KR101439758B1 - 레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101439758B1
KR101439758B1 KR1020130032408A KR20130032408A KR101439758B1 KR 101439758 B1 KR101439758 B1 KR 101439758B1 KR 1020130032408 A KR1020130032408 A KR 1020130032408A KR 20130032408 A KR20130032408 A KR 20130032408A KR 101439758 B1 KR101439758 B1 KR 101439758B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser welding
defect
laser
diagnosing
classifier
Prior art date
Application number
KR1020130032408A
Other languages
English (en)
Inventor
최준
강명구
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020130032408A priority Critical patent/KR101439758B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101439758B1 publication Critical patent/KR101439758B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Abstract

레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법이 제공된다. 레이저 용접 결함 진단 장치는, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호를 구하는 센서부와, 구해진 신호로부터 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들을 추출하는 특징 추출부와, 추출된 특징들로 구성된 특징 벡터를 서포트 벡터 머신 알고리즘에 적용하여 분류기를 생성하는 분류기 생성부와, 생성된 분류기를 이용하여 레이저 용접의 결함을 진단하는 결함 진단부를 포함하며, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호는, 레이저 용접에 의해 발생되는 플라즈마 신호, 레이저 용접에 의해 발생되는 불꽃 및 레이저 용접 부위의 위치 데이터 및 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상을 포함할 수 있다. 이를 통해 결함 진단에 소요되는 시간을 줄여 신속하고 정확한 결함 진단이 가능하다.

Description

레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF INSPECTING DEFECT OF LASER WELDING}
본 발명은 레이저 용접의 결함 진단에 관한 것이다.
일반적으로, 냉연 라인의 연속 조업을 위해 사용하는 레이저 용접(Laser Line Welder, LLW)에 의해 선, 후행 스트립을 용접하며, LLW의 후속 라인에서는 스트립의 용접부를 포함하여 텐션 레벨링, 냉간 압연, 소둔 등의 작업이 수행된다.
따라서 후속 라인에서 작업이 원활하게 이루어지기 위해서는 용접부의 강건한 용접성이 요구되며, 용접 품질이 우수하지 않을 때 일어날 수 있는 스트립의 판파단을 사전에 방지할 수 있도록 LLW에서 실시간으로 용접 품질을 판정해주는 기능이 매우 중요하게 된다.
이러한 용접 품질의 판정을 위해, 종래에는 LLW에 설치된 센서에서 측정되는 신호를 단순히 모니터에 보여주면 조업자는 주관적인 판단에 의해 용접의 품질을 평가한 후, 후속 작업을 위한 스트립의 용접부 통판 여부를 결정하였다.
따라서, 용접 품질의 판정에 많은 시간이 소요된다. 또한, 모니터에 나타난 신호에 대해 작업자는 서로 다른 기준에 의해 용접 품질을 판정하기 때문에, 용접 품질 판정이 일률적이지 못하고 작업자에 따라 달라진다. LLW에서 용접부 불량이 발생하였을 때 이를 정확하고 신속하게 판정하지 못하는 경우 후속 라인에서 용접부의 파단으로 인해 조업 생산성에 심각한 영향을 줄 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 결함 진단에 소요되는 시간을 줄여 신속하고 정확한 결함 진단이 가능하며, 스트립의 판파단을 사전에 방지할 수 있는 레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호를 구하는 센서부; 상기 구해진 신호로부터 상기 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들을 추출하는 특징 추출부; 상기 추출된 특징들로 구성된 특징 벡터를 서포트 벡터 머신 알고리즘에 적용하여 분류기를 생성하는 분류기 생성부; 및 상기 생성된 분류기를 이용하여 레이저 용접의 결함을 진단하는 결함 진단부를 포함하며, 상기 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호는, 상기 레이저 용접에 의해 발생되는 플라즈마 신호, 상기 레이저 용접에 의해 발생되는 불꽃 및 상기 레이저 용접 부위의 위치 데이터 및 상기 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상을 포함하는 레이저 용접 결함 진단 장치가 제공된다.
