KR20080111977A - Automatic multi-wire welding system with wireless communication and seam tracking functions - Google Patents

Automatic multi-wire welding system with wireless communication and seam tracking functions Download PDF

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KR20080111977A
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Abstract

An automatic multi-wire welding system capable of wireless telecommunication and welding seam tracking is provided to increase productivity by mounting two wires on one torch. An automatic multi-wire welding system capable of wireless telecommunication and welding seam tracking comprises a wireless remote pendant(1), a welding carriage(2) including a system capable of feeding two wires to one torch, a wireless database system(3) transmitting a database wirelessly, a main control system(4) which transmits and receives wireless data and sends the data to different control boards so that each control board performs the operation corresponding to the data, a personal mobile terminal(5) transmitting the database, a wire feeder box(6) configured to feed two wires to one torch, and a welding machine(7) performing the wire feeder and welding.

Description

무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템{Automatic multi-wire welding system with wireless communication and seam tracking functions}Automatic multi-wire welding system with wireless communication and seam tracking functions}

도 1은 본 발명의 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템을 도시한 도면.1 is a view showing a multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and welding seam tracking of the present invention.

도 2는 본 발명의 무선 리모트 펜던트의 동작 과정을 도시한 도면.2 is a view showing the operation of the wireless remote pendant of the present invention.

도 3은 본 발명의 용접 신호의 특성을 도시한 도면.3 is a diagram showing the characteristics of the welding signal of the present invention.

도 4는 본 발명의 용접선 추적 알고리즘을 그래프로 도시한 도면.4 graphically depicts a weld seam tracking algorithm of the present invention.

도 5는 본 발명의 다전극 용접 시스템을 도시한 도면.5 illustrates a multi-electrode welding system of the present invention.

종래 육상 및 해상의 파이프 용접의 경우 그 특성이 설치하고자 하는 현장에서 직접 용접을 통해 파이프를 연결해야하는 문제점을 가지고 있다. 대형 파이프의 경우 고정된 용접토치(torch) 아래에 파이프를 회전시키면서 용접을 수행할 수 있지만, 현장 여건상 용접토치를 고정하기도 힘들뿐만 아니라 대중량의 파이프롤 회전시키기 위한 장비 설치도 문제점으로 대두될 수 있다.Conventional onshore and offshore pipe welding has a problem in that its characteristics must be connected to the pipes by direct welding at the site where it is intended to be installed. In the case of large pipes, welding can be performed while the pipe is rotated under a fixed torch, but it is not only difficult to fix the welding torch in the field, but also installation of equipment for rotating a heavy pipe roll is a problem. Can be.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 고정된 파이프를 용접 캐리지(carriage)가 회전하면서 용접할 수 있는 오비탈 용접 캐리지(orbital we1ding carriage)가 개발되었으나 크기 및 중량이 500kg 이상의 것들이 대부분이다. 따라서 실제 현장에서 작업자들이 손쉽게 이동시키기가 매우 어려울 뿐만 아니라 원하는 용접 위치에서 용접하기 위해서는 고중량의 용접 캐리지를 이동시켜야하는 문제점이 있다.In order to solve this problem, an orbital we1ding carriage, which can weld a fixed pipe while the welding carriage rotates, has been developed, but most of them are over 500kg in size and weight. Therefore, it is very difficult for workers to move easily in the actual site, and there is a problem in that a heavy weight welding carriage must be moved in order to weld at a desired welding position.

