KR20230038365A - Method for detecting defect of spot welding employing ultrasonic sensor - Google Patents

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KR20230038365A KR1020210121207A KR20210121207A KR20230038365A KR 20230038365 A KR20230038365 A KR 20230038365A KR 1020210121207 A KR1020210121207 A KR 1020210121207A KR 20210121207 A KR20210121207 A KR 20210121207A KR 20230038365 A KR20230038365 A KR 20230038365A
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Abstract

An embodiment relates to a method for detecting weld defects using an ultrasonic sensor. Specifically, the weld detection method uses an ultrasonic device to inspect the quality of a spot weld, and the device includes an ultrasonic sensor (probe), a flaw detector, and a PC. In this case, the ultrasonic probe uses water as a delay line, probes with a soft silicone membrane with improved durability, and transmits and receives ultrasonic signals just by applying a small amount of liquid. In addition, non-destructive inspection using ultrasonic waves is an inspection method that makes it easy to detect discontinuities inside an inspection object. There are several methods of transmitting ultrasonic waves, but here, quality evaluation is performed by examining a melted part of the spot weld using a reflection method. In one embodiment, good products and defective products are effectively determined based on the echo pulse characteristics of a liquid-applied ultrasonic signal. Therefore, through this, an embodiment provides a spot weld defect inspection and welding quality management method that enables comprehensive inspection, and does not destroy a welded part, directly inspects the welded part without pre- and post-processing processes, and inspects and evaluates the quality of all welded parts in real time, so the reliability of a resistance spot welding process is improved by applying the method directly to the field.

Description

초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법{Method for detecting defect of spot welding employing ultrasonic sensor}Method for detecting defect of spot welding employing ultrasonic sensor}

본 명세서에 개시된 내용은 스팟(spot) 용접부의 품질을 판정하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스팟 용접부의 품질을 모니터링할 경우에, 스팟 용접부에서 초음파 신호를 수집 분석하여 품질 여부를 판정하는 것이다.The content disclosed herein relates to a technique for determining the quality of a spot weld, and more particularly, when monitoring the quality of a spot weld, collects and analyzes ultrasonic signals from the spot weld to determine whether or not the quality exists. .

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, material described in this section is not prior art to the claims in this application, and inclusion in this section is not an admission that it is prior art.

일반적으로, 차체 한 대당 요구하는 저항 스팟 용접(resistant spot welding, 이하 spot 용접) 공정의 수는 약 2,000~3,000점 정도이고, 최근 레이저 용접(Laser welding)과 아크용접(ARC welding), 에폭시를 이용한 접합(Adhesive bonding), 마찰교반 용접(FSW)등의 다양한 용접법을 적용하고 있으나, 자동화 측면 등에서 스팟 용접의 사용율은 최소 2,000 점 이상으로 유지하는 편이다.In general, the number of resistant spot welding (hereinafter referred to as spot welding) processes required per car body is about 2,000 to 3,000 points. Although various welding methods such as adhesive bonding and friction stir welding (FSW) are applied, the use rate of spot welding tends to be maintained at least 2,000 points in terms of automation.

그리고, 차체 경량화와 내식성 향상을 위해 비강도가 높은 고강도강(AHSS : Advanced high strength steel) 판재와 아연도금 강재의 사용률이 증가하고 있다. 그런데,ㅇ고강도 강판의 높은 합금성분비는 일반 저탄소강 저항 점 용접부에 비해 많은 용접결함을 일으키는 원인이기도 하다. 또한,ㅇ내식성 향상을 위해 도금되는 아연(Zn)층은 스팟 용접 팁의 선단경 변화를 가속화 시키고 전류밀도를 저하시키는 원인으로 작용하기도 한다.In addition, the use rate of advanced high strength steel (AHSS) plates and galvanized steel materials with high specific strength is increasing in order to reduce the weight of the vehicle body and improve corrosion resistance. However, the high alloy composition ratio of high-strength steel sheet is also the cause of many welding defects compared to general low-carbon steel resistance spot welding. In addition, the zinc (Zn) layer plated to improve corrosion resistance accelerates the change in the tip diameter of the spot welding tip and acts as a cause of lowering the current density.

그래서, 차제 제조시 적용하는 스팟 용접부 전체를 비파괴 검사하고 선단경 변화(용접 타점의 증가에 따른 용접성 불 균일 발생)에 따른 용접품질 제어를 필요로 한다.Therefore, it is necessary to perform a non-destructive inspection of the entire spot welded part applied during vehicle manufacturing and to control the welding quality according to the change in tip diameter (inconsistent weldability due to the increase in welding spots).

특히, 용접은 금속을 용융시켜 결정구조를 재배열함으로써, 두 금속을 접합하는 기술이다. 그래서, 금속의 결정구조와 집합조직의 형태, 용접온도, 가압력 등에 따라 용융부의 모양과 용접부의 접합도, 자기장의 형태를 변형하며 이러한 특성을 이용하여 용접부의 품질을 검사할 수 있다. 따라서, 상기와 같은 스팟 용접부의 특성을 이용한 신속하고 신뢰도 높은 스팟 용접부 검사에 대한 현장 요구에 부합하는 검사방법이 필요하다.In particular, welding is a technique of joining two metals by melting the metal and rearranging the crystal structure. Therefore, the shape of the fusion zone, the degree of connection of the weld zone, and the shape of the magnetic field are modified according to the crystal structure of the metal, the shape of the texture, the welding temperature, the pressing force, etc., and the quality of the weld zone can be inspected using these characteristics. Therefore, there is a need for an inspection method that meets field requirements for a fast and highly reliable spot weld inspection using the characteristics of the spot weld as described above.

그리고, 한편으로 스팟 용접부의 건전성을 평가하는 방법으로 용접부의 외관 등을 육안으로 관찰하는 육안검사와 용접부를 인위적으로 비틀거나 드라이버나 정을 이용하여 파괴하여 파괴 형태를 통하여 검사하는 파괴검사, 초음파를 이용한 초음파검사가 있다.And, on the other hand, as a method of evaluating the soundness of the spot weld, visual inspection to visually observe the appearance of the weld, destructive test to inspect the weld by artificially twisting it or destroying it using a screwdriver or chisel, and ultrasonic waves An ultrasound scan is used.

특히, 이러한 방법 중에서, 초음파 검사방법은 신뢰성이 높은 비파괴검사방법으로 여러 분야에서 많이 사용하는 방법이다.In particular, among these methods, the ultrasonic inspection method is a highly reliable non-destructive inspection method and is widely used in various fields.

그런데, 이러한 초음파 검사방법은 용접부에 초음파를 투과한 후, 반사 신호를 분석하여 용접부 양, 부 판단을 하며, 초음파 투과 도포, 제거 등의 전후처리 공정이 필요하고, 작업자의 초음파 신호 분석 역량에 따라 검사결과를 좌우한다.By the way, this ultrasonic inspection method analyzes the reflected signal after transmitting ultrasonic waves to the welded part to determine the amount or negative of the welded part. influence the test results.

그리고, 이러한 배경의 선행기술문헌은 아래의 특허문헌이 나올 정도일 뿐이다.In addition, the prior art literature in this background is only to the extent that the following patent literature comes out.

