KR20130104595A - 용접 입열량 자동 계측 시스템 - Google Patents

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지영은
장명재
김지온
문형순
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 용접 입열량 자동 계측 시스템에 관한 것으로 특히, 각부에 공급시켜 주는 전원 공급부와; 용접 토치에 공급되는 직류 전류 및 직류 전압을 각각 검출하는 직류 전류 및 전압 검출센서와; 아날로그 신호로 검출되는 직류 전류 및 전압을 디지털 신호로 변환시켜 주는 제 1 및 제 2 A/D 변환기와; 용접 토치에 공급되는 교류 전류 및 교류 전압을 각각 검출하는 교류 전류 및 전압 검출센서와; 교류 전류 및 전압에 대한 실효값을 산출하여 SPI 통신으로 제어부로 전달하는 실효값 계산부와; 저속의 용접속도를 실시간으로 계측하는 레이저 거리센서와; 상기 레이저 거리센서를 통해 계측되는 저속의 속도를 제어부로 전달하는 통신 변환부와; 대각선 방향의 용접속도를 실시간으로 계측하여 제어부로 전달하는 가속도센서와; 상기 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출한 다음 패키지화하여 정해진 시간 간격을 두고 이더넷 모듈을 통해 무선 송신부로 전달하는 제어부와; 상기 이더넷 모듈을 통해 전송되어온 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 생산 관리 시스템에 전달하는 무선 송신부와; 생산 관리 시스템 내에 구비된 상태에서 상기 무선 송신부를 통해 정해진 시간 간격을 두고 송출되어 오는 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 수신하는 무선 수신부와; 상기 무선 수신부를 통해 수신된 용접 입열량 관련 각종 정보를 소정 프로그램을 이용하여 데이터 베이스화한 다음 서버에 저장함은 물론 생산 관리자 PC로 전달해 주는 생산 관리 제어부;로 구성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 생산관리자가 특정 지역에서 용접중인 작업자의 용접 입열량을 실시간으로 정확히 알 수 있고, 생산관리자가 분석자료로 활용할 수 있으며, 용접 입열량의 계측에 따른 신뢰도를 증대시킬 수 있고, 또 작업자는 표시부에 나타나는 계측 데이터를 보면서 용접 시방서를 준수할 수 있어 과전류, 과전압 사용에 따른 용접 품질 저하를 예방할 수 있을 뿐만 아니라 사상비용을 대폭 절감할 수 있고, 고 기량 작업자의 경험에 의존하는 용접조건을 과학적 데이터 기반으로 관리 및 표준을 정립할 수 있어 작업자의 고령화에 의한 기능계승 문제를 사전에 대비할 수 있는 것이다.

Description

용접 입열량 자동 계측 시스템{System for measuring the welding heat input automatically}
본 발명은 용접 입열량 자동 계측 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 선박의 블록 건조를 위한 용접시 입열량을 자동 계측하여 수동계측 공수를 절감하고, 각각의 계측 데이터를 표시부에 표시시켜 줌으로써 작업자에게 용접 시방서 준수를 유도시킬 수 있어 사상비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 용접 품질 향상시킬 수 있으며, 고 기량 작업자의 경험에 의존하는 용접조건을 과학적 데이터 기반으로 관리 및 표준을 정립할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 용접 입열(welding heat input)이라 함은, 용접부위에 외부로부터 주어지는 열량을 말한다. 피복 아크 용접에 있어서 아크가 용접의 단위 길이(1㎝)당에 발생하는 전기적 열 에너지(H)는 다음 식으로 표시된다.
H = 60EI / V(Jpule/㎝)
Ｅ=아크전압(Ｖ) Ｉ＝ 아크전류(Ａ) Ｖ＝ 용접속도(㎝/min)
여기서 실제는 이 전기적 에너지 외에 피복제의 분해에 따라 화학적 열 에너지가 상기 식의 전기적 열 에너지에 가산된다.
