KR20050044429A - 작업편들 상의 접합 영역의 평가 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

접합 영역의 합성된 이미지가 광 섹션 패턴과, 위치 상기 접합 영역의 위치 및 품질을 위한 그래이-레벨 이미지로 형성된다. 상기 그레이-레벨 이미지는 상기 접합 영역의 품질을 결정하기 위해 분석된다. 상술한 것들은 간단한 방법으로 상기 접합 영역의 위치 및 품질의 인식을 가능하게 한다.

Description

작업편들 상의 접합 영역의 평가 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR EVALUATION OF JOINTING REGIONS ON WORKPIECES}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 방법에 관한 것이며, 또한 청구범위 제 13 항의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다. 본 발명은 각각 청구범위 제 20 항 및 제 23 항에 따른 시임 트래킹(seam tracking) 방법 및 시임 트래킹 장치에 관한 것이다.
재료들이 서로 접합되는 경우, 특히, 용접 또는 접착 결합에 의해 접합되는 경우, 상기 접합부를 감지하는데 문제점이 발생한다. 이것은 양 점(spot) 접합부(점 용접, 점 결합) 및 선형 접합부(용접 시임, 접착 비드)의 경우에 그러하다. 감지는 상기 접합 공정 전후에 모두 발생할 수 있으며, 그리고 여기서는 한편으로 상기 위치의 확인, 다른 한편으로는, 상기 접합부의 상태 또는 품질의 확인을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 접합될 부분들이 서로 맞대어지는 작은 열효과 구역(빔 용접, 특히 레이저 빔 용접)을 갖는 용접 공정에서는, 상기 빔이 용접간에 상기 작업편 구성요소들 사이의 분리선을 정확하게 따를 수 있도록 하기 위해 상기 접합부의 위치를 감지하는 시임 트래킹 시스템이 요구된다. 특히, '테일러드 블랭크(tailored blanks)'(Platinen)를 형성하기 위해 서로 맞대어진 금속 박판을 용접하는 경우, 상기 구성요소들이 정확한 크기로 절단되고 상기 작업편들 사이의 간격이 매우 작거나 또는 존재하지 않는 경우에도, 상기 작업편들 사이의 분리선을 감지하는 매우 정확한 빔 트래킹을 가질 필요가 있다. 이것은 또한, 동일한 두께의 박판 금속 부품들이 서로 용접되는 경우에 보장될 필요가 있으며, 이에 따라, 상기 분리선에서 상이한 두께를 갖는 박판들이 서로 접합되는 경우에 발생하는 바와 같은 두께의 급등이 발생하지 않도록 한다. 또한, 상기 부품들의 가장자리 손상이 감지될 필요가 있는데, 이는 손상된 가장자리들 사이에서는 높은 품질의 용접 시임을 얻기가 불가능하기 때문이다.
상기 접합부의 평가는 또한 상기 접합 공정 후에 수행될 필요가 있다. 예를 들면, 용접 시임은 품질 및/또는 용접 결합의 존재에 대해서 평가되어야 한다. 성형된 부품들로 형성된 레이저 용접된 테일러드 블랭크, 및 또한 튜브들, 특히 박판 금속 부품들로부터 제조되고 하이드로포밍-소위 테일러드 튜브-을 위해 의도된 튜브들은 상기 용접 시임의 100% 검사되어야 한다.
높은 이동 속도 및 필드 조건들이 접촉없는 감지 시스템의 이용으로 귀결되었다. 이것들은 상기 언급된 조건들 하에서도 용접을 위한 상기 테일러드 블랭크의 가장자리를 신회할만하게 감지해야 하고, 상기 테일러드 블랭크의 잘못된 정렬 및 가장자리 품질을 감시해야 하며; 그리고 ISO 한계들을 초과하지 않도록 보장하기 위해 볼록부, 오목부 및 가장자리의 잘못된 정렬과 같은 기하학적 데이타들을 또한 측정해야 한다. 상기 시임의 품질이 보장될 수 있도록, 상기 기하학적 데이타들 이외에, 다공성, 미세 구멍 및 불완전한 침투력과 같은 국부적인 결함들이 또한 발견되어야 한다.
