KR102403768B1 - 용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법 - Google Patents

용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비파괴 검사 방식으로 점용접부의 너겟경을 측정할 수 있는 용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법에 관한 것으로서, 가상의 격자 무늬 상에 점용접된 피용접재의 일면을 촬영하여 피용접재 이미지를 획득하는 이미지 획득부와, 상기 피용접재 이미지에서 용접 부위를 포함하는 상기 격자 무늬의 적어도 일부분을 측정 이미지로 추출하고, 상기 측정 이미지에 포함된 상기 용접 부위를 복수개의 구간으로 구분하는 이미지 처리부와, 상기 복수개의 구간으로 구분된 상기 용접 부위의 각 구간의 크기로부터 상기 용접 부위의 너겟의 크기를 예측하고, 상기 용접 부위의 이상 여부를 판별하는 이미지 판별부 및 상기 용접 부위의 판별 결과를 출력하여 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.

Description

용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법{Welding quality evaluation system and welding quality evaluation method}
본 발명은 용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 비파괴 검사 방식으로 점용접부의 너겟경을 측정할 수 있는 용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법에 관한 것이다.
자동차 조립 공정에 있어서 접합 및 용접은 필수적인 공정이다. 이중, 다양한 장점을 지닌 저항 점용접(Spot welding)은, 차체 용접에 적합하여 가장 널리 적용되고 있는 용접법이다.
이러한, 저항 점용접은, 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.
저항 점용접 과정에서 인가되는 공정 요소로는 압력, 전류, 동작 주파수, 및 용접 시간 등을 들 수 있는데, 이들의 조합으로 인해 용접 품질이 좌우될 수 있다. 특히, 자동차 생산 공정에서의 저항 점용접의 품질은 차량 운전자 및 탑승자의 생명과 직결하기 때문에 용접 품질은 매우 중요하다. 점용접 부위의 접합면 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 널리 사용되고 있다. 이러한, 저항 점용접 과정에서 생성된 너겟은, 판재들의 내부에 존재하므로 품질 평가를 위해서는 용접부를 절단하거나 분리하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 종래의 용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법은, 점용접된 판재 내부에 생성된 너겟을 측정하기 위해, 점용접을 실시한 샘플을 반으로 자르고(정밀 커팅), 절단된 단면에 대해 마운팅 작업과 폴리싱 및 에칭 작업을 해야만 너겟을 관찰할 수 있어, 너겟의 측정 공정이 매우 복잡하고 어려운 문제점이 있었다. 또한, 이와 같은 파괴 검사는 샘플링을 통해 검사가 진행되므로 전수 검사가 불가능하고, 검사를 받은 시편 또는 완제품을 폐기해야하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 비파괴 검사 방식으로 점용접된 판재 내부에 생성된 너겟을 자동으로 측정하여 용접 품질을 자동으로 평가할 수 있는 용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 품질 평가 시스템이 제공된다. 상기 용접 품질 평가 시스템은, 가상의 격자 무늬 상에 점용접된 피용접재의 일면을 촬영하여 피용접재 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 상기 피용접재 이미지에서 용접 부위를 포함하는 상기 격자 무늬의 적어도 일부분을 측정 이미지로 추출하고, 상기 측정 이미지에 포함된 상기 용접 부위를 복수개의 구간으로 구분하는 이미지 처리부; 상기 복수개의 구간으로 구분된 상기 용접 부위의 각 구간의 크기로부터 상기 용접 부위의 너겟의 크기를 예측하고, 상기 용접 부위의 이상 여부를 판별하는 이미지 판별부; 및 상기 용접 부위의 판별 결과를 출력하여 표시하는 표시부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이미지 처리부는, 상기 용접 부위를 점용접 전극에 의해 평면 형상으로 가압된 용접 중심 구간과 상기 점용접 전극의 테두리의 라운드부에 의해 라운드 형상으로 가압된 용접 테두리 구간 및 상기 점용접 전극에 의해 가압되지 않은 용접 주변 구간으로 구분할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이미지 처리부는, 구분된 상기 용접 중심 구간의 크기 및 상기 용접 테두리 구간의 크기를 측정하고, 상기 이미지 판별부는, 