KR101236847B1 - 용접 비드 검사 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

용접 비드 검사 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 용접 비드 검사 장치는 용접 비드를 포함하는 용접선 영역을 촬상하여 대응되는 용접 비드의 프로파일을 출력하는 용접선 센싱부; 및 용접선 센싱부로부터 출력되는 용접 비드의 프로파일상에서 용접 비드면에 기준각도로 직선을 설정하고, 설정된 직선과 용접 비드면간의 최대 거리값을 산출하고, 산출된 최대거리값이 설정된 기준 허용 범위내에 포함되는지 여부에 따라 용접 비드의 품질을 판단하는 용접 비드 검사부를 포함한다.

Description

용접 비드 검사 장치 및 그 방법 {Apparatus for Inspecting Welding Bead and Method thereof}

본 발명은 용접 비드의 품질을 검사하는 용접 비드 검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 용접 상태의 품질을 검사하는 것은 매우 중요하며, 특히 필렛(Fillet) 용접과 같이 두 강판을 상호 직각으로 용접하여 형성되는 용접부의 용접 비드의 품질을 검사하는 것도 중요한 검사 중에 하나이다.

그런데, 이와 같이 중요한 용접 비드의 품질 검사 항목 중 용접 선단부에 대한 검사 기준은 제시되고 있지만, 이러한 검사 기준에 맞춰서 검사할 방법이 명확하지 않아 대부분 검사자의 육안에 의존하거나 간단한 검사 장치를 사용하여 검사하고 있다.

예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 검사자가 용접 비드(10)의 용접 비드면(20)에 기준 각도를 가지고 있는 지그(30)를 붙인 후 지그(30)와 용접 비드(10) 사이에 발생하는 간격을 육안으로 검사하여 용접 비드(10)의 품질을 검사한다.

이와 같이, 용접 비드의 품질을 육안으로 검사할 경우에는 검사 시간 및 검사 인원이 매우 많이 소요되며, 검사자의 경험치에 따라 검사 결과에 차이가 나고 또한 검사자의 주관적 판단요소가 강하게 작용하게 되므로 검사의 신뢰도가 떨어질 수밖에 없다는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 용접 비드의 품질 검사를 자동으로 수행함으로써 용접 비드의 품질 검사에 대한 신뢰도를 높여줄 수 있는 용접 비드 검사 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 용접 비드 검사 장치는 용접 비드를 포함하는 용접선 영역을 촬상하여 대응되는 용접 비드의 프로파일을 출력하는 용접선 센싱부; 및 상기 용접선 센싱부로부터 출력되는 용접 비드의 프로파일상에서 용접 비드면에 기준각도로 직선을 설정하고, 상기 설정된 직선과 상기 용접 비드면간의 최대 거리값을 산출하고, 상기 산출된 최대거리값이 설정된 기준 허용 범위내에 포함되는 지 여부에 따라 상기 용접 비드의 품질을 판단하는 용접 비드 검사부를 포함한다.

이 때, 상기 용접 비드 검사부는 상기 용접선 센싱부로부터 출력되는 용접 비드의 프로파일을 좌각장과 우각장으로 분리하고, 분리되는 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 각각 X축에 수직으로 회전시킨 후, 상기 좌각장 프로파일과 상기 우각장 프로파일에 대해 각각 용접 비드면의 각 점을 지나는 기준 각도의 직선들 중에서 Y축 절편값이 최하인 직선을 선정하고, X축 좌표로 상기 선정되는 직선이 상기 용접 비드면과 만나는 지점에서 용접 부재면까지의 구간에서 상기 선정되는 직선과 상기 용접 비드면 사이의 거리값을 산출한 후, 그 산출된 거리값 중 최대값이 기준 허용 범위 내에 있는 지의 여부에 따라 상기 용접 비드의 품질을 판단할 수 있다.

