KR101836809B1 - 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드 - Google Patents

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김재형
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Abstract

본 발명은 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드에 관한 것으로서, 용접 시 용접선을 추적할 수 있도록, 용접부재에 레이저를 주사하는 레이저 다이오드, 레이저의 입사각을 조정하기 위한 레이저 반사경 및 용접부재에 주사된 레이저의 영상정보를 취득하기 위한 카메라를 내부에 수용하고 있는 헤드 본체와, 이물질의 침투를 방지하기 위해 상기 헤드 본체의 전방에 설치되는 스패터 커버를 포함하여 이루어진 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드로서, 상기 헤드 본체는 원피스 가공으로 제조된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 헤드 본체를 원피스로 가공함으로써 조립을 최소화 할 뿐만 아니라, 조립부분에 있을 수 있는 유격을 제거할 수 있으며, 불가피하게 발생하는 조립부(본체 커버, 레이저와 카메라 홀)를 실리콘 처리함으로써 완전 밀폐 처리할 수 있다. 이를 통해, 내부부품의 손상을 줄일 수 있으며, 제품의 수명을 연장시켜 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

Description

용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드{LASER VISION SENSOR HEAD FOR WELDING SEAM TRACKING}
본 발명은 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드에 관한 것으로서, 특히 용접 시 용접선을 추적할 수 있도록 된 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드에 관한 것이다.
용접 시 용접선을 추적하기 위한 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드는 용접환경이라는 열악한 환경 속에서 사용되어야 한다. 따라서, 외부의 습기나 이물질이 헤드 내부로 유입되는 것을 차단하기 위하여 밀폐구조를 형성하여야 하며, 용접 시 발생되는 흄을 제거하기 위한 방법이 고려되어야 한다.
종래의 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드의 구조를 살펴보면, 레이저 다이오드, 레이저 반사경, 카메라를 기본구성으로 가지고 있으며, 상기의 구성품들을 내부에 수용하여 고정하기 위한 헤드 본체로 구성된다. 일반적으로 헤드 본체는 조립식으로 완전밀폐구조를 형성하지 못하며, 흄 제거용 공기분사를 위해서 공압호스와 같은 부가장치를 별도로 사용한다.
이에 따라, 레이저 비전 센서 헤드가 완전히 밀폐되지 못하여, 헤드 내부의 레이저 다이오드나 카메라 등의 주요 구성부품들이 습기나 이물질로부터 손상을 입는 문제점이 있다. 또한 흄 제거용 공기분사 기능이 없거나 공압호스를 사용하는 경우, 부가적인 장치를 별도로 사용해야 함으로써 헤드 시스템이 더욱 복잡해지는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 헤드 내부의 부품들이 손상되지 않도록 완전히 밀폐 처리하고, 헤드 내부에 흄을 제거하기 위한 공기 흐름관을 자체 형성함으로써 시스템을 보다 간단하게 구현할 수 있도록 된 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드는, 용접 시 용접선을 추적할 수 있도록, 용접부재에 레이저를 주사하는 레이저 다이오드, 레이저의 입사각을 조정하기 위한 레이저 반사경 및 용접부재에 주사된 레이저의 영상정보를 취득하기 위한 카메라를 내부에 수용하고 있는 헤드 본체와, 이물질의 침투를 방지하기 위해 상기 헤드 본체의 전방에 설치되는 스패터 커버를 포함하여 이루어진 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드로서, 상기 헤드 본체는 본체 하우징 및 본체 커버로 이루어지고, 상기 본체 하우징은 원피스 가공으로 제조되고, 상기 헤드 본체에는 레이저 다이오드의 레이저 주사 및 카메라의 영상정보 취득을 위한 두 개의 홀이 구비되어 있고, 상기 두 개의 홀에는 이물질 유입을 차단하기 위해 1차 차단유리가 장착되어 있고, 상기 두 개의 홀과 1차 차단유리의 사이에는 방수 처리를 위해 실리콘 패드가 개재되어 있고, 방수 케이블 글랜드가 적용되고, 상기 헤드 본체에는 냉각공기가 흐를 수 있는 냉각공기 흐름관이 형성되어 있고, 상기 냉각공기 흐름관에는 냉각공기가 주입되어 배출될 수 있도록 주입구, 후면 배출구 및 흄 제거를 위한 전면 배출구가 형성되고, 상기 스패터 커버는 메인 프레임과 스패터 차단막으로 이루어지고, 상기 메인 프레임에는 2차 차단유리가 장착되고, 상기 메인 프레임에는 전면 배출구에서 배출되는 냉각공기가 헤드 전면으로 배출되도록 공기 흐름 경로가 형성되되, 상기 공기 흐름 경로는 스패터 커버의 전방으로 냉각공기가 흘러 나올 수 있도록, 메인 프레임에 2차 차단유리를 고정하기 위한 고정부를 이용하여 2차 차단유리 장착 시 고정부와 2차 차단유리 사이의 틈으로 형성된 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 헤드 본체에 상기 스패터 커버가 'ㄱ'자 끼움 방식으로 탈부착될 수 있다.
