KR101850968B1 - 용접 비드 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접 비드 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명은 2차원 용접체 영상을 획득하는 2차원 영상정보 획득부, 3차원 스캔 정보를 획득하는 3차원 스캔정보 획득부 및 상기 2차원 용접체 영상에서 2차원 영상 특징점 정보를 검출하고, 상기 2차원 영상 특징점 정보를 기준으로 상기 용접 비드의 2차원 영상인 2차원 용접 비드 영상을 검출하고, 상기 2차원 용접 비드 영상에서 용접 불량 부위를 검출하고, 상기 3차원 스캔 정보에서 3차원 프로파일 정보들을 검출하고, 상기 3차원 프로파일 정보들로부터 생성된 3차원 용접체 영상에서 3차원 영상 특징점 정보를 검출하고, 상기 3차원 영상 특징점 정보와 상기 2차원 영상 특징점 정보를 비교하여 보정함으로써 상기 2차원 영상 특징점 정보를 상기 3차원 영상 특징점 정보에 정합시키고, 상기 2차원 용접 비드 영상의 용접 불량 부위에 대응하는 3차원 용접 비드 영상 영역에 대한 3차원 형상 검사를 통하여 용접 불량을 최종 판단하는 용접 비드 상태 판단부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 용접 검사 수행 속도가 빠른 2D 영상 기반의 검사 방식과 프로파일 기반의 라인 스캔 검사 방식 및 검사 정확도가 높은 3D 영상 기반의 라인 스캔 검사 방식을 결합함으로써, 용접 결과물에 대한 품질 검사 속도와 검사 정확도를 동시에 향상시킬 수 있다.

Description

용접 비드 검사 장치{WELD BEAD DETECTING APPARATUS}
본 발명은 용접 비드 검사 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 용접 검사 수행 속도가 빠른 2D 영상 기반의 검사 방식과 프로파일 기반의 라인 스캔 검사 방식 및 검사 정확도가 높은 3D 영상 기반의 라인 스캔 검사 방식을 결합함으로써, 용접 결과물에 대한 품질 검사 속도와 검사 정확도를 동시에 향상시킬 수 있는 용접 비드 검사 장치에 관한 것이다.
최근 용접 산업 분야에서, 인력 부족 현상과 맞물려 생산성의 증대와 품질 향상 및 엄격한 안전 요건 충족 등에 대한 요구와 같은 용접 작업에 존재하는 많은 과제를 해결하기 위해 용접 검사 시스템 개발이 활발하게 진행되고 있다.
용접 검사 시스템에 대한 개발이 활발하게 진행되면서 용접부 즉 용접 비드 검사를 위한 머신 비전 검사 장비에 대한 개발도 함께 활발히 진행되고 있다.
예를 들어, 차량 조립 시 조립부에 따라 스폿(spot) 용접, 스터드(stud) 용접, 레이저 용접, 이산화탄소 가스 용접 등 다양한 용접 방식이 적용되고 있다.
이들 중에서 이산화탄소 가스 용접은 아크(arc) 용접의 일종으로 용접시 산화방지를 위한 이산화탄소 가스를 분사하는 용접 방식이다.
일반적으로 이산화탄소 가스 용접에 대한 품질 검사 방식은 파괴 검사 방식과 비파괴 검사 방식으로 분류된다.
파괴 검사 방식으로는 기계적 시험에 의한 검사 방식, 화학적 시험에 의한 검사 방식 및 금상학(metallography)적 시험에 의한 검사 방식이 있으며, 이 방식들에 따르면 제품을 파괴한 후에 검사를 진행해야 하는 단점이 있다.
비파괴 검사 방식으로는 외관 검사 방식, 음향 검사 방식, 초음파 탐상 검사 방식, 방사선 검사 방식 및 와류 탐상 검사 방식 등이 있으며, 이들 중에서 외관 검사 방식을 제외한 모든 방식들은 검사에 요구되는 시간과 비용 등을 고려하면 전수 검사를 위해 적용하기에는 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.
외관 검사 방식은 용접에 의해 생성되는 용접 비드의 형상을 검사하는 방식으로서, 용접 비드의 길이, 넓이, 높이 및 형상의 형태 등을 검사하는 방식이다.
