KR20050070348A - The automatic welding system using laser vision sensor - Google Patents

The automatic welding system using laser vision sensor Download PDF

Info

Publication number
KR20050070348A
KR20050070348A KR1020030099770A KR20030099770A KR20050070348A KR 20050070348 A KR20050070348 A KR 20050070348A KR 1020030099770 A KR1020030099770 A KR 1020030099770A KR 20030099770 A KR20030099770 A KR 20030099770A KR 20050070348 A KR20050070348 A KR 20050070348A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
welding
vision sensor
laser vision
narrow
torch
Prior art date
Application number
KR1020030099770A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100543316B1 (en
Inventor
김대중
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020030099770A priority Critical patent/KR100543316B1/en
Publication of KR20050070348A publication Critical patent/KR20050070348A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100543316B1 publication Critical patent/KR100543316B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/126Controlling the spatial relationship between the work and the gas torch

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명은 대형 압력용기 제작에 적용되는 SAW(Submerged Arc Welding) 협개선(Narrow Gap) 용접공정을 자동으로 수행할 수 있도록 한 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic welding system using a laser vision sensor to automatically perform a submerged arc welding (SAW) narrow gap welding process applied to a large pressure vessel manufacturing.

본 발명은 후판 다층 협개선 용접 적용시 수동방식이나 기계식 센서 적용에 의한 용접 자동화의 한계를 극복하기 위하여 레이저 비전센서와 조합된 용접 제어기구를 적용함으로써, 후판 협개선에 따른 용접 조인트의 형상 관측 곤란부 해소와 불규칙한 용접선과 이송에 의한 밀림으로 인한 용접선 변화에 대한 추적을 자동으로 실시간 정확히 수행할 수 있으며, 이 결과를 이용하여 용접부 형상 변화에 따른 용접조건을 제어함으로써 자동 연속 용접이 가능하여 품질 향상과 균일한 용접이 수행되고 용접 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.The present invention is difficult to observe the shape of the weld joint according to the thick plate narrow improvement by applying a welding control mechanism combined with a laser vision sensor in order to overcome the limitation of welding automation by manual or mechanical sensors when applying the thick plate narrow narrow welding. It can automatically and accurately track the welding line change due to the elimination of parts and irregular welding line and the sliding by the transfer, and by using this result, the automatic continuous welding is possible by controlling the welding condition according to the change of the welding part. And uniform welding can be performed and welding productivity can be improved.

Description

레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템{The Automatic Welding System Using Laser Vision Sensor}The Automatic Welding System Using Laser Vision Sensor

본 발명은 자동 용접 시스템에 관한 것으로, 특히 대형 압력용기 제작에 적용되는 SAW(Submerged Arc Welding) 협개선(Narrow Gap) 용접공정을 자동으로 수행할 수 있도록 한 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic welding system, and more particularly, to an automatic welding system using a laser vision sensor that can automatically perform a submerged arc welding (SAW) narrow gap welding process applied to a large pressure vessel. will be.

일반적으로, 대형 베셀(Vessel) 및 탱크(Tank)의 용접은 크게 용접부 방향에 따라 길이방향 용접과 원주방향 용접으로 구분되며, 용접개선의 형상은 일반 개선과 협개선으로 나누어지는데, 최근에 적용 용접물 두께가 증가함에 따라 일반 용접 개선보다는 협개선 개선형상에 SAW(Submerged Arc Welding) 용접 공정이 수행되고 있다.In general, the welding of large vessels and tanks is divided into longitudinal welding and circumferential welding according to the direction of the weld, and the shape of welding improvement is divided into general improvement and narrowing. As the thickness increases, a submerged arc welding (SAW) welding process is performed on a narrow line improvement rather than a general welding improvement.

여기서, 협개선 용접은 일반 개선 용접에 비해 용착량이 현저히 적음으로 작업속도가 빠르고, 용접 입열량이 적어 용접열에 의한 용접물의 열변형 및 조직변화를 최소화할 수 있어 용접 생산성과 용접품질이 뛰어난 방법이다.Here, the narrow-impedance welding has a much smaller welding amount than the general improved welding, and thus, the work speed is fast, and the heat input of the welding is small, so that the heat deformation and structure change of the weld due to the welding heat can be minimized. .

그러나, 협개선에 따른 용접 구동부 정밀제어와 작업자의 상시 관찰 등이 필요하여 용접공정 자동화에 애로사항이 되고 있다.However, the precise control of the welding drive unit and the constant observation of the operator are required due to the improvement of the welding, which is a problem in the automation of the welding process.

