KR102666005B1 - Quality prediction method and system based on welding surface shape of resistance spot welding - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 용접 품질 예측 방법 및 시스템에 관한 것으로, 한 쌍의 전극에 의해 가압되며 용접되는 저항 점 용접의 품질을 판단하는 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법에 있어서, 레이저스캐너에 의한 레이저 스캐닝을 통해 용접 표면에 대한 형상을 스캔하는 레이저스캔단계, 제어부에 의하여, 상기 레이저스캔단계에서 검사된 형상에 따라 상기 전극의 정렬상태가 판단되도록 하는 전극정렬단계 및, 제어부에 의하여, 상기 레이저스캔단계에서 검사된 형상에 따라 상기 용접 표면의 너겟직경이 산출되도록 하는 너겟직경예측단계를 포함한다. 그리고, 상기 너겟직경예측단계는, 상기 레이저 스캐닝에 의해 측정된 형상과 너겟직경의 상관관계를 나타내는 수식을 통해 상기 너겟직경이 예측될 수 있도록 하여, 용접 표면에 대한 비파괴 검사가 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 저항 점 용접의 품질 판단 작업이 자동화 될 수 있도록 하며, 품질 판단에 대한 신뢰성 및 신속성을 얻을 수 있다는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 품질 판단을 위해 시편을 물리적으로 파괴하는 공정이 생략될 수 있도록 하는 비파괴 공정을 통해 신속성을 향상시키고, 실시간으로 현장에 친화적인 품질 검사가 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention relates to a method and system for predicting welding quality based on the weld surface shape of resistance spot welding. A quality prediction method based on the weld surface shape of resistance spot welding determines the quality of a resistance spot weld that is pressed and welded by a pair of electrodes. In the laser scanning step of scanning the shape of the welding surface through laser scanning by a laser scanner, an electrode alignment step of determining the alignment state of the electrode according to the shape inspected in the laser scanning step by a control unit, and , including a nugget diameter prediction step in which the nugget diameter of the welding surface is calculated by the control unit according to the shape inspected in the laser scanning step. In addition, the nugget diameter prediction step allows the nugget diameter to be predicted through a formula representing the correlation between the shape measured by laser scanning and the nugget diameter, so that non-destructive inspection of the weld surface can be performed.
In addition, according to the present invention, the quality judgment work of resistance spot welding can be automated, and reliability and speed of quality judgment can be obtained. In addition, the present invention has the effect of improving speed through a non-destructive process that allows the process of physically destroying the specimen to be omitted for quality judgment and enabling field-friendly quality inspection to be performed in real time.
Description
본 발명은 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저항 점 용접의 용접 품질 지수인 너겟 직경을 예측하고 결함을 검출하는 방법으로, 3D스캐닝을 통한 점용접부 표면 압흔의 특성값들을 이용하여 측정과 동시에 실시간으로 너겟의 크기와 결함을 평가하는 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for predicting quality based on the weld surface shape of resistance spot welding. More specifically, it is a method for predicting the nugget diameter, which is a welding quality index of resistance spot welding, and detecting defects, and is a method for predicting defects in spot welding through 3D scanning. This relates to a quality prediction method and system based on the weld surface shape of resistance spot welding that evaluates the size and defects of the nugget in real time at the same time as measurement using the characteristic values of the surface indentation.
