KR20160004919A - 맞대기 용접의 무접촉 검사 - Google Patents

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KR20160004919A
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Abstract

플라스틱 파이프들 및 피팅들의 맞대기 용접의 무접촉 검사를 위한 디바이스 및 이와 연관된 방법에 관한 것으로서, 상기 디바이스는 캐리어 기기, 조명 유닛 및 용접될 파이프 단부들 또는 피팅 단부들 및 용접 시임을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 센서를 구비하며, 상기 센서는 전자식 감광성 센서, 바람직하게는 디지털 카메라이며, 상기 센서는 검사를 위해 사용된다.

Description

맞대기 용접의 무접촉 검사 {CONTACTLESS EXAMINATION OF A BUTT WELD}
본원은 플라스틱 파이프들 및 피팅들의 맞대기 용접의 무접촉 검사를 위한 디바이스 및 방법에 관한 것으로서, 상기 디바이스는 캐리어 기기, 조명 유닛 및 적어도 하나의 센서를 구비하며, 파이프 단부들은 공지된 맞대기 용접 방법들에 의해 용접되고, 용접 시임의 무접촉 검사 및 용접 이전의 파이프 단부들 또는 피팅 단부들의 선택적인 검사는 센서에 의해 실시된다.
맞대기 용접의 검사는 용접의 품질을 보장하는데 사용된다. 무접촉 IR 용접 방법에 의해, 열반사경과의 접촉에 의한 고전적인 맞대기 용접 방법에 의해 또는 다른 방법에 의해서든지, 파이프들 또는 피팅들을 맞대기 용접하는데 어떠한 방법을 사용하는지는 중요하지 않다. 용접될 파이프들 또는 피팅들에 따라서, 즉 이들의 치수, 이들의 플라스틱, 적용된 용접 기술 등에 따라서, 용접 시임은 시각적으로 검사될 수 있는 특정 형상 또는 크기를 가질 것이다. 이에 대응하여, 파이프 또는 피팅 및 용접 특성들과 관련하여 시임이 어떻게 나타나야 하는지 또는 허용가능한 치수는 어떤 것인지를 정확하게 규정하여 요건들을 만족하는 가이드라인들 또는 기준들이 있다. 현 시점까지는, 통상적으로 이에 대하여 공지된 기준들 및 가이드라인들에 기초하여 최종 용접 시임을 비교하고 판단하는 숙련자에 의해 육안으로 판단을 실시하였다.
이러한 경우에, 숙련자에 의한 판단은 매우 시간 소모적이고 그리하여 매우 비용이 드는 단점이 있다. 추가로, 이러한 판단은 또한 일관되게 동일하지 않는데, 이는 인간의 팩터가 중요한 역할을 하고 그리고 동일한 숙련자에 의해 검사를 항상 실시하지 않기 때문이다.
JP 2000289115 A 에서는, 초음파 센서에 의한 플라스틱 파이프들의 용접 검사가 개시되어 있고, 그리하여 볼 수 없는 내부의 파이프 벽의 용융에 관한 설명을 또한 얻을 수 있다.
이러한 검사에 있어서 고비용은 불리한데, 이는 이러한 검사는 매우 시간 소모적인데, 그 중에서, 이러한 검사를 실시할 수 있기 전에 용접을 완전히 냉각시켜야 하고, 이는 다양한 용접 시임을 가진 파이프라인의 설치물에 있어서 이상적이지 않기 때문이다.
본원의 목적은, 더 큰 시간 소모로 인한 경제적인 손실없이, 맞대기 용접된 플라스틱 파이프들의 경우에 용접의 비파괴적 또는 무접촉 일관된 품질 검사를 가능하게 하는 디바이스 및 이와 연관된 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 용접의 무접촉 검사를 위한 센서가 전자식 감광성 센서, 바람직하게는 디지털 카메라이고 그리고 전자식 감광성 센서, 바람직하게는 디지털 카메라에 의해 무접촉 검사가 실시되는 본원에 따라서 달성된다.
본원에 따른 디바이스는 캐리어 기기를 포함하고, 이 디바이스는 디바이스의 적용 또는 디바이스의 사용 분야에 따라서 구성 및 구현되며, 그리하여 본원에 따른 디바이스는 자율적인 검사 디바이스로서 제조될 수 있거나 현존하는 맞대기 용접 머신용으로 개조될 수 있는 모듈로서 실현될 수 있다.
물론, 본원에 따른 디바이스는 맞대기 용접 머신에 이미 고정되어 일체화되도록 실현될 수도 있다.
적용에 따라서, 작동 유닛은, 가능하다면 용접 머신의 작동 유닛이 사용될 수 있기 때문에, 제공될 수도 있거나 또는 생략될 수 있다.
