KR102591502B1 - Welding information providing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체, 상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라를 포함하는 카메라 유닛, 상기 본체 내부에 배치되며, 용접 영상을 제공하는 디스플레이 유닛, 상기 디스플레이 유닛으로부터 제공된 상기 용접 영상의 경로를 변경하여 상기 사용자의 눈으로 안내하는 경로 변경 유닛 및 상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 카메라의 광축으로부터 연장되는 가상의 연장선은 상기 경로 변경 유닛을 지나가는, 용접 정보 제공 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a main body provided to be worn by a user, a camera unit mounted on the outside of the main body and including at least one camera for acquiring a welding image frame for a welding operation, and disposed inside the main body; , a display unit that provides a welding image, a path changing unit that changes the path of the welding image provided from the display unit and guides it to the user's eyes, and the display to display the welding image generated based on the welding image frame. and a processor that controls, wherein a virtual extension line extending from the optical axis of the camera passes through the path change unit.
Description
본 발명의 실시예는 용접 정보 제공 장치에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a welding information providing device.
용접 공정시 발생하는 빛과 고열 등으로부터 사용자를 보호하기 위해 보호구를 착용한다. 보호구를 착용한 상태에서 사용자는 보호구를 통해서 용접이 진행되는 것만 확인할 수 있을 뿐이므로, 용접 장치에 설정된 조건들과 같은 용접을 위한 다양한 정보들을 확인하기 위해서는 보호구를 탈거하여 육안으로 확인해야 하는 번거로움이 있다.Wear protective gear to protect the user from light and high heat generated during the welding process. While wearing protective gear, the user can only check the progress of welding through the protective gear, so it is inconvenient to remove the protective gear and visually check to check various information for welding, such as conditions set in the welding device. There is.
사용자의 숙련도가 높지 않은 경우, 특히, 자동 용접면 및 수동 용접면 착용 시 용접 광에 인접한 부분만 사용자가 볼 수 있고, 용접 주변 환경 등 구체적인 용접 상황을 인지하기 어렵다. 이에 따라, 사용자에게 용접 주변 환경까지 사용자가 시각적으로 확인할 수 있는 고화질 영상을 제공하고, 사용자에게 용접 상태 정보에 대하여 구체적인 정보를 제공할 필요가 있다. If the user's skill level is not high, especially when wearing an automatic welding surface or a manual welding surface, the user can only see the part adjacent to the welding light, and it is difficult to recognize the specific welding situation, such as the environment around the welding. Accordingly, there is a need to provide users with high-definition images that allow them to visually check the environment surrounding the welding, and to provide users with specific information about welding status information.
더욱이 용접 작업 시에는 용접광 스팟의 조도/휘도가 매우 높아, 용접광 스팟으로부터 사용자의 눈을 보호하고 용접 작업이 원활하게 이뤄지도록 흑화 필터를 사용하는 데, 이 경우, 용접광 스팟 이외의 다른 영역은 전혀 보이지 않게 되어 용접 작업이 매우 어렵게 될 뿐 아니라, 용접의 정확도가 오히려 저하될 수 있다.Moreover, during welding work, the illuminance/brightness of the welding light spot is very high, so a blackening filter is used to protect the user's eyes from the welding light spot and to ensure smooth welding work. In this case, areas other than the welding light spot are used. becomes completely invisible, making welding work very difficult, and the accuracy of welding may actually deteriorate.
위와 같은 문제는 용접 작업뿐 아니라, 레이저 광과 같은 고휘도/고조도의 광을 이용한 피부 시술 및/또는 진료 시에도 의료진에게 동일한 문제를 줄 수 있고, 다른 고휘도/고조도 광을 이용한 작업에서도 동일하게 문제가 된다. The above problems can cause the same problems to medical staff not only during welding work, but also during skin procedures and/or treatment using high-brightness/high-brightness light such as laser light, and the same problem can occur in work using other high-brightness/high-brightness light. It becomes a problem.
본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 사용자에게 용접 스팟 뿐 아니라, 용접 주변 환경을 보여줘 사용자의 용접 정확도를 향상시키도록 할 수 있는 용접 정보 제공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention, in response to the above-described need, aims to provide a welding information providing device that can improve the user's welding accuracy by showing the user not only the welding spot but also the surrounding environment around the welding.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 실시예는, 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체, 상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라를 포함하는 카메라 유닛, 상기 본체 내부에 배치되며, 용접 영상을 제공하는 디스플레이 유닛, 상기 디스플레이 유닛으로부터 제공된 상기 용접 영상의 경로를 변경하여 상기 사용자의 눈으로 안내하는 경로 변경 유닛 및 상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 카메라의 광축으로부터 연장되는 가상의 연장선은 상기 경로 변경 유닛을 지나가는, 용접 정보 제공 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a main body provided to be worn by a user, a camera unit mounted on the outside of the main body and including at least one camera for acquiring a welding image frame for a welding operation, and disposed inside the main body; , a display unit that provides a welding image, a path changing unit that changes the path of the welding image provided from the display unit and guides it to the user's eyes, and the display to display the welding image generated based on the welding image frame. and a processor that controls, wherein a virtual extension line extending from the optical axis of the camera passes through the path change unit.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 유닛은 상기 본체 내부에 배치되되, 상기 용접 영상을 제공하는 방향은 상기 가상의 연장선과 평행하도록 배치될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the display unit may be arranged inside the main body, and the direction in which the welding image is provided may be arranged parallel to the virtual extension line.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 경로 변경 유닛은 상기 디스플레이 유닛으로부터 제공되는 용접 영상의 경로를 변경하는 제1 미러와, 상기 제1 미러로부터 변경된 상기 용접 영상의 경로를 변경하여 상기 사용자의 눈으로 안내하는 제2 미러를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the path change unit includes a first mirror that changes the path of the welding image provided from the display unit, and a first mirror that changes the path of the welding image changed from the first mirror to the user's eyes. It may include a second mirror that guides.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가상의 연장선은 상기 제2 미러를 지나갈 수 있다. In one embodiment of the present invention, the virtual extension line may pass through the second mirror.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 카메라 유닛은 상기 제2 미러로부터 상기 용접 영상의 경로와 평행하며 상기 제2 미러의 중심을 지나는 가상의 제1 면을 기준으로 상하방향으로 ±30mm 범위 내에 위치할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the camera unit is parallel to the path of the welding image from the second mirror and is positioned within a range of ±30 mm in the vertical direction based on the virtual first surface passing through the center of the second mirror. can do.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 유닛은 상기 본체 내부에 배치되되, 상기 용접 영상을 제공하는 방향은 상기 가상의 연장선과 교차하도록 배치될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the display unit may be disposed inside the main body, and the direction in which the welding image is provided may be disposed to intersect the virtual extension line.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 경로 변경 유닛은 상기 디스플레이 유닛으로부터 제공되는 상기 용접 영상의 경로를 상기 사용자의 눈으로 안내하는 미러를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the path change unit may include a mirror that guides the user's eyes to the path of the welding image provided from the display unit.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가상의 연장선은 상기 미러를 지나갈 수 있다. In one embodiment of the present invention, the virtual extension line may pass through the mirror.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 카메라 유닛은 상기 미러로부터 상기 용접 영상의 경로와 평행하며 상기 미러의 중심을 지나는 가상의 제1 면을 기준으로 상하방향으로 ±30mm 범위 내에 위치할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the camera unit is parallel to the path of the welding image from the mirror and may be positioned within a range of ±30 mm in the vertical direction based on the virtual first surface passing through the center of the mirror.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 유닛으로부터 상기 경로 변경 유닛을 거쳐 상기 사용자의 눈까지 상기 용접 영상이 지나가는 경로의 거리는 200mm 이상 700mm 이하의 범위에서 결정될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the distance of the path along which the welding image passes from the display unit through the path change unit to the user's eyes may be determined in a range of 200 mm to 700 mm.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages in addition to those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.
