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KR102039054B1 - Apparatus and Method for predicting of welding strength - Google Patents

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KR102039054B1
KR102039054B1 KR1020170163611A KR20170163611A KR102039054B1 KR 102039054 B1 KR102039054 B1 KR 102039054B1 KR 1020170163611 A KR1020170163611 A KR 1020170163611A KR 20170163611 A KR20170163611 A KR 20170163611A KR 102039054 B1 KR102039054 B1 KR 102039054B1
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welded
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김동윤
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김영민
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 용접 강도 예측 방법에 관한 것으로서, 용접된 모재의 용접부위를 비전 센서를 통하여 용접부 표면을 측정하는 측정 단계; 측정된 상기 용접부 표면을 이용하여 용접부 형상을 도출하는 형상 도출 단계; 상기 용접부 형상으로부터 상기 용접부위의 파라미터를 산출하는 파라미터 산출 단계; 상기 모재의 물리적 특성을 입력값으로 획득하는 입력값 획득 단계; 및 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하고, 상기 파라미터 및 상기 입력값에 대응되는 강도를 예측하는 강도 예측 단계;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a welding strength prediction method, comprising: measuring a welded surface of a welded portion of a welded base material through a vision sensor; A shape derivation step of deriving a weld shape using the measured weld surface; A parameter calculating step of calculating a parameter of the welded portion from the welded shape; An input value obtaining step of obtaining the physical property of the base material as an input value; And an intensity prediction step of inputting the parameter and the input value into an artificial neural network and predicting the intensity corresponding to the parameter and the input value.

Description

용접 강도 예측 장치 및 방법{Apparatus and Method for predicting of welding strength }Apparatus and Method for predicting of welding strength}

본 발명은 용접 강도 예측 장치 및 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 비전 센서로 측정된 용접부위의 형상을 인공지능 네트워크에 투입하여 용접부위의 인장강도와 피로강도를 높은 수준의 정확도로 예측하는 용접 강도 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for predicting welding strength. More particularly, the welding strength predicting the tensile strength and the fatigue strength of the welding portion with high accuracy by inputting the shape of the welding portion measured by the vision sensor into the artificial intelligence network. The present invention relates to a prediction apparatus and a method.

일반적으로, 선박, 자동차, 산업장비 등의 각 분야에서 사용되는 복잡한 제품을 조립할 때는 매우 많은 부분에 용접을 하여 각각의 부품들을 고정시키는데, 상기한 용접 작업은 용접 로봇에 의해 이루어지거나 또는 작업자가 직접 용접기로 용접을 하게 된다.In general, when assembling complex products used in various fields, such as ships, automobiles, industrial equipment, and the like, welding is performed on a large part of each part to fix the respective parts. The above welding work is performed by a welding robot or by an operator. Weld by welding machine.

이러한 용접 작업은 제품의 강도에 직접적으로 영향을 주는 것이기 때문에, 매우 신중하게 작업을 진행해야 함과 아울러 용접 후에도 용접의 용접 상태를 검사해야 한다. 즉, 용접을 한 후에 실질적으로 2개의 부품을 결합시키는 부분인 용접부의 상태를 검사함으로써 용접 강도 등을 확인하여야 한다.Since such welding work directly affects the strength of the product, work must be carried out with great care and the welding condition of the weld after welding. In other words, after welding, the strength of the weld should be checked by inspecting the state of the weld, which is a part that substantially joins the two parts.

용접이 완료된 제품의 검사방법으로는 방사선, 초음파, 전자기, 유체, 열, 빛 등을 이용해 재료, 기기 구조물 등의 성질과 내부 조직을 변화시키거나 파괴하지 않고 시험체 내ㅇ외면의 결함 존재 유무, 음력상태, 특성, 재질변화, 건전도 등을 검사하는 비파괴 검사와, 검사자의 육안으로 확인이 불가능하거나 비파괴 검사장비로도 확실한 결과를 분석하기 어려울 경우 이를 절단해서 절단부위의 용접상태를 분석함으로써 결함을 예상하고, 결함이 추정된다면 이를 토대로 수정할 수 있도록 하는 파괴 검사가 있다.The inspection method of the welded product is the presence or absence of defects on the inside and outside of the specimen, without changing or destroying the properties and internal structure of materials, device structures, etc. using radiation, ultrasonic waves, electromagnetic waves, fluids, heat, and light. Non-destructive inspection that checks the condition, characteristics, material change, and soundness, and if it is impossible to check with the naked eye of the inspector or if it is difficult to analyze the definite results even with non-destructive inspection equipment, it is cut and analyzed for the defects by analyzing the welding state of the cut part. There are destructive checks that can be expected and, if the defects are presumed, correctable based on them.

이러한 종래의 용접 검사에 있어서, 용접 결과를 예측하기란 매우 어려운 일이며, 용접 품질을 관리하고 예측하는 일은 더욱 더 복잡해지고, 용접 강도, 인장 강도 등을 분석하는데 있어 많은 시간과 비용을 요하고, 과정이 복잡하여 어려움이 발생하였다.In this conventional welding inspection, it is very difficult to predict the welding result, and the management and prediction of the welding quality becomes more complicated, and it takes a lot of time and money to analyze the weld strength, tensile strength, etc. The process was complicated and difficult.

본 발명의 사상은, 상술한 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 비전 센서를 통하여 용접부 표면을 측정하여 용접부 형상을 도출할 수 있으며, 용접부 형상에서 산출되는 파라미터를 인공신경망에 입력할 경우, 그에 따른 기계적 특성을 높은 수준의 정확도로 예측하는데 그 목적이 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The idea of the present invention was devised in order to meet the above-mentioned requirements, and it is possible to derive the weld shape by measuring the weld surface through a vision sensor, and when inputting the parameter calculated in the weld shape into the artificial neural network, The aim is to predict mechanical properties with a high degree of accuracy. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 용접 강도 예측 방법은, 용접된 모재의 용접부위를 비전 센서를 통하여 용접부 표면을 측정하는 측정 단계; 측정된 상기 용접부 표면을 이용하여 용접부 형상을 도출하는 형상 도출 단계; 상기 용접부 형상으로부터 상기 용접부위의 파라미터를 산출하는 파라미터 산출 단계; 상기 모재의 물리적 특성을 입력값으로 획득하는 입력값 획득 단계; 및 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하고, 상기 파라미터 및 상기 입력값에 대응되는 강도를 예측하는 강도 예측 단계;를 포함할 수 있다.Welding strength prediction method according to the idea of the present invention for solving the above problems, measuring the welding surface of the welded portion of the welded base material through the vision sensor; A shape derivation step of deriving a weld shape using the measured weld surface; A parameter calculating step of calculating a parameter of the welded portion from the welded shape; An input value obtaining step of obtaining the physical property of the base material as an input value; And an intensity prediction step of inputting the parameter and the input value into an artificial neural network and predicting the intensity corresponding to the parameter and the input value.

