KR20190048101A - 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템에 관한 것으로, 용접 헤드에 설치되어 센싱 데이터를 송신하는 송신부를 가지는 IMU센서와; 상기 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받는 수신부를 포함하며, 숙련된 용접사가 용접과정을 진행하는 과정에서, 입력되는 센싱 데이터를 분석하여 분석 데이터를 산출하고, 분석 데이터를 바탕으로 머신러닝의 학습 방식을 통해 용접사의 최적의 용접 패턴 데이터를 생성시키며, 각 용접과정의 최적의 용접 패턴 데이터들을 데이터베이스부에 저장하는 분석 저장 제어부와; 상기 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받는 수신부를 포함하며, 상기 분석 저장 제어부에 최적의 용접 패턴 데이터들이 저장된 상태에서, 용접사가 상기 최적의 용접 패턴 데이터들 중 하나의 용접 패턴을 실시간으로 진행하는 과정에서 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받아 실시간으로 입력되는 센싱 데이터를 현재 용접 패턴 데이터로 분석 변환시켜 현재 용접 패턴 데이터와 최적의 용접 패턴 데이터를 실시간으로 비교하여 현재 용접 패턴 데이터가 최적의 용접 패턴 데이터의 범위를 초과하거나 미만으로 벗어나게 되면 용접 불량 상태를 화면이나 소리 또는 진동을 통해 외부로 알려주는 비교 알림 제어부와; 상기 분석 저장 제어부와 비교 알림 제어부에 연결되어 현재의 용접 과정을 디스플레이하는 주 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템{Welding guide system for monitoring}
본 발명은 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접사의 실시간 작업 패턴과 기존 용접사의 작업 패턴에 대한 데이터베이스를 활용하여 용접사의 작업 능률 향상 및 용접사의 용접 교육에 사용할 수 있는 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 용접은 같은 종류의 금속재료를 가열, 용융시켜 서로 다른 두 재료의 원자 결합을 재배열하여 결합시키는 방법이다. 그리고 용접기술은 모재에 따른 적합한 용접 방법의 선택과 용접부에 공급되는 입열량의 조절 및 용접 각도, 위빙 등으로 구성되며 이는 용접의 품질과 밀접한 연관이 있다.
아울러 현재의 용접기술은 순수한 용접사의 능력에 의해 좌우되고 있다. 또한, 용접절차규격서(WPS) 및 시공승인기록(PQR)은 고가의 용접 장비에만 지원이 되며, 이때 측정방식은 용접의 시작점과 끝점의 거리를 사전에 입력하고 용접시 걸리는 시간을 통해 산출하는 평균속도 및 온도를 사용하고 추세이다.
그러나 실질적인 용접 상태를 평가하거나 개인의 용접 능력을 개선하기 위해서는 용접의 평균속도에 의한 입열량 확인은 현장에서 도움이 되지 않음에 따라, 현장에서는 빈번하게 용접 불량이 발생되는 문제점을 가지고 있었다.
대한민국 특허출원 제2014-0135689호. 대한민국 특허출원 제2012-0155485호. 대한민국 특허공개 제2017-28157호.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위한 안출된 것으로,
본 발명의 목적은, 실질적인 용접 상태 및 개인의 용접 능력을 개선에 유용한 용접의 순간 속도를 사용하여 실시간 입열량의 확인이 가능하며 용접사의 실시간 작업 패턴과 기존 용접사의 작업 패턴에 대한 데이터베이스를 활용하여 용접사의 작업 능률 향상 및 용접사의 용접 교육에 사용할 수 있는 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 “모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템”은 용접 헤드에 설치되어 용접사의 수동 용접시 용접 과정의 용접 상태를 센싱하고 센싱 데이터를 송신하는 송신부를 가지는 IMU센서와; 상기 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받는 수신부를 포함하며, 숙련된 용접사가 용접과정을 진행하는 과정에서, 입력되는 센싱 데이터를 분석하여 분석 데이터를 산출하고, 분석 데이터를 바탕으로 머신러닝의 학습 방식을 통해 용접사의 최적의 용접 패턴 데이터를 생성시키며, 각 용접과정의 최적의 용접 패턴 데이터들을 데이터베이스부에 저장하는 분석 저장 제어부와; 상기 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받는 수신부를 포함하며, 상기 분석 저장 제어부에 최적의 용접 패턴 데이터들이 저장된 상태에서, 용접사가 상기 최적의 