KR20020085017A - Weld-line tracking - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용접선 자동 추적장치에 관한 것으로, 일체형으로 형성·설치된 십자형태의 레이저 띠를 구비하는 레이저와 카메라를 이용하여 수평 및 수직방향의 용접선 추적을 용이하게 하고, 이를 원격으로 조정할 수 있는 용접선 자동 추적장치에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic welding seam tracking device, using a laser and a camera having a cross-shaped laser strip formed integrally formed and installed to facilitate the welding seam tracking in the horizontal and vertical direction, and can automatically adjust the welding seam To a tracking device.
1990년 이후로 저가의 고성능 기능을 가진 카메라 및 반도체 레이저가 다양하게 개발되어져 오고 있으며, 용접선 추적 및 품질검사(inspection) 그리고 모니터링용 시각센서(vision sensor) 개발이 활발히 진행되는 계기를 마련해 줄 수 있는 분위기가 조성되었으며, 이와 동반하여 형상 인식 및 분석 알고리즘드이 매우 다양하게 개발되고 있다. 그러나, 외국에서 도입되는 시각센서의 경우 대당 1억원 정도의 고가 장비이기 때문에 이를 실제 도입 적용하기에는 사용자의 부담이 증가되었다. 따라서 대부분의 산업현장에서는 반도체 레이저 및 카메라 등을 이용하여 사용자가 수동으로 용접선을 추적할 수 있는 시스템을 개발 적용하여 사용하고 있다.Since 1990, a variety of low-cost, high-performance cameras and semiconductor lasers have been developed. The development of vision sensors for welding seam tracking, inspection, and monitoring has been actively developed. Atmosphere has been created, and along with this, a variety of shape recognition and analysis algorithms have been developed. However, since the visual sensor introduced from abroad is expensive equipment of about 100 million won per unit, the burden on the user has been increased to apply it. Therefore, most industrial sites develop and apply a system that allows a user to manually track a welding line using a semiconductor laser and a camera.
종래에 사용되고 있는 반도체 레이저 및 카메라를 이용한 수동 용접선 추적장치의 경우, 도 9 에 도시된 바와 같이 일반적으로 카메라와 반도체 레이저가 분리되어 있는 형태를 사용하고 있으며, 반도체 레이저에서 방사되는 직선형태의 레이저 띠와 모재 표면을 작업자가 계속 관찰하여 용접선을 추적하도록 되어 있었다. 이와 같은 경우, 반도체 레이저를 고정하는 고정수단과 카메라를 고정하는 고정수단이 독립적으로 구성되어 있기 때문에 카메라에서 획득된 영상데이터 즉, 레이저 띠의 위치가 항상 영상데이터의 이러한 위치에 맺히지 않기 때문에 실제 현장에서는 거의 사용되지 않고 있었다. 또한, 1차원의 레이저 띠에 의해 획득된 영상신호는 수직방향의 용접선 추적을 위해서는 부분적으로 사용될 수 있으나, 수평방향의 용접선 추적에 사용하기에는 부적절한 문제점이 있는 등 여러 가지 문제점이 있었다.In the case of the conventional manual welding line tracking device using a semiconductor laser and a camera, as shown in FIG. 9, the camera and the semiconductor laser are generally separated, and a straight laser band emitted from the semiconductor laser is used. The operator was to keep an eye on the surface of the and base metal to track the weld line. In such a case, since the fixing means for fixing the semiconductor laser and the fixing means for fixing the camera are configured independently, the actual position of the image data acquired from the camera, that is, the position of the laser band, is not always formed at this position of the image data. Was rarely used. In addition, the image signal obtained by the one-dimensional laser strip may be used in part to track the weld seam in the vertical direction, but there are various problems, such as an improper problem to use in the seam tracking in the horizontal direction.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 용접선의 수직/수평방향 추적이 용이하고, 원격으로 조정이 가능하며, 사용자의 비용부담을 절감할 수 있는 용접선 자동 추적장치를 제공함에 있다.The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object thereof is to provide a welding line automatic tracking device which can easily track the vertical / horizontal direction of the welding line, can be adjusted remotely, and reduce the user's cost burden. have.
