KR102157031B1 - Device and method for detecting abnormal behavior using server motor electric power consumption - Google Patents

Device and method for detecting abnormal behavior using server motor electric power consumption Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 팩토리(smart factory)에서 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 서보모터의 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치와 방법에 있어서, 서보모터와 상기 서보모터의 입력위치, 속도와 각도의 검출 및 위치결정 완료, 전력소비 정보를 저장하는 정보 데이터베이스와 상기 정보 데이터베이스로부터 저장된 상기 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하고, 상기 생성된 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 감지서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an abnormal behavior detection system and method using a servo motor power consumption in a smart factory. The present invention provides an apparatus and method for detecting abnormal behavior using the power consumption of a servo motor, the input position of the servo motor and the servo motor, detection and positioning completion of the speed and angle, an information database storing power consumption information, and the information It characterized in that it comprises a detection server for generating normal power consumption information based on the information stored from the database, and detecting an abnormal behavior by comparing the generated normal power consumption information and real-time power consumption information with each other.

Description

서보모터의 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치 및 방법{Device and method for detecting abnormal behavior using server motor electric power consumption} Device and method for detecting abnormal behavior using server motor electric power consumption

본 발명은 스마트 팩토리에서 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 스마트팩토리 환경에서 컨베이어 벨트, 로봇팔, 정밀가공 기계 등 다양한 산업장비의 모터 움직임을 소비전력과 동작각도 및 이동거리 등을 감지센서를 이용하여 평상시와 같은 normal한 상태를 인식시켜 소비전력을 예측한 후, 실제 소비전력과 비교하여 이물질 및 공정과정의 정상 또는 이상신호로 분류하여 이상행위를 감지해내는 기술이다. The present invention relates to an apparatus and method for detecting abnormal behavior using the power consumption of a servo motor in a smart factory, and more specifically, power consumption and operation of motor movements of various industrial equipment such as conveyor belts, robot arms and precision machining machines in a smart factory environment. After predicting the power consumption by recognizing the normal state as usual using the sensor for angle and movement distance, etc., it is compared with the actual power consumption and classified as a normal or abnormal signal in the process and detects abnormal behavior. It's a skill that comes out.

공장의 생산시설은 사람에 의하여 공정과정을 수정하고 이를 감독할 필요가 있다. 그러나, 미래에는 소비자가 인터넷을 통하여 자신이 원하는 물건의 대략적인 크기와 기능만 언급하면 소비자의 요구사항에 부합하는 가상의 제품을 소비자에게 보여주는 것으로 소비자가 결제 유/무를 판단할 것이다. 이는 품종의 다양화와 제품의 복잡성이 증가할 미래사회에서는 모든 품목의 제품을 금전적/공간적인 여유가 없기 때문이다. 이러한 목적으로 최근 생겨난 것이 바로 스마트 팩토리이다. The production facility of the factory needs to be supervised and modified by humans. However, in the future, consumers will judge whether or not to make payment by showing a virtual product that meets the consumer's requirements if the consumer mentions only the approximate size and function of the object they want through the Internet. This is because in a future society where variety of varieties and product complexity will increase, there is no financial/space space for all products. It is a smart factory that has recently emerged for this purpose.

상기 스마트 팩토리는 공장 내 설비와 기계에 센서(IoT)가 설치되어 데이터가 실시간으로 수집, 분석되어 공장 내 모든 상황들이 일목요연하게 보여지고, 이를 분석해 목적된 바에 따라 스스로 제어되는 공장을 의미한다. 따라서, 중·소형 스마트팩토리를 통하여 가공 가능한 품목을 직접 생산하고 조립하여 소비자에게 판매하는 구조가 될 것으로 예측된다.The smart factory refers to a factory in which sensors (IoT) are installed in facilities and machines in the factory, data is collected and analyzed in real time, all situations in the factory are clearly displayed, analyzed and controlled by itself according to the purpose. Therefore, it is predicted that it will be a structure in which items that can be processed are directly produced, assembled and sold to consumers through small and medium-sized smart factories.

입력된 데이터를 기반으로 가장 유사한 결과를 보이는 함수를 찾아 임의의 입력에 대하여 예측 결과를 출력하는 것이 가능하다. 스마트폰을 통하여 언제 어디서든 자동화 서비스가 부각되고 있는 현재 스마트팩토리는 다양한 품종 혹은 쉽고 빠른 공정의 개편을 요구하고 있다.Based on the input data, it is possible to find a function that shows the most similar result and output a prediction result for an arbitrary input. The current smart factory, where automation services are emerging anytime and anywhere through smartphones, is demanding a variety of varieties or reorganization of easy and fast processes.

이러한 스마트 팩토리 환경에서 컨베이어 벨트, 로봇팔, 정밀기계등의 다양한 산업장비에서 모터의 움직임이나 회전각도, 동작각도의 평상시의 범위를 벗어나는 이상행위를 탐지하기 위해서는 정상행위 패턴과 비정상 행위 패턴을 분리해 낼 수 있어야 하며, 정상행위 패턴을 기반으로 비정상 행위를 판단하는 기능이 필요하다.In this smart factory environment, in order to detect abnormal behaviors outside the normal range of motor movement, rotation angle, and movement angle in various industrial equipment such as conveyor belts, robot arms, and precision machinery, normal behavior patterns and abnormal behavior patterns are separated. It must be able to perform, and a function of judging abnormal behavior based on normal behavior patterns is required.

서보모터 등을 이용한 전기 기계의 이상행위의 탐지 기술 실용성은 사건 발생되기 전에 사전 차단에 있으며 이를 위하여 행위의 패턴 분석, 탐지 및 결정까지 소요시간이 적을수록 보다 실효성이 있는 시스템이라 할 수 있다.The practicality of detection technology for abnormal behaviors of electric machines using servomotors is in preliminary blocking before an event occurs, and for this purpose, it can be said that the system is more effective as the time required to analyze, detect and determine patterns of behavior is less.

