KR100241974B1 - Vision system using laser - Google Patents

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KR100241974B1 KR1019970035714A KR19970035714A KR100241974B1 KR 100241974 B1 KR100241974 B1 KR 100241974B1 KR 1019970035714 A KR1019970035714 A KR 1019970035714A KR 19970035714 A KR19970035714 A KR 19970035714A KR 100241974 B1 KR100241974 B1 KR 100241974B1
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Abstract

본 발명은 레이저용접을 위해 레이저광을 이용해 용접모재의 갭이나 단차를 측정하는 레이저광을 이용한 비젼시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 레이저광을 이용한 비젼시스템에 의하면 기존의 비젼시스템에 비하여 부피가 축소되어 로봇에 설치하기가 용이하고, 갭측정용 레이저광조사수단의 레이저광의 조사각도와 C.C.D.카메라의 수신각도가 같으므로 좀더 향상된 측정이 가능하다.The present invention relates to a vision system using a laser beam for measuring the gap or step of the welding base material using a laser beam for laser welding, and according to the vision system using a laser beam according to the present invention is more bulky than the conventional vision system Since it is reduced and is easy to install in a robot and the irradiation angle of the laser beam of the laser beam irradiation means for gap measurement is the same as the reception angle of the CCD camera, further improved measurement is possible.

또한, C.D.D.카메라가 슬라이드식으로 움직일 수 있어 초점거리에 관계없이 설치가 가능하고, 갭측정용 레이저광조사수단이 슬라이드식으로 움직일 수 있어 측정하기 위한 용접모재가 본 장치로부터 떨어진 거리에 상관없이 측정이 가능하며, 반사경의 각도를 자유자재로 조절하여 단차를 측정하기 위한 레이저광의 경로를 변경할 수 있어 용접모재의 정확한 단차측정이 가능하다는 뛰어난 효과가 있다.In addition, the CDD camera can be slidably mounted so that it can be installed regardless of the focal length, and the laser beam irradiation means for gap measurement can be slidably moved so that the welding base material to measure can be measured regardless of the distance from the device This is possible, and by adjusting the angle of the reflector freely to change the path of the laser light for measuring the step, there is an excellent effect that the accurate step measurement of the welding base material is possible.

Description

레이저를 이용한 비젼시스템Vision system using laser

본 발명은 레이저용접을 위해 레이저광을 이용해 용접모재의 갭이나 단차를 측정하는 레이저광을 이용한 비젼시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vision system using a laser beam for measuring the gap or step of the welding base material using the laser beam for laser welding.

종래의 레이저용접기는 제1도에 도시한 바와같이 용접모재에 용접용 레이저광을 조사하여 용접모재를 용접시키는 용접용 레이저빔(3)과, 상기 용접용 레이저빔(3)에서 용접용 레이저광을 조사하기전에 상기 용접모재의 갭을 측정하기 위해 측정용 레이저광을 조사하는 측정용 노즐(4)과, 상기 측정용 노즐(4)로부터 상기 용접모재에 조사되어 되돌아 오는 레이저광을 센싱하여 영상신호를 출력하는 C.C.D (CHARGE COUPLED DEVICE)카메라(5)로 구성되어 있다.The conventional laser welding machine is a welding laser beam (3) for welding a welding base material by irradiating a welding laser light to the welding base material as shown in FIG. 1, and the welding laser light from the welding laser beam (3). Before the irradiation, the measuring nozzle (4) for irradiating the measuring laser light to measure the gap of the welding base material, and the laser beam irradiated to the welding base material from the measuring nozzle (4) to return the image It consists of a CCD (CHARGE COUPLED DEVICE) camera 5 which outputs a signal.

그런데, 상기와 같은 종래의 레이저용접기는 용접모재의 갭을 측정하기위해 레이저광을 수직으로 조사하는 노즐이 하나만 존재함으로 용접모재의 단차측정을 정확히 할 수 없고, 용접모재의 갭을 측정하기위한 장치의 부피가 크므로 로봇에 장착하기가 어렵다는 문제점이 있었다.By the way, the conventional laser welding device as described above is a device for measuring the gap of the welding base material can not accurately measure the step difference of the welding base material because there is only one nozzle for irradiating the laser light vertically to measure the gap of the welding base material. There is a problem that it is difficult to be mounted on the robot because of the large volume.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 용접모재의 갭 및 단차의 측정이 정확히 이루어지고 간편히 로봇에 설치할 수 있는 레이저광을 이용한 비젼시스템을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a vision system using a laser beam that can be accurately measured and easily installed on the robot to measure the gap and step of the welding base material. .

