KR100684630B1 - Image processing method for tracking welding line - Google Patents

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KR100684630B1
KR100684630B1 KR1020060000483A KR20060000483A KR100684630B1 KR 100684630 B1 KR100684630 B1 KR 100684630B1 KR 1020060000483 A KR1020060000483 A KR 1020060000483A KR 20060000483 A KR20060000483 A KR 20060000483A KR 100684630 B1 KR100684630 B1 KR 100684630B1
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welding
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image
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KR1020060000483A
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강민구
김성한
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

An image processing method for tracking a welding line is provided to acquire a clearer welding line by removing a noise incapable of being removed through an existing binary image process. A laser light source is irradiated on a groove of a pipe formed as a stainless steel. A reflected beam is passed through a BPF(Band Pass Filter), and raw data are acquired through a gray CCD(Charge Coupled Device) camera(S100). A certain threshold value is set up in a gray level of the raw data, and a background and a laser stripe are separated to be converted into a binary image(S110). An average width of the laser stripe is calculated(S120). A center point of the laser stripe is extracted(S130). A welding line region of the average width or more is treated as a noise and is removed on the basis of the center point of the laser stripe(S140). An image in which the noise is removed is acquired(S150). Welding line information is extracted(S160).

Description

용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법{Image processing method for tracking welding line} Image processing method for tracking welding line}

도 1은 종래의 액화 천연가스 운반선의 파이프용 용접선 추적 센서를 도시한 도면.1 is a view showing a welding line tracking sensor for a pipe of a conventional liquefied natural gas carrier.

도 2는 종래 레이저 비젼 시스템을 통하여 파이프의 용접선을 촬영한 데이터의 모습을 도시한 도면.2 is a view showing a state of the data photographed the weld line of the pipe through a conventional laser vision system.

도 3 및 도 4는 종래 이미지 프로세싱 과정을 통하여 획득된 용접선 추적 데이터를 도시한 도면.3 and 4 illustrate weld line tracking data obtained through a conventional image processing process.

도 5는 본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 시스템의 일 실시예를 도시한 도면.5 is a view showing an embodiment of a laser vision system for welding seam tracking according to the present invention.

도 6은 도 5에 도시된 일 실시예를 도시한 측면도.FIG. 6 is a side view showing one embodiment shown in FIG. 5; FIG.

도 7은 본 발명의 사상에 따른 이미지 프로세싱 과정을 설명하는 플로우 차트.7 is a flow chart illustrating an image processing process in accordance with the teachings of the present invention.

도 8 및 도 9는 본 발명의 사상에 따른 이미지 프로세싱 과정을 통하여 획득된 용접선 추적 데이터를 도시한 도면.8 and 9 illustrate weld line tracking data obtained through an image processing process according to the inventive concept.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 카메라 102 : 광학 미러 100: camera 102: optical mirror

104 : 보호유리 110 : 용접 토치 104: protective glass 110: welding torch

120 : 레이저 다이오드 122 : 레이저 띠(Laser Stripe)120: laser diode 122: laser stripe

130 : 용접 와이어 140 : 파이프130: welding wire 140: pipe

본 발명은 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 이진화 영상 처리를 통하여 제거할 수 없는 노이즈를 제거하여 보다 선명한 용접선을 획득할 수 있는 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image processing method for welding seam tracking, and more particularly, to an image processing method for welding seam tracking that can obtain a sharper weld seam by removing noise that cannot be removed through conventional binarization image processing. .

산업 기술의 고도한 발전과 함께 근로환경 또한 많은 개선이 이루어짐으로 인해, 용접과 같은 열악한 환경하의 작업을 기피하는 현상이 만연하였다. 이러한 이유로 열악한 환경하에서는 사람을 대신하여 로봇이 작업을 할 수 있도록 하는 여러 가지 자동화 장비가 출현 되고 있다. 특히, 조선산업에 있어서 용접은 융착하고자 하는 위치가 위험하고, 환경 또한 열악하여, 자동화의 실현이 더욱 많이 요구되고 있다. 따라서, 선박의 선체 조립공정의 자동화를 위하여 용접선을 자동으로 추적하는 기능은 필수적으로 구비되어야 하며, 이러한 기능에 의하여 용접 토치는 용접선에 정확하게 위치하여 양호한 용접품질을 얻을 수 있게 되었다.Due to the advancement of industrial technology and the improvement of the working environment, many phenomena have been avoided. For this reason, a variety of automation equipments are emerging to allow robots to work on behalf of humans in harsh environments. In particular, in the shipbuilding industry, welding is dangerous in a position to be fused, and the environment is also poor, and more realization of automation is required. Therefore, in order to automate the hull assembly process of the ship, the function of automatically tracking the weld line must be provided, and by this function, the welding torch can be accurately positioned on the weld line to obtain good welding quality.

