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인공 신경망을 이용한 실시간 용접품질 예측에 관한 연구
A Study on the Prediction of Welding Flaw Using Neural Network 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.17 no.5, 2019년, pp.217 - 223  

조재형 (단국대학교 산업공학과) ,  고상현 (단국대학교 산업공학과)

초록
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자동차 분야에서 저항 점용접의 결함 및 품질을 실시간으로 예측할 수 있는 연구는 원가절감과 고품질 생산을 위한 필수 불가결한 연구 분야라 할 수 있다. 용접 품질은 전단강도와 너깃의 크기에 의해서 결정되며 여러 가지 독립변수에 따라 결과가 달라진다. 실시간 예측시스템을 개발하기 위하여 다중 회귀분석을 실시하여 3개의 독립변수로 두 가지 종속변수를 충분한 통계적 결과로 구하였으나 회귀식에 의한 품질 예측은 정확도를 보장할 수 없었다. 본 연구에서는 다층 신경망 회로를 구축하였다. 10가지의 동저항 변수에 의한 신경망은 3개의 은닉층을 구축하여 실행 함수와 가중치 행렬을 구하였다. 그러나 이 경우, 입력 변수가 너무 많아 실시간 제어에 어려움이 있을 수 있으므로 회귀분석에 의한 3개의 독립변수로 신경망을 구축하였다. 그 결과 모든 시험데이터를 불량, 부분 불량, 양품으로 구분하는데 성공하였다. 따라서 다중 회귀분석에 의해서 구한 3개의 독립변수에 의한 실시간 용접 품질 판정 시스템을 완성할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A study in predicting defects of spot welding in real time in automotive field is essential for cost reduction and high quality production. Welding quality is determined by shear strength and the size of the nugget, and results depend on different independent variables. In order to develop the real-...

주제어

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 한정된 재료와 데이터를 이용하여 회귀분석과 신경망 회로를 설계하여 예측시스템을 구축하였으나, 다른 종류의 재료와 데이터를 활용하여 개발된 시스템이 범용적 활용이 가능한지의 검증이 필요하며, 원래의 목적에 부합하는 실시간 모니터링 시스템의 실질적인 구축이 요구된다. 본 논문에서 신경망회로를 이용한 용접 품질 예측 시스템을 다중회귀분석과 신경망회로에 의한 시스템을 구축하여 용접품질의 예측시스템을 구축하여 생산성  향상과 고품질 생산의 가능성을 높일 수 있었다.
  • 본 논문에서는 고장력 강판의 점용접 공정에서 발생되는 저항 변화의 패턴 특성을 측정하여 실시간으로 용접성을 평가하고 예측하여 불량품을 판별하는 실시간 용접 예측 시스템을 개발하였다.
  • 본 논문에서는 동저항 변수를 실시간 입력조건으로 하는 신경망 회로를 구축하여 실시간 용접 품질을 예측하는 방법을 연구한다. 10가지의 동저항을 비교하여 회귀식을 설정하고, 신경망회로는 회귀식에 의해서 불필요한 동저항 변수를 제거하여 활용한다.
  • 본 논문에서는 점용접 품질의 실시간 예측을 위하여 신경망회로를 구축하는 방법을 제시한다. 신경망회로를 구축하는 순서는 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
점용접의 장점은 무엇입니까? 자동차 생산 과정에서 부품 체결을 위한 방법으로 작업시간이나 안전을 고려할 때 용접이 필수적이다. 자동차 산업에서 부품간의 용접 작업에는 자동화가 가능하고 작업시간에 서 장점이 많은 전기저항을 이용한 점용접 방법을 사용 한다[1,2]. 그러므로 자동차 분야에서 초고장력강의 저항 점용접의 결함 및 품질을 실시간으로 예측할 수 있는 연구는 생산성과 고품질 생산을 위한 필수 불가결한 연구 분야라 할 수 있다.
다중회귀분석은 무엇입니까? 다양하고 복잡한 변수들 간의 상호 관련성을 찾으려는 방법 중에 회귀분석 방법이 있다. 다중회귀분석은 다양 한 독립변수에 의한 종속변수의 연관성을 잘 설명해 줄 수 있는 방법이다. 두 개 이상의 변수가 포함된 회귀모형 을 다중회귀 모형이라 한다.
저항 점용접의 결함 및 품질은 무엇에 의해 결정됩니까? 자동차 분야에서 저항 점용접의 결함 및 품질을 실시간으로 예측할 수 있는 연구는 원가절감과 고품질 생산을 위한 필수 불가결한 연구 분야라 할 수 있다. 용접 품질은 전단강도와 너깃의 크기에 의해서 결정되며 여러 가지 독립변수에 따라 결과가 달라진다. 실시간 예측시스템을 개발하기 위하여 다중 회귀분석을 실시하여 3개의 독립변수로 두 가지 종속변수를 충분한 통계적 결과로 구하였으나 회귀식에 의한 품질 예측은 정확도를 보장할 수 없었다.
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참고문헌 (15)

