KR102548808B1 - Artificial intelligence monitoring system for press device which can monitor the malfunction of the press devices for various types of molds based on deep learning - Google Patents
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Abstract
딥러닝에 기반하여 다종 금형들에 대한 프레스 장치의 오작동을 모니터링 할 수 있는 인공지능 프레스 장치용 모니터링 시스템을 제공한다. 상기 모니터링 시스템은 상하 직선운동을 수행하는 슬라이드와, 슬라이드의 하부에 위치하며, 슬라이드에 장착되는 상형과 교합하는 하형이 장착되는 볼스터와, 슬라이드와 볼스터를 지지하는 프레임과, 회전 운동 통해 슬라이드에 구동력을 제공하여 슬라이드를 볼스터 측으로 가압하는 구동부를 포함하는 프레스 장치에 구축되어 슬라이드의 가압 균형 및 가압력을 모니터링하는 프레스 장치용 모니터링 시스템에 있어서, 프레임에 고정 장착되며 슬라이드가 볼스터에 가하는 압력에 의해 휘어지는 프레임의 물리량을 측정하고 디지털 데이터로 산출하는 복수의 로드셀과, 구동부의 회전 각도를 측정하는 엔코더와, 복수의 로드셀로부터 수신된 디지털 데이터를 로드 데이터로 환산하고 엔코더로부터 구동부의 회전 각도를 입력 받아 회전 각도별 로드 데이터 그래프를 생성하는 제어부를 포함하되, 복수의 로드셀은 슬라이드가 하사점 부분에 위치할 때 구동부의 단위 회전 각도마다 디지털 데이터를 산출하며, 제어부는 복수의 로드셀로부터 수신되어 환산한 로드 데이터 및 신경망 기반의 인공지능 이상 검출 모델에 기초하여 슬라이드의 가압 균형 또는 가압력과 연관된 이상 판단을 수행하는 것을 특징으로 한다.We provide a monitoring system for artificial intelligence press devices that can monitor malfunctions of press devices for multiple types of molds based on deep learning. The monitoring system includes a slide performing vertical linear motion, a bolster positioned at the bottom of the slide and equipped with a lower mold that mates with an upper mold mounted on the slide, a frame supporting the slide and the bolster, and driving force to the slide through rotational motion. A monitoring system for a press device built in a press device including a drive unit for providing a pressurizing slide to the bolster side to monitor the pressure balance and pressing force of the slide, the frame being fixed to the frame and bent by the pressure applied to the bolster by the slide A plurality of load cells that measure the physical quantity and calculate it as digital data, an encoder that measures the rotation angle of the driving unit, converts the digital data received from the plurality of load cells into load data, receives the rotation angle of the driving unit from the encoder, and receives the rotation angle It includes a control unit that generates a load data graph for each load, but the plurality of load cells calculates digital data for each unit rotation angle of the drive unit when the slide is located at the bottom dead center, and the control unit receives and converts load data received from the plurality of load cells and It is characterized in that the abnormality judgment related to the pressing balance or pressing force of the slide is performed based on the artificial intelligence abnormality detection model based on the neural network.
Description
본 발명은 프레스 장치용 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 딥러닝에 기반하여 다종 금형들에 대한 프레스 장치의 오작동을 모니터링 할 수 있는 인공지능 프레스 장치용 모니터링 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a monitoring system for a press device, and more particularly, to a monitoring system for an artificial intelligence press device capable of monitoring malfunctions of a press device for multiple types of molds based on deep learning.
프레스 장치는 판재를 금형에 배치한 후 금형을 가압하여 판재를 금형의 형상에 대응하도록, 굽힘, 전단, 다면 수축 등 성형 가공하는 장치이다. 프레스 장치는 압축력을 발생시키는 구조에 따라 유압식 프레스와 기계식 프레스로 구별될 수 있고, 용도 및 특성별로 맞춤화된 다양한 형태의 프레스 장치들, 즉 크랭크 프레스, 너클 프레스, 토글 프레스, 마찰 프레스 등이 지속적으로 개발되어 산업계에서 널리 이용되어 오고 있다.The press device is a device that presses the mold after arranging the plate material in a mold to form the plate material to correspond to the shape of the mold, such as bending, shearing, and multi-sided shrinkage. Press devices can be divided into hydraulic presses and mechanical presses according to the structure that generates compression force, and various types of press devices customized for each purpose and characteristics, such as crank press, knuckle press, toggle press, friction press, etc. It has been developed and widely used in industry.
프레스 장치에 사용되는 가공제의 하중에 다라 금형에 과부하 또는 마모 등이 생길 수 있으므로 슬라이드의 하중(로드) 모니터링하는 시스템이 필요하게 되었다. 상기 슬라이드의 로드를 측정하기 위해 프레스 장치의 내부의 공압을 이용하여 간접적으로 슬라이드의 로드를 측정하고 있다. 상기 방식은 내부 압력이 수시로 변화하는 불안정한 압력이고, 슬라이드의 로드를 직접 계측할 수 없기 때문에 측정 오차가 크다는 문제점이 있었다. Depending on the load of the processing agent used in the press device, the mold may be overloaded or worn, so a system for monitoring the load (load) of the slide is required. In order to measure the load of the slide, the load of the slide is indirectly measured using pneumatic pressure inside the press device. The method has a problem in that the internal pressure is unstable and the measurement error is large because the rod of the slide cannot be directly measured.
나아가, 종래의 금형 모니터링 시스템은 센싱된 데이터들에 대한 분석 정확도가 낮을 뿐 아니라 보다 정밀한 분석을 위해서는 숙련된 전문가의 데이터 분석 및 진단이 필수적으로 요구되어, 분석에 소요되는 시간과 비용이 프레스 유지보수에서 큰 비중을 차지하게 되는 문제점이 있어 왔다.Furthermore, the conventional mold monitoring system not only has low analysis accuracy for the sensed data, but also requires data analysis and diagnosis by skilled experts for more precise analysis, which reduces the time and cost of analysis and press maintenance. There has been a problem that occupies a large proportion of
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이상 검출 모델이 서로 다른 프레임과 연관된 로드 데이터들을 종합적으로 고려하여 이상 검출을 수행함으로써 프레스 장치에 대한 보다 정밀한 모니터링이 수행될 수 있는 인공지능 기반 프레스 장치용 모니터링 시스템을 제공하는 것에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the abnormality detection model comprehensively considers load data associated with different frames and performs abnormality detection, thereby enabling more precise monitoring of the press device based on artificial intelligence. It is providing a monitoring system for press equipment.
또한, 본 발명의 추가적인 목적은 슬라이드의 가압에 의한 에너지를 직접 전달받아 변형되는 프레임의 휨 변형을 측정하고, 상기 측정된 물리량을 통해 슬라이드의 가압력을 산출함으로써 가압력의 측정 오차를 최소화할 수 있는 프레스 장치용 모니터링 시스템을 제공하는 것에 있다. In addition, an additional object of the present invention is a press that can minimize the measurement error of the pressing force by measuring the bending deformation of the frame that is deformed by directly receiving energy due to the pressing of the slide and calculating the pressing force of the slide through the measured physical quantity. It is to provide a monitoring system for devices.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 프레스 장치용 모니터링 시스템은 상하 직선운동을 수행하는 슬라이드; 상기 슬라이드의 하부에 위치하며, 상기 슬라이드에 장착되는 상형과 교합하는 하형이 장착되는 볼스터; 상기 슬라이드와 상기 볼스터를 지지하는 프레임; 및 회전 운동 통해 상기 슬라이드에 구동력을 제공하여 상기 슬라이드를 상기 볼스터 측으로 가압하는 구동부를 포함하는 프레스 장치에 구축되어 상기 슬라이드의 가압 균형 및 가압력을 모니터링하는 프레스 장치용 모니터링 시스템에 있어서, 상기 프레임에 고정 장착되며, 상기 슬라이드가 상기 볼스터에 가하는 압력에 의해 휘어지는 상기 프레임의 물리량을 측정하고 디지털 데이터로 산출하는 복수의 로드셀; 상기 구동부의 회전 각도를 측정하는 엔코더; 및 상기 복수의 로드셀로부터 수신된 상기 디지털 데이터를 로드 데이터로 환산하고, 상기 엔코더로부터 상기 구동부의 회전 각도를 입력 받아 회전 각도별 로드 데이터 그래프를 생성하는 제어부를 포함하되, 상기 복수의 로드셀은 상기 슬라이드가 하사점 부분에 위치할 때, 상기 구동부의 단위 회전 각도마다 상기 디지털 데이터를 산출하며, 상기 제어부는 상기 복수의 로드셀로부터 수신되어 환산한 상기 로드 데이터 및 신경망 기반의 인공지능 이상 검출 모델에 기초하여 상기 슬라이드의 가압 균형 또는 가압력과 연관된 이상 판단을 수행한다.A monitoring system for a press device according to an embodiment for solving the above problems includes a slide performing vertical linear motion; a bolster positioned below the slide and equipped with a lower mold that mates with an upper mold mounted on the slide; a frame supporting the slide and the bolster; And a monitoring system for a press device built in a press device including a driving unit for providing a driving force to the slide through rotational motion to press the slide toward the bolster and monitoring the pressing balance and pressing force of the slide, wherein the monitoring system is fixed to the frame. a plurality of load cells mounted thereon to measure the physical quantity of the frame bent by the pressure applied to the bolster by the slide and calculate it as digital data; an encoder measuring a rotational angle of the drive unit; and a controller that converts the digital data received from the plurality of load cells into load data, receives the rotation angle of the drive unit from the encoder, and generates a graph of load data for each rotation angle, When is positioned at the bottom dead center, the digital data is calculated for each unit rotation angle of the drive unit, and the controller calculates the load data received from the plurality of load cells and converted based on the neural network-based artificial intelligence anomaly detection model. An abnormality judgment related to the pressing balance or pressing force of the slide is performed.
