This paper presents a novel Intelligent-Welding-Carriage (IWC) for automation of curved block in shipbuilding. The curved block is usually used in both front and back side of the ship. In curved block root gap is big, 1-7 (mm) and inclination, 0-30 (deg). Since available conventional carriage type i...
This paper presents a novel Intelligent-Welding-Carriage (IWC) for automation of curved block in shipbuilding. The curved block is usually used in both front and back side of the ship. In curved block root gap is big, 1-7 (mm) and inclination, 0-30 (deg). Since available conventional carriage type is limited to use below root gap of 3 (mm), only manual welding is employed in curved block. To adopt an IWC in curved block, it requires control of the welding conditions, i.e., voltage. current, weaving speed, dwell time and travel speed, with respect to root gap and inclination to achieve good welding qualify. In this paper, an IWC is developed for automization of welding operation to accommodate gap and inclination. Kinematics model and dynamics using Lagrangian formulation of the manipulator is introduced. IWC utilizes a database to perform accurate welding. The database is programmed based on numerous experimental test results with respect to gap, inclination, material, travel speed, weaving condition, voltage, and current. Finally, experimental result using PID control is addressed for verifying the trajectory tracking accuracy of end-effector.
This paper presents a novel Intelligent-Welding-Carriage (IWC) for automation of curved block in shipbuilding. The curved block is usually used in both front and back side of the ship. In curved block root gap is big, 1-7 (mm) and inclination, 0-30 (deg). Since available conventional carriage type is limited to use below root gap of 3 (mm), only manual welding is employed in curved block. To adopt an IWC in curved block, it requires control of the welding conditions, i.e., voltage. current, weaving speed, dwell time and travel speed, with respect to root gap and inclination to achieve good welding qualify. In this paper, an IWC is developed for automization of welding operation to accommodate gap and inclination. Kinematics model and dynamics using Lagrangian formulation of the manipulator is introduced. IWC utilizes a database to perform accurate welding. The database is programmed based on numerous experimental test results with respect to gap, inclination, material, travel speed, weaving condition, voltage, and current. Finally, experimental result using PID control is addressed for verifying the trajectory tracking accuracy of end-effector.
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문제 정의
본 논문에서는 곡 블록 고 효율 용접 및 생산성 향상을 위해 지능형 용접 캐리지(IWC)에 대해 설 명한다. IWC 는 곡 블록 자동 용접을 위해 각종 센서로부터의 정보를 이용하여 최적 용접 조건을 검색 및 적용할 수 있다.
본 논문에서는 곡 블록 접 자동화를 위한 지능형 접 캐리지(IWC) 개발을 설명하였다. IWC는 gap 과 부재경사에 따라 최적의 용접을 수행하도록 개발되었다.
제안 방법
그러나 Fig. 7(a), (b)과 같 이 경사센서로부터의 쿨 균일한 측정지를 Kalman filter 를 사용해 측정 전후의 오차를 최소화하고 에러 보정을 수행하였다. 토치의 궤도 추종성 측정을 위해 Fig.
곡 블록 환경에 맞는 용접 테스트를 위해 ± 35 [deg] 의 경사 구현이 가능한 용접 테이블을 개발했다. 본 용접 테이블로부터의 전도를 막기 위해서 IWC 에는 자석이 부착되어 있다.
IWC는 고정도 용접 수행을 위해 구축된 데이터베이스를 활용한다. 데이터베이스는 용접 변수, 즉 gap, 부재 경사, 부재 종류, 용접 속도, 전류, 전압, weaving 등을 변화에 따른 수많은 반복적 실험에 의해 구축되었다. 끝으로 실험을 통해 곡 블록에 IWC 를 적용함으로써 고품질의 용접 수행이 가능할 것이란 결과를 보였다.
IWC는 gap 과 부재경사에 따라 최적의 용접을 수행하도록 개발되었다. 매니퓰레이터의 기구학적 모델과 동역학 모델이 소개되었고, 궤도 추종성을 실험을 통해, 검증하였다.
용접선 추적과 gap 인식을 위해 LVS(Lase「Vision SensorJB 사용하였고, 각축의 끝단 인식을 위해 limit 센서를 채용하였다. 주행 축(X축)에 는 근접센서를 사용 부재 등의 장애물 인식에 사 용하였다.
대상 데이터
주행 축(X축)에 는 근접센서를 사용 부재 등의 장애물 인식에 사 용하였다. 또한 경사센서(75 [deg])를 사용하여 부재경사 측정에 사용하였다
이론/모형
IWC 으I 제어를 위해서 SHI Mechatronics Research Team 이 자체 개발한 8축 제어모션 제어기를 사용하였다(D.Y. Lee et. al, 2004). IWC 제어를 위해 PID 제어가 사용되었다.
모바일 플랫폼과 매니퓰레이터는 저속운동을 하므로 각각의 관성모멘트와 휠의 슬립은 무시하기로 한다. 동역학 해석을 위해서 LagranQian 운동방정식을 사용했다. IWC 의 Lagrangian 운동방정식은 다음과 같이 구할 수 있다.
성능/효과
데이터베이스는 용접 변수, 즉 gap, 부재 경사, 부재 종류, 용접 속도, 전류, 전압, weaving 등을 변화에 따른 수많은 반복적 실험에 의해 구축되었다. 끝으로 실험을 통해 곡 블록에 IWC 를 적용함으로써 고품질의 용접 수행이 가능할 것이란 결과를 보였다.
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