KR20170135790A - 파이프라인 외관 검사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프라인 외관 검사 장치, 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 제1파이프 및 제2파이프에 각각 부착되거나 도포되는 기준 그리드부, 제1파이프의 적어도 일부, 제2파이프의 적어도 일부 및 용접부의 적어도 일부를 포함하도록 촬영된 영상 정보를 생성하는 촬영부; 및 촬영부에서 영상 정보를 수신하고, 영상 정보 및 기준 그리드부에 대한 정보를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 제어부;를 포함하고, 상기 기준 그리드부는 각 파이프의 종방향으로 연장되는 종방향 직선과 각 파이프의 횡방향으로 연장되는 횡방향 직선이 교차되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 외관 검사 장치가 제공될 수 있다. 이에 따르면 작업 현장에서 작업자가 실시간으로 검사 대상 파이프라인에 대한 용접 불량 판정이 가능해지는 효과가 발생된다.

Description

파이프라인 외관 검사 장치 및 방법{Apparatus and Method for Pipeline Visual Inspection}

본 발명은 파이프라인의 외관 검사 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스마트폰과 같은 휴대장치를 이용해 파이프라인의 용접부의 외관 검사를 수행하여 검사 대상물의 제품별 치수 오차 및 안착 불량에 따른 용접 결함을 판정함으로써, 파이프라인의 용접 상태 판단에 소요되는 시간을 절감할 수 있는 파이프라인 외관 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

파이프라인 등의 용접 시, 접합 부위의 용접 방법 및 환경에 따라 용접 불량이 발생될 가능성이 있다. 도 1은 파이프라인의 용접 불량의 예시를 도시한 사진이다. 도 1에 도시된 바와 같은 용접 불량은 해당 파이프라인의 내구성 및 사용 연한을 감퇴시킨다. 용접 불량에 의해 발생되는 파이프라인의 파손은 매우 큰 경제적인 손실로 이어질 수 있다. 특히, 대구경 파이프는 공중에서 용접하게 되므로 오차가 쉽게 발생될 수 있다. 이러한 오차는 유체 충돌로 인한 피로 파괴 등을 야기할 수 있다.

일반적으로 파이프라인의 용접부 결함 유무를 판정하는 방법에는 육안 검사, 파괴 검사 방식 및 비파괴 검사 방식이 있다. 도 2는 육안 검사 방식을 도시한 사진이다. 도 2에 도시된 바와 같이 육안 검사 방식은 자, 버니어캘리퍼스(a), 확대경(b) 등을 이용하여 검사관이 직접 측정하는 방식이고, 정량적인 분석이라기 보다는 검사관의 판단에 의존할 수밖에 없어서, 검사 오류가 발생될 가능성이 매우 높다. 특히, 마이터부(miter joint)의 경우에는 모서리 부분의 각도로 인해 장비 사용 및 측정이 직선부보다 어려웠다. 게다가 촬영 후 DB를 구축하기 위해서는 지속적인 육안 검사가 필요하여 DB 구축이 쉽지 않은 문제가 있다. 이는 파이프라인의 장기적인 변화 추적의 어려움으로 이어지게 된다.

파괴 검사 방식은 선택된 샘플을 파괴하여 용접부 결함의 유무를 판정하는 방식이다. 이러한 파괴 검사 방식은 접합된 두 재료에 물리적인 힘을 가하여 분리시키면서 그 분리에 소요된 힘으로 용접 상태를 짐작하는 분리 실험을 하게 된다. 따라서 실험과정에서 위험성이 높으며, 검사 시간이 많이 소요되고, 이미 설치되어 있는 파이프라인의 경우 검사 대상으로 선택된 파이프가 검사 후 폐기 되는 등 막대한 비용이 발생하는 문제점이 있었다. 게다가 이러한 문제점 때문에 파괴 검사 방식은 몇 개의 샘플을 랜덤하게 선택하여 진행하는 샘플 검사에 적합하고, 모든 제품을 검사하는 전수 검사에는 적합하지 않았다. 특히, 마이터부의 경우에는 정확한 판정을 위해 위와 같은 문제점이 많은 파괴 검사 방식을 이용하는 경우에도 정량적인 단차값을 육안으로 쉽게 판별하기 어려운 과제가 더 발생하고 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 비파괴 검사 방식이 제안되고 있으며, 이러한 방식은 외부 검사와 내부 검사로 구분될 수 있다. 외부 검사에는 Laser와 CCD 카메라 등을 이용한 반사광 검사(비전 시스템 방식), 자기 검사, 유도 전류 검사 등이 있다. 내부 검사에는 초음파 검사, 방사선 검사 등이 있다.

한국 특허출원번호 10-2008-00062529, 고속 레이저 비전 센서 시스템, 이를 이용한 고속 이미지프로세싱 방법 및 용접부 외관 검사방법, 건국대학교 산학협력단, 한양대학교 산학협력단 한국 특허출원번호 10-2007-0123827, 용접 품질 검사 시스템 및 그 검사 방법, 현대자동차 주식회사 한국 특허출원번호 10-2013-0032408, 레이저 용접 결함 진단 장치 및 방법, 주식회사 포스코

도 3은 마이터부의 단차 발생 예를 도시한 사진이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파이프라인의 직선부와 달리 마이터부는 오차 발생 시 유체 충돌로 인한 피로 파괴 등이 더 쉽게 야기될 수 있다. 도 4는 기존의 마이터부 육안 검사의 예를 도시한 사진이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 마이터부의 경우에는 모서리 부분의 각도로 인해 기존의 장비 사용 및 측정이 직선부보다 어려운 문제점이 상존하고 있었다. 도 5는 기존의 마이터부 파괴 검사의 예를 도시한 사진이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 마이터부에 대해 기존의 장비 사용 및 측정이 어려운 문제점을 극복하기 위해 파괴 검사 방식을 이용하는 경우에도 정량적인 단차값을 육안으로 쉽게 판별하기 어렵고, 시편절단 또는 외압 등에 의한 시편의 변형 가능성이 있으며, 측정 방향에 따라 또는 용접 부위에 따라 비드(Bead), 파이프의 단차, 용접 각도 등에 차이가 발생하기 때문에 명확한 측정 결과값의 도출이 더욱 어려운 과제가 부가적으로 발생하고 있었다.

