KR102329771B1 - 용접 작업량 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

용접 작업량 모니터링 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접 작업량 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 용접토치, 연장 피더기, 피더기 및 용접기로 구성된 용접장비부, 상기 용접장비부의 동작에 대응하여 기설정된 용접 작업 데이터를 수집하는 용접데이터 수집부, 상기 용접데이터 수집부에서 수집된 데이터와 상기 용접장비부의 결함여부, 결함종류 및 결함원인을 포함하는 결함사항을 표시하는 모니터링부, 상기 용접데이터 수집부 및 상기 모니터링부에서 수집된 데이터를 기설정된 사용자 단말에 전송하는 데이터전송부 및 상기 모니터링부 또는 상기 기설정된 사용자 단말로부터 신호를 수신받아 상기 용접장비부의 동작을 제어하는 장비제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

용접 작업량 모니터링 시스템 및 그 방법{WELDING WORKLOAD MONITORING SYSTEM AND ITS METHOD}
본 발명은 작업자가 용접기를 이용하여 작업한 작업량을 확인하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접기에 부착된 센서를 이용하여 용접 작업량을 원격으로 모니터링 하는 용접 작업량 모니터링 시스템에 관한 것이다.
뿌리산업의 6대 뿌리기술에 해당되는 용접기술은 우리나라 전략산업 및 세계 전략산업에서 조립완제품을 생산하는데 필수적으로 사용되는 공정기술로 제품의 생산성과 품질에 지대한 영향을 가지는 핵심 제조기반기술이다.
용접기술은 서로 분리된 금속재료를 열, 압력 또는 열과 압력을 동시에 가하여 접합하는 기술의 총칭을 의미하는 것으로, 금속재료에 가하는 가열 방식이나 가열 소재 및 용접하는 방식에 따라 다양한 용접기술이 존재하고 있다.
그 중에서, 아크용접(MIG/CO2 등)은 높은 생산성, 우수한 용접성, 전자세 용접, 용접자동화 등이 가능하여 압력용기, 교량, 조선 및 해양 플랜트 블록 제작에 많이 적용되고 있다.
그러나, 용접기를 사용함에 있어서, 용접기와 용접토치까지 거리 반경이 짧아 작업 반경이 한정되고, 토치를 연장하는 경우 송급성의 문제로 인하여 현재는 용접위치에 따라 무거운 용접기를 옮겨서 용접을 하고 있는 실정이다.
따라서, 기존의 용접기의 작업반경을 넓히는 연장피더기를 적용한 용접기를이용하여 작업자의 작업반경을 향상시키고 작업 시, 용접 와이어 송급시간, 용접 와이어 송급 속도, 용접 와이어 송급량, 작업시간, 용접비용 등 용접량을 기록하고 모니터링하여 관리자의 작업비용을 감소시키는 효과를 얻는 것과 동시에 실시간 용접현황을 관리하여 안전사고 방지하는 시스템에 대한 연구가 요구된다.
한국등록특허 제10-1756144호
본 발명은 연장피더기의 송급롤러에 회전 속도 측정 센서를 마련함으로써, 용접 와이어의 송급속도를 수집하여 작업량을 산출함에 목적이 있다.
또한, 용접토치, 연장 피더기, 피더기 및 용접기를 연결하여 아크 용접 와이어를 장거리 송급함으로써, 용접작업자의 작업반경을 넓혀 장거리 용접 환경을 제공함에 목적이 있다.
또한, 용접 장치에 센서를 마련하여 용접 와이어 송급 데이터, 용접토치 작동여부 등을 수집함으로써, 용접장치의 결함여부와 결함종류를 판단함에 목적이 있다.