대한민국 특허공개 제2015-0084123호Korean Patent Publication No. 2015-0084123 대한민국 특허공개 제2017-0056045호Korean Patent Publication No. 2017-0056045

따라서, 본 발명은 서보모터를 통해 소비전력을 측정하고 전력 소비 패턴과 소비량을 감지서버를 통하여 감지하여 단기간 전류 소비량 예측과 이상행위를 탐지하는 장치와 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for predicting short-term current consumption and detecting abnormal behavior by measuring power consumption through a servo motor and detecting power consumption patterns and consumption amounts through a detection server.

또한, 기존의 수동적인 전력의 이상행위를 감지하는 방식을 탈피하여 정확한 분석과 판단으로 서보모터의 소모전력 등을 통해 이상행위를 탐지하는 장치와 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다. In addition, it is intended to provide an apparatus and method for detecting abnormal behavior through power consumption of a servo motor, etc. through accurate analysis and judgment, breaking away from the conventional passive power abnormal behavior detection method.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 서보모터의 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치에 있어서, 서보모터와 상기 서보모터의 입력위치, 속도와 각도의 검출 및 위치결정 완료, 전력소비 정보를 저장하는 정보 데이터베이스와 상기 정보 데이터베이스로부터 저장된 상기 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하고, 상기 생성된 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 감지서버와 상기 서보모터의 전력소모의 상태를 화면에 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve this object, the present invention provides an apparatus for detecting abnormal behavior using the power consumption of a servo motor, the input position of the servo motor and the servo motor, detection and positioning of the speed and angle, and information for storing power consumption information. The detection server and the servo motor generate normal power consumption information based on the information stored from the database and the information database, and compare the generated normal power consumption information with real-time power consumption information to detect abnormal behavior. It characterized in that it comprises a display for displaying the state of power consumption on the screen.

또한, 상기 감지서버의 이상행위의 감지는 상기 서보모터의 특정 주기에서 발생하는 위치결정 완료의 알람신호의 타이밍과 비교하여 이상행위의 유무를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the detection of the abnormal behavior by the detection server is characterized in that the presence or absence of the abnormal behavior is determined by comparing the timing of an alarm signal for positioning completion occurring in a specific period of the servo motor.

또한, 상기 감지서버는 상기 생성된 전력의 소비 정보를 입력하는 정보입력부와 상기 정보입력부에서 입력된 전력소비 정보를 기반으로 이상행위의 유무를 감지하는 이상행위 감지부 및 상기 이상행위 감지부로부터 감지된 상기 이상행위를 관리자에게 통보하는 알람신호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the detection server includes an information input unit for inputting the generated power consumption information, an abnormal behavior detection unit for detecting the presence or absence of abnormal behavior based on the power consumption information input from the information input unit, and detection from the abnormal behavior detection unit. It characterized in that it comprises an alarm signal unit for notifying the administrator of the abnormal behavior.

그리고, 상기 서보모터에서 발생하는 부하로 인해 소모되는 전력을 통하여 이상행위를 감지하는 것을 특징으로 하는 것이다.And, it is characterized in that the abnormal behavior is detected through the power consumed by the load generated in the servo motor.

그리고, 상기 서보모터와 연결되어 상기 서보모터의 과전류를 제어하는 전류센서가 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.In addition, a current sensor connected to the servo motor to control overcurrent of the servo motor is formed.

더 나아가, 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지방법에 있어서, 상기 서보모터의 입력위치, 회전속도, 각도, 위치결정 완료알람의 정보를 정보 데이터베이스에 입력, 저장하는 단계와 상기 정보 데이터베이스에 저장된 정보를 기반으로 전력의 소비패턴을 분석하는 단계와 상기 서보모터를 통해 입력받은 각도정보와 동작완료 알림을 동기화하면서 변화패턴을 학습시켜 예측 소비전력을 생성, 추출하는 단계와 감지서버를 통해 상기 서버모터의 실제 소비전력과 상기 단계에서 생성, 추출된 예측 소비전력을 비교하는 단계와 상기 제4단계에서 이상행위 발견시에는 관리자에게 통보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Furthermore, in the method of detecting abnormal behavior using power consumption of a servo motor, the step of inputting and storing information of the input position, rotation speed, angle, and positioning completion alarm of the servo motor into an information database, and information stored in the information database Analyzing the power consumption pattern based on and learning the change pattern while synchronizing the angle information input through the servo motor and the operation completion notification to generate and extract predicted power consumption, and the server motor through the detection server. And comparing the actual power consumption of the device with the predicted power consumption generated and extracted in the step, and notifying an administrator when an abnormal behavior is detected in the fourth step.

따라서, 본 발명은 서보모터를 이용하여 서보모터의 동작상태를 실시간 관찰하여 분석 및 판단하여 이상행위의 탐지를 능동적으로 수행하는 이상행위의 탐지장치와 그 방법을 구현할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, the present invention has an effect of implementing an abnormal behavior detection apparatus and method that actively detects abnormal behavior by observing, analyzing and determining the operation state of a servo motor in real time using a servo motor.

또한, 통상적으로 제조원료의 문제, 공정과정의 문제 또는 사람에 의한 수동적인 이상행위를 감지하는 방법을 탈피하여 컨베이어 벨트 또는 로봇 팔등의 모터에서 발생하는 부하를 통해 소모전력을 측정하고 전력소비의 패턴과 소비량을 측정하여 이상행위를 용이하게 감지할 수 있는 효과가 있는 것이다. In addition, by measuring the power consumption through the load generated by the motor such as a conveyor belt or robot arm, avoiding the method of detecting a problem of a manufacturing material, a problem in a process, or a passive abnormal behavior by a person. It has the effect of easily detecting abnormal behavior by measuring excessive consumption.

