KR101532694B1 - 인장에 의한 용접 결함 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접 결함을 검출하는 장치 및 방법에 대한 것으로서, 특히 용접된 부재를 용접선 방향으로 인장함에 의해 상기 용접선에 잔존하는 결함에 대한 영상을 획득하여 결함 여부를 자동으로 판단할 수 있고, 이에 의해 측정자의 주관적인 판단이 아닌 객관적인 판단이 가능한 인장에 의한 용접 결함 검출 장치 및 방법이다.

Description

인장에 의한 용접 결함 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECING WELDING DEFECT BY TENSION}

본 발명은 용접 결함을 검출하는 장치 및 방법에 대한 것으로서, 특히 용접된 부재를 용접선 방향으로 인장함에 의해 상기 용접선에 잔존하는 결함에 대한 영상을 획득하여 결함 여부를 자동으로 판단할 수 있고, 이에 의해 측정자의 주관적인 판단이 아닌 객관적인 판단이 가능한 인장에 의한 용접 결함 검출 장치 및 방법이다.

일반적으로 기공 등과 같은 용접 결함을 검출하기 위해서는 비파괴 검사법 등을 이용한 다양한 검출 장치가 사용되고 있으며 특히 두께가 다른 부재(TWB 부재)가 용접된 경우 용접 결함을 검출하기 위해 에릭슨 장치가 사용되고 있다.

상기 에릭슨 장치라고 하는 것은 널리 알려진 바와 같이 파괴 검사의 일종으로서 1차로 시편을 고정하고 2차로 시편에 펀치가 압입되면서 컵 형상을 만들어 결함을 검출한다.

그런데 상술한 종래의 용접 결함 검출 장치의 경우 특정 시편만 검수할 수 있어 전수 검사가 불가능하여 완벽한 품질 관리가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 상술한 종래의 용접 결함 검출 장치의 경우 작업자가 육안으로 시편을 관찰한 후 용접 양호 여부를 판단하는 관계로 객관적이지 않은 문제점이 있었다.

한편, 용접 결함을 검출하는 장치 및 방법 자체는 널리 알려진 것으로서 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있으므로 중복되는 설명과 도시는 생략한다.

미국 등록 특허 제6738134호 한국 등록 특허 제10-0370344호 한국 등록 특허 제10-0750899호 한국 등록 특허 제10-0996590호 한국 공개 특허 제10-2001-0007394호 한국 공개 특허 제10-2004-0059616호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 용접선을 인장한 후 획득되는 결함 영상에 의해 용접의 양호 여부를 판단하여 전수 검사가 가능하고 객관적인 평가가 가능한 결함 검출 장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상호 동일한 두께의 부재(S1) 또는 상호 상이한 두께의 부재(S2)가 용접된 시편(S)을 용접선(W) 방향으로 인장하는 인장부(100)와, 상기 인장된 용접선(W) 내부의 기공(P)에 대한 영상을 획득하는 가시화부(200)와, 상기 인장부(100) 또는 가시화부(200)에 연결되는 것으로서 상기 가시화부(120)에 의해 획득된 영상에 의해 산출된 기공(P)의 크기를 기 설정된 크기와 비교하여 용접의 양호 여부를 자동으로 판단하는 제어부(CON)를 포함하는 용접 결함 검출 장치에 일 특징이 있다.

이때, 상기 가시화부(200)는 상기 시편(S) 일 측에 빛을 조사하는 발광부(210)와 상기 발광부(210)가 배치되는 시편(S)의 동일측 또는 반대측면에 배치되어 기공(P)의 영상을 획득하는 영상 획득부(220)를 포함하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은 상기 용접 결함 검출 장치를 이용하여 용접 결함을 검출하는 방법으로서, 상기 인장부(100)에 의해 시편(S)을 용접선(W) 방향을 따라 인장한 후, 상기 가시화부(200)에 의해 상기 인장된 용접선(W)에 빛을 조사하여 상기 용접선(W)의 기공(P)에 대한 영상을 획득하는 용접 결함 검출 방법에 또 다른 특징이 있다.

