KR101210643B1 - Automatic appratus for detecting welding quality of automobiles and method for detecting welding quality using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치 및 이를 이용한 용접 품질 검사 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차체 라인에서 용접 품질 검사를 자동화하여 차체 용접 품질의 향상을 도모하고 용접 불량을 방지하도록 한 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치 및 이를 이용한 용접 품질 검사 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 검사할 용접점의 위치 정보를 산출하여 로봇에게 제공하기 위한 비젼 시스템; 상기 로봇에 의해 용접점에 접근하여 과용접에 의해 발생한 칩을 제거하기 위한 표면 처리기; 상기 칩을 제거한 용접부에 접근하여 너겟의 형성 유무를 판독하여 품질을 판별하기 위한 자기장 센서부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치를 제공한다.The present invention relates to an automatic welding quality inspection automation apparatus and a welding quality inspection method using the same, and more particularly, automotive welding quality to improve the welding quality of the vehicle body and to prevent welding defects by automating the welding quality inspection in the vehicle body line. An inspection automation device and a welding quality inspection method using the same.
To this end, the present invention, a vision system for calculating the position information of the welding point to be inspected to provide to the robot; A surface processor for removing chips generated by over welding by accessing a welding point by the robot; The magnetic field sensor unit for determining the quality by reading the presence or absence of the nugget is approached to the welding unit from which the chip is removed, and provides an automotive welding quality inspection automation device comprising a.

Description

자동차 용접 품질 검사 자동화 장치 및 이를 이용한 용접 품질 검사 방법{Automatic appratus for detecting welding quality of automobiles and method for detecting welding quality using the same}Automatic Apparatus for detecting welding quality of automobiles and method for detecting welding quality using the same}

본 발명은 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치 및 이를 이용한 용접 품질 검사 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차체 라인에서 용접 품질 검사를 자동화하여 차체 용접 품질의 향상을 도모하고 용접 불량을 방지하도록 한 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치 및 이를 이용한 용접 품질 검사 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an automatic welding quality inspection automation apparatus and a welding quality inspection method using the same, and more particularly, the automotive welding quality to improve the welding quality of the vehicle body and to prevent welding defects by automating the welding quality inspection in the body line. An inspection automation device and a welding quality inspection method using the same.

일반적으로 자동차 차체의 생산 라인은 용접 공정을 포함하고 있으며, 주로 차체 패널과 같은 판재의 용접시에는 전극 사이에 용접물을 넣고 가압하면서 전류를 통하여 그 접촉 부분의 저항열로 가압 부분을 융합시킨다. In general, the production line of a vehicle body includes a welding process, mainly during welding of a plate, such as a vehicle body panel, while inserting the welding material between the electrodes and pressurized by the heat of resistance of the contact portion through the current.

이러한 차체 조립 품질의 향상을 위해 용접 품질의 향상에 대한 요구가 증가하고 있으나, 용접기 모니터링에 의한 품질 관리는 용접 후의 품질에 대해 보증하기 어려운 한계가 있기에, 보통 차체 용접 후 품질 검사로는 초음파 검사가 대표적으로 이용되고 있다.In order to improve the quality of the assembly of the body, there is an increasing demand for the improvement of welding quality. However, quality control by the welding machine monitoring is difficult to guarantee the quality after welding. It is typically used.

현재 저항점 용접 품질 검사용 초음파 검사법은 피검사체 표면에 도 1과 같이 액상의 전달 매질을 도포해야 하며, 초음파 검사의 결과는 도 2와 같이 시간축에 대한 초음파의 세기가 펄스 형태의 그래프로 나타나므로 그래프 판독을 위한 별도의 교육이 필요한 단점이 있다.Currently, ultrasonic inspection method for resistance welding quality inspection should apply a liquid delivery medium to the surface of the subject as shown in FIG. 1, and the result of the ultrasonic test shows the intensity of the ultrasonic wave on the time axis as a graph in the form of pulse as shown in FIG. There is a disadvantage in that a separate training for graph reading is required.

일정 수준의 판독 기술을 익힌 기술자는 액상매질이 도포된 용접부 표면에 수동으로 초음파 탐촉자를 접촉시켜 그래프를 판독한 후 용접부의 품질을 판별한다.A technician who is familiar with a certain level of reading technology will manually touch the ultrasonic probe on the surface of the welded portion where the liquid medium is applied to read the graph and determine the quality of the welded portion.

