그 동안 투자가치를 기준으로 국내 가전 및 자동차산업 분야에서 고품질작업을 위한 로봇 시스 템(소형부품 조립과 스폿, 아크용접 및 실릴용 등)의 도입이 대기업을 중심으로 활발히 전개되어 왔으나, 90년대에 들어서면서 로봇 적용기술력의 향상과 로봇 시스템가격의 하락에 힘입어 열 악한 작업환경에서 작업인력을 대치할 수 있고, 다품종 소량생산에 적용할 다기능 및 지능로봇 시스템의 도입이 활발하게 검토되고 있다. 여기서는 이러한 제조업 분야의 자동화동향변화에 부응하여, 열악한 작업환경을 지닌 주물공장에서 3D 작업환경을 기피하는 작업자를 대신하고, 공장자동화의 한 셀(CELL)로서 연계자동화에 적용할 수 있는 주물소재의 가스절단 로봇 시스템 및 다버링 로봇 시스템에 대하여 당사의 개발적용 사례를 소개하고자 한다.
퍼지이론은 1965년 Lefti Zadeh 교수에 의해 처음으로 제창되었으며 여러 분야에서 응용이 확 대되어 많은 좋은 성과를 얻고 있다. 그러나 전문가 시스템의 일종인 퍼지논리를 이용한 제어는 제어를 하고자 하는 시스템의 정성적인 특성에 대한 법칙의 추출이 어려운 문제로 남아 있다. 반면에 신경회로망을 이용한 제어는 스스로 지식을 축적할 수 있는 장점을 갖고 있으므로 최근에 많은 연구가 진행중에 있다. 특히 제어분야에서는 용접공정이나 조립공정 등의 공정제어와 로 봇제어의 분야에 이르기까지 응용분야가 확대되고 있다. 이 글에서는 이러한 인공지능 기법을 생산공정의 자동화에 적용한 사례 연구를 통해 이 기법의 유용함을 살펴보기로 한다.
원자력발전소는 우라늄 핵연료를 태워서 물을 끓여 증기를 발생시키고 이 고압 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는데, 이와 같은 일련의 과정은 고압 용기나 배관을 사용하여 가능하게 된다. 이와 같은 고압 용기 및 고압 배관은 그 기기 안에 핵반응 물질이 들어 있다는 점을 고려해 볼 때 그 기기의 건전성 확보는 매우 중요한 일 중 하나이다. 본고에서는 원자력발전소의 원자로 압력 용기를 비롯하여 압력 배관의 용접부에 대한 결함 탐지에 사용되는 자동 초음파 탐상 기기에 관하여 서술하고자 한다.
외란이나 시스템의 파라미터 변동 및 불확실성이 존재하는 자동화 장비의 고속 정밀제어를 위한 혼합형 퍼지제어 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 제어영역을 고속제어 영역과 정밀제어 영역으로 분리하였다. 먼저 퍼지 제어방식을 이용하여 고속제어를 수행하고, 오차가 설정된 범위 안에 들어오면 주파수 동기방식에 의해 제어되어 정밀제어를 수행한다. 제안된 방법을 이용하여 용접라인 및 산업용 로봇 매니플레이터, 부품조립 자동화 설비 등의 적용 예로써 서보 제어시스템에 적용하였다. 이론과 실험적인 연구가 수행되었고, 그 결과는 자동화 장비의 위치제어 성능이 개선되었음을 입증한다.
It has been suggested that the motivation for automation of welding processes ncludes the replacement and extension of the functions of human operators. Among these types of the welding automation, SAW(Submerged Arc Welding) was prevalently used, because it is highly suited to a wide range of application, especially for the high speed welding. A Significant portion of the total manufacturing time for a pipe fabrication process is spent on the welding following primary machining and fit-up processes. To achieve the reliable weld bead appearance, the automatic seam tracking and adaptive control to fill the groove are urgently needed. This paper proposed the mechanical functions of multi-torches welding system, flux supply and recovery system in conjunction with the complex air pulsing method and various types of methodologies. It was shown that the multi-torches welding system revealed the high welding qualities for the circular and rectangular pipes. In conclusion, the multi-torches welding system developed will contribute the advanced welding technology, welding automation and increment of the market in these areas.
용접은 가장 널리 사용되는 금속접합기술이며 조선, 자동차, 항공, 플랜트설비 등 산업현장의 여러 분야에서 활용되고 있는 근대산업의 기본적인 생산기술이다. 그러나 용접작업 자체가 강한 빛과 전류, 유해가스등을 발생하고 있으며, 다품종 소량 생산하는 작업장에서는 규격화된 물건을 만들어 내는 제조업에 비해서 자동화가 어렵다. 따라서 범용적으로 모든 형태의 용접할 부위인 용접선을 검출하여 자동으로 용접하기란 상당히 어려우며, 본 논문에서는 삼각파 형태의 굴곡을 가진 용접선을 검출하고자 스트레인게이지를 응용한 센서를 이용하였고, 이를 직선구동이 가능한 반자동 캐리지에 탑재하여 용접선을 자동으로 추적하여 용접하는 실험을 제안하였다. 캐리지는 직선 전진만 하고 있더라도 굴곡이 있는 용접선을 자동으로 검출하여 용접이 가능하도록 하였다.
GMAW(Gas metal arc welding) 방법은 높은 용착률과 낮은 비용으로 인해 제조 산업분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 이 용접방법은 제조 산업분야에서 높은 생산력을 유지하는데 바탕이 되고, 자동화 설비 또는 로봇을 이용한 용접에 적합하다. 용접전압과 전류는 용접비드에 많은 영향을 미친다. 그럼에도 불구하고 용접 전압과 전류는 용접 조건과 사용자 환경에 따라 그 변화가 심하고 예측이 불가능하다. 이 값들을 직접 용접 상태 검출에 사용할 수 없기 때문에 적절한 데이터 분석 기법이 사용되어야 한다. 본 논문에서는 용접 중에 측정된 전압과 전류 데이터에 대하여 이동평균필터를 적용하였다. 그 결과 정상용접 상태의 전압 및 전류의 신호특성과 비정상용접 상태의 전압 및 전류 신호의 특성을 구분할 수 있었으며 이를 통해 용접 상태 검출이 가능하게 되었다.
용접부 내에 존재하는 결함의 형태, 위치, 크기 등의 정보를 정량적으로 파악하기 위하여 초음파 탐상 검사가 많이 활용되는데, 최근 들어 용접부의 결함 탐상을 위해, 검사과정을 기계적 스캐너로 자동화한 자동 초음파 탐상 시스템이 많은 산업분야에서 활용되고 있고, 특히 배관 용접부의 건전성 평가를 위한 비 파괴안전진단에서 그 활용 폭이 커지고 있다. 배관 용접부 건전성 제고를 위해 본 연구를 통해 용접부 결함 영상화 프로그램을 구현하였다.
본 연구는 다양한 어셈블리 부품의 용접부 내부결함을 검사하기 위한 초음파 탐상 장비 개발에 관한 것이다. 본 연구에서는 초음파 탐상을 위하여 시스템의 모션제어 S/W, 초음파 송수신기 제어, 결함 판정 기준 설정 등의 계측 S/W 등이 설계되었으며, 양품과 불량품의 비교분석을 하기 위하여 용접결함 불량품 샘플워크 등도 제작되었다. 이와 같은 구성으로 이루어진 시스템을 통하여 어셈블리 부품 용접부의 결함 위치 및 깊이에 대한 자동검사 기능을 수행할 수 있었으며, 종전에 전문가에 의해 이루어졌던 용접부의 내부결함에 대한 판단을 시스템이 수행하도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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