본 발명의 사상에 따르면, 상기 강도 예측 단계는, 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하는 입력 단계; 각각 10개의 노드로 형성된 제 1 은닉층 및 제 2 은닉층을 통하여 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 연산하는 연산 단계: 및 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 출력하는 출력 단계;를 포함할 수 있다.According to the spirit of the present invention, the intensity prediction step comprises: an input step of inputting the parameter and the input value into an artificial neural network; And calculating a tensile strength and a fatigue strength of the welded part through the first hidden layer and the second hidden layer formed of ten nodes, respectively, and outputting the tensile strength and the fatigue strength of the welded part.

본 발명의 사상에 따르면, 상기 파라미터는, 상기 용접부위에서 용융부의 보강 덧붙임, 용접비드 두께, 실제 목두께, 각장, 용입 깊이, 토우부 각도, 용접비드 각도, 각장 각도, 보강 덧붙임 면적, 목 면적, 용입 면적 및 용접부 기공률 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.According to the spirit of the present invention, the parameters include reinforcement addition, weld bead thickness, actual neck thickness, length, penetration depth, toe angle, welding bead angle, angle angle, reinforcement attachment area, neck area, It may include any one or more of the penetration area and the weld porosity.

본 발명의 사상에 따르면, 상기 입력값은, 상기 모재의 상판 및 하판의 강도, 두께, 도금, 조직, 상판 언더컷, 하판 언더컷 및 상판과 하판의 갭(gap) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.According to the spirit of the present invention, the input value may include any one or more of the strength, thickness, plating, texture, top undercut, bottom undercut, and top and bottom gaps of the upper and lower plates of the base material. .

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 용접 강도 예측 장치는, 용접된 모재의 용접부위를 비전 센서를 통하여 용접부 표면을 측정하는 측정부; 측정된 상기 용접부 표면을 이용하여 용접부 형상을 도출하는 형상 도출부; 상기 용접부 형상으로부터 상기 용접부위의 파라미터를 산출하는 파라미터 산출부; 상기 모재의 물리적 특성을 입력값으로 획득하는 입력값 획득부; 및 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하고, 상기 파라미터 및 상기 입력값에 대응되는 강도를 예측하는 강도 예측부;를 포함할 수 있다.Welding strength prediction apparatus according to the spirit of the present invention for solving the above problems, the measuring unit for measuring the welded surface of the welded portion of the welded base material through the vision sensor; A shape derivation unit for deriving a weld shape using the measured weld surface; A parameter calculator configured to calculate a parameter of the welded part from the welded shape; An input value obtaining unit obtaining the physical property of the base material as an input value; And an intensity estimator configured to input the parameter and the input value to an artificial neural network and predict an intensity corresponding to the parameter and the input value.

본 발명의 사상에 따르면, 상기 강도 예측부는, 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하는 입력부; 각각 10개의 노드로 형성된 제 1 은닉층 및 제 2 은닉층을 가지는 상기 인공신경망을 통하여 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 연산하는 연산부: 및 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 출력하는 출력부;를 포함할 수 있다.According to the spirit of the present invention, the intensity predicting unit, an input unit for inputting the parameter and the input value to the artificial neural network; And a calculation unit for calculating the tensile strength and the fatigue strength of the welded portion through the artificial neural network having the first hidden layer and the second hidden layer formed of ten nodes, respectively; and an output unit for outputting the tensile strength and the fatigue strength of the welded portion. can do.

본 발명에 따른 용접 강도 예측 장치 및 방법에 의하면, 비전 센서를 사용하여 용접부 표면의 측정만으로 용접부 형상을 예측할 수 있으며, 용접부 형상으로 각종 파라미터들을 산출할 수 있어 용접부위를 검사하는데 있어서 공정 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.According to the welding strength prediction apparatus and method according to the present invention, it is possible to predict the weld shape only by measuring the weld surface using a vision sensor, and various parameters can be calculated in the weld shape, so that the process time and cost in inspecting the weld position Can be reduced.

또한, 강도를 예측하는 방법으로 인공신경망을 활용하여 피용접재가 변경될 때마다 다수의 실험을 통해 결과를 확인하고 새로운 공정변수를 설정하는 반복이 필요 없으며, 최소한의 입력 자료로 높은 예측 정확도를 가질 수 있어, 공정 시간 및 비용을 감소시키고 비용과 시간 대비 용접품질을 최대화할 수 있으며, 데이터가 없는 피용접재도 용접예측이 가능하다는 효과를 가진다. 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.In addition, the strength of the artificial neural network is used as a method of predicting the strength, and it is not necessary to check the results through multiple experiments and set new process variables every time the welded material is changed, and have high prediction accuracy with minimal input data. It can reduce the process time and cost, maximize the cost and time-to-time welding quality, and the welded material without data has the effect of welding prediction. The scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 도 1의 용접 강도 예측 장치를 이용한 용접 강도 예측 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 강도 예측 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 강도 예측 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 용접 강도 예측 방법에 따른 측정 단계를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 도출 단계의 용접부 형상을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 산출 단계의 용접부의 파라미터를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강도 예측 단계의 인공신경망의 연산을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강도 예측 실험을 하기위한 노드값을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인장 강도 예측 실험예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인장 강도 예측 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 피로 강도 예측 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
FIG. 1 is a flowchart illustrating a welding strength prediction method using the welding strength prediction apparatus of FIG. 1.
2 is a flow chart showing a welding strength prediction method according to another embodiment of the present invention.
3 is a view showing a welding strength prediction apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a measurement step according to the welding strength prediction method of the present invention.
5 is a view showing the shape of the welded portion of the shape derivation step according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the parameters of the welded portion in the parameter calculation step according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the calculation of the artificial neural network of the intensity prediction step according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a node value for the strength prediction experiment according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a tensile strength prediction experiment example according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the results of tensile strength prediction experiments according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing the results of fatigue strength prediction experiments according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity of description.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings, which schematically illustrate ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the inventive concept should not be construed as limited to the specific shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 용접 강도 예측 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 강도 예측 장치를 나타내는 도면이고, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 각각의 단계를 나타내는 도면이다.1 and 2 is a flow chart showing a welding strength prediction method according to the invention, Figure 3 is a view showing a welding strength prediction apparatus according to an embodiment of the present invention, Figures 4 to 7 is an embodiment of the present invention A diagram showing each step according to.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 용접 강도 예측 방법은, 측정 단계(S10), 형상 도출 단계(S20), 파라미터 산출 단계(S30), 입력값 획득 단계(S40) 및 강도 예측 단계(S50)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 1, the welding strength prediction method of the present invention, the measurement step (S10), the shape derivation step (S20), the parameter calculation step (S30), the input value acquisition step (S40) and the strength prediction step (S50) ) May be included.