이와 같이 액상매질의 도포 및 그래프 판독 등의 수동 과정 때문에 기존 초음파 검사법을 이용한 차체 용접부의 품질 검사는 자동화가 불가능한 문제점을 가지며, 수동 검사로 인해 정확한 품질 검사의 한계를 가진다.
Due to the manual process such as the application of the liquid medium and the reading of the graph, the quality inspection of the welded body using the conventional ultrasonic inspection has a problem that automation is impossible, and due to the manual inspection, there is a limit of accurate quality inspection.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 검사할 차체 용접점의 위치를 정확하게 파악하고, 파악한 용접점 위치에 대해 면접촉하여 전달 매질 없이 직접 용접 품질을 검사할 수 있는 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been invented to solve the above problems, automotive welding quality that can accurately grasp the position of the body welding point to be inspected, and directly inspect the welding quality without a transmission medium by the surface contact to the identified welding point position Its purpose is to provide a test automation device.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 검사할 용접점의 위치 정보를 산출하여 로봇에게 제공하기 위한 비젼 시스템; 상기 로봇에 의해 용접점에 접근하여 과용접에 의해 발생한 칩을 제거하기 위한 표면 처리기; 상기 칩을 제거한 용접부에 접근하여 너겟의 형성 유무를 판독하여 품질을 판별하기 위한 자기장 센서부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a vision system for calculating the position information of the welding point to be inspected and provided to the robot; A surface processor for removing chips generated by over welding by accessing a welding point by the robot; The magnetic field sensor unit for determining the quality by reading the presence or absence of the nugget is approached to the welding unit from which the chip is removed, and provides an automotive welding quality inspection automation device comprising a.

바람직하게, 상기 로봇의 끝단에는 비젼 시스템과 표면 처리기 및 자기장 센서부를 회전 이동시킬 수 있는 지그가 장착되고, 이 지그는 회전 작동에 의해 상기 비젼 시스템과 표면 처리기 및 자기장 센서부 중 어느 하나를 선별하여 작동 위치에 위치시켜주는 것을 특징으로 한다.Preferably, the end of the robot is equipped with a jig for rotating the vision system, the surface processor and the magnetic field sensor, the jig is selected by any one of the vision system, the surface processor and the magnetic field sensor by the rotation operation It is characterized in that it is positioned in the operating position.

그리고, 상기 표면 처리기는 용접부에 면접촉하여 칩을 연삭하는 소형 연삭기, 이 소형 연삭기의 전진 및 후진을 위한 전동 실린더로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the surface treatment machine is characterized by consisting of a small grinding machine for grinding the chip in surface contact with the welding portion, the electric cylinder for the forward and backward of the small grinding machine.

바람직하게, 상기 소형 연삭기는 스텝 모터, 이 스텝 모터의 구동기어에 치합되는 종동기어, 이 종동기어와 동축으로 결합되는 회전축을 가지는 연삭 숫돌부로 이루어진 것을 특징으로 한다.Preferably, the small grinding machine comprises a grinding wheel having a step motor, a driven gear meshed with the drive gear of the step motor, and a rotating shaft coupled coaxially with the driven gear.

또한 바람직하게, 상기 자기장 센서부는 용접부에 면접촉하여 너겟의 형성 유무를 센싱하는 자기장 센서, 이 자기장 센서의 전진 및 후진을 위한 전동 실린더로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic field sensor is characterized in that it consists of a magnetic field sensor for sensing the presence or absence of nugget formation in the surface contact with the welding portion, the electric cylinder for the forward and backward of the magnetic field sensor.

또한 본 발명은, 상기의 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치를 이용하여 차체 용접부의 용접 품질을 검사하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 지그의 회전 작동에 의해 선별된 비젼 시스템을 통해 검사할 용접점의 위치 정보를 로봇 좌표계로 산출하여 로봇에게 제공하는 단계; 상기 지그의 회전 작동에 의해 선별된 표면 처리기를 로봇에 의해 용접점에 접근시켜서 과용접에 의해 발생한 칩을 연삭하여 제거하는 단계; 상기 지그의 회전 작동에 의해 선별된 자기장 센서부를 칩을 제거한 용접부에 접근시켜서 너겟의 형성 유무를 판독하여 품질을 판별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 방법도 제공한다.In addition, the present invention relates to a method for inspecting the welding quality of the vehicle body welded portion using the automotive welding quality inspection automation device, the position information of the welding point to be inspected through the vision system selected by the rotation operation of the jig Calculating a robot coordinate system and providing the robot to a robot; Grinding and removing chips generated by over-welding by bringing a surface treatment machine selected by the rotation operation of the jig to approach a welding point by a robot; And determining the quality by reading the presence or absence of nugget by accessing the magnetic field sensor unit selected by the rotation operation of the jig to remove the chip.

