KR20000045563A - 코러게이션이 형성된 용접물의 용접방법 및 그 장치 - Google Patents

코러게이션이 형성된 용접물의 용접방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 상,하,좌,우의 위치 이동이 가능하고 영상의 촬상이 가능한 레이져 비젼센서를 이용하여 용접물의 이음매추적(Seam Tracking)을 통하여 코러게이션 용접구간의 데이터 추적이 가능하므로서 코러게이션의 용접처리가 용이한 코러게이션 용접장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 소정의 축 구동수단에 의하여 구동하는 용접토치와, 센서부재로서 이루어지는 용접장치에 있어서, 레이져 다이오드와, 적어도 두 개 이상의 CCD카메라로 이루어지는 센서부재; 및 상기 용접장치의 중심부를 축으로 상,하동 및 좌,우 이동가능한 2축 구동수단을 포함하는 코러게이션 형상을 갖는 용접물의 용접장치를 제공한다.
본 발명 용접방법은 용접선의 용접구간중 수평적인 소정의 구간으로 이루어지는 제1,제 2,제 3,제 4지점으로 구분하기 위한 용접물의 코러게이션 형상을 레이져 추적이 가능하게 세분하는 코러게이션 구분단계; 센서부재를 통한 이음매추적과 코러게이션 형상추적을 영상처리하여 제어수단으로 소정의 데이터를 출력하는 단계; 및 상기 추적,처리된 데이터를 용접토치의 이동속도,이동거리로 변환시켜 4축구동 및 센서부재 2축구동의 순차제어를 실시하면서 기타 이동속도 등을 제어하는 제어단계를 포함하는 코러게이션 형상을 갖는 용접물의 용접방법을 제공한다.

