KR20130038001A - 용접 비드의 측정 방법 - Google Patents

용접 비드의 측정 방법 Download PDF

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Abstract

용접 비드의 측정 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지를 이용한 용접 비드의 측정 방법은, 레이저 광을 주사하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드의 일방에 장착되는 카메라를 포함하는 레이저 비전 시스템과, 용접 토치부가 각각 장착되어 있는 용접 캐리지를 이용한 용접 비드의 측정 방법에 있어서, 용접 작업을 시작한 후, 용접 작업이 이루어지는 용접 부재면 상의 용접 비드의 이미지를 획득하는 용접 비드 측정 단계; 상기 용접 비드 측정 단계에서 획득된 용접 비드의 이미지를 미리 설정된 용접 비드의 이미지와 비교하여 용접 부위의 불량 여부를 판단하는 용접 비드 불량 판단 단계; 상기 용접 비드 불량 판단 단계에서 용접 부위에 불량이 없는 것으로 판단한 경우, 용접 작업이 중지되었는지 여부를 판단하는 용접 작업 중지 판단 단계; 및 상기 용접 작업 중지 판단 단계에서 용접 작업을 중지하지 않았을 경우, 용접 비드가 용접선을 이탈했는지 여부를 판단하는 용접 비드의 용접선 이탈 판단 단계를 포함한다.

Description

용접 비드의 측정 방법{WELD BEAD MEASURING METHOD}
본 발명은 용접 비드의 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 용접은 구조물을 연결하기 위해서 많이 사용되고 있는 방법이다. 구조물의 용접을 행하기 위해서는 작업자가 직접 손으로 구조물을 잡고 용접하거나, 용접 캐리지 또는 로봇을 이용하여 용접하는 방법이 수행되고 있다.
　최근에는, 자동화 용접을 위해 적은 비용으로도 많은 효과를 낼 수 있는 용접 캐리지를 사용하는 방법이 널리 이용되고 있다. 그러나, 용접 캐리지는 단순히 용접 토치만을 고정시키고 이동시키는 정도의 역할만 수행하고 있다.
실제 용접을 하면서 용접 불량을 줄이기 위해서는 오버랩, 언더컷과 같은 용접 결함을 줄여야 하는 바, 용접 비드가 용접을 해야 되는 용접구역에서 이탈하지 않게 조정하는 것이 필요하다.
그러나, 용접 캐리지는 용접구역을 이탈하기 쉬우므로, 작업자가 일일이 용접 캐리지가 용접구역을 이탈했는지 여부에 대하여 확인해야 한다.
만약 용접 캐리지가 용접구역을 이탈한 경우, 용접 캐리지를 이탈한 구역으로부터 용접을 해야 하는 용접구역으로 다시 이동시켜야 하므로 그 만큼 용접 작업이 곤란할 뿐만 아니라 작업자에게 많은 불편을 안겨 주었다.
또한, 용접을 수행한 후 용접 부위에 대해서 별도로 용접 결함 여부를 검사를 수행해야 하므로, 용접 불량에 대하여 미리 대처할 수 없었다.
특허문헌 1 : 한국등록특허 제677762호 특허문헌 2 : 한국등록특허 제1026720호 　
본 발명의 일 실시예는 용접을 수행하는 중에 실시간으로 용접 부위의 용접 불량 여부를 작업자에게 알려줄 수 있고, 용접 비드가 용접을 해야 하는 용접선을 이탈할 경우 용접 작업을 바로 정지시킬 수 있도록 하여 용접 불량을 미연에 방지할 수 있는 용접 비드의 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 광을 주사하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드의 일방에 장착되는 카메라를 포함하는 레이저 비전 시스템과, 용접 토치부가 각각 장착되어 있는 용접 캐리지를 이용한 용접 비드의 측정 방법에 있어서, 용접 작업을 시작한 후, 용접 작업이 이루어지는 용접 부재면 상의 용접 비드의 이미지를 획득하는 용접 비드 측정 단계; 상기 용접 비드 측정 단계에서 획득된 용접 비드의 이미지를 미리 설정된 용접 비드의 이미지와 비교하여 용접 부위의 불량 여부를 판단하는 용접 비드 불량 판단 단계; 상기 용접 비드 불량 판단 단계에서 용접 부위에 불량이 없는 것으로 판단한 경우, 용접 작업이 중지되었는지 여부를 판단하는 용접 작업 중지 판단 단계; 및 상기 용접 작업 중지 판단 단계에서 용접 작업을 중지하지 않았을 경우, 용접 비드가 용접선을 이탈했는지 여부를 판단하는 용접 비드의 용접선 이탈 판단 단계를 포함하는, 용접 비드의 측정 방법이 제공된다.