피복 아크 용접에서는 일반적으로 사용되는 아크전류는 50~400Ａ, 아크전압은 20~40Ｖ, 아크의 길이는 1.5~4㎜, 아크속도는 8~30㎝/min이며, 아크의 열 효율이란 이 용접 입열(Ｈ)의 몇%가 용접 모재에 흡수되는가의 비율을 말한다.
이때 열 효율은 다음 인자에 좌우된다. 즉, 모재의 판 두께, 이음 형상, 용접 전의 예열온도, 용접봉의 직경, 용접속도, 아크의 길이, 아크전류, 피복제의 종류와 두께 및 모재와 용접봉의 열전도율이나 온도 확산율 등이다.
모재에 흡수된 열량은 입열의 75~85% 정도인 것이 일반적이고, 아크의 길이가 길면 아크 기둥(프라즈마)으로부터의 복사에 의한 에너지 손실이 크기 때문에 열 효율도 낮아진다.
이와 같이 용접 입열량은 용접부의 구조강도에 영향을 미치는 변수 중의 하나로써, 최근 부유식 원유 생산저장 하역설비인 FPSO(Floating Production Storage and Offloading) 등과 같은 특수 호선의 경우, 고품질의 보증을 위해 선주 측에서 모든 용접 조인트(Joint)에 대해 실제 용접 작업 입열량 데이터를 요구하여 용접 시방서에 기재된 입열량 기준과 비교하고 있다.
이에 따라 생산현장에서는 모든 용접 작업 조인트에 대한 입열량 자료를 확보하기 위해 용접전류, 용접전압, 용접속도를 수동으로 계측하고 있는데, 대부분의 경우 용접전류는 클램프 미터(Clamp meter)를 통해 계측하고, 용접전압은 디지털 멀티 미터(Digital multi meter)를 이용하며, 용접속도는 일정길이의 용접 장에 대해 초시계로 계산하고 있다.
그러나 이와 같은 방법으로 용접 입열량을 계측할 경우, 용접의 특성상 계측오차가 많이 발생할 수밖에 없고, 각종 계측기의 투자비용과 계측을 위한 인원 교육-계측 공수가 많이 발생하고 있는 실정이다.
1. 대한민국 공개특허공보 특2001-0060800호(2001년 07월 07일)
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 선박의 블록 건조를 위한 용접을 실시할 때 용접 입열량 산출에 필요한 데이터들을 자동 계측하여 입열량 산출 후 사내 서버에 데이터 베이스화해 줌으로써 생산관리자가 분석자료로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 생산관리자의 전용 관리화면 프로그램에서 실시간 모니터링 및 조회 가능하도록 함으로써 생산관리자가 특정 지역에서 용접중인 작업자의 용접 입열량을 실시간으로 정확히 알 수 있고, 작업 현장에서는 종래 수동계측에 따른 공수를 대폭 절감할 수 있어 인건비를 줄일 수 있음은 물론 용접 입열량의 계측에 따른 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있으며, 또한 작업자는 표시부에 나타나는 계측 데이터를 보면서 용접 시방서를 준수할 수 있어 과전류, 과전압 사용에 따른 용접 품질 저하를 예방(즉, 용접 품질을 대폭 향상)할 수 있을 뿐만 아니라 사상비용을 대폭 절감할 수 있고, 고 기량 작업자의 경험에 의존하는 용접조건을 과학적 데이터 기반으로 관리 및 표준을 정립할 수 있어 작업자의 고령화에 의한 기능계승 문제를 사전에 대비할 수 있는 용접 입열량 자동 계측 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 교류전압을 소정의 직류 전압으로 정류하여 각부에 공급시켜 주는 전원 공급부와; 용접시 용접기로부터 용접 토치에 공급되는 직류 전류 및 직류 전압을 각각 검출하는 직류 전류 및 전압 검출센서와; 상기 직류 전류 및 전압 검출센서를 통해 각각 아날로그 신호로 검출되는 직류 전류 및 전압을 디지털 신호로 변환시켜 제어부로 전달하는 제 1 및 제 2 A/D 변환기와; 용접시 용접기로부터 용접 토치에 공급되는 교류 전류 및 교류 전압을 각각 검출하는 교류 전류 및 전압 검출센서와; 상기 교류 전류 및 전압 검출센서를 통해 각각 