KR20160085288A - 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 분석 - Google Patents
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Abstract
용접 프로세스 영역의 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트는 용접 프로세스 영역 피처 또는 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터와 관련된 열 에너지 데이터 세트 출력을 산출하도록 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 프로세싱된다. 열 에너지 데이터 세트 출력은 시스템 사용자에게 디스플레이될 수 있고, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로의 시스템 사용자 입력에 의해 수정될 수 있다. 대안으로서 또는 이와 결합하여, 시스템 사용자 출력 및 입력, 열 에너지 데이터세트 출력, 또는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 출력된 열 에너지 데이터 세트로부터 산출된 데이터는 용접 프로세스 컨트롤러로 전전송되어, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템의 출력에 응답하여 용접 프로세스 내의 파라미터들을 조절할 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 용접 프로세스의 분석 및 제어에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 용접 영역 열 에너지 감지, 용접 프로세스의 파라미터에 대한 용접 영역 열 에너지 감지의 분석, 및/또는 열 에너지 감지 장치로부터 획득된 분석 및 보고받은 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림에 응답하여 감지된 용접 프로세스의 파라미터를 자동으로 또는 수동적으로 조절하는 것을 포함하는 용접 프로세스 분석 및/또는 제어에 관한 것이다.
용접 프로세스의 최적화를 위해서는 동시에 수 개의 파라미터에 대한 주의를 기울어야 한다. 다양한 상황에서, 이러한 파라미터들은 용접 프로세스 재료와 용접 프로세스 부속 장치 또는 장비 간의 공간적 및 열적 관계를 모두 포함한다. 용접 프로세스 재료는 스트립 또는 다른 스톡(stock) 재료, 튜빙, 용접봉, 또는 용접 프로세스에 사용되는 다른 재료를 포함할 수 있고, 용접 프로세스 부속 장치 또는 장비는 용접 롤 박스, 임피더(impeder), 맨드럴(mandrel), 냉각 라인, 재료 취급(material handling), 툴링(tooling), 용접 프로세스 재료 또는 장비를 다루기 위한 로봇 암 어셈블리, 유도 코일 및 전기 접촉 팁과 같은 용접 열원, 용접 유닛, 파워 서플라이 유닛, 및 다른 프로세스 부속 장치 및 장비를 포함할 수 있다.
한 타입의 용접 프로세스는 전기 저항 용접(ERW)으로 알려져 있는데, 이는 스트립 스톡으로부터 튜브 및 파이프와 같은 튜브형 물품 또는 제품의 심(seam)을 용접하기 위해 사용될 수 있다. ERW 프로세스는 또한 I-빔 및 T-빔과 같은 공학적 구조 섹션 또는 제품을 용접하기 위해 사용될 수 있다. 튜브형 제품을 위한 ERW 프로세스는 유도를 통해 또는 전극을 직접 적용하여 스트립 가장자리에 전류를 흐르게 하는 것을 포함한다. 공급된 전류는 그 스트립 가장자리를 가열시키고, 그 후 스트립 가장자리는 용접 박스로 보내져 함께 가압된다.
도 1a 및 도 1b는 ERW의 한 예를 도시하는데, 여기서 튜브(113)는 스트립이 단방향 화살표의 방향으로 전진하고, 스트립의 가장자리 부분을 함께 가압하도록 양방향 화살표로 표시된 방향으로 압력이 가해짐에 따라, 용접 심(117)을 형성하도록 용접점(115)에서 함께 가압되는 금속 스트립으로부터 형성된다. 도 1a에서, 스트림의 가장자리를 함께 가압함으로써 형성된 "V"(V자) 형상의 영역 둘레의 금속 내에 전류를 유도하기 위해 유도 코일(121)에 (도면에 도시되지 않은) 적절한 AC 전원으로부터의 유도 전력이 공급될 수 있다. 유도된 교류 전류는 튜브의 외측 둘레를 흐른 후, 도 1a에 도시된 (점선으로 도시된) 전형적인 플럭스 라인(119)으로 표시된 바와 같이 개방된 V자 형상의 가장자리를 따라 용접점(115)으로 흐른다. 이 "V" 형상의 영역의 길이(23)는 용접점과 가장 가까운 코일의 단부와 용접점 사이의 거리와 동등한 최대값을 가질 수 있다.
도 2는 본 예에서 교류, 또는 다른 예에서 직류일 수 있는 전류원에 연결된 열 서플라이로서, 유도 코일(121)이 한 쌍의 컨택트(전극)(8 및 9)로 대체된 것을 제외하면 도 1a 및 도 1b의 프로세스와 유사한 ERW의 한 예를 도시한다. 도 2는 한 쌍의 금속 스트립(10 및 11)의 가장자리 면 또는 도 1의 프로세스에서처럼 튜브를 형성하도록 변형되어 있는 단일 금속 스트립의 마주보는 가장자리 면일 수 있는 한 쌍의 가장자리 면(2 및 3)을 함께 용접점(1)에서 단접(forge welding)하는 것을 도시한다. 가장자리 면(2 및 3)은 화살표(4) 방향으로 진행되고, 용접점(1)보다 앞에서 갭(5)만큼 이격되어 있다. 몇몇 프로세스에서, "근접 효과(proximity effect)"를 이용하기 위해, 이 갭은 비교적 작고, 가장자리 면 사이의 각도(6)는 대략 2 내지 7도이거나, 또는 프로세스에 적절하다고 생각되는 다른 각도일 수 있다. 용접 심(7)은 용접점(1)을 따라가면서 나타난다. 본 예에서, 고 주파수의 전류, 예컨대, 적어도 10kHz 주파수의 전류는 갭(5)의 일측에 있는 일 컨택트(8) 및 갭(5)의 타측에서 있는 타 컨택트(9)를 가지는 부분 또는 부분들의 상면(10 및 11)과 미끄러짐 가능하게 접촉하는 한 쌍의 컨택트(8 및 9)에 의해 가장자리 면(2 및 3)에 공급된다. 컨택트(8)는 가장자리 면(2)과 인접하고, 컨택트(9)는 가장자리 면(3)과 인접한다. 일반적으로, 가장자리 면과 각각의 컨택트 사이에 도시된 바와 같이 소량의 이격이 존재한다. 컨택트(8 및 9)로부터, 고 주파수의 전류는 상기 부분 또는 부분들에서 복수의 연속 경로를 따라 가장자리 면(2 및 3)으로 흐르는데, 각각의 컨택트에 대한 경로 중 오직 3개의 경로(16-17-18 및 19-20-21)만이 도 2에 점선으로 도시되어 있다. 직류 또는 저 주파수의 전류의 경우, 각각의 경로 내의 전류량은 각각의 경로의 저항에 의해서만 판정되고, 그러므로 각각의 경로 내의 전류는 유의미하게 변하지 않는다. 그러나, 고 주파수의 전류의 경우, 각각의 경로 내의 전류의 크기는 표면 효과(skin effect)로 인해 직류 저항보다 큰 각각의 경로의 저항 뿐만 아니라 각각의 경로의 리액턴스에 의해 판정된다.
