KR102284120B1 - 넓은 화각을 갖는 광학장치 및 이를 포함한 증강현실 장치 - Google Patents

Abstract

넓은 화각을 갖는 광학장치 및 이를 포함한 증강현실 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 증강현실 용접 보호장치, 용접장치 및 서버를 포함하는 증강현실 용접 시스템에 있어서, 용접부위를 촬영하여 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 취득하여 상기 서버로 전송하고, 상기 서버로부터 용접의 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 수신하여 출력하는 증강현실 용접 보호장치와 상기 모재와 금속을 용접시키며, 용접 정보를 파악하여 상기 서버로 전송하는 용접장치 및 상기 용접 보호장치로부터 용접 부위 및 모재에 관한 영상과 상기 용접장치로부터 용접 정보를 수신하고, 상기 용접 정보를 이용하여 수행되는 용접의 품질을 평가하고, 수신한 용접 부위 및 모재에 관한 영상과 평가한 용접의 품질 정보를 반영하여 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 생성하며, 생성한 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 상기 용접 보호장치로 전송하는 서버를 포함하는 증강현실 용접 시스템을 제공한다.

Description

넓은 화각을 갖는 광학장치 및 이를 포함한 증강현실 장치{Optical device Having Wide Field of View and Augmented Reality Apparatus Including the Same}

본 발명은 넓은 화각을 갖는 광학장치 및 이를 포함한 증강현실 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

용접은 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합시키는 방법으로 융접법과 압접법이 있다.

융접법은 접합부에 금속재료를 가열·용융시켜 서로 다른 두 재료의 원자 결합을 재배열하여 결합시키는 방법으로 아크용접, 가스용접, 테르밋용접 등이 있다. 압접법은 접합부에 외부의 강한 물리적 압력을 가해 접합하는 방법으로 가스압접이나 단접(鍛接)처럼 압력을 가하는 동시에 가열하는 방법을 특히 가열압접 또는 고온압접이라고 한다. 일반적으로 압접을 사용하는 재료에는 알루미늄, 구리 등과 같이 연성(延性)이 높은 재료를 사용하며 상온에서 가압하는 것만으로도 용접이 가능하여 냉간압접(冷間壓接)이라고 한다.

이때, 어떠한 용접법을 사용하더라도, 용접 부위에서는 고온의 열과 섬광이 발생한다. 이처럼 발생하는 고온의 열과 섬광은 용접 기술자에 악영향을 미치기 때문에, 용접 기술자는 안면 부위를 열과 빛으로부터 보호할 수 있는 용접 마스크와 같은 용접 보호용구를 착용한 채 용접작업을 수행한다. 이러한 용접 보호용구는 열 내구성이 강한 소재로 구성되어, 고온의 열과 용접 과정중 발생할 수 있는 불똥으로부터 용접 기술자를 보호한다. 또한, 용접 보호용구는 용접 기술자가 섬광의 영향을 받지않고 용접 부위를 볼 수 있도록, 광을 수 천배 또는 수 만배 감쇄시키는 카트리지를 일 부분에 구비하여 용접부위에서 발생하는 섬광의 세기를 감쇄시킨다.

그러나 종래의 용접 보호장치는 카트리지의 광 감쇄량의 조절이 현저히 곤란한 문제가 있었다. 너무 카트리지의 광 감쇄량을 높일 경우, 용접 기술자를 섬광으로부터 보호할 수 있는 장점은 가지나, 용접부위 외의 빛은 거의 대부분 차단되기 때문에 용접부위 외의 부분은 거의 보이지 않게되는 문제가 발생한다. 이에 따라, 용접 기술자가 원활히 용접부위들을 찾아 용접을 진행하기 곤란한 문제가 있다. 반면, 너무 카트리지의 광 감쇄량을 낮출 경우, 용접 부위 외 주변부가 잘 보이게 되어 용접의 진행이 수월해지는 장점은 가지나, 용접 부위에서 발생하는 섬광의 감쇄가 충분하지 않아 용접 기술자에 악영향을 미치게 되고, 용접 기술자가 용접의 상황을 명확히 파악하지 못하는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해소하고자, 종래의 용접 보호장치에 증강현실 또는 가상현실 광학계를 접목하고자 하는 시도가 진행되고 있다. 그러나 이러한 종래의 증강현실 광학계를 접목한 용접장치는 시야각이 충분치 못하여 용접부위에 대한 정보들만 겨우 개시할 수 있는 정도의 수준이어서, 용접 기술자가 증강현실 또는 가상현실 영상을 보는데 불편함이 존재하였다. 또한, 종래의 용접장치가 제공하는 증강현실 또는 가상현실 영상은 좁은 시야각으로 인해 낮은 현실감을 가짐에 따라, 용접 기술자가 증강현실 또는 가상현실 영상을 실감하기 어려운 측면이 있었다.