검출되는 교류 전류 및 전압에 대한 실효값을 산출하여 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신으로 제어부로 전달하는 실효값 계산부와; 저속의 용접속도를 실시간으로 계측하여 RS-485 통신을 통해 통신 변환부로 전달하는 레이저 거리센서와; 상기 레이저 거리센서를 통해 계측되는 저속의 속도를 통신신호로 변환하여 RS-232 통신을 통해 제어부로 전달하는 통신 변환부와; 대각선 방향의 용접속도를 실시간으로 계측하여 RS-232 통신을 통해 제어부로 전달하는 가속도센서와; 상기 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출한 다음 패키지화하여 정해진 시간 간격을 두고 이더넷 모듈을 통해 무선 송신부로 전달하는 제어부와; 상기 이더넷 모듈을 통해 전송되어온 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 생산 관리 시스템에 전달하는 무선 송신부와; 생산 관리 시스템 내에 구비된 상태에서 상기 무선 송신부를 통해 정해진 시간 간격을 두고 송출되어 오는 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 수신하는 무선 수신부와; 상기 무선 수신부를 통해 수신된 용접 입열량 관련 각종 정보를 소정 프로그램을 이용하여 데이터 베이스화한 다음 서버에 저장함은 물론 생산 관리자 PC로 전달해 주는 생산 관리 제어부;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부에서는 각종 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 직류 입열량과 교류 입열량을 각각 산출한 다음 총 입열량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어부의 출력단자에는 제어부에서 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 산출한 용접 입열량 관련 각종 데이터를 CAN 제어부를 통해 CAN 통신으로 현장의 작업자에게 실시간으로 표시해 주기 위해 작업 현장에 설치된 표시부를 더 연결시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표시부에는 직류 전류 및 전압과, 교류 전압 및 전류, 직류 입열량과 교류 입열량 및 총 입열량이 각각 표시한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 레이저 거리센서를 통신 변환부와 RS-485 통신으로 인터페이스 할 때와, 상기 표시부를 제어부에서 CAN 통신으로 인터페이스할 때, 서브머지드아크용접(SAW)에 따른 대전류에 의한 노이즈에 대비하기 위해 절연회로부를 각각 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부에는 전송 패킷의 유실 방지를 위해, 상기 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출하여 패키지화한 후 자체 내의 메모리에 저장하여, 통신장애로 인해 패킷의 전송실패 시 재전송하는 기능을 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 용접 입열량 자동 계측 시스템에 의하면, 선박의 블록 건조를 위한 용접을 실시할 때 용접 입열량 산출에 필요한 직류 및 교류 전압/전류와 속도 데이터들을 자동 계측하여 입열량 산출(즉, 직류 입열량과 교류 입열량 및 총 입열량) 후 사내 서버에 데이터 베이스화해 줌으로써 생산관리자가 분석자료로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 생산관리자의 전용 관리화면 프로그램에서 실시간 모니터링 및 조회 가능하도록 함으로써 생산관리자가 특정 지역에서 용접중인 작업자의 용접 입열량을 실시간으로 정확히 알 수 있다.
