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KR0173676B1 - Inspect apparatus and method of on-line non destructive testing for spot welding - Google Patents

Inspect apparatus and method of on-line non destructive testing for spot welding Download PDF

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Publication number
KR0173676B1
KR0173676B1 KR1019950030243A KR19950030243A KR0173676B1 KR 0173676 B1 KR0173676 B1 KR 0173676B1 KR 1019950030243 A KR1019950030243 A KR 1019950030243A KR 19950030243 A KR19950030243 A KR 19950030243A KR 0173676 B1 KR0173676 B1 KR 0173676B1
Authority
KR
South Korea
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welding
electrode
inspection
voltage
waveform
Prior art date
Application number
KR1019950030243A
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Korean (ko)
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KR960013551A (en
Inventor
김상희
권진오
Original Assignee
이은섭
오리온금속공업주식회사
김상희
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Publication date
Application filed by 이은섭, 오리온금속공업주식회사, 김상희 filed Critical 이은섭
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Abstract

본 발명은 전기저항 용접의 검사장치 및 검사방법에 있어서 특히 신경회로망을 이용한 온라인 비파괴 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로서, 온라인의 비파괴 검사장치를 제공하기 위하여 전원의 일측에 연결된 제1전극과, 상기 전원의 타측에 연결된 제2전극과, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 삽입된 모재를 구비하는 전기저항용접에 있어서, 용접시 상기 모재의 양단에 인가되는 전압을 검출하기 위한 제1 아날로그-디지탈 변환기(A/D converter)를 구비하는 전압파형측정시스템과, 상기 제1전극과 제2전극 사이의 변위를 검출하기 위한 센서수단과 상기 센서수단의 출력을 입력으로하는 제2 아날로그-디지탈변환기를 구비하는 전극팽창파형측정시스템과, 상기 전압파형측정시스템과 전극팽창파형측정시스템의 출력을 입력으로하는 신경회로망검사시스템을 내장한 컴퓨터시스템을 구비함으로써, 비파괴 방식임과 동시에 온라인으로 검사가 수행되기 때문에 제품의 견실성 향상 및 공정의 자동화에 크게 기여할 수 있으며 종래의 물적 손실 및 인적손실을 대폭 절감할 수 있는 전기저항용접의 온라인 비파괴 검사장치 및 검사방법을 제공한다.The present invention relates to an online non-destructive testing device and an inspection method using a neural network, in particular in an electric resistance welding inspection device and an inspection method, comprising: a first electrode connected to one side of a power source to provide an online non-destructive inspection device; In the electrical resistance welding comprising a second electrode connected to the other side of the power source and a base material inserted between the first electrode and the second electrode, the first analog for detecting a voltage applied to both ends of the base material during welding; A voltage waveform measurement system having a digital converter (A / D converter), and a second analog-to-digital converter for inputting sensor means for detecting a displacement between the first electrode and the second electrode and an output of the sensor means. An electrode expansion waveform measuring system comprising: a neural network inspection system having an input of an output of the voltage waveform measuring system and the electrode expansion waveform measuring system; By providing a computer system with a built-in system, it is a non-destructive method and an online inspection is performed, which greatly contributes to the improvement of product robustness and automation of the process, and can greatly reduce the conventional physical and human losses. An online non-destructive testing device and test method for resistance welding is provided.

Description

전기저항 용접의 온라인 비파괴 검사장치 및 그 방법On-line nondestructive testing device and method of electric resistance welding

본 발명은 용접기술에 있어서 전기저항용접의 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 특히 신경회로망을 이용하여 용접과 동시에 비파괴방식으로 검사가 수행되는 온라인(On-line) 비파괴 검사장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for electric resistance welding in the welding technology, and more particularly, to an on-line non-destructive inspection device and method for performing inspection in a non-destructive manner at the same time by welding using a neural network. will be.

전기저항용접이란 모재에 전류를 통하여 접촉부에 발생되는 전기저항열로써 모재를 용융상태로 만들고 외력을 가하여 접합하는 용접을 말한다. 이때 발생하는 전기저항 열은 다음의 제(1)식과 같다.Electrical resistance welding refers to welding in which the base material is melted and applied by applying external force as heat of electric resistance generated in the contact portion through current to the base material. The electrical resistance heat generated at this time is represented by the following formula (1).

(Q : 열량(cal), I : 전류(a), R : 저항(Ω), t : 시간(sec))(Q: calorie (cal), I: current (a), R: resistance (Ω), t: time (sec))

일반적으로 저항이 큰 재료를 부하 측으로 사용하여 전원에서 저전압인 많은 전류를 통과시켜 이때 발생하는 저항열을 이용한다.In general, a material with a large resistance is used as a load side to pass a large amount of low-voltage current from a power supply to use a heat of resistance generated at this time.

이때 전류는 80,000(a) 정도까지 사용하며, 이것을 흘려보내는 부하측의 무부하단자전압은 1∼10(V) 정도로 극히 낮다.At this time, the current is used up to about 80,000 (a), and the no-load terminal voltage at the load side that sends this is very low, about 1 to 10 (V).

이러한 저전압, 대전류를 얻으려면 교류전원을 채택하여 변압기를 사용하는 것이 가장 편리하다.In order to obtain such low voltage and high current, it is most convenient to use transformer by adopting AC power.

상기 전기저항용접의 종류에는 버트용접(butt welding), 스폿용접(spot Welding), 시임 용접(Seam Welding), 프로젝션(Projection Welding) 등이 있다.Types of the electric resistance welding include butt welding, spot welding, seam welding, projection welding, and the like.

이들은 용접온도가 저온이고 작업속도가 빠르며 용접부분의 안정성이 크다는 장점이 있다.They have the advantage of low welding temperature, fast working speed and high stability of welded parts.

더욱이 상기 스폿용접은 가격이 저렴하고 다량 생산적이며 접합강도상의 효율이 높고, 중량 경감·자재절약·구조의 간이화 등의 성능상의 장점이 있다.Moreover, the spot welding is inexpensive, productive in mass, has high efficiency in bonding strength, and has advantages in performance such as weight reduction, material saving, and structure simplification.

뿐만 아니라 기계에 따라 용접조건이 자동적으로 정해져 작업자의 숙련이나 기능에 의존할 필요가 없다는 장점이 있어 금속가공분야에서는 일반적으로 스폿용접이 사용되고 있다.In addition, the spot welding is generally used in the metal processing field because the welding conditions are automatically determined according to the machine and there is no need to rely on the skill or function of the operator.

이하 스폿용접에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, spot welding will be described in detail.

제1도는 스폿용접기의 개요도 이다.1 is a schematic diagram of a spot welder.

상기 제1도에서 용접변압기(1)와, 상기 용접변압기(1)의 일차측에 연결된 제어부(2)와, 상기 용접변압기(1)의 2차측에 연결된 전극(또는 용접봉이라고 함)(3a, 3b)과, 상기 전극을 누르기 위한 가압부(5)와, 상기 전극(3a, 3b)사이에 장착된 모재(7)를 나타내고 있다.In FIG. 1, the welding transformer 1, the control unit 2 connected to the primary side of the welding transformer 1, and the electrode (or welding rod) connected to the secondary side of the welding transformer 1 3a, 3b), the press part 5 for pressing the said electrode, and the base material 7 mounted between the said electrodes 3a and 3b are shown.

상기 도면에서와 같이 모재(7)를 양극(3a, 3b)사이에 넣고 가볍게 가압부(5)를 누른 후 전류를 통과시키면 용접부에 발생하는 저항열로 인하여 접합부가 국부적으로 빨갛게 달아오른다.As shown in the drawing, when the base material 7 is inserted between the anodes 3a and 3b, and lightly presses the pressurizing part 5 and passes the current, the joint part heats red locally due to resistance heat generated in the weld part.

이때 다시 적당한 압력으로 누르면 접촉되는 전극의 면적만으로 스폿용접이 된다. 용접부는 바둑알모양으로 생기며 이를 너겟(nugget)이라 부른다.At this time, if the pressure is pressed again, the spot welding is performed only by the area of the electrode to be contacted. The welds form a goggle, which is called a nugget.

상술한 바와 같이 스폿용접은 점상(點狀)으로 이루어지므로 점용접(點鎔接)이라고도 하며, 판재에 직전 구멍을 뚫고 접합시키는 리벳접합과 달리 구멍을 뚫지 않고 접합할 수 있다.As described above, since spot welding is made in a point shape, it is also called spot welding, and unlike rivet joints in which a hole is immediately punched and joined to a plate, it can be bonded without a hole.

여기서 상기 용접부의 결함은 용접의 신뢰성을 저하시키며, 특히 반복하중이나 충격하중이 작용하는 경우에는 주의를 요한다.In this case, the defect of the weld portion decreases the reliability of welding, and in particular, care is required when a cyclic load or an impact load is applied.

또한 고압고하중의 것에서는 안전도가 중요하므로 결함이 없어야 한다.In addition, safety is important in the case of high pressure and high load, so there should be no defect.

용접부의 결함유무를 검사하는 방범에는 파괴검사법과 비파괴검사법이 있다.There are two types of crime prevention methods for testing weld defects: non-destructive testing and non-destructive testing.

파괴검사법이란 용접부를 파괴하여 그 양부(良否)를 조사하는 것으로 같은 다수의 제품중에서 표본으로 뽑아낸 것 또는 특별한 시험용접부에 대하여 검사하는 것을 말한다.Fracture inspection is a test of specimens or special test welds from a number of products, such as the failure of welds and the examination of their quality.

파괴검사법의 종류에는 천공(穿孔)검사, 파면(破面)검사, 매크로(macro)조직검사, 마이크로(micro)조직검사 등이 있다.Types of destructive testing include puncture, wavefront, macroscopic biopsy and microscopic biopsy.

일반적으로, 일정갯수의 스폿용접을 수행한 후 표본으로 선택된 용접부에 대하여 파괴검사를 수행하는, 표본에 의한 직접파괴검사법이 상용되고 있다.In general, a direct fracture inspection method using a specimen, which performs a fracture inspection on a weld selected as a specimen after performing a certain number of spot welding, is commonly used.

검사후 문제점이 발견되면 이전의 작업을 모두 파기하거나 다시 해야한다.If a problem is found after the test, all previous work must be destroyed or re-created.

따라서 파괴검사법의 경우에는 제품의 견실성(堅實性) 문제뿐만 아니라, 검사 과정의 비효율성으로 인하여 공정의 자동화에 있어서 큰 장애가 된다는 문제점이 있다.Therefore, in the case of the destruction inspection method, there is a problem that not only a problem of the robustness of the product, but also a great obstacle in the automation of the process due to the inefficiency of the inspection process.

또한 엄청난 물적손실 및 인적손실을 가져온다는 문제점도 있다.In addition, there is a problem that a huge physical and human loss.

용접상태를 확인하기 위한 다른 방법으로는 비파괴검사법(nondestructive testing or inspection)이 있다.Another method of checking the weld status is nondestructive testing or inspection.

비파괴검사법이란 재료 또는 제품의 재질이나 형상, 수치에 변화를 주지 않고, 그 재료의 건전성을 조사하는 방법을 말한다.Non-destructive testing means a method of investigating the integrity of a material or product without changing the material, shape, or numerical value of the material.

그 종류에는 방사선투과 검사법, 초음파검사법, 자기(磁氣)검사법, 도료침투법 등이 있다.The types include radiographic examination, ultrasonic examination, magnetic examination, paint penetration method, and the like.

방사선투과 검사법의 하나인 X-선 검사법(X-ray inspection)을 이용할 경우, 결함부나 불순물의 편석부 등은 X-선이 투과하기 쉬워서 강하게 감광하므로 사진원판에 명암의 차이가 생기게 되는데, 이를 이용하여 용접의 불량상태를 검출할 수 있다.In case of using X-ray inspection, which is one of the radiographic inspection methods, defects and segregation of impurities are easily transmitted because X-rays are easily transmitted. The failure state of the welding can be detected.

그러나 상기한 X-선 검사법은 검사장비가 고가일 뿐만 아니라 공장의 안정성에 문제가 제기되고 있으며, X-선 기사가 항상 상주해야 하는 불편이 있다.However, the above-mentioned X-ray inspection method is not only expensive, but also poses a problem to the stability of the factory, and there is an inconvenience that an X-ray technician must always reside.

한편, 초음파검사법의 경우에는 표면이 매우 거칠거나 외형이 복잡한 것은 검사가 곤란할 뿐만 아니라 탐침 트랜스튜시의 접촉에 의하여 검사가 수행되므로 비접촉식의 방법으로는 철판과 같이 밀도가 높은 물체는 투과할 수 없다는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of the ultrasonography method, it is difficult to inspect that the surface is very rough or complicated in appearance, and the inspection is performed by the contact of the probe transducer. There is a problem.

그리고 자기검사법은 철강과 같은 강자성체에 한정된다는 문제점이 있으며, 현재 이론적인 연구만이 수행되어 있을 뿐이다.In addition, the magnetic inspection method is limited to ferromagnetic materials such as steel, and only theoretical studies are currently performed.

한편 도료침투법의 경우에는 표면에까지 이어진 결함이 아니면 검출하지 못하고 표면을 미리 연마해 두어야 하는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of the paint penetration method, there is a problem that the surface must be polished in advance without being detected unless it is a defect extending to the surface.

뿐만 아니라, 상기의 여러가지 비파괴 검사법 역시 파괴검사법과 마찬가지로 용접후 검사과정을 별도로 거쳐야 하기 때문에 많은 시간적 손실 및 인적손실을 가져온다는 문제점이 있어 현재는 거의 사용되지 않고 있다.In addition, the various non-destructive inspection methods, like the destruction inspection method, have to undergo a separate post-welding inspection process, which causes a lot of time loss and human loss, and is currently rarely used.

