KR102233733B1 - Plc기반의 용접선 자동 제어 방법 - Google Patents

Plc기반의 용접선 자동 제어 방법 Download PDF

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KR102233733B1 KR1020190110418A KR20190110418A KR102233733B1 KR 102233733 B1 KR102233733 B1 KR 102233733B1 KR 1020190110418 A KR1020190110418 A KR 1020190110418A KR 20190110418 A KR20190110418 A KR 20190110418A KR 102233733 B1 KR102233733 B1 KR 102233733B1
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Abstract

본 발명은 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접선을 자동으로 추적하여 용접 토치가 그루브 중심에 위치하도록 하기 위한 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은 a) PLC(Programmable Logic Controller)가 용접 시작 신호를 추적모듈에 전송하는 단계; b) 상기 용접 시작 신호를 전송받은 상기 추적모듈이 상기 PLC로부터 위빙시간 및 높이 추적을 위한 설정 전류값을 수신하는 단계; c) 상기 추적모듈이 전송받은 상기 위빙시간을 통해 용접신호 측정을 위한 샘플링 타임을 계산하는 단계; d) 상기 용접 시작 신호에 따라 용접이 시작되는 단계; e) 상기 샘플링 타임 동안의 용접 신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하는 단계; f) 계산된 상기 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 상기 PLC로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법을 제공한다.