또한, 작업 현장에서는 종래 수동계측에 따른 공수를 대폭 절감할 수 있어 인건비를 줄일 수 있음은 물론 용접 입열량의 계측에 따른 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있으며, 또 작업자는 표시부에 나타나는 계측 데이터를 보면서 용접 시방서를 준수할 수 있어 과전류, 과전압 사용에 따른 용접 품질 저하를 예방(즉, 용접 품질을 대폭 향상)할 수 있을 뿐만 아니라 사상비용을 대폭 절감할 수 있고, 고 기량 작업자의 경험에 의존하는 용접조건을 과학적 데이터 기반으로 관리 및 표준을 정립할 수 있어 작업자의 고령화에 의한 기능계승 문제를 사전에 대비할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 용접 입열량 자동 계측 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 용접 입열량 자동 계측 시스템의 구체적인 블록 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 용접 입열량 자동 계측 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 용접 입열량 자동 계측 시스템의 구체적인 블록 구성도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명은,
교류전압을 소정의 직류 전압으로 정류하여 각부에 공급시켜 주는 전원 공급부(17)와;
용접시 용접기로부터 용접 토치에 공급되는 직류 전류 및 직류 전압을 각각 검출하는 직류 전류 및 전압 검출센서(1)(2)와;
상기 직류 전류 및 전압 검출센서를 통해 각각 아날로그 신호로 검출되는 직류 전류 및 전압을 디지털 신호로 변환시켜 제어부로 전달하는 제 1 및 제 2 A/D 변환기(3)(4)와;
용접시 용접기로부터 용접 토치에 공급되는 교류 전류 및 교류 전압을 각각 검출하는 교류 전류 및 전압 검출센서(5)(6)와;
상기 교류 전류 및 전압 검출센서(5)(6)를 통해 각각 검출되는 교류 전류 및 전압에 대한 실효값을 산출하여 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신으로 제어부로 전달하는 실효값 계산부(7)와;
저속의 용접속도를 실시간으로 계측하여 RS-485 통신을 통해 통신 변환부(9)로 전달하는 레이저 거리센서(8)와;
상기 레이저 거리센서(8)를 통해 계측되는 저속의 용접속도를 통신신호로 변환하여 RS-232 통신을 통해 제어부(11)로 전달하는 통신 변환부(9)와;
대각선 방향의 용접속도를 실시간으로 계측하여 RS-232 통신을 통해 제어부(11)로 전달하는 가속도센서(10)와;
상기 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출한 다음 패키지화하여 정해진 시간 간격을 두고 이더넷 모듈(12)을 통해 무선 송신부(13)로 전달하는 제어부(11)와;
상기 이더넷 모듈(12)을 통해 전송되어온 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 생산 관리 시스템에 전달하는 무선 송신부(13)와;
생산 관리 시스템 내에 구비된 상태에서 상기 무선 송신부(13)를 통해 정해진 시간 간격을 두고 송출되어 오는 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 수신하는 무선 수신부(21)와;
상기 무선 수신부(21)를 통해 수신된 용접 입열량 관련 각종 정보를 소정 프로그램을 이용하여 데이터 베이스화한 다음 서버(23)에 저장함은 물론 생산 관리자 PC(24)로 전달해 주는 생산 관리 제어부(22);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부(11)에서는 각종 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 직류 입열량과 교류 입열량을 각각 산출한 다음 총 입열량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어부(11)의 출력단자에는 제어부(11)에서 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 산출한 용접 입열량 관련 각종 데이터를 CAN 제어부(14)를 통해 CAN 통신으로 현장의 작업자에게 실시간으로 표시해 주기 위해 작업 현장에 설치된 표시부(15)를 더 연결시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표시부(15)에는 직류 전류 및 전압과, 교류 전압 및 전류, 직류 입열량과 교류 입열량 및 총 입열량이 각각 표시한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 레이저 거리센서(8)를 통신 변환부(9)와 RS-485 통신으로 인터페이스 할 때와, 상기 표시부(15)를 제어부(11)에서 CAN 통신으로 인터페이스할 때, 서브머지드아크용접(SAW)에 따른 대전류에 의한 노이즈에 대비하기 위해 절연회로부(91)(16)를 각각 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(11)에는 전송 패킷의 유실 방지를 위해, 상기 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출하여 패키지화한 후 자체 내의 메모리에 저장하여, 통신장애로 인해 패킷의 전송실패 시 재전송하는 기능을 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
여기서 미설명 부호 171은 AC 파워 서플라이이고, 172는 정류 및 평활부이며, 173은 소정의 직류전압(예를 들어 15V, 5V)을 출력하는 직류전압 출력부이다.
