KR102554353B1 - 용접 비드의 비전 검사 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
용접 비드의 비전 검사 장치 및 방법이 개시된다. 용접 비드의 비전 검사 방법은, 용접 비드에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계, 획득된 3차원 영상을 전처리하는 단계, 전처리된 3차원 영상에서 용접 비드 영역을 구분하여 관심영역으로 추출하는 단계, 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 용접 비드의 폭을 산출하는 단계, 산출된 폭을 이용하여 비드폭 표준편차를 계산하는 단계, 미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 계산된 비드폭 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드폭 균일도를 판정하는 단계, 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 용접 비드의 목두께를 산출하는 단계, 산출된 목두께를 이용하여 비드 목두께 표준편차를 계산하는 단계 및 미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 계산된 비드 목두께 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드 목두께 균일도를 판정하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 용접 비드의 비전 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차 제조 업체에서는 자동차를 생산하기까지 수만 여 개의 부품에 대하여 수많은 용접 및 조립 공정이 이루어진다. 그리고, 용접을 통해 조립된 차체는 조립 품질의 향상을 위하여 별도의 공정에서 용접부위에 대한 품질 검사가 이루어진다. 즉, 용접 공정시에 용접부위의 모니터링을 통한 품질 관리는 용접 후의 품질을 보장하기 어렵기 때문에, 일반적으로 차체의 용접이 완료된 후에 품질 검사가 이루어진다.
용접부위의 품질 검사에는 샘플 검사 및 전수 검사가 있다. 샘플 검사는 비파괴 검사가 대부분이고, 전수 검사는 육안을 통한 외관 검사를 통해 이루어진다. 그러나, 육안을 통한 전수 검사는 용접 결함을 정확하게 검출하지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 용접 비드 영상을 분석하여 용접 비드의 폭 및 목두께의 균일도를 측정하는 용접 비드의 비전 검사 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 비전 검사 장치가 수행하는 용접 비드의 비전 검사 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 방법은, 용접 비드에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계, 상기 획득된 3차원 영상을 전처리하는 단계, 상기 전처리된 3차원 영상에서 용접 비드 영역을 구분하여 관심영역으로 추출하는 단계, 상기 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 상기 용접 비드의 폭을 산출하는 단계, 상기 산출된 폭을 이용하여 비드폭 표준편차를 계산하는 단계, 미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 상기 계산된 비드폭 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드폭 균일도를 판정하는 단계, 상기 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 상기 용접 비드의 목두께를 산출하는 단계, 상기 산출된 목두께를 이용하여 비드 목두께 표준편차를 계산하는 단계 및 미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 상기 계산된 비드 목두께 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드 목두께 균일도를 판정하는 단계를 포함한다.
상기 획득된 3차원 영상을 전처리하는 단계는, 침식 및 팽창 기법과 스무딩 필터링을 이용하여 상기 획득된 3차원 영상을 전처리한다.
상기 용접 비드의 폭을 산출하는 단계는, 상기 추출된 용접 비드 영역을 미리 설정된 샘플링 간격으로 라인 샘플링하여 용접 비드의 폭을 화소수로 산출한다.
상기 용접 비드의 목두께를 산출하는 단계는, 상기 추출된 용접 비드 영역을 미리 설정된 샘플링 간격으로 라인 샘플링하고, 라인 샘플링 당 높이 정보를 나타내는 라인 샘플링 당 중간점의 화소값을 용접 비드의 목두께로 산출한다.
상기 용접 비드의 비전 검사 방법은, 상기 산출된 폭을 이용하여 비드폭 히스토그램을 산출하는 단계 및 상기 산출된 목두께를 이용하여 비드 목두께 프로파일을 산출하는 단계를 더 포함한다.