삭제
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징은, 상기 플라즈마 신호의 세기 및 분광 스펙트럼, 상기 불꽃의 모양, 상기 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 얻어지는 샘플 지점의 개수 대비 합격으로 진단된 지점의 개수, 상기 강판의 배치 형상으로부터 얻어지는 강판의 높이차인 스트립 레벨 및 선후행 강판간의 거리인 갭 센싱 포지션을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 센서부에서, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호를 구하는 제1 단계; 특징 추출부에서, 상기 구해진 신호로부터 상기 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들을 추출하는 제2 단계; 분류기 생성부에서, 상기 추출된 특징들로 구성된 특징 벡터를 서포트 벡터 머신 알고리즘에 적용하여 분류기를 생성하는 제3 단계; 및 결함 진단부에서, 상기 생성된 분류기를 이용하여 레이저 용접의 결함을 진단하는 제4 단계를 포함하며, 상기 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호는, 상기 레이저 용접에 의해 발생되는 플라즈마 신호, 상기 레이저 용접에 의해 발생되는 불꽃 및 상기 레이저 용접 부위의 위치 데이터 및 상기 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상을 포함하는 레이저 용접 결함 진단 방법이 제공된다.
삭제
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징은, 상기 플라즈마 신호의 세기 및 분광 스펙트럼, 상기 불꽃의 모양, 상기 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 얻어지는 샘플 지점의 개수 대비 합격으로 진단된 지점의 개수, 상기 강판의 배치 형상으로부터 얻어지는 선후행 강판의 높이차인 스트립 레벨 및 선후행 강판간의 거리인 갭 센싱 포지션을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 레이저 용접의 결함을 가장 잘 나타낼 수 있는 다양한 특징 벡터들을 구하고, 이에 기초한 서포트 벡터 알고리즘을 통해 레이저 용접의 결함을 진단함으로써, 결함 진단에 소요되는 시간을 줄여 신속하고 정확한 결함 진단이 가능하며, 또한 스트립의 판파단을 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 결함 진단 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 의한 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상으로부터 도출되는 레이저 용접의 결함을 판단하기 위한 특징을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의해 수집한 플라즈마의 세기로부터 도출되는 레이저 용접의 결함을 판단하기 위한 특징을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 도출되는 레이저 용접의 결함을 판단하기 위한 특징을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 결함 진단 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 결함 진단 장치의 구성도이다. 한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상을 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 의한 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상으로부터 도출되는 레이저 용접의 결함을 판단하기 위한 특징을 도시한 도면이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의해 수집한 플라즈마의 세기로부터 도출되는 레이저 용접의 결함을 판단하기 위한 특징을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 도출되는 레이저 용접의 결함을 판단하기 위한 특징을 도시한 도면이다.
결함 진단 장치(100)는, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호를 구하는 센서부(110)와, 구해진 신호로부터 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들을 추출하는 특징 추출부(120)와, 추출된 특징들로 구성된 특징 벡터를 서포트 벡터 머신 알고리즘에 적용하여 분류기를 생성하는 분류기 생성부(130)와, 생성된 분류기를 이용하여 레이저 용접의 결함을 진단하는 결함 진단부(140)를 포함할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 레이저 용접 결함 진단 장치(100)를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 우선 센서부(110)는, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 각종 신호를 구할 수 있다. 구해진 신호는 특징 추출부(120)로 전달될 수 있다. 여기서, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호는 레이저 용접에 의해 발생되는 플라즈마 신호, 레이저 용접에 의해 발생되는 불꽃 및 레이저 용접 부위의 위치 데이터 및 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상 등을 포함할 수 있다. 이러한 신호를 구하기 위해 센서부(110)는 예컨대 근적외선 센서, 레이저 거리 센서나 영상 촬영 모듈, 수광 모듈, 엔코더와 같은 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있으며, 이하 센서부(110)에 대해 상세하게 설명한다.