측정 단계(S10)는, 용접된 모재의 용접부위를 비전 센서(3)를 통하여 용접부 표면을 측정하는 단계로, 예컨대, 용접된 모재의 용접부위를 비전 센서(3)를 통하여 용접부 표면을 측정하는 측정부(10)를 포함할 수 있다.In the measuring step S10, the welded surface of the welded base material is measured by the vision sensor 3. For example, the welded surface of the welded base material is measured by the vision sensor 3. It may include a measuring unit 10.

더욱 구체적으로, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 측정 단계(S10)는 모재에 용접을 진행한 후에, 상기 모재의 상기 용접부위를 측정부(10)에 형성된 비전 센서(3)로 측정할 수 있다. 이때, 상기 용접부위를 비전 센서(3)로 측정하기 위하여 상기 용접부위를 비전 센서(3)의 하부에서 비전 센서(3)를 사용하여 상기 모재의 용접된 부분의 상기 용접부 표면을 정확히 측정할 수 있다.More specifically, as shown in FIGS. 1 and 4, in the measuring step S10, after welding to the base material, the welding part of the base material may be measured by the vision sensor 3 formed in the measuring unit 10. Can be. In this case, in order to measure the welded portion with the vision sensor 3, the welded portion may be accurately measured on the welded surface of the welded portion of the base material using the vision sensor 3 under the vision sensor 3. have.

비전 센서(3)는, 일반적으로 레이저 비전센서가 사용되는데, 상기 레이저 비전센서장치는 통상 레이저를 발사하는 레이저조사장치(레이저 다이오드)와 조사된 레이저가 피용접물에 맺힌 상을 촬영하여 용접선을 감지하는 카메라로 구성될 수 있으며, 상기 용접부 표면을 정확히 측정할 수 있다.In general, a laser vision sensor is used as the vision sensor 3. The laser vision sensor device typically detects a welding line by photographing an image of a laser irradiation device (laser diode) that emits a laser and an irradiated laser on a welded object. The camera may be configured to accurately measure the weld surface.

이와 같이, 비전 센서를 사용하여 용접부 표면의 측정만으로 용접부 형상을 예측할 수 있으며, 용접부 형상으로 각종 파라미터들을 산출할 수 있어 용접부위를 검사하는데 있어서 공정 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.As such, the shape of the weld can be predicted only by measuring the surface of the weld using the vision sensor, and various parameters can be calculated in the shape of the weld, thereby reducing the process time and cost in inspecting the weld.

도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 형상 도출 단계(S20)는 측정된 상기 용접부 표면을 이용하여 용접부 형상을 도출하는 단계로, 측정된 상기 용접부 표면을 이용하여 용접부 형상을 도출하는 형상 도출부(20)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 5, the shape derivation step (S20) is a step of deriving a weld shape using the measured weld surface, and derives a weld shape using the measured weld surface. The shape derivation unit 20 may be included.

상기 용접부 형상은 상기 모재의 상판(1)의 일부분과 하판(2)의 일부분이 용융되어 특정한 모양으로 형성될 수 있는데, 용접부의 강도를 산출하기 위해서는 이러한 상기 용접부 형상이 매우 중요한 요소로 작용한다.The weld shape may be formed in a specific shape by melting a portion of the upper plate 1 and the lower plate 2 of the base material, and in order to calculate the strength of the weld, the weld shape is a very important factor.

형상 도출 단계(S20)는, 측정 단계(S20)에서 비전 센서(3)로 측정된 상기 용접부 표면을 구체화하여, 측정된 상기 용접부 표면으로 상기 모재의 상판(1) 및 하판(2) 사이의 용접부 형상을 도출 할 수 있다.In the shape derivation step S20, the welding part surface measured by the vision sensor 3 in the measuring step S20 is specified, and the welding part between the upper plate 1 and the lower plate 2 of the base material is measured by the welding part surface. The shape can be derived.

형상 도출 단계(S20)는, 측정 단계(S10)에서 비전 센서(3)로 측정된 상기 용접부 표면을 인공신경망에 입력할 수 있다. 예컨대, 상기 용접부 표면의 데이터가 인공신경망에 입력되고, 상기 용접부 표면의 데이터가 인공신경망이 학습했던 데이터와 가장 유사한 데이터를 출력하여, 상기 용접부 표면의 데이터와 비교한다. 이때, 데이터 유사도가 일정 수치 이상일 경우 해당 데이터를 출력하게 되고, 일정 수치 미만일 경우 다시 유사한 데이터를 찾는 작업을 반복하게 된다.In the shape deriving step S20, the welded surface measured by the vision sensor 3 in the measuring step S10 may be input to an artificial neural network. For example, the data of the weld surface is input to the artificial neural network, and the data of the weld surface is output similar to the data that the artificial neural network has learned, and compared with the data of the weld surface. At this time, if the data similarity is a predetermined value or more, the corresponding data is outputted. If the data similarity is less than the predetermined value, the searching for similar data is repeated again.

도 1, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 파라미터 산출 단계(S30)는, 상기 용접부 형상으로부터 상기 용접부위의 파라미터를 산출하는 단계로, 상기 용접부 형상으로부터 상기 용접부위의 파라미터를 산출하는 파라미터 산출부(30)를 포함할 수 있다.As shown in Fig. 1, Fig. 3 and Fig. 6, the parameter calculating step (S30) is a step of calculating a parameter of the welded portion from the welded shape, and calculating a parameter of calculating the parameter of the welded portion from the welded shape. It may include a portion (30).

파라미터 산출 단계(S30)는, 형상 도출 단계(S20)에서 도출된 상기 용접부 형상에서 용접 강도를 산출하기 위한 수치들을 산출하는 것으로, 상기 모재의 상판(1) 및 하판(2)의 용융되어 접합된 용접부위의 수치를 산출할 수 있다.The parameter calculating step (S30) is to calculate numerical values for calculating the weld strength in the shape of the welded portion derived in the shape derivation step (S20), the molten joined of the upper plate 1 and the lower plate 2 of the base material The numerical value of the welded area can be calculated.