일반적으로 용접은 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합하는 것으로, 금속의 야금적 접합법의 총칭이다. 또한, 용접은 모재와 용접봉 등 여러 조건에 따라 각기 다른 여러 가지 용접 공정이 존재하는데. 그 중에서도 저항 점 용접은 간단하고 광범위하게 사용되는 용접 공정 중 하나로, 겹쳐있는 재료가 분해될 필요 없이 저렴하게 접합되도록 한다. 특히, 자동차 생산 공정 중 약 5000 내지 6000 타점 정도에 사용될 정도로 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 저항 점 용접은 전기 저항을 이용한 용접 방법으로 두 금속을 맞대어 놓고 적당한 기계적 압력과 전류를 통전하여 발생하는 저항 열을 이용하여 두 금속을 접합하는 용접 공정이다. 다만, 저항 점 용접의 품질을 평가함에 있어서, 육안 및 현미경을 통한 표면검사, 용접부 커팅을 통한 너겟직경 검사 등 1차원적인 검사를 통해 품질이 평가되어 전처리 시간이 소모되고, 실제 차체 용접 현장에서는 사용될 수 없다는 문제점이 있다.In general, welding is the process of joining metal materials of the same type or different types by applying heat and pressure to form a direct bond between solids, and is a general term for metallurgical joining methods of metals. In addition, there are several different welding processes depending on various conditions such as base material and welding electrode. Among them, resistance spot welding is one of the simple and widely used welding processes, allowing overlapping materials to be joined inexpensively without the need for disassembly. In particular, it is widely used, being used in approximately 5,000 to 6,000 hits during the automobile production process. Resistance spot welding is a welding process that uses electric resistance to join two metals by placing them face to face and using resistance heat generated by passing appropriate mechanical pressure and electric current. However, in evaluating the quality of resistance spot welding, the quality is evaluated through one-dimensional inspection such as surface inspection with the naked eye and a microscope, and nugget diameter inspection through cutting the weld zone, which consumes pre-processing time and is not used in actual car body welding sites. There is a problem that it cannot be done.
이러한 문제점을 해결하기 위한 선행문헌으로, 대한민국 등록특허공보 제10-1799051호를 살펴보면, 레이저 스캔을 이용한 용접비드의 검사 방법 및 장치에 대해 개시되어 있다.As a prior document to solve this problem, looking at Republic of Korea Patent Publication No. 10-1799051, a method and device for inspecting a weld bead using laser scanning is disclosed.
다만, 이러한 종래의 기술은, 신속성 및 자동화에 불리하다는 문제점이 있으며, 타점부의 표면 특성값을 통한 품질판단의 신뢰성 등을 얻을 수 없다는 문제점이 있다.However, this conventional technology has the problem of being disadvantageous in speed and automation, and the reliability of quality judgment through the surface characteristic values of the dotted part cannot be obtained.
본 발명은 상술한 바와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 저항 점 용접의 압흔 형상을 이용한 품질 예측 방식으로 너겟직경을 예측하여 품질 판단에 대한 신뢰성, 신속성 및 자동화가 이루어질 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention was developed to solve the problems of the prior art as described above, and predicts the nugget diameter using a quality prediction method using the indentation shape of resistance spot welding to enable reliability, speed, and automation of quality judgment. There is a purpose.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 용접 품질 예측 방법에 있어서, 한 쌍의 전극에 의해 가압되며 용접되는 저항 점 용접의 품질을 판단하는 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법에 있어서, 레이저스캐너에 의한 레이저 스캐닝을 통해 용접 표면에 대한 형상을 스캔하는 레이저스캔단계, 제어부에 의하여, 상기 레이저스캔단계에서 검사된 형상에 따라 상기 전극의 정렬상태가 판단되도록 하는 전극정렬단계 및, 제어부에 의하여, 상기 레이저스캔단계에서 검사된 형상에 따라 상기 용접 표면의 너겟직경이 산출되도록 하는 너겟직경예측단계를 포함한다. 그리고, 상기 너겟직경예측단계는, 상기 레이저 스캐닝에 의해 측정된 형상과 너겟직경의 상관관계를 나타내는 수식을 통해 상기 너겟직경이 예측될 수 있도록 하여, 용접 표면에 대한 비파괴 검사가 이루어질 수 있도록 한다. In the welding quality prediction method based on the weld surface shape of resistance spot welding according to a preferred embodiment of the present invention, the quality of the resistance spot welding that is pressed and welded by a pair of electrodes is judged based on the welding surface shape of the resistance spot welding. In the quality prediction method, a laser scanning step of scanning the shape of the welding surface through laser scanning by a laser scanner, an electrode that determines the alignment state of the electrode according to the shape inspected in the laser scanning step by a control unit. It includes an alignment step and a nugget diameter prediction step in which the nugget diameter of the welding surface is calculated by a control unit according to the shape inspected in the laser scanning step. In addition, the nugget diameter prediction step allows the nugget diameter to be predicted through a formula representing the correlation between the shape measured by laser scanning and the nugget diameter, so that non-destructive inspection of the weld surface can be performed.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은, 저항 점 용접의 품질 판단 작업이 자동화 될 수 있도록 하며, 품질 판단에 대한 신뢰성 및 신속성을 얻을 수 있다는 효과가 있다.As a means of solving the above problems, the present invention has the effect of enabling the quality judgment work of resistance spot welding to be automated and achieving reliability and speed in quality judgment.