본 발명의 일 실시예는, 용접 정보를 증강현실 영상으로 제공하여 용접 기술자가 용접을 원활히 수행할 수 있도록 하는 증강현실 용접 보호장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는, 간단한 구성으로도 넓은 화각을 가지며 광학적 수차가 최소화된 증강현실 영상을 용접 기술자에게 제공하는 증강현실 용접 보호장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 증강현실 용접 보호장치, 용접장치 및 서버를 포함하는 증강현실 용접 시스템에 있어서, 용접부위를 촬영하여 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 취득하여 상기 서버로 전송하고, 상기 서버로부터 용접의 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 수신하여 출력하는 증강현실 용접 보호장치와 상기 모재와 금속을 용접시키며, 용접 정보를 파악하여 상기 서버로 전송하는 용접장치 및 상기 용접 보호장치로부터 용접 부위 및 모재에 관한 영상과 상기 용접장치로부터 용접 정보를 수신하고, 상기 용접 정보를 이용하여 수행되는 용접의 품질을 평가하고, 수신한 용접 부위 및 모재에 관한 영상과 평가한 용접의 품질 정보를 반영하여 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 생성하며, 생성한 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 상기 용접 보호장치로 전송하는 서버를 포함하는 증강현실 용접 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상은 모재에 관한 내용 및 모재에 용접이 수행되고 있거나 수행이 완료된 용접부위에 관한 내용을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용접 정보는 용접이 수행되는 용접봉으로 제공되는 전원의 크기, 용접 부위에서의 온도, 열원으로 이용되는 성분의 제공량, 용접 기술자에 의해 동작하는 용접봉 각도 및 모재와 용접봉 간의 거리 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 서버와 통신하여 용접 기술자에 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 제공하는 증강현실 용접 보호장치에 있어서, 용접부위에서 발생하는 열과 섬광으로부터 용접 기술자를 보호하는 가드부와 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 획득하는 영상 획득부와 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 상기 서버로 전송하며, 상기 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 상기 서버로부터 수신하는 통신부와 상기 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 출력하는 광학계와 상기 증강현실 용접 보호장치 내 각 구성의 동작을 제어하는 제어부 및 상기 증강현실 용접 보호장치 내 각 구성으로 전원을 제공하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 보호장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 가드부는 내부에 빛을 통과시키는 제1 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 부분은 입사하는 광을 수 천배 내지 수 만배 감쇄하는 필터를 구비한 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상은 모재에 관한 내용 및 모재에 용접이 수행되고 있거나 수행이 완료된 용접부위에 관한 내용을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 영상 획득부는 가시광 파장대역의 광을 수광하여 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 획득하거나, 적외선 파장대역의 광을 수광하여 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 증강현실 용접 보호장치가 서버와 통신하여 용접 기술자에 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 제공하는 방법에 있어서, 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 취득하는 취득과정과 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 서버로 전송하는 전송과정과 상기 서버로부터 용접 평가정보에 관한 증강현실 영상을 수신하는 수신과정 및 상기 용접 평가정보에 관한 증강현실 영상을 출력하는 출력과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 영상 제공방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상은 모재에 관한 내용 및 모재에 용접이 수행되고 있거나 수행이 완료된 용접부위에 관한 내용을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 취득과정은 가시광 파장대역의 광을 수광하여 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 취득하거나, 적외선 파장대역의 광을 수광하여 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 취득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 서버가 증강현실 용접 보호장치 또는 용접장치로부터 수신한 영상 또는 정보를 이용하여 증강현실 영상을 생성하는 방법에 있어서, 상기 증강현실 용접 보호장치로부터 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 수신하는 제1 수신과정과 상기 용접장치로부터 용접 정보를 수신하는 제2 수신과정과 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상과 상기 용접 정보를 이용하여 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 생성하는 생성과정 및 상기 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 증강현실 용접 보호장치로 전송하는 전송과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 영상 생성방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 증강현실 영상 생성방법은 상기 용접정보를 이용하여 용접을 위해 제공되는 전원의 양, 용접을 수행하는 데 열원으로 이용되는 성분의 양, 용접봉의 각도 또는 용접봉과 모재 간의 거리를 분석하여 용접의 품질을 평가하는 평가과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 생성과정은 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상과 상기 평가 과정에서 평가한 용접의 품질 정보를 이용하여 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 용접 정보를 증강현실 영상으로 제공하여 용접 기술자가 용접을 원활히 수행할 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 일체형 광학계 방식의 간단한 구성으로 구현이 가능하여, 넓은 화각을 가지며 수차가 최소화된 영상 확보를 위해 부피가 커질 필요가 없는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 보호장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 보호장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 보호장치의 출력화면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 보호장치가 증강현실 영상을 출력하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버가 증강현실 영상을 생성하는 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

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, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 시스템(100)은 증강현실 용접 보호장치(110, 이하에서 '보호장치'로 약칭함), 용접장치(120) 및 서버(130)를 포함한다.

보호장치(110)는 용접부위에서 발생하는 열 및 섬광으로부터 용접 기술자를 보호하고, 용접부위를 촬영하여 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 취득하며, 용접 기술자에게 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 제공한다.

보호장치(110)는 용접 부위방향으로 용접 기술자의 전방에 위치하여, 용접부위에서 발생하는 열 및 섬광으로부터 용접 기술자를 보호한다. 보호장치(110)는 열 내구성이 강한 소재로 구현되어, 용접부위에서 발생하는 강한 열이나 불똥이 용접 기술자, 특히, 용접 기술자의 안면부위로 전달되지 않도록 차단한다. 또한, 보호장치(110)는 용접 기술자가 용접부위를 보고 용접을 진행할 수 있도록, 일 부분에 광을 투과하는 부분을 구비한다. 다만, 용접 부위에서 발생하는 섬광이 전술한 부분을 거쳐 바로 용접 기술자에게 전달되는 경우, 용접 기술자에 악영향을 미칠 우려가 존재한다. 이러한 문제를 해소하고자, 보호장치(110)는 일 부분에 광을 수 천배 내지 수 만배 감쇄하는 필터를 구비한 카트리지를 포함한다. 용접 기술자는 카트리지를 거쳐 용접 부위를 보는 한편, 용접 부위에서 발생하는 섬광은 감쇄되어 용접 기술자로 전달된다.

