수 있다.
특정 실시형태에 대한 상기 설명은 단지 예로서 주어진 것이다. 상기 주어진 설명으로부터, 이 기술에 숙련된 사람이라면 일반적 발명 개념 및 부수적인 장점을 이해할 뿐만 아니라 개시된 구조 및 방법에 대한 각종의 명백한 변경 및 수정을 생각해 낼 수 있을 것이다. 예를 들면, 일반적 발명 개념은 전형적으로 수동 용접 처리 또는 자동화(예를 들면, 로봇에 의한) 용접 처리 중의 하나로 제한되지 않지만, 그 대신에 상기 용접 처리 중의 어느 하나에 쉽게 적응될 수 있다. 또한, 일반적 발명 개념은 다른 용접 처리 및 기술(예를 들면, 스틱 및 티그(TIG) 용접과 같은 아크 용접의 모든 변형)에 쉽게 적응할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 특허 청구범위에서 규정하는 일반적 발명 개념 및 그 균등물의 정신 및 범위 내에 포함되는 모든 그러한 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다.
10 아크 용접기 12 전원 장치
14 단자 16 단자
18 인덕터 20 와이어
22 릴 24 공급기
26 모터 30 워크피스
32 분류기 34 블록
34a 선 36 블록
36a 선 40 발생기
42 선 44 선
46 구동 제어 46a 선
46b 선 46c 인코더
70 인터페이스 80c 필터
80d 필터 81 스테이지
81a 서브섹션 81b 스테이지
82 로직 84 발진기
90a 필터 91 스테이지
92 로직 94 발진기
100 형상 102 피크 전류
104 배경 전류 110 선
152 블록 156 출력
158 변조기 160 블록
162 선 170 램프업부
172 램프다운부 180 역치
182 최소 레벨 184 과도전류
186 과도전류 200 분석 프로그램
202a 선 202b 선
210 블록 210a 선
212 루틴 214 선
216 선 220 카운터
220a 블록 222 카운터
222a 블록 224 선
226 블록 230 블록
234 스테이지 236 블록
238 블록 250 블록
252 프로그램 단계 254 블록
254a 선 256 카운터
258 선 260 블록
262 서브루틴 262a 블록
264 프로그램 단계 266 루틴
266a 블록 266b 루틴
270 프로그램 272 카운터
280 서브루틴 282 블록
282a 블록 284 블록
286 블록 286a 블록
286b 블록 900 방법
902 단계 904 단계
906 단계 908 단계
910 단계 914 단계
916 단계 918 단계
920 단계 1000 생산라인
1002 용접 스코어 S1 1004 용접 스코어 S2
1006 용접 스코어 S3 1010 WP2
1012 WP3 1014 용접 스테이션
1016 모니터 1018 평가 스테이션
1020 용접 커맨드 1022 용접 커맨드
1100 방법 1102 단계
1104 단계 1106 단계
1108 단계 1110 단계
1112 단계 1114 단계
1116 단계 1118 단계
1200 시스템 1202 교육 영역
1204 부스 1206 부스
1208 부스 1210 부스
1212 부스 1214 부스
1216 부스 1218 부스
1220 W1 1222 W2
1224 W3 1226 W4
1228 W5 1230 W6
1232 W7 1234 W8
1236 S1 1238 S2
1240 S3 1242 S4
1244 S5 1246 S6
1248 S7 1250 S8
1252 교사 1254 PMS
1256 네트워크 1258 디스플레이 장치
1260 데이터 기억부 1300 방법
1302 단계 1304 단계
1306 단계 1308 단계
1310 단계 1400 데이터
1402 용접 조건 1404 용접 조성
1406 워크피스 조성 1408 가스 유동률
1410 가스 조성 1412 온도
1414 표시 1416 용접 스코어
1418 금전적 비용 1420 시간적 비용
1500 사전 설정 1502 사전 설정 번호
1504 용접 조건 1506 용접기 정보
1508 처리 정보 1510 금전적 비용
1512 시간적 비용 1514 용접 스코어
1516 사전 설정 1600 시스템
1610 업그레이드된 모니터 1620 DLC
1700 방법 1710 단계
1720 단계 1730 단계
1740 단계

Claims (35)

  1. 용접기가 용접부를 생성하도록 전진 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성하는 것에 의해 아크 용접 처리 - 상기 용접 처리는, 적어도 일련의 신속히 반복하는 파 형상들에 의해 정의되고, 상기 파 형상들은 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 - 를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 아크 용접 처리를 진단하는 방법에 있어서,
    상기 파 형상들을 일련의 시간 분할 상태들로 분할하는 단계와;
    특정의 파 형상 상태를 선택하는 단계와;
    상기 용접 처리 중에 반복적으로 시구간 동안 심문율(interrogation rate)로 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에서 발생하는 복수의 용접 파라미터를 모니터링하는 단계와;
    상기 용접 처리 중에 상기 용접 파라미터의 측정에 기초하여 상기 하나 이상의 상태들 각각에 대한 복수의 품질 파라미터를 계산하는 단계와;
    상기 용접의 하나 이상의 국부적 또는 연속적 결함의 하나 이상의 가능한 원인을 결정함으로써 상기 아크 용접 처리를 진단하기 위해 상기 복수의 품질 파라미터와 상기 복수의 용접 파라미터 중의 적어도 하나를 분석하는 단계와;
    각각의 시구간 동안에 계산된 각각의 상기 품질 파라미터의 값을, 대응하는 예상 품질 파라미터 값과 비교하여, 상기 계산된 품질 파라미터 값과 상기 대응하는 예상 품질 파라미터 값 간의 차(difference)가 미리 정해진 역치를 초과하는지 결정하는 단계와;