본 발명은 용접토치의 일측에 고정·설치되는 일체형 시각센서부와, 상기 일체형 시각센서부와 연결·설치되는 카메라 컨트롤러부와, 상기 카메라 컨트롤러부 및 일체형 시각센서부로 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 카메라 컨트롤러부와 비디오 케이블에 의해 연결되어 획득된 영상을 외부로 표시하는 모니터부를 포함하여 구성되어, 원격조정에 의해 수평/수직방향으로 용접선을 자동 추적하는 용접선 자동 추적장치를 제공함에 있다.The present invention provides an integrated visual sensor unit fixed and installed on one side of the welding torch, a camera controller unit connected and installed with the integrated visual sensor unit, a power supply unit for supplying power to the camera controller unit and the integrated visual sensor unit; It is configured to include a monitor unit for displaying the image obtained by being connected to the camera controller unit and the video cable to the outside, to provide a welding line automatic tracking device for automatically tracking the welding line in the horizontal / vertical direction by remote control.
도 1 은 본 발명의 전체 구성을 보인 예시도1 is an exemplary view showing the overall configuration of the present invention
도 2 는 본 발명에 따른 일체형 시각센서의 구성을 보인 예시도2 is an exemplary view showing the configuration of an integrated visual sensor according to the present invention;
도 3 은 본 발명의 작동상태를 보인 예시도3 is an exemplary view showing an operating state of the present invention
도 4 는 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부에 일치된 모습을 보인 모니터 화면 예시도Figure 4 is an exemplary monitor screen showing a state that the welding torch is matched to the welding center portion in accordance with the present invention
도 5 는 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부의 좌측상부로 벗어난 모습을 보인 보인 모니터 화면 예시도5 is an exemplary view of the monitor screen showing the welding torch off the upper left portion of the welding center in accordance with the present invention;
도 6 은 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부의 우측하부로 벗어난 모습을 보인 보인 모니터 화면 예시도6 is an exemplary view of the monitor screen showing the welding torch off the lower right portion of the welding center in accordance with the present invention;
도 7 은 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부의 상부로 벗어난 모습을 보인 보인 모니터 화면 예시도7 is an exemplary view of the monitor screen showing the welding torch off the upper portion of the welding center in accordance with the present invention;
도 8 은 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부의 하부로 벗어난 모습을 보인 보인 모니터 화면 예시도8 is an exemplary view of the monitor screen showing the welding torch off the lower portion of the welding center in accordance with the present invention;
도 9 는 종래에 사용되고 있는 수동용접선 추적장치를 보인 예시도9 is an exemplary view showing a passive welding line tracking device used in the prior art
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
(10) : 시각센서부 (11) : 반도체 레이저10: visual sensor unit 11: semiconductor laser
(12) : 카메라 (13) : 케이스12: camera 13 case
(14) : 십자형 레이저 띠 (20) : 전원공급부(14): cross laser strip (20): power supply
(30) : 카메라 컨트롤러부 (40) : 모니터부30: camera controller portion 40: monitor portion
(50) : 용접토치 (51) : 용접봉(50): welding torch (51): welding rod
(60) : 용접시편 (61) : 용접 중심부(60): Welding specimen (61): Welding center
(70) : 램프 (a) : 수평방향(70): lamp (a): horizontal direction
(b) : 수직방향(b): vertical direction
도 1 은 본 발명의 전체 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 일체형 시각센서의 구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명의 작동상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 용접토치에 일체형 시각센서부(10)를 설치하고, 상기 시각센서부(10)에 전원공급부(20)를 통해 전원을 인가하며, 상기 일체형 시각센서부(10)에 카메라 컨트롤러부(30) 및 모니터부(40)를 연결하여 외부에서 모니터링하도록 되어 있다.1 is an exemplary view showing the overall configuration of the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing the configuration of the integrated visual sensor according to the present invention, Figure 3 is an exemplary view showing an operating state of the present invention, The present invention provides an integrated visual sensor unit 10 in a welding torch, and applies power to the visual sensor unit 10 through a power supply unit 20, and the camera controller unit 30 to the integrated visual sensor unit 10. ) And the monitor unit 40 are connected to monitor from the outside.
