KR20010110613A

KR20010110613A - 주사방식 용접선 추적장치

Info

Publication number: KR20010110613A
Application number: KR1020000031857A
Authority: KR
Inventors: 이종균
Original assignee: 이종균; 전기현
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-13

Abstract

본 발명은 자동용접기의 용접선추적(容接線追跡)장치의 구현방식에 관한 것으로, 감지선단(感知先端)을 모터를 이용하여 주사(走査)시키면서 하나의 포인트에서 읽어들이는 검지값을 선형화(線形化)시키고 감응출력의 양끝 평탄부분의 2등분 혹은 극점(極點)을 용접선의 중심점으로 취하는 방법으로, 코일의 인덕턴스가 자성체의 근접거리에 따른 변화를 이용하여 발진주파수의 변화를 읽는 주사자속변화(走査磁束變化)방식[도3], 근접한 세관(細管) 혹은 옵티컬파이버를 이용한 광송신과 광수신 커플링을 구성하고 모재의 각도에 따른 반사광의 변화를 읽어내는 주사광반사(走査光反射)방식[도4] 그리고 근접된 여자코일과 감지코일이 감긴 자기해드를 이용하여 여자기의 자력이 모재를 통해 감지코일에 유도되는 기전력의 변화를 읽는 주사자기유도(走査磁氣誘導)방식 등으로 목적을 이룬 주사방식 용접선 추적장치.

Description

주사방식 용접선 추적장치{.}

본 발명은 자동용접기의 용접선추적(容接線追跡)장치의 구현방식에 관한 것으로, 종래의 기술은 도1에 나타난 것처럼 용접선을 탐침[1]이 따라가면서 위치를 읽어내는 방식 혹은 도2에 나타난 것처럼 이미지센서[2]를 이용하여 용접선의 명암 구분을 통해 목적을 이루고 있다. 탐침을 이용한 방법은 기계적인 접촉이 이루어지는 관계로 탐침선단의 교환이 필요하고 기계적인 충격에 약한 문제점이 있고, 이미지센서를 이용한 방법은 주위 외란광의 영향을 받기 쉽고 오물이 용접모재의 표면에 묻어 있을 경우 명암판별에 지장을 주는 문제점이 있다.

본 발명은 비접촉식 감지를 행함에 있어서 감지선단을 모터를 이용하여 주사(走査)시키면서 하나의 포인트에서 읽어들이는 검지값을 선형화(線形化)시키고 감응출력의 양끝 평탄부분의 2등분 혹은 극점(極點)을 용접선의 중심점으로 취하는 방법으로, 코일의 인덕턴스가 자성체의 근접거리에 따른 변화를 이용하여 발진주파수의 변화를 읽는 주사자속변화(走査磁束變化)방식[도3], 근접한 세관(細管) 혹은 옵티컬파이버를 이용한 광송신과 광수신출력 커플링을 구성하고 모재의 각도에 따른 반사광의 변화를 읽어내는 주사광반사(走査光反射)방식[도4] 그리고 근접된 여자코일과 감지코일이 감긴 자기해드를 이용하여 여자기의 자력이 모재를 통해 감지코일에 유도되는 기전력의 변화를 읽는 주사자기유도(走査磁氣誘導)방식 등으로 목적을 이루고 있다.

도1. 기존방식1의 원리도

모재A,모재B : 용접대상 철판

도2. 기존방식2의 원리도

도3. 본 발명의 주사자속변화방식 원리도

OSC : 발진부

도4. 본 발명의 주사광반사방식 원리도

TX : 광송신부

RX : 광수신부

도5. 본 발명의 주사자기유도방식 원리도

OSC : 발진부

AMP : 수신 증폭부

도6. 본 발명의 주사자속변화방식 구성도

OSC : 발진부

PhCmp : 위상비교부(Phase Comparator)

VCO : 전압제어발진부(Voltage Controlled Oscillator)