상기 복수의 로드셀은 짝수 개이고, 상기 복수의 로드셀은 상기 프레임의 일측에 장착된 제1 로드셀, 및 상기 프레임의 타측에 장착된 제2 로드셀을 포함하되, 상기 제1 로드셀은 상기 슬라이드가 상기 볼스터에 가하는 압력에 의해 휘어지는 상기 프레임의 일측의 물리량을 측정하고 제1 디지털 데이터로 산출하고, 상기 제2 로드셀은 상기 슬라이드가 상기 볼스터에 가하는 압력에 의해 휘어지는 상기 프레임의 타측의 물리량을 측정하고 제2 디지털 데이터로 산출하는 것을 특징으로 한다.The plurality of load cells is an even number, and the plurality of load cells include a first load cell mounted on one side of the frame and a second load cell mounted on the other side of the frame, wherein the first load cell is connected to the slide to the bolster. The second load cell measures the physical quantity of one side of the frame bent by the pressure applied and calculates it as first digital data, and the second load cell measures the physical quantity of the other side of the frame bent by the pressure applied to the bolster by the slide and obtains second digital data. It is characterized by calculating with data.
상기 제어부는, 상기 제1 로드셀로부터 수신된 상기 제1 디지털 데이터를 회전 각도별 제1 로드 데이터로 환산하고, 상기 제2 로드셀로부터 수신된 상기 제2 디지털 데이터를 회전 각도별 제2 로드 데이터로 환산하며, 회전 각도 축 및 로드 데이터 축에 의해 형성되는 데이터 평면 상에 상기 제1 로드 데이터와 상기 제2 로드 데이터를 배치하여 2차원의 제3 로드 데이터를 생성하고, 상기 제3 로드 데이터를 컨볼루션 신경망 기반의 이상 검출 모델에 입력하여, 상기 슬라이드의 가압 균형 또는 가압력과 연관된 이상 판단을 수행하는 것을 특징으로 한다.The control unit converts the first digital data received from the first load cell into first load data for each rotation angle, and converts the second digital data received from the second load cell into second load data for each rotation angle. and generating two-dimensional third load data by arranging the first load data and the second load data on a data plane formed by the rotation angle axis and the load data axis, and convolving the third load data. It is characterized in that an abnormality judgment related to the pressing balance or pressing force of the slide is performed by inputting an abnormality detection model based on a neural network.
상기 제어부는, 상기 제1 로드셀로부터 수신된 상기 제1 디지털 데이터를 제1 로드 데이터로 환산하고, 상기 제2 로드셀로부터 수신된 상기 제2 디지털 데이터를 제2 로드 데이터로 환산하며, 상기 구동부의 회전 각도별 상기 제1 로드 데이터 정보를 포함하는 제1 각도-로드 데이터 그래프 및 상기 구동부의 회전 각도별 상기 제2 로드 데이터 정보를 포함하는 제2 각도-로드 데이터 그래프를 생성하되, 상기 제어부는 상기 제1 각도-로드 데이터 그래프와 상기 제2 각도-로드 데이터 그래프를 비교하여 상기 슬라이드의 가압 균형을 판단하는 것을 특징으로 한다.The controller converts the first digital data received from the first load cell into first load data, converts the second digital data received from the second load cell into second load data, and rotates the drive unit. A first angle-load data graph including the first load data information for each angle and a second angle-load data graph including the second load data information for each rotation angle of the drive unit are generated, It is characterized in that the pressure balance of the slide is determined by comparing the first angle-load data graph and the second angle-load data graph.
상기 제어부는, 상기 제1 로드 데이터와 상기 제2 로드 데이터를 합산하여 제3 로드 데이터를 연산하고, 상기 제3 로드 데이터와 미리 결정된 기준 로드 데이터를 비교하여 상기 프레스 장치의 불량을 판단하는 것을 특징으로 한다.The control unit calculates third load data by summing the first load data and the second load data, and compares the third load data with predetermined reference load data to determine a defect of the press device. to be
상기 제어부는, 상기 제1 로드 데이터와 상기 제2 로드 데이터를 합산하여 제3 로드 데이터를 연산하고, 상기 구동부의 회전 각도별 상기 제3 로드 데이터 정보를 포함하는 제3 각도-로드 데이터 그래프를 생성하고, 상기 제3 각도-로드 데이터 그래프와 기준 각도-로드 데이터 그래프를 비교하여 상기 슬라이드의 가압력의 불량을 판단하는 것을 특징으로 한다.The control unit calculates third load data by summing the first load data and the second load data, and generates a third angle-load data graph including the third load data information for each rotation angle of the drive unit. And, by comparing the third angle-load data graph and the reference angle-load data graph, it is characterized in that a defect in the pressing force of the slide is determined.
상기 프레스 장치용 모니터링 시스템은, 상기 볼스터에 고정 장착되며, 상기 슬라이드가 상기 볼스터에 가하는 로드값을 측정하는 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 가압 성형 전, 상기 센서부로부터 상기 슬라이드의 로드값 정보를 포함하는 로드 데이터 및 상기 로드셀로부터 디지털 데이터를 각각 입력 받아 상기 로드 데이터와 대응되는 상기 디지털 데이터를 포함하는 룩-업 테이블을 저장하고, 상기 룩-업 테이블을 이용하여 상기 로드셀로부터 수신된 상기 디지털 데이터를 입력 어드레스로 하여 상기 로드 데이터를 환산하는 것을 특징으로 한다.The monitoring system for the press device further includes a sensor unit that is fixedly mounted to the bolster and measures a load value applied to the bolster by the slide, and the control unit determines the load value of the slide from the sensor unit before press molding. Receives load data including information and digital data from the load cell, respectively, stores a look-up table including the digital data corresponding to the load data, and uses the look-up table to obtain the information received from the load cell. It is characterized in that the load data is converted by using digital data as an input address.
상기 복수의 로드셀 각각은 복수의 스트레인게이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.Each of the plurality of load cells may include a plurality of strain gauges.
상기 하사점 부분은 상기 구동부의 회전 각도가 150도 내지 210도 범위 내인 것을 특징으로 한다.The bottom dead center portion is characterized in that the rotation angle of the driving unit is within the range of 150 degrees to 210 degrees.
본 발명의 실시예들에 따르면, 슬라이드의 가압에 의한 에너지를 직접 전달받아 변형되는 프레임의 휨 변형을 측정하고, 상기 측정된 물리량을 통해 슬라이드의 가압력을 산출함으로써 가압력의 측정 오차를 최소화할 수 있다. According to the embodiments of the present invention, it is possible to minimize the measurement error of the pressing force by measuring the bending deformation of the frame that is deformed by directly receiving energy due to the pressing of the slide and calculating the pressing force of the slide through the measured physical quantity. .
또한, 프레임에 장착(설치)되는 복수의 로드셀이 짝수 개로 구성됨에 따라, 슬라이드의 가압 균형이 좌우측 또는 상하좌우측이 모두 균일한 지 모니터링할 수 있다. In addition, as a plurality of load cells mounted (installed) on the frame are composed of an even number, it is possible to monitor whether the pressure balance of the slide is uniform on the left and right sides or up and down.
또한, 슬라이드가 하사점 부분에 위치할 때, 구동부의 회전 각도마다 각 프레임에 전달되는 로드 데이터를 실시간으로 산출되어 각도-로드 데이터 그래프로 출력함으로써, 금형의 종류에 따라 각도-로드 데이터 그래프를 출력하고 학습할 수 있다. 따라서, 금형의 종류가 변경되더라도 학습된 각도-로드 데이터를 기초로 프레스 장치의 불량 여부를 판단할 수 있으므로 신뢰성 있는 모니터링을 할 수 있다. In addition, when the slide is located at the bottom dead center, the load data transmitted to each frame for each rotation angle of the driving unit is calculated in real time and output as an angle-load data graph, thereby outputting an angle-load data graph according to the type of mold. and can learn. Therefore, even if the type of mold is changed, reliable monitoring can be performed because it is possible to determine whether or not the press device is defective based on the learned angle-load data.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects according to the technical spirit of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 일 실시예에 따른 프레스 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 프레스 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 프레스 장치용 모니터링 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 프레스 장치용 모니터링 시스템의 로드셀이 측정된 물리량에 따라 디지털 데이터값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 룩-업 테이블이다.
도 5는 일 실시예에 따른 프레스 장치용 모니터링 시스템의 동작 원리를 설명하기 위한 회전각도 별 로드데이터의 일 예를 보여주는 그래프이다.
도 6은 일 실시예에 따른 딥러닝 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7 및 도 8은 다른 실시예에 따른 딥러닝 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 딥러닝 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 딥러닝 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.1 is a schematic perspective view of a press device according to an embodiment.
2 is a schematic perspective view of a press device according to another embodiment.
3 is a schematic block diagram of a monitoring system for a press device according to an embodiment.
4 is an exemplary look-up table for explaining a method for calculating digital data values according to physical quantities measured by a load cell of a monitoring system for a press device according to an embodiment.
5 is a graph showing an example of load data for each rotation angle for explaining the operating principle of the monitoring system for a press device according to an embodiment.
6 is an exemplary diagram for explaining a deep learning-based monitoring method according to an embodiment.
7 and 8 are exemplary diagrams for explaining a deep learning-based monitoring method according to another embodiment.
9 is an exemplary diagram for explaining a deep learning-based monitoring method according to another embodiment.
10 is an exemplary diagram for explaining a deep learning-based monitoring method according to another embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Also, in this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" means that a stated component, step, operation, and/or element is present in the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements. or do not rule out additions.
