딥드로잉 공정중 실시간 모니터링 신호의 recurrence quantification analysis을 이용한 적응형 성형 품질 제어 방벙론

Abstract

본 연구에서는 볼트형 하중 센서를 활용하여 확보한 하중데이터를 기반으로 딥드로잉 공정의 실시간 모니터링 및 품질 제어 시스템 구축을 진행하였다. 우선적으로 수치해석을 수행하기 위한 재료 물성 시험을 수행하였다. 고강도강 DP980 소재를 대상으로 인장시험, 이방성 평가, 유압벌지, 파단모델 계수평가를 수행하여 기계적 물성을 확보하였다. 이후 유한요소해석을 활용한 컵드로잉 성형해석을 수행하였다. 성형해석은 가압력을 특정 범위내에서 다르게 적용함으로써 주름 및 파단의 결함을 발생시켰고 그에 따른 펀치 하중 데이터의 변화를 분석하였다. 볼트형 피에조 센서 적용을 위한 구조해석을 수행하였으며 성형해석의 펀치하중 이력을 입력하여 볼트형 하중센서 장착 위치에서 하중 측정의 유효성을 검증하였다. 홀딩력의 공정조건에 따른 하중 데이터를 품질과 연계하여 분석하였다. 시계열 하중데이터를 정량적으로 분석하기 위해 RP 이미지로 변환 하였으며 RP의 구조적 특징을 딥드로잉 공정과 연계하여 분석하였다. 드로잉 공정 품질 불량에 따른 RP 구조적 특징과 시점을 고려하여 실시간으로 드로잉 품질을 예측 가능한 드로잉 품질 계수를 제안하였다. 서보프레스 대상의 컵드로잉 시험을 통해 드로잉 품질 계수를 통한 품질 모니터링 성능을 검증하였다. 나아가 드로잉 품질 계수를 활용하여 품질의 피드백 제어를 위한 가압력 보정치를 선정하고 실험을 통해 검증함으로써 임의의 불량상태에서 적응형 품질제어가 가능한 시스템을 구성하였다. |A real-time monitoring and quality control system for a deep drawing process based on load data obtained using a bolt-type load sensor is proposed in this paper. Further, material property evaluation was performed for a finite element (FE) simulation. The plasticity of the material was evaluated through a tensile test using the DIC system. The coefficient of the ductile fracture criterion was characterized using the deformation history of the tensile test of specimens with various deformation paths. Forming analysis via FE simulation induced wrinkles and fracture defects by applying different blank holding forces within a certain range and analyzing the resulting changes in punch load data. The punch load history obtained from the forming analysis was input into the structural analysis to secure the stress data through the bolt-type load sensor. A real-time monitoring algorithm was constructed using the time-series load data obtained through the FE simulation for predicting the drawing quality according to the holding force. Time-series load data was converted into RP images for quantitative analysis; the structural features of RP were analyzed in relation to the deep drawing process. The drawing quality coefficient was proposed by quantitatively analyzing the structural characteristics of RP. The drawing quality coefficient was used to select the holding force compensation value for feedback control of quality and to verify it through experiments.