KR20200045028A - Real-Time Automatic Height Tracer Control System Using Image Processing and Method Thereof - Google Patents

Real-Time Automatic Height Tracer Control System Using Image Processing and Method Thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20200045028A
KR20200045028A KR1020180120808A KR20180120808A KR20200045028A KR 20200045028 A KR20200045028 A KR 20200045028A KR 1020180120808 A KR1020180120808 A KR 1020180120808A KR 20180120808 A KR20180120808 A KR 20180120808A KR 20200045028 A KR20200045028 A KR 20200045028A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
axis
image
center
real
module
Prior art date
Application number
KR1020180120808A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102186303B1 (en
Inventor
김대중
김종희
이호영
Original Assignee
주식회사 인스텍
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 주식회사 인스텍 filed Critical 주식회사 인스텍
Priority to KR1020180120808A priority Critical patent/KR102186303B1/en
Publication of KR20200045028A publication Critical patent/KR20200045028A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102186303B1 publication Critical patent/KR102186303B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B22F3/1055—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B22F10/85—Data acquisition or data processing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/22—Driving means
    • B22F12/222—Driving means for motion along a direction orthogonal to the plane of a layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/46—Radiation means with translatory movement
    • B22F12/48—Radiation means with translatory movement in height, e.g. perpendicular to the deposition plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F2003/1056—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

The present invention relates to a real-time automatic height tracking control system and method using image processing. More particularly, the present invention relates to a real-time automatic height tracking control system using image processing and a method thereof which capture a real-time image of molten pool formed on a surface of a workpiece by laser and allow the height of a device that irradiates a laser to be automatically controlled through the captured image, so that a smooth original shape can be restored without forming a layer on the surface of a repaired part even if the repaired part of the workpiece has a freeform surface.

Description

영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법 {Real-Time Automatic Height Tracer Control System Using Image Processing and Method Thereof}Real-time automatic height tracer control system using image processing and method thereof

본 발명은 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 레이저에 의해 가공물 표면에 형성되는 용융풀의 영상을 실시간으로 촬영해, 촬영된 영상을 통해 레이저를 조사하는 장치의 높이가 자동으로 제어될 수 있도록 함에 따라, 가공물의 보수부분이 자유곡면을 가지더라도 보수된 부분의 표면에 층이 생기지 않도록 하면서 매끄러운 본래의 형상이 복원될 수 있도록 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time automatic height tracking control system using image processing and a method thereof, and more specifically, an image of a molten pool formed on a surface of a workpiece by a laser is photographed in real time, and a laser is captured through the captured image. By allowing the height of the irradiating device to be automatically controlled, image processing is performed so that a smooth original shape can be restored while preventing the formation of a layer on the surface of the repaired part even if the repaired part of the workpiece has a free-form surface. Real-time automatic height tracking control system and method.

자동차, 항공기 등의 산업군에서는 기계장비를 구성하는 부품에 오랜 사용으로 인한 마모, 외력에 의한 균열 또는 파손 등이 발생할 경우, 해당 부품을 수리하는 것이 아니라, 대부분 교체를 통해 구 부품을 폐기하고 있는 것이 사실이다. 이는 해당 부품을 수리하는 것이 기술적으로 어려우며, 수리를 하더라도 본래의 부품 성능을 제대로 구현해 낼 수 없었기 때문이다.In industrial groups such as automobiles and aircraft, if parts that make up mechanical equipment are worn out due to long-term use, cracks or damages caused by external force, they are not repaired, but most of them are discarding old parts through replacement. It is true. This is because it is technically difficult to repair the corresponding parts, and even after the repair, the original parts performance cannot be properly realized.

기계장비를 정비할 때 문제가 있는 부품의 수리는 시도되지 못한 채, 새 부품으로의 교체만이 이루어지는바, 기계 정비시 많은 비용이 발생할 수밖에 없고, 폐기처리되는 부품이 발생하게 되면서 폐부품의 처리문제가 대두되며, 이러한 폐부품으로 인한 환경오염문제가 발생하고 있다.When repairing mechanical equipment, repair of the problem parts is not attempted, and only replacement with new parts takes place, which inevitably incurs a large amount of cost when repairing the machine. Problems arise, and environmental pollution problems are caused by these waste parts.