최근 이러한 문제점을 해결하기 위하여 작업자가 손쉽게 이동 용접할 수 있는 오비탈 용접 캐리지가 국외에서 다양한 형태로 개발되었거나 개발 중이며, 가스메탈아크용접(Gas Meta1 Arc We1ding), 실드메탈아크용접(Shie1ded Metal Arc We1ding) 및 가스텅스텐아크용접(Gas Tungsten Arc We1ding) 등에 적용되고 있다. 디지털 형태의 자동 용접 캐리지가 개발되기 전에는 아날로그 방식의 캐리지 제어기가 주를 이루었으며, 열악한 용접환경 및 주변 온도에 의해 영향을 많이 받는 경향이 있었다. 디지털 형태의 제어기의 경우 최근에 그 발전 속도가 매우 급속히 증가하고 있으며, 최근에 개발된 대부분의 용접 캐리지 제어기의 경우 디지털 형태의 특성을 이용한 상품들이 출품되고 있다.Recently, in order to solve these problems, orbital welding carriages that can be easily welded by workers have been developed or developed in various forms abroad. And gas tungsten arc welding. Prior to the development of digital automatic welding carriages, analog carriage controllers were the mainstay, and tended to be affected by poor welding environment and ambient temperature. In the case of digital controllers, the speed of development is increasing very rapidly in recent years, and most of the recently developed welding carriage controllers have exhibited products using digital characteristics.

디지털 기능을 채용한 용접 캐리지 제어기의 경우, 주변의 열악한 환경 및 주변 온도에 의해 영향을 크게 받지 않는다는 장점뿐만 아니라, 모터제어, 용접기 제어, 오실레이션(oscillation) 제어, 데이터베이스에 저장된 용접조건을 다양한 방법으로 제어할 수 있는 기능 및 미리 프로그램된 기능을 이용하여 장비를 효율적으로 사용할 수 있는 기능을 보유할 수 있다. 국외에서 개발된 제품 및 특허의 경우 용접조건 자동제어, 오실레이션 제어, 용접기 제어 등 다양한 기능을 갖추고 있 으며, 실제 리얼타임(rea1 time) 제어도 성공적으로 구현되고 있는 실정이다. 하지만 위 제품들은 하나의 토치에 하나의 와이어만이 구성되어 있으며, 모든 기능들이 유션의 리모트 펜던트(remote pendant)로 제어된다. 또한 용접부를 추적하기 위해서는 작업자가 직접적으로 리모트 펜던트를 통해 수동으로 용접선을 추적하고 있는 실정이다. 특히 유선의 리모트 펜던트를 열악한 작업 환경에 사용할 경우 유선이 주변 환경에 의해 손상되어 사용하기 불가능한 경우가 발생하게 된다.The welding carriage controller with digital function is not only affected by the bad environment and ambient temperature, but also the motor control, welding machine control, oscillation control, and welding conditions stored in the database. By using the function that can be controlled by the control and the pre-programmed function, the function can be used efficiently. Products and patents developed overseas have various functions such as automatic welding condition control, oscillation control, welder control, and real real time control is also successfully implemented. However, these products consist of only one wire per torch and all functions are controlled by the remote's remote pendant. In addition, in order to track the weld, the operator directly tracks the welding line through the remote pendant. In particular, when the wired remote pendant is used in a harsh working environment, the wired cable may be damaged by the surrounding environment, making it unusable.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 유선의 리모트 펜던트를 무선으로 변경하고, 수동으로 작업하고 있는 용접선 추적을 자동으로 구현하며, 하나의 토치에 2개의 와이어를 장착함으로써 생산량을 증대시킬 수 있는 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention devised to solve the above problems is to change the wired remote pendant to wireless, to automatically implement the welding seam tracking manually, and to increase the output by mounting two wires in one torch An object of the present invention is to provide a multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and welding seam tracking.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선 리모트 펜던트; 하나의 토치에 2개의 와이어를 송급할 수 있는 시스템을 구비한 용접 캐리지; 무선으로 데이터베이스를 전송할 수 있는 무선 데이터베이스 시스템; 무선 데이터를 송수신하고 수신된 데이터를 각종 제어 보드에 데이터를 전송시켜 개별 제어 보드가 이에 맞는 동작을 수행하도록 구성된 주 제어시스템; 데이터 베이스를 전송할 수 있는 개인용 단말기; 하나의 토치에 2개의 와이어를 송급할 수 있도록 구성된 와이어피더 박스; 및 와이어피더 및 용접을 수행하기 위한 용접기를 포함하는 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템을 제공한다.The present invention for achieving the above object, a wireless remote pendant; A welding carriage having a system capable of feeding two wires to one torch; A wireless database system capable of transmitting a database wirelessly; A main control system configured to transmit and receive wireless data and transmit the received data to various control boards so that individual control boards perform an operation corresponding thereto; A personal terminal capable of transmitting a database; A wire feeder box configured to feed two wires to one torch; And it provides a multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and weld line tracking including a wire feeder and a welder for performing the welding.