이 때, 상기 용접 비드 검사부는, 상기 용접선 센싱부로부터 출력되는 용접 비드의 프로파일을 좌각장 및 우각장 별로 분리하여 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 생성하는 프로파일 처리모듈; 용접 등급별로 상기 기준 각도와 상기 기준 허용 범위를 포함하는 기준값을 설정하는 기준 설정모듈; 상기 프로파일 처리부에서 생성되는 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일에 대해 용접 비드 검사 영역을 설정하는 검사 영역 설정모듈; 상기 기준 설정모듈에 의해 설정되는 용접 등급별 기준 각도로 용접 부재에 대해 설정되는 직선과 상기 용접 비드면까지의 거리값을 산출하는 거리 산출모듈; 및 상기 거리 산출모듈에서 산출되는 거리값들 중 최대값과 상기 기준 설정부에서 설정되는 기준 허용 범위에 기초하여 용접 등급별로 용접 비드의 품질을 판단하는 등급 판단모듈을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 거리 산출모듈은 상기 용접 비드면에 위치하는 제1 점들에 대해

각각 상기 기준 각도로 설정되는 직선이 상기 용접 부재면과 만나는 제2 점들을 계산하고, 계산되는 제2 점들 중에서 Y축을 기준으로 최하단에 위치하는 점을 추출한 후, 추출되는 점을 지나는 상기 기준 각도로 설정되는 직선과 상기 용접 비드면까지의 거리값을 산출할 수 있다.

이 때, 상기 등급 판단모듈은 상기 거리 산출모듈에서 산출되는 거리값을 상기 기준 설정모듈에서 설정되는 기준 허용 범위와 비교하여 상기 용접 비드의 품질을 판단할 수 있다.

상기 용접 비드 검사부는 X축 좌표로 상기 용접 비드면과 만나는 지점에서 용접 부재면까지의 구간에서 미리 설정된 개수만큼 상기 거리값을 산출할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 용접 비드를 포함하는 용접선 영역을 촬상하여 생성되는 용접 비드의 프로파일을 취득하는 단계; 상기 용접 비드의 프로파일을 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일로 분리하는 단계; 상기 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 각각 X축에 수직으로 회전시키는 단계; 상기 좌각장 프로파일과 상기 우각장 프로파일에 대해 각각 용접 비드면의 각 점을 지나는 기준 각도의 직선들 중에서 Y축 절편값이 최하인 직선을 선정하는 단계; X축을 좌표로, 상기 선정되는 직선이 상기 용접 비드면과 만나는 지점에서 용접 부재면까지의 구간에서 상기 선정되는 직선과 상기 용접 비드면 사이의 거리값을 산출하는 단계; 및 산출되는 거리값들 중 최대값이 기준 허용 범위 내에 있는 지의 여부에 따라 상기 용접 비드의 품질을 판단하는 단계를 포함하는 용접 비드 검사 방법이 제공된다.

이 때, 상기 거리값을 산출하는 단계가, 상기 용접 비드면에 위치하는 제1 점에 대해 상기 기준 각도를 갖는 직선을 설정하는 단계; 상기 직선이 상기 용접 부재면과 만나는 제2 점을 계산하는 단계; 상기 용접 비드면 상에 위치하는 제1 점들에 대해 상기 직선을 설정하는 단계와 상기 계산하는 단계를 반복 수행하는 단계; 계산되는 점들 중에서 Y축 좌표값이 최하인 점을 추출하는 단계; 및 추출되는 점을 지나는 상기 기준 각도를 갖는 직선과 상기 용접 비드면까지의 거리값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 용접 비드의 품질을 판단하는 단계에서, 상기 거리값이 상기 기준 허용 범위보다 작은 경우에 상기 용접 비드의 품질이 양호한 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 장치 및 그 방법은 용접 비드의 품질 검사를 자동으로 수행함으로써 용접 비드의 품질 검사에 대한 신뢰도를 높여줄 수 있다.

도 1은 종래 방식에 따른 용접 비드 검사 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 용접선 센싱부의 일 예인 레이저 비전 시스템(LVS)을 설명하기 위해 도시한 개념 구상도이다.
도 4는 도 3에 도시된 레이저 비전 시스템에서 촬상하여 출력되는 레이저 패턴의 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 용접 비드 검사부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 프로파일 처리모듈로 입력되는 용접 비드의 프로파일을 도시한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 프로파일 처리모듈이 용접 부재의 면이 X축에 수직하게 되도록 좌각장 프로파일을 회전시킨 후의 좌각장 프로파일을 도시한 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 프로파일 처리모듈이 용접 부재의 면이 X축에 수직하게 되도록 우각장 프로파일을 회전시킨 후의 우각장 프로파일을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 방법의 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 용접 비드 검사 단계의 구체적인 흐름도이다.
도 11은 도 10에 도시된 용접 비드 검사 단계에서 좌각장 프로파일에 대해 직선(L1)과 용접 비드면과의 거리를 계산한 결과를 도시한 도면이다.
도 12는 도 10에 도시된 용접 비드 검사 단계에서 우각장 프로파일에 대해 직선(L1)과 용접 비드면과의 거리를 계산한 결과를 도시한 도면이다.
도 13은 도 5에 도시된 프로파일 처리모듈로 입력되는 용접 비드의 프로파일에서 좌각장 및 우각장의 Leg를 표시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 장치 및 그 방법에 대해 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 장치의 개략적인 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 장치(100)는 용접선 센싱부(110), 용접 비드 검사부(120) 및 사용자 인터페이스부(130)를 포함한다.

