KR101824622B1 - 조명 확산판을 갖는 용접팁 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 조명 확산판을 갖는 용접팁 검사 장치는, 케이스(10); 상기 케이스(10)의 상하부에 배치되는 영상 획득 모듈(20); 상기 케이스(10)의 상하부 상에서 상기 영상 획득 모듈(20)의 전방에 경사진 상태로 이격 배치되는 반사 렌즈(30); 상기 케이스(10) 내부에 배치되는 중공 원통 형상의 조명 확산판(40); 상기 조명 확산판(40)의 외부를 소정 거리 이격된 상태로 둘러싸는 조명 보드(50); 상기 조명 확산판(40)의 개방된 상부에 고정 결합되는 광 획득 유도판(65); 및 상기 케이스(10) 상에서 상기 영상 획득 모듈(20)과 상기 반사 렌즈(30)를 덮는 형태로 구성되는 영상 모듈 커버(70);를 포함한다.

Description

조명 확산판을 갖는 용접팁 검사 장치{Welding tip inspection apparatus having lighting diffuser plate}
본 발명은 조명 확산판을 갖는 용접팁 검사 장치로서, 스팟 용접 과정에 사용되는 용접팁 단부의 상태를 용이하게 파악할 수 있는 검사 기술에 관한 것이다.
스폿 용접기는 패널이 겹친 좁은 부분에 전류를 집중시켜 압력을 가하여 용접하는 장치이다. 스폿 용접은 작업이 간단하고 녹이나 열에 의한 패널 변형도 잘 일어나지 않기 때문에, 패널 용접에는 최적의 방법으로 알려져 있다. 따라서, 패널이 많이 사용되는 차량의 패널 용접에도 대부분 스폿 용접기가 사용된다.
일반적으로, 금속판을 용접하는데 사용되는 스폿용접기는 한 쌍의 용접팁이 구비되어 겹쳐진 모재의 양측면에 용접팁을 밀착시킨 상태에서, 상기 용접팁에 고압의 전기를 인가하여 전기가 모재를 통과하면서 발생되는 열로 모재를 상호 용접한다.
그리고, 최근에는 일반적으로 서보 건(servo gun)이라 불리는, 로봇암을 이용하여 용접 위치로 스폿용접기 자체가 자동으로 위치 이동되는 자동용접기가 널리 사용되고 있다.
한편, 이러한 스폿용접기는 장시간 사용할 경우, 용접팁이 마모 또는 변형되며, 이에 따라, 용접 불량이 발생될 가능성이 높아지게 된다.
따라서, 일정 주기로 또는 필요할 때마다 드레싱 장치를 이용하여 용접팁의 단부를 연마하여 용접팁의 형태를 교정하는 드레싱 작업을 하여야 한다.
그런데, 이와 같이 드레싱 작업 후, 용접팁이 정확한 형태로 드레싱되었는지에 대한 확인이 필요하다.
팁 드레싱 기계의 회전 구동에 따른 간접 확인을 통해 전극팁의 연마에 대한 양부, 즉 팁 드레싱 상태의 양부를 판정하여 왔으나 오류 발생 빈도가 높아서 칼라 센서를 사용하여 팁 드레싱 상태의 양부를 판정한다.
전극팁의 선단부의 크기나 색상을 통해 연마가 제대로 되어 있는지를 판독하게 되는데, 종래에는 칼라 센서를 이용한 방법을 사용하여 왔다.
용접 전극용 팁을 검사하는 기술을 제시하는 종래의 문헌으로는 한국등록특허 제10-1326033호(2013.11.05), 제10-1594603호(2016.02.26) 및 제10-1350328호(2014.01.17)를 참조할 수 있다. 상기 문헌들은 스팟 저항용접기의 용접 전극팁 을 드레싱한 후 성형 및 불량 상태를 검사하기 위한 저항용접기의 용접 전극팁 검사장치 기술을 개시한다.
