선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 또한 최근 고성능 하드웨어를 제어하는 기술이 발전되면서 관련 시스템의 개발 사례도 함께 증가하고 있으며, 이에 따라 LabVIEW를 활용한 시스템의 개발 역시 꾸준히 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 LabVIEW가 가지는 UI구성의 장점을 활용하여 균일한 용접부의 품질을 얻기 위한 용 접 시스템을 설계하는 것을 목표로 한다. LabVIEW를 이용하여 전압의 측정과 모터의 제어를 동시에 수행 가능한 알고리즘을 구현하고, 이를 통해 토치와 모재 사이의 거리를 일정하게 유지하는 자동 전압 제어 장치를 개발한 후 실험을 통해 검증하고자 한다.
제안 방법
- DAQ board의 측정허용 전압 ±10V를 고려하여 용접기에서의 출력 전압 측정을 위한 감압 회로를 제작하였다.
- 이에 따라 본 연구에서는 LabVIEW가 가지는 UI구성의 장점을 활용하여 균일한 용접부의 품질을 얻기 위한 용 접 시스템을 설계하는 것을 목표로 한다. LabVIEW를 이용하여 전압의 측정과 모터의 제어를 동시에 수행 가능한 알고리즘을 구현하고, 이를 통해 토치와 모재 사이의 거리를 일정하게 유지하는 자동 전압 제어 장치를 개발한 후 실험을 통해 검증하고자 한다.
- LabVIEW에서 용접 전압 측정과 동시에 모터를 제어할 수 있는 알고리즘을 구상하여 블록 다이어그램을 작성하였다. 자동 전압 제어 장치를 구현하기 위한 LabVIEW 블록 다이어그램은 전압 측정, 모터 구동 그리고 측정된 전압에 따른 모터 제어로 나누어진다.
- LabVIEW의 웨이브 폼 차트 기능을 이용해 측정된 용접 전압 신호를 PC에서 실시간으로 출력하도록 하였다. Case 1과 Case 2로 나누어 실험을 진행하였고 실험 조건이 Table 1에 나타나 있다.
- 프론트 패널 왼쪽은 모터의 동작 제어를 하거나 실시간으로 모터 동작 상태를 확인할 수 있다 프론트 패널의 오른쪽은 그래프에서 실시간으로 측정된 용접 전압을 출력하고 리플로 인한 전압값을 이동평균 필터링을 적용하여 실시간으로 출력한다. Table 1의 Case 2와 같이 전극봉과 모재 사이의 거리가 점점 증가하도록 용접 토치 및 모재를 설치하고 개발한 자동 전압 제어 장치를 작동하여 시스템 검증을 위한 실험을 실시하였다. 실시간으로 측정된 용접 전압을 바탕으로 전압값이 이동평균 값으로 정상적으로 변환되어 출력되었으며 그에 비례한 펄스 신호를 모터에 주는 것을 프론트 패널을 통해 확인하였다 토치가 움직이면서 일정한 아크 길이로 용접을 수행하였고 용접 전압 역시 일정하게 유지되었다.
- 모터의 동작 상태와 측정된 전압을 실시간으로 출력해주고 모터의 제어 및 자동 전압 제어 장치의 동작이 가능하도록 사용자 메인 패널에 구현하였다. 개발한 시스템의 성능 검증을 위하여 자동 전압 제어 장치를 작동시키고 아크길이가 점차 증가하도록 하여 실험을 실시하였다. 측정된 전압에 따른 모터의 회전으로 상하로 용접 토치가 움직여 일정한 아크길이를 유지하였으며, 이때 출력되는 전압 또한 일정하게 유지되는 것을 확인하였다.
- 자동 전압 제어 장치를 구현하기 위한 LabVIEW 블록 다이어그램은 전압 측정, 모터 구동 그리고 측정된 전압에 따른 모터 제어로 나누어진다. 기본적으로 케이스 구조를 이용해 모터 구동과 전압 측정을 ON/OFF로 제어할 수 있도록 다이어그램을 구성하였다. 전압 측정 알고리즘의 경우 전압 측정을 위하여 감압 회로로 감압된 전압 값을 보정해주었다.
