KR100912905B1 - Method for controling welding robot - Google Patents

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KR100912905B1
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성기은
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Abstract

용접 로봇 제어 방법이 개시된다. 원자로 헤드와 CRDM(Control Rod Driving Mechanism) 노즐의 접합 부위에서 보수 용접 부위를 인식하는 레이저 비전 센서에 있어서, 두 개의 레이저 모듈은 노즐의 접합 부위에 레이저빔을 조사하고 촬상 모듈은 두 개의 레이저 모듈 사이에 위치하여 노즐의 접합 부위로부터 반사된 레이저빔을 촬상하여 영상을 결상한다. 용접 로봇 제어 장치는 레이저 비전 센서를 이용하여 검출한 노즐의 접합 부위의 영상에서 난반사에 의한 영상 왜곡을 제거하여 보수용 로봇을 제어하기 위한 거리 정보를 산출한다. 레이저 비전 센서, 그리고, 이를 이용한 용접 로봇 제어 장치 및 방법에 의하면, CRDM 노즐의 위치에 따라 달라지는 원자로 헤드 경사면의 형상을 신속하게 측정할 수 있으며, EDM(Electrical Discharge Machining) 가공면의 난반사에도 강인하게 정확한 용접 궤적을 생성할 수 있다.A welding robot control method is disclosed. In a laser vision sensor that recognizes a repair weld at a junction between a reactor head and a control rod driving mechanism (CRDM) nozzle, two laser modules irradiate a laser beam at the junction of the nozzle and an imaging module is located between the two laser modules. The image is imaged by imaging the laser beam reflected from the joining portion of the nozzle. The welding robot control apparatus calculates distance information for controlling the repairing robot by removing image distortion due to diffuse reflection from the image of the junction portion of the nozzle detected using the laser vision sensor. According to the laser vision sensor and the welding robot control apparatus and method using the same, it is possible to quickly measure the shape of the reactor head inclined plane depending on the position of the CRDM nozzle, and robustly to the diffuse reflection of the EDM (Electrical Discharge Machining) machining surface. Accurate welding trajectories can be created.

레이저 비전 센서, 원자로 헤드, CRDM 노즐, 용접 Laser vision sensor, reactor head, CRDM nozzle, welding

Description

용접 로봇 제어방법{Method for controling welding robot}Welding robot control method {Method for controling welding robot}

도 1은 통상의 원자로 헤드의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional reactor head,

도 2는 본 발명에 따른 레이저 비전 센서에 대한 바람직한 일 실시예의 내부 구성도,2 is an internal configuration of a preferred embodiment of a laser vision sensor according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 레이저 비전 센서의 레이저빔의 경로의 일예의 도시한 사시도,3 is a perspective view showing an example of a path of a laser beam of a laser vision sensor according to the present invention;

도 4는 용접 부위의 경사면에 따른 본 발명에 따른 레이저 비전 센서의 레이저 소스를 선택하는 방법을 도시한 도면,4 is a view showing a method of selecting a laser source of the laser vision sensor according to the present invention according to the inclined surface of the welding portion,

도 5는 본 발명에 따른 용접 로봇 제어 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도, 그리고,5 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a welding robot control apparatus according to the present invention, and

도 6은 본 발명에 따른 용접 로봇 제어 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the welding robot control method according to the present invention.

본 발명은 원자로 헤드와 CRDM 노즐의 접합 부위를 인식하는 레이저 비전 센서를 이용한 용접 로봇 제어 방법 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사능 오염 구역에 해당되는 원자로 헤드와 CRDM 노즐의 접합 부위 즉, J-그루브 부위에 대한 보수 용접을 자동적으로 수행할 수 있는 용접 로봇 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a welding robot control method using a laser vision sensor that recognizes a junction between a reactor head and a CRDM nozzle, and more particularly, a junction portion of a reactor head and a CRDM nozzle corresponding to a radioactive contamination zone, that is, a J-groove portion. It relates to a welding robot control method that can automatically perform repair welding for.

일반적으로, 원자로의 제어봉 구동장치(CRDM, Control Rod Drive Mechanism)는 전자기력을 이용하여 제어봉을 인출, 삽입시킴으로써 원자로의 핵반응을 제어하여 원자력 발전소의 전기적 출력을 조절하는 역할을 수행한다. In general, a control rod drive mechanism (CRDM) of a nuclear reactor controls the nuclear output of a nuclear power plant by controlling nuclear reactions of a nuclear reactor by drawing and inserting control rods by using electromagnetic force.

도 1은 통상의 원자로 헤드의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional reactor head.