이때, 상기 획득된 영상에 의해 산출된 기공(P)의 크기와 기 설정된 기공(P)의 크기를 비교하여 용접의 양호 여부를 판단하는 것도 가능하다.

또한, 상기 인장부(100)에 의해 시편(S)을 용접선(W) 방향을 따라 인장하되 기 설정된 다수 개의 연신율에 따라 인장한 후, 각 연신율에 따라 인장되어 획득된 결함 영상을 분석하여 기공(P)의 크기를 산출한 후 기 설정된 각 연신율에 따른 기공(P) 크기와 비교하여 용접의 양호 여부를 판단하는 것도 가능하다.

또한, 상기 시편(S) 및 기공(P) 영상과 용접 양호 여부에 대해 고유 번호를 부여하여 데이터로 저장하는 것도 가능하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다라는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명에 의하면 전수 검사가 가능하고 객관적인 결함 평가가 가능하여 보다 완벽한 품질관리가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검출 장치 및 방법을 설명하는 개념도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결함 검출 장치 및 방법을 설명하는 개념도,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 결함 검출 장치 및 방법을 설명하는 개념도,
도 4는 종래의 에릭슨 장치에 의해 결함을 검출하는 것을 설명하는 사진,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의해 검출된 결함을 설명하는 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검출 장치 및 방법을 설명하는 개념도, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결함 검출 장치 및 방법을 설명하는 개념도, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 결함 검출 장치 및 방법을 설명하는 개념도, 도 4는 종래의 에릭슨 장치에 의해 결함을 검출하는 것을 설명하는 사진, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의해 검출된 결함을 설명하는 사진이다.

실시예

본 발명의 일 실시예에 따른 용접 결함 검출 장치(10)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상호 동일한 두께의 부재(S1)가 용접된 시편(S)을 용접선(W) 방향으로 인장하는 인장부(100)와, 상기 인장된 용접선(W) 내부의 기공(P)에 대한 영상을 획득하는 가시화부(200)와, 상기 인장부(100) 또는 가시화부(200)에 연결되는 제어부(CON)를 포함한다.

이때, 상기 제어부(CON)에 의해 상기 가시화부(120)에 의해 획득된 영상에 의해 산출된 기공(P)의 크기를 기 설정된 크기와 비교하여 용접의 양호 여부를 자동으로 판단하게 된다.

한편 용접 결함으로서 상술한 바와 같은 기공(P)은 널리 알려진 바와 같이 용접봉에 습기가 있거나 용착부가 급냉이 되는 경우 등에 발생하게 된다. 이러한 결함의 경우 종래에는 상술한 바와 같이 에릭슨 장치에 의해 용접 불량 여부를 판단하였다.

그런데, 상기 에릭슨 장치에 의한 경우 아래의 표1에 나타난 바와 같이 정상 제품과 불량 제품사이에 판단하기 어려운 제품이 있다.

이러한 경우 판단하는 사람마다 그 결과가 달라서 객관적인 판단을 하기 어려움 문제점이 있었다. 또한 상기 에릭슨 장치의 경우 도 4에 나타난 바아 같이 시편을 채취하므로 전수 검사가 어려운 문제점이 있었다.

이에 비해 본 발명에 의한 경우 도 5에 나타난 바와 같이 기공(P)이 명확히 나타나며 이때 상기 기공(P)의 영상을 기초로 제어부(CON)에 의해 상기 기공(P)의 크기를 산출하게 된다.

상기 영상에 의해 기공(P)의 크기를 산출하기 위해서는 상기 획득된 영상에서 기공(P)에 해당되는 부분을 먼저 식별한 후 상기 기공(P)에 해당하는 픽셀 수를 크기로 산출할 수 있다.

예를 들어 상기 픽셀의 농도를 기준으로 하는 경우 특정 농도 값 이상은 정상 부위로 판정하고 특정 농도 값 이하를 기공(P)으로 판단한다.