DAC : 디지탈-아날로그 콘버터

ADC : 아날로그-디지탈 콘버터

CPU : 중앙처리장치

도7. 본 발명의 주사광반사방식 구성도

OSC : 발진부

DRV : 광출력 드라이버부

AMP : 광수신 증폭부

DAC : 디지탈-아날로그 콘버터

ADC : 아날로그-디지탈 콘버터

CPU : 중앙처리장치

도8. 본 발명의 주사자기유도방식 구성도

OSC : 발진부

DRV : 광출력 드라이버부

AMP : 유도전압 수신증폭부

DAC : 디지탈-아날로그 콘버터

ADC: 아날로그-디지탈 콘버터

CPU : 중앙처리장치

본 발명의 용접선 검출방법 중의 주사자속변화방식 원리는 도3을 참조로, 코일(인덕터)이 감긴 투자율을 갖는 자심(慈心)[3]을 용접모재에 근접시킨 상태에서수평왕복이동을 시키면 자심과 모재 간의 거리에 따라 인덕턴스가 변하게 되므로 코일을 발진탱크로 사용하는 발진기[4]의 주파수가 변화되고 그 주파수의 변화는 우측의 그래프[5]와 같이 양 끝(a,b)을 벗어나는 지점에서는 거의 평탄한 특성을 홈이 가장 깊은 중간지점(c)에서는 가장 높은 주파수를 얻을 수 있고, 중점은 양 끝점의 평균값 가지게 된다.

주사광반사방식의 원리는 도4를 참조로, 인접한 세관(細管)/광파이버[6]를 통해 발광부[7]로부터 특정주파수의 발광(發光)을 시키고 수광부[8]로 모재에 반사되어나오는 광량을 검출하는 방법으로 V커트된 부분에서 급격한 반사광의 감쇄를 얻을 수 있고 수평이동거리에 따른 광량의 변화는 우측의 그래프[9]와 같다.

주사자기유도방식의 원리는 도5를 참조로, 갭(Gap)을 가진 2조의 자기해드[11]를 사용하여 한 쪽은 발진부[10]로 여자(勵磁)시키고 나머지 쪽을 통해 유도되는 기전력을 감지하면 해드와 모재 간의 거리에 따라 유기되는 전압이 달라지게 되고 수평위치에 대한 유기전압의 레벨은 우측의 그래프[13]와 같다.

각 방식을 구현하는 구성도를 설명하면, 주사자속변화방식은 도6에 나타난 것 처럼 자심해드[14]와 자심해드에 나타나는 인덕턴스에 따라 주파수가 변하는 발진부[15], 발진출력의 파형을 로직비교기 입력에 맞는 구형파로 바꾸는 파형정형부[16], 위상비교기,적분기,전압제어발진기로 구성된 PLL[17], 적분기의 출력을 디지탈 값으로 변환하는 ADC부[19], 발진기의 기준주파수를 보정하기 위한 DAC[18] 그리고 제반제어 및 데이터교환을 처리하는 중앙처리유닛[19]으로 이루어져 있다.

주사광반사방식은 도7에 나타난 것 처럼 발광소자를 이용함에 있어서 외란광의 영향을 줄이기 위해 특정 주파수로 발광시키기 위한 발진부[22], 발진부의 출력을 받아 발광소자를 구동하는 구동부[21], 수광소자를 통해 들어오는 반사광을 일정수준이상으로 증폭하는 증폭부[23], 수신된 반사광 중 일정 주파수만 분리하는 필터부[24], 수신신호세력을 검파하고 거리레벨을 얻기위한 적분기[25], 적분기 출력을 데이터처리하기 위한 ADC부[27], 증폭기의 기준점을 잡기위한 DAC[26] 그리고 제반제어 및 데이터 처리를 위한 중앙처리유닛[28]으로 구성되어 있다.

주사자기유도방식은 도8에 나타난 것처럼 송신부와 수신부를 자기적인 신호전달을 행하는 것을 제외하면 주사광반사방식과 동일한 구성을 가진다.

본 발명은 용접선 추적을 비접촉 주사방식으로 행하기 때문에 내구성이 높고 이미지센싱의 명암판별에 비해 안정된 검출이 가능하다.