용접선 센싱부(110)는 용접선을 자동으로 추적하기 위해 용접선 영역을 센싱(감지)한다.

이하 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 본 발명의 실시예에서는 용접선 센싱부를 설명함에 있어 레이저비젼 시스템(Laser Vision System)을 일 예로 들어서 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 용접선 센싱 방식은 공지된 접촉식 또는 비접촉식 용접선 추적 센싱방식을 이용할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다.

또한, 도 2에는 용접선 센싱부(110)와 사용자 인터페이스부(130)가 용접 비드 검사부(120)와는 별개로 구성되는 것으로 예시되었다. 즉, 용접선 센싱부(110)가 용접 비드를 센싱하거나 또는 사용자 인터페이스부(130)가 사용자로부터 입력 또는 사용자로의 출력을 위하여 용접 비드 검사부(120)와 연결되어 구성될 수 있는 것으로 도시되어 있다.

그러나, 이는 일 실시예에 불과하며, 용접선 센싱부(110), 이하 도 5를 참조하여 후술하는 용접 비드 검사부(120)의 각 구성부 및 사용자 인터페이스부(130)는 해당 구성부의 명칭에 상관없이 기능에 따라 하나 또는 복수개의 다양한 구성으로 조합될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 3은 도 2에 도시된 용접선 센싱부(110)의 일 예인 레이저 비전 시스템(LVS)을 설명하기 위해 도시한 개념 구상도이다.

도 3을 참조하면, 레이저 비전 시스템(110)은 레이저광원모듈(111)과, 레이저광원모듈(111)의 전방에 일정 각도만큼 경사를 이루어 장착되는 카메라모듈(112)로 구성된다.

이러한 레이저 비전 시스템(100)은 레이저광원모듈(111)에서 주사된 레이저 패턴(LP)이 용접 작업이 이루어진 용접선(200) 상에 반사되고, 이후 용접선(200)으로부터 반사된 레이저 패턴(Laser Pattern))을 카메라모듈(112)이 촬상하여 대응되는 레이저 패턴을 용접선 프로파일로써 출력한다.

도 4는 도 3에 도시된 레이저 비전 시스템(110)에서 촬상하여 출력되는 레이저 패턴의 이미지를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 레이저 패턴 중 중간에 약간 만곡된 부분은 용접 비드(300)의 영역을 나타낸 것이고, 양측의 경사진 부분은 맞대기 용접된 양측의 용접 부재(400, 500)의 영역을 나타낸 것이다.

용접 부재(400, 500)에서 용접 비드(300)가 시작되는 부분이 용접 비드 에지(Edge)(310, 320)에 해당한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 장치(100)에서 용접선 센싱부(110)는 용접선, 특히 용접 비드(300)를 포함하는 영역에 해당하는 프로파일(이하 "용접 비드 프로파일"이라고 함)을 출력한다.

이러한 용접 비드 프로파일은 2차원 또는 3차원의 프로파일일 수 있으며, 용접 비드 검사 장치(100)의 용도에 따라 선택된다.

용접 비드 검사부(120)는 용접선 센싱부(110)에서 출력되는 용접 비드 프로파일을 사용하여 용접 비드(300)에 대한 검사를 수행한다. 특히, 용접 비드 검사부(120)는 용접 비드면의 각도에 따라 용접 선단부의 등급을 판단한다.

용접 비드 검사부(120)에 대해서는 이하 도 5을 참조하여 상세히 후술한다.

사용자 인터페이스부(130)는 앞서 도 2를 참조하여 설명하였다.