위치의 감지 동안에 상기 가장자리들을 식별하기 위해, 예를 들면, 레이저 빔과 같은 광선 빔이 상기 접합 라인을 가로질러 위치되며, 그것의 오프셋 또는 방향의 변화가 감지되는, 소위 광 섹션 방법(light section method)을 이용하는 것이 통상적이다. P. Dillinger, A. Horn, K.-H. Noffz 의 VDI 보고서 No. 1572, 2000, FPGA 프로세서에 의한 레이저 용접의 기하학적 고속 감지에서는, 레이저 광선이 상기 용접 시임을 가로질러 위치되고 CMOS 카메라에 의해 기록된다. 짧은 간격을 두고 광 섹션을 위치시키고 평가하기 위해, 500 Hz 의 스캐닝 주파수가 채용된다. 상기 레이저 광선을 위한 윈도우즈의 광학적인 검사는 입사 조명 하에서 그레이-레벨 이미지(grey-level image)로 수행되는데, 상기 이미지는 단지 스트립으로 제조되고, 이에 따라, 단지 16 Hz 의 스캐닝 주파수를 가지며, 언급한 바와 같이, 상기 광 섹션 공정의 조사로서 기능한다.
상기 용접 지점 전에 서로 맞대어진 부품들 사이의 분리선을 감지하기 위한 상업적으로 이용가능한 센서 시스템(TRUMPF TNS 시임 센싱 시스템, TRUMPF Lasertechnik GmbH)이 존재하는데, 이것은 광 섹션 프로젝터 및 CCD 카메라를 이용하며, 비디오 이미지가 재차 입사 조명하에서 기록된다. 상기 비디오 이미지는 광도 신호(brightness signal)와, 상기 맞대기 접합부의 위치를 결정하는 그것의 유도 신호에 따라 평가되는데, 이것은 또한 상기 광 섹션 방법에 의해 수행될 수 있다. 광택이 없는 작업편 표면을 위해, 상기 맞대기 접합부의 측면 위치가 그레이-레벨 이미지 평가에 의해 결정될 수 있고 잘못된 수직 정렬이 광 섹션 평가에 의해 감지될 수 있도록, 상기 입사 조명 이미지 및 광 섹션 프로젝션은 중첩되어야 한다. 마찬가지로 DE-A-4312241 호에는 상기 광 섹션 방법 및 2 차원 CCD 배열에 의해 얻은 이미지의 그레이-레벨 평가에 의한 위치 감지가 기술되는데, 광 섹션 및 그레이-레벨 평가가 간헐적으로 수행된다. 상기 접합 공정 후에, 용접 시임과 같은, 상기 접합부를 감지하기 위해 광 섹션 방법을 이용하는 것이 또한 공지된다.
본 발명의 구성은 이제 도면을 기초로 실시예에 의해 더욱 상세히 설명된다.
도 1 은 테일러드 블랭크를 용접하기 위한 레이저 용접 작업의 개략적인 모습을 도시하며;
도 2 는 바람직한 센서의 특성곡선을 도시하며;
도 3 은 상기 센서에 의해 엊은 이미지를 개략적으로 도시하고;
도 4 는 상기 용접 시임의 이미지의 2 개의 상이한 가공된 표시를 도시하며;그리고
도 5 는 상기 광 섹션 방법에 의해 감지도니 바와 같은 상기 용접 시임의 가로방향 프로파일을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 첫번째 기본적인 과제는 접합부들을 감지하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 도입부에 언급된 유형의 방법으로, 상기 접합부를 평가하기 위해 상기 그레이-레벨 이미지를 평가함에 의해 해결된다.
단지 위치 감지를 위한 것이 아니라 상기 접합부의 품질 검사를 위한 상기 그레이-레벨 이미지의 이러한 신규한 이용의 효과는 상기 접합부의 검사를 개선하는 것이다.