이후, 기공(P)으로 판단된 픽셀 수를 기준으로 크기를 산출하게 되며, 상기 산출된 크기가 기 설정된 크기보다 크면 용접 불량으로 판단하고 기공(P)이 검출되지 않거나 기 설정된 크기보다 작으면 양호한 용접으로 판단하는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 용접선(W)을 인장한 후 기공(P)에 대한 영상을 분석하여 제어부(CON)가 자동으로 용접 양호 여부를 판단하게 되므로 객관적인 판단이 가능해 진다.

또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 경우 용접선(W)을 인장하므로 모든 제품에 대해 실험이 가능하므로 전수 검사가 가능해지고 이에 의해 보다 완벽한 품질 관리가 가능해 진다.

한편 상기 인장부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 동일한 두께를 가진 부재(S1)가 용접된 시편(S) 상하측에 배치되는 상부 파지부(110) 및 하부 파지부(120)를 포함한다.

상기 상부 파지부(110)와 하부 파지부(120)는 상기 부재(S1)가 삽입된 후 고정구(F)에 의해 고정되어 상기 부재(S1)를 파지하게 된다.

이후 널리 알려진 구동부(AC)가 상기 상부 파지부(110) 및 하부 파지부(120)를 당겨 상기 부재(S1)를 인장하게 된다.

한편 상술한 바와 같이 본 발명의 경우 용접선(W) 방향으로 인장하므로 도 1에 도시된 바와 같이 용접선(W)을 수직 방향으로 배치하고 상기 상하부 파지부(110,120)도 수직 방향으로 배치한 것이다.

한편, 상기 가시화부(200)는 상기 시편(S) 일 측에 빛을 조사하는 발광부(210)와 상기 발광부(210)가 배치되는 시편(S)의 동일측 또는 반대측면에 배치되어 결함(P)의 영상을 획득하는 영상 획득부(220)를 포함할 수 있다.

상기 기공(P)의 경우 단순히 영상 획득부(220)에 의해서는 영상을 획득하기 어려우므로 상술한 바와 같은 발광부(210)를 배치하여 보다 식별하기 좋은 영상을 얻을 수 있다.

상기 발광부(210)는 다양한 형태의 발광 구성을 사용할 수 있으며 예를 들어 LED광을 사용할 수 있다.

상기 영상 획득부(220)의 경우도 다양한 형태의 영상 획득 구성을 사용할 수 있으며 예를 들어 CCD 카메라 등을 사용할 수 있다.

이때, 상기 영상 획득부(220)와 발광부(210)는 도시된 바와 같이 시편(S)을 가운데 두고 반대방향으로 배치되는 것도 가능하고, 상기 시편(S)의 일 측면에 모두 배치되는 것도 가능하며 이는 상기 가시화부(200)의 구성에 따라 적절히 결정할 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 동일 두께를 가지는 부재(S1)가 용접된 경우는 물론 도 2에 도시된 바와 같이 상이한 두께를 가지는 부재(S2)가 용접된 경우에도 사용 가능하다.

즉, 널리 알려진 바와 같이 테일러 웰디드 블랭크(Taylor welded blank ; TWB)의 경우 두께가 다른 부재를 용접하는 것이다.

이러한 경우에도 도 1에 도시된 인장부(100)와 가시화부(200)를 동일하게 사용할 수 있으며, 다만 상기 인장부(100)의 상하부 파지부(130,140)은 상기 두께가 다른 부재(S2)의 단면에 맞게 형성하는 것만이 상이하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 경우 자동으로 용접 결함을 검출할 수 있으며 이에 대해 다시 설명한다.

우선, 앞서 설명한 바와 같은 인장부(100)에 의해 시편(S)을 용접선(W) 방향을 따라 인장한다. 이에 의해 상기 용접선(W)에 내재되어 있는 기공(P) 역시 확대되며, 상기 확대된 기공(P)에 대한 영상을 얻기 위해 상기 가시화부(200)에 의해 상기 인장된 용접선(W)에 빛을 조사하게 된다.

이러한 방법에 의해 기공(P)에 대한 영상을 획득한 후 상기 획득된 영상에 의해 산출된 기공(P)의 크기와 기 설정된 기공(P)의 크기를 비교하여 용접의 양호 여부를 판단하게 된다.