또한, 본 발명은 품질 판단을 위해 시편을 물리적으로 파괴하는 공정이 생략될 수 있도록 하는 비파괴 공정을 통해 신속성을 향상시키고, 실시간으로 현장에 친화적인 품질 검사가 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving speed through a non-destructive process that allows the process of physically destroying the specimen to be omitted for quality judgment and enabling field-friendly quality inspection to be performed in real time.
도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법의 흐름도이다.
도 2는, 본 발명의 제1실시예에 따른 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법의 흐름도를 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 제1실시예에 따른 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 시스템의 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 제1실시예에 따른 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 시스템의 구성도이다.
도 5는, 본 발명의 전극정렬단계에서 Cross section line이 형성되는 모습을 나타낸 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 전극정렬단계에서 전극의 오정렬을 판단하기 위한 수식 및 이론값과 측정값에 대한 그래프이다.
도 7은, 본 발명의 레이저스캐너에 의해 스캔된 표면이 2차원화된 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은, 본 발명의 너겟직경예측단계에서 너겟직경을 예측하기 위한 수식 및 이론값과 측정값에 대한 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 압흔 높이에 대한 기준을 나타낸 도면이다.1 is a flowchart of a method for predicting quality based on weld surface shape of resistance spot welding according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing in more detail a flowchart of a method for predicting quality based on the weld surface shape of resistance spot welding according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram of a quality prediction system based on the weld surface shape of resistance spot welding according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a configuration diagram of a quality prediction system based on the weld surface shape of resistance spot welding according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing an embodiment of how a cross section line is formed in the electrode alignment step of the present invention.
Figure 6 is a graph of equations, theoretical values, and measured values for determining electrode misalignment in the electrode alignment step of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing a two-dimensional appearance of the surface scanned by the laser scanner of the present invention.
Figure 8 is a graph of the formula, theoretical values, and measured values for predicting the nugget diameter in the nugget diameter prediction step of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing the standards for indentation height of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in this specification will be briefly explained, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person working in the art, the emergence of new technology, etc. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.When it is said that a part “includes” a certain element throughout the specification, this means that it does not exclude other elements, but may further include other elements, unless specifically stated to the contrary.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details, including the problem to be solved by the present invention, the means for solving the problem, and the effect of the invention, are included in the examples and drawings described below. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법 및 시스템에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the quality prediction method and system based on the weld surface shape of resistance spot welding of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
먼저, 한 쌍의 전극에 의해 가압되며 용접되는 저항 점 용접의 품질을 판단하는 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법에 있어서, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 레이저스캐너(200)에 의한 레이저 스캐닝을 통해 용접 표면에 대한 형상을 스캔하는 레이저스캔단계(S100), 제어부(300)에 의하여, 상기 레이저스캔단계(S100)에서 검사된 형상에 따라 상기 전극(110)의 정렬상태가 판단되도록 하는 전극정렬단계(S200) 및, 제어부(300)에 의하여, 상기 레이저스캔단계(S100)에서 검사된 형상에 따라 상기 용접 표면의 너겟직경이 산출되도록 하는 너겟직경예측단계(S300)를 포함한다. 그리고, 상기 너겟직경예측단계(S300)는, 상기 레이저 스캐닝에 의해 측정된 형상과 너겟직경의 상관관계를 나타내는 수식을 통해 상기 너겟직경이 예측될 수 있도록 하여, 용접 표면에 대한 비파괴 검사가 이루어질 수 있도록 한다. First, in the quality prediction method based on the weld surface shape of resistance spot welding that determines the quality of resistance spot welding that is pressed and welded by a pair of electrodes, referring to FIGS. 1 to 4, the In the laser scanning step (S100), which scans the shape of the welding surface through laser scanning, the control unit 300 determines the alignment state of the electrode 110 according to the shape inspected in the laser scanning step (S100). It includes an electrode alignment step (S200) and a nugget diameter prediction step (S300) in which the nugget diameter of the welding surface is calculated by the control unit 300 according to the shape inspected in the laser scanning step (S100). And, in the nugget diameter prediction step (S300), the nugget diameter can be predicted through a formula representing the correlation between the shape measured by the laser scanning and the nugget diameter, so that non-destructive inspection of the welding surface can be performed. Let it happen.