종래의 외관 검사 방식에 이용되는 비전(vision) 검사 장비 중에서 2D 영상 기반의 검사 장비는 검사 수행 속도가 빠르다는 등의 장점을 가지기 때문에 용접 결과물에 대한 전수 검사에 많이 이용되고 있다. 그러나 이 장비는 조명 조건에 따라 검사 성능이 변동되고, 2차원 평면 형태의 외형 측정을 하기 때문에 2D 형태의 용접 결과물에 대한 검사만 가능하다는 한계가 있다.
한편, 최근 사물의 형태를 측정하기 위하여 사용되는 3D 카메라를 이용한 검사 방식으로는 스테레오 비전을 이용한 검사 방식과 레이저를 이용한 라인 스캔(line scan) 검사 방식이 있으며, 이 방식들 중에서, 스테레오 비전을 이용한 검사 방식은 두 개의 카메라의 시차를 이용하는 방식으로서 3차원 형태의 외관 검사는 가능하나 현장에 적용하기에는 제품의 크기가 크고, 조명 조건에 따라 검사 성능이 좌우되며, 근거리 검사에는 적용하기 어려운 단점이 있다.
레이저를 이용한 라인 스캔 검사 방식은 제품에 레이저를 투사하고 이에 의해 획득되는 정보에 의해 외관을 검사하는 방식으로서, 프로파일 기반의 검사 방식과 3D 영상 기반의 검사 방식이 있다. 프로파일 기반의 검사 방식은 검사 속도가 빠르다는 장점이 있지만 검사 정확도가 낮다는 문제점이 있고, 3D 영상 기반의 검사 방식은 처리되어야 하는 데이터의 양이 많기 때문에 검사에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0003607호(공개일자: 2015년 01월 09일, 명칭: 레이저 용접 비드 검사 장치 및 방법)
본 발명은 용접 검사 수행 속도가 빠른 2D 영상 기반의 검사 방식과 프로파일 기반의 라인 스캔 검사 방식 및 검사 정확도가 높은 3D 영상 기반의 라인 스캔 검사 방식을 결합함으로써, 용접 결과물에 대한 품질 검사 속도와 검사 정확도를 동시에 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 개별적인 2D 영상 기반의 검사 방식, 프로파일 기반의 라인 스캔 검사 방식, 3D 영상 기반의 라인 스캔 검사 방식이 갖는 단점들을 타 검사 방식들이 보완해 줌으로써, 이들 방식들이 갖는 장점들만을 취하여 용접 검사의 효율성을 크게 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른 용접 비드 검사 장치는 피용접체에 용접 비드가 형성되어 있는 용접체의 2차원 영상인 2차원 용접체 영상을 획득하는 2차원 영상정보 획득부와, 상기 용접체의 3차원 스캔 정보를 획득하는 3차원 스캔정보 획득부 및 상기 2차원 용접체 영상에서 2차원 영상 특징점 정보를 검출하고, 상기 2차원 영상 특징점 정보를 기준으로 상기 용접 비드의 2차원 영상인 2차원 용접 비드 영상을 검출하고, 상기 2차원 용접 비드 영상에서 용접 불량 부위를 검출하고, 상기 3차원 스캔 정보에서 3차원 프로파일 정보들을 검출하고, 상기 3차원 프로파일 정보들로부터 생성된 3차원 용접체 영상에서 3차원 영상 특징점 정보를 검출하고, 상기 3차원 영상 특징점 정보와 상기 2차원 영상 특징점 정보를 비교하여 보정함으로써 상기 2차원 영상 특징점 정보를 상기 3차원 영상 특징점 정보에 정합시키고, 상기 2차원 용접 비드 영상의 용접 불량 부위에 대응하는 3차원 용접 비드 영상 영역에 대한 3차원 형상 검사를 통하여 용접 불량을 최종 판단하는 용접 비드 상태 판단부를 포함한다.
본 발명에 따른 용접 비드 검사 장치에 있어서, 상기 용접 비드 상태 판단부는 상기 2차원 용접체 영상에서 에지 정보를 검출하고, 상기 에지 정보에서 직선 정보를 검출하고, 상기 직선 정보를 구성하는 직선들이 교차하는 교차점 정보들로 구성된 상기 2차원 영상 특징점 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용접 비드 검사 장치에 있어서, 상기 2차원 영상정보 획득부는 2차원 비젼 카메라이고, 상기 3차원 스캔정보 획득부는 3차원 라인 스캔 카메라인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용접 비드 검사 장치에 있어서, 상기 용접 비드는 이산화탄소 가스 용접 방식으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 용접 검사 수행 속도가 빠른 2D 영상 기반의 검사 방식과 프로파일 기반의 라인 스캔 검사 방식 및 검사 정확도가 높은 3D 영상 기반의 라인 스캔 검사 방식을 결합함으로써, 용접 결과물에 대한 품질 검사 속도와 검사 정확도가 동시에 향상되는 효과가 있다.