즉, 종래의 SAW 협개선 용접은 숙련된 작업자에 의존하는 수동이나 기계식 센서를 이용하여 용접선 추적 관찰 및 용접제어 등의 용접작업을 수행하고 있으며, 자동화 용접에서는 기계식이나 접촉식 센서를 이용한 용접선 추적 자동화가 이루어지고 있으나 추적부 주위환경에 민감하고 추적 신뢰성 한계로 적용성이 저하하여 이를 극복하는 대체 기술이 요구되고 있다.In other words, the conventional SAW narrow-impedance welding performs welding operations such as welding line follow-up observation and welding control by using manual or mechanical sensors that depend on skilled workers.In automated welding, welding line tracking automation using mechanical or contact sensors is performed. However, it is sensitive to the environment around the tracking unit and its applicability is lowered due to the limitation of tracking reliability.

그리고, 레이저 비전센서는 레이저 카메라를 이용하여 비접촉식으로 3차원 화상데이타를 얻을 수 있는 시각 센서장치이며, 자동화 공정 장치에 사용될 수 있는 단위 기능성 부품이다.In addition, the laser vision sensor is a visual sensor device capable of obtaining three-dimensional image data in a non-contact manner using a laser camera, and is a unit functional component that can be used in an automated process apparatus.

또한, 레이저를 사용하기 때문에 광의 집중도가 높아 잡음(Noise)에 강하고 용접시 발생하는 아크와도 서로 파장이 다르기 때문에 아크 빛 속에서도 완벽하게 화상을 포착할 수 있는 장점이 있다. 토치의 전방에 위치하여 용접하고자 하는 용접부위 형상을 미리 포착하여 용접선을 추적하고 용접 조인트의 갭(Gap)의 크기에 따른 용접조건을 제어할 수 있는 정보를 제공할 수 있으며, 조립부재의 조립상태 검사나 용접후 비드의 형상을 측정하여 용접 상태를 검사하는 곳에 사용할 수 있다.In addition, since the concentration of light is high because the laser is used, the wavelength is different from the arc generated at the time of welding, and the arc can be perfectly captured even in the arc light. Located in front of the torch, the shape of the welding part to be welded can be captured in advance to track the weld line and provide information for controlling the welding condition according to the size of the gap of the weld joint. It can be used for inspection of weld condition by measuring bead shape after inspection or welding.

최근 레이저 비전센서를 이용한 용접선 추적이 연구되고 있으나, 이는 센서 자체 측정방법 및 운용 알고리즘 개발에 대한 연구가 이루고지고 있는 실정이므로 실제 후판 용접물에 대한 실용적 용접 자동화 시스템 구성으로는 이루어지지 않고 있다는 문제점이 있다.Recently, the welding seam tracking using the laser vision sensor has been studied, but since the research on the sensor self-measurement method and operation algorithm development is being conducted, there is a problem that the practical welding automation system for the heavy plate weldment is not made. .

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 후판 다층 협개선 용접 적용시 수동방식이나 기계식 센서 적용에 의한 용접 자동화의 한계를 극복하기 위하여 레이저 비전센서와 조합된 용접 제어기구를 적용함으로써, 후판 협개선에 따른 용접 조인트의 형상 관측 곤란부 해소와 불규칙한 용접선과 이송에 의한 밀림으로 인한 용접선 변화에 대한 추적을 자동으로 실시간 정확히 수행할 수 있는 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the problems as described above, the object of the welding control mechanism combined with a laser vision sensor in order to overcome the limitations of welding automation by manual or mechanical sensor application when applying a thick plate multi-layer narrow line welding application. By applying, it provides automatic welding system using laser vision sensor that can solve the difficulty of observing the shape of weld joint according to thick plate narrowing and automatically track the change of welding line due to irregular welding line and push by transfer. It is.