도 1을 참조하면, 제어봉 구동장치(102)는 원자로 헤드(101) 상부에 설치되는데 상기 제어봉 구동장치(102)의 하단부에는 CRDM 노즐(103)이 구비되어 있어 상기 CRDM 노즐(103)을 통해 실질적인 제어봉의 인출 및 삽입이 이루어진다. 한편, 상기 CRDM 노즐(103)과 원자로 헤드(101)의 접합 부위는 소정 형상을 띠고 있는데 이를 통상, J-그루브(groove) 부위(104)라 칭하며 상기 J-그루브 부위 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접에 의해 상기 CRDM 노즐과 원자로 헤드의 접합을 기하고 있다.Referring to FIG. 1, the control rod drive device 102 is installed on an upper portion of the reactor head 101, and a CRDM nozzle 103 is provided at a lower end of the control rod drive device 102 so that the control rod drive device 102 may be substantially disposed through the CRDM nozzle 103. Withdrawal and insertion of the control rod is made. On the other hand, the junction portion of the CRDM nozzle 103 and the reactor head 101 has a predetermined shape, which is commonly referred to as a J-groove region 104, and the J-groove TIG (Tungsten Inert Gas) welding The CRDM nozzle and the reactor head are joined together.

그런데, 원자력 발전소의 장기간 운전시 상기 J-그루브 부위에 응력에 의한 부식 및 균열 현상(SCC, Stress Corrosion Cracking)이 발생되는 문제가 있다. 이에 따라, 상기 J-그루브 부위에 대한 보수 용접이 요구되나 원자로 헤드 내부는 방사능 오염 구역이기 때문에 보수 용접이 용이하게 진행되지 못하고 있다.However, there is a problem in that stress corrosion corrosion (SCC) occurs in the J-groove during long-term operation of a nuclear power plant. Accordingly, repair welding of the J-groove is required, but the repair welding is not easily performed because the inside of the reactor head is a radioactive contamination zone.

따라서 원자로 헤드 CRDM 노즐 접합부 보수 용접을 원격으로 또는 자동으로 수행되어야 한다. 이를 위해 원격으로 용접 대상물의 형상을 인식하고 용접 궤적을 생성하는 3차원 센서가 필요하다. 이러한 센서는 보수용 로봇에 장착 가능할 수 있도록 소형이고 가벼워야 하며, 노즐 사이로 회전 운동이 가능한 형상을 가져야 한다. 또한 노즐의 위치에 따라 달라지는 원자로 헤드 경사면의 형상 측정이 가능해야 하며, EDM(Electrical Discharge Machining) 가공면의 난반사에도 강인하게 정확한 용접 궤적을 생성해야 한다.Therefore, the reactor head CRDM nozzle joint repair welding must be performed remotely or automatically. This requires a three-dimensional sensor that remotely recognizes the shape of the welding object and generates a welding trajectory. These sensors must be compact and light enough to be able to be mounted on a repair robot and have a shape that allows rotational movement between nozzles. In addition, it is necessary to measure the shape of the reactor head inclined plane depending on the position of the nozzle and to generate a robust and accurate welding trajectory even in the diffuse reflection of the electric discharge machining (EDM) machining surface.

원자로 헤드 CRDM 노즐 손상의 보수에 관한 종래 기술로 미국 등록특허번호 제6,211,482, 국내 특허로는 등록번호 제10-0598353호 및 제10-0500973호가 있다.Prior arts relating to repair of reactor head CRDM nozzle damage include US Patent Nos. 6,211,482 and Korean Patent Nos. 10-0598353 and 10-0500973.

종래의 미국 등록특허 제6,211,482는 원자로 헤드 CRDM 노즐 내면의 손상 부분을 방전 가공으로 제거하고, 제거된 부분을 레이저 용접으로 보수하는 것에 관한 것으로 방사능 오염 구역에서 적용할 수 있는 보수 방법을 제시하고 있다. 그러나 용접 궤적 자동 생성에 관한 구체적인 내용은 제시하고 있지 않는 한계가 있다.Conventional US Patent No. 6,211,482 relates to the removal of damaged parts of the reactor head CRDM nozzle inner surface by discharge machining, and to repair the removed parts by laser welding, and proposes a repair method applicable in the radioactive contamination zone. However, there is a limit that does not present specific details about automatic generation of welding trajectories.

