KR100517380B1 - Vision sensor equipped with automatic cooling and heating system by measuring temperature sensor - Google Patents

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김재권
류상훈
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Abstract

본 발명은 온도센서가 구비된 자동냉각 및 입열장치를 장착한 시각센서에 관한 것으로, 그 목적은 시각 센서의 신뢰도를 향상시키기 위해서 시각센서의 구성요소인 카메라 및 반도체 레이저를 용접가스 및 아크(Arc)로부터 차단시키는 기능, 용접풀에서 발생하는 스패터 차단 기능, 아크 빛(Arc light)에 의한 시각센서 헤드의 열 전도 차단 등의 기능, 장시간 사용하는 경우 센서의 신뢰도를 보장하는 장치를 제공하는데 있다. The present invention relates to a visual sensor equipped with an automatic cooling and heat input device equipped with a temperature sensor, and an object thereof is to provide a welding gas and an arc of a camera and a semiconductor laser that are components of the visual sensor in order to improve the reliability of the visual sensor. ), To prevent the spatter generated from the welding pool, to prevent thermal conduction of the visual sensor head by arc light, and to provide a device that guarantees the reliability of the sensor when used for a long time. .
본 발명의 구성은 카메라, 렌즈, 밴드필터(13), 보조광으로 사용되는 반도체 레이저(8), 반도체레이저 전원(7)등으로 구성된 통상의 시각센서 구성에 있어서, 반도체 레이저(8)와 접촉하여 온도를 측정하는 온도센서(5)와, 상기 온도센서로부터 검출된 값에 따라 주변기기를 작동시키는 반도체 레이저의 전원장치 온도측정용 PCB회로(6)와, 상기 온도측정용 PCB회로의 출력값에 따라 작동하는 순환식 냉각장치(3)와, 상기 온도측정용 PCB회로의 출력값에 따라 작동하는 자동 입열장치(4) 및 기타 보호용 주변장치로 구성된 것을 요지로 한다.The configuration of the present invention is in contact with the semiconductor laser 8 in a conventional visual sensor configuration composed of a camera, a lens, a band filter 13, a semiconductor laser 8 used as an auxiliary light, a semiconductor laser power supply 7, and the like. Temperature sensor (5) for measuring the temperature, PCB circuit (6) for the temperature measurement PCB circuit for power supply of the semiconductor laser to operate the peripheral device in accordance with the value detected from the temperature sensor, and operates according to the output value of the PCB circuit for temperature measurement It consists of a circulating cooling device (3), an automatic heat input device (4) that operates according to the output value of the temperature measuring PCB circuit, and other protective peripheral devices.

Description

온도센서가 구비된 자동냉각 및 입열장치를 장착한 시각센서{Vision sensor equipped with automatic cooling and heating system by measuring temperature sensor} Vision sensor equipped with automatic cooling and heating system by measuring temperature sensor

본 발명은 반도체 레이저 주변온도를 항상 모니터링 할 수 있는 온도 측정회로, 측정된 온도에 따라 자동적으로 냉각 및 입열 기능을 구비한 온도센서가 구비된 자동 냉각 및 입열장치를 장착한 시각센서에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensor circuit for monitoring the ambient temperature of the semiconductor laser at all times, and a visual sensor equipped with an automatic cooling and heat input device equipped with a temperature sensor having a cooling and heat input function automatically according to the measured temperature.

금속접합에 가장 많이 사용되는 공정중의 하나인 아크 용접(Arc welding)은 고도의 숙련된 기술을 지닌 작업자를 필요로 하는 노동 집약적인 공정인데, 작업에 수분되는 고열과 아크 빛(Arc light), 스패터(Spatter), 매연(Fume), 소음 등으로 인해 작업 환경이 열악하고 작업이 힘들기 때문에 자동화가 절실히 요구되는 분야중의 하나다. Arc welding, one of the most commonly used processes for metal bonding, is a labor-intensive process that requires highly skilled workers. Spatter, fume, noise, etc. are one of the fields where automation is urgently needed because of the poor working environment and the difficult work.