본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 경로 변경 유닛을 통해 용접 영상의 경로를 변경시켜 사용자에게 제공함으로써, 선명한 용접 영상을 제공하면서 본체의 크기를 컴팩트하게 구성할 수 있다. The welding information providing device according to embodiments of the present invention changes the path of the welding image through a path change unit and provides it to the user, thereby providing a clear welding image and making the main body compact in size.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 사용자의 시야와 유사한 높이에 배치되는 카메라 유닛을 통해 영상을 획득함으로써, 실제 작업 현장과의 이질감이나 위화감을 최소화시켜 사용자에게 용접 영상을 제공할 수 있다.In addition, the welding information providing device according to embodiments of the present invention obtains images through a camera unit placed at a height similar to the user's field of view, thereby providing welding images to the user by minimizing the sense of heterogeneity or incongruity with the actual work site. can do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구성요소를 설명하기 위한 간략한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 유닛의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치의 사시도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 유닛의 위치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining the structure of a welding system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a simplified block diagram for explaining the components of a welding system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of a welding information providing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV' of FIG. 3.
Figures 5 and 6 are diagrams for explaining the position of a camera unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a perspective view of a welding information providing device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII' of FIG. 7.
Figure 9 is a diagram for explaining the position of a camera unit according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the following embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. When describing with reference to the drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numerals and duplicate descriptions thereof will be omitted.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since various transformations can be made to these embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present embodiments and methods for achieving them will become clear by referring to the detailed description below along with the drawings. However, the present embodiments are not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.
이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, terms such as first and second are used not in a limiting sense but for the purpose of distinguishing one component from another component.
이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise.
이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following embodiments, terms such as include or have mean the presence of features or components described in the specification, and do not exclude in advance the possibility of adding one or more other features or components.
이하의 실시예에서 유닛, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 유닛, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In the following embodiments, when a part of a unit, area, component, etc. is said to be on or on another part, it is not only the case where it is directly on top of the other part, but also when other units, areas, components, etc. are interposed between them. Also includes cases.
이하의 실시예에서 연결하다 또는 결합하다 등의 용어는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 반드시 두 부재의 직접적 및/또는 고정적 연결 또는 결합을 의미하는 것은 아니며, 두 부재 사이에 다른 부재가 개재된 것을 배제하는 것이 아니다.In the following embodiments, terms such as connect or combine do not necessarily mean a direct and/or fixed connection or combination of two members, unless the context clearly indicates otherwise, and do not mean that another member is interposed between the two members. It's not exclusion.
명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.This means that the features or components described in the specification exist, and does not preclude the possibility of adding one or more other features or components.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the sizes of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, so the following embodiments are not necessarily limited to what is shown.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram for explaining the structure of a welding system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 용접 시스템(10)은 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)는 서로 통신망으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100)와 용접 토치(200)는 1대1로 매칭되어 동작할 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 1 대 n으로 대응되어 동작할 수도 있다. 즉, 1대의 용접 정보 제공 장치(100)에 n대의 용접 토치(200)들이 연결되어 구현될 수 있고, n대의 용접 정보 제공 장치(100)에 1대의 용접 토치(200)들이 연결되어 구현될 수 있다. 뿐만 아니라, 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)는 별도의 서버(미도시)와 통신하여 데이터를 주고받을 수 있다.Referring to FIG. 1, the