현재의 파괴검사법 및 비파괴검사법의 문제점들을 해결하기 위해서는 스폿용접이 끝난 후의 검사가 아니라 용접과 동시에 검사가 수행되는 것이 바람직하다.In order to solve the problems of current and non-destructive inspection methods, it is desirable to perform the inspection at the same time as the welding, not after the spot welding.

상기와 같이 용접과 동시에 검사하기 위해서는 새로운 비파괴 검사방법의 개발이 요구되고 있다.As mentioned above, in order to test simultaneously with welding, the development of a new non-destructive inspection method is calculated | required.

그러나 대부분 교류전원을 사용하고 있는 스폿용접에 있어서 용접시 전류와 시간, 용접봉의 상태 그리고 가압상태의 조정 및 모재의 재질 등에 따라 용접상태가 변화하기 때문에 비파괴검사기의 개발에 어려움이 있었다.However, in spot welding using mostly AC power, it is difficult to develop a non-destructive tester because the welding state changes according to the current and time during welding, the state of the electrode, the adjustment of the pressure state, and the material of the base material.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 전기저항 용접의 검사장치 및 검사방법에 있어서 비파괴 방법에 의한 용접검사장치 및 검사방법을 제공하는 것과, 전기저항용접의 검사장치 및 검사방법에 있어서 비파괴 방법에 의한 용접검사를 용접과 동시에 수행하는 온라인 용접검사장치 및 온라인 비파괴 검사방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, to provide a welding inspection apparatus and inspection method by a non-destructive method in the inspection apparatus and inspection method of electrical resistance welding, and to the inspection apparatus and inspection method of electrical resistance welding. The present invention provides an on-line welding inspection apparatus and an on-line nondestructive inspection method for simultaneously performing a welding inspection by a non-destructive method.

상기한 바를 달성하기 위하여 본 발명은 용접시 모재의 양단에 인가되는 전압의 파형과 용접시 모재의 팽창에 따른 전극사이의 간격의 변위를 용접검사에 이용함을 특징으로 하고, 또한 본 발명은 전원의 고전위에 연결된 제1전극과, 상기 전원의 저전위에 연결된 제2전극과, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 삽입된 모재를 구비하는 전기저항용접에 있어서, 용접시 상기 모재의 양단에 인가되는 전압을 검출하기 위한 제1아날로그-디지탈 변환기(A/D converter)를 구비하는 전압파형측정시스템과, 상기 제1전극과 제2전극 사이의 변위를 검출하기 위한 센서수단과 상기 센서수단의 출력을 입력으로 하는 제2 아날로그-디지탈변환기를 구비하는 전극팽창파형측정시스템과, 상기 전압파형측정시스템과 전극팽창파형측정시스템의 출력을 입력으로 하는 신경회로망 검사시스템을 내장한 컴퓨터시스템을 구비함을 특징으로 한다.In order to achieve the above, the present invention is characterized in that the waveform of the voltage applied to both ends of the base material during welding and the displacement of the gap between the electrodes according to the expansion of the base material during welding is used for the welding inspection, and the present invention In an electrical resistance welding comprising a first electrode connected to a high potential, a second electrode connected to a low potential of the power source, and a base material inserted between the first electrode and the second electrode, which is applied to both ends of the base material during welding. A voltage waveform measurement system having a first analog-to-digital converter for detecting a voltage, a sensor means for detecting a displacement between the first electrode and a second electrode, and an output of the sensor means. An electrode expansion waveform measurement system having a second analog-to-digital converter as an input, and a neural circuit having an output of the voltage waveform measurement system and the electrode expansion waveform measurement system as inputs And it characterized in that it comprises a computer system built in a network testing system.

그리하여 용접을 실시함과 동시에 용접시의 모재양단에 인가되는 전압 및 전극사이의 변위를 각 아날로그-디지탈 변환기를 통하여 컴퓨터 시스템으로 입력하여, 상기 아날로그-디지탈 변환기에 의해 디지탈화된 신호들 중 용접전압파형 및 필터링된 전극팽창파형을 소정의 소프트웨어에 의해 검출한 후 저장시키는 제1단계와, 상기 용접 후 파괴검사법에 의하여 용접검사를 실시하는 제2단계와, 상기 제1단계와 제2단계를 소정횟수 반복 실시하여 용접전압파형을 나타내는 데이타 및 전극팽창파형을 나타내는 데이타들과 각 용접상태에 대응되는 원하는 출력 값을 다층 신경회로망에 입력하여 연결강도를 결정하는 제3단계가 순차적으로 이루어지는 오프라인에 의한 학습과정과, 용접을 실시하여 상기 제1단계와 동일한 과정에 의한 데이타를 상기 학습과정에서 결정된 연결강도를 가진 다층신경회로망에 입력하여 상기 용접과 온라인으로 용접검사를 수행하는 검사과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.Thus, the welding voltage waveforms of the signals digitalized by the analog-to-digital converter are inputted at the same time as the welding and at the same time, the voltage applied to both ends of the substrate and the displacement between the electrodes are input to the computer system through the analog-to-digital converter. And a first step of detecting and storing the filtered electrode expansion waveform by a predetermined software, a second step of performing a welding test by the post-welding fracture inspection method, and a predetermined number of times of the first step and the second step. By repeating the data of the welding voltage waveform and the data of the electrode expansion waveform and the desired output value corresponding to each welding state input to the multilayer neural network, the third step of determining the connection strength by offline learning sequentially Process and the data by the same process as the first step by performing welding It characterized by entering the multi-layer neural network having a connection weights determined during the check constituted by any process of performing the welding in the welding and inspection line.

제1도 스폿용접기의 개요도.1 is a schematic diagram of a spot welder.

제2도 스폿용 접시의 전압 파형도.2 is a voltage waveform diagram of a spot dish.

제3도 스폿용접시의 검사를 위한 전압 파형도.Fig. 3 Voltage waveform diagram for inspection of spot welding.

제4도 전극팽창파형도.4 is an electrode expansion waveform.

제5도 디지탈필터를 거친 전극팽창파형도.5 is an electrode expansion waveform through a digital filter.

제6도 변형된 전극팽창파형도.Figure 6 modified electrode expansion waveform.

제7도 스폿용접시 검사를 위한 전극팽창파형도.Figure 7 Electrode expansion waveform for spot welding inspection.

제8도 본 발명에 따른 신경회로망을 이용한 용접상태 감시시스템의 개요도.8 is a schematic diagram of a welding state monitoring system using a neural network according to the present invention.

제9도 (a)∼(c) 본 발명에 따른 전압파형입력시스템의 블록도.9A to 9C are block diagrams of a voltage waveform input system according to the present invention.

제10도 (a) 본 발명에 따른 전극팽창파형 입력시스템의 개요도.Fig. 10 (a) A schematic diagram of an electrode expansion waveform input system according to the present invention.

(b) 본 발명에 따른 전극팽창파형 입력시스템의 블록도.(b) A block diagram of an electrode expansion waveform input system according to the present invention.

제11도 본 발명에 따른 데이타입력을 위한 순서도.11 is a flow chart for data input according to the present invention.

제12도 (a) 다층 퍼셉트론으로 구성된 신경회로망구조.Figure 12 (a) Neural network structure consisting of a multilayer perceptron.

(b) 시그모이드 함수를 나타낸 그래프.(b) Graph showing sigmoid function.

(c) 본 발명에 따른 신경회로망 구조.(c) Neural network structure according to the present invention.

제13도 본 발명에 이용된 신경회로망 검사시스템의 순서도.Figure 13 is a flow chart of the neural network inspection system used in the present invention.

제14도 본 발명의 일실시예에 따른 학습데이타.14 is a learning data according to an embodiment of the present invention.

제15도 (a) 본 발명의 제1실시예에 따른 전압 파형도.Fig. 15 (a) A voltage waveform diagram according to a first embodiment of the present invention.

(b) 본 발명의 제1실시예에 따른 표준데이타.(b) Standard data according to the first embodiment of the present invention.

(c) 본 발명의 제1실시예에 따른 검사를 위한 전압 파형도.(c) Voltage waveform diagram for inspection according to the first embodiment of the present invention.

(d) 본 발명의 제1실시예에 따른 검사를 위한 전극팽창파형도.(d) Electrode expansion waveform for inspection according to the first embodiment of the present invention.

제16도 (a) 본 발명의 제2실시예에 따른 전압 파형도.Fig. 16 (a) A voltage waveform diagram according to a second embodiment of the present invention.

(b) 본 발명의 제2실시예에 따른 표준데이타.(b) Standard data according to the second embodiment of the present invention.

(c) 본 발명의 제2실시예에 따른 검사를 위한 전압 파형도.(c) Voltage waveform diagram for inspection according to the second embodiment of the present invention.

(d) 본 발명의 제2실시예에 따른 검사를 위한 전극팽창파형도.(d) Electrode expansion waveform for inspection according to a second embodiment of the present invention.

제17도 (a) 본 발명의 제3실시예에 따른 전압 파형도.Figure 17 (a) Voltage waveform diagram according to a third embodiment of the present invention.

(b) 본 발명의 제3실시예에 따른 표준데이타.(b) Standard data according to the third embodiment of the present invention.

(c) 본 발명의 제3실시예에 따른 검사를 위한 전압 파형도.(c) Voltage waveform diagram for inspection according to the third embodiment of the present invention.

(d) 본 발명의 제3실시예에 따른 검사를 위한 전극팽창파형도.(d) Electrode expansion waveform for inspection according to a third embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 용접변압기 2 : 제어부1: welding transformer 2: control unit

3a,3b : 전극 4 : 가압부3a, 3b: electrode 4: pressing part

7 : 모재 10 :모재7: base material 10: base material

11 : 스폿용접기 11a : 제1전극11 spot welder 11a first electrode

11b : 제2전극 12 : 전압파형측정시스템11b: second electrode 12: voltage waveform measurement system

13 : 잡음제거장치 14 : 전극팽창파형측정시스템13 noise reduction device 14 electrode expansion waveform measurement system

15,28 : 아날로그-디지탈변환기 16a : 신경회로망검사시스템15,28: analog-to-digital converter 16a: neural network inspection system

16b : 용접상태감시시스템 17 : 컴퓨터시스템16b: welding state monitoring system 17: computer system

21a : 입력층 21 : 입력노드21a: input layer 21: input node

23a : 은닉층 25a : 출력층23a: hidden layer 25a: output layer

27 : 비접촉식광센서 29 : 디지탈필터27 non-contact optical sensor 29 digital filter

31 : 보드초기화단계 33 : 채널선택단계31: Board initialization step 33: Channel selection step

35 : 샘플링시간결정단계 37 : 하드웨어선택단계35: sampling time determination step 37: hardware selection step

39 : 컴퓨터메모리저장단계 41 : 데이타저장단계39: computer memory storage step 41: data storage step

45 : 파일의 형태로 저장하는 단계 55 : 신경회로망구조설정단계45: step of saving in the form of a file 55: neural network structure setting step

57,59 : 데이타를 읽는 단계 61 : 실제출력을 구하는 단계57,59: reading data 61: obtaining actual output

63 : 연결강도를 조정하는 단계 65 : 검사단계63: step of adjusting the connection strength 65: inspection step

71 : 신경회로망초기화단계 73 : 검사준비단계71: Neural network initialization stage 73: Test preparation stage

75 : 파형을 읽어들일 준비단계 77 : 입력을 읽어들이는 단계75: preparing to read the waveform step 77: reading the input

79 : 출력생성단계 81 : 화면표시79: output generation step 81: screen display

95 : 용접이 과대한 파형 97 : 용접이 양호한 파형95: Waveform with excessive weld 97: Waveform with good weld

99 : 용접이 과소한 파형99: Insufficient weld waveform

본 발명의 구성을 설명하기에 앞서 스폿용접기에 의한 용접시 모재 양단에 인가되는 전압의 파형과 전극팽창파형 및 용접에 영향을 미치는 요인들에 대하여 살펴보기로 한다.Before describing the configuration of the present invention, the waveforms of the voltage applied to the both ends of the base material during welding by the spot welder, and the factors affecting the electrode expansion waveform and welding will be described.

스폿용접기의 구동방식은 인버터(inverter)를 사용한 직류전원에 의한 방식과 교류전원에 의한 방식으로 분류된다. 직류전원에 의한 방식은 바로 전압값을 읽어들여 파형을 검토함으로써 용접의 상태를 판별할 수 있다.The spot welding method is classified into a DC power supply using an inverter and a DC power supply. In the DC power system, the state of the welding can be determined by immediately reading the voltage value and examining the waveform.

제2도는 교류전원에 의하여 구동되는 스폿용접기에 있어서 용접시의 전압파형도이다. 교류전원에 의해 구동되는 용접기의 전압 파형은 용접이 진행되는 동안 60헤르츠(㎐)의 사인파(Sine Wave)를 가지는 경우를 일실시예로 하였다.2 is a voltage waveform diagram during welding in a spot welder driven by an AC power source. As an example, the voltage waveform of the welding machine driven by an AC power source has a sine wave of 60 hertz during welding.

용접시의 낮은 전압 값들은 용접에 크게 영향을 주지 않기 때문에 사인파의 최대 혹은 최소 전압을 나타내는 수 msec 동안 전압이 인가되도록 제어부의 싸이리스터(Thyristor)에 의해 제어된다.Low voltage values during welding are controlled by a thyristor of the control unit so that a voltage is applied for several msec representing the maximum or minimum voltage of the sine wave because it does not greatly affect the welding.

전압이 인가되는 시간은 싸이리스터를 구비하는 제어부의 조정에 의해 수 msec로 부터 수백 msec 동안 허용되고 있다.The time for which the voltage is applied is allowed from several msec to several hundred msec by adjustment of the control unit having the thyristor.