또한, 상기 레이저 다이오드, 레이저 반사경 및 카메라는 상기 헤드 본체의 내부에 억지 끼움 방식으로 고정 조립될 수 있다.
또한, 상기 본체 하우징 및 본체 커버의 사이에는 실리콘 패드가 개재될 수 있다.
삭제
또한, 상기 냉각공기 흐름관은 냉각공기가 상기 레이저 다이오드, 레이저 반사경 및 카메라와 접촉되지 않도록 헤드 본체의 바닥면에 별도 형성될 수 있다.
삭제
또한, 상기 고정부는 상기 메인 프레임의 모서리 부위에 형성되는 것으로 상기 2차 차단유리가 안착되는 안착면을 구비할 수 있다.
삭제
삭제
또한, 상기 공기 흐름 경로는 상기 메인 프레임의 모서리에 형성된 안착면들을 연결하도록 상기 메인 프레임의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 공기 흐름 경로는 상기 안착면의 단부 측에 형성된 단차부에 의해 상기 안착면보다 낮은 높이로 형성되는 요입면을 구비할 수 있다.
또한, 상기 헤드 본체의 측면에는 설치용 도브테일이 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 본체 하우징을 원피스로 가공함으로써 조립을 최소화 할 뿐만 아니라, 조립부분에 있을 수 있는 유격을 제거할 수 있으며, 불가피하게 발생하는 조립부(본체 커버, 레이저와 카메라 홀)를 실리콘 처리함으로써 완전 밀폐 처리할 수 있는 이점이 있다. 이를 통해, 내부부품의 손상을 줄일 수 있으며, 제품의 수명을 연장시켜 신뢰성을 확보할 수 있게 된다. 또한 헤드 본체 내부에 냉각과 흄 제거를 위한 냉각공기 흐름관을 자체 형성함으로써 부가적인 장치를 줄일 수 있어 제품의 소형화 및 경량화에 매우 유리한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드의 개략 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 헤드 본체와 스패터 커버 간의 'ㄱ'자 끼움 구조를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 헤드 본체의 내부를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 헤드 본체에 1차 차단유리가 장착된 상태를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 헤드 본체에 냉각공기 흐름관이 형성된 상태를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 헤드 본체에 도브테일이 설치된 상태를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 헤드 본체의 밀폐 구조를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 스패터 커버에 2차 차단유리가 장착된 상태를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 스패터 커버에 공기 흐름 경로가 형성된 상태를 보여주는 도면.
도 10은 도 9의 A-A선에 따른 스패터 커버에 2차 차단유리가 장착된 상태를 보여주는 확대 도면.
도 11은 도 9의 A-A선에 따른 스패터 커버에 공기 흐름 경로가 형성된 상태를 보여주는 확대 도면.