(특허문헌 1) KR1020020020672 A(Patent Document 1) KR1020020020672 A

참고적으로, 이러한 특허문헌 1의 기술은 점 용접 품질평가 방법에 관한 것으로, 용접부 품질을 모니터링 하기 위해 대표 용접조건인 용접전류와 전압, 가압력, 동저항 등을 측정하고 변동에 따라 용접품질을 알 수 있도록 하는 기술이다.For reference, the technology of Patent Document 1 relates to a spot welding quality evaluation method. In order to monitor the quality of a welded part, the representative welding conditions such as welding current, voltage, pressure, and dynamic resistance are measured and the welding quality is known according to the variation. It is a technology that allows

개시된 내용은, 용접부를 파괴하지 않고, 전후처리 공정 없이 직접 검사하여 실시간으로 용접부의 품질을 전수검사하여 평가함으로써 현장에 직접 적용하여 저항 점 용접공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법을 제공하고자 한다.The disclosed content is a welded part using an ultrasonic sensor that can be applied directly to the field to improve the reliability of the resistance point welding process by directly inspecting and evaluating the quality of the welded part in real time without destroying the welded part and without a post-processing process. It is intended to provide a defect detection method.

실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법은,A welding defect detection method using an ultrasonic sensor according to an embodiment,

스팟 용접부의 품질 검사를 위한 초음파 장치를 사용하는 것으로, 이러한 장치는 초음파 센서(탐촉자)와 flaw detector 및 PC를 포함한다.An ultrasonic device for quality inspection of a spot weld is used, and this device includes an ultrasonic sensor (probe), a flaw detector, and a PC.

그리고 이러한 경우에, 초음파 탐촉자가 물을 딜레이 라인(delay line)으로 사용하며, 내구성을 개선한 연질의 실리콘 멤브레인으로 탐촉하여 미량의 액체를 도포만으로 초음파 신호를 송수신하는 방식이다.In this case, the ultrasonic transducer uses water as a delay line and uses a soft silicon membrane with improved durability to transmit and receive ultrasonic signals only by applying a small amount of liquid.

또한, 초음파에 의한 비파괴검사가 검사대상체 내부에 있는 불연속부를 검출하기가 용이한 검사방식으로 초음파를 전달하는 여러 가지 방식이 있으나, 여기에서는 반사법으로 스팟 용접부의 용융부를 탐상함으로서 품질 평가를 수행한다.In addition, nondestructive inspection by ultrasonic waves is an inspection method in which it is easy to detect discontinuities inside the inspection object, and there are various methods of transmitting ultrasonic waves, but here, the quality evaluation is performed by inspecting the molten part of the spot welding part by the reflection method.

그리고, 이때 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성을 바탕으로 양품과 불량품을 효과적으로 판정하는 것을 특징으로 한다.And, at this time, it is characterized in that good products and defective products are effectively determined based on the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal.

구체적으로는, 이러한 용접부 결함 검출 방법은,Specifically, such a weld defect detection method,

용접 대상을 스팟(spot) 용접하여 점 용접부의 품질을 모니터링할 경우에, 관리 정보처리장치에서 점 용접부의 초음파를 수집 검사하여 품질을 판정하는 방법에 있어서,In the case of spot welding the welding target and monitoring the quality of the spot weld, in the method of determining the quality by collecting and inspecting the ultrasonic wave of the spot weld in the management information processing device,

상기 점 용접부의 품질을 판정할 경우에, 트랜스듀서와 딜레이 라인용 워터 칼럼(Water Column) 및 연질의 실리콘 멤브레인을 구비한 초음파 센서로부터 미량의 액체를 도포만으로 탐촉하여 초음파 신호를 송수신하는 제 1 단계;In the case of determining the quality of the spot weld, a first step of transmitting and receiving ultrasonic signals by applying a small amount of liquid from an ultrasonic sensor having a transducer, a water column for a delay line, and a soft silicon membrane ;

상기 제 1 단계에 의해 송수신한 액체 도포형 초음파 신호의 에코(echo) 펄스 특성을 추출하는 제 2 단계;a second step of extracting echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal transmitted and received in the first step;

상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성을 설정 양품/불량품별로의 에코 펄스 특성과 비교하여 점 용접부의 품질을 판정하는 제 3 단계; 를 포함하고 있으며,a third step of comparing the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal with the echo pulse characteristics for each set good/defective product to determine the quality of the spot welded part; contains,

상기 제 3 단계는,The third step,

a) 상기 비교 결과, 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 양품 에코 펄스 특성(후속 에코 펄스의 진폭이 상대적으로 기준 속도보다 빠르게 감소함)에 해당하는 경우에 점 용접부의 품질을 양호한 상태로 판정하고,a) As a result of the comparison, when the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set good echo pulse characteristics (the amplitude of the subsequent echo pulse decreases relatively faster than the reference speed), the quality of the spot weld is good. judged by,

b) 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 1 불량품 에코 펄스 특성(정상 에코 펄스 사이에 기준 크기보다 작은 에코 펄스 신호를 수신함)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 너겟 직경이 작은 상태로 판정하고,b) When the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set first defective echo pulse characteristics (an echo pulse signal smaller than the reference size is received between normal echo pulses), the quality of the spot weld is determined by having a smaller nugget diameter. judge the state,

c) 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 2 불랑품 에코 펄스 특성(후속 에코 펄스가 길게 나타남)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 스틱 용접 상태로 판정하며,c) When the echo pulse characteristic of the liquid application type ultrasonic signal corresponds to the set second echo pulse characteristic (the subsequent echo pulse appears long), the quality of the spot welding part is judged to be a stick welding state;

d) 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 3 불량품 에코 펄스 특성(짧은 간격의 에코 펄스가 길게 나타남)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 루스(loose) 상태로 즉, 용접이 안 된 상태로 판정하는 것을 특징으로 한다.d) When the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set third defective product echo pulse characteristics (echo pulses at short intervals appear long), the quality of the spot welding part is set to a loose state, that is, the welding is It is characterized by judging that it is not.

실시예들에 의하면, 전수검사가 가능한 스팟 용접부 불량 검사 및 용접품질 관리 방법을 제공하는 것으로, 용접부를 파괴하지 않고, 전후처리 공정 없이 직접 검사하여 실시간으로 용접부의 품질을 전수검사하여 평가함으로써 현장에 직접 적용하여 저항 점 용접공정의 신뢰성을 향상시킨다.According to the embodiments, to provide a spot weld defect inspection and welding quality control method capable of total inspection, without destroying the weld, directly inspecting the quality of the weld in real time without prior and subsequent processing, and evaluating the quality of the weld in real time. It is directly applied to improve the reliability of the resistance spot welding process.

도 1은 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면
도 2는 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법을 적용한 시스템을 전체적으로 도시한 도면
도 3은 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법을 적용한 관리 정보처리장치의 구성을 도시한 블록도
도 4는 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트
1 is a view for conceptually explaining a method for detecting defects in a welded part using an ultrasonic sensor according to an embodiment;
Figure 2 is a view showing a system as a whole to which a welding defect detection method using an ultrasonic sensor according to an embodiment is applied
3 is a block diagram showing the configuration of a management information processing device to which a welding defect detection method using an ultrasonic sensor according to an embodiment is applied.
Figure 4 is a flow chart showing the operation of the weld defect detection method using an ultrasonic sensor according to an embodiment in order

도 1은 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for conceptually explaining a method for detecting defects in a welding part using an ultrasonic sensor according to an embodiment.

도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예의 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법은 스팟 용접부의 품질 검사를 위한 초음파 장치(Ultrasonic test)를 사용하는 것으로, 이러한 장치는 초음파 센서(탐촉자)와 flaw detector 및 PC를 포함한다.As shown in FIG. 1, a welding defect detection method using an ultrasonic sensor of an embodiment uses an ultrasonic device (Ultrasonic test) for quality inspection of a spot weld, which includes an ultrasonic sensor (transducer) and a flaw detector and includes PC.