상기 도면에서 전압의 크기는 2.5V∼3.0V이며, 용접이 진행됨에 따라 전압이 조금씩 감소함을 알 수 있다.In the figure, the magnitude of the voltage is 2.5V to 3.0V, and it can be seen that the voltage decreases little by little as the welding proceeds.

아날로그-디지탈 변환시간은 용접기의 전압인가 시간에 따라 소프트웨어 상에서 변경되어지며, 아날로그-디지탈변환의 시작시간은 입력전압의 트리거(trigger)에 의하여 시작된다.The analog-digital conversion time is changed in software according to the welding machine voltage application time, and the start time of the analog-digital conversion is started by the trigger of the input voltage.

전압인가시간이 150msec이고, 샘플링(sampling)시간이 0.1msec인 경우를 일례로 들면 이때의 데이타의 갯수는 1500개이다.For example, when the voltage application time is 150 msec and the sampling time is 0.1 msec, the number of data at this time is 1500 pieces.

그러나 1500개의 데이타를 리얼타임(real time) 온라인으로 검토하기에는 어려움이 있을 뿐만 아니라 실제로 스폿용접에 직접 영향을 주는 데이타는 각 사인파의 피크전압, 즉 최대 및 최소전압이므로 최대 및 최소전압들만 검사에 사용한다.However, it is difficult to review 1500 data in real time online, and only the maximum and minimum voltages are used for inspection because the data directly affecting spot welding is the peak voltage of each sine wave, that is, the maximum and minimum voltage. do.

제3도는 스폿용접시의 검사를 위한 파형도로서 제2도의 각 주기의 최대 최소값만을 추출하여 절대값을 나타낸 전압파형도이다FIG. 3 is a waveform diagram for inspection of spot welding, and is a voltage waveform diagram showing an absolute value by extracting only the maximum minimum value of each period of FIG.

전압인가시간이 150msec인 경우 한 번의 스폿용접에 대하여 60헤르츠의 사인파는 9번의 주기를 가지며 그에 따라 18개의 특성데이타를 구할 수 있다.If the voltage application time is 150msec, a sine wave of 60 hertz has 9 cycles for one spot welding, and 18 characteristic data can be obtained accordingly.

상기 도면에 도시된 바와 같은 18개의 데이타를 구하기 위해서는 용접이 진행되는 동안의 아날로그신호를 디지탈신호로 변환한 후 컴퓨터시스템내의 소프트웨어에 의해 상기 디지탈신호중 음의 값은 모두 절대치를 취한다.In order to obtain 18 data as shown in the figure, the analog signal during welding is converted into a digital signal, and all negative values of the digital signal are taken by the software in the computer system.

그 다음 각 반주기의 특성데이타를 선택하여 특성데이타 변화량을 그래프로 나타낸다.Then, the characteristic data of each half cycle is selected and the amount of characteristic data change is graphed.

상기 도면에서도 알 수 있는 바와 같이 용접의 초기에는 모재간의 접합이 수행되지 않았기 때문에 접촉저항이 높아 최고치의 전압값을 가지나 용접이 진행됨에 따라 저항이 감소하므로 전압값도 서서히 감소한다.As can be seen from the figure, since the welding between the base materials was not performed at the initial stage of welding, the contact resistance is high and the voltage value is the highest, but the resistance decreases as the welding proceeds, so the voltage value gradually decreases.

상기 도면에 도시된 바와 같은, 용접이 정상적으로 수행되었을 경우의 전압값의 특성데이타의 변화량을 나타낸 전압파형도는 과대용접 또는 과소용접되었을 경우의 전압파형도와 구별된다.As shown in the figure, the voltage waveform showing the amount of change in the characteristic data of the voltage value when welding is normally performed is distinguished from the voltage waveform when over welding or under welding.

제4도는 용접이 진행되는 동안 전극의 움직임을 나타낸 전극팽창파형도이다. 전극팽창파형은 용접초기 가열에 의하여 전극 사이의 간격이 팽창하며, 용융된 후에는 전극이 축소되는 현상을 이용한 것이다.4 is an electrode expansion waveform showing the movement of the electrode during welding. The electrode expansion waveform uses a phenomenon in which the gap between the electrodes expands by initial welding and the electrode shrinks after melting.

상기 도면은 용접초기의 간격을 0(zero)로 하여 간격의 변위만을 측정한 것으로 용접 초기에는 가열에 의하여 간격이 증가하며 가열에 의하여 매질이 용융된 후에는 수축되는 현상을 보이고 있다.The figure shows only the displacement of the gap by setting the interval of the initial welding to 0 (zero). The gap is increased by heating at the beginning of welding and shrinks after the medium is melted by heating.

상기 도면은 측정된 간격을 전압의 형태로 출력하는 광센서시스템을 이용하여, 상기 광센서시스템의 출력을 아날로그-디지탈변환을 거쳐 컴퓨터시스템으로 읽어들인 것으로서, 용접기 자체의 떨림 및 잡음이 심함을 알 수 있다.The figure reads the output of the optical sensor system into a computer system through an analog-to-digital conversion by using an optical sensor system that outputs the measured interval in the form of voltage, indicating that the vibration and noise of the welder itself are severe. Can be.

제5도는 디지탈필터에 의하여 용접기 자체의 떨림 및 잡음을 제거한 전극 팽창파형도이다.5 is an electrode expansion waveform diagram in which vibration and noise of the welder itself are removed by a digital filter.

제6도는 이동평균(Moving Average)방식에 의하여 상기 제5도의 파형을 부드러운 곡선의 형태로 바꾼 도면이다.FIG. 6 is a diagram in which the waveform of FIG. 5 is changed into a smooth curve by a moving average method.

제7도는 상기 제6도의 파형을 전압파형의 주파수와 동기 시킨 후 다시 샘플링하여 전체의 윤곽을 나타낸 도면으로, 용접의 상태를 구별하기 위한 전극팽창 파형으로 사용된다.FIG. 7 is a diagram showing the overall contour of the waveform of FIG. 6 after the waveform of FIG. 6 is synchronized with the frequency of the voltage waveform. The waveform of FIG. 7 is used as an electrode expansion waveform for distinguishing welding states.

본 발명에서는 상기 제3도에 도시된 바와 같은 각각의 용접상태에 대한 전압파형도와 상기 제7도에 도시된 바와 같은 각각의 용접상태에 대한 전극팽창파형도를 용접검사에 이용하고자 한다.In the present invention, a voltage waveform for each welding state as shown in FIG. 3 and an electrode expansion waveform for each welding state as shown in FIG. 7 are used for the welding inspection.

한편 전기저항용접에 있어서 용접의 상태에 영향을 미치는 요인은 전류의 변화, 가압력의 변화 및 용접봉의 계속적인 사용에 의한 단면적의 변화에 의한 영향으로 나눌 수 있다.On the other hand, the factors influencing the state of welding in electric resistance welding can be divided into the effect of the change of the current, the change of the pressing force, and the change of the cross-sectional area by the continuous use of the electrode.

상기한 세가지조건들에 의하여 용접의 상태가 변화되어 용접의 불량을 야기시키며, 각 조건의 변화에 따른 용접상태의 변화는 용접되는 시간동안 모재의 양단에 인가되는 전압파형 및 전극팽창파형에 의하여 구별된다.The welding conditions are changed by the three conditions described above, which causes welding defects. The change of welding conditions according to the change of each condition is distinguished by the voltage waveform and the electrode expansion waveform applied to both ends of the base material during the welding time. do.

첫번째로 전류의 변화가 용접에 미치는 영향을 살펴보기로 한다.First, let's look at the effect of the change of current on the welding.

현재 사용되고 있는 스폿용접기의 구동방식은 대부분 정전류 방식을 채택하고 있으므로 용접이 진행되는 동안 전류는 고정된 값을 가진다.Currently, the spot welding machine is mainly driven by a constant current method, so the current has a fixed value during welding.

따라서 하기 제(2)식에서 알 수 있는 바와 같이 용접시 전압의 변화는 저항의 변화에 비례한다.Therefore, as can be seen from the following equation (2), the change in voltage during welding is proportional to the change in resistance.

(E : 전압(V), I : 전류(a), R : 저항(Ω)(E: voltage (V), I: current (a), R: resistance (Ω)

대부분의 스폿용접기의 구동방식이 정전류 방식을 채택하고 있으나, 제어기의 조작실수에 의하여 공급되는 전류의 양이 변화될 수 있다.Although the driving method of most spot welders adopts a constant current method, the amount of current supplied can be changed by the operation error of the controller.

다른 모든 조건이 일정할 때 전류의 변동에 의한 용접대상의 저항은 변화가 없다.When all other conditions are constant, there is no change in the resistance of the welding object due to the change in current.

한편 전기저항 용접시 발생하는 열량은 상기 제(1)식과 같으나, 이를 다시 한번 써 보면 제(3)식과 같다.On the other hand, the amount of heat generated during the electric resistance welding is the same as the formula (1), but if you write this again, it is the same as the formula (3).

상기 제(3)식에서 알 수 있는 바와 같이 전류(I)의 증가는 많은 열량을 발생시킴으로써 과용접을 야기시키고, 전류의 감소는 적은 열량을 발생시킴으로써 과소용접을 야기시킨다.As can be seen from Equation (3), an increase in the current I causes excessive welding by generating a large amount of heat, and a decrease in the current causes an under welding by generating a small amount of heat.

두 번째로 가압력의 변화가 용접에 미치는 영향을 살펴보면 다음과 같다. 스폿용접은 용접봉에 의하여 압력을 가한 후 전류를 인가하여 용접이 수행되고 있다.Secondly, the influence of the change of the pressing force on the welding is as follows. Spot welding is performed by applying a current after applying pressure by a welding rod.

이때 가압력은 항상 일정한 수준을 유지하고 있을 것이 요구되나 물리량이기 때문에 제어가 어렵고 시간에 따른 기복이 있을 수 있다.At this time, the pressing force is always required to maintain a constant level, but because of the physical quantity is difficult to control and there may be ups and downs over time.

이러한 압력의 변화는 용접단의 접촉저항과 밀접한 관계를 가지므로 용접의 상태에 가장 영향을 많이 주는 요소이다.This change in pressure has a close relationship with the contact resistance of the welding end, which is the most influential factor in the welding state.

가압력의 증가는 두 금속간의 접촉저항을 감소시키며 가압력의 감소는 접촉저항을 증가시키므로, 가압력과 접촉저항은 반비례의 관계를 갖고 있다.Increasing the pressing force decreases the contact resistance between the two metals and decreasing the pressing force increases the contact resistance, so the pressing force and the contact resistance have an inverse relationship.

또한 가압력과 용접대상의 두께도 반비례하고 있다.In addition, the pressing force is inversely proportional to the thickness of the welding target.

저항(R)은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.The resistance R can be expressed as follows.

( ρ: 저항계수, t : 두께, A : 전극선단접촉면적 )(ρ: resistance coefficient, t: thickness, A: electrode tip contact area)

상기 제(4)식에서 두께 t의 증가는 저항의 증가로 나타난다.In the above formula (4), the increase in the thickness t results in an increase in the resistance.

접촉저항의 증가에 의한 저항의 증가와 두께의 증가에 의한 저항의 증가는 결국 전압의 증가로 이어진다.An increase in resistance due to an increase in contact resistance and an increase in resistance due to an increase in thickness eventually lead to an increase in voltage.

그러므로 전극에 가해지는 압력(즉, 가압력)이 증가하면 저항이 감소하여 용접이 약하게 되는 결과를 초래한다. 이와 반대로 전극에 가해지는 압력이 감소하면 저항이 증가하여 용접이 과대하게 되는 결과를 초래한다.Therefore, increasing the pressure (i.e., pressing force) applied to the electrode results in a decrease in resistance resulting in weak welding. On the contrary, a decrease in the pressure applied to the electrode increases resistance, resulting in excessive welding.

마지막으로 용전봉의 단면적 즉, 전극선단 접촉면적의 변화가 용접에 미치는 영향을 살펴 보기로 한다.Finally, the effect of the change in cross-sectional area of the electrode, that is, the electrode tip contact area, will be examined.

스폿용접에 있어서 처음에는 일정한 면적의 봉을 사용하나, 연속적인 용접에 의하여 용접봉이 점점 닳게 되어 그 단면적의 넓이는 처음과 달리 넓어진다.In spot welding, a rod of a certain area is used at first, but the welding rod is gradually worn out by continuous welding, so that the cross-sectional area becomes wider than the beginning.

용접봉 단면적의 넓이의 증가는 단위 면적당 압력의 감소에 따른 접촉저항의 증가와 단면적의 변화에 따른 저항의 감소라는 두가지 상충되는 요소에 의하여 저항값 및 전압값이 변화한다.The increase in the cross-sectional area of the electrode is caused by two conflicting factors: the increase in contact resistance due to the decrease in pressure per unit area and the decrease in resistance due to the change in cross-sectional area.

용접봉의 단면적과 단위면적당 가압력의 관계는 다음 식과 같다.The relation between the cross section of the electrode and the pressing force per unit area is as follows.

( F : 단위면적당 가압력(힘), P : 가압력, A : 단면적의 넓이 )(F: Press force per unit area (force), P: Press force, A: Area of cross sectional area)

상기 제(5)식에서 알 수 있는 바와 같이 단면적의 넓이(a)는 단위면적당 가압력(F)의 변화에 반비례하고 있다.As can be seen from Equation (5), the area a of the cross-sectional area is inversely proportional to the change in the pressing force F per unit area.

한편 접촉저항계수(ρ')를 고려한 저항(R)은 다음식과 같다.On the other hand, the resistance (R) considering the contact resistance coefficient (ρ ') is as follows.