위치를 감지하는 경우, 상기 그레이-레벨 이미지는 가장자리 손상을 감지하고 상기 간격 너비를 측정하기 위해 평가될 수 있다. 그러나, 상기 방법은, 특히, 용접 시임의 평가를 위해, 상기 접합 공정 후에 이용되는 것이 바람직하다. 또한, 바람직한 것은, CMOS 센서 장치의 센서로서의 이용인데, 바람직하게는 단일 CMOS 센서로서의 이용이며, 이것은 낮은 조명 세기에서 대체로 선형인 특성을 가지며, 더 높은 조명 세기에서는 선형으로부터 벗어난 특성, 바람직하게는 곡선형 및 최대한 대수적인(logarithmic) 특성을 가지는데, 이는 그것의 조명, 바람직하게는 다크-필드 조명으로 상기 그레이-레벨 이미지의 기록을 상당히 개선시키기며, 상기 센서에 의한 광 섹션 방법의 광 패턴이 기록을 개선시키고, 그리고/또는 상기 평가에 있어서 이러한 이미지 요소들의 분리를 상당히 개선시키기 때문이다. 그레이-레벨 이미지 대신에, 또는 이에 추가적으로, 칼라 이미지가 기록될 수 있는데, 이는 상기 2 개의 광원의 상이한 파장으로 인한 추가적인 분리를 가능하게 한다. 용접 시임 품질의 평가는 예를 들면 윤곽선을 분석함에 의해 상기 이미지로부터 상기 용접 시임의 표면 구조의 특징을 감지함에 의해 수행된다. 특정한 특징의 부재는, 예를 들면 품질이 나쁘다는 의미로 해석된다.
본 발명의 또 다른 기본 과제는 접합부들을 평가하는 장치를 제공하는 것이다.
이것은 청구범위 제 13 항에 의한, 도입부에서 언급한 유형의 장치로서 해결된다.
이것은 상술한 바와 같은 장점을을 가져오며; 상기 바람직한 방법-변형례들에 상응하는 장치의 실시예가 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 기본 과제는 특히 상기 접합부가 형성되기 전, 즉, 상기 용접 빔을 안내하기 위해 상기 가장자리의 용접, 감지의 경우에, 상기 접합부의 위치의 감지를 개선 및 간단화하는 것이다.
이것은 청구범위 제 20 항 에 다른 방법 및 청구범위 제 23 항에 따른 장치에 의해 해결된다.
도 1 은 접합선(3)을 따라 서로 맞대어진 금속 박판(1 및 2)으로 구성된 테일러드 블랭크(Platine)의 용접을 개략적으로 도시한다. 상이한 두께 및/또는 상이한 재료 특성을 갖는 박판-금속 부품들(통상 편평함)이 단일 요소인, 상기 테일러드 블랭크(Platine)을 제조하기 위해 접합된다. 통상적으로 이러한 요소는 그 후에 예를 들면 자동차용 부품과 같은 부품으로 성형된다. 레이저빔 소스(5)로부터의 레이저 빔(6)은 상기 접합선(3)을 따라 안내되고, 상기 박판(1 및 2)을 서로 용접하며 그 뒤에 용접 시임(4)을 남긴다. 상기 레이저빔 소스(5)가 정적인 작업편에 걸쳐 이동하는지 또는 상기 작업편이 정적인 레이저를 가로질러 지나가는지 여부는 중요하지 않다. 상기 레이저빔 소스(5) 및 빔(6)이 상기 접합선 경로를 정확하기 따라가도록 제조될 수 있도록 하기 위하여 시임 감지 유닛(7)으로 상기 접합선(3)의 위치를 확인하는 것이 공지된다. 공지된 방법으로, 상기 접합선(3)의 경로는 도입부에서 기술한 바와 같이 상기 광 섹션 방법에 의해 감지된다. 따라서, 종래기술에 의한 것이던 본 발명에 따른 것이던 관계없이, 상기 유닛(7)은 상기 접합선(3)의 경로에 대체로 수직인 적어도 하나의 광선, 특히 레이저 광선을 형성하는 장치를 포함한다. 상기 광선의 경로는 상기 접합선이 확인될 수 있도록 카메라에 의해 기록된다. 이것은 원칙적으로 공지된 것이고 여기서는 더이상의 설명이 필요하지 않다. 상기 스캔된 영역은 도면에서 도면부호 8 로 표시되며, 일정한 축척에 의해 도시되지 않았으나; 상기 스캔된 영역은 8 ×8 mm 또는 10 ×10 mm 라고 말할 수 있다. 재차 상기 접합선(3)의 경로가 확인될 수 있도록 하기 위하여 상기 광선 영역에서 그레이-레벨 이미지를 추가적으로 기록하는 것이 그 자체로 또한 공지되어 있다. 상응하는 종래 기술은 도입부에서 언급되었다. 유닛(7)에 의해 얻어진 상기 이미지는 라인(12)에 의해 상기 평가 유닛 및 제어유닛(11)(이것들은 평가 및 제어를 위한 분리된 유닛일 수도 있다)에 전달되고, 상기 레이저 빔의 위치는 상기 접합부(3)의 정확한 트래킹을 위해 적절하게 제어된다.