용접 공정에는 용접 구조물의 치수 오차와 용접시 국부적인 입열로 인한 용접물의 열 변형이 존재하고 아크의 입열량과 용접부의 형상 및 용접부에 대한 토치(Torch)의 각도 등의 용접 변수에 따라 용접 품질이 결정된다.In the welding process, there is a thermal deformation of the weld due to the dimensional error of the weld structure and local heat input during welding, and the welding quality depends on the welding parameters such as the heat input of the arc, the shape of the weld, and the angle of the torch to the weld. Is determined.

따라서 고도의 용접 자동화를 위해서는 용접을 해야 할 부분을 자동으로 추적하고 용접 변수를 자동으로 조절할 수 있도록 용접선 위치와 용접부 형상을 측정 할 수 있는 센서 개발이 필요하다. Therefore, for advanced welding automation, it is necessary to develop a sensor that can measure the position of the weld line and the shape of the weld to automatically track the part to be welded and automatically adjust the welding parameters.

상기와 같은 목적으로 자동용접에 적용되는 센서는 크게 접촉식 센서와 비접촉식 센서로 나눌 수 있다. Sensors applied to automatic welding for the above purposes can be largely divided into contact sensors and non-contact sensors.

상기 접촉식 센서는 간단하고 신뢰도가 높으나 용접부의 형상에 대한 정보를 얻기가 어렵고, 측정하고자 하는 대상과의 접촉을 통해서 측정이 이루어지므로 적용에 있어서 제한점이 많다. Although the contact sensor is simple and reliable, it is difficult to obtain information on the shape of the welded part, and the measurement is performed through contact with an object to be measured, and thus there are many limitations in application.

그리고 아크 용접에 적용되어지는 비접촉식 센서로는 아크센서(Arc sensor), 전자기력 센서(Inductive sensor), 음향 센서(Acoustic sensor), 온도 센서(Temperature sensor) 그리고 시각 센서(Vision sensor) 등이 있다. Non-contact sensors applied to arc welding include an arc sensor, an electromagnetic force sensor, an acoustic sensor, a temperature sensor, and a vision sensor.

상기 비접촉식 센서 중 아크 센서는 용접시 토치 팁(Torch tip)에서 용접부까지 거리의 변화와 아크 전압 및 전류의 변화 사이의 관계를 이용하는 것으로 구조가 간단하고 센서의 위치가 용접부와 동일한 위치에 있으며 가격이 싼 장점을 가지고 있다. 그러나 측정 방법상 토치의 위빙(Weaving)이 반드시 필요하고 분해능이 떨어지며, 미리 잘 정의된 용접부의 형상을 필요로 하므로 형상이 복잡한 경우 형상 정보를 얻어낼 수가 없는 단점을 가지고 있다. Among the non-contact sensors, the arc sensor uses a relationship between the change of the distance from the torch tip to the weld and the change of the arc voltage and current during welding. The structure is simple and the sensor is located at the same position as the weld and the price is low. It has a cheap advantage. However, in the measurement method, weaving of the torch is necessary, the resolution is inferior, and the shape of the welding part that is well defined is required. Therefore, when the shape is complicated, the shape information cannot be obtained.

상기 전자기력 센서의 경우 위빙이 필요 없이 용접부 조인트(Joint)를 인식할 수 있으나 전자기력을 이용하기 때문에 용접부에 최대한 가까이 위치시켜야 하는 단점을 가지고 있다.In the case of the electromagnetic force sensor, the welding joint can be recognized without the need of weaving, but the electromagnetic force sensor has a disadvantage in that it is located as close as possible to the welding portion.