도 12는 본 발명에 따른 스패터 커버의 모서리를 보여주는 확대 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드는, 헤드 내부의 부품들이 손상되지 않도록 완전히 밀폐 처리하고, 또한 헤드 내부에 흄을 제거하기 위한 공기 흐름관을 자체 형성함으로써 시스템을 보다 간단하게 구현할 수 있도록 되어 있다.
도 1,3,7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드(100)는, 용접 시 용접선을 추적할 수 있도록, 용접부재에 레이저를 주사하는 레이저 다이오드(101), 레이저의 입사각을 조정하기 위한 레이저 반사경(102) 및 용접부재에 주사된 레이저의 영상정보를 취득하기 위한 카메라(103)를 내부에 수용하고 있는 헤드 본체(110) 및 이물질의 침투를 방지하기 위해 상기 헤드 본체(110)의 전방에 설치되는 스패터 커버(120)를 포함하여 이루어진 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드로서, 상기 헤드 본체(110)는 크게 본체 하우징(111) 및 본체 커버(112)로 이루어지는데, 상기 본체 하우징(111)은 조립을 최소화하여 완전 밀폐상태를 구현함으로써 외부의 습기나 이물질로부터 내부부품을 보호할 수 있도록 원피스 가공으로 제조된다.
그리고, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 헤드 본체(110)에 상기 스패터 커버(120)가 'ㄱ'자 끼움 방식으로 탈부착될 수 있다.
그리고, 도 3,6에 도시한 바와 같이, 상기 레이저 다이오드(101), 레이저 반사경(102) 및 카메라(103)는 상기 헤드 본체(110)의 내부에 억지 끼움 방식으로 고정 조립될 수 있다. 즉, 헤드 본체(110)의 내부에 형성된 레이저 다이오드 고정부(101a), 레이저 반사경 고정부(102a) 및 카메라 고정부(103a)에 레이저 다이오드(101), 레이저 반사경(102) 및 카메라(103)가 각각 억지 끼움 방식으로 정밀하게 고정 조립된다.
그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 헤드 본체(110)에는 레이저 다이오드(101)의 레이저 주사 및 카메라(103)의 영상정보 취득을 위한 두 개의 홀이 구비되는데, 상기 두 개의 홀에는 이물질 유입을 차단하기 위해 1차 차단유리(130)가 장착된다. 이때, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 두 개의 홀과 1차 차단유리(130)의 사이에는 방수 처리를 위해 실리콘 패드가 개재되어 있고, 방수 케이블 글랜드(140)가 적용될 수 있다.
그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 본체 하우징(111) 및 본체 커버(112)의 사이에는 밀폐 처리를 위해 실리콘 패드(150)가 개재될 수 있다.
그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 헤드 본체(110)에는 냉각공기가 흐를 수 있는 냉각공기 흐름관(113)이 자체 형성될 수 있고, 상기 냉각공기 흐름관(113)에는 냉각공기가 주입되어 배출될 수 있도록 주입구(114), 후면 배출구(115) 및 흄 제거를 위한 전면 배출구(116)가 형성될 수 있다.
이때, 상기 냉각공기 흐름관(113)은 냉각공기가 상기 레이저 다이오드(101), 레이저 반사경(102) 및 카메라(103)와 직접 접촉되지 않도록 헤드 본체(110)의 바닥면에 별도 형성될 수 있다. 따라서, 냉각공기에 불순물이 유입되더라도 내부 부품에 손상을 주지 않게 된다.
그리고, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 스패터 커버(120)는 메인 프레임(121)과 스패터 차단막(122)으로 이루어지는데, 상기 메인 프레임(121)에는 탈부착이 가능한 2차 차단유리(160)가 장착될 수 있다.
그리고, 도 9 내지 12에 도시한 바와 같이, 상기 메인 프레임(121)에는 전면 배출구(116)에서 배출되는 냉각공기가 헤드 전면으로 배출되도록 공기 흐름 경로(123)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 공기 흐름 경로(123)는 스패터 커버(120)의 전방으로 냉각공기가 흘러 나올 수 있도록, 메인 프레임(121)에 2차 차단유리(160)를 고정하기 위한 고정부(124)를 이용하여 2차 차단유리(160) 장착 시 고정부(124)와 2차 차단유리(160) 사이의 틈으로 형성될 수 있다.