Claims

자동용접기의 용접선 추적방식에 있어서, 도3을 참조로 코일(인덕터)이 감긴 투자율을 갖는 자심(慈心)[3]을 용접모재에 근접시킨 상태에서 수평왕복이동을 시킬 때 자심과 모재 간의 거리에 따라 인덕턴스가 변하게 되는 것을 이용하여 자심에 연결된 발진기의 주파수변화를 그래프[5]와 같이 얻고, 중점을 양 끝점[a,b]의 평균값혹은 극점[c]으로 취할 수 있게한 주사자속변화방식 용접선추적 방법.
자동용접기의 용접선 추적방식에 있어서, 도4를 참조로 인접한 세관(細管)/광파이버[6]를 통해 발광부[7]로부터 특정주파수의 발광(發光)을 시키고 용접모재에 근접시킨 상태에서 수평왕복이동을 시킬 때 수광부[8]로 모재에 반사되어나오는 광량을 검출하는 방법으로 모재의 이음매 혹은 V커트된 부분에서 급격한 반사광의 감쇄를 그래프[9]와 같이 얻고 중점을 양 끝점[a,b]의 평균값혹은 극점[c]으로 취할 수 있게한 주사광반사방식 용접선추적 방법.
자동용접기의 용접선 추적방식에 있어서, 도5를 참조로 인접한 갭(Gap)을 가진 2조의 자기해드[11]를 사용하여 한 쪽은 발진부[10]로 여자(勵磁)시키고 나머지 쪽을 통해 유도되는 기전력을 검출할 때 해드와 모재 간의 거리에 따라 유기되는 전압의 변화를 검출하는 방법으로 거리에 비례하는 유도 기전련의 감쇄를 그래프[13]와 같이 얻고 중점을 양 끝점[a,b]의 평균값혹은 극점[c]으로 취할 수있게한 주사자기유도방식 용접선추적 방법.
청구항1의 주사자속변화방식에 있어서, 도6을 참조로 자심해드[14]와 자심해드에 나타나는 인덕턴스에 따라 주파수가 변하는 발진부[15], 발진출력의 파형을 로직비교기 입력에 맞는 구형파로 바꾸는 파형정형부[16], 위상비교기,적분기,전압제어발진기로 구성된 PLL[17], 적분기의 출력을 디지탈 값으로 변환하는 ADC부[19], 발진기의 기준주파수를 보정하기 위한 DAC[18] 그리고 제반제어 및 데이터교환을 처리하는 중앙처리유닛[19]으로 구성된 용접선추적 장치.
청구항2의 주사광반사방식에 있어서, 도7을 참조로 발광소자를 이용함에 있어서 외란광의 영향을 줄이기 위해 특정 주파수로 발광시키기 위한 발진부[22], 발진부의 출력을 받아 발광소자를 구동하는 구동부[21], 수광소자를 통해 들어오는 반사광을 일정수준이상으로 증폭하는 증폭부[23], 수신된 반사광 중 일정 주파수만 분리하는 필터부[24], 수신신호세력을 검파하고 거리레벨을 얻기위한 적분기[25], 적분기 출력을 데이터처리하기 위한 ADC부[27], 증폭기의 기준점을 잡기위한 DAC[26] 그리고 제반제어 및 데이터 처리를 위한 중앙처리유닛[28]로 구성된 용접선추적 장치.
청구항3의 주사자기유도방식에 있어서, 도8을 참조로 여자코일을 여진시키기 위한 신호를 발생시키는 발진부[30], 발진출력을 증폭/구동하는 구동부[29], 여자코일과 모재를 통해 유도되는 기전력을 일정수준으로 증폭하는 증폭부[31], 수신된 신호중 잡음세력을 제거하는 필터부[32], 수신신호세력을 검파하고 거리레벨을 얻기위한 적분기[33], 적분기 출력을 데이터처리하기 위한 ADC부[35], 증폭기의 기준점을 잡기위한 DAC[31] 그리고 제반제어 및 데이터 처리를 위한 중앙처리유닛[36]으로 구성된 용접선추적 장치.