일반적으로 용접선 추적 센서는 용접 토치의 전단에 장착되며, 접촉식과 비접촉식으로 나누어진다. 이 중 비접촉식 용접선 추적 센서로 레이저 비전 센서가 보편적으로 이용된다. 상기 레이저 비전 센서는 통상 레이저를 발사하는 레이저 다이오드와 상기 발사된 레이저가 피용접물에 반사되고 돌아오는 것을 받아들여 용접선을 감지하는 카메라로 구성되어 있다.In general, weld line tracking sensors are mounted at the front end of the welding torch and are divided into contact and non-contact types. Among them, the laser vision sensor is widely used as a non-contact welding seam tracking sensor. The laser vision sensor is generally composed of a laser diode that emits a laser and a camera that detects the weld line by receiving the emitted laser reflected from the welded object and returning.

이하, 도면을 참조하여 종래 기술을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the prior art will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 종래의 액화 천연가스 운반선의 파이프용 용접선 추적 센서를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a welding line tracking sensor for a pipe of a conventional liquefied natural gas carrier.

도 1에 도시한 바와 같이 종래의 레이저 비전 센서는 용접 토치(20)의 전면에서 용접 와이어(50)가 주입되고, 상기 용접 토치(20)와 상기 용접 와이어(50)와의 일직선상에 전방으로 소정의 거리만큼 이격되어 레이저 광을 방출하는 레이저 다이오드(30)가 장착되어 있다. 상기 레이저 다이오드(30)의 전방에는 일정한 경사를 가지는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(10)가 장착되어 있다. 상기 레이저 다이오드(30)에서 용접선(60) 방향으로 레이저 광(40)을 주사하고, 상기 용접선(60)에 반사된 후 다시 카메라(10)로 촬영된다. As shown in FIG. 1, in the conventional laser vision sensor, a welding wire 50 is injected from a front surface of the welding torch 20, and a predetermined forward direction is provided on a straight line between the welding torch 20 and the welding wire 50. Equipped with a laser diode 30 that emits laser light spaced apart by a distance of. A charge coupled device (CCD) camera 10 having a predetermined tilt is mounted in front of the laser diode 30. The laser diode 30 is scanned by the laser diode 30 in the direction of the welding line 60, is reflected by the welding line 60, and then photographed by the camera 10.

액화 천연가스 파이프는 재질이 스테인리스 강이므로 대부분 티그(TIG) 용접을 이용한다. 티그(TIG) 용접이란 텅스텐 불활성 가스 용접으로, 용융점이 가장 높은 텅스텐 전극과 모재 사이에 아크를 일으키고, 용접 중 산화, 질화를 막기 위해 아르곤 가스로 용접부를 보호하는 용접이다.Liquefied natural gas pipes are made of stainless steel, so most of them use TIG welding. TIG welding is a tungsten inert gas welding, in which an arc is generated between a tungsten electrode having a highest melting point and a base metal, and the welding is protected by argon gas to prevent oxidation and nitriding during welding.

본 발명의 사상에 따른 용접기는 용접 와이어 주입기를 이용한 티그 용접기이며, 상기 용접기의 경우 외부에서 용접 와이어(50)를 주입해야만 하는 구조적인 특징을 가지고 있다. The welding machine according to the spirit of the present invention is a TIG welding machine using a welding wire injector, and the welding machine has a structural feature of injecting the welding wire 50 from the outside.

