KR20230048792A - System for controlling double sided grinding process based on digital twin and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 트윈을 기반으로 하는 양면 연삭 공정 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력 파라미터를 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정하고, 추정된 연삭력을 이용하여 공정 불량 여부를 판단하여 입력 파라미터를 제어하는 디지털 트윈을 기반으로 하는 양면 연삭 공정 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a digital twin-based double-sided grinding process control system and method thereof, and more particularly, to estimate grinding force by applying input parameters to a learning model, and to determine whether a process is defective using the estimated grinding force. It relates to a double-sided grinding process control system and method based on a digital twin that determines and controls input parameters.
일반적으로, 양면 연삭 공정은 자동차에 사용되는 브레이크 디스크의 제조에 있어 매우 중요한 공정으로, 공정 관리 및 품질 관리는 필수적이다. In general, the double-sided grinding process is a very important process in the manufacture of brake discs used in automobiles, and process control and quality control are essential.
특히, 양면 연삭은 높은 가공 효율과 우수한 마감 품질로 인해 가장 일반적인 정밀 가공 방법 중 하나이다. In particular, double-sided grinding is one of the most common precision machining methods due to its high machining efficiency and excellent finish quality.
다만, 양면가공의 특성상 연삭휠과 공작물이 동시에 회전하므로 종래의 방법으로는 절삭력을 측정하여 공정제어 및 최적화에 활용하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다. However, due to the nature of double-sided machining, since the grinding wheel and the workpiece rotate simultaneously, there is a problem in that it is impossible to measure the cutting force and utilize it for process control and optimization in the conventional method.
그리고, 신뢰할 수 있는 제품 품질을 얻으려면 적절한 공정 매개변수와 공정 제어가 중요하며, 공정 제어는 공정 매개변수를 최적화하기 위해 힘 센서를 설치하여 연삭력의 실시간 모니터링을 구현한다.In addition, proper process parameters and process control are important to obtain reliable product quality, and process control implements real-time monitoring of grinding force by installing force sensors to optimize process parameters.
하지만, 연삭휠과 공작물이 동시에 회전하기 때문에 힘센서를 장착할 수 없으므로, 작업자는 실험과 경험에 따라 공정 매개변수를 선택해야 하며, 이로 인한 제품 고장은 항상 신뢰할 수 있는 공정 제어 없이 발생한다는 문제점이 있다.However, since the grinding wheel and the workpiece rotate simultaneously, the force sensor cannot be mounted, so the operator must select process parameters based on experimentation and experience, and product failures due to this always occur without reliable process control. there is.
또한, 고장이 발생하면 제품과 공정 매개변수 설정을 다시 살펴보고 공정 매개변수의 올바른 조합을 찾기 위해 다시 시도하는 기존의 시행착오 방법이 사용되나 공정 및 품질 불량의 제어를 위해 이러한 복잡한 연삭 공정에 적용할 수 있는 적절한 방법이 없으며, 수많은 시행착오로 인한 시간이 낭비되는 문제점이 있다. In addition, the traditional trial-and-error method of revisiting product and process parameter settings and trying again to find the right combination of process parameters in the event of a failure is applied to these complex grinding processes for control of process and quality defects. There is no proper way to do it, and there is a problem in that time is wasted due to numerous trials and errors.
따라서, 디지털 트윈 기반으로 실시간 데이터를 통해 제조 자산의 실제 성능 및 작동 조건을 보다 명확하게 파악하고 사전에 최적의 운영 결정을 내릴 수 있는 접근 방식이 필요로 한다. Therefore, a digital twin-based approach is needed to better understand the actual performance and operating conditions of manufacturing assets through real-time data and make optimal operational decisions in advance.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2166779호 (2020.10.12 공고)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Registration No. 10-2166779 (2020.10.12 announcement).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 입력 파라미터를 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정하고, 추정된 연삭력을 이용하여 공정 불량 여부를 판단하여 입력 파라미터를 제어하는 디지털 트윈을 기반으로 하는 양면 연삭 공정 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to apply the input parameters to the learning model to estimate the grinding force, and to control the double-sided grinding process based on the digital twin that controls the input parameters by determining whether the process is defective using the estimated grinding force. To provide a system and its method.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 디지털 트윈 기반의 양면 연삭 공정 제어 시스템을 이용한 양면 연삭 공정 제어 방법에 있어서, 연삭 공정 상태에서 수집된 연삭 깊이, 공작물의 회전수(RPM), 상측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 및 하측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 중에서 적어도 하나를 포함하는 입력 파라미터를 입력받는 단계, 연삭력 측정 센서를 이용하여 센싱된 연삭력을 입력받는 단계, 상기 입력 파라미터를 입력데이터로 하고, 상기 연삭력을 출력데이터로 하는 학습모델을 학습시키는 단계, 해당 공작물을 양면 연삭하는 상태에서, 양면 연삭 공정 상태에 대한 입력 파라미터를 실시간으로 입력받는 단계, 상기 입력 파라미터를 상기 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정하는 단계, 상기 추정된 연삭력을 통해 공정 불량 여부를 판단하는 단계, 그리고 현재 공정이 불량인 것으로 판단되면, 변환된 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving this technical problem, in the double-sided grinding process control method using a digital twin-based double-sided grinding process control system, the grinding depth collected in the grinding process state, the number of revolutions (RPM) of the workpiece, Receiving an input parameter including at least one of the grinding speed (RPM) of the upper grindstone and the grinding speed (RPM) of the lower grindstone, receiving the grinding force sensed using the grinding force measurement sensor, the input Learning a learning model with a parameter as input data and the grinding force as output data, receiving an input parameter for a double-sided grinding process state in real time in a state of grinding both sides of the workpiece, Estimating the grinding force by applying it to the learning model, determining whether the process is defective through the estimated grinding force, and feedback-controlling the converted input parameter when it is determined that the current process is defective .