또한, 용접장치에 무선통신모듈을 마련함으로써, 결함 여부와 결함 종류에 따라 용접장치의 동작을 원격제어 및 모니터링하여 안전사고와 용접장치를 방지함에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 용접 작업량 모니터링 시스템은, 용접토치, 연장 피더기, 피더기 및 용접기로 구성된 용접장비부, 상기 용접장비부의 동작에 대응하여 기설정된 용접 작업 데이터를 수집하는 용접데이터 수집부, 상기 용접데이터 수집부에서 수집된 데이터와 상기 용접장비부의 결함여부, 결함종류 및 결함원인을 포함하는 결함사항을 표시하는 모니터링부, 상기 용접데이터 수집부 및 상기 모니터링부에서 수집된 데이터를 기설정된 사용자 단말에 전송하는 데이터전송부 및 상기 모니터링부 또는 상기 기설정된 사용자 단말로부터 신호를 수신받아 상기 용접장비부의 동작을 제어하는 장비제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용접데이터 수집부는, 용접 와이어 송급시간, 용접 와이어 송급 속도 및 용접 와이어 송급량을 수집하는 용접 와이어 송급데이터 수집부, 상기 송급데이터 수집부와 상기 용접장비부의 동작여부에 대응하여 용접 작업 여부를 판단하여 작업판단 데이터를 생성하는 작업판단 데이터 생성부, 상기 용접토치의 팁과 동일한 방향을 바라보도록 마련되며 상기 용접기 동작에 대응하여 용접 작업 영상을 실시간으로 촬영하여 용접영상 데이터를 생성하고 상기 모니터링부에 전송하는 용접영상전송부 및 상기 용접 와이어 송급량 및 상기 용접 작업 영상을 이용하여 작업량 데이터를 산출하는 작업량 데이터 산출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 작업량 데이터 산출부는, 작업자가 용접작업한 면적, 기설정된 시간 내 송급된 상기 용접 와이어 송급량 및 상기 용접기 사용시간을 이용하여 작업량을 산출하고, 상기 용접 와이어의 소모량, 상기 용접 와이어의 송급량 및 상기 용접 와이어의 무게(kg) 당 가격을 수집하여 예상용접비용(PWC)을 하기 [수학식 1]에 따라 산출하며,
[수학식 1]
Figure 112021097726884-pat00001
여기서, Wc는 용접 와이어 소모량, Wp는 무게(kg)에 따른 용접 와이어 가격을 의미하고, 상기 용접 와이어의 송급무게 및 상기 무게에 따른 상기 용접와이어의 가격을 이용하여 현재용접비용(CWC)을 하기 [수학식 2]에 따라 산출하며,
[수학식 2]
Figure 112021097726884-pat00002
여기서, Wd는 용접 와이어 송급량, Ww는 용접 와이어 무게, Wl은 용접 와이어 길이를 의미하고, 상기 산출된 예상용접비용 및 현재용접비용을 상기 모니터링부에 전송할 수 있다.
또한, 상기 용접 와이어 송급데이터 수집부는, 상기 연장 피더기의 송급롤러에 속도 측정 센서를 마련하여 상기 용접 와이어의 송급속도을 센싱하고, 상기 모니터링부는, 상기 용접토치의 동작에 대응하여 기설정된 시간 내 상기 용접 와이어의 송급속도를 기설정된 간격으로 수집하여 상기 송급속도의 평균, 표준편차 및 평균편차를 하기 [수학식 3] 내지 [수학식 5]에 따라 산출한 후,
[수학식 3]
Figure 112021097726884-pat00003
여기서, M은 평균, N은 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 상기 송급속도의 수집량, xi는 수집된 상기 송급속도값을 의미하고,
[수학식 4]
Figure 112021097726884-pat00004
여기서, Sd는 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 N개의 상기 송급 속도의 수집량에 대한 표준편차를 의미하며,
[수학식 5]
Figure 112021097726884-pat00005
여기서, Md는 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 N개의 상기 송급 속도의 수집량에 대한 평균편차를 의미하고, 상기 산출된 평균, 표준편차 및 평균편차가 기저장된 기준평균, 기준표준편차 및 기준평균편차와 각각 기설정된 오차범위 내에 있는 경우 상기 송급롤러를 정상동작으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 모니터링부는, 상기 용접장비부의 기설정된 위치에 전압측정센서, 전류측정센서, 가스센서 및 퓨즈 정상 체크 센서를 마련하여 각 센서에서 센싱된 측정값과 기설정된 기준 측정값을 이용하여 상기 용접장비부의 결함여부 및 결함종류를 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 연장피더기의 송급롤러에 회전 속도 측정 센서를 마련함으로써, 용접 와이어의 송급속도를 수집하여 작업량을 산출할 수 있다.