상기 용접 비드 측정 단계는, 상기 레이저 다이오드에서 상기 용접 부재면 상의 용접 비드에 레이저 광을 주사하는 레이저 광 주사 단계; 및 상기 레이저 광 주사 단계에서 상기 용접 비드로부터 반사된 레이저 광을 상기 카메라로 촬영하여 용접 비드 이미지를 획득하는 용접 비드 이미지 획득 단계를 포함할 수 있다.
상기 용접 비드 불량 판단 단계는, 상기 용접 비드 이미지 획득 단계에서 획득된 용접 비드의 이미지를 제어부에 전달하는 용접 비드 이미지 전달 단계; 상기 용접 비드 이미지 전달 단계에서 전달된 상기 용접 비드의 양 끝부분의 이미지와 미리 설정된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지를 비교하여 용접 비드의 양 끝부분에서 이미지 변화가 있는지 여부를 판단하는 용접 비드의 이미지 변화 판단 단계; 상기 이미지 변화 판단 단계에서 용접 비드의 양 끝부분에 이미지 변화가 있는 것으로 판단한 경우, 상기 용접 비드의 양 끝부분의 이미지와 미리 설정된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지를 비교하여 용접 비드의 이미지 변화값을 산출하는 단계; 및 상기 이미지 변화값 산출 단계에서 산출된 이미지 변화값이 설정된 기준값을 초과했는지 여부를 비교하여 용접 부위의 불량 여부를 판단하는 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계를 포함할 수 있다.
상기 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계에서 용접 비드의 양 끝부분의 이미지 변화값이 설정된 기준값을 초과한 경우에는, 용접 부위에 불량이 있는 것으로 판단하여, 작업자에게 경고 신호를 발생하는 경고 신호 발생 단계를 포함할 수 있다.
상기 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계에서 용접 비드의 양 끝부분의 이미지 변화값이 설정된 기준값을 초과하지 않은 경우, 용접 작업이 중지되었는지 여부를 판단하는 용접 작업 중지 판단 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 용접 작업 중지 판단 단계는, 상기 제어부가 상기 용접 캐리지에 작동 중지 신호를 인가했는지 여부를 판단하는 용접 캐리지 작동 중지 판단 단계; 및 상기 제어부가 상기 용접 토치부에 작동 중지 신호를 인가했는지 여부를 판단하는 용접 토치부 작동 중지 판단 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 용접선 이탈 판단 단계는, 상기 용접 비드의 생성 중심점의 위치를 측정하는 용접 비드의 생성 중심점 위치 측정 단계; 및 상기 용접 비드의 생성 중심점의 위치와 상기 용접 부재면의 교차부 꼭지점의 위치를 비교하여, 상기 용접 비드의 생성 중심점의 위치가 상기 용접 부재면의 교차부 꼭지점으로부터 일정한 거리 이상을 이동했는지 여부를 판단하는 용접 비드의 생성 중심점 이동 판단 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접을 수행하는 중에 실시간으로 용접 부위의 용접 불량 여부를 작업자에게 알려줄 수 있고, 용접 비드가 용접을 해야 하는 용접선을 이탈할 경우 용접 작업을 바로 정지시킬 수 있도록 하여 용접 불량을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지의 주요 구성을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 비드 측정 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지의 주요 구성을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지(100)는 용접 부재면(200) 상에 장착되는 용접 캐리지 보디(110)를 포함한다.
