KR200227864Y1 - 용접선추적용레이저비젼센서 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 레이저를 주사하는 레이저다이오드와 카메라를 수평으로 인접하게 배치하고 반사경들을 사용하여 분리각을 조절할 수 있게 함은 물론 센서틀체를 토치에 밀접하게 부착하여 용접시 피용접부재와의 간섭을 최소화한 용접선추적용 레이저비젼센서에 관한 것이다. 이와 같은 본 고안은 피용접물의 레이저빔주사점이 용접토치끝단에서 외부로 이격되어 있으므로 용접광에 의한 노이즈의 우려를 없앨 수 있었다. 또한, 본 센서가 로봇과 토치가 형성하는 여유공간내에 수용위치되므로 운용시 용접토치와 피용접물의 간섭을 배제할 수 있을 뿐더러, 로봇의 움직임에 전혀 지장을 주지 않는다. 그리고, 레이저를 주사하는 레이저다이오드와 카메라를 수평으로 인접하게 배치하여 센서를 소형화함은 물론 반사경들을 사용하여 분리각을 조절할 수 있으므로 분해능을 상승시켜 센서의 신뢰성과 정밀도를 향상한 잇점을 가지고 있다.

Description

용접선추적용 레이저비젼센서

본 고안은 자동용접로봇에 의한 용접시 용접선을 감지하여 용접토치가 그것을 정확히 추종하며 피용접물을 용접하게 하는 용접선추적용 감지장치에 관한 것으로, 특히 레이저를 주사하는 레이저다이오드와 카메라를 수평으로 인접하게 배치하고 반사경들을 사용하여 분리각을 조절할 수 있게 함음 물론 센서틀체를 토치에 밀접하게 부착하여 용접시 피용접부재와의 간섭을 최소화한 용접선추적용 레이저비젼 센서에 관한 것이다.

일반적으로, 자동용접로봇에는 용접토치가 용접하여야 할 용접선을 추종하며 용접할 수 있도록 용접선을 감지하는 센서가 구비되어 있다. 이러한 감지센서로는 레이저비젼센서가 보편적으로 사용되는 데, 이 레이저비젼센서는 통상 레이저를 발사하는 레이저다이오드와 이 발사된 레이저가 피용접물에 난반사되고 그중에서 돌아오는 것을 받아 용접선을 감지하는 카메라로 구성되어 있다. 제1도는 종래의 용접선추적센서를 보여주는 것으로, 도시한 바와 같이 종래의 레이져비젼센서(10)는 레이저다이오드(11)와 카메라(12)가 일정한 각을 이루면서 위치하였다. 즉, 이와 같은 센서는 일정한 분리각을 유지하면서 두 부품의 위치가 제조시 결정되었으며, 이 분리각을 증가시키면 분해능은 증가하지만 그에 비례해서 센서(10)의 전체크기가 증가하는 폐단이 발생하게 되었다. 그러므로, 분리각을 증가시킬 수 있는 범위가 한정되며, 이에 따라 분해능이 감소하여 센서의 성능을 떨어뜨리게 되는 단점이 있었다. 또한, 이러한 용접선추적센서는 그 형태 및 크기상 토치의 측면에 부착되었는 데, 그 크기가 커서 이동용접시 피용접물과 간섭을 유발함에 따라 용접로봇의 움직임에 상당한 제안이 따랐다. 이와 같이 부착된 센서의 피용접물에의 레이저빔 주사점이 용접토치끝단에 근접하여 용접광과 간섭됨에 의해 그 검출신호에 노이즈(Noise)가 많이 발생하는 문제점도 있었다.

본 고안의 목적은 상술한 문제점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 레이저를 주사하는 레이저다이오드와 카메라를 수평으로 인접되게 배치하고 반사경들을 사용하여 분리각을 조절할 수 있게 함음 물론 센서틀체를 토치에 밀접하게 부착하여 용접시 피용접부재와의 간섭을 최소화한 용접선추적용 레이저비젼센서를 제공함에 있다.

제1도는 종래의 용접선추적센서를 보여주는 구조도.

제2(a)도 및 제2(b)도는 본 고안에 따른 용접선추적용 레이저비젼센서를 나타낸 정면도 및 그 측면도.

제3(a)도 및 제3(b)도는 본 고안의 레이저비젼센서가 용접장치에 장착된 상태를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 센서 21 : 틀체

22 : 레이저다이오드 23 : 카메라

24 : 고정대 30 : 레이저빔반사경

40 : 입사각조절경 50 : 로봇

51 : 토치홀더 60 : 용접토치

61 : 용접와이어

위와 같은 본 고안의 목적은 용접로봇의 토치홀더에 장착된 용접토치로 피용접물을 용접할 때 용접토치가 용접선을 따라 추종하도록 용접선을 감지하는 용접선 추적용 레이저비젼센서에 있어서, 상기 센서의 틀체내에 경사져 배치고정되어 상향으로 레이저빔을 출사하는 레이저다이오드; 상기 레이저다이오드와 평행하게 배치 고정돼, 피용접물로부터 반사된 레이저빔이 입사되는 카메라; 상기 레이저다이오드로부터 출사된 레이저빔을 피용접물의 용접부위에 직각주사되게 반사하는 레이저빔 반사경; 및 상기 피용접물로부터 반사된 레이저빔을 반사하여 상기 카메라로 입사시키며 기울기조절이 가능한 입사각조절경을 포함하는 용접선추적용 레이저비젼센서에 의하여 달성된다.