이러한 경우에, 일실시예에 따른 용접부 결함 검출 방법은 초음파 탐촉자가 물을 딜레이 라인(delay line)으로 사용하며, 연질의 실리콘 멤브레인으로 탐촉하여 미량의 액체를 도포만으로 초음파 신호를 송수신하는 방식이다.In this case, the welding defect detection method according to an embodiment is a method in which an ultrasonic probe uses water as a delay line and transmits and receives ultrasonic signals only by applying a small amount of liquid by probe with a soft silicon membrane.

그리고, 또한 기존의 멤브레인형 초음파 탐촉자는 멤브레인의 두께가 0.1mm 내외로 내구성이 약하여 자동 검사용으로 적합하지 않으므로, 내구성을 개선한 실리콘 멤브레인을 제공한다. In addition, the existing membrane-type ultrasonic transducer has a membrane thickness of about 0.1 mm and is not suitable for automatic inspection due to poor durability. Therefore, a silicon membrane with improved durability is provided.

이에 더하여, 멤브레인형 초음파 탐촉자 사용시에도 검사표면과의 공극으로 인해 신호 감쇄가 있으므로 미량의 액체를 검사표면에 도포해야 하며, 도포 후 제거해야 하는 후처리 공정은 필요하다.In addition, even when using a membrane-type ultrasonic transducer, there is signal attenuation due to an air gap with the inspection surface, so a small amount of liquid must be applied to the inspection surface, and a post-processing process that must be removed after application is required.

그리고, 이때 휘발성이 강한 액체를 선정 및 조합하여 자동 검사 후 자동으로 휘발하는 자동 검사용 액체 매질 및 액체 분사 장치를 제공할 수 있도록 한다.And, at this time, by selecting and combining highly volatile liquids, it is possible to provide a liquid medium for automatic inspection and a liquid ejection device that automatically volatilizes after automatic inspection.

한편, 이러한 용접부 결함 검출 방법은 초음파에 의한 비파괴검사가 검사대상체 내부에 있는 불연속부를 검출하기가 용이한 검사방식으로 초음파를 전달하는 여러 가지 방식이 있으나, 본 명세서에서는 반사법으로 스팟 용접부의 용융부를 탐상함으로서 품질 평가를 수행한다.On the other hand, such a welding defect detection method is an inspection method in which non-destructive inspection by ultrasonic waves is an inspection method in which it is easy to detect discontinuities inside the inspection object, and there are various methods of transmitting ultrasonic waves. By doing so, quality evaluation is performed.

그리고, 이러한 경우에 초음파 센서에 의해 검출하는 에코(echo) 펄스는 스팟 용접부의 품질 상태에 따라 그 형태가 다르다.In this case, the echo pulse detected by the ultrasonic sensor has a different shape depending on the quality of the spot welded part.

예를 들어, 양품의 스팟 용접부는 초음파의 감쇠 특성이 높아 후속 에코 펄스가 비교적 빠르게 감소하지만, 불량품의 스팟 용접부는 에코 펄스 사이에 작은 에코가 있거나 낮은 감쇠 특성으로 길게 에코 펄스가 반복되거나 에코 펄스가 간격이 좁은 형태로 나타난다.For example, a spot welded part of a good product has high attenuation characteristics of ultrasonic waves, so that subsequent echo pulses decrease relatively quickly, but a spot welded part of a defective product has a small echo between echo pulses, or repeats long echo pulses with low attenuation characteristics, or echo pulses are It appears in the form of a narrow gap.

그래서, 일실시예에 따른 초음파 검사 품질 평가 알고리즘은 이러한 에코 펄스 특성을 바탕으로 제공한다.Thus, an ultrasound examination quality evaluation algorithm according to an embodiment is provided based on the echo pulse characteristics.

도 2는 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법을 적용한 시스템을 전체적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a system as a whole to which a method for detecting weld defects using an ultrasonic sensor according to an embodiment is applied.

도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예의 시스템은 6-DOF 다관절 산업용 검사로봇 시스템(관리 정보처리장치 포함)과 다중 센싱을 위한 검사로봇 말단 장치를 포함한다.As shown in Figure 2, the system of one embodiment includes a 6-DOF multi-joint industrial inspection robot system (including a management information processing device) and an inspection robot end device for multi-sensing.

추가적으로, 일실시예에 따른 시스템은 상기 관리 정보처리장치와 연결하여 외부연계해서 각종 부가 서비스를 제공하는 곳으로, 고장수리처 정보처리장치(미도시) 등을 포함한다.Additionally, the system according to an embodiment provides various additional services through external linkage by connecting to the management information processing device, and includes a troubleshooting information processing device (not shown).

그리고, 이러한 경우에 이러한 시스템은 각 장치 상호 간에는 자가망으로 연결하며, 예를 들어, 네트워크를 통해 시리얼(RS232, RS485) 또는, 무선(LoRA, RF, BT, BLE) 중에서 어느 하나로 연결한다.And, in this case, the system connects each device to each other through its own network, and, for example, connects to either serial (RS232, RS485) or wireless (LoRA, RF, BT, BLE) through a network.

상기 6-DOF 다관절 산업용 검사로봇 시스템(관리 정보처리장치 포함)은 6-자유도(degree of freedom) 다관절 산업로봇에서 3차원 공간 상의 모든 위치와 자세를 취할 수 있으므로, 자동차 바디 프레임, 도어 등과 같은 다양한 구조와 모양에 대응하여 스팟 용접부를 검사한다. 그리고, 이러한 경우에 검사로봇의 관절 제어는 스팟 용접 로봇으로부터 좌표를 제공 받는 것으로 전제로 하지만, 유사시를 대비하여 직접 교시에 의한 티칭 후 위치 보정을 할 수 있도록 한다. 또한, 추가적으로 이러한 관리 정보처리장치는 이러한 스팟 용접부의 초음파 신호를 초음파 장치로부터 전달받을 경우에, 일실시예에 따른 용접부 결함 검출 알고리즘으로부터 스팟 용접부의 품질을 판정함으로써, 스팟 용접 공정의 신뢰성을 향상시킨다.The 6-DOF articulated industrial inspection robot system (including management information processing device) can take any position and posture in a 3-dimensional space in a 6-degree of freedom articulated industrial robot, so it can be used for car body frames, doors, and doors. Spot welds are inspected in response to various structures and shapes, such as And, in this case, joint control of the inspection robot is premised on receiving coordinates from the spot welding robot, but position correction can be performed after teaching by direct teaching in case of emergency. In addition, when the ultrasonic signal of the spot welding part is received from the ultrasonic device, the management information processing device additionally determines the quality of the spot welding part from the welding part defect detection algorithm according to an embodiment, thereby improving the reliability of the spot welding process. .

상기 검사로봇 말단 장치는 다중 센싱을 위한 장치를 부착하며, 이러한 장치에는 원주방향의 120ㅀ 간격으로 소형 리니어 엑추에이터를 부착하며, 각 리니어 엑추에이터에는 육안검사를 위한 광학카메라 등의 장치와 초음파 검사를 위한 초음파 센서(탐촉자) 및 자기누설검사를 위한 자기센서를 고정한다. 그리고, 이러한 경우에 각 센서의 검사면은 이 장치 중심에서 같은 동심원 상에 위치하며, 각 센서는 리니어 엑추에이터의 병진운동과 검사로봇 말단 관절의 회전운동으로 검사위치 제어를 손쉽게 할 수 있도록 한다. 또한, 이러한 장치와 로봇의 말단 조인트 사이에 포스센서를 적용하여 초음파 검사 시 초음파 프로브 접촉 압력을 감지하여 적정 압력을 유지한다.The inspection robot end device is attached with a device for multiple sensing, and to this device, small linear actuators are attached at intervals of 120° in the circumferential direction, and to each linear actuator, a device such as an optical camera for visual inspection and an ultrasonic inspection Fix the ultrasonic sensor (transducer) and magnetic sensor for magnetic leakage test. And, in this case, the inspection surface of each sensor is located on the same concentric circle at the center of the device, and each sensor makes it easy to control the inspection position through the translational motion of the linear actuator and the rotational motion of the end joint of the inspection robot. In addition, a force sensor is applied between the device and the distal joint of the robot to detect the contact pressure of the ultrasonic probe during ultrasonic inspection and maintain an appropriate pressure.