Description

PLC기반의 용접선 자동 제어 방법{AUTO-TRACKING METHOD OF WELDING LINES}
본 발명은 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접선을 자동으로 추적하여 용접 토치가 그루브 중심에 위치하도록 하기 위한 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법에 관한 것이다.
용접선 자동추적은 레이저 비전센서, 접촉식 센서, 커패시터 타입의 센서 및 아크센서로 나눌 수 있다. 앞 3가지 센서 중 비전센서는 매우 고가이며, 접촉식 센서의 경우 유지 보수가 힘들고, 커패시터 타입의 경우 센서를 부재에 매우 가까이 부착하여 사용해야 한다는 단점이 있다. 반면에, 아크센서의 경우 용접 전류 신호만으로 센서 구성이 가능하고 저가로 개발이 가능하여, 용접 자동화와 관련된 용접선 추적 시스템, 파이프라인 자동용접, 조선 해양의 판넬 용접등에 매우 다양하게 사용이 가능한 장점이 있다.
한편, PLC(Programmable Logic Controller)는 산업용 제어기에 주로 사용되는 모듈이며, 그 특성으로는 20msec 단위로 프로그램을 스캐닝하여 실행하는 구조이다. 이러한 PLC는 복잡한 신호처리 및 알고리즘 구현이 어려워 현재까지는 PLC 기반의 자동추적용 아크 센서는 개발된 적이 없다.
구체적으로, 용접선 자동추적을 위해서는 고속 용접신호측정(용접 전류, 전압) 및 복잡한 신호 처리 알고리즘 구현이 필수이며 용접조건에 따라 최소 1msec의 신호 측정 주기가 필요한 경우도 발생한다. 그러나, PLC는 전체 프로그램을 스캔 방식으로 구현하며 스캔 시간이 최소 10msec 이상이 되기 때문에 고속 신호 측정이 어려운 문제가 있다.
따라서, PLC 기반의 용접선 자동 추적을 위한 아크 센서 개발에 어려움이 있었다.
한국등록번호 제10-1609650호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 용접선을 자동으로 추적하여 용접 토치가 그루브 중심에 위치하도록 하기 위한 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) PLC(Programmable Logic Controller)가 용접 시작 신호를 추적모듈에 전송하는 단계; b) 상기 용접 시작 신호를 전송받은 상기 추적모듈이 상기 PLC로부터 위빙시간 및 높이 추적을 위한 설정 전류값을 수신하는 단계; c) 상기 추적모듈이 전송받은 상기 위빙시간을 통해 용접신호 측정을 위한 샘플링 타임을 계산하는 단계; d) 상기 용접 시작 신호에 따라 용접이 시작되는 단계; e) 상기 샘플링 타임 동안의 용접 신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하는 단계; f) 계산된 상기 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 상기 PLC로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 추적모듈은 아날로그 디지털 변환기 및 저역통과필터(Low Pass Filter)를 통해 상기 위빙시간 및 상기 설정 전류값을 수신하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 샘플링 타임은 위빙시간을 샘플링 개수로 나눈 값인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계에서, 상기 용접은 위빙 및 드웰(Dwell)이 교차 수행되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계는, 용접이 시작되고 n번째 드웰이 끝난 이후에 용접신호를 측정하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계는, 상기 위빙 중에 용접신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 계산하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용접선 높이 추적량은, 하기 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112019091841715-pat00001
(여기서,
Figure 112019091841715-pat00002
는 높이 추적을 위한 설정 전류값,
Figure 112019091841715-pat00003
는 위빙 중 측정된 신호의 평균 전류값,
Figure 112019091841715-pat00004
은 높이 추적을 위한 게인)
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용접선 좌우 추적량은, 하기 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112019091841715-pat00005
(여기서,
Figure 112019091841715-pat00006
은 위빙 중 측정된 위빙 좌측 위치에서의 신호 평균값,
Figure 112019091841715-pat00007
은 위빙 중 측정된 위빙 우측 위치에서의 신호 평균값,
Figure 112019091841715-pat00008
는 좌우 추적을 위한 게인)
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f) 단계는, 상기 드웰 시간에 상기 위빙 중에 계산된 상기 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 상기 PLC로 전송하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f) 단계 이후에는, 상기 PLC가 상기 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 이용하여 용접 토치의 위치 및 높이를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법이 적용된 PLC기반의 용접선 자동 추적 장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 용접선의 높이 추적과 좌우 추적을 동시에 진행함으로써 용접 자동화가 가능하다.
별도의 추적모듈을 구비하고 PLC와 연동하도록 함으로써, 고속으로 용접 신호를 측정하고, 용접선을 추적하도록 할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 경로를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용접선 좌우 추적량 계산을 위한 신호처리 구간을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 처리 구간에서의 전류 신호 평균값을 나타내 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC기반의 용접선 자동 추적 장치의 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법의 순서도이다.