한편, 상기 기공(P)의 크기는 앞서 설명된 바와 같이 상기 기공(P)에 대한 영상의 픽셀에 의해 산출할 수 있다.

이러한 본 발명에 의한 경우 용접 결함에 대한 객관적 판단이 가능해 지고 전수 검사가 가능해져서 상술한 바와 같이 품질 관리에 완벽을 기할 수 있다.

한편, 본 발명의 경우 상술한 바와 같이 시편(S)을 용접선(W) 방향으로 인장하는 것으로서 이때, 상기 인장을 함에 있어서 기 설정된 다수 개의 연신율에 따라 인장하여 기공(P)을 평가하는 것도 가능하다.

예를 들어 전체 길이 대비 25%, 30% 등으로 연신율을 설정해 놓고 상기 설정된 연신율에 따라 인장하여 기공(P)을 평가하는 것이다.

이때, 상기 각 연신율에 따라 용접 불량의 기준이 되는 기공(P)의 크기를 각각 설정한 후 측정된 기공(P)의 크기와 비교하여 용접 불량을 평가하는 것이다.

이러한 본 발명에 의해 생산된 부재가 사용되는 다양한 환경에 따라 적절한 평가를 할 수 있다.

한편, 상기 시편(S) 및 기공(P) 영상과 용접 양호 여부에 대해 고유 번호를 부여하여 데이터로 저장하는 것도 가능하다.

예를 들어 특정 시점에서 생산된 시편(S)에 대해 고유 번호를 부여한 후 상기 시편(S)에 대한 용접 여부 데이터를 상기 고유 번호에 따라 분류 저장하는 것이다.

물론 상기 기공(P) 영상도 고유 번호에 따라 저장할 수 있으며 이러한 본 발명에 의해 용접 결함에 대한 전반적인 데이터를 축적할 수 있어 품질 관리를 보다 완벽하게 수행할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 인장부 110 : 상부 파지부
120 : 하부 파지부 200 : 가시화부
210 : 발광부 220 : 영상획득부

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 상호 동일한 두께의 부재(S1) 또는 상호 상이한 두께의 부재(S2)가 용접된 시편(S)을 용접선(W) 방향으로 인장하는 인장부(100)와, 상기 시편(S) 일 측에 빛을 조사하는 발광부(210)와 상기 발광부(210)가 배치되는 시편(S)의 동일측 또는 반대측면에 배치되어 기공(P)의 영상을 획득하는 영상 획득부(220)를 포함하는 가시화부(200)와, 상기 인장부(100) 또는 가시화부(200)에 연결되는 것으로서 상기 가시화부(200)에 의해 획득된 영상에 의해 산출된 기공(P)의 크기를 기 설정된 크기와 비교하여 용접의 양호 여부를 자동으로 판단하는 제어부(CON)를 포함하는 용접 결함 검출 장치를 이용하여 용접 결함을 검출하는 방법으로서,
   상기 인장부(100)에 의해 시편(S)을 용접선(W) 방향을 따라 인장한 후, 상기 가시화부(200)에 의해 상기 인장된 용접선(W)에 빛을 조사하여 상기 용접선(W)의 기공(P)에 대한 영상을 획득하는 단계; 및
   상기 획득된 영상에 의해 산출된 기공(P)의 크기와 기 설정된 기공(P)의 크기를 비교하여 용접의 양호 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 결함 검출 방법.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 인장부(100)에 의해 시편(S)을 용접선(W) 방향을 따라 인장하되 기 설정된 다수 개의 연신율에 따라 인장한 후,
   각 연신율에 따라 인장되어 획득된 결함 영상을 분석하여 기공(P)의 크기를 산출한 후 기 설정된 각 연신율에 따른 기공(P) 크기와 비교하여 용접의 양호 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 용접 결함 검출 방법.
6. 제3항에 있어서,
   상기 시편(S) 및 기공(P) 영상과 용접 양호 여부에 대해 고유 번호를 부여하여 데이터로 저장하는 것을 특징으로 하는 용접 결함 검출 방법.

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