보호장치(110)는 용접부위를 촬영하여 용접 부위 및 모재에 관한 영상(이하에서, '용접 영상'이라 약칭함)을 취득한다. 보호장치(110)는 영상 촬영부를 포함하여, 영상 촬영부를 이용해 용접 영상을 취득한다. 보호장치(110)는 취득한 용접 영상을 서버(130)로 전송하여, 서버(130)가 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상(이하에서, '용접 증강현실 영상'이라 칭함)을 생성할 수 있도록 한다. 보호장치(110)는 용접 증강현실 영상을 서버(130)로부터 수신하고, 수신한 용접 증강현실 영상을 광학계를 이용해 출력한다. 보호장치(110) 내 광학계는 넓은 화각과 광학적 수차가 최소화된 영상을 제공하도록 구성되며, 용접 기술자는 선명하고 왜곡없는 넓은 화각의 용접 증강현실 영상을 시청할 수 있다. 또한, 보호장치(110)는 용접 기술자로부터 입력을 받아 가시광 대역의 영상을 시청할 수 있으며, 적외선 파장대역의 열 화상 영상을 시청할 수도 있다.

용접장치(120)는 가스, 아크 또는 테르밋 등 열원을 제공하여 모재와 금속을 용접하며, 용접정보를 파악하여 서버(120)로 전송한다.

용접장치(120)는 가스, 아크 또는 테르밋 등 다양한 열원을 제공하여 용접 기술자가 모재와 금속을 용접할 수 있도록 하는 기기로서, 모재에 금속을 용접시킬 수 있도록 하는 장치는 어떠한 것으로 구현될 수 있다.

용접장치(120)는 다양한 센서를 포함하여, 용접이 수행되는 용접봉으로 제공되는 전원(전압/전류)의 크기, 용접 부위에서의 온도, 열원으로 이용되는 성분(예를 들어, 가스)의 제공량, 용접 기술자에 의해 동작하는 용접봉 각도 또는 모재와 용접봉 간의 거리 등을 포함하는 용접 정보를 파악한다. 이러한 용접 정보는 용접 기술자가 용접을 올바르고 정확하게 수행하고 있는지를 평가할 수 있는 지표로 이용된다. 용접장치(120)는 파악한 용접 정보를 서버(130)로 전송함으로써, 서버(130)가 용접 증강현실 영상을 생성할 수 있도록 한다.

서버(130)는 보호장치(110) 및 용접장치(120)로부터 영상 및 정보를 수신하여 용접 증강현실 영상을 생성하고, 생성한 용접 증강현실 영상을 보호장치(110)로 전달한다.

서버(130)는 보호장치(110)로부터 수신한 용접 영상과 용접장치(120)로부터 수신한 용접 정보를 이용해 용접의 품질을 평가하고 용접 증강현실 영상을 생성한다. 서버(130)는 보호장치(110)로부터 수신한 용접 영상을 이용하여, 모재, 모재에 용접이 수행되어야 하는 경로 및 모재에 용접이 수행되고 있거나 수행이 완료된 용접부위를 파악한다. 서버(130)는 외부로부터 수신하거나 기 저장된 용접이 수행될 경로를 이용하여 모재에 관한 영상으로부터 모재에 용접이 수행되어야 하는 경로를 생성할 수 있다. 또한, 서버(130)는 용접장치(120)로부터 수신한 용접 정보를 이용하여, 용접을 위해 충분한 전원이 제공되고 있는지, 용접을 수행하는 데 적절한 양의 (열원으로 이용되는) 성분이 제공되고 있는지, 용접봉의 각도가 용접을 수행함에 있어 적절한 각도를 갖고 있는지 또는 용접봉이 모재로부터 너무 근접하였거나 너무 멀리 떨어진 채로 용접이 진행되고 있는지 등 용접의 품질을 평가한다. 서버(130)가 용접 영상, 용접 영상 내에서 파악된 정보와 평가한 평가정보를 반영하여 용접 증강현실 영상을 생성한다. 용접 증강현실 영상에서는 모재, 모재에 수행되고 있는 용접부위 및 모재에 용접이 수행되어야 할 경로 중 일부 또는 전부가 출력되고, 용접 기술자가 용접을 수행하는 대로 수행한 용접의 품질 평가 정보가 출력되며, 용접이 일부 또는 모두가 완료되는 대로 수행된 용접부위가 출력된다.

서버(130)는 각각의 평가 항목들에 대한 기준치를 설정해두고 있을 수 있으며, 용접장치로부터 용접 정보가 수신될 때마다 기준치에 부합하는지를 판단하여, 기준치에 미달하는 시점과 평가 정보를 저장해두고 있을 수 있다. 서버가 평가 정보도 영상에 함께 출력함에 따라, 용접 기술자는 용접을 진행하는 과정에서 자신이 수행하는 용접의 상태와 용접된 부위의 품질을 즉각 판단할 수 있다. 또한, 용접 기술자는 서버(130) 내 저장된 기준치에 미달하는 시점과 평가 정보를 확인하여, 간단하게 기준치에 미달된 부분을 파악할 수 있어 해당 부분을 손쉽게 개선할 수 있다.