본 발명의 하나의 목적은 스톡 스트립이 튜브형 제품으로 용접되는 전기 저항 용접 프로세스를 포함하는 전기 저항 용접 프로세스 또는 퓨전 용접 프로세스(fusion welding process)을 포함할 수 있는 용접 프로세스에서 용접 영역에 대한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
하나의 형태에서, 본 발명은 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템 및 방법이다. 열 에너지 감지 장치는 용접 프로세스 영역의 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 캡처한다. 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템은 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대한 열 에너지 데이터 세트 출력을 산출하도록 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 프로세싱되는 용접 프로세스 영역의 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 수신한다. 열 에너지 데이터 세트 출력은 용접 프로세스 영역의 공간적 피처(feature) 및/또는 용접 프로세스 영역의 열 에너지 데이터를 포함한다. 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 출력은 열 에너지 데이터 세트 출력의 디스플레이를 위해 시스템 사용자 출력 장치로 제공될 수 있고, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로의 시스템 사용자 입력을 위해 제공될 수 있다. 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 용접 프로세스 제어 출력은 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 용접 프로세스 제어 출력에 응답하여 용접 프로세스 파라미터들을 조절하기 위해 용접 프로세스 컨트롤러로, 열 에너지 데이터 세트 출력, 또는 그 열 에너지 데이터 세트 출력으로부터 도출된 용접 프로세스 데이터를 전송하기 위해 제공될 수 있다. 용접 프로세스 제어 입력은 용접 프로세스 컨트롤러 출력 데이터를 수신하기 위한 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 제공될 수 있고, 이 용접 프로세스 컨트롤러 출력 데이터에 응답하여, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템은 열 에너지 데이터 세트 출력 또는 그 열 에너지 데이터 세트 출력으로부터 도출된 용접 프로세스 데이터를 전송할 수 있다.
다른 형태에서, 본 발명은 디지털 적외선 카메라 또는 다른 열 센서와 같은 열 에너지 감지 장치이다. 디지털 적외선 카메라 또는 다른 열 센서에 대한 환경적 제어를 달성하기 위해 보호 인클로저가 제공된다. 열 센서에서 타겟까지의 시야 경로(sight path)는 가스 퍼지(gas purge), 양의 기압 흐름, 또는 시야 경로의 하나 이상의 물리적 격납(containments), 또는 이들의 조합을 이용하여 제어된다. 이 시야 경로는 또한 하나 이상의 전면 미러 및 시야 경로의 물리적 격납을 이용하여 하나 이상의 장애물 둘러가도록 조정될 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 형태들이 본 명세서 및 첨부된 청구항에 나열되어 있다.
도면은 본 명세서와 함께 본 발명을 실시하기 위한 하나 이상의 제한하지 않는 모드들을 보여준다. 본 발명은 도시된 배치 및 도면의 내용으로 제한되지 않는다.
도 1a 및 도 1b는 유도 코일이 용접 열원으로 사용되는 전기 저항 용접 프로세스의 일례를 도시한다.
도 2는 한 쌍의 컨택트 또는 전극이 용접 열원으로 사용되는 전기 저항 용접 프로세스의 일례를 도시한다.
도 3은 전기 저항 용접 프로세스에 사용되는 전형적인 용접 프로세스 스트립 재료 및 용접 프로세스 장비를 도식적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템을 통한 전기 저항 용접 프로세스에서의 샘플 열 에너지 데이터 또는 데이터 스트림에 대한 타겟 용접 영역의 한 예를 도식적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템에 사용되는 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터를 위한 용접 프로세스 영역 내에 위치하는 선택된 관심 영역의 일례를 도식적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템의 일례의 블록 다이어그램이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명의 열 감지 장치의 예, 및 그 장치의 열 에너지 센서에서부터 용접 프로세스 영역과 같은 타겟까지의 시야 경로를 도시한다.
도 1a 및 도 1b는 유도 코일이 용접 열원으로 사용되는 전기 저항 용접 프로세스의 일례를 도시한다.
도 2는 한 쌍의 컨택트 또는 전극이 용접 열원으로 사용되는 전기 저항 용접 프로세스의 일례를 도시한다.
도 3은 전기 저항 용접 프로세스에 사용되는 전형적인 용접 프로세스 스트립 재료 및 용접 프로세스 장비를 도식적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템을 통한 전기 저항 용접 프로세스에서의 샘플 열 에너지 데이터 또는 데이터 스트림에 대한 타겟 용접 영역의 한 예를 도식적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템에 사용되는 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터를 위한 용접 프로세스 영역 내에 위치하는 선택된 관심 영역의 일례를 도식적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템의 일례의 블록 다이어그램이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명의 열 감지 장치의 예, 및 그 장치의 열 에너지 센서에서부터 용접 프로세스 영역과 같은 타겟까지의 시야 경로를 도시한다.
본 발명은 용접 프로세스에서 용접 에어리어 또는 영역의 열 에너지를 감지하고, 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림으로부터의 데이터를 프로세싱하는 시스템 및 방법을 포함한다.
도 6에 도식적으로 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 예에서, 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템(50)은 용접 프로세스 영역이 그 장치에 의해 탐지 가능하도록 배치된 열 카메라와 같은 열 에너지 감지 장치 또는 다른 열 감지 측정 장치(52)(대체로 "열 에너지 감지 장치라 함); 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서(54)(대체로 "용접 데이터 어레이 또는 용접 스트림 프로세싱 시스템"이라 함); (키보드, 조이스틱, 터치 패드 및 터치 스크린 또는 다른 적절한 사용자 입력 장치)와 같은 시스템 사용자(오퍼레이터) 입력 장치(56); 및 (비디오 디스플레이, 및/또는 스택 광 지시기(stack light indicator) 또는 다른 적절한 사용자 출력 장치와 같은) 시스템 사용자 출력 장치(58)를 포함한다. 용어 "열 이미징 및 프로세싱 시스템"은 본 명세서에서 "열 에너지 감지 및 프로세싱 장치"라고도 불린다. 용어 "용접 이미지 프로세싱 시스템"은 본 명세서에서 "용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템"이라고도 불린다. 용어 "사용자 입력 장치"는 본 명세서에서 "용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치"라고도 불린다. 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템은 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54) 내의 디지털식 저장 장치에 저장될 수 있는 또는 원격의 저장 위치 또는 장치로부터 액세스될 수 있는, 일련의 알고리즘, 커맨드, 및/또는 이미지 또는 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 분석 소프트웨어 코드(이하 대체로 "용접 감지 프로세스 소프트웨어"라 함)를 실행한다. 용어 "용접 이미징 프로세스 소프트웨어"는 본 명세서에서 "하나 이상의 용접 감지 프로세스 소프트웨어" 프로그램이라 불린다. 다르게 언급되지 않았다면, 여기 개시된 열 에너지 프로세싱은 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러 또는 다른 적절한 컴퓨터 프로세서와 같은 적절한 컴퓨터 프로세서를 가진 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 내의 용접 감지 프로세스 소프트웨어에 의해 달성된다. 열 카메라 또는 다른 열 에너지 감지 장치에 의해 수신된(캡처된) 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림은 용접 프로세스 영역의 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 산출하기 위해, 적절한 데이터 습득률(acquisition rate)로, 예컨대, 열 카메라 비디오 스트림에 대하여 초당 50 프레임으로, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로 입력되는데, 이러한 열 에너지 감지 장치 데이터 습득률로 한정되지는 않는다. 각각의 프레임 또는 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 구성하는 디지털 데이터 포인트는 그 프레임 또는 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 내의 각각의 디지털 데이터 포인트에 대한 코딩된 열 에너지 강도 값이고, 여기서, 각각의 데이터 포인트는, 예컨대, 열 에너지 감지 장치로부터의 각각의 입력 픽셀과 일치할 수 있다. 감지된 그리고 입력된 열 에너지 방사선 범위에 대응하는 온도 범위는 대체로 큰데, 예컨대, 감지되고 분석되는 특정 용접 프로세스에 따라 서브-앰비언트(sub-ambient)(0 - 25℃) 내지 2,000℃이다. 이러한 디지털 데이터 포인트는 디지털 신호 프로세싱(DSP) 또는 다른 수단을 이용하여, 예컨대, 시야 내에 증기, 연기, 유체, 후두둑 떨어지거나(splatter) 간헐적인 장애물의 존재로 인한 신호 잡음을 디지털식으로 및/또는 수학적으로 제거하기 위해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 프로세싱될 수 있다. 이러한 디지털 데이터 포인트는 용접 프로세스; 달성된 용접 프로세스 온도 또는 열 에너지; 입력된 용접 프로세스 열의 크기의 열 에너지 데이터, 용접 에어리어 내의 열 에너지의 분포, 및 용접 프로세스 영역 내의 선택된 용접 프로세스 피처 및 용접 프로세스 영역 내의 용접 프로세스 장치의 기하학적 구조를 산출하기 위해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 프로세싱될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터는, 예컨대, 용접 감지 프로세스 소프트웨어에 의한, "상대적 비-히트(Relative Vee-Heat)"의 측정 및 산출을 포함할 수 있다. "상대적 비-히트"는 전기 저항 용접 "열 입력"의 일련의 가능한 측정값 중 하나의 상대적 측정값으로서 사용된다. "상대적 비-히트"는 전기 저항 용접에서 용접 V형 에어리어의 가중치 적용된 열 특성으로 정의된 단위없는(unit-less) 파라미터이다. 이 단위없는 파라미터의 값은 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트의 분석을 기초로 용접 감지 프로세스 소프트웨어에 의해 계산된다. 상대적 비-히트는 전기 저항 용접 동안, 프로세스 제어를 위한 일련의 가능한 파라미터 중 하나의 파라미터로서 사용될 수 있다.