결국, 마이터부의 경우에는 설치가 완료된 이후에 피로 파괴가 발생되기 쉬워서, 경제적 손실이 반드시 발생하고 샘플링을 해야하는 파괴 검사 방식을 이용하지 않고도 파이프라인의 설치가 완료된 이후에 마이터부의 용접 불량 위험을 감지할 수 있는 방안이 요청되고 있었다. 보다 상세하게는, 파이프라인의 불량을 검사하는 검사관이 파이프라인의 용접부, 특히 마이터부의 용접부를 일반적인 광학 카메라(디지털 카메라, DSLR 또는 스마트폰 등)를 이용하여 촬영하는 과정에서 실시간으로 용접 불량을 판정해주는 시스템이 필요한 실정이었다.

기존의 비파괴 검사 방식은 별도의 회전판과 같은 정밀한 검사 상태를 요구하는 경우가 많아서 장소의 제약을 받았다. 또한, 방사선 투과 검사, 적외선/레이저 카메라의 경우 매우 고가 장비 사용이 불가피하므로, 광범위한 사용이 어려운 실정이었다. 결국 이러한 비파괴 검사 방식은 절차가 복잡하고 휴대성이 떨어졌으며, 작업자가 작업환경에서 인스턴트하게 용접의 품질을 검사하는 것이 어려운 문제가 있었다.

또한, 선행기술문헌 중 특허문헌 0003과 같은 비파괴 검사 방식은 용접 중에 발생하는 플라즈마 신호를 이용하여 용접 중에 곧바로 용접의 결함을 진단하는 방법이었다. 이러한 용접 중 실시간 비파괴 검사 방식은 용접 이후 연결이 완료된 파이프라인에서 작업자가 작업환경에서 인스턴트하게 용접의 품질을 검사하는 것이 어려운 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 스마트폰과 같은 휴대장치의 광학 카메라를 이용해 파이프라인의 용접부의 외관 검사를 수행하여 검사 대상물의 크랙(crack), 정렬 불량(misalignment), 용접 비드(weld bead)의 형상 불량, 제품별 치수 오차 및 안착 불량 등을 검사하고 에 용접 결함을 판정하며, 이러한 판정 결과를 스마트폰과 같은 휴대장치의 화면에 실시간으로 출력함으로써, 파이프라인의 용접 상태 판단에 소요되는 시간을 절감할 수 있는 파이프라인 외관 검사 장치, 방법, 시스템 및 프로그램을 제공하는 데에 있다.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.

본 발명의 목적은, 용접부로 연결되어 있는 제1파이프와 제2파이프의 용접 결함을 판정하는 파이프라인 외관 검사 장치에 있어서, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 각각 부착되거나 도포되는 기준 그리드부, 상기 제1파이프의 적어도 일부, 상기 제2파이프의 적어도 일부 및 상기 용접부의 적어도 일부를 포함하도록 촬영된 영상 정보를 생성하는 촬영부; 및 상기 촬영부에서 상기 영상 정보를 수신하고, 상기 영상 정보 및 상기 기준 그리드부에 대한 정보를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 제어부;를 포함하고, 상기 기준 그리드부는 각 파이프의 종방향으로 연장되는 종방향 직선과 각 파이프의 횡방향으로 연장되는 횡방향 직선이 교차되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 외관 검사 장치를 제공하여 달성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈; 및 상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선의 교차점이 상기 용접부의 용접 비드 중심에 위치하는지 여부를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈; 및 상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선을 이용하여 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈;을 더 포함하고, 상기 형상 가시화 모듈은, 상기 제1연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점을 지나고 상기 용접부의 중심 경계선과 수직인 제1단차선 및 상기 제2연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점을 지나고 상기 용접부의 중심 경계선과 수직인 제2단차선을 생성하며, 상기 결함 판정 모듈은, 상기 제1단차선과 상기 제2단차선 사이의 거리를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈; 상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선 사이의 사잇각을 계산하는 각도 계산 모듈; 및 상기 각도 계산 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선의 사잇각을 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈; 및 상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선을 이용하여 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈을 더 포함하고, 상기 형상 가시화 모듈은, 상기 제1연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점으로부터 상기 제1파이프 내에서 특정 거리만큼 이격된 기준점을 시작점으로 하고, 상기 제2연장선과 평행한 기준선을 생성하고, 상기 결함 판정 모듈은, 상기 기준선과 상기 제2연장선과의 거리를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 기준 그리드부는, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프 각각에 패치 형태로 부착되는 패치형, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프 각각의 외곽을 감싸는 형태로 부착되는 롤형 또는 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프 각각의 외곽에 도포되는 도포형으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 용접부로 연결되어 있는 제1파이프와 제2파이프의 용접 결함을 판정하는 파이프라인 외관 검사 방법에 있어서, 사용자가 상기 제1파이프에 기준 격자를 포함하는 제1기준 그리드부를 부착하고, 상기 제2파이프에 기준 격자를 포함하는 제2기준 그리드부를 부착하는 부착 단계; 상기 사용자가 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 장치로 상기 제1파이프, 상기 제1기준 그리드부, 상기 제2파이프, 상기 제2기준 그리드부 및 상기 용접부를 촬영하고, 상기 파이프라인 외관 검사 장치에서 상기 제1파이프, 상기 제1기준 그리드부, 상기 제2파이프, 상기 제2기준 그리드부 및 상기 용접부에 대한 영상 정보를 생성하는 촬영단계; 상기 파이프라인 외관 검사 장치가 상기 사용자에 의해 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 대한 정보인 파이프 정보를 입력받는 파이프 정보 입력단계; 상기 파이프라인 외관 검사 장치가 상기 사용자에 의해 상기 제1기준 그리드부 및 상기 제2기준 그리드부에 대한 정보인 기준 그리드부 정보를 입력받는 기준 그리드부 정보 입력단계; 상기 파이프라인 외관 검사 장치가, 생성된 상기 영상 정보를 토대로 상기 제1기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 생성하는 연장선 생성 단계; 및 상기 파이프라인 외관 검사 장치가, 상기 영상 정보, 상기 파이프 정보, 상기 기준 그리드부 정보, 상기 제1연장선 및 상기 제2연장선을 토대로 상기 용접부의 결함을 판정하는 결함 판정 단계;를 포함하는, 파이프라인 외관 검사 방법을 제공하여 달성될 수 있다.