보다 상세히, 상기 레이저스캔단계(S100)는, 상기 저항 점 용접에 의한 용접 표면의 형상으로부터 압흔 직경, 압흔 원주 및 압흔 높이에 대한 데이터를 측정한다. 즉, 상기 레이저스캔단계(S100)는, 용접 표면에 용접기(100)에 의해 가압되어 함몰된 부분의 직경, 원주 및 깊이 등이 측정되도록 하는 것이다. 이때, 상기 레이저스캔단계(S100)는, 상기 용접 표면의 압흔을 3차원으로 측정하여 보다 정밀한 측정이 이루어질 수 있도록 한다.In more detail, the laser scanning step (S100) measures data on the indentation diameter, indentation circumference, and indentation height from the shape of the welded surface by resistance spot welding. That is, the laser scanning step (S100) measures the diameter, circumference, depth, etc. of the depressed portion pressed by the welding machine 100 on the welding surface. At this time, the laser scanning step (S100) measures the indentation of the welding surface in three dimensions to enable more precise measurement.
다음으로, 상기 전극정렬단계(S200)는, 상기 레이저스캔단계(S100)에서 측정된 3차원 형상을 2차원으로 변환하고, 용접 표면의 압흔 길이 및 압흔의 각도를 산출하여, 이론값과 예측값의 비교를 통해 상기 전극의 오정렬을 판단하는 역할을 한다. 일례로, 상기 전극정렬단계(S200)는, 상기 레이저스캔단계(S100)에 의해 스캔된 표면이 2차원화 되도록 한다. 그리고, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 압흔원의 원주상에 마련되는 기준점(R1)이 설정되도록 한다(S200). 또한, 상기 기준점(R1)에 접하는 접선(L1)이 설정되도록 한다(S200). 또한, 상기 접선(L1)으로부터 수직되는 Cross section line의 군체1을 설정한다(S200). 이때, 상기 Cross section line은, 서로 약 0.06mm 이격되도록 마련되며, 적어도 130줄 이상 마련될 수 있도록 한다(S200). 그리고, 상기 군체1의 각 line 별 길이가 측정될 수 있도록 한다(S200). 이와 동일한 방법으로, 군체1 내지 군체36을 설정하고, 각 군체별 Cross section line의 길이가 측정될 수 있도록 한다(S200). 그리고, 최대 압흔 길이의 Cross section line이 설정되도록 한다(S200). 그리고, 최대 압흔 길이의 Cross section line 상의 모재 및 최고점, 최저점 기준 수평선을 확보하고, 모재 수평선과 최고점 지점 간의 각도 α를 측정한다(S200). 이때, 각도 α가 0보다 작으면 전극이 정렬된 것으로 판단한다(S200). 그리고, 각도 α가 0보다 크면, 모재 수평선과 최저점 저점 간의 각도 β를 측정한다(S200). 그리고, 각도 α 및 β를 하기 [오정렬판단식]에 대입하여 결과값 θ1 및 θ2를 산출한다(S200). Next, the electrode alignment step (S200) converts the three-dimensional shape measured in the laser scanning step (S100) into two dimensions, calculates the indentation length and indentation angle of the welding surface, and calculates the theoretical and predicted values. It serves to determine misalignment of the electrodes through comparison. For example, the electrode alignment step (S200) causes the surface scanned by the laser scanning step (S100) to be two-dimensional. Then, with reference to FIGS. 5 to 7, a reference point R1 provided on the circumference of the indentation circle is set (S200). Additionally, a tangent line (L1) touching the reference point (R1) is set (S200). Additionally, group 1 of the cross section line perpendicular to the tangent line (L1) is