상기 추정된 연삭력을 통해 공정 불량 여부를 판단하는 단계는, 기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값보다 크고 제2 기준값보다 작으면 현재 공정을 정상상태로 판단하고, 비율이 제1 기준값 이하이거나 제2 기준값보다 크면 현재 공정을 불량인 것으로 판단할 수 있다. In the step of determining whether a process is defective through the estimated grinding force, in a state where a pre-stored reference value is input, if the ratio of the estimated grinding force to the reference value is larger than the first reference value and smaller than the second reference value, the current When the process is determined to be in a normal state and the ratio is less than or equal to the first reference value or greater than the second reference value, the current process may be determined to be defective.
상기 제1 기준값은 100%보다 작은 값을 가지며, 상기 제2 기준값은 100%보다 높은 값을 가질 수 있다. The first reference value may have a value less than 100%, and the second reference value may have a value greater than 100%.
상기 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계는, 상기 양면 연삭 공정 상태가 불량인 것으로 판단되면, 기 학습된 스마트 제어 알고리즘을 이용하여 입력 파라미터의 크기를 변환시키는 단계, 상기 변환된 크기의 입력 파라미터를 피드백 제어할 수 있다. The feedback control of the input parameter may include, when it is determined that the double-sided grinding process state is defective, converting the size of the input parameter using a pre-learned smart control algorithm, and controlling the input parameter of the converted size as feedback. can do.
상기 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계는, 기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값 이하인 경우, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 상기 제1 기준값보다 커질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수가 단계적으로 감소하도록 입력 파라미터를 제어할 수 있다. In the step of feedback controlling the input parameter, in a state in which a pre-stored reference value is input, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is equal to or less than the first reference value, the ratio of the estimated grinding force to the reference value is The input parameter may be controlled so that the upper and lower grinding rotation speeds are gradually decreased until the first reference value is greater than the first reference value.
상기 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계는, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제2 기준값 이상인 경우, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 상기 제2 기준값보다 작아질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수가 단계적으로 증가하도록 입력 파라미터를 제어할 수 있다. Feedback controlling the input parameter may include, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is equal to or greater than the second reference value, until the ratio of the estimated grinding force to the reference value becomes smaller than the second reference value. The input parameter can be controlled so that the number of grinding revolutions on the lower side increases step by step.
상기 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계는, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 상기 제2 기준값보다 큰 제3 기준값 이상이거나, 상기 제1 기준값보다 작은 제4 기준값 이하인 경우, 상기 공작물을 폐기 처리하도록 하는 알람 신호를 제공할 수 있다. In the feedback control of the input parameter, the workpiece is discarded when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than or equal to a third reference value greater than the second reference value or less than or equal to a fourth reference value less than the first reference value. It can provide an alarm signal to be processed.