도 5는 도 2에 도시된 용접 비드 검사부(120)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이. 용접 비드 검사부(120)는 프로파일 처리모듈(121), 검사 영역 설정모듈(122), 기준 설정모듈(123), 거리 산출모듈(124) 및 등급 판단모듈(125)을 포함한다.

프로파일 처리모듈(121)은 용접선 센싱부(110)로부터 출력되는 용접 비드 프로파일(첨부 도 6 참조)을 수신하여 저장하고, 용접 비드 프로파일을 좌각장 및 우각장별로 각각 분리하여 좌각장 프로파일 및 우각장 프로파일을 각각 생성한다.

또한, 프로파일 처리모듈(121)은 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 용접 부재(400, 500)의 면이 X축을 기준으로 수직이 되도록 각 프로파일을 회전시킨다. 용접 부재(400, 500)의 면이 수직하게 되도록 회전된 후의 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일이 첨부한 도 7 및 도 8에 각각 도시되어 있다.

검사 영역 설정모듈(122)은 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일에 대해 용접 비드 검사 영역을 설정한다. 본 실시예에 따른 검사 영역은 용접 비드(300)의 검사 종류나 검사 등급 등에 따라 달라질 수 있다.

하나의 예로, 용접 부재(400, 500)의 면에서 0.2 ∼ (Leg * 0.5) mm 높이에 있는 용접 비드면이 검사 영역으로 설정될 수 있다.

그리고, 사용자 인터페이스부(130)를 통해 입력되는 입력에 따라 검사 영역이 다양하게 설정할 수 있다.

여기서, "Leg"는 첨부한 도 6 및 도 13을 참조하면, 용접 부재(400, 500)의 기준면(410, 510)에 용접된 용융물, 즉 용접 비드(300)의 길이(420, 520)를 나타낸다. 본 예에서 Leg(420)는 좌각장일 경우의 길이이고, Leg(520)는 우각장일 경우의 길이를 나타낸다.

기준 설정모듈(123)은 등급 판단모듈(125)의 제어에 의해 용접 비드 검사를 위한 기준값들을 설정한다. 예를 들어, 용접 비드면의 각도를 측정하기 위해 용접 비드면을 지나는 직선을 설정하는데, 이 때 설정되는 직선의 기준 각도, 기준 각도의 직선과 용접 비드면의 거리에 대한 기준 허용 범위 등이 있다. 이러한 기준값들은 용접의 종류나 크기에 따라 사용자 인터페이스부(130)를 통한 사용자 입력에 의해 다양하게 설정될 수 있다.

여기서, 기준각도는, 용접 부재면을 기준으로 한 각도로서, 예를 들어 도 7의 경우 세로로 회전된 용접부재(400)가 0도 일 수 있다.

거리 산출모듈(124)은 용접 비드면의 제1 점에서, 기준 설정모듈(123)에 의해 설정된 기준 각도를 갖는 직선을 설정하고, 해당 직선과 용접 부재(400, 500)의 면이 만나는 제2 점을 계산한다. 이와 같이, 거리 산출모듈(124)은 용접 비드면에 위치하는 제1 점들에 대해 각각 설정된 기준 각도를 갖는 직선을 설정하고 설정된 직선이 용접 부재(400, 500)의 면과 만나는 제2 점들을 각각 계산하고, 계산된 제2 점들 중에서 Y축을 기준으로 최하단에 있는 제2 점을 지나는 직선을 결정한다. 즉, 제2 점들의 Y축 좌표값을 비교하여 Y축 촤표값이 최하인 직선이 결정된다. 결정되는 이 때의 직선은 용접 부재(400, 500)에 대해 용접 등급별로 정해진 기준 각도의 직선들 중에서 용접 비드면에 접하는 접선이다. 한편, 상기에서 제2 점들을 계산하여 직선을 결정하는 것 외에, 제1 점들을 지나는 기준 각도를 갖는 직선들이 Y축과 만나는 Y축 절편값을 각각 구하고, Y축 절편값이 최하인 직선을 결정하여도 좋다.