상기 용접 중심 구간의 크기와 상기 용접 테두리 구간의 크기의 합으로 상기 용접 부위의 상기 너겟의 크기를 예측할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이미지 처리부는, 상기 격자 무늬를 기준으로 상기 용접 부위의 각 구간을 구분하고 그 크기를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이미지 획득부는, 상기 격자 무늬의 격자 간격을 제 1 간격으로 설정하여 상기 피용접재 이미지를 획득하고, 상기 이미지 처리부는, 추출된 상기 측정 이미지에서 상기 격자 무늬의 격자 간격을 상기 제 1 간격 보다 작은 제 2 간격으로 설정하여, 상기 용접 부위의 각 구간을 구분하고 그 크기를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 피용접재의 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 사용자가 수동으로 측정한 수동 측정값을 입력받아, 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 상기 이미지 처리부가 자동으로 측정한 자동 측정값과 비교하고, 상기 수동 측정값과 상기 자동 측정값에 차이가 있을 경우 상기 자동 측정값에 오차가 있는 것으로 판단하고 상기 이미지 처리부를 교정하는 교정부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 용접 품질 평가 방법이 제공된다. 상기 용접 품질 평가 방법은, 가상의 격자 무늬 상에 점용접된 피용접재의 일면을 촬영하여 피용접재 이미지를 획득하는 이미지 획득 단계; 상기 피용접재 이미지에서 용접 부위를 포함하는 상기 격자 무늬의 적어도 일부분을 측정 이미지로 추출하고, 상기 측정 이미지에 포함된 상기 용접 부위를 복수개의 구간으로 구분하는 이미지 처리 단계; 상기 복수개의 구간으로 구분된 상기 용접 부위의 각 구간의 크기로부터 상기 용접 부위의 너겟의 크기를 예측하고, 상기 용접 부위의 이상 여부를 판별하는 이미지 판별 단계; 및 상기 용접 부위의 판별 결과를 출력하여 표시하는 표시 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 이미지 처리 단계는, 상기 용접 부위를 점용접 전극에 의해 평면 형상으로 가압된 용접 중심 구간과 상기 점용접 전극의 테두리의 라운드부에 의해 라운드 형상으로 가압된 용접 테두리 구간 및 상기 점용접 전극에 의해 가압되지 않은 용접 주변 구간으로 구분할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 이미지 처리 단계는, 구분된 상기 용접 중심 구간의 크기 및 상기 용접 테두리 구간의 크기를 측정하고, 상기 이미지 판별 단계는, 상기 용접 중심 구간의 크기와 상기 용접 테두리 구간의 크기의 합으로 상기 용접 부위의 상기 너겟의 크기를 예측할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 이미지 처리 단계는, 상기 격자 무늬를 기준으로 상기 용접 부위의 각 구간을 구분하고 그 크기를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 이미지 획득 단계는, 상기 격자 무늬의 격자 간격을 제 1 간격으로 설정하여 상기 피용접재 이미지를 획득하고, 상기 이미지 처리 단계는, 추출된 상기 측정 이미지에서 상기 격자 무늬의 격자 간격을 상기 제 1 간격 보다 작은 제 2 간격으로 설정하여, 상기 용접 부위의 각 구간을 구분하고 그 크기를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 이미지 판별 단계 전에, 상기 피용접재의 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 사용자가 수동으로 측정한 수동 측정값을 입력받아, 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 상기 이미지 처리 단계에서 자동으로 측정한 자동 측정값과 비교하고, 상기 수동 측정값과 상기 자동 측정값에 차이가 있을 경우 상기 자동 측정값에 오차가 있는 것으로 판단하고 상기 이미지 처리 단계를 교정하는 교정 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 교정 단계는, 사전에 설정된 소정의 횟수 마다 주기적으로 반복 실행되어 상기 이미지 처리 단계를 교정할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 격자 무늬를 가진 비쥬얼 프로그램을 이용하여 피용접재의 용접 부위의 모재부와 용접 너겟이 형성된 곡면부를 구분하여 피용접재 내부에 존재하는 너겟의 크기를 정확하게 바로 측정함으로써, 비파괴 검사 방식으로 점용접된 피용접재 내부에 생성된 너겟을 자동으로 측정하여 용접 품질을 자동으로 평가할 수 있다. 또한, 비파괴 검사 방식을 통해 용접 품질의 검사가 가능하여 시편 또는 완제품을 폐기할 필요가 없으므로, 용접 부위의 전수 검사가 가능할 수 있다.