상기 추정된 연삭력과 레퍼런스 값을 실시간으로 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include displaying the estimated grinding force and reference value in real time.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 디지털 트윈을 기반으로 하는 양면 연삭 공정 제어 시스템에 있어서, 연삭 공정 상태에서 수집된 연삭 깊이, 공작물의 회전수(RPM), 상측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 및 하측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 중에서 적어도 하나를 포함하는 입력 파라미터를 입력받고, 연삭력 측정 센서를 이용하여 센싱된 연삭력을 입력받으며, 해당 공작물을 양면 연삭하는 상태에서, 양면 연삭 공정 상태에 대한 입력 파라미터를 실시간으로 입력받는 입력부, 상기 입력 파라미터를 입력데이터로 하고, 상기 연삭력을 출력데이터로 하는 학습모델을 학습시키는 학습부, 상기 입력 파라미터를 상기 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정하는 연삭력 추정부, 그리고 상기 추정된 연삭력을 통해 공정 불량 여부를 판단하고, 현재 공정이 불량인 것으로 판단되면, 변환된 입력 파라미터를 피드백 제어하는 제어부를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, in the double-sided grinding process control system based on the digital twin, the grinding depth collected in the grinding process state, the number of revolutions of the workpiece (RPM), the number of grinding revolutions of the upper grindstone (RPM), and An input parameter including at least one of the grinding revolutions (RPM) of the lower grindstone is input, the grinding force sensed using the grinding force measurement sensor is input, and in the state of grinding both sides of the workpiece, in the state of the double-sided grinding process An input unit for receiving an input parameter for the object in real time, a learning unit for learning a learning model having the input parameter as input data and the grinding force as output data, and estimating the grinding force by applying the input parameter to the learning model It includes a grinding force estimator, and a control unit that determines whether a process is defective through the estimated grinding force, and controls the converted input parameter as feedback when it is determined that the current process is defective.
이와 같이 본 발명에 따르면, 학습모델을 통해 연삭력을 추정하고, 추정된 연삭력을 이용하여 입력 파라미터를 제어함으로써, 양면 연삭 공정에서 발생되는 품질 불량 갯수를 감소시킬 수 있다. 그리고, 공정 실패로 인해 스크랩 되는 공작물을 감소시키고, 제조 공장에서의 생산성을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, the number of quality defects generated in the double-sided grinding process can be reduced by estimating the grinding force through the learning model and controlling the input parameters using the estimated grinding force. In addition, it is possible to reduce the number of scrapped workpieces due to process failure and improve productivity in manufacturing plants.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 기반으로 하는 양면 연삭 공정 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 양면 연삭 공정 제어 시스템을 이용한 양면 연삭 공정 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2의 S240 단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 공정 상태가 정상인 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 공정 상태가 불량인 상태를 설명하기 위한 예시도이다. 1 is a diagram for explaining the configuration of a double-sided grinding process control system based on a digital twin according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for controlling a double-sided grinding process using a digital twin-based double-sided grinding process control system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exemplary view for explaining step S240 of FIG. 2 .
4 is an exemplary diagram for explaining a state in which a process state is normal.
5 is an exemplary diagram for explaining a state in which a process state is defective.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice it.
이하에서는 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 기반으로 하는 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)의 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of the double-sided grinding
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 기반으로 하는 양면 연삭 공정 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining the configuration of a double-sided grinding process control system based on a digital twin according to an embodiment of the present invention.
도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 입력부(110), 학습부(120), 연삭력 추정부(130), 디스플레이부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the double-sided grinding
먼저, 입력부(110)는 연삭 공정 상태에서 수직된 연삭 깊이, 공작물의 회전수(RPM), 상측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 및 하측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 중에서 적어도 하나를 포함하는 입력 파라미터를 입력받고, 연삭력 측정 센서를 이용하여 센싱된 연삭력을 입력받는다.First, the
그리고, 입력부(110)는 해당 공작물을 양면 연삭하는 상태에서, 양면 연삭 공정 상태에 대한 입력 파라미터를 실시간으로 입력받는다. In addition, the
다음으로, 학습부(120)는 입력 파라미터를 입력데이터로 하고, 연삭력을 출력데이터로 하는 학습모델을 학습시킨다. Next, the
이때, 학습부(120)는 지도 학습을 기반으로 학습모델을 학습시킬 수 있다.At this time, the
다음으로, 연삭력 추정부(130)는 입력 파라미터를 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정한다.Next, the grinding
이때, 연삭력 추정부(130)는 해당 공작물을 양면 연삭하는 상태에서 연삭 깊이, 공작물의 회전수(RPM), 상측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 및 하측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 중에서 적어도 하나를 기 학습된 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정한다. At this time, the grinding
다음으로, 디스플레이부(140)는 추정된 연삭력을 실시간으로 디스플레이한다.Next, the
이때, 디스플레이부(140)는 실시간으로 출력되는 추정된 연삭력을 그래프로 시각화하여 디스플레이할 수 있다. At this time, the
다음으로, 제어부(150)는 추정된 연삭력을 통해 공정 불량 여부를 판단하고, 현재 공정이 불량인 것으로 판단되는 경우에 변환된 입력 파라미터를 피드백 제어한다.Next, the
이때, 제어부(150)는 기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값보다 크고 제2 기준값보다 작으면 현재 공정을 정상상태로 판단한다.At this time, the
그리고, 제어부(150)는 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값 이하이거나 제2 기준값보다 크면 현재 공정을 불량인 것으로 판단한다. Then, the
여기서, 제1 기준값은 100%보다 작은 값을 가지며, 제2 기준값은 100%보다 높은 값을 가진다. Here, the first reference value has a value smaller than 100%, and the second reference value has a value higher than 100%.