그리고, 거리 산출모듈(124)은 좌각장 프로파일의 경우, 결정된 직선(L1)과 용접 비드면(300)이 만나는 점을 도 7에 도시된 바와 같이 P1으로 선정하고, X축 좌표로는 좌측 용접부재(400)에서 P1 지점까지 구간에 속하는 X축의 값 각각에 대해 상기 결정된 직선(L1)과 용접 비드면(300) 사이의 수직 거리, 즉 Y축 좌표 사이의 간격을 산출한다. 여기서, 거리 산출모듈(124)은 X축 좌표로 좌측 용접부재(400)에서 P1 지점까지 구간에 속하는 X축의 값들 중에서 미리 설정된 개수만큼만 선택하여 수직 거리를 산출할 수 있다.

그러나, 우각장 프로파일의 경우에는 결정된 직선(L2)과 용접 비드면(300)이 만나는 점을 도 8 도시된 바와 같이 P2로 선정하고, X축 좌표로는 P2에서 좌측 용접부재(400)까지 구간에 속하는 X축의 값 각각에 대해 상기 결정된 직선(L2)과 용접 비드면(300) 사이의 수직 거리를 산출한다. 여기서도, 거리 산출모듈(124)은 X축 좌표로 P2에서 좌측 용접부재(400)까지 구간에 속하는 X축의 값들 중에서 미리 설정된 개수만큼만 선택하여 수직 거리를 산출할 수 있다.

등급 판단모듈(125)은 사용자 인터페이스부(130)를 통해 입력되는 값에 따라 기준 설정모듈(123)을 제어하여, 용접 비드 검사를 위한 기준값을 설정할 수 있다. 즉, 용접비드 검사장치는 등급 판단모듈(125)에 의해 용접 등급을 변경하면서 용접 비드 검사를 수행하는데, 이와 같이 변경되는 용접 등급에 해당하는 기준값들을 기준 설정모듈(123)를 통해 설정한다.

등급 판단모듈(125)은 거리 산출모듈(124)에 의해 계산되는 수직 거리인 거리값 중 최대값을 거리값이 기준 설정모듈(123)에 의해 설정된 기준 허용 범위보다 작은지를 판단하여 해당 용접 등급에 대한 용접 품질을 판단할 수 있다. 즉, 최대 거리값이 기준 허용 범위보다 작아서 기준 허용 범위 내에 들어오는 경우에는 해당 용접 등급에 따른 품질이 양호한 것으로 판단하고, 만약 최대 거리값이 기준 허용 범위 이상이어서 기준 허용 범위를 벗어나는 경우에는 해당 용접 등급에 따른 품질이 불량한 것으로 판단한다.

이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 방법에 대해 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사부(120)의 구성은 명칭에 상관없이 해당 기능별로 하나 또는 다수개의 다양한 구성부로 구성될 수 있다. 따라서, 이하, 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 방법을 설명함에 있어서, 용접 비드 검사부(120)가 주체인 것으로 설명한다.

또한, 앞서 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 부분과 중복되는 설명은, 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 방법의 요지를 흐릴 수 있는 바 생략하도록 한다.

먼저, 용접 비드 검사부(120)는 용접선 센싱부(110)로부터 출력되는 용접 비드 프로파일을 취득한다(S100). 본 실시예에 따른 용접 비드 프로파일의 일 예는 앞서 도 6을 참조하여 설명하였다.

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 용접 비드 프로파일을 좌각장 및 우각장별로 각각 분리하여 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 생성한다(S200).

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일에 대해 각각 용접 부재(400, 500)의 면이 도7과 도8에 도시되어 있는 X축을 기준으로 수직이 되도록 각 프로파일을 회전시킨다(S300). 본 실시예에 따라 회전된 좌각장 프로파일 및 우각장 프로파일은 앞서 도 7 및 도 8에 예시하여 설명하였다.

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 회전된 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일에 대해 용접 비드 검사 영역을 설정한다(S400).

예를 들어, 용접 비드 검사부(120)는 용접 부재(400, 500)의 면에서 0.2 ∼ (Leg * 0.5) mm 높이에 있는 용접 비드면을 검사 영역으로 설정할 수 있으며, 사용자 인터페이스부(130)로부터 입력되는 값에 따라 다양하게 검사 영역을 설정할 수 있다.

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 용접 비드 검사를 시작하기 위한 초기의 용접 등급을 설정하고, 설정된 용접 등급에 해당하는 기준값, 예를 들어 기준 각도, 기준 허용 범위 등을 설정한다(S500).

