KR101017503B1 - A welding system - Google Patents

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황동수
이현신
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모니텍주식회사
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    • B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode

Abstract

PURPOSE: A welding device is provided to measure the brightness of a light in welding and to measure the quality of welding using the amount of the light. CONSTITUTION: A welding device comprises a welding torch(10), a camera(20) and a controller. Controller is composed of an image processing unit, a route correcting unit and a movement control unit. The image processing unit recognizes the positions of a welding wire and a central line through an image signal, which is received from a camera. The route correcting unit receives the signal of the image processing unit, recognizes the dislocated level of the welding wire and the central line and calculates a route, through which the welding torch should move. The movement control unit transfers a signal to the driving unit of the welding torch through the signal, which is supplied from the route correcting unit.

Description

용접 장치{A Welding System}Welding device {A Welding System}

본 발명은 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접 시에 용접선을 정확하게 추적할 수 있고, 용접품질을 실시간으로 측정할 수 있는 용접 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a welding device, and more particularly, to a welding device that can accurately track the weld line during welding, and can measure the welding quality in real time.

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 출현되고 있다. 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 automated equipments are emerging to allow robots to work on behalf of humans in harsh environments.

특히, 용접은 융착하고자 하는 위치가 위험하고, 환경 또한 열악하여, 자동화의 실현이 더욱 많이 요구되고 있는 실정이다. 근래에는 용접선을 자동으로 추적하는 기능은 필수적으로 요구되고 있으며, 이러한 기능에 의해서만 용접 토치는 용접선에 정확하게 위치하여 양호환 용접품질을 얻을 수 있게 되었다. In particular, welding is dangerous in the position to be fused, the environment is also poor, the situation that requires more realization of automation. In recent years, the function of automatically tracking the welding seam is required, and only by this function, the welding torch can be accurately positioned on the welding seam to obtain good ring welding quality.

일반적으로 용접선 추적 센서는 용접 토치의 전단에 장착되며, 접촉식과 비접촉식으로 나누어진다. 이 중 비첩촉식 용접선 추적 센서로 레이져 센서가 보편적으로 이용된다. 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, laser sensors are commonly used as non-contact welding seam tracking sensors.

레이져센서는 통상 레이져를 발사하는 레이져 다이오드와 상기 발사된 레이져가 피용접물에 반사되고 돌아오는 것을 받아들여 용접선을 감지하는 센서로 구성된다. The laser sensor is generally composed of a laser diode that emits a laser and a sensor that detects the welding line by receiving the emitted laser reflected from the welded object and returning.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다. However, the above-described prior art has the following problems.

레이져센서는 용접토치의 열에 약하므로, 상기 용접토치의 열에 영향을 받지 않을 정도로 이격된 상태로 설치된다. 따라서, 용접 토치에 대해 일정한 거리 앞에 레이져센서가 위치되어 실시간에 가까운 용접선 추적이 불가능하여 용접불량이 발생되는 문제점이 발생한다. Since the laser sensor is weak in the heat of the welding torch, the laser sensor is installed to be spaced apart from the heat of the welding torch. Therefore, the laser sensor is positioned in front of the welding torch, so that the welding line tracking close to the real time cannot be performed, resulting in a problem of welding failure.

특히 용접선이 곡면인 경우에는 용접선의 추적이 더욱 불가능하여 용접이 제대로 이루어지지않는 문제점이 발생한다. In particular, when the welding line is curved, the tracking of the welding line is more impossible, which causes a problem in that welding is not performed properly.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용접이 안정적으로 이루어지는 용접 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a welding device in which welding is stably performed.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 용접 장치는, 피용접물을 용접하는 용접 토치와, 상기 피용접들 사이의 접합면인 용접선과 상기 용접 토치의 중앙을 촬영하는 카메라, 그리고, 상기 용접선과 용접 토치의 중앙선을 서로 비교 계산하여 상기 용접 토치를 이동시키는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the welding device of the present invention, the welding torch for welding the object to be welded, and the welding line which is the joint surface between the welding target and the center of the welding torch And a control unit for moving the welding torch by comparing and calculating a camera and a center line of the welding line and the welding torch.

본 발명에 의한 용접 장치에서는 다음과 같은 효과가 있다. The welding device according to the present invention has the following effects.

카메라 비젼이 용접토치와, 용접토치가 용접하는 용접선을 동시에 촬영하면서 비교하여, 용접선이 직선 또는 곡면 상관없이 안정적으로 용접되어 용접안정성이 높아지는 효과가 있다. The camera vision compares the welding torch and the welding line welded by the welding torch at the same time, and the welding line is stably welded regardless of the straight line or the curved surface, thereby increasing the welding stability.