바람직하게는, 상기 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템은 이동 평균 알고리즘을 기반으로한 아크 센서 알고리즘을 사용할 수 있다.Preferably, the multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and seam tracking may use an arc sensor algorithm based on a moving average algorithm.

더욱 바람직하게는, 상기 이동 평균 알고리즘은, Valuemean(k)k=1~100 = {Valueforward(k)+ Valuebackward(k)}/2 상기 식을 만족시킬 수 있다.More preferably, the moving average algorithm, Value mean (k) k = 1-100 = {Value forward (k) + Value backward (k)} / 2 can satisfy the above equation.

본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the advantages of the operability of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

본 발명의 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템은 크게, 무선 리모트 펜던트, 용접선 추적 센서, 다전극 용접 토치, 용접기 제어 및 용접조건 제어시스템, 오실레이션을 위한 모션 제어시스템, 용접속도 설정을 위한 모션 제어시스템, 데이터베이스 접근을 위한 주 제어시스템 및 각각의 보드를 전체적으로 관리할 수 있는 데이터베이스 시스템으로 구성된다.Multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and welding seam tracking of the present invention is large, wireless remote pendant, welding seam tracking sensor, multi-electrode welding torch, welding machine control and welding condition control system, motion control system for oscillation, welding speed setting It consists of a motion control system for the system, a main control system for database access, and a database system for managing each board as a whole.

시스템의 구동 과정은 무선 리모트 펜던트 조작을 통해 임의의 기능이 무선 을 통해 주 제어시스템에 전달되는 과정, 전달된 임의의 기능을 주 제어시스템을 통해 각 제어시스템에 유선으로 데이터를 전달하는 과정 및 각 제어시스템이 전달된 데이터를 이용해 독립적으로 기능을 수행하는 과정으로 나눌 수 있다.The driving process of the system is a process in which arbitrary functions are transmitted to the main control system through the wireless remote pendant operation, a process of transferring any data transmitted to each control system via the main control system by wire, and each It can be divided into a process in which the control system performs a function independently using the transmitted data.

도 1은 본 발명의 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing a multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and welding seam tracking of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템은 무선 리모트 펜던트(1), 하나의 토치에 2개의 와이어를 송급할 수 있는 시스템을 구비한 용접 캐리지(2), 무선(무선 ethernet)으로 데이터베이스를 전송할 수 있는 무선 데이터베이스 시스템(3), 무선 데이터를 송수신하고 수신된 데이터를 각종 제어 보드에 데이터를 전송시켜 개별 제어 보드가 이에 맞는 동작을 수행하도록 구성된 주 제어시스템(4), 데이터베이스를 전송할 수 있는 개인용 단말기(PDA;5), 하나의 토치에 2개의 와이어를 송급할 수 있도록 구성된 와이어피더 박스(6) 및 와이어피더 및 용접을 수행하기 위한 용접기(7)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and welding seam tracking includes a wireless remote pendant 1, a welding carriage 2 having a system capable of supplying two wires to one torch, and a wireless ( Wireless database system (3) capable of transmitting a database over a wireless ethernet, and a main control system (4) configured to transmit and receive wireless data and to transmit data to various control boards so that individual control boards perform an operation according thereto. A personal terminal (PDA) 5 capable of transmitting a database, a wire feeder box 6 configured to feed two wires to one torch, and a welder 7 for performing the wire feeder and welding.