용접후 상기 용접 시임(4)의 품질을 감지하기 위해서는, 볼록부, 오목부 및 가장자리의 잘못된 정렬과 같은 기하학적 데이타를 측정하도록 상기 광 섹션 방법을 이용하는 것이 통상적인 실무이다. 시임 검사 유닛(9)은 이러한 목적을 위해 제공된다. 이 유닛에 의해 스캔된 상기 영역은, 도면에 제시된 영역(10)으로서, 재차, 일정한 축척으로 도시되지 않으며, 다만 8 ×8 mm 또는 10 ×10 mm 로 말할 수 있다.
본 발명에 따르면, 특히, 상기 용접 시임(4)의 조사를 위해, 상기 광 섹션 방법이 사용될 뿐만 아니라, 그레이-레벨 이미지가 기록되고, 상기 그레이-레벨 이미지는 상기 용접 시임의 품질을 확인하기 위해 평가된다. 상기 그레이-레벨 이미지의 이러한 평가는 특히 다공성, 미세 구멍 및 불완전한 침투력과 같은 국부적인 결함들을 감지해야 한다. 상기 유닛(9)은 상기 용접 시임(4)을 가로방향으로 가로지르는 적어도 하나의 광선을 형성하도록 구성된다. 충분한 빛이 상기 유닛(9)에서 항상 상기 광선을 기록하는 상기 센서에 도달하고, 상이한 표면-반사 특성을 우세하게 만들도록 하기 위해, 상기 광선은 높은 광학적 출력(예를 들면, 좁은 라인 상의 50 mW 내지 100 mW 레이저 다이오드)을 갖는 광 섹션 레이저에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 상기 유닛(9) 내의 광선 센서는 CMOS 센서 또는 CMOS 카메라인 것이 바람직하다. 도 1 에 도시된 실시예에서와 같이, 스캔될 상기 접합부와 상기 유닛(9) 사이에 상대적인 운동이 존재한다고 가정하면, 상기 카메라 센서의 노출 시간은 상기 표면 영역에 걸쳐 평균화되는 상기 레이저 라인의 반사광에 대해 충분히 길어지는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로, 상기 3D 판독은 상기 레이저의 라인 너비 보다 더 큰 영역을 커버한다.
상기 레이저 상기 용접 시임을 가로질러서 상기 레이저 라인이 위치되는 곳과 같은 상기 용접 시임 상의 기본적으로 동일한 지점에서 상기 그레이-레벨 이미지를 기록하기 위해, 가능한 가장 짧은 플래시 조명이 형성되고; 상기 조명의 노출 시간은 상기 용접 시임(본 실시에에서는 상기 유닛(9)에 대해 움직임)의 모션-블러(motion-blur)를 1 픽셀 보다 더 작게 유지하기 위해 충분히 짧아져야 한다. 브라이트-필드 조명도 가능한 대안책이지만, 다크-필드 조명이 이용되는 것이 바람직하다. 재차, 상기 그레이-레벨 이미지를 기록하는 상기 센서는 CMOS 센서인 것이 바람직하며; 상기 레이저 라인을 기록하는 센서와 동일한 센서인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 용접 시임의 그레이-레벨 이미지 및 상기 레이저 라인의 이미지를 포함하는 이미지는 바람직하게는 단일 센서, 특히 CMOS 센서 또는 CMOS 카메라에 의해 짧은 간격을 가지고 기록된다. 샷(shots) 사이의 간격은 물체 필드들이 겹치도록, 다시 말해, 상기 시임의 방해되지 않는 적용범위가 보장되도록 선택된다.