set (S200). At this time, the cross section lines are provided to be spaced apart from each other by about 0.06 mm, and at least 130 lines are provided (S200). Then, the length of each line of colony 1 can be measured (S200). In the same way, colonies 1 to 36 are set, and the length of the cross section line for each colony can be measured (S200). Then, the cross section line of the maximum indentation length is set (S200). Then, the base material and the highest and lowest point reference horizontal lines on the cross section line of the maximum indentation length are secured, and the angle α between the base material horizontal line and the highest point is measured (S200). At this time, if the angle α is less than 0, it is determined that the electrodes are aligned (S200). And, if the angle α is greater than 0, the angle β between the base material horizontal line and the lowest point is measured (S200). Then, the angles α and β are substituted into the [misalignment judgment equation] below to calculate the result values θ1 and θ2 (S200).
[오정렬판단식][Misalignment judgment formula]
θ1 = 2.1α + 0.416θ1 = 2.1α + 0.416
θ2 = -3.76β + 17.42θ2 = -3.76β + 17.42
그리고, 상기 오정렬판단식에 의해 산출된 θ1 및 θ2를 비교하여, θ1 및 θ2 값이 동일하지 않다면 전극이 오정렬되어 표면날림인 것으로 판단한다(S200). 그리고, 제어부(300)가 상기 용접기(100)를 제어하여 전극이 재정렬될 수 있도록 한다(S200).Then, by comparing θ1 and θ2 calculated by the above misalignment determination equation, if the values of θ1 and θ2 are not the same, it is determined that the electrode is misaligned and the surface is loose (S200). Then, the control unit 300 controls the welder 100 so that the electrodes can be realigned (S200).
다음으로, 도 8 내지 도 9를 참조하여, 상기 너겟직경예측단계(S300)에서는, 상기 제어부(300)가 상기 레이저스캐너(200)로부터 용접표면 데이터를 수신하고, 상기 데이터에 따라 너겟직경이 예측될 수 있도록 한다. Next, referring to FIGS. 8 and 9, in the nugget diameter prediction step (S300), the control unit 300 receives welding surface data from the laser scanner 200, and predicts the nugget diameter according to the data. make it possible
보다 상세히, 상기 너겟직경예측단계(S300)는, 레이저 스캐닝을 통한 너겟직경 예측이 표면 압흔의 특성값들과 너겟직경의 상관관계에 의해 산출될 수 있도록 한다. 먼저, 압흔의 원주 C를 하기 [제1너겟예측식]에 대입한다(S300).More specifically, the nugget diameter prediction step (S300) allows prediction of the nugget diameter through laser scanning to be calculated by the correlation between the characteristic values of the surface indentation and the nugget diameter. First, substitute the circumference C of the indentation into the [first nugget prediction equation] below (S300).