용접 패턴 데이터들 중 하나의 용접 패턴을 실시간으로 진행하는 과정에서 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받아 실시간으로 입력되는 센싱 데이터를 현재 용접 패턴 데이터로 분석 변환시켜 현재 용접 패턴 데이터와 최적의 용접 패턴 데이터를 실시간으로 비교하여 현재 용접 패턴 데이터가 최적의 용접 패턴 데이터의 범위를 초과하거나 미만으로 벗어나게 되면 용접 불량 상태를 화면이나 소리 또는 진동을 통해 외부로 알려주는 비교 알림 제어부와; 상기 분석 저장 제어부와 비교 알림 제어부에 연결되어 현재의 용접 과정을 디스플레이하는 주 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 “모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템”의 상기 분석 저장 제어부로 입력되는 센싱 데이터는 용접 헤드의 동작시간, 기울기, 이동거리, 용접사의 용접 패턴, 위빙시 동작형태를 포함하고, 상기 분석 저장 제어부에서 산출되는 분석 데이터는 용접 헤드의 실시간 이동거리 및 시간을 사용하여 현재 용접 헤드의 순간 속도 데이터와, 용접 헤드의 기울기 정보를 통해 분석되는 위빙 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 “모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템”의 상기 분석 저장 제어부의 데이터베이스부에 저장되는 최적의 용접 패턴 데이터를 얻기 위한 머신러닝에 사용되는 데이터는, 상기 숙련된 용접사에게 얻어지는 분석 데이터, 실시간 용접 헤드의 기울기 및 순간 속도, 모재의 종류를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 “모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템”의 상기 분석 저장 제어부와 비교 알림 제어부에서는 상기 IMU센서에서 센싱 된 센싱 데이터를 분석하여 용접 헤드의 순간 속도, 입열량, 기울기의 정보를 상기 주 디스플레이부에 전송하여 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 용접사의 실시간 작업 패턴과 기존 용접사의 작업 패턴에 대한 데이터베이스를 활용하여 용접사의 작업 능률 향상 및 용접사의 용접 교육에 사용할 수 있게 함으로써, 용접 교육에 매우 적합한 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 최적의 용접 가이드 시스템을 나타낸 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템을 나타낸 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템은, 용접사의 실시간 작업 패턴과 기존 용접사의 작업 패턴에 대한 데이터베이스를 활용하여 용접사의 작업 능률 향상 및 용접사의 용접 교육에 사용할 수 있도록 하는 것이다. 따라서 본 발명에 따른 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템은, 용접 헤드에 설치되는 IMU센서(1), 분석 저장 제어부(21)와 비교 알림 제어부(22)로 구성되는 제어부(2), 및 주 디스플레이부(3)를 포함한다.
상기 IMU(Inertial Measurement Unit)센서는 용접 헤드(H)에 설치되어 용접사의 수동 용접시 용접 과정의 용접 상태를 센싱하고 센싱 데이터를 송신하는 것으로, 센싱 된 데이터를 송신하는 송신기를 포함한다. 아울러 상기 IMU센서(1)는 센싱 데이터를 정확하게 얻을 수 있도록 용접 헤드(H)의 용접 부분과 근접하게 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 분석 저장 제어부(21)는 IMU센서(1)에 송신되는 센싱 데이터를 입력받는 수신부를 포함한다. 그리고 상기 분석 저장 제어부(21)는 숙련된 용접사가 용접과정을 진행하는 과정에서, 입력되는 센싱 데이터를 분석하여 분석 데이터를 산출하는 분석 산출부를 포함한다.
아울러 상기 분석 저장 제어부(21)는 분석 산출부에서 분석 산출되는 분석 데이터를 바탕으로 머신러닝의 학습 방식을 통해 용접사의 최적의 용접 패턴 데이터를 생성시키는 최적의 용접 패턴 데이터 생성부를 더 포함한다. 또한 상기 분석 저장 제어부(21)는 최적의 용접 패턴 데이터 생성부에서 생성되는 각 용접과정의 최적의 용접 패턴 데이터들을 저장하는 데이터베이스부를 포함한다.
한편 상기 용접사의 용접과정을 분석 데이터를 산출하는 기초 자료로 사용할 수 있으나 용접시방서 규격집을 입력하고 저장한 후 상기 용접시방서 규격집의 데이터도 최적의 용접 패턴 데이터로 사용할 수 있다.