상기 제(6)식 및 제(7)식에서 접촉저항계수 ρ'는 단면적 (a)에 비례하며, 전 전체저항(R)을 증가시키는 역할을 하고 있다. 그러므로 단면적의 증가는 상기 제(4)식에 의하여 저항값의 감소를 가져오게 된다.In the above formulas (6) and (7), the contact resistance coefficient ρ 'is proportional to the cross-sectional area (a), and serves to increase the total resistance (R). Therefore, the increase in the cross-sectional area leads to a decrease in the resistance value by the above equation (4).

따라서 용접봉의 단면적 변화에 따른 전압 값의 변화는 1) 단위면적당 압력의 감소에 따른 접촉저항의 증가와 2) 단면적의 증가에 따른 저항값의 감소에 의하여 그 영향이 서로 상쇄되는 현상을 보이고 있다.Therefore, the change of the voltage value according to the cross-sectional area of the electrode shows that the effects are canceled by 1) the increase in contact resistance due to the decrease in pressure per unit area and 2) the decrease in resistance value due to the increase in the cross-sectional area.

그러나 단위 면적당 압력의 감소에 따른 저항의 증가는 식(6)에서 보인 바와 같이 간접적인 반면에 단면적의 증가에 따른 저항값의 감소는 직접적이므로 실제로는 저항값의 감소가 더 크게 나타난다.However, the increase in resistance due to the decrease in pressure per unit area is indirect as shown in Eq. (6), whereas the decrease in resistance due to the increase in cross-sectional area is direct, so the decrease in resistance is actually larger.

그러나 용접봉의 단면적의 변화에 따른 불량을 측정함에 있어서 용접이 정상상태인 경우의 전압파형과 불량인 경우의 전압파형은 큰 차이가 없어서 실제로 구별하기 어려운 점이 있다.However, in measuring the defects according to the change in the cross-sectional area of the electrode, there is a big difference between the voltage waveform when the welding is in a normal state and the voltage waveform when the welding is inferior, and thus it is difficult to actually distinguish it.

그래서 본 발명의 일실시예서는 용접봉의 단면적의 변화를 원인으로 하는 불량을 검출하기 위하여 전극팽창파형을 이용한 검사방식을 도입하였다.Thus, one embodiment of the present invention introduced an inspection method using an electrode expansion waveform to detect defects caused by changes in the cross-sectional area of the electrode.

전극팽창파형은 용접초기 가열에 의하여 전극사이의 간격이 팽창하며, 용융된 후에는 전극이 수축되는 현상을 이용한 것이다. 용접시 용접봉 단면적의 넓이가 커지면 가열면적이 넓어지기 때문에 간격의 팽창이 미세하며, 용융현상이 없기 때문에 수축현상을 볼 수가 없다.The electrode expansion waveform utilizes a phenomenon in which the gap between the electrodes expands by initial welding and the electrode contracts after melting. If the welding rod cross-sectional area gets larger, the heating area becomes wider, so the expansion of the gap is fine, and there is no melting phenomenon, so no shrinkage phenomenon can be seen.

본 원리를 이용하여 전극팽창파형과 용접봉의 면적사이의 관계를 설정할 수 있다. 전극사이의 간격의 팽창은 1㎜ 철판의 경우 약 0.1㎜ 정도로 매우 미세하므로 비접촉식의 광센서를 이용하여 간격의 변화를 측정한다.Using this principle, the relationship between the electrode expansion waveform and the area of the electrode can be established. Since the expansion of the gap between the electrodes is very fine, about 0.1 mm in the case of 1 mm iron plate, the change of the gap is measured using a non-contact optical sensor.

이상에서 설명한 바와 같이, 스폿용접의 상태는 용접전류의 돌발적인 변화와 용접봉의 가압력의 변화, 그리고 용접봉의 연속사용에 의한 접촉단면적의 변화에 따라 변화하며, 이는 모재 양단의 전압파형 및 전극팽창파형의 변화로 구별할 수 있다.As described above, the state of spot welding changes according to the sudden change in welding current, the change in the pressing force of the electrode, and the change in the contact cross-section due to the continuous use of the electrode, which is the voltage waveform and the electrode expansion waveform at both ends of the base material. Can be distinguished by.

본 발명에서는 여러 가지 요인에 의하여 다양하게 변화하는 신호에 적응할 수 있는 다충신경회로망의 학습방식을 채택하여 각각의 용접상태에 대한 패턴을 인식할 수 있도록 하였다.In the present invention, by adopting the learning method of the multi-neural neural network which can adapt to variously changed signals by various factors, it is possible to recognize the pattern for each welding state.

이와 같이 용접시 전압파형과 전극팽창파형을 신경회로망을 이용하여 분석함으로써 불량의 원인을 실시간으로 검출할 수 있으며, 산업현장에서 쉽게 용접의 상태를 판별할 수 있다.As such, by analyzing the voltage waveform and the electrode expansion waveform in the neural network using the neural network, the cause of the defect can be detected in real time, and the welding state can be easily determined in the industrial field.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

제8도는 신경회로망을 이용한 용접상태 감시 시스템의 개요도로서 스폿용접기(11), 전압파형측정시스템(12), 전극팽창파형측정시스템(14), 신경회로망검사시스템(16a) 및 용접상태 감시시스템(16b)으로 구성하였다.8 is a schematic diagram of a welding state monitoring system using a neural network. The spot welder 11, the voltage waveform measuring system 12, the electrode expansion waveform measuring system 14, the neural network inspection system 16a and the welding state monitoring system ( 16b).

상기 전압파형측정시스템과 전극팽창파형측정시스템의 각 출력은 신경회로망에 의한 패턴의 검사과정을 거침으로써 용접의 상태 및 용접불량의 경우 불량의 원인을 나타낸다. 이하 각 과정을 상세히 설명한다.Each output of the voltage waveform measurement system and the electrode expansion waveform measurement system undergoes a pattern inspection process by a neural network to indicate a state of welding and a cause of failure in the case of a welding defect. Hereinafter, each process will be described in detail.

제9(a) 내지 (c)도는 용접시 모재 양단의 전압 파형을 용접검사에 이용하는 경우의 블럭도이다.9 (a) to 9 (c) are block diagrams when the voltage waveforms at both ends of the base material are used for welding inspection.

제9(a)도는 본 발명의 일실시예에 따른 블럭도로서 전원(도면에 도시되지 않음)의 일측에 연결된 제1전극(11a)과 제2전극(11b)사이에 삽입된 모재(10)를 구비하는 스폿용접기(11)에 있어서, 상기 모재 양단의 전압을 입력하는 아날로그-디지탈 변환기와, 상기 아날로그-디지탈 변환기(15)의 출력신호를 입력하는 컴퓨터 시스템(17)으로 구성되어 있다.9 (a) is a block diagram according to an embodiment of the present invention, the base material 10 inserted between the first electrode 11a and the second electrode 11b connected to one side of a power source (not shown). A spot welder 11 comprising: an analog-digital converter for inputting a voltage across the base material, and a computer system 17 for inputting an output signal of the analog-digital converter 15.

본 발명의 일실시예에서는 저전위점인 제2전극을 접지 시켰다.In one embodiment of the present invention, the second electrode, which is the low potential point, is grounded.

상기 아날로그-디지탈 변환기(15)는 아날로그 신호인 전압값을 컴퓨터 시스템으로 처리하기 위하여 상기 신호를 디지탈신호로 바꾸기 위한 것으로 상기 컴퓨터 시스템에 의하여 활성화된다.The analog-to-digital converter 15 is activated by the computer system to convert the signal into a digital signal in order to process the voltage value, which is an analog signal, into the computer system.

본 발명의 일실시예에서는 아날로그-디지탈 변환기(15)로서 Axom사의 Ax5611c-L의 High Performance DAC Carrier Board를 사용하였다.In an embodiment of the present invention, Axom's Ax5611c-L High Performance DAC Carrier Board was used as the analog-to-digital converter 15.

상기 보드시스템은 최대 16개의 입력을 가지며 DMA(Direct Memory Access)방식에 의하여 1M㎑의 샘플링을 수행할 수 있다.The board system has a maximum of 16 inputs and can perform sampling of 1 M㎑ by a direct memory access (DMA) method.

그러나 본 발명의 일실시예의 경우에는 하나의 용접점에 해당하는 전압파형을 읽어들이기 위하여 1개의 채널(Channel)을 사용하였으며 DMA를 통하여 샘플링시간을 10㎑로 주었다.However, in the exemplary embodiment of the present invention, one channel was used to read a voltage waveform corresponding to one welding point, and the sampling time was 10 ms through DMA.

또한 본 발명의 일실시예에서 사용한 컴퓨터 시스템(17)은 용접시의 전압신호를 처리하여 용접상태를 검사하는 신경회로망검사시스템과, 용접상태 및 용접불량의 경우에는 그 원인을 분석하여 나타내는 용접상태 감시시스템을 구비하고 있다.In addition, the computer system 17 used in the embodiment of the present invention is a neural network inspection system that inspects a welding state by processing a voltage signal at the time of welding, and a welding state by analyzing the cause of the welding state and the welding failure. It has a surveillance system.

그리고 용접시의 전압신호를 처리하기 위하여 아날로그-디지탈 변화한 후 디지탈 처리된 모든 신호를 대상으로 하여 그중 음의 값은 그 절대치를 취한 후 최저, 최소값만을 선택하도록 하는 소프트웨어를 구비하고 있다.In order to process the voltage signal during welding, all the digitally processed signals after the analog-digital change are subjected to the software. The negative value is taken to take the absolute value and only the minimum and minimum values are provided.

상기 신경회로망검사시스템은 소정의 학습방식에 의하여 신경회로망의 연결 강도를 조정하여 표준용전전압파형을 저장한다.The neural network inspection system stores the standard voltage waveform by adjusting the connection strength of the neural network by a predetermined learning method.

그리하여 저장된 연결강도에 의하여 용접검사가 수행된다.Thus, the weld inspection is carried out according to the stored connection strength.

제9(b)도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블럭도로서, 스폿 용접기(11)와 아날로그-디지탈 변환기(15) 사이에 잡음제거장치(13)를 더 구비할 수도 있다.9 (b) is a block diagram according to another embodiment of the present invention, and may further include a noise canceling device 13 between the spot welder 11 and the analog-to-digital converter 15.

상기 잡음제거장치(13)는 모재 양단의 전압을 입력하며, 본 발명의 일실시예에서는 저전위점인 제2전극(11b)을 전지시켰다.The noise canceling device 13 inputs a voltage across the base material, and in one embodiment of the present invention, the second electrode 11b, which is a low potential point, is charged.

실제로 스폿용접기에서는 많은 고주파의 잡음(noise)이 발생되고 있을 뿐 아니라 공장의 환경 속에서도 많은 잡음이 발생된다.In fact, the spot welder not only generates a lot of high frequency noise, but also generates a lot of noise in the factory environment.

또한 공급되는 전압 파형의 형태도 60헤르쯔 정도이므로 본 발명의 일실시예에서는 잡음제거장치(13)로서 저주파대역 통과필터를 사용하여 고주파 대역의 잡음을 제거하였다.In addition, since the shape of the voltage waveform supplied is about 60 Hz, in one embodiment of the present invention, the low frequency band pass filter is used as the noise removing device 13 to remove the high frequency band noise.

그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 공급되는 전압파형의 형태, 잡음의 종류 등에 따라 적절한 잡음제거장치를 사용할 수 있다.However, in another embodiment of the present invention, an appropriate noise canceling device may be used depending on the type of voltage waveform and the type of noise supplied.

제9도(c)는 상기 제9도(b)를 블럭선도로 나타낸 것이다.FIG. 9 (c) shows a block diagram of FIG. 9 (b).

제10도 (a) 내지 (b)도는 용접시 모재 양단의 전극팽창파형을 용접검사에 이용하는 경우의 블럭이다.10 (a) to 10 (b) are blocks in the case where the electrode expansion waveforms at both ends of the base material are used for welding inspection.

제10도(a)는 전극팽창파형 측정시스템의 개요도로서 용접시 간극의 변위를 측정하기 위하여 비접촉식 광센서(27)가 설치되어 있음을 도시하고 있다.FIG. 10 (a) is a schematic diagram of an electrode expansion waveform measuring system showing that a non-contact optical sensor 27 is provided to measure the displacement of the gap during welding.

제10도(b)는 전극팽창파형 측정시스템의 다른 실시예로서, 전극사이의 간격의 팽창을 측정하기 위한 비접촉식 광센서(27)와, 상기광센서(27)의 출력을 입력하는 아날로그-디지탈 변환기(28)와, 상기 변환기(28)의 출력을 입력하는 디지탈필터(29)를 구비하고 있다.FIG. 10 (b) shows another embodiment of the electrode expansion waveform measuring system, in which a non-contact optical sensor 27 for measuring expansion of a gap between electrodes and an analog-digital input for inputting the output of the optical sensor 27 are shown. The converter 28 and the digital filter 29 which inputs the output of the said converter 28 are provided.

본 발명의 일실시예에서는 저가의 광센서를 사용하며, 비접촉방식으로 변위만을 측정하기 때문에 기준간격에 대한 사전 정보없이 측정이 가능하다.In an embodiment of the present invention, a low-cost optical sensor is used, and since only displacement is measured in a non-contact manner, measurement is possible without prior information on a reference interval.

현재 실험에 의한 연구들은 대부분 접촉센서의 사용으로 정밀하지 못할 뿐만 아니라 용접봉의 기준간격에 대한 사전정보를 필요로 하고 있다.Most of the studies in the present experiments are not precise due to the use of contact sensors, but also require advance information on the reference spacing of the electrodes.

이러한 기준거리의 설정은 실험실에서는 가능하나 실제 현장에서는 용접봉의 연속사용으로 파라미터가 변화하므로 불가능하다. 또한 레이저를 이용한 거리측정은 정밀한 측정은 가능하나 마이크로미터 단위의 측정기는 매우 고가라는 단점이 있다.This reference distance can be set in the laboratory, but in practice it is not possible because the parameters change due to the continuous use of the electrode. In addition, the distance measurement using the laser can be precisely measured, but the measuring device of the micrometer unit is very expensive.