또한 종래의 국내 등록특허 제10-0598353호는 원자로 헤드와 제어부 구동 장치 노즐의 접합 부위를 보수하는 자동화 방법과 그 장비에 관한 기술로서, 접합 부위는 인식하는 3차원 비전 센서를 개시하고 있다. 그러나 개시된 3차원 비전 센서의 구체적인 방식과 형태 등이 제시되어 있지 않는 한계가 있다.In addition, Korean Patent No. 10-0598353 discloses a three-dimensional vision sensor that recognizes a joint part as a technology related to an automated method and equipment for repairing a joint part of a reactor head and a controller driving device nozzle. However, there is a limit in which the specific method and shape of the disclosed 3D vision sensor are not presented.

또한 종래의 국내 등록특허 제10-0500973호는 스케닝 타입의 레이저 비전 센서를 사용한 용접선 추적에 관한 기술로서, 레이저로부터 생성된 레이저빔을 레이저 반사경, 스캐닝 반사경을 통해 순차적으로 반사시키고 레이저 스폿을 따라 용접 부재에 조사하는 레이저 비전 센서를 개시하고 있다. 그러나 종래의 국내 등록특허 제10-0500973호는 거울 구동부가 추가되기 때문에 구조적으로 복잡하고, 이에 따라 레이저 비전 센서의 부피와 무게가 커져 작업 공간이 협소한 경우에는 적용이 불가능한 문제점이 있다.In addition, Korean Patent No. 10-0500973 is a technology related to welding seam tracking using a scanning type laser vision sensor, which sequentially reflects a laser beam generated from a laser through a laser reflector and a scanning reflector, and then welds it along a laser spot. The laser vision sensor which irradiates a member is disclosed. However, the conventional Korean Patent No. 10-0500973 is structurally complicated because the mirror driving unit is added, and thus there is a problem in that it is not applicable when the working space is narrow due to the increased volume and weight of the laser vision sensor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 CRDM 노즐의 위치에 따라 달라지는 원자로 헤드 경사면의 형상을 신속하게 측정하는 용접 로봇 제어 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a welding robot control method for rapidly measuring a shape of a reactor head inclined surface that varies depending on a position of a CRDM nozzle.

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본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 EDM(Electrical Discharge Machining) 가공면의 난반사에도 강인하게 정확한 용접 궤적을 생성하는 용접 로봇 제어 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a welding robot control method for generating a strongly accurate welding trajectory even in the diffuse reflection of the EDM (Electrical Discharge Machining) processing surface.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 용접 로봇 제어 장치는, 원자로 헤드와 CRDM(Control Rod Driving Mechanism) 노즐의 접합 부위 보수 용접을 제어하는 제어장치에 있어서, 레이저빔을 생성하는 레이저 소스와, 상기 생성된 레이저빔을 집속하는 초점 렌즈와, 상기 집속된 레이저빔을 선 형태로 구조화시키는 구조광 렌즈와, 상기 구조화된 레이저빔을 상기 노즐의 접합 부위로 조사되도록 초점을 조절하는 반사 거울을 포함하여 이루어진 두 개의 레이저 모듈과 상기 두 개의 레이저 모듈 사이에 위치하여 노즐의 접합부위로부터 반사된 레이저 빔을 촬상하여 영상을 결상하는 촬상모듈로 이루어져 보수 용접 부위 영상을 검출하는 레이저 비전 센서; 및 상기 레이저 비전 센서의 레이저빔 조사를 제어하고, 상기 검출된 보수 용접 부위 영상으로부터 거리 정보를 산출하며, 상기 산출된 거리 정보를 기초로 보수용 로봇을 제어하는 제어부;를 구비한다.In order to achieve the above technical problem, a welding robot control device includes a laser source for generating a laser beam in a control device for controlling welding of a welded joint between a reactor head and a control rod driving mechanism (CRDM) nozzle, and generating the laser beam. A focusing lens for focusing the focused laser beam, a structured light lens for structuring the focused laser beam in a line shape, and a reflecting mirror for adjusting the focus so that the structured laser beam is irradiated to a junction portion of the nozzle. A laser vision sensor positioned between two laser modules and the two laser modules and configured to image an image by imaging an image of a laser beam reflected from a junction portion of a nozzle to detect an image of a repair welding portion; And a controller for controlling the laser beam irradiation of the laser vision sensor, calculating distance information from the detected repair welding portion image, and controlling a repair robot based on the calculated distance information.