본 발명의 다른 목적은, 용접부 형상 변화에 따른 용접조건을 제어함으로써 자동 연속 용접이 가능하여 품질 향상과 균일한 용접이 수행되고 용접 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다. Another object of the present invention is to enable automatic continuous welding by controlling the welding conditions according to the shape change of the welded portion so that quality improvement and uniform welding can be performed and welding productivity can be improved.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 용접 토치 전면에 일체형으로 고정되어, 협개선 용접 조인트의 화상 정보를 측정하여 상기 협개선 용접 조인트의 하부 중심점(Gap Center Point)으로 토치를 수형/수직 방향으로 제어하여 정위치시키고, 자동 용접선을 추적하여 소정의 제어신호를 출력해서 용접기의 적정 용접변수를 제어하는 레이저 비전센서와; 상기 레이저 비전센서에 의한 서보 제어에 따라 조정기와 슬라이더, 용접 토치 노즐 틸팅 각도가 지정된 값으로 제어되는 용접 헤드를 포함하는 협개선 용접부를 포함하는 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템을 구현하는데 있다.A feature of the present invention for solving the object as described above is fixed integrally to the front surface of the welding torch, by measuring the image information of the narrow line weld joint to the lower center point (Gap Center Point) of the narrow line weld joint A laser vision sensor for controlling the welding position of the welding machine by controlling it in the vertical / vertical direction, positioning it in a right position, tracking an automatic welding line, and outputting a predetermined control signal; According to the servo control by the laser vision sensor to implement an automatic welding system using a laser vision sensor including a narrow line welding unit including a regulator, a slider, a welding head whose welding torch nozzle tilt angle is controlled to a specified value.

여기서, 상기 레이저 비전센서는, 협개선 용접 조인트를 촬영하여 얻어진 정보를 3차원 좌표로 변환시키고, 용접 토치의 좌표를 연산한 후에 그 용접 토치 좌표에 따라 위치 유닛을 사용하여 용접 토치의 위치를 수정하는 명령을 서보 앰프로 전송하며, 파이프 1 회전을 시편에 부착된 돌출마트가 마그네틱 센서에 의해 인식되면 PLC 제어기를 구동시켜 용접 토치 틸팅 모터에 신호를 넣어 좌우로 동작되게 하여 협개선 조인트 자동 용접 기능을 제공하는 것을 특징으로 한다.Here, the laser vision sensor converts the information obtained by photographing the narrow line weld joint into three-dimensional coordinates, calculates the coordinates of the welding torch, and then corrects the position of the welding torch using the position unit according to the welding torch coordinates. When the projecting mart attached to the specimen is recognized by the magnetic sensor, the PLC controller is driven to signal the welding torch tilting motor to be operated left and right. It characterized in that to provide.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 레이저 비전센서를 이용하여 발전, 석유화학 분야의 후판 압력용기와 대구경 파이프에 대한 중조립이나 대조립 용접시 적용되는 협개선 원주 용접공정에 대한 자동화를 구현하고자 하는데, 이러한 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템은 서보 모터(servo motor)의 제어에 의한 조정기(Manipulator)와 슬라이더(Slider), 용접 토치 노즐 틸팅(Welding torch nozzle tilting) 각도가 지정된 값으로 제어되는 용접 헤드(Welding head)를 포함하는 협개선 용접장치와, 자동 용접선 추적기능과 제어신호의 출력이 가능한 레이저 비전센서를 구비하여 이루어진다.In the present invention, using the laser vision sensor to implement the automation of the narrow-circuit circumferential welding process applied during heavy assembly or contrast welding of the thick plate pressure vessel and large diameter pipe in the power generation, petrochemical field, such a laser vision sensor The automatic welding system used includes a manipulator, a slider under the control of a servo motor, and a welding head in which a welding torch nozzle tilting angle is controlled to a specified value. And a laser vision sensor capable of outputting a control signal and an automatic welding line tracking function.

여기서, 레이저 비전센서는 협개선 용접 조인트의 화상포착 및 자동 용접선을 추적하고 필요한 제어신호를 출력하여 용접기의 적정 용접변수를 제어하며, PLC 제어방식으로 지정값에 대한 토치 틸팅 자동화 제어, 용접 레이어에 대한 1 패스 또는 2 패스 용접공정이 자동으로 연속하여 수행되도록 용접 시스템을 구축한다.Here, the laser vision sensor tracks the image capturing and automatic welding line of the narrow-impedance weld joint and outputs the necessary control signals to control the proper welding variables of the welding machine. The welding system is constructed so that a one-pass or two-pass welding process is automatically and continuously performed.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 비전센서를 이용한 SAW 자동 용접시스템을 적용하려는 용접제품의 용접부 개략도 즉, 협개선 조인트 형상도이고, 도 2는 본 발명에 따른 협개선 토치의 사진 및 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템의 사진을 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템의 개략도이다.1 is a schematic view of a welded part of a welded product to which SAW automatic welding system using a laser vision sensor according to the present invention is applied, that is, a narrowed joint shape, and FIG. 2 is a photograph and a schematic diagram of a narrowed torch according to the present invention. 3 is a view illustrating a photograph of an automatic welding system using a laser vision sensor according to the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram of an automatic welding system using a laser vision sensor according to the present invention.