    상기 차가 상기 역치를 초과할 때, 상기 계산된 품질 파라미터 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고, 상기 계산된 품질 파라미터 값을, 대응하는 파 형상 상태를 포함한 파 형상에 대한 상기 대응하는 파 형상 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하는 단계를 포함하는 아크 용접 처리의 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 용접 파라미터는, 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 아크 전류, 아크 전압, 와이어 공급 속도, 상기 워크피스의 온도, 차폐 가스의 레벨, 차폐 가스의 조성, 상기 워크피스 부근의 풍속, 상기 워크피스 부근의 습도 레벨, 및 오퍼레이터 위치 중의 2개 이상을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 용접 파라미터는, 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 토치 위치, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 레벨, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 적어도 하나의 주파수, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 펄스율, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 레벨, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 적어도 하나의 주파수, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 펄스율, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 레벨, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 적어도 하나의 주파수, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 펄스율, 및 와이어 공급 모터 전류 레벨 중의 2개 이상을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 카운트 평균(quality count average; QCA), 품질 카운트 표준 편차(quality count standard deviation; QCSD), 품질 전압 평균(quality voltage average; QVA), 품질 전압 표준 편차(quality voltage standard deviation; QVSD), 품질 전류 평균(quality current average; QIA), 품질 전류 표준 편차(quality current standard deviation; QISD), 품질 전압 변동 평균(quality voltage variance average; QVVA), 품질 전압 변동 표준 편차(quality voltage variance standard deviation; QVVSD), 품질 전류 변동 평균(quality current variance average; QIVA) 및 품질 전류 변동 표준 편차(quality current variance standard deviation; QIVSD) 중의 2개 이상을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 와이어 공급 속도 평균(quality wire feed speed average; QWA), 품질 와이어 공급 속도 표준 편차(quality wire feed speed standard deviation; QWSD), 품질 와이어 공급 속도 변동 평균(quality wire feed speed variance average; QWVA) 및 품질 와이어 공급 속도 변동 표준 편차(quality wire feed speed variance standard deviation; QWVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 음향 레벨 평균(quality sound level average; QSLA), 품질 음향 레벨 표준 편차(quality sound level standard deviation; QSLSD), 품질 음향 레벨 변동 평균(quality sound level variance average; QSLVA) 및 품질 음향 레벨 변동 표준 편차(quality sound level variance standard deviation; QSLVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 음향 주파수 평균(quality sound frequency average; QSFA), 품질 음향 주파수 표준 편차(quality sound frequency standard deviation; QSFSD), 품질 음향 주파수 변동 평균(quality sound frequency variance average; QSFVA) 및 품질 음향 주파수 변동 표준 편차(quality sound frequency variance standard deviation; QSFVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 음향 펄스율 평균(quality sound pulse rate average; QSPRA), 품질 음향 펄스율 표준 편차(quality sound pulse rate standard deviation; QSPRSD), 품질 음향 펄스율 변동 평균(quality sound pulse rate variance average; QSPRVA) 및 품질 음향 펄스율 변동 표준 편차(quality sound pulse rate variance standard deviation; QSPRVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 