이와 같은 구성으로 된 본 발명 용접 입열량 자동 계측 시스템에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 기본적으로 작업 현장에는 전원 공급부(17)와 직류 전류 및 전압 검출센서(1)(2), 제 1 및 제 2 A/D 변환기(3)(4), 교류 전류 및 전압 검출센서(5)(6), 실효값 계산부(7), 레이저 거리센서(8), 통신 변환부(9), 가속도센서(10), 제어부(11) 및 무선 송신부(13)를 구비시키고, 생산 관리 시스템에는 무선 수신부(21)와 서버(23), 생산 관리자 PC(24) 및 생산 관리 제어부(22)를 설치하여 특정 작업자가 용접을 실시 할 때 해당 용접기의 용접 입열량을 원격지의 생산관리자가 실시간으로 알 수 있도록 함은 물론 원격 관리 시스템 내에 구비된 서버(23)에 그 정보들을 저장하여 두었다가 차후 분석자료 등으로 활용할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 전원 공급부(17)는 AC 파워 서플라이(171)와 정류 및 평활부(172) 및 직류전압 출력부(173)를 구비하고 교류전압을 소정의 직류 전압으로 정류하여 각부에 공급시켜 주는 기능을 수행한다.
또, 상기 직류 전류 및 전압 검출센서(1)(2)는 용접시 용접기로부터 용접 토치에 공급되는 직류 전류 및 직류 전압을 각각 검출하는 기능을 수행하고, 상기 제 1 및 제 2 A/D 변환기(3)(4)는 직류 전류 및 전압 검출센서(1)(2)를 통해 각각 아날로그 신호로 검출되는 직류 용접전류 및 용접전압을 디지털 신호로 변환시켜 제어부(11)로 전달하는 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 교류 전류 및 전압 검출센서(5)(6)는 용접시 용접기로부터 용접 토치에 공급되는 교류 용접전류 및 교류 용접전압을 각각 검출하는 기능을 수행하고, 상기 실효값 계산부(7)는 교류 전류 및 전압 검출센서(5)(6)를 통해 각각 검출되는 교류 용접전류 및 용접전압에 대한 실효값을 산출하여 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신으로 제어부(11)로 전달하는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기 레이저 거리센서(8)는 저속의 용접속도를 실시간으로 계측하여 RS-485 통신을 통해 통신 변환부(9)로 전달하는 기능을 수행하고, 상기 통신 변환부(9)는 레이저 거리센서(8)를 통해 계측되는 저속의 용접속도를 통신신호로 변환하여 RS-232 통신을 통해 제어부(11)로 전달하는 기능을 수행하게 된다.
이때, 후술하는 제어부(11)에서는 상기 레이저 거리센서(8)를 통해 계측된 다음 통신 변환부(9)를 통해 입력되는 저속의 용접속도(최대 3㎝/sec)를 정밀하게 계산하기 위해 일정주기(100msec)마다 거리의 차이를 계산한 후 이동 평균(moving average) 값 산출을 통해 용접속도를 계측하게 된다.
또한, 상기 가속도센서(10)는 대각선 방향의 용접속도를 실시간으로 계측하여 RS-232 통신을 통해 제어부(11)로 전달하는 기능을 수행하게 되는데, 상기 가속도센서(10)의 출력신호를 입력받은 제어부(11)에서는 칼만 필터(Kalman filter) 알고리즘을 이용하여 계측 오차를 최소화하게 된다.
한편, 상기 제어부(11)는 전술한 센서들 즉, 직류 전류 및 전압 검출센서(1)(2), 교류 전류 및 전압 검출센서(5)(6), 레이저 거리센서(8) 및 가속도센서(10)를 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출한 다음 패키지화하여 정해진 시간 간격을 두고 이더넷 모듈(12)을 통해 무선 송신부(13)로 전달하게 된다.
즉, 상기 제어부(11)에서는 각종 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 직류 입열량과 교류 입열량을 각각 산출한 다음 총 입열량을 산출한 다음 패키지화하여 정해진 시간 간격을 두고 이더넷 모듈(12)을 통해 무선 송신부(13)로 전달하게 기능을 기본적으로 수행하게 된다.