[제1너겟예측식][1st Nugget Prediction Formula]
ND = -4.683 + 0.5489CND = -4.683 + 0.5489C
그리고, 최대 압흔 직경을 가지는 Cross section line의 중심에서 수직 방향으로 마련되는 횡단선에서의 압흔 직경값 중 최대 압흔 직경과 수직 방향의 최대 압흔 직경의 합을 산출하고, 상기 산출값D를 하기 [제2너겟예측식]에 대입한다(S300). Then, calculate the sum of the maximum indentation diameter and the maximum indentation diameter in the vertical direction among the indentation diameter values in the transversal line provided in the vertical direction from the center of the cross section line having the maximum indentation diameter, and use the calculated value D as [Sec. 2 nugget prediction equation] (S300).
[제2너겟예측식][2nd Nugget Prediction Formula]
ND = -4.771 + 1.744DND = -4.771 + 1.744D
그리고, 최대 압흔 직경을 갖는 Cross section line의 중심에서 수직 방향의 횡단선에서 각각 양 모재를 연결하는 수평선을 형성한 후 압흔의 가장 낮은 지점에서 수평선까지의 거리 중 가장 큰 값을 가지는 압흔 높이 값을 확보한다(S300). 그리고, 압흔 높이 합의 평균 값 H를 산출하여 하기 [제3너겟예측식]에 대입한다(S300).Then, after forming a horizontal line connecting both base materials on a vertical transversal line from the center of the cross section line with the maximum indentation diameter, the indentation height value that has the largest value among the distances from the lowest point of the indentation to the horizontal line is determined. Secure (S300). Then, the average value H of the sum of the indentation heights is calculated and substituted into the [third nugget prediction equation] below (S300).
[제3너겟예측식][3rd Nugget Prediction Formula]
ND = 0.297 + 21.04HND = 0.297 + 21.04H
마지막으로, 제1 내지 제3 너겟예측식으로부터 산출된 특성값들을 압흔 직경과 압흔 원주에 대한 너겟직경 예측수식, 압흔 직경과 압흔 높이에 대한 너겟직경 예측수식, 압흔 원주와 압흔 높이에 대한 너겟직경 예측수식, 압흔 원주와 압흔 직경과 압흔 높이에 대한 너겟직경 예측수식인 하기 [종합예측식]에 대입하여 최종적으로 너겟직경이 예측될 수 있도록 한다(S300).Finally, the characteristic values calculated from the first to third nugget prediction formulas are used to calculate the nugget diameter prediction formula for the indentation diameter and indentation circumference, the nugget diameter prediction formula for the indentation diameter and indentation height, and the nugget diameter for the indentation circumference and indentation height. The nugget diameter can be finally predicted by substituting the nugget diameter prediction formula for the prediction formula, indentation circumference, indentation diameter, and indentation height into the [comprehensive prediction equation] below (S300).
[종합예측식][Comprehensive prediction formula]
(a) ND = -6.70D - 1.38C - 0.473(a) ND = -6.70D - 1.38C - 0.473
(b) ND = -6.72 - 10.2H + 2.50D(b) ND = -6.72 - 10.2H + 2.50D
(c) ND = -6.70 - 10.8H + 0.799C(c) ND = -6.70 - 10.8H + 0.799C
(d) ND = -5.688 + 44.86H - 66.78C + 210.3D (d) ND = -5.688 + 44.86H - 66.78C + 210.3D
이때, (a)는 압흔직경, 압흔원주에 대한 너겟직경 예측 수식, (b)는 압흔직경, 압흔높이에 대한 너겟직경 예측 수식, (c)는 압흔원주, 압흔높이에 대한 너겟직경 예측 수식, (d)는 압흔원주, 압흔직경, 압흔높이에 대한 너겟직경 예측 수식이다. At this time, (a) is the nugget diameter prediction formula for indentation diameter and indentation circumference, (b) is the nugget diameter prediction formula for indentation diameter and indentation height, (c) is the nugget diameter prediction formula for indentation circumference and indentation height, (d) is the nugget diameter prediction formula for indentation circumference, indentation diameter, and indentation height.