용접 정보 제공 장치(100)는 용접 상황에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 구체적으로, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 정보 제공 장치(100)에 장착된 적어도 하나의 카메라를 이용하여 용접 이미지를 획득하고, 이를 기초로 합성 영상을 생성하여 사용자에게 디스플레이할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100)는 HDR(High Dynamic Range) 기술을 이용하여 합성 영상을 생성할 수 있고, 고화질의 합성 영상을 사용자에게 디스플레이하여 제공할 수 있다. 이때, 사용자는 고화질 합성 영상을 통해 용접 비드의 형태 및 용접광과 인접한 부분 외의 주변 환경에 대한 정보를 시각적으로 확인 가능할 수 있다. The welding
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 사용자의 시야와 동등한 위치에 카메라 유닛을 배치시켜 용접 이미지를 획득할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 사용자가 작업 현장을 직접 바라볼 때와 유사한 용접 이미지를 획득함으로써, 보다 정확한 용접 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. The welding
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 고화질 용접 영상을 합성하여 제공할 수 있는데, 이를 위해 2개 이상의 카메라를 통해 영상을 획득하고 각각의 영상을 적어도 하나의 표시부를 통해 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 카메라 유닛은 2개의 카메라를 구비할 수 있는데, 이 경우 각각 사용자의 좌안과 우안에 대응되는 위치에 배치될 수도 있다. In addition, the welding
용접 정보 제공 장치(100)는 각각의 카메라의 셔터스피드, ISO 감도, 게인(Gain) 값을 다르게 하여 반복적으로 촬영하여 영상을 합성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 합성 영상에 대조비 처리를 수행하여, 화질을 개선할 수 있다. The welding
또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 RGB를 이용하여 선호하는 색상(예를 들어, 그린, 블루)으로 용접 정보를 표시하는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 돋보기 도수 보정 기능(예를 들어, 화면 확대 및 축소)을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 별도의 열화상 카메라를 이용하여 온도 합성 영상을 제공할 수 있다. 이때, 용접 정보 제공 장치(100)는 색상으로 용접 온도를 표시할 수 있다. 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 상술한 모든 기능에 대하여 소리(예를 들면, 안내 알람) 또는 안내 음성으로 제공하는 기능을 지원할 수 있다. Additionally, the welding
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 토치(200)는 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함하는 용접 상황을 적어도 하나의 센서를 통해 감지할 수 있다. 용접 토치(200)는 토치의 상태를 모니터링할 수 있고, 용접 상황에 따라 토치 작업의 설정 값을 변경할 수 있다. The
본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)와 연결된 통신망을 통해 용접 토치(200)로부터 작업 설정 및 작업 상태에 대한 정보를 수신할 수 있고, 수신한 용접 정보를 기초로 사용자에게 작업 정보를 시각적 피드백을 통해 제공할 수 있다. The welding
예를 들어, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 온도 값에 대한 센싱 정보를 수신하면, 불빛, 진동, 메시지 등의 다양한 방식으로, 온도 값과 대응되는 알림을 출력할 수 있다. 이대, 알림은 용접 정보 제공 장치(100)의 표시부 또는 디스플레이에 제공되는 시각적 피드백일 수 있고, 소리(예를 들면, 안내 알람) 또는 안내 음성을 통한 청각적인 피드백일 수 있다. For example, when the welding
한편, 온도 값에 대한 센싱 정보는 기 설정된 온도 범위를 초과하는지 여부 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 온도 값에 대한 센싱 정보는 용접면의 온도 값과 대응되는 수치, 등급, 레벨 등을 포함할 수 있다. Meanwhile, sensing information about the temperature value may include information about whether the temperature value exceeds a preset temperature range. Additionally, the sensing information about the temperature value may include a numerical value, grade, level, etc. corresponding to the temperature value of the welding surface.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 토치 및 용접면의 온도 값이 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단하면, 사용자에게 작업을 중지할 것을 안내할 수 있다. 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 용접의 경우, 품질 저하의 위험이 있으며, 이에 사용자가 토치의 온도값을 조절할 수 있도록 안내할 수 있다. If the welding
이때, 시각적 피드백은 작업 현장을 디스플레이하고 있는 용접 정보 제공 장치(100)의 표시부 일부 영역에 위험함을 나타내는 아이콘을 제공하는 것일 수 있다. 또 다른 예로, 용접 정보 제공 장치(100)는 표시부 화면 전체를 특정 색상(예를 들면, 레드)에 대한 채도를 증가 및 감소를 반복함으로써, 시각적 피드백을 통한 작업 중지 안내를 제공할 수 있다. At this time, the visual feedback may be providing an icon indicating danger to a portion of the display area of the welding
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)에 포함된 적어도 하나의 센서 외에도, 용접 정보 제공 장치(100)에 포함된 센서를 통해 용접 정보를 감지할 수 있다. 이때, 용접 정보는 실시간 용접 작업과 관련한 광 정도, 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함하는 용접 상황을 적어도 하나의 센서를 통해 감지할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the welding
마찬가지로, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 정보 제공 장치(100)에 포함된 센서를 통해서 감지한 용접 정보에 기초하여 용접 정보에 대응하는 가이딩을 제공할 수 있다. Likewise, the welding
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 정보 제공 장치(100)는 작업 중치에 대한 안내가 제공된 이후, 기설정된 사용자의 움직임 또는 기설정된 사요홍자의 음성 등을 센싱하여 용접 토치(200)의 동작을 변경할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the welding
또 다른 실시예로서, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)와의 통신이 원활하지 못한 상태에서는 자체적으로 구비된 이미지 센싱을 통해 토치 및 용접면의 온도 값을 획득할 수 있다. 일례로, 용접 정보 제공 장치(100)는 열화상 카메라를 통해 획득한 이미지 데이터를 기초로 토치 및 용접면의 온도값을 획득할 수 있다. As another example, when communication with the
상술한 예시는 용접 토치(200)로부터 수신한 정보가 용접 온도 정보인 경우만을 기술한 것일 뿐, 용접 정보 제공 장치(100)는 다양한 용접 정보에 대한 가이딩을 제공할 수 있음은 물론이다. The above example only describes the case where the information received from the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구성요소를 설명하기 위한 간략한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치의 사시도이며, 도 4는 도 3의 IV-IV'선을 따라 절취한 단면도이다. FIG. 2 is a simplified block diagram for explaining the components of a welding system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a welding information providing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of FIG. 3. This is a cross-sectional view taken along line IV-IV'.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 용접 시스템(10)은 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100)는 본체(101), 카메라 유닛(110), 디스플레이 유닛(120), 경로 변경 유닛(130), 프로세서(140), 센서부(150), 통신부(190)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 2 to 4 , the