그리고, 양면 연삭 공정 상태가 불량인 것으로 판단되면, 제어부(150)는 기 학습된 스마트 제어 알고리즘을 이용하여 입력 파라미터의 크기를 변환시키고, 변환된 크기의 입력 파라미터를 피드백 제어한다.And, if it is determined that the double-sided grinding process state is bad, the
더욱 자세하게는, 기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서, 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값 이하인 경우, 제어부(150)는 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값보다 커질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수를 단계적으로 감소하도록 입력 파라미터를 제어한다.More specifically, in a state in which a pre-stored reference value is input, when the ratio of the reference value to the estimated grinding force is equal to or less than the first reference value, the
그리고, 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 제2 기준값 이상인 경우, 제어부(150)는 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 제2 기준값보다 작아질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수를 단계적으로 증가하도록 입력 파라미터를 제어한다. And, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than or equal to the second reference value, the
또한, 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 제2 기준값보다 큰 제3 기준값 이상이거나, 제1 기준값보다 작은 제4 기준값 이하인 경우, 제어부(150)는 공작물을 폐기 처리하도록 하는 알람 신호를 제공한다. In addition, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is equal to or greater than the third reference value greater than the second reference value or equal to or less than the fourth reference value less than the first reference value, the
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 제어부(150)로부터 상측 및 하측의 연삭 회전수가 감소 또는 증가된 크기만큼 입력 파라미터를 입력부(110)에 입력하여 피드백 제어한다. In addition, the double-sided grinding
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값보다 크거나, 제2 기준값 보다 작은 범위에 속할때까지 입력부(110) 내지 제어부(150)에서의 과정을 반복하여 입력 파라미터를 피드백 제어한다. As such, the double-sided grinding
이하에서는 도 2 내지 도 5를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)을 이용한 양면 연삭 공정 제어 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a double-sided grinding process control method using the digital twin-based double-sided grinding
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 양면 연삭 공정 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a digital twin-based double-sided grinding process control method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 연삭 공정 상태에서 수집된 입력 파라미터, 연삭력 측정 센서를 이용하여 센싱된 연삭력을 입력받는다(S210). First, the double-sided grinding
이때, 입력 파라미터는 연삭 깊이, 공작물의 회전수(RPM), 상측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 및 하측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 중에서 적어도 하나를 포함한다.At this time, the input parameter includes at least one of the grinding depth, the number of revolutions (RPM) of the workpiece, the number of grinding revolutions (RPM) of the upper grindstone, and the number of grinding revolutions (RPM) of the lower grindstone.
그리고, 연삭력 측정 센서는 모션 센서, AE 센서 등으로 구현될 수 있다.Also, the grinding force measurement sensor may be implemented as a motion sensor, an AE sensor, or the like.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 입력 파라미터를 입력데이터로 하고, 센싱된 연삭력을 출력데이터로 하는 학습모델을 학습시킨다(S220). Next, the double-sided grinding
이때, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 지도 학습을 기반으로 하는 인공지능을 이용하여 학습모델을 학습시킬 수 있다. At this time, the double-sided grinding
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 해당 공작물을 양면 연삭하는 상태에서 양면 연삭 공정 상태에 대한 입력 파라미터를 실시간으로 입력받는다(S230).Next, the double-sided grinding
이때, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 연삭 깊이, 공작물의 회전수(RPM), 상측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 및 하측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 중에서 적어도 하나를 입력받는다.At this time, the double-sided grinding
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 입력 파라미터를 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정하여 화면에 표시한다(S240).Next, the double-sided grinding
이때, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 S230 단계를 통해 기 학습된 학습모델을 이용하여 연삭력을 추정한다. At this time, the double-sided grinding
그리고, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 추정된 연삭력과 기 저장된 레퍼런스 값을 실시간으로 디스플레이할 수 있다.Also, the double-sided grinding
도 3은 도 2의 S240 단계를 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 3 is an exemplary view for explaining step S240 of FIG. 2 .