상기 분석 저장 제어부(21)로 입력되는 센싱 데이터는 많은 데이터를 얻을 수 있도록, 용접 헤드(H)의 동작시간, 기울기, 이동거리, 용접사의 용접 패턴(위빙폭, 위빙 시간, 좌우 이동각도, 좌우 멈춤 시간), 위빙시 동작형태(구형파, 삼각파, 정현파, 톱니파)를 포함하는 것이 바람직하다.
한편 용접헤드에 초음파센서 또는 레이저센서를 더 설치하여 용접헤드와 모재 사이의 거리를 측정할 수도 있다.
상기 분석 저장 제어부(21)에서 산출되는 분석 데이터는 정형화된 데이터를 얻을 수 있도록, 용접 헤드의 실시간 이동거리 및 시간을 사용하여 현재 용접 헤드(H)의 순간 속도 데이터와, 용접 헤드의 기울기 정보를 통해 분석되는 위빙 데이터로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 비교 알림 제어부(22)는 IMU센서(1)에 송신되는 센싱 데이터를 입력받는 수신부를 포함한다. 그리고 상기 비교 알림 제어부(22)는 분석 저장 제어부(21)에 최적의 용접 패턴 데이터들이 저장된 상태에서, 용접사가 상기 최적의 용접 패턴 데이터들 중 하나의 용접 패턴을 실시간으로 진행하는 과정에서 IMU센서(1)에 송신되는 센싱 데이터를 입력받아 실시간으로 입력되는 센싱 데이터를 현재 용접 패턴 데이터로 분석 변환시켜 현재 용접 패턴 데이터와 최적의 용접 패턴 데이터를 실시간으로 비교하여 현재 용접 패턴 데이터가 최적의 용접 패턴 데이터의 범위를 초과하거나 미만으로 벗어나게 되면 용접 불량 상태를 외부에 알려주게 구성된다.
따라서 상기 비교 알림 제어부(22)는 현재 용접 패턴 데이터와 최적의 용접 패턴 데이터를 실시간으로 비교하여 현재 용접 패턴 데이터가 최적의 패턴 데이터의 범위를 초과하거나 미만으로 벗어나게 되면, 화면으로 알려주는 디스플레이부(D), 또는 소리로 알려주는 스피커(S), 또는 진동을 통해 알려주는 진동소자(B)와 연결되는 것이 바람직하다. 한편 본 발명에는 미설명되어 있으나 LED를 설치하여 발광 또는 점멸시켜 작업자가 시각적으로 인지할 수 있도록 구조를 변경하여 사용할 수 있다.
아울러 상기 분석 저장 제어부(21)의 데이터베이스부에 저장되는 최적의 용접 패턴 데이터를 얻기 위한 머신러닝에 사용되는 데이터는, 최적의 용접 패턴 데이터를 얻을 수 있도록 상기 숙련된 용접사에게 얻어지는 분석 데이터, 실시간 용접 헤드의 기울기 및 순간 속도, 모재의 종류를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주 디스플레이부(3)는 분석 저장 제어부(21)와 비교 알림 제어부(22)에 연결되어 현재의 용접 과정을 디스플레이하는 역할을 한다.
그리고 상기 분석 저장 제어부(21)와 비교 알림 제어부(22)에서는 현재의 용접 상태를 용이하게 식별할 수 있도록, 상기 IMU센서(1)에서 센싱 된 센싱 데이터를 분석하여 용접 헤드(H)의 순간 속도, 입열량, 기울기의 정보를 상기 주 디스플레이부(3)에 전송하여 디스플레이하는 것이 바람직하다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템을 사용 상태를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템을 사용할 경우에는, 먼저, IMU센서(1)가 설치된 용접 헤드(H)를 잡고 숙련된 용접사가 용접과정을 진행한다. 그리고 숙련된 용접사가 용접과정을 진행하는 과정에서 IMU센서(1)에 송신되는 센싱 데이터는 상기 분석 저장 제어부(21)로 입력된다.
다음 상기 분석 저장 제어부(21)에서는 숙련된 용접사가 용접과정을 진행하는 과정에서 입력되는 센싱 데이터를 분석하여 분석 데이터를 산출하고, 분석 데이터를 바탕으로 머신러닝의 학습 방식을 통해 용접사의 최적의 용접 패턴 데이터를 생성시키며, 각 용접과정의 최적의 용접 패턴 데이터들을 데이터베이스부에 저장한다.