도 1은 일 실시예에 따른 프레스 장치의 개략적인 사시도이다. 1 is a schematic perspective view of a press device according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)는 2개 이상의 서로 대응하는 금형을 사용하여 그 금형 사이에 금속이나 플라스틱 등의 피가공물을 배치한 후, 금형을 가압하여 피가공물을 금형의 형상에 대응하도록 굽힘, 전단, 단면 수축 등 성형 가공하기 위한 기계장치일 수 있다. 프레스 장치(1)는 압축력을 발생시키는 구조에 따라 유압식 프레스 장치와 기계식 프레스 장치를 구분될 수 있으며, 본 발명은 특정 구동 방식에 한정되지 않으며, 종래의 유압식, 기계식 프레스 장치 중 임의의 장치가 적용될 수 있다. Referring to FIG. 1, a
일 실시예에 따른 프레스 장치(1)는 슬라이드(120), 볼스터(130), 프레임(110), 구동부(140)를 포함할 수 있다. The
슬라이드(120)는 상하 직선운동을 수행하며, 제1 금형(또는 상형)이 장착될 수 있다. 볼스터(130)는 슬라이드(120)의 하부에 위치하며, 상기 슬라이드(120)에 장착되는 제1 금형과 교합하는 제2 금형(또는 하형)이 장착될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 제1 금형은 상형, 제2 금형은 하형으로 지칭될 수도 있다. The
구동부(140)는 제1 금형이 제2 금형을 향하여 가압할 수 있도록 상기 슬라이드(120)에 구동력을 제공할 수 있다. 구동부(140)는 회전 운동을 하는 크랭크축 및 슬라이드(120)와 연결되는 커넥팅로드를 포함할 수 있다. 커넥팅 로드를 통해 연결된 슬라이드(120)는 크랭크축의 회전운동에 의해 상하 직선 운동할 수 있다. The driving
슬라이드(120)는 크랭크축의 회전 각도에 의해 상하 직선 운동을 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 슬라이드(120)의 위치가 볼스터(130)로부터 가장 높은 위치에 있을 때 크랭크축의 회전 각도는 0도이고, 슬라이드(120)의 위치가 볼스터(130)로부터 가장 낮은 위치에 있을 때(또는 슬라이드(120)가 하강하여 볼스터(130)와 접촉할 때) 크랭크축의 회전 각도는 180도일 수 있다. 즉, 볼스터(130)의 상부에 배치되어 상기 볼스터(130)로부터 상부 방향으로 가장 높이 이격되어 위치하는 슬라이드(120)는, 크랭크축이 0도부터 180도까지 회전하면서 볼스터(130) 측인 하부 방향으로 직선 운동하고, 크랭크축이 180도 이상으로 회전하면서 볼스터(130)를 더욱 가압할 수 있다. 이에 따라, 슬라이드(120)에 장착된 제1 금형은 볼스터(130)에 장착된 제2 금형을 향하여 가압할 수 있다. The
본 명세서에서, 하부 방향으로 이동하는 슬라이드(120)에 의해 실질적으로 가압이 형성되는 부분(위치)을 '하사점 부분'이라고 정의할 수 있다. 예를 들어, 슬라이드(120)가 구동부(140)의 크랭트축의 회전운동에 의해 하부 방향으로 운동함에 따라, 슬라이드(120)의 제1 금형이 하부에 배치된 제2 금형 또는 피가공물과 접촉하는 경우 압력이 형성될 수 있으며, 상기 압력이 형성되는 부분을 '하사점 부분'이라고 지칭할 수 있다. 이에 따라, 크랭크축의 회전 각도가 미리 설정된 각도 범위 내에 있을 때, 슬라이드(120)는 하사점 부분에 위치한다고 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 크랭크축의 회전 각도가 150도 내지 210도 범위에 있는 경우, 슬라이드(120)는 하사점 부분에 위치하는 것일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치하는 경우, 프레스 장치용 모니터링 시스템(2, 도 3 참조)에 포함되는 로드셀(150)은 슬라이드(120)의 가압에 의해 프레임(110)이 휘어짐에 따라 변형되는 물리량을 측정하고 이를 변환하여 디지털 데이터값으로 산출할 수 있다. 프레스 장치용 모니터링 시스템(2, 도 3 참조)에 포함되는 제어부(170)는 상기 산출된 디지털 데이터값을 분석하여 대응되는 로드 데이터를 출력할 수 있고, 상기 로드 데이터를 기초로 프레스 장치(1)의 오작동 또는 부품(예를 들어, 금형)의 마모 등을 모니터링할 수 있다.In the present specification, a portion (position) at which pressure is substantially formed by the
프레임(110)은 슬라이드(120)와 볼스터(130) 사이에 위치하며, 상기 슬라이드(120)와 볼스터(130)를 지지할 수 있다. 슬라이드(120)가 볼스터(130)를 향해 가압하는 경우, 상기 슬라이드(120)가 가압하는 압력에 의해 프레임(110)에는 소정의 물리적인 힘이 인가될 수 있다. 이에 따라, 슬라이드(120)가 볼스터(130)를 향해 가압하는 압력에 의해 프레임(110)에는 휨이 발생할 수 있다.The
프레임(110)은 슬라이드(120)와 볼스터(130) 사이에서 서로 이격되어 배치되는 복수의 프레임들을 포함할 수 있다. 상기 프레임(110)이 포함하는 복수의 프레임들은 짝수 개일 수 있다. The
일 실시예에서, 프레임(110)은 슬라이드(120)와 볼스터(130) 사이에서 일측에 배치되는 제1 프레임(111) 및 일측의 반대측인 타측에 배치되는 제2 프레임(112)을 포함할 수 있다. 제1 프레임(111)과 제2 프레임(112)은 서로 이격될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 프레임(111)은 슬라이드(120)와 볼스터(130) 사이에서 우측에 배치되고, 제2 프레임(112)은 슬라이드(120)와 볼스터(130) 사이에서 좌측에 배치될 수 있다. In one embodiment, the
도 2는 다른 실시예에 따른 프레스 장치의 개략적인 사시도이다. 2 is a schematic perspective view of a press device according to another embodiment.
도 2를 참조하면, 도 2의 프레스 장치(1_1)는 프레임(110_1)이 제1 내지 제4 프레임(111_1, 112_1, 113_1, 114_1)를 포함하는 점에서 도 1의 프레스 장치(1)와 차이가 있다. Referring to FIG. 2, the press device 1_1 of FIG. 2 is different from the
후술하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 프레스 장치(1_1)는 제1 내지 제4 로드셀(151_1, 152_1, 153_1, 154_1)을 이용하여 제1 내지 제4 프레임(111_1, 112_1, 113_1, 114_1)에 각각 가해지는 로드를 비교할 수 있으므로 도 1의 프레스 장치(1) 대비 슬라이드(120)가 상하좌우가 균형있게 가압되는 지를 더욱 더 정밀하게 모니터링 할 수 있다. As will be described later, the press device 1_1 according to this embodiment uses the first to fourth load cells 151_1, 152_1, 153_1, and 154_1 to the first to fourth frames 111_1, 112_1, 113_1, and 114_1. Since each applied load can be compared, it is possible to more precisely monitor whether the
도 3은 일 실시예에 따른 프레스 장치용 모니터링 시스템의 개략적인 블록도이다.3 is a schematic block diagram of a monitoring system for a press device according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 프레스 장치용 모니터링 시스템(2)은 피가공물을 가공 성형하는 프레스 장치(1)에 구축되어 슬라이드(120)의 가압 균형을 판단하고, 슬라이드(120)의 가압력을 산출할 수 있으며, 이를 기초로 프레스 장치(1)의 오작동 또는 부품(예를 들어, 금형)의 마모 등을 모니터링할 수 있는 시스템일 수 있다. Referring to Figure 3, the
일 실시예에 따른, 프레스 장치용 모니터링 시스템(2)은 프레스 장치(1)의 프레임(110)에 설치되는 로드셀(150), 프레스 장치(1)의 볼스터(130)에 설치되는 센서부(160), 엔코더(180) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다. 프레스 장치용 모니터링 시스템(2)은 이더넷 및 IoT를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the
도 1 및 도 3을 참조하면, 로드셀(150)은 슬라이드(120)가 볼스터(130)를 향해 이동하며 가압하는 압력에 의해 변형되는 프레임(110)의 물리량을 측정하고, 상기 측정된 프레임(110)의 물리량을 기초로 슬라이드(120)의 가압력에 대한 로드 데이터를 산출할 수 있는 기초데이터를 획득하는 감지수단일 수 있다.1 and 3, the
로드셀(150)은 프레스 장치(1)의 프레임(110)에 설치되어 프레임(110)이 휨에 따라 변형되는 물리량을 측정하고 디지털 데이터 값으로 산출할 수 있다. 상기 로드셀(150)에 의해 산출된 디지털 데이터 값은 제어부(170)로 출력될 수 있다. The
구체적으로, 구동부(140)의 회전각도에 따라, 슬라이드(120)가 볼스터(130)를 향해 직선 운동을 하며 가압 성형이 수행될 수 있다. 슬라이드(120)가 볼스터(130)를 향해 이동하며 하사점 부분에 위치할 때 슬라이드(120)는 볼스터(130)를 가압할 수 있고, 슬라이드(120)의 가압력에 의해 프레임(110)은 휘어질 수 있다. 로드셀(150)은 프레임(110)이 휨에 따라 변형되는 물리량, 즉 프레임(110)에 걸리는 압축/신장량을 측정할 수 있다. 구체적으로, 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치하는 경우, 로드셀(150)은 프레임(110)이 휘어짐에 따라 변형되는 물리량을 측정하고, 상기 측정된 물리량에 기초하여 프레임(110)에 가해지는 로드 정보를 포함하는 로드 데이터를 산출할 수 있다. Specifically, according to the rotation angle of the