도 3에서 도시한 바와 같이, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 추정된 연삭력과 레퍼런스 값을 실시간으로 그래프로 시각화하여 제공할 수 있다. As shown in FIG. 3 , the double-sided grinding
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 추정된 연산력을 통해 공정 불량 여부를 판단한다(S250).In addition, the double-sided grinding
여기서, 기 저장된 레퍼런스(Reference) 값이 입력된 상태에서 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 하한 기준값인 90%보다 크고, 상한 기준값인 110%보다 작은 경우, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 현재 공정 상태를 정상으로 판단한다.Here, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than the lower limit reference value of 90% and less than the upper limit reference value of 110% in a state where a pre-stored reference value is input, the double-sided grinding
도 4는 공정 상태가 정상인 상태를 설명하기 위한 예시도이다.4 is an exemplary diagram for explaining a state in which a process state is normal.
도 4의 네모박스에 도시한 바와 같이, 약 1초동안 발생된 추정된 연삭력이 54(N/mm)이고, 레퍼런스 값이 42(N/mm)이라고 가정한다.As shown in the square box of FIG. 4, it is assumed that the estimated grinding force generated for about 1 second is 54 (N/mm) and the reference value is 42 (N/mm).
그러면, 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 128%로, 상한 기준값인 110%보다 큰 값이나, 일정시간인 3초 이내에 다시 정상 범위에 회귀하므로, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 불순물로 인해 발생한 노이즈로 인식하여 해당 공정 상태를 정상으로 판단할 수 있다. Then, the ratio of the estimated grinding force to the reference value is 128%, a value greater than the upper limit reference value of 110%, but returns to the normal range within 3 seconds, which is a predetermined time, so the double-sided grinding
이때, 본 발명의 실시예에서는 일정시간은 3초로 설정하였으나, 관리자에 의해 변경될 수 있다. At this time, in the embodiment of the present invention, the predetermined time is set to 3 seconds, but may be changed by the administrator.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 하한 기준값인 90%이하이거나 상한 기준값인 110%이상일 경우에 현재 공정을 불량인 것으로 판단한다.Next, in the double-sided grinding
이때, 일정시간 이상 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 하한 기준값인 90%이하이거나 상한 기준값인 110%이상 지속되는 경우, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 공정 상태를 불량으로 판단한다.At this time, if the ratio of the estimated grinding force to the reference value for a certain period of time continues below the lower limit reference value of 90% or the upper limit reference value of 110% or more, the double-sided grinding
그리고, 본 발명의 실시예에서는 일정시간을 3초라고 설정하였으나, 관리자에 의해 변경될 수 있다. And, in the embodiment of the present invention, the predetermined time is set to 3 seconds, but it can be changed by the administrator.
도 5는 공정 상태가 불량인 상태를 설명하기 위한 예시도이다. 5 is an exemplary diagram for explaining a state in which a process state is defective.
도 5의 네모박스에서 도시한 바와 같이, 약 4초동안 발생된 추정된 연삭력이 63(N/mm)이고, 레퍼런스 값이 50(N/mm)이라고 가정한다.As shown in the square box of FIG. 5, it is assumed that the estimated grinding force generated for about 4 seconds is 63 (N/mm) and the reference value is 50 (N/mm).
그러면, 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 126%이며, 4초동안 상한 기준값인 110% 이상 지속되므로, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 현재 공정 상태를 불량으로 판단한다. Then, since the ratio of the estimated grinding force to the reference value is 126%, and the upper limit reference value of 110% or more lasts for 4 seconds, the double-sided grinding
다음으로, 양면 연삭 공정 상태가 불량인 것으로 판단되면, 본 발명의 실시예에 따른 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 기 학습된 스마트 제어 알고리즘을 이용하여 입력 파라미터의 크기를 변환시키고, 변환된 크기의 입력 파라미터를 피드백 제어한다(S260). Next, if it is determined that the double-sided grinding process state is bad, the double-sided grinding
더욱 자세하게는, 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 하한 기준값인 90% 이하인 경우, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 기준값인 90%보다 커질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수를 감소하도록 입력 파라미터를 제어한다. More specifically, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is less than or equal to 90%, which is the lower limit reference value, the double-sided grinding
이때, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 상측 및 하측의 연삭 회전수를 8%씩 증가하도록 단계적으로 입력 파라미터를 제어할 수 있다.At this time, the double-side grinding
그리고, 본 발명의 실시예에서는 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 90%보다 커질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수를 8%씩 증가하도록 설정하였으나, 관리자에 의해 변경될 수 있다. And, in the embodiment of the present invention, the upper and lower grinding rotation numbers are set to increase by 8% until the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than 90%, but it can be changed by the manager.