도 2는 본 발명의 무선 리모트 펜던트의 동작 과정을 도시한 도면이다.2 is a view showing the operation of the wireless remote pendant of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 무선 리모트 펜던트(1)에 있는 기능 스위치(14)를 누르면 LCD(15)에 선택된 스위치의 기능이 나타나며, 그 기능과 관련된 데이터가 안테나(13)를 통해 송신 전송되는 과정(S21), 전송된 데이터가 정상적으로 송신되었는지 LED(12)에 표시되는 과정, 주 제어시스템(4)이 안테나(18)를 통해 송신된 데이터를 수신하는 과정 및 수신이 정상적으로 이루어졌는지 LED(16)에 표시하는 과정, 수신된 데이터를 주 제어시스템에 장착된 터치스크린(20)에 표시하는 과정으로 구성된다.Referring to FIG. 2, when the function switch 14 of the wireless remote pendant 1 is pressed, the function of the selected switch is displayed on the LCD 15, and data related to the function is transmitted and transmitted through the antenna 13. (S21), a process of displaying on the LED 12 whether the transmitted data is normally transmitted, the process of receiving the data transmitted through the antenna 18, the main control system 4 and the LED 16 whether the reception was made normally And displaying the received data on the touch screen 20 mounted on the main control system.

수신이 정상적으로 이루어질 경우 무선 리모트 펜던트에 송수신이 정상적으로 이루어졌는지 검사하기 위해 주 제어시스템(4)에서는 수신된 데이터를 다시 무선 안테나(18)를 통해 무선 리모트 펜던트에 보내주는 과정(S22)과 만일 주 제어시스템으로부터 수신 데이터가 수신되지 않을 경우 무선 리모트 펜던트(1)에서 임의의 시간 후에 다시 데이터를 송신하는 과정(S23)으로 구성된다.When the reception is normal, the main control system 4 sends the received data back to the wireless remote pendant through the wireless antenna 18 in order to check whether the wireless remote pendant is normally transmitted and received (S22). When the received data is not received from the system, the wireless remote pendant 1 is configured to transmit data again after a certain time (S23).

한편, 용접선 추적을 구현하기 위한 센서는 레이저 비젼 센서, 접촉식 센서 및 아크 센서로 나눌 수 있다. 이중 레이저 비젼 센서는 가격이 고가라는 단점이 있으며 접촉식 센서는 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.On the other hand, the sensor for implementing seam tracking can be divided into laser vision sensor, contact sensor and arc sensor. The dual laser vision sensor has a disadvantage that the price is expensive and the contact sensor has a problem of low durability.

한편, 상기 아크 센서는 팁-모재간 거리(tip-to-workpiece distance)가 변화함에 따라, 용접기의 특성에 따라서 전류, 전압이 변화하는 것을 이용한다. 소모성 전극봉을 이용하는 GMAW(Gas Meta1 Arc We1ding)의 경우 용접기 전원 특성에 따라 정전압(constant vo1tage) 및 정전류(constant current)로 분류할 수 있다. 정전압의 경우 팁-모재간 거리가 증가함에 따라 용접전류가 낮아지고 짧아짐에 따라 용접 전류가 커지게 된다. 이때 전압은 거의 일정한 값을 유지한다. 정전류 용접기의 경우 팁-모재간 거리가 증가함에 따라 전류는 일정한데 전압은 증가하게 되고 짧아짐에 따라 전압이 감소하는 물리적 특성을 나타낸다.On the other hand, the arc sensor uses a change in current and voltage in accordance with the characteristics of the welder as the tip-to-workpiece distance changes. Gas Meta1 Arc We1ding (GMAW) using consumable electrodes can be classified into constant vo1tage and constant current according to the welder power supply characteristics. In the case of the constant voltage, the welding current decreases as the tip-to-base distance increases, and the welding current increases as the shortening becomes short. At this time, the voltage is kept almost constant. In the case of a constant current welder, the current is constant as the tip-to-base distance increases, but the physical property of the voltage decreases as the voltage increases and shortens.

도 3은 본 발명의 용접 신호의 특성을 도시한 도면이다.3 is a view showing the characteristics of the welding signal of the present invention.