또한, 개별적인 2D 영상 기반의 검사 방식, 프로파일 기반의 라인 스캔 검사 방식, 3D 영상 기반의 라인 스캔 검사 방식이 갖는 단점들을 타 검사 방식들이 보완해 줌으로써, 이들 방식들이 갖는 장점들만을 취하여 용접 검사의 효율성이 크게 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 비드 검사 장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 비드 검사 장치의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 2차원 용접체 영상의 예를 나타내고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 도 3의 2차원 용접체 영상으로부터 검출된 2차원 피용접체 영상의 예를 나타내고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 도 3의 2차원 용접체 영상으로부터 검출된 2차원 용접 비드 영상의 예를 나타내고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 도 4의 2차원 피용접체 영상과 도 5의 2차원 용접 비드 영상을 결합하여 재구성한 2차원 용접체 재구성 영상의 예를 나타내고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 피용접체에 용접 비드가 형성되어 있는 용접체를 나타내는 사진이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 도 7의 용접체로부터 획득된 3차원 프로파일 정보의 예를 나타내고,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 도 8의 3차원 프로파일 정보들을 연결하여 생성된 중간 영상의 예를 나타내고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 도 9의 영상을 실제 형상에 맞게 복원한 3차원 용접체 영상의 예를 나타내고,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 용접 불량을 최종 판단하기 위하여 이용되는 영상의 예를 나타낸다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 비드 검사 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 비드 검사 장치는 2차원 영상정보 획득부(10), 3차원 스캔정보 획득부(20) 및 용접 비드 상태 판단부(30)를 포함한다.
2차원 영상정보 획득부(10)는 용접체의 2차원 영상인 2차원 용접체 영상을 획득하는 기능을 수행한다. 용접체는 피용접체에 용접 비드가 형성되어 있는 구조체이다. 예를 들어, 용접 비드는 이산화탄소 가스 용접 방식으로 형성된 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 스폿(spot) 용접, 스터드(stud) 용접, 레이저 용접 등에 의해 형성된 것일 수도 있다. 예를 들어, 2차원 영상정보 획득부(10)는 2차원 비젼 카메라일 수 있다.
3차원 스캔정보 획득부(20)는 용접체의 3차원 스캔 정보를 획득하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 3차원 스캔정보 획득부(20)는 3차원 라인 스캔 카메라일 수 있다.
용접 비드 상태 판단부(30)는 2차원 영상정보 획득부(10)로부터 전송받은 2차원 용접체 영상에서 2차원 영상 특징점 정보를 검출하고, 이 2차원 영상 특징점 정보를 기준으로 용접 비드의 2차원 영상인 2차원 용접 비드 영상을 검출하고, 이 2차원 용접 비드 영상에서 용접 불량 부위를 검출한다. 또한, 용접 비드 상태 판단부(30)는 3차원 스캔정보 획득부(20)로부터 전송받은 3차원 스캔 정보에서 3차원 프로파일 정보들을 검출하고, 이 3차원 프로파일 정보들로부터 3차원 용접체 영상을 생성하고, 이 3차원 용접체 영상에서 3차원 영상 특징점 정보를 검출하고, 이 3차원 영상 특징점 정보와 2차원 용접체 영상으로부터 검출한 2차원 영상 특징점 정보를 비교하여 보정함으로써 2차원 영상 특징점 정보를 3차원 영상 특징점 정보에 정합시키고, 2차원 용접 비드 영상의 용접 불량 부위에 대응하는 3차원 용접 비드 영상 영역에 대한 3차원 형상 검사를 통하여 용접 불량을 최종 판단하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 이러한 용접 비드 상태 판단부(30)는 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100), 2차원 용접 비드 영상 검출부(200), 용접 불량 부위 검출부(300), 3차원 프로파일 정보 검출부(400), 3차원 중간 영상 생성부(500), 3차원 용접체 영상 생성부(600), 3차원 영상 특징점 정보 검출부(700), 특징점 좌표 정합부(800) 및 용접 불량 최종 판단부(900)를 포함하여 구성될 수 있다.