- 플랫 시퀀스 구조는 한 서브 다이어그램이 다른 서브 다이어그램 이전 또는 이후에 실행되도록 하는 구조로, 이를 이용해 모터의 Repeat test module을 구현할 수 있다 용접 전압 기준을 12V로 하였고, 측정 전압이 12V이상이면 양수의 펄스를 모터에 주어 토치가 내려가고 12V이하면 음수의 펄스를 모터에 주어 토치가 올라가도록 하였다. 또한, 전압의 Limit을 최소10V 최대16V로 하여 갑작스런 아크길이 변화에도 대응 할 수 있도록 하였다. 이러한 과정을 통해 자동 전압 제어 장치 작동 시 용접 전압에 따른 모터 제어를 통해 전압이 12V로 유지 되도록 알고리즘을 구현하였다.
- 7에서 장치의 구성을 확인 할 수 있다. 모터 앰프의 전원 공급을 위해 파워 서플라이를 사용하였고, 컨버터를 추가하여PC와 모터앰프 사이에 시리얼 통신을 통해 모터의 제어가 가능하도록 하였다.
- 전압의 측정과 동시에 모터를 제어하기 위해 LabVIEW 알고리즘을 구상하였으며 전압의 변화에 따른 모터의 제어 및 반복 운동을 위해 케이스 구조와 플랫 시퀀스 구조를 바탕으로 한 LabVIEW 블록 다이어그램을 구성하였다. 모터의 동작 상태와 측정된 전압을 실시간으로 출력해주고 모터의 제어 및 자동 전압 제어 장치의 동작이 가능하도록 사용자 메인 패널에 구현하였다. 개발한 시스템의 성능 검증을 위하여 자동 전압 제어 장치를 작동시키고 아크길이가 점차 증가하도록 하여 실험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 아크길이에 따라 용접 전압이 변하는 용접의 특성을 이용하여 자동 전압 TIG 제어 장치를 설계 및 제작하였다. 전압의 측정과 동시에 모터를 제어하기 위해 LabVIEW 알고리즘을 구상하였으며 전압의 변화에 따른 모터의 제어 및 반복 운동을 위해 케이스 구조와 플랫 시퀀스 구조를 바탕으로 한 LabVIEW 블록 다이어그램을 구성하였다.
- 용접 전류는 100A로 하고 용접 시작점에서의 아크 길이는 5mm로 동일하게 두 조건에 적용하여 실험을 수행하였다 Case 1의 경우 아크 길이에 변화를 주지 않고 아크 길이를 일정하게 하여 용접을 진행하였다.
- 5는 전압 데이터를 출력 해주는 알고리즘 블록 다이어그램을 나타낸다. 웨이브폼 차트와 정수 형태로 측정 전압 및 이동 평균 필터링 값이 출력되도록 하였다. 전압 측정에 따른 모터 제어 알고리즘의 경우 자동 전압 제어 장치의 동작을 위해 모터의 반복 운동이 가능하도록 케이스 구조 내부에 플랫 시퀀스 구조를 이용하였다.
- 또한, 전압의 Limit을 최소10V 최대16V로 하여 갑작스런 아크길이 변화에도 대응 할 수 있도록 하였다. 이러한 과정을 통해 자동 전압 제어 장치 작동 시 용접 전압에 따른 모터 제어를 통해 전압이 12V로 유지 되도록 알고리즘을 구현하였다. Fig.
- 많은 리플의 발생은 불균일한 출력 전압을 발생하게 되며 결론적으로 균일한 아크 길이제어가 어렵게 된다[9,10] . 이를 해결하기 위해 전압 신호를 이동 평균 값으로 출력 해주는 알고리즘을 추가하였다. 이동 평균 값 산출은 중요한 데이터에 비중을 두고 그 항을 중심으로 일정 항수의 평균값을 도출하는 방법이다.