본 발명이 적용되는 용접제품은 원자력 원자로 압력용기(Reactor Vessel) 및 증기발생기(Steam Generator)의 원주 용접부로서 대표적인 후판 협개선 용접부이다.The welded product to which the present invention is applied is a representative thick plate narrow welding part as a circumferential welded part of a reactor vessel and a steam generator.

이때, 모재는 저합금강으로 이루어져 있으며, 용접 이음부 개선각도는 1~3˚의 협개선, 용접부 두께는 약 130mm, 250mm를 가진다.At this time, the base material is made of low alloy steel, the weld joint improvement angle is 1 ~ 3˚ narrow line, the weld portion thickness is about 130mm, 250mm.

그리고, 협개선 토치(5)는 협개선 조인트(1)의 용접 적용을 위하여 토치 프레임 하단부의 틸팅 노즐(6)이 좌우로 스윙할수 있도록 되어있다. In addition, the narrowing torch 5 is configured to allow the tilting nozzle 6 of the lower end of the torch frame to swing left and right for welding application of the narrowing joint 1.

협개선 토치(5)의 상단부에 위치한 틸팅 모터(7)는 레이저 비전센서(4)의 PLC 프로그램에 의해 제어되어 토치 틸팅 이송 거리를 지정한 값으로 조작할 수 있다.The tilting motor 7 located at the upper end of the narrow line torch 5 is controlled by the PLC program of the laser vision sensor 4 to manipulate the torch tilting feed distance to a specified value.

이러한 자동 용접 시스템의 구성은 크게 토치 틸팅 기능의 협개선 토치(5), 서보 제어의 3축 구동장치, SAW 용접기(11), 레이저 비전센서(4), 제어 판넬(9)로 구성되어 있다.The structure of such an automatic welding system is largely comprised of the narrow line torch 5 of a torch tilting function, the 3-axis drive unit of servo control, the SAW welding machine 11, the laser vision sensor 4, and the control panel 9. As shown in FIG.

여기서, 3축 구동장치는 협개선 토치(5)의 위치 제어를 위한 상하/좌우 제어와 용접 진행 방향 전/후 제어가 가능하도록 3축 서보 모터(12)의 제어에 의해 동작된다.Here, the three-axis drive device is operated by the control of the three-axis servo motor 12 to enable the up and down / left and right control for the position control of the narrow line torch 5 and the front and rear control of the welding progress direction.

그리고, 원주용접 적용의 경우 용접진행 방향의 동작은 고정하고 대신 터닝롤러(Turning Roller ; 20) 동작을 제어하게 된다. 터닝롤러(20)는 용접부재 회전을 감지할 수 있도록 하기 위해 회전물 측면에 전자석을 부착하고 있으며, 전자석 감지를 위한 마그네틱 센서(Magnetic Sensor ; 21)를 설치하여 회전 감지를 수행하고, 해당되는 회전 감지시 출력된 신호는 토치 구동 PLC 프로그램에 전달되어 협개선 토치(5)에 부착된 틸팅 모터 엔코더(8)에 출력신호를 보내면 입력된 거리 만큼 협개선 토치(5)가 동작되도록 틸팅 모터(7)를 기동시킨다.In the case of the circumferential welding application, the movement in the welding progress direction is fixed, and instead, the operation of the turning roller 20 is controlled. The turning roller 20 attaches an electromagnet to the side of the rotating body to detect the rotation of the welding member, installs a magnetic sensor 21 to detect the electromagnet, and performs rotation detection, and corresponding rotation Upon detection, the output signal is transmitted to the torch drive PLC program and sends an output signal to the tilting motor encoder 8 attached to the narrow line torch 5 so that the narrow line torch 5 is operated by the input distance. Start).

상술한 바와 같은 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템의 용접공정을 설명하면 다음과 같다.The welding process of the automatic welding system using the laser vision sensor as described above is as follows.