도 1은 본 발명에 의한 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치의 구성도.
도 2a는 이상행위 탐지장치의 하드웨어 구조도.
도 2b는 감지서버의 구성도.
도 3은 서보모터 작동에 의한 전력소비 데이터를 나타낸 도면.
도 4는 테이블 1의 학습에 의한 손실변화를 나타낸 도면.
도 5는 실험 1의 전력평가 결과를 나타낸 도면.
도 6은 서보모터 소비전력에 따른 주기별 신호 변화 데이터 가공도.
도 7은 소비전력을 시간별로 나타내어 소비패턴을 분석하는 그래프의 도면.
도 8은 각도 정보와 동작 완료 알림 동기화 학습에 따른 소비전력 파형의 변화주기 감지의 확인을 나타내는 도면.
도 9는 서보모터와 AI를 활용한 소비전력 예측과 실제 데이터 차이량 비교를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명에 의한 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지방법의 흐름도.
도11a는 도 3에 의하여 연산한 EMA 결과를 나타낸 그래프.
도11b는 식 w×EMA + (1-w)×(x + extra)에 의한 결과를 이용하여 연산한 EMS 결과를 나타낸 그래프.
도 11c는 이상행위가 탐지되었을 경우, 서보모터의 이동변화에 의한 이상행위 위치를 나타낸 도면.
1 is a configuration diagram of an abnormal behavior detection apparatus using a servo motor power consumption according to the present invention.
Figure 2a is a hardware structure diagram of an abnormal behavior detection device.
Figure 2b is a configuration diagram of the detection server.
3 is a view showing power consumption data by the operation of the servo motor.
4 is a diagram showing a change in loss due to learning in Table 1. FIG.
5 is a view showing the power evaluation result of Experiment 1.
6 is a processing diagram of signal change data for each period according to the power consumption of the servomotor.
7 is a graph showing power consumption by time to analyze a consumption pattern.
8 is a view showing confirmation of detection of a change period of a power consumption waveform according to synchronization learning of angle information and operation completion notification.
9 is a view showing a comparison of the actual data difference amount and prediction of power consumption using a servo motor and AI.
10 is a flowchart of an abnormal behavior detection method using a servo motor power consumption according to the present invention.
11A is a graph showing the EMA result calculated according to FIG. 3.
Figure 11b is a graph showing the EMS result calculated using the result of the formula w × EMA + (1-w) × (x + extra).
11C is a diagram showing the position of an abnormal behavior due to a change in movement of a servo motor when an abnormal behavior is detected.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시가 되더라도 가능한 한 동일 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements have the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

참고로, 본 명세서 상에 등장하는 용어인 '학습'은 교육기관 등에서 지식, 기술을 배우고 익히는 것을 의미하는 것이 아니고, 절차에 따른 컴퓨팅(computing)을 통하여 기계 학습(machine learning)을 수행함을 일컫는 용어라는 점을 미리 밝혀두고자 한다. For reference, the term'learning' that appears in this specification does not mean learning and acquiring knowledge and skills in educational institutions, etc., but a term that refers to performing machine learning through computing according to procedures. I would like to make it clear in advance.

도 1은 본 발명에 의한 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치의 구성도이고, 도 2a는 이상행위 탐지장치의 하드웨어 구조도이고, 도 2b는 감지서버의 구성도이고, 도 3은 서보모터 작동에 의한 전력소비 데이터를 나타낸 도면이고, 도 4는 테이블 1의 학습에 의한 손실변화를 나타낸 도면이고, 도 5는 실험 1의 전력평가 결과를 나타낸 도면이고, 도 6은 서보모터 소비전력에 따른 주기별 신호 변화 데이터 가공도이고, 도 7은 소비전력을 시간별로 나타내어 소비패턴을 분석하는 그래프의 도면이고, 도 8은 각도 정보와 동작 완료 알림 동기화 학습에 따른 소비전력 파형의 변화주기 감지의 확인을 나타내는 도면이고, 도 9는 서보모터와 AI를 활용한 소비전력 예측과 실제 데이터 차이량 비교를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명에 의한 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지방법의 흐름도이고,도11a는 도 3에 의하여 연산한 EMA 결과를 나타낸 그래프이고, 도11b는 식 w×EMA + (1-w)×(x + extra)에 의한 결과를 이용하여 연산한 EMS 결과를 나타낸 그래프이고, 11c는 이상행위가 탐지되었을 경우, 서보모터의 이동변화에 의한 이상행위 위치를 나타낸 도면이다. 1 is a configuration diagram of an abnormal behavior detection apparatus using the power consumption of a servo motor according to the present invention, FIG. 2A is a hardware structure diagram of an abnormal behavior detection apparatus, FIG. 2B is a configuration diagram of a detection server, and FIG. 3 is a servo motor operation. Is a diagram showing power consumption data by, FIG. 4 is a diagram showing the change in loss due to learning in Table 1, FIG. 5 is a diagram showing the power evaluation result of Experiment 1, and FIG. 6 is a cycle according to the power consumption of the servo motor. Figure 7 is a diagram of a graph for analyzing consumption patterns by indicating the power consumption by time, and Figure 8 is a diagram showing the detection of the change period of the power consumption waveform according to the synchronization learning of angle information and operation completion notification. 9 is a view showing a comparison of the actual data difference amount and prediction of power consumption using a servo motor and AI, and FIG. 10 is a flowchart of an abnormal behavior detection method using a servo motor power consumption according to the present invention. 11a is a graph showing the result of EMA calculated according to FIG. 3, and FIG. 11b is a graph showing the result of EMS calculated using the result of the formula w×EMA + (1-w)×(x + extra), 11c Is a diagram showing the location of the abnormal behavior due to the change in movement of the servo motor when abnormal behavior is detected.

이하에서는, 본 발명을 설명하기에 앞서 모터(Motor)에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, before describing the present invention, a motor will be described.

일반적으로 모터는 전기에너지를 기계에너지로 변환시키는 장치이다. 제어장치를 추가적으로 장착하면 속도, 방향, 토크 등 다양한 물리적 에너지로 변화시키는 것이 가능하다. 전기에너지는 교류(AC) 및 직류(DC)로 구분할 수 있으며, AC모터는 인덕션 모터와 리버시블 모터, DC모터는 브러시의 유·무로 구분된다. In general, a motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy. If the control device is additionally installed, it is possible to change it into various physical energy such as speed, direction, and torque. Electric energy can be divided into alternating current (AC) and direct current (DC), and AC motors are divided into induction motors and reversible motors, and DC motors are divided into presence or absence of brushes.

서보모터(Servo Motor)는 직류모터(DC Motor)의 일종으로 가동범위가 제한(0°~ 180°)되며, 펄스 변조신호에 따라 회전의 각도를 정하는 모터이다. Servo motor is a type of DC motor, which has a limited range of motion (0° to 180°), and determines the angle of rotation according to the pulse modulated signal.