따라서, 관련 업계에서는 결함이 발생한 부품을 원래의 성능을 가지도록 정확히 재조형 또는 보수할 수 있는 기술의 개발에 관심을 표하고 있다. 결함이 발생한 금속 부품을 재조형 또는 보수할 수 있게 되면 수리 비용의 절감은 물론이거니와, 배출되는 부품폐기량이 획기적으로 줄어 자원적으로나 환경적으로도 대단히 이로울 수 있다.Therefore, the related industry is interested in the development of a technology capable of accurately remodeling or repairing a defective component to have the original performance. When a defective metal component can be remodeled or repaired, not only can the cost of repairs be reduced, but also the amount of component waste that is discharged can be significantly reduced, which can be extremely beneficial in terms of resources and environment.

금속 3D 프린터는 절삭가공(Subtractive Machining)과 대조되는 적층제조(Additive Manufacturing)기술을 사용하는 것으로, CNC, 밀링과 같은 일반 가공기와는 달리, 금속에 레이저를 조사하며 점차 형상을 이루어가는 장치를 말한다. 이러한 금속 3D 프린터는 해마다 새로운 3D 프린팅 기술이 개발되며 미래의 핵심 산업으로 주목받고 있다. Metal 3D printer uses additive manufacturing technology as opposed to subtractive machining, and unlike conventional processing machines such as CNC and milling, it refers to a device that gradually forms a shape by irradiating laser to metal. . The metal 3D printer is attracting attention as a key industry in the future as new 3D printing technology is developed every year.

금속 적층 방식으로는 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 하나는 Powder Bed Fusion(PBF) 방식으로, 이 방식은 분말공급 장치에서 일정한 면적을 가지는 분말 베드에 수십 ㎛의 분말층을 깔고 레이저 또는 전자빔을 설계도면에 따라 선택적으로 조사한 후 한층 한 층씩 용융시켜 쌓아 올라가는 방식을 말한다. PBF 방식은 SLS(Selected Laser Sintering) 또는 SLM(Selected Laser Melting), Laser Cursing, DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 등의 용어도 혼용하고 있으나 그 원리는 동일하다. 다른 하나는 DED(Directed Energy Deposition) 방식으로, 이 방식은 보호가스 분위기에서 분말을 실시간으로 공급하여 고출력의 레이저를 사용하여 공급 즉시 용융되어 적층해 나가는 방식이다. 상대적으로 정밀하고 형상자유도 구현에 유리한 방식은 PBF 방식이다. The metal lamination method can be roughly classified into two types. One is the powder bed fusion (PBF) method, which spreads several tens of µm of a powder layer on a powder bed having a certain area in a powder supply device, selectively irradiates a laser or electron beam according to the design drawing, and melts them one by one and stacks them. This is how you go up. The PBF method also uses terms such as Selected Laser Sintering (SLS) or Selected Laser Melting (SLM), Laser Cursing, and Direct Metal Laser Sintering (DMLS), but the principles are the same. The other is the Direct Energy Deposition (DED) method, in which the powder is supplied in real time in a protective gas atmosphere and melted and stacked immediately upon delivery using a high-power laser. The PBF method is a method that is relatively precise and advantageous for realizing shape freedom.

금속 3D 프린터는 일반적으로 CAD를 이용해 조형대상을 모델링(Modeling)하고 CAM으로부터 생성한 NC 코드를 프린터의 모션제어부에 전송해 금속 3D 프린터의 움직임을 제어함으로써 원하는 다양한 형상을 정교하게 레이저 클래딩(Laser Cladding)할 수 있다. 레이저 클래딩은 시편 표면에 레이저빔을 조사하여 국부적으로 용융풀(Melt Pool)을 만들고, 동시에 외부에서 분말 형태의 클래딩 소재, 예를 들어, 금속, 합금 또는 세라믹 등을 공급하여 시편 표면에 새로운 클래딩층을 형성시키는 기술을 말한다. 이러한 클래딩층을 순차적으로 형성시킴으로써 3차원 형상의 제품을 조형할 수 있게 된다.Metal 3D printers typically model objects by using CAD and transmit NC codes generated from CAM to the printer's motion control unit to control the movement of the metal 3D printer to precisely laser various cladding shapes. )can do. The laser cladding produces a locally melt pool by irradiating a laser beam on the surface of the specimen, and at the same time, supplying a cladding material in the form of powder from the outside, for example, metal, alloy or ceramic, etc. Refers to the technique of forming. By sequentially forming such a cladding layer, it is possible to form a three-dimensional product.