그리고, 용접시 발생되는 빛의 밝기를 측정할 수 있도록 하고 상기 빛의 광량을 이용하여 용접의 품질을 측정할 수 있도록 하여 실시간으로 용접이 정확하게 이루어지는지 여부를 측정할 수 있는 효과가 있다. And, it is possible to measure the brightness of the light generated during welding and to measure the quality of the welding by using the light amount of the light has the effect of measuring whether or not the welding is made correctly in real time.

도 1은 본 발명에 의한 용접 장치를 보인 측면도.
도 2는 본 발명에 의한 용접 장치의 동작과정을 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 용접 장치를 구성하는 카메라에 촬영된 영상을 보인 예시도.1 is a side view showing a welding apparatus according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing the operation of the welding apparatus according to the present invention.
Figure 3 is an exemplary view showing an image captured by the camera constituting the welding apparatus according to the present invention.

이하 본 발명에 의한 용접 장치의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a welding apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 용접 장치는, 피용접물을 용접하는 용접 토치(10)와, 상기 피용접들 사이의 접합면인 용접선(L1)과, 상기 용접 토치(10)의 중앙을 촬영하는 카메라(20)와, 상기 용접선(L1)과 상기 용접토치(10)의 중앙선(L2)을 서로 비교 계산하여 상기 용접 토치(10)를 이동시키는 제어부(30)를 포함하여 구성될 수 있다. 1 is a welding apparatus according to the present invention, a welding torch 10 for welding a welded object, a welding line L1 which is a joint surface between the welded portions, and a camera for photographing the center of the welding torch 10. 20 and the control unit 30 for moving the welding torch 10 by comparing and calculating the welding line L1 and the center line L2 of the welding torch 10 with each other.

먼저, 본 발명에 의한 용접 장치에는 용접 토치(10)가 마련된다. 상기 용접 토치(10)는, 피용접물을 용접시키기 위한 것으로, 여러가지 용접방식의 용접토치(10) 중 어느 하나가 적용될 수 있다. First, a welding torch 10 is provided in the welding apparatus according to the present invention. The welding torch 10 is for welding a welded object, and any one of various welding methods of the welding torch 10 may be applied.

그리고, 카메라(20)가 마련된다. 상기 카메라(20)는, 상기 피용접물들 사이의 접합면인 용접선(L1)과 상기 용접 토치(10)의 중앙을 촬영하여 아래에서 설명될 제어부(30)로 영상을 제공하는 역할을 한다. And the camera 20 is provided. The camera 20 serves to provide an image to the controller 30 to be described below by photographing the center of the welding line L1 and the welding torch 10, which are the joint surfaces between the welded objects.

상기 카메라(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 카메라(20)의 렌즈가 상기 용접선(L1)과 상기 용접토치(10)의 중앙선(L2)을 동시에 촬영할 수 있도록 위치되는 것이 바람직하다. 이는 아래에서 설명될 제어부(30)에서 하나의 영상에서 상기 용접선(L1)과 상기 중앙선(L2)에 관한 정보를 동시에 취득할 수 있도록 하기 위함이다. 1 and 2, the camera 20 is positioned such that the lens of the camera 20 can simultaneously photograph the welding line L1 and the center line L2 of the welding torch 10. desirable. This is to allow the controller 30 to be described below to simultaneously acquire information about the welding line L1 and the center line L2 in one image.

또한, 제어부(30)가 마련된다. 상기 제어부(30)는, 상기 용접선(L1)과 상기 용접토치(10)의 중앙선(L2)을 비교하여 상기 용접토치(10)의 중앙선(L2)이 상기 용접선(L1)과 어긋하는 경우, 상기 중앙선(L2)이 용접선(L1)에 맞도록 상기 용접토치(10)를 이동시키도록 동작신호를 제공하는 역할을 한다. In addition, the control unit 30 is provided. The controller 30 compares the welding line L1 with the center line L2 of the welding torch 10, and when the center line L2 of the welding torch 10 shifts from the welding line L1, The center line L2 serves to provide an operation signal to move the welding torch 10 so as to fit the welding line L1.

상기 제어부(30)는, 상기 카메라(20)로부터 전달받은 영상신호를 통하여 상기 용접선(L1)의 위치(a)와 상기 중앙선(L2)의 위치(b)를 파악하는 영상 처리부(32)와, 상기 영상 처리부(32)의 신호를 받아 상기 용접선(L1)과 상기 중앙선(L2)의 어긋난 정도(G)를 파악하여 상기 용접토치(10)가 이동해야되는 경로를 계산하는 경로보정부(34)와, 상기 경로보정부(34)에서 제공되는 신호를 통하여 상기 용접토치(10)의 구동부로 신호를 전달하는 운동제어부(36)를 포함하여 구성될 수 있다.The control unit 30, the image processing unit 32 for grasping the position (a) of the welding line (L1) and the position (b) of the center line (L2) through the image signal received from the camera 20, Path compensation unit 34 for calculating the path to which the welding torch 10 should move by grasping the deviation G between the welding line L1 and the center line L2 by receiving the signal from the image processor 32. And, it may be configured to include a motion control unit 36 for transmitting a signal to the drive unit of the welding torch 10 through the signal provided from the path correction unit (34).