열 에너지 감지 장치는 초점 길이 및 시야 옵션을 제공하기 위해 타겟에서부터 열 에너지 감지 장치까지의(시야 경로라 함) 열 에너지의 전달을 방향조절 또는 수정하기 위한 여러 가지 애퍼어처, 렌즈, 또는 다른 수단(시야 경로 엘리먼트라 함)을 포함할 수 있고, 렌즈는 광학적 적외선 신호 강화 또는 필터링을 제공하는 갈륨 비소(Gallium Arsenide)와 같은 재료로 만들어질 수 있다. 렌즈는 증기, 연기, 또는 다른 오염물의 존재로 인한 신호 잡음을 더 줄이기 위해 필터링을 강화하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 열 에너지 감지 장치에 의해 용접 프로세스 영역으로부터 나오는 열 에너지 방사선을 간접적으로 보는 것이 달성될 수 있도록 전면 반사 미러가 본 발명의 몇몇 실시예에서 사용될 수 있다. 게다가, 에어 퍼지(air purge), 양의 기압 흐름을 가지는 사이트 튜브(sight tube), 에어 나이프, 제어된 대기(controlled atmosphere)를 가지는 인클로저, 및/또는 다른 유사한 장치가 열 에너지 감지 장치 및 시야 경로 엘리먼트를 오염물 및 다른 찌꺼기가 없도록 유지하기 위해 사용될 수 있다.
도 7a에 도식적으로 도시된 본 발명의 하나의 실시예에서, 열 에너지 감지 장치는 카메라 또는 열 에너지 센서 주변 환경으로부터 보호를 위한 보호 인클로저(53) 내에 배치된 디지털 적외선 카메라 또는 다른 타입의 열 에너지 센서(52)를 이용하는 열 에너지 감지 장치(51)를 포함한다. 디지털 적외선 카메라 또는 다른 타입의 열 에너지 센서의 열 에너지 입력 센서(52a)에서부터 용접 프로세스 영역과 같은 타겟 부분(90)까지의 시야 경로(55)는, 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에 대한 도 7b에 도시된 사이트 튜브 또는 다른 시야 경로 구조(59)를 통한 시야 경로의 물리적 격납 및 시야 경로(55) 내에서의 가스 퍼지 또는 양의 기압 흐름을 이용하여 제어될 수 있다. 도 7c에 본 발명의 다른 실시예에 도시된 바와 같이, 보호 인클로저(53)와 타겟(90) 사이의 시야 경로의 일부분은 필요에 따라 구부러진 또는 다른 비선형적 기하학적 구조를 포함하는 사이트 튜브(59a) 내에 하나 이상의 표면 미러(57a 및 57b)를 이용하여 하나 이상의 장애물(92)을 둘러가도록 조정될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 시야 경로는 디지털 적외선 카메라 또는 다른 타입의 열 에너지 센서의 열 에너지 입력 센서(52a)로 열 에너지 스트림을 보내기 위해 내부 전반사(TIR: total internal reflection) 현상을 통해 작동하는 케이블 또는 튜브, 예컨대, 가시광 신호의 경우에 광섬유 케이블을 이용하여 연속적으로 조정될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 열 에너지 입력 센서(52a)가 연기, 거품, 물, 증기, 김 서림(mist) 및 먼지와 같은 환경적 요인에 의해 타겟까지의 시야 경로 내의 간헐적 장애물에 의해 발생되는 원치않는 신호 잡음을 물리적으로 제어하고, 그리고 그 간헐적 장애물과 연관된 전자기 스펙트럼 내의 특정 파장 범위를 필터링함으로써 원치않는 신호 잡음을 전자기적으로 제어하기 위해, 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 필터, 및/또는 하나 이상의 윈도우가 시야 경로 내에 제공될 수 있다.
입력된 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트는 각각의 시간 순서대로의 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 내의 고 대비 피처(high-contrast feature)(예컨대, 데이터 세트 내의 점, 선, 및 다른 열 에너지 관련 기하학적 구조 피처)를 식별하여 고 대비 피처의 대비 맵을 산출하기 위해, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해, 용접 감지 프로세스 소프트웨어에 의해 디지털식으로 프로세싱될 수 있다. 오퍼레이터(시스템 사용자)는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에, 선택 가능한 열 에너지 프로세스 타입, 및 바람직하다면, 기하학적 구조(용접 프로세스 영역 피처)를 복원하기 위해 용접 감지 프로세스 소프트웨어를 실행하는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 선택 가능한 시간에 또는 튜브 길이 구간(interval)마다 자동 식별되고 연속적으로 모니터될 수 있는 감지된 용접 지역의 특정 피처 또는 데이터 어레이 내의 일반적인 관심 영역 및 비디오 스크린과 같은 적절한 사용자 출력 장치상에 오퍼레이터에게 디스플레이하기 위해 출력될 수 있는 센서 시스템에 대한 데이터 습득률과 일치하는 열 에너지 데이터(용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터)를 입력할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치는 데이터 어레이 열 에너지 데이터 출력을 위한 하나 이상의 목표 열 에너지 데이터 값에 대한 사용자의 입력 명시(specification); 데이터 어레이 열 에너지 데이터 출력을 위한 목표 열 에너지 데이터에 대한 수용 가능한 범위에 대한 사용자의 입력 명시; 하나 이상의 용접 부분의 설정 세부사항(예컨대, V자의 길이, V자의 각도, 용접 롤 위치, 임피더 위치, 또는 용접 부분의 다른 관련 양상(aspect))에 대한 사용자의 입력 명시; 및 용접 프로세스에서 용접되고 있는 제품의 하나 이상의 세부사항의 사용자의 입력 명세를 위한 수단을 포함한다. 예를 들어, 사용자의 입력 명시를 위한 수단은 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의한 하나 이상의 용접 감지 프로세스 소프트웨어의 실행 동안 터치 스크린 디스플레이상으로 사용자에게 디스플레이되는 입력 데이터 필드일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치는 선택적으로 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치 및 주 사용자 입력 스테이션으로부터 물리적으로 떨어져 있는 원격의 용접 감지 프로세스 소프트웨어 액세스 감시 및 제어 장치일 수 있는데, 여기서, 하나 이상의 시스템 사용자 입력 장치는, 예컨대, 용접 프로세스 라인 및 주 사용자 입력 스테이션에서 떨어진 위치에 또는 방안에 또는 그곳에서 떨어진 현장의 별도의 위치에 배치될 수 있다 원격의 감지 및 제어 장치는 하드와이어 연결, 예컨대, 유선 이더넷 링크 또는 적절한 무선 연결에 의해 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템에 연결될 수 있다.