가시광 레벨 평균(quality visible light level average; QVLLA), 품질 가시광 레벨 표준 편차(quality visible light level standard deviation; QVLLSD), 품질 가시광 레벨 변동 평균(quality visible light level variance average; QVLLVA) 및 품질 가시광 레벨 변동 표준 편차(quality visible light level variance standard deviation; QVLLVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 가시광 주파수 평균(quality visible light frequency average; QVLFA), 품질 가시광 주파수 표준 편차(quality visible light frequency standard deviation; QVLFSD), 품질 가시광 주파수 변동 평균(quality visible light frequency variance average; QVLFVA) 및 품질 가시광 주파수 변동 표준 편차(quality visible light frequency variance standard deviation; QVLFVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 가시광 펄스율 평균(quality visible light pulse rate average; QVLPRA), 품질 가시광 펄스율 표준 편차(quality visible light pulse rate standard deviation; QVLPRSD), 품질 가시광 펄스율 변동 평균(quality visible light pulse rate variance average; QVLPRVA) 및 품질 가시광 펄스율 변동 표준 편차(quality visible light pulse rate variance standard deviation; QVLPRVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 적외선 광 레벨 평균(quality infrared light level average; QIRLLA), 품질 적외선 광 레벨 표준 편차(quality infrared light level standard deviation; QIRLLSD), 품질 적외선 광 레벨 변동 평균(quality infrared light level variance average; QIRLLVA) 및 품질 적외선 광 레벨 변동 표준 편차(quality infrared light level variance standard deviation; QIRLLVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 적외선 광 주파수 평균(quality infrared light frequency average; QIRLFA), 품질 적외선 광 주파수 표준 편차(quality infrared light frequency standard deviation; QIRLFSD), 품질 적외선 광 주파수 변동 평균(quality infrared light frequency variance average; QIRLFVA) 및 품질 적외선 광 주파수 변동 표준 편차(quality infrared light frequency variance standard deviation; QIRLFVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 적외선 광 펄스율 평균(quality infrared light pulse rate average; QIRLPRA), 품질 적외선 광 펄스율 표준 편차(quality infrared light pulse rate standard deviation; QIRLPRSD), 품질 적외선 광 펄스율 변동 평균(quality infrared light pulse rate variance average; QIRLPRVA) 및 품질 적외선 광 펄스율 변동 표준 편차(quality infrared light pulse rate variance standard deviation; QIRLPRVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 와이어 공급 모터 전류 평균(quality wire feed motor current average; QWFMIA), 품질 와이어 공급 모터 전류 표준 편차(quality wire feed motor current standard deviation; QWFMISD), 품질 와이어 공급 모터 전류 변동 평균(quality wire feed motor current variance average; QWFMIVA) 및 품질 와이어 공급 모터 전류 변동 표준 편차(quality wire feed motor current variance standard deviation; QWFMIVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 결함은, 기공, 블로우홀, 웜홀을 포함하는 용접에의 가스 내포; 워크피스의 번쓰루(burnthrough), 워크피스 내로의 침입 부족, 튐(splatter), 언더필 조인트, 언더컷, 용접 깨짐, 용접의 공극, 및 용융 부족 중의 하나 이상을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 가능한 원인은, 차폐 가스의 부족, 작업 거리에 대한 짧은 접촉 팁, 작업 거리에 대한 긴 접촉 팁, 막힌 노즐, 워크피스 표면 오염, 너무 느린 이동 속도, 너무 빠른 이동 속도, 너무 느린 와이어 공급 속도, 너무 빠른 와이어 공급 속도, 워크피스 또는 전극의 유황 성분, 전극 또는 워크피스로부터의 과도한 습기, 및 너무 작은 전극 각을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 방법.