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의한 레이저광을 이용한 비젼시스템은 용접모재의 갭을 측정하기위한 레이저광을 조사하는 갭측정용 레이저광조사수단과, 상기 갭측정용 레이저광조사수단으로부터 조사되는 레이저광을 전반사시켜 상기 레이저광의 경로를 90°변경시키는 전반사거울과, 상기 전반사거울에 의해 반사된 레이저광을 투과시켜 용접모재로부터 반사되어 되돌아 오는 레이저 광중 반만을 반사시켜 광의 경로를 90°변경시키는 반투과거울과, 상기 반투과거울로부터 반사되는 레이저광을 센싱하여 영상신호를 출력하는 C.C.D.카메라로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a vision system using a laser beam according to an embodiment of the present invention is a gap measurement laser light irradiation means for irradiating a laser light for measuring the gap of the welding base material, and the gap measurement laser light The total reflection mirror that changes the path of the laser beam by 90 ° by total reflection of the laser beam irradiated from the irradiation means, and transmits the laser beam reflected by the total reflection mirror, and reflects only half of the laser beam reflected from the welding base material to return the path of light. It characterized in that it comprises a semi-transparent mirror for changing the 90 °, and a CCD camera for sensing the laser light reflected from the semi-transparent mirror to output an image signal.

또한, 용접모재간의 단차를 측정하기 위한 레이저광을 조사하는 단차측정용 레이저광조사수단과, 상기 단차측정용 레이저광조사수단으로부터 조사되는 레이저광의 경로를 여러각도로 변화시키는 반사경이 추가로 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the laser beam irradiation means for measuring the step of irradiating the laser light for measuring the step between the welded base material, and the reflector for changing the path of the laser beam irradiated from the step measuring laser light irradiation means at various angles are further provided. It is characterized by.

제1도는 종래기술에 의한 레이저용접기를 도시한 정면도.1 is a front view showing a laser welding machine according to the prior art.

제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 비젼시스템을 도시한 측면도.2 is a side view showing a vision system using a laser according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 본체 10 : 갭측정용 레이저광조사수단1: Main body 10: Laser light irradiation means for gap measurement

20 : C.C.D.카메라 30 : 전반사거울20: C.C.D. camera 30: total reflection mirror

40 : 반투과거울 50 : 단차측정용 레이저광조사수단40: transflective mirror 50: laser light irradiation means for measuring the step

60 : 반사경60: reflector

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저광을 이용한 비젼시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a vision system using a laser light according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명의 일실시예에의한 레이저를 이용한 비젼시스템을 도시한 측면도로서, 참조부호 1은 비젼시스템의 본체로서, 본체 내부에는 빛이 투과될 수 있는 제1,2,3방(1a,1b,1c)이 형성되어 있고, 갭측정용 레이저광조사수단(10)은 상기 제1방(1a)을 좌/우 수평으로 이동할 수 있도록 슬라이드식으로 되어 있고, 내부에는 용접모재(L)의 갭을 측정하기 위한 레이저광을 조사하는 레이저빔이 장착되어 있으며, 상기 갭측정용 레이저광조사수단(10)으로부터 조사되는 레이저광을 전반사시켜 광의 경로를 90°변경시키기 위해 전반사거울(30)이 상기 제1방(1a)의 우측에 45°각도로 비스듬히 설치되어 있다.2 is a side view showing a vision system using a laser according to an embodiment of the present invention, the reference numeral 1 is a main body of the vision system, the first, second, third room that can transmit light inside the main body ( 1a, 1b, 1c are formed, the gap measuring laser light irradiation means 10 is slide-type so as to move the first room 1a horizontally left and right, and inside the welding base material L Equipped with a laser beam for irradiating a laser beam for measuring the gap of the total reflection mirror (30) to totally reflect the laser light irradiated from the gap measuring laser light irradiation means 10 to change the path of the light by 90 ° ) Is installed at an angle of 45 ° to the right side of the first chamber 1a.

그리고, 제2방(1b)에는 상기 전반사거울(30)에 의해 반사된 레이저광을 경로의 변경없이 투과시키고, 이 투과된 레이저광이 용접모재(L)의 갭에 반사되어 되돌아 오는 레이저광의 반만 반사시켜 광의 경로를 90°변경시키는 반투과거울(40)이 45°로 비스듬히 설치되어 있으며, 또한 상기 제2방(1b)에는 상기 반투과거울(40)로부터 반사되어 되돌아오는 레이저광을 센싱하여 그 광을 영상신호로 변환시키는 C.C.D.카메라(20)가 좌/우로 수평이동할 수 있도록 슬라이드식으로 되어 있다.Then, the laser beam reflected by the total reflection mirror 30 is transmitted to the second chamber 1b without changing the path, and only the half of the laser beam reflected by the transmitted laser beam is reflected in the gap of the welding base material L. The transflective mirror 40 which reflects and changes the path of light by 90 degrees is installed at an angle of 45 degrees, and the second chamber 1b senses the laser light reflected from the transflective mirror 40 and returns. The CCD camera 20 which converts the light into an image signal is slide-type so that it can move horizontally left and right.