반면 시각센서의 경우 앞에서 열거한 다른 센서에 비해 주변 노이즈의 영향을 많이 받고 측정 신호에서 정보를 추출해내는 과정이 상대적으로 복잡하지만, 측정이 용접공정과는 무관하게 이루어지고 용접선의 위치 정보뿐만 아니라 용접부 형상 정보도 얻어낼 수 있어서 용접선 추적과 용접공정 모니터링 및 용접변수 제어가 가능 할 수 있는 토대를 마련 할 수 있다.On the other hand, in the case of the visual sensor, the process of extracting the information from the measurement signal is more complicated than the other sensors mentioned above, but the measurement is performed independently of the welding process, and the welding part as well as the position information of the welding line Geometry information can also be obtained, laying the foundation for weld line tracking, welding process monitoring, and welding parameter control.

이와 같은 시각 센서는 크게 카메라, 렌즈, 보조광으로 사용되는 반도체 레이저(Diode laser), 물체에서 반사된 레이저 파장대의 특정 영역만을 통과시키는 대역통과 필터(Band pass filter)로 구성된다.Such a visual sensor is mainly composed of a camera, a lens, a semiconductor laser used as an auxiliary light, and a band pass filter for passing only a specific region of a laser wavelength range reflected from an object.

하지만 상기 부품들은 고온 및 저온에서의 내구성이 떨어지며, 연속적인 용접을 할 수행하는 경우 용접부의 복사(Radiation) 및 대류(Convection) 열(Heat) 그리고 용탕(Molten pool)에서 임의 방향으로 발생되는 스패터(Spatter)등에 의해 시각센서 헤드(Head)부가 점차적으로 가열ㆍ파손되게 된다는 구조적 단점이 있다.However, the parts are less durable at high and low temperatures, and spatters are generated in any direction in the radiation and convection heat and molten pool of the weld when continuous welding is performed. There is a structural disadvantage that the visual sensor head portion is gradually heated and broken by a spatter or the like.

특히 반도체 레이저의 경우 레이저 발생을 위한 레이저 전원장치 주변의 온도에 따라 발생되는 레이저의 대역폭이 변경되는 단점이 있다.In particular, the semiconductor laser has a disadvantage in that the bandwidth of the laser generated according to the temperature around the laser power supply for laser generation is changed.

유해가스나 용접소음 등으로 인하여 초래되는 열악한 용접환경은 작업자들에게 상당한 피로감을 유발하게 된다. 또한 수동용접에 의한 재현성 감소 등은 재용접을 부분적으로 초래하게 되고, 이로 인해 생산성 감소를 초래하게 된다.Poor welding environment caused by harmful gas or welding noise can cause considerable fatigue for workers. In addition, the reduction in reproducibility due to manual welding causes partial re-welding, resulting in a decrease in productivity.

이러한 이유 때문에 80년대 이후부터 용접 자동화에 대한 요구가 점진적으로 증가하고 있으며, 이를 위해 각종 센서류가 하루가 다르게 발달하고 있다.For this reason, the demand for welding automation has gradually increased since the 80's, and for this purpose, various sensors have been developed differently every day.

특히 시각 센서의 경우 90년대를 기점으로 하여 국ㆍ내외적으로 기능과 가격면에서 상당한 발전을 거듭하고 있으며, 용접선 자동추적, 용접 비드 형상 계측 그리고 사용자 모니터링 시스템 등에 다양하게 적용되고 있고, 점점 그 적용분야를 넓혀가고 있는 실정이다.Particularly, the visual sensor has been developed considerably in terms of function and price both domestically and internationally since the 1990s, and it is being applied to a variety of welding automatic tracking, welding bead shape measurement, and user monitoring system. The field is expanding.

국내에서 개발된 시각센서의 경우 대부분 연구용으로 사용되었기 때문에 실제 현장에서 요구되는 기계적ㆍ전기적 내구성 및 용접부에서 발생하는 각종 주변 열에너지에 대한 대처 능력이 떨어지는 실정이다.Since most of the visual sensors developed in Korea were used for research purposes, they are incapable of coping with the mechanical and electrical durability required in the actual field and the various ambient thermal energy generated in the welding part.