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또한 상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 용접 로봇 제어 방법은, 서로 다른 방향에서 두 개의 레이저빔을 조사하여 보수 용접 부위 영상을 검출하는 레이저 비전 센서를 이용하여 원자로 헤드와 CRDM(Control Rod Driving Mechanism) 노즐의 접합 부위 보수 용접을 제어하는 제어 방법에 있어서, 상기 레이저 비전 센서의 회전을 제어하며 상기 두 개의 레이저빔을 상기 노즐의 접합 부위로 선택적으로 조사하는 레이저빔 조사단계; 상기 노즐의 접합 부위로부터 반사된 레이저빔을 촬상하여 영상을 결상하는 단계; 상기 결상된 영상으로부터 거리 정보를 산출하는 거리 정보 산출단계; 및 상기 산출된 거리 정보를 기초로 보수용 로봇을 제어하는 로봇 제어단계;를 갖는다.In addition, the welding robot control method for achieving the above technical problem, the reactor head and the CRDM (Control Rod Driving Mechanism) by using a laser vision sensor for detecting the repair welding site image by irradiating two laser beams from different directions A control method for controlling welding of a welding portion of a nozzle, comprising: a laser beam irradiation step of controlling rotation of the laser vision sensor and selectively irradiating the two laser beams to the bonding portion of the nozzle; Imaging the laser beam reflected from the junction portion of the nozzle to form an image; A distance information calculating step of calculating distance information from the formed image; And a robot control step of controlling the repairing robot based on the calculated distance information.

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이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 비전 센서, 그리고 이를 이용한 용접 로봇 제어 방법의 바람직한 실시 예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a laser vision sensor and a welding robot control method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 적용되는 레이저 비전 센서의 일 실시 예 내부 구성도이다.Figure 2 is an internal configuration diagram of an embodiment of a laser vision sensor applied to the present invention.

도 2를 참조하면, 레이저 비전 센서(200)는 케이스(201), 두개의 레이저 모듈(202, 203), 촬상 모듈(206) 및 보호 유리(207)를 구비한다.Referring to FIG. 2, the laser vision sensor 200 includes a case 201, two laser modules 202 and 203, an imaging module 206, and a protective glass 207.

케이스(201)는 두 개의 레이저 모듈(202, 203)을 각각 양측면에 내설할 수 있도록 구조화되어 있고, 촬상 모듈(206)을 두 개의 레이저 모듈(202, 203) 사이의 중앙부에 내설할 수 있도록 설계되어 있다. 여기서 각 레이저 모듈(202, 203)과 촬상 모듈(206)은 단일 형상으로 모듈화 되어 있어 사용 시 케이스(201)에 설치만 하면 바로 사용이 가능하도록 설계되어 있다. The case 201 is structured so that two laser modules 202 and 203 may be installed on both sides, respectively, and the imaging module 206 is designed to be installed in a central portion between the two laser modules 202 and 203. It is. Here, each of the laser modules 202 and 203 and the imaging module 206 is modularized into a single shape, and is designed to be used immediately if it is installed in the case 201.

보호 유리(207)는 케이스(201)에서 촬상 모듈(206)의 하측에 설치되며, 용접 중 발생하는 먼지, 용접 가스 등으로부터 촬상 모듈(206)을 보호한다. 보호 유리(207)의 일예로 보호용 납유리가 될 수 있다.The protective glass 207 is provided below the imaging module 206 in the case 201 and protects the imaging module 206 from dust, welding gas, etc. generated during welding. For example, the protective glass 207 may be a protective lead glass.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 비전 센서의 레이저빔의 경로의 일예의 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing an example of a path of a laser beam of the laser vision sensor according to the present invention.

도 3을 참조하면, 레이저 모듈(202, 203)은 노즐의 접합 부위(340)에 레이저빔을 조사한다. 이를 위해 레이저 모듈(202, 203)은 레이저 소스(310), 초점 렌즈(320), 구조광 렌즈(330) 및 반사 거울(204, 205)을 구비한다.Referring to FIG. 3, the laser modules 202 and 203 irradiate a laser beam to the bonding portion 340 of the nozzle. The laser module 202, 203 includes a laser source 310, a focus lens 320, a structured light lens 330, and reflective mirrors 204, 205.

레이저 소스(310)는 레이저빔을 생성하고 생성한 레이저빔을 초점 렌즈(320)에 투과한다. 초점 렌즈(320)는 투과된 레이저빔을 집속하여 구조광 렌즈(330)에 조사한다. 구조광 렌즈(330)는 조사된 레이저빔의 단면 형상을 점에서 선으로 변경하여 구조화시켜 반사 거울(204, 205)에 입사시킨다. 반사 거울(204, 205)은 입사된 레이저빔의 초점을 조절하여 노즐의 접합 부위(340)로 조사한다. The laser source 310 generates a laser beam and transmits the generated laser beam to the focus lens 320. The focus lens 320 focuses the transmitted laser beam and irradiates the structured light lens 330. The structured light lens 330 changes the cross-sectional shape of the irradiated laser beam from a point to a line to structure and enter the reflective mirrors 204 and 205. The reflecting mirrors 204 and 205 irradiate the bonding portion 340 of the nozzle by adjusting the focus of the incident laser beam.