바람직하게, 상기 비젼 시스템은 획득한 용접부 이미지에서 용접점을 원과 그 중심점으로 추출하고, 추출한 용접점의 중심점을 로봇 좌표계로 인식한 다음, 기준 중심점과 비교하여 위치 보정값을 계산하고, 이 위치 보정값을 더하여 용접점의 위치 정보를 산출한다.
Preferably, the vision system extracts a welding point from the acquired weld image as a circle and its center point, recognizes the center point of the extracted welding point as a robot coordinate system, calculates a position correction value by comparing with the reference center point, and calculates the position The position information of the welding point is computed by adding a correction value.

본 발명에 따른 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치에 의하면 차체 라인에서 용접된 부분의 용접 품질을 자동으로 검사할 수 있으므로 품질 검사 속도와 정확도가 개선되고, 정확한 이상 검출을 통해 대량의 용접 불량을 방지할 수 있다.
Automotive welding quality inspection automation device according to the present invention can automatically inspect the welding quality of the welded portion in the car body line, the quality inspection speed and accuracy is improved, a large amount of welding failure can be prevented through accurate abnormal detection have.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차 용접 품질 검사법을 나타낸 도면
도 2는 도 1에 의한 초음파 검사 결과를 나타낸 예시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비젼 시스템의 사용예를 나타낸 도면으로, 차체 센터 필라의 상단부를 촬영하여 획득한 영상을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비젼 시스템의 영상 처리를 통해 용접점의 위치 산출 과정을 나타낸 순차적으로 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 표면 처리기를 도시한 모식도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 표면 처리기의 연삭 숫돌부의 구동 구조를 도시한 모식도
도 8은 도 6의 표면 처리기의 작동 과정을 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 센서부를 도시한 모식도
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 센서부의 작동 과정을 도시한 도면
도 11은 본 발명에 따른 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치의 사용예를 나타낸 도면1 is a view showing the welding quality inspection method of the prior art
2 is an exemplary view showing the results of the ultrasound test according to FIG.
3 is a view showing the automotive welding quality inspection automation device according to an embodiment of the present invention
4 is a view showing an example of the use of the vision system according to an embodiment of the present invention, a view showing an image obtained by photographing the upper end of the vehicle body pillars;
5 is a diagram sequentially illustrating a process of calculating a position of a welding point through image processing of a vision system according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram showing a surface treatment machine according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram showing the drive structure of the grinding wheel of the surface treatment machine according to an embodiment of the present invention
FIG. 8 is a view illustrating an operation process of the surface processor of FIG. 6.
9 is a schematic diagram showing a magnetic field sensor unit according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing an operation process of the magnetic field sensor unit according to an embodiment of the present invention
11 is a view showing an example of use of the automatic welding quality inspection automation device according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 차체 라인에서 저항점 용접부(이하, 용접부라고 함)의 품질 검사를 자동화하기 위한 장치를 제공하여서 용접부에 대한 정확한 품질 검사 결과를 제공하여 대량의 용접 불량을 방지하고, 더불어 생산성 및 작업성을 증대하고자 한다.The present invention provides an apparatus for automating the quality inspection of resistance welds (hereinafter referred to as welds) in the body line to provide accurate quality inspection results for the welds, thereby preventing a large amount of welding defects, and in addition to productivity and workability We want to increase.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 비젼 시스템(120)과 표면 처리기(130) 및 자기장 센서부(140)로 구성되며, 각 구성부는 회전 선별 방식으로 작동하는 지그(110)에 고정되어 로봇(100)의 끝단에 장착된다.To this end, the automotive welding quality inspection automation device according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 3, is composed of a vision system 120, the surface treatment unit 130 and the magnetic field sensor unit 140, each The component is mounted on the end of the robot 100 is fixed to the jig 110 to operate in a rotary sorting method.

상기 지그(110)는 로봇(100)의 끝단에 회전 가능하게 조립된 것으로, 본 실시예에서 육각 기둥의 구조로 마련되어 사각 형상의 측면부에 상기 구성부(비젼 시스템, 표면 처리기 및 자기장 센서부)가 순차적으로 배치되어 장착되고, 일정 각도로 회전되어서 작동시킬 차례의 구성부를 선별하게 된다.The jig 110 is rotatably assembled at the end of the robot 100. In the present embodiment, the jig 110 has a hexagonal pillar structure, and the component part (vision system, surface processor, and magnetic field sensor part) It is arranged and mounted sequentially, and rotates at an angle to select the components in turn to operate.