측정된 전극팽창의 파형은 신경회로망의 입력으로 사용하여 신경회로망을 학습한다.The measured waveform of electrode expansion is used as input of neural network to learn neural network.

전극팽창파형은 제10도(a) 내지 (b)의 광센서(27)로 이루어지는 반사형 광센서 간격측정시스템에 의하여 발생된 전압을 아날로그-디지탈 변환기(28)의 채널을 이용하여 연속적으로 읽어들임으로써 구성된다.The electrode expansion waveform continuously reads the voltage generated by the reflection type optical sensor spacing system consisting of the optical sensor 27 of FIGS. 10A to 10B using the channel of the analog-to-digital converter 28. It is configured by lifting.

본 발명의 실시예에서는 상기 반사형 광센서 간격측정 시스템으로서 일본Keyence 사의 PT-165 광센서시스템을 사용하였다.In the embodiment of the present invention, PT-165 optical sensor system of Japan Keyence was used as the reflective optical sensor gap measurement system.

상기 센서의 측정범위는 2.5㎝이며, 정밀도는 5 micro meter 이다. 이때 출력은 -5V ∼+5V로 선형적으로 나온다.The measuring range of the sensor is 2.5 cm and the precision is 5 micro meters. At this time, the output is linear from -5V to + 5V.

상기 센서의 출력신호를 아날로그-디지탈 변환기(28)로 읽어들인 전극팽창파형은 제4도에 도시된 바와 같다.The electrode expansion waveform of reading the output signal of the sensor into the analog-to-digital converter 28 is shown in FIG.

상기 제4도에 도시된 전극팽창파형은 용접기 자체의 떨림에 의한 잡음을 보이고 있으며 신호 자체도 불규칙적인 떨림의 형태를 보이고 있다.The electrode expansion waveform shown in FIG. 4 shows noise due to vibration of the welding machine itself, and the signal itself also shows irregular vibration.

이러한 떨림을 제거하기 위하여 제10도(b)에 도시된 바와 같이 광센서의 출력을 입력하는 아날로그-디지탈 변환기(28)와 컴퓨터 시스템(17) 사이에 디지탈필터(29)를 게재시켰으며, 이때의 전극팽창파형은 제5도에 도시된 바와 같다.In order to eliminate such vibration, a digital filter 29 is placed between the analog-digital converter 28 and the computer system 17 which input the output of the optical sensor as shown in FIG. 10 (b). The electrode expansion waveform of is as shown in FIG.

상기 디지탈필터(29)는 용접기의 급작스런 떨림을 제거하기 위한 것이다. 상기 필터링된 파형은 이동평균(Moving Average)방식에 의하여 보다 부드러운 곡선의 형태로 변형되며, 이때 파형은 제6도에 도시된 바와 같다.The digital filter 29 is for removing sudden shaking of the welding machine. The filtered waveform is transformed into a smoother curve by a moving average method, in which the waveform is as shown in FIG.

상기와 같이 변형된 전극팽창파형으로부터 읽어 들인 데이타는 신경회로망을 이용하여 실시간으로 처리하기에는 많은 양의 데이타이므로 용접주파수의 한 파장에 해당하는 시간으로 샘플링한다. 샘플링된 전극팽창파형은 제7도에 도시된 바와 같다.Since the data read from the modified electrode expansion waveform as described above is a large amount of data to be processed in real time using a neural network, it is sampled at a time corresponding to one wavelength of the welding frequency. The sampled electrode expansion waveform is as shown in FIG.

또한 수축의 과정을 확인하기 위해 전체 데이타를 읽는 시간은 용접시간의 두배로 조정하였다. 그러므로 6개의 싸이클을 사용하는 경우 12개의 데이타를 읽어들여 전극팽창파형의 특성을 검토한다.In addition, the reading time of the entire data was adjusted to twice the welding time to confirm the shrinkage process. Therefore, in case of 6 cycles, 12 data are read to examine the characteristics of electrode expansion waveform.

상기 도면에 도시된 바와 같이 스폿용접기에 전압파형측정시스템과 전극팽창파형측정시스템을 연결하여, 용접시 모재 양단에 인가되는 전압변화와 간극의 변위를 신경회로망이 내장된 컴퓨터 시스템으로 처리함으로써 온라인 비파괴 방식의 용접검사가 가능하다 여기서 온라인이라 함은 용접시 변화하는 전압 및 간극의 변위를 용접과 동시에 컴퓨터 시스템으로 처리함을 말한다.As shown in the drawing, by connecting the voltage waveform measurement system and the electrode expansion waveform measurement system to the spot welder, the voltage change and the displacement of the gap applied to both ends of the base material at the time of welding are processed by the computer system with the neural network. Welding method is available. Online means the change of voltage and gap during welding is processed by computer system simultaneously with welding.

이하에서는 상기 컴퓨터 시스템이 내장하고 있는, 아날로그-디지탈보드를 활성화시키기 위한 소프트웨어와 상기 소프트웨어에 의해 처리된 신호를 입력하여 용접을 검사하는 신경회로망에 대하여 설명하기로 한다Hereinafter, a description will be given of the software for activating the analog-digital board and the neural network which checks the welding by inputting the signal processed by the software, which is built in the computer system.

제11도는 본 발명에 따른 데이타 입력을 위한 순서도로서, 아날로그-디지탈 보드의 하드웨어(hard ware)를 작동시키기 위한 순서도이다.11 is a flowchart for data input according to the present invention, which is a flowchart for operating hardware of an analog-digital board.

순서도를 보면, 상기 아날로그-디지탈보드를 사용하기 위해서 먼저 상기 보드를 초기화시키는 단계(31)와, 상기 보드의 읽어들일 채널을 결정하는 단계(33)와, 샘플링시간을 결정하는 단계(35)와, 전압이 일정값 이상일 경우에만 아날로그-디지탈 변환이 시작되도록 하드웨어를 선택하는 단계(37)와, 디지탈 신호로 변환된 신호를 컴퓨터 메모리로 저장하는 단계(39)와, 소정의 데이타를 선택하는 단계(41)와 ,상기 과정에서 선택된 신호를 신경회로망의 학습과정에 사용하기 위해 파일(file)의 형태로 저장하는 단계(45)로 이루어진다.Referring to the flowchart, in order to use the analog-digital board, first, the step of initializing the board (31), the step (33) of determining the channel to be read from the board, the step of determining the sampling time (35), Selecting the hardware so that the analog-to-digital conversion starts only when the voltage is above a predetermined value, storing the signal converted into a digital signal into a computer memory (39), and selecting predetermined data. (41) and the step (45) of storing the signal selected in the above process in the form of a file for use in the learning process of the neural network.

상기 데이타 선택단계(41)에서는 전압파형측정시스템 또는 전극팽창파형측정시스템에서 각각 필요한 소정의 데이타를 선택한다. 즉, 전압파형측정시스템의 경우 상기 과정에서 변환된 신호들중 음의 값은 그 절대치를 취한 후 용접에 영향을 주는 용접전압파형만 선택하며, 전극팽창파형측정시스템의 경우 상기 과정에서 변환된 신호들을 디지탈필터와 이동평균방식을 이용하여 잡음 및 떨림을 제거하고 전압파형의 주파수와 동기 시켜 전극팽창파형 데이타를 구한다.In the data selection step 41, predetermined data required for the voltage waveform measurement system or the electrode expansion waveform measurement system are selected, respectively. That is, in the case of the voltage waveform measuring system, the negative value among the signals converted in the above process takes only the absolute value and selects only the welding voltage waveform which affects the welding. In the case of the electrode expansion waveform measuring system, the signal converted in the above process Using digital filter and moving average method, noise and vibration are eliminated and electrode expansion waveform data is obtained by synchronizing with frequency of voltage waveform.

상기 채널선택단계(33)에서, 본 발명의 경우에는 각1개의 채널을 선택하였으나, 본 발명의 일실시예로 사용한 AX 5611C보드의 경우 최대 16채널까지 입력이 가능하다.In the channel selection step 33, in the case of the present invention, one channel is selected, but in the case of the AX 5611C board used as an embodiment of the present invention, up to 16 channels can be input.

그리고 샘플링시간을 결정하는 단계(35)에서, 최대 1㎒까지 샘플링시간을 선택할 수 있으나, 너무 작은 샘플링 시간을 선택할 경우 데이타의 정확성은 증가하나 많은 데이타를 처리해야 하는 어려움이 따른다. 그래서 본 발명의 일실시예에서는 전압파형측정시스템의 경우 0.1msec(10㎑)의 샘플링시간을, 전극팽창파형측정시스템의 경우 용접주파수의 한파장에 해당하는 샘플링시간을 선택하였다.In the step 35 of determining the sampling time, the sampling time can be selected up to 1 MHz. However, if the sampling time is too small, the accuracy of the data is increased, but it is difficult to process a lot of data. Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, a sampling time of 0.1 msec (10 ms) is selected for the voltage waveform measuring system, and a sampling time corresponding to one wavelength of the welding frequency is selected for the electrode expansion waveform measuring system.

한편 신호를 연속적으로 읽어들이는 방식은 컴퓨터의 메모리를 사용할 뿐 아니라 다른 작업의 수행에도 지장을 주기 때문에 단계(37)에서와 같이 소정의 전압 이상에서 아날로그-디지탈 변환이 시작되도록 하였다.On the other hand, since the method of continuously reading signals not only uses the memory of the computer but also interferes with performing other tasks, the analog-to-digital conversion is started above a predetermined voltage as in step 37.

본 발명의 일실시예에서는 0,7V의 입력트리거를 사용하였다. 상기의 (31), (33), (35), (37)단계를 거쳐 아날로그-디지탈 보드가 셋팅된다. 그 다음 (39)단계에서 빠른 데이타의 변환을 위하여 DMA(Direct Memory Access)방식을 사용하여 아날로그-디지탈 보드를 동작시킨다.In one embodiment of the present invention, an input trigger of 0,7V is used. The analog-digital board is set through the steps (31), (33), (35) and (37) above. Next, in step 39, the analog-digital board is operated using the direct memory access (DMA) method for fast data conversion.

제12도(a)는 학습 및 온라인 검사를 수행하기 위한 신경회로망구조로서, 다층 퍼셉트론(Peceptron)으로 구성된 신경망을 나타낸 것이다.FIG. 12 (a) shows a neural network composed of multilayered perceptrons as a neural network structure for performing learning and online inspection.

다층 퍼셉트론모델은 입력층(21a)과 은닉층(23a)과 출력층(25a)으로 구성되어 선형분리가 불가능한 문제까지 풀 수 있으며, 상기 다층 퍼셉트론에 적용할 수 있는 학습방법으로 1986년 루멜하트 등의 PDP그룹에서 역전파(Backpropagation)학습 알고리즘을 개발하였다.The multi-layer perceptron model is composed of an input layer 21a, a hidden layer 23a, and an output layer 25a to solve a problem that cannot be separated linearly. As a learning method applicable to the multi-layer perceptron, PDP such as Rumelheart in 1986 A backpropagation learning algorithm was developed by the group.

여기서 은닉층의 갯수를 몇개로 할 것이냐는 문제와 각 은닉층의 처리단위를 몇 개로 해야 적정한가에 대해서는 반복실험을 통해서 각 응용분야에 적당한 구조를 찾아내야 한다.Here, the question of how many hidden layers should be made and how many treatment units of each hidden layer should be appropriate should be repeated to find a suitable structure for each application.

이하에서는 상기와 같은 다층 퍼셉트론을 학습시킬 수 있는 역전파 알고리즘에 대해서 알아보기로 한다.Hereinafter, a reverse propagation algorithm capable of learning the multilayer perceptron as described above will be described.

역전파 학습 알고리즘은 반복적인 기울기 감소방법으로 신경망의 실제 출력값과 우리가 원하는 출력값 사이의 오차를 최소화 하도록 설계되어 있다.Backpropagation learning algorithm is designed to minimize the error between neural network's actual output value and our desired output value by iterative slope reduction method.

여기에는 미분 가능한 비선형 함수가 출력값을 나타내는 함수로 쓰이는데, 대개의 경우 다음식과 같은 시그모이드 함수를 사용한다.Differential nonlinear functions are used here as output functions. In most cases, the sigmoid function is

제12도(b)는 시그모이드 함수를 나타낸 그래프이다.12 (b) is a graph showing the sigmoid function.

역전파 알고리즘을 간단히 쓰면 다음과 같다.A simple backpropagation algorithm is as follows.

먼저 연결강도(weight)를 초기화 한다. 그 다음 입력패턴과 우리가 원하는 출력 값을 함께 준다. 그리하여 실제의 출력값을 계산해낸다.Initialize the connection weight. Then we give the input pattern and the output we want. Thus, the actual output value is calculated.

상기 계산된 실제의 출력값과 원하는 출력값 사이의 전체 오차가 최소화 되도록 연결강도를 최소화한다.The connection strength is minimized to minimize the overall error between the calculated actual output value and the desired output value.

연결강도는 다음 식에 의하여 조정된다.The strength of the connection is adjusted by the following equation.

상기 제(9)식에서 Wij(n) 바로 전의 i와 j층 사이의 연결강도를 말하며, Wij(n+1)은 i, j사이의 새로운 연결강도를 말한다.In Equation (9), the connection strength between the i and j layers immediately before Wij (n), and Wij (n + 1) refers to the new connection strength between i and j.

그리고 ΔWij는 학습에 의한 변화량이다.ΔWij is the amount of change by learning.

상기 식이 유도되는 과정은 다음과 같다The process of deriving the equation is as follows.

