KR102195107B1 - 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법 - Google Patents

자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 내지 제N 단계의 용접공정을 거쳐 완제품으로 제조되는 자동차용 카울 크로스 멤버의 열변형 불량 비전검사 및 관리 방법에 있어서, 완제품의 기설정된 복수개의 제1 검사위치에서 비전검사를 통해 상기 자동차용 카울크로스 멤버 완제품의 정도 검사를 수행하는 단계, 상기 정도 검사에서 제1 검사위치에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 표준 오차범위를 벗어날 경우, 이전 단계의 용접공정에서의 반제품에 동일한 제1 검사위치에서 비전검사를 통해 상기 반제품을 검사하는 제1 불량검출 단계, 상기 제1 불량검출 단계에서 검사된 결과가 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과를 비교하여 일정 오차범위를 벗어날 경우, 상기 제1 불량검출 단계의 용접공정과 최종 제N 단계 용접공정 사이의 공정에서 불량이 발생된 것으로 판단하는 불량 용접공정 판단 단계를 포함하되, 상기 제1 불량검출 단계에서 검사된 결과가 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과와 일정 오차범위 내에서 벗어나지 않을 경우, 상기 제1 불량검출 단계에서 수행된 용접공정의 이전 단계 용접공정에서 반제품을 동일한 제1 검사위치에서 비전검사를 수행하는 제2 불량검출 단계, 상기 제2 불량검출 단계에서 검사된 결과를 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과와 비교하여 일정 오차범위 내에서 벗어나지 않을 경우, 상기 정도 검사에서의 검사결과 오차범위를 벗어나는 이전 단계의 용접공정까지 반복하여 불량검출을 수행한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 완제품의 정도 검사를 통해 불량이 발생되면, 이전 용접공정으로 순차적으로 반제품 불량검사를 수행하여 불량이 발생되는 특정 용접공정을 추적할 수 있도록 하여, 사전에 불량발생 원인을 찾아 보다 실질적으로 정확하게 불량관리가 이루어질 수 있도록 하여 완제품 불량발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 불량이 지속적으로 발생되는 용접공정을 탐색하여 용접공정 순서를 변경시켜 용접변형해석 시뮬레이션을 재실행하여 용접공정계획을 수립할 수 있도록 하여, 현장여건에 보다 적합한 관리방법으로 운용효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 제품 경량화를 위해 자동차용 카울크로스 멤버가 일반 철제와 알루미늄 합금재질의 이종접합으로 제작되도록 함과 함께, 이러한 재료적 특성에 맞추어 검사대상 표면으로 비전검사에 사용되는 레이저 빔을 R, G, B 중 특정 파장의 레이저를 선택적으로 방출시키도록 하여, 열변형 검사 신뢰도를 높힐 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법{Process Control Method by Vision Inspecting Thermal Deformation of Cowl Cross Member}
본 발명은 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 불량 비젼검사 및 불량 생산 방지를 위한 공정관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비전검사를 통해 불량발생시 이전 주요 공정으로 순차적으로 반제품과 비교하여 불량이 발생된 특정 용접공정을 현장에서 실시간으로 추적 가능할 수 있도록 함과 함께, 불량이 지속적으로 발생되는 용접공정의 용접순서와 조건을 개선, 변경시켜 현장상황에 적합한 용접계획을 수립할 수 있도록 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 부품 생산조립 라인은 자동화 로봇에 의하여 자동으로 조립 및 생산되고 있다. 이러한 자동차 부품 생산조립 현장에서는 부품이 용접되는 위치가 틀어지거나 용접 열에 의한 변형으로 품질 문제가 종종 발생하게 되는데, 이러한 문제를 해결하기 위한 기존 방식으로는 자동화 생산라인의 주변에 기계적인 검사 지그장치들을 이용하는 수동 검사방식과 기준 홀만을 검사하는 비전 카메라 시스템이 주로 이용된다.
여기서, 육안검사에 의한 수동 검사방식은 작업자 간의 불량품에 대한 주관적인 평가와 피로도 등에 따라 선별기준이 다르기 때문에 일일 단위 샘플링의 적은 양에 대한 부품 검사는 가능하지만, 장시간 다양한 검사항목에 대한 전체생산품의 지속적인 검사에는 부적합하여 통계적 공정 품질 관리가 되지 않게 된다.
이에 반해, 비전 검사방식은 측정속도와 측정정도면에서 수동 검사방식보다 훨씬 뛰어나며, 높은 처리량의 생산라인에서 분당 수십개의 측정 개소의 부품을 측정함과 동시에, 물리적인 접촉이 없는 비접촉식 검사이므로, 부품에 대한 손상을 방지하고 자동화된 기계적인 검사로 인한 표면 마모, 변형이 발생하지 않는 장점을 가진다.