그러나 이와 같이 용접 와이어 주입기를 이용한 티그 용접에서는 용접 와이어의 간섭으로 인해 용접 토치와 레이저 비전 시스템의 이격이 크므로 실시간에 가까운 용접선 추적이 불가능하며 용접불량의 가능성이 높아지는 문제점이 존재한다.However, in the TIG welding using the welding wire injector, the separation between the welding torch and the laser vision system is large due to the interference of the welding wire, and thus, there is a problem in that it is impossible to trace the weld line in near real time and the possibility of welding failure increases.

도 2는 종래 레이저 비젼 시스템을 통하여 파이프의 용접선을 촬영한 데이터의 모습을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a state of data photographing a weld line of a pipe through a conventional laser vision system.

도 2를 참조하면, 가운데 볼록하게 튀어나온 부분이 용접이 이루어진 비드 영역이며, 상기 비드 영역을 제외한 수평으로 평행한 부분은 용접이 이루어지지 않는 영역이다. 따라서, 상기 비드 영역과 비용접 영역의 경계가 명확하게 인식되어야만 용접 부분에 대한 정확한 데이터가 획득될 수 있다. 그러나, 이미지 프로세싱 과정을 거치지 않은 용접선 데이터는 그 경계 부분이 노이즈로 인하여 명확하게 인식되지 않으며, 따라서 용접 불량이 발생할 확률도 그 만큼 높아지게 된다. Referring to FIG. 2, a convex protruding portion is a bead region in which welding is performed, and a horizontally parallel portion except for the bead region is a region in which welding is not performed. Therefore, the boundary between the bead area and the non-contact area must be clearly recognized so that accurate data on the welded portion can be obtained. However, the weld line data which has not undergone the image processing process is not clearly recognized due to the noise due to the noise, and thus the probability of welding defects is increased accordingly.

보다 상세히, 도 2는 스테인리스 강으로 이루어진 파이프의 그루브(groove)에 레이저 광원을 조사하고 반사된 광을 밴드 패스 필터(Band pass filter)를 거쳐 흑백 CCD 카메라로 획득된 영상을 도시한 도면이다. 상기 흑백 영상을 이용하여 그루브 형상과 용접선에 대한 정보를 추출하게 되는데 상기 흑백 영상만으로 용접선 추적에 관한 정보를 추출하는 경우 용접 아크(arc), 레이저 띠의 난반사 현상 등과 같은 외부 노이즈를 충분히 제거할 수 없다. 따라서, 상기 흑백 영상을 아무런 프로세싱 없이 사용하는 경우 잘못된 용접선 추적 정보를 추출하게 되므로 이미지 프로세싱(image preprocessing)이 요구된다.In more detail, FIG. 2 is a view illustrating an image obtained by irradiating a laser light source to a groove of a pipe made of stainless steel and reflecting the light through a band pass filter to a monochrome CCD camera. The black and white image is used to extract information about the groove shape and the weld line. When extracting the information about the weld line tracking using only the black and white image, external noise such as a welding arc and a diffused reflection of the laser strip can be sufficiently removed. none. Therefore, when the black and white image is used without any processing, wrong welding line tracking information is extracted, so image preprocessing is required.

도 3 및 도 4는 종래 이미지 프로세싱 과정을 통하여 획득된 용접선 추적 데 이터를 도시한 도면이다.3 and 4 illustrate weld line tracking data obtained through a conventional image processing process.

도 3을 참조하면, 종래 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 과정으로는 흑백 레벨(gray level)에서 임의의 문턱값(Threshold Value)을 설정하고 배경(Background)과 레이저 띠(Laser Stripe)를 분리하는 방법이 사용되었으나, 이러한 방법은 파이프가 스테인리스 강으로 이루어진 까닭에 레이저 띠의 난반사 현상을 방지할 수 없으며, 이로 인하여 잘못된 용접선 추적 정보를 추출할 가능성이 존재하게 된다.Referring to FIG. 3, a conventional image processing process for welding seam tracking may include setting a threshold value at a gray level and separating a background from a laser stripe. Although this method is used, since the pipe is made of stainless steel, it is not possible to prevent the diffuse reflection of the laser strip, which leads to the possibility of extracting false weld tracking information.