뿐만 아니라, 상기 제어부(11)에는 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출하여 패키지화한 후 자체 내의 메모리에 저장하여, 통신장애로 인해 패킷의 전송실패 시 재전송하는 기능도 수행하여 전송 패킷의 유실 방지하기도 한다.
또한, 상기 제어부(11)의 출력단자에는 작업 현장에 설치되는 표시부(15)를 더 연결시켜 주어, 상기 제어부(11)에서 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 산출한 용접 입열량 관련 각종 데이터를 CAN 제어부(14)를 통해 CAN 통신으로 현장의 작업자에게 실시간으로 표시(즉, 직류 전류 및 전압과, 교류 전압 및 전류, 직류 입열량과 교류 입열량 및 총 입열량이 각각 표시)해 줄 수 있도록 함으로써 작업자가 표시부(15)에 나타나는 각종 계측 데이터를 보면서 용접 시방서를 준수할 수 있어 과전류, 과전압 사용에 따른 용접 품질 저하를 예방(즉, 용접 품질을 대폭 향상)할 수 있을 뿐만 아니라 사상비용을 대폭 절감할 수 있는 것이다.
이때, 상기 통신 변환부(9) 내와, 상기 제어부(11)와 CAN 제어부(14) 사이에는 각각 절연회로부(91)(16)를 더 설치하여, 레이저 거리센서(8)를 통신 변환부(9)와 RS-485 통신으로 인터페이스 할 때, 또는 상기 표시부(15)를 제어부(11)에서 CAN 통신으로 인터페이스할 때, 서브머지드아크용접(SAW)에 따른 대전류에 의한 노이즈로 통신방해 또는 통신오류가 발생하는 것을 방지시켜 주는 것이 바람직하다.
또, 상기 무선 송신부(13)는 이더넷 모듈(12)을 통해 제어부(11)로부터 전송되어온 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 생산 관리 시스템에 전달하는 기능을 수행하게 되고, 상기 무선 수신부(21)는 생산 관리 시스템 내에 구비된 상태에서 상기 무선 송신부(13)를 통해 정해진 시간 간격(예를 들어 1초에 1번)을 두고 송출되어 오는 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 수신받아 생산 관리 제어부(22)로 전달해 주는 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 생산 관리 제어부(22)는 무선 수신부(21)를 통해 수신된 용접 입열량 관련 각종 정보를 소정 프로그램을 이용하여 데이터 베이스화한 다음 서버(23)에 저장함은 물론 생산 관리자 PC(24)로 전달해 주게 된다.
따라서, 특정 작업자가 용접을 실시 할 때 해당 용접기의 용접 입열량을 원격지의 생산관리자가 전용 관리화면 프로그램을 통해 실시간 모니터링 및 조회 가능하여 생산관리자가 특정 지역에서 용접중인 작업자의 용접 입열량을 실시간으로 정확히 알 수 있음은 물론 생산관리자가 분석자료로 활용할 수 있다,
뿐만 아니라, 작업 현장에서는 종래 수동계측에 따른 공수를 대폭 절감할 수 있어 인건비를 줄일 수 있음은 물론 용접 입열량의 계측에 따른 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있으며, 고 기량 작업자의 경험에 의존하는 용접조건을 과학적 데이터 기반으로 관리 및 표준을 정립할 수 있어 작업자의 고령화에 의한 기능계승 문제를 사전에 대비할 수 있는 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1, 2 : 직류 전류 및 전압 검출센서
3, 4 : 제 1 및 제 2 A/D 변환기
5, 6 : 교류 전류 및 전압 검출센서
7 : 실효값 계산부 8 : 레이저 거리센서
9 : 통신 변환부 91, 16 : 절연회로부
10 : 가속도센서 11 : 제어부
12 : 이더넷 모듈 13 : 무선 송신부
14 : CAN 제어부 15 : 표시부
17 : 전원 공급부 171 : AC 파워 서플라이
172 : 정류 및 평활부 173 : 직류전압 출력부
21 : 무선 수신부 22 : 생산 관리 제어부
23 : 서버 24 : 생산 관리자 PC

Claims (6)

  1. 교류전압을 소정의 직류 전압으로 정류하여 각부에 공급시켜 주는 전원 공급부와;
    용접시 용접기로부터 용접 토치에 공급되는 직류 전류 및 직류 전압을 각각 검출하는 직류 전류 및 전압 검출센서와;