특히 시각센서의 구성요소인 카메라 및 반도체 레이저를 용접가스 및 아크(Arc)로부터 차단시키는 기능, 용접풀에서 발생하는 스패터 차단 기능, 아크 빛(Arc light)에 의한 시각센서 헤드의 열 전도 차단 등의 기능이 전무하고, 장시간 사용하는 경우 센서의 신뢰도가 떨어지게 된다는 문제점이 있다.In particular, the camera and semiconductor laser, which are components of the visual sensor, are blocked from the welding gas and arc, the spatter blocking function generated from the welding pool, and the thermal conduction block of the visual sensor head by arc light. There is no function of, there is a problem that the reliability of the sensor is lowered when used for a long time.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 시각 센서의 신뢰도를 향상시키기 위해서 시각센서의 구성요소인 카메라 및 반도체 레이저를 용접가스 및 아크(Arc)로부터 차단시키는 기능, 용접풀에서 발생하는 스패터 차단 기능, 아크 빛(Arc light)에 의한 시각센서 헤드의 열 전도 차단 등의 기능, 장시간 사용하는 경우 센서의 신뢰도를 보장하는 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to block the camera and the semiconductor laser, which is a component of the visual sensor from the welding gas and arc in order to improve the reliability of the visual sensor, spatter generated in the welding pool It is to provide a device that guarantees the reliability of the sensor when the sensor is used for a long time, such as blocking the gate, blocking the thermal conduction of the visual sensor head by the arc light.

상기와 같은 본 발명의 장치는 비접촉식 반도체 레이저 센서를 이용한 용접선 추적 정밀도를 향상시키기 위해 반도체 레이저 센서의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 냉각 및 입열장치를 가진 장치를 제공함으로써 달성된다. The apparatus of the present invention as described above is achieved by providing a device having a cooling and heat input device for maintaining a constant temperature of the semiconductor laser sensor in order to improve the weld line tracking accuracy using the non-contact semiconductor laser sensor.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention to achieve the object as described above and to perform the task for eliminating the conventional drawbacks.

도 1은 본 발명 시각센서 헤드 구성도를 도시하고 있는데, 본 발명의 구성은 카메라, 렌즈, 밴드필터(13), 보조광으로 사용되는 반도체 레이저(8), 반도체레이저 전원(7)등으로 구성된 통상의 시각센서 구성에 있어서, Fig. 1 shows a schematic diagram of a visual sensor head of the present invention, which is generally composed of a camera, a lens, a band filter 13, a semiconductor laser 8 used as an auxiliary light, a semiconductor laser power supply 7, and the like. In the visual sensor configuration of,

반도체 레이저(8)와 접촉하여 온도를 측정하는 온도센서(5)와, A temperature sensor 5 in contact with the semiconductor laser 8 and measuring temperature;

상기 온도센서로부터 검출된 값에 따라 주변기기를 작동시키는 반도체 레이저의 전원장치 온도측정용 PCB(Printed circuit board)회로(6)와, A printed circuit board (PCB) circuit 6 for temperature measurement of a power supply of a semiconductor laser for operating a peripheral device according to a value detected from the temperature sensor;

상기 온도측정용 PCB회로의 출력값에 따라 작동하는 순환식 냉각장치(3)와, A circulating cooling device (3) operating according to an output value of the temperature measuring PCB circuit,

상기 온도측정용 PCB회로의 출력값에 따라 작동하는 자동 입열장치(4)와, An automatic heat input device 4 operating according to an output value of the temperature measuring PCB circuit,

반도체 레이저(8) 및 카메라, 렌즈, 밴드필터(13)의 전방부에 위치한 1차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(10) 및 2차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(11)와 , A primary spatter and welding gas protection window 10 and a secondary spatter and welding gas protection window 11 located in front of the semiconductor laser 8 and the camera, lens, and band filter 13;