서버(130)는 생성한 용접 증강현실 영상을 보호장치(110)로 전송한다. 서버(130)는 보호장치(110)로 용접 증강현실 영상을 전송함으로써, 보호장치(110)를 이용해 용접 기술자가 용접 증강현실 영상을 시청할 수 있도록 한다. 이에 따라, 보호장치(110)가 외부로부터 유입되는 광을 상당한 수준으로 감쇄하여, 용접부위의 주변이 잘 보이지 않는 상황이라 하더라도, 용접 기술자는 용접 증강현실 영상을 이용하여 수월하게 모재 및 용접이 수행되어야 하는 경로를 파악할 수 있고, 용접을 진행하며 자신이 한 용접의 품질과 용접부위의 상태도 용이하게 파악할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 보호장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보호장치(110)는 가드부(210), 광학계(220), 영상 획득부(230), 통신부(240), 제어부(250) 및 전원부(260)를 포함한다.

가드부(210)는 열 내구성이 강한 소재로 구현되어, 열로부터 용접 기술자를 보호한다. 가드부(210)는 용접 부위에서 발생하는 고온의 열과 불똥이 용접 기술자로 전달되지 않도록 보호한다.

가드부(210)는 일 부분에 빛을 통과시키는 부위를 포함한다. 용접 기술자가 가드부(210) 너머 모재와 용접부위를 볼 수 있어야 하므로, 가드부(210)는 일 부분에 빛을 통과시키는 부위를 포함한다. 다만, 용접 부위에서 강한 섬광이 발생하므로, 해당 부분은 광을 수 천배 내지 수 만배 감쇄하는 필터를 구비한 카트리지를 포함한다. 가드부(210)는 카트리지를 포함하여, 외부로부터 가드부(210)로 유입되는 광을 수 천배 내지 수 만배 감쇄한다.

광학계(220)는 서버(130)로부터 수신한 용접 증강현실 광(영상)을 사용자에 전달한다. 사용자가 증강현실 영상을 실제 환경 상(傷)과 함께 시청할 수 있도록, 광학계(220)는 가드부(210)의 카트리지의 (광이 입사하는 방향으로의) 후방에 배치된다. 광학계(220)에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

영상 획득부(230)는 용접 영상을 획득한다. 영상 획득부(230)는 용접 영상을 구성하는 모재 및 모재에 용접이 수행되고 있거나 수행된 용접부위를 촬영한다. 영상 획득부(230)는 용접 부위에서 발생하는 강한 섬광으로부터 파손되지 않기 위해, 광이 유입되는 전방에 가드부(210)의 카트리지와 같이 광을 감쇄시키는 필터를 포함한다. 영상 획득부(230)는 필터를 이용해 광을 감쇄한 후 촬영함으로써, 파손없이 모재 및 모재에 용접이 수행되고 있거나 수행된 용접부위를 촬영할 수 있다.

이때, 영상 획득부(230)는 복수 개로 구현될 수 있다. 용접부위와 모재를 상호간에 비교하면 명암차이가 극명하기 때문에, 단일의 영상 획득부로 촬영을 할 경우, 어느 하나가 너무 밝게 나오거나 너무 어둡게 나와 어느 하나의 구성을 인식하기 곤란한 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해소하고자, 보호장치(110)는 복수의 영상 획득부(230)를 포함할 수 있다. 각 영상 획득부(230)는 전방에 포함된 필터의 광을 감쇄시키는 정도를 달리함으로써, 어느 하나는 상대적으로 어두운 영상을 획득하고 다른 하나는 상대적으로 밝은 영상을 획득할 수 있다. 이처럼 명암이 상이한 복수의 영상이 조합될 경우, 명암차이가 극명한 모든 부분이 선명하게 인식될 수 있는 영상이 제작될 수 있다. 통상적으로 명암차이가 극명한 모든 부분이 선명하게 인식되기 위해서는 장시간 동안 해당 부위의 영상을 획득하여야만 가능하였으나, 보호장치(110)는 복수의 영상 획득부(230)를 포함하고 각 영상 획득부(230)가 획득한 영상을 이용해 영상처리함으로써, 실시간으로도 선명한 영상을 제작할 수 있다. 각 영상 획득부(230)는 획득한 영상을 제어부(250)로 전달하여, 제어부(250)에서 선명한 영상을 제작하기 위한 영상처리가 수행되도록 할 수 있다.

또한, 영상 획득부(230)는 통상의 가시광 대역의 광을 수광하여 영상을 촬영하는 구성으로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 적외선 대역의 광을 수광하여 영상을 촬영하는 구성으로 구현될 수도 있다. 영상 획득부(230)가 적외선 대역의 영상을 촬영하는 경우, 용접 기술자는 보다 용이하게 용접부위의 위치와 온도 등을 파악할 수 있다.

통신부(240)는 영상 획득부(230)가 획득한 용접 영상을 서버(130)로 전송하고, 용접 증강현실 영상을 서버(130)로부터 수신한다. 통신부(240)는 영상 획득부(230)가 획득하고 제어부(250)에서 영상처리되어 제작된 용접 영상을 서버(130)로 전송한다. 여기서, 영상은 가시광 대역의 영상일 수 있으며, 적외선 대역의 영상일 수도 있다. 또한, 통신부(240)는 용접 증강현실 영상을 서버(130)로부터 수신하여 광학계(220)로 전달함으로써, 광학계(220)가 용접 증강현실 영상을 출력할 수 있도록 한다.

제어부(250)는 보호장치(110) 내 각 구성의 동작을 제어한다. 제어부(250)는 영상 획득부(230)를 제어하여 용접 영상을 획득하도록 한다. 영상 획득부(230)가 획득한 용접 영상을 서버(130)로 전송하도록 통신부(240)를 제어한다. 이때, 제어부(250)는 각 영상 획득부(230)가 획득한 용접 영상들을 영상처리하여 (용접 부위와 용접 부위 이외의) 모든 부분이 선명한 영상을 생성할 수 있으며, 생성한 영상을 서버(130)로 전송하도록 통신부(240)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 용접 증강현실 영상을 서버(130)로부터 수신하도록 통신부(240)를 제어하며, 수신한 용접 증강현실 영상을 광학계(220)가 출력하도록 제어한다.