도 6에서, 링크(72)는 적절한 통신 링크를 통해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54) 내에서 디지털화되는 아날로그 출력 또는 열 에너지 감지 장치의 출력에서 디지털화되는 적어도 하나의 열 에너지 감지 장치(52) 열 에너지 데이터를 나타낸다. 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54)은 선택적으로 적절한 통신 링크를 통해 장치(52)로 신호들을 출력할 수 있다, 예컨대, 장치(52)로 센서 위치 컨트롤을 출력할 수 있다. 링크(74)는 별도의 사용자 출력 장치(58)(이 예에서는 디스플레이 스크린(58))를 나타내고, 링크(76)는 하나 이상의 사용자 입력 장치(본 예에서는 키보드 및 마우스(56))를 나타낸다. 대안의 실시예에서, 사용자 출력 및 입력 장치는 유선 또는 적절한 무선 양방향 통신 링크 중 하나를 통해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템과 통신하는 디스플레이 터치 스크린과 같은 단일 장치로 결합될 수 있다. 링크(79)는 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54)과 용접 프로세스 컨트롤러(62) 사이의 단방향(컨트롤러(62)로의 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54) 출력) 또는 양방향 통신 링크를 나타낸다. 용접 프로세스 컨트롤러(62)는 적절한 컴퓨터 프로세싱 장치, 예컨대, 유도 용접 장치의 컴포넌트로서 제공되는 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC)일 수 있다. 용접 프로세스 컨트롤러(62)는 통신 링크(80)를 통해, 용접 프로세스 컨트롤러(62)로의 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54) 입력에 응답하여, 밀(mill) 프로세스 라인(64)으로 신호를 출력한다. 링크(80)가 양방향 통신 링크이면, 프로세스 라인(64)은 라인 속도와 같은 프로세스 라인 변수들을 용접 프로세스 컨트롤러(62)로 링크(80)를 통해 출력할 수 있고, 차례로 용접 프로세스 컨트롤러(62)는 그 프로세스 라인 변수들을 링크(79)를 통해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로 출력할 수 있다. 링크(78)는 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54)과 프로세스 라인(64) 사이의 단방향(프로세스 라인(64)으로의 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54) 출력), 또는 양방향 통신 링크 중 하나를 나타낸다. 예를 들어, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54)은 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템이 수용 가능한 허용공차 값을 벗어난 상태를 식별한 때, 단접되고 있는 튜브형 제품의 세로 방향의 길이를 따른, 스프레이 페인트 마킹과 같은 용접선 마킹 장치를 작동시키기 위해 용접 프로세스 편차 신호를 전송한다. 본 발명의 모든 예에서, 각각의 통신 링크는 하드 와이어링(구리 또는 광) 또는 적절한 무선 통신 링크, 또는 이들의 조합에 의해 전달되는 개별적인 또는 다중송신 방식의(multiplexed) 물리적 신호 경로를 나타낸다.
도 3은 전형적인 전기 저항 용접 프로세스 파라미터 및 말려져 용접되어 튜브형 제품이 되는 스톡 스트립(90)을 위한 프로세스 장치를 도식적으로 도시한다. 즉, 스톡 스트림이 도면에서 좌측에서 우측으로 이동할 때 스톡 스트립에 압력을 가하여 용접된 심(51)을 야기하는 (전형적으로 도시되지 않은 용접 박스 내에 설치된) 포지 롤(30); 점선으로 도시된 유도 코일(32) 및 한 쌍의 전기 컨택트(34a 및 34b)의 일반적인 위치; V자 부분의 꼭지점(40), 반드시 포지 롤(30)의 대략적인 중심선(CL)에 있는 포지(또는 용접) 점(43); V자 부분의 각도(42); 및 스톡 스트립이 포지 롤에 접근함에 따라 마주보는 V자형 가장자리(44a 및 44b)를 형성하는 스톡 스트림의 마주보는 에지를 도시한다.
전기 저항 용접 프로세스에 대하여, 열 에너지 감지는 가열된 스트립 에지(44a 및 44b)의 적어도 일부분이 탐지 가능하도록, 도 4에서 점선의 박스를 경계로 하는 용접 프로세스 영역(21)을 겨냥한다(direct). 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림은 V자 부분의 가열된 에지(44a 및 44b), 및 탐지 가능하다면 V자 부분의 꼭지점(40), 포지 점(43) 및 용접 롤(30)의 위치에 대한 열 에너지 데이터를 캡처한다. 뜨거운 용접 V자형 가장자리와 V자형 가장자리 아래에 있는 튜브의 더 차가운 내부 영역(또는 V자형 가장자리 아래의 튜브 내의 선택적인 임피더의 상면) 간의 열 에너지 데이터의 대비, 또는 다른 용접 프로세스 영역 배경 피처는, 예컨대, 단색 또는 다색 비디오 디스플레이 또는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 출력 장치상에 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 오퍼레이터에게 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 출력(용접 프로세스 영역 피처로서 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 출력)상에 선명하게 형성된 고 대비 라인으로 디스플레이될 수 있다. 이러한 열 에너지 데이터의 고 대비 변동은 용접 감지 프로세스 소프트웨어를 실행하는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 디지털식으로 자동으로 식별될 수 있고, 마주보는 V자형 가장자리는 용접 감지 프로세스 소프트웨어의 실행에 의해 마주보는 V자형 가장자리의 곡선화(curvilinearization)로부터 프로세싱 시스템 출력 디스플레이된 데이터 어레이 평면상의 두 곡선으로서 계산될 수 있다. 도 4에서 V자 부분의 꼭지점(40)인 이 곡선들의 교점은 용접 감지 프로세스 소프트웨어에 의해 계산될 수 있고, 마주보는 V자형 가장자리를 나타내는 이들 곡선간의 각도도 또한 용접 감지 프로세스 소프트웨어에 의해 V자형 각도(42)로서 계산될 수 있다. 용접 프로세스에 사용되는 유도 코일 또는 컨택트 팁(일반적으로 용접 열 엘리먼트라고도 함)의 위치(좌표)는 용접 감지 프로세스 소프트웨어를 실행하는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템을 통해, 및/또는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치를 통한 사용자 입력을 통해, 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 변동 및/또는 열 카메라 감지 장치의 경우에 픽셀의 이미지 대비에 의해 유사하게 판정될 수 있다. 분석되는 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 각각에 대하여 용접 프로세싱 시스템에 의해 오퍼레이터에게 출력될 수 있는 위치 데이터(상대적 용접 부분 위치 데이터, 예컨대, V자 부분, 용접점, 용접 열 엘리먼트의 V자형으로 마주보는 단부, 및 롤 상대 위치)는: (1) 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시된 유도 코일(32)의 가장자리(32a)(또는 대안으로서 전기 컨택트(34a 및 34b))에서 대략적으로 시작하고 V자 부분의 꼭지점(40)에서 끝나는 V자 부분의 길이(23); (2) V자 부분의 각도(42); 및 V자 부분의 꼭지점(40) 위치를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 자동 식별 및 분석된 모든 기하학적 구조 피처는 또한 오퍼레이터에 의해 수동적으로 식별 및 분석될 수도 있다.