시각센서의 내부 대류 현상을 이용하여 용접부에서 발생하는 아크 열이나 용접가스 등을 외부로 방출시키기 위한 공압 냉각용 호스(Hose, 9)와, Pneumatic cooling hose (Hose) 9 for discharging the arc heat or welding gas generated from the weld to the outside by using the internal convection of the visual sensor,

상기 1차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(10) 및 2차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(11)의 전방부에 위치하여 시각센서 헤드부에 조사되는 아크 광을 경면 반사시킴으로써 아크 광에 의한 센서 헤드의 열전달을 최소화시키기 위한 경면 스테인레스 헤드 커버인 스패터 충돌 보호장치(12)로 구성된 시각센서 헤드이다.The sensor by the arc light by mirror-reflecting the arc light irradiated to the visual sensor head located in the front of the primary spatter and welding gas protection window 10 and the secondary spatter and welding gas protection window 11 It is a visual sensor head composed of a spatter collision protector 12 which is a mirror stainless head cover to minimize heat transfer of the head.

상기 순환식 냉각장치(3)는 일측단부에는 냉각 시스템용 순환호스(1)가 설치연결되어 냉각수가 출구 및 입구를 통해 순환하도록 구성하였다.The circulation type cooling device (3) is configured so that the cooling hose circulates through the outlet and the inlet by installing a connection hose 1 for the cooling system at one end.

상기 공압 냉각용 호스(Hose, 9)는 시각센서 외부에 장치되어 있는 공압 냉각용 호스 컨넥터(2)를 통해 외부 호스와 연결되도록 구성하였다.상기 구성을 보다 자세하게 설명하자면, 본원 발명의 공압 냉각 수단은 공압 냉각용(Air cooling) 호스 커넥터(2)와 공압 냉각용 호스(9)로 구성된다. 이 공압 냉각용(Air cooling) 호스 커넥터(2)는 일반 공압 냉각용 호스를 연결할 수 있는 일반적인 퀵 커플러(quick coupler) 커넥터로 이러한 퀵 커플러 커넥터의 상단면은 일반 공압 냉각용 호스를 원터치 방식(도시 없음)으로 끼워 넣으면 호스가 퀵 커플러 커넥터에 물리는 방식으로 되어 있고, 하단면은 호스를 억지로 끼워 넣으면 호스가 퀵 커플러 커넥터에 물리는 니플(nipple, 도시 없음) 방식으로 구성된 것을 사용한다. 이와 같은 공압 냉각용(Air cooling) 호스 커넥터(2)는 일반적으로 공구상에 가면 구할 수 있는 통상의 커넥터이다. 본원 발명은 이와 같은 커넥터의 형상이나 방식 자체를 청구하지는 않는다.그리고 본원 발명의 공압 냉각용 호스(9)는 공압 냉각용(Air cooling) 호스 커넥터(2)의 니플(nipple, 도시없음)에 억지 끼워 맞춤으로 연결되어 있다. 이와 같은 연결 구조는 일반적이라 도면상에서는 자세한 도시를 생략하였다. 상기와 같은 구성에 의해 공기는 공압 냉각용 호스(9)를 통해 2차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(11) 윗면으로 분사되며, 2차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(11)는 주변에 작은 구멍(도시 생략)이 있어 공기가 2차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(11)를 경유해 스패터 충돌 보호장치(12) 전까지 분사되게 된다. The pneumatic cooling hose (Hose) 9 is configured to be connected to the external hose through the pneumatic cooling hose connector (2) which is provided outside the visual sensor. To describe the configuration in more detail, pneumatic cooling means of the present invention Is composed of an air cooling hose connector (2) and a pneumatic cooling hose (9). This air cooling hose connector (2) is a general quick coupler connector to which a general pneumatic cooling hose can be connected. The upper surface of the quick coupler connector is a one-touch type of general pneumatic cooling hose. If no thread is inserted, the hose is snapped onto the quick coupler connector, and the lower side uses a nipple (not shown) type that forces the hose to snap onto the quick coupler connector. Such an air cooling hose connector 2 is a conventional connector generally available on a tool. The present invention does not claim the shape or manner of such a connector itself. And the pneumatic cooling hose 9 of the present invention is forced to the nipple (not shown) of the air cooling hose connector 2. It is connected by fitting. Such a connection structure is general, and thus detailed drawings have been omitted. By the above configuration, air is injected into the upper surface of the secondary spatter and the welding gas protection window 11 through the pneumatic cooling hose 9, and the secondary spatter and the welding gas protection window 11 are small in the vicinity. There is a hole (not shown) such that air is injected through the secondary spatter and the welding gas protection window 11 before the spatter collision protector 12.