(특허문헌 1) KR10-1326033 B
(특허문헌 2) KR10-1594603 B
(특허문헌 2) KR10-1350328 B
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 스팟 용접 과정에 사용되는 용접팁을 드레싱하여 재사용하는 과정에 있어서, 상기 용접팁 단부의 전체적인 외관 형상을 용이하게 파악할 수 있게 하는 검사 장치를 제공하는 것이 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조명 확산판을 갖는 용접팁 검사 장치는, 케이스(10); 상기 케이스(10)의 상하부에 배치되는 영상 획득 모듈(20); 상기 케이스(10)의 상하부 상에서 상기 영상 획득 모듈(20)의 전방에 경사진 상태로 이격 배치되는 반사 렌즈(30); 상기 케이스(10) 내부에 배치되는 중공 원통 형상의 조명 확산판(40); 상기 조명 확산판(40)의 외부를 소정 거리 이격된 상태로 둘러싸는 조명 보드(50); 상기 조명 확산판(40)의 개방된 상부에 고정 결합되는 광 획득 유도판(65); 및 상기 케이스(10) 상에서 상기 영상 획득 모듈(20)과 상기 반사 렌즈(30)를 덮는 형태로 구성되는 영상 모듈 커버(70);를 포함한다.
상기 광 획득 유도판(65)은, 상기 조명 확산판(40)의 상단에 부합하는 원판 플레이트 형상으로서, 중앙에는 용접팁의 진입이 가능하도록 소정 직경의 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 일측에는 상기 영상 획득 모듈(20) 측 방향으로 광 진입구(66)가 형성된다.
상기 조명 보드(50)는, 속이 빈 다각 기둥 형상을 갖는 다각 플레이트(51), 상기 다각 플레이트(51)를 이루는 복수개의 단위 플레이트 상에 대칭적으로 배열되는 조명 led(53) 및 상기 복수개의 단위 플레이트 각각의 상하단에 접속되는 단자(55)를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 조명 확산판을 갖는 용접팁 검사 장치는 스팟 용접 과정에 사용되는 용접팁을 드레싱하여 재사용하는 과정에 있어서, 상기 용접팁 단부의 전체적인 외관 형상을 용이하게 파악할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 측정을 요하는 용접팁을 둘러싸는 형태로 조명 확산판 및 조명 보드를 배치함으로써 안정적으로 용접팁 선단에 대한 영상을 획득할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 확산판을 갖는 용접팁 검사 장치의 전체적인 사시도,
도 2는 도 1의 용접팁 검사 장치의 측면도,
도 3은 도 1의 용접팁 검사 장치의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 용접팁 검사 장치에서 상부 케이스 및 카메라 커버가 제거된 상태의 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 용접팁 검사 장치의 가로 방향을 따른 단면도, 및
도 6은 본 발명에 따른 용접팁 검사 장치의 세로 방향을 따른 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 조명 확산판을 갖는 용접팁 검사 장치를 설명한다.
본 발명에 따른 용접팁 검사 장치는 케이스(10), 케이스(10)의 상하부에 대칭적으로 배치되는 영상 획득 모듈(20), 케이스(10)의 상하부 상에서 상기 영상 획득 모듈(20)의 전방에 경사진 상태로 이격 배치되는 반사 렌즈(30), 케이스(10) 내부에 배치되는 중공 원통 형상의 조명 확산판(40), 조명 확산판(40)의 외부를 소정 거리 이격된 상태로 둘러싸는 조명 보드(50), 조명 확산판(40)과 조명 보드(50)의 상단에 고정 배치되는 위치 고정 플레이트(60), 조명 확산판(40)의 개방된 상부에 고정 결합되는 광 획득 유도판(65), 및 케이스(10) 상에서 상기 영상 획득 모듈(20)과 반사 렌즈(30)를 덮는 형태로 구성되는 영상 모듈 커버(70)를 포함한다.