2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)는 2차원 영상정보 획득부(10)로부터 전송받은 2차원 용접체 영상에서 2차원 영상 특징점 정보를 검출하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)는 에지 정보 검출부(110), 직선 정보 검출부(120) 및 교차점 정보 검출부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
에지 정보 검출부(110)는 2차원 영상정보 획득부(10)로부터 전송받은 2차원 용접체 영상에서 에지 정보를 검출하는 기능을 수행한다.
직선 정보 검출부(120)는 에지 정보에서 직선 정보를 검출하는 기능을 수행한다.
교차점 정보 검출부(130)는 직선 정보를 구성하는 직선들이 연장되었을 때 교차하는 교차점 정보들을 검출하는 기능을 수행한다. 이 교차점 정보들의 합이 2차원 영상 특징점 정보이다.
2차원 용접 비드 영상 검출부(200)는 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)에 의해 검출된 2차원 영상 특징점 정보를 기준으로 용접 비드의 2차원 영상인 2차원 용접 비드 영상을 검출하는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 에지 정보에서 검출된 직선들이 교차하는 교차점들은 피용접체의 모서리라고 할 수 있으므로, 2차원 용접 비드 영상 검출부(200)는 이 교차점 정보들의 합 즉, 2차원 영상 특징점 정보를 이용하여 2차원 용접체 영상에서 피용접체를 구분해냄으로써, 이 피용접체 주변에 위치하는 용접 비드의 영상인 2차원 용접 비드 영상을 검출할 수 있다.
용접 불량 부위 검출부(300)는 2차원 용접 비드 영상 검출부(200)에 의해 검출된 2차원 용접 비드 영상에서 용접 불량 부위를 검출하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 용접 불량 부위 검출부(300) 도시하지 않은 저장부에 데이터베이스화되어 있는 다양한 용접 불량 정보와 2차원 용접 비드 영상을 비교하는 방식으로 용접 불량 부위를 검출할 수 있으며, 구체적인 용접 불량의 예로는, 영상 내의 기공, 언더컷(undercut)이 존재하는 등의 경우가 있을 수 있다.
3차원 프로파일 정보 검출부(400)는 3차원 스캔정보 획득부(20)에 의해 획득된 3차원 스캔 정보에서 3차원 프로파일 정보들을 검출하는 기능을 수행한다.
3차원 중간 영상 생성부(500)는 3차원 프로파일 정보 검출부(400)에 의해 검출된 3차원 프로파일 정보들을 연결하여 중간 영상을 생성하는 기능을 수행한다.
3차원 용접체 영상 생성부(600)는 3차원 중간 영상 생성부(500)에 의해 생성된 중간 영상을 실제 형상에 맞게 형상 복원을 수행함으로써 3차원 용접체 영상을 생성하는 기능을 수행한다.
3차원 영상 특징점 정보 검출부(700)는 3차원 프로파일 정보들로부터 생성된 3차원 용접체 영상에서 3차원 영상 특징점 정보를 검출하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 앞서 설명한 2차원 영상 특징점 정보를 검출하는 구성이 3차원 영상 특징점 정보 검출에 이용될 수 있다.
특징점 좌표 정합부(800)는 3차원 영상 특징점 정보 검출부(700)에 의해 검출된 3차원 영상 특징점 정보와 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)에 의해 검출된 2차원 영상 특징점 정보를 비교하여 보정함으로써 2차원 영상 특징점 정보를 3차원 영상 특징점 정보에 정합시키는 기능을 수행한다.
용접 불량 최종 판단부(900)는 2차원 용접 비드 영상의 용접 불량 부위에 대응하는 3차원 용접 비드 영상 영역에 대한 3차원 형상 검사를 통하여 용접 불량을 최종 판단하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 비드 검사 장치의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 추가적으로 참조하면, 단계 S10에서는, 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)가 2차원 영상정보 획득부(10)에 의해 획득된 2차원 용접체 영상을 입력받는 과정이 수행된다. 도 3에 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)로 입력되는 2차원 용접체 영상의 예가 개시되어 있다.
단계 S20에서는, 2차원 용접체 영상에 포함되는 있는 잡음 성분을 제거하는 과정이 수행된다. 잡음 성분은 피용접체와 용접 비드를 제외한 성분이며, 이 과정은 도시하지 않은 잡음 제거부에 의해 수행될 수 있다.