이에 따라, 용접 부위의 너겟의 크기를 정확하게 측정하여 품질을 향상시킬 수 있으며, 비파괴 검사 방식으로 용접 부위의 품질 평가를 복잡한 과정 없이 자동으로 단순하게 실시함으로써 연구개발 시간을 대폭 단축할 수 있고, 모든 용접 부위를 전수 검사함으로써 모든 용접점이 강건화를 이룰 수 있는 용접 품질 평가 시스템 및 용접 품질 평가 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 품질 평가 시스템을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 용접 품질 평가 시스템에서 평가하는 피용접재의 용접 부위를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 용접 품질 평가 시스템의 이미지 처리부에서 용접 부위를 포함한 측정 이미지를 추출한 이미지이다.
도 4는 도 1의 용접 품질 평가 시스템이 자동차 생산 공정에 적용된 예를 나타내는 이미지이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 품질 평가 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 품질 평가 시스템(100)을 개략적으로 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1의 용접 품질 평가 시스템(100)에서 평가하는 피용접재(P)의 용접 부위를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 3은 도 1의 용접 품질 평가 시스템(100)의 이미지 처리부(20)에서 용접 부위를 포함한 측정 이미지를 추출한 이미지이고, 도 4는 도 1의 용접 품질 평가 시스템(100)이 자동차 생산 공정에 적용된 예를 나타내는 이미지이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 품질 평가 시스템(100)은, 크게, 이미지 획득부(10)와, 이미지 처리부(20)와, 이미지 판별부(30)와 표시부(40) 및 교정부(50)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이미지 획득부(10)는, 가상의 격자 무늬 상에 점용접된 피용접재(P)의 일면을 촬영하여 피용접재 이미지(M1)를 획득할 수 있다. 예컨대, 이미지 획득부(10)는, 일종의 비전 검사 장치로서, 피용접재(P)를 촬영하여 이미지를 획득할 수 있는 카메라를 포함하는 검사 장치일 수 있다. 이때, 상기 카메라는, 넓은 화각을 가지는 저배율의 고화질 카메라가 바람직할 수 있다.
또한, 이미지 획득부(10)는, 상기 격자 무늬의 격자 간격을 임의의 제 1 간격(d1)으로 설정하여, 상기 격자 무늬 상에 피용접재 이미지(M1)를 획득할 수 있다. 이러한, 상기 격자 무늬의 제 1 간격(d1)은, 점용접된 용접 부위의 크기에 따라 사용자가 임의로 다양한 간격으로 설정할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이미지 처리부(20)는, 이미지 획득부(10)가 촬영한 피용접재 이미지(M1)에서 용접 부위를 포함하는 상기 격자 무늬의 적어도 일부분을 측정 이미지(M2)로 추출하고, 측정 이미지(M2)에 포함된 상기 용접 부위를 복수개의 구간으로 구분할 수 있다.
예컨대, 저항 점용접은, 점용접 전극(E)을 제 1 판재(P1)와 제 2 판재(P2)가 겹쳐진 피용접재(P)의 양면에 접촉시켜 압력 및 전류를 인가하고, 이로 발생하는 저항열을 이용하여 겹쳐진 판재(P1, P2)들의 면을 용융시키는 용접 방식으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 피용접재(P)의 표면에는 점용접 전극(E)의 압력에 의해 점용접 전극(E)과 대응되는 형상으로 오목하게 오목부가 형성될 수 있으며, 제 1 판재(P1)와 제 2 판재(P2)의 사이에는 너겟(N)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 점용접 전극(E)의 압력에 의해 피용접재(P)의 표면에 형성되는 상기 오목부와, 제 1 판재(P1)와 제 2 판재(P2)의 사이에 형성되는 너겟(N)은 서로 상관관계가 이루어질 수 있다. 즉, 피용접재(P)의 표면에 형성되는 상기 오목부가 얕거나 작게 형성되면, 피용접재(P)에 점용접 전극(E)의 압력이 충분히 가해지지 않아 전류 또한 원활히 인가되지 못하므로, 제 1 판재(P1)와 제 2 판재(P2) 사이에 너겟(N)이 충분한 크기로 형성되지 않은 것으로 예측할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 피용접재(P)의 용접 부위에 점용접 전극(E)에 의해 형성되는 상기 오목부의 구간 구분 및 각 구간의 크기를 측정함으로써, 제 1 판재(P1)와 제 2 판재(P2) 사이에 형성되는 너겟(N)의 크기(D)를 예측하고, 상기 용접 위의 이상 여부를 판별하고자 한다.