기하학적 구조 및 위치 데이터(용접 프로세스 영역 피처)는 V자 부분의 길이, V자 부분의 각도 및 V자 부분의 꼭지점 위치를 포함하는 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트의 열 에너지 데이터 어레이 출력의 변화 및 변동을 모니터하기 위해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 추적되고 추세화(trend)될 수 있다. 용접 감지 프로세스 소프트웨어에 의한 각각의 파라미터의 변화 및 변동의 분석은 오퍼레이터에게 최적이 아닌 용접 프로세스 컨트롤 및 제품 품질을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, (불안정한 또는 "숨 쉬는" V자 부분에 의해 발생되는) V자 부분의 각도 변화는 스트립 폭의 지시자로서 중요하며, 튜브 성형을 균일하게 하고, 스트립 라인 공급 속도를 일정하게 하고, 용접 롤에 의해 가해지는 포지 압력을 일정하게 한다.
여기 개시된 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대한 열 에너지 데이터 어레이 출력은 일반적으로 용접 프로세스 영역 피처라고도 하는 기하학적 구조 위치를 포함하는 용접 프로세스 영역 피처를 포함한다. 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대한 열 에너지 데이터 어레이 출력은 또한 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터를 포함할 수 있다.
관심 영역(ROI)은 각각 관심 영역(ROI3, ROI2 및 ROI1)에 대하여 도 5에 도식적인 예로서 도시된 바와 같이, 가열된 마주보는 V자형 가장자리를 따라, V자 부분 꼭지점에서, 그리고 용접된 심 지점에서, 용접 프로세싱 시스템에 의해 자동으로 또는 용접 프로세싱 시스템으로의 오퍼레이터 입력에 의해 수동적으로 선택될 수 있다. 점선의 직사각형 박스로 식별되는 이러한 관심영역 내의 데이터 포인트(예컨대, 열 카메라 감지 장치의 경우에 픽셀)의 어레이에 의해 표시되는 열 에너지 강도는 수학적으로 그 평균이 구해지고, 부가적인 수학적 프로세싱을 통해, 이러한 복수의 관심 영역들은 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각으로부터 단일 열 에너지 데이터 스트림을 만들어내는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 합산된 가중치 적용된 평균(또는 다른 수학적 알고리즘)으로 결합될 수 있다. 가중치 적용된 단일 열 에너지 데이터 스트림은, 예컨대, 열 에너지 감지 시야 내의 냉각제, 증기 또는 연기, 아크, 또는 용접 프로세스에 의해 발생되는 다른 이례적인 것, 및 적어도 일시적으로 열 에너지 감지 시야를 가리는 것을 처리함으로써, 발생되는 산발적 열 에너지 변동을 물리적으로 또는 디지털식으로 필터링하여 용접 프로세스 영역의 실제적인 열 변동을 반영하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터는 절대 열 에너지 값이 아니라 상대 열 에너지 강도를 기초로 할 수 있다(절대 열 에너지 값의 하나의 예는 온도일 수 있다). 제공된 모든 필수적인 변수를 알고 있다면, 절대 온도 측정이 가능하지만, 열 소스(물체, 예컨대, 용접프로세스 부분 피처)의 방출된 방사 열 에너지를 기초로 하는 상대 열 에너지 강도의 사용은 그 물체의 실제 열 에너지 상태의 더 일정하고 정확한 표현을 제공한다. 이러한 이유로, 열 카메라 감지 장치의 경우에, (적외선) 열 이미징 카메라는 물체의 적외선 강도(즉, 방사된 열 에너지)를 측정할 수 있다. 탐지된 소스들의 열 에너지는 식 1에서 합산된다.
EI = EE + ET + ER - EL + C (식 1)
식 1에서, 측정된(탐지된) 입사 에너지, EI는 열 소스로부터 방출된 열에너지, EE와, 원격 소스로부터 타겟 물체를 통해 전달된 열 에너지, ET와, 이웃한 소스로부터 반사된 열 에너지, ER의 합에서, 주변 대기에 의한 투과, 산란, 및 흡수로 인한 모든 손실, EL을 빼고, 다른 손실 및 여기 언급되지 않았으나 특정 용접 프로세스에 대하여 결정될 수 있는 다른 손실 및 에너지 추가를 포함할 수 있는, 몇몇 보정 계수, C를 더한 값에 의존한다. EI는 재료 특성 복사율을 알고 있을 때 절대 온도로 변환될 수 있다. 물체 또는 재료의 복사율은 여러 조건들 중에서도 재료의 표면 마감, 재료 성분, 재료의 온도, 및 관심 적외선 파장 범위의 함수이다. 타겟 재료의 온도 변동을 포함하는 임의의 프로세싱에 대하여, 타겟 재료의 복사율은 반드시 변한다. 통상적으로 임의의 주어진 재료에 대하여 모든 온도, 성분, 표면 마감, 파장, 및 다른 관련 조건에 대한 복사율을 알지 못하기 때문에, 열 에너지 감지 장치에 의해 탐지된 순(raw) 입사 에너지를 기초로 하는 상대 열 에너지 값이 열 에너지의 비접촉 감지를 통해 판정된 때 절대 온도보다 그 프로세스의 열 특성의 더 신뢰성 있고 반복 가능한 표현을 제공할 수 있다.
본 발명은 특정 용접 프로세스에 적합하다고 간주될 때 절대 온도 측정에 의존할 수도 있다. 본 발명은 또한 용접 프로세스 제어 및 감시를 위해 상대 열 에너지 데이터를 채용한다. 열 에너지 데이터(열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 출력)는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 적절한 디지털 데이터 저장 장치로 출력될 수 있다. 열 에너지 데이터는 실시간으로 또는 선택적 오퍼레이터 용접 프로세스 스텝인 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트의 복수의 데이터 세트들의 평균값으로, 또는 사용자 입력을 통해 또는 사용자 입력 없이 용접 감지 프로세스 소프트웨어에 의해 식별된 최적화 파라미터의 사전 결정된 세트로서 디지털 데이터 저장 장치에 기록될 수 있다. 출력된 열 에너지 데이터 출력은 선택된 알람 포인트를 기초로 하는 용접 프로세스 제어를 허용하기 위해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 추적될 수 있고, 이로 인해, 제한하는 것은 아니지만, 용접 전력 크기 및/또는 주파수, 스트립 프로세스 라인 공급 속도; 용접 설비(롤 포지션 및 용접 박스 구성 포함); 포지 압력; (퓨전 용접 프로세스에서) 컨택트 또는 유도 코일 위치 또는 전극 위치; 프로세스 냉각제 흐름 및 위치; 선택적인 임피더 위치 및 기능; V자 부분의 길이 및 용접전 열 "흡수(soak)" 시간; 열 입력을 포함하는 용접 프로세스 파라미터, 및 포지(또는 퓨전) 용접 위치는 예상되는 열 에너지 값보다 높거나 낮은 경향에 대해 수동적으로 또는 자동으로 보상하도록 조절된다. 예를 들어, 자동 전력 조절은 용접 프로세스 시스템 평형(equilibration)을 고려하기 위해 그리고 모든 비정상적으로 높거나 낮은 열 에너지 측정값이 적절하게 무시됨을 보장하기 위해 중간 파워 조절을 통해 또는 증가하는 파워 레벨에서 지연된(드웰(dwell) 지연) 조절을 통해 이루어질 수 있다. 드웰 지연은 비례 적분 미분(proportional-integral-derivative) 루프, 저장된 제품 레시피(product recipe), 피드백 및 피드 포워드 프로그램, 및/또는 다른 적절한 수단을 이용하여 특정 용접 프로세스 시스템에 맞추어 조절될 수 있다. 데이터 추세화는 시간(시간 스탬프) 또는 거리(생산되는 튜브형 제품의 길이)의 함수로서, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 수행될 수 있다. 자동 용접 프로세스를 위해, 필요하다면, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템의 열 에너지 데이터 세트 출력을 용접 프로세스 컨트롤러와 호환 가능한 용접 프로세서 입력으로 변환하기 위해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템과 용접 프로세스 컨트롤러로의 입력부 사이에 인터페이스 컨트롤 장치(데이터 변환기)가 제공될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 컨트롤러 출력을 수신하기 위한 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세스 시스템 컨트롤 입력; 열 에너지 데이터 세트 출력에 대한 타겟 열 에너지 데이터 값을 명시한 사용자 입력; 및 용접 프로세스 컨트롤러로의 열 에너지 데이터 세트 출력을 기초로 하는 열 에너지 감지 및 프로세스 시스템에서 비례 이득 제어(proportional gain control) 또는 비례 적분 미분 제어가 사용된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 용접 프로세스 영역 피처 및 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터를 포함하는 열 에너지 데이터 세트 및 이들로부터 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54)에 의해 분석된 용접 프로세스 파라미터는 용접 프로세스 컨트롤러가 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템(54)으로부터의 입력 데이터를 기초로 하나 이상의 용접 프로세스 파라미터를 조절할 수 있도록 용접 프로세스 시스템(60) 내의 용접 프로세스 라인(64)을 컨트롤하기 위해 (직접적으로 또는 데이터 변환기를 통해) 용접 프로세스 컨트롤러(62)로 전송될 수 있다.