용접 캐리지 보디(110)에는 용접 부재면(200)에서의 주행을 가능하게 하는 주행바퀴(120)가 설치되어 있으며, 용접 캐리지 보디(110)의 일측면에는 레이저 비전 시스템(300)이 장착된다.
레이저 비전 시스템(300)은 레이저 광을 주사하는 레이저 다이오드(310)와, 레이저 다이오드(310)의 일방에 장착되는 카메라(320)로 구성된다.
본 실시예에 따른 용접 캐리지(100)는 공지된 일반적인 구성의 용접 토치부(130)를 사용할 수 있는 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지를 이용한 용접 비드 측정 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 비드 측정 방법은, 용접 작업을 시작한 후, 용접 작업이 이루어지는 용접 부재면(200) 상의 용접 비드를 측정하는 용접 비드 측정 단계(S10)를 포함한다.
용접 비드 측정 단계(S10)는, 레이저 비전 시스템(300)의 레이저 다이오드(310)에서 용접 부재면(200) 상의 용접 비드에 레이저 광을 주사하는 레이저 광 주사 단계(S11)와, 레이저 광 주사 단계(S11)의 용접 비드로부터 반사된 레이저 광을 카메라(320)로 실시간 촬영하여 용접 비드 이미지를 획득하는 용접 비드 이미지 획득 단계(S12)를 포함할 수 있다.
또한, 용접 비드 측정 단계(S10)의 용접 비드 이미지 획득 단계(S12)에서 획득된 용접 비드의 이미지를 제어부(미도시)에서 판독하여 설정된 용접 비드의 이미지와 비교하여 용접 비드의 불량 여부를 판단하는 용접 비드 불량 판단 단계(S20)를 포함할 수 있다.
용접 비드 불량 판단 단계(S20)는, 용접 비드 이미지 획득 단계(S12)에서 획득된 용접 비드 이미지 정보를 제어부(미도시)에 전달하는 용접 비드 이미지 전달 단계(S21)와, 용접 비드 이미지 전달 단계(S21)에서 전달된 실제 용접된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지와 미리 설정된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지를 비교하여 용접 비드의 양 끝부분에서 이미지 변화가 있는지 여부를 판단하는 용접 비드의 이미지 변화 판단 단계(S22)와, 상기 이미지 변화 판단 단계(S22)에서 용접 비드의 양 끝부분에 이미지 변화가 있는 것으로 판단한 경우, 측정된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지와 설정된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지를 비교하여 용접 비드의 이미지 변화값을 산출하는 단계(S23)와; 이미지 변화값 산출 단계(S23)에서 산출된 이미지 변화값이 설정된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지 변화의 기준값을 초과했는지 여부를 비교하여 용접 비드의 불량 여부를 판단하는 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계(S24)를 포함할 수 있다.
또한, 용접 비드의 이미지 변화 판단 단계(S22)에서 용접 비드의 양 끝부분에 이미지 변화가 없는 것으로 판단한 경우, 용접 비드 측정 단계(S10)의 레이저 광 주사 단계(S11)를 수행한다.
용접 부위 불량 판단 단계(S20)의 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계(S24)에서 용접 비드의 양 끝부분의 이미지 변화값이 설정된 기준값을 초과한 경우에는, 용접 부위에 불량이 있는 것으로 판단하여, 작업자에게 경고 신호를 발생시키는 단계(S30)를 포함하고, 용접 작업을 종료한다(S60).