이하, 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2(a)도 및 제2(b)도는 본 고안에 따른 용접선추적용 레이저비젼센서를 나타낸 정면도 및 그 측면도이다. 본 센서(20)는 틀체(21)내에 평행하게 레이저다이오드(22)와 카메라(23)가 위치고정되어 있다. 이와 같이 센서(20)의 두 중요부품이 평행하게 제2(a)도에서 보는 것처럼 겹쳐서 설치되므로 센서(20)의 전체크기를 감소시켜 소형화할 수 있게 된다. 그리고, 레이저다이오드(22)의 상부측에는 레이저다이오드(22)에서 출사된 레이저빔을 피용접물(미도시)로 반사하는 레이저빔반사경(30)이 설치되어 있으며, 카메라(23)의 하방에는 입사각조절경(40)이 고정되어 있다. 이 입사각조절경(40)은 피용접물에서 반사된 레이빔의 카메라(23)로의 입사각을 조절할 수 있도록 그 기울기의 조절이 가능하게 되어 있다. 위에서 설명한 바와 같이 카메라(23)와 레이저다이오드(22)가 평행하게 위치하므로 카메라(23)의 중심은 레이저다이오드(22)의 중심과 불일치하며, 따라서 레이저다이오드(22)에서 출사된 빔들은 레이저빔반사경(30)과 입사각조절경(40)을 통해 굴절되어 카메라(23)로 입사하게 된다. 이와 같이 카메라(23)는 센서(20)에서 일측으로 편심되어 있지만, 그 시야는 입사각조절경(40)을 조절하여 항상 센서(20)의 중심에 위치하도록 조절된다. 미설명한 도면부호X는 측정점을 나타내고 있다.

제3(a)도 및 제3(b)도는 본 고안의 레이저비젼센서가 용접장치에 장착된 상태를 나타낸 도면이다.

로봇(50)에는 용접토치(60)를 파지하기 위한 토치홀더(51)가 장착되어 있다. 이 토치홀더(51)에는 용접토치(60)가 파지되며, 용접토치(60)의 끝단에는 피용접물을 향하여 용접와이어(61)가 돌출하고 있다. 본 레이저비젼센서(20)는 위의 토치홀더(51)에 장착되는 데, 이를 위해 센서(20)에는 고정대(24)가 그 틀체(21)의 상단부에 고정되어 있다. 이때, 센서(20)는 용접토치(60)에 최대한 밀접되도록 고정되어 로봇(50)과 토치(60)가 형성하는 여유공간내에 수용된다. 따라서, 용접토치(60)의 운용시 피용접물과 간섭되거나 충돌하는 등의 사고를 방지할 수 있어 로봇의 움직임을 자유롭게 할 수 있다. 도면에 도시한 점섬은 레이저빔의 경로를 표시한다.

이상 서술한 바와 같이, 본 고안은 피용접물의 레이저빔주사점이 용접토치끝단에서 외부로 이격되어 있으므로 용접광에 의한 노이즈의 우려를 없앨 수 있다. 또한, 본 센서가 로봇과 토치가 형성하는 여유공간내에 수용위치되므로 운용시 용접토치와 피용접물의 간섭을 배제할 수 있을 뿐더러, 로봇의 움직임에 전혀 지장을 주지 않는다. 그리고, 레이저를 주사하는 레이저다이오드와 카메라를 수평으로 인접하게 배치하여 센서를 소형화함은 물론 반사경들을 사용하여 분리각을 조절할 수 있으므로 분해능을 상승시켜 센서의 신뢰성과 정밀도를 향상한 잇점도 가지고 있다.

Claims (3)

1. 용접토치가 용접선을 따라 추적하여 용접선을 감지하는 용접선추적용 레이저비젼센서에 있어서, 틀체; 상기 틀체내에 경사지게 배치되어 상향으로 레이저빔을 출사하는 레이저다이오드; 상기 레이저다이오드로부터 출사된 레이저빔을 소정각도로 반사시켜 피용접물의 용접부위에 주사되도록 상기 틀체 상단측에 설치되는 레이저빔반사경; 상기 피용접물에 주사된 레이저 빔중 반사된 레이저 빔을 상기 카메라로 입사시키기 위한 입사각조절경; 및 상기 레이저다이오드와 평행하게 배치고정되고, 피용접물로부터 반사된 레이저빔을 입사시켜 소정의 용접선추적이 가능하게 하는 카메라를 포함하는 용접선추적용 레이저비젼센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 틀체의 상단에 상기 로봇과 토치사이를 연결하는 고정대를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용접선추적용 레이저비젼센서.
3. 제1항에 있어서, 상기 입사각조절경은 레이저 빔의 반사각에 적당하도록 기울기의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 용접선 추적용 레이저 비젼 센서.