이 용접 프로세스 영역은 용접 프로세스 열 에너지 데이터 및 용접 프로세스 영역 피처의 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로부터의 열 에너지 데이터 세트에 대한 하나의 용접 프로세스 영역을 보여준다. 다른 경계의 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세스 부분, 예컨대, 열 에너지 감지를 위한 관심 영역의 선택은, 예컨대, 용접 감지 프로세스 소프트웨어 내에 하나 이상의 경계가 있는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세스 부분의 선택을 위한 알고리즘을 포함함으로써 미리 정해질 수도 있고, 또는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템을 통해 또는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템과 통신하는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 외부의 컴퓨터 시스템을 통해, 데이터 기록 및 추세화를 위해 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로의 오퍼레이터 입력에 의해 수동적으로 선택될 수도 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 출력은 또한 데이터 로그 및 열 에너지 데이터 세트 출력의 적어도 하나의 추세 차트를 포함할 수 있고, 이로 인해, 열 에너지 데이터 세트는 용접 프로세스 내의 시간 기간, 용접 프로세스에서 용접되고 있는 제품(예컨대, 튜브)의 길이, 및/또는 용접 프로세스에서 용접되고 있는 제품의 고유 제품 식별자(예컨대, 제품의 고유 바코드 또는 다른 코드 마커)의 함수로서 표현될 수 있다.
본 발명의 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템 및 방법은 고주파 용접 및 (고주파 또는 다른 용접 프로세스를 이용하는) 튜브형 제품의 용접과 같은 연속적인 용접 프로세스를 위한 프로세스 제어 및 프로세스 감시에 특히 적용 가능하며, 여기서 용접 부분 열 입력(용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터) 및 기하학적 구조/포지셔닝(용접 프로세스 영역 피처)는 프로세스 품질에 중요한 변수이다.
본 발명의 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템 및 방법은 안정한 용접 프로세스 상태, V자 부분의 각도, V자 부분의 꼭지점 및 용접 품질을 보장하기 위해 고주파 용접 프로세스에서 용접 V자 부분을 감시하는데 특히 적용 가능하다. 본 발명의 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템 및 방법은 또한 전극 팁의 위치를 감시하기 위해 전극 기반의 퓨전 용접 프로세스를 감시하는데 적용될 수 있고, 이는 사람의 개입 없이 전극 위치의 조절을 가능하게 할 로봇 또는 자동 용접 오퍼레이션을 위해 유용할 수 있다.
상술한 용접 프로세스 영역 피처 및 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터와 더불어, 본 발명의 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템은 스트립 가장자리와 반대측 가장자리의 열 입력 차; (사용된다면) 임피더 성능 및 앞서 다르게 서술되지 않은 용접 프로세스 영역과 관련된 기하학적 구조의 용접 프로세스 영역 피처 또는 열 에너지 피처를 감시하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 용접 프로세스는 용접 프로세스 영역의 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 감지하고; 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 내에서 용접 감지 프로세스 소프트웨어 프로그램을 실행하고; 용접 프로세스 영역의 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로 전송하고; 그 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대하여, 적어도 하나의 용접 프로세스 영역 피처 또는 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터를 포함하는 열 에너지 데이터 세트 출력을 산출하고; 그리고 그 열 에너지 데이터 세트 출력을 용접 프로세스 시스템 인터페이스로 전송함으로써 제어된다. 용접 프로세스 시스템 인터페이스는 시스템 사용자 입력 장치 또는 용접 프로세스 시스템 제어 장치를 포함할 수 있다.
밀(mill)은 원재료를 받아서 그 원재료를 중간 또는 최종 제품으로 변환하기 위한 프로세싱 단계들을 적용하는 기계 또는 기계군이다. 예를 들어, 전기 저항 용접 튜브 밀에 대하여, 원재료는 하나의 코일의 스트림을 포함하고, 기계군은 스트림을 튜브 형상으로 성형하는 도구; 튜브 심의 마주보는 가장자리를 접합시키기 위한 용접기; 프로세스 가열 장비; 프로세스 변형 보정(straightening) 장비; 프로세스 크기 또는 형상 조절 장치; 및 인라인(in-line) 전단기 또는 톱과 같은 튜브 절단 수단, 또는 다른 적절한 장비를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 열 에너지 데이터 세트 출력은 밀 프로세스 시스템으로 전송될 수 있고, 밀 프로세스 시스템을 통해 밀 프로세스 인디케이터 시스템은 정해진 프로세스 컨트롤 한계를 벗어난 때 부적합한 제품을 식별하거나 표시하도록 개시될(촉발될) 수 있다. 밀 프로세스 시스템은 각각의 컴포넌트들이 밀 상의 다른 컴포넌트로부터의 입력 및 출력을 수신하도록 전용 프로그램, 서버, 다이렉트 링크, 또는 다른 적절한 수단을 통해 밀 컴포넌트들을 연결하는 임의의 수단일 수 있다. 밀 프로세스 시스템의 한 예에서, 인라인 점검 시스템은 부적합한 제품이 존재할 때 프로세스 라인을 따라 이동하는 제품을 페인트로 마킹하는 페인트 마킹 시스템으로 신호를 출력할 수 있다. 밀 프로세싱 시스템의 두번째 예에서, 밀은 제품 레시피 회수 및 추적성을 위해 다른 밀 컴포넌트로 출력을 보내거나 또는 그로부터 출력을 수신하기 위해 바코드 라벨링 및 판독 시스템이 장착될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 밀 컷팅 시스템으로의 열 에너지 데이터 세트 출력은, 예컨대, 스크랩을 줄이고 품질 보장 샘플링을 향상시키기 위해 절단 길이 및 전기 용접 주파수에 대한 변경을 개시하기(촉발시키기) 위해 사용될 수 있다. 밀 컷팅 시스템은 길이 절단(cut-to-length) 제품, 프리컷(pre-cut) 제품, 품질 보장 목적 또는 다른 목적을 위한 샘플링을 위해 사용되는 인라인 전단기 또는 컷오프 톱일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 용접 프로세스 열 에너지 데이터는 프로세스 변동성을 예상하고 줄이기 위한 예측 알고리즘을 포함하여, 프로세스 변동성을 판정하기 위한 보조 데이터 프로세싱을 수행하기 위해 기록될 수 있다. 보조 데이터 프로세싱은 별도의 소프트웨어를 이용한 데이터 세트의 통계적 분석, 별도의 소프트웨어를 이용한 비디오 또는 이미지 파일의 이미지 분석, 열 에너지 데이터로부터 보고서를 생성하는 것, 스크랩 무게 및 비용, 파워 사용량 및 파워 효율, 물 소모량 및 효율, 밀 툴링 성능 및 마모율 또는 용접 프로세스와 관련된 다른 유사한 파라미터와 같은 파라미터들을 계산하기 위해 열 에너지 데이터를 다른 밀 데이터 값과 결합하는 것을 포함할 수 있다.