우선, 상술한 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상을 구하기 위해, 센서부(110)는, 근적외선 센서, 레이저 거리 센서나 영상 촬영 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 근적외선 센서나 레이저 거리 센서는, 거리 측정을 위한 센서로, 이를 이용하면 도 2에 도시된 바와 같은 용접 전 용접 부위를 포함하는 선후행 강판(210, 220)의 배치 형상을 구할 수 있다(예컨대, 삼각 측량법을 이용할 수 있다). 상술한 실시 형태에는 거리 측정을 위한 센서로 근적외선 센서나 레이저 거리 센서를 예시하고 있으나, 이는 실시 형태에 불과할 뿐 피검사체와의 거리 측정을 할 수 있는 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있을 것이다. 또한, 선후행 강판(210, 220)의 배치 형상을 구하기 위해 근적외선 센서나 레이저 거리 센서 외에도 카메라와 같은 영상 촬영 모듈 등이 사용될 수 있다.
도 2의 각 변수를 설명하면, 갭 센싱 포지션(Gap-Sensing Position)은 X축 방향의 선후행 강판(210, 220)의 위치를, 캐리지 포지션(Carriage Position)은 Y축 방향을 따라 용접 부위를 이동하는 레이저 헤더의 위치, 스트립 레벨(Strip Level)은 Z축 방향의 선후행 강판(210, 220)의 위치를 의미하며, 레이저 헤더는 Y축 방향을 따라 이동하면서 레이저빔을 발사하여 선행 강판(210)과 후행 강판(220)을 용접할 수 있다.
이렇게 구해진 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상으로부터 추출될 수 있는 레이저 용접의 결함 진단을 위한 특징에 대해서는 도 2 내지 도 3을 참조하여 후술한다.
한편, 수광 모듈은 레이저에 의해 선후행 강판(210, 220)의 용접 부위에서 발생되는 플라즈마 신호를 수광하는데 사용될 수 있다. 수광된 플라즈마 신호는 특징 추출부(120)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 선후행 강판(210, 220)의 용접 부위에서 발생되는 플라즈마 신호를 수광하기 위해, 수광 모듈은 플라즈마 신호를 집광하는 집광 렌즈(미도시)와 집광 렌즈(미도시)에 의해 집광된 광신호를 수광하는 광섬유(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상술한 수광 모듈의 구체적 구성은 당해 분야의 기술자에게 널리 알려진 구성이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이렇게 구해진 플라즈마 신호로부터 추출될 수 있는 레이저 용접의 결함 진단을 위한 특징에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
또한, 엔코더는 레이저를 발사하는 레이저 헤더의 위치 데이터를 구할 수 있다. 이렇게 구해진 레이저 헤더의 위치 데이터는 특징 추출부(120)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 레이저 헤더는, 도 2에 도시된 바와 같이, Y축 방향의 용접 부위를 따라 레이저를 발사하여 선후행 강판(210, 220)을 용접하게 된다. 레이저 헤더는 미도시된 모터와 같은 구동부에 의해 구동될 수 있으며, 구동부에 장착된 엔코더를 통해 Y축 방향의 레이저 용접 부위의 위치 데이터를 구할 수 있다. 이렇게 구해진 위치 데이터로부터 추출될 수 있는 레이저 용접의 결함 진단을 위한 특징에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.
또한, 용접 부위의 불꽃의 모양을 구하기 위해서는 상술한 카메라와 같은 영상 촬영 모듈이 사용될 수 있다. 영상 촬영 모듈은 레이저 용접이 수행되는 동안, 용접 부위에서 발생되는 불꽃을 포함한 영상을 촬영할 수 있다. 촬영된 영상은 특징 추출부(120)로 전달될 수 있다.
한편, 특징 추출부(120)는, 센서부(110)를 통해 구해진 신호로부터 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들을 추출할 수 있다. 추출된 특징들은 분류기 생성부(130)로 전달될 수 있다.
여기서, 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들은, 강판의 배치 형상으로부터 얻어지는 강판의 높이차인 스트립 레벨 및 선후행 강판간의 거리인 갭 센싱 포지션, 플라즈마 신호의 세기 및 분광 스펙트럼, 불꽃의 모양, 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 얻어지는 샘플 지점의 개수 대비 합격으로 진단된 지점의 개수 등을 포함할 수 있으며, 이하 센서부(110)의 신호로부터 추출된 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들에 대해 상세하게 설명한다.