상기 서보 모터는 일정한 각도를 움직이도록 할 때 유용하게 사용되는데, 예를 들어 로봇 팔이나 다리의 관절 부분에서 0°~ 90°사이를 움직이게 할 때 적합한 것으로 알려져 있다. 상기 서보모터의 특징으로는 모터의 회전속도와 현재의 회전위치를 검출하기 위한 엔코더가 결합되어 있으며 위치결정 완료 및 알람 출력 기능이 있다. The servo motor is usefully used to move a certain angle, for example, it is known to be suitable for moving between 0° and 90° in a joint part of a robot arm or leg. The servomotor features an encoder for detecting the rotational speed of the motor and the current rotational position, and has positioning completion and alarm output functions.

도 1은 본 발명에 의한 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치(100)의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an abnormal behavior detection apparatus 100 using a servo motor power consumption according to the present invention.

도시된 바와 같이, 서보모터(5)와 상기 서보모터(5)의 입력위치, 속도와 각도의 검출 및 위치결정 완료, 전력소비 정보를 저장하는 정보 데이터베이스(10)와 상기 정보 데이터베이스(10)로부터 저장된 상기 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하고, 상기 생성된 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 감지서버(20)를 포함하는 것이다. As shown, from the information database 10 and the information database 10 for storing the input position, speed and angle of the servomotor 5 and the servomotor 5, detection and positioning completion, power consumption information It includes a detection server (20) that generates general power consumption information based on the stored information, and detects abnormal behavior by comparing the generated general power consumption information with real-time power consumption information.

또한, 상기 서보모터(5)의 전력소모의 상태를 화면에 디스플레이하는 표시부(30)와 서보모터(5)의 소비전력에 따른 이상행위 등이 감지될 경우에 관리자나 사용자가 소지하는 단말기(40) 등의 수단에 일정한 신호음 또는 진동 등과 같은 알람 경보를 발생시키도록 하여 인식할 수 있도록 하는 것이다. 참고로, 상기 단말기(40)는 일반적인 스마트폰을 들수 있으며, 통신기능과 인터넷 기능이 내장되어 있는 어떠한 휴대용 통신기기도 무방하다. In addition, the display unit 30 that displays the power consumption status of the servomotor 5 on the screen and the terminal 40 held by the administrator or the user when an abnormal behavior according to the power consumption of the servomotor 5 is detected. ), etc., to generate an alarm alarm such as a certain beep or vibration so that it can be recognized. For reference, the terminal 40 may be a general smart phone, and any portable communication device having a built-in communication function and an Internet function may be used.

도 2a는 본 발명의 이상행위 탐지장치의 하드웨어 구조도이다. 도시된 바와 같이, 상기 서보모터(5)와 연결되어 상기 서보모터(5)의 과전류를 제어하는 전류센서(50)가 형성된다. 따라서, 서보모터(5)가 감지서버(20)에 자동으로 상태값을 전달하는 것도 가능하며, 이상행위가 발생했을 경우에 상기 감지서버(20)를 통해 이상행위를 감지하면 전제척인 제어도 역시 가능한 것이다. Figure 2a is a hardware structure diagram of the abnormal behavior detection apparatus of the present invention. As shown, a current sensor 50 is formed that is connected to the servo motor 5 to control overcurrent of the servo motor 5. Therefore, it is also possible for the servo motor 5 to automatically transmit the status value to the detection server 20, and if an abnormal behavior occurs through the detection server 20, the prerequisite control is also It is also possible.

도 2b는 감지서버(20)의 구성도이다. 도시된 대로, 생성된 전력의 소비 정보를 입력하는 정보입력부(21)가 형성된다. 상기 정보입력부(21)에는 상기 서보모터(5)의 소비전력, 회전각도, 위치, 속도검출 등의 정보를 입력하는 것이다. 2B is a configuration diagram of the detection server 20. As shown, an information input unit 21 for inputting consumption information of the generated power is formed. In the information input unit 21, information such as power consumption, rotation angle, position, and speed detection of the servomotor 5 is input.

상기 정보입력부(21)에서 입력된 전력소비 정보를 기반으로 이상행위의 유무를 감지하는 이상행위 감지부(22)가 형성된다. 상기 이상행위 감지부(22)는 상기 서보모터(5)를 통하여 상기 정보입력부(21)에 입력받은 정보를 토대로 서보모터(5)의 소비전력을 측정하여 전력소비의 일정 패턴을 분석한 소비전력 예측 데이터와 실시간으로 작동하는 서보모터(5)의 데이터를 비교하여 정상적으로 작동하는지 아니면 이상행위를 나타내는 지를 판별하게 되는 것이다. An abnormal behavior detection unit 22 for detecting the presence or absence of abnormal behavior based on the power consumption information input by the information input unit 21 is formed. The abnormal behavior detection unit 22 measures the power consumption of the servo motor 5 based on the information input to the information input unit 21 through the servo motor 5 to analyze a certain pattern of power consumption. By comparing the predicted data with the data of the servomotor 5 operating in real time, it is determined whether it operates normally or shows abnormal behavior.

또한, 상기 감지서버(20)의 이상행위의 감지의 또 다른 방식은 상기 이상행위 감지부(22)가 상기 서보모터(5)의 특정주기에서 발생하는 위치결정 완료의 알람신호의 타이밍과 비교하여 이상행위의 유무판단을 하는 것이다. In addition, another method of detecting the abnormal behavior of the detection server 20 is to compare the timing of the alarm signal of the positioning completion occurring in the specific period of the servomotor 5 by the abnormal behavior detection unit 22 It is to judge the presence or absence of abnormal behavior.

만약, 상기 이상행위 감지부(22)로부터 감지된 것이 이상행위라고 판단되면, 상기 이상행위를 알람신호부(23)로 통보하는 것이다. 그러면, 상기 알람신호부(23)를 포함하는 상기 감지서버(20)는 관리자의 단말기(40)로 통보하는 것이다. If it is determined that the abnormal behavior is detected by the abnormal behavior detection unit 22, the abnormal behavior is notified to the alarm signal unit 23. Then, the detection server 20 including the alarm signal unit 23 notifies the administrator's terminal 40.