한편, 자동차 부품 중 카울크로스 멤버(CCM, Cowl Cross Member)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차의 카울부(Cowl)에 설치되어 좌우 방향의 비틀림이나 휘어짐을 방지하고 주요 기능 부품의 장착 강성을 높이기 위해 골격으로 파이프에 여러 형태의 브래킷이 용접된 복잡 정교한 외형을 가진다.
이러한 카울크로스 멤버는 상기와 같이 승용차 운전석 전방에 장착되어 차체 좌우의 강성을 보완함과 함께, 스티어링 컬럼(Steering Column) 및 여러 계기판을 지지하는 역할을 하며 에어 백(Air Bag), 각종 전자부품 및 와이어링이 조립 및 거치되는 자동차의 주요부품으로, 약 40여 개의 프레스부품을 메인 파이프에 용접하여 조립, 생산되어, 생산공정의 과정이 매우 복잡하며 수많은 아크용접에 의한 용접열변형이 발생되어 제품 요구 규격(±0.5mm)에 맞는 형상 정도유지가 매우 어려운 현실이다.
특히, 카울크로스 멤버는 차체의 내구성을 높이기 위한 골격으로 각종 인스트루먼트 패널(INSTRUMENT PANEL)이 장착되는 안내면을 제공하고 정면충돌시 승객의 안전을 보호하기 때문에, 부품에 대한 효율적인 용접이 필요로 하며, 전동식 파워스티어링(motor-driven power steering, MDPS) 등 고기능품 장착에 따른 형상 정도, 열변형 및 용접상태에 대한 불량없이 고정밀도의 부품생산이 필요로 하게 된다.
이와 같은, 카울크로스 멤버는 자동차 1대를 조립하기 위해 일반적으로 40개 이상의 부품과 400점 이상의 아크 및 점용접을 수행해야 하기 때문에 항목별(외관, 홀, 부품누락, 용접 열변형) 품질에 대한 검사가 보다 신속히 이루어져야 한다.
이에, 비전 카메라를 활용한 실시간 고속 제품형상 측정 장비는 자동화 생산라인에 구축되어 생산되는 모든 부품의 전수검사가 가능하며, ±0.2mm 이내의 측정 오차를 갖고 있어, 상기와 같은 고품질을 요구하는 카울크로스 멤버 부품검사에 적합하다.
그러나 이러한 종래 검사방식들은 완성부품의 신속한 고품질 검사가 가능하나, 부품 조립상태의 품질검사와 공정별 불량원인 분석 추적에서의 한계점을 가지게 된다.
이와 같이, 자동차 부품 품질검사의 경우, 용접 열변형과 제품 누락에 대한 품질 문제가 주요 현안으로 부상함에 따라 실시간 스마트 공정 시스템 개발이 절실히 필요하며, 국내 완성차 업체에서도 부품 제조업체에 계속적으로 정밀 측정 데이터와 검사 기능 확대 개선을 요구하고 있는 실정이다.
더욱이, 카울크로스 멤버는 40kg에 이르는 HVAC(공기조화장치)와 각종 콕핏 차체부품을 지지하면서 조립되어져야 하기에 조립공정에서 거동에 대해 정확한 정도와 차체 경량화 재료 변화 경향에 대응한 경량화를 위한 대안들이 필요로 하게 된다. 이에, 골조를 이루는 카울크로스 바 등의 특정 부품의 재질을 알루미늄으로 제작할 수 있으나, 열팽창 계수가 2배 이상 더욱 높아 열변형에 취약한 특정 부위의 재질변경으로 인해 재료간 열팽창 정도 등의 물성차에 의해 용접이 매우 불리하게 된다. 이와 같은 제품 경량화에 의해 발생될 수 있는 다양한 문제점을 파악하여, 어느 공정에서 불량이 발생되었는지 정확한 원인분석이 현장에서 실시간으로 필요하게 된다.