상술한 도 2의 용접 전 선후행 강판(210, 220)의 배치 형상으로부터, 도 3에 도시된 바와 같은 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징을 구할 수 있다. 도 3에서 도시된 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징은 레이저 헤더의 위치인 캐리지 포지션(Carriage Position)에 따라 구해진 갭 미스매치(Gap Mismatch, 301)와 갭폭(Gap Width, 302)을 포함할 수 있으며, 여기서 갭 미스매치(Gap Mismatch, 301)는 X축 방향(도 2 참조)에 따른 선후행 강판(210, 220)간의 간격을 의미하며, 갭폭(Gap Width, 302)은 Z축 방향(도 2 참조)에 따른 선후행 강판(210, 220)간의 간격을 의미한다.
상술한 용접 전의 배치 형상을 가진 선후행 강판(210, 220)에 대해 레이저 용접이 이루어질 수 있다. 이후 용접이 완료되면 레이저 헤더의 위치인 캐리지 포지션(Carriage Position)에 따라(용접된 부위를 따라) 일정 간격으로 선후행 강판(210, 220)의 에릭슨 테스트(Ericson test)나 인장 강도 테스트가 수행될 수 있으며, 도 3의 303과 같은 용접 결함이 없는 지점이나 도 3의 304와 같은 용접 결함이 있는 지점을 확인할 수 있다.
한편, 상술한 수광 모듈을 통해 수광된 플라즈마 신호로부터는, 도 4에 도시된 바와 같은, 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징을 구할 수 있다.
도 4에 도시된 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징은, 용접시 레이저 헤더의 위치인 캐리지 포지션(Carriage Position)에 따라(용접된 부위를 따라) 일정 간격으로 선후행 강판(210, 220)의 용접 부위 각 지점의 플라즈마의 세기이며, 도 4에는 동일한 재질의 다수의 선후행 강판에 대해 구한 플라즈마의 세기가 겹쳐서 도시되어 있다.
도 3과 마찬가지로, 용접이 완료된 선후행 강판(210, 220)에 대하여, 용접 결함 진단을 위해 에릭슨 테스트나 인장 강도 테스트가 수행되었으며, 도 4의 401은 용접 결함이 없는 지점을, 도 4의 402는 용접 결함이 있는 지점을 도시하고 있다. 상술한 바와 같이, 용접시 발생하는 플라즈마 신호의 세기를 구함으로써, 용접 결함의 특징을 추출할 수 있다.
또한, 다른 실시 형태에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 동일한 재질의 다수개의 선후행 강판(210, 220)에 대하여 각각 구한 플라즈마의 세기의 평균(400)을 구하고, 구한 평균에 대하여 위 아래 일정 비율 이내를 결함이 없는 영역으로 설정할 수 있다. 이후 측정한 플라즈마의 세기가 설정된 영역 범위 이내일 경우 레이저 용접의 결함이 없는 것으로, 측정한 플라즈마의 세기가 설정된 영역 범위를 벗어날 경우 레이저 용접의 결함이 존재하는 것으로 진단할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상술한 수광 모듈을 통해 구한 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징은 플라즈마 신호의 분광 스펙트럼일 수 있다. 구체적으로, 특징 추출부(120)는, OES(Optical Emission Spectrometer)와 같은 분광 모듈을 포함할 수 있으며, 이러한 분광 모듈을 통해 플라즈마 광신호를 파장별로 분광함으로써, 플라즈마 신호의 분광 스펙트럼을 구할 수 있다. 이렇게 구해진 플라즈마 신호의 분광 스펙트럼의 파장으로부터 레이저 용접의 결함을 진단할 수도 있다. 다만, 분광 스펙트럼을 이용하는 경우 강판의 재질에 따라 나타나는 스펙트럼이 서로 상이할 것이므로, 레이저 용접의 결함 진단시 강판의 재질을 고려하여야 함은 물론이다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 엔코더를 통해 구한 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 샘플 지점의 개수 대비 합격으로 진단된 지점의 개수로부터 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징을 구할 수도 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 용접이 완료된 선후행 강판(210, 220)에 대해, 엔코더를 통해 구한 레이저 용접 부위의 위치 데이터에 기초하여 선후행 강판(210, 220)의 용접 부위(Laser Welding Line, LWL)를 따라 다수의 지점(P)에 대해 에릭슨 테스트나 인장 강도 테스트가 수행될 수 있으며, 그 결과 총 샘플 지점의 개수 대비 합격으로 진단된 지점의 개수를 구하여 레이저 용접의 결함 진단을 위한 특징으로 판단할 수 있다. 즉, 용접 부위(Laser Welding Line, LWL)의 다수의 지점(P) 중 일부 지점의 용접이 결함인 경우라 하더라도 LLW의 후속 라인에서 판파단이 일어나지만 않는다면 허용될 수 있기 때문이다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 영상 촬영 모듈을 통해 촬영한 용접 부위를 포함하는 영상으로부터 레이저 용접의 결함 진단을 위한 특징을 추출할 수 있다. 구체적으로, 영상 촬영 모듈에서 촬영한 영상 중 불꽃의 모양이 어떠한지 또는 불꽃 중 밝은 부분과 어두운 부분의 경계를 추출한 후, 추출된 경계의 모양에 따라, 예를 들면 경계가 둥근 경우 결함이 없는 것으로, 둥글지 않은 경우에는 결함이 있는 것으로 진단할 수 있다.