전원부(260)는 보호장치(110) 내 각 구성이 동작할 수 있도록 하는 전원을 각 구성으로 공급한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 보호장치의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 가드부(210)는 용접부위 방향으로 최전방에 배치되어, 용접 기술자와 보호장치(110) 내 나머지 구성을 열로부터 보호한다.

가드부(210)는 일 부분에 카트리지(310)를 포함하고, 카트리지(310)의 (용접부위 방향으로의) 후방에 광학계(220)가 배치되어 용접 증강현실 영상을 제공한다. 이에 따라, 용접 기술자는 용접부위에 대한 실제 환경 상과 함께, 카트리지에 의해 시청이 곤란한 용접부위의 주변부를 용접 증강현실 영상을 이용해 함께 확인할 수 있다.

보호장치(110)는 고정부(320)를 포함하여, 보호장치(110)가 용접 기술자의 머리에 고정되어 이동하지 않도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 구성을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계(330)는 영상 출력부(405), 렌즈(410), 빔 스플리터(420), 미러렌즈부(430)를 포함한다.

영상 출력부(405)는 용접 증강현실 영상에 대응되는 광을 출력한다. 영상 출력부(405)는 서버(130)로부터 수신한 용접 증강현실 영상에 대응되는 광을 출력하여, 사용자가 증강현실 영상을 시청할 수 있도록 한다.

렌즈(410)는 일정한 굴절률을 갖는 재질로 구현되며, 빔 스플리터(420)와 접촉하여 영상 출력부(310)로부터 조사된 광을 집속한다.

렌즈(410)는 빔 스플리터(420) 및 미러렌즈부(430)와 상이한 굴절률을 갖는 재질로 구현된다. 특히, 렌즈(410)는 빔 스플리터(420) 및 미러렌즈부(430)의 재질보다 굴절률이 큰 재질로 구현된다. 굴절률이 상이한 매질들로 광학계가 이루어졌을 경우, 파장대역 별로 초점거리가 상이해지는 색수차의 제어가 용이해진다. 광학계(330)는 색수차를 최소화하기 위한 별도의 구성의 추가나 변형없이도, 빔 스플리터(420) 및 미러렌즈부(430)와 상이한 굴절률, 특히, 그보다 큰 굴절률을 갖는 재질로 구현된 렌즈(410)를 포함함으로써, 간단하면서도 효과적으로 색수차를 제거한다.

렌즈(410)는 빔 스플리터(420)와 접촉하여 영상 출력부(310)로부터 조사된 광을 집속시킨다. 다만, 렌즈(410)는 비구면으로 구현되어, 광을 일괄적으로 집속시키는 것이 아니라 광이 입사되는 위치마다 상이한 정도로 광을 집속시킨다. 렌즈(410)는 중심부분에서는 최소한으로 광을 굴절시키고, 중심으로부터 외곽으로 벗어날수록 보다 많이 광을 굴절시킨다. 종래와 같이, 렌즈가 구면으로 구현될 경우, 렌즈의 구면수차에 의해 렌즈의 외곽으로 입사되는 광은 이상적인 렌즈를 통과하며 가질 광 경로(이하에서, '이상적인 광 경로'라 약칭함)를 갖지 못하고, 충분히 집속되지 못한 광 경로나 과도하게 집속된 광 경로를 갖게 된다. 이 때문에, 구면 렌즈가 사용될 경우, 다양한 위치로 입사되는 광, 특히, 렌즈의 외곽으로 입사되는 광이 이상적인 광 경로에 최대한 근접한 경로로 집속되도록 하기 위해, 구면 렌즈 외에 추가적인 렌즈나 매질을 거치거나 두꺼운 렌즈가 사용되어야만 했다. 예를 들어, 종래의 광학계는 구면렌즈를 빔 스플리터와 떨어뜨려 배치함으로써, 구면렌즈를 거친 광이 구면렌즈와 상이한 매질을 갖는 공기를 거치며 1차적으로 굴절되도록 하고, 공기와 상이한 매질을 갖는 빔 스플리터로 입사되며 2차적으로 굴절되도록 하였다. 그러나 전술한 대로, 구면렌즈와 빔 스플리터가 떨어져 배치되는 경우, 구면렌즈의 광굴절능은 렌즈면 전체에 균일하므로, 근축광의 조건만 수차제어가 가능하여 화각을 증가시킬 시 광학적 수차와 영상왜곡이 크게 발생하므로 선명하고 왜곡없는 증강영상을 구현하기가 어렵다. 뿐만 아니라, 렌즈와 빔 스플리터가 정확히 광축 정렬된 상태를 구성하기가 쉽지 않으며, 이로 인해, 이격된 광학계의 구성일 경우 배치된 위치에서 어느 하나의 광학소자라도 이동하지 않도록 하는 것은 더욱 곤란하다. 또한, 광학계 구성시 요구되는 필수 확보 공간으로 인해 광학계 전체의 부피가 커지는 것을 피할 수 없었다. 다른 일 예로, 렌즈를 투과한 광, 특히 렌즈의 외곽으로 입사되어 투과된 광이 충분히 집속되어 빔 스플리터로 입사되기 위해서는 렌즈의 광 굴절률이 증가해야 하며, 이는 곧 부피가 크고 두꺼운 렌즈가 사용되어야만 한다. 뿐만 아니라, 두꺼운 렌즈의 부피를 확보하기 위해서는 일정 거리만큼 빔 스플리터와 떨어져 배치될 수밖에 없다. 사용자에게 선명하고 왜곡없는 증강현실 영상을 제공하기 위해서는 렌즈나 빔 스플리터 등이 세밀히 조정되어 정확한 위치에 배치되어야 하고, 배치된 위치에서 이동하지 말아야 한다. 광학계(330)는 비구면형태로 화각증대를 위한 충분한 광굴절능을 확보할 수 있는 렌즈(410)를 포함하고, 이를 빔 스플리터(420)와 접촉시켜 일체화 한다. 이에 따라, 광학계(330)는 최초에 설계된 광학적 성능을 손쉽게 구현할 수 있으면서도, 광학계 정렬의 문제가 발생하지 않고, 작은 부피로서도 넓은 화각의 영상을 구현할 수 있는 장점을 갖는다. 즉, 종래의 광학계와 같이, 렌즈와 빔 스플리터 사이에 굴절률이 상이한 매질(공기 또는 별도의 추가 구성)이 포함되지 않더라도, 광학계(220)는 선명하고 왜곡없는 증강영상을 구현할 수 있다.