또한, 용접토치, 연장 피더기, 피더기 및 용접기를 연결하여 아크 용접 와이어를 장거리 송급함으로써, 용접작업자의 작업반경을 넓혀 장거리 용접 환경을 제공할 수 있다.
또한, 용접 장치에 센서를 마련하여 용접 와이어 송급 데이터, 용접토치 작동여부 등을 수집함으로써, 용접장치의 결함여부와 결함종류를 판단할 수 있다.
또한, 용접장치에 무선통신모듈을 마련함으로써, 결함 여부와 결함 종류에 따라 용접장치의 동작을 원격제어 및 모니터링하여 안전사고와 용접장치를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 용접 작업량 모니터링 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 용접 작업량 모니터링 시스템의 용접데이터 수집부의 중간블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시례에 따른 용접 작업량 모니터링 시스템의 용접장비부를 도시한 도면이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시례 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시례들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시례에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
이하, 본 발명인 용접 작업량 모니터링 시스템은 첨부된 도 1 내지 도 3을 참고로 상세하게 설명한다.
우선, 도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 용접 작업량 모니터링 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 용접 작업량 모니터링 시스템의 용접데이터 수집부의 중간블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시례에 따른 용접 작업량 모니터링 시스템의 용접장비부를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시례에 따른 용접 작업량 모니터링 시스템은 용접장비부(110), 용접데이터 수집부(120), 모니터링부(130), 데이터전송부(140) 및 장비제어부(150)를 포함할 수 있다.
상기 용접장비부(110)는, 용접토치(310), 연장 피더기(320), 피더기(330) 및 용접기(340)로 구성할 수 있다.
여기서, 상기 도 3을 참고하여 상기 용접장비부(110)를 더욱 상세히 설명한다.
상기 도 3을 참고하면, 상기 용접토치(310), 상기 연장 피더기(320), 상기 피더기(330) 및 상기 용접기(340)는 연속적으로 이어지도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 용접토치(310)와 상기 연장 피더기(320)은 최대 3미터까지 연장되어 연결할 수 있고, 상기 연장 피더기(320)와 상기 피더기(330)는 최대 8미터까지 연장되어 연결할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 상기 용접데이터 수집부(120)는, 상기 용접장비부(110)의 동작에 대응하여 기설정된 용접 작업 데이터를 수집할 수 있다.
여기서, 상기 도 2를 참고하여 상기 용접데이터 수집부(120)를 더욱 자세히 설명한다.
상기 도 2를 참고하면, 상기 용접데이터 수집부(120)는, 용접 와이어 송급데이터 수집부(121), 작업판단 데이터 생성부(122), 용접영상전송부(123) 및 작업량 데이터 산출부(124)를 포함할 수 있다.
상기 용접 와이어 송급데이터 수집부(121)는, 용접 와이어 송급시간, 용접 와이어 송급 속도 및 용접 와이어 송급량을 수집할 수 있다.
이때, 상기 용접 와이어 송급데이터 수집부(121)는 상기 연장 피더기(320)의 송급롤러에 속도 측정 센서를 마련하여 상기 용접 와이어의 송급속도를 센싱하여 수집할 수 있다.
한편, 상기 속도 측정 센서 대신 회전량 측정 센서를 대체하여 상기 용접 와이어의 송급속도를 센싱할 수 있다.
상기 작업판단 데이터 생성부(122)는, 상기 송급데이터 수집부와 상기 용접장비부의 동작여부 데이터를 수집하여 용접 작업 여부를 판단하는 데이터를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 작업판단 데이터 생성부(122)는, 용접장비부(110)의 상기 용접토치(310)의 전원, 상기 용접 와이어의 송급 동작, 상기 용접기(340)의 전원 및 상기 용접기(340)의 동작대기 유무 데이터를 수집할 수 있다.