또한, 단차측정용 레이저광조사수단(50)은 상기 제3방(1c)을 상/하 수직으로 이동할 수 있도록 슬라이드식으로 되어 있고, 내부에는 용접모재(L)간의 단차를 측정하기 위한 레이저광을 조사하는 레이저빔이 장착되어 있으며, 반사경(60)은 상기 단차측정용 레이저광조사수단(50)으로부터 출력되는 레이저광을 여러각도로 반사시켜 광의 경로를 여러 방향으로 변경할 수 있도록 상기 제3방(1c)내에 설치되어 있다.In addition, the laser beam irradiation means for measuring the step 50 is a slide type so as to move the third room (1c) vertically, the laser beam for measuring the step between the welding base material (L) inside The laser beam for irradiating the laser beam is mounted, and the reflector 60 reflects the laser beam output from the step measuring laser light irradiation means 50 at various angles so that the path of the light can be changed in various directions. It is installed in (1c).

또한, 상기 갭측정용 레이저광조사수단(10)과 C.C.D.카메라(20)는 서로 수평하게 이동할 수 있도록 설치되어 있다.In addition, the gap measuring laser light irradiation means 10 and the C.C.D.camera 20 are installed so as to move horizontally with each other.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 의한 레이저광을 이용한 비젼시스템에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the vision system using a laser light according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 용접모재(L)의 갭을 측정하기위해 갭측정용 레이저광조사수단(10)이 레이저광을 조사하면, 상기 레이저광이 전반사거울(30)에 의해 전반사되어 광의 경로가 90°변경되고, 반투과거울(40)에 투과되어 용접모재(L)의 갭에 조사되며, 이때, 상기 갭에 조사되어 되돌아오는 레이저광을 반투과거울(40)이 반만 반사시켜 C.C.D.카메라(20)에 입사시키고, C.C.D.카메라(20)는 이를 센싱하여 영상신호로 변환하고, 모니터(도시안됨)나 용접속도제어장치(도시안됨)에 영상신호를 출력하며, 상기 모니터나 용접속도제어장치는 용접모재(L)의 갭을 측정하게 된다.First, when the gap measuring laser light irradiation means 10 irradiates a laser light to measure the gap of the welding base material L, the laser light is totally reflected by the total reflection mirror 30 to change the path of the light by 90 °. , The transflective mirror 40 is irradiated to the gap of the welding base material (L), at this time, the semi-transparent mirror 40 reflects only the laser light that is irradiated to the gap and enters the CCD camera 20 The CCD camera 20 senses this, converts it into an image signal, and outputs an image signal to a monitor (not shown) or a welding speed control device (not shown), and the monitor or welding speed control device is a welding base material (L). ) Gap is measured.

또한, 용접모재(L)간의 단차를 측정하기 위해 단차측정용 레이저광조사수단(10)으로부터 레어저광을 조사하면, 반사경(60)은 임의 각도로 조절되어 상기 레이저광을 반사시키고, 상기 레이저광은 용접모재(L)의 갭에 사선으로 조사되며, 이때, 상기 갭에 사선으로 조사되어 수직으로 반투과거울(40)에 되돌아 오는 레이저광을 반투과거울(40)이 반만 반사시켜 C.C.D.카메라(20)에 입사시키고, C.C.D.카메라(20)는 이를 센싱하여 영상신호로 변환하여 상기 모니터 및 용접속도제어장치에 출력하며, 상기 모니터 및 용접속도제어장치는 상기 영상신호를 분석하여 용접모재(L)간의 단차를 측정한다.In addition, when the laser beam irradiation means 10 for measuring the level difference between the welding base material (L) to measure the laser beam, the reflector 60 is adjusted to an arbitrary angle to reflect the laser light, the laser light Is irradiated diagonally to the gap of the welding base material (L), at this time, the semi-transparent mirror 40 reflects only the laser beam, which is irradiated diagonally to the gap and is returned to the semi-transparent mirror 40, the CCD camera ( 20), the CCD camera 20 senses it, converts it into an image signal, and outputs the image signal to the monitor and the welding speed control device. The monitor and the welding speed control device analyze the image signal and weld the base material (L). Measure the level of the liver.

한편, 상기 갭측정용 레이저광조사수단(10)과 C.C.D.카메라(20) 및 단차측정용 레이저광조사수단(50)은 슬라이드식으로 이동이 가능함으로 용접모재(L)가 본시스템으로부터 떨어져 있는 거리에 상관없이 용접모재(L)의 갭이나 단차를 측정하며, 특히, 상기 C.C.D.카메라(20)가 좌/우로 이동이 가능함으로 초점거리에 관계없이 설치가 가능하다.On the other hand, the gap measuring laser light irradiation means 10, the CCD camera 20 and the step measurement laser light irradiation means 50 can be moved in a sliding manner so that the welding base material (L) is separated from the system Regardless of the gap or step of the welding base material (L) is measured, in particular, since the CCD camera 20 can be moved left / right, it can be installed regardless of the focal length.