로드셀(150)은 슬라이드(120)와 볼스터(130) 사이에 위치하는 프레임(110)의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 로드셀(150)은 서로 이격되어 배치되는 복수의 로드셀들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로드셀(150)이 포함하는 복수의 로드셀들은 짝수 개일 수 있다. 예를 들어, 로드셀(150)이 포함하는 복수의 로드셀들은 2개 또는 4개일 수 있다. 프레임(110)에 설치되는 로드셀(150)이 짝수 개로 구성됨에 따라, 슬라이드(120)의 가압 균형이 좌우측 또는 상하좌우측이 모두 균일한지 모니터링할 수 있어, 모니터링의 정확도가 향상될 수 있다. The
예시적인 실시예에서, 로드셀(150)은 제1 프레임(111)에 설치되는 제1 로드셀(151) 및 제2 프레임(112)에 설치되는 제2 로드셀(152)을 포함할 수 있다. 한편, 도면에서는 서로 이격되어 있는 제1 프레임(111)과 제2 프레임(112)에 각각 로드셀이 설치되는 것을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 프레임(150)은 슬라이드(120)과 볼스터(130) 사이에 하나의 프레임만을 포함하되, 로드셀(150)은 상기 하나의 프레임의 일측 및 타측에 각각 설치될 수도 있다. 상기 로드셀(150)이 설치되는 일측은 우측이고, 타측은 좌측일 수 있다. 다른 예를 들어, 로드셀(150_1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 프레임(111_1, 112_1, 113_1, 114_1) 각각에 설치되는 제1 내지 제4 로드셀(151_1, 152_1, 153_1, 154_1)을 포함할 수도 있다. In an exemplary embodiment, the
이하, 로드셀(150)이 2개의 로드셀, 즉 제1 및 제2 로드셀(151, 152)을 포함하는 것을 예시하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a case in which the
제1 및 제2 로드셀(151, 152)은 각각 스트레인게이지 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 로드셀(151, 152)은 각각 복수의 스트레인게이지들, 즉 제1 내지 제4 스트레인게이지를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 스트레인게이지는 휘트스톤브릿지 중 풀-브릿지(Full Bridge) 회로를 구성할 수 있다. 슬라이드(120)가 가압함에 따라 프레임(150)이 휘어지는 경우, 프레임(110)에 설치된 로드셀(150)의 스트레인게이지가 인장되거나 압축되어 저항이 변할 수 있고, 상기 스트레인게이지는 저항 변화값에 기초하여 브릿지전압 변위값을 측정할 수 있다. The first and
컨트롤러는 아날로드 디지털 변환기(analog digital converter)를 포함할 수 있으며, 상기 브릿지전압 변위값을 디지털 데이터로 ADC 변환할 수 있다. 상기 컨트롤러가 산출하는 디지털 데이터는 0 내지 16,777,215 범위의 값인 24bit일 수 있다. 로드셀(150)의 컨트롤러는 상기 산출된 디지털 데이터를 제어부(170)로 전달할 수 있다. The controller may include an analog digital converter and ADC convert the bridge voltage displacement value into digital data. The digital data calculated by the controller may be 24 bits, a value ranging from 0 to 16,777,215. The controller of the
즉, 로드셀(150)은 상기 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치하는 범위 내에서, 상기 구동부(140)의 회전 각도가 변화함에 따라 실시간으로 프레임(110)이 휨에 따라 스트레인게이지를 이용하여 저항 변화값에 기초하여 브릿지전압 변위값을 측정하고, 상기 브릿지전압 변위값을 ADC 변환하여 디지털 데이터 산출하고 상기 산출된 디지털 데이터를 제어부(170)로 출력할 수 있다.That is, the
제어부(170)는 로드셀(150)로부터 전달받은(수신된) 디지털 데이터를 분석하여 프레임(150)에 가해지는 로드 데이터를 산출할 수 있다. 제어부(170)에는 실험적으로 미리 설정되어 있는 룩-업 테이블이 저장되어 있을 수 있고, 제어부(170)는 상기 룩-업 테이블을 기초로 상기 산출된 디지털 데이터값과 대응되는 로드 데이터값으로 환산할 수 있다. 상기 룩-업 테이블은 상기 컨트롤러로부터 산출된 디지털 데이터에 대응하는 프레임에 가해지는 로드의 크기인 로드 데이터를 저장할 수 있다. 상기 룩-업 테이블은 프레스 장치(1)를 이용하여 가압성형을 수행하기 전, 교정 단계를 통해 생성되어 제어부(170)에 저장될 수 있다. The
한편, 스트레인게이지의 신호는 하중 또는 압력의 증가에 따라 선형적으로 변화하는 것이 일반적인 바, 상기 룩-업 테이블은 선형 분포 또는 비례 분포를 가질 수 있다. 이에 따라, 프레스 장치(1)의 가압이 작은 저부하 환경에서도 정밀 계측이 가능할 수 있다. Meanwhile, since a signal of a strain gauge generally changes linearly according to an increase in load or pressure, the look-up table may have a linear distribution or a proportional distribution. Accordingly, precise measurement may be possible even in a low load environment in which the pressing of the
제어부(170)는 로드셀(150)로부터 전달받은 디지털 데이터값에 대응하는 로드 데이터를 환산할 수 있다. 상기 로드 데이터는 프레임(150)에 가해지는 로드의 크기 정보를 포함하는 로드 데이터일 수 있다. 엔코더(180)는 구동부(140)의 회전 각도를 측정할 수 있다. 이에 따라, 제어부(170)는 엔코더(180)로부터 입력 받은 구동부(140)의 회전 각도와 상기 환산된 로드 데이터를 기초로, 회전 각도별 로드 데이터 그래프를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(170)는 하사점 부분 내에서 구동부(140)의 단위 회전 각도에 따라 제어부(170)에서 환산한 로드 데이터 정보를 포함하는 회전 각도-로드 데이터 그래프를 생성(또는 출력)할 수 있다. The
제어부(170)는 상기 회전 각도-로드 데이터에 기초하여 프레스 장치(1)의 오작동 또는 부품의 마모 등을 모니터링하고 판단할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. The
상기 제어부(170)는 마이크로 컨트롤러 유닛(M.C.U: micro controller unit)일 수 있다. 상기 제어부(170)는 마이크로 컨트롤러 유닛의 제어 환경에서 상기 로드셀(150)에 전달되는 로드에 의해 슬라이드(120)의 가압력에 따른 로드 측정 제어를 할 수 있다. The
로드셀(150)이 제1 로드셀(151)과 제2 로드셀(152)을 포함하는 예시적인 실시예에서, 각 로드셀(151, 152)은 슬라이드(120)가 가압함에 따라 휘어진 각 프레임(111, 112)이 변형된 물리량에 기초하여 ADC 변환하여 디지털 데이터값을 산출하고, 이를 각각 제어부(170)로 전달할 수 있다. In an exemplary embodiment in which the
복수의 로드셀(151,152)이 슬라이드(120)과 볼스터(130) 사이에서 좌측 및 우측에 위치하는 각 프레임(111, 112)의 휘어진 정도를 측정함에 따라, 슬라이드(120)가 하강할 때(즉, 가압 성형 구동시), 좌우측에 1:1로 힘이 동일하게 분산되어 균형 가압되는지를 모니터링할 수 있고, 이에 따라 가공품의 가공 정밀도가 향상될 수 있다. As the plurality of
센서부(160)는 슬라이드(120)가 볼스터(130)에 가하는 압력 또는 로드를 직접 측정할 수 있다. 센서부(160)에 의해 측정된 압력 또는 로드값은 제어부(170)에 전달될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 센서부(160)는 프레스 장치(1)를 이용한 가공 공정을 수행하기 전 교정 단계에서, 룩-업 테이블을 생성 및 저장하기 위해 이용될 수 있다. The
도 4는 일 실시예에 따른 프레스 장치용 모니터링 시스템의 로드셀이 측정된 물리량에 따라 디지털 데이터값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 룩-업 테이블이다. 도 5는 일 실시예에 따른 프레스 장치용 모니터링 시스템의 동작 원리를 설명하기 위한 회전각도 별 로드데이터의 일 예를 보여주는 그래프이다. 4 is an exemplary look-up table for explaining a method for calculating digital data values according to physical quantities measured by a load cell of a monitoring system for a press device according to an embodiment. 5 is a graph showing an example of load data for each rotation angle for explaining the operating principle of the monitoring system for a press device according to an embodiment.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)용 모니터링 시스템(2)의 동작에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the
프레스 장치(1)의 가압성형 구동 전, 센서부(160) 및 로드셀(150)을 이용하여 슬라이드(120)의 로드 크기(값) 정보를 포함하는 로드 데이터와 대응하는 디지털 데이터를 포함하는 룩-업 테이블을 저장하는 교정 단계를 수행할 수 있다. Before the
또한, 프레스 장치(1)의 가압성형 구동 전, 엔코더(180) 및 로드셀(150)을 이용하여 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치하는 범위 내에서 서 구동부(140)의 단위 회전 각도에 따른 로드 데이터 정보를 포함하는 기준 각도-로드 그래프(RG)를 출력 및 저장하는 단계를 더 수행할 수 있다. In addition, according to the unit rotation angle of the