이때, 상기 용접토치(310), 상기 용접 와이어의 송급, 상기 용접기(340) 전원 및 상기 용접기(340)의 동작대기가 전부 활성화 또는 켜진 상태의 데이터를 수집했을 때 상기 작업판단 데이터 생성부(122)가 용접 작업을 하고 있다고 판단한 데이터를 생성할 수 있다.
한편, 상기 용접토치(310)와 상기 용접기(340)로부터 전원 데이터를 수집하고, 상기 용접기(340)의 동작대기가 활성화 데이터가 수집되어 있어도, 상기 용접 와이어의 송급 동작에 대응하는 데이터가 수집되지 않는 경우, 용접 작업중이 아니라고 판단할 수 있다.
상기 용접영상전송부(123)는, 상기 용접토치의 팁과 동일한 방향을 바라보도록 마련되며, 상기 용접기 동작에 대응하여 용접 작업 영상을 실시간으로 촬영하여 용접영상 데이터를 생성하고 상기 모니터링부에 전송할 수 있다.
여기서, 상기 용접 작업 영상 촬영시작 조건은, 상기 작업판단 데이터 생성부(122)에서 생성된 데이터를 이용하여 용접 작업을 하고 있다고 판단한 경우 상기 용접토치(310)에 마련된 소형 카메라를 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 소형 카메라 이외에도 용접 종류에 따라 상기 용접토치(310)의 전원 공급신호를 이용하여 거리측정 센서, 적외선 센서, X-Ray 센서 등을 부착하여 용접 작업 영상, 작업거리 측정, 용접 품질 검사 등의 부가기능을 결합하여 사용할 수 있다.
상기 작업량 데이터 산출부(124)는, 상기 용접 와이어 송급량 및 상기 용접 작업 영상을 이용하여 작업량 데이터를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 작업량 데이터는 상기 작업판단 데이터 생성부(122)에서 작업이라고 판단한 시점부터 상기 작업이 이루어지지 않는다고 판단된 시점까지의 상기 용접 와이어 잔여량 차이를 산출하여 용접 와이어 소모량으로 판단할 수 있다. 상기 판단된 용접 와이어 소모량과 작업자가 직접 입력 또는 상기 용접토치(310)에 마련된 영상촬영카메라 및 거리측정센서를 통해 수집된 작업면적을 이용하여 작업량 데이터를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 작업량 데이터는, 총 작업면적에 따른 상기 작업면적의 백분율로 표현하여 산출할 수 있다.
또한, 상기 작업면적에 따른 상기 용접 와이어 소모량이 적정한지 여부를 용접 종류, 용접 방법, 용접 대상물의 재질 및 용접 대상면적의 기울기 등을 반영하여 통상의 지식을 가진 용접작업자의 상기 용접 와이어 소모량을 기준으로 백분율로 산출하여 상기 작업면적에 따른 용접 효율을 산출할 수 있다.
한편, 상기 작업량 데이터 산출부(124)는, 작업자가 용접작업한 면적, 기설정된 시간 내 송급된 상기 용접 와이어 송급량, 상기 용접기 사용시간을 이용하여 작업량 데이터를 산출할 수 있다.
또한, 상기 용접 와이어의 소모량, 상기 용접 와이어의 송급량, 상기 용접 와이어의 무게(kg) 당 가격을 수집하여 예상용접비용(PWC)을 하기 [수학식 1]에 따라 산출하며,
[수학식 1]
Figure 112021097726884-pat00006
여기서, Wc는 용접 와이어 소모량, Wp는 무게(kg)당 용접 와이어 가격을 의미하고,
상기 용접 와이어의 송급무게, 가격을 이용하여 현재용접비용(CWC)을 하기 [수학식 2]에 따라 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112021097726884-pat00007
여기서, Wd는 용접 와이어 송급량, Ww는 용접 와이어 무게, Wl은 용접 와이어 길이를 의미할 수 있다.
상기와 같이, 산출된 예상용접비용 및 현재용접비용을 상기 모니터링부(130)에 전송할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 상기 모니터링부(130)는, 상기 용접데이터 수집부(120)에서 수집된 데이터와 상기 용접장비부(110)의 결함종류 및 결함원인을 기설정된 기준으로 판단하여 표시할 수 있다.