도 2는 본 발명 온도 측정용 회로 구성도를 도시하고 있는데, 반도체 레이저 온도측정 및 기준 온도간에 측정 온도가 차이나는 경우 냉각 및 입열을 자동적으로 전환할 수 있는 기능을 갖춘 PCB 회로(6)의 구성도인데 그 구성은 온도센서(5)로부터 나온 전압 혹은 전류 신호를 증폭하는 증폭기(Operation Amp.)와, 이 증폭기로부터 증폭된 온도 신호가 노이즈에 의한 오동작을 방지하기 위하 위한 저역통과 필터와, 이 저역통과 필터를 통과한 실 측정 온도신호를 기준 온도 신호와 비교하는 비교기와, 상기 저역통과 필터에 연결된 단위 펄스 발생 회로로 구성되어 반도체 레이저 온도측정 및 기준 온도간에 측정 온도가 차이나는 경우 냉각 및 입열을 자동적으로 전환하도록 구성하였다.Figure 2 shows the circuit configuration of the present invention temperature measurement circuit, the configuration of a PCB circuit (6) having a function that can automatically switch the cooling and heat input when the measurement temperature is different between the semiconductor laser temperature measurement and the reference temperature The configuration includes an amplifier for amplifying a voltage or current signal from the temperature sensor 5, a low pass filter for preventing the malfunction of the temperature signal amplified by the amplifier from noise. Comprising a comparator for comparing the real measured temperature signal passed through the low pass filter with a reference temperature signal, and a unit pulse generating circuit connected to the low pass filter, the cooling and heat input if the measured temperature is different between the semiconductor laser temperature measurement and the reference temperature Is configured to switch automatically.

즉, 본 발명에 PCB회로(6)에 사용된 온도센서(5)는 RTD 타입을 채택하였으며, 반도체 -10℃에서 +60℃에 따라 전압 혹은 전류 신호가 출력으로 나오는 형태로 구성되어 있는데, 이 온도센서(5)의 신호를 증폭기(Operation Amp.)온도가 기준보다 낮은 경우 입열 장치를 자동적으로 구동하기 위한 단위 펄스 발생 회로로 구성되어 있는데, 상기 증폭된 온도 신호는 노이즈에 의한 오동작을 방지하기 위해 저역통과 필터를 통해 비교기에 인가하도록 구성되어 있다.That is, the temperature sensor 5 used in the PCB circuit 6 in the present invention adopts an RTD type, and is configured in the form of outputting a voltage or current signal according to the semiconductor at -10 ° C to + 60 ° C. The signal of the temperature sensor (5) is composed of a unit pulse generating circuit for automatically driving the input device when the temperature of the amplifier (Operation Amp) is lower than the reference, the amplified temperature signal to prevent the malfunction due to noise It is configured to apply to the comparator through a lowpass filter.