상기 일체형 시각센서부(10)는 용접시편의 용접선을 추적하는 것으로, 십자형태의 레이저 띠(14)를 구비하는 반도체 레이저(11)와, 상기 반도체 레이저(11) 일측에 설치되는 카메라(12)와, 상기 반도체 레이저(11) 및 카메라(12)가 내부에 고정·설치되고 용접토치(50) 일측에 고정·설치되는 케이스(13)로 구성되어 있다.The integrated visual sensor unit 10 tracks a welding line of a welding specimen, and includes a semiconductor laser 11 having a cross-shaped laser strip 14 and a camera 12 installed on one side of the semiconductor laser 11. And a case 13 in which the semiconductor laser 11 and the camera 12 are fixed and installed inside and fixed and installed on one side of the welding torch 50.
상기 전원공급부(20)는 일체형 시각센서부(10) 및 카메라 컨트롤러부(30)에 전원을 공급하는 것으로, 일체형 시각센서부(10)의 반도체 레이저(11) 및 카메라(12)에 각각 연결되어 있다.The power supply unit 20 supplies power to the integrated visual sensor unit 10 and the camera controller unit 30, and is connected to the semiconductor laser 11 and the camera 12 of the integrated visual sensor unit 10, respectively. have.
상기 카메라 컨트롤러부(30)는 카메라의 영상을 획득하여 모니터부(40)로 전송하는 것으로, 비디오 케이블에 의해 모니터부(40)와 연결되어 있다.The camera controller 30 acquires an image of the camera and transmits the image to the monitor 40, and is connected to the monitor 40 by a video cable.
상기 모니터부(40)는 시각센서부(10)의 카메라(12)에 의해 획득된 영상을 외부로 표시하는 것으로, 사용자의 원격조정시 기준이 된다.The monitor 40 displays an image acquired by the camera 12 of the visual sensor unit 10 to the outside, and serves as a reference for remote control of the user.
도 4 는 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부에 일치된 모습을 보인 모니터 화면 예시도를, 도 5 은 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부의 좌측상부로 벗어난 모습을 보인 모니터 화면 예시도를, 도 6 은 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부의 우측하부로 벗어난 모습을 보인 모니터 화면 예시도를, 도 7 은 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부의 상부로 벗어난 모습을 보인 모니터 화면 예시도를, 도 8 은 본 발명에 따라 용접토치가 용접중심부의 하부로 벗어난 모습을 보인 모니터 화면 예시도를 도시한 것으로, 상기와 같이 구성된 본 발명을 이용하여 용접선을 추적하고자 할 경우, 먼저 용접토치(50)를 용접시편(60)의 용접그루브 중심부(61)에 위치시키면, 시각센서부(10)의 반도체 레이저(11)로부터 용접시편(60)에 십자형상의 레이저 띠(14)가 투사되고, 시각센서부(10)의 카메라(12)에 의해 획득된 영상은 카메라 컨트롤러부(30)를 통해 모니터부(40)에 표시된다. 이때 상기 모니터부(40)에는 레이저 띠(14)와 용접중심선간의 일치여부를 파악하기 용이하도록 용접중심부를 기준으로 십자형상 및 사각형상의 그래픽이 도시되어 있으며, 카메라(12)에 의해 레이저 띠(14)의 위치·파악이 용이하도록 시각센서부(10) 일측에 램프(70)가 설치되어 있다.Figure 4 is an exemplary view of the monitor screen showing the welding torch is matched to the center of welding in accordance with the present invention, Figure 5 is a view of the monitor screen showing the state of the welding torch off the upper left of the welding center in accordance with the present invention, 6 is an exemplary view of the monitor screen showing the welding torch off the lower right portion of the welding center in accordance with the present invention, Figure 7 is a view of the monitor screen showing the welding torch off the upper portion of the welding center in accordance with the present invention 8 is a view illustrating an example of a monitor screen showing a state in which the welding torch is separated from the lower portion of the welding center in accordance with the present invention. When the welding line is to be traced using the present invention configured as described above, the welding torch 50 is first used. ) Is positioned at the center of the weld groove 61 of the weld specimen 60, a cross-shaped laser strip 14 is projected from the semiconductor laser 11 of the visual sensor unit 10 to the weld specimen 60. The image obtained by the camera 12 of the visual sensor unit 10 is displayed on the monitor unit 40 through the camera controller unit 30. At this time, the monitor unit 40 has a cross-shaped and quadrangular graphic on the basis of the welding center so as to easily identify whether the laser band 14 and the welding center line are coincided with each other. The lamp 70 is installed at one side of the visual sensor unit 10 so that the position and the position of the sensor can be easily detected.