또한, 용접 정보 제공 장치(100)는 카메라 유닛(110)을 보호하기 위한 외측 커버 유닛(160)과, 디스플레이 유닛(120)과 사용자 사이에 배치되는 내측 커버 유닛(170) 및 본체(101)의 배면에 배치되어 용접 정보 제공 장치(100)를 사용자의 두부(頭部)에 고정하는 고정부(180)를 포함할 수 있다.In addition, the welding
본체(101)는 사용자의 얼굴을 보호하기 위한 것으로 사용자가 착용가능하도록 구비될 수 있다. 본체(101)는 소정의 강도를 갖는 소재, 예컨대 강화 플라스틱 등으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 용접시 발생할 수 있는 스파크와 같은 요소에 저항성이 있는 소재라면 다양하게 사용할 수 있다. The
본체(101)는 본체(101)의 내측에 구비된 고정부(180)를 통해 사용자의 두부에 고정될 수 있다. 고정부(180)는 헤드 기어와 같이 복수의 리브들을 포함하는 구조를 가질 수 있으며, 작업자의 두부와 직접 접촉하는 내측면의 적어도 일부에는 섬유재나 쿠션재와 같은 부드러운 소재를 포함한 요소가 배치될 수 있다. The
카메라 유닛(110)은 본체(101) 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다. 카메라 유닛(110)은 프로세서(140)로부터 제어 명령을 수신하고, 제어 명령에 응답하여 셔터 스피드, ISO 감도, 게인(gain)의 설정을 변경하여 용접 작업 현상을 촬영할 수 있다. The
일 실시예로서, 카메라 유닛(110)은 사용자의 시야에 대응되는 본체(101)의 전면부에 위치할 수 있다. 카메라 유닛(110)은 하나의 카메라를 포함하여 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. As one embodiment, the
다른 실시예로서, 카메라 유닛(110)은 사용자의 좌안과 우안 각각에 대응되는 위치에 2개의 카메라를 배치시킬 수도 있다. 또 다른 실시예로서, 카메라 유닛(110)은 사용자의 시야에 대응되는 본체(101)의 전면부 외 다른 위치에서 촬영하여 용접 영상 프레임을 획득하는 카메라를 더 포함할 수도 있다. As another embodiment, the
카메라 유닛(110)은 외측 커버 유닛(160)에 의해 보호될 수 있다. 외측 커버 유닛(160)은 외측 커버 프레임(161), 외측 커버 플레이트(162) 및 차광 카트리지(163)를 포함할 수 있다. The
외측 커버 프레임(161)은 외측 커버 유닛(160)을 본체(101)에 결합하는 기능을 수행할 수 있다. The
외측 커버 플레이트(162)는 차광 카트리지(163)의 전방에 배치되어, 차광 카트리지(163)를 보호할 수 있다. 외측 커버 플레이트(162)는 빛이 투과할 수 있는 소재, 예컨대 투명한 소재를 포함할 수 있다. 외측 커버 플레이트(162)는 폴리카보네이트나 아크릴과 같은 수지재를 포함할 수 있으며, 사출 성형으로 성형될 수 있다. The
차광 카트리지(163)는 용접 발생시 발생되는 용접 광을 차단할 수 있다. 즉, 차광 카트리지(163)는 센서부(150), 예를 들어 포토 센서를 통해 감지한 용접광 정보를 기초로 카트리지의 차광도를 증가시킬 수 있다. 이때, 차광 카트리지(163)는 예컨대, 액정의 정렬 방향에 따라 흑화도가 조절될 수 있는 액정패널(LCD panel)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차광 카트리지(163)는 VA(Vertical Align) 방식 LCD, TN(Twist Nematic)방식 LCD, IPS(In Plane Switching) 방식 LCD 등 다양한 패널로 구현될 수 있다.The light-shielding
차광 카트리지(163)의 흑화도는 용접 광의 밝기에 따라 자동으로 조절될 수 있다. 상술한 바와 같이 용접 광의 밝기에 따라 자동으로 조절되는 경우, 센서부(150)를 이용할 수 있다. 센서부(150)는 용접광의 빛의 세기를 감지하여 용접광 정보를 획득하고, 용접광 정보에 포함된 용접광의 세기에 대한 정보를 소정의 전기적 신호로 후술할 프로세서(140)에 전달하면, 프로세서(140)는 용접광의 세기에 기초하여 흑화도를 제어할 수 있다. The blackening degree of the light-shielding
즉, 차광 카트리지(163)는 용접 작업 현장의 용접면에서 발생하는 빛의 세기 등에 대응되도록 패널의 차광도를 실시간으로 변경할 수 있고, 카메라 유닛(110)은 전면부에 설치된 차광 카트리지(163)에 의해 용접광의 일정량이 차폐된 용접 영상을 촬영할 수 있다. That is, the light-shielding
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 용접 정보 제공 장치(100)는 차광 카트리지(163)를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 사용자는 카메라 유닛(110)을 통해 취득한 용접 영상만으로 용접 작업을 수행할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the welding
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 유닛(110)은 열 화상 카메라를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100)는 열 화상 카메라를 통해 획득한 열화상 영상을 용접 현장에 대한 영상에 합성하여 온도 영상을 획득할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(140)에 전기적으로 연결된 조명부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 상기 조명부(미도시)는 용접 정보 제공 장치(100)의 외측에 위치하며, 적어도 용접 작업 영역을 향하여 광을 조사하도록 구성된다. 조명부(미도시)는 복수의 LED 모듈을 포함할 수 있으며, 조명부(미도시)를 통해 조사되는 광의 출력 정도는 프로세서(140)의 제어에 의해 조절될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 조명부(미도시)는 프로세서(140)의 제어에 따라 카메라 유닛(110)의 동작과 연동하여 동작할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a lighting unit (not shown) electrically connected to the
디스플레이 유닛(120)은 본체(101) 내부에 배치되며, 용접 영상을 제공할 수 있다. 디스플레이 유닛(120)은 카메라 유닛(110)으로부터 획득한 용접 영상을 그대로 제공하거나, 용접 정보를 포함하는 고화질 합성 영상을 제공할 수 있다.The
디스플레이 유닛(120)은 작업자가 용접광과 인접한 부분 외의 주변 환경(예를 들면, 기작업한 용접 비드의 형태 등)에 대하여도 시각적으로 확인할 수 있도록 고화질 합성 영상을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이 유닛(120)은 작업자에게 용접 진행 상태에 대한 시각적 피드백(예를 들면, 용접 진행 방향)을 가이딩할 수 있다. The
디스플레이 유닛(120)은 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LED(Light-Emitting Diode), LcoS(Liquid Crystal on Silicon) 또는 DLP(Digital Light Processing) 등과 같은 다양한 디스플레이 기술로 구현될 수 있다. The
디스플레이 유닛(120)은 본체(101) 내부에 배치되되, 사용자의 시야에 직접 용접 영상을 제공하는 위치가 아닌, 후술하는 경로 변경 유닛(130)에 의해 간접적으로 용접 영상을 제공할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. The
일 실시예로서, 디스플레이 유닛(120)은 용접 영상을 제공하는 방향이 카메라 유닛(110)의 광축(AX1)과 평행하도록 위치할 수 있다. 다시 말해, 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이 유닛(120)은 사용자의 이마 부근에 위치하여 경로 변경 유닛(130)을 향해 용접 영상을 제공할 수 있다. As an example, the
경로 변경 유닛(130)은 디스플레이 유닛(120)으로부터 제공된 용접 영상의 경로를 변경하여 사용자의 눈으로 안내하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 경로 변경 유닛(130)은 용접 영상을 반사시키는 미러(mirror)로 이루어질 수 있다. 도 3의 실시예에 따른 경로 변경 유닛(130)은 디스플레이 유닛(120)으로부터 제공되는 용접 영상의 경로를 변경하는(A→B) 제1 미러(131)와, 제1 미러(131)로부터 변경된 용접 영상의 경로를 변경하여(B→C) 사용자의 눈으로 안내하는 제2 미러(132)를 포함할 수 있다. 도면에서는 2개의 미러를 이용하여 용접 영상의 경로를 변경하는 경우를 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않으며, 더 많은 미러 또는 경로를 변경할 수 있는 부재를 더 포함하여 용접 영상의 경로를 변경할 수 있음은 물론이다. The path change
여기서, 제1 미러(131) 및 제2 미러(132)는 용접 영상을 반사시키는 물질로 이루어지거나 코팅될 수 있으며, 예를 들면, PMMA(poly methyl methacrylate), PC(poly carbonate), Polyester, Ag(silver), Al(aluminum) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.Here, the