도 3은 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법을 적용한 관리 정보처리장치의 구성을 도시한 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of a management information processing device to which a method for detecting weld defects using an ultrasonic sensor according to an embodiment is applied.

도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예의 관리 정보처리장치는 초음파 장치와 연결하는 I/F부(301)와 상기 초음파 장치의 초음파 신호를 이용하여 품질 검사를 수행하는 메인 처리부(302) 및, 데이터베이스(303)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the management information processing device according to an embodiment includes an I/F unit 301 connected to an ultrasonic device and a main processing unit 302 that performs a quality inspection using ultrasonic signals of the ultrasonic device; database 303.

추가적으로, 일실시예에 따른 관리 정보처리장치(300)는 사용자 키 조작에 따라 각종 설정정보를 입력받는 키신호 입력부(304)와 용접부 결함 모니터링 정보 등을 표시하는 표시부(305)를 포함한다.Additionally, the management information processing device 300 according to an embodiment includes a key signal input unit 304 receiving various setting information according to user key manipulation and a display unit 305 displaying welding defect monitoring information and the like.

상기 I/F부(301)는 상기 초음파 장치와 즉, 미량의 액체 도포형 초음파 장치와 연결하여 관리자가 원하는 용접대상의 스팟 용접부 초음파 신호를 수집한다. 그리고, 이때 부가적으로 상기 I/F부(301)는 상기 메인 처리부(302)의 제어에 의해 관리자 제어신호 예를 들어, 스팟 용접부의 품질 검사를 시작하는 경우에 초음파 장치의 전원 온 신호를 초음파 장치로 제공하기도 한다.The I/F unit 301 connects the ultrasonic device with a small amount of liquid application type ultrasonic device to collect ultrasonic signals of a spot welding part desired by a manager. And, at this time, additionally, the I/F unit 301 receives a manager control signal under the control of the main processing unit 302, for example, a power-on signal of the ultrasonic device when the quality inspection of the spot welding part is started. It is also provided as a device.

상기 메인 처리부(302)는 이러한 스팟 용접부의 초음파 신호를 초음파 장치로부터 전달받을 경우에, 일실시예에 따른 용접부 결함 검출 알고리즘으로부터 스팟 용접부의 품질을 판정함으로써, 스팟 용접 공정의 신뢰성을 향상시킨다. 그리고, 이러한 경우에 이러한 용접부 결함 검출 알고리즘은 상기 초음파 신호의 즉, 액체 도포형 초음파 장치에 의한 초음파 신호의 에코 펄스 특성을 이용하여 품질 평가한다.The main processing unit 302 improves the reliability of the spot welding process by determining the quality of the spot weld from the weld defect detection algorithm according to an embodiment when the ultrasonic signal of the spot weld is received from the ultrasonic device. In this case, the welding defect detection algorithm evaluates quality using the echo pulse characteristics of the ultrasonic signal, that is, the ultrasonic signal generated by the liquid application type ultrasonic device.

상기 데이터베이스(303)는 상기 각 장치의 등록정보와 스팟 용접부의 초음파 신호 등 실제 데이터를 저장해서, 스팟 용접부의 품질을 판정할 경우에 이전의 자료를 축적하여 사용할 수 있도록 하기도 한다.The database 303 stores actual data such as the registration information of each device and the ultrasonic signal of the spot welding part, so that previous data can be accumulated and used when determining the quality of the spot welding part.

도 4는 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트이다.4 is a flow chart illustrating operations of a method for detecting defects in a welded part using an ultrasonic sensor according to an embodiment in order.

도 4에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 용접부 결함 검출 방법은 먼저 용접 대상을 스팟 용접하여 점 용접부의 품질을 모니터링할 경우에, 관리 정보처리장치에서 점 용접부의 초음파를 수집 검사하여 품질을 판정하는 방법을 전제로 한다(기존 방식과 동일함).As shown in FIG. 4, in the method for detecting defects in a welding part according to an embodiment, when the quality of a spot welding part is monitored by first spot-welding a welding target, the management information processing device collects and inspects ultrasonic waves of the spot welding part to check the quality. The method of determination is premised (same as the existing method).

이러한 상태에서, 일실시예에 따라 상기 점 용접부의 품질을 판정할 경우에, 트랜스듀서와 딜레이 라인용 워터 칼럼(Water Column) 및 연질의 실리콘 멤브레인을 구비한 초음파 센서로부터 미량의 액체를 도포만으로 탐촉하여 초음파 신호를 송수신한다.In this state, when the quality of the spot weld is determined according to an embodiment, a small amount of liquid is applied only from an ultrasonic sensor having a water column for a transducer, a delay line, and a soft silicon membrane to detect to transmit and receive ultrasonic signals.

그리고 나서, 일실시예에서는 특히나 이렇게 송수신한 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성을 추출한다.Then, in one embodiment, in particular, echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal transmitted and received in this way are extracted.

그래서, 이러한 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성을 설정 양품/불량품별로의 에코 펄스 특성과 비교하여 점 용접부의 품질을 판정한다.Therefore, the quality of the spot welding part is determined by comparing the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal with the echo pulse characteristics for each set good/defective product.

구체적으로는, 이러한 품질 판정은 아래와 같다.Specifically, this quality judgment is as follows.

a) 먼저 상기 비교 결과, 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 양품 에코 펄스 특성(후속 에코 펄스의 진폭이 상대적으로 기준 속도보다 빠르게 감소함)에 해당하는 경우에 점 용접부의 품질을 양호한 상태로 판정한다.a) First, as a result of the comparison, when the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set good echo pulse characteristics (the amplitude of the subsequent echo pulse decreases relatively faster than the reference speed), the quality of the spot weld is good. judge the state

b) 그리고, 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 1 불량품 에코 펄스 특성(정상 에코 펄스 사이에 기준 크기보다 작은 에코 펄스 신호를 수신함)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 너겟 직경이 작은 상태로 판정한다.b) When the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set first defective echo pulse characteristics (an echo pulse signal smaller than the standard size is received between normal echo pulses), the quality of the spot weld is determined as the nugget diameter judged by this small state.

c) 또한, 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 2 불랑품 에코 펄스 특성(후속 에코 펄스가 길게 나타남)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 스틱 용접 상태로 판정한다.c) In addition, when the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set second irregular echo pulse characteristics (the subsequent echo pulse appears long), the quality of the spot welding portion is determined to be a stick welding state.

d) 그리고, 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 3 불량품 에코 펄스 특성(짧은 간격의 에코 펄스가 길게 나타남)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 루스(loose) 상태로 즉, 용접이 안 된 상태로 판정한다.d) When the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set third defective product echo pulse characteristics (echo pulses at short intervals appear long), the quality of the spot weld is set to a loose state, that is, It is judged as non-welded.