상기 비드폭 히스토그램을 산출하는 단계는, 화소수로 산출된 상기 폭을 이용하여 상기 화소수에 대한 히스토그램을 산출하고, 상기 비드 목두께 프로파일을 산출하는 단계는, 화소값으로 산출된 상기 목두께를 이용하여 상기 화소값에 대한 라인 프로파일 그래프를 산출한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 용접 비드의 비전 검사 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 장치는, 명령어를 저장하는 메모리 및 상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 명령어는, 용접 비드에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계, 상기 획득된 3차원 영상을 전처리하는 단계, 상기 전처리된 3차원 영상에서 용접 비드 영역을 구분하여 관심영역으로 추출하는 단계, 상기 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 상기 용접 비드의 폭을 산출하는 단계, 상기 산출된 폭을 이용하여 비드폭 표준편차를 계산하는 단계, 미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 상기 계산된 비드폭 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드폭 균일도를 판정하는 단계, 상기 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 상기 용접 비드의 목두께를 산출하는 단계, 상기 산출된 목두께를 이용하여 비드 목두께 표준편차를 계산하는 단계 및 미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 상기 계산된 비드 목두께 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드 목두께 균일도를 판정하는 단계를 포함하는 용접 비드의 비전 검사 방법을 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 장치 및 방법은, 용접 비드 영상을 분석하여 용접 비드의 폭 및 목두께의 균일도를 측정함으로써, 용접 제작된 부품의 품질 신뢰성을 자동 측정하고, 정량적이고 객관적인 품질 신뢰성 지표를 용이하게 제시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비전 검사 장치가 수행하는 용접 비드의 비전 검사 방법을 개략적으로 예시하여 나타낸 흐름도.
도 2 내지 도 8은 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2 내지 도 8은 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비전 검사 장치가 수행하는 용접 비드의 비전 검사 방법을 개략적으로 예시하여 나타낸 흐름도이고, 도 2 내지 도 8은 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 방법에 대하여 설명하되, 도 2 내지 도 8을 참조하기로 한다.
S110 단계에서, 비전 검사 장치는, 용접 비드에 대한 3차원 영상을 획득한다.
여기서, 용접 비드의 폭 및 목두께는 도 1에 도시된 바와 같이 정의될 수 있다.
예를 들어, 용접 비드에 대한 3차원 영상은 도 2에 도시된 바와 같이, 3차원 레이저 프로파일러(즉, 카메라)를 이용하여 용접 비드가 형성된 영역을 스캔하여 산출될 수 있다.
S115 단계에서, 비전 검사 장치는, 획득된 3차원 영상을 전처리한다.
즉, 비전 검사 장치는 획득된 3차원 영상에서 난반사 및 잡음에 의하여 발생하는 데드존 영역을 최소화하기 위하여, 침식 및 팽창 기법과 스무딩(smoothing) 필터링을 이용하여 획득된 3차원 영상을 전처리할 수 있다.
S120 단계에서, 비전 검사 장치는, 전처리된 3차원 영상에서 용접 비드 영역을 구분하여 관심영역(ROI)으로 추출한다.
즉, 비전 검사 장치는 기울기 연산을 이용하여 전처리된 3차원 영상에서 용접 비드 영역을 구분할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전처리된 3차원 영상에서 관심영역으로 추출된 용접 비드 영역의 양단 에지는 모체의 화소값을 일정하게 유지하다가 화소값의 기울기가 급변하는 특징을 가지고 있다. 그래서, 비전 검사 장치는 이러한 화소값의 기울기가 급변하는 위치를 검출하고, 검출된 위치를 경계로 하는 내부 영역을 관심영역으로 처리하고, 나머지 불필요한 영역을 제거함으로써, 용접 비드 영역을 추출할 수 있다.
S125 단계에서, 비전 검사 장치는, 3차원 영상으로부터 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 용접 비드의 폭을 산출한다.
즉, 비전 검사 장치는 추출된 용접 비드 영역을 미리 설정된 샘플링 간격으로 라인 샘플링하여 용접 비드의 폭을 화소수로 산출할 수 있다.
S130 단계에서, 비전 검사 장치는, 산출된 용접 비드의 폭을 이용하여 비드폭 히스토그램을 산출한다.
즉, 비전 검사 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 화소수로 산출된 용접 비드의 폭을 이용하여 화소수에 대한 히스토그램을 산출할 수 있다.
도 5를 참조하면, 용접 비드의 폭이 균일한 경우, 히스토그램의 분포가 평균값에 밀집되고, 용접 비드의 폭이 불균일한 경우, 히스토그램의 분포가 분산되어 나타난다.