한편, 분류기 생성부(130)는, 추출된 특징들로 구성된 특징 벡터를 서포트 벡터 머신 알고리즘(Support Vector Algorithm, SVM)에 적용하여 분류기(Classifier)를 생성할 수 있다. 서포트 벡터 머신 알고리즘은 기계 학습의 일종으로, 데이터들을 주어진 공간보다 높은 차원의 공간으로 변환하고 나서, 각 클래스들을 구분하는 선형의 초평면(Hyperplane)을 구하는 알고리즘이며, 상술한 SVM은 공지의 알고리즘이므로 발명의 간명화를 위해 상세한 설명은 생략한다. 본 발명에서는 SVM을 적용하였으나, 기타 기계 학습의 다른 알고리즘이 사용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이후, 결함 진단부(140)는, 분류기 생성부(130)에서 생성한 분류기를 이용하여 레이저 용접의 결함을 진단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 레이저 용접의 결함을 가장 잘 나타낼 수 있는 다양한 특징 벡터들을 구하고, 이에 기초한 서포트 벡터 알고리즘을 통해 레이저 용접의 결함을 진단함으로써, 결함 진단에 소요되는 시간을 줄여 신속하고 정확한 결함 진단이 가능하며, 또한 스트립의 판파단을 사전에 방지할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 결함 진단 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하에서는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 진단 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 우선 센서부(110)는, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호를 구할 수 있다. 구해진 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호는 특징 추출부(120)로 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호는 레이저 용접에 의해 발생되는 플라즈마 신호, 레이저 용접에 의해 발생되는 불꽃 및 레이저 용접 부위의 위치 데이터 및 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상 등을 포함할 수 있다. 이러한 신호를 구하기 위해 센서부(110)는 예컨대 근적외선 센서나 영상 촬영 모듈, 수광 모듈, 엔코더와 같은 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
다음, 특징 추출부(120)는 구해진 신호로부터 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들을 추출할 수 있다. 추출된 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들은 분류기 생성부(130)로 전달될 수 있다.
여기서, 여기서, 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들은, 강판의 배치 형상으로부터 얻어지는 강판의 높이차인 스트립 레벨 및 선후행 강판간의 거리인 갭 센싱 포지션, 플라즈마 신호의 세기 및 분광 스펙트럼, 불꽃의 모양, 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 얻어지는 샘플 지점의 개수 대비 합격으로 진단된 지점의 개수 등을 포함할 수 있음은 상술한 바와 같다.
다음, 분류기 생성부(130)는 추출된 특징들로 구성된 특징 벡터를 서포트 벡터 머신 알고리즘에 적용하여 분류기를 생성할 수 있다.