상기 작업편들(1 및 2) 및 용접 시임(4), 그리고 상기 레이저 라인(20)을 나타내는 상응하는 사진이 도 3 에 도시된다. 도 1 은 상기 기록된 영역(10)을 개략적으로 도시하는데, 이것은 상기 도면에서 확대되고, 이것은 전형적으로 테일러드 블랭크의 레이저 용접에 대해서 10 ×10 mm 또는 8 ×8 mm 이다. 상기 테일러드 블랭크의 용접 품질 검사를 위해, 이미지들은 예를 들면 60 이미지/초로 기록된다. 상기 유닛(9) 또는 CMOS 카메라와 상기 용접 시임(4) 사이의 상대적인 운동은 예를 들면 500 mm/초일 수 있다. 상기 이미지 상의 레이저 섹션의 양호한 표시를 얻기 위해, 그리고, 상기 시임의 품질 평가를 위해 사용될 수 있는 양호한 품질의 그레이-레벨 이미지(이제 설명되는 바와 같이)를 얻기 위해, 상기 레이저 라인의 기록 및 상기 그레이-레벨 이미지의 기록은 상이한 센서 특성을 갖는 것이 바람직하다. 도 2 에는 x 축 상에 점선으로 표시된 상기 센서 상으로의 상기 빛의 입사 강도가 표시되고, 비트값으로서, y 축상에 점선으로, 상기 센서의 상응하는 응답, 즉, 센서 출력 신호가 표시된 바람직한 특성 곡선이 도시된다.
본 실시예에 있어서, 각각의 센서 출력 신호는 10 비트의 워드로 구성되는 것으로 가정된다. x 축의 영역 A 또는 a-b 구간 내의 상대적으로 낮은 조명 강도에 대해, 선형 특성치(16)가 제공되는 것을 볼 수 있다. 상기 그레이-레벨 이미지는 이러한 영역에서 기록되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 0 내지 1024 의 상기 10-비트 워드-값 범위 내의 0 내지 800 의 센서 출력 신호 범위 값에서, 높은 기동(dynamic)을 갖는 그래프를 얻을 수 있다. 상기 특성 곡선의 또 다른 범위(17), 또는 상기 조명 레벨 b 와 c 사이의 조명 강도 범위 B 에서는, 상기 센서 특성치는 바람직하게는 선형이 아니고 대수 곡선형(logarithmic)이다. 이것은, 상기 작업편 표면 및 용접 시임의 광도 또는 반사 특성이 크게 변동되는 경우에, 상기 레이저 라인은 여전히 감지될 수 있다는 것을 의미한다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 레이저 라인의 이미지는 상기 10-비트 워드의 801 내지 1024 범위에서 상기 센서에 의해 출력된다. 각각 상응하는 특성치들(16 및 17)을 가지며, 대체로 동일한 스캐닝 영역(10)을 커버하도록 상기 유닛(9) 내에 배열되는 2 개의 센서를 제공하는 것이 가능하다. 그러나, 바람직하게는, 상기 특성치 구간(16 및 17)으로 구성된 전체 특성곡선(18)에 있어서 단일 센서가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 센서는 시장에서 구입가능한, 스위스 8853 Lachen 의 Photonfocus AG 사의 타입 명칭 MV-D1024 CL80 이다. 따라서, 상기 그레이-레벨 이미지를 위한 상기 플래시 조명의 확산 반사가 상기 센서 응답의 더 낮은 선형 범위에 놓이도록 상기 센서의 특성곡선이 적응되며, 상기 조명은 다크-필드 조명인 것이 바람직하고; 상기 라인 레이저의 반사광은 더 높은 범위에 놓인다. 상기 센서의 특성들은 양 유형의 조명이 모두 조합되어 하나의 이미지 상에 위치될 수 있도록상기 센서들의 특성들이 이용될 수 있다. 단일 센서의 사용은 장비 및 작동장칙 비용, 그리고 또한 유지비를 감소시킨다. 상기 공간 요구조건 및 조립 비용 또한 2 개의 센서 부품을 갖는 경우 보다 현저하게 낮다. 그레이-레벨 이미지를 기록하는 센서 대신에, 또는 추가적으로, 칼라 센서가 또한 사용될 수도 있다. 이것은 또한 상기 빛의 파장의 분리를 통하여 3각 측량 레이저의 광선 이미지의 표시와 상기 시임의 다크-필드 조명의 이미지의 표시의 분리를 강화할 수 있다. 칼라 센서가 사용되는 경우, 상기 다크-필드 조명은 680nm 이하에 놓이고, 상기 라인 레이저는 상기 파장 이상에 놓이는 것이 바람직하다.