또한, 상기 결함 판정 단계는, 상기 제1연장선과 상기 제2연장선의 교차점이 상기 용접부의 용접 비드 중심에 위치하는지 여부를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 결함 판정 단계는, 상기 제1연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점을 지나고 상기 용접부의 중심 경계선과 수직인 제1단차선을 생성하고, 상기 제2연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점을 지나고 상기 용접부의 중심 경계선과 수직인 제2단차선을 생성하며, 상기 제1단차선과 상기 제2단차선 사이의 거리를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 결함 판정 단계는, 상기 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 제2연장선의 사잇각을 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 결함 판정 단계는, 상기 제1연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점으로부터 상기 제1파이프 내에서 특정 거리만큼 이격된 기준점에서 시작하고, 상기 제2연장선과 평행한 기준선을 생성하고, 상기 기준선과 상기 제2연장선과의 거리를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 용접부로 연결되어 있는 제1파이프와 제2파이프의 용접 결함을 판정하는 파이프라인 외관 검사 시스템에 있어서, 각 파이프의 종방향으로 연장되는 종방향 직선과 각 파이프의 횡방향으로 연장되는 횡방향 직선이 교차되도록 구성되고, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 각각 부착되는 기준 그리드부; 상기 기준 그리드부, 상기 제1파이프의 적어도 일부, 상기 제2파이프의 적어도 일부 및 상기 용접부의 적어도 일부를 포함하도록 촬영된 영상 정보를 생성하는 촬영부; 및 상기 촬영부에서 상기 영상 정보를 수신하고, 상기 영상 정보 및 상기 기준 그리드부에 대한 정보를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하여, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 대한 판정 정보를 생성하는 제어부;를 포함하고, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 이용하여 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 외관 검사 시스템을 제공하여 달성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈; 및 상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선의 교차점이 상기 용접부의 용접 비드 중심에 위치하는지 여부를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈; 및 상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선을 이용하여 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈;을 더 포함하고, 상기 형상 가시화 모듈은, 상기 제1연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점을 지나고 상기 용접부의 중심 경계선과 수직인 제1단차선 및 상기 제2연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점을 지나고 상기 용접부의 중심 경계선과 수직인 제2단차선을 생성하며, 상기 결함 판정 모듈은, 상기 제1단차선과 상기 제2단차선 사이의 거리를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈; 상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선 사이의 사잇각을 계산하는 각도 계산 모듈; 및 상기 각도 계산 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선의 사잇각을 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈; 및 상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선을 이용하여 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈;을 더 포함하고, 상기 형상 가시화 모듈은, 상기 제1연장선과 상기 용접부의 용접 비드가 접하는 점으로부터 상기 제1파이프 내에서 특정 거리만큼 이격된 기준점을 시작점으로 하고, 상기 제2연장선과 평행한 기준선을 생성하고, 상기 결함 판정 모듈은, 상기 기준선과 상기 제2연장선과의 거리를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부에서 생성되는 상기 판정 정보를 수신하고, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 관한 정보와 상기 판정 정보를 저장하는 데이터베이스부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 장치에 의해 수행되는, 용접부로 연결되어 있는 제1파이프와 제2파이프의 용접 결함을 판정하는 파이프라인 외관 검사 방법이 컴퓨터 상에서 수행되도록 기록매체에 저장된 프로그램에 있어서, 상기 파이프라인 외관 검사 장치가 상기 제1파이프, 상기 제1파이프에 구성되고 기준 격자를 포함하는 제1기준 그리드부, 상기 제2파이프, 상기 제2파이프에 구성되고 기준 격자를 포함하는 제2기준 그리드부 및 상기 용접부에 대한 영상 정보를 생성하는 촬영단계; 상기 파이프라인 외관 검사 장치가 사용자에 의해 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 대한 정보인 파이프 정보를 입력받는 파이프 정보 입력단계; 상기 파이프라인 외관 검사 장치가 상기 사용자에 의해 상기 제1기준 그리드부 및 상기 제2기준 그리드부에 대한 정보인 기준 그리드부 정보를 입력받는 기준 그리드부 정보 입력단계; 상기 파이프라인 외관 검사 장치가, 생성된 상기 영상 정보를 토대로 상기 제1기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 생성하는 연장선 생성 단계; 및 상기 파이프라인 외관 검사 장치가, 상기 영상 정보, 상기 파이프 정보, 상기 기준 그리드부 정보, 상기 제1연장선 및 상기 제2연장선을 토대로 상기 용접부의 결함을 판정하는 결함 판정 단계;를 포함하는, 파이프라인 외관 검사 방법이 컴퓨터 상에서 수행되도록 기록매체에 저장된 프로그램을 제공하여 달성될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 용접부로 연결되어 있는 제1파이프와 제2파이프의 용접 결함을 판정하는 파이프라인 외관 검사 프로그램 코드가 저장된 메모리 모듈; 및 상기 메모리 모듈과 동작 가능하도록 결합되고, 상기 메모리 모듈에 저장된 상기 프로그램 코드를 실행하는 처리 모듈;을 포함하고, 상기 프로그램 코드는, 상기 제1파이프, 상기 제1파이프에 구성되고 기준 격자를 포함하는 제1기준 그리드부, 상기 제2파이프, 상기 제2파이프에 구성되고 기준 격자를 포함하는 제2기준 그리드부 및 상기 용접부에 대한 영상 정보를 생성하거나 수신하는 촬영단계; 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 대한 정보인 파이프 정보를 입력받는 파이프 정보 입력단계; 상기 제1기준 그리드부 및 상기 제2기준 그리드부에 대한 정보인 기준 그리드부 정보를 입력받는 기준 그리드부 정보 입력단계; 생성된 상기 영상 정보를 토대로 상기 제1기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 생성하는 연장선 생성 단계; 및 상기 영상 정보, 상기 파이프 정보, 상기 기준 그리드부 정보, 상기 제1연장선, 상기 제2연장선 및 상기 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 제2연장선의 사잇각을 토대로 상기 용접부의 결함을 판정하는 결함 판정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 외관 검사 장치를 제공하여 달성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법에 따르면, 작업 현장에서 작업자가 실시간으로 검사 대상 파이프라인, 특히 마이터부에 대한 용접 불량 판정이 손쉽게 가능해지는 효과가 발생된다.

둘째, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법에 따르면, 용접 불량 판정에 대한 상용 툴의 개발이 가능해지므로, 파이프라인의 체계적인 Online 품질관리 시스템 구축의 전제가 될 수 있는 효과가 발생된다.