용어 "일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각"은 프로세싱된 일련의 데이터 세트가 프로세싱 시스템에 의해 수신된 일련의 데이터 세트와 동등한지 여부와는 무관하게, 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 프로세싱되는 일련의 데이터 세트를(예컨대, 열 카메라 센서를 위한 비디오 내의 프레임들을) 설명하기 위해 사용된 것이다. 즉, 이 용어는 모든 수신된 데이터 세트의 프로세싱; 수신된 데이터 세트의 선택적 프로세싱(예컨대, 모든 두번째 수신된 세트); 또는 일련의 수신된 데이터 세트의 일괄 프로세싱(batch processing)을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "용접 프로세스 시스템 인터페이스"는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 또는 출력 장치 또는 용접 프로세스 컨트롤러를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "전송"은 일반적으로 하드와이어 연결 또는 적절한 신호 프로토콜을 통한 무선 연결에 의한 전송을 의미한다.
상기 설명에서, 설명의 목적으로, 예시 및 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 요구사항 및 몇몇 특정 세부사항이 나열되었다. 그러나, 하나 이상의 다른 예시 또는 실시예들이 이러한 특정 세부사항 중 일부가 없이도 실시될 수 있음이 당업자들에게는 명백할 것이다. 서술된 특정 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하기 위해 제공된 것이 아니다.
본 명세서 전체에서, "하나의 예 또는 실시예", "하나 이상의 예 또는 실시예" 또는 "다른 예 또는 실시예"에 대한 언급은, 예를 들어, 특정 피처가 본 발명을 실시함에 있어 포함될 수 있음을 의미한다. 설명에서, 다양한 본 발명의 형태의 이해를 돕고 본 개시물을 간소화할 목적으로 다양한 피처들이 설명을 위해 종종 하나의 예, 실시예, 도면 또는 그 설명에서 함께 그룹화되어 있다.
본 발명은 바람직한 예 및 실시예에 관하여 서술되었다. 명백하게 언급된 것 이외의 동등물, 대안 및 수정도 가능하며 그 또한 본 발명의 범위 내에 속한다.
Claims (33)
- 열 에너지 감지 장치로서,
디지털 적외선 카메라 또는 다른 열 센서;
상기 디지털 적외선 카메라 또는 상기 다른 열 센서에 환경 제어를 제공하는 보호 인클로저;
상기 디지털 적외선 카메라 또는 상기 다른 열 센서로부터 타겟까지의 시야 경로로서, 가스 퍼지, 양의 가스압 흐름 및 상기 시야 경로의 하나 이상의 물리적 봉쇄(containments) 중 적어도 하나에 의해 제어되는 상기 시야 경로; 및
하나 이상의 장애물 둘레로 상기 시야 경로를 조정하기 위해 상기 시야 경로의 상기 하나 이상의 물리적 봉쇄와 협력하는 하나 이상의 전면 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 에너지 감지 장치. - 제1 항에 있어서, 제한하는 것은 아니지만 연기, 거품, 물, 증기, 김 서림(mist) 김 먼지로 인한 상기 시야 경로 내의 간헐적 가로막음에 기인하는 원치 않는 신호 잡음을 물리적으로 제어하기 위해 그리고 하나 이상의 특정 파장 범위에 대한 필터링에 의해 원치 않는 신호 잡음을 전자기적으로 제어하기 위해 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 필터 및/또는 하나 이상의 윈도우를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 에너지 감지 장치.
- 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템으로서,
용접 프로세스 영역의 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 캡처하는 열 에너지 감지 장치; 및
하나 이상의 용접 감지 프로세스 소프트웨어 프로그램을 실행하는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템을 포함하고, 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템은 상기 용접 프로세스 영역의 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 수신하고, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각은 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대한 열 에너지 데이터 세트 출력을 산출하도록 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 프로세싱되는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템. - 제3 항에 있어서, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트는 복사율, 시야 각 및 주변 조명 레벨의 영향을 받지 않고, 상기 복사율의 사용자 입력을 요구하지 않는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제3 항에 있어서, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트는 온도 값을 포함하는 용접 열 에너지 또는 용접 열 입력을 나타내기 위해 상대 다중 비트 함수로 변환되는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제3 항에 있어서, 적어도 하나의 시스템 사용자 출력 장치로의 상기 열 에너지 데이터 세트의 디스플레이를 위한 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 출력을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제3 항에 있어서, 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로의 시스템 사용자 입력을 위한 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치를 더 포함한 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제6 항에 있어서, 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 출력은 상기 열 에너지 데이터 세트 출력의 적어도 하나의 추세 차트 및 데이터 로그를 더 포함하고, 그로 인해 상기 적어도 하나의 데이터 세트 출력은 상기 용접 프로세스 내의 시간 기간, 상기 용접 프로세스에서 용접되고 있는 튜브형 제품의 길이, 및/또는 상기 용접 프로세스에서 용접되고 있는 제품의 고유 제품 식별자의 함수로서 표현될 수 있는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제7 항에 있어서, 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치는 멀리 떨어진 제어 시스템에 무선 또는 이더넷 링크를 통해 액세스되거나, 또는 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치 및 주 사용자 입력 스테이션으로부터 떨어진 방 또는 위치에 있는 원격의 용접 감지 프로세스 소프트웨어 프로그램 액세스 모니터링 및 컨트롤 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제7 항에 있어서, 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 장치는:
상기 열 에너지 데이터 세트 출력에 대한 하나 이상의 목표 열 에너지 데이터 값을 규정하는 제1 사용자 입력 필드;
상기 열 에너지 데이터 세트 출력에 대한 상기 목표 열 에너지 데이터 값에 대한 수용 가능한 범위를 규정하는 제2 사용자 입력 필드;
하나 이상의 용접 에어리어 설정 상세를 위한 제3 사용자 입력 필드; 및
상기 용접 프로세스에서 용접되고 있는 제품의 하나 이상의 상세에 대한 제4 사용자 입력 필드를 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템. - 제3 항에 있어서, 상기 열 에너지 데이터 세트 출력을 용접 프로세스 컨트롤러로 전송하기 위한 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 용접 프로세스 컨트롤 출력을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제3 항에 있어서, 하나 이상의 용접 프로세스 컨트롤러 출력을 수신하기 위한 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 용접 프로세스 컨트롤 입력을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제12 항에 있어서, 프로세스 파라미터 유닛 스케일(unit scale)을 매칭시키도록 상기 하나 이상의 용접 프로세스 컨트롤러 출력을 수정하기 위한 스케일링 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제12 항에 있어서, 비례 이득 제어 또는 비례 적분 미분 컨트롤을 포함하고, 상기 비례 이득 제어 또는 비례 적분 미분 컨트롤은: 상기 하나 이상의 프로세스 컨트롤러 출력을 수신하기 위한 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 컨트롤 입력; 상기 열 에너지 데이터 세트 출력에 대한 하나 이상의 목표 열 에너지 데이터 값을 규정하는 사용자 입력; 및 용접 프로세스 컨트롤러로의 상기 열 에너지 데이터 세트 출력을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제3 항에 있어서, 상기 열 에너지 데이터 세트 출력은 적어도 하나의 용접 프로세스 영역 피처를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제3 항에 있어서, 상기 열 에너지 데이터 세트 출력은 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제3 항에 있어서, 상기 열 에너지 데이터 세트 출력은 상기 용접 프로세스 에어리어의 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트의 상기 열 에너지 데이터 세트 출력의 변동에 대하여 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 저장 및 분석되는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제17 