먼저, 용접 시스템의 용접공정은 상부 최대 24mm의 개선폭을 갖는 협개선 부에 초층에는 한패스, 이후는 층별로 두패스씩 용접한다. 작업자가 수동제어로 용접헤드를 용접부 근처에 위치시키면 레이저 비전센서(4)에 의해 자동으로 아크 시작점(Arc Start Point)까지 서보 제어의 수직&수평 슬라이더(13)를 이동시켜 아크 시작점에 협개선 토치(1)가 위치하게 된다.First, the welding process of the welding system welds one pass to the first layer and then two passes to each layer on the narrow line having an improved width of 24 mm at the top. When the operator places the welding head near the weld by manual control, the laser vision sensor 4 automatically moves the vertical & horizontal slider 13 of the servo control to the arc start point, thereby narrowing the torch to the arc start point. (1) is located.

그리고, 협개선 토치(1)를 아크 시작점에 위치하게 설정한 후에 작업자가 용접 시작 버튼을 누르면 용접이 시작되며, 터닝롤러(20)의 회전과 함께 동시에 레이저 비전센서(4)에 의해 용접개선 상하/좌우 변동에 대한 자동 용접선 추적이 시작된다. Then, after setting the narrowing torch 1 to be positioned at the arc starting point, when the operator presses a welding start button, welding is started, and the welding improvement is performed by the laser vision sensor 4 at the same time as the turning roller 20 rotates. Automatic seam tracking starts for left and right variations.

이후, 자동 용접이 진행되어 용접물이 1회전하면 용접물에 부착한 마그네틱 센서(21)에 의해 용접물 회전이 감지되어 PLC 제어기(16)에 입력된 오버랩 길이만큼 이동하여 다음 패스 용접을 수행하게 된다.Subsequently, when the weld is rotated once by the automatic welding, the weld rotation is sensed by the magnetic sensor 21 attached to the weld to move by the overlap length input to the PLC controller 16 to perform the next pass welding.

또한, 한쪽 패스에 대한 용접을 완료한 후에 다음 패스로 이동하기 위한 협개선 토치(1) 이송 폭의 변화는 입력된 지정값으로 구동이 가능한 슬라이드 모터 엔코더(8)가 부착된 틸팅 모터(7)를 이용하여 이송 폭을 제어하게 된다.In addition, a tilting motor 7 with a slide motor encoder 8 capable of driving the input of a narrow line torch 1 for moving to the next pass after completion of welding for one pass can be driven by a specified value. To control the feed width.

이때, 용접공정은 루트 레이어(Root Layer), 메인 레이어(Main Layer), 마무리 용접부(Cap Layer)로 분류되며, 이에 따라 제어되는 협개선 토치(1)의 좌/우 이송 방식이 다르게 된다. 루트 용접부는 틸팅 노즐(6)의 스윙없이 대칭 용접부 개선폭의 가운데 위치에서 용접되며, 메인 용접부는 틸팅 노즐(6)의 좌/우 스윙이 개선 좌/우 방향으로 각각 한번으로서 한층의 용접이 완료되게 된다.At this time, the welding process is classified into a root layer, a main layer, and a finishing weld layer, and thus the left / right transfer method of the narrowing torch 1 controlled according to this is different. The root weld is welded at the center position of the symmetric weld improvement width without swinging of the tilting nozzle 6, and the main weld is such that the left / right swing of the tilting nozzle 6 is improved once in each of the improved left and right directions to complete the welding. do.

레이저 비전센서(4)를 이용하여 루트 및 메인 용접부까지 자동 연속 용접이 수행되고, 마무리 용접부는 작업자에 의한 수동 제어로 토치 슬라이더를 이동하여 용접한다.Automatic continuous welding is performed to the root and the main welding part using the laser vision sensor 4, and the finishing welding part is welded by moving the torch slider by manual control by an operator.

상술한 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템의 용접 진행 공정을 서술하면 다음과 같다.The welding progress process of the automatic welding system using the above-described laser vision sensor is described as follows.

1. 가공품(Workpiece) 설정 공정에서는 용접 부재를 고정시킨다.1. In the workpiece setting process, the welding member is fixed.

2. 용접 헤드 설정(Welding Head Set-up) 공정에서는 수직 슬라이더를 이동시켜 용접부 상부에 위치시키며, 수평 슬라이더를 이동시켜 용접부의 중심에 용접헤드를 용접위치 부근에 고정시킨다.2. In the welding head set-up process, the vertical slider is moved to the upper part of the welding part, and the horizontal slider is moved to fix the welding head near the welding position in the center of the welding part.

3. 용접 파라미터 설정(Welding Parameter Set-up) 공정에서는 용접기 제어기의 용접변수를 실제 용접변수로 조정한다.3. In the welding parameter set-up process, the welding parameters of the welder controller are adjusted to actual welding parameters.