상기 파라미터는, 상기 용접부위에서 용융부의 보강 덧붙임(L1), 용접비드 두께(L2), 실제 목두께(L3), 각장(L4, L5), 용입 깊이(L6), 토우부 각도(θ1), 용접비드 각도(θ2), 각장 각도(θ3), 보강 덧붙임 면적(A1), 목 면적(A2), 용입 면적(A3) 및 용접부 기공률(N24) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The parameters include reinforcement addition (L1), weld bead thickness (L2), actual neck thickness (L3), square lengths (L4, L5), penetration depth (L6), toe angle (θ1), welding at the weld. It may include any one or more of the bead angle (θ2), rectangular angle (θ3), reinforcement addition area (A1), neck area (A2), penetration area (A3) and weld porosity (N24).

더욱 구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 파라미터는, 상기 용접부위의 단면에서, 상기 모재의 상판(1) 및 하판(2)이 용융되어 접합된 볼록한 형상인 볼록부의 두께를 나타내는 용융부의 보강 덧붙임(L1), 접합부의 두께를 나타내는 용접비드 두께(L2), 상판(1)과 하판(2)이 접합되어 형성되는 목의 두께를 나타내는 실제 목두께(L3), 상판(1)의 용융길이와 하판(2)의 용융길이를 나타내는 각장(L4, L5), 하판(2)의 용융된 깊이를 나타내는 용입 깊이(L6), 용융되어 접합된 볼록한 형상의 외각을 나타내는 토우부 각도(θ1), 용접비드의 내각을 나타내는 용접비드 각도(θ2), 상판(1)의 용융된 각도를 나타내는 각장 각도(θ3), 보강 덧붙임(L1)의 단면적을 나타내는 보강 덧붙임 면적(A1), 실제 목두께(L3)를 포함하는 목의 단면적을 나타내는 목 면적(A2), 하판(2)의 용융된 깊이의 단면적을 나타내는 용입 면적(A3) 및 상기 용접부 표면에서 측정된 용접부 기공률(N24)을 포함할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 6, the parameter is a reinforcement of the melting part representing the thickness of the convex part of the convex shape in which the upper plate 1 and the lower plate 2 of the base material are melted and joined in the cross section of the welding part. Addition L1, welding bead thickness L2 representing the thickness of the joint, actual neck thickness L3 representing the thickness of the neck formed by joining the upper plate 1 and the lower plate 2, and the melting length of the upper plate 1 And lengths L4 and L5 representing the melting length of the lower plate 2, penetration depth L6 representing the molten depth of the lower plate 2, tow angle angle θ1 representing the outer angle of the convex shape that is melted and joined, Welding bead angle (θ2) representing the inner angle of the weld bead, rectangular angle angle (θ3) representing the melted angle of the upper plate 1, reinforcement addition area A1 representing the cross-sectional area of the reinforcement addition L1, and actual thickness (L3) Melted area of the lower plate (A2), indicating the cross-sectional area of the neck, including The penetration area A3 representing the cross-sectional area of the depth and the weld porosity N24 measured at the weld surface may be included.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 입력값 획득 단계(S40)는, 상기 모재의 물리적 특성을 입력값으로 획득하는 단계로, 상기 모재의 물리적 특성을 입력값으로 획득하는 입력값 획득부(40)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 3, the input value obtaining step S40 is a step of acquiring a physical property of the base material as an input value, and an input value obtaining part 40 obtaining the physical property of the base material as an input value. ) May be included.

입력값 획득 단계(S40)는, 상기 모재의 상판(1) 및 하판(2)의 물리적 특성을 입력할 수 있으며, 또는, 다수의 용접 데이터를 통하여 모재의 물리적 특성을 추출하여 가져올 수 있다.In the input value obtaining step S40, the physical properties of the upper plate 1 and the lower plate 2 of the base material may be input, or the physical properties of the base material may be extracted and imported through a plurality of welding data.

상기 입력값은, 상기 모재의 상판(1) 및 하판(2)의 강도(N1, N5), 두께(N2, N6), 도금(N3, N7), 조직(N4, N8), 상판 언더컷(N21), 하판 언더컷(N22) 및 상판(1)과 하판(2)의 갭(gap)(N23) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The input value is the strength (N1, N5), thickness (N2, N6), plating (N3, N7), structure (N4, N8), upper plate undercut (N21) of the upper plate 1 and lower plate 2 of the base material ), A lower plate undercut N22, and a gap N23 of the upper plate 1 and the lower plate 2 may be included.

파라미터 산출 단계(S30)와 입력값 획득 단계(S40)는, 상기 모재의 상판(1) 및 하판(2)의 강도(N1, N5), 두께(N2, N6), 도금(N3, N7), 조직(N4, N8), 용융부의 보강 덧붙임(L1), 용접비드 두께(L2), 실제 목두께(L3), 각장(L4, L5), 용입 깊이(L6), 토우부 각도(θ1), 용접비드 각도(θ2), 각장 각도(θ3), 보강 덧붙임 면적(A1), 목 면적(A2), 용입 면적(A3), 상판 언더컷(N21), 하판 언더컷(N22), 상판(1)과 하판(2)의 갭(gap)(N23), 용접부 기공률(N24)로 나타나는 24개의 노드값을 포함할 수 있다.The parameter calculation step (S30) and the input value acquisition step (S40), the strength (N1, N5), thickness (N2, N6), plating (N3, N7) of the upper plate 1 and the lower plate 2 of the base material, Structure (N4, N8), reinforcement addition of molten part (L1), weld bead thickness (L2), actual neck thickness (L3), square length (L4, L5), penetration depth (L6), toe angle (θ1), welding Bead angle (θ2), angle angle (θ3), reinforcement area (A1), neck area (A2), penetration area (A3), top plate undercut (N21), bottom plate undercut (N22), top plate (1) and bottom plate ( 24 may include 24 node values represented by a gap N23 and a weld porosity N24.

상기 노드값은 강도 예측 단계(S50)의 인공신경망에 입력되는 입력층에 포함될 수 있다.The node value may be included in an input layer input to the artificial neural network in the strength prediction step (S50).

도 1, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 강도 예측 단계(S50)는, 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하고, 상기 파라미터 및 상기 입력값에 대응되는 강도를 예측하는 단계로, 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하고, 상기 파라미터 및 상기 입력값에 대응되는 강도를 예측하는 강도 예측부(50)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 6, the intensity prediction step (S50) is a step of inputting the parameter and the input value into an artificial neural network and predicting the intensity corresponding to the parameter and the input value. The apparatus may include an intensity estimator 50 for inputting the parameter and the input value to an artificial neural network and predicting an intensity corresponding to the parameter and the input value.