도 3을 참조하면, 도면부호 101에 정전압 및 정전류 용접기의 특성을 나타내며, 도면부호 102에 토치 거리의 변화에 따른 전압 및 전류 신호의 변화를 나타낸 다. 이러한 원리를 이용해 용접 토치가 용접부의 양단 사이를 움직임에 따라 위빙 상태에서 용접 전류 혹은 용접 전압 값을 측정하고, 이를 기준 전류(혹은 전압) 및 그 전 단계의 전류(혹은 전압) 값과 비교하여 시스템의 위빙 방향을 변경시켜 주게 된다. 하지만 전극봉과 모재 사이의 거리에 따른 전류값(혹은 전압값)의 측정시 금속 이행 모드에 의해 이 값들이 변화가 심하고 또한 전기적인 노이즈에 의해 이 측정값들의 신빙성이 떨어지며 결국 아크 센서의 정밀도를 저하시키는 요인이 된다.Referring to FIG. 3, reference numeral 101 shows the characteristics of the constant voltage and constant current welding machine, and reference numeral 102 shows the change of the voltage and current signals according to the change of the torch distance. Using this principle, the welding torch measures the welding current or welding voltage value in the weaving state as it moves between the two ends of the weld, and compares it with the reference current (or voltage) and the current (or voltage) value of the previous stage. It will change the weaving direction of. However, when measuring the current value (or voltage value) according to the distance between the electrode and the base material, these values change significantly due to the metal transition mode, and the reliability of these measured values decreases due to electrical noise, which in turn lowers the accuracy of the arc sensor. It becomes a factor.

지금까지 개발된 아크센서의 알고리즘은 그루브(groove) 양단 근처에서의 전압값(혹은 전류값)을 이동 평균(moving average)를 이용해서 끝단의 전압 값을 결정시키는 방법(적분법)과 커브 핏팅(curve fitting)을 이용한 방법 등이 있다. 양단 근처에서 이동 평균값을 이용해 끝단의 전압값을 결정시키는 방법은 알고리즘 구현 방법이 프로세서의 특성에 따라 신뢰도가 낮을 뿐 아니라 노이즈 영향까지 받는다면 아크 센서로서의 작용을 상실하게 될 수 있다. 이보다 커브 핏팅에 의한 방법은 끝단 전압값을 결정하는데 있어 신뢰성이 높지만 노이즈 개재시 이를 추종하려는 경향이 있으므로 문제가 될 수 있다.The arc sensor algorithms developed so far have been used to determine the voltage value (or current value) near the end of the groove using a moving average (integral method) and curve fitting. fitting). The method of determining the voltage value of the end by using the moving average value near both ends may lose its function as an arc sensor if the algorithm implementation method is not only reliable but also noise influenced by the characteristics of the processor. The curve fitting method is more reliable in determining the end voltage value, but it may be a problem because it tends to follow the noise interference.

커브 핏팅의 경우 신뢰성이 높지만 일반적으로 V-그루브 등 일반적으로 용 접 신호가 용접풀에 의해 2차원 커브 형태로 예측되는 경우 신뢰성이 있지만 해저 파이프라인과 같이 그루브가 협소하고 위빙 끝단에서 측정된 신호가 급격히 높아지거나 낮아지는 경우에는 적용하기가 매우 어렵다는 문제점이 있다.In the case of curve fitting, the reliability is high, but generally the welding signal such as the V-groove is generally reliable when predicted in the form of two-dimensional curve by the welding pool, but the groove is narrow like the subsea pipeline and the measured signal at the weaving end is In the case of rapidly rising or falling, there is a problem that it is very difficult to apply.

아크 센서 구현을 위해서 이동 평균 알고리즘을 사용할 경우 측정된 신호의 특성을 정확히 분석하고 이를 토대로 다양한 제약조건을 도입해야 하는 문제가 있 다. 본 발명에서는 일반 용접개선뿐만 아니라 협 개선 용접 모두 적용가능한 아크 센서를 개발하기 위해 커브 핏팅 방법보다는 이동 평균 알고리즘을 기반으로한 아크 센서 알고리즘을 제공한다.When using the moving average algorithm to implement the arc sensor, there is a problem in that the characteristics of the measured signal are accurately analyzed and various constraints are introduced. The present invention provides an arc sensor algorithm based on a moving average algorithm rather than a curve fitting method to develop an arc sensor that can be applied to both narrow welds as well as general welding improvements.