4. 토치 틸팅 각도 설정(Torch Tilting Angle Set-up) 공정에서 토치 노즐은 토치 프레임의 상단부에 의한 진자 디바이스(Pendulum Device)에 의해 노즐이 좌우로 틸팅할 수 있도록 하며, 좌우 틸팅 동작 축에 소형 DC 모터가 부착되어 있으며, 그 DC 모터 동작에 의해 틸팅 폭을 제어하게 된다. 또한 DC 모터 동작은 PLC 제어기를 통해 동작되며, 시간 입력에 따라 모터 동작이 이루어진다.4. In the Torch Tilting Angle Set-up process, the torch nozzle allows the nozzle to tilt from side to side by a pendulum device by the upper end of the torch frame. The motor is attached, and the tilting width is controlled by the DC motor operation. In addition, DC motor operation is operated through the PLC controller, the motor operation is performed according to the time input.

5. 홈 위치 자동 설정(Home Position Automatic Set-up) 공정에서는 X, Y, Z 축을 설정하게 된다.5. The Home Position Automatic Set-up process sets the X, Y, and Z axes.

6. 심 트랙킹 시작 및 용접 헤드 이동(Seam Tracking Starting & Welding Head Travelling) 공정에서는 자동 용접선 추적이 시작되며, 아크 시작 포인트(Arc Start Point)까지 협개선 토치를 이동시킨다.6. In the Seam Tracking Starting & Welding Head Traveling process, automatic seam tracking is initiated and the narrowing torch is moved to the Arc Start Point.

7. 1 패스 용접 시작 및 지속적인 심 트랙킹(Pass Welding Starting & Continuous Seam Tracking)과 플럭스 피딩 시스템 자동(Flux Feeding System Actuation) 공정에서는 용접전 플럭스 공급 및 회수 기능을 우선적으로 동작시키며, 아크 시작과 동시에 터닝 롤러가 구동된다.7. First pass welding starting & continuous seam tracking and flux feeding system actuation process, prior to welding, supplying and retrieving the flux prior to welding. The roller is driven.

8. 슬래그 제거(Slag Removal) 공정은 작업자에 의해 수행되는 공정으로, 용접중에 슬래그를 제거하게 된다.8. Slag Removal is a process performed by the operator and removes slag during welding.

9. 용접 토치 틸딩(2 패스 용접) 및 다음 패스 용접 시작(Welding Torch Tilting(2Pass Welding) & Next Pass Starting) 공정에서는 쉘(Shell) 1 회전이 완료되면 미리 입력된 토치 틸팅 거리만큼 토치가 이송되어 다음패스 용접이 진행된다.9. In the welding torch tilting (2 pass welding) and next pass starting process, the torch is moved by the preset torch tilting distance when shell 1 rotation is completed. Next pass welding proceeds.

10. 용접 정지(Welding Stop ) 공정에서는 가이드 센서에 의해 용접부 중단점이 인지되면, 조정기(Manipulator) 또는 터닝 롤러(Turning Roller)의 구동이 정지되고, 크레이터(Crater) 처리를 위해 입력된 시간 후에 아크 정지되며, 그 아크 정지 완료후에 플럭스 공급과 회수가 정지된다.10. In the welding stop process, when the welding breakpoint is recognized by the guide sensor, the driving of the manipulator or the turning roller is stopped, and the arc stop after the input time for crater processing. After the arc stop is completed, the flux supply and recovery are stopped.

한편, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.On the other hand, the embodiment according to the present invention is not limited to the above, it can be carried out by various alternatives, modifications and changes within the scope apparent to those skilled in the art with respect to the present invention.

이상과 같이, 본 발명은 후판 다층 협개선 용접 적용시 수동방식이나 기계식 센서 적용에 의한 용접 자동화의 한계를 극복하기 위하여 레이저 비전센서와 조합된 용접 제어기구를 적용함으로써, 후판 협개선에 따른 용접 조인트의 형상 관측 곤란부 해소와 불규칙한 용접선과 이송에 의한 밀림으로 인한 용접선 변화에 대한 추적을 자동으로 실시간 정확히 수행할 수 있으며, 이 결과를 이용하여 용접부 형상 변화에 따른 용접조건을 제어함으로써 자동 연속 용접이 가능하여 품질 향상과 균일한 용접이 수행되고 용접 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the present invention, by applying a welding control mechanism combined with a laser vision sensor in order to overcome the limitation of welding automation by the manual method or mechanical sensor when applying a thick plate multi-layer narrow line welding, welding joint according to the thick plate narrow It is possible to automatically and precisely track the weld line change due to the elimination of the difficulty of observation of the shape and irregular welding line and the sliding by the transfer, and by using the result, the automatic continuous welding is controlled by controlling the welding condition according to the change of the weld shape. It is possible to perform quality improvement and uniform welding and to improve welding productivity.