제1 미러(131)는 용접 영상의 경로에 대하여 45° 내지 50°의 각도로 기울어져 있어, 용접 영상의 경로를 수직하게 변경할 수 있다. 마찬가지로, 제2 미러(132)는 제1 미러(131)로부터 변경된 용접 영상의 경로에 대하여 45° 내지 50°의 각도로 기울어져 있어, 용접 영상의 경로를 수직하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 미러(131)와 제2 미러(132)는 경로 변경 유닛(130)을 지나는 중심선을 기준으로 선대칭 관계로 배치될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. The
디스플레이 유닛(120)으로부터 제공되는 용접 영상은 제1 미러(131)에 의해 반사되어 반전되고, 제2 미러(132)에 의해 다시 반전되어 사용자에게 제공될 수 있다. 이때, 사용자에게 실제 작업 현장과 동일한 영상을 제공하기 위해, 디스플레이 유닛(120)은 상하 이미지가 반전된 상태로 용접 영상을 제공해야하므로, 디스플레이 유닛(120)에서 제공하는 용접 영상은 카메라 유닛(110)을 통해 획득한 영상의 상하 및 좌우가 반전된 영상일 수 있다. 다른 실시형태로서, 경로 변경 유닛(130)이 더 많은 미러를 포함하는 경우, 사용자에게 작업 현장과 동일한 영상을 제공하기 위해 프로세서(140)는 카메라 유닛(110)으로부터 획득한 영상의 방향을 전환시켜 디스플레이 유닛(120)으로 전달할 수 있다. The welding image provided from the
사람의 눈은 너무 가까운 위치에 있는 물체에 초점을 잡기 어렵기 때문에, 시야의 초점거리에 디스플레이 유닛(120)을 배치시켜야만 선명한 영상을 획득할 수 있다. 만약 디스플레이 유닛(120)이 사용자의 전방에 배치되는 경우, 이러한 거리 확보를 위해 용접 정보 제공 장치(100)의 크기가 커질 수 밖에 없다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 경로 변경 유닛(130)을 통해 디스플레이 유닛(120)으로부터 제공되는 용접 영상의 초점 거리를 확보할 수 있고, 디스플레이 유닛(120)을 적절한 위치에 배치시킬 수 있어 본체(101)의 크기를 컴팩트하게 구성할 수 있다. Since it is difficult for the human eye to focus on an object that is too close, a clear image can be obtained only when the
상기한 구조의 경로 변경 유닛(130)을 통해 디스플레이 유닛(120)으로부터 사용자의 눈까지 용접 영상이 지나가는 경로의 거리는 200 mm 이상일 수 있다. 또한, 사용자는 작업 시 시야와 현장까지의 거리가 약 500 mm 내지 700 mm 정도에서 작업할 수 있는데, 디스플레이 유닛(120)으로부터 제공되는 용접 영상 경로의 거리가 700 mm를 초과하는 경우, 사용자가 작업하는 환경과 영상과의 위화감이 발생될 수 있다. 따라서, 경로 변경 유닛(130)을 통해 변경된 용접 영상의 경로는 700 mm 이하의 범위에서 결정될 수 있다. 다시 말해, 도 3의 A 경로, B 경로, C 경로를 모두 더한 거리는 200mm 이상 700 mm 이하일 수 있다. The distance of the path along which the welding image passes from the
용접 정보 제공 장치(100)는 경로 변경 유닛(130)과 사용자의 눈 사이, 다시 말해, 용접 영상이 지나가는 경로 상에 내측 커버 유닛(170)을 더 포함할 수 있다. The welding
내측 커버 유닛(170)은 경로 변경 유닛(130)의 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 내측 커버 유닛(170)은 도시하지 않았지만, 내측 커버 플레이트(미도시) 및 내측 커버 플레이트를 본체(101) 내부에 고정시키는 고정 프레임(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 내측 커버 유닛(170)은 사용자의 선택에 따라 돋보기와 같은 렌즈 부재를 더 포함할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. The
프로세서(140)는 카메라 유닛(110)을 통해 수신한 용접 영상 프레임을 합성하여 고화질 합성 영상을 생성할 수 있다. 프로세서(140)는 카메라 유닛(110)이 프레임 별 촬영 조건을 상이하게 설정하고, 시간 순서로 획득한 프레임을 병렬적으로 합성하여 합성 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 카메라 유닛(110)의 카메라의 셔터 스피드, ISO 감도 및 게인(gain) 등을 변경하여 촬영하도록 카메라 유닛(110)을 제어할 수 있다. The
이때, 프로세서(140)는 센싱된 용접 현장의 용접광, 주변광, 용접 토치(200)의 움직임 정도 등 조건에 따라 촬영 조건을 상이하게 설정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 용접 현장의 용접광 및/또는 주변광이 높을수록 ISO 감도 및 게인(gain)을 감소하도록 촬영 조건을 설정할 수 있다. 또한, 용접 토치(200)의 움직임 및/또는 작업 속도가 빠른 것으로 감지되면 셔터 스피드를 증가하도록 촬영 조건을 설정할 수 있다. At this time, the
프로세서(140)는 기설정된 프레임 수의 영상을 병렬적으로 합성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기설정된 프레임 내의 각각의 영상은 서로 상이한 촬영 조건으로 촬영된 것일 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(140)는 카메라 유닛(110)의 카메라가 두 개 이상인 경우, 각각의 카메라의 촬영 설정 조건을 상이하게 설정하여 촬영하도록 제어할 수 있다. 이 경우에도, 프로세서(140)는 기 설정된 프레임 수의 영상을 병렬적으로 합성할 수 있다. If there are two or more cameras in the
프로세서(140)는 메모리(미도시)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 용접 정보 제공 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(140)는 CPU, 램(RAM), 롬(ROM), 시스템 버스를 포함할 수 있다. 여기서, 롬은 시스템 부팅을 위한 명령어 세트가 저장되는 구성이고, CPU는 롬에 저장된 명령어에 따라 용접 정보 제공 장치(100)의 메모리에 저장된 운영체제를 램에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, CPU는 메모리에 저장된 각종 애플리케이션을 램에 복사하고, 실행시켜 각종 동작을 수행할 수 있다. 이상에서는 프로세서(140)가 하나의 CPU만을 포함하는 것으로 설명하였지만, 구현 시에는 복수의 CPU(또는 DSP, SoC 등)으로 구현될 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따라, 프로세서(140)는 디지털 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), 및/또는 TCON(Time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(Micro Controller Unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(System on Chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, FPGA(Field Programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the
센서부(150)는 용접 현장에 대한 다양한 정보를 감지하고, 용접 정보를 획득하기 위해 구성된 복수의 센서 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 용접 정보는 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함할 수 있다. 더욱이 상기 센서부(150)는 적어도 용접 작업 영역 내에서 광 정도를 검출하도록 구성된 광 센서 모듈을 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서부(150)는 조도 센서(illuminance sensor)를 포함할 수 있고, 이때, 센서부(150)는 용접 현장의 용접광 세기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 센서부(150)는 조도 센서(illuminance sensor) 외에도 근접 센서 (proximity sensor), 노이즈 센서(Noise Sensor, 비디오 센서(Video Sensor), 초음파 센서, RF 센서와 같은 다양한 종류의 센서를 더 포함할 수 있고, 용접 작업 환경과 관련된 다양한 변화를 감지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
통신부(190)는 용접 토치(200)로부터 용접 정보를 수신하고, 용접 토치(200)를 제어하기 위한 명령을 송신하기 위한 구성이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신부(190)는 합성 영상을 용접 토치(200) 외의 외부 장치로 전송할 수 있다. 이때, 외부 장치는 작업자/제3자의 스마트폰, 컴퓨터 등 통신 모듈을 포함하는 다양한 장치를 포함할 수 있다. The