이하에서는, 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법을 수행하는 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 시스템에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a quality prediction system based on the weld surface shape of resistance spot welding that performs a quality prediction method based on the weld surface shape of resistance spot welding will be described.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은, 상기 저항 점 용접을 수행하는 저항 점 용접기(100), 상기 용접기(100)에 의해 용접된 표면을 3D스캐닝하는 레이저스캐너(200), 상기 레이저스캐너(200)에 의해 스캔된 데이터를 통해 상기 용접기(100)를 제어하는 제어부(300)를 포함한다. 그리고, 상기 제어부(300)는, 상기 레이저스캐너(200)에 의해 스캔된 용접 표면의 형상을 기반으로 상기 용접기(100)를 제어하여 전극(110)의 오정렬이 보정되거나, 너겟의 직경이 예측될 수 있도록 하며, 상기 레이저스캐너(200)에 의해 스캔된 형상을 2차원으로 변환하고, 용접 표면의 압흔원의 원주상에 마련되는 기준점(R1)이 설정되도록 하며, 상기 기준점(R1)에 접하는 접선(L1)을 형성하고, 상기 접선(L1)으로부터 수직되며 서로 0.06mm 이격되는 Cross section line이 적어도 130줄 이상 마련되도록 한다.Referring to Figures 3 and 4, the present invention includes a resistance spot welder 100 for performing the resistance spot welding, a laser scanner 200 for 3D scanning the surface welded by the welder 100, and the laser scanner. It includes a control unit 300 that controls the welder 100 through data scanned by 200. And, the control unit 300 controls the welder 100 based on the shape of the welding surface scanned by the laser scanner 200 to correct the misalignment of the electrode 110 or predict the diameter of the nugget. The shape scanned by the laser scanner 200 is converted into two dimensions, a reference point (R1) provided on the circumference of the indentation circle of the welding surface is set, and a tangent tangent to the reference point (R1) is set. (L1) is formed, and at least 130 cross section lines are provided perpendicular to the tangent line (L1) and spaced 0.06 mm apart from each other.
따라서, 본 발명은, 저항 점 용접의 품질 판단 작업이 자동화 될 수 있도록 하며, 품질 판단에 대한 신뢰성 및 신속성을 얻을 수 있다는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 품질 판단을 위해 시편을 물리적으로 파괴하는 공정이 생략될 수 있도록 하는 비파괴 공정을 통해 신속성을 향상시키고, 실시간으로 현장에 친화적인 품질 검사가 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다. Therefore, the present invention has the effect of enabling the quality judgment work of resistance spot welding to be automated and achieving reliability and speed in quality judgment. In addition, the present invention has the effect of improving speed through a non-destructive process that allows the process of physically destroying the specimen to be omitted for quality judgment and enabling field-friendly quality inspection to be performed in real time.
이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims described later rather than the detailed description above, and the meaning and scope of the claims and their equivalents. All changes or modified forms derived from the concept should be construed as falling within the scope of the present invention.
100 : 용접기
110 : 전극
200 : 레이저스캐너
300 : 제어부100: welder
110: electrode
200: Laser scanner
300: control unit
Claims (4)
레이저스캐너에 의한 레이저 스캐닝을 통해 용접 표면에 대한 형상을 스캔하는 레이저스캔단계;
제어부에 의하여, 상기 레이저스캔단계에서 검사된 형상에 따라 상기 전극의 정렬상태가 판단되도록 하는 전극정렬단계; 및
제어부에 의하여, 상기 레이저스캔단계에서 검사된 형상에 따라 상기 용접 표면의 너겟직경이 산출되도록 하는 너겟직경예측단계;를 포함하고,
상기 너겟직경예측단계는, 상기 레이저 스캐닝에 의해 측정된 형상과 너겟직경의 상관관계를 나타내는 수식을 통해 상기 너겟직경이 예측될 수 있도록 하여, 용접 표면에 대한 비파괴 검사가 이루어질 수 있도록 하며,
상기 전극정렬단계는, 상기 레이저스캔단계에서 측정된 형상을 2차원으로 변환하고, 용접 표면의 압흔원의 원주상에 마련되는 기준점(R1)이 설정되도록 하며, 상기 기준점(R1)에 접하는 접선(L1)을 형성하고, 상기 접선(L1)으로부터 수직되며 서로 0.06mm 이격되는 Cross section line이 적어도 130줄 이상 마련되도록 하는 것을 특징으로 하는 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법.