기타, 이상행위의 감지방식은 상기 서보모터(5)에서 발생되는 부하로 인하여 소모되는 전력이 평소보다 이상적으로 크면 통해 이상행위인지 아닌지의 여부를 감지할수 있는 것이다. 예를 들어, 평소에 100V의 보다 30% 이상 늘어난 130V를 사용한다면 이상행위로 판별하는 것이다. In addition, the abnormal behavior detection method is to detect whether or not the abnormal behavior through the power consumed by the load generated by the servomotor 5 is ideally larger than usual. For example, if you use 130V, which is more than 30% of the usual 100V, it is determined as an abnormal behavior.

이하에서는 도 3 내지 도 9를 참조하여 서보모터(5)의 소비전력과 소비패턴의 예측과 소비전력에 따른 이상행위의 유무를 판단하는 절차에 관한 설명을 하기로 한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 9, a description will be given of a procedure for predicting the power consumption and consumption pattern of the servomotor 5 and determining the presence or absence of an abnormal behavior according to the power consumption.

도 3은 서보모터(5)가 22라운드를 반복하는 동안 측정한 소비전력이다. 기존의 예상과 달리 불규칙한 전력수요가 다수 발견되었다. 이는 공급되는 전력의 일시적 불안전성과 온도, 습도에 따른 오차 그리고 모터의 동작시점과 측정시점의 정확한 동기화가 이루어지지 않은 경우 등 다양한 요소가 존재한다. 따라서, 소비전력이라는 1차원 시각으로는 소비전력의 예측도 어려운 것이다.3 is a power consumption measured while the servomotor 5 repeats 22 rounds. Contrary to previous expectations, many irregular power demands were found. There are various factors such as temporary instability of the supplied power, errors according to temperature and humidity, and the case where the exact synchronization between the motor operation time and the measurement time is not achieved. Therefore, it is difficult to predict the power consumption from a one-dimensional view of power consumption.

LSTM(Long short-term memory)을 활용하여 이전 학습 및 결과를 바탕으로 값을 저장하고 활용하는 인공신경망이다. 대부분의 소비전력 측정은 각 모터별 혹은 전체 소비 전력을 측정한다. 이하의 Table 1은 상기 LSTM을 사용하여 메모리 크기를 32로 설정하여 학습모델을 구성한 것을 나타내고 있다. It is an artificial neural network that uses long short-term memory (LSTM) to store and utilize values based on previous learning and results. Most power consumption measurements measure the power consumption of each motor or the total. Table 1 below shows the configuration of a learning model by setting the memory size to 32 using the LSTM.

Figure 112018130842584-pat00001
Figure 112018130842584-pat00001

[Table 1][Table 1]

상기 실험에서는 총 21,025개의 파라미터를 사용해 비교적 적은 양의 메모리를 사용한다는 장점이 있다. 그 결과 학습 횟수에 따른 예측오차가 비슷하게 형성된 것을 도 4와 같이 볼 수 있고 임의의 결과를 토대로 예측한 결과 도 5의 소비전력 예측이 결과를 얻었다.The above experiment has the advantage of using a relatively small amount of memory using a total of 21,025 parameters. As a result, it can be seen that the prediction error according to the number of learning is similarly formed as shown in FIG. 4, and as a result of prediction based on a random result, the power consumption prediction of FIG. 5 was obtained.

도 5의 빨간색 선은 전력소모 예측을 나타내며, 파랑선은 측정된 소비전력을 나타내고 있다. 실험에서 사용된 방법은 다소 부족한 성능을 나타내고 있으나 학습 유형 및 시간을 증가시키는 것으로 성능향상을 기대할 수 있다.The red line in FIG. 5 represents the power consumption prediction, and the blue line represents the measured power consumption. The method used in the experiment shows somewhat insufficient performance, but performance improvement can be expected by increasing the learning type and time.

서보모터(5)의 소비전력에 따른 이상행위의 검출 절차는 다음과 같이 이루어진다.The procedure for detecting abnormal behavior according to the power consumption of the servomotor 5 is performed as follows.

서보모터(5)를 통해 입력된 위치, 속도 검출과 위치 결정 완료 알람을 입력하여 도 3의 단순한 소비전력을 도 6의 내용과 같이 소비전력에 따른 각도와 동기화 하여 각 주기별 소비전력을 관찰할 수 있다. 이를 통해 특정 주기에서 발생하는 결정 완료 알람 신호 타이밍과 비교하면서 1차적으로 이상행위 유무를 판단할 수 있다.By inputting the position and speed detection and positioning completion alarm input through the servomotor 5, the simple power consumption of Fig. 3 is synchronized with the angle according to the power consumption as shown in Fig. 6 to observe the power consumption of each cycle. I can. Through this, the presence or absence of abnormal behavior can be determined primarily while comparing the timing of the decision completion alarm signal occurring in a specific period.

1일의 소비전력의 누적을 시간별로 분류하여 도 7과 같이 전력의 소비 패턴을 분석한다.The accumulation of power consumption per day is classified by time, and power consumption patterns are analyzed as shown in FIG. 7.

회전각도 정보에 변화에 따른 학습이 소비전력 패턴 변화와 연동하여 어떤 성향을 보이고 예측되는지 확인도 가능하게 된다. 도 8은 서보모터(5)를 통해 입력받은 각도 정보와 동작 완료 알림을 동기화 하면서 변화 패턴을 학습키고 예측하여 실제 데이터와 비교한 결과이다. It is also possible to check what kind of propensity and predicted learning according to the change in rotation angle information is linked with the change in the power consumption pattern. FIG. 8 is a result of learning and predicting a change pattern while synchronizing angle information input through the servomotor 5 and an operation completion notification, and comparing it with actual data.

파란색 선은 예측 소비전력, 주황색 선은 실제 소비전력으로 2개의 선이 겹칠 경우 실제 소비전력을 우선적으로 표시하도록 하였다. 그 결과 상기 도 8의 왼쪽 사진과 같이 각도 정보의 오차가 일부 발생하기는 하지만 스스로 오차를 보정하기 위해 동작하는 것을 볼 수 있으며, 오른쪽 사진에서는 실제 데이터와 예측 데이터의 변화 타이밍이 거의 일치시키면서 예측하는 모습을 보였다.The blue line is the predicted power consumption, the orange line is the actual power consumption, and when the two lines overlap, the actual power consumption is indicated first. As a result, as shown in the left photo of FIG. 8, although some errors in the angle information occur, it can be seen that the error is corrected by itself. Showed appearance.