도 4을 참조하면, 도 3에 도시된 용접선의 중심을 0이라 하고 비드의 좌우 방향 거리를 Y축으로 표현하면, 각각 좌우 5, -5 위치에서 용접 영역과 비용접 영역에 대한 경계가 나타남을 알 수 있다. X축은 용접선 추적 과정이 이루어지는 시간축이다. 시간의 변화에 따라 용접 영역과 비용접 영역의 경계 지점이 명확하게 구분될 때 보다 선명한 용접선 추적이 가능하나, 도 4에 도시된 데이터의 경우 실제 비드의 경계 지점 외에도 엉뚱한 지점에 잘못된 용접선 정보가 나타남을 알 수 있다. 보다 정확한 용접선 추적을 위하여 상기 잘못된 용접선 정보를 제거할 수 있는 방안의 마련이 요구된다.Referring to FIG. 4, when the center of the weld line illustrated in FIG. 3 is referred to as 0 and the left and right distances of the beads are represented by the Y axis, boundaries of the welded and non-welded regions appear at left and right 5 and -5 positions, respectively. Able to know. The X axis is the time axis in which the weld seam tracking process takes place. When the boundary points of welded areas and non-welded areas are clearly distinguished according to the change of time, sharper weld line tracking is possible. However, in the case of the data shown in FIG. 4, incorrect weld line information appears at the wrong point in addition to the boundary point of the actual bead. It can be seen. In order to more accurately weld seam tracking, there is a need to prepare a method for removing the wrong weld seam information.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래 이진화 영상 처리를 통하여 제거할 수 없는 노이즈를 제거하여 보다 선명한 용접선을 획득할 수 있는 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and provides an image processing method for welding seam tracking that can obtain a clearer weld seam by removing noise that cannot be removed through conventional binarization image processing. For the purpose of

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 용접선 추적을 위한 레이저 비전 센서를 이용함에 있어 레이저 광원의 난반사로 인한 영상 노이즈를 제거하고 이미지 프로세싱 과정을 거쳐 원 데이터로부터 부적합한 용접선 정보를 제거하는 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법으로서, 스테인리스 강으로 이루어진 파이프의 그루브(groove)에 레이저 광원을 조사하고, 반사된 광을 밴드 패스 필터(Band pass filter)에 통과시킨 후 흑백 CCD 카메라로 원 데이터(Raw Data)를 획득하는 단계; 상기 원 데이터를 흑백 레벨(gray level)에서 임의의 문턱값(Threshold Value)을 설정하고 배경(Background)과 레이저 띠(Laser Stripe)를 분리하여 이진화 영상으로 변환하는 단계; 상기 레이저 띠(Laser Stripe)의 평균 폭을 계산하는 단계; 상기 레이저 띠의 중심점(Center Point)을 추출하는 단계; 상기 레이저 띠의 중심점을 기준으로 평균 폭 이상의 용접선 영역을 노이즈로 취급하여 제거하는 단계; 상기 노이즈가 제거된 영상을 획득하는 단계; 용접선 정보를 추출하는 단계;를 포함하는 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention uses a laser vision sensor for welding seam tracking weld line to remove the image noise due to the diffuse reflection of the laser light source and to remove inappropriate welding line information from the raw data through the image processing process Image processing method for tracking, which irradiates a laser light source to a groove of a stainless steel pipe, passes the reflected light through a band pass filter, and then uses raw data with a black and white CCD camera. Obtaining; Setting an original threshold value at a gray level and converting the original data into a binary image by separating a background and a laser stripe; Calculating an average width of the laser stripe; Extracting a center point of the laser strip; Treating and removing a weld line area of an average width or more based on the center point of the laser strip as noise; Obtaining an image from which the noise is removed; And extracting weld line information. The method provides an image processing method for welding line tracking.

본 발명은 종래 이진화 영상 처리를 통하여 제거할 수 없는 노이즈를 제거하여 보다 선명한 용접선을 획득할 수 있는 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing an image processing method for welding seam tracking that can obtain a clearer seam by removing noise that cannot be removed through conventional binarization image processing.