더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 이미지 처리부(20)는, 피용접재(P)의 상기 용접 부위를 점용접 전극(E)에 의해 평면 형상으로 가압된 용접 중심 구간(A)과, 점용접 전극(E)의 테두리의 라운드부(R)에 의해 라운드 형상으로 가압된 용접 테두리 구간(B) 및 점용접 전극(E)에 의해 가압되지 않은 용접 주변 구간(C)으로 구분할 수 있다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 이미지 처리부(20)는, 상기 격자 무늬를 기준으로 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)을 구분하고 그 크기를 측정할 수 있다. 상술한 측정 과정에서, 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)의 측정을 더욱 정밀하게 할 수 있도록, 추출된 측정 이미지(M2)에서 상기 격자 무늬의 격자 간격을 최초 피용접재 이미지(M1)의 제 1 간격(d1) 보다 작은 제 2 간격(d2)으로 설정하여, 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)을 구분하고 그 크기를 측정할 수 있다.
이러한, 제 2 간격(d2)은, 사용자가 임의로 설정하거나, 제 1 간격(d1)으로부터 간격을 조금씩 줄여가면서 상기 오목부를 형성하는 용접 중심 구간(A)의 크기 및 용접 테두리 구간(B)의 크기를 측정하여, 그 크기가 일정한 값으로 수렴되는 간격을 제 2 간격(d2)으로 자동으로 설정할 수도 있다. 또한, 제 2 간격(d2)은 공정 초기에 한번 설정하면 동일한 공정 내에서는 동일한 값으로 계속해서 유지될 수 있다.
이에 따라, 이미지 처리부(20)가 피용접재(P)의 상기 용접 부위에서 용접 중심 구간(A)과 용접 테두리 구간(B) 및 용접 주변 구간(C)을 구분하고 제 2 간격(d2)으로 설정된 상기 격자 무늬와 대비하여 각 구간(A, B, C)의 크기를 측정할 수 있다. 여기서, 용접 중심 구간(A) 및 용접 테두리 구간(B)은, 점용접 전극(E)의 압력에 의해 피용접재(P) 표면에 발생한 상기 오목부가 형성되는 구간일 수 있다.
따라서, 이미지 처리부(20)가 용접 중심 구간(A)과 용접 테두리 구간(B) 및 용접 주변 구간(C)을 구분하고, 구분된 용접 중심 구간(A)과 용접 테두리 구간(B)의 크기를 측정함으로써, 상기 오목부의 크기 및 깊이를 예측하고, 이를 바탕으로 후술될 이미지 판별부(30)에서 제 1 판재(P1)와 제 2 판재(P2) 사이에 형성된 너겟(N)의 크기(D) 또한 예측할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 이미지 판별부(30)는, 복수개의 구간으로 구분된 피용접재(P)의 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)의 크기로부터 상기 용접 부위의 너겟(N)의 크기(D)를 예측하고, 예측된 너겟(N)의 크기에 따라 상기 용접 부위의 이상 여부를 판별하여, 그 결과를 디스플레이 장치를 포함하는 표시부(40)를 통해 표시할 수 있다.
더욱 구체적으로, 이미지 판별부(30)는, 이미지 처리부(20)에서 측정한 용접 중심 구간(A)의 크기 및 용접 테두리 구간(B)의 크기를 인가 받고, 용접 중심 구간(A)의 크기와 용접 테두리 구간(B)의 크기의 합으로 상기 용접 부위의 너겟(N)의 크기(D)를 예측할 수 있다.
이와 같이, 피용접재(P)의 상기 용접 부위의 너겟(N)의 크기(D)는, 이미지 처리부(20)에서 구분하고 측정하는 용접 중심 구간(A)의 크기 및 용접 테두리 구간(B)의 크기에 기초한 것으로서, 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)의 구분 및 크기 측정의 정밀도에 따라 용접 품질 평가의 정밀도 또한 달라질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 용접 품질 평가 시스템(100)은, 별도의 교정부(50)를 구비하여, 이미지 처리부(20)를 주기적으로 교정함으로써, 이미지 처리부(20)의 정밀도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.