단계 S30 내지 단계 S50까지의 과정은 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)는 2차원 영상정보 획득부(10)로부터 전송받은 2차원 용접체 영상에서 2차원 영상 특징점 정보를 검출하는 과정이다.
단계 S30에서는, 에지 정보 검출부(110)가 2차원 영상정보 획득부(10)로부터 전송받은 2차원 용접체 영상에서 에지 정보를 검출하는 과정이 수행된다.
단계 S40에서는, 직선 정보 검출부(120)가 에지 정보에서 직선 정보를 검출하는 과정이 수행된다.
단계 S50에서는, 교차점 정보 검출부(130)가 직선 정보를 구성하는 직선들이 연장되었을 때 교차하는 교차점 정보들을 검출하는 기능을 수행한다. 이 교차점 정보들의 합이 2차원 영상 특징점 정보이다. 도 4에는 도 3의 2차원 용접체 영상으로부터 검출된 2차원 피용접체 영상의 예가 개시되어 있고, 도 5에는 도 3의 2차원 용접체 영상으로부터 검출된 2차원 용접 비드 영상의 예가 개시되어 있고, 도 6에는 도 4의 2차원 피용접체 영상과 도 5의 2차원 용접 비드 영상을 결합하여 재구성한 2차원 용접체 재구성 영상의 예가 개시되어 있다.
단계 S60에서는, 2차원 용접 비드 영상 검출부(200)가 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)에 의해 검출된 2차원 영상 특징점 정보를 기준으로 용접 비드의 2차원 영상인 2차원 용접 비드 영상을 검출하는 과정이 수행된다. 보다 구체적으로, 에지 정보에서 검출된 직선들이 교차하는 교차점들은 피용접체의 모서리라고 할 수 있으므로, 2차원 용접 비드 영상 검출부(200)는 이 교차점 정보들의 합 즉, 2차원 영상 특징점 정보를 이용하여 2차원 용접체 영상에서 피용접체를 구분해냄으로써, 이 피용접체 주변에 위치하는 용접 비드의 영상인 2차원 용접 비드 영상을 검출할 수 있다.
단계 S70에서는, 용접 불량 부위 검출부(300)가 2차원 용접 비드 영상 검출부(200)에 의해 검출된 2차원 용접 비드 영상에서 용접 불량 부위를 검출하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 이 과정은 도시하지 않은 저장부에 데이터베이스화되어 있는 다양한 용접 불량 정보와 2차원 용접 비드 영상을 비교하는 방식으로 수행될 수 있으며, 구체적인 용접 불량의 예로는, 영상 내 기공, 언더컷(undercut)이 존재하는 등의 경우가 있을 수 있다.
단계 S80에서는, 3차원 프로파일 정보 검출부(400)가 3차원 스캔정보 획득부(20)에 의해 획득된 3차원 스캔 정보를 입력받는 과정이 수행된다.
단계 S90에서는, 3차원 프로파일 정보 검출부(400)가 3차원 스캔정보 획득부(20)로부터 입력받은 3차원 스캔 정보에서 3차원 프로파일 정보들을 검출하는 과정이 수행된다. 도 7은 피용접체에 용접 비드가 형성되어 있는 용접체를 나타내는 사진이고, 도 8에는 도 7에 개시된 용접체로부터 획득된 3차원 프로파일 정보의 예가 개시되어 있다.
단계 S100에서는, 3차원 중간 영상 생성부(500)가 3차원 프로파일 정보 검출부(400)에 의해 검출된 3차원 프로파일 정보들을 연결하여 중간 영상을 생성하는 과정이 수행된다. 도 9에는 도 8의 3차원 프로파일 정보들을 연결하여 생성된 중간 영상의 예가 개시되어 있다.
단계 S110에서는, 3차원 용접체 영상 생성부(600)가 3차원 중간 영상 생성부(500)에 의해 생성된 중간 영상을 실제 형상에 맞게 형상 복원을 수행함으로써 3차원 용접체 영상을 생성하는 과정이 수행된다. 도 10에는 도 9의 영상을 실제 형상에 맞게 복원한 3차원 용접체 영상의 예가 개시되어 있다.