도 1 은 본 발명에 따른 레이저 비전센서를 이용한 SAW 자동 용접시스템에서의 협개선 조인트 형상을 도시한 도면.1 is a view showing the narrow joint shape of the SAW automatic welding system using a laser vision sensor according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 협개선 토치의 사진 및 개략도.Figure 2 is a photograph and a schematic view of the narrowing torch according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템의 사진을 예시한 도면3 is a diagram illustrating a photograph of an automatic welding system using a laser vision sensor according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템의 개략도.4 is a schematic diagram of an automatic welding system using a laser vision sensor according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 협개선조인트 2 : 화상인식특징점1: narrow joint joint 2: image recognition

3 : 용접선 추적점 4 : 레이저 비전센서3: welding line tracking point 4: laser vision sensor

5 : 협개선 토치 6 : 틸팅 노즐5: narrowing torch 6: tilting nozzle

7 : 틸팅 모터 8 : 틸팅 모터 엔코더7: tilting motor 8: tilting motor encoder

9 : 제어판넬 10 : 보조 제어판넬9: control panel 10: auxiliary control panel

11 : 용접기 12 : 서보 모터11: welding machine 12: servo motor

13 : 수직 & 수평 슬라이더 14 : 플럭스 복구 노즐13: Vertical & Horizontal Sliders 14: Flux Recovery Nozzles

15 : 플럭스 호퍼 16 : PLC 제어기15 flux hopper 16 PLC controller

17 : 서버앰프 18 : 슬라이드 모터 엔코더17: server amplifier 18: slide motor encoder

19 : 조정기 20 : 터닝 롤러19: adjuster 20: turning roller

21 : 마그네틱 센서 22 : 돌출마크21: magnetic sensor 22: protrusion mark

Claims (2)

용접 토치 전면에 일체형으로 고정되어, 협개선 용접 조인트의 화상 정보를 측정하여 상기 협개선 용접 조인트의 하부 중심점(Gap Center Point)으로 토치를 수형/수직 방향으로 제어하여 정위치시키고, 자동 용접선을 추적하여 소정의 제어신호를 출력해서 용접기의 적정 용접변수를 제어하는 레이저 비전센서와;It is integrally fixed to the front surface of the welding torch, and it measures the image information of the narrow line welding joint, controls the torch in the vertical / vertical direction to the lower center point of the narrow line welding joint, and tracks the automatic welding line. A laser vision sensor for outputting a predetermined control signal to control proper welding parameters of the welding machine; 상기 레이저 비전센서에 의한 서보 제어에 따라 조정기와 슬라이더, 용접 토치 노즐 틸팅 각도가 지정된 값으로 제어되는 용접 헤드를 포함하는 협개선 용접부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템.And a narrow-impedance welding part including a welding head in which an adjuster, a slider, and a welding torch nozzle tilting angle are controlled to a specified value according to servo control by the laser vision sensor. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 비전센서는, 협개선 용접 조인트를 촬영하여 얻어진 정보를 3차원 좌표로 변환시키고, 용접 토치의 좌표를 연산한 후에 그 용접 토치 좌표에 따라 위치 유닛을 사용하여 용접 토치의 위치를 수정하는 명령을 서보 앰프로 전송하며, 파이프 1 회전을 시편에 부착된 돌출마트가 마그네틱 센서에 의해 인식되면 PLC 제어기를 구동시켜 용접 토치 틸팅 모터에 신호를 넣어 좌우로 동작되게 하여 협개선 조인트 자동 용접 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이저 비전센서를 이용한 자동 용접 시스템.The laser vision sensor converts the information obtained by photographing the narrow-impedance weld joint into three-dimensional coordinates, calculates the coordinates of the welding torch, and modifies the position of the welding torch using the position unit according to the welding torch coordinates. When the projecting mart attached to the specimen is recognized by the magnetic sensor, the PLC controller is driven to signal the welding torch tilting motor to be operated left and right to provide automatic welding of narrow joints. Automatic welding system using a laser vision sensor, characterized in that.
KR1020030099770A 2003-12-30 2003-12-30 The SAW Narrow Gap Automatic Welding System Using Laser Vision Sensor KR100543316B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030099770A KR100543316B1 (en) 2003-12-30 2003-12-30 The SAW Narrow Gap Automatic Welding System Using Laser Vision Sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030099770A KR100543316B1 (en) 2003-12-30 2003-12-30 The SAW Narrow Gap Automatic Welding System Using Laser Vision Sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050070348A true KR20050070348A (en) 2005-07-07
KR100543316B1 KR100543316B1 (en) 2006-01-20