본 발명에서, 측정을 요하는 한쌍의 용접팁이 케이스(10)의 상하부를 통해 상기 케이스(10) 내로 용접팁의 선단을 진입하도록 수용하게 하는 구조로서, 한쌍의 용접팁(1)의 선단에 대해서는 영상 획득 모듈(20) 및 반사 렌즈(30)를 통해 한쌍의 용접팁의 전방에 안정적으로 빛이 도달되는 과정을 통해서 그 선단의 영상을 정밀하게 획득하게 한다.
한편, 상기 과정에서 대칭적으로 배치되는 영상 획득 모듈(20) 및 반사 렌즈(30)는 케이스(10)의 상하부 상으로 진입 장착되는 한쌍의 용접팁에 대한 선명한 영상을 얻게 한다.
반사 렌즈(30)는 조명 보드(50)에서 조사된 빛을 통과시켜서 용접팁(1)의 선단부 평면 부분에서 빛을 조사할 수 있으며, 용접팁(1)의 선단부의 평면 부분을 영상 획득 모듈(20) 측으로 반사시키는 기능을 한다. 즉, 반사 렌즈(30)는 용접팁의 축선을 기준으로 수직 방향으로 배치된 영상 획득 모듈(20)에 용접팁(1)의 선단부의 평면부 영상을 효과적으로 반사시키는 기능을 한다.
케이스(10)는 pcb 등을 구비하는 제어 판넬(80)이 배치되는 컨트롤 케이스(11) 및 컨트롤 케이스(11)에 밀착 배치된 상태에서 용접팁이 분리 가능하게 수용되는 측정 케이스(15)를 포함한다.
상기 컨트롤 케이스(11)는 일측에 외부의 접속 단자(90)가 연결되고 타측에는 측정 케이스(15)가 배치된다. 한편, 컨트롤 케이스(11)는 그 전방에 고정 결합된 브라켓(13)을 통해 영상 획득 모듈(20)을 컨트롤 케이스(11)의 상하부 상에 안정적으로 결합하는 것을 가능하게 한다.
측정 케이스(15)는 원통 형상의 하부 케이스(16) 및 하부 케이스(16) 상에 분리 가능하게 결합되는 상부 케이스(17)를 포함한다.
측정 케이스(15) 상에는 외부에서부터 내부 방향으로 조명 보드(50) 및 조명 확산판(40)이 위치하고, 상기 조명 보드(50)과 조명 확산판(40)의 상단부에는 광 획득 유도판(65) 및 위치 고정 플레이트(60)가 차례대로 배치된다.
광 획득 유도판(65)은 원통 형상의 조명 확산판(40)의 상단에 부합하는 형상으로서, 전체적으로는 원판 플레이트 형상이며, 중앙에는 용접팁의 진입이 가능하도록 소정 직경을 갖는 관통홀이 형성된다.
특히, 상기 광 획득 유도판(65)은 관통홀의 일측에 영상 획득 모듈(20) 측 방향으로 광 진입구(66)가 형성된다. 상기 광 진입구(66)는 조명 보드(50)를 통해 조사된 광이 조명 확산판(40)을 통해 한쌍의 용접팁(1)에 도달한 후에 다시 반사 렌즈(30)로 향하는 과정에서 기존의 광 방해 경로를 해소하여 영상 획득 모듈(20)에 양호하게 도달하게 하는 기능을 한다.
조명 보드(50)는 속이 빈 다각 기둥 형상을 갖는 것으로서, 상하부가 개방된 형상일 수 있다. 조명 보드(50)는 다각 플레이트(51), 다각 플레이트(51)를 이루는 복수개의 단위 플레이트 상에 대칭적으로 배열되는 조명 led(53) 및 복수개의 단위 플레이트 각각의 상하단에 접속되는 단자(55)를 포함한다.