촬상 모듈(206)은 노즐의 접합 부위(340)로부터 반사된 레이저빔을 촬상하여 영상을 결상한다. 이를 위한 촬상 모듈(206)은 밴드 패스 필터(350), 촬상 렌즈(360) 및 촬상 소자(370)를 구비한다.The imaging module 206 forms an image by imaging the laser beam reflected from the bonding portion 340 of the nozzle. The imaging module 206 includes a band pass filter 350, an imaging lens 360, and an imaging device 370.

밴드 패스 필터(350)는 노즐의 접합 부위(340)로부터 반사된 레이저빔을 대역 필터링하여 레이저 소스(310)가 생성한 레이저빔과 동일한 파장대의 레이저빔을 촬상 렌즈(360)로 조사한다. 촬상 렌즈(360)는 조사된 레이저빔을 촬상 소자(370)로 초점화하여 입사시킨다. 촬상 소자(370)는 투과된 레이저빔을 촬상하여 영상을 결상한다. 여기서 촬상 렌즈(360)는 일예로 CCD(Charged Coupled Device)용 초점 렌즈가 사용될 수 있으며, 이와 대응되게 촬상 소자(370)는 CCD(Charged Coupled Device)가 사용될 수 있다.The band pass filter 350 band-passes the laser beam reflected from the junction portion 340 of the nozzle to irradiate the imaging lens 360 with the laser beam having the same wavelength band as the laser beam generated by the laser source 310. The imaging lens 360 focuses and irradiates the irradiated laser beam onto the imaging device 370. The imaging device 370 captures the transmitted laser beam and forms an image. For example, a focusing lens for a CCD (Charged Coupled Device) may be used as the imaging lens 360, and a CCD (Charged Coupled Device) may be used as the imaging device 370.

본 발명에 따른 레이저 비전 센서(200)는 두 개의 레이저 모듈(202, 203)을 사용한다. 원자로 헤드가 반구형 형상을 가지기 때문에 노즐 접합 부위 즉 레이저 비전 센서(200)의 계측면은 필연적으로 경사면을 가지게 되고, 따라서 레이저 비전 센서(200)의 레이저가 경사면에서 항상 적절한 입사각을 갖도록 하기 위해 두 개의 레이저 모듈(202, 203)이 필요하다.The laser vision sensor 200 according to the present invention uses two laser modules 202 and 203. Since the reactor head has a hemispherical shape, the nozzle junction portion, that is, the measurement surface of the laser vision sensor 200 inevitably has an inclined surface, so that the laser of the laser vision sensor 200 always has an appropriate angle of incidence at the inclined surface. Laser modules 202 and 203 are needed.

도 4는 용접 부위의 경사면에 따른 본 발명에 따른 레이저 비전 센서의 레이저 소스를 선택하는 방법을 도시한 도면이다.4 is a view showing a method of selecting a laser source of the laser vision sensor according to the present invention according to the inclined surface of the welding site.

도 4를 참조하면, 레이저 비전 센서(200)가 경사면(401)을 계측할 경우에는 오른쪽 레이저 모듈(403)을 사용해야 정상적인 거리 정보를 획득하기 위한 영상을 결상할 수 있다. 반대로, 레이저 비전 센서(200)가 반대편 경사면(402)을 계측할 경우에는 왼쪽 레이저 모듈(404)을 사용해야 정상적인 거리 정보를 획득하기 위한 영상을 결상할 수 있다. 그렇지 않은 경우에는 촬상 소자(370)에는 영상이 정확히 맺혀지지 않게 되어 부정확한 거리 정보가 발생하는 원인이 된다.Referring to FIG. 4, when the laser vision sensor 200 measures the inclined surface 401, the right laser module 403 may be used to form an image for obtaining normal distance information. On the contrary, when the laser vision sensor 200 measures the opposite inclined surface 402, the left laser module 404 may be used to form an image for obtaining normal distance information. Otherwise, the image may not be accurately formed on the imaging device 370, which may cause incorrect distance information.

도 5는 본 발명이 적용되는 용접 로봇 제어 장치에 대한 바람직한 일 실시 예의 구성을 도시한 블록도이다.Figure 5 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a welding robot control apparatus to which the present invention is applied.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 용접 로봇 제어 장치(500)는 제어부(510) 및 레이저 비전 센서(520)를 구비한다.Referring to FIG. 5, the welding robot control apparatus 500 according to the present invention includes a controller 510 and a laser vision sensor 520.