예컨대, 교정부(50)는, 피용접재(P)의 피용접재(P)의 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)의 크기를 사용자가 수동으로 측정한 수동 측정값을 입력받아, 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)의 크기를 이미지 처리부(20)가 자동으로 측정한 자동 측정값과 비교하고, 상기 수동 측정값과 상기 자동 측정값에 차이가 있을 경우 상기 자동 측정값에 오차가 있는 것으로 판단하고 이미지 처리부(20)를 교정할 수 있다. 이러한, 교정부(50)에 의한 이미지 처리부(20)의 교정은, 사전에 설정된 소정의 검사 횟수 마다 주기적으로 반복 실행되어 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른, 용접 품질 평가 시스템(100)은, 격자 무늬를 가진 비쥬얼 프로그램을 이용하여 피용접재(P)의 상기 용접 부위의 모재부와 용접 너겟(N)이 형성된 곡면부를 구분하여 피용접재(P) 내부에 존재하는 너겟(N)의 크기를 정확하게 바로 측정함으로써, 비파괴 검사 방식으로, 점용접된 피용접재(P) 내부에 생성된 너겟(N)을 자동으로 측정하여 용접 품질을 자동으로 평가할 수 있다. 또한, 비파괴 검사 방식을 통해 용접 품질의 검사가 가능하여 시편 또는 완제품을 폐기할 필요가 없으므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 자동차 제작 공정 등에 적용되어 용접 부위의 전수 검사가 가능할 수 있다.
그러므로, 피용접재(P)의 상기 용접 부위의 너겟(N)의 크기(D)를 정확하게 측정하여 점용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 비파괴 검사 방식으로 상기 용접 부위의 품질 평가를 복잡한 과정 없이 자동으로 단순하게 실시함으로써 연구개발 시간을 대폭 단축할 수 있고, 모든 용접 부위를 전수 검사함으로써 모든 용접점이 강건화를 이루는 효과를 가질 수 있다.
이하에서는 상술한 용접 품질 평가 시스템(100)을 이용한 용접 품질 평가 방법에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 품질 평가 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 용접 품질 평가 방법은, 크게, 이미지 획득 단계(S10)와, 이미지 처리 단계(S20)와, 이미지 판별 단계(S30), 교정 단계(S50) 및 표시 단계(S40)를 포함할 수 있다.
먼저, 이미지 획득 단계(S10)에서, 가상의 격자 무늬 상에 점용접된 피용접재(P)의 일면을 촬영하여 피용접재 이미지(M1)를 획득할 수 있다. 이때, 이미지 획득 단계(S10)는, 상기 격자 무늬의 격자 간격을 제 1 간격(d1)으로 설정하여 상기 피용접재 이미지(M1)를 획득할 수 있다.
이어서, 이미지 처리 단계(S20)에서, 피용접재 이미지(M1)의 용접 부위를 포함하는 상기 격자 무늬의 적어도 일부분을 측정 이미지(M2)로 추출하고, 측정 이미지(M2)에 포함된 상기 용접 부위를 복수개의 구간으로 구분할 수 있다.
예컨대, 이미지 처리 단계(S20)는, 상기 용접 부위를 점용접 전극(E)에 의해 평면 형상으로 가압된 용접 중심 구간(A)과, 점용접 전극(E)의 테두리의 라운드부(R)에 의해 라운드 형상으로 가압된 용접 테두리 구간(B) 및 점용접 전극(E)에 의해 가압되지 않은 용접 주변 구간(C)으로 구분하고, 각 구간(A, B, C)의 크기를 측정할 수 있다.
이때, 이미지 처리 단계(S20)는, 추출된 측정 이미지(M2)에서 상기 격자 무늬의 격자 간격을 제 1 간격(d1) 보다 작은 제 2 간격(d2)으로 설정하여, 상기 격자 무늬를 기준으로 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)을 구분하고 그 크기를 측정할 수 있다.