In a quality prediction method based on the weld surface shape of resistance spot welding, which determines the quality of resistance spot welding that is pressed and welded by a pair of electrodes,
A laser scanning step of scanning the shape of the welded surface through laser scanning by a laser scanner;
An electrode alignment step of determining, by a control unit, an alignment state of the electrodes according to the shape inspected in the laser scanning step; and
A nugget diameter prediction step of calculating, by a control unit, the nugget diameter of the welding surface according to the shape inspected in the laser scanning step,
The nugget diameter prediction step allows the nugget diameter to be predicted through a formula representing the correlation between the shape measured by the laser scanning and the nugget diameter, so that non-destructive inspection of the weld surface can be performed,
The electrode alignment step converts the shape measured in the laser scanning step into two dimensions, sets a reference point (R1) provided on the circumference of the indentation circle of the welding surface, and sets a tangent line (R1) in contact with the reference point (R1). L1) and forming at least 130 cross section lines perpendicular to the tangent line (L1) and spaced 0.06 mm apart from each other. A quality prediction method based on the weld surface shape of resistance spot welding.
상기 레이저스캔단계는,
상기 저항 점 용접에 의한 용접 표면의 형상으로부터 압흔 직경, 압흔 원주 및 압흔 높이에 대한 데이터를 측정하는 것을 특징으로 하는 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 방법.
According to paragraph 1,
The laser scanning step is,
A quality prediction method based on the weld surface shape of resistance spot welding, characterized in that data on indentation diameter, indentation circumference, and indentation height are measured from the shape of the weld surface by resistance spot welding.
상기 저항 점 용접을 수행하는 저항 점 용접기;
상기 용접기에 의해 용접된 표면을 3D스캐닝하는 레이저스캐너;
상기 레이저스캐너에 의해 스캔된 데이터를 통해 상기 용접기를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 레이저스캐너에 의해 스캔된 용접 표면의 형상을 기반으로 상기 용접기를 제어하여 전극의 오정렬이 보정되거나, 너겟의 직경이 예측될 수 있도록 하며, 상기 레이저스캐너에 의해 스캔된 형상을 2차원으로 변환하고, 용접 표면의 압흔원의 원주상에 마련되는 기준점(R1)이 설정되도록 하며, 상기 기준점(R1)에 접하는 접선(L1)을 형성하고, 상기 접선(L1)으로부터 수직되며 서로 0.06mm 이격되는 Cross section line이 적어도 130줄 이상 마련되도록 하는 것을 특징으로 하는 저항 점 용접의 용접 표면 형상 기반 품질 예측 시스템.
In the weld surface shape-based quality prediction system for resistance spot welding that performs the quality prediction method based on the weld surface shape of resistance spot welding of claim 1,
A resistance spot welder that performs the resistance spot welding;
A laser scanner for 3D scanning the surface welded by the welder;
It includes a control unit that controls the welder through data scanned by the laser scanner,
The control unit controls the welder based on the shape of the welding surface scanned by the laser scanner so that misalignment of the electrode can be corrected or the diameter of the nugget can be predicted, and the shape scanned by the laser scanner is 2. Convert to dimensions, and set a reference point (R1) provided on the circumference of the indentation circle of the weld surface, forming a tangent (L1) tangent to the reference point (R1), perpendicular to the tangent (L1) and 0.06 from each other. A quality prediction system based on the weld surface shape of resistance spot welding, characterized in that there are at least 130 cross section lines spaced apart by mm.
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| Choi, Sang-Gyu, et al. Prediction of the weld qualities using surface appearance image in resistance spot welding. Metals 9.8 (2019) 831.* |
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