KR102105503B1 - Method and apparatus for automatically evaluating weld quality - Google Patents
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Abstract
용접 품질 자동 평가 방법이 제공된다. 상기 용접 품질 자동 평가 방법은 점용접이 수행된 용접 부분에 대한 그레이 영상 및 컬러 영상을 획득하는 단계와; 상기 그레이 영상을 소정의 임계값을 기준으로 이진화하는 단계와; 상기 용접 부분과 외접하는 외접원을 생성하는 단계와; 상기 용접 부분과 내접하는 내접원을 생성하는 단계와; 상기 내접원 및 상기 외접원의 크기를 비교하여 상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.A method for automatically evaluating welding quality is provided. The automatic welding quality evaluation method includes the steps of acquiring a gray image and a color image of a weld portion where spot welding is performed; Binarizing the gray image based on a predetermined threshold; Generating a circumscribed circle circumscribed with the welding portion; Generating an inscribed circle inscribed with the weld portion; And comparing the sizes of the inscribed circle and the circumscribed circle to evaluate the welding state of the spot welding.
Description
본 발명은 용접 품질 자동 평가 방법 및 용접 품질 자동 평가 장치, 보다 상세하게는 C-스캔된 영상을 이용하는 용접 품질 자동 평가 방법 및 용접 품질 자동 평가 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for automatically evaluating a welding quality and an apparatus for automatically evaluating a welding quality, and more particularly, a method for automatically evaluating a welding quality using a C-scanned image and an apparatus for automatically evaluating a welding quality.
저항 점용접 (spot welding)은 전극을 판재들 양단에 접촉시켜 압력 및 전류를 인가하고, 이로 발생하는 저항열을 이용하여 겹쳐진 판재들의 면을 용융시키는 용접 방식이다. 이와 같은 저항 점용접은 타 방식에 비하여 작업 속도가 빠르고 작업 난이도가 용이하므로 판재 용접 부분에서 높은 생산성을 보이고 있어 자동차 생산 공정에서 많이 활용되고 있다. Resistance spot welding is a welding method in which an electrode is brought into contact with both ends of a plate to apply pressure and current, and melts the surfaces of the overlapped plate using resistance heat generated thereby. Such resistance spot welding is used in many automobile production processes because it has high productivity in the plate welding part because it has a high working speed and easy difficulty compared to other methods.
저항 점용접 과정에서 인가되는 공정 요소로는 압력, 전류, 동작 주파수, 및 용접 시간 등을 들 수 있는데, 이들의 조합으로 인해 용접 품질이 좌우된다. 특히 자동차 생산 공정에서의 저항 점용접의 품질은 차량 운전자 및 탑승자의 생명과 직결하기 때문에 용접 품질은 매우 중요하다. 접합면의 일부가 녹아 바둑돌 모양의 단면으로 용접되는 부분을 너겟(nugget)이라고 일컫는데, 저항 점용접의 품질을 평가하기 위해 일반적으로 용접부 너겟의 형태를 측정하여 용접부의 품질을 판단하는 방식이 사용될 수 있다. 저항 점용접 과정에서 생성된 너겟은 판재들의 내부에 존재하므로 품질 평가를 위해서는 용접부를 절단하거나 분리하는 방법이 일반적으로 사용된다. Process elements applied in the resistance spot welding process include pressure, current, operating frequency, and welding time, and a combination thereof determines welding quality. In particular, welding quality is very important because the quality of resistance spot welding in the automobile production process is directly related to the life of the vehicle driver and the occupant. The part in which a part of the joint surface is melted and welded in a cross-shaped cross-section is called a nugget. In order to evaluate the quality of resistance spot welding, a method of determining the quality of the weld by measuring the shape of the weld nugget is generally used. You can. Since the nugget generated in the resistance spot welding process exists inside the plate materials, a method of cutting or separating the welded part is generally used for quality evaluation.
이와 같은 파괴 검사는 샘플링을 통해 검사가 진행되므로 전수 검사가 불가능하고, 검사를 받은 시편 혹은 완제품은 폐기해야 하는 단점이 있다. 따라서 용접 품질을 평가하기 위해 비파괴 검사(non-destructive test, NDT)가 일반적으로 사용되는데, NDT 분야에서는 초음파 (ultrasonic)을 이용하는 방식이 보편화되고 있다. Since such a fracture test is conducted through sampling, it is impossible to perform a full inspection, and there is a disadvantage in that the tested specimen or finished product must be discarded. Therefore, a non-destructive test (NDT) is generally used to evaluate the welding quality, and in the NDT field, a method using ultrasonic is becoming common.
초음파를 이용한 NDT는 초음파 트랜스듀서에서 시편으로 방사된 초음파 신호가 반사되어 다시 트랜스듀서로 수집된 에코 파형을 분석하여 시편 내부의 상태를 예측하는 방식으로서 크게 A-스캔 및 C-스캔 방식으로 구분된다. The NDT using ultrasound is a method of predicting the state inside the specimen by analyzing the echo waveform collected by the transducer after the ultrasonic signal emitted from the ultrasonic transducer is reflected, and is largely divided into A-scan and C-scan. .
A-스캔 방식은 1차원 초음파 프로브를 이용하여 시간 축에 대하여 에코 신호의 파형을 표출하는 방식으로서, 휴대가 간편하고 장비의 가격이 상대적으로 저렴하여 산업 현장에서 많이 보급되어 있다. 하지만 초음파 신호의 파형을 분석할 수 있는 숙련된 비파괴 검사 요원이 필요하고 이들의 주관적인 판단에 의해 용접 품질이 판정되므로 신뢰성에도 문제가 있다. The A-scan method is a method of expressing the waveform of the echo signal with respect to the time axis using a one-dimensional ultrasonic probe. It is widely used in industrial fields because it is easy to carry and the equipment is relatively inexpensive. However, there is a problem in reliability since an experienced non-destructive inspection agent capable of analyzing the waveform of the ultrasonic signal is required and the welding quality is determined by their subjective judgment.
A-스캔 방식의 단점을 보완하기 위해 C-스캔 방식이 도입되었는데, 이는 A-스캔 방식에서 사용되는 탐촉자를 가로 및 세로 배열 형태의 2차원으로 배치하여 용접 부위를 2차원 영상으로 표현하는 방식이다. C-스캔 방식의 NDT 장비는 고가이므로 생산 현장에서 보편화되지 않고 C-스캔 영상의 활용에 어려움이 있는 실정이므로, 용접 품질 평가 전문가의 도움 없이 용접 품질을 평가할 수 있는 장비의 개발이 요구되고 있다.In order to compensate for the disadvantages of the A-scan method, the C-scan method was introduced, which is a method of displaying the welding area as a two-dimensional image by arranging the transducers used in the A-scan method in two-dimensional horizontal and vertical arrangements. . Since the C-scan type NDT equipment is expensive, it is not universalized in the production site and it is difficult to utilize the C-scan image. Therefore, it is required to develop a device capable of evaluating the welding quality without the help of a welding quality evaluation expert.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 용접 품질 평가 전문가의 도움 없이 용접 품질을 자동적으로 평가할 수 있는 용접 품질 자동 평가 방법 및 용접 품질 자동 평가 장치를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide an automatic welding quality evaluation method and an automatic welding quality evaluation device that can automatically evaluate welding quality without the help of a welding quality evaluation expert.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 평가 과정이 단순하면서도 오차가 크지 않으며 용접 품질 평가자의 주관이 배제된 객관적인 용접 품질 자동 평가 방법 및 용접 품질 자동 평가 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an objective method for automatically evaluating welding quality and an apparatus for automatically evaluating welding quality, in which the evaluation process is simple but the error is not large and the subject of the welding quality evaluator is excluded.