이어서, 이미지 판별 단계(S30)에서, 상기 복수개의 구간으로 구분된 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)의 크기로부터 상기 용접 부위의 너겟(N)의 크기(D)를 예측하고, 상기 용접 부위의 이상 여부를 판별하고, 표시 단계(S40)를 통해 상기 용접 부위의 판별 결과를 출력하여 표시할 수 있다.
더욱 구체적으로, 이미지 판별 단계(S30)는, 이미지 처리 단계(S20)에서 측정된 용접 중심 구간(A)의 크기 및 용접 테두리 구간(B)의 크기를 전달받아, 용접 중심 구간(A)의 크기와 용접 테두리 구간(B)의 크기의 합으로 상기 용접 부위의 너겟(N)의 크기(D)를 예측할 수 있다.
또한, 이미지 판별 단계(S30) 전에, 교정 단계(S5)를 통해서, 피용접재(P)의 상기 용접 부위의 각 구간(A, B, C)의 크기를 사용자가 수동으로 측정한 수동 측정값을 입력받아, 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 이미지 처리 단계(S20)에서 자동으로 측정한 자동 측정값과 비교하고, 상기 수동 측정값과 상기 자동 측정값에 차이가 있을 경우 상기 자동 측정값에 오차가 있는 것으로 판단하고 이미지 처리 단계(S20)를 교정할 수 있다. 이러한, 교정 단계(S50)는, 사전에 설정된 소정의 검사 횟수 마다 주기적으로 반복 실행되어 이미지 처리 단계(S20)를 교정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른, 용접 품질 평가 방법은, 격자 무늬를 가진 비쥬얼 프로그램을 이용하여 피용접재(P)의 상기 용접 부위의 모재부와 용접 너겟(N)이 형성된 곡면부를 구분하여 피용접재(P) 내부에 존재하는 너겟(N)의 크기를 정확하게 바로 측정함으로써, 비파괴 검사 방식으로, 점용접된 피용접재(P) 내부에 생성된 너겟(N)을 자동으로 측정하여 용접 품질을 자동으로 평가할 수 있다. 또한, 비파괴 검사 방식을 통해 용접 품질의 검사가 가능하여 시편 또는 완제품을 폐기할 필요가 없으므로, 용접 부위의 전수 검사가 가능할 수 있다.
그러므로, 피용접재(P)의 상기 용접 부위의 너겟(N)의 크기(D)를 정확하게 측정하여 점용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 비파괴 검사 방식으로 상기 용접 부위의 품질 평가를 복잡한 과정 없이 자동으로 단순하게 실시함으로써 연구개발 시간을 대폭 단축할 수 있고, 모든 용접 부위를 전수 검사함으로써 모든 용접점이 강건화를 이루는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 이미지 획득부
20: 이미지 처리부
30: 이미지 판별부
40: 표시부
100: 용접 품질 평가 시스템
A: 용접 중심 구간
B: 용접 테두리 구간
C: 용접 주변 구간
E: 점용접 전극
P: 피용접재
P1: 제 1 판재
P2: 제 2 판재
N: 너겟
M1: 피용접재 이미지
M2: 측정 이미지

Claims (13)

  1. 가상의 격자 무늬 상에 점용접된 피용접재의 일면을 촬영하여 피용접재 이미지를 획득하는 이미지 획득부;
    상기 피용접재 이미지에서 용접 부위를 포함하는 상기 격자 무늬의 적어도 일부분을 측정 이미지로 추출하고, 상기 측정 이미지에 포함된 상기 용접 부위를 복수개의 구간으로 구분하는 이미지 처리부;
    상기 복수개의 구간으로 구분된 상기 용접 부위의 각 구간의 크기로부터 상기 용접 부위의 너겟의 크기를 예측하고, 상기 용접 부위의 이상 여부를 판별하는 이미지 판별부; 및
    상기 용접 부위의 판별 결과를 출력하여 표시하는 표시부;를 포함하고,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 용접 부위를 점용접 전극에 의해 평면 형상으로 가압된 용접 중심 구간과 상기 점용접 전극의 테두리의 라운드부에 의해 라운드 형상으로 가압된 용접 테두리 구간 및 상기 점용접 전극에 의해 가압되지 않은 용접 주변 구간으로 구분하여, 구분된 상기 용접 중심 구간의 크기 및 상기 용접 테두리 구간의 크기를 측정하고,
    상기 이미지 판별부는,