본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the advantages of the operability of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 5는 본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이다.5 is a view showing an embodiment of a laser vision system for welding seam tracking according to the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 토치(110)로부터 용접방향으로 이격되어 용접선(142)을 기준으로 양측에 두 개의 광 발생기(120)가 위치한다. 이때 광 발생기(120)로는 레이저 다이오드를 사용한다. 상기 레이저 다이오드에서 출력되는 빛은 자체의 발산(Divergence)을 가지고 있어서 직접 사용하기 어렵다. 이러한 이유로 비구면 렌즈와 여러 가지 렌즈를 사용하여 시준광(Collimate Beam)을 만들고, 이를 이용하여 선광(Line Beam)을 만들어 내어 사용한다. 상기 두 개의 레이저 다이오드(120)는 피용접물인 파이프(140)에 레이저 광(122)을 주사한다. 이때 상기 두 레이저 광(122)은 용접선(142)을 따라 주입되는 용접 와이어(130)를 중심으로 중첩되는 부분을 가진다. 이로 인하여 단일 광원에서 용접 와이어에 의한 간섭이 생기던 것을 회피할 수 있게 되는 것이다. 상기 카메라(100)는 두 개의 레이저 다이오드(120)로부터 용접방향으로 이격되며, 상기 토치(110)와 평행하게 위치한다. 그리고 상기 카메라(100)의 하부에는 광학 미러(102)가 경사지게 장착된다. 또 다른 실시예로 카메라를 경사지게 장착하여도 무방하다.As shown in FIG. 5, two light generators 120 are positioned at both sides of the welding line 142 and spaced apart from the torch 110 in the welding direction. In this case, a laser diode is used as the light generator 120. The light output from the laser diode has its own divergence and thus is difficult to use directly. For this reason, collimated beams are made by using aspherical lenses and various lenses, and line beams are generated by using them. The two laser diodes 120 scan the laser light 122 into the pipe 140 to be welded. At this time, the two laser light 122 has a portion overlapping with respect to the welding wire 130 is injected along the welding line 142. This makes it possible to avoid the interference caused by the welding wire in a single light source. The camera 100 is spaced apart from the two laser diodes 120 in the welding direction and positioned in parallel with the torch 110. The optical mirror 102 is inclinedly mounted on the lower portion of the camera 100. In another embodiment, the camera may be mounted obliquely.

분리각은 레이저 다이오드(120)로부터 방출된 레이저 광과 상기 레이저 광이 파이프에 반사되어 진행하는 경로 사이의 각도를 의미한다. 상기 분리각이 클수록 그루브(Groove)의 형상이 뚜렷하게 나타나 카메라(100)의 영상 처리가 좋아진다. 다만, 광학 미러(102) 없이 분리각을 키우기 위해선 상기 카메라(100)의 설치 각도를 키워야만 한다. 그러나 이로 인해 상기 레이저 비전 시스템의 크기가 증가하므로 카메라(100)의 수직형 설치와 입사각의 변화를 주기 위한 광학 미러(102)를 이용하는 것이 효과적이다.The separation angle refers to the angle between the laser light emitted from the laser diode 120 and the path through which the laser light is reflected by the pipe. As the separation angle is larger, the shape of the groove is more pronounced, thereby improving image processing of the camera 100. However, in order to increase the separation angle without the optical mirror 102, the installation angle of the camera 100 must be increased. However, this increases the size of the laser vision system, it is effective to use the optical mirror 102 for the vertical installation of the camera 100 and to change the incident angle.

상기 광학 미러(102)의 전면에는 보호유리(104)가 장착된다. 이는 상기 광학 미러(102))나 상기 카메라(100)의 렌즈가 용접시 손상되는 것을 막아주는 역할을 하며, 상기 레이저 광이 투과할 수 있는 보통의 투명 유리를 사용하는데, 투명의 열강화 플라스틱을 사용하여도 무방하다. The protective glass 104 is mounted on the front surface of the optical mirror 102. This serves to prevent the optical mirror 102 or the lens of the camera 100 from being damaged during welding, and uses a normal transparent glass through which the laser light can pass. You may use it.

도 6은 도 5에 도시된 일 실시예를 도시한 측면도이다.FIG. 6 is a side view illustrating one embodiment shown in FIG. 5.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 토치(110)를 기준으로 상기 레이저 비전 시스템은 대칭적으로 반대편에 또 하나의 레이저 비전 시스템을 포함하는 형태를 가진다. As shown in FIG. 6, the laser vision system based on the torch 110 has a form that includes another laser vision system symmetrically opposite.