다음 상기와 같이 분석 저장 제어부(21)에 최적의 용접 패턴 데이터들이 저장된 상태에서, 숙련되지 않은 용접사가 최적의 용접 패턴 데이터들 중 하나의 용접 패턴을 실시간으로 진행하면, 상기 비교 알림 제어부(22)에서는 IMU센서(1)에 송신되는 센싱 데이터를 입력받아 실시간으로 입력되는 센싱 데이터를 현재 용접 패턴 데이터로 분석 변환시켜 현재 용접 패턴 데이터와 최적의 용접 패턴 데이터를 실시간으로 비교하여 현재 용접 패턴 데이터가 최적의 용접 패턴 데이터의 범위를 초과하거나 미만으로 벗어나게 되면 용접 불량 상태를 디스플레이부(D)의 화면이나 스피커(S)의 소리 또는 진동소자(B)의 진동을 통해 외부로 알려주는 과정을 통해 용접을 진행한다.
한편 본 발명에는 미설명되어 있으나 LED를 설치하여 발광 또는 점멸시켜 작업자가 시각적으로 인지할 수 있도록 구조를 변경하여 사용할 수 있다.
따라서 본 발명은 숙련되지 않은 용접사가 용접을 진행하는 과정에서 용접의 불량 상태를 알림을 통해 바로 인지할 수 있음에 따라, 본 발명은 용접사의 실시간 작업 패턴과 기존 용접사의 작업 패턴에 대한 데이터베이스를 활용하여 용접사의 작업 능률 향상 및 용접사의 용접 교육에 사용할 수 있는 유용한 발명이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
1 : IMU센서
2 : 제어부 3 : 주 디스플레이부
21 : 분석 저장 제어부 22 : 비교 알림 제어부

Claims (4)

  1. 용접 헤드에 설치되어 용접사의 수동 용접시 용접 과정의 용접 상태를 센싱하고 센싱 데이터를 송신하는 송신부를 가지는 IMU센서와;
    상기 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받는 수신부를 포함하며, 숙련된 용접사가 용접과정을 진행하는 과정에서, 입력되는 센싱 데이터를 분석하여 분석 데이터를 산출하고, 분석 데이터를 바탕으로 머신러닝의 학습 방식을 통해 용접사의 최적의 용접 패턴 데이터를 생성시키며, 각 용접과정의 최적의 용접 패턴 데이터들을 데이터베이스부에 저장하는 분석 저장 제어부와;
    상기 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받는 수신부를 포함하며, 상기 분석 저장 제어부에 최적의 용접 패턴 데이터들이 저장된 상태에서, 용접사가 상기 최적의 용접 패턴 데이터들 중 하나의 용접 패턴을 실시간으로 진행하는 과정에서 IMU센서에 송신되는 센싱 데이터를 입력받아 실시간으로 입력되는 센싱 데이터를 현재 용접 패턴 데이터로 분석 변환시켜 현재 용접 패턴 데이터와 최적의 용접 패턴 데이터를 실시간으로 비교하여 현재 용접 패턴 데이터가 최적의 용접 패턴 데이터의 범위를 초과하거나 미만으로 벗어나게 되면 용접 불량 상태를 화면이나 소리 또는 진동을 통해 외부로 알려주는 비교 알림 제어부와;
    상기 분석 저장 제어부와 비교 알림 제어부에 연결되어 현재의 용접 과정을 디스플레이하는 주 디스플레이부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분석 저장 제어부로 입력되는 센싱 데이터는 용접 헤드의 동작시간, 기울기, 이동거리, 용접사의 용접 패턴, 위빙시 동작형태를 포함하고,
    상기 분석 저장 제어부에서 산출되는 분석 데이터는 용접 헤드의 실시간 이동거리 및 시간을 사용하여 현재 용접 헤드의 순간 속도 데이터와, 용접 헤드의 기울기 정보를 통해 분석되는 위빙 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분석 저장 제어부의 데이터베이스부에 저장되는 최적의 용접 패턴 데이터를 얻기 위한 머신러닝에 사용되는 데이터는, 상기 숙련된 용접사에게 얻어지는 분석 데이터, 실시간 용접 헤드의 기울기 및 순간 속도, 모재의 종류를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분석 저장 제어부와 비교 알림 제어부에서는
    상기 IMU센서에서 센싱 된 센싱 데이터를 분석하여 용접 헤드의 순간 속도, 입열량, 기울기의 정보를 상기 주 디스플레이부에 전송하여 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 용접 가이드 시스템.
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