    상기 용접 중심 구간의 크기와 상기 용접 테두리 구간의 크기의 합으로 상기 용접 부위의 상기 너겟의 크기를 예측하는, 용접 품질 평가 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 격자 무늬를 기준으로 상기 용접 부위의 각 구간을 구분하고 그 크기를 측정하는, 용접 품질 평가 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이미지 획득부는,
    상기 격자 무늬의 격자 간격을 제 1 간격으로 설정하여 상기 피용접재 이미지를 획득하고,
    상기 이미지 처리부는,
    추출된 상기 측정 이미지에서 상기 격자 무늬의 격자 간격을 상기 제 1 간격 보다 작은 제 2 간격으로 설정하여, 상기 용접 부위의 각 구간을 구분하고 그 크기를 측정하는, 용접 품질 평가 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 피용접재의 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 사용자가 수동으로 측정한 수동 측정값을 입력받아, 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 상기 이미지 처리부가 자동으로 측정한 자동 측정값과 비교하고, 상기 수동 측정값과 상기 자동 측정값에 차이가 있을 경우 상기 자동 측정값에 오차가 있는 것으로 판단하고 상기 이미지 처리부를 교정하는 교정부;
    를 더 포함하는, 용접 품질 평가 시스템.
  7. 가상의 격자 무늬 상에 점용접된 피용접재의 일면을 촬영하여 피용접재 이미지를 획득하는 이미지 획득 단계;
    상기 피용접재 이미지에서 용접 부위를 포함하는 상기 격자 무늬의 적어도 일부분을 측정 이미지로 추출하고, 상기 측정 이미지에 포함된 상기 용접 부위를 복수개의 구간으로 구분하는 이미지 처리 단계;
    상기 복수개의 구간으로 구분된 상기 용접 부위의 각 구간의 크기로부터 상기 용접 부위의 너겟의 크기를 예측하고, 상기 용접 부위의 이상 여부를 판별하는 이미지 판별 단계; 및
    상기 용접 부위의 판별 결과를 출력하여 표시하는 표시 단계;를 포함하고,
    상기 이미지 처리 단계는,
    상기 용접 부위를 점용접 전극에 의해 평면 형상으로 가압된 용접 중심 구간과 상기 점용접 전극의 테두리의 라운드부에 의해 라운드 형상으로 가압된 용접 테두리 구간 및 상기 점용접 전극에 의해 가압되지 않은 용접 주변 구간으로 구분하여, 구분된 상기 용접 중심 구간의 크기 및 상기 용접 테두리 구간의 크기를 측정하고,
    상기 이미지 판별 단계는,
    상기 용접 중심 구간의 크기와 상기 용접 테두리 구간의 크기의 합으로 상기 용접 부위의 상기 너겟의 크기를 예측하는, 용접 품질 평가 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미지 처리 단계는,
    상기 격자 무늬를 기준으로 상기 용접 부위의 각 구간을 구분하고 그 크기를 측정하는, 용접 품질 평가 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지 획득 단계는,
    상기 격자 무늬의 격자 간격을 제 1 간격으로 설정하여 상기 피용접재 이미지를 획득하고,
    상기 이미지 처리 단계는,
    추출된 상기 측정 이미지에서 상기 격자 무늬의 격자 간격을 상기 제 1 간격 보다 작은 제 2 간격으로 설정하여, 상기 용접 부위의 각 구간을 구분하고 그 크기를 측정하는, 용접 품질 평가 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지 판별 단계 전에, 상기 피용접재의 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 사용자가 수동으로 측정한 수동 측정값을 입력받아, 상기 용접 부위의 각 구간의 크기를 상기 이미지 처리 단계에서 자동으로 측정한 자동 측정값과 비교하고, 상기 수동 측정값과 상기 자동 측정값에 차이가 있을 경우 상기 자동 측정값에 오차가 있는 것으로 판단하고 상기 이미지 처리 단계를 교정하는 교정 단계;
    를 더 포함하는, 용접 품질 평가 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 교정 단계는,
    사전에 설정된 소정의 횟수 마다 주기적으로 반복 실행되어 상기 이미지 처리 단계를 교정하는, 용접 품질 평가 방법.
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