원형의 액화 천연가스 파이프(140)를 용접하기 위해서 용접기의 용접 경로는 한 방향으로의 단 한 번의 회전으로만 이루어지는 것이 아니다. 용접의 품질 향상을 위해서 아래에서 위로 이동하면서 용접을 하는 것이 권장되고 있다. 왜냐하면, 위에서 아래로 이동하며 용접을 하는 경우, 고온에 녹은 용재가 아래로 흘러 내려 비드의 불량이 생길 가능성이 높기 때문이다. 이러한 이유로 아래에서 위로 이동하 며 용접을 하는데, 때문에 상기와 같은 원형 파이프(140)에서는 1회전만으로 용접이 끝나지지 않는다. 즉, 원형 파이프(140)에서는 최하단점과 최상단점으로 이분해서 먼저 시계방향으로 최하단점에서 최상단점까지 반원을 이동하며 용접을 하고, 다시 반 시계방향으로 이동하여 최하단점으로 복귀한다. 그리고 난 다음에는 반 시계 방향으로 최하단점에서 최상단점까지 반원을 이동하며 용접을 하고, 다시 시계방향으로 이동하여 최하단점으로 복귀하는 용접 경로를 가지는 것이다. 또 다른 실시 예로서 상기와 역순으로 용접이 이루어져도 무방하다.In order to weld the circular liquefied natural gas pipe 140, the welding path of the welder does not consist of only one rotation in one direction. It is recommended to weld from bottom to top to improve the quality of the weld. This is because, in the case of welding while moving from the top to the bottom, the melted material at high temperature flows downward, and there is a high possibility of defects in the beads. For this reason, the welding is moved from the bottom to the top, because the round pipe 140 as described above does not end the welding by only one revolution. That is, in the circular pipe 140, it is divided into the lowest end and the highest end, and the welding is performed by moving the semicircle from the lowest end to the highest end in the clockwise direction first, and then moving back in the counterclockwise direction to return to the lowest end point. Then, we weld with the semicircle moving from the lowest end to the highest end in the counterclockwise direction, and then moving back clockwise to return to the lowest end. As another embodiment, welding may be performed in the reverse order to the above.

상기와 같은 용접 경로를 가지기 위해서는, 양방향 중 임의의 방향으로 이동할 경우에도 용접선을 센싱할 수 있도록, 상기 토치(110)의 양방향에 레이저 비전 시스템이 두 개가 장착된다.In order to have the welding path as described above, two laser vision systems are mounted in both directions of the torch 110 so that the welding line can be sensed even when moving in any direction in both directions.

도 7은 본 발명의 사상에 따른 이미지 프로세싱 과정을 설명하는 플로우 차트이다.7 is a flowchart illustrating an image processing process according to the spirit of the present invention.

도 7을 참조하면, 먼저 스테인리스 강으로 이루어진 파이프의 그루브(groove)에 레이저 광원을 조사하고, 반사된 광을 밴드 패스 필터(Band pass filter)에 통과시킨 후 흑백 CCD 카메라로 원 데이터(Raw Data)를 획득한다(S100). 이후 상기 원 데이터를 흑백 레벨(gray level)에서 임의의 문턱값(Threshold Value)을 설정하고 배경(Background)과 레이저 띠(Laser Stripe)를 분리하여 이진화 영상으로 변환시킨다(S110). 다음으로 레이저 띠(Laser Stripe)의 평균 폭을 계산하고(S120), 레이저 띠의 중심점(Center Point)을 추출한다(S130). 다음으로 상기 레이저 띠의 중심점을 기준으로 평균 폭 이상의 용접선 영역을 노이즈로 보고 제거한다(S140). 이후 상기 노이즈가 제거된 영상을 획득하고(S150), 용접선 정보를 추출하게 된다(S160).Referring to FIG. 7, first, a laser light source is irradiated to a groove of a pipe made of stainless steel, and the reflected light is passed through a band pass filter, and then raw data is transferred to a black and white CCD camera. Obtain (S100). Thereafter, the raw data is set to a threshold value at a gray level, and the background and the laser stripe are separated and converted into a binary image (S110). Next, the average width of the laser stripe is calculated (S120), and the center point of the laser stripe is extracted (S130). Next, the weld line region having an average width or more based on the center point of the laser strip is removed as noise (S140). Thereafter, the image from which the noise is removed is obtained (S150), and the weld line information is extracted (S160).