통신부(190)는 다양한 유형의 통신방식에 따라 다양한 유형의 외부 장치와 통신을 수행하는 구성일 수 있다. 통신부(190)는 와이파이칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 와이파이 칩이나 블루투스 칩을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다. 무선통신 칩은 IEEE, Zigbee, 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 칩을 의미한다. NFC 칩은 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 등과 같은 다양한 RF-ID 주파수 대역들 중에서 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC(Near Field Communication) 방식으로 동작하는 칩을 의미한다.The
한편 도시하지 않았지만, 용접 토치(200)는 통신부, 센서부 및 제2 프로세서를 포함할 수 있다. Meanwhile, although not shown, the
통신부는 용접 정보 제공 장치(100)와 데이터를 송수신한다. 통신부는 근거리 무선 통신(예를 들어, 블루투스(Bluetooth), Wifi, Wifi-Direct) 또는 원거리 무선 통신(3G, HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access) 또는 LTE(Long Term Evolution))이 가능한 모듈을 포함할 수 있다. The communication unit transmits and receives data with the welding
센서부 또는 제2 센서는 용접 토치에 포함되어 용접 온도, 용접 속도, 용접 기울기, 용접 방향 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등 용접 상황을 센싱하기 위한 구성이다. The sensor unit or second sensor is included in the welding torch and is configured to sense welding conditions such as welding temperature, welding speed, welding slope, welding direction, and the distance between the base material and the welding torch.
센서부는 용접 토치(200)를 파지한 사용자의 자세 변화, 용접면의 조도 변화, 용접 토치(200)의 가속도 변화 등과 같은 다양한 변화들 중 적어도 하나를 검출하고, 그에 해당하는 전기적 신호를 제2 프로세서로 전달할 수 있다. 즉, 센서부는 용접 토치를 기반으로 이루어지는 상태 변화를 감지하고, 그에 따른 감지 신호를 생성하여 제2 프로세서로 전달할 수 있다.The sensor unit detects at least one of various changes, such as a change in the posture of the user holding the
본 개시에서 센서부는 다양한 센서들로 이루어질 수 있으며, 용접 토치(200) 구동 시(또는 사용자 설정 기반) 제어에 따라 기 설정된 적어도 하나의 센서에 전원이 공급되어 용접 토치(200)의 상태 변화를 감지할 수 있다. In the present disclosure, the sensor unit may be composed of various sensors, and when the
이 경우, 센서부는 용접 토치(200)의 상태 변화를 검출할 수 있는 모든 형태의 센싱 디바이스 (sensing device)들 중 적어도 하나의 디바이스를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서부는 가속도 센서(Acceleration Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 조도 센서(illuminance sensor), 근접 센서 (proximity sensor), 압력 센서(pressure sensor), 노이즈 센서(Noise Sensor), 비디오 센서(Video Sensor), 중력 센서 등과 같은 다양한 센싱 디바이스들 중 적어도 하나의 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 용접 토치(200)의 조도 센서를 통해 감지된 용접 작업 영역 내의 광 정도는 통신부를 통해 프로세서(140)로 전달될 수 있고, 프로세서(140)는 용접 정보 제공 장치(100)의 센서부(150)를 통하지 않고, 용접 토치(200)의 조도 센서를 통해 전달된 광 정도를 바탕으로 조명부(미도시) 및/또는 카메라(110)를 제어할 수 있다.In this case, the sensor unit may be configured to include at least one device among all types of sensing devices that can detect changes in the state of the
한편, 가속도 센서는 용접 토치(200)의 움직임을 감지하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 가속도 센서는 용접 토치(200)의 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 측정할 수 있으므로, 용접 토치(200)의 움직임을 측정할 수 있다. Meanwhile, the acceleration sensor is a component for detecting the movement of the
중력 센서는 중력이 향하는 방향을 감지하기 위한 구성요소이다. 즉, 중력 센서의 감지결과는 가속도 센서와 함께 용접 토치(200)의 움직임을 판단하는데 사용될 수 있다. 또한, 중력센서를 통해 용접 토치(200)가 파지된 방향이 판단될 수 있다. A gravity sensor is a component that detects the direction of gravity. That is, the detection result of the gravity sensor can be used together with the acceleration sensor to determine the movement of the
상술한 종류의 센서 외에도, 용접 토치(200)는 자이로스코프 센서, 지자기센서, 초음파 센서, RF 센서와 같은 다양한 종류의 센서를 더 포함할 수 있고, 용접 작업 환경과 관련된 다양한 변화를 감지할 수 있다In addition to the above-described types of sensors, the
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 유닛의 위치를 설명하기 위한 도면이다. Figures 5 and 6 are diagrams for explaining the position of a camera unit according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 유닛(110)은 카메라의 광축(AX1)으로부터 연장되는 가상의 연장선이 경로 변경 유닛(130)을 지나가는 위치에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 5, the
일 실시예로서, 카메라 유닛(110)의 광축(AX1)으로부터 연장되는 가상의 연장선은 경로 변경 유닛(130)의 제2 미러(132)를 지나갈 수 있다. 구체적으로, 카메라 유닛(110)은 제2 미러(132)로부터 용접 영상의 경로와 평행하며 제2 미러(132)의 중심(O2)을 지나는 가상의 제1 면(P1)을 기준으로 상하방향으로 ±30mm 범위 내(A1)에 위치할 수 있다. As an example, a virtual extension line extending from the optical axis AX1 of the
다시 말해, 카메라 유닛(110)은 사용자의 시야와 유사한 높이에 위치되도록 본체(101)의 전면부에 배치될 수 있으며, 이를 통해 사용자의 눈높이와 동일한 영상을 획득할 수 있다.In other words, the
도 6을 참조하면, 다른 실시예로서, 카메라 유닛(110)은 사용자의 좌안 및 우안 각각에 대응되는 2개의 카메라를 포함할 수 있다. 2개의 카메라는 본체(101)의 중심선(C1)을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있으며, 각 카메라의 광축 사이의 거리(d)는 60mm 내지 70mm 범위의 값을 가질 수 있다. Referring to FIG. 6, in another embodiment, the
상술한 바와 마찬가지로, 제2 미러(132)의 중심(O2)을 지나는 가상의 제1 면(P1)을 기준으로 상하방향으로 ±30mm 범위 내(A1)에 위치할 수 있다.As described above, it may be located within a range (A1) of ±30 mm in the vertical direction based on the virtual first surface (P1) passing through the center (O2) of the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치의 사시도이며, 도 8은 도 7의 VIII-VIII'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 유닛의 위치를 설명하기 위한 도면이다. Figure 7 is a perspective view of a welding information providing device according to another embodiment of the present invention, Figure 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII' of Figure 7, and Figure 9 is a camera unit according to another embodiment of the present invention. This is a drawing to explain the location of .