마지막으로, 결함 진단부(140)는 생성된 분류기를 이용하여 레이저 용접의 결함을 진단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 레이저 용접의 결함을 가장 잘 나타낼 수 있는 다양한 특징 벡터들을 구하고, 이에 기초한 서포트 벡터 알고리즘을 통해 레이저 용접의 결함을 진단함으로써, 결함 진단에 소요되는 시간을 줄여 신속하고 정확한 결함 진단이 가능하며, 또한 스트립의 판파단을 사전에 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 결함 검출 장치 110: 센서부
120: 특징 추출부 130: 분류기 생성부
140: 결함 진단부 210: 선행 강판
220: 후행 강판 301: 갭 미스매치(Gap Mismatch)
302: 갭 폭(Gap Width) 303: 결함이 없는 지점
304: 결함이 있는 지점 LWL: 레이저 용접 라인
400: 레이저 헤더의 위치에 따른 플라즈마 세기의 평균

Claims (6)

  1. 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호를 구하는 센서부;
    상기 구해진 신호로부터 상기 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들을 추출하는 특징 추출부;
    상기 추출된 특징들로 구성된 특징 벡터를 서포트 벡터 머신 알고리즘에 적용하여 분류기를 생성하는 분류기 생성부; 및
    상기 생성된 분류기를 이용하여 레이저 용접의 결함을 진단하는 결함 진단부를 포함하며,
    상기 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호는, 상기 레이저 용접에 의해 발생되는 플라즈마 신호, 상기 레이저 용접에 의해 발생되는 불꽃 및 상기 레이저 용접 부위의 위치 데이터 및 상기 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상을 포함하는 레이저 용접 결함 진단 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징은,
    상기 플라즈마 신호의 세기 및 분광 스펙트럼, 상기 불꽃의 모양, 상기 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 얻어지는 샘플 지점의 개수 대비 합격으로 진단된 지점의 개수, 상기 강판의 배치 형상으로부터 얻어지는 강판의 높이차인 스트립 레벨 및 선후행 강판간의 거리인 갭 센싱 포지션을 포함하는 레이저 용접 결함 진단 장치.
  4. 센서부에서, 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호를 구하는 제1 단계;
    특징 추출부에서, 상기 구해진 신호로부터 상기 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징들을 추출하는 제2 단계;
    분류기 생성부에서, 상기 추출된 특징들로 구성된 특징 벡터를 서포트 벡터 머신 알고리즘에 적용하여 분류기를 생성하는 제3 단계; 및
    결함 진단부에서, 상기 생성된 분류기를 이용하여 레이저 용접의 결함을 진단하는 제4 단계를 포함하며,
    상기 레이저 용접의 결함 진단을 위한 신호는, 상기 레이저 용접에 의해 발생되는 플라즈마 신호, 상기 레이저 용접에 의해 발생되는 불꽃 및 상기 레이저 용접 부위의 위치 데이터 및 상기 레이저 용접 전의 선후행 강판의 배치 형상을 포함하는 레이저 용접 결함 진단 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 레이저 용접의 결함을 나타내는 특징은,
    상기 플라즈마 신호의 세기 및 분광 스펙트럼, 상기 불꽃의 모양, 상기 레이저 용접 부위의 위치 데이터로부터 얻어지는 샘플 지점의 개수 대비 합격으로 진단된 지점의 개수, 상기 강판의 배치 형상으로부터 얻어지는 강판의 높이차인 스트립 레벨 및 선후행 강판간의 거리인 갭 센싱 포지션을 포함하는 레이저 용접 결함 진단 방법.