다시 말하면, 상기 지그(110)는 비젼 시스템(120)과 표면 처리기(130) 및 자기장 센서부(140)를 회전 이동시킬 수 있도록 장착되고, 그 회전 작동에 의해 비젼 시스템(120)과 표면 처리기(130) 및 자기장 센서부(140) 중 어느 하나를 선별하여 작동 위치에 위치 및 고정시켜준다.In other words, the jig 110 is mounted to rotatably move the vision system 120, the surface processor 130, and the magnetic field sensor unit 140, and the vision system 120 and the surface processor ( 130 and selects any one of the magnetic field sensor unit 140 is positioned and fixed in the operating position.

상기 비젼 시스템(120)은 품질 검사를 하고자 하는 용접점의 정확한 위치 정보를 파악하여 로봇(100)에 전달하기 위한 것으로, 로봇(100)에 의해 표면 처리기(130)와 자기장 센서부(140)가 용접점에 정확하게 접근할 수 있도록 하기 위해 품질 검사할 용접점의 정확한 위치 정보를 제공한다.The vision system 120 is to detect the precise position information of the welding point to be checked for quality and to transmit it to the robot 100, the surface processor 130 and the magnetic field sensor unit 140 by the robot 100 Provide accurate location information of the weld to be inspected to ensure accurate access to the weld.

예컨대, 상기 비젼 시스템(120)은 도 4와 같이 차체의 센터 필라 상단부를 촬영하여 영상을 획득한 후, 획득한 영상의 이미지를 도 5와 같은 처리 과정을 통해 로봇 좌표계로 계산해 낼 수 있다.For example, the vision system 120 may acquire an image by capturing an upper portion of the center pillar of the vehicle body as shown in FIG. 4, and then calculate the image of the acquired image in a robot coordinate system through a processing process as illustrated in FIG. 5.

도 5를 참조하여 설명하면, (a)에서 점선의 원과 그 중심점(P1)은 상기 로봇(100)이 로봇 좌표계로 인식하고 있는 기준 용접점의 위치이고, (b)는 실제 촬영된 용접부 이미지라고 하면, 영상 처리를 통해 검사할 용접점을 (c)와 같이 실선의 원과 그 중심점(P2)으로 추출한 후 로봇 좌표계로 데이터화하여 인식할 수 있으며, (d)와 같이 점선 원의 중심점(P1)과 비교하여 위치 보정값(혹은 거리 차) △x 와 △y 를 계산한다.Referring to FIG. 5, in (a), a circle of a dotted line and a center point P1 thereof are positions of a reference welding point recognized by the robot 100 as a robot coordinate system, and (b) is an image of a weld part actually photographed. In this case, the welding point to be inspected through image processing is extracted as a circle of a solid line and its center point P2 as shown in (c), and then data is recognized by a robot coordinate system, and the center point of the dotted line circle as shown in (d) (P1) Calculate the position correction values (or distance differences) Δx and Δy.

그리고, 상기 위치 보정값 △x 와 △y 를 검사할 용접점 위치(P2) 좌표에 더하여 실제 촬영된 용접부의 용접점 위치를 정확하게 산출할 수 있다.In addition, the position correction values Δx and Δy may be calculated in addition to the weld position P2 coordinates to be inspected to accurately calculate the weld position of the welded portion.

이와 같이 용접점 위치 정보를 파악하기 위한 비젼 시스템(120)의 구성은 주지된 바에 의해 이루어질 수 있으며, 예컨대 선택된 용접부의 이미지 촬영을 위한 비젼 카메라와 획득한 이미지를 처리하여 로봇 좌표계의 위치 좌표로 나타내기 위한 이미지 프로세싱 유닛 등으로 구성될 수 있다.As described above, the configuration of the vision system 120 for grasping the welding point position information may be made as known. For example, the vision camera 120 may process the acquired image and the acquired image to display the position coordinates of the robot coordinate system. And an image processing unit for producing.

이렇게 용접점의 위치를 파악한 비젼 시스템(120)은 파악한 용접점 위치 정보를 로봇(100)에 전달하여, 상기 로봇(100)이 위치값에 따라 작동하여 지그(110)(구체적으로 지그의 회전 동작에 의해 선별된 표면 처리기 또는 자기장 센서부)를 선택된 용접점에 접근시킬 수 있도록 한다.In this way, the vision system 120 having detected the position of the welding point transmits the detected welding point position information to the robot 100, and the robot 100 operates according to the position value so that the jig 110 (specifically, the rotation operation of the jig) is performed. Surface processor or magnetic field sensor portion selected by the method) to approach the selected welding point.