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시에에 따른 용접 정보 제공 장치(100')는 본체(101), 카메라 유닛(110), 디스플레이 유닛(120), 경로 변경 유닛(130), 프로세서(140, 도 2 참조), 센서부(150, 도 2 참조), 통신부(190, 도 2참조)를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 경로 변경 유닛(130)이 하나의 미러를 포함한다는 점을 제외하고, 일 실시예와 구성이 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 7 to 9, a welding information providing device 100' according to another embodiment of the present invention includes a
본체(101)는 사용자의 얼굴을 보호하기 위한 것으로 사용자가 착용가능하도록 구비될 수 있다. 본체(101)는 본체(101)의 내측에 구비된 고정부(180)를 통해 사용자의 두부에 고정될 수 있다.The
카메라 유닛(110)은 본체(101) 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다. 카메라 유닛(110)은 프로세서(140)로부터 제어 명령을 수신하고, 제어 명령에 응답하여 셔터 스피드, ISO 감도, 게인(gain)의 설정을 변경하여 용접 작업 현상을 촬영할 수 있다. The
카메라 유닛(110)은 카메라의 광축(AX1)으로부터 연장되는 가상의 연장선이 경로 변경 유닛(130)을 지나가는 위치에 배치될 수 있다. 카메라 유닛(110)의 광축(AX1)으로부터 연장되는 가상의 연장선은 경로 변경 유닛(130) 를 지나갈 수 있다. 구체적으로, 카메라 유닛(110)은 경로 변경 유닛(130)으로부터 용접 영상의 경로와 평행하며 미러의 중심(O2)을 지나는 가상의 제1 면(P1)을 기준으로 상하방향으로 ±30mm 범위 내(A1)에 위치할 수 있다. The
다시 말해, 카메라 유닛(110)은 사용자의 시야와 유사한 높이에 위치되도록 본체(101)의 전면부에 배치될 수 있으며, 이를 통해 사용자의 눈높이와 동일한 영상을 획득할 수 있다.In other words, the
카메라 유닛(110)은 외측 커버 유닛(160)에 의해 보호될 수 있다. 외측 커버 유닛(160)은 차광 카트리지를 포함할 수 있다. 차광 카트리지는 용접 발생시 발생되는 용접 광을 차단할 수 있다. 즉, 차광 카트리지는 센서부(150), 예를 들어 포토 센서를 통해 감지한 용접광 정보를 기초로 카트리지의 차광도를 증가시킬 수 있다. 이때, 차광 카트리지는 예컨대, 액정의 정렬 방향에 따라 흑화도가 조절될 수 있는 액정패널(LCD panel)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차광 카트리지(163)는 VA(Vertical Align) 방식 LCD, TN(Twist Nematic)방식 LCD, IPS(In Plane Switching) 방식 LCD 등 다양한 패널로 구현될 수 있다.The
디스플레이 유닛(120)은 본체(101) 내부에 배치되며, 용접 영상을 제공할 수 있다. 디스플레이 유닛(120)은 카메라 유닛(110)으로부터 획득한 용접 영상을 그대로 제공하거나, 용접 정보를 포함하는 고화질 합성 영상을 제공할 수 있다.The
디스플레이 유닛(120)은 본체(101) 내부에 배치되되, 사용자의 시야에 직접 용접 영상을 제공하는 위치가 아닌, 후술하는 경로 변경 유닛(130)에 의해 간접적으로 용접 영상을 제공할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. The
디스플레이 유닛(120)은 용접 영상을 제공하는 방향이 카메라 유닛(110)의 광축(AX1)과 수직하도록 위치할 수 있다. 다시 말해, 도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이 유닛(130)은 사용자의 이마 부근에 위치하여 하방에 위치하는 경로 변경 유닛(130)을 향해 용접 영상을 제공할 수 있다. The
디스플레이 유닛(120)으로부터 제공되는 용접 영상은 하나의 미러를 통해 반사되어 반전되므로, 프로세서(140)는 이에 대응되도록 카메라 유닛(110)으로부터 획득한 영상의 방향을 전환시켜 디스플레이 유닛(120)으로 제공할 수 있다. Since the welding image provided from the
경로 변경 유닛(130)은 디스플레이 유닛(120)으로부터 제공된 용접 영상의 경로를 변경하여 사용자의 눈으로 안내하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 경로 변경 유닛(130)은 용접 영상을 반사시키는 미러(mirror)로 이루어질 수 있다. 도 7의 실시예에 따른 경로 변경 유닛(130)은 하나의 미러를 포함할 수 있으며, 디스플레이 유닛(120)으로부터 제공되는 용접 영상의 경로를 변경하여(A→B) 바로 사용자의 눈으로 안내할 수 있다. The path change
여기서, 경로 변경 유닛(130)은 용접 영상을 반사시키는 물질로 이루어지거나 코팅될 수 있으며, 예를 들면, PMMA(poly methyl methacrylate), PC(poly carbonate), Polyester, Ag(silver), Al(aluminum) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 경로 변경 유닛(130)은 용접 영상의 경로에 대하여 45° 내지 50°의 각도로 기울어져 있어, 용접 영상의 경로를 수직하게 변경할 수 있다.Here, the
상기한 구조의 경로 변경 유닛(130)을 통해 디스플레이 유닛(120)으로부터 사용자의 눈까지 용접 영상이 지나가는 경로의 거리는 200 mm 이상일 수 있다. 또한, 사용자는 작업 시 시야와 현장까지의 거리가 약 500 mm 내지 700 mm 정도에서 작업할 수 있는데, 디스플레이 유닛(120)으로부터 제공되는 용접 영상 경로의 거리가 700 mm를 초과하는 경우, 사용자가 작업하는 환경과 영상과의 위화감이 발생될 수 있다. 따라서, 경로 변경 유닛(130)을 통해 변경된 용접 영상의 경로는 700 mm 이하의 범위에서 결정될 수 있다. 다시 말해, 도 3의 A 경로, B 경로, C 경로를 모두 더한 거리는 200mm 이상 700 mm 이하일 수 있다. The distance of the path along which the welding image passes from the
용접 정보 제공 장치(100)는 경로 변경 유닛(130)과 사용자의 눈 사이, 다시 말해, 용접 영상이 지나가는 경로 상에 내측 커버 유닛(170)을 더 포함할 수 있다. The welding
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 경로 변경 유닛을 통해 용접 영상의 경로를 변경시켜 사용자에게 제공함으로써, 선명한 용접 영상을 제공하면서 본체의 크기를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 사용자의 시야와 유사한 높이에 배치되는 카메라 유닛을 통해 영상을 획득함으로써, 실제 작업 현장과의 이질감이나 위화감을 최소화시켜 사용자에게 용접 영상을 제공할 수 있다. As described above, the welding information providing device according to embodiments of the present invention changes the path of the welding image through a path change unit and provides it to the user, thereby providing a clear welding image and making it possible to configure the main body to be compact in size. there is. In addition, the welding information providing device according to embodiments of the present invention obtains images through a camera unit placed at a height similar to the user's field of view, thereby providing welding images to the user by minimizing the sense of heterogeneity or incongruity with the actual work site. can do.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As such, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is merely an example, and those skilled in the art will understand that various modifications and variations of the embodiment are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