또한, 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 상한 기준값인 110%이상인 경우, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 기준값인 110%보다 작아질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수가 단계적으로 증가하도록 입력 파라미터를 제어한다. In addition, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than or equal to 110%, which is the upper limit reference value, the double-sided grinding
이때, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 상측 및 하측의 연삭 회전수를 5%씩 감소하도록 단계적으로 입력 파라미터를 제어할 수 있다.At this time, the double-side grinding
그리고, 본 발명의 실시예에서는 레퍼런스 값 대시 추정된 연삭력의 비율이 110%보다 작아질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수를 5%씩 감소하도록 설정하였으나, 관리자에 의해 변경될 수 있다. And, in the embodiment of the present invention, the upper and lower grinding rotation numbers are set to decrease by 5% until the ratio of the estimated grinding force to the reference value is less than 110%, but it can be changed by the manager.
만일, 레퍼런스 값 대비 추정된 연삭력의 비율이 기준값인 115%이상이거나 85%이하인 경우, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 공작물을 폐기 처리하도록 하는 알람 신호를 제공한다. If the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than or equal to 115%, which is the reference value, or less than or equal to 85%, the double-sided grinding
즉, 이와 같이 공정 상태가 불량 상태로 판단되는 경우, 양면 연삭 공정 제어 시스템(100)은 S260 단계에서 변환된 입력 파라미터를 S210 단계에 입력하여 하한 기준값인 90%보다 크고, 상한 기준값인 110%보다 작은 범위에 속할때까지 반복적으로 상측 및 하측의 연삭 회전수를 감소 또는 증가하도록 입력 파라미터를 제어한다. That is, when the process state is determined to be in a defective state, the double-sided grinding
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 학습모델을 통해 연삭력을 추정하고, 추정된 연삭력을 이용하여 입력 파라미터를 제어함으로써, 양면 연삭 공정에서 발생되는 품질 불량 갯수를 감소시킬 수 있다. 그리고, 공정 실패로 인해 스크랩 되는 공작물을 감소시키고, 제조 공장에서의 생산성을 향상시킬 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, the number of quality defects generated in the double-sided grinding process can be reduced by estimating the grinding force through the learning model and controlling the input parameter using the estimated grinding force. In addition, it is possible to reduce the number of scrapped workpieces due to process failure and improve productivity in manufacturing plants.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100: 양면 연삭 공정 제어 시스템,
110: 입력부,
120: 학습부,
130: 연삭력 추정부,
140: 디스플레이부,
150: 제어부
100: double-sided grinding process control system, 110: input unit,
120: learning unit, 130: grinding force estimation unit,
140: display unit, 150: control unit
Claims (16)
연삭 공정 상태에서 수집된 연삭 깊이, 공작물의 회전수(RPM), 상측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 및 하측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 중에서 적어도 하나를 포함하는 입력 파라미터를 입력받는 단계,
연삭력 측정 센서를 이용하여 센싱된 연삭력을 입력받는 단계,
상기 입력 파라미터를 입력데이터로 하고, 상기 연삭력을 출력데이터로 하는 학습모델을 학습시키는 단계,
해당 공작물을 양면 연삭하는 상태에서, 양면 연삭 공정 상태에 대한 입력 파라미터를 실시간으로 입력받는 단계,
상기 입력 파라미터를 상기 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정하는 단계,
상기 추정된 연삭력을 통해 공정 불량 여부를 판단하는 단계, 그리고
현재 공정이 불량인 것으로 판단되면, 변환된 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계를 포함하는 양면 연삭 공정 제어 방법. In the double-sided grinding process control method using a digital twin-based double-sided grinding process control system,
Receiving an input parameter including at least one of the grinding depth collected in the grinding process state, the number of revolutions of the workpiece (RPM), the number of grinding revolutions of the upper grindstone (RPM) and the number of grinding revolutions of the lower grindstone (RPM);
Receiving an input of the sensed grinding force using a grinding force measuring sensor;
Learning a learning model having the input parameter as input data and the grinding force as output data;
Receiving input parameters for the double-sided grinding process state in real time while grinding the corresponding workpiece on both sides;
Estimating a grinding force by applying the input parameter to the learning model;
Determining whether a process is defective through the estimated grinding force, and
A method for controlling a double-sided grinding process comprising the step of feedback-controlling the converted input parameter when it is determined that the current process is defective.