한국공개특허 제 2003-0064011호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 완제품의 정도 검사를 통해 불량이 발생되면, 이전 용접공정으로 순차적으로 반제품의 불량검사를 수행하여 불량이 발생된 특정 용접공정을 현장에서 실시간으로 추적할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 자동차용 카울크로스 멤버의 제품 경량화를 위해 알루미늄 합금재질의 이종접합으로 제작되도록 하며, 이러한 재료적 특성에 맞추어 이종접합 부위에 특정 파장의 레이저를 선택적으로 방출시켜 열변형 검사 신뢰도로를 높히도록 하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 제1 내지 제N 단계의 용접공정을 거쳐 완제품으로 제조되는 자동차용 카울 크로스 멤버의 열변형 불량 비전검사 및 관리 방법에 있어서, 완제품의 기설정된 복수개의 제1 검사위치에서 비전검사를 통해 상기 자동차용 카울크로스 멤버 완제품의 정도 검사를 수행하는 단계, 상기 정도 검사에서 제1 검사위치에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 표준 오차범위를 벗어날 경우, 이전 단계의 용접공정에서의 반제품에 동일한 제1 검사위치에서 비전검사를 통해 상기 반제품을 검사하는 제1 불량검출 단계, 상기 제1 불량검출 단계에서 검사된 결과가 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과를 비교하여 일정 오차범위를 벗어날 경우, 상기 제1 불량검출 단계의 용접공정과 최종 제N 단계 용접공정 사이의 공정에서 불량이 발생된 것으로 판단하는 불량 용접공정 판단 단계를 포함하되, 상기 제1 불량검출 단계에서 검사된 결과가 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과와 일정 오차범위 내에서 벗어나지 않을 경우, 상기 제1 불량검출 단계에서 수행된 용접공정의 이전 단계 용접공정에서 반제품을 동일한 제1 검사위치에서 비전검사를 수행하는 제2 불량검출 단계, 상기 제2 불량검출 단계에서 검사된 결과를 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과와 비교하여 일정 오차범위 내에서 벗어나지 않을 경우, 상기 정도 검사에서의 검사결과 오차범위를 벗어나는 이전 단계의 용접공정까지 반복하여 불량검출을 수행한다.
여기서, 상기 정도 검사에서 검사된 결과가 기설정된 양품 표준 오차범위를 벗어날 경우, 제1 검사위치보다 세분화된 다수개의 제2 검사위치에서 비전검사를 통해 상기 자동차용 카울크로스 멤버 완제품의 세부 위치별 정도 검사를 수행하는 단계를 더 포함하여, 상기 세부 위치별 정도 검사 단계에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 오차범위 이내이면 양품으로 판단하고 다음 자동차용 카울 크로스 멤버 완성품을 검사하도록 하고, 상기 세부 위치별 정도 검사 단계에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 오차범위를 벗어날 경우에는 상기 제1 불량검출 단계를 수행한다.
아울러, 상기 각 불량검출 단계에서 검사된 결과 데이터는 각 용접공정 단계별로 각각 누적하여 각 용접공정별로 데이터베이스에 저장시키는 단계를 더 포함하되, 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과와 특정 불량검출 단계에서의 검사결과가 일정 오차범위를 벗어나는 경우, 상기 특정 불량검출 단계에서의 반제품을 수취하여, 반제품의 정도 검사 및 용접부분 틈새 검사를 별도로 수행하여 기설정된 양품 오차범위 내에 해당되면 해당공정에서의 양품 정보로 판단하고, 상기 양품 정보를 해당 용접공정 단계의 데이터베이스에 저장시킨다.
더욱이, 상기 비전검사는 레이저 빔을 검사 대상물로 방출시키고 카메라를 통해 영상을 취득하되, 상기 레이저 빔은 다파장 슬릿 레이저 빔으로, 검사 대상물의 재료성분에 기초하여 R, G, B 중 특정 파장의 레이저를 선택적으로 방출시키도록 한다.
아울러, 상기 자동차용 카울크로스 멤버 완제품의 정도 검사 단계 이전에, 용접에 의해 발생되는 변형 및 응력분포를 용접변형해석 시뮬레이션을 통해 검사하여, 상기 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접순서를 포함하는 용접계획을 수립하고, 상기 용접계획 단계에 따라 특정 부분부터 용접을 수행한다.
더욱이, 각 용접공정 단계별 데이터베이스에 누적 저장되는 양품 정보 및 불량품 정보 저장횟수를 카운팅하여, 기설정된 기간 내에 상기 불량품 정보 누적횟수가 기준치 이상으로 발생되면, 상기 불량품 정보 누적횟수가 기준치 이상으로 발생된 용접공정에서의 불량 검사정보를 추가하여 상기 용접변형해석 시뮬레이션에 재차 실행하는 단계를 더 포함하여 제공된다.
아울러, 상기 용접변형해석 시뮬레이션을 재차 수행하는 단계에서는 상기 특정 용접공정의 데이터베이스에 저장되는 불량 검사정보에 기초하여 불량발생 원인 용접공정을 탐색하는 단계, 상기 불량발생 원인 용접공정 전단계의 용접공정과 용접순서를 변경하여 용접변형해석 시뮬레이션을 실행하는 제1 변형 시뮬레이션과 상기 불량발생 원인 용접공정 후단계의 용접공정과 용접순서를 변경하여 용접변형해석 시뮬레이션을 실행하는 제2 변형 시뮬레이션을 수행하는 단계, 상기 제1 및 제2 변형 시뮬레이션 중 보다 변형이 적게 발생되는 변형 시뮬레이션을 선택하여 신규 용접계획으로 업데이트하는 단계를 포함하여 제공된다.