위의 3가지 데이터를 조합하여 도 9와 같이 단기간 소비전력을 예측할 수 있다. 도 9의 경우 감지센서 등이 예측하는 소비전력 파형이 파란색, 실제 데이터는 주황색으로 표기하였으며, 예측 소비전력과 실제 데이터가 동일할 경우 실제데이터의 파형만 표기하였다. 그 결과 대부분의 경우에서 올바르게 예측하는 것을 볼 수 있으며, 일부 예측의 오차가 감지된 부분은 작업 시간의 특이성과 작업시작 시간 오차범위 등을 고려하여 민감도를 조절하여 관리자에게 알람을 보내는 형식으로 동작하고자 한다.By combining the above three data, it is possible to predict the short-term power consumption as shown in FIG. 9. In the case of FIG. 9, the power consumption waveform predicted by the detection sensor and the like is indicated in blue and the actual data are indicated in orange. When the predicted power consumption and actual data are the same, only the waveform of the actual data is indicated. As a result, it can be seen that the prediction is correct in most cases, and the part where the error of some prediction is detected is operated in a form that sends an alarm to the manager by adjusting the sensitivity in consideration of the specificity of the work time and the error range of the work start time. do.

도 10은 본 발명에 의한 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 검출 및 탐지방법의 흐름도이다. 이전(以前)에 설명한 상기 이상행위 탐지장치(100)의 실시예에서 설명한 것과 중복되는 설명은 어느정도 생략하기로 한다. 10 is a flowchart of an abnormal behavior detection and detection method using a servo motor power consumption according to the present invention. A description overlapping with that described in the embodiment of the abnormal behavior detection device 100 described previously will be omitted to some extent.

이하, 상기 도면을 참조하여 이상행위의 검출 및 탐지방법에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of detecting and detecting abnormal behavior will be described with reference to the drawings.

먼저, 서보모터(5)의 입력위치, 회전속도, 각도, 위치결정 완료알람의 정보를 정보 데이터베이스(10)에 입력, 저장한다. (제1단계)First, the information of the input position, rotational speed, angle, and positioning completion alarm of the servomotor 5 is input and stored in the information database 10. (Step 1)

상기와 같이 정보데이터베이스(10)에 상기와 같이 서보모터(5)의 특징을 이루는 정보 데이터를 입력시키도록 한다. As described above, information data forming the characteristics of the servomotor 5 is input into the information database 10 as described above.

상기 정보 데이터베이스(10)에 저장된 정보를 기반으로 전력의 소비패턴을 분석한다. (제2단계)A power consumption pattern is analyzed based on the information stored in the information database 10. (Step 2)

상기 정보 데이터베이스(10)에 저장, 입력된 정보 데이터를 기반으로 서보모터(5)의 정상여부를 예측할 수 있도록 하는 것이다. Based on the information data stored and input in the information database 10, it is possible to predict whether the servomotor 5 is normal.

상기와 같은 서보모터(5)를 통해 입력받은 각도정보와 동작완료 알림을 동기화하면서 전력의 변화 패턴을 감지서버(20)에 입력시켜 통상 예측되는 소비전력을 생성, 추출한다. (제3단계) While synchronizing the angle information input through the servomotor 5 and the operation completion notification as described above, a change pattern of power is input to the detection server 20 to generate and extract the normally predicted power consumption. (Step 3)

상기 감지서버(20)를 통해 상기 서버모터(5)의 실제 소비전력과 상기 제3단계에서 생성, 추출된 예측 소비전력을 비교한다. (제4단계) Through the detection server 20, the actual power consumption of the server motor 5 is compared with the estimated power consumption generated and extracted in the third step. (Step 4)

이상행위 탐지장치(100)의 실시예에서도 서술했지만, 서보모터(50)의 소비전력을 측정하여 전력소비의 일정 패턴을 분석한 소비전력 예측 데이터와 실시간 작동하는 상기 서보모터(5)의 데이터를 비교하여 정상적으로 작동하지 않으면 이상행위로 판별하는 것이다. Although described in the embodiment of the abnormal behavior detection device 100, the power consumption prediction data obtained by measuring the power consumption of the servomotor 50 and analyzing a certain pattern of power consumption, and the data of the servomotor 5 operating in real time are used. If it does not work normally, it is determined as an abnormal behavior.

상기 제4단계에서 이상행위를 발견시에는 관리자에게 통보한다. (제5단계) If abnormal behavior is found in the fourth step, the manager is notified. (Step 5)

본 발명에 의한 이상행위 탐지장치(100)가 예측 소비전력 데이터와 실제 소비전력 데이터와의 차이가 큰 경우인 이상행위를 발견했을 경우에 관리자에게 통보하는 방식은 도 1에 도시된 대로 단말기(40)를 통한 진동이나 신호음 또는 단문메세지 전송 등으로 알릴 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 이를 테면 관리자가 별도로 소지한 경보장치(미도시)에 beep음 등으로 통보하는 것도 가능한 것이다. When the abnormal behavior detection apparatus 100 according to the present invention detects an abnormal behavior that is a case where the difference between the predicted power consumption data and the actual power consumption data is large, the method of notifying the administrator is as shown in FIG. ) Through vibration, beep sound, or short message transmission, etc., but is not limited thereto. For example, it is possible to notify an alarm device (not shown) separately possessed by the administrator through a beep sound.

이하에서는 도 11a 내지 도 11c를 참조하여 이상행위를 검출하는 수식과 과정을 설명하기로 한다. Hereinafter, an equation and a process for detecting an abnormal behavior will be described with reference to FIGS. 11A to 11C.

도 11a는 도 3에 의하여 연산한 EMA 결과를 나타낸 그래프이고, 도11b는 식 w×EMA + (1-w)×(x + extra)에 의한 결과를 이용하여 연산한 EMS 결과를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 11c는 이상행위가 탐지되었을 경우, 서보모터(5)의 이동변화에 의한 이상행위의 위치의 검출결과를 나타낸 도면이다. FIG. 11A is a graph showing the result of the EMA calculated according to FIG. 3, and FIG. 11B is a graph showing the result of EMS calculated using the result of the equation w×EMA + (1-w)×(x + extra). In addition, FIG. 11C is a diagram showing the detection result of the position of the abnormal behavior due to a change in movement of the servomotor 5 when an abnormal behavior is detected.