빔 스플리터(420)는 렌즈(410)를 통과한 광을 투과시키고, 미러렌즈부(430)에서 반사된 광은 재반사시킨다. 빔 스플리터(420)는 일측으로는 렌즈(410)와, 다른 일측으로는 미러렌즈부(430)와 접촉한다. 빔 스플리터(420)는 렌즈(410)를 통과하여 입사(-y축 방향)하는 광은 투과시키고, 미러렌즈부(430)로부터 반사(+y축 방향)된 광은 사용자의 동공(470)이 위치한 방향(-x축 방향)으로 재반사시킨다.

미러렌즈부(430)는 빔 스플리터(420)를 투과한 광을 빔 스플리터(420)로 재반사시킨다.

미러렌즈부(430)는 빔 스플리터(420)와 동일한 굴절률을 갖는 재질로 구현된다. 이에 따라, 빔 스플리터(420)를 투과하여 미러렌즈부(430)로 입사되는 광과 미러렌즈부(430)에서 반사되어 빔 스플리터(420)로 입사하는 광에서 경로 변화나 수차량이 증가 또는 감소하지 않는다. 또한, 전술한 대로, 미러렌즈부(430)와 빔 스플리터(420)는 렌즈(410)보다 낮은 굴절률을 갖는 재질로 구현됨으로써, 마찬가지로, 빔 스플리터(420)나 미러렌즈부(430)로 입사하는 광에서 색수차가 제어된다.

미러렌즈부(430)는 비구면으로 구현되어, 입사되는 광의 위치에 따라 상이한 각도로 광을 반사시킨다. 종래의 광학계 내 미러렌즈부와 같이, 미러렌즈부가 구면으로 구현되었을 경우, 렌즈에 의해 집속되어 입사하는 광이 입사되는 위치에 따라 일정하게 반사된다. 이 때문에, 사용자의 동공으로 영상 출력부에서 출력된 모든 광이 입사하지 않거나, 미러렌즈부(430)와 빔스플리터(420)를 투과한 광의 광학적 수차량이 증가할 수 있다. 반면, 미러렌즈부(430)는 비구면으로 구현됨으로써, 집속된 광이 동공(470)으로 모두 입사되도록 함과 동시에, 동공(470)면 상에서 평행광의 형태로 입사할 수 있도록 반사광의 형태를 구성한다. 미러렌즈부(430)의 외곽에서는 중심부분보다 큰 각도로 중심방향을 향해 광을 반사시킴으로써, 미러렌즈부(430)에서 반사되어 빔 스플리터(420)에서 재반사된 광이 모두 동공(470)으로 입사하도록 한다. 다만, 미러렌즈부(430)는 기 설정된 계수, 특히, 렌즈(410)의 비구면 계수와는 상이한 계수를 갖는 비구면으로 구현됨으로써, 평행광 형태로 동공(470)으로 입사하도록 조절한다. 미러렌즈부(430) 및 빔 스플리터(420)에 반사된 반사광은 동공(470)면을 향해 평행광의 형태로 입사하기 때문에, 사용자는 마치 무한대의 위치에서 증강영상 정보가 입사되는 것처럼 인식하게 되고, 따라서 인식된 증강영상은 주어진 화각 범위만큼의 화면 크기와 매우 심도가 깊고 선명한 화질특성을 갖는다.

추가적으로, 미러렌즈부(430)와 렌즈(410)는 모두 비구면으로 구현되며, 각 구성(410, 430)의 비구면 계수를 각각 조절함으로써, 동공(470)으로 입사하는 광(증강현실 영상)에서 광학적 수차량을 최소화할 수 있다. 특히, 렌즈(410)와 미러부(430)의 비구면 계수가 상이함에 따라, 수차량을 억제할 수 있다. 발생하는 광학적 수차들은 구면수차, 혜성형 수차(Coma), 비점 수차(Astigmatism), 상면만곡(Curvature of Field) 및 왜곡 수차(Distortion) 등이 포함된다. 광학계(220)는 비구면으로 구현되며, 각각 기 설정된 비구면 계수를 갖는 미러렌즈부(430)와 렌즈(410)를 포함함으로써, 별도의 추가적인 구성없이도 간편하게 광학적 수차량을 최소화할 수 있다.