여기서, 상기 변형 시뮬레이션에서 선택된 용접계획이 기설정된 열변형 한계값을 초과할 경우, 상기 제1, 제2 변형 시뮬레이션에서 계획된 용접공정의 전후 단계로 확장하여 변형 시뮬레이션을 수행하여, 기설정된 열변형 한계값 이내에 포함되는 특정 변형 시뮬레이션을 신규 용접계획으로 업데이트시킨다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 완제품의 정도 검사를 통해 불량이 발생되면, 이전 용접공정으로 순차적으로 반제품 불량검사를 수행하여 불량이 발생되는 특정 용접공정을 추적할 수 있도록 하여, 사전에 불량발생 원인을 찾아 보다 실질적으로 정확하게 불량관리가 이루어질 수 있도록 하여 완제품 불량발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 불량이 지속적으로 발생되는 용접공정을 탐색하여 용접공정 순서를 변경시켜 용접변형해석 시뮬레이션을 재실행하여 용접공정계획을 수립할 수 있도록 하여, 현장여건에 보다 적합한 관리방법으로 운용효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 제품 경량화를 위해 자동차용 카울크로스 멤버가 일반 철제와 알루미늄 합금재질의 이종접합으로 제작되도록 함과 함께, 이러한 재료적 특성에 맞추어 검사대상 표면으로 비전검사에 사용되는 레이저 빔을 R, G, B 중 특정 파장의 레이저를 선택적으로 방출시키도록 하여, 열변형 검사 신뢰도를 높힐 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 자동차 부품 중 카울크로스 멤버의 설치구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 카울 크로스 멤버의 열변형 불량검사 관리 순서를 나타내 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 카울 크로스 멤버의 비전검사 대상위치를 예시로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다파장 레이저 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 카울 크로스 멤버의 각 용접공정에서의 열변형 불량검사 관리 방법을 예시로 든 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 시뮬레이션 재실행 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 시뮬레이션 재실행 방법을 예시로 든 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 카울 크로스 멤버의 열변형 불량검사 관리 순서를 나타내 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 카울 크로스 멤버의 비전검사 대상위치를 예시로 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 제1 내지 제N 단계의 용접공정을 거쳐 완제품으로 제조되는 자동차용 카울 크로스 멤버의 열변형 불량 비전검사 및 관리 방법에 관한 것으로서, 완제품 정도 검사 단계(S110), 세부 위치별 정도 검사 단계(S120), 제1 불량검출 단계(S130), 제2 불량검출 단계(S150) 및 불량 용접공정 판단 단계(S140)를 포함하여 구성된다.
완제품 정도 검사 단계(S110)는 수차례의 용접공정을 거쳐 완제품으로 제조된 자동차용 카울 크로스 멤버에서 기설정된 복수개의 제1 검사위치를 지정하여 비전검사를 통해 용접 열변형에 따른 제품의 양불을 판단하도록 한다. 이러한 정도 검사 단계(S110)에서는 상기에서 계획된 제1 검사위치에서 검사된 결과값이 기설정된 양품 검사 결과의 표준 오차범위 내에 포함되는지를 판단하도록 하며, 정도 검사 단계(S110)에서 검사된 결과가 양품 검사 표준 오차범위 내에 포함되지 않고 벗어날 경우, 불량이 발생된 것으로 판단하고 불량검출을 수행하도록 한다.
아울러, 정도 검사 단계(S110)에서 검사된 결과가 상기와 같이 기설정된 양품 검사 표준 오차범위를 벗어날 경우, 제1 검사위치보다 세분화된 다수개의 제2 검사위치에서 세부위치별 정도 검사(S120)를 다시 수행하도록 하여, 이러한 세부 위치별 정도 검사 단계(S120)에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 오차범위 이내로 다시 판단되면, 다음 순번의 자동차용 카울 크로스 멤버 완성품을 검사하도록 하고, 세부 위치별 정도 검사 단계(S120)에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 오차범위를 벗어날 경우, 제1 불량검출 단계(S130)를 수행하도록 한다.
제1 불량검출 단계(S130)에서는 완제품 제작 이전 단계의 용접공정에서 반제품을 완제품 정도 검사 단계(S110)에서 수행된 제1 검사위치와 동일한 위치에서 비전검사를 수행하게 된다.