추가로, 디바이스는 센서에 의한 검사 또는 기록 동안 용접 시임 또는 파이프 단부들을 조명하도록 조명 유닛을 가지고, 그리하여 용접 공정 이전에 용접 시임 또는 용접 비드 또한 파이프 단부들의 윤곽들을 명확하게 인식할 수 있다.
센서 또는 디지털 카메라는 용접 이전에 용접 또는 용접 시임 또한 용접될 파이프 단부들의 기록들 (recordings) 을 형성한다. CCD 센서, CMOS 센서 또는 컴팩트한 구성을 가진 선행 기술로부터 알려진 다른 전자식 감광성 센서는 전자식 감광성 센서로서 설치될 수 있다. 물론, 디지털 카메라도 사용될 수 있고, 이는 통상적으로 이러한 센서를 포함하기 때문이다. 추가로, 선행 기술로부터 공지된 디지털 카메라들은 너무 작아서 본 발명에 대하여 문제없이 사용될 수 있다. 용접 시임 또는 파이프 단부들의 기록들은 필름으로서 또는 연속적으로 진행할 수 있거나 또는 개별 이미지 기록들을 취할 수도 있으며, 개별적으로 취한 이미지 기록들은 용접 시임의 검사 동안 개별적으로 선택될 수 있다. 센서 또는 디지털 카메라는 센서 캐리어상에서 이동가능하거나 이동하도록 배열되거나 또는 필요하다면 그에 따라 정렬될 수 있다.
바람직한 일 실시형태로서, 본원에 따른 디바이스는 센서 캐리어를 구비한다. 센서는 센서 캐리어상에 바람직하게 배열되고, 이 센서 캐리어는 또한 캐리어 기기상에 배열된다.
센서 캐리어가 캐리어 기기상에 이동가능하거나 회전가능하도록 배열되면, 센서 캐리어는 그에 따라 축 둘레로 캐리어 기기상에서 회전가능하며, 이 캐리어 기기는 고정 베이스를 형성한다.
본원은 센서 캐리어가 파이프 또는 용접 둘레로 360°로 회전될 수 있다는 점에서 구별된다. 센서 캐리어상에 배열된 센서는, 그에 따라 파이프 주변으로 이동하고 그리고 용접 이전에 완성된 용접 시임 또는 파이프 단부들을 기록 또는 검사할 수 있다.
센서 캐리어는 바람직하게는 C 형상을 가진다. 이는, C 형상의 센서 캐리어가 파이프 원주에 걸쳐 이동됨으로써 파이프 원주 주변에 센서 캐리어를 간단하게 위치시킬 수 있도록 하는데, 이는 C 형상의 개구가 본원에 따른 디바이스를 사용하여 검사될 수 있는 최대 파이프 직경이 C 형상의 개구를 통하여 푸시될 수 있거나 또는 센서 캐리어가 파이프에 걸쳐 푸시될 수 있도록 충분히 크기 때문이다. 용접될 파이프 단부들은 그 후 센서 캐리어 의해 동심으로 둘러싸인다. 센서 캐리어의 이러한 형상은 센서 캐리어 또한 그에 따른 센서가 파이프 또는 용접 시임을 360°로 선회 (circle) 할 수 있도록 해준다.
센서는, 이 센서의 시야각 (viewing angle) 또는 시계 (field of vision) 에 의해, 디바이스의 변형 또는 조정을 실시하지 않고서도 본원에 따른 동일한 디바이스를 사용하여 상이한 파이프 치수들을 센서가 캡쳐하고 검사할 수 있도록 센서 캐리어상에 바람직하게 배열된다. 이미 언급한 바와 같이, 센서는 센서 캐리어상에 바람직하게 배열되어, 이 센서는 이동가능하고, 바람직하게는 선회가능하며, 그럼으로써 센서의 미세 조정이 가능하다.
센서는, 이미 전술한 바와 같이, 하나의 디바이스 또는 하나의 센서 설정을 사용하여 가능한 파이프의 많은 치수들이 캡쳐될 수 있는 입증된 방식으로 파이프 원주에 접선방향으로 바람직하게 정렬된다.
추가로, 조명 유닛이 센서 캐리어상에 센서에 대하여 규정된 거리로 배열되고 또한 파이프 또는 용접 시임 둘레에서 이동한다면 유리하다. 바람직한 일 실시형태에서, 조명 유닛은 센서용 백라이트를 형성하도록 센서 캐리어상에 배열된다.