101 : 본체
110 : 카메라유닛
120 : 디스플레이 유닛
130 : 경로 변경 유닛
140 : 프로세서
150 : 센서부
160 : 외측 커버 유닛
170 : 내측 커버 유닛
180 : 고정부
190 : 통신부
200: 용접 토치101: body
110: Camera unit
120: display unit
130: route change unit
140: processor
150: sensor unit
160: Outer cover unit
170: inner cover unit
180: fixing part
190: Department of Communications
200: welding torch
Claims (10)
상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라를 포함하는 카메라 유닛;
상기 본체 내부에 배치되며, 용접 영상을 제공하는 디스플레이 유닛;
상기 디스플레이 유닛으로부터 제공된 상기 용접 영상의 경로를 변경하여 상기 사용자의 눈으로 안내하는 경로 변경 유닛; 및
상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서;를 포함하고,
상기 카메라의 광축으로부터 연장되는 가상의 연장선은 상기 경로 변경 유닛을 지나가고,
상기 디스플레이 유닛은 상기 본체 내부에 배치되되, 상기 용접 영상을 제공하는 방향은 상기 가상의 연장선과 평행하도록 배치되고,
상기 경로 변경 유닛은 상기 디스플레이 유닛으로부터 제공되는 용접 영상의 경로를 변경하는 제1 미러와, 상기 제1 미러로부터 변경된 상기 용접 영상의 경로를 변경하여 상기 사용자의 눈으로 안내하는 제2 미러를 포함하고,
상기 가상의 연장선은 상기 제2 미러를 지나가는, 용접 정보 제공 장치. A main body that can be worn by a user;
a camera unit mounted outside the main body and including at least one camera that acquires welding image frames for welding operations;
a display unit disposed inside the main body and providing a welding image;
a path change unit that changes the path of the welding image provided from the display unit and guides it to the user's eyes; and
A processor that controls the display to display the welding image generated based on the welding image frame,
A virtual extension line extending from the optical axis of the camera passes through the path change unit,
The display unit is disposed inside the main body, and the direction in which the welding image is provided is parallel to the virtual extension line,
The path change unit includes a first mirror that changes the path of the welding image provided from the display unit, and a second mirror that changes the path of the welding image changed from the first mirror and guides it to the user's eyes. ,
The virtual extension line passes through the second mirror.
상기 카메라 유닛은 상기 제2 미러의 중심을 지나는 가상의 제1 면을 기준으로 법선방향으로 ±30mm 범위 내에 위치하고,
상기 가상의 제1 면은 상기 제2 미러로부터 상기 용접 영상의 경로와 평행한, 용접 정보 제공 장치. According to claim 1,
The camera unit is located within a range of ±30 mm in the normal direction based on the virtual first surface passing through the center of the second mirror,
The virtual first surface is parallel to the path of the welding image from the second mirror.
상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라를 포함하는 카메라 유닛;
상기 본체 내부에 배치되며, 용접 영상을 제공하는 디스플레이 유닛;
상기 디스플레이 유닛으로부터 제공된 상기 용접 영상의 경로를 변경하여 상기 사용자의 눈으로 안내하는 경로 변경 유닛; 및
상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서;를 포함하고,
상기 카메라의 광축으로부터 연장되는 가상의 연장선은 상기 경로 변경 유닛을 지나가고,상기 디스플레이 유닛은 상기 본체 내부에 배치되되, 상기 용접 영상을 제공하는 방향은 상기 가상의 연장선과 교차하도록 배치되고,
상기 경로 변경 유닛은 상기 디스플레이 유닛으로부터 제공되는 상기 용접 영상의 경로를 상기 사용자의 눈으로 안내하는 미러를 포함하고,
상기 가상의 연장선은 상기 미러를 지나가는, 용접 정보 제공 장치.A main body that can be worn by a user;
a camera unit mounted outside the main body and including at least one camera that acquires welding image frames for welding operations;
a display unit disposed inside the main body and providing a welding image;
a path change unit that changes the path of the welding image provided from the display unit and guides it to the user's eyes; and
A processor that controls the display to display the welding image generated based on the welding image frame,
A virtual extension line extending from the optical axis of the camera passes through the path change unit, and the display unit is disposed inside the main body, and the direction of providing the welding image is arranged to intersect the virtual extension line,
The path change unit includes a mirror that guides the path of the welding image provided from the display unit to the user's eyes,
The virtual extension line passes through the mirror.
상기 카메라 유닛은 상기 미러의 중심을 지나는 가상의 제1 면을 기준으로 법선방향으로 ±30mm 범위 내에 위치하고,
상기 가상의 제1 면은 상기 미러로부터 상기 용접 영상의 경로와 평행한, 용접 정보 제공 장치. According to clause 6,
The camera unit is located within a range of ±30 mm in the normal direction based on the virtual first surface passing through the center of the mirror,
The virtual first surface is parallel to the path of the welding image from the mirror.
상기 디스플레이 유닛으로부터 상기 경로 변경 유닛을 거쳐 상기 사용자의 눈까지 상기 용접 영상이 지나가는 경로의 거리는 200mm 이상 700mm 이하의 범위에서 결정되는, 용접 정보 제공 장치. According to claim 1,
A welding information providing device wherein the distance of the path along which the welding image passes from the display unit through the path change unit to the user's eyes is determined in a range of 200 mm to 700 mm.
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