여기서, 상기 모니터링부(130)는, 상기 용접토치의 동작에 대응하여 기설정된 시간 내 상기 용접 와이어의 송급속도를 기설정된 간격으로 수집하여 상기 송급속도의 평균, 표준편차 및 평균편차를 하기 [수학식 3] 내지 [수학식 5]에 따라 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112021097726884-pat00008
여기서, M은 평균, N은 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 상기 송급속도의 수집량, xi는 수집된 상기 송급속도값을 의미할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112021097726884-pat00009
여기서, Sd는 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 N개의 상기 송급 속도의 수집량에 대한 표준편차를 의미할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112021097726884-pat00010
여기서, Md는 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 N개의 상기 송급 속도의 수집량에 대한 평균편차를 의미할 수 있다.
상기 산출된 평균, 표준편차 및 평균편차가 기저장된 기준평균, 기준표준편차 및 기준평균편차와 각각 기설정된 오차범위 내에 있는 경우 상기 송급롤러를 정상동작으로 판단할 수 있다.
일례로, 작업자가 30분간 용접작업을 시행하되, 2초단위를 주기로 상기 송급롤러의 송급속도를 측정하는 경우, 900개의 상기 송급속도를 수집할 수 있다. 여기서, 상기 900개의 각 송급속도값을 상기 수학식 3 내지 상기 수학식 5에 대입하여 평균, 표준편차 및 평균편차를 산출할 수 있다.
이때, 상기 산출한 송급속도의 평균, 표준편차 및 평균편차가 기저장된 표준 송급속도의 평균, 표준편차 및 평균편차보다 10%이상의 차이가 나타나는 경우 결함으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 기저장된 표준 송급속도의 평균, 표준편차 및 평균편차는 상기 용접 작업이 정상적으로 이루어졌을때의 상기 용접 와이어 송급속도의 평균, 표준편차 및 평균편차를 저장하여 기준으로 마련할 수 있다.
또한, 상기 모니터링부(130)는 상기 용접장비부(110)의 기설정된 위치에 전압측정센서, 전류측정센서, 가스센서 및 퓨즈 정상 체크 센서를 마련하여 각 센서에서 센싱된 측정값과 기설정된 기준 측정값을 이용하여 상기 용접장비부의 결함여부 및 결함종류를 판단할 수 있다.
일례로, 상기 전압측정센서와 상기 전류측정센서는 상기 용접장치부(110)의 모듈과 전원 부근에 마련되고, 상기 퓨즈 정상 체크 센서는 상기 용접장치부(110)의 퓨즈부위에 마련되어 결함여부를 확인할 수 있다.
한편, 상기 용접토치(310)와 상기 용접기(340)의 사양에 따라 제조사에서 만든 고장진단표 메뉴얼을 기준으로 상기 용접토치(310)와 상기 용접기(340)의 결함여부 및 결함종류를 판단할 수 있다.
일례로, 상기 용접토치(310)를 눌렀을 때 기준치의 가스압력에 미치지 못하거나 가스가 나오지 않는 경우, 상기 모니터링부(130)에 결함으로 표시되고, 가스병내 마련된 상기 가스센서로부터 가스 종류 및 가스 압력데이터를 수신받아 가스병의 결함인지 가스회로에 마련된 상기 전압측정센서에서 센싱된 전압값을 통해 가스회로가 불량인지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 용접토치(310)의 동작에 대응하여 기설정된 시간 내 상기 용접 와이어의 송급속도를 기설정된 간격으로 수집하여 상기 송급롤러의 결함 유무를 판단할 수 있다.
이때, 상기 기설정된 시간은 일반적으로 상기 작업판단 데이터 생성부(122)에서 용접 작업으로 판단한 시점부터 용접 작업이 아니라고 판단한 시점 내 상기 용접 와이어 송급속도를 수집하도록 초기값을 설정할 수 있다.
또한, 상기 용접 와이어의 송급속도는 최소 0.05초부터 최대 10초의 간격으로 수집하여 상기 송급롤러의 정상 송급속도 범위를 벗어나는지 여부를 판단하여 결함유무를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 송급롤러의 정상 송급속도 범위는 기저장된 정상작업에서의 상기 용접 와이어 송급속도의 10%내외를 정상으로 판단하고, 그 이외의 송급속도에 대하여 결함으로 판단할 수 있다.