또한, 상기 갭측정용 레이저광조사수단(10)과 단차측정용 레이저광조사수단(50)의 구동을 선택적으로 제어할 수 있다.In addition, the driving of the gap measuring laser light irradiation means 10 and the step measurement laser light irradiation means 50 can be selectively controlled.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 레이저광을 이용한 비젼시스템에 의하면 기존의 비젼시스템에 비하여 부피가 축소되어 로봇에 설치하기가 용이하고, 갭측정용 레이저광조사수단의 레이저광의 조사각도와 C.C.D.카메라의 레이저광의 수신각도가 같으므로 좀더 향상된 측정이 가능하다.As described above, according to the vision system using the laser light according to the present invention, the volume is reduced compared to the conventional vision system, so that it is easy to install in a robot, and the irradiation angle of the laser light of the laser light irradiation means for gap measurement and the CCD camera Since the reception angle of the laser light is the same, further improved measurement is possible.

또한, C.C.D.카메라가 슬라이드식으로 움직일 수 있어 초점거리에 관계없이 설치가 가능하고, 갭측정용 레이저광조사수단이 슬라이드식으로 움직일 수 있어 측정하기 위한 용접모재가 본 장치로부터 떨어진 거리에 상관없이 측정이 가능하며, 반사경의 각도를 자유자재로 조절하여 단차를 측정하기 위한 레이저광의 경로를 변경할 수 있어 용접모재의 정확한 단차측정이 가능하다는 뛰어난 효과가 있다.In addition, the CCD camera can be slidably mounted so that it can be installed regardless of the focal length, and the laser beam irradiation means for gap measurement can be slidably moved so that the welding base material for measuring can be measured regardless of the distance from the device. This is possible, and by adjusting the angle of the reflector freely to change the path of the laser light for measuring the step, there is an excellent effect that the accurate step measurement of the welding base material is possible.

Claims (3)

용접모재의 갭을 측정하기 위한 레이저광을 조사하는 갭측정용 레이저광조사수단(10)과, 상기 용접모재간의 단차를 측정하기 위한 레이저광을 조사하는 단차측정용 레이저광조사수단(50)과, 상기 갭측정용 레이저광조사수단(10)으로부터 조사되는 레이저광을 반사시켜 상기 레이저광의 경로를 90°변경시키는 전반사거울(30)과, 상기 단차측정용 레이저광조사수단(50)으로부터 조사되는 레이저광의 경로를 여러각도로 변환시키는 반사경(60)과, 상기 전반사 거울(30)에 의해 반사된 레이저광을 투과시켜 상기 용접모재에 전달하고, 상기 용접모재로부터 반사되어 되돌아오는 레이저광중 반만을 반사시켜 상기 반사된 광의 경로를 90°변경시키는 반투과거울(40)과, 상기 반투과거울(40)로부터 반사되는 레이저광을 센싱하여 영상신호를 출력하는 C.C.D.카메라(20)로 구성된 레이저광을 이용한 비젼시스템.Gap measurement laser light irradiation means 10 for irradiating a laser light for measuring a gap of a welded base material, stepped laser light irradiation means 50 for irradiating a laser light for measuring a step between the welded base materials; And a total reflection mirror 30 reflecting the laser beam irradiated from the gap measuring laser light irradiation means 10 to change the path of the laser light by 90 degrees, and irradiated from the step measuring laser light irradiation means 50. Reflector 60 for converting the path of the laser light into various angles, and transmits the laser light reflected by the total reflection mirror 30 to the welding base material, and reflects only half of the laser light reflected from the welding base material and returned. And a semi-transparent mirror 40 to change the path of the reflected light by 90 °, and a CCD camera 20 which senses a laser beam reflected from the semi-transparent mirror 40 and outputs an image signal. Vision system using a laser light consisting of. 제1항에 있어서, 상기 갭측정용 레이저광조사수단(10)과, C.C.D.카메라(20) 및 상기 단차측정용 레이저광조사수단(50)은 슬라이드식으로 이동될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용한 비젼시스템.The method of claim 1, wherein the gap measuring laser light irradiation means 10, the CCD camera 20 and the step measurement laser light irradiation means 50 is configured to be movable in a sliding manner. Vision system using laser light. 제1항에 있어서, 상기 갭측정용 레이저광조사수단(10)과 C.C.D.카메라(20)는 서로 수평으로 설치됨을 특징으로 하는 레이저광을 이용한 비젼시스템.The vision system according to claim 1, wherein the gap measuring laser light irradiation means (10) and the C.C.D.camera (20) are installed horizontally with each other.
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