상기 표면 처리기(130)는 과용접에 의해 용접부에 발생한 칩을 갈아내어 제거하기 위한 것으로, 소형 연삭기와 이 소형 연삭기가 부착되어 있는 전동 실린더(138)로 구성되어 있고, 이 전동 실린더(138)는 상기 지그(110)에 고정되어 있다.The surface processor 130 is used to grind and remove chips generated in the welded portion by over welding, and is composed of a small grinder and an electric cylinder 138 to which the small grinder is attached. It is fixed to the jig 110.

상기 소형 연삭기는 크게 연삭 숫돌부(132)와 이 연삭 숫돌부(132)를 구동하기 위한 스텝 모터(134)와 구동기어(135) 및 종동기어(136)로 이루어져 있다.The small grinding machine is composed of a grinding wheel 132, a step motor 134, a drive gear 135 and a driven gear 136 for driving the grinding wheel 132.

도 7을 참조하여 설명하면, 상기 연삭 숫돌부(132)의 회전축(133)에는 종동기어(136)가 동축으로 관통되어 결합되어 있고, 이 종동기어(136)에는 스텝 모터(134)의 구동기어(135)가 치합되어 있다.Referring to FIG. 7, a driven gear 136 is coaxially penetrated and coupled to the rotating shaft 133 of the grinding wheel 132, and the driven gear 136 is a drive gear of the step motor 134. (135) is engaged.

상기 스텝 모터(134)와 구동기어(135) 및 종동기어(136) 등의 구동부는 하우징(137)에 내설되어 구성된다.The driving unit such as the step motor 134, the driving gear 135, and the driven gear 136 is built in the housing 137.

상기 전동 실린더(138)는 소형 연삭기의 전진 및 후진 이동을 위한 것으로, 상기 소형 연삭기는 표면 처리기(130)가 지그(110)의 회전 작동에 의해 구동 대상으로 선별된 다음, 로봇(100)에 의해 용접점 전방에 위치된 후, 상기 전동 실린더(138)에 의해 전진하여 용접부에 면접촉하여 회전하면서 용접부 칩을 연삭하게 된다.The electric cylinder 138 is for the forward and backward movement of the small grinding machine, the small grinding machine is selected by the robot 100, the surface treatment unit 130 is selected as a driving target by the rotation operation of the jig 110. After being located in front of the welding point, the welding chip is ground while the electric cylinder 138 is advanced to rotate in surface contact with the welding part.

상기 전동 실린더(138)는 주지된 기술의 실린더 구조로 이루어진 것으로, 전동 실린더 내부에 공급되는 압력에 의해 실린더 로드(139)를 전후로 이동시키게 구성된다.The electric cylinder 138 has a cylinder structure of well-known technology, and is configured to move the cylinder rod 139 back and forth by the pressure supplied to the electric cylinder.

이러한 표면 처리기(130)는, 도 8에 모사된 바와 같이, 전동 실린더(138)에 의해 소형 연삭기(132,137)를 전진 이동시켜 용접부에 면접촉시킨 다음, 스텝 모터(134)의 동력에 의해 용접부의 칩을 연삭하여 제거하고, 다시 전동 실린더(138)에 의해 소형 연삭기를 후진 이동시켜 용접부의 연삭 공정을 완료함으로써, 차후 자기장 센서부(140)가 용접부에 면접촉 가능하도록 한다.As described above with reference to FIG. 8, the surface processor 130 moves the small grinding machines 132 and 137 forward by the electric cylinder 138 to make a surface contact with the welded portion, and then, by the power of the step motor 134, The chip is ground and removed, and the small-sized grinder is moved backward by the electric cylinder 138 to complete the grinding process of the weld, so that the magnetic field sensor 140 can be brought into surface contact with the weld.

상기 자기장 센서부(140)는 용접부에 별도의 전달 매질 없이 면접촉하여 너겟의 형성 유무를 판독하여 용접부 품질을 판별하기 위한 것으로, 자기장 센서(142)와 이 자기장 센서(142)가 부착되어 있는 전동 실린더(144)로 이루어지며, 이 전동 실린더(144) 역시 상기 지그(110)에 고정되어 구성된다.The magnetic field sensor unit 140 is to determine the weld quality by reading the presence or absence of a nugget by contacting the surface without a separate transmission medium to the welding unit. The magnetic field sensor 142 and the electric field sensor 142 are attached It is made of a cylinder 144, this electric cylinder 144 is also configured to be fixed to the jig 110.