그리고, 상기 카메라(20)에는 센서(40)가 더 마련될 수 잇다. 상기 센서(40)는 상기 용접토치(10)에 이격되게 구성되어, 상기 용접선(L1)에서 용접될 때, 상기 용접토치(10)의 빛의 강도를 측정하여 용접이 올바로 이루어지는지 여부를 검사할 수 있도록 한다. The camera 20 may be further provided with a sensor 40. The sensor 40 is configured to be spaced apart from the welding torch 10, and when welding from the welding line (L1), by measuring the intensity of the light of the welding torch 10 to check whether the welding is made correctly. To help.

상기 센서(40)는 상기 용접토치(10)의 빛의 출력값을 측정하여 미리 입력된 기준값과 비교하여 기준값과 어긋나는 경우 용접을 불량으로 판단내릴 수 있다. The sensor 40 may measure the output value of the light of the welding torch 10 and compare the reference value with a pre-input reference value to determine that the welding is defective.

한편, 상기 센서(40)는 FFT(Fast Fourier Transform)알고리즘을 이용하여, 용접의 불량여부를 실시간으로 판단하여 제어할 수 있다. 즉, 상기 광의 출력값을 FFT분석 결과 최대 파워 스펙트럼의 크기는 정상적인 용접이 수행되는 동안 균일하고, 비드의 불연속이나 비드의 폭이 좁아지는 용접결함이 발생한 지점에서 최대 파워 스펙트럼의 크기는 정상적인 용접이 수행하는 경우보다 현저히 증가하므로 이를 이용하여 실시간으로 용접의 품질을 검사할 수 있다.Meanwhile, the sensor 40 may determine and control in real time whether or not welding is defective by using a fast fourier transform (FFT) algorithm. That is, as a result of FFT analysis of the light output value, the magnitude of the maximum power spectrum is uniform during normal welding, and the magnitude of the maximum power spectrum is normal at the point where weld defects occur such as discontinuity of beads or narrowing of bead width. It is significantly increased than the case, so it can be used to inspect the quality of the welding in real time.

그리고, 상기 센서(40)에는 광섬유(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 광섬유의 일단은 상기 센서(40)와 연결되고, 타단은 상기 용접토치(10)에 인접하게 마련되어, 상기 센서(40)를 상기 용접토치(10)에서 이격시키는 경우, 상기 센서(40)에 상기 용접토치(10)의 광이 약하게 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다. The sensor 40 may further include an optical fiber (not shown). One end of the optical fiber is connected to the sensor 40, the other end is provided adjacent to the welding torch 10, when the sensor 40 is spaced apart from the welding torch 10, to the sensor 40 It serves to prevent the light of the welding torch 10 is weakly transmitted.

이는 상기 센서(40)가 상기 용접토치(10)의 열때문에 오작동 및 내구성이 떨어지는 것을 방지하기 위해, 상기 용접토치(10)로부터 이격되는 경우에도 상기 용접토치(10)의 광이 정확하게 센싱되도록 하기 위함이다. This is to ensure that the light of the welding torch 10 is accurately sensed even when the sensor 40 is spaced apart from the welding torch 10 in order to prevent the sensor 40 from malfunctioning and durability due to the heat of the welding torch 10. For sake.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 용접 장치의 작용을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the operation of the welding apparatus according to the present invention having the configuration as described above in detail.

접합하고자 하는 피용접물의 용접선(L1)을 본 발명인 용접 장치의 용접토치(10)의 하방에 위치시킨다. 그리고, 본 발명인 용접 장치를 구동시키면, 용접 토치(10)가 상기 용접선(L1)을 따라 용접작업하면서 동작이 이루어진다. The welding line L1 of the welded object to be joined is positioned below the welding torch 10 of the welding device of the present invention. When the welding device of the present invention is driven, the welding torch 10 is operated while welding the welding line L1 along the welding line L1.

이때, 상기 용접선(L1)이 직선이 아닌경우, 상기 용접토치(10)는 직선이 아닌 예를 들면 곡선의 용접선(L1)을 따라 실시간으로 이동하게 된다. In this case, when the welding line L1 is not a straight line, the welding torch 10 moves in real time along the welding line L1 that is not a straight line, for example.