백라이트로서 조명 유닛이 사용되는 바람직한 실시형태의 경우에, 디바이스를 적용할 수 있는 상이한 파이프 직경들이 또한 본원에서 커버될 수 있음에 주의해야 한다. 즉, 디바이스상에서 검사될 수 있는 최소 또한 최대 직경의 경우에 센서용 백라이트를 형성한다. 따라서, 조명 유닛은 라이트 스크린 (light screen) 으로서 바람직하게 실현되고, 즉 조명 유닛은 특정 범위에 결쳐 연장된다. 센서 캐리어가 바람직하게는 C 형상을 가지는, 센서 캐리어상에 배열된 조명 유닛은 C 형상에서 특정 길이에 걸쳐 연장되므로, 어떠한 파이프 직경은 그에 따라 라이트 스크린에 의해 잘 조명될 수 있다. 라이트 스크린은 특히 부분별로 켜지거나 꺼질 수 있어서, 각각의 경우에 센서용 최적의 백라이트를 형성하는 라이트 스크린의 일부만이 조명된다. 예를 들어, LED 는 조명 유닛용으로 사용될 수 있고, 이 조명 유닛은 라이트 스크린을 형성하고 그리고 부분별로 켜지거나 꺼질 수 있도록 센서 캐리어를 따라서 배열된다.
바람직한 실시형태에서, 본원에 따른 디바이스는 미러를 구비하고, 이 미러는 센서 캐리어상에 바람직하게 배열된다. 미러가 센서 캐리어상에 이동가능하도록 배열되면 미러의 미세 정렬이 가능한 장점이 있다. 미러는 기록될 용접 시임과 센서 사이의 최적 경로를 확장시키는데 사용된다. 추가로, 센서와 용접 시임 사이의 시야각이 변경된다. 본원에 따른 디바이스의 상기 실시형태에 있어서, 센서는 파이프 원주에 직접적으로 접선방향으로 배향되지 않고, 오히려 미러를 통하여 파이프라인 원주에 간접적으로 접선방향으로 배향된다. 미러 및/또는 센서는 센서 캐리어상에 이동가능하도록 배열되어, 미세 조정이 실시될 수 있는 장점이 있도록 도시되었다. 조명 유닛은, 백라이트를 형성하도록, 즉 백라이트가 파이프 원주에 접선방향으로 조사되고 그리고 광을 센서로 재배향시키는 미러에 직접적으로 조사되도록 배열된다. 따라서, 백라이트와, 접선방향으로 조명된 용접 시임 사이의 거리는 미러가 없는 경우와 같이 동일하게 남아 있지만, 센서 또는 디지털 카메라와 기록되는 위치에서의 용접 시임 또는 파이프 원주 사이의 거리는 미러가 없는 배열과는 반대로 확장된다. 따라서, 백라이트의 감지된 폭이 확장되고 그리고 이 백라이트에 의해 용접 비드의 전체 폭의 커버리지 (coverage) 또는 전체 용접 시임의 조명을 가능하게 하고, 그리하여 용접 시임까지의 백라이트의 거리가 일정하다면, 용접 시임은 후방에서 완전히 조명된다. 이는 또한 기록 동안 용접 시임 또는 용접 비드의 윤곽을 명확하게 인식 및 캡쳐하는데 사용된다.
본원에 따른 디바이스의 다른 실시형태에서, 조명 유닛은 센서 캐리어상의 입사광으로서 배열되고 또한 센서 또는 디지털 카메라는 파이프라인 또는 용접 시임의 외경에 수직하게 또는 대략 수직하게 배향된다. 따라서, 센서는 대략 수직하게 정렬되어, 용접 시임상에서의 조명 유닛의 반사가 방지될 수 있고, 그리하여 최종 기록이 더 명확해진다. 검사될 위치의 표면 조성은 센서 및 조명 유닛의 상기 정렬에 의해 확인될 수 있다. 여기에서, 백라이트에 대해 접선방향으로 또는 간접적으로 접선방향의 센서 그리고 입사광에 대하여 원주에 수직하게 배향된 센서의 실시형태는, 센서 캐리어상에 조합하여 둘 다 또한 별개로 배열될 수 있다.
플라스틱 파이프들의 맞대기 용접의 무접촉 검사를 위한 본원에 따른 방법은 이하의 단계들에 의해 구별되고: 용접될 파이프 단부들은 맞대기 용접 머신상의 파이프 클램프들에 의해 바람직하게 체결되어, 용접될 2 개의 단부측들이 서로 대향된다. 파이프 단부들은 그 후에 평삭되어, 클린하고 편평한 단부측들이 제공되고 그리하여 용접하기 위해 준비된다.