KR1020130032408A 2013-03-26 2013-03-26 레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법 KR101439758B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130032408A KR101439758B1 (ko) 2013-03-26 2013-03-26 레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130032408A KR101439758B1 (ko) 2013-03-26 2013-03-26 레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101439758B1 true KR101439758B1 (ko) 2014-09-16

Family

ID=51759916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130032408A KR101439758B1 (ko) 2013-03-26 2013-03-26 레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101439758B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190006551A (ko) * 2016-06-28 2019-01-18 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 용접 감시 시스템
KR102052304B1 (ko) * 2019-08-30 2020-01-08 정원주 용접 자동화를 위한 제어 방법 및 시스템
WO2020038389A1 (zh) * 2018-08-23 2020-02-27 中国石油大学(北京) 一种焊缝底片缺陷识别方法
KR20230099818A (ko) * 2021-12-28 2023-07-05 김경숙 용접 검사 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0910970A (ja) * 1994-07-29 1997-01-14 Nagasaki Pref Gov レーザ溶接の溶接状態検出方法と装置
KR20040012550A (ko) * 2002-07-31 2004-02-11 미야치 테크노스 가부시키가이샤 레이저 용접 모니터
KR20070005968A (ko) * 2005-07-05 2007-01-11 삼성중공업 주식회사 용접부 결함 검출 방법 및 장치
JP2012006036A (ja) * 2010-06-24 2012-01-12 Nishihara Denshi:Kk 欠陥電極検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0910970A (ja) * 1994-07-29 1997-01-14 Nagasaki Pref Gov レーザ溶接の溶接状態検出方法と装置
KR20040012550A (ko) * 2002-07-31 2004-02-11 미야치 테크노스 가부시키가이샤 레이저 용접 모니터
KR20070005968A (ko) * 2005-07-05 2007-01-11 삼성중공업 주식회사 용접부 결함 검출 방법 및 장치
JP2012006036A (ja) * 2010-06-24 2012-01-12 Nishihara Denshi:Kk 欠陥電極検出装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190006551A (ko) * 2016-06-28 2019-01-18 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 용접 감시 시스템
KR102133763B1 (ko) * 2016-06-28 2020-07-15 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 용접 감시 시스템
US11325209B2 (en) 2016-06-28 2022-05-10 Hitachi, Ltd. Welding monitoring system
WO2020038389A1 (zh) * 2018-08-23 2020-02-27 中国石油大学(北京) 一种焊缝底片缺陷识别方法
KR102052304B1 (ko) * 2019-08-30 2020-01-08 정원주 용접 자동화를 위한 제어 방법 및 시스템
KR20230099818A (ko) * 2021-12-28 2023-07-05 김경숙 용접 검사 장치
KR102606676B1 (ko) * 2021-12-28 2023-11-29 아쿠아셀 주식회사 용접 검사 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8946595B2 (en) Apparatus and method for determining shape of end of welding bead
JP3227650B2 (ja) レーザ溶接機及びレーザ溶接状態監視方法
JP5077872B2 (ja) 太陽電池のフォトルミネセンスによる欠陥検査装置及び方法
EP3045255B1 (en) Device and method for determining laser weld quality
KR101439758B1 (ko) 레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법
US20060278831A1 (en) Infrared inspection apparatus, infrared inspecting method and manufacturing method of semiconductor wafer
KR20140123593A (ko) 와이어 로프 검사 장치
KR20130098144A (ko) 태양전지의 검사방법 및 검사장치
US20240100626A1 (en) Laser working system for performing a working process on a workpiece by means of a laser beam and method for monitoring a working process on a workpiece by means of a laser beam
JP4876599B2 (ja) 突合せ溶接部の良否検出方法および装置
JP2006082129A (ja) レーザ溶接品質評価方法および装置
JP2021058927A (ja) レーザ溶接品質検査の方法及びレーザ溶接品質検査装置
JP2007206015A (ja) リチウム漏洩検知装置およびリチウム漏洩検知方法
CN110927170B (zh) 缺陷确定方法、装置及系统
JP5481232B2 (ja) パンタグラフ監視装置
JP4793161B2 (ja) 突合せ溶接部の良否検査方法および装置
KR20130017946A (ko) 용접부 검출 장치
JP2005095942A (ja) レーザ溶接品質検査方法及び装置
JP7412237B2 (ja) 検査装置及び溶接装置
JP2013164422A (ja) 検査装置および検査方法
JP2021067588A (ja) 被検査体の表面検査装置および被検査体の表面検査方法
KR20160067303A (ko) 실러 도포 품질 검사 장치 및 이를 이용한 실러 도포 품질 검사 방법
KR20070087407A (ko) 평판표시패널의 자동광학검사장치 및 자동광학검사방법
JPH0712753A (ja) 溶接状態のモニタ装置
JP2004093195A (ja) 電縫溶接管の溶接ビード切削形状計測方法および計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170904

Year of fee payment: 4