불량 용접공정 판단 단계(S140)에서는 제1 불량검출 단계(S130)에서 반제품을 검사한 결과와 정도 검사 단계(S110)에서 완제품을 검사한 검사결과를 비교하여 검사 결과가 일정 오차범위를 벗어날 경우, 제1 불량검출 단계(S130)의 용접공정과 최종 제N 단계의 용접공정 사이의 공정에서 불량이 발생된 것으로 판단하게 된다.
그러나 제1 불량검출 단계(S130)에서 검사된 결과가 정도 검사 단계(S110)에서의 검사결과와 일정 오차범위 내에서 벗어나지 않을 경우에는, 제1 불량검출 단계(S130)에서 검사된 용접공정의 이전 단계 용접공정에서 반제품을 다시 동일한 제1 검사위치에서 비전검사를 수행하는 제2 불량검출 단계(S150)를 거치도록 한다.
이러한 제2 불량검출 단계(S150)에서 검사된 결과를 다시 정도 검사 단계(S110)에서의 검사결과와 비교하여 검사결과가 일정 오차범위 내에서 벗어나지 않을 경우에는, 정도 검사에서의 검사결과 오차범위를 벗어나는 이전 단계의 용접공정까지 불량검출 단계를 반복하여 수행하도록 한다(S160).
이와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 카울 크로스 멤버는 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 파이프(1) 양측으로 차체마운팅 브라켓(2)이 설치되고, 2개의 파이프(1) 사이에 센터 브라켓(3)이 연결되도록 하며, 파이프(10)의 일측에 전동식 파워스티어링(motor-driven power steering, MDPS)이 장착되기 위한 별도의 MDPS용 브라켓(4)이 용접된다. 이러한 복잡한 구조로 이루어지는 자동차용 카울 크로스 멤버는 다단계의 용접공정을 거쳐 완성되며, 완제품에 불량이 발생될 경우, 어느 공정에서 불량이 발생되었는지 추적이 매우 불리하다. 이에, 본 발명에서는 완제품의 특정부위에서 비전검사를 통해 차체조절용 홀 정도 측정, 열변형 측정 등을 수행하고, 불량발생시 이전 공정으로 순차적으로 반제품과 비교하여 불량이 발생된 특정 용접공정을 추적할 수 있도록 한다.
아울러, 이러한 본 발명에서는 제품경량화를 위해 파이프는 경량의 알루미늄 합금으로 제작하며, 그외 브라켓 부분은 일반 금속재질로 제작되도록 하여, 이종금속 소재를 용접시켜 완제품으로 완성시키도록 한다.
더욱이, 본 발명에서는 이러한 각 금속재료마다 변형정도 및 그외 표면반사 등의 재료적 특성에 맞도록 비전검사에 사용되는 레이저 빔을 다파장 슬릿 레이저 빔으로 검사 대상물의 재료성분에 기초하여 R, G, B 중 특정 파장의 레이저를 선택적으로 방출시켜 검사가 최적화되도록 한다.
도 4는 이러한 본 발명에 따른 다파장 레이저 모듈의 구성을 간략하게 나타낸 도면으로, 일반적으로 검사 대상물에 레이저를 조사할 경우 그을음, 주변 환경, 스패터, 열변형 등으로 인한 변화가 발생될 수 있어 단일 파장으로 영상을 취득할 경우 최적의 품질을 보장할 수 없으며, 이는 곧 검사 정밀도에 영향을 미치게 된다.
이에 본 발명에서는 검사 정밀도를 향상시키기 위해 3가지 파장의 레이저를 조사하여, 최적의 영상을 획득하도록 함과 함께, 추가적으로 다파장 레이저 영상 이미지를 획득하여 이미지 분석을 통한 다양한 용도로 활용할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에서는 자동차용 카울크로스 멤버 완제품의 정도 검사 단계 이전에 이종소재의 용접에 의해 발생되는 변형 및 응력분포를 용접변형해석 시뮬레이션을 통해 검사하여, 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접순서를 포함하는 용접계획을 수립하도록 한다. 이러한 용접변형해석 시뮬레이션은 캐드모델링을 통해 유한요소를 생성시킨 다음, 용접물성치, 용접공정 정보, 클램프 조건 등을 정량적인 조건들을 입력하여 열변형이 최소화되는 최적의 용접계획을 수립하도록 한다.
그러나 이러한 용접변형해석 시뮬레이션은 작업자의 능력, 현장위치 및 주변온도조건 등의 다양한 현장상황 여건이 충족된 결과치가 아니며, 아울러, 특정 용접공정에서 불량이 많이 발생될 경우, 다양한 조건을 부가하여 시뮬레이션을 재실행시켜 현장상황에 적합한 용접계획을 다시 수립하도록 한다.