- 이와 같은 알고리즘을 플랫 시퀀스 구조 안에 구현하였고 케이스 구조를 이용하여 ON/OFF으로 자동 전압 제어 시스템을 제어할 수 있도록 하였다.
- 본 연구에서는 아크길이에 따라 용접 전압이 변하는 용접의 특성을 이용하여 자동 전압 TIG 제어 장치를 설계 및 제작하였다. 전압의 측정과 동시에 모터를 제어하기 위해 LabVIEW 알고리즘을 구상하였으며 전압의 변화에 따른 모터의 제어 및 반복 운동을 위해 케이스 구조와 플랫 시퀀스 구조를 바탕으로 한 LabVIEW 블록 다이어그램을 구성하였다. 모터의 동작 상태와 측정된 전압을 실시간으로 출력해주고 모터의 제어 및 자동 전압 제어 장치의 동작이 가능하도록 사용자 메인 패널에 구현하였다.
- 전압 측정에 따른 모터 제어 알고리즘의 경우 자동 전압 제어 장치의 동작을 위해 모터의 반복 운동이 가능하도록 케이스 구조 내부에 플랫 시퀀스 구조를 이용하였다. 플랫 시퀀스 구조는 한 서브 다이어그램이 다른 서브 다이어그램 이전 또는 이후에 실행되도록 하는 구조로, 이를 이용해 모터의 Repeat test module을 구현할 수 있다 용접 전압 기준을 12V로 하였고, 측정 전압이 12V이상이면 양수의 펄스를 모터에 주어 토치가 내려가고 12V이하면 음수의 펄스를 모터에 주어 토치가 올라가도록 하였다. 또한, 전압의 Limit을 최소10V 최대16V로 하여 갑작스런 아크길이 변화에도 대응 할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 1kΩ, 10kΩ 두 개의 저항을 연결해 회로를 제작하여 감압된 전압 데이터를 수집하였다.
이론/모형
- PC를 이용하여 용접 전압 측정 및 모터 제어를 수행하고 이를 통해 자동 전압 제어를 하게 되는데 이 알고리즘을 구현하기 위해 LabVIEW 소프트웨어를 사용하였다.
성능/효과
- 10은 Table 1의 Case 2와 같은 조건에서 자동 전압 제어 장치를 적용 했을 때와 적용하지 않았을 때 용접 시간에 따른 이동 평균 필터링을 적용한 전압 값을 그래프로 나타낸 것이다. 개발한 자동 전압 제어 장치에서 일정한 전압을 출력시키는 것을 확인 할 수 있다.
- Table 1의 Case 2와 같이 전극봉과 모재 사이의 거리가 점점 증가하도록 용접 토치 및 모재를 설치하고 개발한 자동 전압 제어 장치를 작동하여 시스템 검증을 위한 실험을 실시하였다. 실시간으로 측정된 용접 전압을 바탕으로 전압값이 이동평균 값으로 정상적으로 변환되어 출력되었으며 그에 비례한 펄스 신호를 모터에 주는 것을 프론트 패널을 통해 확인하였다 토치가 움직이면서 일정한 아크 길이로 용접을 수행하였고 용접 전압 역시 일정하게 유지되었다. Fig.
- 용접 중 실시간으로 전압을 측정하였고 측정한 전압 신호는 일정한 주기로 출력 되었다. 측정되는 전압 값을 이동 평균 필터링을 사용하였을 때 12V로 일정하게 측정되었다. Case 2의 경우 아크길이를 5mm에서 10mm까지 일정하게 증가시키며 용접을 진행하였고, 이때 용접전압이 일정하게 증가하는 것을 확인 할 수 있다.
- 개발한 시스템의 성능 검증을 위하여 자동 전압 제어 장치를 작동시키고 아크길이가 점차 증가하도록 하여 실험을 실시하였다. 측정된 전압에 따른 모터의 회전으로 상하로 용접 토치가 움직여 일정한 아크길이를 유지하였으며, 이때 출력되는 전압 또한 일정하게 유지되는 것을 확인하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.