KR200380203Y1 - 엘앤지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엘앤지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템에 관한 것으로, 그 목적은 명확한 영상을 획득할 수 있는 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템을 제공하는데 있다.

이를 위한 본 고안에 따른 엘앤지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템에 의하면, 용접부의 결함을 검사하는 검사 비전시스템에 있어서, 상기 검사 비전시스템은 가시광선의 파장을 벗어난 광원을 용접부에 조사한 후 상기 용접부에 의해 반사되도록 하는 조사시스템과, 상기 용접부의 수직방향 상측에 위치하면서, 상기 조사시스템에 의해서 조사되며, 반사된 광원을 수광하여 가시광선을 차단하는 차단필터와, 상기 차단필터를 내부에 장착시켜 수광된 광원을 센싱하고, 센싱된 영상을 전송하는 CCD카메라로 되어 있다. 이러한 구성으로 용접부의 검사에 있어서 불필요한 외부 조명 요소의 영향을 완전히 제거하여 조명의 균일성을 확보할 수 있고, 이로 인해 더욱 명확한 용접부의 영상을 획득할 수 있어 용접 신뢰성이 월등하게 향상되는 작용효과가 있다.

Description

엘앤지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템{WELD ZONE PROSECUTING VISION SYSTEM FOR LNGC MEMBRANE}

본 고안은 엘앤지씨 멤브레인(LNGC MEMBRANE) 용접부 검사 비전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접부 검사시 영향을 줄 수 있는 외적인 환경요인을 배제시키므로써, 정밀하게 용접부를 검사하는 검사 비전시스템에 관한 것이다.

일반적으로 엘엔지씨 멤브레인의 용접부는 ±0.1㎜ 이하의 공차를 요구하는 매우 정밀한 부위이다.

이러한 용접부를 검사하기 위해서 통상적으로 적용되는 검사방법은 검수자와 피검수자가 용접선을 일일이 추적하면서 검사 전용도구를 통해 육안으로 검사함이 일반적이었다.

이러한 검사방법은 검수자의 경험치에 따라 검사 결과가 차이가 나고, 특히 검수자의 주관적 판단요소가 매우 강하게 작용하여 검사 결과에 있어서 실제 용접상태와 차이가 날 수 있는 위험을 내포하고 있었다.

공지의 예로서, 상술한 단점을 극복하기 위하여 도시하지는 않았으나, 비파괴 검사의 일종인 비전시스템을 적용하여 용접부를 검사하는 방법이 다양하게 개시되고 있다.

이러한 비전시스템은, 일반적으로 용접부를 촬영하는 씨씨디 카메라(이하 "CCD카메라"라 한다)와 용접부에 광원을 조사하기 위한 광학, 조명시스템으로 구성되어, 특히 용접검사를 위하여 용접선을 추적하는 이송자동화장치에 장착되어 사용된다.

이는 용접부에 강한 광원을 조사시키면 나타나는 용접부의 명암 차이로 각종 용접상태를 확인한다.

그러나, 멤브레인의 재질은 스테인레스, 알루미늄, 니켈 등의 합금으로 이루어져 빛 반사하는 특성으로 주변의 가시광선을 강하게 반사할 뿐만 아니라, 광학 또는 조명시스템에 의해서 조사되는 광원에 의해서도 조사된 광원이 반사되어 좋은 품질의 영상을 촬영할 수 없는 단점이 발생되었다.

결국, 위와 같은 가시광선과 조명시스템의 광원에 의하여 CCD카메라는 명확한 영상을 획득할 수 없어, 검사의 신뢰성이 떨어지는 치명적인 문제점이 발생하였다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 명확한 영상을 획득할 수 있는 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템을 제공하는데 있다.

하나의 바람직한 실시 양태에 있어서 본 고안에 따른 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템은, 전술한 문제를 모두 해소하고, 외부의 가시광 영향을 차단시켜 더욱 명확한 영상을 획득할 수 있도록 한다.

본 고안의 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템에 있어서는, 주변에 산재해 있는 각종 조명 요소들에 의한 멤브레인 표면에서의 반사를 제거하고 적용된 조명에 의한 반사만을 이용하여 양질의 영상을 획득하고, 이러한 영상을 이용하여 검사공정을 수행한다.

따라서, 본 고안의 목적은 외부의 환경에 대한 간섭을 배제시켜 비전시스템에 적용된 조명의 균일성을 확보할 수 있어, 보다 완벽한 용접부 검사의 신뢰성을 구축하고자 한다.

본 고안의 다른 목적은 외부 조명의 영향을 배제하기 위한 기구적 장치를 설치하지 않고 통상의 조명 시스템을 대체할 수 있는 경량의 조사장치를 제공하여 이송자동화장치의 중량을 줄여 이송자동화장치의 사용 수명 연장을 유도하도록 한다.