    상기 직류 전류 및 전압 검출센서를 통해 각각 아날로그 신호로 검출되는 직류 전류 및 전압을 디지털 신호로 변환시켜 제어부로 전달하는 제 1 및 제 2 A/D 변환기와;
    용접시 용접기로부터 용접 토치에 공급되는 교류 전류 및 교류 전압을 각각 검출하는 교류 전류 및 전압 검출센서와;
    상기 교류 전류 및 전압 검출센서를 통해 각각 검출되는 교류 전류 및 전압에 대한 실효값을 산출하여 SPI 통신으로 제어부로 전달하는 실효값 계산부와;
    저속의 용접속도를 실시간으로 계측하여 RS-485 통신을 통해 통신 변환부로 전달하는 레이저 거리센서와;
    상기 레이저 거리센서를 통해 계측되는 저속의 속도를 통신신호로 변환하여 RS-232 통신을 통해 제어부로 전달하는 통신 변환부와;
    대각선 방향의 용접속도를 실시간으로 계측하여 RS-232 통신을 통해 제어부로 전달하는 가속도센서와;
    상기 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출한 다음 패키지화하여 정해진 시간 간격을 두고 이더넷 모듈을 통해 무선 송신부로 전달하는 제어부와;
    상기 이더넷 모듈을 통해 전송되어온 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 생산 관리 시스템에 전달하는 무선 송신부와;
    생산 관리 시스템 내에 구비된 상태에서 상기 무선 송신부를 통해 정해진 시간 간격을 두고 송출되어 오는 용접 입열량 관련 각종 정보를 무선으로 수신하는 무선 수신부와;
    상기 무선 수신부를 통해 수신된 용접 입열량 관련 각종 정보를 소정 프로그램을 이용하여 데이터 베이스화한 다음 서버에 저장함은 물론 생산 관리자 PC로 전달해 주는 생산 관리 제어부;로 구성한 것을 특징으로 하는 용접 입열량 자동 계측 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부에서는 각종 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 직류 입열량과 교류 입열량을 각각 산출한 다음 총 입열량을 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 입열량 자동 계측 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부의 출력단자에는 제어부에서 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 산출한 용접 입열량 관련 각종 데이터를 CAN 제어부를 통해 CAN 통신으로 현장의 작업자에게 실시간으로 표시해 주기 위해 작업 현장에 설치된 표시부를 더 연결시킨 것을 특징으로 하는 용접 입열량 자동 계측 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 표시부에는 직류 전류 및 전압과, 교류 전압 및 전류, 직류 입열량과 교류 입열량 및 총 입열량이 각각 표시한 것을 특징으로 하는 용접 입열량 자동 계측 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 통신 변환부 내와, 상기 제어부와 CAN 제어부 사이에 각각 절연회로부를 더 설치하여, 레이저 거리센서를 통신 변환부와 RS-485 통신으로 인터페이스 할 때, 또는 상기 표시부를 제어부에서 CAN 통신으로 인터페이스할 때, 서브머지드아크용접(SAW)에 따른 대전류에 의한 노이즈로 통신방해 또는 통신오류가 발생하는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 용접 입열량 자동 계측 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부에는 전송 패킷의 유실 방지를 위해, 상기 센서들을 통해 계측된 직류 및 교류 전압/전류와 속도 정보를 이용하여 용접 입열량을 산출하여 패키지화한 후 자체 내의 메모리에 저장하여, 통신장애로 인해 패킷의 전송실패 시 재전송하는 기능을 더 구비시킨 것을 특징으로 하는 용접 입열량 자동 계측 시스템.














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