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 설정된 기준값, 좌각장 프로파일 및 우각장 프로파일을 이용하여 용접 비드에 대한 검사를 수행하고, 용접 비드의 품질을 판단한다(S600). 즉, 용접 비드 검사부(120)는 용접 비드에 대한 검사 결과 용접 비드의 품질이 상기 단계(S500)에서 설정된 용접 등급에서 양호한지 아니면 불량한 지를 판단하는 것이다.

용접 비드 검사부(120)가 용접 비드의 품질을 판단하는 구체적인 절차에 대해서는 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 용접 등급을 변경하여 변경된 용접 등급에서의 용접 비드 검사를 수행할 것인지를 판단한다(S700). 이러한 판단은 상기 단계(S500)에서 설정된 용접 등급에 대해 상기 단계(S600)에서 수행된 용접 비드 검사 결과가 양호한 것으로 판단되는 경우에 용접 등급을 상향시켜서 용접 비드 검사를 추가로 수행하기 위한 것이다.

만약 용접 등급을 상향으로 변경한 후 다시 용접 비드 검사를 수행하는 것으로 용접 비드 검사부(120)가 판단한 경우, 용접 비드 검사부(120)는 변경된 용접 등급에 따라 기준값을 변경하고(S800), 변경된 기준값에 따라 상기 S500 내지 S600단계를 수행할 수 있다.

만일, 상기 단계(S700)에서 용접 등급을 변경하지 않는 것으로 판단되는 경우, 즉 상기 단계(S700)에서 해당 용접 등급에서의 품질이 불량한 것으로 판단되는 경우에는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사 동작이 종료된다.

상술한 본 발명의 일 실시예에서는, 지정된 용접 등급이 복수개인 경우를 가정하여, 단계 S700에서 용접 등급이 변경될 필요가 있는지를 판단하는 단계가 있다. 그러나, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 또는 사용자로부터의 입력에 따라 하나의 용접 등급에 대해서만 용접 비드 검사 동작이 수행될 수 있다.

도 10은 도 9에 도시된 용접 비드 검사 단계의 구체적인 흐름도이다.

이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 용접 비드 검사부(120)가 용접 비드의 품질을 판단하는 과정을 설명함에 있어서, 도 9의 단계 S600에 집중하여 설명하고, 앞서 도 9를 참조하여 설명한 부분과 중복된 설명은 생략하되, 필요한 경우 도 9의 각 단계의 참조번호를 인용하여 설명한다.

먼저, 용접 비드 검사부(120)는 단계(S400)에서 설정된 검사 영역에 해당하는 용접 비드면 상에 위치하는 점들 중 하나의 제1 점을 결정한다(S601).

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 상기 단계(S500)에서 설정된 기준 각도의 직선이 상기 단계(S601)에서 결정된 제1 점을 지나도록 설정하고(S602), 설정된 직선이 용접 부재면(400, 500)과 만나는 제2 점을 계산한다(S603).

본 실시예에 따르면, 검사 영역 내에 있는 용접 비드면 상에 위치하는 점 중 지정된 개수의 점 또는 지정된 위치의 점에 대해서 상기 단계(S601~S603)가 반복될 수 있다.

이를 위해 용접 비드면 상에 위치하는 점들 중에 상기 단계(S601, S602, S603)가 수행되지 않은 점들이 남아 있는 지의 여부를 판단하고(S604), 만약 용접 비드면 상에 위치하는 점들 중에 상기 단계(S601, S602, S603)가 수행되지 않은 점들이 남아 있으면 용접 비드면 상에 위치하는 남은 점들 중에서 하나의 점을 결정하여(S605) 제1 점으로 설정한 후 상기 단계(S601, S602, S603)를 반복 수행한다.

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 계산된 제2 점들 중에서 Y축을 기준으로 최하단에 있는 점을 추출한 후(S606), 추출된 점을 지나되 설정된 기준 각도의 직선을 검출한다(S607). 본 실시예에 따른 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 예시하는 도 7 및 도 8에서, 상기 단계(S606)에서 추출되는 Y축을 기준으로 최하단에 있는 점은 도 7에서의 P1과 도 8에서의 P2이며, 각 점(P1, P2)에 대해 검출되는 직선은 L1과 L2가 된다. 즉, 직선 L1과 L2는 각각 좌각장 및 우각장 프로파일에서 용접 부재에 대해 결정된 기준 각도의 직선들 중에서 각각 용접 비드면에 접하는 접선이 된다.