또한, 용접 부위 불량 판단 단계(S20)에서 용접 부위에 불량이 없는 것으로 판단한 경우, 즉, 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계(S24)에서 용접 비드의 양 끝부분의 이미지 변화값이 설정된 기준값을 초과하지 않은 경우, 용접 작업을 계속 진행하기 위하여, 용접 작업이 중지되었는지 여부를 판단하는 용접 작업 중지 판단 단계(S40)를 포함할 수 있다.
용접 작업 중지 판단 단계(S40)는, 제어부(미도시)가 용접 캐리지(100)에 작동 중지 신호를 인가했는지 여부를 판단하는 용접 캐리지 작동 중지 판단 단계(S41)를 포함할 수 있다.
또한, 용접 작업 중지 판단 단계(S40)는, 제어부가 용접 토치부(130)에 작동 중지 신호를 인가했는지 여부를 판단하는 용접 토치부 작동 중지 판단 단계(S42)를 포함할 수 있다.
용접 작업 중지 판단 단계(S40)에서 용접 작업을 중지했을 경우에는, 용접 작업을 종료하는 용접 작업 종료 단계(S60)를 수행한다.
용접 작업 중지 판단 단계(S40)에서 용접 작업을 중지하지 않았을 경우에는, 용접 비드가 용접선을 이탈했는지 여부를 판단하는 용접선 이탈 판단 단계(S50)를 포함할 수 있다.
용접선 이탈 판단 단계(50)는, 용접 비드 이미지 획득 단계(S12)에서 획득된 용접 비드의 이미지를 제어부(미도시)에서 판독하여 용접 비드가 생성된 중심점의 위치를 측정하는 용접 비드의 생성 중심점 위치 측정 단계(S51)와; 용접 비드의 생성 중심점 위치 측정 단계(S51)에서 측정된 중심점 위치와 용접 부재면(200, 도 1 참조)의 교차부 꼭지점의 위치를 비교하여, 용접 비드의 생성 중심점의 위치가 용접 부재면(200)의 교차부 꼭지점으로부터 일정한 거리 이상을 이동했는지 여부를 판단하는 용접 비드의 생성 중심점 이동 판단 단계(S52)를 포함한다.
용접선 이탈 판단 단계(S50)의 용접 비드의 생성 중심점 이동 판단 단계(S52)에서 용접 비드의 생성 중심점이 용접 부재면(200)의 교차부 꼭지점으로부터 일정한 거리 이상 이동했을 경우, 용접 비드가 용접선을 이탈한 것으로 판단하여, 용접 작업 종료 단계(S60)를 수행한다.
또한, 용접선 이탈 판단 단계(S50)의 용접 비드의 생성 중심점 이동 판단 단계(S52)에서 용접 비드의 생성 중심점이 용접 부재면(200)의 교차부 꼭지점으로부터 일정한 거리 이상 이동하지 않았을 경우, 용접 비드가 용접선을 이탈하지 않은 것으로 판단하여, 용접 비드 측정 단계(S10)의 레이저 광 주사 단계(S11)로 돌아가 상기 단계들을 다시 수행한다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 용접 캐리지 110 용접 캐리지 보디
120 주행바퀴 130 용접 토치부
200 용접 부재면 300 레이저 비전 시스템
310 레이저 다이오드 320 카메라
S10 용접 비드 측정 단계
S20 용접 비드 불량 판단 단계
S30 경고 신호 발생 단계
S40 용접 작업 중지 판단 단계
S50 용접선 이탈 판단 단계
S60 용접 작업 종료 단계

Claims (7)

  1. 레이저 광을 주사하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드의 일방에 장착되는 카메라를 포함하는 레이저 비전 시스템과, 용접 토치부가 각각 장착되어 있는 용접 캐리지를 이용한 용접 비드의 측정 방법에 있어서,
    용접 작업을 시작한 후, 용접 작업이 이루어지는 용접 부재면 상의 용접 비드의 이미지를 획득하는 용접 비드 측정 단계;
    상기 용접 비드 측정 단계에서 획득된 용접 비드의 이미지를 미리 설정된 용접 비드의 이미지와 비교하여 용접 부위의 불량 여부를 판단하는 용접 비드 불량 판단 단계;
    상기 용접 비드 불량 판단 단계에서 용접 부위에 불량이 없는 것으로 판단한 경우, 용접 작업이 중지되었는지 여부를 판단하는 용접 작업 중지 판단 단계; 및