본 고안의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 되고, 본 고안의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 실시예는 본 고안의 범주를 제한하는 것이 아니다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 용접부의 결함을 검사하는 검사 비전시스템에 있어서, 상기 비전시스템은 가시광선의 파장을 벗어난 광원을 용접부에 조사한 후 상기 용접부에 의해 반사되도록 하는 조사시스템과, 상기 조사시스템에 의해서 조사되고 반사된 광원을 수광하며 가시광선을 차단하는 차단필터와, 상기 차단필터를 내부에 장착시켜 수광된 광원을 센싱하고 전송하는 CCD카메라로 구성되므로서 달성된다.

상기 조사시스템에 적용된 광원은 자외선 내지 적외선 중 어느 하나로 선택된 광원램프가 적용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 CCD카메라에는 자외선 내지 적외선을 센싱하는 감광센서가 장착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저, 도면에 걸쳐 기능적으로 동일하거나, 유사한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.

도 1은 본 고안에 따른 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템이 용접부를 검사하도록 설치된 것을 개략적으로 보인 것이고, 도 2는 본 고안에 적용된 CCD카메라의 구성을 개략적으로 보인 것이다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템은 용접부의 결함을 검사하는 검사 비전시스템에 있어서, 상기 비전시스템은 가시광선의 파장을 벗어난 광원을 용접부(10)에 조사한 후 상기 용접부(10)에 의해 반사되도록 하는 조사시스템(20)과, 상기 조사시스템(20)에 의해서 조사되고 반사된 광원을 수광하며 가시광선을 차단하는 차단필터(30)와, 상기 차단필터(30)를 내부에 장착시켜 수광된 광원을 센싱하고 센싱된 영상을 전송하는 CCD카메라(40)로 구성되므로서 달성된다.

본 고안에 따른 검사 비전시스템에 의해서 검사되는 용접부(10)는 통상적으로 용접부재(12)와 용접비드(14)를 포함하고 있으며, 특히 후술하는 CCD카메라(40)의 촬영 영역에 의해서 한정되는 범위를 의미한다.

전술한 바와같이, 본 고안이 적용되는 용접부재(12)는 엘엔지(LNG)를 저장하기 위한 파형부재인 멤브레인이나, 이것은 본 고안에 따른 일실시예에 불과하고, 다양한 재질이 적용될 수 있음은 당연하다.

이러한 용접부재(12)와 용접비드(14)의 상태를 검사하는 검사 비전시스템은 도시하지는 않았으나 본 출원인에 의해서 출원된 특허출원번호 2003-003505에서 개시되고, 클레임된 용접상태를 검사하기 위한 자동이송장치에 장착됨이 바람직하나, 본 고안은 이에 한정되지 않고 다양한 자동이송장치 특히 벽면주행용 이동로봇 등에도 적용될 수도 있다.

계속하여, 위와 같은 자동이송장치에는 본 고안에 따른 검사 비전시스템을 구성하는 조사시스템(20)과 CCD카메라(40)가 장착되는 베이스(2)와, 베이스(2)에 고정되는 지지부재(4)가 설치되어 있다.

베이스(2)는 자동이송장치에 설치되어 있고, 특히 전술한 CCD카메라(40)가 용접부(10)를 촬영할 수 있도록 수직방향으로 설치되나 이는 본 고안을 설명하기 위한 일실시예에 불과하고 다양하게 변경시켜 설치될 수 있다.

지지부재(4)는 베이스(2)의 단부에 일체로 형성되어 있고, 본 고안에 따른 조사시스템(20)이 설치된다.

이러한 베이스(2)와 지지부재(4)는 자동이송장치에 종속되어 연동되고, 연동에 이끌리어 조사시스템(20)과 CCD카메라(40) 역시 동일한 방향으로 이동된다.

본 고안에 따른 조사시스템(20)은 가시광선의 파장을 벗어난 광원을 용접부(10)에 조사하는 역할로서, 본 고안의 일실시예에서는 용접부(10)를 중심으로 이격 배치시킨 후 용접부(10)보다 상측에 설치하여 동시에 용접부(10)의 양측을 조사한다.

또한, 조사시스템(20)에 적용된 광원은 자외선 내지 적외선 중 어느 하나로 선택된 광원램프(22)가 적용되는 것이 바람직하고, 그 이유는 작동의 설명에서 상술한다.

한편, 차단필터(30)는 조사시스템(20)에 의해서 조사되고 용접부(10)의 표면에 의해 반사된 광원을 수광하면서 가시광선을 차단하는 역할을 수행한다.

이러한 차단필터(30)는, 용접부(10)에 수직방향으로 설치되는 CCD카메라(40)의 렌즈부에 설치되어 있다.

CCD카메라(40)는 차단필터(30)를 통해 수광 후 선택되어진 광원을 센싱하고 영상을 획득하여 용접부(10)의 이미지 전송하는 역할을 수행한다.

특히, CCD카메라(40)에는 감광센서(42)가 설치되어 있어 수광된 광원을 빛으로 인식한 후 명암 이미지로 용접부(10)의 영상을 구성한다.