Family

ID=37260442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030099770A KR100543316B1 (en) 2003-12-30 2003-12-30 The SAW Narrow Gap Automatic Welding System Using Laser Vision Sensor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100543316B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877530B1 (en) * 2007-07-16 2009-01-07 삼성중공업 주식회사 Welding carriage and control method for the same
CN108817614A (en) * 2018-06-11 2018-11-16 华南理工大学 A kind of arc welding robot weld joint tracking attitude adjusting method
CN114274158A (en) * 2021-12-31 2022-04-05 北京博清科技有限公司 Control method and controller of crawling welding robot and welding system

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101067998B1 (en) * 2006-06-30 2011-09-26 현대중공업 주식회사 Plasma automatic welding machine for pipe circle welding
KR100964626B1 (en) 2008-02-27 2010-06-21 (주)씨에프 이엔티 Tig automatic welding machine
KR101270030B1 (en) * 2010-08-20 2013-05-31 (주)지이씨 Integrated controled automatic pipe welding apparatus and control method thereof
KR101573456B1 (en) * 2015-03-09 2015-12-01 (주)성일에스아이엠 Submerged arc welding device which having integral structure of rotator and three axis directions moving object
CN107283090A (en) * 2017-06-24 2017-10-24 江苏瑞伯特视觉科技股份有限公司 A kind of vertical bidirectional weld seam tracking sensor
KR101962297B1 (en) * 2018-07-17 2019-03-26 이준표 Welding apparatus
KR102306177B1 (en) 2021-05-13 2021-09-27 황해청 Vision welding device
KR102603414B1 (en) 2021-11-18 2023-11-17 박수웅 Integrated System for Cutting and Welding and Method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877530B1 (en) * 2007-07-16 2009-01-07 삼성중공업 주식회사 Welding carriage and control method for the same
CN108817614A (en) * 2018-06-11 2018-11-16 华南理工大学 A kind of arc welding robot weld joint tracking attitude adjusting method
CN114274158A (en) * 2021-12-31 2022-04-05 北京博清科技有限公司 Control method and controller of crawling welding robot and welding system
CN114274158B (en) * 2021-12-31 2024-02-02 北京博清科技有限公司 Control method, controller and welding system of crawling welding robot

Also Published As

Publication number Publication date
KR100543316B1 (en) 2006-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101060435B1 (en) Welding robot
EP2782701B1 (en) System and method for modular portable welding and seam tracking
KR100543316B1 (en) The SAW Narrow Gap Automatic Welding System Using Laser Vision Sensor
JP2009028763A (en) Torch position control device
US8509941B2 (en) Method and device for fine positioning of a tool having a handling apparatus
JP2008238248A (en) One-side welding equipment and method
CN109822194A (en) A kind of weld tracker and welding method
CN111545872A (en) Welding system, welding control method, and computer-readable storage medium
KR20220013495A (en) Welding control method of portable welding robot, welding control device, portable welding robot and welding system
JP3793750B2 (en) Pulse plasma automatic welding method and apparatus for lap joining of thin plates
KR20140042485A (en) Automatic welding device
JP3126788B2 (en) Assist gas injection control device for laser welding equipment
JP2005519764A (en) Contour welding method and apparatus
JP2003326382A (en) Laser welding equipment and method
JPH02160191A (en) Laser beam machine
JPH09295145A (en) Automatic tube welding equipment
JP2895289B2 (en) Automatic welding copying machine
JPH09103873A (en) Welding equipment
JP3326716B2 (en) Bead lap welding method and its automatic welding device
JP2002103039A (en) Automatic welding equipment
KR20020035186A (en) Welding carriage system with automatic weld-seam tracking and adaptive controlling of weld condition
JPH0220661A (en) Automatic welding process for cylindrical vessel
KR200248899Y1 (en) automatic welding apparatus
KR100737680B1 (en) Automatic welding system and process which can be able to accomplish seal and main weld simultaneously
JP2019063829A (en) Welding robot system and welding method using welding robot system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130103

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131206

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151208

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161206

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190102

Year of fee payment: 14