항에 있어서, 용접 프로세스 변수에 의해 초래된 원치 않는 신호 잡음의 디지털 및 수학적 데이터 필터링을 더 포함하고, 상기 용접 프로세스 변수는 제한하지는 않지만 연기, 거품, 증기, 김 서림 및 먼지를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제15 항에 있어서, 상기 용접 프로세스는 튜브를 위한 전기 저항 용접 프로세스이고, 상기 적어도 하나의 용접 프로세스 영역 피처는 한 쌍의 V자형 가장자리 아래에 놓인 상기 튜브의 내부 영역, 상기 한 쌍의 V자형 가장자리 아래 상기 튜브 내에 배치된 임피더의 표면, 및 용접 에어리어; 용접 V자 부분; 상기 한 쌍의 V자형 가장자리를 형성하는 제1 용접 V자형 가장자리, 및 상기 제1 용접 V자형 가장자리 맞은편의 제2 용접 V자형 가장자리; V자형 용접점; V자형 심 포인트, 및 V자형 꼭지점과 가장 가까운 한 쌍의 용접 롤 중 적어도 하나; 및 상기 용접 V자 부분과 가장 가까운 용접 열 엘리먼트의 V자형 마주보는 단부 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 용접 프로세스 영역 배경 피처의 적어도 하나의 열 에너지 대비 데이터 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제19 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열 에너지 대비 데이터 어레이는 상기 용접 V자 부분의 상기 제1 용접 V자형 가장자리와 상기 제2 용접 V자형 가장자리 간의 제1 열 에너지 대비 데이터 어레이 및 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각으로부터의 상기 하나 이상의 용접 프로세스 영역 배경 피처를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제19 항에 있어서, 상기 용접 프로세스는 전기 저항 용접 프로세스이고, 상기 열 에너지 데이터 세트 출력은 적어도 하나의 시스템 사용자 출력 장치로 출력되는 상대 용접 영역 포지셔닝 데이터를 더 포함하고, 상기 상대 용접 영역 포지셔닝 데이터는 상기 적어도 하나의 열 에너지 대비 데이터 어레이로부터 용접 V자 부분의 상기 제1 용접 V자형 가장자리와 상기 제2 용접 V자형 가장자리의 곡선화(curvilinearization)로부터 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템의 의해 계산되고, 상기 상대적 용접 프로세스 포지셔닝 데이터는 V자 부분의 길이, V자 부분 상대 위치, V자형 용접점 상대 위치, 상기 용접 열 엘리먼트 및 롤의 V자형으로 마주보는 단부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제16 항에 있어서, 상기 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터는 상기 용접 프로세스 영역 내에 위치하는 열 에너지 용접 관심 영역으로부터 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 내의 상기 하나 이상의 용접 감지 프로세스 소프트웨어 프로그램의 실행에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제22 항에 있어서, 상기 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터는 상대 비-히트(Vee-Heat)의 측정 및 산출을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제22 항에 있어서, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각은 하나의 어레이의 픽셀을 포함하고, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에서 상기 열 에너지 용접 관심 영역 내의 상기 하나의 어레이의 픽셀 각각에 할당된 절대적 또는 상대적 열 에너지 값은 상기 하나 이상의 용접 감지 프로세스 소프트웨어 프로그램을 실행하는 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 단일 관심 영역 절대적 또는 상대적 열 에너지 값으로 평균화되어, 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로부터 출력된 열 에너지 용접 영역 데이터는 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대한 일련의 상기 단일 관심 영역 절대적 또는 상대적 열 에너지 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제16 항에 있어서, 상기 용접 프로세스 영역 열 에너지 데이터는 상기 용접 프로세스 영역 내에 위치하는 복수의 열 에너지 용접 관심 영역으로부터 상기 하나 이상의 용접 감지 프로세스 소프트웨어 프로그램의 실행에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제25 항에 있어서, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각은 하나의 어레이의 픽셀을 포함하고, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에서의 상기 복수의 열 에너지 용접 관심 영역 각각에서의 상기 하나의 어레이의 픽셀 각각에 할당된 절대적 또는 상대적 열 에너지 값은 상기 하나 이상의 용접 감지 프로세스 소프트웨어 프로그램을 실행하는 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템에 의해 단일 절대적 또는 상대적 열 에너지 값으로 평균화되고, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에서의 모든 상기 복수의 열 에너지 용접 관심 영역 내의 상기 단일 절대적 또는 상대적 열 에너지 값은 축적된(collective) 가중치 적용된 평균 절대적 또는 상대적 열 에너지 값으로서 수학적으로 합산되어, 적어도 하나의 시스템 사용자 출력 장치로 출력되는 상기 열 에너지 용접 영역 데이터는 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대한 상기 축적된 가중치 적용된 평균 절대적 또는 상대적 열 에너지 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제25 항에 있어서, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각은 하나의 어레이의 픽셀을 포함하고, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에서의 상기 복수의 열 에너지 용접 관심 영역의 일부인 상기 어레이 내의 픽셀 각각에 할당된 절대적 또는 상대적 열 에너지 값은 축적된(collective) 가중치 적용된 평균 절대적 또는 상대적 열 에너지 값으로서 수학적으로 합산되는, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에서의 모든 상기 복수의 열 에너지 용접 관심 영역 내의 절대적 또는 상대적 열 에너지 프로파일을 나타내는 곡선 또는 한 무리의 곡선을 산출하도록 프로세싱되어, 상기 열 에너지 용접 영역 데이터는 적어도 하나의 시스템 사용자 출력 장치로 출력되고, 상기 열 에너지 용접 영역 데이터는 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대한 일련의 상기 축적된 가중치 적용된 평균 절대적 또는 상대적 열 에너지 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 제16 항에 있어서, 상기 용접 프로세스 열 에너지 데이터는 상기 용접 프로세스 영역 내에 위치하는 열원(thermal source)의 복사율을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 위한 열 에너지 감지 및 프로세싱 시스템.
- 용접 프로세스를 제어하는 방법으로서,
용접 프로세스 영역의 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트를 감지하는 단계;
용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 내의 용접 감지 프로세스 소프트웨어 프로그램을 실행하는 단계;
상기 용접 프로세스 영역의 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각을 상기 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템으로 전송하는 단계;
적어도 하나의 용접 프로세스 영역 피처 또는 용접 프로세스 영역 열에너지 데이터를 포함하는, 상기 일련의 시간 순서대로의 열 에너지 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 세트 각각에 대한, 열 에너지 데이터 세트 출력을 산출하는 단계;
상기 열 에너지 데이터 세트 출력을 용접 프로세스 시스템 인터페이스로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 제어하는 방법. - 제29 항에 있어서, 상기 용접 프로세스 시스템 인터페이스는 용접 데이터 어레이 또는 데이터 스트림 프로세싱 시스템 사용자 입력 또는 출력 장치, 또는 용접 프로세스 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 제어하는 방법.
- 제29 항에 있어서, 상기 열 에너지 데이터 세트 출력을 밀 프로세스 시스템으로 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 밀 프로세스 시스템은 하나 이상의 컨트롤 한계를 벗어난 부적합한 밀 제품의 식별 또는 마킹을 착수하기 위한 인티케이터 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 제어하는 방법.
- 제29 항에 있어서, 상기 열 에너지 데이터 세트를 밀 컷팅 시스템으로 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 밀 컷팅 시스템은 밀 제품의 절단 길이 변경 또는 전기 용접 주파수의 변경을 착수하기 위한 컨트롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 제어하는 방법.
- 제 29 항에 있어서, 프로세스 변동성을 판정하기 위해 보조 데이터 프로세싱을 위한 용접 프로세스 열 에너지 데이터를 기록하는 방법을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 프로세스를 제어하는 방법.
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