구체적으로, 본 발명에 따른 프레스 장치(1)용 모니터링 시스템(2)은 가압성형 구동 전, 슬라이드(120)를 볼스터(130)에 가압하며 상기 볼스터(130)에 설치된 센서부(160)를 이용하여 볼스터(130)에 인가된 타발 압력의 크기를 측정하고 상기 압력 정보에 기초하여 로드 데이터를 산출하여 제어부(170)로 출력하고, 프레임(110)에 설치된 로드셀(150)를 이용하여 프레임(110)의 변형 물리량을 측정하고 디지털 데이터를 산출하여 제어부(170)로 출력할 수 있다. 제어부(170)는 센서부(160)로부터 전달받은 로드 데이터와 로드셀(150)로부터 전달받은 디지털 데이터에 기초하여 도 4와 같은 룩-업 테이블을 생성하고 저장할 수 있다. Specifically, the
상술한 바와 같이, 로드셀(150)이 스트레인게이지를 포함하며, 스트레인게이지의 신호는 하중 또는 압력의 증가에 따라 선형적으로 변화하는 것이 일반적이므로 상기 룩-업 테이블은 도 4와 같이 선형 분포 또는 비례 분포를 가질 수 있다.As described above, since the
또한, 본 발명에 따른 프레스 장치(1)용 모니터링 시스템(2)은 가압성형 구동 전, 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치할 때, 센서부(160)이 로드셀(150)을 이용하여 로드 데이터를 환산할 수 있다. 엔코더(180)는 구동부(140)의 회전 각도가 150도 내지 210도의 범위에서 구동부(140)의 단위 회전 각도별로 볼스터(130)에 가해지는 로드의 크기 정보를 포함하는 로드 데이터 정보를 포함하는 기준 각도-로드 그래프(RG)를 출력할 수 있다. In addition, in the
이어, 교정 작업이 완료된 후, 프레스 장치(1)는 구동부(140)의 회전 운동에 의해 슬라이드(120)를 하강시키며 가압성형을 수행할 수 있다. Subsequently, after the calibration operation is completed, the
본 실시예에 따른 프레스 장치(1)용 모니터링 시스템(2)은 가압성형 공정이 수행되면서, 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치하는 경우 가압성형과 함께 모니터링이 수행될 수 있다. In the
구체적으로, 구동부(140)의 회전각도에 따라, 슬라이드(120)가 볼스터(130)를 향해 직선 운동을 하며 가압 성형이 수행될 수 있다. 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치할 때, 슬라이드(120)의 가압력에 의해 프레임(110)은 휘어질 수 있다. 따라서, 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치 범위 내에서 로드셀(150)은 상기 구동부(140)의 회전 각도가 변화함에 따라 실시간으로 프레임(110)이 휨에 따라 스트레인게이지를 이용하여 저항 변화값에 기초하여 브릿지전압 변위값을 측정하고, 상기 브릿지전압 변위값을 ADC 변환하여 디지털 데이터 산출하고 상기 산출된 디지털 데이터를 제어부(170)로 출력할 수 있다. Specifically, according to the rotation angle of the
일 실시예에서, 상기 하사점 부분은 구동부(140)의 회전 각도가 150도 내지 210도의 범위이고, 상기 로드셀(150)이 측정하는 물리적 변화량은 스트레인게이지의 저항값에 기초하여 측정된 브릿지전압 변위값이며, 상기 브릿지전압 변위값은 로드셀(150)의 컨트롤러에 의해 ADC 변환되어 디지털 데이터값으로 산출될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 상기 하사점 부분으로 정해진 구동부(140)의 회전 각도는 금형의 종류, 가공물의 종류에 따라 변경될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 상기 디지털 데이터값은 0 내지 16,777,215 범위의 값인 24bit일 수 있다. In one embodiment, the rotation angle of the
로드셀(150)은 구동부(140)의 회전 각도가 150도 내지 210도 범위 내에서 단위 회전 각도 별로 프레임(110)의 휨 변형량을 디지털 데이터값으로 산출하여 제어부(170)로 실시간으로 출력할 수 있다. The
슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치할 때, 제1 로드셀(151)은 상기 구동부(140)의 단위 회전 각도마다 제1 프레임(111)의 물리적 변화량(휨 변형량)을 제1 디지털 데이터로 산출하여 제어부(170)로 출력할 수 있다. 제어부(170)는 미리 저장된 룩-업 테이블(예를 들어, 도 4의 룩-업 테이블)에 기초하여 상기 제1 로드셀(151)로부터 전달받은 제1 디지털 데이터를 입력 어드레스로 하여 이와 대응되는 제1 로드 데이터를 환산할 수 있다. 이에 따라, 엔코더(180)는 구동부(140)의 회전 각도가 150도 내지 210도의 범위에서 구동부(140)의 회전 각도별로 제1 프레임(111)에 가해지는 로드의 크기 정보를 포함하는 제1 로드 데이터 정보를 포함하는 제1 각도-로드 그래프(G1)를 출력할 수 있다. When the
구체적으로, 엔코더(180)에 의해 출력되는 제1 각도-로드 그래프(G1)는 도 5에 도시된 바와 같이, x축이 구동부(140)의 회전 각도이고 y축이 제1 프레임(111)에 가해지는 제1 로드 데이터값을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 엔코더(180)에 의해 출력되는 제1 각도-로드 그래프(G1)는 회전 각도가 150도 내지 210도에서 단위 회전 각도에 따라(회전 각도 1도 별로) 제1 프레임(111)에 가해지는 제1 로드 데이터 값이 나타내어질 수 있다. Specifically, in the first angle output by the
마찬가지로, 슬라이드(120)가 하사점 부분에 위치할 때, 제2 로드셀(152)은 상기 구동부(140)의 단위 회전 각도마다 제2 프레임(112)의 물리적 변화량(휨 변형량)을 제2 디지털 데이터로 산출하여 제어부(170)로 출력할 수 있다. 제어부(170)는 미리 저장된 룩-업 테이블(예를 들어, 도 4의 룩-업 테이블)에 기초하여 상기 제2 로드셀(152)로부터 전달받은 제2 디지털 데이터를 입력 어드레스로 하여 이와 대응되는 제2 로드 데이터를 환산할 수 있다. 이에 따라, 엔코더(180)는 구동부(140)의 회전 각도가 150도 내지 210도의 범위에서 구동부(140)의 회전 각도별로 제2 프레임(112)에 가해지는 로드의 크기 정보를 포함하는 제2 로드 데이터 정보를 포함하는 제2 각도-로드 그래프(G2)를 출력할 수 있다. Similarly, when the
제어부(170)는 상기 제1 로드 데이터 및 제2 로드 데이터에 기초하여 제3 로드 데이터를 산출할 수 있다. 제3 로드 데이터는 제1 로드 데이터 및 제2 로드 데이터를 합산한 값일 수 있다. 상기 제3 로드 데이터는 슬라이드(120)의 가압력에 대응되는 로드 데이터일 수 있다. 즉, 제1 및 제2 로드 데이터를 슬라이드(120)가 가압함에 따라 상기 가압력이 제1 및 제2 프레임(111, 112)에 각각 분산되어 가해지는 로드의 크기이고, 제3 로드 데이터는 제1 및 제2 로드 데이터가 합산된 값, 즉 슬라이드(120)의 전체 가압력에 대응하는 로드의 크기일 수 있다. 엔코더(180)는 구동부(140)의 회전 각도별로 슬라이드(120)에 의해 전체적으로 가해지는 로드의 크기 정보를 포함하는 제3 로드 데이터 정보를 포함하는 제3 각도-로드 그래프(G3)를 출력할 수 있다. The
제어부(170)는 제1 각도-로드 그래프(G1)와 제2 각도-로드 그래프(G2)를 기초로 슬라이드(120)가 좌우 균형이 맞추어져 가압되는 지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(170)는 제1 각도-로드 그래프(G1)와 제2 각도-로드 그래프(G3)를 상호 비교하여, 기 설정된 오차 범위 이상으로 차이나는 경우, 프레스 장치(1)가 오작동하거나 부품에 이상이 생겼다고 판단할 수 있다. The
아울러, 제어부(170)는 제3 각도-로드 그래프(G3)를 이용하여 슬라이드(120)의 가압력이 정상인지 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(170)는 기준 각도-로드 그래프(RG)와 제3 각도-로드 그래프(G3)를 상호 비교하여, 기 설정된 오차 범위 이상으로 차이나는 경우, 프레스 장치(1)가 오작동하거나 부품에 이상이 생겼다고 판단할 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 제어부(170)는 제3 로드 데이터와 기준 로드 데이터를 비교하여, 기 설정된 오차 범위 이상으로 차이나는 경우 프레스 장치(1)가 오작동하거나 부품에 이상이 생겼다고 판단할 수도 있다.In addition, the
한편, 본 발명에 따른 프레스 장치용 모니터링 시스템은 슬라이드의 가압에 의한 에너지를 직접 전달받아 변형되는 프레임의 휨 변형을 측정하고, 상기 측정된 물리량을 통해 슬라이드의 가압력을 산출함으로써 가압력의 측정 오차를 최소화할 수 있다.On the other hand, the monitoring system for the press device according to the present invention measures the bending deformation of the frame that is deformed by directly receiving the energy due to the pressurization of the slide, and calculates the pressurization force of the slide through the measured physical quantity, thereby minimizing the measurement error of the pressurization force can do.
또한, 프레임에 장착(설치)되는 복수의 로드셀이 짝수 개로 구성됨에 따라, 슬라이드의 가압 균형이 좌우측 또는 상하좌우측이 모두 균일한 지 모니터링할 수 있다. In addition, as a plurality of load cells mounted (installed) on the frame are composed of an even number, it is possible to monitor whether the pressure balance of the slide is uniform on the left and right sides or up and down.