S135 단계에서, 비전 검사 장치는, 산출된 용접 비드의 폭을 이용하여 비드폭 표준편차를 계산한다.
즉, 비전 검사 장치는 하기의 수학식을 이용하여 비드폭 표준편차를 계산할 수 있다.
여기서, x는 비드폭이고, μ는 평균이고, N은 샘플링된 비드폭의 개수이다.
S140 단계에서, 비전 검사 장치는, 미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 계산된 비드폭 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드폭 균일도를 판정한다.
예를 들어, 비드폭 표준편차의 등급 분류는 하기 표와 같이 나타낼 수 있다.
| 품질등급 | 비드폭 표준편차 | 비고 |
| 양호A | ≤ 1.5 | 3% 이내 |
| 양호B | ≤ 2.0 | 6% 이내 |
| 양호C | ≤ 2.5 | 9% 이내 |
| 불량D(Reject) | > 2.5 | 10% 초과 |
품질등급은 양호 A, 양호 B, 양호 C 및 불량을 포함하고, 비드폭 표준편차값에 대하여 각 등급의 등급 분류 기준이 설정될 수 있다.
도 6은 비드폭 균일도의 판정 예시를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 비전 검사 장치는 비드폭 히스토그램에 산출된 품질등급을 표시하여 출력할 수 있다.
S145 단계에서, 비전 검사 장치는, 3차원 영상으로부터 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 용접 비드의 목두께를 산출한다.
즉, 비전 검사 장치는 추출된 용접 비드 영역을 미리 설정된 샘플링 간격으로 라인 샘플링하고, 라인 샘플링 당 높이 정보를 나타내는 라인 샘플링 당 중간점의 화소값을 용접 비드의 목두께로 산출할 수 있다.
S150 단계에서, 비전 검사 장치는, 산출된 용접 비드의 목두께를 이용하여 비드 목두께 프로파일을 산출한다.
즉, 비전 검사 장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 화소값으로 산출된 용접 비드의 목두께를 이용하여 화소값에 대한 라인 프로파일 그래프를 산출할 수 있다.
도 7을 참조하면, 용접 비드의 목두께가 균일한 경우, 라인 프로파일이 균일하게 나타나고, 용접 비드의 목두께가 불균일한 경우, 라인 프로파일이 불균일하게 나타난다.
S155 단계에서, 비전 검사 장치는, 산출된 용접 비드의 목두께를 이용하여 비드 목두께 표준편차를 계산한다.
즉, 비전 검사 장치는 하기의 수학식을 이용하여 비드 목두께 표준편차를 계산할 수 있다.
여기서, x는 비드 목두께이고, μ는 평균이고, N은 샘플링된 비드 목두께의 개수이다.
S160 단계에서, 비전 검사 장치는, 미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 계산된 비드 목두께 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드 목두께 균일도를 판정한다.
예를 들어, 비드 목두께 표준편차의 등급 분류는 하기 표와 같이 나타낼 수 있다.
| 품질등급 | 목두께 표준편차 | 비고 |
| 양호A | ≤ 2.5 | 3% 이내 |
| 양호B | ≤ 3.0 | 6% 이내 |
| 양호C | ≤ 3.5 | 9% 이내 |
| 불량D(Reject) | > 3.5 | 10% 초과 |
품질등급은 양호 A, 양호 B, 양호 C 및 불량을 포함하고, 비드 목두께 표준편차값에 대하여 각 등급의 등급 분류 기준이 설정될 수 있다.
도 8은 비드 목두께 균일도의 판정 예시를 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 비전 검사 장치는 비드 목두께 프로파일에 산출된 품질등급을 표시하여 출력할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 장치는 프로세서(10), 메모리(20), 통신부(30), 인터페이스부(40) 및 디스플레이부(50)를 포함한다.
프로세서(10)는 메모리(20)에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다.
메모리(20)는 다양한 유형의 휘발성 또는 비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(20)는 ROM, RAM 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 메모리(20)는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 방법을 수행하는 명령어들을 저장할 수 있다.
통신부(30)는 통신망을 통해 다른 장치들과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.