본 발명의 일실시예에서, 상기 자기장 센서(142)는 용접시 발생하는 융합 부분인 너겟(Nugget)의 형성 유무를 센싱 또는 판독하는 과정으로 용접부의 품질을 검사하도록 구성된다.In an embodiment of the present invention, the magnetic field sensor 142 is configured to inspect the quality of the weld by sensing or reading the presence or absence of a nugget, which is a fusion part generated during welding.

상기 전동 실린더(144)는 자기장 센서(142)의 전진 및 후진 이동을 위한 것으로, 상기 자기장 센서(142)는 자기장 센서부(140)가 로봇(100) 작동 및 지그(110)의 회전 선별 작동에 의해 용접점 전방에 위치된 후, 상기 전동 실린더(144)에 의해 전진하여 용접부에 면접촉하게 된다.The electric cylinder 144 is for the forward and backward movement of the magnetic field sensor 142, the magnetic field sensor 142 is a magnetic field sensor unit 140 for the robot 100 operation and the rotary sorting operation of the jig 110. After being located in front of the welding point, by the electric cylinder 144 is advanced to come into surface contact with the welding portion.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 센서부를 통해 용접부의 용접 품질을 검사하는 과정을 (a), (b), (c) 순으로 나타낸 것으로, 전동 실린더(144)에 의해 전진된 자기장 센서(142)는 용접부에 면접촉한 후 센싱하여 너겟의 형성 유무를 판독하고, 다시 전동 실린더(144)에 의해 후진된다.FIG. 10 is a diagram illustrating a process of inspecting welding quality of a weld through a magnetic field sensor according to an embodiment of the present invention, in order of (a), (b), and (c), wherein the magnetic field is advanced by the electric cylinder 144. The sensor 142 is in surface contact with the welded part and sensed to read the presence or absence of nugget formation, and then back by the electric cylinder 144.

본 발명은 전술한 바와 같은 공정들을 수차례 반복 수행하여 용접 품질 검사를 완료할 수 있다.The present invention can repeat the processes as described above several times to complete the welding quality inspection.

이와 같이, 상기 자기장 센서부(140)의 자기장 센서(142)는 별도의 전달 매질을 용접부에 도포하거나 그래프를 판독하는 등의 공정이 필요 없으므로, 본 발명에 따른 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치는 상기와 같은 구조의 자동화 장치로 구성 가능하다.As such, the magnetic field sensor 142 of the magnetic field sensor unit 140 does not require a process such as applying a separate transmission medium to the welding unit or reading a graph. It can be configured as an automation device of the same structure.

아울러, 전술한 본 발명의 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치는 로봇 제어를 위한 컨트롤러에 의해 작동 제어될 수 있다.In addition, the above-described automotive welding quality inspection automation apparatus of the present invention can be operationally controlled by a controller for robot control.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치의 작동상태를 설명한다.Hereinafter, the operating state of the automotive welding quality inspection automation device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 로봇(100) 작동을 통해 로봇(100) 끝단의 지그(110)를 검사하고자 하는 용접부에 접근시킨다.First, the jig 110 at the end of the robot 100 is approached to a welding part to be inspected through the operation of the robot 100.

상기 지그(110)의 회전 작동을 통해 선별된 비젼 시스템(120)을 용접부 정면에 위치시킨 후, 상기 비젼 시스템(120)을 통해 영상을 획득하고 도 5와 같은 영상처리 알고리즘을 통해 용접점의 정확한 위치 정보를 산출한다.After positioning the vision system 120 selected through the rotation operation of the jig 110 in front of the welded part, the image is acquired through the vision system 120 and the image of the welding point is corrected through the image processing algorithm as shown in FIG. 5. Calculate the location information.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 비젼 시스템(120)은 획득한 용접부 이미지에서 검출할 용접점을 원과 그 중심점(P2)으로 추출하고, 추출한 용접점의 중심점(P2)을 로봇 좌표계로 인식한 다음, 설정되어 있는 기준 중심점(P1)과 비교하여 위치 보정값(△x, △y)을 계산하고, 이 위치 보정값을 검출할 용접점 좌표에 더하여 용접점의 위치 정보를 정확하게 산출한다.In more detail, the vision system 120 extracts a welding point to be detected from the acquired weld image as a circle and its center point P2, and recognizes the center point P2 of the extracted welding point as a robot coordinate system. The position correction values (Δx, Δy) are calculated in comparison with the set reference center point P1, and the positional information of the welding point is accurately calculated in addition to the welding point coordinates to be detected.