도 3은 본 발명 냉각 및 입열 장치 구성도를 나타내는데, 냉각장치의 경우 연속 순환에 의한 전도(Conduction) 기능에 의해 반도체 레이저 온도를 냉각시키는 기능을 가지고 있으며, 입열장치의 경우 도 2에 의해 측정된 온도가 기준 온도보다 낮은 경우 반도체 레이저의 온도를 상승시키는 기능으로 구성되어 있다.Figure 3 shows the configuration of the cooling and heat input device of the present invention, in the case of the cooling device has a function of cooling the semiconductor laser temperature by the conduction (Conduction) function by the continuous circulation, the heat input device measured by FIG. It consists of the function of raising the temperature of a semiconductor laser when temperature is lower than a reference temperature.

도 3의 하단부 도면은 냉각장치의 상세도면이다. 3 is a detailed view of the cooling device.

미설명부호 14는 반도체 레이저 강도 조절용 신호선, 15는 카메라용 커넥터, 16은 반도체 레이저용 커넥터이다. Reference numeral 14 denotes a signal line for semiconductor laser intensity control, 15 a connector for a camera, and 16 a connector for a semiconductor laser.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

상기와 같이 구성된 본 발명은 카메라 및 반도체 레이저를 용접가스 및 아크(Arc)로부터 차단시키는 기능, 용접풀에서 발생하는 스패터 차단 기능, 아크 빛(Arc light)에 의한 시각센서 헤드의 열 전도 차단 등의 기능, 장시간 사용하는 경우 센서의 신뢰도가 보장되는 장점이 있어, 비접촉식 반도체 레이저 센서를 이용한 용접선 추적 정밀도가 향상되고, 반도체 레이저 센서의 온도를 일정하게 유지된다는 등의 장점이 있어서 그 산업상 이용 가능성이 기대되는 발명이다. The present invention configured as described above is to block the camera and the semiconductor laser from the welding gas and arc (Arc), spatter blocking function generated in the welding pool, thermal conduction blocking of the visual sensor head by arc light, etc. It has the advantage of guaranteeing the reliability of the sensor when it is used for a long time, improving the welding line tracking accuracy using the non-contact semiconductor laser sensor, and maintaining the temperature of the semiconductor laser sensor at a constant level. This is an expected invention.

도 1은 본 발명 시각센서 헤드 구성도이고, 1 is a block diagram of the present invention the visual sensor head,

도 2는 본 발명 온도 측정용 회로 구성도이며, 2 is a circuit configuration diagram of the temperature measurement of the present invention,

도 3은 본 발명 냉각 및 입열 장치 구성도이다. Figure 3 is a block diagram of the present invention cooling and heat input device.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : 냉각 시스템용 순환 호스 (1): circulation hose for cooling system

(2) : 공압 냉각용(Air cooling) 호스 커넥터 (2): Air cooling hose connector

(3) : 순환식 냉각 장치 (3): circulation cooling device

(4) : 입열장치 (4): Heat input device

(5) : 온도센서 (5): Temperature sensor

(6) : 온도 측정용 PCB회로 (6): PCB circuit for temperature measurement

(7) ; 반도체 레이저 전원 (7); Semiconductor laser power supply

(8) : 반도체 레이저 (8): semiconductor laser

(9) : 공압 냉각용 호스 (9): hose for pneumatic cooling

(10) : 1차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우 (10): primary spatter and welding gas protection window

(11) : 2차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우 (11): secondary spatter and welding gas protection window

삭제 delete

삭제 delete

(12) : 스패터 충돌 보호장치 (12): Spatter Collision Protection Device

(13) : 카메라, 렌즈, 밴드필터 (13): camera, lens, band filter

(14) : 반도체 레이저 강도 조절용 신호선 14: signal line for semiconductor laser intensity adjustment

(15) ; 카메라용 커넥터 (15); Connector for camera

(16) : 반도체 레이저용 커넥터 (16): connector for semiconductor laser

Claims (2)