용접될 파이프 단부들은, 예를 들어 맞대기 용접 머신상의 파이프 클램프들에 체결되고 평삭되자마자 무접촉 방식으로 바람직하게는 이미 검사된다. 용접될 파이프 단부들의 외경 또한 파이프 단부들의 난형도 및 파이프 단부들의 서로에 대한 상호 오프셋은 예를 들어 필요하다면 검사 및 보정될 수 있다. 또는 적어도 파이프들 또는 이 파이프들의 결함은 그에 따라 초기에 인식될 수 있고 그리고 폐기되거나 교체될 수 있다. 추가로, 용접될 파이프 단부들의 표면이 충분히 클린하고 매끄러운지는 본원에 따른 방법에 의해 이 시점에서 이미 인식될 가능성이 있다. 더욱이, 재료 인식, 색상 인식, 파이프들의 병렬 (parallelism) 등과 같은 인식들과 검사들은 또한 본원에 따른 방법에 의해 상정될 수 있다.
그 후에, 용접이 실시될 수 있고, 여기에서 미리 실시된 파이프 단부들의 무접촉 검사는 용접 시임을 검사하기 위한 방법에서의 요건을 나타내지 않는다.
선행 기술로부터 공지된 어떠한 방법은 열반사경 등에 접촉시킴으로써 용접, 예를 들어 IR 용접, 맞대기 용접에 적용될 수 있다.
그 후에, 용접 시임 또는 용접 비드의 무접촉 검사가 실시된다. 이러한 경우에 있어서의 큰 장점은, 무접촉이기 때문에 냉각 과정 동안 이미 검사가 실시될 수 있어서, 냉각 이후에 후속의 검사를 위한 추가의 시간 소모를 방지할 수 있고, 이는 파이프라인의 신속하고 효율적인 설치를 가능하게 하는 것이다. 무접촉 검사는 용접 시임의 검사 또한 파이프 단부들을 검사하는 선택적인 과정 둘 다에 대해서 전자식 감광성 센서, 바람직하게는 디지털 카메라에 의해 실시된다. 물론, 가능한 실시형태들은 디바이스를 참조하여 전술한 바와 같이 방법에도 적용가능하다. 센서는 폭, 형상 등과 같은 용접 시임 또는 용접 비드의 윤곽을 캡쳐하고, 그리하여 용접 시임의 단면적이 또한 확인될 수 있다. 용접 이전에 파이프 단부들의 검사가 또한 실시되면, 파이프 단부들의 윤곽 및 파이프 단부들의 다른 특성들이 또한 캡쳐되고 그리고 가능한 제어기에 의해 분석된다. 센서는 데이터를 연속적으로 또는 필름으로서 캡쳐하거나 또한 원주를 따른 개별 기록이 가능하다. 이를 위해, 센서는 파이프 원주 둘레 또는 용접 시임 둘레를 회전하고, 그리하여 그 위치에서 파이프들을 변경하지 않고서도 전체 시임을 캡쳐 및 조사한다.
확인된 기록에서 예리하고 명확한 윤곽이 나오도록, 용접 시임은, 바람직하게는 접선방향으로 또는 간접적으로 접선방향으로 배향된 센서상의 백라이트에 의해 조명되고, 이 백라이트는 용접 시임, 용접 비드 또는 파이프 단부들의 윤곽을 명확하게 강조하고 그리고 이들을 잘 인식할 수 있도록 한다. 그 후, 센서에 의해 확인된 이러한 데이터는, 용접된 플라스틱 파이프트들을 사용하여 이들이 요건을 만족하도록 특정 요건들에 대하여 용접 시임이 어떠한 치수와 형상을 가져야 되는지를 특정하는 기준들 및/또는 가이드라인들에 기초로 하는 제어기에 저장된 데이터와 비교되고 점검된다. 그 후, 상기 분석에 기초하여 용접 시임이 요건들에 대응하는지를 말할 수 있다. 추가로, 파이프 원주 또는 용접 시임에 수직하게 배향되고 그리고 입사광으로 조명되는 센서에 의해, 용접 시임 또는 용접 비드의 표면상에 가능한 또한 용접을 취약화시킬 수 있는 자극들 (irritations) 또는 오염들이 존재하는지가 판단될 수 있다. 이러한 모든 분석들은 용접 시임에 대하여 일반적으로 기준들에 의해 규정된 형성된 경계 조건들에 기초하여 제어기에 의해 실시될 수 있다. 또는 데이터 (치수 및 영역 사양들) 가 사용자에게 제공되어 결정을 보조하도록 사용된다.
디바이스에 의해 캡쳐된 데이터는 또한 용접 공정 또는 용접 결과를 문서화하도록 그리고/또는 용접 시임의 후속 판단을 가능하게 하도록 저장될 수 있다.
본원의 예시적인 실시형태들은 도면들에 기초하여 설명되고, 여기에서 본원의 이러한 예시적인 실시형태들에만 제한되지 않는다.