셋째, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법에 따르면, 기존 육안 검사에 비해 결함 판정의 신뢰도가 높은 효과가 발생된다.

넷째, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법에 따르면, 휴대기기를 이용하여 현장에서 곧바로 촬영하여 판정하므로, 사용성 및 휴대성이 극대화되는 효과가 발생된다.

다섯째, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법에 따르면, 적외선 카메라와 같은 고가 장비에 비해 현저히 저렴해지는 효과가 발생된다.

여섯째, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법에 따르면, 파이프라인의 용접 결함에 대한 정보가 지속적으로 축적되게 되므로, 시간에 따른 변화를 분석하고 예측하는 것이 가능해진다.

일곱째, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법에 따르면, DB에 사진을 저장하지 않아도 되므로 Data가 가벼워지는 효과가 발생된다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 파이프라인의 용접 불량의 예시를 도시한 사진,
도 2는 육안 검사 방식을 도시한 사진,
도 3은 마이터부의 단차 발생 예를 도시한 사진,
도 4는 기존의 마이터부 육안 검사의 예를 도시한 사진,
도 5는 기존의 마이터부 파괴 검사의 예를 도시한 사진,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템을 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부를 도시한 모식도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부의 다른 예를 도시한 모식도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부를 도시한 예시도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부의 사용을 비교한 비교도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부의 사용을 예시한 예시도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법을 모식화한 흐름도,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법을 도시한 흐름도,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 출력부에 출력되는 파이프라인 외관 검사 결과 정보를 도시한 모식도,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법을 도시한 흐름도,
도 16, 17은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 장치를 이용하여 직선부의 결함 판정 예를 도시한 예시도,
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 허용 e값 분석 예,
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 용접 불량의 예,
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 용접 양호의 예,
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 용접 불량의 예,
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 용접 양호의 예,
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 곡률부의 각도 분석 예이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 특정 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 특정 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

파이프라인 외관 검사 시스템

이하에서 용접 결함이란, 정렬 불량, 비드(bead) 형상 불량 등의 일반적인 파이프 용접 불량을 의미할 수 있다. 또한, 이하에서 파이프의 재질은 플라스틱, 강재 등을 포함할 수 있다. 또한, 이하에서 마이터부(miter joint)는 파이프라인의 접면이 사면(斜面)이 되도록 절삭한 연결부를 의미한다.

본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템에 관하여, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템을 도시한 블럭도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템은, 파이프라인 외관 검사 장치(10), 기준 그리드부(6)를 포함할 수 있다.

파이프라인 외관 검사 장치(10)는, 제어부(1), 촬영부(2), 입력부(3), 출력부(4), 메모리부(5)를 포함할 수 있고, 작업자가 파이프라인(7)과 기준 그리드부(6)를 촬영하면 제어부(1)에서 실시간으로 용접 결함 여부가 판정되어 출력부(4)에 출력되도록 구성될 수 있다. 파이프라인 외관 검사 장치(10)는 본 발명의 일실시예에 따르면 디지털 카메라, 스마트폰 등의 휴대장치 또는 PC를 의미할 수 있다.

제어부(1)는 각도 계산 모듈(11), 크기 계산 모듈(12), 형상 가시화 모듈(13), 도형 생성 모듈, 도형 매칭 모듈, 결함 판정 모듈(14)를 포함할 수 있고, 촬영부(2)에서 촬영된 영상을 분석하여 파이프라인과 용접 비드의 형상을 정형화하며, 이를 설계 기준과 비교하여 용접 결함 여부를 판정하는 구성이다. 제어부(1)는 촬영부(2)와 연결되어 촬영부에서 생성된 영상 정보를 수신한다. 또한, 제어부(1)는 수신된 영상 정보를 토대로, 기준 그리드부의 연장선을 통해 파이프라인의 형상을 가시화할 수 있다. 또한, 제어부(1)는 가시화된 파이프라인의 형상을 토대로 단차, 사잇각 등을 계산하고 용접부 결함 조건과 비교하여 결함 가능성을 판정할 수 있다. 또한, 제어부(1)는 입력부(3)와 연결되어 사용자가 입력하는 샘플링 정보, 파이프 정보, 기준 그리드부 정보 등을 입력받을 수 있다.

이때 입력될 수 있는 샘플링 정보는 영상 정보 내에서의 토질, 파이프, 기준 그리드부(6)의 색상, 명도, 채도 등에 대한 샘플 정보를 의미할 수 있다. 파이프 정보는 파이프의 제원, 예를 들어, 지름, 두께, 용접 온도, 용접 시간, 용접 시 작용힘 등을 의미할 수 있다. 기준 그리드부 정보는 기준 그리드부(6)에 표시된 격자의 변의 크기, 형태 등을 의미할 수 있다.

또한, 제어부(1)는 출력부(4)와 연결되어 완료된 용접 결함 여부 판정 정보를 출력부(4)로 송출한다. 작업자는 출력부(4)에 송출된 정보를 토대로 실시간으로 용접 불량 판정을 수행하게 된다. 또한, 제어부(1)는 메모리부(5)와 연결되어 용접 결함 여부 판정 정보를 파이프라인의 용접부 별로 메모리부(5)에 저장한다.

각도 계산 모듈(11)은 제어부(1) 내의 분석모듈 중 하나로서, 촬영부(2)에서 촬영되어 제어부(1)로 전송된 영상 정보에서 형상 가시화 모듈(13)에서 출력되는 기준 그리드부(6)의 적어도 하나 이상의 직선에서 연장되는 직선인 연장선을 인식하고, 연장선 사이의 각도 및 각 변의 크기 등을 분석하여 연결된 파이프들 사이의 사잇각 또는 단차를 계산하는 구성이다. 이렇게 측정된 단차 또는 사잇각은 결함 판정 모듈(14)에서 용접부 결함 조건에 따른 규정과 비교되어 용접 결함 가능성이 판정되게 된다.

크기 계산 모듈(12)은 촬영부(2)에서 촬영되어 제어부(1)로 전송된 영상 정보에서 기준 그리드부(6)의 각 직선을 인식하고, 사전에 사용자에 의해 입력된 기준 그리드부 정보를 토대로 상기 영상 정보의 픽셀 당 실제 크기를 계산하는 구성이다.