그래서, 이를 통해 용접부를 파괴하지 않고, 전후처리 공정 없이 직접 검사하여 실시간으로 용접부의 품질을 전수검사하여 평가함으로써 현장에 직접 적용하여 저항 점 용접공정의 신뢰성을 향상시킨다.Therefore, through this, the reliability of the resistance spot welding process is improved by directly applying it to the field by directly inspecting and evaluating the quality of the welded part in real time without destroying the welded part and without a post-processing process.

이상과 같이, 일실시예는 스팟 용접부의 품질 검사를 위한 초음파 장치를 사용하는 것으로, 이러한 장치는 초음파 센서(탐촉자)와 flaw detector 및 PC를 포함한다.As described above, one embodiment uses an ultrasonic device for quality inspection of a spot weld, and this device includes an ultrasonic sensor (probe), a flaw detector, and a PC.

그리고 이러한 경우에, 초음파 탐촉자가 물을 딜레이 라인(delay line)으로 사용하며, 내구성을 개선한 연질의 실리콘 멤브레인으로 탐촉하여 미량의 액체를 도포만으로 초음파 신호를 송수신하는 방식이다.In this case, the ultrasonic transducer uses water as a delay line and uses a soft silicon membrane with improved durability to transmit and receive ultrasonic signals only by applying a small amount of liquid.

또한, 초음파에 의한 비파괴검사가 검사대상체 내부에 있는 불연속부를 검출하기가 용이한 검사방식으로 초음파를 전달하는 여러 가지 방식이 있으나, 여기에서는 반사법으로 스팟 용접부의 용융부를 탐상함으로서 품질 평가를 수행한다.In addition, nondestructive inspection by ultrasonic waves is an inspection method in which it is easy to detect discontinuities inside the inspection object, and there are various methods of transmitting ultrasonic waves, but here, the quality evaluation is performed by inspecting the molten part of the spot welding part by the reflection method.

그리고, 이때 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성을 바탕으로 양품과 불량품을 효과적으로 판정한다.At this time, good products and defective products are effectively determined based on the echo pulse characteristics of the liquid coating type ultrasonic signal.

따라서, 이를 통해 일실시예는 용접부를 파괴하지 않고, 전후처리 공정 없이 직접 검사하여 실시간으로 용접부의 품질을 전수검사하여 평가함으로써 현장에 직접 적용하여 저항 점 용접공정의 신뢰성을 향상시킨다.Therefore, through this, one embodiment improves the reliability of the resistance spot welding process by directly applying it to the field by directly inspecting and evaluating the quality of the welded part in real time without destroying the welded part and without a pre-processing process.

한편, 이에 더하여 이러한 용접부 결함 검출 방법은 이렇게 각종 정보를 제공할 경우에, 상호 간에 데이터베이스를 일치 유지함으로써, 신속하고 편리하게 서비스를 제공하도록 한다.On the other hand, in addition to this, in the case of providing various types of information in this way, the method of detecting defects in welding parts keeps databases consistent with each other, thereby providing services quickly and conveniently.

이를 위해, 상기 관리 정보처리장치는 아래의 동작을 수행한다.To this end, the management information processing device performs the following operations.

a) 먼저 상기 초음파 장치와 장치등록 정보와 데이터를 저장한 테이블을 상호 간에 동일하게 구비하고, 상기 테이블에 대한 정합 관계를 미리 설정 등록한다.a) First, the ultrasonic device and a table storing device registration information and data are equally provided to each other, and matching relationships with the tables are previously set and registered.

b) 그래서, 상호 간에 테이블 내의 정보를 변경할 경우, 상기 정합 관계에 따라서 테이블을 각기 동기화한다.b) Therefore, when information in the tables is mutually changed, the tables are synchronized according to the matching relationship.

c) 그리고, 상기 테이블을 동기화할 경우에, 다수의 상이한 설비 유형과 관리자 장치 유형별로의 데이터 유형마다 정보를 다원화함으로써, 데이터베이스를 일치한다.c) And, when synchronizing the tables, databases are matched by diversifying information for each data type for a number of different equipment types and manager device types.

다른 한편으로, 추가적으로, 이러한 용접부 결함 검출 방법은 이렇게 관리 측에 각종 정보를 제공할 경우에, 주변 등의 관리자 단말기에도 실시간으로 연결을 확보하므로, 신속하고 손쉽게 정보를 관리자에게 전달하도록 한다.On the other hand, additionally, when providing various information to the management side, this method of detecting weld defects ensures real-time connection to manager terminals in the vicinity, so that the information is quickly and easily transmitted to the manager.

이를 위해서, 상기 관리 정보처리장치는 아래의 동작을 수행한다.To this end, the management information processing device performs the following operations.

a) 먼저, 상기 관리 정보처리장치는 등록 관리자 단말기와 통신을 할 경우에는, 1차적으로 등록 로컬 통신망의 연결 여부를 확인해서, 상기 확인 결과 상기 로컬 통신망을 연결한 경우에는 상이한 관리 작업위치별로 대응하는 설정 관리자 공용 계정으로서 연결한다.a) First, when the management information processing device communicates with the registration manager terminal, it first checks whether or not the registration local communication network is connected. Connect as an admin public account.

b) 상기 확인 결과, 상기 로컬 통신망을 연결하지 않은 경우에는 2차적으로 등록 무선 통신망의 연결 여부를 확인해서, 상기 확인 결과 상기 무선 통신망을 연결한 경우에는 개별 IP 주소로 연결한다.b) As a result of the check, if the local communication network is not connected, whether or not the registered wireless communication network is connected is secondarily checked, and if the wireless communication network is connected as a result of the check, the individual IP address is connected.

c) 상기 확인 결과, 상기 무선 통신망을 연결하지 않은 경우에는 등록 이동 통신망의 단말기 식별 번호로 연결하므로, 상기 관리자 단말기와 연결을 확보한다.c) As a result of the check, if the wireless communication network is not connected, the connection is made using the terminal identification number of the registered mobile communication network, so that the connection with the manager terminal is secured.

한편으로, 이렇게 관리자 단말기와 실시간으로 연결을 할 경우에, 연결의 보안을 위해서 IP테이블을 이용하여 등록된 IP의 감시 및 비인가자의 접속에 따른 모니터링(또는, 로그)을 관리하도록 한다.On the other hand, in case of real-time connection with the administrator terminal, the IP table is used to monitor the registered IP and monitor (or log) the access of an unauthorized person for the security of the connection.

a) 구체적으로는, 이를 위해 먼저 상기 로컬 통신망의 관리자 공용 계정과 상기 무선 통신망의 개별 IP 주소를 등록한 IP 테이블을 미리 구성한다.a) Specifically, for this purpose, an IP table in which a common manager account of the local communication network and an individual IP address of the wireless communication network are registered is configured in advance.

b) 그리고, 이렇게 관리자 단말기로 알람을 제공할 경우에, 해당하는 통신망의 HELLO 메시지를 송신해서 응답 결과 내의 다음 홉(next hop) 스위치 IP 주소를 추출한다.b) And, when the alarm is provided to the manager terminal, a HELLO message of the corresponding communication network is transmitted to extract the IP address of the next hop switch in the response result.

c) 다음, 이러한 다음 홉 스위치 IP 주소와 동일한 스위치 IP 주소를 스위치 인접지 연결 관계 리스트에서 확인한다.c) Next, the same switch IP address as the next hop switch IP address is checked in the switch neighbor connection relationship list.

d) 상기 확인 결과, 상기 다음 홉 스위치 IP 주소와 동일한 스위치 IP 주소가 있는 경우, 해당하는 관리자 공용 계정 또는, 개별 IP 주소가 상기 IP 테이블에도 있는지 확인하므로, 비인가자의 접속 여부를 확인한다.d) As a result of the above check, if there is a switch IP address identical to the next hop switch IP address, it is checked whether the corresponding manager public account or individual IP address is also present in the IP table, so whether an unauthorized person is connected is checked.

e) 상기 확인 결과, 해당하는 관리자 공용 계정 또는, 개별 IP 주소가 상기 IP 테이블에도 있는 경우에 JOIN/PRUNE 메시지를 송신하므로, 해당하는 통신망과 연결한다.e) As a result of the above check, if the corresponding manager common account or individual IP address is also present in the IP table, the JOIN/PRUNE message is sent, so the corresponding communication network is connected.