도 1 은 본원에 따른 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 2 는 캐리어 기기가 없는 센서 캐리어만이 도시된 본원에 따른 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 3 은 파이프 클램프 및 용접된 파이프 단부들의 개략적인 종단면도를 도시한다.
도 4 는 입사광으로서 조명 유닛이 배열된 본원에 따른 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 5 는 백라이트로서 조명 유닛이 배열된 본원에 따른 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 6 은 백라이트 및 미러를 가진 본원에 따른 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 7 은 라이트 스크린이 국부적으로만 조명되는 라이트 스크린을 가진 본원에 따른 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 8 은 센서 캐리어의 운동 시컨스의 개략도를 도시한다.
도 9 는 센서에 의해 캡쳐된 기록들에 의한 센서, 파이프 및 조명 유닛의 개략적인 배열을 도시한다.
도 10 은 비교만을 할 수 있는 윤곽으로 전환된 기록을 도시한다.
도 1 은 본원에 따른 디바이스 (1) 의 개략도를 도시하고, 맞대기 용접의 무접촉 검사를 위한 디바이스 (1) 는 캐리어 기기 (2) 를 포함한다. 도 1 에 도시된 디바이스 (1) 는 개략적으로만 되어 있고, 그럼으로써 캐리어 기기 (2) 도 직사각형 플레이트 (2) 로서만 도시된다. 물론, 캐리어 기기 (2) 는 상이한 형상 또한 추가의 특징들, 예를 들어 디스플레이 또는 스위치들을 가질 수 있다. 추가로, 또한 디바이스 (1) 의 적용에 따라서 구성될 수 있어서, 예를 들어 맞대기 용접 머신에 적응가능하도록 그리고 예를 들어 열반사경과 유사하게 도 3 에서 파이프 클램프들 (10) 사이에 피봇함으로써 맞대기 용접 머신에 배치할 수 있도록 실시된다. 물론, 용접 머신에 대한 다른 적용들도 상정가능하다. 본원에 따른 디바이스 (1) 의 모듈라 구성에 의해, 원하는 대로 사용가능하고 또한 개조하는데 적합하다. 디바이스 (1) 는 또한 자율적으로 실시될 수 있고 그리고 별도의 제어기 및 디스플레이를 가질 수 있다. 센서 캐리어 (3) 는 캐리어 기기 (2) 에 배열된다. 센서 캐리어 (3) 는 용접될 파이프들 또는 용접된 파이프들 또는 용접 시임 둘레에, 바람직하게는 360°로, 그리하여 전체 파이프 둘레에 회전가능하도록 배열된다. 이는, 센서 캐리어 (3) 가 2 개의 구동부들 (8) 에 의해 구동되는 도 1 에 도시된 실시형태에 의해 달성되고, 이 2 개의 구동부들은 바람직하게는 동기식으로 작동되며, 센서 캐리어의 중심축 또는 파이프라인 축 둘레로 센서 캐리어 (3) 를 회전시키는 동안, 적어도 하나의 구동부 (8) 는 각각의 경우에 센서 캐리어 (3) 와 결합하고, 그럼으로써 구동부들 (8) 과 센서 캐리어 (3) 는 바람직하게는 기어치 (gear teeth) (비도시) 를 가지며, 센서 캐리어 (3) 는 또한 다른 방식으로 구동될 수 있다.
센서 캐리어 (3) 는 바람직하게는 C 형상을 가진다. 양호한 회전 능력의 장점 이외에, 이는 또한 센서 캐리어 (3) 가 도 2 에서 알 수 있는 바와 같이 용접될 파이프 단부들에 걸쳐서 또는 이미 용접된 파이프들에 걸쳐서 용이하게 이동될 수 있고 그리고 그 후에 파이프 (5) 에 대하여 동심적으로 배열되어, 센서 (4) 가 위에 배열된 센서 캐리어 (3) 의 선회는 전체 용접 시임의 검사가 가능하도록 용이하게 실현가능한 장점을 제공한다. C 형상은, 대응하는 디바이스 (1) 에 대해 검사될 최대 파이프 직경의 경우에서도 센서 캐리어 (3) 가 파이프에 걸쳐 이동할 수 있도록 실현된다.