  1. 카메라, 렌즈, 밴드필터(13), 보조광으로 사용되는 반도체 레이저(8), 반도체레이저 전원(7)등으로 구성된 통상의 시각센서 구성에 있어서, In a conventional visual sensor configuration composed of a camera, a lens, a band filter 13, a semiconductor laser 8 used as an auxiliary light, a semiconductor laser power supply 7, and the like,
    반도체 레이저(8)와 접촉하여 온도를 측정하는 온도센서(5)와, A temperature sensor 5 in contact with the semiconductor laser 8 and measuring temperature;
    상기 온도센서로부터 검출된 값에 따라 주변기기를 작동시키는 반도체 레이저의 전원장치 온도측정용 PCB(Printed circuit board)회로(6)와, A printed circuit board (PCB) circuit 6 for temperature measurement of a power supply of a semiconductor laser for operating a peripheral device according to a value detected from the temperature sensor;
    상기 온도측정용 PCB회로의 출력값에 따라 작동하는 순환식 냉각장치(3)와, A circulating cooling device (3) operating according to an output value of the temperature measuring PCB circuit,
    상기 온도측정용 PCB회로의 출력값에 따라 작동하는 자동 입열장치(4)와, An automatic heat input device 4 operating according to an output value of the temperature measuring PCB circuit,
    반도체 레이저(8) 및 카메라, 렌즈, 밴드필터(13)의 전방부에 위치한 1차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(10) 및 2차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(11)와, A primary spatter and welding gas protection window 10 and a secondary spatter and welding gas protection window 11 located in front of the semiconductor laser 8 and the camera, lens, and band filter 13,
    시각센서의 내부 대류 현상을 이용하여 용접부에서 발생하는 아크 열이나 용접가스 등을 외부로 방출시키기 위한 공압 냉각용 호스(9)와, Pneumatic cooling hose (9) for discharging the arc heat or welding gas generated in the weld to the outside using the internal convection of the visual sensor,
    상기 1차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(10) 및 2차 스패터 및 용접가스 보호 윈도우(11)의 전방부에 위치하여 시각센서 헤드부에 조사되는 아크 광을 경면 반사시킴으로써 아크 광에 의한 센서 헤드의 열전달을 최소화시키기 위한 경면 스테인레스 헤드 커버인 스패터 충돌 보호장치(12)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 온도센서가 구비된 자동냉각 및 입열장치를 장착한 시각센서.The sensor by the arc light by mirror-reflecting the arc light irradiated to the visual sensor head located in the front of the primary spatter and welding gas protection window 10 and the secondary spatter and welding gas protection window 11 A visual sensor equipped with an automatic cooling and heat input device having a temperature sensor, characterized in that it further comprises a spatter collision protection device 12, which is a mirror stainless head cover for minimizing heat transfer of the head.
  2. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 온도 측정용 PCB회로(6)는 온도센서(5)로부터 나온 전압 혹은 전류 신호를 증폭하는 증폭기(Operation Amp.)와, 이 증폭기로부터 증폭된 온도 신호가 노이즈에 의한 오동작을 방지하기 위하 위한 저역통과 필터와, 이 저역통과 필터를 통과한 실 측정 온도신호를 기준 온도 신호와 비교하는 비교기와, 상기 저역통과 필터에 연결된 단위 펄스 발생 회로로 이루어져 반도체 레이저 온도측정 및 기준 온도간에 측정 온도가 차이나는 경우 냉각 및 입열을 자동적으로 전환하도록 회로 구성한 것을 특징으로 하는 온도센서가 구비된 자동냉각 및 입열장치를 장착한 시각센서.The temperature measuring PCB circuit 6 includes an amplifier for amplifying a voltage or current signal from the temperature sensor 5, and a low range for preventing the malfunction of the temperature signal amplified by the amplifier from noise. It consists of a pass filter, a comparator for comparing the real measured temperature signal passing through the low pass filter with a reference temperature signal, and a unit pulse generating circuit connected to the low pass filter. The visual sensor with the automatic cooling and heat input device equipped with a temperature sensor, characterized in that the circuit is configured to automatically switch the cooling and heat input.
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