아울러, 슬라이드가 하사점 부분에 위치할 때, 구동부의 회전 각도마다 각 프레임에 전달되는 로드 데이터를 실시간으로 산출되어 각도-로드 데이터 그래프로 출력함으로써, 금형의 종류에 따라 각도-로드 데이터 그래프를 출력하고 학습할 수 있다. 따라서, 금형의 종류가 변경되더라도 학습된 각도-로드 데이터를 기초로 프레스 장치의 불량 여부를 판단할 수 있으므로 신뢰성 있는 모니터링을 할 수 있다. In addition, when the slide is located at the bottom dead center, the load data transmitted to each frame for each rotation angle of the driving unit is calculated in real time and output as an angle-load data graph, thereby outputting an angle-load data graph according to the type of mold. and can learn. Therefore, even if the type of mold is changed, reliable monitoring can be performed because it is possible to determine whether or not the press device is defective based on the learned angle-load data.
이하에서는, 도 6 내지 도 10을 참조하여, 프레스 장치(e.g., 1)용 모니터링 시스템(2)이 딥러닝 기반의 이상 검출 모델을 이용하여 모니터링을 수행하는 방법에 관한 다양한 실시예들에 대하여 설명하도록 한다. 이하에서는, 설명의 편의상 프레스 장치(e.g., 1, 1_1)에 대한 참조 번호는 생략하도록 한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 10, various embodiments of a method for performing monitoring by the
도 6은 일 실시예에 따른 딥러닝 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.6 is an exemplary diagram for explaining a deep learning-based monitoring method according to an embodiment.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 순환 신경망(Recurrent Neural Network) 기반의 이상 검출 모델을 이용하여 프레스 장치의 오작동 등을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.As shown in FIG. 6 , the present embodiment relates to a method of monitoring a malfunction of a press device using a recurrent neural network-based abnormality detection model.
이해의 편의를 제공하기 위해, 먼저 이상 검출 모델의 구조와 동작 원리에 대해 설명한 다음, 이상 검출 모델의 학습 방법과 이를 이용한 모니터링 방법에 대하여 설명하도록 한다.To provide convenience of understanding, the structure and operation principle of the anomaly detection model will be described first, and then the learning method of the anomaly detection model and the monitoring method using the same will be described.
도시된 바와 같이, 실시예에 따른 이상 검출 모델은 입력된 로드 데이터를 분석하는 분석 신경망(210)과 이상 발생 여부에 관한 예측 결과를 출력하는 출력 레이어(220)를 포함하도록 구성될 수 있다.As shown, the anomaly detection model according to the embodiment may be configured to include an analysis
분석 신경망(210)은 연속된(또는 순서가 있는) 복수의 로드 값들(즉, 로드 값들의 시퀀스)로 구성된 로드 데이터를 입력받고, 로드 값들의 순서를 고려하여 로드 데이터를 분석할 수 있다. 분석 신경망(210)은 복수의 RNN 블록들(211_1 내지 211_K)을 통해 입력된 로드 값들의 순서를 고려하여 정밀한 분석을 수행할 수 있다. 여기서, 로드 데이터는 예를 들어 회전 각도에 따른 로드 값들이 될 수도 있고, 프레스 장치의 동작 시간에 따른 로드 값들이 될 수도 있다.The analysis
출력 레이어(220)는 분석 신경망(210)의 분석 결과를 기초로 이상 발생 여부에 관한 예측 결과를 출력할 수 있다. 즉, 출력 레이어(220)는 분석 신경망(210)의 분석 결과를 입력받고 신경망 연산을 통해 이상 발생 여부를 예측할 수 있다. 출력 레이어(220)는 예를 들어 완전-연결 레이어(fully-connected layer)에 기초하여 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 6에 예시된 이상 검출 모델은 로드 데이터와 이상 발생에 관한 레이블 정보를 이용하여 학습될 수 있다. 이러한 학습은 프레스 장치용 모니터링 시스템(2, 이하 '모니터링 시스템'으로 약칭함)에 의해 수행될 수도 있고, 별도의 학습 장치/시스템에 의해 수행될 수도 있다. 당해 기술 분야의 종사자라면, 예측 오차(즉, 예측 결과와 레이블 정보의 차이)의 역전파를 통해 딥러닝 모델을 학습(즉, 모델의 가중치 파라미터를 업데이트)시키는 방식에 대해 이미 숙지하고 있을 것인 바, 학습 방식 자체에 대한 설명은 생략하도록 한다.The anomaly detection model illustrated in FIG. 6 may be learned using load data and label information about occurrence of anomalies. Such learning may be performed by a monitoring system for a press device (2, hereinafter abbreviated as 'monitoring system') or may be performed by a separate learning device/system. If you are skilled in the art, you will already be familiar with how to train a deep learning model (ie, update the weight parameters of the model) through backpropagation of the prediction error (ie, the difference between the prediction result and the label information) Bar, description of the learning method itself will be omitted.
학습이 완료되면, 모니터링 시스템(2)의 제어부(170)는 학습된 이상 검출 모델을 이용하여 모니터링을 수행할 수 있다. 가령, 제어부(170)는 미리 저장된 룩-업 테이블(예를 들어, 도 4의 룩-업 테이블)에 기초하여 도 5에 예시된 바와 같은 로드 데이터를 획득하고, 획득된 로드 데이터를 이상 검출 모델에 입력함으로써 프레스 장치의 오작동 등에 관한 검출 동작을 수행할 수 있다. 이때, 제어부(170)는 획득된 로드 데이터를 미리 정해진 구간별로 분할하고(e.g., 회전 각도 10도마다 1개의 구간으로 분할) 구간별 로드 데이터를 이상 검출 모델에 입력할 수도 있다.When learning is completed, the
한편, 복수의 로드셀들(e.g., 도 3의 151, 152)로부터 서로 다른 프레임(e.g., 도 3의 111, 112)에 관한 복수의 로드 데이터가 획득되는 경우, 이상 검출 모델은 복수의 분석 신경망들을 포함하도록 구성될 수도 있다. 가령, 이상 검출 모델은 제1 프레임에 관한 제1 로드 데이터를 분석하는 제1 분석 신경망, 제2 프레임에 관한 제2 로드 데이터를 분석하는 제2 분석 신경망 및 제1 분석 신경망과 제2 분석 신경망의 분석 결과를 종합적으로 고려하여 이상 발생 여부를 예측하는 출력 레이어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 이상 검출 모델이 서로 다른 프레임과 연관된 로드 데이터들을 종합적으로 고려하여 이상 검출을 수행함으로써, 프레스 장치에 대한 보다 정밀한 모니터링이 수행될 수 있다.Meanwhile, when a plurality of load data for different frames (e.g., 111 and 112 in FIG. 3) are acquired from a plurality of load cells (e.g., 151 and 152 in FIG. 3), the anomaly detection model uses a plurality of analysis neural networks. It may be configured to include For example, the anomaly detection model includes a first analysis neural network for analyzing the first load data of the first frame, a second analysis neural network for analyzing the second load data of the second frame, and a combination of the first and second analysis neural networks. It may also be configured to include an output layer that predicts the occurrence of abnormalities by comprehensively considering the analysis results. In this case, more accurate monitoring of the press device can be performed by comprehensively considering load data associated with frames with different abnormality detection models and performing abnormality detection.
이하에서는, 도 7 및 도 8을 참조하여 다른 실시예에 따른 딥러닝 기반 모니터링 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a deep learning-based monitoring method according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8 .
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 컨볼루션 신경망(Convolutional Neural Network) 기반의 이상 검출 모델을 이용하여 프레스 장치의 오작동 등을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.As shown in FIGS. 7 and 8 , the present embodiment relates to a method for monitoring a malfunction of a press device using a convolutional neural network based abnormality detection model.
본 실시예에 따른 이상 검출 모델은 적어도 하나의 컨볼루션 레이어(241), 적어도 하나의 풀링 레이어(242) 및 출력 레이어(243)를 포함하도록 구성될 수 있다. 당해 기술 분야의 종사자라면, 각 레이어(241 내지 243)의 동작 원리에 대해 이미 숙지하고 있을 것인 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The anomaly detection model according to this embodiment may be configured to include at least one convolution layer 241 , at least one
컨볼루션 레이어(241)는 2차원의 로드 데이터(230)에 대해 컨볼루션 연산을 수행하여 이상 검출에 필요한 피처들을 추출할 수 있다. 컨볼루션 연산은 예를 들어 2D 컨볼루션 연산이 될 수 있을 것이나, 경우에 따라서는 로드 값들의 순서에 보다 집중하여 피처를 추출하기 위해 1D 컨볼루션 연산이 이용될 수도 있다.The convolution layer 241 may extract features required for anomaly detection by performing a convolution operation on the 2-
2차원의 로드 데이터(230)는 복수의 로드셀들(e.g., 도 3의 151, 152)로부터 획득된 복수의 로드 데이터들에 기초하여 생성될 수 있다. 가령, 도 8에 도시된 바와 같이, 4개의 로드셀들로부터 서로 다른 4개의 프레임들에 관한 로드 데이터(이하, '제1 내지 제4 로드 데이터'로 칭함)가 획득되었다고 가정하자. 이러한 경우, 모니터링 시스템(2)의 제어부(170)는 회전 각도 축(또는 시간 축)과 로드 데이터 축에 의해 형성되는 2차원 데이터 평면 상에 제1 내지 제4 로드 데이터를 배열하고, 미리 설정된 크기의 윈도우를 적용하여 2차원의 로드 데이터(230)를 추출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 회전 각도 축(또는 시간 축) 방향에 따라 미리 설정된 크기의 윈도우를 슬라이딩시키면서, 해당 윈도우에 대응되는 로드값들을 하나의 2차원 로드 데이터로 추출(즉, 연속적으로 추출함)할 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The two-
한편, 서로 다른 로드 데이터를 배치하는 방식은 다양하게 설계될 수 있다. 일 예를 들어, 제1 로드 데이터와 제2 로드 데이터가 서로 대응되는 프레임에 관한 데이터인 경우(e.g., 제1 로드 데이터와 제2 로드 데이터가 각각 좌측과 우측의 프레임에 관한 데이터인 경우 등), 제1 로드 데이터와 제2 로드 데이터가 데이터 평면 상에서 서로 인접하여 배치될 수 있다(도 8 참조). 그렇게 함으로써, 두 로드 데이터 간의 연관 관계(e.g., 가압 균형 관계 둥)에 보다 집중하여 피처 추출이 수행될 수 있다.Meanwhile, a method of arranging different load data may be designed in various ways. For example, when the first load data and the second load data are data related to frames corresponding to each other (e.g., when the first load data and the second load data are data related to left and right frames, respectively, etc.) , the first load data and the second load data may be disposed adjacent to each other on the data plane (see FIG. 8). By doing so, feature extraction can be performed by focusing more on the relation between the two load data (e.g., the pressure balance relation).