레이저 비전 센서(520)는 서로 다른 방향에서 두 개의 레이저빔을 선택적으로 노즐의 접합 부위(104)에 조사하고 노즐의 접합 부위(104)로부터 반사된 레이저빔을 촬상하여 보수 용접 부위 영상을 검출한다. 레이저 비전 센서(520)의 바람직한 일실시예로 본 발명에 따른 레이저 비전 센서(200)를 사용할 수 있다.The laser vision sensor 520 selectively irradiates two laser beams to the bonding portion 104 of the nozzle in different directions, and captures the repaired welding portion image by imaging the laser beam reflected from the bonding portion 104 of the nozzle. . As a preferred embodiment of the laser vision sensor 520, the laser vision sensor 200 according to the present invention may be used.

제어부(510)는 레이저 비전 센서(520)의 레이저빔 조사를 제어하고, 레이저 비전 센서(520)가 검출한 보수 용접 부위 영상으로부터 거리 정보를 산출하며, 산출한 거리 정보를 기초로 보수용 로봇(590)을 제어한다. 이를 위해 제어부(510)는 레이저 비전 센서 제어부(512), 거리 정보 산출부(514) 및 로봇 제어부(516)를 구비한다.The controller 510 controls the laser beam irradiation of the laser vision sensor 520, calculates distance information from the repair welding portion image detected by the laser vision sensor 520, and repairs the robot based on the calculated distance information ( 590). The controller 510 includes a laser vision sensor controller 512, a distance information calculator 514, and a robot controller 516.

레이저 비전 센서 제어부(512)는 레이저 비전 센서(200)가 레이저빔을 다른 방향에서 선택적으로 조사하도록 제어한다. 레이저 비전 센서 제어부(512)는 레이저 비전 센서(200)의 수평 회전 각도와 수직 회전각도에 따라 선택적으로 레이저 비전 센서(200)의 오른쪽 레이저 모듈(403)과 왼쪽 레이저 모듈(404)을 통해 조사 되도록 한다. 즉 레이저 비전 센서 제어부(512)는 수평 회전 각도와 수직 회전각도에 따라 사전에 파악된 경사면을 정보를 이용하여 레이저빔을 조사할 레이저 모듈(403, 404)을 선택한다. 이렇게 레이저 비전 센서 제어부(512)는 수평 회전 각도와 수직 회전각도에 따라 사전에 파악된 경사면을 정보를 이용하여 레이저 모듈(403, 404)을 선택하므로, 레이저 비전 센서(200)를 360도로 회전할 필요가 없이 180도 이내로 회전시켜 거리 정보를 산출하기 위한 보수 용접 부위 영상을 검출할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 용접 로봇 제어 장치(500)는 노즐의 위치에 따라 달라지는 원자로 헤드 경사면의 형상을 신속하게 측정할 수 있다.The laser vision sensor controller 512 controls the laser vision sensor 200 to selectively irradiate the laser beam from another direction. The laser vision sensor controller 512 is selectively irradiated through the right laser module 403 and the left laser module 404 of the laser vision sensor 200 according to the horizontal rotation angle and the vertical rotation angle of the laser vision sensor 200. do. That is, the laser vision sensor controller 512 selects the laser modules 403 and 404 to irradiate the laser beam by using information on the inclined plane previously determined according to the horizontal rotation angle and the vertical rotation angle. In this way, the laser vision sensor controller 512 selects the laser modules 403 and 404 using information on the inclined planes previously determined according to the horizontal rotation angle and the vertical rotation angle, thereby rotating the laser vision sensor 200 by 360 degrees. It is possible to detect the repair welding site image for calculating the distance information by rotating within 180 degrees without the need. Accordingly, the welding robot control apparatus 500 according to the present invention can quickly measure the shape of the reactor head inclined surface depending on the position of the nozzle.