레이저 클래딩 공정을 통해 정밀한 3차원 형상을 물리적으로 구현하기 위해서는 각각의 2차원 단면정보에 해당하는 정확한 형태와 높이 및/또는 두께를 갖는 클래딩 층을 형성시킬 수 있어야 한다. 이것이 3차원 조형물의 치수 정밀도에 지대한 영향을 주며, 특히 레이저 클래딩 층의 높이를 원하는 대로 조절할 수 있는 클래딩 층의 높이 제어기술이 레이저 직접 금속 조형기술의 구현에 있어 가장 중요한 핵심 기술이다.In order to physically implement a precise three-dimensional shape through a laser cladding process, it is necessary to be able to form a cladding layer having an accurate shape and height and / or thickness corresponding to each two-dimensional section information. This greatly affects the dimensional accuracy of the three-dimensional molding, and in particular, the height control technology of the cladding layer that can adjust the height of the laser cladding layer as desired is the most important core technology in the implementation of the laser direct metal molding technology.

도 1은 종래의 레이저 직접 금속 조형 시스템에 관한 도면으로, 이는 한국공개특허공보 제10-2003-0039929호(2003.05.22)에 개시되어 있다.1 is a view of a conventional laser direct metal shaping system, which is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2003-0039929 (2003.05.22).

도 1을 참고하여 설명하면, 도 1의 종래기술(90)은 레이저빔 조사로 시편 표면에 용융 풀을 만들어 내는 레이저 발생장치(91)와, 상기 레이저 발생장치(91)로부터 발생된 레이저빔을 빔 집광장치(93)로 전달하기 위한 빔 전송장치(92)와, 상기 빔 전송장치(92)로부터 전달된 레이저빔을 집광하기 위한 빔 집광장치(93)와, 상기 빔 집광장치(93)에서 집광된 레이저빔의 조사로 인해 시편 표면에 형성된 용융풀에 클래딩 소재를 공급하기 위한 클래딩 소재 공급장치(94)와, Z축 방향에 상기 빔 집광장치(93)를 설치하여 클래딩 과정에서 레이저빔의 초점거리를 항상 유지하고 시편을 X-Y축 테이블에 고정한 다음에 레이저빔을 중심으로 공구경로에 따라 시편을 자유로이 이송시켜 레이저 클래딩이 수행되도록 하기 위한 이송 시스템(95)과, 3차원 CAD 데이터로부터 공구경로와 같은 조형정보를 만들어 제어시스템에 전달하기 위한 CAD/CAM 장비(96)와, 실시간으로 용융풀의 영상을 획득하여 이미지 프로세싱장치로 전송하기 위한 이미지 촬영장치(97)와, 용융풀의 영상을 받아 용융풀의 물리적인 위치 및 높이를 연산하고 그 값을 실시간으로 제어시스템으로 전송하기 위한 이미지 프로세싱장치(98)와, 상기 장치들을 제어하고 상태를 모니터링하며, CAD/CAM 장비로부터 조형정보를 받아 레이저 클래딩을 수행하고, 용융 풀에 대한 정보를 받아 클래딩 층의 위치 및 높이가 목표 값에 도달하도록 공정변수를 실시간으로 제어하기 위한 제어시스템(99)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, the prior art 90 of FIG. 1 includes a laser generator 91 that creates a melt pool on a specimen surface by laser beam irradiation, and a laser beam generated from the laser generator 91. In the beam concentrator 93 for transmitting to the beam concentrator 93, the beam concentrator 93 for condensing the laser beam transmitted from the beam transmitter 92, and the beam concentrator 93 The cladding material supply device 94 for supplying the cladding material to the molten pool formed on the surface of the specimen due to the irradiation of the condensed laser beam, and the beam concentrator 93 in the Z-axis direction are installed to form the laser beam during cladding. The focal length is always maintained, the specimen is fixed to the XY axis table, and then the specimen is freely transported along the tool path around the laser beam to allow laser cladding to be performed, and the tool diameter from 3D CAD data. CAD / CAM equipment (96) for creating and transmitting formative information to the control system, image capture device (97) for acquiring images of the molten pool in real time and transmitting it to the image processing device, and images of the molten pool. The image processing device 98 for calculating the physical position and height of the molten pool and transmitting the value to the control system in real time, and controlling the devices, monitoring the condition, and receiving the molding information from the CAD / CAM equipment It consists of a control system (99) that performs laser cladding and receives information about the molten pool to control process variables in real time so that the position and height of the cladding layer reach a target value.