한편 이들과 다른 형태로서, 이러한 용접부 결함 검출 방법은 이렇게 모니터링할 경우에, 각각의 장치별로서 고장원인을 분석하므로, 정비 대상과 부품 등을 신속하고 원활하게 유지 보수한다.On the other hand, as a form different from these, this method of detecting defects in welding parts analyzes the cause of failure for each device in the case of monitoring in this way, so that maintenance targets and parts are quickly and smoothly maintained.

이를 위해, 상기 관리 정보처리장치는 아래의 동작을 수행한다.To this end, the management information processing device performs the following operations.

먼저, 상기 관리 정보처리장치는 각각의 장치별로 고장진단을 할 경우에, 아래의 고장원인분석 포맷으로부터 현재 고장에 실질적으로 영향을 주는 장치구성요소를 검출하므로, 실제 고장원인을 추정한다.First, when the management information processing device performs a failure diagnosis for each device, an actual failure cause is estimated because device components substantially affecting the current failure are detected from the following failure cause analysis format.

이때, 상기 고장원인분석 포맷을 아래와 같이 이루어진다.At this time, the failure cause analysis format is performed as follows.

a) 먼저, 상기 고장원인분석 포맷은 장치구성요소를 검출할 경우, 다수의 상이한 장치구성요소별로의 기본 장치특성으로부터 각각의 영향도를 고장성이 높은 순서대로 산출한다.a) First, when detecting device components, the failure cause analysis format calculates respective influences from basic device characteristics for each of a plurality of different device components in order of high failure rates.

예를 들어, 초음파 장치에 이상이 발생해서, 고장원인을 분석할 경우에는 우선적으로 기본 하우징과 선로 장비, 주변 기기 등의 순서로 산출한다. For example, when an abnormality occurs in an ultrasonic device and the cause of a failure is analyzed, the basic housing, line equipment, and peripheral devices are first calculated in order.

b) 그리고, 상기 장치구성요소의 영향도(Zt)는 하기 [식 1]에 따라 산출한다.b) And, the degree of influence (Zt) of the device components is calculated according to the following [Equation 1].

[식 1][Equation 1]

Zt = η1Zt-1 + η2Zt-2 + ... + ηpZt-p + ιt - ι1κt-1 - ... - ιqκt-qZt = η1Zt-1 + η2Zt-2 + ... + ηpZt-p + ιt - ι1κt-1 - ... - ιqκt-q

(여기서, Zt는 장치구성요소(t)의 전체 현재 영향도, Zt-n은 장치구성요소(t)의 주요 상태인자별(t-1, t-2, ... , t-p) 현재 영향도, η는 주요 상태인자별 기본 영향도상관계수, κ는 주요 상태인자별 이동 평균 영향도와 현재 영향도(Zt-n)의 오차, ι는 주요 상태인자별 기본 오차상관계수)(Where Zt is the overall current influence of the device component (t), Zt-n is the current influence of each major state factor (t-1, t-2, ... , t-p) of the device component (t) , η is the basic influence correlation coefficient for each major state factor, κ is the error between the moving average influence for each major state factor and the current influence (Zt-n), ι is the basic error correlation coefficient for each major state factor)

예를 들어, 상기 주요 상태인자는 기본 하우징인 경우에, 표면 상태와 색상 상태(변형관련), 마찰(또는, 마모) 상태, 온도 상태 등이다.For example, in the case of a basic housing, the main condition factors are a surface condition, a color condition (related to deformation), a friction (or abrasion) condition, a temperature condition, and the like.

그래서, 이러한 특정 장치구성요소의 영향도는 예를 들어, 기본 하우징인 경우, 표면 상태 등의 현재 영향도를 전체 합산하고, 평균값 즉 이동 평균 영향도와 현재 영향도의 오차가 주는 영향도를 주요 상태인자별로 전체 합산한다. 그리고, 이러한 각각의 합산 결과를 다시 더해서 결과값을 획득한다.So, for the influence of this specific device component, for example, in the case of a basic housing, the total sum of the current influence of the surface state, etc., and the average value, that is, the influence of the moving average influence and the error between the current influence and the influence of the main state Total sum for each factor. Then, the result value is obtained by adding the respective summation results again.

이때, 영향도는 예를 들어, 표면 상태가 가진 기본 상관 정도 즉, 표면 상태를 고장진단할 때에 기본적으로 영향을 얼마만큼 주는지에 대한 기본값과 가중치(아래 내용참조), 현재 표면 상태별로 비례하는 영향도를 곱한다.At this time, the degree of influence is, for example, the basic correlation degree of the surface state, that is, the default value and weight (see below) for how much it basically affects when diagnosing the surface state, and the effect proportional to the current surface state multiply by degrees

그래서, 이를 통해 이러한 영향도(Zt)가 설정 기준값보다 이상인 경우에, 해당하는 장치구성요소가 현재 이상에 영향을 주는 것으로 판별하므로, 고장원인을 파악한다.Therefore, through this, when the degree of influence (Zt) is greater than the set reference value, it is determined that the corresponding device component has an effect on the current abnormality, and thus the cause of the failure is identified.

그리고, 또한 이러한 경우에 고장원인에 대해서 고장가능성이 높은 순서를 사용하여 판별함으로써, 큰 영향을 주는 고장원인에 대하여 신속한 수리를 우선적으로 할 수 있도록 하기도 한다.In addition, in this case, by discriminating the cause of the failure using the order of high failure probability, it is also possible to prioritize rapid repair for the cause of the failure that has a great influence.

c) 다음, 전술한 가중치 즉, 상기 기본 영향도상관계수는 주요 상태인자별로의 기본 영향도상관 정도에 비례하여 상이한 가중치를 포함한다.c) Next, the aforementioned weight, that is, the basic influence correlation coefficient includes different weights in proportion to the degree of basic influence correlation for each main state factor.

예를 들어, 전술한 바와 같이 기본 화면인 경우에, 표면 상태에 가장 큰 가중치를 부여하고, 마찰(또는, 마모) 상태와 온도 상태 등에 그 다음으로 큰 값을 순서대로 부여한다. 그리고, 색상 상태(변형관련)에 그 다음으로 큰 가중치를 부여한다.For example, in the case of the basic screen as described above, the highest weight is given to the surface state, and the next largest value is given to the friction (or abrasion) state and the temperature state in order. Then, the next largest weight is assigned to the color state (transformation related).

d) 또한, 다음으로는 상기 [식 1]의 이동 평균 구간은 아래와 같이 정한다.d) Next, the moving average range of [Equation 1] is determined as follows.

즉, 장치구성요소의 기본 마모도가 기준값보다 작은 경우에 기준 이동 평균 구간 값에서 하기 [식 2]에 따라 산출한 이동 평균 구간 값만큼 줄이고, 상기 기준값보다 큰 경우에는 [식 2]에 따라 산출한 이동 평균 구간 값만큼 늘인다. That is, when the basic wear of the device component is less than the reference value, it is reduced by the moving average interval value calculated according to [Equation 2] from the standard moving average interval value, and when it is greater than the reference value, calculated according to [Equation 2] Increase by the value of the moving average interval.