아래에서는 도 5 및 도 6의 예시를 통해 상기의 용접계획 재수립 단계를 더욱 자세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 카울 크로스 멤버의 각 용접공정에서의 열변형 불량검사 관리 방법을 예시로 든 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 시뮬레이션 재실행 방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 시뮬레이션 재실행 방법을 예시로 든 도면이다.
도면을 참조하면, 향후 생산라인에서 불량분석 및 추적이 용이하도록 먼저 용접변형 해석 시뮬레이션을 통해 열변형이 최소화될 수 있도록 제품 각 부위별 용접순서가 포함된 용접계획을 수립하도록 한다(S300). 도면의 실시예에서와 같이 제1에서 제5단계에 걸친 용접계획을 수립한 다음, 용접계획에 따라 각 용접공정별로 각 부위에 용접이 수행되도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 5차에 걸친 용접공정 계획을 거치면서 완제품으로 제조되도록 하며, 완제품 제조단계에서 정도 검사(S310)를 수행하게 된다.
완제품 정도 검사(S310)에서 비전검사를 통해 양품검사 오차범위를 넘어 완제품이 불량으로 판단되면, 전술한 바와 같이 세부위치별 정도 검사를 재실시한 다음, 세부위치별 정도 검사에서도 불량으로 판단되면 제1 불량검출 단계(S320)를 거치게 된다.
이러한 제1 불량검출 단계(S320)가 본 발명의 실시예에서는 제5 용접공정에서 실시되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않고 완제품 공정 이전 단계의 특정 공정에서 수행될 수 있다. 이러한 제1 불량검출 단계(S320)에서는 제5 용접공정을 거친 제품을 수취하여 비전검사를 통해 제5 용접공정 단계에서의 제품과 정도 검사에서의 검사결과를 비교하여 불량 용접공정을 판단하도록 한다(S330).
이러한 불량 용접공정 판단 단계(S330)에서 검사결과가 오차범위 이내로 판단되면, 제5 용접공정에서는 불량이 발생되지 않은 것으로 판단하고, 그 이전 용접공정에서 불량검출을 다시 재수행하도록 한다.
아울러, 이러한 불량검출 단계에서 검사된 결과 데이터는 각 용접공정 단계별로 각각 누적하여 각 용접공정별로 데이터베이스에 저장시키도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 제3 용접공정 단계에서 제2 불량검출 단계(S340)를 수행하고, 제2 불량검출 단계(S340)의 반제품으로 수행된 비전검사 결과와 완제품 정도 검사 단계(S310)에서의 비전검사 결과를 다시 비교한 결과, 오차범위를 초과하여 제3 내지 제4 용접공정 단계에서 불량이 발생된 것으로 판단하도록 한다(S350).
이와 같이 정도 검사 단계(S310)에서의 검사결과와 특정 불량검출 단계에서의 검사결과가 일정 오차범위를 벗어나는 경우, 특정 불량검출 단계 즉, 제3 및 제4 용접공정 단계에서의 반제품을 수취하여 반제품의 정도 검사 및 용접부분 틈새 검사를 별도로 수행하도록 한다.
만일, 제3 용접공정에서의 반제품 비전검사 결과가 기설정된 양품 오차범위 내에 해당되면 해당공정 즉, 제3 용접공정에서는 불량이 발생되지 않은 것으로 판단하고, 해당 반제품 검사 결과 데이터를 제3 용접공정에서의 양품 정보로 판단하고, 이러한 제3 용접공정에서의 비전검사 결과 데이터를 양품 검사정보로 하여 제3 용접공정 단계의 데이터베이스에 누적 저장시키도록 하며, 이에 따라, 제4 용접공정에서 불량이 발생된 것으로 판단한다(S360). 더욱이 이러한 제4 용접공정에서의 비전검사 결과 데이터는 제4 용접공정 단계의 데이터베이스에 불량 검사정보로 누적 저장시키도록 한다(S370).
아울러, 각 용접공정 단계별 데이터베이스에 누적 저장되는 양품 정보 및 불량품 정보 저장횟수를 카운팅하여, 기설정된 기간 내에 상기 불량품 정보 누적횟수가 기준치 이상으로 발생되면, 특정 용접공정에서의 불량품 정보를 추가하여 상기 용접변형해석 시뮬레이션에 재차 수행하도록 한다(S380).
즉, 도 4에서와 같이 제4 용접공정에서의 데이터베이스에 저장되는 불량 검사정보 누적 카운팅 수가 기준치 이상으로 발생되면, 제4 용접공정에서의 불량 검사정보를 추가하여 용접변형해석 시뮬레이션을 재차 실행하도록 한다.
이러한 용접변형해석 재실행 단계는 도 4와 도 5에 보는 바와 같이, 불량발생 원인 용접공정 탐색 단계(S410), 변형 시뮬레이션 실행 단계(S420) 및 신규 용접계획 선택 및 업데이트 단계(S430~S460)를 포함하여 구성된다.