상기 제(10)식에서 Net j는 하위층의 출력들에 연결강도를 곱한 값이며, Oj는 j번째 신경(neuron)의 출력으로 j가 입력단이면 Oj = Ij이다.In Equation (10), Net j is a value obtained by multiplying the outputs of the lower layer by the connection strength, and Oj is the output of the j-th neuron, and when j is an input, Oj = Ij.

출력 Oj는 다음과 같이 표현된다.The output Oj is expressed as

여기서 f (Net j)는 시그모이드 함수로서 다음식과 같다.Where f (Net j) is the sigmoid function

상기 제(12)식에서 θj는 역치(threshold)이다.Θj in the above Equation 12 is a threshold.

한편, 출력층의 δi는 다음 식과 같이 표현된다.On the other hand, δ i of the output layer is expressed by the following equation.

상기 제(13)식에서In the above formula (13)

이다. to be.

그리고 Tj는 j번째 신경에서의 우리가 원하는 출력 값이고, Oj는 j번째 신경에서의 계산된 실제 출력값이다.Tj is the output we want at the jth nerve, and Oj is the calculated actual output at the jth nerve.

또한 은닉층의 δj는 다음 식과 같이 표현된다.In addition, δj of the hidden layer is expressed by the following equation.

상기 식에서 m은 j가 있는 층보다 상위층의 처리단위의 갯수이다.Where m is the number of processing units above the layer with j.

그리하여 연결강도는 상기 제(9)식에 의하여 조정된다.Thus, the connecting strength is adjusted by the above formula (9).

η은 학습률로서 '0η1'로 정의된다. 여기서 η이 크면 클수록 연결강도의 변화가 커지게 된다.η is defined as '0η1' as the learning rate. The larger η is, the larger the change in connection strength is.

그러나 η이 0.75도다 크면 신경회로망전체가 불안정하게 되기는 하므로 일반적으로 '0,1η0.75' 사이의 값을 택하게 된다.However, if η is greater than 0.75 degrees, the whole neural network becomes unstable, so the value between 0 and 1η 0.75 is generally taken.

이 범위 내에서는 η값이 클수록 학습속도가 빠르게 된다.Within this range, the larger the value of η, the faster the learning rate.

상기와 같은 방법으로 연결강도를 조정하여 실제 출력값과 원하는 출력값 사이의 전체 오차가 최소화되면 다시 입력패턴과 우리가 원하는 출력값을 함께 주어서 다른 패턴을 학습시킨다.If the total error between the actual output value and the desired output value is minimized by adjusting the connection strength in the same way as above, the input pattern and the desired output value are given together to learn another pattern.

여기서 수렴속도를 빨리 하기 위해 모멘텀(momentum)항을 추가하기도 하고 바이어스항을 추가하기도 한다.In this case, a moment term term or a bias term may be added to speed up convergence.

제12도(c)는 본 발명에 따른 신경망 구조를 나타낸 것이다.Figure 12 (c) shows a neural network structure according to the present invention.

본 발명의 일실시예에서와 같이 60헤르츠의 사인파를 150msec 동안 인가할 경우 입력을 위한 데이타의 갯수는 18개이므로 2개의 여유분을 두어 20개의 입력 노드(21b)를 설정하였다. 그리고 은닉층(23b)의 노드는 경험에 의하여 입력노드의 두배로 설정하였다.As in the embodiment of the present invention, when a 60 Hz sine wave is applied for 150 msec, the number of data for input is 18, so 20 input nodes 21b are set with two margins. The node of the hidden layer 23b is set to twice the input node by experience.

그리고 출력(25b)으로는 2개의 노드르 설정하여 '11'의 경우 과대용접, '00'의 경우는 과소용접, '10'의 경우는 정상용접상태로 놓았다.In the output 25b, two nodes were set to over weld for '11', under weld for '00' and normal weld for '10'.

본 발명의 일실시예에서는 3가지 상태를 설정하였으나 다른 실시예에서는 필요에 따라 상태의 수를 증감할 수 있다.In one embodiment of the present invention, three states are set, but in another embodiment, the number of states may be increased or decreased as necessary.

또한 스폿용접기의 초기조건의 세팅의 변화에 따른 입력노드의 갯수의 변화에 대비하여 소프트웨어시스템에서 입력노드, 은닉층의 노드수 및 출력노드의 갯수도 변화할 수 있도록 구성한다In addition, in preparation for the change of the number of input nodes according to the change of the setting of the initial condition of the spot welder, the software system can be configured to change the number of input nodes, hidden nodes and output nodes.

상기한 신경회로망 검사시스템은, 상기 제3도의 전압파형을 입력으로 사용하여 용접전압파형의 패턴을 분류하기 위한 파형검사기 또는 제7도의 전압파형을 입력으로 사용하여 전극팽창파형의 패턴을 분류하기 위한 파형검사기에 이용된다.The neural network inspection system uses a waveform inspector for classifying a pattern of a welding voltage waveform using the voltage waveform of FIG. 3 as an input or a voltage inspector of FIG. 7 for inputting a pattern of an electrode expansion waveform. Used for waveform inspector

제13도는 본 발명에 이용된 신경회로망검사시스템의 순서도이다.13 is a flowchart of a neural network inspection system used in the present invention.

신경회로망 검사시스템은 용접상태의 학습을 위한 학습부분(51)과, 학습이 끝난 후 실제 검사를 위한 출력발생(Output Generation)부분(53)으로 구성된다.The neural network inspection system is composed of a learning portion 51 for learning the welding state, and an output generation portion 53 for the actual inspection after the learning is completed.

학습부분과 출력발생부분의 선택은 프로그램 소프트웨어 내에서 선택하도록 구성하였으며, 다른 패턴의 학습 및 검사에도 확장가능하도록 입력층과 출력층의 갯수가 선택 가능한 포인터를 사용하여 설계하였다. 본 발명의 실시예에서 사용한 학습방식은 역전파방식이다.The selection of the learning part and the output generation part is made to be selected in the program software, and it is designed using pointers to select the number of input and output layers to be extended to the learning and inspection of other patterns. The learning method used in the embodiment of the present invention is a back propagation method.

먼저 학습부분(51)을 설명하기로 한다.First, the learning part 51 will be described.

첫 번째 단계는 신경회로망의 구조를 설정하는 단계(55)로서, 입력과 출력노드의 수, 은닉층의 노드수를 프로그램 내에서 설정할 수 있도록 구성하였으며, 학습을 위한 초기 학습률(η)과 모멘텀률도 본 단계에서 설정한다The first step is to set the structure of the neural network (55). The number of input and output nodes and the number of nodes of the hidden layer can be set in the program, and the initial learning rate (η) and the momentum rate for learning are also set. Set in this step

그 다음 데이타 및 연결강도를 초기화한 후, 학습을 위한 데이타를 읽는 단계(57, 59)이다. 이 단계에서는 완전히 새로운 학습의 시작을 선택할 수도 있고, 이전에 학습된 연결강도에 첨가하여 계속학습을 수행하는 방식을 선택할 수도 있다.After initializing the data and the connection strength, steps 57 and 59 are performed to read data for learning. At this stage, you can choose to start an entirely new learning, or you can choose to continue learning by adding to the previously learned connection strength.

데이타는 상기 제10도의 (45)단계에서 저장된 파일로부터 읽어들인다.Data is read from the file stored in step 45 of FIG.

그 다음은 신경회로망의 학습을 수행하기 위하여 다층퍼셉트론의 실제출력을 구하는 단계(61)로서, 상기 제11도의 (45)단계에서 생성된 데이타 파일을 이용하여 각 데이타 세트에 대하여 실제 계산된 출력을 구한다.Next, to obtain the actual output of the multilayer perceptron to perform the neural network learning (61), using the data file generated in step (45) of FIG. Obtain

그 다음은 상기 단계 (61)에서 구한 계산된 출력 값과 원하는 출력 값 사이의 오차를 이용하여 연결강도를 조정하는 단계(63)이다. 연결강도의 개선은 연속적으로 수행되며 오차가 정해진 범위 내에 들어가는지를 검사하는 단계(65)를 거쳐 오차가 정해진 범위 내에 들면 학습의 수행을 중단한다.The next step is to adjust the connection strength 63 using the error between the calculated output value obtained in step 61 and the desired output value. The improvement of the connection strength is continuously performed, and the step 65 of checking whether the error falls within a predetermined range is interrupted if the error falls within the predetermined range.

학습이 끝난 후 개선된 연결강도의 값들은 출력발생 과정에서 사용하기 위하여 저장되어야 한다.After learning, the improved connection strength values should be stored for use in the output generation process.

저장된 데이타의 값들은 영구히 보관하기 위해서 (67)단계에서 파일로 저장된다.The values of the stored data are saved to a file in step 67 for permanent storage.

상기한 학습과정에 의해 용접이 정상인 경우, 과대용접된 경우, 과소용접된 경우의 각각에 대한 표준전압파형의 패턴을 인식할 수 있다. 여기서 학습과정은 오프라인(off-line)으로 이루어진다.According to the learning process, it is possible to recognize patterns of standard voltage waveforms for each of normal welding, over welding, and under welding. The learning process is done off-line here.

여기서 오프라인이라 함은 매회의 용접이 끝날 때마다 직접 파괴방식으로 용접검사를 하여 정상상태, 과대용접, 과소용접 등 각각의 경우에 대한 데이타를 구하여 연결강도를 결정하는 신경회로망의 학습방식을 말한다. 이때 각 경우의 전압 파형은 제11도에 도시된 수순에 따라 용접과 동시에 컴퓨터 내에 저장시킨다.Here, offline means a neural network learning method that determines the connection strength by obtaining data on each case such as normal state, over-welding and under-welding by performing welding inspection by direct fracture method after every welding. At this time, the voltage waveform in each case is stored in the computer at the same time as the welding in accordance with the procedure shown in FIG.

신경회로망의 학습데이타는 과전류로부터 소전류, 그리고 용접봉의 압력 및 단면적을 증가 혹은 감소시켜 가며, 그 때의 전압파형을 연속적인 실험을 통하여 수집한다. 수집된 전압파형 중 용접이 적절히 수행되는 범위를 결정하여 표준 파형의 영역을 결정하고, 과대용접과 과소용접의 형태를 결정하여 신경회로망을 학습한다.The learning data of neural network increases or decreases the overcurrent from the small current, and the pressure and cross-sectional area of the electrode, and collects the voltage waveforms through continuous experiments. Of the collected voltage waveforms, the range of welding is appropriately determined to determine the area of the standard waveform, and the types of over welding and under welding are determined to study neural networks.

그 다음 출력발생 부분(53)을 설명하기로 한다.Next, the output generating portion 53 will be described.

신경회로망의 초기화단계(71)는 학습과정에서 저장된 신경회로망의 구조에 관한 데이타를 이용한다Initialization step 71 of the neural network uses data on the structure of the neural network stored in the learning process.

그 다음 학습과정에서 개선된 연결강도들의 값을 저장된 파일로부터 읽어 들여 신경회로망에 의한 검사를 위하여 준비하는 단계(73)이다.Next, in step 73, the values of the connection strengths improved in the learning process are read from the stored file and prepared for examination by the neural network.

그 다음은 상기 제11도에 도시한 순서도와 같은 수순에 따라 아날로그-디지탈 보드를 활성화시켜 디지탈화된 전압의 파형을 읽어들일 준비를 하는 단계(75)이다.Next, in step 75, the analog-digital board is activated to prepare to read the waveform of the digitized voltage according to the same procedure as the flowchart shown in FIG.

그 다음은 활성화된 아날로그-디지탈 보드를 통하여 입력을 읽어 들이는 단계(77)로서 이때 읽어들인 데이타들은 최대 및 최소 전압값들만으로 이루어져 있다.The next step is to read the input through the active analog-digital board (77), where the read data consists only of the maximum and minimum voltage values.

그 다음 상기 과정에 의해 처리된 전압신호 데이타에 의해 실제의 계산된 출력을 생성하는 단계(79)를 거쳐 상기 계산된 출력값과 학습에 의한 원하는 출력값을 비교하여 용접상태 및 원인을 화면에 표시(81)하며 불량인 경우는 검사를 중단하고, 양호한 경우는 (77)단계로 되돌아가서 입력신호를 연속적으로 받아들여 검사를 계속한다.Then, a step 79 of generating the actual calculated output by the voltage signal data processed by the above process is compared with the calculated output value and the desired output value by learning to display the welding state and the cause on the screen (81). In case of failure, the inspection is terminated. In case of failure, the inspection returns to step 77 to continuously receive the input signal and continue the inspection.

상기한 출력발생 부분은 용접이 진행됨과 동시에 수행되므로 용접과 동시에 검사가 이루어진다.Since the output portion is performed at the same time as the welding proceeds, the inspection is performed at the same time as the welding.

상기 검사과정이 상기 학습과정과 동일한 조건으로 셋팅된 상태에서 이루어질 경우, 새로이 학습과정을 되풀이하지 않고, 상기 학습과정에 의하여 결정된 연결 강도를 가지고 검사과정만을 반복 실시할 수 있다.When the inspection process is set in the same condition as the learning process, only the inspection process may be repeatedly performed with the connection strength determined by the learning process without repeating the learning process anew.

제14도는 본 발명의 일실시예에 따른 학습 데이타로서, 상기 제13도에서 설명한 역전파 방식을 이용한 신경회로망의 오프라인 학습을 위한 것이다.FIG. 14 is learning data according to an embodiment of the present invention and is for offline learning of neural networks using the backpropagation method described in FIG.

1, 2, 3의 데이타 세트는 용접이 정상상태인 경우이고, 4, 5, 6의 데이타 세트는 과소용접된 경우이며, 7, 8, 9의 데이타 세트는 과대용접된 경우이다.Data sets 1, 2, and 3 are cases where welding is normal, data sets 4, 5, and 6 are under welded, and data sets 7, 8 and 9 are over welded.