단계 S120에서는, 3차원 영상 특징점 정보 검출부(700)가 3차원 프로파일 정보들로부터 생성된 3차원 용접체 영상에서 3차원 영상 특징점 정보를 검출하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 앞서 설명한 2차원 영상 특징점 정보를 검출하는 구성이 3차원 영상 특징점 정보 검출에 이용될 수 있다.
단계 S130에서는, 특징점 좌표 정합부(800)가 3차원 영상 특징점 정보 검출부(700)에 의해 검출된 3차원 영상 특징점 정보와 2차원 영상 특징점 정보 검출부(100)에 의해 검출된 2차원 영상 특징점 정보를 비교하여 보정함으로써 2차원 영상 특징점 정보를 3차원 영상 특징점 정보에 정합시키는 과정이 수행된다.
단계 S140에서는, 용접 불량 최종 판단부(900)가 2차원 용접 비드 영상의 용접 불량 부위에 대응하는 3차원 용접 비드 영상 영역에 대한 3차원 형상 검사를 통하여 용접 불량을 최종 판단하는 과정이 수행된다. 도 11에 용접 불량을 최종 판단하기 위하여 이용되는 영상의 예가 개시되어 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 용접 검사 수행 속도가 빠른 2D 영상 기반의 검사 방식과 프로파일 기반의 라인 스캔 검사 방식 및 검사 정확도가 높은 3D 영상 기반의 라인 스캔 검사 방식을 결합함으로써, 용접 결과물에 대한 품질 검사 속도와 검사 정확도가 동시에 향상되는 효과가 있다.
또한, 개별적인 2D 영상 기반의 검사 방식, 프로파일 기반의 라인 스캔 검사 방식, 3D 영상 기반의 라인 스캔 검사 방식이 갖는 단점들을 타 검사 방식들이 보완해 줌으로써, 이들 방식들이 갖는 장점들만을 취하여 용접 검사의 효율성이 크게 향상되는 효과가 있다.
10: 2차원 영상정보 획득부
20: 3차원 스캔정보 획득부
30: 용접 비드 상태 판단부
100: 2차원 영상 특징점 정보 검출부
110: 에지 정보 검출부
120: 직선 정보 검출부
130: 교차점 정보 검출부
200: 2차원 용접 비드 영상 검출부
300: 용접 불량 부위 검출부
400: 3차원 프로파일 정보 검출부
500: 3차원 중간 영상 생성부
600: 3차원 용접체 영상 생성부
700: 3차원 영상 특징점 정보 검출부
800: 특징점 좌표 정합부
900: 용접 불량 최종 판단부

Claims (4)

  1. 피용접체에 용접 비드가 형성되어 있는 용접체의 2차원 용접체 영상을 획득하는 2차원 영상정보 획득부;
    상기 용접체의 3차원 스캔 정보를 획득하는 3차원 스캔정보 획득부; 및
    상기 2차원 용접체 영상과 상기 3차원 스캔 정보를 이용하여 용접 불량을 판단하는 용접 비드 상태 판단부를 포함하고,
    상기 용접 비드 상태 판단부는
    상기 2차원 용접체 영상에서 2차원 영상 특징점 정보를 검출하고, 상기 2차원 영상 특징점 정보를 이용하여 2차원 용접 비드 영상을 검출하고, 상기 2차원 용접 비드 영상에서 용접 불량 부위를 검출하고,
    상기 3차원 스캔 정보에서 3차원 프로파일 정보를 검출하고, 상기 3차원 프로파일 정보로부터 생성된 3차원 용접체 영상에서 3차원 영상 특징점 정보를 검출하고, 상기 3차원 영상 특징점 정보와 상기 2차원 영상 특징점 정보를 비교하여 보정함으로써 상기 2차원 영상 특징점 정보를 상기 3차원 영상 특징점 정보에 정합시키고, 그리고
    상기 2차원 용접 비드 영상의 용접 불량 부위에 대응하는 3차원 용접 비드 영상 영역에 대한 3차원 형상 검사를 통하여 용접 불량을 최종 판단하는 것을 특징으로 하는, 용접 비드 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용접 비드 상태 판단부는
    상기 2차원 용접체 영상에서 에지 정보를 검출하고,
    상기 에지 정보에서 직선 정보를 검출하고,
    상기 직선 정보를 구성하는 직선들이 교차하는 교차점 정보들로 구성된 상기 2차원 영상 특징점 정보를 검출하는, 용접 비드 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
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