전자식 감광성 센서 (4) 는 센서 캐리어 (3) 상에 배열된다. 이러한 센서들 (4) 은 선행 기술로부터 CCD 센서들 또는 CMOS 센서들로서도 알려져 있고, 이러한 센서들 (4) 은 디지털 카메라들에서 발견되고 그리고 광학 시스템과 조합된 센서 (4) 대신에, 이러한 센서 (4) 를 포함하는 디지털 카메라가 또한 사용될 수 있다. 상기 목적에 필요한 광학 시스템 또는 디지털 카메라를 가진 이러한 센서 (4) 의 설치에 있어서 광학 시스템 또는 디지털 카메라를 가진 센서를 컴팩트하게 구성하는 것은 중요하다. 본원에 따른 디바이스 (1) 를 위한 공간 조건들은 도 3 에서 알 수 있다. 본원에 따른 디바이스 (1) 는 파이프 클램프들 (10) 사이에 삽입될 수 있어야 하고 그리고 이는 더 좁은 센서 (4) 또한 캐리어 기기 (2) 를 필요로 하며, 센서 캐리어 (3) 는 또한 파이프 클램프들 (10) 사이에서 여전히 돌출하고 그리고 이 파이프 클램프들 (10) 이 용접 과정으로 인해 비교적 밀접하게 함께 이동되기 때문에 매우 얇게 구성되어야 한다. 추가로, 본원에 따른 디바이스 (1) 는 조명 유닛 (6) 을 구비하여, 센서 (4) 에 의해 기록된 용접 시임 또는 용접 비드를 명확하게 인식할 수 있으며 그리고 윤곽이 명확하게 두드러진다. 도 1 에서, 조명 유닛 (6) 은 백라이트 (6) 로서 개시되어 있고, 이 백라이트 (6) 는 도 1 에서 라이트 스크린 (6) 으로서 실현된다. 그리하여, 디바이스 (1) 에 대해 검사될 수 있는 파이프 직경들의 모든 치수들은 백라이트 (6) 에 의해 이상적으로 조명된다. 도 1 에서, 점선은 이론적인 최소 파이프 직경을 나타내고, 이 파이프들 (5) 의 중심은 여기에서 최소 직경을 대표하는 것으로서 사용되었다. 따라서, 센서 (4) 및 백라이트 (6) 에 의한 대응하는 조명에 의한 용접 시임의 캡쳐는, 디바이스 (1) 에 대한 변경을 실시하지 않고서도, 최소 파이프 직경에서부터 본원에 도시된 최대 파이프 직경까지 가능함을 도 1 로부터 알 수 있고, 센서 (4) 또는 디지털 카메라 (4) 및/또는 미러 (7) 는, 한편으로는 캡쳐될 수 있는 파이프 직경들의 범위를 확장하도록, 다른 한편으로는 최적의 기록을 위한 미세 조정을 실시할 수 있도록 센서 캐리어 (3) 상에서 이동하거나 이동가능하도록 배열될 수 있다. 더욱이, 디바이스 (1) 가 미러 (7) 를 구비하면, 이 디바이스는, 도 1 에서 명백한 바와 같이, 센서 (4) 에서부터 용접 시임까지 광학 경로를 확장하기 때문에 유리하다.
도 4 에서는 입사광으로서 구현된 조명 유닛 (6) 을 도시한다. 입사광은 기록 위치에서 용접 시임을 조명하고, 센서 (4) 또는 디지털 카메라에 의한 용접 시임의 기록은 파이프들 (5) 의 원주 또는 용접 시임에서 수직하게 실시된다. 이러한 종류의 기록에 의해, 주로 표면의 자극들 (irritations) 및 오염물들이 인식되고 그리고/또는 파이프 또는 피팅 재료가 식별된다.
도 5 에서는 백라이트 (6) 를 사용하는 경우에 개략도를 도시한다. 용접 시임 또는 용접 비드의 윤곽은 백라이트 (6) 의 사용으로 인해 명확하게 두드러진다. 백라이트 (6) 를 사용하는 경우에, 센서 (4) 는 파이프 직경 또는 용접 시임에 접선방향으로 배향되어야 한다. 백라이트 (6) 는 그에 따라 반대 방향으로 방출한다. 물론, 백라이트 및 입사광의 실시형태 둘 다는 상이한 검사들을 실시하도록 센서 캐리어 (3) 에 체결될 수 있고 그리고 백라이트 또는 입사광을 단독 사용하는 가능성도 있다. 도 5 에서, 최소 및 최대 파이프 직경들이 각각 도시되어 있고, 각각에 대하여 디바이스 (1) 를 적용할 수 있다. 그리하여, 센서 (4) 는 디바이스 (1) 를 사용하여 검사될 수 있는 가능한 파이프 직경들의 최대 가능한 범위를 커버하도록 그에 대응한 큰 시야각 (α) 을 가진다. 백라이트 (6) 의 위치는 또한 파이프의 직경에 따라서 변경되기 때문에, 이 백라이트는 또한 센서 캐리어 (3) 에 고정되어 배열되지만, 백라이트 (6) 에는 라이트 스크린 (6) 이 형성되고, 이 라이트 스크린은 파이프 원주에 대하여 동심으로 또는 센서 캐리어 (3) 의 C 형상의 내부면을 따라서 연장된다. 대응하는 라이트 스크린 (6) 은 도 1 에서 잘 알 수 있다. 종속 (concatenated) LED 는 가능한 조명기기들로서 사용될 수 있고, 다른 조명기기들도 상정가능하다.