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 좌각장 프로파일에 대해서는 P1을 기준으로 좌측 방향에 위치하는 용접 비드면에 대해, 상기 단계(S607)에서 검출되는 직선(L1)과 용접 비드면과의 거리를 계산하고, 우각장 프로파일에 대해서는 P2를 기준으로 우측 방향에 위치하는 용접 비드면에 대해, 상기 단계(S607)에서 검출되는 직선(L2)과 용접 비드면과의 거리를 계산한다(S608). 상기 예에서, 좌각장 프로파일에 대해 직선(L1)과 용접 비드면과의 거리는 첨부한 도 11과 같이 계산되고, 우각장 프로파일에 대해 직선(L2)과 용접 비드면과의 거리는 첨부한 도 12와 같이 계산된다.

이어서, 용접 비드 검사부(120)는 상기 단계(S608)에서 계산된 거리값들 중 최대값을 갖는 거리값에 대해 상기 단계(S500)에서 설정된 기준 허용 범위보다 작은 지의 여부를 판단한다(S609).

만약 최대 거리값이 기준 허용 범위보다 작으면, 용접 비드 검사부(120)는 설정된 용접 등급에서의 용접 비드의 품질이 양호한 것으로 판단하지만(S610), 만약 거리값이 기준 허용 범위보다 크면, 용접 비드 검사부(120)는 설정된 용접 등급에서의 용접 비드의 품질이 불량한 것으로 판단한다(S611).

도 11에 도시된 좌각장 프로파일에 대한 거리는 기준 허용 범위에 따라 좌각장 측의 용접 비드 품질의 양호 또는 불량이 다르게 판단될 수 있다. 그러나, 도 12에 도시된 우각장 프로파일에 대해서는 거리가 0으로써 직선(L2)과 용접 비드의 면이 붙어 있어 그 거리가 기준 허용 범위의 값에 상관없이 작으므로 우각장 측의 용접 비드의 품질은 양호한 것으로 판단된다.

한편, 상기에서 참조한 도 6, 도 7, 도 8, 도 11 및 도 12의 좌표계는 가로축과 세로축 모두 "mm" 단위가 사용된다.

지금까지 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드 검사장치 및 방법을 도 5, 9 및 도 10을 중심으로 설명하였다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과하며, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양하게 수정, 변경되어 적용될 수 있다.

예를 들어, 앞서 상술한 실시예에 따르면, 지정된 용접 등급에 따라, 등급 판단모듈(125)이 기준 설정 모듈(123)을 제어하여 기준값을 설정하고, 설정된 기준값에 따라 거리 산출모듈(124)이 거리값을 산출하고, 등급 판단 모듈(125)이 산출된 거리값에 기초하여 해당 용접 등급에 따른 품질을 만족하는 지 여부를 판단하는 것으로 설명하였다.

그러나 본 발명이 다른 실시예에 따르면, 거리 산출모듈(124)은 지정된 기준값을 참조하여 거리값을 산출하고, 등급 판단모듈(125)은 산출된 거리값에 기초하여 용접등급이 몇 등급인지를 직접 산출할 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 용접 비드를 포함하는 용접선 영역을 촬상하여 대응되는 용접 비드의 프로파일을 출력하는 용접선 센싱부; 및
   상기 용접선 센싱부로부터 출력되는 용접 비드의 프로파일을 좌각장과 우각장으로 분리하고, 분리되는 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 각각 X축에 수직으로 회전시킨 후, 상기 좌각장 프로파일과 상기 우각장 프로파일에 대해 각각 용접 비드면의 각 점을 지나는 기준 각도의 직선들 중에서 Y축 절편값이 최하인 직선을 선정하고, X축 좌표로 상기 선정되는 직선이 상기 용접 비드면과 만나는 지점에서 용접 부재면까지의 구간에서 상기 선정되는 직선과 상기 용접 비드면 사이의 거리값을 산출한 후, 그 산출된 거리값 중 최대값이 기준 허용 범위 내에 있는 지의 여부에 따라 상기 용접 비드의 품질을 판단하는 용접 비드 검사부
   를 포함하는 용접 비드 검사 장치.
   