  18. 용접기가 용접부를 생성하도록 전진 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성하는 것에 의해 아크 용접 처리 - 상기 용접 처리는 일련의 신속히 반복하는 파 형상들에 의해 정의되고, 상기 파 형상들은 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 - 를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 아크 용접 처리를 진단하는 시스템에 있어서,
    각각의 상기 파 형상들을 일련의 시간 분할 상태들로 분할하는 논리 상태 제어기와;
    특정의 파 형상 상태를 선택하는 제1 회로와;
    복수의 용접 파라미터에 대한 데이터 집합을 획득하기 위해 상기 용접 처리 중에 반복되는 시구간 동안 심문율로 상기 상태들 중의 하나 이상의 상태들에서 생기는 복수의 용접 파라미터를 모니터링하는 모니터링 장치와;
    상기 모니터링된 복수의 용접 파라미터에 기초하여 상기 상태들 각각에 대한 복수의 품질 파라미터를 계산하는 제2 회로와;
    용접의 하나 이상의 국부적 또는 연속적 결함의 하나 이상의 가능한 원인을 결정함으로써 상기 아크 용접 처리를 진단하기 위해 상기 복수의 품질 파라미터와 상기 복수의 용접 파라미터 중의 적어도 하나를 분석하는 진단 논리 회로와;
    상기 계산된 품질 파라미터 값과 상기 대응하는 예상 품질 파라미터 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 결정하기 위해, 각각의 시구간 동안에 계산된 각각의 상기 품질 파라미터의 값을 대응하는 예상 품질 파라미터 값과 비교하는 제3 회로와;
    상기 차가 상기 역치를 초과하는 경우에, 상기 계산된 품질 파라미터 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하고 상기 계산된 품질 파라미터 값을 대응하는 파 형상 상태를 포함한 파 형상에 대한 상기 대응하는 파 형상 상태의 시간 기여도에 기초한 시간 기여 가중치로 가중하는 제4 회로를 포함하는 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 복수의 용접 파라미터는, 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 아크 전류, 아크 전압, 와이어 공급 속도, 상기 워크피스의 온도, 차폐 가스의 레벨, 차폐 가스의 조성, 상기 워크피스 부근의 풍속, 상기 워크피스 부근의 습도 레벨, 및 오퍼레이터 위치 중의 2개 이상을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 상기 복수의 용접 파라미터는, 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 토치 위치, 상기 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 레벨, 상기 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 주파수, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 음향의 펄스율, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 레벨, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 주파수, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 가시광의 펄스율, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 레벨, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 주파수, 상기 아크 용접 처리에 의해 생성되는 적외선 광의 펄스율, 및 와이어 공급 모터 전류 레벨 중의 2개 이상을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  21. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 카운트 평균(QCA), 품질 카운트 표준 편차(QCSD), 품질 전압 평균(QVA), 품질 전압 표준 편차(QVSD), 품질 전류 평균(QIA), 품질 전류 표준 편차(QISD), 품질 전압 변동 평균(QVVA), 품질 전압 변동 표준 편차(QVVSD), 품질 전류 변동 평균(QIVA) 및 품질 전류 변동 표준 편차(QIVSD) 중의 2개 이상을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  22. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 와이어 공급 속도 평균(QWA), 품질 와이어 공급 속도 표준 편차(QWSD), 품질 와이어 공급 속도 변동 평균(QWVA) 및 품질 와이어 공급 속도 변동 표준 편차(QWVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  23. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 음향 레벨 평균(QSLA), 품질 음향 레벨 표준 편차(QSLSD), 품질 음향 레벨 변동 평균(QSLVA) 및 품질 음향 레벨 변동 표준 편차(QSLVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  24. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 음향 주파수 평균(QSFA), 품질 음향 주파수 표준 편차(QSFSD), 품질 음향 주파수 변동 평균(QSFVA) 및 품질 음향 주파수 변동 표준 편차(QSFVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  25. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 음향 펄스율 평균(QSPRA), 품질 음향 펄스율 표준 편차(QSPRSD), 품질 음향 펄스율 변동 평균(QSPRVA) 및 품질 음향 펄스율 변동 표준 편차(QSPRVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  26. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 가시광 레벨 평균(QVLLA), 품질 가시광 레벨 표준 편차(QVLLSD), 품질 가시광 레벨 변동 평균(QVLLVA) 및 품질 가시광 레벨 변동 표준 편차(QVLLVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  27. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 가시광 주파수 평균(QVLFA), 품질 가시광 주파수 표준 편차(QVLFSD), 품질 가시광 주파수 변동 평균(QVLFVA) 및 품질 가시광 주파수 변동 표준 편차(QVLFVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  28. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 가시광 펄스율 평균(QVLPRA), 품질 가시광 펄스율 표준 편차(QVLPRSD), 품질 가시광 펄스율 변동 평균(QVLPRVA) 및 품질 가시광 펄스율 변동 표준 편차(QVLPRVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  29. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 적외선 광 레벨 평균(QIRLLA), 품질 적외선 광 레벨 표준 편차(QIRLLSD), 품질 적외선 광 레벨 변동 평균(QIRLLVA) 및 품질 적외선 광 레벨 변동 표준 편차(QIRLLVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  30. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 적외선 광 주파수 평균(QIRLFA), 품질 적외선 광 주파수 표준 편차(QIRLFSD), 품질 적외선 광 주파수 변동 평균(QIRLFVA) 및 품질 적외선 광 주파수 변동 표준 편차(QIRLFVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  31. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 적외선 광 펄스율 평균(QIRLPRA), 품질 적외선 광 펄스율 표준 편차(QIRLPRSD), 품질 적외선 광 펄스율 변동 평균(QIRLPRVA) 및 품질 적외선 광 펄스율 변동 표준 편차(QIRLPRVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  32. 제18항에 있어서, 상기 복수의 품질 파라미터는, 상기 시구간 동안 상기 상태들 중 하나 이상의 상태들에 대하여, 품질 와이어 공급 모터 전류 평균(QWFMIA), 품질 와이어 공급 모터 전류 표준 편차(QWFMISD), 품질 와이어 공급 모터 전류 변동 평균(QWFMIVA) 및 품질 와이어 공급 모터 전류 변동 표준 편차(QWFMIVSD)를 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  33. 제18항에 있어서, 상기 하나 이상의 결함은, 기공, 블로우홀, 웜홀을 포함하는 용접에의 가스 내포; 워크피스의 번쓰루, 워크피스 내로의 침입 부족, 튐, 언더필 조인트, 언더컷, 용접 깨짐, 용접의 공극, 및 용융 부족 중의 하나 이상을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  34. 제18항에 있어서, 상기 하나 이상의 가능한 원인은, 차폐 가스의 부족, 작업 거리에 대한 짧은 접촉 팁, 작업 거리에 대한 긴 접촉 팁, 막힌 노즐, 워크피스 표면 오염, 너무 느린 이동 속도, 너무 빠른 이동 속도, 너무 느린 와이어 공급 속도, 너무 빠른 와이어 공급 속도, 워크피스 또는 전극의 유황 성분, 전극 또는 워크피스로부터의 과도한 습기, 및 너무 작은 전극 각을 포함한 것인 아크 용접 처리의 진단 시스템.