예컨대, 상기 노드값이 인공신경망에 입력되고, 입력된 상기 노드값이 인공신경망이 학습했던 데이터와 가장 유사한 데이터를 출력하여, 상기 노드값의 데이터와 비교한다. 이때, 데이터 유사도가 일정 수치 이상일 경우 해당 데이터에 상응하는 강도값을 출력하게 되고, 일정 수치 미만일 경우 다시 유사한 데이터를 찾는 작업을 반복하게 된다.For example, the node value is input to the artificial neural network, and the inputted node value outputs data most similar to the data learned by the artificial neural network, and is compared with the data of the node value. In this case, when the data similarity is greater than or equal to a certain value, the intensity value corresponding to the corresponding data is output. When the data similarity is less than or equal to a certain value, the searching for similar data is repeated.

상기 인공신경망이 학습했던 데이터는, 미리 저장된 다수의 용접 데이터를 이용하여 학습될 수 있으며, 이때, 상기 미리 저장된 다수의 용접 데이터는 미리 실험에 의해 획득되어 저장된 기존의 용접 데이터일 수 있다.The data learned by the artificial neural network may be learned using a plurality of previously stored welding data, wherein the plurality of previously stored welding data may be existing welding data obtained and stored by experiment in advance.

인공신경망(Artificial neural network, ANN)은 인체의 신경 세포인 뉴런(neuron)을 모장한 가상의 신경 소자, 퍼셉트론(perceptron)을 망(network)으로 연결하여, 입력과 출력을 각춘 일종의 함수를 만든 것으로 퍼셉트론이 구성하는 복잡한 회로망을 통해 복잡한 비선형 현상을 비교적 간단하게 재현하거나 예측할 수 있다.Artificial neural network (ANN) is a kind of function that connects input and output by connecting a virtual neural device, perceptron, which is a model of a neuron, a neuron of the human body, into a network. Perceptron's complex network makes it relatively simple to reproduce or predict complex nonlinear phenomena.

상기 인공신경망을 이용한 예측방법은 크게 학습단계와 생산단계로 나누어진다. 상기 학습단계에서는 일련의 입출력 관계가 공급되고 이에 따라 상기 인공신경망에서 함수관계가 규명된다. 주어진 입력변수에서 출력변수가 계산된 후 실제 주어진 출력값과 오차에 따라 각각의 함수의 가중치가 학습 알고리즘에 의해 조절되며 학습이 계속된다. 오차가 허용범위 내에 들어오면 학습이 종료되고 상기 인공신경망은 현재의 입출력 사이의 함수관계를 기억할 수 있다.The prediction method using the artificial neural network is largely divided into a learning stage and a production stage. In the learning phase, a series of input / output relationships are supplied, and thus a functional relationship is identified in the artificial neural network. After the output variable is calculated from the given input variable, the weight of each function is adjusted by the learning algorithm according to the actual output value and the error, and the learning continues. When the error falls within the allowable range, the learning is terminated and the artificial neural network can store the functional relationship between the current input and output.

도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 강도 예측 단계(S50)는 입력 단계(S51), 연산 단계(S52) 및 출력 단계(S53)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 7, the intensity prediction step S50 may include an input step S51, an operation step S52, and an output step S53.

입력 단계(S51)는, 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하는 단계로, 상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하는 입력부(51)를 포함할 수 있다.The input step S51 may include inputting the parameter and the input value to the artificial neural network, and may include an input unit 51 for inputting the parameter and the input value to the artificial neural network.

입력 단계(S51)는, 파라미터 산출 단계(S30)와 입력값 획득 단계(S40)에서 산출된 24개의 노드값을 상기 인공신경망에 입력되는 단계이다.The input step S51 is a step of inputting the 24 node values calculated in the parameter calculating step S30 and the input value obtaining step S40 into the artificial neural network.

연산 단계(S52)는, 각각 10개의 노드로 형성된 제 1 은닉층(S521) 및 제 2 은닉층(S522)을 통하여 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 연산하는 단계로, 제 1 은닉층(S521) 및 제 2 은닉층(S522)을 가지는 상기 인공신경망을 통하여 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 연산하는 연산부(52)를 포함할 수 있다.The calculating step (S52) is a step of calculating the tensile strength and the fatigue strength of the weld through the first hidden layer (S521) and the second hidden layer (S522) formed of 10 nodes, respectively, the first hidden layer (S521) and the first 2 may include a calculation unit 52 for calculating the tensile strength and the fatigue strength of the weld through the artificial neural network having a hidden layer (S522).

연산 단계(S52)는, 입력 단계(S51)에서 입력된 24개의 노드를 10개의 노드를 포함하는 제 1 은닉층(S521)을 통하여 연산하여 1차 연산값을 산출하고, 상기 1차 연산값을 10개의 노드를 포함하는 제 2 은닉층(S522)을 통하여 2차 연산값을 산출할 수 있으며, 상기 2차 연산값은 1개의 노드로 추출될 수 있다.In the calculation step S52, the 24 nodes input in the input step S51 are calculated through the first hidden layer S521 including 10 nodes to calculate a first calculation value, and the first calculation value is 10. The second operation value may be calculated through the second hidden layer S522 including the two nodes, and the second operation value may be extracted as one node.

출력 단계(S53)는, 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 출력하는 단계로, 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 출력하는 출력부(53)를 포함할 수 있다.Output step (S53), the step of outputting the tensile strength and fatigue strength of the weld, it may include an output unit 53 for outputting the tensile strength and fatigue strength of the weld.

출력 단계(S53)는, 상기 2차 연산값으로 추출된 1개의 노드를 인장강도 또는 피로강도로 출력할 수 있다.In the outputting step S53, one node extracted as the quadratic operation value may be output as tensile strength or fatigue strength.

도 3에 도시된 바와 같이, 출력된 상기 인장강도 및 상기 피로강도를 사용자에게 표시할 수 있는 표시부(60)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the display unit 60 may further include a display unit 60 capable of displaying the output tensile strength and the fatigue strength to a user.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 강도 예측 실험을 하기위한 노드값 및 실험예를 나타내는 도면이다.8 and 9 are diagrams showing a node value and an experimental example for the strength prediction experiment according to an embodiment of the present invention.