[식 2][Equation 2]

이동 평균 구간 = [{|현재 마모도 - 설정 마모도|/단위 마모도 차이 값} ㅧ 단위 이동 평균 구간]Moving average interval = [{|current wear - set wear rate|/unit wear difference value} ㅧ unit moving average interval]

그래서, 이를 통해 상이한 장치구성요소별로 마모도에 따라 이동 평균 구간을 상이하게 설정한다.Therefore, through this, the moving average section is set differently according to the degree of wear for each different device component.

한편으로, 이에 더하여 이러한 용접부 결함 검출 방법은 이렇게 초음파 신호를 분석할 경우에, 아래의 구성으로부터 초음파 신호를 자동으로 분석하여 관리자 측에서 편리하고 효과적으로 용접부에 관한 결함을 검출하도록 한다.On the other hand, in addition to this, when the ultrasonic signal is analyzed in this way, the ultrasonic signal is automatically analyzed from the following configuration so that the manager conveniently and effectively detects defects related to the weld.

이를 위해, 이러한 용접부 결함 검출 방법은 아래의 용접부 결함 검출모델을 구비하고, 이 구성은 아래와 같다.To this end, this weld defect detection method has the following weld defect detection model, and this configuration is as follows.

a) 먼저 초음파 신호를 분석할 경우에, 다수의 상이한 장소별로 주변 상태 예를 들어, 온습도와 먼지정도, 진동 등을 이용하여 작업을 수행하는 시간대 정보에 따라 분류하여 학습하고, 또한 안정화한 초음파 신호를 활용하는 모델을 정의한다. 추가적으로, 이러한 경우, 용접 대상과 재질, 크기, 작업상태/상황 등 별로 조금 더 상세하게 분류한다.a) First, in the case of analyzing the ultrasonic signal, the ultrasonic signal is classified and learned according to the time zone information for performing the work using ambient conditions, for example, temperature and humidity, dust level, vibration, etc. for each of a number of different places, and also stabilized ultrasonic signals Define a model that uses In addition, in this case, it is classified in a little more detail by welding object, material, size, work state/circumstance, etc.

그리고, 이러한 경우에 상기 초음파 신호는 안정화한 신호로 변환해서 원하는 값을 얻을 수 있도록 한다.In this case, the ultrasonic signal is converted into a stabilized signal so that a desired value can be obtained.

예를 들어, 초음파 신호를 수신할 경우에, 먼저 스프라인 보간법(spline interpolation)을 이용하여 반사 초음파 신호의 각 구간을 1차 선형화시킨다.For example, when an ultrasonic signal is received, each section of the reflected ultrasonic signal is first linearized using spline interpolation.

다음, 이러한 1차 선형화 각 구간마다의 최소치와 최대치 사이에서 평균 변화율을 계산한다.Next, the average rate of change between the minimum and maximum values for each section of the first-order linearization is calculated.

그리고, 이러한 평균 변화율의 차이에 따라 소정의 가중치를 달리 적용하여 복수의 평균 변화율값을 획득한다.In addition, a plurality of average change rate values are obtained by applying a predetermined weight differently according to the difference in the average rate of change.

다음, 이 복수의 평균 변화율값을 이동 평균화하여 복수의 이동 평균값을 획득한다.Next, a plurality of moving average values are obtained by performing a moving average on the plurality of average change rate values.

그래서, 이를 통해 복수의 이동 평균을 적용한 각 곡선 구간을 2차 선형화시켜서 안정화한 초음파 신호를 얻는다.Thus, a stabilized ultrasonic signal is obtained by quadratic linearizing each curve section to which a plurality of moving averages are applied.

이때, 이러한 복수의 평균 변화율값을 획득하는 점은 평균 변화율의 차이에 따라 소정의 가중치를 확정하고, 이러한 가중치를 상기 평균 변화율에 적용해서, 위의 안정화한 초음파 신호를 획득한다.At this time, the point for acquiring the plurality of average rate of change determines a predetermined weight according to the difference in the average rate of change, and applies the weight to the average rate of change to obtain the stabilized ultrasound signal.

b) 다음, 다수의 상이한 각 장소 주변의 상태정보와 용접작업 시간대정보에 따른 특징을 나타내는 데이터셋을 추출한다.b) Next, a dataset representing characteristics according to state information and welding work time zone information around a plurality of different places is extracted.

c) 그리고, 상기 데이터셋을 다수의 상이한 장소와 시간대, 주변 상태, 상황정보를 예를 들어, 작업상황정보와 주변상황정보 등을 반영하여 속성화한다.c) Then, the data set is attributed by reflecting a plurality of different places and time zones, surrounding conditions, and situation information, for example, work situation information and surrounding situation information.

d) 그리고 나서, 이렇게 속성화 정보를 기초로 해서, 상기 학습 모델별로 각 장소 주변의 상태정보와, 용접작업 시간대정보에 따른 데이터의 속성을 결정한다.d) Then, based on the attribution information, attributes of data according to state information around each place and welding time zone information are determined for each learning model.

e) 다음, 상기 결정 정보를 정규화한다.e) Next, normalize the decision information.

f) 그래서, 상기 정규화 정보를 기초로 해서 각각의 학습 모델별로 각 장소 주변의 상태정보와 용접작업 시간대정보에 따른 데이터를 설정한다. 그래서, 이를 통해 초음파 신호를 정상 여부에 관하여 파악할 수 있도록 하기 위해서, 초음파 신호의 정상 여부를 독립 변수로 하고, 각 장소 주변의 상태정보와 용접작업 시간대정보에 따른 용접 대상에 관한 여러 정보와 작업 정보를 종속 변수로 각기 설정한다.f) So, based on the normalization information, data according to the state information around each place and welding work time zone information is set for each learning model. So, in order to be able to grasp whether the ultrasonic signal is normal through this, the ultrasonic signal is normal or not as an independent variable, and various information and work information about the welding target according to the status information around each place and the welding work time zone information are set as dependent variables respectively.

g) 그리고 나서, 이러한 설정 정보를 학습 및 훈련 데이터로 생성한다.g) Then, create this setting information as learning and training data.

h) 그래서, 상기 생성 정보로부터 딥러닝 기반의 용접부 결함 검출모델을 생성한다.h) Therefore, a deep learning-based weld defect detection model is generated from the generated information.