상기 데이터전송부(140)는, 상기 모니터링부(130)에서 수집된 데이터를 기설정된 사용자 단말에 전송할 수 있다.
여기서, 상기 데이터전송부(140)는 상기 용접데이터 수집부(120)에서 상기 모니터링부(130)로 데이터를 전송하는 등 용접장치의 모든 데이터 전송에 관여할 수 있다.
또한, 상기 사용자 단말은 무선통신이 가능한 스마트폰, 태블릿, 노트북, 무전기기 등의 전자기기를 포함할 수 있다.
상기 장비제어부(150)는, 상기 모니터링부(130) 또는 상기 기설정된 사용자 단말로부터 신호를 수신받아 상기 용접장비부(110)의 동작을 제어할 수 있다.
일례로, 상기 용접장치부(110)에 포함된 가스병의 압력이 비정상적으로 높게 센싱되는 경우 즉시 상기 용접장치부(110)의 모든 전원을 차단하고 상기 모니터링부(130)에 알림을 전달하여 작업자들의 안전사고를 방지할 수 있다.
또 다른 일례로, 상기 용접 와이어 송급롤러의 용접 와이어가 꼬인상태 또는 이물질이 포함되어 동일한 회전속도에 필요한 전압공급량이 증가하거나 상기 송급롤러의 속도가 감소하는 경우, 상기 용접토치(310)의 전원을 일시정지 또는 차단할 수 있다. 이때, 작업자의 사용자 단말 또는 모니터링부(130)에서 송신한 알람을 통해 상기 송급롤러의 상태를 확인하도록 유도할 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해, 상기 용접 작업량 모니터링 시스템은 더 넓은 작업반경으로 작업자의 용접 작업 유무를 판단하고, 용접 작업 시 용접 작업 데이터를 수집하여 작업량, 용접비용, 결함여부를 판단하여 모니터링 및 제어하여 용접 작업의 생산성 향상과 안전사고를 예방하고 용접 장치의 고장으로 소모되는 시간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일실시례에 따르면, 연장피더기의 송급롤러에 회전 속도 측정 센서를 마련함으로써, 용접 와이어의 송급속도를 수집하여 작업량을 산출할 수 있다.
또한, 용접토치, 연장 피더기, 피더기 및 용접기를 연결하여 아크 용접 와이어를 장거리 송급함으로써, 용접작업자의 작업반경을 넓혀 장거리 용접 환경을 제공할 수 있다.
또한, 용접 장치에 센서를 마련하여 용접 와이어 송급 데이터, 용접토치 작동여부 등을 수집함으로써, 용접장치의 결함여부와 결함종류를 판단할 수 있다.
또한, 용접장치에 무선통신모듈을 마련함으로써, 결함 여부와 결함 종류에 따라 용접장치의 동작을 원격제어 및 모니터링하여 안전사고와 용접장치를 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 용접 작업량 모니터링 시스템
110 : 용접장비부
120 : 용접데이터 수집부
121 : 용접 와이어 송급데이터 수집부
122 : 작업판단 데이터 생성부
123 : 용접영상전송부
124 : 작업량 데이터 산출부
130 : 모니터링부
140 : 데이터전송부
150 : 장비제어부
300 : 용접장비
310 : 용접토치
320 : 연장 피더기
330 : 피더기
340 : 용접기

Claims (5)

  1. 용접토치, 연장 피더기, 피더기 및 용접기로 구성된 용접장비부;
    상기 용접장비부의 동작에 대응하여 기설정된 용접 작업 데이터를 수집하는 용접데이터 수집부;
    상기 용접데이터 수집부에서 수집된 데이터와 상기 용접장비부의 결함여부, 결함종류 및 결함원인을 포함하는 결함사항을 표시하는 모니터링부;
    상기 용접데이터 수집부 및 상기 모니터링부에서 수집된 데이터를 기설정된 사용자 단말에 전송하는 데이터전송부; 및
    상기 모니터링부 또는 상기 기설정된 사용자 단말로부터 신호를 수신받아 상기 용접장비부의 동작을 제어하는 장비제어부;
    를 포함하고,
    상기 용접데이터 수집부는,
    용접 와이어 송급시간, 용접 와이어 송급 속도 및 용접 와이어 송급량을 수집하는 용접 와이어 송급데이터 수집부;