다시 도 7을 참조하여 설명한다.It will be described with reference to FIG. 7 again.
풀링 레이어(242)는 컨볼루션 레이어(241)에서 추출된 피처의 크기를 감소시키는 풀링 연산을 수행할 수 있다.The
출력 레이어(243)는 추출된 피처들을 기초로 이상 발생 여부에 관한 예측 결과를 출력할 수 있다. 출력 레이어(243)는 컨볼루션 레이어(241) 및/또는 풀링 레이어(242)에서 출력된 피처들을 입력받고 신경망 연산을 통해 이상 발생 여부를 예측할 수 있다. 출력 레이어(243)는 예를 들어 완전-연결 레이어에 기초하여 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 7에 예시된 이상 검출 모델은 2차원의 로드 데이터(e.g., 230)와 이상 발생에 관한 레이블 정보를 이용하여 학습될 수 있다.The anomaly detection model illustrated in FIG. 7 may be learned using 2-dimensional load data (e.g., 230) and label information on occurrence of anomalies.
학습이 완료되면, 제어부(170)는 학습된 이상 검출 모델을 이용하여 모니터링을 수행할 수 있다. 가령, 제어부(170)는 미리 저장된 룩-업 테이블(예를 들어, 도 4의 룩-업 테이블)에 기초하여 도 5에 예시된 바와 같은 복수의 로드 데이터들을 획득하고, 획득된 복수의 로드 데이터들을 가공하여(도 8 참조) 2차원의 로드 데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 제어부(170)는 생성된 로드 데이터를 이상 검출 모델에 입력함으로써 프레스 장치의 오작동 등에 관한 검출 동작을 수행할 수 있다.When learning is completed, the
이하에서는, 도 9를 참조하여 또 다른 실시예에 따른 딥러닝 기반 모니터링 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a deep learning-based monitoring method according to another embodiment will be described with reference to FIG. 9 .
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 오토인코더(auto-encoder) 기반의 이상 검출 모델(260)을 이용하여 프레스 장치의 오작동 등을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.As shown in FIG. 9 , the present embodiment relates to a method of monitoring a malfunction of a press device using an auto-encoder based
본 실시예에 따른 이상 검출 모델(260)은 인코더(261) 및 디코더(262)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 인코더(261)는 입력된 2차원의 로드 데이터(251)를 인코딩하여 잠재 벡터(latent vector)를 생성할 수 있고, 디코더(262)는 잠재 벡터를 디코딩하여 2차원의 로드 데이터(252)로 재구성할 수 있다. 인코더(261)와 디코더(262)는 재구성 손실(reconstruction loss, 즉 로드 데이터 251과 252의 차이)에 기초하여 학습될 수 있는데, 당해 기술 분야의 종사자라면, 오토인코더의 학습 방식에 대해 이미 숙지하고 있을 것인 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The
본 실시예에서, 모니터링 시스템(2)의 제어부(170)는 서로 대응되는 프레임들을 서로 다른 페어(pair)로 구성할 수 있다. 가령, 제어부(170)는 좌측 프레임과 상측 프레임을 제1 페어로 구성하고, 이들과 대응되는 우측 프레임과 하측 프레임을 제2 페어로 구성할 수 있다. 그리고, 제어부(170)는 제1 페어에 관한 정상 로드 데이터들을 이용하여 2차원의 정상 로드 데이터(251)를 생성하고, 생성된 정상 로드 데이터(251)를 이용하여 이상 검출 모델(260)을 학습시킬 수 있다. 제1 페어에 관한 정상 로드 데이터들은 제2 페어에 관한 정상 로드 데이터들과 유사한 특성을 가질 것이기 때문에(e.g., 정상 패턴, 로드 값의 분포 등이 유사함), 어느 한 페어의 정상 로드 데이터만을 이용하더라도 이상 검출 모델(260)이 충분하게 학습될 수 있다. 상술한 바와 같이, 모델의 학습은 다른 학습 장치/시스템에 의해 수행될 수도 있다.In this embodiment, the
학습이 완료되면, 제어부(170)는 학습된 이상 검출 모델(260)을 이용하여 모니터링을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(170)는 제2 페어(또는 제1 페어)에 관한 로드 데이터들로부터 2차원의 로드 데이터(253)를 생성하고, 생성된 로드 데이터(253)를 이상 검출 모델(260)에 입력하여 재구성된 2차원의 로드 데이터(254)를 획득할 수 있다. 그리고, 제어부(170)는 두 로드 데이터들(253, 254)의 차이에 기초하여 재구성 손실을 산출하고, 산출된 재구성 손실에 기초하여 이상 발생 여부를 판단할 수 있다. 가령, 제어부(170)는 재구성 손실이 기준치 초과라는 판단에 기초하여 프레스 장치 등에 이상이 발생했다고 판단할 수 있다. 정상 로드 데이터를 학습한 오토인코더 모델(260)에 의해 재구성이 잘 되지 않는 데이터는 이상 발생 시에 관측되는 로드 데이터일 가능성이 높기 때문이다.When learning is completed, the
이하에서는, 도 10을 참조하여 또 다른 실시예에 따른 딥러닝 기반 모니터링 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a deep learning-based monitoring method according to another embodiment will be described with reference to FIG. 10 .
도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 하나의 이상 검출 모델(270)을 이용하여 다양한 종류의 금형들에 대한 프레스 장치의 오작동 등을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.As shown in FIG. 10 , the present embodiment relates to a method for monitoring malfunctions of press devices for various types of molds using one
본 실시예에서는, 이상 검출 모델(270)이 금형의 종류를 가리키는 코드값(e.g., 금형의 식별자, 금형의 카테고리 식별자 등)을 더 입력 받아 이상 발생 여부를 예측하도록 학습될 수 있다. 이러한 경우, 금형의 종류별로 이상 검출 모델을 구축할 필요가 없게 된다.In this embodiment, the
가령, 금형의 종류가 2개(즉, 제1 금형과 제2 금형)라고 가정하자. 이 경우, 모니터링 시스템(2)의 제어부(170)는 제1 금형을 가리키는 코드값, 제1 금형에 관한 로드 데이터 및 이상 발생에 관한 레이블 정보를 이용하여 이상 검출 모델(270)을 학습시키고, 제2 금형을 가리키는 코드값, 제2 금형에 관한 로드 데이터 및 이상 발생에 관한 레이블 정보를 이용하여 이상 검출 모델(270)을 더 학습시킬 수 있다. 그렇게 함으로써, 두 종류의 금형들 모두에 적용될 수 있는 이상 검출 모델(270)이 구축될 수 있다. 여기서, 금형 코드값은 금형의 종류 정보를 명시적으로 이상 검출 모델(270)에게 제공함으로써 이상 검출 모델(270)이 학습 시에 겪을 수 있는 혼란스러움을 미연에 방지하는 역할을 수행할 수 있다.For example, assume that there are two types of molds (ie, a first mold and a second mold). In this case, the
학습이 완료되면, 제어부(170)는 현재 가공 중인 금형의 종류를 가리키는 코드값과 로드 데이터를 이상 검출 모델(270)에 입력함으로써, 프레스 장치의 오작동 등에 관한 검출 동작을 수행할 수 있다.When learning is completed, the
참고로, 이상 검출 모델(270)은 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같은 모델일 수도 있고, 다른 구조의 모델일 수도 있다.For reference, the
지금까지 도 6 내지 도 10을 참조하여, 모니터링 시스템(2)이 딥러닝 기반의 이상 검출 모델을 이용하여 모니터링을 수행하는 방법에 관한 다양한 실시예들에 대하여 설명하였다.So far, with reference to FIGS. 6 to 10 , various embodiments of a method for the
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those skilled in the art related to the present embodiment will be able to understand that it may be implemented in a modified form within a range that does not deviate from the essential characteristics of the above description. Therefore, the disclosed methods are to be considered in an illustrative rather than a limiting sense. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope will be construed as being included in the present invention.