  35. 용접기가 용접부를 생성하도록 전진 와이어와 워크피스 간의 실제 용접 파라미터를 생성하는 것에 의해 아크 용접 처리 - 상기 용접 처리는 일련의 신속히 반복하는 파 형상들에 의해 정의되고, 상기 파 형상들은 용접기의 전원 장치에 대한 커맨드 신호에 의해 제어되는 것임 - 를 수행할 때 전기 아크 용접기를 모니터링함으로써 아크 용접 처리를 진단하는 시스템에 있어서,
    상기 파 형상들을 정의하는 하나 이상의 분할 상태들에서 발생하는 복수의 용접 파라미터를 모니터링하는 모니터 컴포넌트 - 상기 모니터 컴포넌트는 상기 복수의 용접 파라미터에 대한 데이터 집합을 획득하기 위해 상기 용접 처리 중에 반복되는 시구간 동안 심문율로 상기 하나 이상의 분할 상태들을 모니터링함 - 와;
    상기 모니터링된 복수의 용접 파라미터에 기초하여 상기 상태들 각각에 대한 복수의 품질 파라미터를 계산하는 계산 컴포넌트와;
    용접의 하나 이상의 국부적 또는 연속적 결함의 하나 이상의 가능한 원인을 결정함으로써 상기 아크 용접 처리를 진단하기 위해 상기 복수의 품질 파라미터와 상기 복수의 용접 파라미터 중의 적어도 하나를 분석하는 진단 컴포넌트와;
    상기 계산된 품질 파라미터 값과 상기 대응하는 예상 품질 파라미터 값 간의 차가 미리 정해진 역치를 초과하는지 결정하기 위해, 각각의 시구간 동안에 계산된 각각의 상기 품질 파라미터의 값을 대응하는 예상 품질 파라미터 값과 비교하는 제1 회로와;
    상기 계산된 품질 파라미터 값을 상기 차에 기초한 크기 가중치로 가중하는 제2 회로를 포함하는 아크 용접 처리의 진단 시스템.
KR1020147030446A 2012-04-23 2013-04-23 용접 품질을 모니터링하는 시스템 및 방법 KR101986400B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/453,124 US8884177B2 (en) 2009-11-13 2012-04-23 Systems, methods, and apparatuses for monitoring weld quality
US13/453,124 2012-04-23
PCT/IB2013/000752 WO2013160745A1 (en) 2012-04-23 2013-04-23 System and method for monitoring weld quality

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150007293A KR20150007293A (ko) 2015-01-20
KR101986400B1 true KR101986400B1 (ko) 2019-06-05

Family

ID=48570410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147030446A KR101986400B1 (ko) 2012-04-23 2013-04-23 용접 품질을 모니터링하는 시스템 및 방법

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JP3197100U (ko)
KR (1) KR101986400B1 (ko)
CN (3) CN104379291B (ko)
CA (1) CA2870409A1 (ko)
DE (1) DE202013012002U1 (ko)
MX (3) MX346755B (ko)
WO (1) WO2013160745A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210050863A (ko) 2019-10-29 2021-05-10 (주)라임 용접 공정을 모니터링 하는 방법
KR20230000515A (ko) * 2021-06-24 2023-01-03 서진산업 주식회사 차량용 샤시프레임 교정시스템

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10994358B2 (en) 2006-12-20 2021-05-04 Lincoln Global, Inc. System and method for creating or modifying a welding sequence based on non-real world weld data
US11072034B2 (en) 2006-12-20 2021-07-27 Lincoln Global, Inc. System and method of exporting or using welding sequencer data for external systems
US9937577B2 (en) 2006-12-20 2018-04-10 Lincoln Global, Inc. System for a welding sequencer
US9104195B2 (en) 2006-12-20 2015-08-11 Lincoln Global, Inc. Welding job sequencer
US10994357B2 (en) 2006-12-20 2021-05-04 Lincoln Global, Inc. System and method for creating or modifying a welding sequence
KR20160021398A (ko) * 2014-08-14 2016-02-25 부경대학교 산학협력단 비소모성 전극을 갖는 용접 장치 및 그 작동 방법
JP6425496B2 (ja) * 2014-10-30 2018-11-21 株式会社ダイヘン アーク溶接の状態監視方法