도 1에 도시된 것처럼, 용접선 자동 추적방법은 먼저, PLC(Programmable Logic Controller)가 용접 시작 신호를 추적모듈에 전송하는 단계(S10)를 수행할 수 있다.
PLC(Programmable Logic Controller)가 용접 시작 신호를 추적모듈에 전송하는 단계(S10)에서, 상기 추적모듈은 상기 PLC로부터 아크(Arc)의 온/오프 신호를 수신하도록 마련될 수 있다.
PLC(Programmable Logic Controller)가 용접 시작 신호를 추적모듈에 전송하는 단계(S10) 이후에는, 용접 시작 신호를 전송받은 추적모듈이 PLC로부터 위빙시간 및 높이 추적을 위한 설정 전류값을 수신하는 단계(S20)를 수행할 수 있다.
용접 시작 신호를 전송받은 추적모듈이 PLC로부터 위빙시간 및 높이 추적을 위한 설정 전류값을 수신하는 단계(S20)에서, 상기 추적모듈은 아날로그 디지털 변환기 및 저역통과필터(Low Pass Filter)를 통해 상기 위빙시간 및 상기 설정 전류값을 수신하도록 마련될 수 있다.
또한, 용접 시작 신호를 전송받은 추적모듈이 PLC로부터 위빙시간 및 높이 추적을 위한 설정 전류값을 수신하는 단계(S20)는, 추적모듈이 PLC로부터 용접 시작 신호(Arc On)를 수신한 후 PLC로부터 일정시간(300msec) 주기마다 위빙 시간과 설정 전류값을 전송받도록 마련될 수 있다.
용접 시작 신호를 전송받은 추적모듈이 PLC로부터 위빙시간 및 높이 추적을 위한 설정 전류값을 수신하는 단계(S20) 이후에는, 추적모듈이 전송받은 위빙시간을 통해 용접신호 측정을 위한 샘플링 타임을 계산하는 단계(S30)를 수행할 수 있다.
추적모듈이 전송받은 위빙시간을 통해 용접신호 측정을 위한 샘플링 타임을 계산하는 단계(S30)에서, 상기 샘플링 타임은 위빙시간을 샘플링 개수로 나눈 값일 수 있다.
추적모듈이 전송받은 위빙시간을 통해 용접신호 측정을 위한 샘플링 타임을 계산하는 단계(S30) 이후에는, 용접 시작 신호에 따라 용접이 시작되는 단계(S40)를 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 경로를 나타낸 예시도이다.
도 2에 도시된 것처럼, 용접 시작 신호에 따라 용접이 시작되는 단계(S40)에서, 용접은 위빙 및 드웰(Dwell)이 교차 수행되도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 용접은 그루브의 길이 방향을 따라 좌우 방향으로 위빙이 이루어지도록 마련되되, 방향 전환 전에 일정 시간동안 드웰이 이루어지도록 마련될 수 있다.
용접 시작 신호에 따라 용접이 시작되는 단계(S40) 이후에는, 샘플링 타임 동안의 용접 신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하는 단계(S50)를 수행할 수 있다.
샘플링 타임 동안의 용접 신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하는 단계(S50)는, 용접이 시작되고 n번째 드웰이 끝난 이후에 용접신호를 측정하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 샘플링 타임 동안의 용접 신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하는 단계(S50)는, 초기 아크가 발생할 경우 아크 신호의 안정성이 떨어지기 때문에 상기 추적모듈이 용접 시작 신호를 PLC로 부터 송신한 후 위빙 및 드웰이 각각 2회 이상 진행된 후부터 용접 신호를 측정하여 계산을 수행하도록 마련될 수 있다.
특히, 샘플링 타임 동안의 용접 신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하는 단계(S50)는, 상기 위빙 중에 용접신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 계산하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 용접선 높이 추적량은 자동 용접시스템에서 각도 별로 저장된 설정 전류값을 유지할 수 있도록 토치 높이를 제어하는 기능으로, PLC에 저장된 설정 전류값과 토치의 위빙 동작 중 측정된 전류값의 차이를 최소화 할 수 있는 기능이다.
구체적으로, 용접선 높이 추적량은 PLC에서 송신한 설정 전류값(
Figure 112019091841715-pat00009
과 위빙 중 측정된 전류값(
Figure 112019091841715-pat00010
의 차분 및 무차원 변수인 높이 추적용 게인(
Figure 112019091841715-pat00011
) 간의 상관관계를 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 높이 추적을 위한 측정 전류값이
Figure 112019091841715-pat00012
인 경우 위빙 동작 중 측정된 50개의 전류값 중 중심위치를 기준으로 좌우 각각 15개의 측정된 전류신호의 평균을 계산하였으며, 이의 결과를 이용하여 높이 추적량을 계산할 수 있는 수학식 1을 도출하였다.
여기서, 상기 용접선 높이 추적량은, 하기 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112019091841715-pat00013
여기서,
Figure 112019091841715-pat00014
는 높이 추적을 위한 설정 전류값,
Figure 112019091841715-pat00015
는 위빙 중 측정된 신호의 평균 전류값,
Figure 112019091841715-pat00016
은 높이 추적을 위한 게인 값으로 실험값이다.
상기 용접선 높이 추적량은 용접 토치의 높이 이송량 및 방향을 의미할 수 있다.
용접선 좌우 추적량은 용접 토치가 그루브 중심에 있지 않고 한쪽으로 치우친 상태일 때, 용접 토치를 자동으로 그루브 중심으로 이동시키기 위해 필요하다.
용접 중심이 한쪽으로 편향된 상태에서 용접을 하면 좌우 전류 값 차이에 따른 용접 불량이 발생할 수 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 용접 그루브에서 V-그루브와 필릿 조인트(fillet joint)의 경우 그루브 양 끝단의 각도 변화가 선형적이기 때문에 용접선 자동 추적을 적용해야 할 필요가 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용접선 좌우 추적량 계산을 위한 신호처리 구간을 나타낸 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 용접선 좌우 추적량을 계산하기 위한 신호처리 구간의 경우 그루브 양끝단의 급격한 신호 변화를 최소화하여 추적 성능을 높일 수 있는 구간을 선정할 필요가 있다.
보다 구체적으로, 용접 그루브 양끝단에서는 용접 신호가 불균일한 파형이 발생하기 때문에 용접선 좌우 추적량은 시작위치(S)과 종료위치(E) 사이에서 측정된 신호의 평균값(