상기 레이저 띠(14)와 용접시편의 용접중심부가 도 4 에 도시된 바와 같이 일치할 경우, 조이스틱을 통해 용접토치(50)의 위치를 이동시켜 십자형상의 레이저 띠(14)와 용접시편의 용접중심부(61)가 일치하도록 보정한다.When the laser strip 14 and the welding center of the welding specimen coincide with each other as shown in FIG. 4, the position of the welding torch 50 is moved through the joystick to move the cross-shaped laser strip 14 and the welding center of the welding specimen. Correction is made so that 61 matches.
즉, 도 5 과 같이 레이저 띠(14)가 용접중심부를 기준으로 도시된 십자형상의 그래픽 좌측상부에 위치할 경우, 조이스틱을 이용하여 우측하부방향으로 용접토치(50)를 이동시키고, 도 6 과 같이 레이저 띠(14)가 모니터상에 도시된 십자형상의 그래픽 우측하부에 위치할 경우, 조이스틱을 이용하여 좌측상부방향으로 용접토치(50)를 이동시키며, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 레이저 띠(14)가 십자형상의 그래픽 상/하부에 위치할 경우, 조이스틱을 이용하여 용접토치(50)를 이동시키도록 되어 있다.That is, when the laser strip 14 is located on the upper left of the cross-shaped graphic shown in FIG. 5 as shown in FIG. 5, the welding torch 50 is moved in the lower right direction by using a joystick, and as shown in FIG. 6. When the laser strip 14 is located at the lower right of the cross-shaped graphic shown on the monitor, the welding torch 50 is moved in the upper left direction by using a joystick, as shown in FIGS. 7 and 8. When 14 is located above / below the cross graphic, the welding torch 50 is moved using a joystick.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
이와 같이 본 발명은 십자형의 레이저 띠를 이용하여 용접선의 수직/수평 방향에 대한 정확한 위치를 판별할 수 있으며, 카메라와 반도체 레이저를 일체형으로 용접토치에 고정·설치하도록 되어 있어, 센서부의 편차 발생시 까다로운 보정작업을 할 필요가 없으며 이로 인해 용접 셋팅 시간이 단축되고, 생산속도 및 용접품질이 향상된다.As described above, the present invention can determine the exact position of the welding line in the vertical / horizontal direction by using a cross-shaped laser strip. The camera and the semiconductor laser are integrally fixed and installed on the welding torch, which makes it difficult to generate deviations in the sensor unit. There is no need to calibrate, which reduces welding setting time, improves production speed and weld quality.
또한, 모니터를 통해 외부에 원격으로 조정할 수 있어 쾌적하고 편안한 환경에서 작업이 가능하며, 현장작업시 발생되는 작업위험요소가 감소되고, 작업자가 볼 수 없는 부분도 접근하여 관찰할 수 있는 등 많은 효과가 있다.In addition, the monitor can be adjusted remotely to the outside, enabling work in a comfortable and comfortable environment, reducing the risks of work during field work, and accessing and observing parts that workers cannot see. There is.
Claims (2)
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