3. 용접 비드를 포함하는 용접선 영역을 촬상하여 대응되는 용접 비드의 프로파일을 출력하는 용접선 센싱부; 및
   상기 용접선 센싱부로부터 출력되는 용접 비드의 프로파일상에서 용접 비드면에 기준각도로 직선을 설정하고, 상기 설정된 직선과 상기 용접 비드면간의 최대 거리값을 산출하고, 상기 산출된 최대거리값이 설정된 기준 허용 범위내에 포함되는 지 여부에 따라 상기 용접 비드의 품질을 판단하는 용접 비드 검사부를 포함하되,
   상기 용접 비드 검사부는,
   상기 용접선 센싱부로부터 출력되는 용접 비드의 프로파일을 좌각장 및 우각장 별로 분리하여 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 생성하는 프로파일 처리모듈;
   용접 등급별로 상기 기준 각도와 상기 기준 허용 범위를 포함하는 기준값을 설정하는 기준 설정모듈;
   상기 프로파일 처리부에서 생성되는 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일에 대해 용접 비드 검사 영역을 설정하는 검사 영역 설정모듈;
   상기 기준 설정모듈에 의해 설정되는 용접 등급별 기준 각도로 용접 부재에 대해 설정되는 직선과 상기 용접 비드면까지의 거리값을 산출하는 거리 산출모듈; 및
   상기 거리 산출모듈에서 산출되는 거리값들 중 최대값과 상기 기준 설정부에서 설정되는 기준 허용 범위에 기초하여 용접 등급별로 용접 비드의 품질을 판단하는 등급 판단모듈
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 비드 검사 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 거리 산출모듈은
   상기 용접 비드면에 위치하는 제1 점들에 대해 각각 상기 기준 각도로 설정되는 직선이 상기 용접 부재면과 만나는 제2 점들을 계산하고, 계산되는 제2 점들 중에서 Y축을 기준으로 최하단에 위치하는 점을 추출한 후, 추출되는 점을 지나는 상기 기준 각도로 설정되는 직선과 상기 용접 비드면까지의 거리값을 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 비드 검사 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 등급 판단모듈은 상기 거리 산출모듈에서 산출되는 거리값을 상기 기준 설정모듈에서 설정되는 기준 허용 범위와 비교하여 상기 용접 비드의 품질을 판단하는 것을 특징으로 하는 용접 비드 검사 장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 용접 비드 검사부는 X축 좌표로 상기 용접 비드면과 만나는 지점에서 용접 부재면까지의 구간에서 미리 설정된 개수만큼 상기 거리값을 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 비드 검사 장치.
7. 용접 비드를 포함하는 용접선 영역을 촬상하여 생성되는 용접 비드의 프로파일을 취득하는 단계;
   상기 용접 비드의 프로파일을 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일로 분리하는 단계;
   상기 좌각장 프로파일과 우각장 프로파일을 각각 X축에 수직으로 회전시키는 단계;
   상기 좌각장 프로파일과 상기 우각장 프로파일에 대해 각각 용접 비드면의 각 점을 지나는 기준 각도의 직선들 중에서 Y축 절편값이 최하인 직선을 선정하는 단계;
   X축을 좌표로, 상기 선정되는 직선이 상기 용접 비드면과 만나는 지점에서 용접 부재면까지의 구간에서 상기 선정되는 직선과 상기 용접 비드면 사이의 거리값을 산출하는 단계; 및
   산출되는 거리값들 중 최대값이 기준 허용 범위 내에 있는 지의 여부에 따라 상기 용접 비드의 품질을 판단하는 단계
   를 포함하는 용접 비드 검사 방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 거리값을 산출하는 단계가,
   상기 용접 비드면에 위치하는 제1 점에 대해 상기 기준 각도를 갖는 직선을 설정하는 단계;
   상기 직선이 상기 용접 부재면과 만나는 제2 점을 계산하는 단계;
   상기 용접 비드면 상에 위치하는 제1 점들에 대해 상기 직선을 설정하는 단계와 상기 계산하는 단계를 반복 수행하는 단계;
   계산되는 점들 중에서 Y축 좌표값이 최하인 점을 추출하는 단계; 및
   추출되는 점을 지나는 상기 기준 각도를 갖는 직선과 상기 용접 비드면까지의 거리값을 산출하는 단계
   를 포함하는 용접 비드 검사 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 용접 비드의 품질을 판단하는 단계에서, 상기 거리값이 상기 기준 허용 범위보다 작은 경우에 상기 용접 비드의 품질이 양호한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 용접 비드 검사 방법.

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