거리 정보 산출부(514)는 레이저 비전 센서(520)가 검출한 보수 용접 부위 영상에서 레이저빔의 난반사에 의한 영상왜곡을 제거하고 거리 정보를 산출한다. 일반적으로 원자로 헤드의 CRDM 노즐(103)을 보수하기 위해서는 보수 접전에 미리 결함이 발생한 부분을 제거하게 된다. 이러한 제거 과정에 일반적으로 EDM 방법을 사용하며 EDM가공을 마치 Alloy600의 표면에서는 레이저 빛이 매우 불규칙하게 반사된다. 이러한 난반사를 처리하지 못하는 경우에는 정확한 거리 정보를 산출할 수 없게 된다. 거리 정보 산출부(514)가 보수 용접 부위 영상에서 이러한 레이저빔의 난반사에 의한 영상왜곡을 제거하고 거리 정보를 산출하므로, 본 발명에 따른 용접 로봇 제어 장치(500)는 EDM 가공면의 난반사에도 거리 정보인 용접 궤적을 정확하게 생성할 수 있다.The distance information calculator 514 removes the image distortion due to the diffuse reflection of the laser beam from the repair welding portion image detected by the laser vision sensor 520 and calculates the distance information. In general, in order to repair the CRDM nozzle 103 of the reactor head, a portion where a defect occurs in advance of the repair engagement is removed. EDM method is generally used for this removal process and laser light is very irregularly reflected on the surface of Alloy600. If the diffuse reflection cannot be processed, accurate distance information cannot be calculated. Since the distance information calculation unit 514 removes the image distortion due to the diffuse reflection of the laser beam from the repair welding part image and calculates the distance information, the welding robot control apparatus 500 according to the present invention is also distanced to the diffuse reflection of the EDM processing surface. It is possible to accurately generate the welding trajectory which is information.

로봇 제어부(516)는 거리 정보 산출부(514)가 산출한 거리 정보를 기초로 보수용 로봇(590)을 제어한다. 보수용 로봇(590)은 거리 정보 산출부(514)가 산출한 거리 정보를 기초로 보수 용접 부위에 용접을 수행한다.The robot controller 516 controls the repair robot 590 based on the distance information calculated by the distance information calculator 514. The repair robot 590 performs welding to the repair welding site based on the distance information calculated by the distance information calculator 514.

도 6은 본 발명에 따른 용접 로봇 제어 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the welding robot control method according to the present invention.

도 6을 참조하면, 레이저 비전 센서 제어부(512)는 레이저 비전 센서(520)의 회전을 제어하며 두 개의 레이저빔을 노즐의 접합 부위로 선택적으로 조사한다(S600). 여기서 레이저 비전 센서 제어부(512)는 레이저 비전 센서(520)의 회전을 사전에 설정된 각도 범위 내로 제한하여 레이저 비전 센서(520)가 레이저빔을 조사하는 시간을 단축할 수 있다. 레이저 비전 센서(520)는 노즐의 접합 부위로부터 반사된 레이저빔을 촬상하여 영상을 결상한다(S610). 거리 정보 산출부(514)는 레이저 비전 센서(520)가 결상한 영상으로부터 거리 정보를 산출하는 거리 정보 산출하기 위해, 거리 정보 산출부(514)는 레이저 비전 센서(520)가 결상한 영상으로부터 노이즈를 제거하여 경계선을 검출한다(S620). 거리 정보 산출부(514)는 검출한 경계선으로부터 레이저 화상 좌표계 상의 초기 거리 정보를 추출한다(S630). 거리 정보 산출부(514)는 추출된 초기 거리 정보에 대해서 프로파일링(profiling)을 수행하여 레이저빔의 난반사에 의한 왜곡된 정보를 제거하여 초기 거리 정보를 보정한다(S640). 여기서 거리 정보 산출부(514)는 최단거리 알고리즘을 사용 프로파일링(profiling)을 수행한다. 거리 정보 산출부(514)는 보정한 초기 거리 정보로부터 실제 좌표계 상의 거리 정보를 산출한다(S650). 로봇 제어부(516)는 거리 정보 산출부(514)가 산출한 거리 정보를 기초로 보수용 로봇(590)을 제어한다(S660).Referring to FIG. 6, the laser vision sensor controller 512 controls the rotation of the laser vision sensor 520 and selectively irradiates two laser beams to a junction portion of the nozzle (S600). Here, the laser vision sensor controller 512 may shorten the rotation time of the laser vision sensor 520 within a preset angle range to shorten the time for the laser vision sensor 520 to irradiate the laser beam. The laser vision sensor 520 forms an image by imaging the laser beam reflected from the junction portion of the nozzle (S610). The distance information calculator 514 calculates distance information for calculating distance information from an image formed by the laser vision sensor 520, and the distance information calculator 514 generates noise from an image formed by the laser vision sensor 520. By removing the boundary line is detected (S620). The distance information calculator 514 extracts initial distance information on the laser image coordinate system from the detected boundary line (S630). The distance information calculator 514 corrects the initial distance information by performing profiling on the extracted initial distance information to remove the distorted information due to the diffuse reflection of the laser beam (S640). The distance information calculator 514 performs profiling using the shortest distance algorithm. The distance information calculator 514 calculates distance information on the actual coordinate system from the corrected initial distance information (S650). The robot controller 516 controls the repair robot 590 based on the distance information calculated by the distance information calculator 514 (S660).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발 명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따르면, CRDM 노즐의 위치에 따라 달라지는 원자로 헤드 경사면의 형상 측정이 가능하며, 보수용 로봇에 장착 가능할 수 있도록 소형이고 가벼우며 노즐 사이로 회전 운동이 가능한 형상을 갖는 레이저 비전 센서를 제작할 수 있고, 또한 내부의 전자 부품들을 쉽게 수리하기 위해 내부 핵심 부분을 모듈화 되어 있는 레이저 비전 센서를 제작할 수 있다.According to the present invention, it is possible to measure the shape of the reactor head inclined plane depending on the position of the CRDM nozzle, and to produce a laser vision sensor having a shape that is compact and light and capable of rotating movement between nozzles so that it can be mounted on a repair robot. In addition, the laser vision sensor can be fabricated by modularizing the inner core to easily repair internal electronic components.