도 8 및 도 9는 본 발명의 사상에 따른 이미지 프로세싱 과정을 통하여 획득된 용접선 추적 데이터를 도시한 도면이다.8 and 9 illustrate weld line tracking data obtained through an image processing process according to the inventive concept.

도 8을 참조하면, 도 7에서 설명한 바와 같이 본 발명의 사상에 따른 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 과정을 통하여 도 3에 도시된 종래 용접선 추적 데이터에 비하여 용접 영역과 비용접 영역의 경계가 뚜렷한 용접선 데이터를 얻을 수 있다. 즉, 레이저 띠의 난반사 현상으로 인한 노이즈를 상당 부분 제거하고 보다 선명한 영상으로 용접선에 대한 정보를 추출할 수 있게 되었다.Referring to FIG. 8, as described with reference to FIG. 7, weld line data having a distinct boundary between a welded area and a non-welded area as compared with the conventional weld line tracking data shown in FIG. 3 through an image processing process for weld line tracking according to the spirit of the present invention. Can be obtained. In other words, the noise caused by the diffuse reflection of the laser strips can be largely removed and information about the weld line can be extracted with a clearer image.

도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 용접선의 중심을 0이라 하고 비드의 좌우 방향 거리를 Y축으로 표현하면, 각각 좌우 5, -5 위치에서 용접 영역과 비용접 영역에 대한 경계가 나타남을 알 수 있다. X축은 용접선 추적 과정이 이루어지는 시간축이다. 도 9에 도시된 데이터가 도 4에 도시된 데이터에 비하여 시간의 변화에 따라 용접 영역과 비용접 영역의 경계 지점을 명확하게 구분하고 있음을 알 수 있다. 이는 곧 도 4에 도시된 데이터를 이용하는 것 보다 상기 9에 도시된 용접 데이터를 이용할 때에 보다 선명한 용접선 추적이 가능함을 의미한다Referring to FIG. 9, when the center of the weld line illustrated in FIG. 8 is referred to as 0 and the left and right distances of the beads are represented by the Y axis, boundaries of the welded and non-welded regions appear at the left and right 5 and -5 positions, respectively. Able to know. The X axis is the time axis in which the weld seam tracking process takes place. It can be seen that the data shown in FIG. 9 clearly distinguishes the boundary point between the welded area and the non-welded area according to the change of time compared to the data shown in FIG. This means that a sharper weld seam tracking is possible when using the welding data shown in FIG. 9 than using the data shown in FIG.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정 한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명은 종래 이진화 영상 처리를 통하여 제거할 수 없는 노이즈를 제거하여 보다 선명한 용접선을 획득할 수 있는 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing an image processing method for welding seam tracking that can obtain a clearer seam by removing noise that cannot be removed through conventional binarization image processing.

Claims (1)