300 : 관리 정보처리장치
301 : I/F부 302 : 메인 처리부
303 : 데이터베이스 304 : 키신호 입력부
305 : 표시부
300: management information processing device
301: I/F unit 302: main processing unit
303: database 304: key signal input unit
305: display unit

Claims (4)

용접 대상을 스팟(spot) 용접하여 점 용접부의 품질을 모니터링할 경우에, 관리 정보처리장치에서 점 용접부의 초음파를 수집 검사하여 품질을 판정하는 방법에 있어서,
상기 점 용접부의 품질을 판정할 경우에, 트랜스듀서와 딜레이 라인용 워터 칼럼(Water Column) 및 연질의 실리콘 멤브레인을 구비한 초음파 센서로부터 미량의 액체를 도포만으로 탐촉하여 초음파 신호를 송수신하는 제 1 단계;
상기 제 1 단계에 의해 송수신한 액체 도포형 초음파 신호의 에코(echo) 펄스 특성을 추출하는 제 2 단계; 및
상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성을 설정 양품/불량품별로의 에코 펄스 특성과 비교하여 점 용접부의 품질을 판정하는 제 3 단계; 를 포함하고 있으며,

상기 제 3 단계는,
a) 상기 비교 결과, 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 양품 에코 펄스 특성(후속 에코 펄스의 진폭이 상대적으로 기준 속도보다 빠르게 감소함)에 해당하는 경우에 점 용접부의 품질을 양호한 상태로 판정하고,
b) 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 1 불량품 에코 펄스 특성(정상 에코 펄스 사이에 기준 크기보다 작은 에코 펄스 신호를 수신함)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 너겟 직경이 작은 상태로 판정하고,
c) 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 2 불랑품 에코 펄스 특성(후속 에코 펄스가 길게 나타남)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 스틱 용접 상태로 판정하며,
d) 상기 액체 도포형 초음파 신호의 에코 펄스 특성이 설정 제 3 불량품 에코 펄스 특성(짧은 간격의 에코 펄스가 길게 나타남)에 해당하는 경우에는 점 용접부의 품질을 루스(loose) 상태로 판정하는 것; 을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법.
In the case of spot welding the welding target and monitoring the quality of the spot weld, in the method of determining the quality by collecting and inspecting the ultrasonic wave of the spot weld in the management information processing device,
In the case of determining the quality of the spot weld, a first step of transmitting and receiving ultrasonic signals by applying a small amount of liquid from an ultrasonic sensor having a transducer, a water column for a delay line, and a soft silicon membrane ;
a second step of extracting echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal transmitted and received in the first step; and
a third step of comparing the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal with the echo pulse characteristics for each set good/defective product to determine the quality of the spot welded part; contains,

The third step,
a) As a result of the comparison, when the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set good echo pulse characteristics (the amplitude of the subsequent echo pulse decreases relatively faster than the reference speed), the quality of the spot weld is good. judged by,
b) When the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set first defective echo pulse characteristics (an echo pulse signal smaller than the reference size is received between normal echo pulses), the quality of the spot weld is determined by having a smaller nugget diameter. judge the state,
c) When the echo pulse characteristic of the liquid application type ultrasonic signal corresponds to the set second echo pulse characteristic (the subsequent echo pulse appears long), the quality of the spot welding part is judged to be a stick welding state;
d) if the echo pulse characteristics of the liquid application type ultrasonic signal correspond to the set third defective product echo pulse characteristics (echo pulses at short intervals appear long), determining the quality of the spot welded part as a loose state; Welding defect detection method using an ultrasonic sensor, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 관리 정보처리장치는
a) 상기 초음파 센서와 장치등록 정보/데이터를 저장한 테이블을 상호 간에 동일하게 구비하고, 상기 테이블에 대한 정합 관계를 미리 설정 등록해서,
b) 상호 간에 테이블 내의 정보를 변경할 경우, 상기 정합 관계에 따라서 테이블을 각기 동기화하고,
c) 상기 테이블을 동기화할 경우에, 다수의 상이한 설비 유형과 관리자 장치 유형별로의 데이터 유형마다 정보를 다원화함으로써, 데이터베이스를 일치하는 것; 을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법.
The method of claim 1,
The management information processing device
a) The ultrasonic sensor and the table storing the device registration information/data are equally provided to each other, and a matching relationship for the table is set and registered in advance,
b) when information in the table is changed with each other, the tables are synchronized according to the matching relationship;
c) When synchronizing the table, matching databases by diversifying information for each data type for a plurality of different equipment types and manager device types; Welding defect detection method using an ultrasonic sensor, characterized in that.
청구항 2에 있어서,
상기 관리 정보처리장치는
a) 등록 관리자 단말기와 통신을 하여 모니터링한 점 용접부의 품질 정보를 제공하고, 상기 점 용접부의 품질 정보를 제공할 경우에는, 1차적으로 등록 로컬 통신망의 연결 여부를 확인해서, 상기 확인 결과 상기 로컬 통신망을 연결한 경우에는 상이한 관리 작업위치별로 대응하는 설정 관리자 공용 계정으로서 연결하고,
b) 상기 확인 결과, 상기 로컬 통신망을 연결하지 않은 경우에는 2차적으로 등록 무선 통신망의 연결 여부를 확인해서, 상기 확인 결과 상기 무선 통신망을 연결한 경우에는 개별 IP 주소로 연결하고,
c) 상기 확인 결과, 상기 무선 통신망을 연결하지 않은 경우에는 등록 이동 통신망의 단말기 식별 번호로 연결하므로, 상기 관리자 단말기와 연결을 확보하는 것; 을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법.
The method of claim 2,
The management information processing device
a) Provides quality information of the spot welding monitored by communicating with the registration manager terminal, and when providing the quality information of the spot welding, first checks whether or not the registration local communication network is connected, and as a result of the check, the local When the communication network is connected, it is connected as a setting manager common account corresponding to different management work locations;
b) As a result of the check, if the local communication network is not connected, secondarily check whether the registered wireless communication network is connected, and if the wireless communication network is connected as a result of the check, connect to an individual IP address,
c) as a result of the check, if the wireless communication network is not connected, it is connected with the terminal identification number of the registered mobile communication network, thus securing a connection with the manager terminal; Welding defect detection method using an ultrasonic sensor, characterized in that.
청구항 3에 있어서,
상기 관리 정보처리장치는
a) 상기 로컬 통신망의 관리자 공용 계정과 상기 무선 통신망의 개별 IP 주소를 등록한 IP 테이블을 미리 구성하고,
b) 상기 관리자 단말기로 알람을 제공할 경우에, 해당하는 통신망의 HELLO 메시지를 송신해서 응답 결과 내의 다음 홉(next hop) 스위치 IP 주소를 추출하고,
c) 상기 다음 홉 스위치 IP 주소와 동일한 스위치 IP 주소를 스위치 인접지 연결 관계 리스트에서 확인하며,
d) 상기 확인 결과, 상기 다음 홉 스위치 IP 주소와 동일한 스위치 IP 주소가 있는 경우, 해당하는 관리자 공용 계정 또는, 개별 IP 주소가 상기 IP 테이블에도 있는지 확인하므로, 비인가자의 접속 여부를 확인하고,
e) 상기 확인 결과, 해당하는 관리자 공용 계정 또는, 개별 IP 주소가 상기 IP 테이블에도 있는 경우에 JOIN/PRUNE 메시지를 송신하므로, 해당하는 통신망과 연결하는 것; 을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 용접부 결함 검출 방법.











The method of claim 3,
The management information processing device
a) pre-configuring an IP table in which an administrator public account of the local communication network and an individual IP address of the wireless communication network are registered;
b) When an alarm is provided to the manager terminal, a HELLO message of the corresponding communication network is transmitted to extract the IP address of the next hop switch in the response result;
c) confirming the same switch IP address as the next hop switch IP address in the switch neighbor connection relationship list;
d) As a result of the check, if there is a switch IP address identical to the next hop switch IP address, it is checked whether the corresponding administrator public account or individual IP address is also present in the IP table, so it is checked whether an unauthorized person is connected,
e) As a result of the confirmation, if the corresponding manager public account or individual IP address is also present in the IP table, a JOIN/PRUNE message is sent, so connecting to the corresponding communication network; Welding defect detection method using an ultrasonic sensor, characterized in that.











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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008224226A (en) * 2007-03-08 2008-09-25 Mazda Motor Corp Method and device for ultrasonic inspection of spot-welded part
KR101995418B1 (en) * 2018-12-04 2019-07-02 주식회사 신영 Automatic system for nondestructive inspection of weld zone

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