불량발생 원인 용접공정 탐색 단계(S410)에서는 전술한 바와 같이 특정 용접공정의 데이터베이스에 저장되는 불량 검사정보에 기초하여 불량발생 원인 용접공정 단계를 탐색하도록 한다. 실시예에서는 제4 용접공정 단계의 데이터베이스에서 불량 검사정보 저장 누적 카운팅 수가 설정치 이상으로 초과하여 해당 용접공정을 불량발생 원인 용접공정으로 판단한다.
변형 시뮬레이션 실행 단계(S420)에서는 불량발생 원인 용접공정 단계의 전후 단계의 용접공정과 용접순서를 변경하여 용접변형해석 시뮬레이션을 재수행하도록 한다. 이러한 변형 시뮬레이션은 불량발생 원인 용접공정 전단계의 용접공정과 용접순서를 변경하여 용접변형해석 시뮬레이션을 실행하는 제1 변형 시뮬레이션과 불량발생 원인 용접공정 후단계의 용접공정과 용접순서를 변경하여 용접변형해석 시뮬레이션을 실행하는 제2 변형 시뮬레이션을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 제3, 제4 용접공정의 순서를 변경시킨 제1 변형 시뮬레이션과, 제4, 제5 용접공정의 순서를 변경시킨 제2 변형 시뮬레이션을 실행시키도록 한다.
신규 용접계획 선택 및 업데이트 단계에서는 상기의 제1, 제2 변형 시뮬레이션 중 열변형이 보다 최소화되는 변형 시뮬레이션을 용접계획으로 선택하고(S430), 선택된 용접계획이 열변형 한계값을 초과하지 않을 경우에 이를 신규 용접계획으로 업데이트하도록 한다(S440).
만일, 선택된 용접계획이 기설정된 열변형 한계값을 초과하게 될 경우에는 제1, 제2 변형 시뮬레이션에서 계획된 용접공정의 전후 단계로 확장하여 변형 시뮬레이션을 재수행하도록 한다(S450). 즉, 본 발명의 실시예에서는 제3 용접공정 이전 단계인 제2 용접공정과 제4 용접공정을 변경시킨 확장 변형 시뮬레이션을 실행시켜, 제2 변형 시뮬레이션과 비교하도록 한다. 이러한 본 발명에서는 불량발생 원인 용접공정이 제4 용접공정으로 후공정이 제5 용접공정 뿐이어서 확장 변형 시뮬레이션은 제4 용접공정의 전단계로 확장시켜 실행하도록 하나, 제3 용접공정이 불량발생 원인 용접공정일 경우에는 전후단계로 확장시켜 변형 시뮬레이션을 수행하여, 기설정된 열변형 한계값 이내에 포함되는 특정 변형 시뮬레이션을 신규 용접계획으로 업데이트시키도록 한다(S460).
상기와 같이, 본 발명은 불량이 발생되는 용접공정을 추적할 수 있도록 하며, 이러한 불량이 지속적으로 발생되는 용접공정의 순서를 변경시켜 현장상황에 적합한 용접계획을 수립할 수 있도록 한다.
아울러, 본 발명은 이상적이고 합리적인 부품 및 규제 조건에서의 시뮬레이션 변형과, 실제 현장에서 공정별 열변형 차이를 실시간으로 비교 가능하도록 하여, 용접 공정의 문제점 파악을 용이하게 하고, 문제 원인이 되는 용접공정을 실시간으로 추적 분석 가능하게 함으로써, 비젼 시스템과 함께 불량품 생산을 방지 가능하도록 공정 관리 및 통계적 품질 관리를 가능케 한다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1 : 파이프 2 : 차체마운팅 브라켓
3 : 센터 브라켓 4 : MDPS용 브라켓

Claims (8)

  1. 제1 내지 제N 단계의 용접공정을 거쳐 완제품으로 제조되는 자동차용 카울 크로스 멤버의 열변형 불량 비전검사 및 관리 방법에 있어서,
    완제품의 기설정된 복수개의 제1 검사위치에서 비전검사를 통해 상기 자동차용 카울크로스 멤버 완제품의 정도 검사를 수행하는 단계;
    상기 정도 검사에서 제1 검사위치에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 표준 오차범위를 벗어날 경우, 이전 단계의 용접공정에서의 반제품에 동일한 제1 검사위치에서 비전검사를 통해 상기 반제품을 검사하는 제1 불량검출 단계;
    상기 제1 불량검출 단계에서 검사된 결과가 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과를 비교하여 일정 오차범위를 벗어날 경우, 상기 제1 불량검출 단계의 용접공정과 최종 제N 단계 용접공정 사이의 공정에서 불량이 발생된 것으로 판단하는 불량 용접공정 판단 단계를; 포함하되,
    상기 제1 불량검출 단계에서 검사된 결과가 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과와 일정 오차범위 내에서 벗어나지 않을 경우, 상기 제1 불량검출 단계에서 수행된 용접공정의 이전 단계 용접공정에서 반제품을 동일한 제1 검사위치에서 비전검사를 수행하는 제2 불량검출 단계;