용접과 동시에 입력된 각각의 데이타 세트에 대하여 용접상태를 나타내는 출력 노드값을 정한다.For each data set inputted at the same time as welding, an output node value indicating the welding state is determined.

본 발명의 일실시예에서는 용접이 정상인 경우의 1, 2, 3의 데이타 세트에 대해서는 '10', 과소용접인 경우의 4, 5, 6의 데이타 세트에 대해서는 '00', 과대 용접인 경우의 7, 8, 9의 데이타 세트에 대해서는 '11'로 정하였다.In one embodiment of the present invention, '10' for data sets 1, 2, and 3 when welding is normal, '00' for data sets 4, 5, and 6 when under welding, and over welding. The data set of 7, 8, and 9 was set as '11'.

그리하여 각 데이타 세트를 신경회로망으로 입력하여 그에 대응되는 출력값과 우리가 원하는 출력값 ('11' '00' 또는 '01')을 비교하여 연결강도를 조정한다.Thus, each data set is input to the neural network and the connection strength is adjusted by comparing the corresponding output with our desired output ('11' '00' or '01').

여기서 학습률 0.5, 모멘텀률 0.5의 값을 주었을 때 1,500회에서 0.001의 학습오차를 보였으며, 486DX-2 컴퓨터의 경우 학습시간은 약 6분이 소요되었다.The learning rate of 0.51 and the momentum rate of 0.5 showed a learning error of 0.001 at 1,500 times. The learning time of the 486DX-2 computer was about 6 minutes.

신경회로망의 학습시 주어지는 학습률, 모멘텀률 등의 값은 이하에서 설명되는 본 발명의 다른 실시예에서도 같다.Values such as learning rate, momentum rate, etc. given in the neural network learning are the same in other embodiments of the present invention described below.

학습이 완료된 시스템의 검사과정은 온라인 리얼타임으로 진행되며, 한 개의 용접점에 소요되는 검사시간은 약 20mses로 리얼타임으로 검사하기에 충분한 시간이다.The inspection process of the learned system is online real time, and the inspection time for one welding spot is about 20 mses, which is enough time for real time inspection.

학습이 완료된 신경회로망은 연속적으로 전압의 파형을 받아들이기 위하여 아날로그-디지탈 변환 시스템을 도입하여 컴퓨터에 의한 파형의 분석을 수행한다.The trained neural network adopts an analog-to-digital conversion system to continuously receive the waveform of voltage and analyzes the waveform by computer.

제15(a)도는 본 발명의 제1실시예에 따른 교류전압 파형도로서 용접기의 기종은 오리온 전기 주식회사에서 생산한 TV 브라운관 프레임의 용접을 위한 19V-SCF 스폿용접기이며, 용접기 세팅은 6-3-10 사이클로 하였으며, 모재로는 도시바사의 1.0t 바이메탈과 표면에 코팅된 포항제철에서 생산한 1.2t SPC1 프레임을 사용한 경우이다.Fig. 15 (a) is an AC voltage waveform diagram according to the first embodiment of the present invention. The type of the welding machine is a 19V-SCF spot welding machine for welding a TV CRT frame produced by Orion Electric Co., Ltd., and the setting of the welding machine is 6-3. It was -10 cycles, and the base metal used was a 1.2t SPC1 frame produced by Toshiba's 1.0t bimetal and Pohang Steel Coated on the surface.

상기 도면에서 도시된 바와 같이 인가되는 전압의 파형이 3개의 교류파형의 연속으로 구성되는 경우는 모재의 표면에 코팅 등에 의한 이물질이 있는 경우이다.When the waveform of the voltage applied as shown in the figure is composed of three alternating current waveforms in series, there is a case where there is a foreign matter by the coating or the like on the surface of the base material.

즉, 6사이클에 해당하는 전반부는 모재가 코팅되어 있는 경우 용접할 부위의 코팅영역을 태워버리기 위해 용접전류 전에 공급되는 예비전류이며, 실제의 용접전류는 3사이클에 해당하는 냉각기를 거친 후 10사이클에 걸쳐 공급된다.That is, the first half corresponding to 6 cycles is a preliminary current supplied before the welding current to burn off the coating area of the welded part when the base metal is coated, and the actual welding current is 10 cycles after passing through the cooler corresponding to 3 cycles. Supplied throughout.

여기서 용접검사에 이용되는 것은 상기 10사이클에 해당하는 전압 파형이다.Here, the voltage waveform corresponding to the above 10 cycles is used for the welding inspection.

제15(b)도는 본 발명의 제1실시예에 따른 표준 데이타로서, 전류의 변화가 용접에 미치는 영향을 나타내고 있다.FIG. 15 (b) is standard data according to the first embodiment of the present invention, and shows the effect of the current change on the welding.

상기 도면에 제시된 표준데이타는 사이 제13도의 학습부분(51)의 순서도에 따라 역전파 학습 알고리즘에 의해 오프라인으로 학습하였다.The standard data shown in the figure was learned offline by a backpropagation learning algorithm according to the flowchart of the learning part 51 of FIG.

상기 표에서 1, 2의 데이타 세트는 정상상태인 경우이고, 3, 4, 5의 데이타 세트는 과소용접상태인 경우이다.In the table, data sets 1 and 2 are in a normal state, and data sets 3, 4 and 5 are in an under welded state.

본 발명의 실시예에서 정상상태인 경우의 전류는 4100A이고, 과소용접인 경우의 전류는 3000A이다.In the embodiment of the present invention, the current in the steady state is 4100A, and in the case of under welding, the current is 3000A.

제15(c)도는 본 발명의 제1실시예에 따른 검사를 위한 전압파형도로서, 상기 제15(b)도에서 제시된 데이타들을 그래프로 나타낸 것이다.FIG. 15 (c) is a voltage waveform diagram for inspection according to the first embodiment of the present invention, and shows the data shown in FIG. 15 (b) as a graph.

상기 도면에서 파형 85는 정상상태를 나타내며, 파형 87은 저전류 상태를 나타낸다.In the figure, waveform 85 represents a steady state and waveform 87 represents a low current state.

제15(d)도는 본 발명의 제1실시예에 따른 검사를 위한 전극팽창파형도로서, 파형 89는 저전류(3000(a)), 파형 91은 정상전류(4100(a)), 파형 93은 과전류(5000(a))인 경우의 전극팽창파형을 각각 도시하고 있다FIG. 15 (d) is an electrode expansion waveform diagram for inspection according to the first embodiment of the present invention, where waveform 89 is a low current (3000 (a)), waveform 91 is a steady current (4100 (a)), and waveform 93 Shows electrode expansion waveforms in the case of overcurrent 5000 (a), respectively.

제16(a)도는 본 발명의 제2실시예에 따른 교류전압파형도로서, 용접기의 기종은 오리온 전기주식회사의 SP5361-CH 스폿용접기이며, 용접기 셋팅은 9사이클로 하였으며, 모재로는 도시바(Toshiba)사의 0,76t바이메탈(Bimatal)과 풍산금속 주식회사의 0,65tSVS 304 프레임(Frame)을 사용한 경우이다.Figure 16 (a) is an AC voltage waveform diagram according to a second embodiment of the present invention, the type of the welding machine is Orion Electric Co., Ltd. SP5361-CH spot welding machine, the welding machine setting was 9 cycles, the base material Toshiba (Toshiba) This is the case when 0,76t Bimetal Co., Ltd. and 0,65tSVS 304 Frame of Poongsan Metal Co., Ltd. are used.

제16(b)도는 본 발명의 제2실시예에 따른 표준데이타이다.16 (b) is standard data according to the second embodiment of the present invention.

상기 도면에서 1, 2의 데이타 세트는 정상압력에 의하여 용접이 잘 수행된 경우이고, 3, 4의 데이타 세트는 가압에 의하여 과소용접된 경우이며, 5, 6의 데이타 세트는 감압에 의하여 과대용접된 경우이다.In the figure, data sets 1 and 2 are cases where welding is well performed by a normal pressure, data sets 3 and 4 are under welded by pressure, and data sets 5 and 6 are over welded by decompression. If it is.

본 발명의 일실시예에서 정상압력은 4㎏/㎡, 가압상태는 5㎏/㎡, 감압상태는 3㎏/㎡이다.In one embodiment of the present invention, the normal pressure is 4 kg / m 2, the pressurized state is 5 kg / m 2, and the reduced pressure is 3 kg / m 2.

상기 도면에 제시된 데이타들은 상술한 바와 같이 용접이 끝날 때마다 직접 파괴방식으로 용접검사를 수행하여 정상상태, 과대용접상태, 과소용접상태에 대한 샘플을 추출한다.As described above, the data presented in the drawings are performed by the welding inspection in a direct fracture method every time the welding is completed to extract samples for the steady state, over welded state and under welded state.

이때 상기 각각의 상태에 대한 용접수행시의 전압파형은 용접과 동시에 컴퓨터 내에 저장시킨다.At this time, the voltage waveform at the time of welding for each state is stored in the computer at the same time as welding.

여기서 각각의 샘플에 해당하는 전압파형은 신경회로망에 의한 학습시 우리가 원하는 출력값이 된다.Here, the voltage waveform corresponding to each sample becomes the output value we want when learning by neural network.

그리하여 상기 제13도의 학습부분(51)에 도시된 바와 같이 각 상태에 대한 전압값들을 읽어서 계산된 출력값을 구한 후 상기 원하는 출력값과 비교하여 그 오차가 소정범위내에 들 때까지 연속적으로 연결강도를 조정한다.Thus, as shown in the learning part 51 of FIG. 13, the calculated output value is obtained by reading the voltage values for each state, and then compared with the desired output value, and the connection strength is continuously adjusted until the error is within a predetermined range. do.

제16(c)도는 본 발명의 제2실시예에 따른 경사를 위한 전압파형도로서, 상기 제16(b)도에서 제시된 데이타들을 그래프로 나타낸 것이다.FIG. 16 (c) is a voltage waveform diagram for tilting according to the second embodiment of the present invention. The data shown in FIG. 16 (b) is a graph.

상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 용접이 양호한 경우의 파형(97)은 용접 초기에는 전압이 높았다가 서서히 감소하는 형태를 보이고 있다.As can be seen from the figure, the waveform 97 in the case of good welding shows a form in which the voltage is high and gradually decreases at the beginning of the welding.

그리고 용접이 과소된 경우의 파형(99)은 기울기가 낮아서 큰 변화 없이 낮은 전압의 형태를 나타내며, 용접이 과대하게 된 경우의 파형(95)은 용접이 양호한 경우와 비교하여 기울기가 커서 전압이 전체적으로 높음을 나타내고 있다.In the case where the welding is underestimated, the waveform 99 has a low slope and shows a low voltage without large change. The waveform 95 in the case where the welding is excessive has a larger slope compared to the case where the welding is good, so that the voltage is overall. It is high.

제16(d)도는 본 발명의 제2실시예에 따른 검사를 위한 전극팽창파형도로서, 파형 101은 정상압력인 경우, 파형 103은 강압상태인 경우의 전극팽창파형을 각각 도시하고 있다.FIG. 16 (d) is an electrode expansion waveform for inspection according to the second embodiment of the present invention, where waveform 101 is the normal pressure and waveform 103 is the electrode expansion waveform in the down state, respectively.

제17(a)도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류전압파형도로서, 용접기의 기종은 오리온전기 주식회사의 20V CF 스폿 용접기이며, 용접기 셋팅은 12-4-12 사이클로 하였으며, 모재로는 도시바사의 1.0t 바이메탈과 포항제철 주식회사의 0.8t SPC1 프레임을 사용한 경우이다. 상기 도면에서는 12-4-12 사이클 중 실제의 용접 전류에 해당하는 후반부의 12사이클만 도시되어 있다.Figure 17 (a) is an AC voltage waveform diagram according to another embodiment of the present invention, the type of the welding machine is Orion Electric Co., Ltd. 20V CF spot welding machine, the welding machine setting is 12-4-12 cycles, the base material is Toshiba This is the case when the 1.0t bimetal of the company and the 0.8t SPC1 frame of Pohang Steel Co., Ltd. are used. Only 12 cycles of the latter half of the 12-4-12 cycles correspond to the actual welding current.

제17(b)도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표준데이타이다.Figure 17 (b) is the standard data according to another embodiment of the present invention.

상기 표에서 1, 2의 데이타 세트는 정상상태인 경우로서, 용접봉 선단의 지름이 5㎜(Φ5), 전류는 3700-4100A 이다.In the table, the data sets 1 and 2 are in a steady state. The diameter of the electrode tip is 5 mm (Φ 5) and the current is 3700-4100A.

그리고 3, 4의 데이타 세트는 전류가 2500A 인 저전류 상태인 경우이고, 5, 6의 데이타 세트는 용접봉 선단의 지름이 넓어진 경우로서, 이때 지름은 6㎜(Φ6)이다. 또한 7, 8의 데이타 세트는 전류가 5500A 이상인 과전류 상태인 경우이다.The data sets 3 and 4 are in a low current state where the current is 2500 A, and the data sets 5 and 6 are in the case where the diameter of the electrode tip is widened, and the diameter is 6 mm (Φ 6). In addition, the data sets of 7, 8 are in the case of an overcurrent state where the current is 5500A or more.

제17(c)도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검사를 위한 전압파형도로서, 상기 제17(b)도에서 제시된 데이타들을 그래프로 나타낸 것이다.FIG. 17 (c) is a voltage waveform diagram for inspection according to another embodiment of the present invention. The data shown in FIG. 17 (b) is a graph.