도 7 은 라이트 스크린 (6) 의 국부적인 켜짐 및 꺼짐을 도시하고, 도 7 에 도시된 본원에 따른 디바이스의 실시형태는 여전히 미러 (7) 를 구비하고 그리고 센서 (4) 는 이 미러 (7) 를 개재하여 간접적으로 용접 시임의 기록을 실시한다. 백라이트 (6) 는 또한 여기에서 반대방향으로 방출하지만, 백라이트 (6) 의 조명 구역 (12) 만이 켜지고, 용접 시임에 대하여 수직방향으로 조명 유닛의 반사는 방지될 수 있어서, 기록은 간섭받지 않고 그리고 보다 명확하게 인식될 수 있다. 센서 (4) 는 기록을 하면서, 센서 캐리어 (3) 가 용접 시임 또는 파이프 단부들 둘레로 360°회전하는 경우도 항상 고려되어야 한다. 도 6 은 미러 (7) 의 장점을 다시 한번 도시한다. 이미 언급한 바와 같이, 기록은 백라이트 (6) 를 사용하여 센서 (4) 에 의해 접선방향으로 실시된다. 용접 시임 또는 용접 비드의 전체 폭이 백라이트 (6) 에 의해 조명되거나 둘러싸이도록, 센서 (4) 에서부터 용접 시임의 기록 지점까지의 거리가 비교적 크면 유리하고, 이는 백라이트 (6) 의 감지되는 폭을 확장시키고 그리고 백라이트 (6) 에 의해 용접 시임의 폭의 완전한 커버리지를 가능하게 하여, 용접 시임 또는 용접 비드의 윤곽이 명확하게 두드러지고, 이는 또한 도 9 로부터의 도면에서 잘 알 수 있다.
센서와 용접 시임 사이의 거리 확장은 또한 상대적으로 고려되는 최대 및 최소 파이프 직경들 사이의 경로차 (광학 경로) 가 보다 더 작아지도록 유발한다. 따라서, 필드의 깊이 조정은 생략될 수 있다. 이미지는 모든 치수의 경우에 예리하고 보다 명확하게 인식될 수 있도록 남아 있다.
가능한 최소 및 최대 파이프 직경들의 변형예들은 또한 도 6 에 도시되어 있지만, 최소 직경은 가상의 최소 직경에 도시된 점선의 접선에 의해서만 표시되고, 캡쳐될 수 있는 범위의 확장은 도 7 에서와 같이 이동가능한 센서 및/또는 미러에 의해 본원에서도 가능하다.
도 8 은 파이프들 둘레의 배열 및 센서 캐리어 (3) 의 파이프들의 검사를 위한 시컨스를 도시한다. 초기에, 센서 캐리어 (3) 는 파이프들 (5) 에 걸쳐 이동되고, 이는 센서 캐리어 (3) 의 C 형상에 의해 가능하다. 더욱이, 센서 (4) 가 위에 배열된 센서 캐리어 (3), 미러 (7) 및 본원에서 백라이트 (6) 로서 실현되는 조명 유닛 (6) 은 파이프 (5) 둘레로, 바람직하게는 360°회전될 수 있어서, 용접 시임 또는 파이프 단부들을 완전히 검사할 수 있다.
도 9 는 용접 이전의 파이프 단부들의 본원에 따른 개략적인 검사 및 용접 시임의 검사에 의한 용접 이후의 검사를 도시한다. 센서 (4) 는 용접될 파이프 단부들 (5) 또는 용접 이후의 파이프 단부들의 용접 시임의 파이프 직경에 접선방향으로 배향되고 그리고 백라이트 (6) 에 의해 접선방향으로 조사된다. 센서 (4) 는 기록들 (13, 14) 을 캡쳐한다. 이러한 기록 (13) 은, 용접 이전에 2 개의 파이프 단부들 (5) 을 나타내고 그리고 센서 (4) 의 기록에 의해 가능하며, 이는 직경, 난형도, 상호 오프셋, 표면 조성 등의 캡쳐를 연속적으로 또는 개별 기록들로서 실시될 수 있다. 용접 시임은 유사하게 캡쳐될 수 있고, 이는 기록 (14) 으로 나타내어진다. 이러한 경우에, 용접 시임 (9) 또는 용접 비드 (9) 의 기하학적 형상, 형상, 크기, 영역, 및 가능한 자극들 및 오염들은 기록에 의해 확인될 수도 있다. 그 후, 이러한 캡쳐된 데이터는 윤곽만이 도 10 에서와 같이 여전히 이미지화되거나, 추가로 처리되거나 데이터 비교를 위해 사용되도록 제어기에 의해서 전환된다. 이러한 확인된 윤곽은 그 후에 제어기에 저장된 기준들 및/또는 비교값들 또는 경계 조건들과 비교될 수 있고 그리고 용접 시임 또는 파이프 단부들의 신뢰성 또는 비신뢰성을 유발하고, 즉 대응하는 용접 시임이 요건들을 만족하든지 또는 만족하지 않든지 이들의 확인된 특성 및 치수들에 기초하여 판단된다. 캡쳐된 데이터는 또한 문서화 목적으로 저장될 수 있다.