Description

코러게이션이 형성된 용접물의 용접방법 및 그 장치
본 발명은 코러게이션(Corrugation)이 형성된 용접물의 용접장치 및 그 방법에 관한 것이다.
상세하게는 상,하,좌,우의 위치 이동이 가능하고 영상의 촬상이 가능한 레이져 비젼센서를 이용하여 용접물의 이음매추적(Seam Tracking)을 통하여 코러게이션 용접구간의 데이터 추적이 가능하므로서 코러게이션의 용접처리가 용이한 코러게이션 용접장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래에는 제어기(23)를 구비하고, 용접토치(21)를 가진 용접토치 이송장치(20)에, 이음매 추적을 수행하기 위한 시각센서(22)와, 코러게이션형상의 인식을 위한 레이져 변위센서(24)를 소정의 이동장치에 고정 설치하여 코러게이션의 시점,정점,종점의 위치를 측정하고,코러게이션형상의 높이범위폭의 정보를 정량화하여 기존CAD 데이터를 보정하여 용접을 수행하여 왔다.
즉, 상기한 용접장치의 용접토치에 입력되는 데이터는 코러게이션의 형상(실제는 그 거리를 측정함)을 살피기 위한 레이져센서와, 이음매의 위치를 잡아주기 위한 시각센서를 이용한다. 따라서 기본적인 용접위치를 가이드 하면서 나타나는 코러게이션의 시점,정점,종점에 따라 적절히 용접토치가 위치를 변위하면서 용접하도록 하여 왔다. 이와같은 측정값은 소정의 과정을 통하여 용접토치의 용접구간을 정확히 보정하게 된다.
그러나, 상기한 시각센서와 레이져 변위센서는 모두 코러게이션 형상의 경사각이 큰 부분에서는 반사광을 형성하므로 계측이 불가능하였다.
이와같은 경사각의 계측 불가로 인해 경사각이 작은 코러게이션형상의 시점,정점,종점만의 위치 데이터로 이음매 추적을 하고, 코러게이션 형상인식을 수행하므로 정확한 이음매 추적이 어렵고, 형상인식의 정확도가 떨어진다.
본 발명은 이와같은 문제점을 감안하여 경사각이 큰 코러게이션의 형상인식이 가능하고, 이음매추적이 용이한 측정수단을 갖춘 용접장치를 제공함에 목적이 있고, 그와같은 측정수단에 의한 추적구간의 측정방법을 새롭게 한 코러게이션형상을 갖는 용접물의 용접장치 및 방법을 제공한다.
도 1은 종래 알려진 코러게이션 용접물의 용접장치 개략도
도 2는 본 발명 코러게이션 용접물의 용접장치 개략도
도 3은 본 발명 코러게이션 용접물 용접장치의 코러게이션 분석도
도 4는 본 발명 코러게이션 용접물 용접방법의 전체 공정과 그에 관련한 용접장치의 전체 개략도
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100:용접수단....................................110:TIG 용접기
120:용접 토치...................................200:구동수단
210:X축구동수단.................................220:Y축구동수단
230:Z축구동수단.................................240:θ축구동수단
250:구동수단....................................300:센서부재
400:제어수단
상기한 본 발명의 목적은 소정의 용접수단과 구동수단으로 이루어진 용접장치로 달성된다.
상기 용접수단은 이미 알려진 TIG 용접기가 사용되고, 이 용접수단의 용접토치는 X,Y,Z,θ의 4축 구동수단에 부착된다. 특히 본 발명은 상기한 4축 구동수단에 설치되는 센서부재가 소정의 상하동 및 좌,우 회동구조에 의하여 용접라인을 설정하게 되며, 센서부재는 레이져비젼센서가 바람직하다.
즉, 본 발명은 레이져 다이오드와, 적어도 두 개 이상의 CCD카메라로 이루어지는 레이져 비젼센서를 구비하고, 상기 이송장치의 중심부를 축으로 좌,우 이동 및 상하동 가능하여 코러게이션에 접근하는 순간 소정의 상,하,좌,우 작동이 가능하게 하는 레이져 비젼센서 구동수단을 포함하는 용접장치이다.
본 발명은 상기와 같은 레이져 변위센서를 이용한 코러게이션 용접방법이,
용접선의 용접구간중 수평적인 초기 구간으로 이루어지는 제1지점과, 이 제1지점을 시점으로 코러게이션의 정점과의 사이에 형성된 상승구간으로 이루어지는 제2지점과, 코러게이션의 가장 높은 위치 정점부인 제3지점과, 정점으로부터 하강구간을 형성하면서 다시 수평구간이 시작되는 위치인 종점과의 사이를 이루는 제4지점으로 구분하기 위한 용접물의 코러게이션 형상을 레이져 추적이 가능하게 세분하는 코러게이션 구분단계와; 센서부재를 통한 이음매추적과 코러게이션 형상추적을 영상처리하여 제어수단으로 소정의 데이터를 출력하는 단계; 및 상기 추적,처리된 데이터와 비교하여 위치를 수정하며,용접물의 이음매형상 및 코러게이션 형상을 용접토치의 이동속도,이동거리로 변환시켜 4축구동 및 센서부재 2축구동의 순차제어를 실시하면서 기타 이동속도 등을 제어하는 제어단계를 포함하는 레이져 비젼센서를 이용한 용접방법의 코러게이션 추적방법에 의하여 달성된다.
이와같은 레이져 비젼센서를 2축 구동가능한 구동수단에 의하여 용접물의 코러게이션 형상의 경사각 전체를 정확하게 추적가능하며, 이와같은 2축구동의 레이져비젼센서를 통한 세분된 데이터로서 보다 정확한 용접이 가능하게 되어 종래 위치 및 형상추적의 센서부재가 갖는 고정설치구조로 인하여 발생되는 문제점 및 부정확성을 개선하게 된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세하게 설명한다.
첨부 도면중 도 2는 본 발명 코러게이션 형상을 추적,용접하는 용접장치의 설치도이고, 도 3은 본 발명 코러게이션 형상부분의 추적을 하기 위한 1단계 코러게이션 형상인식단계를 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 본 발명 코러게이션 형상인식 수단이 구비된 용접장치의 전체 용접과정을 나타내는 개략 공정도이다.
이 도면에 따르는 본 발명 코러게이션 용접장치는 크게 소정의 용접수단(100)과 구동수단(200)으로 이루어진다.
상기 용접수단(100)은 이미 알려진 TIG 용접기(110)와 이에 연결되는 용접 토치(120)로 이루어진다. 이 용접수단(100)은 후술하는 소정의 신호로서 제어된다.
또한 상기한 용접토치(120)은 후술하는 소정의 구동수단에 의하여 자세가 제어된다.
즉, 상기 용접토치(120)는 구동수단(200)의 X축구동수단(210),Y축구동수단(220),Z축 구동수단(230),θ축 구동수단(240)의 4축으로 이루어진다. 특히 본 발명은 상기한 4축 구동수단(200)에 설치되는 센서부재(300)가 소정의 레이져 비젼센서이다.
이 센서부재(300)는 다시 상기 구동수단(200)의 상,하동 및 좌,우 구동수단(250)에 설치된다.
이 센서부재(300)는 레이져 다이오드와, 적어도 두 개 이상의 CCD카메라로 이루어진다. 상기 구동수단(200)의 중심부를 축으로 좌,우 이동 및 상하동 가능하여 용접물(A)의 코러게이션(a)부분에 접근하는 순간 소정의 상,하,좌,우 작동이 가능하다.
본 발명 레이져 비젼센서를 이용한 코러게이션 용접방법은 첨부 도면 도 4에서 도시하는 바와같이 소정의 측정,제어,용접, 및 구동수단으로 실시된다.
즉, 상기한 바와같은 X축구동수단(210),Y축구동수단(220),Z축 구동수단(230),θ축 구동수단(240)의 4축 구동수단(200)과, 알려진 TIG 용접기(110)와 이에 연결되는 용접 토치(120)로 이루어지는 용접수단(100)과, 센서부재(레이져비젼센서)(300)와, 이 센서부재를 변위시키는 구동수단(250)과, 측정값을 받아 용접토치의 용접여부 및 용접토치의 작동여부를 결정하는 제어수단(400)으로 이루어진다.
이와같은 용접장치의 용접과정은 먼저, 센서부재(300)를 통한 이음매추적과 코러게이션 형상추적을 영상처리하여 상기 제어수단(400)으로 소정의 데이터를 출력하는 단계를 갖는다.
이어서 용접선의 용접구간중 수평적인 초기 구간으로 이루어지는 제1지점(A)과, 이 제1지점(A)을 시점으로 코러게이션의 정점과의 사이에 형성된 상승구간으로 이루어지는 제2지점(B)과, 코러게이션의 가장 높은 위치 정점부인 제3지점(C)과, 정점으로부터 하강구간을 형성하면서 다시 수평구간이 시작되는 위치인 종점과의 사이를 이루는 제4지점(D)으로 구분하기 위한 용접물의 코러게이션 형상을 레이져 추적이 가능하게 세분하는 코러게이션 형상 구분단계로 이루어진다.
이를 상기 추적,처리된 데이터와 비교하여 위치를 수정하며,용접물의 이음매형상 및 코러게이션 형상을 용접토치(120)의 이동속도,이동거리로 변환시켜 4축구동 및 센서부재 2축구동의 순차제어를 실시하면서 기타 이동속도 등을 제어하는 제어단계로서 이루어진다.
이와같이 이루어진 본 발명의 레이져비젼센서는 하나의 레이져 다이오드와 두 개의 CCD 카메라로 구성된다. 첨부 도면 도3에서 도시하는 바와같이 카메라의 방향 "a","b"는 각각 두 카메라의 보는 방향이다. 레이져 비젼 센서는 용접선을 따라 이동하며 코러게이션과 충돌하지 않도록 부가 Z축이 상하로 이동된다. 코러게이션 용접선은 코러게이션 시점전 까지의 A구간, 시점에서 정점 까지의 B구간, 정점에서 종점까지의 C구간, 종점 이후의 D구간으로 나뉜다.
레이져 비젼센서는 용접선의 A구간을 이동하며 용접선에 대한 정보와 피용접물의 형상에 대한 정보를 획득한다. 이때 카메라의 보는 방향은 "b"이다.레이져 비젼 센서가 코러게이션의 시점에 이르면 이때부터 부가 Z축은 코러게이션의 형상에 맞추어 위로 이동한다.
레이져비젼센서가 코러게이션의 정점에 이르면 카메라의 보는 방향은 "b"로 바뀌며, 부가 Z축은 코러게이션의 형상에 맞추어 아래로 이동한다. 레이져 비젼센서가 코러게이션의 종점에 이르면 카메라의 보는 방향은 "a"로 바뀌며,부가 Z축은 이동을 멈춘다.
레이져 비젼센서를 이용하여 용접선의 전구간에 대하여 용접선에 대한 정보와 코러게이션 형상에 대한 정보를 획득하여 용접토치가 정확한 용접선을 따라 용접을 수행할 수 있으며,또한 항상 용접선에 수칙하게 위치할 수 있다. 레이져 비젼 센서에 두 대의 카메라를 부착하여 코러게이션의 형상에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 하여 코러게이션의 전 구간에 대하여 형상인식을 수핼 할 수 있다.