상기 노드값은 24개로 1번 노드값부터 24번 노드값까지 상기 모재의 상판(1) 및 하판(2)의 강도(N1, N5), 두께(N2, N6), 도금(N3, N7), 조직(N4, N8), 용융부의 보강 덧붙임(L1, N9), 용접비드 두께(L2, N10), 실제 목두께(L3, N11), 상판(1)의 각장(L4, N12), 하판(2)의 각장(L5, N13), 용입 깊이(L6, N14), 토우부 각도(θ1, N15), 용접비드 각도(θ2, N16), 각장 각도(θ3, N17), 보강 덧붙임 면적(A1, N18), 목 면적(A2, N19), 용입 면적(A3, N20), 상판 언더컷(N21), 하판 언더컷(N22), 상판(1)과 하판(2)의 갭(gap)(N23), 상판 언더컷(N21), 하판 언더컷(N22), 상판(1)과 하판(2)의 갭(gap)(N23), 용접부 기공률(N24)을 포함할 수 있다.The number of the nodes is 24, the strength (N1, N5), thickness (N2, N6), plating (N3, N7) of the upper plate (1) and lower plate (2) of the base material from the first node value to the node number 24 Structure (N4, N8), reinforcement addition (L1, N9) of melting part, weld bead thickness (L2, N10), actual neck thickness (L3, N11), square (L4, N12) of upper plate (1), lower plate (2) ) L5, N13, penetration depth (L6, N14), toe angle (θ1, N15), weld bead angle (θ2, N16), square angle (θ3, N17), reinforcement area (A1, N18) ), Neck area (A2, N19), penetration area (A3, N20), top plate undercut (N21), bottom plate undercut (N22), gap (N23) of top plate (1) and bottom plate (2), top plate undercut N21, a lower plate undercut N22, a gap N23 between the upper plate 1 and the lower plate 2, and a weld porosity N24.

상기 노드값을 상기 인공신경망에 입력하여 인장강도와 용접강도를 예측할 수 있다.The node value may be input to the artificial neural network to predict tensile strength and weld strength.

도 10은 도 9의 실험예에 따라 용접 강도 예측 방법에 따른 인장강도 예측결과로서 예측인장강도와 실험인장강도의 결과값을 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the results of predicted tensile strength and experimental tensile strength as tensile strength prediction results according to the welding strength prediction method according to the experimental example of FIG. 9.

실험소재로는 SGAFH 590FB 2.3 mm를 사용하였다. 실험은 겹치기 이음부 형상을 사용하였으며, 용접조건으로는 용접공정은 DC, CMT, 용접속도는 3, 5, 7, 9 m/min, 용접속도 60, 80 cm/mn, Gap 0, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0 mm를 사용하였다. CTWD는 15 mm, 작업각은 45˚로 고정하였으며, 90% Ar + 10% CO2 혼합가스를 사용하였다. SGAFH 590FB 2.3 mm was used as the experimental material. The experiment used overlapped joint shape. Welding conditions were DC, CMT, welding speed 3, 5, 7, 9 m / min, welding speed 60, 80 cm / mn, gap 0, 0.1, 0.2 , 0.5, 1.0 mm were used. CTWD was fixed at 15 mm and working angle at 45 °, and 90% Ar + 10% CO 2 gas mixture was used.

평균오차는 19MPa로 약 4.0%로 나타나고, 결정계수(R2)는 0.8199로 나타나 비교적 예측인장강도와 실험인장강도가 일치하는 직선형으로 나타나고 있다.The average error was 19MPa, which was about 4.0%, and the coefficient of determination (R 2 ) was 0.8199, indicating that the average tensile strength and the experimental tensile strength were in line with each other.

특히, 인장강도가 580MPa 내지 630MPa 사이에서 대부분의 예측인장강도와 실험인장강도가 일치한 것으로 나타나, 580MPa 내지 630MPa에서 예측률이 높은 것으로 나타난다.In particular, the tensile strengths of 580 MPa to 630 MPa showed that most of the predicted tensile strengths and the experimental tensile strengths were matched, and the predicted rate was high at 580 MPa to 630 MPa.

도 11은 도 9의 실험예에 따른 피로 강도 예측 실험 결과를 나타내는 그래프이다.FIG. 11 is a graph illustrating fatigue strength prediction results according to the example of FIG. 9.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접 강도 예측 방법에 따른 피로강도 예측결과로서, 실험소재로는 SGAFH 590FB 2.3 mm를 사용하였다. 실험은 겹치기 이음부 형상을 사용하였으며, 용접조건으로는 용접공정은 CMT, 용접속도는 5 m/min, 용접속도 80 cm/min, Gap 0 mm를 사용하였다. CTWD는 15 mm, 작업각은 45˚로 고정하였으며, 90% Ar + 10% CO2 혼합가스를 사용하였으며, 부하하중에 따른 피로수명을 사이클로 나타내었다.As a fatigue strength prediction result according to the welding strength prediction method according to an embodiment of the present invention, SGAFH 590FB 2.3 mm was used as the experimental material. The experiment used overlapped joint shape, and welding conditions were CMT, welding speed 5 m / min, welding speed 80 cm / min, and gap 0 mm. The CTWD was fixed at 15 mm and the working angle was 45˚. The 90% Ar + 10% CO 2 gas mixture was used, and the fatigue life according to the load was shown in cycles.

도 11에 도시된 바와 같이, 하중은 피로수명에 반비례하는 그래프로 나타나며, 실험으로 나타난 피로강도 그래프와 예측으로 나타난 피로강도 그래프가 거의 일치하는 것으로 나타난다.As shown in FIG. 11, the load is shown in a graph inversely proportional to the fatigue life, and the fatigue strength graph shown in the experiment and the fatigue strength graph shown in the prediction are almost identical.

도 10의 그래프에서 하중이 31MPa, 47MPa, 62MPa, 92MPa, 122MPa, 183MPa, 244MPa, 305MPa, 366MPa에서 실험 피로수명과 예측 피로수명을 표로 비교하였다.In the graph of FIG. 10, the experimental fatigue life and the predicted fatigue life were compared in a table at 31MPa, 47MPa, 62MPa, 92MPa, 122MPa, 183MPa, 244MPa, 305MPa, and 366MPa.

각각의 하중에서 상용로그치로 환산하여 그래프와 같이 나타내면, 각각 2.6%, 1.8%, 2.6%, 2.4%로 실험 피로수명과 예측 피로수명의 오차는 2.6% 이하로 나타났다.In terms of the logarithm of each load, the experimental fatigue life and the predicted fatigue life error was 2.6% or less at 2.6%, 1.8%, 2.6% and 2.4%, respectively.

실수치의 오차 평균은 13.3%로 나타나며 상용로그치의 오차 평균은 1.3%로 나타난다.The error mean of the real value is 13.3% and the error mean of the common logarithm is 1.3%.