EP3218133B1 (en) * 2014-11-10 2021-04-14 Lincoln Global, Inc. System and method for monitoring weld quality
CN104741802B (zh) * 2015-03-30 2017-08-04 中国石油天然气集团公司 一种焊接质量监测系统及方法
US10427239B2 (en) * 2015-04-02 2019-10-01 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for tracking weld training arc parameters
CN104907746A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 唐山松下产业机器有限公司 机器人焊接系统及其焊接质量检测方法
CN105033406B (zh) * 2015-07-20 2017-06-23 唐山松下产业机器有限公司 焊接设备及其控制方法
JP6126174B2 (ja) * 2015-07-31 2017-05-10 ファナック株式会社 機械学習装置、アーク溶接制御装置、アーク溶接ロボットシステムおよび溶接システム
CN105033476B (zh) * 2015-08-03 2017-08-22 唐山松下产业机器有限公司 焊丝防潮管理系统及其管理方法
US10661373B2 (en) 2015-09-14 2020-05-26 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for providing weld quality confidence
US11027352B2 (en) 2015-09-14 2021-06-08 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for analyzing weld signatures using pulse forensic features
JP6792129B2 (ja) 2017-03-03 2020-11-25 株式会社安川電機 アーク溶接システム及びアーク溶接判定装置
NO343141B1 (en) * 2017-05-15 2018-11-19 Welmax As Tungsten inert gas (tig) pulse arc welding apparatus
US11065707B2 (en) * 2017-11-29 2021-07-20 Lincoln Global, Inc. Systems and methods supporting predictive and preventative maintenance
US11897060B2 (en) 2017-11-29 2024-02-13 Lincoln Global, Inc. Systems and methods for welding torch weaving
KR102400012B1 (ko) 2017-12-28 2022-05-20 대우조선해양 주식회사 시임 용접의 품질 진단 방법
JP7026576B2 (ja) * 2018-05-28 2022-02-28 株式会社神戸製鋼所 溶接状態判定装置、溶接状態判定方法、及びプログラム
CN110146312B (zh) * 2019-01-14 2021-06-29 华晨宝马汽车有限公司 用于设备的预测性维护的方法、系统、设备和介质
US11373262B2 (en) * 2019-03-25 2022-06-28 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for providing part quality confidence
US11768483B2 (en) 2019-05-22 2023-09-26 Illinois Tool Works Inc. Distributed weld monitoring system with job tracking
US11400537B2 (en) 2019-09-12 2022-08-02 Illinois Tool Works Inc. System and methods for labeling weld monitoring time periods using machine learning techniques
CN110842392A (zh) * 2019-11-26 2020-02-28 西安西电变压器有限责任公司 一种电弧焊质量缺陷位置预测方法
JPWO2021177436A1 (ko) * 2020-03-05 2021-09-10
CN112809274B (zh) * 2021-02-22 2022-10-04 长春汽车工业高等专科学校 一种基于大数据的焊接机器人控制系统
CN113478056B (zh) * 2021-06-30 2022-11-04 武汉理工大学 一种新的电弧焊接的实时弧压跟踪方法
CN113732558B (zh) * 2021-09-06 2022-11-11 中车工业研究院有限公司 机器人焊接典型质量问题在线检测方法及装置
CN113779886A (zh) * 2021-09-18 2021-12-10 天津商科数控技术股份有限公司 基于深度学习的焊点质量异常检测方法、装置、系统
CN114799638A (zh) * 2022-05-16 2022-07-29 广州东焊智能装备有限公司 一种基于虚拟现实的人机协作焊接系统
CN115372583B (zh) * 2022-07-25 2024-03-26 中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司 一种桥面板u肋焊缝的质量控制方法
DE102022209327A1 (de) 2022-09-08 2024-03-14 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Schweißnahtoptimierung