    상기 용접 작업 중지 판단 단계에서 용접 작업을 중지하지 않았을 경우, 용접 비드가 용접선을 이탈했는지 여부를 판단하는 용접 비드의 용접선 이탈 판단 단계를 포함하는 용접 비드의 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 비드 측정 단계는, 상기 레이저 다이오드에서 상기 용접 부재면 상의 용접 비드에 레이저 광을 주사하는 레이저 광 주사 단계; 및
    상기 레이저 광 주사 단계에서 상기 용접 비드로부터 반사된 레이저 광을 상기 카메라로 촬영하여 용접 비드 이미지를 획득하는 용접 비드 이미지 획득 단계를 포함하는, 용접 비드의 측정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 용접 비드 불량 판단 단계는,
    상기 용접 비드 이미지 획득 단계에서 획득된 용접 비드의 이미지를 제어부에 전달하는 용접 비드 이미지 전달 단계;
    상기 용접 비드 이미지 전달 단계에서 전달된 상기 용접 비드의 양 끝부분의 이미지와 미리 설정된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지를 비교하여 용접 비드의 양 끝부분에서 이미지 변화가 있는지 여부를 판단하는 용접 비드의 이미지 변화 판단 단계;
    상기 이미지 변화 판단 단계에서 용접 비드의 양 끝부분에 이미지 변화가 있는 것으로 판단한 경우, 상기 용접 비드의 양 끝부분의 이미지와 미리 설정된 용접 비드의 양 끝부분의 이미지를 비교하여 용접 비드의 이미지 변화값을 산출하는 단계; 및
    상기 이미지 변화값 산출 단계에서 산출된 이미지 변화값이 설정된 기준값을 초과했는지 여부를 비교하여 용접 부위의 불량 여부를 판단하는 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계를 포함하는, 용접 비드의 측정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계에서 용접 비드의 양 끝부분의 이미지 변화값이 설정된 기준값을 초과한 경우에는, 용접 부위에 불량이 있는 것으로 판단하여, 작업자에게 경고 신호를 발생하는 경고 신호 발생 단계를 포함하는, 용접 비드의 측정 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접 비드의 이미지 변화값 비교 단계에서 용접 비드의 양 끝부분의 이미지 변화값이 설정된 기준값을 초과하지 않은 경우, 상기 용접 작업 중지 판단 단계를 실행하는, 용접 비드의 측정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 용접 작업 중지 판단 단계는, 상기 제어부가 상기 용접 캐리지에 작동 중지 신호를 인가했는지 여부를 판단하는 용접 캐리지 작동 중지 판단 단계; 및
    상기 제어부가 상기 용접 토치부에 작동 중지 신호를 인가했는지 여부를 판단하는 용접 토치부 작동 중지 판단 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 용접 비드의 측정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 용접선 이탈 판단 단계는,
    상기 용접 비드의 생성 중심점의 위치를 측정하는 용접 비드의 생성 중심점 위치 측정 단계; 및
    상기 용접 비드의 생성 중심점의 위치와 상기 용접 부재면의 교차부 꼭지점의 위치를 비교하여, 상기 용접 비드의 생성 중심점의 위치가 상기 용접 부재면의 교차부 꼭지점으로부터 일정한 거리 이상을 이동했는지 여부를 판단하는 용접 비드의 생성 중심점 이동 판단 단계를 포함하는, 용접 비드의 측정 방법.
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US10029334B2 (en) 2013-07-01 2018-07-24 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for monitoring laser welding bead
KR20200136686A (ko) 2019-05-28 2020-12-08 이희준 포터블형 용접 결함 검사장치 및 검사방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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