용접조건을 변경하여 실험한 결과 실험 피로수명과 예측 피로수명의 오차 평균은 [표 1]과 같이 나타났다.As a result of experiment by changing welding condition, the average of error of experimental fatigue life and predicted fatigue life is shown in [Table 1].

실험에 사용된 소재는 SGAFH 590FB 2.3 mm 소재이며, 용접전원은 CMT, 와이어 송급속도는 5, 7, 9 m/min, Gap 0, 0.1, 0.2, 0.5, 용접속도는 60cm/min으로 용접하였다. CTWD 15mm, 용접작업각 45˚로 고정하였으며, 90% Ar + 10% CO2 혼합가스를 사용하였다. The material used for the experiment was SGAFH 590FB 2.3 mm material, welding power was CMT, wire feeding speed was 5, 7, 9 m / min, gap 0, 0.1, 0.2, 0.5, welding speed was 60cm / min. CTWD 15mm, welding working angle was fixed at 45˚, 90% Ar + 10% CO 2 mixed gas was used.

CMT (m/min)CMT (m / min) Gap (mm)Gap (mm) 실수치
오차 평균(%)
Real
% Error
상용로그치 오차 평균(%)Logarithm error mean (%)
5 m/min5 m / min 0.1 mm0.1 mm 6.46.4 0.70.7 5 m/min5 m / min 0.2 mm0.2 mm 4.44.4 0.40.4 5 m/min5 m / min 0.5 mm0.5 mm 4.74.7 0.40.4 5 m/min5 m / min 1.0 mm1.0 mm 1.71.7 0.10.1 7 m/min7 m / min 0.1 mm0.1 mm 5.75.7 0.50.5 7 m/min7 m / min 0.2 mm0.2 mm 4.84.8 0.50.5 7 m/min7 m / min 0.5 mm0.5 mm 7.87.8 0.80.8 7 m/min7 m / min 1.0 mm1.0 mm 2.42.4 0.20.2 9 m/min9 m / min 0 mm0 mm 8.28.2 0.70.7 9 m/min9 m / min 0.1 mm0.1 mm 3.73.7 0.30.3 9 m/min9 m / min 0.2 mm0.2 mm 2.12.1 0.10.1 9 m/min9 m / min 0.5 mm0.5 mm 2.52.5 0.20.2 9 m/min9 m / min 1.0 mm1.0 mm 1.71.7 0.20.2

상기 실험 결과값에서 나타난 바와 같이, Gap이 커질수록 실수치 오차의 평균이 현저히 낮아지고, 상용로그치 오차의 평균은 최저 0.2%로 매우 낮게 나타난다.As shown in the experimental results, as the gap increases, the mean of the real number error is significantly lower, and the mean of the common logarithmic error is very low, at a minimum of 0.2%.

이와 같이 본 발명에 따른 용접 강도 방법 및 장치에 따르면, 강도를 예측하는 방법으로 인공신경망을 활용하여 용접부 표면을 측정하는 것으로 용접부 형상을 산출할 수 있으며, 산출된 용접부 형상의 각종 파라미터들을 사용하여, 피용접재가 변경될 때마다 다수의 실험을 통해 결과를 확인하고 새로운 공정변수를 설정하는 반복이 필요 없으며, 최소한의 입력 자료로 높은 예측 정확도를 가질 수 있어, 공정 시간 및 비용을 감소시키고 비용과 시간 대비 용접품질을 최대화할 수 있는 효과를 가진다. 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.As described above, according to the welding strength method and apparatus according to the present invention, a weld shape can be calculated by measuring a weld surface using an artificial neural network as a method of predicting strength, and using various parameters of the calculated weld shape, Whenever the material to be welded changes, it is not necessary to repeat the results through multiple experiments and to set new process variables, and to have high prediction accuracy with minimal input data, thereby reducing process time and cost, and reducing costs and time. Contrast welding has the effect of maximizing the quality. The scope of the present invention is not limited by these effects.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 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 merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

1 : 상판
2 : 하판
3 : 비전
10 : 측정부
20 : 형상 도출부
30 : 파라미터 산출부
40 : 입력값 획득부
50 : 강도 예측부
51 : 입력부
52 : 연산부
53 : 출력부
60 : 표시부
A1 : 보강 덧붙임 면적
A2 : 목 면적
A3 : 용입 면적
L1 : 보강 덧붙임
L2 : 용접비드 두께
L3 : 실제 목두께
L4 : 상판의 각장
L5 : 하판의 각장
L6 : 용입 깊이
θ1 : 토우부 각도
θ2 : 용접비드 각도
θ3 : 각장 각도
1: top plate
2: lower plate
3: vision
10: measuring unit
20: shape derivation unit
30: parameter calculation unit
40: input value acquisition unit
50: strength prediction unit
51: input unit
52: calculator
53: output unit
60 display unit
A1: reinforcement area
A2: neck area
A3: penetration area
L1: reinforcement added
L2: Weld Bead Thickness
L3: Actual Neck
L4: The square of the top plate
L5: lower square
L6: penetration depth
θ1: Toe part angle
θ2: welding bead angle
θ3: Angular angle

Claims (6)