본 발명의 실시예에 따르면, 용접 품질 자동 평가 방법이 제공된다. 상기 용접 품질 자동 평가 방법은 점용접이 수행된 용접 부분에 대한 그레이 영상 및 컬러 영상을 획득하는 단계와; 상기 그레이 영상을 소정의 임계값을 기준으로 이진화하는 단계와; 상기 용접 부분과 외접하는 외접원을 생성하는 단계와; 상기 용접 부분과 내접하는 내접원을 생성하는 단계와; 상기 내접원 및 상기 외접원의 크기를 비교하여 상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method for automatically evaluating welding quality is provided. The automatic welding quality evaluation method includes the steps of acquiring a gray image and a color image of a weld portion where spot welding is performed; Binarizing the gray image based on a predetermined threshold; Generating a circumscribed circle circumscribed with the welding portion; Generating an inscribed circle inscribed with the weld portion; And comparing the sizes of the inscribed circle and the circumscribed circle to evaluate the welding state of the spot welding.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 용접 품질 자동 평가 장치가 제공된다. 상기 용접 품질 자동 평가 장치는 초음파 신호의 에코 신호로 수신된 점용접 부분에 대한 영상을 필터링 및 보간 처리하여 고해상도의 그레이 영상 및 컬러 영상을 생성하는 용접 영상 처리부와; 상기 그레이 영상을 소정 임계값을 기준으로 이진화 하고, 용접 부분에 대한 윤곽선을 검출하는 그레이 영상 이진화부와; 상기 용접 부분과 외접하는 외접원과 내접하는 내접원을 생성하는 외접원 및 내접원 생성부와; 내접원 및 상기 외접원의 크기를 비교하여 상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 용접 상태 평가부를 포함할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, an apparatus for automatically evaluating welding quality is provided. The automatic welding quality evaluation apparatus includes a welding image processing unit that filters and interpolates an image of a spot welding portion received as an echo signal of an ultrasonic signal to generate a high resolution gray image and a color image; A gray image binarization unit which binarizes the gray image based on a predetermined threshold and detects a contour for a welded portion; A circumscribed circle and an inscribed circle generating unit for generating an inscribed circle inscribed with the circumscribed circle circumscribed with the welding portion; It may include a welding state evaluation unit for evaluating the welding state of the spot welding by comparing the size of the inscribed circle and the circumscribed circle.
본 발명의 실시예에 따르면, 용접 품질 평가 전문가의 도움 없이 용접 품질을 자동적으로 평가할 수 있는 용접 품질 자동 평가 방법 및 용접 품질 자동 평가 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, an automatic welding quality evaluation method and an automatic welding quality evaluation device are provided, which can automatically evaluate welding quality without the help of a welding quality evaluation expert.
본 발명의 실시예에 따르면, 평가 과정이 단순하면서도 오차가 크지 않으며 용접 품질 평가자의 주관이 배제된 객관적인 용접 품질 자동 평가 방법 및 용접 품질 자동 평가 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an objective method for automatically evaluating welding quality and an apparatus for automatically evaluating welding quality, in which the evaluation process is simple but the error is not large and the subject of the welding quality evaluator is excluded.
도 1은 본 발명에 따른 C-스캔을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예예 따른 용접 품질 자동 평가 장치의 제어 블록도이고,
도 3은 본 실시예의 일 실시예에 따른 용접 영상 처리부에서 획득한 용접 영상이고,
도 4a 및 도 4b는 본 실시예의 일 실시예에 따라 용접 그레이 영상을 이진화하고, 윤곽선을 검출한 도면이고,
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 실시예의 일 실시예에 따른 용접 부분에 접하는 외접원 및 내접원을 도시한 도면이고,
도 6a 및 도 6b는 본 실시예의 일 실시예에 따라 용접 불량으로 평가된 용접 부분을 도시한 도면이고,
도 7a 및 도 7b는 본 실시예의 일 실시예에 따라 용접 양호로 평가된 용접 부분을 도시한 도면이고,
도 8a 및 도 8b는 본 실시예의 일 실시예에 따라 용접 우수로 평가된 용접 부분을 도시한 도면이고,
도 9는 본 실시예의 일 실시예에 따른 용접 품질 자동 평가 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이고,
도 10은 본 실시예의 다른 실시예에 따른 용접 품질 자동 평가 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이고,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view for explaining a C-scan according to the present invention,
2 is a control block diagram of an apparatus for automatically evaluating welding quality according to an embodiment of the present invention,
3 is a welding image obtained from the welding image processing unit according to an embodiment of the present embodiment,
4A and 4B are diagrams for binarizing a welding gray image and detecting contours according to an embodiment of the present embodiment,
5A, 5B, and 5C are views illustrating a circumscribed circle and an inscribed circle contacting a welding part according to an embodiment of the present embodiment,
6A and 6B are views illustrating a weld part evaluated as a welding failure according to an embodiment of the present embodiment,
7A and 7B are views showing a welding part evaluated as good welding according to an embodiment of the present embodiment,
8A and 8B are views showing a welding part evaluated as excellent in welding according to an embodiment of the present embodiment,
9 is a control flowchart for explaining a method for automatically evaluating welding quality according to an embodiment of the present embodiment,
10 is a control flowchart for explaining a method for automatically evaluating welding quality according to another embodiment of the present embodiment,
11 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.In this specification, redundant description of the same components is omitted.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when a component is referred to as being 'connected' or 'connected' to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components in the middle It should be understood that may exist. On the other hand, in this specification, when a component is referred to as being 'directly connected' or 'directly connected' to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다. In addition, the terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. Also, in this specification, a singular expression may include a plural expression unless the context clearly indicates otherwise.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, in the present specification, terms such as 'include' or 'have' are only intended to designate the existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more of them. It should be understood that the existence or addition possibilities of other features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.Also, in this specification, the term 'and / or' includes a combination of a plurality of listed items or any one of a plurality of listed items. In this specification, 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.Also, in this specification, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
본 발명의 실시예는 점용접의 상태를 평가하기 위하여 초음파를 사용한 비파괴 검사를 수행하며, A-스캔 방식을 개선한 C-스캔 방식이 적용된다. A-스캔 방식은 휴대 사용이 간편하여 일선 산업 현장에는 많이 보급되어 있지만, 초음파 신호의 파형을 분석할 수 있는 전문 교육을 숙련된 비파괴 검사 전문가가 필요하고 이들의 주관에 의해 용접 품질이 판정되므로 용접 품질의 신뢰성의 문제가 발생할 수 있다. An embodiment of the present invention performs a non-destructive test using ultrasound to evaluate the state of spot welding, and a C-scan method with an improved A-scan method is applied. The A-scan method is widely used in front-line industrial sites because it is easy to carry and use, but requires professional training to analyze the waveform of the ultrasonic signal, and requires skilled non-destructive inspection experts, and welding quality is determined by their subjective welding. Quality reliability problems can arise.
도 1은 본 발명에 따른 C-스캔을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a C-scan according to the present invention.
A-스캔 비파괴 검사의 단점을 보완한 C-스캔 방식의 비파괴 검사에서는 A- 스캔 장비에 사용되는 탐촉자, 즉 초음파 트랜스듀서(transducer)를 가로 및 세로 배열 형태로 배치하여 각각의 1차원 파형을 조합하여 용접 부위를 2차원 영상으로 표현할 수 있다. 이러한 2차원 트랜스듀서는 도 1과 같이 점용접이 되어 있는 판재(A) 상을 스캔하면서 점용접이 되어 있는 부분에 초음파 신호를 파동 형태로 전파하고, 전파된 초음파 신호는 판재(A) 내부에서 전파된다. Complementing the disadvantages of A-scan non-destructive testing, C-scan non-destructive testing combines each one-dimensional waveform by placing the transducers used in the A-scan equipment, that is, ultrasonic transducers, in a horizontal and vertical array. As a result, the welding area can be expressed as a two-dimensional image. 1, the two-dimensional transducer propagates the ultrasonic signal in a wave form to the spot-welded portion while scanning the spot-welded plate (A) as shown in FIG. 1, and the propagated ultrasonic signal is inside the plate (A). Propagates.
판재(A) 내부로 전파된 신호는 내부의 크랙(crack)과 같은 결함 부위에서 반사되어 다시 트랜스듀서에서 측정될 수 있다. 트랜스듀서에서 측정된 초음파 에코 신호의 검출 시간을 분석하면 물체 내에 존재하는 결함의 깊이 및 물체의 두께 정보를 예측할 수 있다. 즉, 초음파 신호가 전파된 시점과 반사되어 트랜스듀서에서 측정된 시점을 측정한다면 물체 내에서 초음파 신호의 진행 경로를 물체 내에서 초음파 신호의 진행 경로가 계산될 수 있다. 일반적으로 이러한 단파장의 초음파 신호는 물체 내의 작은 크기의 결합을 측정하는데 효과적이다.The signal propagated into the plate A may be reflected at a defect site such as a crack inside, and then measured again by the transducer. By analyzing the detection time of the ultrasonic echo signal measured by the transducer, it is possible to predict the depth of the defect and the thickness of the object existing in the object. That is, if the time at which the ultrasound signal is propagated and the time at which the ultrasound signal is measured by measuring the transducer can be measured, the progress path of the ultrasound signal in the object may be calculated. In general, such short-wavelength ultrasonic signals are effective in measuring small-scale coupling in an object.
다시 말해, 초음파 에코 신호들의 파형을 분석함으로써 물체 내에 존재하는 결함의 위치를 예측할 수 있으므로 용접부의 위치도 동일한 방법에 의하여 파악할 수 있다. 용접부 주위에서 측정된 에코 신호에서 결함 파형이 측정된다면 서로 용융되지 않은 두 판재의 접합면에서 초음파 신호가 반사되었으므로 해당 부위에서 제대로 용접이 되지 않았다고 판단할 수 있다. 반대로 결함 파형이 측정되지 않았다면 용접 과정에 의해 두 판재가 완전히 용융되었다는 것을 알 수 있다. 따라서 초기 펄스 파형과 뒷면 에코 파형 사이에 존재하는 결함 파형을 분석함으로써 용접부의 위치를 정확하게 예측할 수 있다.In other words, by analyzing the waveforms of the ultrasonic echo signals, the position of the defect existing in the object can be predicted, so that the position of the welding part can be grasped by the same method. If the defect waveform is measured from the echo signal measured around the weld, it can be judged that the welding was not properly performed at the corresponding part because the ultrasonic signals were reflected at the joint surfaces of the two unmelted plates. Conversely, if the defect waveform was not measured, it can be seen that the two sheets were completely melted by the welding process. Therefore, it is possible to accurately predict the position of the weld by analyzing the defect waveform existing between the initial pulse waveform and the back echo waveform.
이와 같이 용접부의 위치는 초음파 에코 신호의 시간적인 파형 분석을 통해 예측할 수 있지만 이와는 별도로 초음파 비파괴 검사를 위해서는 용접 품질을 측정하기 위한 방법이 필요하다. 용접 과정 이후의 용접 품질은 용접이 전혀 되지 않은 무용접(no welding) 상태부터 두 판재가 완전히 용융된(burnt) 상태까지 다양하게 존재한다. 이와 같은 용접 품질은 결함 에코 신호의 크기 성분을 분석함에 의해서 예측될 수 있다.As described above, the position of the welding part can be predicted through time waveform analysis of the ultrasonic echo signal, but a method for measuring the welding quality is required for ultrasonic non-destructive inspection. The welding quality after the welding process varies from no welding at all to no welding at all, and the two plates are completely burnt. This welding quality can be predicted by analyzing the magnitude component of the defect echo signal.
도 2는 본 발명의 일 실시예예 따른 용접 품질 자동 평가 장치의 제어 블록도이다. 2 is a control block diagram of an apparatus for automatically evaluating welding quality according to an embodiment of the present invention.
용접 품질 자동 평가 장치는 도 1에 설명된 초음파 트랜스듀서와 유선 또는 무선으로 연결되어 에코 신호를 수신하고, 에코 신호를 영상 처리하고, 용접 상태를 판단할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 용접 품질 자동 평가 장치는 휴대할 수 있는 사용자 단말기로 구현될 수 있고, 이 경우, 사용자 단말기는 용접 영상을 표시할 수 있는 디스플레이부 및 사용자 입력 신호를 수신할 수 있는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.The apparatus for automatically evaluating welding quality may be implemented as a computer that is connected to the ultrasonic transducer illustrated in FIG. 1 by wire or wirelessly to receive an echo signal, process an echo signal, and determine a welding state. The automatic welding quality evaluation apparatus may be implemented as a portable user terminal, and in this case, the user terminal may include a display unit capable of displaying a welding image and a user interface capable of receiving a user input signal.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 용접 품질 자동 평가 장치는 용접 영상 처리부(210), 그레이 영상 이진화부(220), 외접원 및 내접원 생성부(230) 및 용접 상태 평가부(240)를 포함할 수 있다.As illustrated, the apparatus for automatically evaluating welding quality according to the present embodiment includes a welding
용접 영상 처리부(210)는 점용접이 수행된 용접 부분에 대한 그레이 영상 및 컬러 영상을 획득할 수 있다. 이를 위하여 용접 영상 처리부(210)는 초음파 신호의 에코 신호로부터 획득한 8*8 공간 해상도의 5 단계 밝기 레벨의 그레이 영상을 히스토그램 스트레칭하고, 가우시안 필터를 이용한 블러링, 클로징 연산을 이용한 영상 보간을 통하여 용접부의 고해상도 영상을 획득하고 그레이 레벨에 맞는 컬러 테이블을 매핑하여 컬러 영상을 획득할 수 있다. The welding
도 3은 본 실시예의 일 실시예에 따른 용접 영상 처리부에서 획득한 용접 영상이다. 도 3의 그레이 영상은 64*64 해상도를 갖는 고해상도 영상이고, 컬러 영상은 고해상도 그레이 영상의 그레이 레벨에 가시 광선 영역의 컬러를 매핑한 것이다. 3 is a welding image obtained from a welding image processing unit according to an embodiment of the present embodiment. The gray image of FIG. 3 is a high-resolution image having a 64 * 64 resolution, and the color image is a color map of a visible light region mapped to a gray level of the high-resolution gray image.
용접 부분에 대한 2개의 영상은 용접 품질의 자동 평가를 위하여 필요하고, 그레이 영상을 이용한 용접 품질 검사와 컬러 영상을 이용한 용접 품질 검사 방법이 상이할 수 있다. 용접 품질 검사는 두 개의 방식 중 어느 하나로 이루어질 수도 있고, 두 개의 품질 검사를 종합적으로 적용하여 최종적으로 용접 품질을 평가할 수도 있다. Two images of the welding part are necessary for automatic evaluation of the welding quality, and the welding quality inspection method using the gray image and the welding quality inspection method using the color image may be different. The welding quality inspection may be performed in one of two methods, or the welding quality may be finally evaluated by comprehensively applying the two quality inspections.
그레이 영상 이진화부(220)는 그레이 영상을 소정의 임계값을 기준으로 이진화하고, 용접 부분의 윤곽선을 검출할 수 있다. The gray
그레이 영상의 이진화와 윤곽선 검출은 2차원 영상에서 용접이 이루어진 용접 부분과 그 주변부를 구분하기 위한 것으로, 윤곽선 내부의 크기 또는 모양이 용접 품질 평가에 사용될 수 있다. Binarization of gray images and contour detection are used to distinguish the welded welded portion from the two-dimensional image and its periphery, and the size or shape inside the contour can be used to evaluate the welding quality.
용접 부분의 윤곽선은 캐니 엣지 검출 방법(canny edge operator)을 통하여 검출될 수 있고, 캐니 엣지 검출 방법을 사용하면 가늘고 선명한 엣지, 즉 윤곽선을 획득할 수 있다. The contour of the welding part can be detected through a canny edge operator, and a thin and sharp edge, that is, a contour, can be obtained using the canny edge detection method.
도 4a 및 도 4b는 본 실시예의 일 실시예에 따라 용접 그레이 영상을 이진화하고, 윤곽선을 검출한 도면이다. 도 3의 복수의 레벨을 갖는 그레이 영상이 도 4a와 같이 두 개의 그레이 레벨을 갖는 영상으로 변경되었으며, 두 그레이 레벨의 경계 부분이 용접 부분의 윤곽선으로 검출되었다. 윤곽선 내부가 용접이 이루어진 용접 부분으로 간주되고, 이 부분에 모양 및 크기에 대한 검토를 통하여 용접 품질 검사가 이루어질 수 있다.4A and 4B are diagrams of binarizing a welding gray image and detecting contours according to an embodiment of the present embodiment. The gray image having a plurality of levels in FIG. 3 was changed to an image having two gray levels as shown in FIG. 4A, and the boundary portion of the two gray levels was detected as the outline of the welding portion. The inside of the contour is considered to be a welded part, and the quality and weld quality can be inspected through a review of shape and size.
외접원 및 내접원 생성부(230)는 용접 부분과 외접하는 외접원을 생성하고, 용접 부분과 내접하는 내접원을 생성할 수 있다. The circumscribed circle and the circumscribed
외접원은 도 4b의 윤곽선을 이용하여 용접 부분이 접하는 최장축의 길이 및 중심 좌표를 도출하고, 최장축의 길이 및 중심 좌표에 기초하여 생성될 수 있다. 도 5a는 본 실시예예 따라 생성된 외접원을 도시한 도면으로, 윤곽선이 검출된 영상에 외접원이 표시되어 있다.The circumscribed circle may be generated based on the length and center coordinates of the longest axis by deriving the length and center coordinates of the longest axis that the welding part abuts using the contour of FIG. 4B. 5A is a diagram illustrating a circumscribed circle generated according to the present embodiment, and a circumscribed circle is displayed on an image in which a contour is detected.
한편, 중심 픽셀과 중심 픽셀로부터의 8 방향성 픽셀을 이용하여 용접 부분에 내접하는 최적의 내접원이 도출될 수 있다. 예를 들어, 윤곽선 내부의 임의의 점을 중심 픽셀로 하고, 중심 픽셀로부터 8 방향(가로, 세로 및 대각선 방향)의 픽셀을 검출하고, 윤곽선과 접하는 8개의 픽셀이 존재하는 중심 픽셀을 내접원의 중심점으로 하여 내접원을 검출할 수 있다. 윤곽선과 접하는 8개의 방향성 픽셀에 대응하는 중심점을 찾기 어려운 경우, 7개의 방향성 픽셀에 대한 중심점에 기초하여 내접원을 찾을 수도 있고, 윤곽선과 최대한 많이 내접하는 픽셀을 중심으로 내접원을 검출할 수도 있다. On the other hand, an optimal inscribed circle inscribed to the welded portion can be derived using the center pixel and the 8-directional pixel from the center pixel. For example, an arbitrary point inside the outline is used as the center pixel, pixels in the eight directions (horizontal, vertical and diagonal directions) are detected from the center pixel, and the center pixel of the inscribed circle is the center pixel in which eight pixels in contact with the contour are present. In this way, the inscribed circle can be detected. If it is difficult to find the center point corresponding to the eight directional pixels that come into contact with the contour, the inscribed circle may be found based on the center point for the seven directional pixels, or the inscribed circle may be detected centering on the pixel that inscribes the contour as much as possible.
도 5b는 본 실시예예 따라 생성된 내접원을 도시한 도면으로, 이진화 영상에 내접원이 표시되어 있다. 5B is a diagram illustrating an inscribed circle generated according to the present embodiment, and an inscribed circle is displayed on the binarized image.
도 5c는 도 5a 및 도 5b에서와 같이 검출된 외접원 및 내접원을 컬러 영상 및 이진화 영상에 도시한 도면이다. 외접원과 내접원을 동시에 표시함으로써 용접의 모양 및 크기를 한눈에 관찰할 수 있다. 외접원과 내접원의 크기, 즉 면적이 비슷할수록, 외접원과 내접원의 중심이 서로 인접할수록 동그랗고 안정된 형태의 점용접인 것으로 판단될 수 있다. 5C is a diagram showing the detected circumscribed and inscribed circles as shown in FIGS. 5A and 5B in color images and binarization images. By simultaneously displaying the circumscribed circle and the circumscribed circle, the shape and size of the welding can be observed at a glance. The size of the circumscribed circle and the circumscribed circle, that is, the area is similar, the center of the circumscribed circle and the circumscribed circle adjacent to each other may be determined to be a round and stable form of spot welding.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c와 같이, 외접원과 내접원이 검출되면, 용접 상태 평가부(240)는 내접원 및 외접원의 크기를 비교하여 점용접의 용접 상태를 평가할 수 있다. 5A, 5B, and 5C, when a circumscribed circle and an inscribed circle are detected, the welding
우선, 용접 상태 평가부(240)는 내접원의 면적이 그레이 영상 면적의 기설정된 제1 범위 미만이면 용접 불량으로 평가할 수 있다. First, if the area of the inscribed circle is less than the first predetermined range of the gray image area, the welding
도 6a 및 도 6b는 본 실시예의 일 실시예에 따라 용접 불량으로 평가된 용접 부분을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 도 6a 및 도 6b의 영상에서는 용접된 부분의 크기가 매우 작고 형태도 원형이 아님을 확인할 수 있다. 이는 용접이 제대로 수행되지 않았음을 의미한다고 판단될 수 있다. 6A and 6B are views showing a weld portion evaluated as a welding failure according to an embodiment of the present embodiment. As shown, it can be seen from the images of FIGS. 6A and 6B that the size of the welded portion is very small and the shape is not circular. This can be judged to mean that welding was not performed properly.
본 실시예에 따르면 내접원의 면적이 전체 영상의 면적에서 15% 이하인 경우, 즉 제1 범위를 전체 영상 면적의 15%로 설정하고, 내접원의 면적이 전체 영상 면적의 15% 이하이면, 크기를 불량이라고 판단할 수 있다. According to this embodiment, if the area of the inscribed circle is 15% or less of the total image area, that is, the first range is set to 15% of the total image area, and if the area of the inscribed circle is 15% or less of the total image area, the size is defective. It can be judged.
또한, 용접 상태 평가부(240)는 내접원의 면적이 그레이 영상 면적의 기설정된 제1 범위 이상이고, 내접원의 면적이 외접원 면적의 기설정된 제2 범위 이하이면 용접 양호로 평가할 수 있다. In addition, the welding
용접부 형상에 대한 내접원의 면적이 제1 범위 이상인 경우, 즉 전체 영상 면적의 15% 이상으로 용접 불량이 아닐 경우, 용접부의 형상이 둥근 형태가 아닌 경우에는 용접이 매우 잘되었다고, 즉 용접 우수라고 판단하기 어려울 수 있다. 이러한 경우를 선별하기 위하여 용접 상태 평가부(240)는 내접원과 외접원의 면적을 비교할 수 있다. 예를 들어, 내접원의 면적이 전체 영상의 면적에 15% 이상이고, 내접원의 면적이 외접원 면적의 70% 이하일 경우, 용접 상태 평가부(240)는 용접 상태를 양호로 판단할 수 있다. 즉, 제2 범위는 70%를 포함하는 일정한 범위로 설정될 수 있다.If the area of the inscribed circle with respect to the shape of the weld is greater than or equal to the first range, i.e., not more than 15% of the total image area, and the welding is not defective, the weld is very well, i.e., it is judged as excellent welding. It can be difficult to do. In order to select such a case, the welding
도 7a 및 도 7b는 본 실시예의 일 실시예에 따라 용접 양호로 평가된 용접 부분을 도시한 도면이다.7A and 7B are views showing a welding part evaluated as good welding according to an embodiment of the present embodiment.
도시된 바와 같이, 내접원의 면적이 외접원 면적이 70% 이하라면, 점용접의 모양이 둥근 모양이 아닌 어느 한쪽으로 테일이 형성되거나 찌그러진 형상일 수 있다. 이런 경우, 내접원의 면적인 제1 범위 이상이므로 용접 불량으로 볼 수는 없지만, 우수로 판단할 수는 없는 경우에 해당한다. 이런 경우, 용접 상태를 용접 양호로 판단된다. As shown, if the area of the inscribed circle is 70% or less of the circumscribed circle, the tail welding may have a tail shape or a crushed shape in one side, not a round shape. In this case, since the area of the inscribed circle is greater than or equal to the first range, it cannot be regarded as a welding defect, but it cannot be judged as excellent. In this case, the welding state is judged as good welding.
마지막으로, 용접 상태 평가부(240)는 내접원과 외접원의 중심이 소정의 범위 내에 존재하고, 내접원의 면적이 그레이 영상 면적의 기설정된 제1 범위 이상이고, 내접원의 면적이 상기 외접원 면적의 기설정된 제2 범위를 초과하는 경우, 용접 상태를 용접 우수로 판단할 수 있다.Finally, in the welding
예를 들어, 용접부의 크기가 전체 영상의 15% 이상이고 내접원의 면적이 외접원의 면적의 70% 이상을 차지하고, 외접원과 내접원의 중심이 소정 범위 내에 존재한다면, 용접 중심으로부터 다른 방향으로 테일이 형성되지 않고 점용접이 둥근 형상으로 안정적인 상태로 판단될 수 있다. For example, if the size of the welding portion is 15% or more of the entire image, and the area of the inscribed circle occupies more than 70% of the area of the circumscribed circle, and the center of the circumscribed circle and the inscribed circle is within a predetermined range, a tail is formed in a different direction from the weld center. It can be determined that the spot welding is stable with a round shape.
도 8a 및 도 8b는 본 실시예의 일 실시예에 따라 용접 우수로 평가된 용접 부분을 도시한 도면으로, 도시된 바와 같이, 용접부의 크기도 일정 수준 이상이고 형태도 원형에 가까운 형상임을 확인 할 수 있다.8A and 8B are views showing a weld part evaluated as excellent in welding according to an embodiment of the present embodiment, and as shown, it can be confirmed that the size of the weld is more than a certain level and the shape is close to the shape of the circle. have.
도 9는 본 실시예의 일 실시예에 따른 용접 품질 자동 평가 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다. 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 자동 평가 방법을 정리하면 다음과 같다. 9 is a control flowchart for explaining a method for automatically evaluating welding quality according to an embodiment of the present embodiment. The automatic evaluation method according to the present embodiment is summarized as follows with reference to FIG. 9.
우선, 용접 품질 자동 평가 장치는 점용접이 수행된 용접 부분에 대한 그레이 영상 및 컬러 영상을 획득할 수 있다(910).First, the apparatus for automatically evaluating welding quality may acquire a gray image and a color image of a welding portion where spot welding is performed (910).
그레이 영상 및 컬러 영상은 8*8의 저해상도 영상을 업샘플링하고 노이즈를 제거한 고해상도 영상에 해당한다. The gray image and the color image correspond to a high-resolution image in which 8 × 8 low-resolution images are upsampled and noise is removed.
그레이 영상 이진화부(220)는 그레이 영상을 소정의 임계값을 기준으로 이진화하고, 이진화된 영상에서 캐니 엣지 검출 방법을 사용하여 윤곽선을 검출할 수 있다(920).The gray
그런 뒤, 외접원 및 내접원 생성부(230)는 윤곽선으로 명확해진 용접 부분을 이용하여 외접원과 내접원을 생성할 수 있다(930, 940). Then, the circumscribed circle and the circumscribed
외접원은 용접 부분의 윤곽선과 외접하는 원으로써, 용접 부분이 접하는 최장축의 길이 및 중심 좌표를 도출하고, 최장축의 길이 및 중심 좌표에 기초하여 생성될 수 있다. The circumscribed circle is a circle that circumscribes the contour of the welding portion, derives the length and center coordinates of the longest axis that the welding portion contacts, and can be generated based on the length and center coordinates of the longest axis.
내접원은 용접 부분의 윤곽선과 내접하는 원으로써, 외접원 및 내접원 생성부(230)는 중심 픽셀과 중심 픽셀로부터의 8 방향성 픽셀을 이용하여 용접 부분에 내접하는 최적의 내접원을 도출할 수 있다.The inscribed circle is a circle inscribed with the contour of the welded portion, and the circumscribed circle and inscribed
외접원과 내접원이 생성되면, 용접 상태 평가부(240)는 내접원 및 외접원의 크기를 비교하여 점용접의 용접 상태를 평가할 수 있다(950, 960, 970).When the circumscribed circle and the circumscribed circle are generated, the welding
용접 상태 평가부(240)는 내접원의 면적이 그레이 영상 면적의 기설정된 제1 범위, 예컨대 15% 미만인지 여부를 판단할 수 있다(950).The welding
판단 결과, 내접원의 면적이 그레이 영상 면적의 기설정된 제1 범위, 예컨대 15% 미만이면, 용접 상태 평가부(240)는 점용접의 용접 상태를 용접 불량으로 평가할 수 있다(951).As a result of the determination, if the area of the inscribed circle is less than a predetermined first range of the gray image area, for example, 15%, the welding
만약, 내접원의 면적이 그레이 영상 면적의 제1 범위 이상이고, 외접원 면적의 기설정된 제2 범위, 예를 들면 70% 이하이면(960), 용접 상태 평가부(240)는 점용접의 용접 상태를 용접 양호로 평가할 수 있다(961).If the area of the inscribed circle is greater than or equal to the first range of the gray image area, and the preset second range of the area of the circumscribed circle is, for example, 70% or less (960), the welding
한편, 용접 부분에 접하는 내접원의 면적이 외접원 면적의 제2 범위를 초과하고, 내접원과 외접원의 중심이 소정의 범위 내에 존재한다면(970), 즉, 내접원과 외접원의 중심이 가깝게 위치하는 것으로 판단되면, 용접 상태 평가부(240)는 점용접의 용접 상태를 용접 우수로 평가할 수 있다(971).On the other hand, if the area of the inscribed circle contacting the welded portion exceeds the second range of the circumscribed circle area, and the center of the inscribed circle and the circumscribed circle is within a predetermined range (970), that is, if it is determined that the center of the inscribed circle and the circumscribed circle is located close, , The welding
용접 상태가 우수가 되기 위해서는 내접원과 외접원의 면적 차이가 크지 않고, 내접원와 외접원의 비슷한 중심점을 가져 그 모양이 원형에 가까운 것이어야 한다.In order for the welding state to be excellent, the area difference between the inscribed circle and the circumscribed circle should not be large, and the shape of the inscribed circle and the circumscribed circle should have a similar center point, and the shape should be close to the circle.
도 10은 본 실시예의 다른 실시예에 따른 용접 품질 자동 평가 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다. 도 10을 참조하여, 컬러 영상을 이용한 용접 품질 자동 평가 방법을 설명하면 다음과 같다. 10 is a control flowchart for explaining a method for automatically evaluating welding quality according to another embodiment of the present embodiment. Referring to FIG. 10, a method for automatically evaluating welding quality using a color image will be described as follows.
우선, 용접 영상 처링부(210)에 의하여 점용접이 수행된 용접 부분에 대한 그레이 영상 및 컬러 영상이 획득될 수 있다(1010).First, a gray image and a color image of a welding portion where spot welding is performed by the welding
그레이 영상 이진화부(220)는 그레이 영상을 소정의 임계값을 기준으로 이진화하고, 이진화된 영상에서 캐니 엣지 검출 방법을 사용하여 윤곽선을 검출할 수 있으며, 이렇게 형성된 윤곽선 내부에 대한 윤곽선 면적이 계산될 수 있다(1020). 윤곽선 면적은 용접이 이루어진 부분에 대한 면적으로 간주될 수 있다.The gray
또한, 용접 상태 평가부(240)는 용접 부분에 대한 컬러 영상에서 소정의 임계 레벨값 보다 작은 컬러값을 갖는 컬러 면적을 계산할 수 있다(1030).Also, the welding
상술된 바와 같이, 컬러 영상은 256개의 그레이 영상에 가시광선 영역의 컬러가 매핑된 것으로, 용접이 된 둥근 부분은 적색 계통으로, 그렇지 않은 부분은 황색을 거쳐 푸른 색 계통으로 세분화 될 수 있다. As described above, in the color image, the color of the visible light region is mapped to 256 gray images, and the welded round portion may be subdivided into a red system, and the other portion may be subdivided into a blue system through yellow.
본 실시예에 따를 경우, 용접이 된 둥근 부분을 표현하고 있는 적색 부분의 특정 컬러가 임계 레벨값으로 설정될 수 있다. 이러한 적색 계통의 임계값보다 작은 컬러값이 갖는 부분이 점용접이 형성된 부분으로 간주될 수 있다.According to the present embodiment, a specific color of the red portion representing the rounded portion welded may be set as a threshold level value. A portion having a color value smaller than the threshold value of the red system may be regarded as a portion formed with spot welding.
용접 상태 평가부(240)는 컬러 면적이 윤곽선 면적의 기설정된 제1 범위 이하인지 여부를 판단할 수 있다(1040).The welding
판단 결과, 컬러 면적이 윤곽선 면적의 기설정된 제1 범위 이하이면, 용접 상태 평가부(240)는 용접 상태를 용접 불량으로 평가할 수 있다(1041).As a result of the determination, if the color area is equal to or less than the first predetermined range of the contour area, the welding
즉, 전제 점용접의 면적 중에서 주요 용접 부분에 해당하는 적색 부분의 면적이 기준값 이하인 경우, 용접 상태가 불량인 것으로 판단할 수 있다.That is, when the area of the red portion corresponding to the main welding portion among the areas of the total spot welding is equal to or less than the reference value, it may be determined that the welding state is defective.
제1 범위는 윤곽설 면적의 20~30%로 설정될 수 있고, 용접에 대한 품질 평가 시 불량으로 판단되는 점용접에 대한 경험치에 기초하여 설정될 수 있다.The first range may be set to 20 to 30% of the outline area, and may be set based on the experience value for spot welding, which is judged to be defective when evaluating the quality of the welding.
만약, 컬러 면적이 윤곽선 면적의 기설정된 제1 범위 이하가 아니라면, 용접 상태 평가부(240)는 컬러 면적이 기설정된 제2 범위 이하인지 여부를 판단한다(1050). 즉, 컬러 면적이 윤곽선 면적의 제1 범위를 초과하여 윤곽선 면적의 제2 범위인지 여부가 판단된다.If the color area is not equal to or less than the preset first range of the contour area, the welding
제2 범위는 윤곽설 면적의 50~60%로 설정될 수 있을 것이다. 물론, 이러한 범위 역시 용접의 용도 및 요구되는 용접 정확도 수위에 따라 그 레벨이 조절될 수 있다.The second range may be set to 50 to 60% of the outlined area. Of course, this range can also be adjusted according to the purpose of welding and the required welding accuracy level.
판단 결과, 컬러 면적이 윤곽선 면적의 제1 범위를 초과하고 제2 범위 이하이면, 용접 상태 평가부(240)는 용접 상태를 용접 양호로 평가할 수 있다(1051).As a result of the determination, if the color area exceeds the first range of the outline area and is less than or equal to the second range, the welding
마지막으로, 용접 상태 평가부(240)는 점용접의 컬러 면적이 윤곽선 면적의 제2 범위 이상이면(1060), 용접 상태를 용접 우수로 평가할 수 있다(1061).Finally, if the color area of the spot welding is greater than or equal to the second range of the contour area (1060), the welding
도 10을 참조한 용접 품질 자동 평가 방법은 독립적으로 사용되어 용접 품질 평가에 사용될 수고 있고, 도 9의 평가 방법과 함께 또는 보조적으로 사용될 수 있다. 예를 들어 도 9의 평가 결과와 비교하여 동일할 결과, 즉, 불량, 양호 및 우수와 같이 그 평가가 동일하게 나왔다면 이는 신뢰도가 높은 평가일 수 있다. 만약, 두 평가 방법의 결과가 상이하다면 둘 중 어느 하나에 대한 평가가 신뢰성 있는지를 반영하여 일정 배율을 적용할 수도 있고, 면적에 설정된 임계 범위를 조절하여 평가의 신뢰도를 높일 수도 있다. The automatic welding quality evaluation method with reference to FIG. 10 may be used independently and used for welding quality evaluation, and may be used together or auxiliary with the evaluation method of FIG. 9. For example, if the evaluation result is the same as that of the evaluation result of FIG. 9, that is, poor, good, and excellent, it may be a highly reliable evaluation. If the results of the two evaluation methods are different, a certain magnification may be applied to reflect which of the two evaluations is reliable, or the reliability of evaluation may be increased by adjusting a threshold range set in the area.
자동차 제조 현장을 비롯한 다양한 산업 현장에서 용접 기술이 활용되고 있고, 용접 품질은 제품의 완성도에 매우 중요한 역할을 한다. 하지만 현재까지도 현장에서는 용접 품질을 판정하는 비파괴 검사 전문가들이 1차원 A-스캔 신호의 파형을 분석함으로써 용접의 품질을 판단하는 실정이다. 따라서, 휴먼 오류에 의해 용접 품질 판정에 문제가 있을 수 있기 때문에 용접 품질 자동 판정 알고리즘의 요구가 증대되고 있다. Welding technology is used in various industrial sites, including automobile manufacturing sites, and welding quality plays a very important role in product maturity. However, to date, in the field, non-destructive inspection experts who determine the welding quality are in the situation of determining the welding quality by analyzing the waveform of the one-dimensional A-scan signal. Therefore, there is a growing demand for an automatic welding quality determination algorithm because there may be a problem in welding quality determination due to human error.
본 발명에서는 A-스캔 프로브가 2차원으로 배열된 C-스캔 프로브로부터 획득된 초음파 신호를 이용하여 2차원 C-스캔 그레이 영상을 구성하고 이를 토대로 고해상도 C-스캔 컬러 영상을 획득한다. 이를 통해 시편의 용접 형상을 표출하여 작업자 혹은 관리자가 육안으로 용접의 형상을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 용접 형상을 표출하는 것에 그치지 않고 용접의 품질을 자동으로 판정하기 위한 알고리즘을 제안하였고, 이를 통해 용접의 결과를 실시간으로 파악할 수 있어 불량 출하를 근본적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, a two-dimensional C-scan gray image is constructed using an ultrasound signal obtained from a C-scan probe in which the A-scan probe is arranged in two dimensions, and a high-resolution C-scan color image is obtained based on the ultrasound signal. Through this, the welding shape of the specimen can be expressed so that the worker or the manager can visually confirm the welding shape. In addition, the present invention proposes an algorithm for automatically determining the quality of the welding, not just expressing the welding shape, and through this, the results of the welding can be grasped in real time, thereby effectively preventing defective shipment. .
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 11의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 용접 품질 자동 평가 장치 등) 일 수 있다. 11 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention. The computing device TN100 of FIG. 11 may be a device described in this specification (eg, an automatic welding quality evaluation device, etc.).
도 11의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.In the embodiment of FIG. 11, the computing device TN100 may include at least one processor TN110, a transmitting / receiving device TN120, and a memory TN130. Also, the computing device TN100 may further include a storage device TN140, an input interface device TN150, an output interface device TN160, and the like. Components included in the computing device TN100 may be connected by a bus TN170 to communicate with each other.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.The processor TN110 may execute a program command stored in at least one of the memory TN130 and the storage device TN140. The processor TN110 may refer to a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor in which methods according to an embodiment of the present invention are performed. The processor TN110 may be configured to implement procedures, functions, and methods described in connection with embodiments of the present invention. The processor TN110 may control each component of the computing device TN100.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may store various information related to the operation of the processor TN110. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may be configured as at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium. For example, the memory TN130 may be configured as at least one of read only memory (ROM) and random access memory (RAM).
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다. The transmitting and receiving device TN120 may transmit or receive a wired signal or a wireless signal. The transmitting and receiving device TN120 may be connected to a network to perform communication.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. Meanwhile, the embodiment of the present invention is not implemented only through the apparatus and / or method described so far, and may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded. There is, such an implementation can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of rights of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of the skilled person using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.
Claims (8)
점용접이 수행된 용접 부분에 대한 그레이 영상 및 컬러 영상을 획득하는 단계와;
상기 그레이 영상을 소정의 임계값을 기준으로 이진화하는 단계와;
상기 용접 부분과 외접하는 외접원을 생성하는 단계와;
상기 용접 부분과 내접하는 내접원을 생성하는 단계와;
상기 내접원 및 상기 외접원의 크기를 비교하여 상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 단계를 포함하고,
상기 외접원을 생성하는 단계는 상기 용접 부분의 윤곽선을 이용하여 상기 용접 부분이 접하는 최장축의 길이 및 중심 좌표를 도출하고, 상기 최장축의 길이 및 상기 중심 좌표에 기초하여 외접원을 생성하며,
상기 내접원을 생성하는 단계는 상기 윤곽선 내부의 임의의 점을 중심 픽셀로 설정하고 상기 중심 픽셀로부터 상기 윤곽선과 접하는 8 방향의 픽셀을 검출하며, 상기 윤곽선과 접하는 8 방향의 픽셀의 개수가 8개 범위 내에서 가장 많은 중심 픽셀을 내접원의 중심으로 하여 상기 내접원을 검출하고,
상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 단계는 상기 외접원의 중심과 상기 내접원의 중심이 설정 범위 내에 존재하는 여부를 상기 내접원 및 상기 외접원의 크기 비교와 함께 이용해서 상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 용접 품질 자동 평가 방법.As a method for automatically evaluating welding quality,
Acquiring a gray image and a color image of the welding portion where spot welding is performed;
Binarizing the gray image based on a predetermined threshold;
Generating a circumscribed circle circumscribed with the welding portion;
Generating an inscribed circle inscribed with the weld portion;
Comprising the step of evaluating the welding state of the spot welding by comparing the size of the inscribed circle and the circumscribed circle,
The step of generating the circumscribed circle derives the length and center coordinates of the longest axis that the welded part contacts using the contour of the welded part, and generates a circumscribed circle based on the length and the center coordinates of the longest axis,
The step of generating the inscribed circle sets an arbitrary point inside the contour as a center pixel, detects an 8-direction pixel contacting the contour from the center pixel, and the number of 8-direction pixels contacting the contour range is 8 ranges. The inscribed circle is detected by making the most central pixel in the center of the inscribed circle,
The step of evaluating the welding state of the spot welding is a welding for evaluating the welding state of the spot welding by using whether the center of the circumscribed circle and the center of the circumscribed circle are within a set range together with the size comparison of the inscribed circle and the circumscribed circle. Automatic quality evaluation method.
상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 단계는,
상기 내접원의 면적이 상기 그레이 영상 면적의 기설정된 제1 범위 미만이면 용접 불량으로 평가하는 것을 특징으로 하는 용접 품질 자동 평가 방법.According to claim 1,
Evaluating the welding state of the spot welding,
If the area of the inscribed circle is less than the predetermined first range of the gray image area, the welding quality automatic evaluation method characterized in that it is evaluated as a welding failure.
상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 단계는,
상기 내접원의 면적이 상기 그레이 영상 면적의 기설정된 제1 범위 이상이고,
상기 내접원의 면적이 상기 외접원 면적의 기설정된 제2 범위 이하이면 용접 양호로 평가하는 것을 특징으로 하는 용접 품질 자동 평가 방법.According to claim 1,
Evaluating the welding state of the spot welding,
The area of the inscribed circle is greater than or equal to a first predetermined range of the gray image area,
If the area of the inscribed circle is less than the predetermined second range of the area of the circumscribed circle, the welding quality automatic evaluation method characterized in that it is evaluated as welding good.
상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 단계는,
상기 내접원과 상기 외접원의 중심이 소정의 범위 내에 존재하고,
상기 내접원의 면적이 상기 그레이 영상 면적의 기설정된 제1 범위 이상이고,
상기 내접원의 면적이 상기 외접원 면적의 기설정된 제2 범위를 초과하면 용접 우수로 평가하는 것을 특징으로 하는 용접 품질 자동 평가 방법.According to claim 1,
Evaluating the welding state of the spot welding,
The center of the inscribed circle and the circumscribed circle is within a predetermined range,
The area of the inscribed circle is greater than or equal to a first predetermined range of the gray image area,
Automatic welding quality evaluation method, characterized in that when the area of the inscribed circle exceeds a predetermined second range of the area of the circumscribed circle as excellent welding.
상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 단계는,
상기 이진화된 이진화 영상에서 상기 용접 부분에 윤곽선을 검출하고, 상기 윤곽선 내부의 윤곽선 면적을 계산하는 단계와;
상기 컬러 영상에서 소정의 임계 레벨값 보다 작은 컬러값을 갖는 컬러 면적을 계산하는 단계와;
상기 컬러 면적이 상기 윤곽선 면적의 기설정된 제1 범위 이하이면, 상기 용접 상태를 용접 불량으로 평가하고,
상기 컬러 면적이 상기 윤곽선 면적의 상기 제1 범위를 초과하고 기설정된 제2 범위 이하이면, 상기 용접 상태를 용접 양호로 평가하고,
상기 컬러 면적이 상기 윤곽선 면적의 상기 제2 범위 이상이면, 상기 용접 상태를 용접 우수로 평가하는 것을 특징으로 하는 용접 품질 자동 평가 방법.According to claim 1,
Evaluating the welding state of the spot welding,
Detecting a contour on the weld portion in the binarized binarization image and calculating a contour area inside the contour;
Calculating a color area having a color value smaller than a predetermined threshold level value in the color image;
If the color area is equal to or less than the first predetermined range of the contour area, the welding state is evaluated as a welding failure,
If the color area exceeds the first range of the contour area and is equal to or less than a preset second range, the welding state is evaluated as good welding,
If the color area is greater than or equal to the second range of the contour area, the welding quality is automatically evaluated as the welding state.
초음파 신호의 에코 신호로 수신된 점용접 부분에 대한 영상을 필터링 및 보간 처리하여 고해상도의 그레이 영상 및 컬러 영상을 생성하는 용접 영상 처리부와;
상기 그레이 영상을 소정 임계값을 기준으로 이진화 하고, 용접 부분에 대한 윤곽선을 검출하는 그레이 영상 이진화부와;
상기 용접 부분과 외접하는 외접원과 내접하는 내접원을 생성하는 외접원 및 내접원 생성부와;
내접원 및 상기 외접원의 크기를 비교하여 상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 용접 상태 평가부를 포함하고,
상기 생성부는 상기 윤곽선을 이용하여 상기 용접 부분이 접하는 최장축의 길이 및 중심 좌표를 도출하고, 상기 최장축의 길이 및 상기 중심 좌표에 기초하여 상기 외접원을 생성하며,
상기 생성부는 상기 윤곽선 내부의 임의의 점을 중심 픽셀로 설정하고 상기 중심 픽셀로부터 상기 윤곽선과 접하는 8 방향의 픽셀을 검출하며, 상기 윤곽선과 접하는 8 방향의 픽셀의 개수가 8개 범위 내에서 가장 많은 중심 픽셀을 내접원의 중심으로 하여 상기 내접원을 검출하고,
상기 용접 상태 평가부는 상기 외접원의 중심과 상기 내접원의 중심이 설정 범위 내에 존재하는 여부를 상기 내접원 및 상기 외접원의 크기 비교와 함께 이용해서 상기 점용접의 용접 상태를 평가하는 용접 품질 자동 평가 장치.
Automatic welding quality evaluation device,
A welding image processing unit that filters and interpolates an image of a spot welding portion received as an echo signal of an ultrasonic signal to generate a high resolution gray image and a color image;
A gray image binarization unit which binarizes the gray image based on a predetermined threshold and detects a contour for a welded portion;
A circumscribed circle and an inscribed circle generating unit for generating an inscribed circle inscribed with the circumscribed circle circumscribed with the welding portion;
It includes a welding state evaluation unit for evaluating the welding state of the spot welding by comparing the size of the inscribed circle and the circumscribed circle,
The generating unit derives the length and center coordinates of the longest axis that the welding part touches using the contour, and generates the circumscribed circle based on the length and the center coordinates of the longest axis,
The generation unit sets an arbitrary point inside the contour as a center pixel, detects an 8-direction pixel contacting the contour from the center pixel, and the number of 8-direction pixels contacting the contour is the largest within 8 ranges. The inscribed circle is detected with the center pixel as the center of the inscribed circle,
The welding state evaluation unit is a welding quality automatic evaluation device for evaluating the welding state of the spot welding by using whether the center of the circumscribed circle and the center of the circumscribed circle are within a set range together with the size comparison of the inscribed circle and the circumscribed circle.
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