상기 센서에 의해 기록된 이미지는 이미지 평가 유닛(11)으로 안내된다. 이러한 단계에서, 상기 이미지는 예를 들면 도 3 과 같지만, 상기 평가 유닛(11)에 대해서는, 상기 이미지는 가시적인 ㅍ시로 나타나지 않고 단지 일련의 숫자들로 표시되어야 한다. 상기 유닛(11)에서는 8-비트 워드가 처리되도록 요소들이 배치될 수 있다. 상기 이미지의 그레이 레벨의 분리는 상기 10-비트 이미지에서 여전히 수행될 수 있고, 상기 데이타는 뒤이어 상응하는 테이블(look-up tables)에 의해 상기 8-비트 범위 0-200(상기 그레이-레벨 이미지에 대해) 및 200-255(상기 레이저 라인에 대해)로 해석될 수 있다.
상기 레이저 라인을 위해, 각각의 이미지는 종래 방식으로 평가된다. 상기 레이저 라인에 의해, 상기 시임의 가로방향 프로파일이 감지될 수 있고 도 5 에 도시된다. 이러한 가로방향 프로파일로부터, 예를 들면, 볼록부, 오목부 및 잘못된 가장자리 정렬과 같은 상기 시임의 기하학적 데이타가 공지된 방법으로 감지될 수 있다. ISO 한계가 이러한 값들에 대해 존재하며, 이러한 한계들과의 일치가 따라서 기록된다. 신규한 방식에서, 상기 유닛(9)에 의해 공급되는 고품질 그레이-레벨 이미지는 이제, 용접 품질이 이러한 이미지의 평가를 통하여 또한 평가될 수 있도록 한다. 이러한 목적을 위해, 상기 시임 구조의 윤곽은 상기 시임(4)을 묘사하는 상기 이미지-영역에서 특히 밝아지게 된다.
이것은 도 4 에서 도면부호 22 로 표시되는 시임-단편에 대해 도시되는데 이것은 상기 시임 구조가 동적인 이진화(binarization) 후에 밝아지는 공정 단계를 표시한다. 영역 21 에 의해 표시되는 추가적인 공정 단계에서, 상기 동적으로 이진화된 시임 영역은 골격화된다. 상기 시임 구조의 윤곽선은 유지된다.
공지된 이미지-처리 프로그램이 이러한 공정 단계들을 위해 존재한다. Canada, Quebec, St.Laurent 지방에 있고, 이전에 Logical Vision 으로 알려져 있으며, 현재는 Coreco Imaging 로 알려져있는 회사의 WIT 라는 명칭을 가진 공지된 프로그램이 바람직하다. 사용된 버전은 5.3 이다.
적합한 이미지 처리에 의해, 다공성 및 미세 구멍 그리고 불완전한 침투력 등과 같은 국부적인 결함들이 감지될 수 있다. 이것을 수행하는 한가지 방법은 상기 영역(21 또는 22)에서와 같이 감지된 상기 구조들을 우수한 품질의 용접 시임의 공지된 패턴들과 비교하는 것이다. 추가적이거나 또는 대안적인 가능성은 상기 유닛(11)이 윤곽선의 존재, 그것들의 배향 또는 상기 시임의 길이방향으로부터의 각 편차, 및/또는 그것들의 길이에 대해 검사하는 것이다. 이러한 방법으로, 그레이-레벨 이미지를 기초로 상기 시임의 품질을 검사하는 것이 가능해진다.