그리고, 상기 단말기(40) 또는 경보장치를 통한 알람음의 수식은 ARARM = (abs(x-EMA(지수이동평균)) > w ×EMSD(지수이동 표준편차))로 정의된다. 여기서, 상기 abs는 절대값, w는 계수이며, x는 측정 데이터이며, 상기 도 11c는 지수이동평균(EMA: Exponential Moving Average)과 지수이동 표준편차(EMSD: Exponential Moving Standard Deviation)를 활용, 연산을 통해 그래프를 나타낸 것이다. In addition, the formula of the alarm sound through the terminal 40 or the alarm device is defined as ARARM = (abs(x-EMA (exponential moving average))> w × EMSD (exponential moving standard deviation)). Here, abs is an absolute value, w is a coefficient, x is a measurement data, and FIG. 11C is a calculation using an Exponential Moving Average (EMA) and an Exponential Moving Standard Deviation (EMSD). The graph is shown through.

상기 지수이동 평균(EMA) = w×EMA + (1-w)×(x + extra)의 수식으로 이루어지며, 상기 지수이동 표준편차(EMSD)는 EMSD =

Figure 112018130842584-pat00002
이다. 여기서, w는 계수, x는 측정데이터, *는 곱셈, extra는 임의 보정 수치(온도변화, 소음 등과 같은 돌발적인 변수)이다. The exponential moving average (EMA) = w × EMA + (1-w) × (x + extra), and the exponential moving standard deviation (EMSD) is EMSD =
Figure 112018130842584-pat00002
to be. Here, w is a coefficient, x is measured data, * is a multiplication, and extra is an arbitrary correction value (abrupt variable such as temperature change, noise, etc.).

상기 도 11c를 보면, 상기 서보모터(5)의 이동변화에 따른 이상행위 구간을 추측할 수 있는 데, 상기 ARARM의 수식인 (abs(x-EMA) > w ×EMSD)를 만족하는 수치 즉, abs(x-EMA)가 1이고, w ×EMSD의 값이 0~ 1의 범위이면 이상행위로 판별한다. 도 11c를 참조하면 수직선들 사이에 공백인 부분(수직값이 0인 부분)은 정상행위 구간이 되는 것이다. Referring to FIG. 11C, it is possible to estimate the abnormal behavior section according to the movement change of the servo motor 5, which is a value that satisfies the formula of the ARARM (abs(x-EMA)> w × EMSD), that is, If abs(x-EMA) is 1 and the value of w ×EMSD is in the range of 0 to 1, it is determined as an abnormal behavior. Referring to FIG. 11C, a blank portion (a portion with a vertical value of 0) between vertical lines becomes a normal behavior section.

이상에서와 같이, 상기 서술한 내용은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능한 것이다. As described above, the above-described contents are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains, within the range not departing from the essential characteristics of the present invention. Modifications, changes and substitutions are possible.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

5 : 서보모터 10 : 정보 데이터베이스
20 : 감지서버 30 : 표시부
40 : 단말기 50 : 전류센서
100: 이상행위 탐지장치
5: servo motor 10: information database
20: detection server 30: display
40: terminal 50: current sensor
100: abnormal behavior detection device

Claims (6)

서보모터의 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치에 있어서,
서보모터;
상기 서보모터의 입력위치, 속도와 각도의 검출 및 위치결정 완료, 전력소비 정보를 저장하는 정보 데이터베이스;
상기 정보 데이터베이스로부터 저장된 상기 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하고, 상기 생성된 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 감지서버;
상기 서보모터의 전력소모의 상태를 화면에 디스플레이하는 표시부;
상기 이상행위 탐지장치(100)가 예측 소비전력 데이터와 실제 소비전력 데이터와의 차이가 큰 경우인 이상행위를 발견했을 경우에 관리자에게 통보하는 방식은 단말기(40)를 통한 진동이나 신호음 또는 단문메세지 전송하며,

상기 단말기(40) 또는 경보장치를 통한 알람음의 수식은 ARARM = (abs(x-EMA(지수이동평균)) > w ХEMSD(지수이동 표준편차))이고, 여기서, 상기 abs는 절대값, w는 계수이며, x는 측정 데이터이며,
상기 지수이동 평균(EMA) = wХEMA + (1-w)Х(x + extra)의 수식으로 이루어지며, 상기 지수이동 표준편차(EMSD)는 EMSD =
Figure 112020502361182-pat00017
이다. 여기서, w는 계수, x는 측정데이터, *는 곱셈, extra는 임의 보정 수치(온도변화, 소음 등과 같은 돌발적인 변수)이고,
상기 서보모터의 이동변화에 따른 이상행위 구간은 상기 ARARM의 수식인 (abs(x-EMA) > w ХEMSD)를 만족하는 수치 즉, abs(x-EMA)가 1이고, w ХEMSD의 값이 0~ 1의 범위이면 이상행위로 판별하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치.
In the abnormal behavior detection device using the power consumption of a servo motor,
Servo motor;
An information database for storing information on the input position, speed and angle of the servomotor, completion of positioning, and power consumption;
A detection server that generates general power consumption information based on the information stored from the information database, and compares the generated general power consumption information with real-time power consumption information to detect an abnormal behavior;
A display unit that displays a state of power consumption of the servo motor on a screen;
When the abnormal behavior detection device 100 detects an abnormal behavior, which is a case where the difference between the predicted power consumption data and the actual power consumption data is large, a method of notifying the administrator is a vibration or a beep or a short message through the terminal 40. Transfer,