Figure 112019091841715-pat00017
,
Figure 112019091841715-pat00018
)을 비교하여 구해질 수 있으며, 설정된 신호처리 구간(S - E)에서의 전류 신호의 평균값을 계산하는 식에 의해 도출될 수 있다.
즉, 상기 용접선 좌우 추적량은, 하기 수학식2에 의해 계산이 이루어질 수 있다.
Figure 112019091841715-pat00019
여기서,
Figure 112019091841715-pat00020
은 위빙 중 측정된 위빙 좌측 위치에서의 신호 평균값,
Figure 112019091841715-pat00021
은 위빙 중 측정된 위빙 우측 위치에서의 신호 평균값,
Figure 112019091841715-pat00022
는 좌우 추적을 위한 게인 값으로 실험값이다.
상기 용접선 좌우 추적량은 용접 토치의 좌우 이송량 및 방향을 의미할 수 있다.
한편, 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하기 위해 사용된 전류 평균값의 경우 전류 신호값의 평균을 계산하기 위한 이동 평균 방법(Moving average)은 신호의 변화를 최소화하는 동시에 신호의 왜곡 또한 유발하였으며, 추적의 신뢰성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하였다.
또한 용접 공정 중 측정되는 전류 신호는 용접 시 발생하는 용적이행, 용융 풀의 거동 등에 의해 불규칙한 패턴을 형성하며, 이로 인해 용접선 추적을 위한 알고리즘의 신뢰성을 감소시키는 요인으로 작용하였다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 처리 구간에서의 전류 신호 평균값을 나타내 그래프이다.
따라서 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 문제 및 노이즈를 해결하기 위하여 forward average, backward average에 대하여 다시 평균 연산(Mean moving average signal)을 수행함으로써 신호의 왜곡을 해결하였으며, 추적의 신뢰성을 높였다.
특히, 신호측정(Samlpling)은 PLC로부터 통신을 통해 송신된 위빙 시간 동안 측정할 샘플링 개수(Sampling number)를 나누어, 1회 샘플링에 소요되는 샘플링 시간(sampling time)을 계산하였다.
또한, 2차 회귀 분석 방법을 이용하여 신호를 측정할 경우 위빙 끝단에서 노이즈가 심하게 발생되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 2차 회귀 분석 방법에 비해 상대적으로 센서 민감도는 낮지만, 신호의 적분에 의해 신호처리를 수행하기 때문에 노이즈에 둔감한 특성이 있는 적분법을 이용하여 용접 신호를 측정하였다.
즉, 상기 수학식 1 및 수학식 2는 적분법에 의해 측정된 용접신호를 이용하여 계산이 이루어질 수 있다.
샘플링 타임 동안의 용접 신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하는 단계(S50) 이후에는, 계산된 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 PLC로 전송하는 단계(S60)를 수행할 수 있다.
계산된 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 PLC로 전송하는 단계(S60)는, 상기 드웰 시간에 상기 위빙 중에 계산된 상기 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 상기 PLC로 전송하도록 마련될 수 있다.
용접선 자동 추적을 구현하기 위해서는 위빙 중에 신호를 측정하고 위빙이 완료된 드웰 시간에 용접선 추적을 위한 신호처리 및 추적 알고리즘이 실행되어야 한다. 따라서, 추적모듈은 위빙 중 신호 및 드웰 시간을 PLC로부터 수신할 필요가 있으며, 본 연구에서는 위빙 시간, 설정 전류, 추적량과 같은 통신 정보와 충돌을 피하기 위해 디지털 신호를 통해 본 신호를 수신하는 구조로 개발되었다.
구체적으로, 추적모듈은 PLC와의 통신을 통해 위빙 시간 및 용접선 높이 자동 추적을 위한 설정 전류값을 수신하도록 마련되며, 위빙 모션 정보는 PLC와 디지털 포터를 통해 수신하도록 마련될 수 있다. 그리고, 용접선 좌우 추적량 및 용접선 높이 추적량은 통신을 통해 PLC에 송신하도록 마련될 수 있다.
계산된 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 PLC로 전송하는 단계(S60) 이후에는, PLC가 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 이용하여 용접 토치의 위치 및 높이를 제어하는 단계(S70)를 수행할 수 있다.
PLC가 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 이용하여 용접 토치의 위치 및 높이를 제어하는 단계(S70)에서 상기 용접 토치는 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량만큼 위치가 조절되어 그루브의 중심에 용접선의 중심이 위치하도록 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC기반의 용접선 자동 추적 장치의 구성도이다.
도 5에 도시된 것처럼 전술한 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법은 PLC기반의 용접선 자동 추적 장치(100)에 적용될 수 있다.
PLC기반의 용접선 자동 추적 장치(100)는 PLC모듈(110) 및 추적모듈(120)을 포함할 수 있다.
상기 PLC모듈(110)은 PLC, 디지털출력포트와 통신포트를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 추적모듈(120)도 디지털입력포트와 통신포트를 포함할 수 있다.
이처럼 마련된 추적모듈은 PLC와의 통신포트를 통해 위빙 시간 및 용접선 높이 자동 추적을 위한 설정 전류값을 수신하도록 마련되며, 위빙 모션 정보는 PLC와 디지털 포터를 통해 수신하도록 마련될 수 있다. 그리고, 용접선 좌우 추적량 및 용접선 높이 추적량은 통신포트를 통해 PLC에 송신하도록 마련될 수 있다.
상기 추적모듈(120)은 아날로그 디지털 변환기 및 저역통과필터(Low Pass Filter)를 더 포함하여 이를 통해 상기 위빙시간 및 상기 설정 전류값을 상기 PLC로부터 수신하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 추적모듈은 용접시 홀센서(Hall sensor)에 출력되는 전류값과 상기 추적모듈의 전류값을 일치시키기 위해 게인 제어기(Gain control), 오프셋 제어기(offset control )를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: PLC기반의 용접선 자동 추적 장치
110: PLC모듈
120: 추적모듈