상기 추정된 연삭력을 통해 공정 불량 여부를 판단하는 단계는,
기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값보다 크고 제2 기준값보다 작으면 현재 공정을 정상상태로 판단하고, 비율이 제1 기준값 이하이거나 제2 기준값 이상이면 현재 공정을 불량인 것으로 판단하는 양면 연삭 공정 제어 방법. According to claim 1,
The step of determining whether the process is defective through the estimated grinding force,
In a state where a pre-stored reference value is input, if the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than the first reference value and less than the second reference value, the current process is determined to be in a normal state, and the ratio is less than or equal to the first reference value. 2 A double-sided grinding process control method in which the current process is judged to be defective if it is greater than the reference value.
상기 제1 기준값은 100%보다 작은 값을 가지며, 상기 제2 기준값은 100%보다 높은 값을 가지는 양면 연삭 공정 제어 방법. According to claim 2,
The first reference value has a value smaller than 100%, and the second reference value has a value higher than 100%.
상기 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계는,
상기 양면 연삭 공정 상태가 불량인 것으로 판단되면, 기 학습된 스마트 제어 알고리즘을 이용하여 입력 파라미터의 크기를 변환시키는 단계,
상기 변환된 크기의 입력 파라미터를 피드백 제어하는 양면 연삭 공정 제어 방법.According to claim 1,
The step of feedback controlling the input parameter,
Converting the size of an input parameter using a pre-learned smart control algorithm when it is determined that the double-sided grinding process state is bad;
A double-sided grinding process control method for feedback-controlling the input parameter of the converted size.
상기 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계는,
기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값 이하인 경우, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 상기 제1 기준값보다 커질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수가 단계적으로 감소하도록 입력 파라미터를 제어하는 양면 연삭 공정 제어 방법. According to claim 4,
The step of feedback controlling the input parameter,
In a state where a pre-stored reference value is input, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is less than or equal to the first reference value, the upper and lower sides until the ratio of the estimated grinding force to the reference value becomes greater than the first reference value A method for controlling a double-sided grinding process in which an input parameter is controlled so that the number of grinding rotations on the lower side is gradually decreased.
상기 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계는,
상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제2 기준값 이상인 경우, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 상기 제2 기준값보다 작아질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수가 단계적으로 감소하도록 입력 파라미터를 제어하는 양면 연삭 공정 제어 방법. According to claim 5,
The step of feedback controlling the input parameter,
When the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than or equal to the second reference value, the upper and lower grinding rotation speeds are input to gradually decrease until the ratio of the estimated grinding force to the reference value becomes smaller than the second reference value. Double-side grinding process control method with controlling parameters.
상기 입력 파라미터를 피드백 제어하는 단계는,
상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제2 기준값보다 큰 제3 기준값 이상이거나 제1 기준값보다 작은 제4 기준값 이하인 경우, 상기 공작물을 폐기 처리하도록 하는 알람 신호를 제공하는 양면 연삭 공정 제어 방법.According to claim 6,
The step of feedback controlling the input parameter,
When the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than or equal to a third reference value greater than the second reference value or less than or equal to a fourth reference value less than the first reference value, a double-sided grinding process control method for providing an alarm signal to discard the workpiece. .
상기 추정된 연삭력과 레퍼런스 값을 실시간으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 양면 연삭 공정 제어 방법.According to claim 1,
The double-sided grinding process control method further comprising the step of displaying the estimated grinding force and the reference value in real time.
연삭 공정 상태에서 수집된 연삭 깊이, 공작물의 회전수(RPM), 상측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 및 하측 숫돌의 연삭 회전수(RPM) 중에서 적어도 하나를 포함하는 입력 파라미터를 입력받고, 연삭력 측정 센서를 이용하여 센싱된 연삭력을 입력받으며, 해당 공작물을 양면 연삭하는 상태에서, 양면 연삭 공정 상태에 대한 입력 파라미터를 실시간으로 입력받는 입력부,
상기 입력 파라미터를 입력데이터로 하고, 상기 연삭력을 출력데이터로 하는 학습모델을 학습시키는 학습부,
상기 입력 파라미터를 상기 학습모델에 적용하여 연삭력을 추정하는 연삭력 추정부, 그리고
상기 추정된 연삭력을 통해 공정 불량 여부를 판단하고, 현재 공정이 불량인 것으로 판단되면, 변환된 입력 파라미터를 피드백 제어하는 제어부를 포함하는 양면 연삭 공정 제어 시스템. In the double-sided grinding process control system based on the digital twin,
An input parameter including at least one of the grinding depth collected in the grinding process state, the number of revolutions of the workpiece (RPM), the number of grinding revolutions of the upper grindstone (RPM) and the number of grinding revolutions of the lower grindstone (RPM) is input, and the grinding force An input unit that receives the sensed grinding force using a measurement sensor and receives input parameters for the double-sided grinding process state in real time in a state in which the corresponding workpiece is double-sided grinding;
A learning unit for learning a learning model having the input parameter as input data and the grinding force as output data;
A grinding force estimation unit for estimating grinding force by applying the input parameter to the learning model, and
A double-sided grinding process control system comprising a control unit that determines whether a process is defective through the estimated grinding force and, if it is determined that the current process is defective, feedback-controls the converted input parameter.