상기 비젼 시스템(120)을 통해 획득한 용접점의 위치 정보를 로봇(100)에 전달하고 이 로봇(100)이 지그(110)를 회전 작동시켜 표면 처리기(130)를 작동시킬 준비를 한 다음, 상기 로봇(100)을 통해 표면 처리기(130)를 용접점에 접근시키고, 전동 실린더(138)를 통해 소형 연삭기(132,137)를 전진시켜 도 8과 같이 용접부에 면접촉시킨 후 연삭 공정을 수행하도록 한다.After transmitting the position information of the welding point obtained through the vision system 120 to the robot 100, the robot 100 is prepared to operate the surface processor 130 by rotating the jig 110, The surface treatment unit 130 is approached to the welding point through the robot 100, and the small grinding machines 132 and 137 are advanced through the electric cylinder 138 to be in surface contact with the welding part as shown in FIG. 8 to perform the grinding process. .

연삭 공정 후 상기 소형 연삭기(132,137)를 후진시킨 다음, 지그(110)의 회전 작동을 통해 선별된 자기장 센서부(140)를 용접부 정면에 위치시킨 후, 로봇(100)을 통해 용접점에 접근시키고, 전동 실린더(144)를 통해 자기장 센서(142)를 전진시켜 도 10과 같이 검사할 용접부에 면접촉하여 너겟의 형성 유무를 판독하도록 한다.After the grinding process, the small grinding machines 132 and 137 are reversed, and the magnetic field sensor 140 selected by the rotary operation of the jig 110 is positioned in front of the welded part, and then the welding point is approached through the robot 100. The magnetic field sensor 142 is advanced through the electric cylinder 144 to be in surface contact with the weld to be inspected as shown in FIG. 10 to read whether nuggets are formed.

한편, 본 발명에 따른 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치의 사용예를 살펴보면, 차체 용접 작업시 용접기 혹은 팁드레서가 고장날 경우 용접 로봇이 생산하는 모든 용접점이 불량이 되는데, 차체의 보안 용접점이 400개일 경우 용접점을 도 11과 같이 좌우 ⓐ~ⓔ까지 10개의 섹션으로 나눈다. On the other hand, look at the use example of the automotive welding quality inspection automation device according to the present invention, if the welding machine or the tip dresser breaks down during the body welding work, all the welding points produced by the welding robot will be defective, if the 400 security welding points of the body welding The point is divided into 10 sections from left to right ⓐ to ⓔ as shown in FIG. 11.

그리고, 공정 당 40개의 용접점을 검사할 수 있는 용접 품질 검사 로봇(본 발명의 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치를 구비한 로봇)을 2대 투입하고, 차체 별로 다른 섹션을 검사하는 방식으로 5대의 차체가 지나가는 동안 400개의 보안 용접점을 모니터링한다.Then, two welding quality inspection robots (robots with an automatic welding quality inspection apparatus of the present invention) capable of inspecting 40 welding spots per process are introduced, and five vehicle bodies are inspected by inspecting different sections for each vehicle body. 400 security welds are monitored as the vehicle passes by.

이와 같은 방식으로 차체 라인에서 생산되는 보안 용접점 400개를 모니터링하여 용접기 혹은 팁드레서의 이상을 검출하면 대량의 용접 불량을 방지할 수 있게 된다.
In this way, by monitoring 400 welding spots produced in the body line and detecting abnormalities in the welding machine or tip dresser, a large amount of welding failure can be prevented.

100 : 로봇
110 : 지그
120 : 비젼 시스템
130 : 표면 처리기
132 : 연삭 숫돌부
133 : 연삭 숫돌부의 회전축
134 : 스텝 모터
135 : 구동기어
136 : 종동기어
137 : 하우징
138 : 실린더
139 : 실린더 로드
140 : 자기장 센서부
142 : 자기장 센서
144 : 실린더
145 : 실린더 로드100: robot
110: jig
120: vision system
130: surface treatment
132: grinding wheel
133: axis of rotation of the grinding wheel
134: step motor
135: drive gear
136: driven gear
137: housing
138: cylinder
139: cylinder rod
140: magnetic field sensor unit
142: magnetic field sensor
144: cylinder
145: cylinder rod

Claims (7)