The formula of the alarm sound through the terminal 40 or the alarm device is ARARM = (abs(x-EMA (exponential moving average))> w ХEMSD (exponential moving standard deviation)), where abs is an absolute value, w Is the coefficient, x is the measurement data,
The exponential moving mean (EMA) = wХEMA + (1-w) Х(x + extra), and the exponential moving standard deviation (EMSD) is EMSD =
Figure 112020502361182-pat00017
to be. Where w is a coefficient, x is measured data, * is multiplication, and extra is a random correction value (abrupt variable such as temperature change, noise, etc.),
The abnormal behavior section according to the movement change of the servomotor is a value that satisfies the formula of the ARARM (abs(x-EMA)> w ХEMSD), that is, abs(x-EMA) is 1, and the value of w ХEMSD is 0. Abnormal behavior detection device using a servo motor power consumption, characterized in that it includes determining the abnormal behavior in the range of ~ 1.
제1항에 있어서,
상기 감지서버의 이상행위의 감지는 상기 서보모터의 특정 주기에서 발생하는 위치결정 완료의 알람신호의 타이밍과 비교하여 이상행위의 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치.
The method of claim 1,
The abnormal behavior detection device using the power consumption of a servo motor, characterized in that the detection of the abnormal behavior by the detection server compares the timing of the positioning completion alarm signal occurring in a specific period of the servo motor to determine the presence or absence of the abnormal behavior. .
제1항에 있어서, 상기 감지서버는
상기 생성된 전력의 소비 정보를 입력하는 정보입력부;
상기 정보입력부에서 입력된 전력소비 정보를 기반으로 이상행위의 유무를 감지하는 이상행위 감지부; 및
상기 이상행위 감지부로부터 감지된 상기 이상행위를 관리자에게 통보하는 알람신호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치.
The method of claim 1, wherein the detection server
An information input unit for inputting the generated power consumption information;
An abnormal behavior detection unit that detects the presence or absence of abnormal behavior based on the power consumption information input from the information input unit; And
And an alarm signal unit for notifying an administrator of the abnormal behavior detected by the abnormal behavior detection unit.
제1항에 있어서,
상기 서보모터에서 발생하는 부하로 인해 소모되는 전력을 통하여 이상행위인지의 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치.
The method of claim 1,
An abnormal behavior detection device using power consumption of a servo motor, characterized in that it detects whether or not there is an abnormal behavior through power consumed by a load generated by the servo motor.
제1항에 있어서,
상기 서보모터와 연결되어 상기 서보모터의 과전류를 제어하는 전류센서가 형성된 것을 특징으로 하는 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위 탐지장치.
The method of claim 1,
An abnormal behavior detection device using a servo motor power consumption, characterized in that a current sensor connected to the servo motor to control overcurrent of the servo motor is formed.
서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위의 탐지방법에 있어서,
상기 서보모터의 입력위치, 회전속도, 각도, 위치결정 완료알람의 정보를 정보 데이터베이스에 입력, 저장하는 제1단계;
상기 정보 데이터베이스에 저장된 정보를 기반으로 전력의 소비패턴을 분석하는 제2단계;
상기 서보모터를 통해 입력받은 각도정보와 동작완료 알림을 동기화하면서 변화패턴을 학습시켜 예측 소비전력을 생성, 추출하는 제3단계;
감지서버를 통해 상기 서버모터의 실제 소비전력과 상기 제3단계에서 생성, 추출된 예측 소비전력을 비교하는 제4단계;
상기 제4단계에서 이상행위 검출, 발견시에는 관리자에게 통보하는 제5단계;
상기 이상행위 탐지장치(100)가 예측 소비전력 데이터와 실제 소비전력 데이터와의 차이가 큰 경우인 이상행위를 발견했을 경우에 관리자에게 통보하는 방식은 단말기(40)를 통한 진동이나 신호음 또는 단문메세지 전송하며,
단말기(40) 또는 경보장치를 통한 알람음의 수식은 ARARM = (abs(x-EMA(지수이동평균)) > w ХEMSD(지수이동 표준편차))이며, 여기서, 상기 abs는 절대값, w는 계수이며, x는 측정 데이터이며,
상기 지수이동 평균(EMA) = wХEMA + (1-w)Х(x + extra)의 수식으로 이루어지며, 상기 지수이동 표준편차(EMSD)는 EMSD =
Figure 112020081356649-pat00018
이며, 여기서, w는 계수, x는 측정데이터, *는 곱셈, extra는 임의 보정 수치(온도변화, 소음 등과 같은 돌발적인 변수)이고,
상기 서보모터의 이동변화에 따른 이상행위 구간은 상기 ARARM의 수식인 (abs(x-EMA) > w ХEMSD)를 만족하는 수치 즉, abs(x-EMA)가 1이고, w ХEMSD의 값이 0~ 1의 범위이면 이상행위로 판별하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 전력 소모량을 이용한 이상행위의 탐지방법.




In the detection method of abnormal behavior using servo motor power consumption,
A first step of inputting and storing information on the input position, rotational speed, angle, and positioning completion alarm of the servomotor into an information database;
A second step of analyzing a power consumption pattern based on information stored in the information database;
A third step of generating and extracting predicted power consumption by learning a change pattern while synchronizing the angle information input through the servo motor with the operation completion notification;
A fourth step of comparing the actual power consumption of the server motor with the predicted power consumption generated and extracted in the third step through a detection server;
A fifth step of notifying an administrator when abnormal behavior is detected and found in the fourth step;
When the abnormal behavior detection device 100 detects an abnormal behavior that is a large difference between the predicted power consumption data and the actual power consumption data, the method of notifying the administrator is a vibration, a beep or a short message through the terminal 40. Transfer,
The formula of the alarm sound through the terminal 40 or the alarm device is ARARM = (abs(x-EMA (exponential moving average))> w ХEMSD (exponential moving standard deviation)), where abs is an absolute value, w is Coefficient, x is the measurement data,
The exponential moving mean (EMA) = wХEMA + (1-w) Х(x + extra), and the exponential moving standard deviation (EMSD) is EMSD =
Figure 112020081356649-pat00018
Where w is the coefficient, x is the measured data, * is the multiplication, and extra is the arbitrary correction value (abrupt variable such as temperature change, noise, etc.),
The abnormal behavior section according to the movement change of the servomotor is a value that satisfies the formula of the ARARM (abs(x-EMA)> w ХEMSD), that is, abs(x-EMA) is 1, and the value of w ХEMSD is 0. A method for detecting abnormal behavior using the amount of power consumption of a servo motor, characterized in that it includes determining as an abnormal behavior within the range of ~ 1.




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