상기 제어부는,
기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값보다 크고 제2 기준값보다 작으면 현재 공정을 정상상태로 판단하고, 비율이 제1 기준값 이하이거나 제2 기준값 이상이면 현재 공정을 불량인 것으로 판단하는 양면 연삭 공정 제어 시스템. According to claim 9,
The control unit,
In a state where a pre-stored reference value is input, if the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than the first reference value and less than the second reference value, the current process is determined to be in a normal state, and the ratio is less than or equal to the first reference value. 2 A double-sided grinding process control system that determines that the current process is defective if it is above the reference value.
상기 제어부는,
상기 제1 기준값은 100%보다 작은 값을 가지며, 상기 제2 기준값은 100%보다 높은 값을 가지는 양면 연삭 공정 제어 시스템. According to claim 10,
The control unit,
The first reference value has a value less than 100%, and the second reference value has a value greater than 100%.
상기 제어부는,
상기 양면 연삭 공정 상태가 불량인 것으로 판단되면, 기 학습된 스마트 제어 알고리즘을 이용하여 입력 파라미터의 크기를 변환시키고, 상기 변환된 크기의 입력 파라미터를 피드백 제어하는 양면 연삭 공정 제어 시스템.According to claim 9,
The control unit,
If it is determined that the double-sided grinding process state is bad, the double-sided grinding process control system converts the size of the input parameter using a pre-learned smart control algorithm and feedback-controls the input parameter of the converted size.
상기 제어부는,
기 저장된 레퍼런스 값이 입력된 상태에서, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제1 기준값 이하인 경우, 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 상기 제1 기준값보다 커질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수를 단계적으로 감소하도록 입력 파라미터를 제어하는 양면 연삭 공정 제어 시스템.According to claim 12,
The control unit,
In a state where a pre-stored reference value is input, when the ratio of the estimated grinding force to the reference value is less than or equal to the first reference value, the upper and lower sides until the ratio of the estimated grinding force to the reference value becomes greater than the first reference value Double-sided grinding process control system that controls the input parameters to reduce the number of grinding rotations on the lower side step by step.
상기 제어부는,
상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제2 기준값 이상인 경우, 상기 상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 상기 제2 기준값보다 작아질때까지 상측 및 하측의 연삭 회전수를 단계적으로 증가하도록 입력 파라미터를 제어하는 양면 연삭 공정 제어 시스템. According to claim 13,
The control unit,
When the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than or equal to the second reference value, the upper and lower grinding rotation speeds are gradually increased until the ratio of the estimated grinding force to the reference value becomes smaller than the second reference value. A double-sided grinding process control system that controls the input parameters to
상기 제어부는,
상기 레퍼런스 값 대비 상기 추정된 연삭력의 비율이 제2 기준값보다 큰 제3 기준값 이상이거나, 상기 제1 기준값보다 작은 제4 기준값 이하인 경우, 상기 공작물을 폐기 처리하도록 하는 알람 신호를 제공하는 양면 연삭 공정 제어 시스템.According to claim 14,
The control unit,
When the ratio of the estimated grinding force to the reference value is greater than or equal to a third reference value greater than the second reference value or less than or equal to a fourth reference value less than the first reference value, a double-sided grinding process for providing an alarm signal to discard the workpiece. control system.
상기 추정된 연삭력과 레퍼런스 값을 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 양면 연삭 공정 제어 시스템.According to claim 9,
Double-sided grinding process control system further comprising a display unit for displaying the estimated grinding force and reference value in real time.
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KR1020210131647A KR102624869B1 (en) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | System for controlling double sided grinding process based on digital twin and method thereof |
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Citations (5)
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KR101972868B1 (en) * | 2018-03-20 | 2019-04-26 | 지앤피테크놀로지 주식회사 | The polishing amount controlling apparatus of double-sided lap-grinding apparatus having multiple sensors |
JP2020023039A (en) * | 2018-07-25 | 2020-02-13 | 株式会社ジェイテクト | Grinding quality estimation model generation device, grinding quality estimation device, operation command data adjustment model generation device of grinding machine and operation command data updating device of grinding machine |
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-
2021
- 2021-10-05 KR KR1020210131647A patent/KR102624869B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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