즉, 공기 흐름 경로(123)는 메인 프레임(121)에 별도로 가공된 분사공기의 유로를 구비하지 않고, 2차 차단유리(160)가 설치된 상태에서 상기 2차 차단유리(160)와 메인 프레임(121)의 사이에 형성되는 틈을 통해 분사공기의 유로를 형성시키는 것이다.
따라서, 본 발명의 경우, 메인 프레임(121)에 별도의 분사공기 유로를 형성함에 따라 구조가 복잡해지고 제품의 크기가 커지며 가공이 어려워지는 등의 일련의 문제점들을 해소할 수 있으며, 비교적 간단한 구조 및 가공 방법으로 분사공기의 배출 경로를 형성시킬 수 있어 제품의 소형화 및 경량화에 매우 유리한 이점이 있다.
그리고, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 고정부(124)는 상기 메인 프레임(121)의 모서리 부위에 형성되는 것으로 상기 2차 차단유리(160)가 안착되는 안착면(125)을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 안착면(125)의 상면에 상기 2차 차단유리(160)가 안착된다.
그리고, 상기 공기 흐름 경로(123)는 상기 메인 프레임(121)의 모서리에 형성된 안착면(125)들을 연결하도록 상기 메인 프레임(121)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
이와 함께, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 공기 흐름 경로(123)는 상기 안착면(125)의 단부 측에 형성된 단차부(126)에 의해 상기 안착면(125)보다 낮은 높이로 형성되는 요입면(127)을 구비할 수 있다. 즉, 상기 안착면(125)과 요입면(127)은 단차부(126)에 의해 높이 차이를 가지며, 상기 안착면(125)에 안착된 2차 차단유리(160)와 상기 요입면(127)의 사이에 틈이 형성되어, 상기 틈을 통해 분사공기의 유로가 형성되는 것이다.
결국, 상기 안착면(125)은 상기 메인 프레임(121)의 각 모서리 부위에 형성되며, 상기 요입면(127)은 4개소의 모서리 부위 중 하나의 안착면(125)과 다른 하나의 안착면(125)의 사이에 메인 프레임(121)의 둘레를 따라 형성되어 상, 하, 좌, 우 각 둘레를 따라 형성된다.
그렇지만, 상기 안착면(125)은 본 발명의 일 실시 예에서 도시한 구조와 다르게, 4개소의 모서리 부위 중 일부 모서리에만 형성되고, 상기 요입면(127)은 4개소의 둘레 중 일부 둘레에만 형성되는 구조로도 구현이 가능하다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 헤드 본체(110)의 측면에는 설치용 도브테일(170)이 구비될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드(100)가 견고하게 고정 설치될 수가 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드(100)는 헤드 본체(110)의 본체 하우징(111)을 원피스로 가공함으로써 조립을 최소화 할 뿐만 아니라, 조립부분에 있을 수 있는 유격을 제거할 수 있으며, 불가피하게 발생하는 조립부를 실리콘 처리하여 완전 밀폐 처리할 수가 있게 된다.
이에 따라, 헤드 본체(110) 내부의 부품이 외부 습기나 이물질로부터 손상되는 것을 방지할 수가 있으므로, 제품의 수명을 연장시켜 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 헤드 본체(110) 내부에 냉각과 흄 제거를 위한 냉각공기 흐름관(113)을 자체 형성함으로써 부가적인 장치를 줄일 수 있어 시스템을 보다 간단하게 구현할 수가 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.