아크 센서 구현을 위해서 선행되어야 할 조건들 중에 우선적으로 대두되는 문제가 토치가 그루브를 따라 위빙할 때 측정되는 전압/전류 값에 얼마나 신빙성을 보장할 수 있는가 이다. 용접 실험한 결과 전압이나 전류 모두 팁-모재간 거리에 따라 같은 신호 특성을 나타내었으며, 팁-모재간 거리변화에 따른 전압 혹은 전류값의 변동율은 비례관계를 갖는다.One of the prevailing conditions for arc sensor implementation is how reliable can be in the voltage / current values measured when the torch weaves along the groove. As a result of welding experiment, both voltage and current showed the same signal characteristics according to the tip-base distance, and the rate of change of the voltage or current value according to the change of the tip-base distance has a proportional relationship.

팁-모재간 거리를 알아내기 위해 실제 용접중에 전압 혹은 전류신호를 측정하면 용접시 와이어가 녹아서 떨어질 때 용융 금속의 이송 방식에 따라 전류 신호에는 각종 노이즈가 실려 있게 되고 또한 전기적 노이즈도 포함되므로 측정된 용접 전압 값으로부터 곧 바로 팁-모재간 거리를 환산하는 것은 오류를 발생시킬 위험이 있다.When measuring the voltage or current signal during actual welding to find the tip-base distance, the current signal contains various noises and also includes electrical noise depending on the transfer method of molten metal when the wire melts and falls during welding. Converting the tip-to-substrate distance immediately from the weld voltage value risks generating an error.

본 발명에서는 측정된 전압 혹은 전류신호를 하드웨어적으로 저역통과 필터(1ow pass fi1ter)를 거친 후 아날로그-디지털 변환을 하였으며 변환된 전압 신호를 이동 평균 알고리즘으로 디지털 필터 효과를 추가적으로 주었다. 이렇게 처리된 전압 신호는 곧 바로 토치 아래의 그루브 형상을 나타내어야 하나, 실제로는 전압 노이즈 성분 및 아크의 불안정 등 프로세서의 특성이 포함되어 그루브 중심점에서 토치가 얼마나 벗어나 있는지 정확히 판단하기는 어려움이 따른다. 따라서 그루브의 형상을 가정하고 이를 통해 위빙 중 전압 혹은 전류값의 패턴을 예측할 수 있 다면 이러한 난점은 많이 줄어들 수 있다. 위 내용을 기반으로 본 발명에서는 이동 평균된 값들에 대한 다양한 변수를 지정하여 용접선 추적을 수행한다.In the present invention, analog-to-digital conversion of the measured voltage or current signal through a low pass filter (1ow pass fi1ter) is performed in hardware, and a digital filter effect is added to the converted voltage signal by a moving average algorithm. The voltage signal thus processed should immediately form a groove shape under the torch, but in reality it is difficult to determine exactly how far the torch is from the groove center point, including the characteristics of the processor such as voltage noise components and arc instability. Therefore, if the shape of the groove is assumed and the pattern of the voltage or current value during the weaving can be predicted, this difficulty can be greatly reduced. Based on the above, the present invention performs welding seam tracking by specifying various variables for moving averaged values.

측정된 용접 전압 신호는 이전의 값과 서로 상관 관계를 가짐으로서 데이터에 대한 신뢰도를 높일 수 있고 이에 대한 간단한 알고리즘이 이동 평균이다. 이동 평균을 이용해 측정된 신호는 디지털 필터링 효과를 거치므로 측정 신호에 대한 신뢰도를 향상시키고, 제어 신호를 보다 안정화할 수 있다. 이동 평균식은 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The measured welding voltage signal correlates with the previous value to increase the reliability of the data, and a simple algorithm for this is the moving average. The signal measured using the moving average undergoes a digital filtering effect, which improves the reliability of the measured signal and stabilizes the control signal more. The moving average may be expressed as Equation 1 below.