칼라 이미지가 기록되는 경우, 파장에 의한 상기 레이저 라인의 분리 후에 그레이-레벨 이미지가 다시 나타난다. 상술된 용접 품질 평가 방법은 동일하게 유지된다.
본 발명은 테일러드 블랭크의 용접에서 만들어진 용접 시임을 참조로 기술되었지만, 이러한 적용예만 국한되는 것은 아니다. 일반적인 접합부들의 품질은 이러한 방법으로 검사될 수 있다. 예를 들어, 점 용접부, 또는 접착 비드가 이렇게 검사될 수 있다.
본 발명은 또한 가장자리 트래킹 유닛(7)을 가지고 이용될 수도 있다. 유닛(9)에 대해 기술된 모든 구성들은 또한 상기 유닛(7)에 대해 규정되고 채택된다.
특히, 상기 조명 및 이미지 기록은 상기 유닛(9)에 대해 기술된 바와 같이 수행되는 것이 바람직하다. 상기 광선 평가는 상기 가장자리 감지 및 두께의 급등 감시를 충족시킨다. 제로(zero) 간격 및 두께의 제로 급등 조건 하에서의 상기 가장자리의 감지 및 간격 폭의 측정은 상기 그레이-레벨 이미지 평가에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 여기서 또한, 선형 및 대수형 특성곡선을 갖는 바람직한 센서 구조 및 바람직한 타입의 조명은, 높은 물체-속도에도 불구하고, 종래기술에서는 볼 수 없었던, 높은 해상도, 넓은 물체 필드, 및 넓은 동적 범위를 제공한다. 마찬가지로 상기 유닛(7)은 상기 유닛(9)에 대한 라인(14)에 대응하는 라인(12)를 통하여 상기 이미지 평가 유닛(11)에 연결된다. 이 경우, 상기 유닛(7)의 목적을 달성하기 위해, 상기 레이저원(5)가 상기 라인(13)을 통하여 상기 유닛(11)에 의해 제어 및/또는 안내되고, 이에 따라, 레이저 빔에 의한 용접이 상기 접합 라인(3)의 정확한 위치에서 수행된다.
위치의 감지 이외에, 상기 유닛(7)은 가장자리 손상을 감지할 수도 있으며, 상기 유닛(9)에 대해 기술된 바와 같이, 상기 접합 공정 전에 상기 접합부의 품질의 평가를 수행할 수도 있다. 상기 접합부가 접착 비드인 경우, 위치 감지 및 품질은 마찬가지로 상기 접합 공정 전에 상기 유닛(7)에 상응하는 유닛에 의해(또는 2 개의 유닛에 의해 개별적으로) 수행된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법 및 장치에 이용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 접합부의 3차원 경로를 감지하기 위해 적어도 하나의 광선이 광 섹션 방법에 의해 기록되고, 상기 접합부의 그레이-레벨 이미지가 또한 기록되는, 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법에 있어서,
    상기 그레이-레벨 이미지는 상기 접합부의 품질을 평가하도록 평가되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 섹션 방법의 적어도 하나의 광선 및 상기 그레이-레벨 이미지는 1 개의 이미지로서 함께 기록되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광 섹션 방법의 적어도 하나의 광선(특히 레이저에 의해 형성된)을 포함하는 상기 기록은 비선형, 특히 대수적인 센서 특성곡선에 의해 형성되고, 상기 그레이-레벨 이미지는 대체로 선형 특성곡선을 갖는 센서에 의해 기록되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 대체로 선형인 특성곡선은 상기 비선형 특성곡선의 조명 강도 이하의 조명 강도 범위에 있는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    단일 센서, 특히 CMOS 센서가 제공되며, 이것은 선형 및 비선형 특성곡선 구간을 모두 갖는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    작업편과 기록 장치 사이의 상대적인 운동 조건들 하에서, 상기 그레이-레벨 이미지를 위한 플래시 조명 장치에 의한 노출 시간은 1 픽셀 보다 작은 모션-블러를 유지하기에 충분하게 짧아지는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    작업편과 기록 장치 사이의 상대적인 운동 조건들 하에서, 상기 그레이-레벨 이미지를 위한 플래시 조명 장치에 의한 노출 시간은 1 픽셀 보다 작은 모션-블러를 유지하기에 충분하게 짧지는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 그레이-레벨 이미지 대신에, 또는 이에 추가적으로 칼라 이미지가 기록되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  9. 상기 테일러드 블랭크의 용접에 있어서의 가장자리 결합을 평가하기 위한 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법의 이용.