따라서, 본 고안은 위와 같은 구성을 통해 용접부(10)에 다양하게 조사되는 불필요한 광원, 즉 노이즈를 차단시키고 용접부(10)의 상태를 명확하게 이미지화 시킬 수 있도록 하고, 그와 같은 작동을 제공하는 것이다.

다음에는 본 고안에 따른 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템의 작동과정 및 이에 따른 효과를 상세히 설명한다.

먼저, 미도시된 자동이송장치에 장착된 베이스(2)와 지지부재(4)가 자동이송장치의 동작에 연동되어 용접부(10)의 상측을 이동한 후 검사하고자 하는 부위에서 멈춘다.

한편, 베이스(2)와 지지부재(4)에는 본 고안에 따른 조사시스템(20)과 CCD카메라(40)가 장착되어 있다.

조사시스템(20)은 용접부(10)의 용접부재(12)와 용접비드(14)를 양측에서 조사시키도록 광원램프(22)가 장착되어 있고, 작동명령을 기다린다.

이때, 전원이 인가된 광원램프(22)는 용접부(10)로 광원을 조사하게되고, 동시에 용접부(10)는 특유의 재질에 의해서 조사된 광원을 즉시 반사하게된다.

조사시스템(20)에 의한 광원은 전술한 구성에서 설명한 바와같이, 자외선, 적외선이 적용된다는 것을 알 수 있으나, 용접현장에 존재하는 가시광선 역시, 용접부(10)를 통해 반사된다.

이렇게 반사된 가시광선을 차단하기란 매우 어려우며 용접현장, 특히 이동하는 검사 비전시스템에서는 더욱 불가하다는 것을 알 수 있고, 또한 전술한 가시광선은 CCD카메라(40)로 수광되어 영상 정보의 왜곡을 유발시키게 된다.

그러나, 본 고안에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 CCD카메라(40) 내부에 차단필터(30)를 설치시켜 가시광선을 차단함과 동시에 용접부(10)에서 반사되는 광원(자외선, 적외선)과 조사시스템(20)에서 조사되는 광원(자외선, 적외선)을 투과시킨다.

이 차단필터(30)는 위와같이 선택적으로 광원을 투과시켜 CCD카메라(40)의 감광센서(42)로 인도하고, 감광센서는 투과된 광원을 센싱하여 영상전송부(44)가 전송한다.

따라서, 비록 자연계에 존재하는 가시광선이 용접부(10)를 통해 반사되도라도 차단필터(30)에 의해서 차단되어 CCD카메라(40)에는 순수한 자외선 또는 적외선인 광원만 센싱되어 이에 따른 용접부(10)의 명암이 확실하게 구분되어 균일한 영상을 얻을 수 있다.

결국, 전기 설명으로부터 명확해지듯이, 이 고안은 선택적으로 투과, 센싱할 수 있는 검사 비전시스템을 제공하여 고도로 균일한 영상을 획득한 다음, 각종 용접상태(비드폭, 비드피치, 아크 스트라이크등)를 파악할 수 있어, 용접검사를 완전하게 이루어지도록 할 수 있으며, 이로 인해 용접부 검사의 신뢰성이 향상된다.

본 고안은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 고안의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로서, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 고안의 범위 내의 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템에 의하면, 용접부(10)의 검사에 있어서 불필요한 요소의 영향을 완전히 제거하여 조명의 균일성을 확보할 수 있다. 이로 인해 더욱 명확한 용접부의 영상을 획득할 수 있어 용접부 검사의 신뢰성이 월등하게 향상되는 작용효과가 있고, 나아가 자연계에 존재하는 가시광선 등의 불필요한 광원을 차단하기 위한 여러가지 장치 등을 설치할 필요가 없어 자동이송장치에 무게를 줄일 수 있는 장점도 발생한다.

도 1은 본 고안에 따른 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템의 개략설치도.

도 2는 본 고안에 적용된 CCD카메라의 개략구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

2: 베이스 4: 지지부재

10: 용접부 12: 용접부재

14: 용접비드 20: 조사시스템

22: 광원램프 30: 차단필터

40: CCD카메라 44: 영상전송부

Claims (2)

1. 용접부(10)의 결함을 검사하는 검사 비전시스템에 있어서, 상기 검사 비전시스템은 가시광선의 파장을 벗어난 광원을 상기 용접부(10)에 조사한 후 상기 용접부(10)의 표면에서 반사되도록 하는 조사시스템(20)과, 상기 용접부(10)의 수직방향 상측에 위치하면서, 상기 조사시스템(20)에 의해서 조사되며, 반사된 광원을 수광하여 가시광선을 차단하는 차단필터(30)와, 상기 차단필터(30)를 내부에 장착시켜 수광된 광원을 센싱하고, 센싱된 광원을 처리하여 영상을 전송하는 CCD카메라(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 조사시스템(20)에 적용된 광원은 자외선 내지 적외선 중 어느 하나로 선택된 광원램프(22)에 의해 조사되는 것을 특징으로 하는 엘엔지씨 멤브레인 용접부 검사 비전시스템.