Figure 112007044698473-PAT00001
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여기서, valuea(k)는 k step에서의 평균값을, valuea(k-1)은 k-1 step에서의 평균값을 valuem(k)는 k step에서의 측정 시그널 값을 factor는 이동평균 factor를 의미한다.Here, value a (k) is the average value at k step, value a (k-1) is the average value at k-1 step, value m (k) is the measured signal value at k step, and factor is the moving average factor. Means.

상기 수학식 1에 표현된 이동 평균 방법은 매우 간단하고 구현이 용이하나 한가지 문제점이 있다. 이동 평균된 신호들은 일종의 위상각 변화와 같은 효과를 줄 수 있는데, 이전에 이동 평균된 값들이 낮을 경우 이후 측정된 값이 높다고 하더라도 이전 이동 평균된 값에 의해 그 값들이 작아지는 문제점이 있다. 예를 들면 위빙 중 측정된 신호의 좌측부터 이동 평균하여 처리된 값들과 우측을 기준으로 이동 평균한 값들 사이에는 미소한 신호 차이가 있다. 즉 측정된 신호 좌측을 기준으 로 이동 평균한 값과 우측을 기준으로 이동 평균한 값들은 다른 특성을 나타내게 된다.The moving average method represented by Equation 1 is very simple and easy to implement, but has one problem. The moving averaged signals may have an effect such as a kind of phase angle change. If the previously averaged values are low, there is a problem in that the values are smaller by the previous moving average value even if the measured value is higher. For example, there is a slight signal difference between values processed by moving average from the left side of the measured signal during weaving and values averaged on the right side. That is, the moving average value based on the measured signal left and the moving average value based on the right show different characteristics.

도 4는 본 발명의 용접선 추적 알고리즘을 그래프로 도시한 도면이다.4 is a graph illustrating a weld seam tracking algorithm of the present invention.

도 4를 참조하면, 좌측을 기준으로 이동 평균한 값과 우측을 기준으로 이동 평균한 값 및 좌측 우측에서 이동 평균된 값들을 다시 평균낸 값들 간의 특성을 극명하게 나타낸다. 도면부호 202의 "Forward moving average signal" 신호는 초기 좌측의 높은 전압값을 반영하여 시작되고 도면부호 203의 "Backward moving average signal" 신호는 우측의 신호를 기 반으로 모든 값들이 반영되기 때문에 실제 측정된 신호(201)의 패턴과는 많은 차이를 나타낸다.Referring to FIG. 4, the characteristic between the moving average value based on the left side, the moving average value based on the right side, and the value averaged again from the moving average value on the left side is clearly shown. The "Forward moving average signal" signal at 202 starts by reflecting the high voltage value of the initial left, and the "Backward moving average signal" signal at 203 is actually measured because all values are reflected based on the signal on the right. The pattern of the signal 201 shows a lot of difference.

이러한 원리 때문에 실제 한쪽 방향으로의 이동 평균을 이용한 아크 센서의 경우 예측치 못한 추적 결과를 얻을 수 있다. 상기 도 4에서 알 수 있듯이 "Forward moving average signa1"(202)(식:Valueforward(k)k=1~100={(factor-1)*valuea(k-1)+valuem(k)}/factor)과 "Backward moving average signa1" (203)(식:Valuebackward(k)k=100~1={(factor-1)*valuea(k)+valuem(k-1)}/factor) 두 값을 모두 평균한 "Mean moving average signal"(204)(식:Valuemean(k)k=1~100={Valueforward(k)+Valuebackward(k)}/2)이 실제 측정된 신호의 패턴을 가장 잘 대변하고 있으며 또한 변화가 심한 신호값들을 필터링해 주는 특성을 보이고 있다. 본 발명에서는 좌측 및 우측에서 이동 평균한 데이터를 평균내는 방법을 이용해 아크센서를 구현한다.Because of this principle, in the case of an arc sensor using a moving average in one direction, unexpected tracking results can be obtained. As can be seen in Figure 4 "Forward moving average signa1" (202) (Formula: value forward (k) k = 1 ~ 100 = {(factor-1) * value a (k-1) + value m (k) } / factor) and "Backward moving average signa1" (203) (expression: Value backward (k) k = 100 ~ 1 = {(factor-1) * value a (k) + value m (k-1)} / factor) The actual measurement of "Mean moving average signal" (204) averaging both values (Equation: Value mean (k) k = 1 to 100 = (Value forward (k) + Value backward (k)} / 2) It is the best representation of the pattern of the signal, and it also shows the characteristic of filtering the variable signal values. In the present invention, the arc sensor is implemented using a method of averaging moving averaged data from the left and the right.