형상 가시화 모듈(13)은 기준 그리드부(6)의 직선 중 파이프라인의 길이방향과 평행한 방향의 직선인 종방향 직선을 연장하여 연장선을 출력하고 파이프라인(7)의 형상을 가시화하는 구성이다. 파이프라인 단면의 원주에 의해 기준 그리드부(6)에 도시된 종방향 직선 사이의 간격이 점진적으로 달라지게 되는데, 하나의 영상 정보 내에서 파이프라인의 외곽으로 갈수록 기준 그리드부(6)의 종방향 직선 사이의 간격이 좁아지고, 파이프라인의 중심으로 갈수록 기준 그리드부(6)의 종방향 직선간의 간격이 넓어지게 된다. 이러한 특징 때문에, 형상 가시화 모듈(13)이 기준 그리드부(6)의 직선 중 파이프라인의 길이방향과 평행한 방향의 직선인 종방향 직선을 연장하여 연장선을 출력하는 경우, 파이프라인(7)의 형상을 가시화할 수 있게 된다. 형상 가시화 모듈(13)에서의 연장선은 각도 계산 모듈(11)에서 단차 또는 사잇각을 구하는데 이용될 수 있다.

결함 판정 모듈(14)은 형상 가시화 모듈(13)에서 생성된 연장선에 의해 각도 계산 모듈(11)에서 계산된 단차, 사잇각과 용접부 결함 조건에 따른 규정 및 파이프라인의 형상을 비교하여 파이프라인, 특히 마이터부의 용접 결함을 판정하게 된다.

구체적인 용접 결함의 판정 방법에 관해서는 이하에 기술한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도형 생성 모듈과 도형 매칭 모듈이 이용될 수 있다.

도형 생성 모듈은 크기 계산 모듈(12)에서 계산된 영상 정보의 픽셀 당 실제 크기, 사전에 사용자에 의해 입력된 파이프 정보 및 기준 그리드부 정보를 토대로 영상 정보 내에서 각 파이프를 정형화하여 대표할 수 있는 도형을 생성하는 방식으로 파이프 형상을 가시화하는 구성이다. 본 발명의 일실시예에 따르면 파이프에 대응되는 도형의 경우 직선, 곡선, 사다리꼴 등의 사각형으로 생성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 도형 생성 모듈은 영상 정보의 픽셀 당 실제 크기 및 사전에 사용자에 의해 입력된 파이프 정보를 토대로 영상 정보 내에서 파이프의 직경만큼 이격된 평행선 또는 직선을 생성하는 것으로 구성될 수도 있다.

또한, 도형 생성 모듈은 용접 비드에 대응되는 도형을 생성하도록 구성될 수도 있다. 용접 비드에 대응되는 도형은 삼각형 등으로 생성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 도형 생성 모듈은 영상 정보 내에서 도형이 매칭된 파이프와 파이프의 사이에서 최저점과 최고점이 연결된 형태의 꺾인 선 또는 삼각형을 생성하는 것으로 구성될 수 있다.

도형 매칭 모듈은 도형 생성 모듈에서 생성된 도형을 영상 정보 내에서 각 파이프에 해당되는 위치에 매칭시키고, 매칭 영상 정보를 생성하여 파이프를 렌더링하는 모듈이다. 이때 파이프와 토질의 경계를 구분하고 인식하는데는 사전에 사용자에 의해 입력된 샘플링 정보가 이용될 수 있다. 또한, 도형 매칭 모듈은 도형 생성 모듈에서 생성된 용접 비드에 대응되는 도형을 용접 비드에 해당되는 영상 정보 내에 매칭시키도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서 결함 판정 모듈(14)은 도형 생성 모듈에서 생성된 도형의 매칭이 도형 매칭 모듈에 의해 완료된 매칭 영상 정보를 토대로 용접 결함을 판정하게 된다.

기준 그리드부(6)와 관련하여, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부를 도시한 모식도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부의 다른 예를 도시한 모식도이다. 도 7, 8에 도시된 바와 같이 기준 그리드부(6)는 격자 모양의 그리드를 포함하는 탈부착이 가능할 수 있는 패치형 테이프의 형태을 기본으로 하며, 상황이나 판정하고자 하는 결함의 종류에 따라 정사각형 그리드, 다각형 및 특정 각도로 경사진 직선 중 적어도 하나를 포함하도록 기준 그리드부(6)의 그리드 형태를 달리할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 기준 그리드부(6)는 기본적으로 파이프라인에 대하여 종방향인 종방향 직선과 횡방향인 횡방향 직선을 포함할 수 있고, 이들 직선에 의해 구성되는 격자를 포함할 수 있다.

기준 그리드부(6)의 재질은 투명한 테이프 재질, 와이어 메시, 스프링 와이어 또는 비닐 등으로 구성될 수 있다. 기준 그리드부(6)의 재질이 투명한 테이프 재질로 구성되는 경우 제어부(1)의 영상 처리에서 파이프의 식별에 오류가 발생되지 않는 효과가 더 발생될 수 있다.

기준 그리드부(6)의 부착 형태와 관련하여, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부를 도시한 예시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 기준 그리드부(6)의 부착 형태는 패치형, 롤형 등으로 구성될 수 있다. 기준 그리드부(6)의 형태가 소형 패치형태의 패치형인 경우에는 대상 파이프에 간편하게 부착 또는 탈부착할 수 있다는 장점이 있다. 기준 그리드부(6)의 형태가 롤형인 경우에는 부착 시 방향 및 위치 정확도가 증대되는 효과가 더 발생될 수 있다. 롤형인 기준 그리드부(6)의 경우에는 기존에 표시되어 있는 파이프의 외관의 표시선과 함께 정확성의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 롤형인 기준 그리드부(6)의 경우에는 한 번의 부착으로 다수의 측정 대상 위치와 근접한 위치의 기준 그리드를 확보할 수 있게 되는 효과가 발생된다. 또한, 파이프 외관 곡면상 여러 위치에 대한 기준 그리드 정보를 제공하기 때문에 영상 처리를 위한 정보가 증대되는 효과가 발생된다. 또한, 기준 그리드부(6)는 스프레이를 이용하여 파이프라인에 마킹(도포)될 수 있다.