인터페이스부(40)는 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스 및 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
디스플레이부(50)는 본 발명의 실시예에 따른 용접 비드의 비전 검사 방법의 수행에 따라 생성된 비전 검사 결과를 표시한다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 프로세서
20: 메모리
30: 통신부
40: 인터페이스부
50: 디스플레이부
20: 메모리
30: 통신부
40: 인터페이스부
50: 디스플레이부
Claims (7)
- 비전 검사 장치가 수행하는 용접 비드의 비전 검사 방법에 있어서,
용접 비드에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계;
상기 획득된 3차원 영상을 전처리하는 단계;
상기 전처리된 3차원 영상에서 용접 비드 영역을 구분하여 관심영역으로 추출하는 단계;
상기 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 상기 용접 비드의 폭을 산출하는 단계;
상기 산출된 폭을 이용하여 비드폭 표준편차를 계산하는 단계;
미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 상기 계산된 비드폭 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드폭 균일도를 판정하는 단계;
상기 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 상기 용접 비드의 목두께를 산출하는 단계;
상기 산출된 목두께를 이용하여 비드 목두께 표준편차를 계산하는 단계; 및
미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 상기 계산된 비드 목두께 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드 목두께 균일도를 판정하는 단계를 포함하는 용접 비드의 비전 검사 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 획득된 3차원 영상을 전처리하는 단계는,
침식 및 팽창 기법과 스무딩 필터링을 이용하여 상기 획득된 3차원 영상을 전처리하는 것을 특징으로 하는 용접 비드의 비전 검사 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용접 비드의 폭을 산출하는 단계는,
상기 추출된 용접 비드 영역을 미리 설정된 샘플링 간격으로 라인 샘플링하여 용접 비드의 폭을 화소수로 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 비드의 비전 검사 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용접 비드의 목두께를 산출하는 단계는,
상기 추출된 용접 비드 영역을 미리 설정된 샘플링 간격으로 라인 샘플링하고, 라인 샘플링 당 높이 정보를 나타내는 라인 샘플링 당 중간점의 화소값을 용접 비드의 목두께로 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 비드의 비전 검사 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용접 비드의 비전 검사 방법은,
상기 산출된 폭을 이용하여 비드폭 히스토그램을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 목두께를 이용하여 비드 목두께 프로파일을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 비드의 비전 검사 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 비드폭 히스토그램을 산출하는 단계는,
화소수로 산출된 상기 폭을 이용하여 상기 화소수에 대한 히스토그램을 산출하고,
상기 비드 목두께 프로파일을 산출하는 단계는,
화소값으로 산출된 상기 목두께를 이용하여 상기 화소값에 대한 라인 프로파일 그래프를 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 비드의 비전 검사 방법.
- 용접 비드의 비전 검사 장치에 있어서,
명령어를 저장하는 메모리; 및
상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되,
상기 명령어는,
용접 비드에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계;
상기 획득된 3차원 영상을 전처리하는 단계;
상기 전처리된 3차원 영상에서 용접 비드 영역을 구분하여 관심영역으로 추출하는 단계;
상기 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 상기 용접 비드의 폭을 산출하는 단계;
상기 산출된 폭을 이용하여 비드폭 표준편차를 계산하는 단계;
미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 상기 계산된 비드폭 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드폭 균일도를 판정하는 단계;
상기 추출된 용접 비드 영역을 이용하여 상기 용접 비드의 목두께를 산출하는 단계;
상기 산출된 목두께를 이용하여 비드 목두께 표준편차를 계산하는 단계; 및
미리 설정된 등급 분류 기준에 따라 상기 계산된 비드 목두께 표준편차의 품질등급을 산출하여 비드 목두께 균일도를 판정하는 단계를 포함하는 용접 비드의 비전 검사 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 용접 비드의 비전 검사 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220169741A KR102554353B1 (ko) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 용접 비드의 비전 검사 장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220169741A KR102554353B1 (ko) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 용접 비드의 비전 검사 장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102554353B1 true KR102554353B1 (ko) | 2023-07-11 |
Family
ID=87160062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220169741A KR102554353B1 (ko) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 용접 비드의 비전 검사 장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102554353B1 (ko) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2022
- 2022-12-07 KR KR1020220169741A patent/KR102554353B1/ko active IP Right Grant
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