상기 용접토치(10)가 상기 용접선(L1)을 따라 이동하는 과정을 상세하게 설명하면, 카메라(20)는 상기 용접토치(10)의 중앙선(L2)과, 상기 용접선(L1)을 동시에 촬영하면서, 서로 어긋난 양만큼 상기 용접토치(10)를 이동시켜 항상 보정을 한다. When the welding torch 10 moves in detail along the welding line L1, the camera 20 simultaneously photographs the center line L2 and the welding line L1 of the welding torch 10. The correction is always performed by moving the welding torch 10 by an amount shifted from each other.

상기 용접선(L1)이 곡선인 경우, 상기 제어부(30)에서는 먼저 영상처리부(32)에서 상기 용접선(L1)과 중앙선(L2)이 위치정보를 파악한다. 그리고, 상기 영상 처리부(32)의 신호를 토대로, 경로보정부(34)에서 상기 용접토치(10)가 상기 중앙선(L2)이 상기 용접선(L1)에 일치되도록 이동해야될 경로를 계산한다. When the welding line L1 is curved, the control unit 30 first determines the position information of the welding line L1 and the center line L2 in the image processor 32. In addition, based on the signal of the image processor 32, the path torch 34 calculates a path to be moved by the welding torch 10 so that the center line L2 coincides with the welding line L1.

상기 경로보정부(34)에서 경로의 계산이 완료되면, 운동제어부(36)는 상기 용접토치(10)의 구동부로 이동신호를 전달하여, 상기 용접선(L1)에 상기 중앙선(L2)이 일치되도록 상기 용접토치(10)가 이동하게 된다. When the calculation of the path is completed in the path correction unit 34, the motion control unit 36 transmits a movement signal to the driving unit of the welding torch 10 so that the center line L2 coincides with the welding line L1. The welding torch 10 is moved.

한편, 센서(40)는 상기 용접 토치(10)의 광을 실시간을 센싱한다. 상기 센서(40)는 상기 용접토치(10)의 광을 센싱하여, 입력된 광의 기준값을 이탈하는 경우, 용접이 불량이 되었다는 신호를 외부로 알리거나, 본 발명인 용접 장치를 중지시킬 수 있다. On the other hand, the sensor 40 senses the light of the welding torch 10 in real time. When the sensor 40 senses the light of the welding torch 10 and deviates from the reference value of the input light, the sensor 40 may notify the outside of the signal that the welding is defective or stop the welding device of the present invention.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다. The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.

10: 용접토치 20: 카메라
30: 제어부 40: 센서10: welding torch 20: camera
30: control unit 40: sensor

Claims (3)

피용접물을 용접하는 용접 토치;
상기 피용접물들 사이의 접합면인 용접선과 상기 용접 토치의 중앙선을 동시에 촬영하는 카메라; 그리고,
상기 용접선과 용접 토치의 중앙선을 서로 비교 계산하여 상기 용접 토치를 이동시키는 제어부;를 포함하여 구성되고,
상기 제어부는,
상기 카메라로부터 전달받은 영상신호를 통하여 상기 용접선의 위치와 상기 중앙선의 위치를 파악하는 영상처리부와,
상기 영상처리부의 신호를 받아 상기 용접선과 상기 중앙선의 어긋난 정도를 파악하여 상기 용접토치가 이동해야 되는 경로를 계산하는 경로보정부와,
상기 경로보정부에서 제공되는 신호를 통하여 상기 용접토치의 구동부로 신호를 전달하는 운동제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.A welding torch for welding the welded object;
A camera for simultaneously photographing a welding line, which is a joint surface between the welded objects, and a center line of the welding torch; And,
And a control unit for comparing and calculating the welding line and the center line of the welding torch to move the welding torch.
The control unit,
An image processor for identifying the position of the welding line and the position of the center line through the image signal received from the camera;
A path correction unit which calculates a path to which the welding torch moves by grasping the deviation of the welding line and the center line in response to a signal of the image processing unit;
Welding device, characterized in that it comprises a motion control unit for transmitting a signal to the drive unit of the welding torch through the signal provided from the path correction. 제 1항에 있어서,
상기 카메라에는,
상기 용접 토치의 빛의 강도를 측정하는 센서가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.The method of claim 1,
In the camera,
Welding device, characterized in that further provided with a sensor for measuring the intensity of the light of the welding torch. 제 2항에 있어서,
상기 센서는,
상기 용접 토치에서 이격되도록 설치하고, 상기 용접 토치와 상기 센서 사이에는 광섬유를 구비시켜 상기 용접 토치의 빛이 상기 센서로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.

The method of claim 2,
The sensor,
It is installed so as to be spaced apart from the welding torch, the welding device, characterized in that the light is provided between the welding torch and the sensor to transmit the light of the welding torch to the sensor.

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