기준 그리드부(6)의 효과와 관련하여, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부의 사용을 비교한 비교도, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부의 사용을 예시한 예시도이다. 도 10, 11에 도시된 바와 같이, 기존에 기준 그리드부(6)가 사용되지 않은 경우에는 용접부의 이미지 촬영 시 영상 정보 내에 기준 정보가 부재하였고, 결함 판정을 위한 기준 정보 추출이 불가하여 단순히 광학 촬영부만으로 용접 결함 판정을 위한 시스템을 구현할 수 없었다. 그에 따라 레이저-CCD 방식, 초음파 방식과 같은 값비싸고 어려운 방식이 개발되었던 것이다. 하지만, 본 발명의 일실시예에 따라 기준 그리드부(6)가 사용된 경우에는 기준 그리드부(6)에 표시된 그리드, 파이프 정보, 샘플링 정보, 기준 그리드부 정보를 토대로 영상 정보에서 판정이 필요한 범위에 대하여 정확한 치수 및 형상 정보의 도출이 가능해지는 효과가 발생된다. 기준 그리드부(6)가 그리드 형태로 구성됨으로써 각 파이프에 해당되는 기준 평면을 계산할 수 있으며, 연결된 파이프의 각 기준 평면 사이의 각도를 이용하여 연결된 파이프의 3차원 사잇각을 계산할 수 있다. 기준 그리드부(6)를 그리드 형태로 구성하게 되면 연결된 파이프의 3차원 사잇각을 계산할 수 있을뿐만 아니라 영상 정보의 픽셀에 해당되는 실제 크기를 용이하게 도출해낼 수 있게되므로, 오차의 정밀도가 향상되고 용접 결함 판정의 정확성이 증대되게 된다.

기존에는 단순한 광학 카메라로 용접 결함 판정을 자동화하는 것이 불가능하였다. 그 결과 레이저와 같은 정밀한 발광체와 정밀한 분석수단이 용접 결함 판정에 필수적이었다. 하지만 본 발명의 일실시예에 따르면, 기준 그리드부(6)를 그리드 형태로 구성하는 것에 의해 단순한 광학 카메라로 용접 결함 판정을 하는 것이 가능해지는 현저한 효과가 발생된다.

파이프라인 외관 검사 방법

본 발명의 파이프라인 외관 검사 방법에 대하여, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법을 모식화한 흐름도, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법을 도시한 흐름도이다. 도 12, 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법은 크게 입력 단계(S1), 분석 단계(S2), 출력 단계(S3)을 포함할 수 있다.

입력 단계(S1)는 촬영 단계(S10), 파이프 정보 입력 단계(S11), 기준 그리드부 정보 입력 단계(S12)를 포함할 수 있다.

촬영 단계(S10)는 사용자가 파이프라인 외관 검사 장치(10)의 광학 카메라인 촬영부(2)를 이용하여 파이프라인, 예를 들면, 마이터부의 파이프와 파이프 사이의 용접부를 촬영하는 단계이다. 촬영 단계(S10)에서는 영상 정보에 파이프의 일부만 표시되도록 촬영하는 것도 가능하다.

파이프 정보 입력 단계(S11)는 정확한 용접 결함 판정을 위해 파이프라인에 대한 정보인 파이프 정보를 사용자가 입력하는 단계이다. 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 정보는 파이프 식별번호, 직경, 두께, 재질 등에 대한 정보를 의미할 수 있다. S11에서 입력되는 파이프 정보는 S12에서 입력되는 기준 그리드부 정보와 함께 영상 정보의 단위 픽셀 크기 등을 구하는데에 이용될 수 있다.

기준 그리드부 정보 입력 단계(S12)는 영상 정보 내의 파이프에 부착 또는 도포되어 있는 기준 그리드부(6)의 정보인 기준 그리드부 정보를 입력하는 단계이다. 본 발명의 일실시예에 따른 기준 그리드부 정보는 그리드 크기, 색상 등의 정보를 의미할 수 있다. 이 단계 이후에 분석 단계(S2)에서 기준 그리드부 정보와 파이프 정보를 기초로 파이프의 구체적인 수치 및 파이프 사이의 각도가 계산될 수 있다.

분석 단계(S2)는 형상 가시화 단계(S20), 계산 단계(S21), 비교 단계(S22), 결함 판정 단계(S23)를 포함할 수 있다.

형상 가시화 단계(S20)는 형상 가시화 모듈(13)에서 기준 그리드부(6)의 종방향 직선을 연장하여 연장선(8)을 생성하는 방식으로 파이프라인, 예를 들면, 마이터부의 각각의 파이프라인의 형상을 가시화하는 단계이다.

계산 단계(S21)는 제어부(1)의 각도 계산 모듈(11)과 크기 계산 모듈(12)에서, S20에서 생성된 연장선(8), 파이프 정보, 기준 그리드부 정보를 이용하여 파이프라인, 예를 들면, 마이터부의 파이프라인 사이의 각도 계산, 픽셀 당 실제 크기 계산, 단차 계산 등을 수행하게 되는 단계이다.

비교 단계(S22)는 제어부(1)의 결함 판정 모듈(14)에서, S21에서 계산된 파이프라인 사이의 각도 정보, 픽셀 당 실제 크기 정보, 단차 정보 등과 실제 용접부 결함 조건에 따른 규정을 비교하는 단계이다.

결함 판정 단계(S23)는 S22에서의 비교를 통해 S21에서 계산된 파이프라인 사이의 각도 정보, 픽셀 당 실제 크기 정보, 단차 정보가 실제 용접부 결함 조건에 따른 규정에서 벗어나는 경우, 결함으로 파이프라인 외관 검사 결과를 판정하고, 파이프라인 외관 검사 결과 정보를 생성하는 단계이다.

출력 단계(S3)는 결과 출력 단계(S30), 저장 단계(S31)를 포함할 수 있다.

결과 출력 단계(S30)는 S23에서 판정된 파이프라인 외관 검사 결과 정보를 출력부(4)에 출력하는 단계이다. 도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 출력부에 출력되는 파이프라인 외관 검사 결과 정보를 도시한 모식도이다. 본 발명의 일실시예에 따라 출력되는 파이프라인 외관 검사 결과 정보는 파이프 정보, S21에서 계산된 파이프라인 사이의 각도 정보, 픽셀 당 실제 크기 정보, 단차 정보, 실제 용접부 결함 조건에 따른 규정 정보 등을 포함할 수 있다.