상기 종래기술(90)은 전술한 구성을 통해, 레이저 클래딩 과정에서 생성되는 용융풀의 이미지를 촬영하고 이를 이미지 프로세싱함으로써 용융풀의 물리적 위치 및 높이를 실시간으로 모니터링하여 측정하고 레이저출력, 레이저빔의 크기 및 모드 등과 같은 공정변수를 제어하는 것을 특징으로 한다.Through the above-described configuration, the prior art 90 photographs an image of the molten pool generated in the laser cladding process and processes the image to monitor and measure the physical location and height of the molten pool in real time, and measure the laser power and laser beam. It is characterized by controlling process variables such as size and mode.

하지만, 상기 종래기술(90)은 용융풀의 물리적인 값을 측정하여, 레이저출력 등을 제어하도록만 구성된다는 한계를 가진다. 자유곡면을 가지는 금속형상을 보수하는 경우, 일반적인 금속 3D 프린팅 방식에 의해서는 표면에 층이 생기는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제가 발생하는 이유는 금속형상을 보수하기 위한 모델링 후 NC 파일을 생성하였을 때, 한 레이어가 여러 면으로 분할된 데이터로 산출되기 때문이다. 이러한 좌표 데이터를 이용해 적층을 진행할 시, 면과 면이 만나는 부분이 두텁게 적층되는 문제가 발생하게 되어 매끄러운 면을 얻을 수 없게 되는 것이다. However, the prior art 90 has a limitation in that it is configured to measure the physical value of the molten pool and control the laser power and the like. In the case of repairing a metal shape having a free-form surface, a problem that a layer is formed on the surface may occur by a general metal 3D printing method. The reason for this problem is that when the NC file is generated after modeling to repair the metal shape, one layer is calculated as data divided into multiple faces. When lamination is performed using such coordinate data, a problem occurs in that the part where the face meets the face is thickly stacked, so that a smooth face cannot be obtained.

머신비전(Machine Vision) 기술은 사람이 사물을 보고 판단하는 것을 대신해, 카메라가 사물의 이미지를 읽어들이고 분석 및 판단하는 기술로, 카메라, 이미지프로세서, 소프트웨어를 포함한다. 이러한 머신비전 기술은 카메라, 렌즈, 조명을 이용하여 적절한 이미지를 획득한 후, 획득한 이미지를 이미지프로세서, 소프트웨어가 수행작업의 목적에 적합하게 영상처리 및 분석 과정을 거쳐 특정작업을 수행할 수 있는 판단을 제공하는바, 사람의 판단에 비해 보다 정확하고 객관적이다.Machine Vision (Machine Vision) technology is a technology that reads, analyzes and judges the image of an object, instead of a person seeing and judging an object, and includes a camera, an image processor, and software. This machine vision technology acquires an appropriate image using a camera, lens, and lighting, and then the image processor and software can perform a specific operation through an image processing and analysis process suitable for the purpose of the operation. It provides judgment, which is more accurate and objective than human judgment.

따라서 관련업계에서는 이러한 머신비전 기술을 이용하여, 결함이 있는 부품 등을 보수하고자 할 때, 머신비전으로 읽어들인 영상을 실시간으로 처리하여 금속 3D 프린터가 정확한 판단에 기해 Z축 위치를 제어할 수 있도록 함으로써, 자유 곡면을 가지는 금속의 표면에 층이 생기는 현상을 방지하고, 표준화된 공정 프로세스를 제공하여 가공시 사용자가 누구인지에 관계없이 일정한 품질이 구현될 수 있도록 하는 기술의 개발을 요구하고 있는 실정에 있다.Therefore, in the related industry, when repairing defective parts, etc., using this machine vision technology, the image read by the machine vision is processed in real time so that the metal 3D printer can control the Z-axis position based on accurate judgment. By doing so, it prevents the phenomenon of layer formation on the surface of a metal having a free-form surface, and provides a standardized process process to develop a technology that enables a certain quality to be realized regardless of who the user is during processing. Is in

한국공개특허공보 제10-2003-0039929호(2003.05.22)Korean Patent Publication No. 10-2003-0039929 (2003.05.22)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,The present invention was made to solve the above problems,

본 발명의 목적은, 가공물의 표면이 평탄하지 않고 자유곡면을 형성하더라도, 레이저조사부의 위치가 Z축 방향을 따라 자동으로 제어될 수 있도록 함으로써, 층을 형성하는 것 없이, 매끈하게 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to smoothly perform 3D printing without forming a layer by allowing the position of the laser irradiation part to be automatically controlled along the Z-axis direction even if the surface of the workpiece is not flat and forms a free-form surface. It is to provide a real-time automatic height tracking control system using image processing and a method thereof.