도 5는 본 발명의 다전극 용접 시스템을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a multi-electrode welding system of the present invention.

도 5를 참조하면, 일반적인 파이프 용접시스템은 하나의 토치에 하나의 와이어가 송급되는 시스템으로 구성된다. 그러나 본 발명에서는 도 5에서와 같이 하나의 토치(303)에 두 개의 용접 와이어(305)가 장착된 다전극 용접시스템을 제공한다. 용접은 용접기(301)로부터 와이어 피더 박스(302)를 통해 용접 토치(303)에 용접 와이어(305)가 공급되고 공급된 용접 와이어는 파이프(304) 표면에 아크를 형성시킴으로써 구현된다.Referring to FIG. 5, a general pipe welding system includes a system in which one wire is supplied to one torch. However, the present invention provides a multi-electrode welding system in which two welding wires 305 are mounted on one torch 303 as shown in FIG. 5. Welding is supplied from the welder 301 through the wire feeder box 302 to the welding torch 303 by the welding wire 305 and the supplied welding wire forms an arc on the pipe 304 surface.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명은 유선의 리모트 펜던트를 무선으로 변경하고, 수동으로 작업하고 있는 용접선 추적을 자동으로 구현하며, 하나의 토치에 2개의 와이어를 장착함으로써 생산량을 증대시킬 수 있는 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템을 제공한다.The present invention changes the wired remote pendant to wireless, automatically implements the welding seam tracking that is being worked manually, and enables the wireless communication and the seam tracking to increase the yield by mounting two wires in one torch. Provides an electrode automatic welding system.

Claims (3)

무선 리모트 펜던트;Wireless remote pendant; 하나의 토치에 2개의 와이어를 송급할 수 있는 시스템을 구비한 용접 캐리지;A welding carriage having a system capable of feeding two wires to one torch; 무선으로 데이터베이스를 전송할 수 있는 무선 데이터베이스 시스템;A wireless database system capable of transmitting a database wirelessly; 무선 데이터를 송수신하고 수신된 데이터를 각종 제어 보드에 데이터를 전송시켜 개별 제어 보드가 이에 맞는 동작을 수행하도록 구성된 주 제어시스템;A main control system configured to transmit and receive wireless data and transmit the received data to various control boards so that individual control boards perform an operation corresponding thereto; 데이터 베이스를 전송할 수 있는 개인용 단말기;A personal terminal capable of transmitting a database; 하나의 토치에 2개의 와이어를 송급할 수 있도록 구성된 와이어피더 박스; 및A wire feeder box configured to feed two wires to one torch; And 와이어피더 및 용접을 수행하기 위한 용접기를 포함하는 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템.A multi-electrode automated welding system capable of wireless communication and weld line tracking including wire feeders and welders for performing welding. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템은 이동 평균 알고리즘을 기반으로한 아크 센서 알고리즘을 사용하는 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템.The multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and welding seam tracking is a multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and welding seam tracking using an arc sensor algorithm based on a moving average algorithm. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 이동 평균 알고리즘은,The moving average algorithm, Valuemean(k)k=1~100 = {Valueforward(k)+ Valuebackward(k)}/2Value mean (k) k = 1 ~ 100 = {Value forward (k) + Value backward (k)} / 2 상기 식을 만족시키는 무선통신 및 용접선 추적이 가능한 다전극 자동 용접 시스템.Multi-electrode automatic welding system capable of wireless communication and welding seam tracking that satisfies the above formula.
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