  1. T. T. Han, K. Y. Lee & J. S. Kim. (2009). Recent Developments and Weldability of Advanced High Strength Steels for Automotive Applications, Journal of KWJS, 27(2), 131-132. 

  2. K. W. Kang. (2014). Vibration Fatigue Analysis of Spot Welded Component considering Change of Stiffness due to Fatigue Damage, Convergence Society for SMB. (5)1. 1-8 

  3. C. S. Son & Y. W. Park. (2012). Lobe Curve Characteristic Analysis of Resistance Spot Welding for Sheet Combination of 783 MPa Steel Sheet Using Simulation, Journal of KWJS, 30(6). 68-73. 

  4. B. N. Cho, H. S. Kim & I. S. Kang. (2015). Development of Estimation Model of Construction Activity Duration Using Neural Network Theory, Journal of the Korea Academia-Industrial, 16(5). 3477-3483. 

  5. K. K. Seo. (2014). Development of a Sales Prediction Model of Electronic Appliances using Artificial Neural Networks, JJournal of Digital Convergence 12(11), 209-214. 

  6. S. K Kang & S. H. Chun, (2017). Human Tracking Technology using Convolutional Neural Network in Visual Surveillance, Journal of Digital Convergence, 15(2), 173-181. 

  7. E. M. Yang, H. J. Lee & C. H. Seo. (2017). Comparison of Detection Performance of Intrusion Detection System Using Fuzzy and Artificial Neural Network, Journal of Digital Convergence, 15(6), 391-398. 

  8. K. T. Kim, J. Y. Choi. (2018). Facial Local Region Based Deep Convolutioal Neural networks for Atomated Face Recognition, Journal of Korea Convergence Society, 9(4). 47-55. 

  9. T. S. Ki & S. H. Lee. (2017). A Prediction Scheme for Power Apparatus using Artificial Neural Networks, Journal of Korea Convergence Society, 7(6). 201-207 

  10. Y. S. Yang, T. T. Nguyen & K. Y. Bae. (2010). Prediction of Heating Line for Plate Forming in Induction Heating Process Using Artificial Neural Network, Journal of the KWJS, 28(4). 1-4. 

  11. Y. S. Yang, T. T. Nguyen & J. W. Kim. (2013). An artificial neural network system for predicting the deformation of steel plate in triangle induction heating process, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 14(4), DOI: 10.1007/s12541-013-0075-1 

  12. C. H. Kim, H. Y. Yu & S. H. Hong. (2007). Adaption of Neural Network Algorithm for Pattern Recognition of Weld Flaws, The Journal of the Korea Contents Association, 7(1). 65-72. 

  13. J. H. Cho. (2013). Prediction of Arc Welding Quality through Artificial Neural Network, Journal of KWJS, 31(3), 44-48. 

  14. Y. B. Cho, H. S. Chang & H. S. Cho. (1993). Estimation of Nugget Size in Resistance Spot Welding Processes Using Artificial Neural Networks, Journal of Mechanical Science and Technology, 17(2), 393-406. 

  15. S. W. Shin, J. H. Lee & S. H. Park. (2018). Strength Estimation Model of Resistance Spot Welding of 1.2 GPa Grade Ultra High Strength TRIP Steel for Car Body Applications, Journal of Welding and Joining, 36(1). 82-89. 

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