또한, 본 발명에 따른 용접 로봇 제어 방법은, 이러한 레이저 비전 센서를 이용하여 CRDM 노즐의 위치에 따라 달라지는 원자로 헤드 경사면의 형상을 신속하게 측정할 수 있으며, EDM(Electrical Discharge Machining) 가공면의 난반사에도 강인하게 정확한 용접 궤적을 생성할 수 있다.In addition, the welding robot control method according to the present invention can quickly measure the shape of the reactor head inclined plane depending on the position of the CRDM nozzle using such a laser vision sensor, and also for diffuse reflection of the EDM (Electrical Discharge Machining) machining surface. Robustly accurate weld trajectories can be generated.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 서로 다른 방향에서 두 개의 레이저빔을 조사하여 보수 용접 부위 영상을 검출하는 레이저 비전 센서를 이용하여 원자로 헤드와 CRDM(Control Rod Driving Mechanism) 노즐의 접합부위 보수 용접을 제어하는 제어 방법에 있어서,In a control method for controlling repair welding at the junction of a reactor head and a control rod driving mechanism (CRDM) nozzle by using a laser vision sensor that detects repair welding site images by irradiating two laser beams from different directions, 상기 레이저 비전 센서의 회전을 제어하며 상기 두 개의 레이저빔을 상기 노즐의 접합 부위로 선택적으로 조사하는 레이저빔 조사단계;A laser beam irradiation step of controlling rotation of the laser vision sensor and selectively irradiating the two laser beams to a junction portion of the nozzle; 상기 노즐의 접합 부위로부터 반사된 레이저빔을 촬상하여 영상을 결상하는 단계;Imaging the laser beam reflected from the junction portion of the nozzle to form an image; 상기 결상된 영상으로부터 거리 정보를 산출하는 거리 정보 산출단계; 및A distance information calculating step of calculating distance information from the formed image; And 상기 산출된 거리 정보를 기초로 보수용 로봇을 제어하는 로봇 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 로봇 제어 방법.And a robot control step of controlling the repairing robot based on the calculated distance information. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 레이저빔 조사단계에서,In the laser beam irradiation step, 상기 레이저 비전 센서의 회전을 사전에 설정된 각도 범위 내로 제한하여 상기 레이저빔을 조사하는 시간을 단축하는 것을 특징으로 하는 용접 로봇 제어 방법.Welding robot control method, characterized in that to reduce the time to irradiate the laser beam by limiting the rotation of the laser vision sensor within a predetermined angle range. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 거리 정보 산출단계는,The distance information calculating step, 상기 결상된 영상으로부터 노이즈를 제거하여 경계선을 검출하는 전처리단계;A preprocessing step of detecting boundary lines by removing noise from the formed image; 상기 검출된 경계선으로부터 레이저 화상 좌표계 상의 초기 거리 정보를 추출하는 초기 거리 정보 추출단계;An initial distance information extraction step of extracting initial distance information on a laser image coordinate system from the detected boundary line; 상기 추출된 초기 거리 정보에 대해서 프로파일링을 수행하여 레이저빔의 난반사에 의한 왜곡된 정보를 제거하여 상기 초기 거리 정보를 보정하는 거리 정보 보정단계; 및A distance information correction step of correcting the initial distance information by performing profiling on the extracted initial distance information to remove distorted information due to diffuse reflection of a laser beam; And 상기 보정된 초기 거리 정보로부터 실제 좌표계 상의 거리 정보를 산출하는 거리 정보 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 로봇 제어 방법.And a distance information calculating step of calculating distance information on an actual coordinate system from the corrected initial distance information.
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