삭제delete 검사할 용접점의 위치 정보를 산출하여 로봇에게 제공하기 위한 비젼 시스템;
상기 로봇에 의해 용접점에 접근하여 과용접에 의해 발생한 칩을 제거하기 위한 표면 처리기;
상기 칩을 제거한 용접부에 접근하여 너겟의 형성 유무를 판독하여 품질을 판별하기 위한 자기장 센서부;
를 포함하여 구성되고,
상기 로봇의 끝단에는 비젼 시스템과 표면 처리기 및 자기장 센서부를 회전 이동시킬 수 있는 지그가 장착되고, 이 지그는 회전 작동에 의해 상기 비젼 시스템과 표면 처리기 및 자기장 센서부 중 어느 하나를 선별하여 작동 위치에 위치시켜주는 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치.
A vision system for calculating position information of a welding point to be inspected and providing it to the robot;
A surface processor for removing chips generated by over welding by accessing a welding point by the robot;
A magnetic field sensor unit for determining the quality by reading the presence or absence of a nugget by accessing the welding unit from which the chip is removed;
And,
The end of the robot is equipped with a jig for rotating and moving the vision system, the surface processor and the magnetic field sensor, the jig selects any one of the vision system, the surface processor and the magnetic field sensor by the rotation operation to the operating position. Automotive welding quality inspection automation device, characterized in that the position.
청구항 2에 있어서,
상기 표면 처리기는 용접부에 면접촉하여 칩을 연삭하는 소형 연삭기, 이 소형 연삭기의 전진 및 후진을 위한 전동 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치.
The method according to claim 2,
And the surface treatment machine comprises a small grinding machine for grinding chips in surface contact with a welding part, and an electric cylinder for moving forward and backward of the small grinding machine.
청구항 3에 있어서,
상기 소형 연삭기는 스텝 모터, 이 스텝 모터의 구동기어에 치합되는 종동기어, 이 종동기어와 동축으로 결합되는 회전축을 가지는 연삭 숫돌부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치.
The method according to claim 3,
And said small grinding machine comprises a grinding wheel having a step motor, a driven gear meshed with a drive gear of the step motor, and a grinding wheel having a rotating shaft coupled coaxially with the driven gear.
청구항 2에 있어서,
상기 자기장 센서부는 용접부에 면접촉하여 너겟의 형성 유무를 센싱하는 자기장 센서, 이 자기장 센서의 전진 및 후진을 위한 전동 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치.
The method according to claim 2,
The magnetic field sensor unit is a motor welding quality inspection automation device comprising a magnetic field sensor for sensing the presence or absence of nugget formation in the surface contact with the welding portion, the electric cylinder for the forward and backward of the magnetic field sensor.
청구항 2 내지 5 중 어느 한 항의 자동차 용접 품질 검사 자동화 장치를 이용하여 차체 용접부의 용접 품질을 검사하기 위한 방법에 관한 것으로,
상기 지그의 회전 작동에 의해 선별된 비젼 시스템을 통해 검사할 용접점의 위치 정보를 로봇 좌표계로 산출하여 로봇에게 제공하는 단계;
상기 지그의 회전 작동에 의해 선별된 표면 처리기를 로봇에 의해 용접점에 접근시켜서 과용접에 의해 발생한 칩을 연삭하여 제거하는 단계;
상기 지그의 회전 작동에 의해 선별된 자기장 센서부를 칩을 제거한 용접부에 접근시켜서 너겟의 형성 유무를 판독하여 품질을 판별하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 방법.
Claims 2 to 5 relates to a method for inspecting the welding quality of the vehicle body welding portion using the automatic welding quality inspection automation device of any one of claims
Calculating position information of a welding point to be examined through a vision system selected by the rotation operation of the jig in a robot coordinate system and providing the robot to the robot;
Grinding and removing chips generated by over-welding by bringing a surface treatment machine selected by the rotation operation of the jig to approach a welding point by a robot;
Determining the quality by reading the presence or absence of nugget by accessing the magnetic field sensor selected by the rotation operation of the jig to remove the chip;
Automotive welding quality inspection method comprising a.
청구항 6에 있어서,
상기 비젼 시스템은 획득한 용접부 이미지에서 용접점을 원과 그 중심점으로 추출하고, 추출한 용접점의 중심점을 로봇 좌표계로 인식한 다음, 기준 중심점과 비교하여 위치 보정값을 계산하고, 이 위치 보정값을 더하여 용접점의 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차 용접 품질 검사 방법.The method of claim 6,
The vision system extracts a welding point from the acquired weld image as a circle and its center point, recognizes the center point of the extracted welding point as a robot coordinate system, calculates a position correction value by comparing it with a reference center point, and calculates the position correction value. In addition, the welding quality inspection method for automobiles, characterized in that the position information of the welding point is calculated.
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