1 : 맞대기 용접의 무접촉 검사를 위한 디바이스
2 : 캐리어 기기
3 : 센서 캐리어
4 : 센서, 전자식 감광성 센서, 디지털 카메라
5 : 파이프, 파이프 단부들 또는 피팅, 피팅 단부들
6 : 조명 유닛/라이트 스크린/백라이트/입사광
7 : 미러
8 : 구동부
9 : 용접 시임
10 : 파이프 클램프 또는 피팅 클램프
11 : 맞대기 용접 시임
12 : 라이트 스크린의 조명 구역
13 : 용접 이전의 센서에 의한 파이프 단부 기록
14 : 센서에 의한 용접 시임 기록
α : 센서의 시야각

Claims (14)

  1. 플라스틱 파이프들 및 피팅들 (5) 의 맞대기 용접의 무접촉 검사를 위한 디바이스 (1) 로서,
    상기 디바이스는 캐리어 기기 (2), 조명 유닛 (6) 및 용접될 파이프 단부들 또는 피팅 단부들 (5) 및 용접 시임 (9) 을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 센서 (4) 를 구비하며,
    상기 센서 (4) 는 전자식 감광성 센서 (4), 바람직하게는 디지털 카메라 (4) 인 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스 (1) 는 센서 캐리어 (3) 를 구비하고, 상기 센서 (4) 는 상기 센서 캐리어 (3) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 캐리어 (3) 는 상기 캐리어 기기 (2) 에서 이동가능하거나 회전가능하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 센서 캐리어 (3) 는 용접될 상기 파이프들 (5) 또는 용접 시임 (9) 둘레에 360°로 회전가능한 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 캐리어 (3) 는 C 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 유닛 (6) 은 상기 센서 캐리어 (3) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 (4) 는 파이프의 원주 또는 용접 시임에 접선방향으로 또는 간접적으로 접선방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 유닛 (6) 은 백라이트 (6) 로서 배열되는 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 미러 (7) 를 구비하고, 상기 미러 (7) 는 상기 센서 캐리어 (3) 에 바람직하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 유닛 (6) 은 입사광으로서 배열되고, 상기 센서 (4) 는 기록될 위치에 수직하게 또는 대략 수직하게 배향되는 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스 (1) 는 맞대기 용접 머신 (11) 에 배열되거나 자율적인 모듈로서 실현되며, 상기 모듈은 또한 맞대기 용접 머신 (11) 에 대해 개조되도록 조정가능한 것을 특징으로 하는, 디바이스 (1).
  12. 플라스틱 파이프들 및 피팅들 (5) 의 맞대기 용접의 무접촉 검사를 위한 방법으로서, 이하의 단계들:
    - 대향 단부측들에서 용접될 파이프 단부들 (5) 을 척에 끼우거나 고정하는 단계,
    - 상기 파이프 단부들을 평삭하는 단계,
    - 바람직하게는 상기 파이프 단부들 (5) 의 무접촉 검사를 실시하는 단계,
    - 공지된 맞대기 용접 방법에 의해서 상기 파이프 단부들 (5) 을 용접하는 단계,
    - 냉각 작업 동안 용접 시임 (9) 의 무접촉 검사를 실시하는 단계를 포함하고,
    상기 무접촉 검사는 전자식 감광성 센서 (4), 바람직하게는 디지털 카메라 (4) 에 의해서 실시되는 것을 특징으로 하는, 무접촉 검사를 위한 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서 (4) 는 무접촉 검사를 위해 상기 파이프 단부들 (5) 또는 상기 용접 시임 (9) 둘레에 바람직하게는 360°로 회전되는 것을 특징으로 하는, 무접촉 검사를 위한 방법.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 파이프 (5) 또는 상기 용접 시임 (9) 은 바람직하게는 백라이트 또는 입사광 (6) 에 의해 조명되는 것을 특징으로 하는, 무접촉 검사를 위한 방법.
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