상기 도면에서 파형 105는 과전류 상태, 파형 107은 정상상태, 파형 109는 용접봉 선단의 단면적 넓이가 증가한 경우, 파형 111은 저전류 상태를 각각 나타낸다.In the figure, waveform 105 represents an overcurrent state, waveform 107 represents a steady state, and waveform 109 represents a low current state when the cross-sectional area of the electrode tip increases.

제17(d)도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검사를 위한 전극팽차파형도로서, 파형 113은 정상상태, 파형 115는 용접봉이 넓어진 경우의 전극팽창파형도이다.FIG. 17 (d) is an electrode dispersion waveform diagram for inspection according to another embodiment of the present invention, where waveform 113 is a steady state and waveform 115 is an electrode expansion waveform when the electrode is widened.

상기에서 알 수 있는 바와 같이 용접의 상태는 용접기의 초기조건 및 용접기 자체의 돌발적인 변화에 따라 영향을 닫는다. 특히 전류의 변화, 가압력의 변화, 용접봉의 계속적인 사용에 의한 단면적의 변화와 같은 돌발적인 조건의 변화는 용접상태의 불량을 일으키는 주요인이 된다.As can be seen from above, the state of welding closes according to the initial condition of the welding machine and the sudden change of the welding machine itself. In particular, sudden changes in conditions, such as a change in current, a change in pressing force, and a change in the cross-sectional area due to the continuous use of the electrode, are the main causes of failure of the welding state.

여기서 전류의 변화와 가압력의 변화에 따른 용접상태의 변화는 용접시 모재 양단에 인가되는 전압 파형에 의해 용이하게 구별될 수 있다.Here, the change in the welding state according to the change of the current and the pressing force can be easily distinguished by the voltage waveform applied to both ends of the base material during welding.

그러나 용접봉 단면적의 증가는 단위면적당 압력의 변화에 따른 접촉저항의 증가와 단면적의 증가에 따른 저항의 감소라는 두 가지 요소의 상쇄효과에 의하여 전압 파형의 형태를 구별하기 어려운 점이 있다.However, it is difficult to distinguish the shape of the voltage waveform by increasing the cross-sectional area of the electrode due to the offsetting effect of two factors: the increase in contact resistance according to the pressure change per unit area and the decrease in resistance due to the increase in cross-sectional area.

반면에 전극팽창파형은 용접상태의 양부를 판별하기에는 좋은 특성을 갖고 있으나 불량인 경우 그 원인을 규명하기에는 그 특성곡선이 단순하다.On the other hand, the electrode expansion waveform has a good characteristic for discriminating whether the welding state is good, but if it is defective, the characteristic curve is simple to determine the cause.

그래서 상기 전압 파형과 전극팽창파형을 동시에 분석함으로써 용접의 양부뿐만 아니라 불량의 원인도 제시하여 바로 시정할 수 있는 용접검사장치를 구현하였다.Therefore, by simultaneously analyzing the voltage waveform and the electrode expansion waveform, the welding inspection apparatus that can be corrected immediately by presenting the cause of the defect as well as the good or bad of the welding was implemented.

상기 제8도에 도시된 바와 같은 전압 파형 측정시스템과 전극팽창파형 측정시스템을 구비하는 신경회로망의 출력을 분석해보면 아래 표와 같다.Analyzing the output of the neural network including the voltage waveform measuring system and the electrode expansion waveform measuring system as shown in FIG.

여기서 전압 파형 측정시스템의 출력값 및 전극팽창파형 측정시스템의 출력값을 데이터로 하는 각 신경회로망의 출력이 '11'인 경우는 과대용접상태, '10'은 정상용접상태, '00'은 과소용접상태로 하였다.Here, when the output of each neural network whose data is the output value of the voltage waveform measurement system and the output value of the electrode expansion waveform measurement system is '11', the over welding state is '10', the '10' is normal welding state, and '00' is under welding state It was set as.

본 발명의 일실시예에서는 스폿용접기의 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상기 스폿용접 외에도 전기저항열을 이용하여 용접하는 다른 용접방법에도 본 발명이 적용될 수 있음을 통상의 지식을 가진 자라면 잘 이해할 것이다.In the embodiment of the present invention, the case of the spot welding machine has been described as an example, but those skilled in the art will appreciate that the present invention can be applied to other welding methods for welding using electric resistance heat in addition to the spot welding. .

상술한 바와 같이 본 발명은 전기저항 용접에 있어서 용접시 부하측의 접촉 저항이 점차 감소함에 따른 전압의 감소 및 용접시 전극사이의 간격의 팽창, 수축에 착안하여, 용접이 정상적으로 수행된 경우와 그렇지 않은 경우의 전압파형 및 전극팽창파형의 차이로써 용접상태의 양부를 정사할 수 있는 온라인 비파괴 검사장치 및 검사방법을 개발하였다.As described above, the present invention focuses on the reduction in voltage as the contact resistance of the load side gradually decreases in welding and the expansion and contraction of the gap between electrodes during welding, and thus the welding is normally performed. An on-line nondestructive testing device and inspection method have been developed that can check the quality of welded state by the difference of voltage waveform and electrode expansion waveform.

이에 따라 용접이 되는 순간에 이상여부를 확인할 수 있는 직접검사방식으로 각각의 용접점에 대하여 불량의 여부를 확인할 수 있을 뿐만 아니라 불량의 원인을 나타내 주므로 즉시 시정할 수 있는 방법을 제시한다.Accordingly, the direct inspection method to check the abnormality at the time of welding can not only check whether each welding point is defective, but also indicate the cause of the defect.

또한 전극팽창파형의 측정방식으로 비접촉센서를 사용하므로 측정의 정확성을 확보할 수 있으며, 산업체에서 용접봉의 연속사용으로 인한 용접봉의 길이의 변화에도 기준거리의 계속적인 변경없이 측정 가능한 잇점이 있다.In addition, since the non-contact sensor is used as the measurement method of the electrode expansion waveform, the measurement accuracy can be secured, and there is an advantage that the industry can measure the change of the electrode length without continuous change of the reference distance due to the continuous use of the electrode.

이에 따라 용접불량의 확률을 현격히 줄임으로써 제품의 견실성을 확보할 수 있으며 신경회로망의 학습을 통하여 검사가 수행되기 때문에 다양한 용접기의 종류 및 셋팅에도 적용하여 사용할 수 있다.Accordingly, it is possible to secure the robustness of the product by significantly reducing the probability of welding failure, and it can be applied to various types and settings of welding machines because the inspection is performed through the learning of neural network.

본 시스템은 컴퓨터에 의하여 온라인 리얼타임으로 자동적으로 검사가 수행되므로 인적 및 물적자원의 낭비를 막을 수 있으며, 생산성 향상과 제품의 원가절감에도 크게 기여하며, 현재의 공정의 자동화에 문제점으로 제기되어 온 검사방식을 개선함으로써 공정의 자동화에 큰 도움이 되는 효과도 있다.This system can be inspected automatically by computer in real time online to prevent waste of human and material resources, greatly improve productivity and reduce product cost, and have been raised as a problem in the automation of current process. Improving the inspection method can also be a great help in the automation of the process.

또한 파형의 검사방식이 신경회로망의 학습에 의하여 수행되므로 다른 종류의 스폿용접기에도 별도의 조작이 필요 없이 소프트웨어의 초기치만 저정하므로써 산업체의 전문기술자 없이도 적용하기 쉬운 장점이 있다.In addition, since the waveform inspection method is performed by the neural network learning, it is easy to apply without an expert in the industry by saving only the initial value of the software without requiring a separate operation in other types of spot welding machines.

Claims (7)

전원의 고전위에 연결된 제1전극과, 상기 전원의 저전위에 연결된 제2전극과, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 삽입된 모재를 구비하는 전기저항용접기; 상기 모재 양단에 인가되는 전압을 입력으로 하는 저주파 대역통과 필터로 이루어지는 잡음제거수단과, 상기 잡음제거수단의 출력을 상기 제1 아날로그-디지털 변환기의 입력으로 하여 전압파형 측정결과를 출력하는 전압파형측정시스템; 용접시 상기 제1전극과 상기 제2전극간의 변위를 검출하기 위한 센서 수단과 상기 센서 수단의 출력을 제2 아날로그-디지털 변환기의 입력으로 하여 전극팽창파형 측정결과를 출력하는 전극팽창파형 측정시스템; 상기 전압파형측정시스템과 상기 전극팽창파형측정시스템의 출력을 입력으로 하는 신경회로망 검사시스템을 내장하는 컴퓨터 시스템으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기저항 용접의 온라인 비파괴 검사장치.An electric resistance welder having a first electrode connected to a high potential of a power source, a second electrode connected to a low potential of the power source, and a base material inserted between the first electrode and the second electrode; Noise canceling means comprising a low frequency bandpass filter for inputting the voltage applied across the base material, and voltage waveform measurement outputting a voltage waveform measurement result using the output of the noise removing means as an input of the first analog-to-digital converter. system; An electrode expansion waveform measurement system for outputting an electrode expansion waveform measurement result by using a sensor means for detecting a displacement between the first electrode and the second electrode during welding and an output of the sensor means as an input of a second analog-to-digital converter; And a computer system incorporating a neural network inspection system for inputting the voltage waveform measurement system and the output of the electrode expansion waveform measurement system. 제1항에 있어서, 상기 신경회로망은 입력층과 출력층 사이에 적어도 하나 이상의 은닉층으로 구성되는 다층 신경회로망으로 구성되고, 상기 신경회로망의 학습은 오프라인으로 수행되는 것을 특징으로 하는 전기저항 용접의 온라인 비파괴 검사장치.The on-line non-destructive of electric resistance welding according to claim 1, wherein the neural network is composed of a multilayer neural network composed of at least one hidden layer between an input layer and an output layer, and the learning of the neural network is performed offline. Inspection device. 제1항에 있어서, 상기 센서수단이 비접촉식 광센서임을 특징으로 하는 전기저항용접의 온라인 비파괴 검사장치.The on-line non-destructive inspection device for electric resistance welding according to claim 1, wherein the sensor means is a non-contact optical sensor. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은: 상기 제1 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털화된 신호들의 특성데이터를 검출하는 제1 소프트웨어; 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털화된 후 상기 디지털 필터를 이용하여 잡음 및 떨림을 제거한 후 특성데이터를 구하는 단계를 구비하는 제2 소프트웨어로 이루어짐을 특징으로 하는 전기저항 용접의 온라인 비파괴 검사장치.The computer system of claim 1, wherein the computer system comprises: first software for detecting characteristic data of signals digitized by the first analog-to-digital converter; And second software for digitizing by the second analog-to-digital converter and then removing the noise and vibration by using the digital filter and then obtaining the characteristic data. 전기저항용접의 비파괴 검사방법에 있어서, 오프라인에 의한 학습과정은: 용접을 실시함과 동시에 용접시의 모재 양단의 전압 및 전극팽창파형을 각각 아날로그-디지털 변환기를 통하여 컴퓨터시스템으로 입력하여 상기 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털화된 신호들 중 전압의 용접전압파형 및 변형된 전극팽창 파형을 검출한 후 컴퓨터 시스템에 저장시키는 1단계; 상기 용접후 파괴 검사법에 의하여 용접검사를 실시하는 2단계; 상기 1단계와 상기 2단계를 반복 실시하여 용접전압파형 및 전극팽창파형을 나타내는 데이터들과 용접상태에 대응되는 원하는 출력값을 다층 신경회로망에 입력한 후 역전파 알고리즘을 이용하여 연결강도를 결정하는 제3단계로 이루어지고; 검사과정은 용접을 실시하여 상기 제1단계와 동일한 과정에 의한 데이터를 상기 학습과정에서 결정된 연결강도를 가진 다층신경회로망에 입력하여, 상기 용접과 온라인으로 용접강도를 검사하고, 상기 학습과정과 동일한 조건으로 셋팅된 상태에서 이루어질 경우, 상기 학습과정에 의하여 결정된 연결강도를 가지고 반복 검사될 수 있음을 특징으로 하는 전기저항 용접의 온라인 비파괴 검사방법.In the non-destructive testing method of electric resistance welding, the offline learning process includes: while performing welding, the voltage and electrode expansion waveforms at both ends of the base material at the time of welding are input to the computer system through an analog-to-digital converter, respectively. Detecting a welding voltage waveform and a modified electrode expansion waveform of voltage among the signals digitized by the digital converter and storing them in a computer system; Performing a welding inspection by the post-welding fracture inspection method; Repeat step 1 and step 2 to input data representing the welding voltage waveform and the electrode expansion waveform and the desired output value corresponding to the welding state to the multilayer neural network, and then determine the connection strength by using the back propagation algorithm. In three steps; The inspection process performs welding and inputs the data according to the same process as the first step into the multilayer neural network having the connection strength determined in the learning process, and examines the welding strength online with the welding, and the same as the learning process. On-line non-destructive testing method for electric resistance welding, characterized in that when the condition is set in the condition, it can be repeatedly tested with the connection strength determined by the learning process. 제1항에 있어서, 상기 신경회로망은 용접 시간, 용접기 종류, 용접물의 두께등과 같은 용접 조건에 학습을 통하여 적응함을 특징으로 하는 전기저항 용접의 온라인 비파괴 검사장치.The on-line non-destructive testing device for electric resistance welding according to claim 1, wherein the neural network adapts through learning to welding conditions such as welding time, welder type, weld thickness, and the like. 제6항에 있어서, 상기 학습은 상기 컴퓨터에 저장된 데이터를 사용하는 것으로, 상기 전기저항 용접기를 사용하는 파괴 검사의 표본 용접으로부터 추출된 특정 패턴 데이터임을 특징으로 하는 전기저항 용접의 온라인 비파괴 검사장치.The on-line non-destructive inspection device for electric resistance welding according to claim 6, wherein the learning uses data stored in the computer, and is specific pattern data extracted from a sample welding of a fracture test using the electric resistance welding machine.
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