저장 단계(S31)는 S23에서 판정된 파이프라인 외관 검사 결과 정보를 메모리부(5)에 저장하거나, 서버로 전송하는 단계이다. 서버로 전송된 파이프라인 외관 검사 결과 정보는 저장되어 DB화될 수 있다. 본 발명에 따르면 단순한 사진 촬영만을 통해 파이프라인 외관 검사 결과 정보가 생성되고, 파이프라인에 관한 DB 확보가 용이해지는 효과가 발생된다. 확보된 파이프라인의 DB를 통해 파이프의 지속적인 품질 관리가 용이해지고 가능해지는 효과가 발생된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법과 관련하여, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법을 도시한 흐름도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법은, 촬영 단계(S10) 이후에 도형 생성 단계, 도형 매칭 단계, 용접부 도형 매칭 단계를 더 포함할 수 있다.

도형 생성 단계는 각 파이프에 대응되는 도형인 파이프 도형(20) 또는 각 용접 비드에 대응되는 비드 도형(21)을 생성하는 단계이다. 본 발명의 일실시예에 따른 도형에는 직선, 곡선, 평행선, 사각형, 삼각형 등이 있다. 도형의 생성 시에는 S11에서 입력된 파이프 정보가 이용될 수 있다.

도형 매칭 단계는 도형 생성 단계에서 생성된 파이프 도형(20) 또는 비드 도형(21)을 영상 정보에 매칭하는 단계이다.

계산 단계(S21) 및 결함 판정 단계(S23)에서는 매칭된 도형의 매칭 정보를 이용하여 파이프라인 사이의 각도 정보, 픽셀 당 실제 크기 정보, 단차 정보를 계산하고, 파이프 용접의 각종 결함을 판정하며 파이프라인 외관 검사 결과 정보를 생성하는 단계이다.

실시예

본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 방법을 적용하여 파이프라인의 용접 결함을 판정하는 실시 예시와 관련하여, 도 16, 17은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 장치를 이용하여 직선부의 결함 판정 예를 도시한 예시도이다. 도 16, 17에 도시된 바와 같이 파이프라인의 직선부의 각 용접부의 결함 판정시, 파이프 표면에 격자 형태의 기준 그리드부(6)를 부착하여 각 결함 별 허용범위 값을 측정하고, 오차를 실제 크기로 계산하여 오차값을 결정짓게 된다. 도 16에 도시된 기준 그리드부(6)는 패치형, 도 17에 도시된 기준 그리드부(6)는 롤형으로 예시되어 있다.

용접 결함 중 Welding flash notches의 경우, ASTM F2620-11, DVS 2202-1에 따르면 용접 비드의 V-groove는 용접 비드 높이의 1/2 이상을 초과해서는 안 된다.. 본 발명의 일실시예에 따르면, 기준 그리드부(6)를 이용하여 해당 영상 정보의 픽셀 당 실제 크기를 계산할 수 있게 되고, 좌우 기준 그리드부(6)의 연장선(8)을 이용한 파이프 형상 가시화를 통해 V-groove의 깊이를 계산할 수 있게 된다.

용접 결함 중 Notches and score marks의 경우, DVS 2202-1에 따르면 파이프 벽체의 손상은 파이프 두께의 0.1~0.15 또는 0.5mm~2mm를 초과해서는 안 된다. 본 발명의 일실시예에 따르면 기준 그리드부(6)를 이용하여 해당 영상 정보의 픽셀 당 실제 크기를 계산할 수 있게 되고, 좌우 기준 그리드부(6)의 연장선(8)을 이용한 파이프 형상 가시화를 통해 파이프 벽체 손상의 깊이를 계산할 수 있게 된다.

용접 결함 중 Mismatch of joint faces의 경우, ASTM F2620-11, DVS 2202-1에 따르면 용접되는 파이프의 단면은 단차가 없어야 하고, 그 허용범위는 파이프 두께의 0.1~0.2이다. 본 발명의 일실시예에 따르면 기준 그리드부(6)를 이용하여 해당 영상 정보의 픽셀 당 실제 크기를 계산할 수 있게 되고, 좌우 기준 그리드부(6)의 연장선(8)을 이용한 파이프 형상 가시화를 통해 파이프 벽체의 단차를 계산할 수 있게 된다.

용접 결함 중 Irregular weld bead width의 경우, 본 발명의 일실시예에 따르면 좌우 기준 그리드부(6)의 연장선(8)을 이용한 파이프 형상 가시화를 통해 비드의 너비를 계산하여 결함을 파악할 수 있다.

직선부의 용접 결함 중 Angular mismatch of joint faces의 경우, DVS 2202-1에 따르면 용접되는 파이프의 사잇각은 특정 각도를 초과해서는 안된다. 본 발명의 일실시예에 따르면 좌우 기준 그리드부(6)의 연장선(8)을 이용한 파이프 형상 가시화를 통해 해당 영상 정보에서의 파이프와 파이프 사잇각을 계산할 수 있게 된다.

직선부의 용접 결함 중, 허용 e값 범위 분석과 관련하여, 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 허용 e값 분석 예를 도시한 것이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따라 연장선(8)을 분석하여 파이프라인의 e값이 허용되는 범위 내인지를 분석(DVS 2202-1 참조)할 수 있다. 이때에는 특정 파이프의 기준 그리드부(6)의 연장선(8)이 용접부의 용접 비드에 접하는 점으로부터 해당 파이프 내에서 특정 거리만큼 이격된 기준점에서 시작하고, 다른 파이프의 기준 그리드부(6)의 연장선(8)과 평행한 기준선을 생성한다. 그리고 해당 기준선과 다른 파이프의 연장선(8)과의 거리를 토대로 용접부의 용접 결함을 판정하게 된다.

마이터부에서의 실시예와 관련하여, 마이터부의 경우, 발생하는 곡률부의 측정이 매우 어려우며, 검사원, 환경, 측정 방향 등에 따라 매우 큰 차이가 발생되게 된다. 본 발명의 일실시예에 따르면 기준 그리드부(6)를 이용하여 측정 방향에 따라 복수개의 사진을 촬영할 수 있으므로 이러한 리스크가 저감되게 된다. 따라서 마이터부의 모든 용접부의 결함 판정이 보다 빠르고 쉽게 가능하게 되는 효과가 발생된다.