    상기 송급데이터 수집부와 상기 용접장비부의 동작여부에 대응하여 용접 작업 여부를 판단하여 작업판단 데이터를 생성하는 작업판단 데이터 생성부;
    상기 용접토치의 팁과 동일한 방향을 바라보도록 마련되며 상기 용접기 동작에 대응하여 용접 작업 영상을 실시간으로 촬영하여 용접영상 데이터를 생성하고 상기 모니터링부에 전송하는 용접영상전송부; 및
    상기 용접 와이어 송급량 및 상기 용접 작업 영상을 이용하여 작업량 데이터를 산출하는 작업량 데이터 산출부;
    를 포함하며,
    상기 작업량 데이터 산출부는,
    작업자가 용접작업한 면적, 기설정된 시간 내 송급된 상기 용접 와이어 송급량 및 상기 용접기 사용시간을 이용하여 작업량을 산출하고,
    상기 용접 와이어의 소모량, 상기 용접 와이어의 송급량 및 상기 용접 와이어의 무게(kg) 당 가격을 수집하여 예상용접비용(PWC)을 하기 [수학식 1]에 따라 산출하며,
    [수학식 1]
    Figure 112021121976902-pat00019

    여기서, Wc는 용접 와이어 소모량, Wp는 무게(kg)에 따른 용접 와이어 가격을 의미하고,
    상기 용접 와이어의 송급무게 및 상기 무게에 따른 상기 용접와이어의 가격을 이용하여 현재용접비용(CWC)을 하기 [수학식 2]에 따라 산출하며,
    [수학식 2]
    Figure 112021121976902-pat00020

    여기서, Wd는 용접 와이어 송급량, Ww는 용접 와이어 무게, Wl은 용접 와이어 길이를 의미하고,
    상기 산출된 예상용접비용 및 현재용접비용을 상기 모니터링부에 전송하는 것을 특징으로 하는 용접 작업량 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용접 와이어 송급데이터 수집부는,
    상기 연장 피더기의 송급롤러에 속도 측정 센서를 마련하여 상기 용접 와이어의 송급속도을 센싱하고,
    상기 모니터링부는,
    상기 용접토치의 동작에 대응하여 기설정된 시간 내 상기 용접 와이어의 송급속도를 기설정된 간격으로 수집하여 상기 송급속도의 평균, 표준편차 및 평균편차를 하기 [수학식 3] 내지 [수학식 5]에 따라 산출한 후,
    [수학식 3]
    Figure 112021121976902-pat00013

    여기서, M은 평균, N은 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 상기 송급속도의 수집량, xi는 수집된 상기 송급속도값을 의미하고,
    [수학식 4]
    Figure 112021121976902-pat00014

    여기서, Sd는 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 N개의 상기 송급 속도의 수집량에 대한 표준편차를 의미하며,
    [수학식 5]
    Figure 112021121976902-pat00015

    여기서, Md는 기설정된 시간동안 기설정된 주기로 수집한 N개의 상기 송급 속도의 수집량에 대한 평균편차를 의미하고,
    상기 산출된 평균, 표준편차 및 평균편차가 기저장된 기준평균, 기준표준편차 및 기준평균편차와 각각 기설정된 오차범위 내에 있는 경우 상기 송급롤러를 정상동작으로 판단하는 것을 특징으로 하는 용접 작업량 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 용접장비부의 기설정된 위치에 전압측정센서, 전류측정센서, 가스센서 및 퓨즈 정상 체크 센서를 마련하여 각 센서에서 센싱된 측정값과 기설정된 기준 측정값을 이용하여 상기 용접장비부의 결함여부 및 결함종류를 판단하는 것을 특징으로 하는 용접 작업량 모니터링 시스템.
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