렌즈(410)가 비구면으로 구현되며 종래의 구면으로 구현된 렌즈에 비해 렌즈의 해상력이 현저히 상승함에 따라, 사용자에게 제공되는 증강현실 영상의 화각에 대하여 해상도를 현저히 상승할 수 있다. 렌즈(410)가 비구면의 형상을 갖기 때문에 구면수차의 발생을 최소화하여, 렌즈(410)의 외곽으로 입사되는 광에 대해서도 이상적인 광경로와의 오차를 최소화한다. 즉, 렌즈(410)의 어떠한 위치로 입사되는 광들도 이상적인 광 경로와 최대한 유사한 경로를 갖기 때문에, 사용자는 영상 출력부의 각 픽셀에서 조사되는 광들에 대해서도 서로 구분하여 인식할 수 있다. 따라서 렌즈(410)는 사용자에게 제공되는 증강현실 영상의 해상도를 증가시킨다. 이에 추가적으로 미러렌즈부(430)도 비구면으로 구현될 수 있으며, 미러렌즈부(430)도 렌즈(410)와 마찬가지로 미러렌즈부(430)로 입사되는 광의 경로와 이상적인 광 경로와의 오차를 최소화할 수 있다. 이와 동시에, 광학계(220)는 비구면 형태의 렌즈(410) 또는 렌즈(410)와 미러렌즈부(430)를 포함함으로써, 광 축의 근처로 입사되는 광 뿐만 아니라 렌즈(410)의 외곽으로 입사되는 광 또한 이상적인 광 경로를 갖도록 적절히 집속시킴으로써(과도하거나 덜 집속되지 않도록), 넓은 화각의 영상을 왜곡없이 사용자에게 제공할 수 있다.

빔 스플리터(420)의 일측에는 렌즈(410)가, 다른 일측에는 미러렌즈부(430)가 접촉하는데, 빔 스플리터(420)와 양 구성의 접촉하여 고정시키기 위해 접착 매질(440, 445)이 사용된다. 먼저, 빔 스플리터(420)와 미러렌즈부(430)를 접촉시키고 고정시키는 접착 매질(440)은 빔 스플리터(420) 및 미러렌즈부(430)와 동일한 굴절률을 갖는 매질로 구현된다. 화각 보장 및 수차 발생 억제를 위해 세밀히 조정되어야 하는 광학 특성이 접착 매질(440)에 의해 가변할 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해 접착 매질(440)은 빔 스플리터(420) 및 미러렌즈부(430)와 동일한 굴절률을 갖는 (양 구성과 동일한) 매질로 구현된다. 반면, 렌즈(410)와 빔 스플리터(420)를 접촉시키고 고정시키는 접착 매질(445)은 빔 스플리터(420)로 입사하는 광들을 투과 또는 반사 형태로 편향시키며, 이들을 일정비율로 조절이 가능한 반투과매질로 구현된다. 다만, 이 경우, 접착 매질(445)의 광학적 성질에 의해 광 경로 변화와 같은 광학 특성이 가변될 수 있다. 이러한 문제를 방지하고자, 접착 매질(445)은 가변하는 광학 특성을 보상하기 위해 기 설정된 두께를 가질 수 있다. 접착 매질(445)이 기 설정된 두께를 가지며 양 구성(410, 420)를 접착시킴으로써, 자신에 의한 광학 특성의 가변을 최소화한다.

또한, 광학계(220)는 동공(470) 내에 평행광과 같은 직선형태로 광을 입사시키기 때문에, 동공(470)과 광학계(220)의 거리(460)가 반드시 근접해야만 할 필요가 없다. 뿐만 아니라, 동공으로 입사하는 평행광의 입사각이 광학계의 화각에 비례하므로, 동공의 위치 이동, 즉, 안구의 회전범위를 충분히 만족시키므로 자연스러운 시청자유도의 확보 및 넓은 화각의 높은 임장감의 제공이 가능하다. 종래의 광학계는 앞서 전술된 광학계의 구성과 이로부터 제한된 광특성의 영향으로 좁은 화각의 증강영상을 제공하므로 시청자유도가 제한되고, 임장감이 낮다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계(220)는 동공(470) 내에 평행광과 같은 직선형태로 광을 입사시키기 때문에, 동공(470)의 위치가 초점거리에 국한되지 않는다. 따라서 사용자가 안경을 썼거나, 증강현실 장치(200)가 반드시 장착형으로 구현되지 않는 등 사용자와 광학계의 거리(460)가 밀착될 수 없는 특별한 사정이 있더라도, 광학계(220)는 사용자가 증강현실 영상을 용이하게 시청할 수 있는 장점을 갖는다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 보호장치의 출력화면을 도시한 도면이다.

도 5에서 볼 수 있듯이, 광학계(220)는 수차가 제어된 선명한 화면을 제공하는 동시에, 사용자에게 Full HD 급 해상도를 갖는 고해상도의 용접 증강현실 영상을 제공할 수 있다. 이는 비구면 광학계 구성이 갖는 특성으로써, 광학계(220)가 0.7인치급의 Full HD 해상도 영상을 충분히 표시 할 수 있는 렌즈 해상력을 가지고 있음을 대변한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 용접 보호장치가 증강현실 영상을 출력하는 방법을 도시한 순서도이다.

보호장치(110)는 용접 영상을 취득한다(S610).

보호장치(110)는 용접 영상을 서버(130)로 전송한다(S620).

보호장치(110)는 용접 증강현실 영상을 서버(130)로부터 수신한다(S630).

보호장치(110)는 용접 증강현실 영상을 출력한다(S640).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버가 증강현실 영상을 생성하는 방법을 도시한 순서도이다.