100 : 레이저 비전 센서 헤드 101 : 레이저 다이오드
102 : 레이저 반사경 103 : 카메라
110 : 헤드 본체 111 : 본체 하우징
112 : 본체 커버 113 : 냉각공기 흐름관
114 : 주입구 115 : 후면 배출구
116 : 전면 배출구 120 : 스패터 커버
121 : 메인 프레임 122 : 스패터 차단막
123 : 공기 흐름 경로 124 : 고정부
125 : 안착면 126 : 단차부
127 : 요입면 130 : 1차 차단유리
140 : 방수 케이블 글랜드 150 : 실리콘 패드
160 : 2차 차단유리 170 : 도브테일

Claims (13)

  1. 용접 시 용접선을 추적할 수 있도록, 용접부재에 레이저를 주사하는 레이저 다이오드(101), 레이저의 입사각을 조정하기 위한 레이저 반사경(102) 및 용접부재에 주사된 레이저의 영상정보를 취득하기 위한 카메라(103)를 내부에 수용하고 있는 헤드 본체(110)와, 이물질의 침투를 방지하기 위해 상기 헤드 본체(110)의 전방에 설치되는 스패터 커버(120)를 포함하여 이루어진 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드(100)로서,
    상기 헤드 본체(110)는 본체 하우징(111) 및 본체 커버(112)로 이루어지고,
    상기 본체 하우징(111)은 원피스 가공으로 제조되고,
    상기 헤드 본체(110)에는 레이저 다이오드(101)의 레이저 주사 및 카메라(103)의 영상정보 취득을 위한 두 개의 홀이 구비되어 있고,
    상기 두 개의 홀에는 이물질 유입을 차단하기 위해 1차 차단유리(130)가 장착되어 있고,
    상기 두 개의 홀과 1차 차단유리(130)의 사이에는 방수 처리를 위해 실리콘 패드가 개재되어 있고,
    방수 케이블 글랜드(140)가 적용되어 있고,
    상기 헤드 본체(110)에는 냉각공기가 흐를 수 있는 냉각공기 흐름관(113)이 형성되어 있고,
    상기 냉각공기 흐름관(113)에는 냉각공기가 주입되어 배출될 수 있도록 주입구(114), 후면 배출구(115) 및 흄 제거를 위한 전면 배출구(116)가 형성되어 있고,
    상기 스패터 커버(120)는 메인 프레임(121)과 스패터 차단막(122)으로 이루어지고,
    상기 메인 프레임(121)에는 2차 차단유리(160)가 장착되어 있고,
    상기 메인 프레임(121)에는 전면 배출구(116)에서 배출되는 냉각공기가 헤드 전면으로 배출되도록 공기 흐름 경로(123)가 형성되되,
    상기 공기 흐름 경로(123)는 스패터 커버(120)의 전방으로 냉각공기가 흘러 나올 수 있도록, 메인 프레임(121)에 2차 차단유리(160)를 고정하기 위한 고정부(124)를 이용하여 2차 차단유리(160) 장착 시 고정부(124)와 2차 차단유리(160) 사이의 틈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드 본체(110)에 상기 스패터 커버(120)가 'ㄱ'자 끼움 방식으로 탈부착되는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 다이오드(101), 레이저 반사경(102) 및 카메라(103)는 상기 헤드 본체(110)의 내부에 억지 끼움 방식으로 고정 조립되는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체 하우징(111) 및 본체 커버(112)의 사이에는 실리콘 패드(150)가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각공기 흐름관(113)은 냉각공기가 상기 레이저 다이오드(101), 레이저 반사경(102) 및 카메라(103)와 접촉되지 않도록 헤드 본체(110)의 바닥면에 별도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정부(124)는 상기 메인 프레임(121)의 모서리 부위에 형성되는 것으로 상기 2차 차단유리(160)가 안착되는 안착면(125)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 공기 흐름 경로(123)는 상기 메인 프레임(121)의 모서리에 형성된 안착면(125)들을 연결하도록 상기 메인 프레임(121)의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 공기 흐름 경로(123)는 상기 안착면(125)의 단부 측에 형성된 단차부(126)에 의해 상기 안착면(125)보다 낮은 높이로 형성되는 요입면(127)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드 본체(110)의 측면에는 설치용 도브테일(170)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비전 센서 헤드.
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