  10. 상기 테일러드 블랭크의 용접에 있어서 용접 시임 품질을 평가하기 위해 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 다른 방법의 이용.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 용접 시임의 구조의 윤곽은 밝아지고 검사되는 것을 특징으로 하는 이용.
  12. 점 용접 또는 접착 비드를 평가하기 위해 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법의 이용.
  13. 광선 프로젝션 유닛과, 상기 광선 및 그레이 레벨 이미지를 기록하기 위한 기록 유닛과, 상기 광선 및 그레이-레벨 유닛을 위한 평가 이미지 평가 유닛을 갖는 작업편들 사이의 접합부를 감지하기 위한 장치에 있어서,
    상기 이미지 평가 유닛은 상기 그레이-레벨 이미지로부터 상기 접합부의 품질 특징을 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기록 유닛은 이미지를 기록하도록 구성되며, 여기서 상기 광선 및 그레이-레벨 이미지가 함께 기록되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 기록 유닛은 상기 광선에 대한 선형, 특히 대수형 센서 특성곡선을 가지며 상기 그레이-레벨 이미지에 대해서는 대체로 선형 특성곡선을 가지는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기록 유닛은 센서, 특히 단일 센서, 그리고 특히 CMOS 센서를 구비하며, 이것은 대체로 선형 특성곡선 구간 및 비선형 특성곡선 구간을 가지며, 상기 대체로 선형인 특성곡선 구간은 상기 센서의 낮은 조명 감도 범위에 놓여있는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    플래시 조명 유닛은 상기 그레이-레벨 이미지의 기록을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 이미지 평가 유닛은 상기 그레이-레벨 이미지에서 상기 접합부 영역의 윤곽을 밝게하고 평가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  19. 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기록 유닛은 상기 그레이-레벨 이미지에 추가적으로, 또는 그 대신에 칼라 이미지를 기록하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  20. 접합부의 3 차원 경로를 감지하기 위해 광 섹션 방법에 의해 적어도 하나의 광선이 기록되고 상기 접합부의 그레이-레벨 이미지가 또한 기록되며, 상기 접합부를 제조하는 용접 빔을 제어하기 위해, 작업편들이 접합되기 전에 상기 작업편들 사이의 접합부를 감지하기 위한, 특히 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 광 섹션 방법의 적어도 하나의 광선(특히 레이저에 의해 형성된)의 기록은 비선형, 특히 대수적인 센서 특성공선에 의해 형성되고, 상기 그레이-레벨 이미지는 대체로 선형 특성곡선으로 센서에 의해 기록되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 대체로 선형인 특성곡선은 상기 비선형 특성곡선의 조명 강도 이하의 조명 강도 범위에 놓이는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    단일 센서, 특히 CMOS 센서가 제공되고, 이것은 선형 및 비선형 특성곡선 구간을 모두 갖는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 방법.
  23. 광선 프로젝션 유닛과, 상기 광선 및 그레이-레벨 이미지를 기록하기 위한 기록 유닛을 포함하며, 그리고 상기 광선 및 그레이-레벨 이미지를 위한 이미지 평가 유닛을 구비하는, 특히 제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 하나의 항에 따른 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치에 있어서,
    상기 기록 유닛은 상기 광선에 대해 비선형, 특히 대수적인 센서 특성곡선을 가지며, 상기 그레이-레벨 이미지에 대해서는 대체로 선형 특성곡선을 갖는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 기록 유닛은 센서, 특히 단일 센서, 그리고 특히 CMOS 센서를 구비하며, 이것은 대체로 선형 특성곡선 구간 및 비선형 특성곡선 구간을 가지며, 상기 대체로 선형인 특성곡선 구간은 상기 센서의 낮은 조명 감도 범위에 놓여있는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    플래시 조명 유닛이 상기 그레이-레벨 이미지의 기록을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 작업편들 사이의 접합부를 감지하는 장치.
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