용접선 추적을 위한 레이저 비전 센서를 이용함에 있어 레이저 광원의 난반사로 인한 영상 노이즈를 제거하고 이미지 프로세싱 과정을 거쳐 원 데이터로부터 부적합한 용접선 정보를 제거하는 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법으로서,An image processing method for welding seam tracking that removes image noise due to diffuse reflection of a laser light source and removes inappropriate welding seam information from raw data by using a laser vision sensor for welding seam tracking. 스테인리스 강으로 이루어진 파이프의 그루브(groove)에 레이저 광원을 조사하고, 반사된 광을 밴드 패스 필터(Band pass filter)에 통과시킨 후 흑백 CCD 카메라로 원 데이터(Raw Data)를 획득하는 단계;Irradiating a laser light source to a groove of a pipe made of stainless steel, passing the reflected light through a band pass filter, and obtaining raw data with a monochrome CCD camera; 상기 원 데이터를 흑백 레벨(gray level)에서 임의의 문턱값(Threshold Value)을 설정하고 배경(Background)과 레이저 띠(Laser Stripe)를 분리하여 이진화 영상으로 변환하는 단계;Setting an original threshold value at a gray level and converting the original data into a binary image by separating a background and a laser stripe; 상기 레이저 띠(Laser Stripe)의 평균 폭을 계산하는 단계;Calculating an average width of the laser stripe; 상기 레이저 띠의 중심점(Center Point)을 추출하는 단계;Extracting a center point of the laser strip; 상기 레이저 띠의 중심점을 기준으로 평균 폭 이상의 용접선 영역을 노이즈로 취급하여 제거하는 단계;Treating and removing a weld line area of an average width or more based on the center point of the laser strip as noise; 상기 노이즈가 제거된 영상을 획득하는 단계; 및Obtaining an image from which the noise is removed; And 용접선 정보를 추출하는 단계를 포함하는 용접선 추적을 위한 이미지 프로세싱 방법.Extracting weld line information.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100940542B1 (en) 2007-12-28 2010-02-10 삼성중공업 주식회사 The method of exclusion spatter image in Laser Vision System
KR101220878B1 (en) 2011-05-30 2013-01-11 대우조선해양 주식회사 Method for image processing of laser vision system
CN103942783A (en) * 2014-04-01 2014-07-23 同济大学 Method for calculating rock gap information
CN106447715A (en) * 2016-01-29 2017-02-22 北京建筑大学 Plane reflection target central point position extraction method for laser radar
KR101913705B1 (en) * 2017-02-28 2018-11-01 홍익대학교 산학협력단 Method and apparatus for measuring depth of materials attached to cylinder using line laser
CN109186555A (en) * 2018-10-16 2019-01-11 凌云光技术集团有限责任公司 A kind of Polaroid system and method for laser ablation terminal shell PVD coating
CN109859177A (en) * 2019-01-17 2019-06-07 航天新长征大道科技有限公司 Industrial x-ray image assessment method and device based on deep learning
CN110773842A (en) * 2019-10-21 2020-02-11 大族激光科技产业集团股份有限公司 Welding positioning method and device
CN114043080A (en) * 2021-11-22 2022-02-15 吉林大学 Intelligent laser welding treatment method for stainless steel
KR102376688B1 (en) 2020-11-04 2022-03-22 한국생산기술연구원 Slope reflection image noise processing method
WO2022116218A1 (en) * 2020-12-05 2022-06-09 浙江大学 Method for extracting line-structured laser center for complex surface

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100940542B1 (en) 2007-12-28 2010-02-10 삼성중공업 주식회사 The method of exclusion spatter image in Laser Vision System
KR101220878B1 (en) 2011-05-30 2013-01-11 대우조선해양 주식회사 Method for image processing of laser vision system
CN103942783A (en) * 2014-04-01 2014-07-23 同济大学 Method for calculating rock gap information
CN106447715B (en) * 2016-01-29 2019-03-22 北京建筑大学 Plane reflection Target Center point position extracting method for laser radar
CN106447715A (en) * 2016-01-29 2017-02-22 北京建筑大学 Plane reflection target central point position extraction method for laser radar
KR101913705B1 (en) * 2017-02-28 2018-11-01 홍익대학교 산학협력단 Method and apparatus for measuring depth of materials attached to cylinder using line laser
CN109186555A (en) * 2018-10-16 2019-01-11 凌云光技术集团有限责任公司 A kind of Polaroid system and method for laser ablation terminal shell PVD coating
CN109186555B (en) * 2018-10-16 2021-05-14 凌云光技术股份有限公司 One-time imaging system and method for removing PVD (physical vapor deposition) coating of terminal shell by laser
CN109859177A (en) * 2019-01-17 2019-06-07 航天新长征大道科技有限公司 Industrial x-ray image assessment method and device based on deep learning
CN109859177B (en) * 2019-01-17 2023-03-10 航天新长征大道科技有限公司 Deep learning-based industrial ray image evaluation method and device
CN110773842A (en) * 2019-10-21 2020-02-11 大族激光科技产业集团股份有限公司 Welding positioning method and device
KR102376688B1 (en) 2020-11-04 2022-03-22 한국생산기술연구원 Slope reflection image noise processing method
WO2022116218A1 (en) * 2020-12-05 2022-06-09 浙江大学 Method for extracting line-structured laser center for complex surface
CN114043080A (en) * 2021-11-22 2022-02-15 吉林大学 Intelligent laser welding treatment method for stainless steel
CN114043080B (en) * 2021-11-22 2024-01-26 吉林大学 Intelligent laser welding treatment method for stainless steel

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