일 예로서, 조명 보드(50)는 얇은 사각판 형상을 갖는 12개의 단위 플레이트가 각각 측면을 접하게 함으로써 12각 기둥 형상을 갖게 하는데, 각각의 단위 플레이트 벽면 상에는 4개의 조명 led가 대칭적인 형상으로 배치된다.
이를 통해서, 상기 12면의 단위 플레이트 상에 배치된 조명 led 에서 조사되는 광이 중앙의 조명 확산판(40)을 통해 내부로 확산되는 과정을 통해서 측정 케이스(15)에 삽입된 용접팁 선단에 대한 선명한 촬영을 가능하게 한다.
컨트롤 케이스(11)에 배치되는 제어 판넬(80)은 영상 획득 모듈(20)에 의해 촬영된 용접팁들의 선단부 영상을 처리하는 역할을 한다. 제어 판넬(80)은 별도로 배치된 용접팁 드레싱 상태 검사유닛과 영상처리기에 연결되며, 영상처리기에 입력되는 용접팁들의 선단부 영상정보를 기초로 용접팁들에 대한 팁 드레싱 상태의 양부를 판정한다.
한편, 용접팁들의 선단부의 크기가 가장 중요한 요소일 수 있으므로 제어 판넬(80)은 영상처리기를 통해 처리된 영상들의 용접팁 선단부의 크기가 일정 기준치에 적합한지 비교하여 팁 드레싱 상태의 양부를 판정할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 조명 확산판(40)을 갖는 용접팁 검사 장치는 스팟 용접 과정에 사용되는 용접팁을 드레싱하여 재사용하는 과정에 있어서, 상기 용접팁 단부의 전체적인 외관 형상을 용이하게 파악할 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 측정을 요하는 용접팁을 둘러싸는 형태로 조명 확산판(40) 및 조명 보드(50)를 배치함으로써 안정적으로 용접팁 선단에 대한 영상을 획득할 수 있게 한다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 케이스(10);
    상기 케이스(10)의 상하부에 배치되는 영상 획득 모듈(20);
    상기 케이스(10)의 상하부 상에서 상기 영상 획득 모듈(20)의 전방에 경사진 상태로 이격 배치되는 반사 렌즈(30);
    상기 케이스(10) 내부에 배치되는 중공 원통 형상의 조명 확산판(40);
    상기 조명 확산판(40)의 외부를 소정 거리 이격된 상태로 둘러싸는 조명 보드(50);
    상기 조명 확산판(40)의 개방된 상부에 고정 결합되는 광 획득 유도판(65); 및
    상기 케이스(10) 상에서 상기 영상 획득 모듈(20)과 상기 반사 렌즈(30)를 덮는 형태로 구성되는 영상 모듈 커버(70);를 포함하고,
    상기 광 획득 유도판(65)은, 상기 조명 확산판(40)의 상단에 부합하는 원판 플레이트 형상으로서, 중앙에는 용접팁의 진입이 가능하도록 소정 직경의 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 일측에는 상기 영상 획득 모듈(20) 측 방향으로 광 진입구(66)가 형성되며,
    상기 광 진입구(66)는 상기 영상 모듈 커버(70)의 내측에 배치되며,
    상기 광 진입구(66)는 상기 조명 보드(50)를 통해 조사된 광이 상기 조명 확산판(40)을 통해 한쌍의 용접팁(1)에 도달한 후에 다시 상기 반사 렌즈(30)로 향하는 과정에서 기존의 광 방해 경로를 해소하여 상기 영상 획득 모듈(20)에 양호하게 도달하게 하는,
    용접팁 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 보드(50)는,
    속이 빈 다각 기둥 형상을 갖는 다각 플레이트(51), 상기 다각 플레이트(51)를 이루는 복수개의 단위 플레이트 상에 대칭적으로 배열되는 조명 led(53) 및 상기 복수개의 단위 플레이트 각각의 상하단에 접속되는 단자(55)를 포함하는,
    용접팁 검사 장치.
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