용접된 모재의 용접부위를 비전 센서를 통하여 용접부 표면을 측정하는 측정 단계;
측정된 상기 용접부 표면을 이용하여 용접부 형상을 도출하는 형상 도출 단계;
상기 용접부 형상으로부터 상기 용접부위의 파라미터를 산출하는 파라미터 산출 단계;
상기 모재의 물리적 특성을 입력값으로 획득하는 입력값 획득 단계; 및
상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하고, 상기 파라미터 및 상기 입력값에 대응되는 강도를 예측하는 강도 예측 단계;
를 포함하고,
상기 형상 도출 단계는,
상기 비전 센서에서 측정된 상기 용접부 표면의 데이터를 상기 인공신경망에 입력하는 용접부 표면 데이터 입력 단계;
상기 용접부 표면의 데이터를 상기 인공신경망에서 학습된 데이터와 비교하여 유사도가 일정 수치 이상인 데이터를 찾아 상기 모재의 상판 및 하판 사이의 용접부 형상을 도출하여 출력하는 용접부 형상 데이터 출력 단계;
를 포함하고,
상기 파라미터 산출 단계는,
상기 용접부 형상 데이터 출력 단계에서 도출된 상기 모재의 상판 및 하판이 용융되어 접합된 상기 용접부 표면의 내부인 용접부위의 수치를 산출하고,
상기 파라미터는
상기 모재의 상판 및 하판이 용융된 상기 용접부위에서 용융부의 보강 덧붙임, 용접비드 두께, 실제 목두께, 각장, 용입 깊이, 토우부 각도, 용접비드 각도, 각장 각도, 보강 덧붙임 면적, 목 면적, 용입 면적 및 용접부 기공률 중 어느 하나 이상을 포함하는, 용접 강도 예측 방법.
A measurement step of measuring a welded surface of the welded base material through the vision sensor;
A shape derivation step of deriving a weld shape using the measured weld surface;
A parameter calculating step of calculating a parameter of the welded portion from the welded shape;
An input value obtaining step of obtaining the physical property of the base material as an input value; And
An intensity prediction step of inputting the parameter and the input value into an artificial neural network and predicting an intensity corresponding to the parameter and the input value;
Including,
The shape derivation step,
Weld surface data inputting the data of the weld surface measured by the vision sensor into the artificial neural network;
Weld shape data output step of comparing the data of the weld surface with the data learned in the artificial neural network to find the data having a similarity or more than a predetermined value to derive the weld shape between the upper plate and the lower plate of the base material to output the weld shape;
Including,
The parameter calculating step,
Calculating the numerical value of the welded portion which is the inside of the welded surface where the upper and lower plates of the base metal melted and joined in the welded shape data output step are joined;
The parameter is
Reinforcement addition of the molten part, welding bead thickness, actual neck thickness, length, penetration depth, toe angle, welding bead angle, angle of angle, reinforcement addition area, neck area, penetration area And weld porosity at least one of the weld strength prediction methods.
제 1 항에 있어서,
상기 강도 예측 단계는,
상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하는 입력 단계;
각각 10개의 노드로 형성된 제 1 은닉층 및 제 2 은닉층을 통하여 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 연산하는 연산 단계: 및
상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 출력하는 출력 단계;
를 포함하는, 용접 강도 예측 방법.
The method of claim 1,
The intensity prediction step,
An input step of inputting the parameter and the input value into an artificial neural network;
Computing step of calculating the tensile strength and the fatigue strength of the welded portion through the first and second hidden layer formed of ten nodes, respectively:
An output step of outputting the tensile strength and the fatigue strength of the welded part;
Including, welding strength prediction method.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 입력값은,
상기 모재의 상판 및 하판의 강도, 두께, 도금, 조직, 상판 언더컷, 하판 언더컷 및 상판과 하판의 갭(gap) 중 어느 하나 이상을 포함하는, 용접 강도 예측 방법.
The method of claim 1,
The input value is
Weld strength prediction method comprising any one or more of the strength, thickness, plating, texture, top plate undercut, bottom plate undercut and the top plate and the bottom plate of the base material and the bottom plate.
용접된 모재의 용접부위를 비전 센서를 통하여 용접부 표면을 측정하는 측정부;
측정된 상기 용접부 표면을 이용하여 용접부 형상을 도출하는 형상 도출부;
상기 용접부 형상으로부터 상기 용접부위의 파라미터를 산출하는 파라미터 산출부;
상기 모재의 물리적 특성을 입력값으로 획득하는 입력값 획득부; 및
상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하고, 상기 파라미터 및 상기 입력값에 대응되는 강도를 예측하는 강도 예측부;
를 포함하고,
상기 형상 도출부는,
상기 비전 센서에서 측정된 상기 용접부 표면의 데이터를 상기 인공신경망에 입력하는 용접부 표면 데이터 입력부;
상기 용접부 표면의 데이터를 상기 인공신경망에서 학습된 데이터와 비교하여 유사도가 일정 수치 이상인 데이터를 찾아 상기 용접부의 형상을 도출하여 출력하는 용접부 형상 데이터 출력부;
를 포함하고,
상기 파라미터 산출부는,
상기 용접부 형상 데이터 출력부에서 도출된 상기 모재의 상판 및 하판이 용융되어 접합된 용접부위의 수치를 산출하고,
상기 파라미터는
상기 모재의 상판 및 하판이 용융된 상기 용접부위에서 용융부의 보강 덧붙임, 용접비드 두께, 실제 목두께, 각장, 용입 깊이, 토우부 각도, 용접비드 각도, 각장 각도, 보강 덧붙임 면적, 목 면적, 용입 면적 및 용접부 기공률 중 어느 하나 이상을 포함하는, 용접 강도 예측 장치.
A measuring unit measuring a welded surface of the welded base metal by using a vision sensor;
A shape derivation unit for deriving a weld shape using the measured weld surface;
A parameter calculator configured to calculate a parameter of the welded part from the welded shape;
An input value obtaining unit obtaining the physical property of the base material as an input value; And
An intensity estimator for inputting the parameter and the input value to an artificial neural network and predicting an intensity corresponding to the parameter and the input value;
Including,
The shape derivation unit,
A weld surface data input unit configured to input data of the weld surface measured by the vision sensor to the artificial neural network;
A welder shape data output unit for comparing the data of the weld surface with the data learned in the artificial neural network to find data having a similarity or more than a predetermined value, and to derive and output the shape of the welder;
Including,
The parameter calculator,
The upper and lower plates of the base material derived from the weld shape data output unit are melted to calculate a numerical value of the welded joints,
The parameter is
Reinforcement addition of the molten part, welding bead thickness, actual neck thickness, length, penetration depth, toe angle, welding bead angle, angle of angle, reinforcement addition area, neck area, penetration area And at least one of weld porosity.
제 5 항에 있어서,
상기 강도 예측부는,
상기 파라미터 및 상기 입력값을 인공신경망에 입력하는 입력부;
각각 10개의 노드로 형성된 제 1 은닉층 및 제 2 은닉층을 가지는 상기 인공신경망을 통하여 상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 연산하는 연산부: 및
상기 용접부의 인장강도 및 피로강도를 출력하는 출력부;
를 포함하는, 용접 강도 예측 장치.
The method of claim 5,
The strength prediction unit,
An input unit configured to input the parameter and the input value to an artificial neural network;
Computation unit for calculating the tensile strength and fatigue strength of the welded portion through the artificial neural network having a first hidden layer and a second hidden layer formed of ten nodes, respectively:
An output unit for outputting tensile strength and fatigue strength of the welded part;
To include, welding strength prediction apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011242932A (en) * 2010-05-17 2011-12-01 Honda Motor Co Ltd Electronic circuit
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101007724B1 (en) * 2002-07-31 2011-01-13 미야치 유니테크 코포레이션 Laser weld monitor
JP2011242932A (en) * 2010-05-17 2011-12-01 Honda Motor Co Ltd Electronic circuit
JP2013140127A (en) * 2012-01-06 2013-07-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for predicting hardness in vicinity of welded part and method for maintaining vicinity of welded part

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