1: 프레스 장치
2: 프레스 장치용 모니터링 시스템
110: 프레임
120: 슬라이드
130: 볼스터
140: 구동부
150: 로드셀(복수의 로드셀)
151: 제1 로드셀
152: 제2 로드셀
160: 센서부
170: 제어부
180: 엔코더1: press device
2: Monitoring system for press unit
110: frame
120: slide
130: Bolster
140: driving unit
150: load cell (plural load cells)
151: first load cell
152: second load cell
160: sensor unit
170: control unit
180: encoder
Claims (9)
상기 프레임에 고정 장착되며, 상기 슬라이드가 상기 볼스터에 가하는 압력에 의해 휘어지는 상기 프레임의 물리량을 측정하고 디지털 데이터로 산출하는 복수의 로드셀;
상기 구동부의 회전 각도를 측정하는 엔코더; 및
상기 복수의 로드셀로부터 수신된 상기 디지털 데이터를 로드 데이터로 환산하고, 상기 엔코더로부터 상기 구동부의 회전 각도를 입력 받아 회전 각도별 로드 데이터 그래프를 생성하는 제어부를 포함하되,
상기 복수의 로드셀은 상기 슬라이드가 하사점 부분에 위치할 때, 상기 구동부의 단위 회전 각도마다 상기 디지털 데이터를 산출하며,
상기 제어부는 상기 복수의 로드셀로부터 수신되어 환산한 상기 로드 데이터 및 신경망 기반의 인공지능 이상 검출 모델에 기초하여 상기 슬라이드의 가압 균형 또는 가압력과 연관된 이상 판단을 수행하고,
상기 복수의 로드셀은 짝수 개이되, 상기 복수의 로드셀은 상기 프레임의 좌측 프레임에 장착된 제1 로드셀, 및 상기 프레임의 상기 좌측 프레임에 대향하는 우측 프레임에 장착된 제2 로드셀을 포함하며,
상기 제1 로드셀은 상기 슬라이드가 상기 볼스터에 가하는 압력에 의해 휘어지는 상기 좌측 프레임의 물리량을 측정하고 제1 디지털 데이터로 산출하고, 상기 제2 로드셀은 상기 슬라이드가 상기 볼스터에 가하는 압력에 의해 휘어지는 상기 우측 프레임의 물리량을 측정하고 제2 디지털 데이터로 산출하며,
상기 제1 및 제2 로드셀 각각은 제1 및 제2 스트레인게이지 각각을 포함하되, 상기 제1 및 제2 스트레인게이지 각각은 풀-휘트스톤 브릿지(Full Wheatstone Bridge) 회로로 구성되며,
상기 제1 및 제2 로드셀 각각은 상기 제1 및 제2 스트레인게이지 각각이 인장되거나 압축됨에 따라 발생되는 저항 변화값에 기초하여 브릿지 전압 변위값을 측정한 후, 상기 브릿지 전압 변위값을 ADC(analog digital converter)로 변환하여 상기 제1 및 제2 디지털 데이터로 산출하여 상기 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하고,
상기 제어부는, 상기 제1 로드셀로부터 수신된 상기 제1 디지털 데이터를 회전 각도별 제1 로드 데이터로 환산하고, 상기 제2 로드셀로부터 수신된 상기 제2 디지털 데이터를 회전 각도별 제2 로드 데이터로 환산하며, 회전 각도 축 및 로드 데이터 축에 의해 형성되는 데이터 평면 상에 상기 제1 로드 데이터와 상기 제2 로드 데이터를 배치하여 2차원의 제3 로드 데이터를 생성하고, 상기 제3 로드 데이터를 컨볼루션 신경망(Convolutional Neural Network) 기반의 이상 검출 모델에 입력하여 상기 슬라이드의 가압 균형 또는 가압력과 연관된 이상 판단을 수행하며,
상기 이상 검출 모델은 컨볼루션 레이어, 풀링 레이어 및 출력 레이어를 포함하되,
상기 컨볼루션 레이어는 상기 제3 로드 데이터에 대해 컨볼루션 연산을 수행하여 이상 검출에 필요한 특징 데이터를 추출하고,
상기 풀링 레이어는 상기 컨볼루션 레이어에서 추출된 상기 특징 데이터의 크기를 감소시키는 풀링 연산을 수행하며,
상기 출력 레이어는 상기 컨볼루션 레이어에서 추출된 상기 특징 데이터 및 상기 풀링 레이어에서 풀링 연산이 수행된 상기 특징 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 슬라이드의 가압 균형 또는 가압력과 연관된 이상 발생 예측 결과를 출력하되,
상기 컨볼루션 레이어에 입력되는 상기 제3 로드 데이터는, 상기 데이터 평면 상에 상기 제1 로드 데이터와 상기 제2 로드 데이터를 배치하고, 상기 제1 로드 데이터와 상기 제2 로드 데이터를 배치된 상기 데이터 평면 상에서 기 설정된 크기의 윈도우를 상기 회전 각도 축 방향에 따라 슬라이딩시키면서 상기 윈도우에 대응되는 로드값들을 연속적으로 추출하여 생성되고,
상기 제1 로드 데이터와 상기 제2 로드 데이터는 상기 데이터 평면 상에서 상호 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 인공지능 기반 프레스 장치용 모니터링 시스템.
A slide performing up and down linear motion; a bolster positioned below the slide and equipped with a lower mold that mates with an upper mold mounted on the slide; a frame supporting the slide and the bolster; And a monitoring system for a press device built in a press device including a driving unit for providing a driving force to the slide through rotational motion to press the slide toward the bolster and monitoring the pressing balance and pressing force of the slide,
a plurality of load cells fixed to the frame and configured to measure the physical quantity of the frame bent by the pressure applied to the bolster by the slide and calculate it as digital data;
an encoder measuring a rotational angle of the drive unit; and
A control unit that converts the digital data received from the plurality of load cells into load data, receives the rotation angle of the drive unit from the encoder, and generates a load data graph for each rotation angle,
The plurality of load cells calculate the digital data for each unit rotation angle of the driving unit when the slide is located at the bottom dead center,
The controller determines an abnormality related to the pressure balance or pressure of the slide based on the load data received from the plurality of load cells and converted and an artificial intelligence abnormality detection model based on a neural network,
The plurality of load cells is an even number, and the plurality of load cells include a first load cell mounted on a left frame of the frame and a second load cell mounted on a right frame opposite to the left frame of the frame,
The first load cell measures the physical quantity of the left frame bent by the pressure applied by the slide to the bolster and calculates it as first digital data, and the second load cell measures the physical quantity of the frame bent by the pressure applied by the slide to the bolster. Measuring the physical quantity of the frame and calculating it as second digital data;
Each of the first and second load cells includes first and second strain gauges, and each of the first and second strain gauges is composed of a full Wheatstone Bridge circuit,
Each of the first and second load cells measures a bridge voltage displacement value based on a resistance change value generated as the first and second strain gauges are stretched or compressed, and then converts the bridge voltage displacement value to ADC (analog digital converter) to calculate the first and second digital data and output them to the control unit,
The control unit converts the first digital data received from the first load cell into first load data for each rotation angle, and converts the second digital data received from the second load cell into second load data for each rotation angle. and generating two-dimensional third load data by arranging the first load data and the second load data on a data plane formed by the rotation angle axis and the load data axis, and convolving the third load data. It is input to a Convolutional Neural Network-based abnormality detection model to perform an abnormality judgment related to the pressure balance or pressure of the slide,
The anomaly detection model includes a convolution layer, a pooling layer, and an output layer,
The convolution layer extracts feature data necessary for anomaly detection by performing a convolution operation on the third load data,
The pooling layer performs a pooling operation to reduce the size of the feature data extracted from the convolution layer,
The output layer outputs an abnormal occurrence prediction result related to the pressing balance or pressing force of the slide based on at least one of the feature data extracted from the convolution layer and the feature data on which a pooling operation is performed in the pooling layer,
In the third load data input to the convolution layer, the first load data and the second load data are disposed on the data plane, and the first load data and the second load data are disposed. Generated by continuously extracting load values corresponding to the window while sliding a window having a predetermined size on a plane in the direction of the rotational angle axis,
The first load data and the second load data are characterized in that arranged adjacent to each other on the data plane, AI-based monitoring system for press devices.
상기 프레스 장치용 모니터링 시스템은,
상기 볼스터에 고정 장착되며, 상기 슬라이드가 상기 볼스터에 가하는 로드값을 측정하는 센서부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
가압 성형 전, 상기 센서부로부터 상기 슬라이드의 로드값 정보를 포함하는 로드 데이터 및 상기 로드셀로부터 디지털 데이터를 각각 입력 받아 상기 로드 데이터와 대응되는 상기 디지털 데이터를 포함하는 룩-업 테이블을 저장하고, 상기 룩-업 테이블을 이용하여 상기 로드셀로부터 수신된 상기 디지털 데이터를 입력 어드레스로 하여 상기 로드 데이터를 환산하는 것을 특징으로 하는, 인공지능 기반 프레스 장치용 모니터링 시스템.
According to claim 1,
The monitoring system for the press device,
A sensor unit fixedly mounted to the bolster and measuring a load value applied to the bolster by the slide;
The control unit,
Before pressure molding, receive load data including load value information of the slide from the sensor unit and digital data from the load cell, respectively, and store a look-up table including the digital data corresponding to the load data, A monitoring system for an artificial intelligence-based press device, characterized in that the load data is converted using the digital data received from the load cell as an input address using a look-up table.
상기 하사점 부분은 상기 구동부의 회전 각도가 150도 내지 210도 범위 내인 것을 특징으로 하는, 인공지능 기반 프레스 장치용 모니터링 시스템.
According to claim 1,
The bottom dead center portion is characterized in that the rotation angle of the drive unit is in the range of 150 degrees to 210 degrees, artificial intelligence-based monitoring system for press devices.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020220143497A KR102548808B1 (en) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | Artificial intelligence monitoring system for press device which can monitor the malfunction of the press devices for various types of molds based on deep learning |
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KR102548808B1 true KR102548808B1 (en) | 2023-06-28 |
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Citations (3)
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JP2018171625A (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 日本電産シンポ株式会社 | Press device, press system, and press information acquisition method |
KR102069999B1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-01-23 | 유한회사 제스텍 | Press apparatus for load measuring system |
JP2020189314A (en) * | 2019-05-22 | 2020-11-26 | アイダエンジニアリング株式会社 | Press load measuring device and method for press machine |
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- 2022-11-01 KR KR1020220143497A patent/KR102548808B1/en active IP Right Grant
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