    상기 제2 불량검출 단계에서 검사된 결과를 상기 정도 검사 단계에서의 검사결과와 비교하여 일정 오차범위 내에서 벗어나지 않을 경우, 상기 정도 검사에서의 검사결과 오차범위를 벗어나는 이전 단계의 용접공정까지 반복하여 불량검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정도 검사에서 검사된 결과가 기설정된 양품 표준 오차범위를 벗어날 경우,
    제1 검사위치보다 세분화된 다수개의 제2 검사위치에서 비전검사를 통해 상기 자동차용 카울크로스 멤버 완제품의 세부 위치별 정도 검사를 수행하는 단계를 더 포함하여,
    상기 세부 위치별 정도 검사 단계에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 오차범위 이내이면 양품으로 판단하고 다음 자동차용 카울 크로스 멤버 완성품을 검사하도록 하고,
    상기 세부 위치별 정도 검사 단계에서 검사된 결과가 기설정된 양품검사 오차범위를 벗어날 경우에는 상기 제1 불량검출 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 각 불량검출 단계에서 검사된 결과 데이터는 각 용접공정 단계별로 각각 누적하여 각 용접공정별로 데이터베이스에 저장시키는 단계를 더 포함하되,
    상기 정도 검사 단계에서의 검사결과와 특정 불량검출 단계에서의 검사결과가 일정 오차범위를 벗어나는 경우, 상기 특정 불량검출 단계에서의 반제품을 수취하여, 반제품의 정도 검사 및 용접부분 틈새 검사를 별도로 수행하여 기설정된 양품 오차범위 내에 해당되면 해당공정에서의 양품 정보로 판단하고, 상기 양품 정보를 해당 용접공정 단계의 데이터베이스에 저장시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 비전검사는 레이저 빔을 검사 대상물로 방출시키고 카메라를 통해 영상을 취득하되,
    상기 레이저 빔은 다파장 슬릿 레이저 빔으로, 검사 대상물의 재료성분에 기초하여 R, G, B 중 특정 파장의 레이저를 선택적으로 방출시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 자동차용 카울크로스 멤버 완제품의 정도 검사 단계 이전에, 용접에 의해 발생되는 변형 및 응력분포를 용접변형해석 시뮬레이션을 통해 검사하여, 상기 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접순서를 포함하는 용접계획을 수립하고, 상기 용접계획 단계에 따라 특정 부분부터 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    각 용접공정 단계별 데이터베이스에 누적 저장되는 양품 정보 및 불량품 정보 저장횟수를 카운팅하여, 기설정된 기간 내에 상기 불량품 정보 누적횟수가 기준치 이상으로 발생되면, 상기 불량품 정보 누적횟수가 기준치 이상으로 발생된 용접공정에서의 불량 검사정보를 추가하여 상기 용접변형해석 시뮬레이션에 재차 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 용접변형해석 시뮬레이션을 재차 수행하는 단계에서는
    상기 불량품 정보 누적횟수가 기준치 이상으로 발생된 용접공정의 데이터베이스에 저장되는 불량 검사정보에 기초하여 불량발생 원인 용접공정을 탐색하는 단계;
    상기 불량발생 원인 용접공정 전단계의 용접공정과 용접순서를 변경하여 용접변형해석 시뮬레이션을 실행하는 제1 변형 시뮬레이션과 상기 불량발생 원인 용접공정 후단계의 용접공정과 용접순서를 변경하여 용접변형해석 시뮬레이션을 실행하는 제2 변형 시뮬레이션을 수행하는 단계;
    상기 제1 및 제2 변형 시뮬레이션 중 보다 변형이 적게 발생되는 변형 시뮬레이션을 선택하여 신규 용접계획으로 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 변형 시뮬레이션에서 선택된 용접계획이 기설정된 열변형 한계값을 초과할 경우,
    상기 제1, 제2 변형 시뮬레이션에서 계획된 용접공정의 전후 단계로 확장하여 변형 시뮬레이션을 수행하여, 기설정된 열변형 한계값 이내에 포함되는 특정 변형 시뮬레이션을 신규 용접계획으로 업데이트시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 카울 크로스 멤버의 용접 열변형 비젼검사 공정관리 방법.
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