Claims (2)

  1. 소정의 축 구동수단에 의하여 구동하는 용접토치와, 센서부재로서 이루어지는 용접장치에 있어서,
    레이져 다이오드와, 적어도 두 개 이상의 CCD카메라로 이루어지는 센서부재; 및
    상기 용접장치의 중심부를 축으로 상,하동 및 좌,우 이동가능한 2축 구동수단을 포함하는 코러게이션 형상을 갖는 용접물의 용접장치.
  2. 코러게이션 용접방법에 있어서,
    용접선의 용접구간중 수평적인 초기 구간으로 이루어지는 제1지점과, 이 제1지점을 시점으로 코러게이션의 정점과의 사이에 형성된 상승구간으로 이루어지는 제2지점과, 코러게이션의 가장 높은 위치 정점부인 제3지점과, 정점으로부터 하강구간을 형성하면서 다시 수평구간이 시작되는 위치인 종점과의 사이를 이루는 제4지점으로 구분하기 위한 용접물의 코러게이션 형상을 레이져 추적이 가능하게 세분하는 코러게이션 구분단계;
    센서부재를 통한 이음매추적과 코러게이션 형상추적을 영상처리하여 제어수단으로 소정의 데이터를 출력하는 단계; 및
    상기 추적,처리된 데이터와 비교하여 위치를 수정하며,용접물의 이음매형상 및 코러게이션 형상을 용접토치의 이동속도,이동거리로 변환시켜 4축구동 및 센서부재 2축구동의 순차제어를 실시하면서 기타 이동속도 등을 제어하는 제어단계를 포함하는 코러게이션 형상을 갖는 용접물의 용접방법.
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