Claims (11)

  1. a) PLC(Programmable Logic Controller)가 용접 시작 신호를 추적모듈에 전송하는 단계;
    b) 상기 용접 시작 신호를 전송받은 상기 추적모듈이 상기 PLC로부터 위빙시간 및 높이 추적을 위한 설정 전류값을 수신하는 단계;
    c) 상기 추적모듈이 전송받은 상기 위빙시간을 통해 용접신호 측정을 위한 샘플링 타임을 계산하는 단계;
    d) 상기 용접 시작 신호에 따라 용접이 시작되는 단계;
    e) 상기 샘플링 타임 동안의 용접 신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 용접선 좌우 추적량을 계산하는 단계; 및
    f) 계산된 상기 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 상기 PLC로 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 용접선 좌우 추적량은, 하기 식에 의해 계산되고,
    Figure 112020102896394-pat00036

    (여기서,
    Figure 112020102896394-pat00037
    은 위빙 중 측정된 위빙 좌측 위치에서의 신호 평균값,
    Figure 112020102896394-pat00038
    은 위빙 중 측정된 위빙 우측 위치에서의 신호 평균값,
    Figure 112020102896394-pat00039
    는 좌우 추적을 위한 게인, tanθ는 용접부 그루브의 각도)
    상기 e) 단계에서 상기 용접선 좌우 추적량을 계산하기 위한
    Figure 112020102896394-pat00040
    ,
    Figure 112020102896394-pat00041
    은,
    측정된 전류 신호의 순방향 이동 평균값(forward moving averaging)과 측정된 전류 신호의 역방향 이동 평균값(backward moving averaging)를 구하고, 측정된 전류 신호의 순방향 이동 평균값과 측정된 전류 신호의 역방향 이동 평균값에 대하여 다시 평균값(mean moning average singal)을 구하여 계산되며,
    각각의 상기 평균값들은 적분법에 의하여 계산되도록 마련된 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서,
    상기 추적모듈은 아날로그 디지털 변환기 및 저역통과필터(Low Pass Filter)를 통해 상기 위빙시간 및 상기 설정 전류값을 수신하도록 마련된 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서,
    상기 샘플링 타임은 위빙시간을 샘플링 개수로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 용접은 위빙 및 드웰(Dwell)이 교차 수행되도록 마련된 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 e) 단계는,
    용접이 시작되고 n번째 드웰이 끝난 이후에 용접신호를 측정하도록 마련된 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 e) 단계는,
    상기 위빙 중에 용접신호를 측정하여 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 계산하도록 마련된 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접선 높이 추적량은, 하기 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
    Figure 112020102896394-pat00023

    (여기서,
    Figure 112020102896394-pat00024
    는 높이 추적을 위한 설정 전류값,
    Figure 112020102896394-pat00025
    는 위빙 중 측정된 신호의 평균 전류값,
    Figure 112020102896394-pat00026
    은 높이 추적을 위한 게인)
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 f) 단계는,
    상기 드웰 시간에 상기 위빙 중에 계산된 상기 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 상기 PLC로 전송하도록 마련된 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 f) 단계 이후에는,
    상기 PLC가 상기 용접선 높이 추적량 및 상기 용접선 좌우 추적량을 이용하여 용접 토치의 위치 및 높이를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법.
  11. 제 1 항에 따른 PLC기반의 용접선 자동 제어 방법이 적용된 PLC기반의 용접선 자동 추적 장치.
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