서버(130)는 용접 영상을 보호장치(110)로부터 수신한다(S710).

서버(130)는 용접장치(120)로부터 용접정보를 수신한다(S720).

서버(130)는 용접 영상과 용접 정보를 이용하여 용접 증강현실 영상을 생성한다(S730).

서버(130)는 생성한 용접 증강현실 영상을 보호장치(110)로 전송한다(S740).

도 6 및 7에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 6 및 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 6 및 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 6 및 7에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 증강현실 용접 시스템
110: 증강현실 용접 보호장치
120: 용접장치
130: 서버
210: 가드부
220: 광학계
230: 영상 획득부
240: 통신부
250: 제어부
260: 전원부
310: 카트리지
320: 고정부
405: 영상 출력부
410: 렌즈
420: 빔 스플리터
430: 미러부
440, 445: 접착매질
450: 화각
460: 사용자와 광학계간 거리
470: 동공

Claims (14)

1. 증강현실 용접 보호장치, 용접장치 및 서버를 포함하는 증강현실 용접 시스템에 있어서,
   용접부위를 촬영하여 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 취득하여 상기 서버로 전송하고, 상기 서버로부터 용접의 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 수신하여 출력하는 증강현실 용접 보호장치;
   상기 모재와 금속을 용접시키며, 용접 정보를 파악하여 상기 서버로 전송하는 용접장치; 및
   상기 용접 보호장치로부터 용접 부위 및 모재에 관한 영상과 상기 용접장치로부터 용접 정보를 수신하고, 상기 용접 정보를 이용하여 수행되는 용접의 품질을 평가하고, 수신한 용접 부위 및 모재에 관한 영상과 평가한 용접의 품질 정보를 반영하여 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 생성하며, 생성한 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 상기 용접 보호장치로 전송하는 서버를 포함하며,
   상기 증강현실 용접 보호장치는 상기 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 출력하는 광학계를 포함하고,
   상기 광학계는 영상 출력부, 렌즈, 빔 스플리터 및 미러렌즈부를 포함하며,
   상기 영상 출력부는 상기 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상에 대응되는 광을 출력하고,
   상기 렌즈는 상기 빔 스플리터의 일면과 접촉하며, 상기 영상 출력부로부터 조사된 광을 집속시키되, 비구면으로 구현되어 광이 입사되는 위치마다 상이한 정도로 광을 집속시키고,
   상기 미러렌즈부는 상기 빔 스플리터의 다른 일면과 접촉하며, 상기 빔 스플리터를 투과한 광을 상기 빔 스플리터로 재반사시키되, 비구면으로 구현되어 입사되는 광의 위치에 따라 상이한 각도로 광을 반사시키고,
   상기 빔 스플리터는 상기 렌즈를 통과한 광은 투과시키고, 상기 미러렌즈부로부터 반사된 광은 재반사시키는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상은,
   모재에 관한 내용 및 모재에 용접이 수행되고 있거나 수행이 완료된 용접부위에 관한 내용을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 용접 정보는,
   용접이 수행되는 용접봉으로 제공되는 전원의 크기, 용접 부위에서의 온도, 열원으로 이용되는 성분의 제공량, 용접 기술자에 의해 동작하는 용접봉 각도 및 모재와 용접봉 간의 거리 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 시스템.
4. 서버와 통신하여 용접 기술자에 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 제공하는 증강현실 용접 보호장치에 있어서,
   용접부위에서 발생하는 열과 섬광으로부터 용접 기술자를 보호하는 가드부;
   용접 부위 및 모재에 관한 영상을 획득하는 영상 획득부;
   상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 상기 서버로 전송하며, 상기 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 상기 서버로부터 수신하는 통신부;
   상기 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상을 출력하는 광학계;
   상기 증강현실 용접 보호장치 내 각 구성의 동작을 제어하는 제어부; 및
   상기 증강현실 용접 보호장치 내 각 구성으로 전원을 제공하는 전원부를 포함하며,
   상기 광학계는 영상 출력부, 렌즈, 빔 스플리터 및 미러렌즈부를 포함하며,
   상기 영상 출력부는 상기 용접 품질 평가정보에 관한 증강현실 영상에 대응되는 광을 출력하고,
   상기 렌즈는 상기 빔 스플리터의 일면과 접촉하며, 상기 영상 출력부로부터 조사된 광을 집속시키되, 비구면으로 구현되어 광이 입사되는 위치마다 상이한 정도로 광을 집속시키고,
   상기 미러렌즈부는 상기 빔 스플리터의 다른 일면과 접촉하며, 상기 빔 스플리터를 투과한 광을 상기 빔 스플리터로 재반사시키되, 비구면으로 구현되어 입사되는 광의 위치에 따라 상이한 각도로 광을 반사시키고,
   상기 빔 스플리터는 상기 렌즈를 통과한 광은 투과시키고, 상기 미러렌즈부로부터 반사된 광은 재반사시키는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 보호장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가드부는,
   내부에 빛을 통과시키는 제1 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 보호장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 부분은,
   입사하는 광을 수 천배 내지 수 만배 감쇄하는 필터를 구비한 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 보호장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상은,
   모재에 관한 내용 및 모재에 용접이 수행되고 있거나 수행이 완료된 용접부위에 관한 내용을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 보호장치.
8. 제4항에 있어서,
   상기 영상 획득부는,
   가시광 파장대역의 광을 수광하여 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 획득하거나, 적외선 파장대역의 광을 수광하여 상기 용접 부위 및 모재에 관한 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 증강현실 용접 보호장치.
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