마이터부에서의 단차 분석과 관련하여, 본 발명의 일실시예에 따르면 마이터부의 용접 단차를 용이하게 분석할 수 있게 된다. 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 용접 불량의 예를 도시한 것이고, 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 용접 양호의 예를 도시한 것이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 좌우 기준 그리드부(6)의 연장선(8)의 교차점이 용접 비드의 중심에 놓이지 않는 경우 용접 불량으로 판정하고 단차 여부를 구체적으로 판별할 수 있다. 그 오차 범위는 규정(DVS2202-1, mismatch of joints faces)에 따를 수 있다. 다만, 직선부와 달리 마이터부에 대하여 별도로 기준이 제시되어 있지 않은 경우에 대해서는 직선부에 대한 규정을 준용할 수 있다. 또한, 도 20에 도시된 바와 같이, 좌우 기준 그리드부(6)의 연장선(8)의 교차점이 용접 비드의 중심에 놓이는 경우 용접 양호로 판정할 수 있다. 기준 그리드부(6)의 모든 연장선(8)들의 연결을 통해, 비드의 단차, 비드의 대칭 등에 대한 측정도 가능해지는 효과가 발생된다.

또한, 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 용접 불량의 예를 도시한 것이고, 도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 용접 양호의 예를 도시한 것이다. 도 21, 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면 좌우 기준 그리드부(6)의 연장선(8)이 용접 비드와 만나는 점을 지나고, 용접부의 중심 경계선(a)과 수직인 2개의 단차선(b)이 구성하는 단차(Δh)를 분석하여 규정과 비교할 수 있다. 도 21에서의 단차인 Δh1은 규정보다 단차가 커서 용접 불량으로 판정될 수 있는 예이고, 도 22에서의 단차인 Δh2는 규정보다 단차가 작아서 용접 양호로 판정될 수 있는 예이다.

마이터부에서의 곡률부 각도 분석과 관련하여, 도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프라인 외관 검사 시스템의 출력 예 중 곡률부의 각도 분석 예를 도시한 것이다. 도 23에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따라 연장선(8)의 사이각(α)을 분석하여 마이터부의 곡률부 각도가 양호한지를 분석할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 제어부
2: 촬영부
3: 입력부
4: 출력부
5: 메모리부
6: 기준 그리드부
7: 마이터부
8: 연장선
10: 파이프라인 외관 검사 장치
11: 각도 계산 모듈
12: 크기 계산 모듈
13: 형상 가시화 모듈
14: 결함 판정 모듈
20: 파이프 도형
21: 비드 도형

Claims (3)

1. 용접부로 연결되어 있는 제1파이프와 제2파이프의 용접 결함을 판정하는 파이프라인 외관 검사 장치에 있어서,
   상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 각각 부착되거나 도포되는 기준 그리드부, 상기 제1파이프의 적어도 일부, 상기 제2파이프의 적어도 일부 및 상기 용접부의 적어도 일부를 포함하도록 촬영된 영상 정보를 생성하는 촬영부; 및
   상기 촬영부에서 상기 영상 정보를 수신하고, 상기 영상 정보 및 상기 기준 그리드부에 대한 정보를 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 기준 그리드부는 각 파이프의 종방향으로 연장되는 종방향 직선과 각 파이프의 횡방향으로 연장되는 횡방향 직선이 교차되도록 구성되며,
   상기 제어부는,
   상기 촬영부에서 수신된 상기 영상 정보를 토대로, 상기 제1파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 출력하는 형상 가시화 모듈;
   상기 형상 가시화 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선 사이의 사잇각을 계산하는 각도 계산 모듈; 및
   상기 각도 계산 모듈에서 출력된 상기 제1연장선과 상기 제2연장선의 사잇각을 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 결함 판정 모듈;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 외관 검사 장치.
   
2. 용접부로 연결되어 있는 제1파이프와 제2파이프의 용접 결함을 판정하는 파이프라인 외관 검사 프로그램 코드가 저장된 메모리 모듈; 및
   상기 메모리 모듈과 동작 가능하도록 결합되고, 상기 메모리 모듈에 저장된 상기 프로그램 코드를 실행하는 처리 모듈;
   을 포함하고,
   상기 프로그램 코드는,
   상기 제1파이프, 상기 제1파이프에 구성되고 기준 격자를 포함하는 제1기준 그리드부, 상기 제2파이프, 상기 제2파이프에 구성되고 기준 격자를 포함하는 제2기준 그리드부 및 상기 용접부에 대한 영상 정보를 생성하거나 수신하는 촬영단계;
   상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 대한 정보인 파이프 정보를 입력받는 파이프 정보 입력단계;
   상기 제1기준 그리드부 및 상기 제2기준 그리드부에 대한 정보인 기준 그리드부 정보를 입력받는 기준 그리드부 정보 입력단계;
   생성된 상기 영상 정보를 토대로 상기 제1기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 생성하는 연장선 생성 단계; 및
   상기 영상 정보, 상기 파이프 정보, 상기 기준 그리드부 정보, 상기 제1연장선, 상기 제2연장선 및 상기 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 제2연장선의 사잇각을 토대로 상기 용접부의 결함을 판정하는 결함 판정 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 외관 검사 장치.
   
3. 용접부로 연결되어 있는 제1파이프와 제2파이프의 용접 결함을 판정하는 파이프라인 외관 검사 방법에 있어서,
   제1항에 따른 파이프라인 외관 검사 장치가, 상기 제1파이프, 상기 제1파이프에 구성되고 기준 격자를 포함하는 제1기준 그리드부, 상기 제2파이프, 상기 제2파이프에 구성되고 기준 격자를 포함하는 제2기준 그리드부 및 상기 용접부에 대한 영상 정보를 생성하는 촬영단계;
   상기 파이프라인 외관 검사 장치가, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 대한 정보인 파이프 정보를 입력받는 파이프 정보 입력단계;
   상기 파이프라인 외관 검사 장치가, 상기 제1기준 그리드부 및 상기 제2기준 그리드부에 대한 정보인 기준 그리드부 정보를 입력받는 기준 그리드부 정보 입력단계;
   상기 파이프라인 외관 검사 장치가, 생성된 상기 영상 정보를 토대로 상기 제1기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제1연장선과 상기 제2기준 그리드부의 종방향 직선의 연장선인 제2연장선을 생성하는 연장선 생성 단계; 및
   상기 파이프라인 외관 검사 장치가, 상기 영상 정보, 상기 파이프 정보, 상기 기준 그리드부 정보, 상기 제1연장선 및 상기 제2연장선을 토대로 상기 용접부의 결함을 판정하는 결함 판정 단계;
   를 포함하고,
   상기 결함 판정 단계는, 상기 제1연장선과 상기 제2파이프의 상기 제2연장선의 사잇각을 토대로 상기 용접부의 용접 결함을 판정하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 외관 검사 방법.
   

Images