CN117517998B (zh) * 2024-01-04 2024-04-02 深圳达温技术服务有限公司 一种电池焊接不良快速自动筛查方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011058433A1 (en) 2009-11-13 2011-05-19 Lincoln Global, Inc. Method and apparatus for monitoring weld quality

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH677891A5 (ko) * 1988-12-16 1991-07-15 Elpatronic Ag
US5306893A (en) * 1992-07-31 1994-04-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Weld acoustic monitor
US5278390A (en) 1993-03-18 1994-01-11 The Lincoln Electric Company System and method for controlling a welding process for an arc welder
US6051805A (en) 1998-01-20 2000-04-18 Air Liquide Canada Methods and apparatus for welding performance measurement
WO2001043910A1 (en) * 1999-12-15 2001-06-21 The University Of Sydney Welding assessment
US6441342B1 (en) 2000-11-20 2002-08-27 Lincoln Global, Inc. Monitor for electric arc welder
KR100526621B1 (ko) * 2002-02-06 2005-11-08 김준한 원격용접 모니터링 장치
US6744011B1 (en) * 2002-11-26 2004-06-01 General Motors Corporation Online monitoring system and method for a short-circuiting gas metal arc welding process
DE102007009275A1 (de) * 2007-02-26 2007-11-15 Daimlerchrysler Ag Fertigungsrobotersystem mit korrigierendem Regelsystem
DE102010023663A1 (de) * 2010-06-12 2011-12-15 Daimler Ag Prüfeinrichtung zur Online-Prüfung von Schweiß- bzw. Lötprozessen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011058433A1 (en) 2009-11-13 2011-05-19 Lincoln Global, Inc. Method and apparatus for monitoring weld quality

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210050863A (ko) 2019-10-29 2021-05-10 (주)라임 용접 공정을 모니터링 하는 방법
KR20230000515A (ko) * 2021-06-24 2023-01-03 서진산업 주식회사 차량용 샤시프레임 교정시스템
KR102605258B1 (ko) * 2021-06-24 2023-11-24 서진산업 주식회사 차량용 샤시프레임 교정시스템

Also Published As

Publication number Publication date
MX365258B (es) 2019-05-27
MX346755B (es) 2017-03-28
MX2014012464A (es) 2015-01-12
KR20150007293A (ko) 2015-01-20
CA2870409A1 (en) 2013-10-31
CN104379291B (zh) 2016-12-14
CN106964874A (zh) 2017-07-21
MX369794B (es) 2019-11-20
DE202013012002U1 (de) 2015-02-23
CN107020436A (zh) 2017-08-08
JP3197100U (ja) 2015-04-23
CN104379291A (zh) 2015-02-25
WO2013160745A1 (en) 2013-10-31
CN106964874B (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101986400B1 (ko) 용접 품질을 모니터링하는 시스템 및 방법
EP2498944B1 (en) Method and apparatus for monitoring weld quality
US8884177B2 (en) Systems, methods, and apparatuses for monitoring weld quality
US9468988B2 (en) Systems, methods, and apparatuses for monitoring weld quality
JP6359189B2 (ja) 溶接品質を監視するためのシステム、方法、及び装置
CN109834367B (zh) 用于焊炬摆动的系统和方法
JP7261682B2 (ja) 溶接作業データ蓄積装置、溶接作業支援システムおよび溶接ロボット制御装置
CN115302044A (zh) 用于焊炬摆动的系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant