KR102134720B1 - 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례는, 레이저 빔 모듈레이션 방식으로 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 자외선 센서 및 적외선 센서; 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위과 다수의 극소값들의 평균값의 기준값을 저장하는 메모리; 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선와 적외선의 다수의 극대값들의 편차와 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위와 비교하고, 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값과 상기 메모리에 저장된 상기 자외선와 상기 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값을 비교하여, 그 결과에 따라 용접 양호 또는 용접 불량으로 판단하여 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러; 를 포함한다.

Description

레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템 및 그 방법{A monitoring system and its method for laser beam modulation type laser welding}
본 발명은 레이저 용접 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 레이저 빔 모듈레이션 방식으로 레이저 용접이 이루어지고 있는 동안 key hole및 melt pool에서 발생하는 자외선과 적외선의 극대값과 극소값을 검출하여 레이저 용접의 정상 또는 불량여부를 판단하고, 그 판단결과를 외부로 출력하는 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
레이저 용접 모니터링 시스템 및 그 방법관련 다수의 선행특허가 존재한다.
한국 등록특허 10-1409214호는 레이저 용접시 반사되는 반사광을 적외선 및 자외선 신호로 분리 획득하여 각 신호로부터 레이저의 파워, 입열량, 키홀의 생성 및 용입정도 등에 관한 용접상태를 분석하고, 재료에 가공가스를 효과적으로 분사하여 용접가공의 품질을 향상시킬 수 있는 실시간 레이저 용접 모니터링 시스템 및 레이저 미세용접 가공장치를 게시하고 있다.
한국 특허공개 2001-0029268호는 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 증기를 적외선 센서 및 자외선 센서로 감지하고 이를 퍼지이론을 이용한 패턴인식을 통해 용접품질을 실시간으로 확인토록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 박판의 맞대기 레이저 용접 모니터링 방법을 게시하고 있다.
상기 두 개의 선행특허에서는 레이저 용접시 key hole및 melt pool에서 발생하는 자외선과 적외선의 극대값과 극소값을 검출하여 레이저 용접의 정상 또는 불량여부를 판단하여 출력하는 구성은 게시하지 않는다.
한국 등록특허 10-1409214호 한국 특허공개 2001-0029268호
본 발명은 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접시 key hole과 melt pool에서 발생하는 자외선과 적외선의 극대값과 극소값을 검출하여 레이저 용접의 불량여부를 검출하는 레이저 용접 모니터링을 위한 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 다른 실시례는, 레이저 빔 모듈레이션 방식으로 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 자외선 센서 및 적외선 센서; 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출되는 자외선 및 적외선의 기준값을 저장하는 메모리; 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선 및 적외선과 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 기준값을 비교하여, 그 결과에 따라 용접 양호 또는 용접 불량으로 판단하여 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러를 포함한다.
또한, 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례는, 레이저 빔 모듈레이션 방식으로 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 자외선 센서 및 적외선 센서; 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위과 다수의 극소값들의 평균값의 기준값을 저장하는 메모리; 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선와 적외선의 다수의 극대값들의 편차와 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위와 비교하고, 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값과 상기 메모리에 저장된 상기 자외선와 상기 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값을 비교하여, 그 결과에 따라 용접 양호 또는 용접 불량으로 판단하여 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러;를 포함한다.
또한, 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 방법의 일 실시례는, 자외선 센서 및 적외선 센서에 의해 상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 제1 단계; 레이저 용접기 컨트롤러에서 상기 제1 단계에서 검출되는 자외선 수치 및 적외선 수치를 입력하여, 메모리에 저장되는 기준값을 비교하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 비교결과에 따라, 상기 레이저 용접기 컨트롤러에서 용접 양호 또는 용접 불량을 출력하는 제3 단계; 를 포함한다.
본 발명은 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접시 key hole과 melt pool에서 발생하는 자외선과 적외선의 극대값의 편차를 검출하여 기준범위와 비교하여 레이저 용접의 불량여부를 검출하고 레이저 용접의 품질을 향상시키는 효과가 있다.
또한 본 발명은 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접시 key hole과 melt pool에서 발생하는 자외선과 적외선의 극소값을 검출하여 기준값과 비교하여 레이저 용접의 불량여부를 검출하고 레이저 용접의 품질을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례를 보여준다.
도 2a은 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 레이저 빔 모듈레이션 방식의 정상적인 레이저 용접시 발생하는 자외선 및 적외선의 극대값들의 편차 및 다수의 극소값들의 평균값을 보여준다.
도 2b는 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 레이저 빔 모듈레이션 방식의 용접이 불량한 경우 발생하는 자외선 및 적외선의 극대값들의 편차 및 다수의 극소값들의 평균값을 보여준다.
도 3은 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 방법의 일 실시례를 보여준다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례를 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례는, 레이저 빔 모듈레이션 방식으로 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부(110); 상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 자외선 센서(160) 및 적외선 센서(161); 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출되는 자외선 및 적외선의 기준값을 저장하는 메모리(170); 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선 및 적외선과 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 기준값을 비교하여, 그 결과에 따라 용접 양호 또는 용접 불량으로 판단하여 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러(180);를 포함한다.
일 실시례로서, 상기 메모리(170)에 저장된 자외선 및 적외선의 기준값은 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 극대값과 극소값의 패턴인 것을 특징으로 한다.
일 실시례로서, 상기 메모리(170)에 저장된 자외선 및 적외선의 기준값은 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 극대값의 편차의 기준범위와 극소값의 평균값인 것을 특징으로 한다.
일 실시례로서, 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)는 모듈레이션 방식으로 조사되는 레이저 빔을 이미 융융된 부분에 조사할 때 자외선와 적외선의 다수의 극소값(234, 244)들을 검출하고, 상기 레이저 빔을 아직 용융되지 않은 부분에 조사할 때 상기 자외선과 상기 적외선의 다사의 극대값(231, 232, 241, 242)검출하는 것을 특징으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례는, 레이저 빔 모듈레이션 방식으로 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부(110); 상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 자외선 센서(160) 및 적외선 센서(161); 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위와 다수의 극소값들의 평균값의 기준값을 저장하는 메모리(170); 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차와 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위를 비교하고, 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값과 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값을 비교하여, 그 결과에 따라 용접 양호 또는 용접 불량으로 판단하여 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러(180);를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템(100)의 일 실시례는 상기 레이저 발생부(110)에서 발생된 레이저를 상기 스캐너(130)로 전달하는 제1 미러(120)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스캐너(130)는 제2 미러(132) 및 상기 제2 미러(132)의 동작을 조절하는 모터(131)를 포함한다.
상기 모터(131)에 의해 상기 제2 미러(132)가 금속(140)으로 조사하는 레이저 빔의 각도가 전후좌우로 조절된다.
즉, 상기 레이저 발생부(110)에게 발생된 레이저는 제1 미러(120) 및 상기 제2 미러(132)를 거쳐서 입사 레이저 경로(191)를 따라서 다수의 금속(140)의 경계면을 포함하는 부분에 조사된다.
그리고, 상기 다수의 금속(140)에서 반사되는 레이저는 상기 제2 미러(132) 및 제3 미러(150)를 거쳐서 반사 레이저 경로(192)를 따라서 상기 고속 열화상 카메라(160)로 입력된다.
일 실시례로서, 상기 모터(131)와 상기 제2 미러(132)에 의해 상기 다수의 금속(140)의 경계면에 모듈레이션 방식으로 조사되는 레이저 빔은 용접되는 금속이 용융되지 않은 부분에 먼저 조사된 후 용융된 부분에 조사된다. 그리고 상기 레이저 빔은 반복해서 용접되는 금속이 용융되지 않은 부분에 먼저 조사된 후 용융된 부분에 조사된다.
도 2a은 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템(100)의 일 실시례에 있어서, 레이저 빔 모듈레이션 방식의 정상적인 레이저 용접시 발생하는 자외선 및 적외선의 다수의 극대값들의 편차 및 다수의 극소값들의 평균값을 보여준다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 빔 모듈레이션 용접시 레이저 빔 경로(210)는 상기 제1 금속(220)과 제2 금속(221)의 경계면의 용접선(222)을 따라 원을 그리듯이 조사하면서 용접한다. 그럴 경우, 자외선과 적외선(230)이 방출된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 빔이 상기 제1 금속(220)과 제2 금속(221)의 경계면의 용접선(222)의 용융되지 않는 부분(212)에 조사되어 용접될 때, key hole과 melt pool에서 극대값(231, 232)의 자외선과 적외선을 방출한다. 그리고 상기 레이저 빔이 상기 제1 금속(220)과 제2 금속(221)의 경계면의 용접선(222)의 용융된 부분(211)에 조사되어 용접될 때, key hole과 melt pool에서 극소값(234)의 자외선과 적외선을 방출한다.
도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)는, 상기 조사되는 레이저 빔이 상기 제1 금속(220)과 제2 금속(221)의 경계면의 용접선(222)에 조사되어 key hole 및 melt pool이 형성되어 플라즈마 상태가 될 때 발생되는 자외선 및 적외선을 검출한다.
도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 모듈레이션 방식으로 조사되는 레이저 빔은 상기 제1 금속(220)과 제2 금속(221)의 경계면의 용접선(222)의 용융되지 않은 부분(212)에 먼저 조사된 후 용융된 부분(211)에 조사되는 것을 반복한다.
상기 레이저 용접은 용접 진행 방향(223)에 따라 진행된다.
따라서 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)는 모듈레이션 방식으로 조사되는 레이저 빔을 상기 제1 금속(220)과 제2 금속(221)의 경계면의 용융되지 않은 부분(212)에 조사할 때, 상기 key hole과 melt pool에서 방출되는 극대값(231, 232)의 자외선과 적외선을 검출한다.
그리고 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)는 모듈레이션 방식으로 조사되는 레이저 빔을 상기 제1 금속(220)과 제2 금속(221)의 경계면의 용융된 부분(211)에 조사할 때, 상기 key hole과 melt pool에서 방출되는 극소값(234)의 자외선과 적외선을 검출한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)는 극대값(231, 232)의 자외선과 적외선을 검출하고 극소값(234)의 자외선과 적외선을 검출하는 동작을 반복한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 용접 상태가 양호할 경우 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에 의해 검출된 자외선과 적외선의 극대값(231, 232)의 변동은 크지 않고, 극소값(234)의 평균값(235)도 적지 않는 값을 가진다. 그러나 결함이 많아서 용접 상태가 양호하지 않을 경우, key hole와 melt pool에서 발생하는 자외선과 적외선은 들쭉날쭉하게 된다. 따라서 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에 의해 검출된 자외선과 적외선의 극대값의 편차는 커지고 극소값의 평균은 작아진다.
도 2b는 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 레이저 빔 모듈레이션 방식의 용접이 불량한 경우 발생하는 자외선 및 적외선 다수의 극대값들의 편차 및 극소값들의 평균값들을 보여준다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접은 용접 진행 방향(223)으로 진행되며, 용접시 상기 자외선과 적외선(240)이 방출된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 용접이 불량일 경우, 자외선과 적외선의 극대값(241, 242)은 편차가 크고 극소값(244)은 그 평균값(245)이 작아진다. 따라서 용접 상태를 불량일 경우, 용접 상태를 외부의 사용자에게 알리고 사용자의 조치를 받는 것이 필요하다.
이를 위해, 일 실시례로서, 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 검출되는 자외선과 적외선의 극대값(231, 232, 241, 242)의 편차(233, 243)와 그 기준범위(236)를 비교하고, 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 검출되는 자외선과 적외선의 극소값(234, 244)의 평균값(235, 245)을 그 기준값(237)을 비교하여 상기 레이저 용접이 정상 용접인지 용접 불량인지 판단하여 사용자에게 알릴 필요가 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 메모리(170)은 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위(236)와 다수의 극소값들의 평균값의 기준값(237)을 저장한다.
그리고 도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접기 콘트롤러(180)는 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값(231, 232, 241, 242)들의 편차(233, 243)와 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위(236)를 비교하고, 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극소값(234, 244)들의 평균값(235, 245)과 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값(237)을 비교하여, 그 결과에 따라 용접 양호 또는 용접 불량으로 판단하여 출력한다.
그리고 도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접기 콘트롤러(180)는 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값(231, 232)들의 편차(233)가 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위(236)보다 작고, 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극소값(234)들의 평균값(235)이 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값(237)보다 클 경우, 용접 양호로 판단하고 출력한다.
그리고 도 1 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접기 콘트롤러(180)는 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값들(241, 242)의 편차(243)가 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위(236)보다 크고, 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극소값들(241, 242)의 평균값(245)이 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값(237)보다 작을 경우, 용접 불량으로 판단하여 출력한다.
그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 장치는 상기 용접 양호 또는 상기 용접 불량을 표시하기 위한 디스플레이 장치(190)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 방법의 일 실시례를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 방법의 일 실시례는, 자외선 센서(160) 및 적외선 센서(161)에 의해 상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 제1 단계(S300); 레이저 용접기 컨트롤러(180)에서 상기 제1 단계에서 검출되는 자외선 수치 및 적외선 수치를 입력하여, 메모리(170)에 저장되는 기준값을 비교하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 비교결과에 따라, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)에서 용접 양호 또는 용접 불량을 출력하는 제3 단계; 를 포함한다.
일 실시례로서, 상기 제2 단계는, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)에서 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선와 적외선의 다수의 극대값(231, 232, 241, 242)들의 편차(233, 243)와 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위(236)와 비교하고, 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출되는 자외선과 적외선의 다수의 극소값(234, 244)들의 평균값(235, 235)과 상기 메모리에 저장된 상기 자외선와 상기 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값(237)을 비교하는 단계; 를 포함한다.
일 실시례로서, 상기 제2 단계는, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)에서 상기 자외선 센서(160)와 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선와 적외선의 극대값들(231, 232, 241, 242)과 극소값들(234, 244)의 패턴과 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 극대값들과 극소값들의 패턴(미도시)을 비교하는 단계;를 포함한다.
그리고 일 실시례로서, 상기 제3 단계는, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)에서 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값들(231, 232, 241, 242)의 편차(233, 245)가 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위(236)보다 작고, 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값(235, 245)이 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값(237)보다 클 경우, 용접 양호로 판단하는 단계;를 포함한다.
그리고 일 실시례로서, 상기 제3 단계는, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)에서 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값(231, 232, 241, 242)들의 편차(233, 243)가 상기 메모리(170)에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위(236)보다 크고, 상기 자외선 센서(160) 및 상기 적외선 센서(161)에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극소값(234, 244)들의 평균값(235, 245)이 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 극소들값의 평균값의 기준값(237)보다 작을 경우, 용접 불량으로 판단하는 단계; 를 포함한다.
그리고 일 실시례로서, 상기 제3 단계는 상기 용접 양호 또는 상기 용접 불량을 디스플레이 장치를 표시하는 단계; 를 더 포함한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템
110: 레이저 발생부 120: 제1 미러
130: 스캐너 131: 모터
132: 제2 미러 140: 다수의 금속
150: 제3 미러 151: 제4 미러
160: 자외선 센서 161: 적외선 센서
170: 메모리 180: 레이저 용접기 컨트롤러
181: 입사 레이저 182: 반사 레이저
190: 디스플레이 장치 210: 레이저 빔 모듈레이션 용접시 레이저 빔 경로
211: 금속 용융후 레이저 빔 경로 212: 금속 용융전 레이저 빔 경로
220: 제1 금속 221: 제2 금속
222: 용접선 230: 자외선 및 적외선의 세기
231: 용접 양호시 자외선 및 적외선의 극대값
232: 용접 양호시 자외선 및 적외선의 극대값을 연결한 선
233: 용접 양호시 자외선 및 적외선의 극대값의 편차
234: 용접 양호시 자외선 및 적외선의 극소값
235: 용접 양호시 자외선 및 적외선의 극소값의 평균값
236: 용접 양호시 자외선 및 적외선의 극대값의 편차의 기준범위
237: 용접 양호시 자외선 및 적외선의 극소값의 평균값의 기준값
240: 자외선 및 적외선의 세기
241: 용접 불량시 자외선 및 적외선의 극대값
242: 용접 불량시 자외선 및 적외선의 극대값을 연결한 선
243: 용접 불량시 자외선 및 적외선의 극대값의 편차
244: 용접 불량시 자외선 및 적외선의 극소값
245: 용접 불량시 자외선 및 적외선의 극소값의 평균값

Claims (9)

  1. 레이저 빔 모듈레이션 방식으로 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부;
    상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 자외선 센서 및 적외선 센서;
    상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출되는 자외선 및 적외선의 기준값을 저장하는 메모리; 및
    상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선 및 적외선과 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 기준값을 비교하여, 그 결과에 따라 용접 양호 또는 용접 불량으로 판단하여 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러를 포함하고,
    상기 메모리에 저장된 자외선과 적외선의 기준값은 상기 자외선 센서와 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 극대값의 편차의 기준범위 및 극소값의 평균값인 것을 특징으로 하는 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서는 모듈레이션 방식으로 조사되는 레이저 빔을 이미 융융된 부분에 조사할 때 자외선와 적외선의 다수의 극소값들을 검출하고, 상기 레이저 빔을 아직 용융되지 않은 부분에 조사할 때 상기 자외선과 상기 적외선의 다사의 극대값들을 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 용접기 컨트롤러는, 상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차가 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위보다 작고, 상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값이 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값보다 클 경우, 용접 양호로 판단하여 출력하고,
    상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차가 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위보다 크고, 상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값이 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값보다 작을 경우, 용접 불량으로 판단하여 출력하는 것을 더 포함하는 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 시스템.
  6. 자외선 센서 및 적외선 센서에 의해 상기 레이저 빔 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool로부터 출력되는 자외선 및 적외선을 검출하는 제1 단계;
    레이저 용접기 컨트롤러에서 상기 제1 단계에서 검출되는 자외선 수치 및 적외선 수치를 입력하여, 상기 각각 입력된 자외선와 적외선의 다수의 극대값들의 편차와 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 상기 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위와 비교하고, 상기 각각 입력된 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값과 상기 메모리에 저장된 상기 자외선와 상기 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값을 비교하는 제2 단계; 및
    상기 제2 단계에서 비교결과에 따라, 상기 레이저 용접기 컨트롤러에서 용접 양호 또는 용접 불량을 출력하는 제3 단계; 를 포함하는 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제3 단계는, 상기 레이저 용접기 컨트롤러에서 상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차가 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위보다 작고, 상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값이 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값의 기준값보다 클 경우, 용접 양호로 판단하는 단계; 및
    상기 레이저 용접기 컨트롤러에서 상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차가 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 다수의 극대값들의 편차의 기준범위보다 크고, 상기 자외선 센서 및 상기 적외선 센서에서 각각 검출된 자외선과 적외선의 다수의 극소값들의 평균값이 상기 메모리에 저장된 상기 자외선과 적외선의 극소들값의 평균값의 기준값보다 작을 경우, 용접 불량으로 판단하는 단계; 를 더 포함하는 레이저 빔 모듈레이션 방식의 레이저 용접을 위한 모니터링 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102500965B1 (ko) * 2021-09-23 2023-02-17 모니텍주식회사 3d 프린팅 장치 및 3d 프린팅 장치의 제어 방법
US20230166361A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-01 GM Global Technology Operations LLC Method and system for weld defect detection
KR20230087221A (ko) 2021-12-09 2023-06-16 계명대학교 산학협력단 레이저 용접에 대한 품질 모니터링 장치 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010029268A (ko) 1999-09-30 2001-04-06 정주호 자동차용 박판의 맞대기 레이저 용접 모니터링 방법
KR101405267B1 (ko) * 2012-10-30 2014-06-13 (주)아이비티 레이저 용접 모니터링 시스템 및 모니터링 방법
KR101409214B1 (ko) 2013-02-27 2014-07-03 에스아이에스 주식회사 실시간 레이저 용접 모니터링 시스템 및 레이저 미세용접 가공장치
KR20190085313A (ko) * 2018-01-10 2019-07-18 주식회사휴비스 블루 레이저 결합형 레이저 용접 및 모니터링 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010029268A (ko) 1999-09-30 2001-04-06 정주호 자동차용 박판의 맞대기 레이저 용접 모니터링 방법
KR101405267B1 (ko) * 2012-10-30 2014-06-13 (주)아이비티 레이저 용접 모니터링 시스템 및 모니터링 방법
KR101409214B1 (ko) 2013-02-27 2014-07-03 에스아이에스 주식회사 실시간 레이저 용접 모니터링 시스템 및 레이저 미세용접 가공장치
KR20190085313A (ko) * 2018-01-10 2019-07-18 주식회사휴비스 블루 레이저 결합형 레이저 용접 및 모니터링 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102500965B1 (ko) * 2021-09-23 2023-02-17 모니텍주식회사 3d 프린팅 장치 및 3d 프린팅 장치의 제어 방법
US20230166361A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-01 GM Global Technology Operations LLC Method and system for weld defect detection
US11839935B2 (en) * 2021-11-30 2023-12-12 GM Global Technology Operations LLC Method and system for weld defect detection
KR20230087221A (ko) 2021-12-09 2023-06-16 계명대학교 산학협력단 레이저 용접에 대한 품질 모니터링 장치 및 방법

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