본 발명의 다른 목적은, 실시간으로 용융풀의 이미지를 획득해 처리함으로써 3D 프린터가 정확한 판단에 기해 가공물의 표면을 추적해 가면서 레이저조사부의 Z축 위치를 가변시킬 수 있도록 하고, 표준화된 공정 프로세스를 통해 사용자의 경험, 숙련도 등에 상관없이, 균질하고 우수한 품질의 3D 프린팅을 가능하게 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to obtain and process an image of a molten pool in real time so that a 3D printer can vary the Z-axis position of a laser irradiation part while tracking the surface of a workpiece based on accurate judgment, and a standardized process process is performed. It provides a real-time automatic height tracking control system and method using image processing, which enables homogeneous and excellent quality 3D printing, regardless of the user's experience and skill level.

본 발명의 또 다른 목적은, 3D 프린팅에 의해 결함이 발생한 부품을 원래의 성능을 가지도록 정확히 재조형 및 보수할 수 있도록 하여, 수리 비용의 절감은 물론이거니와, 배출되는 부품폐기량을 획기적으로 줄일 수 있도록 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to accurately remodel and repair parts having defects due to 3D printing to have original performance, thereby reducing repair costs and dramatically reducing the amount of parts to be discharged. To provide a real-time automatic height tracking control system using image processing and a method therefor.

본 발명의 또 다른 목적은, 레이저조사부의 위치 제어는 용융풀의 이미지데이터에서 추출된 무게중심값과 기준값과의 차이 연산을 통해 이루어지도록 함으로써, 객관적인 데이터에 의해 레이저조사부의 정확한 제어를 가능하게 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention, by controlling the position of the laser irradiation unit through the difference calculation between the center value and the reference value extracted from the image data of the molten pool, to enable accurate control of the laser irradiation unit by objective data To provide a real-time automatic height tracking control system using image processing and a method therefor.

본 발명의 또 다른 목적은, 레이저조사부의 위치 제어는 Z축 방향을 따라 수직운동으로 제한함으로써, 레이저조사부의 움직임을 단순화하되, 레이저조사부와 가공물의 표면 사이의 거리가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention, the position control of the laser irradiation unit is limited to vertical movement along the Z-axis direction, thereby simplifying the movement of the laser irradiation unit, so that the distance between the laser irradiation unit and the surface of the workpiece can always be kept constant. To provide a real-time automatic height tracking control system using image processing and a method therefor.

본 발명의 또 다른 목적은, 레이저조사부와의 간섭을 피하기 위해 레이저조사부에서 일정 거리만큼 이격된 위치에서 용융풀을 응시하기 위해 소정의 각도로 기울어진 영상수집부를 구성할때 용융풀의 실제 이미지가 왜곡될 수 있는 문제를, 레이저조사부를 중심으로 복수 개의 영상수집부를 구성해 복수의 이미지데이터를 획득할 수 있도록 함으로써, 용융풀의 무게중심 연산 오차를 최소화하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention, to avoid the interference with the laser irradiation unit, the actual image of the molten pool is formed when the image collection unit inclined at a predetermined angle to stare the molten pool at a position spaced apart by a certain distance from the laser irradiation unit Real-time automatic height tracking control using image processing, which minimizes the error in the calculation of the center of gravity of the molten pool by enabling a plurality of image data to be obtained by configuring a plurality of image collection units around the laser irradiation unit, which can be distorted. It is to provide a system and method.

본 발명의 또 다른 목적은, 복수의 용융풀 이미지데이터의 무게중심을 평균내어 이를 Z축위치보정값 연산에 사용함으로써, 레이저조사부 위치 제어의 오차를 최소화하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention, by averaging the center of gravity of a plurality of molten pool image data and using it for the Z-axis position correction value calculation, to minimize the error of the laser irradiation unit position control, real-time automatic height tracking control using image processing It is to provide a system and method.

본 발명의 또 다른 목적은, 연산된 Z축위치보정값에 따라 레이저조사부의 위치가 자동 제어되도록 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a real-time automatic height tracking control system using image processing and a method for automatically controlling the position of the laser irradiation unit according to the calculated Z-axis position correction value.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by an embodiment having the following configuration in order to achieve the above object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 가공물의 표면에 레이저를 조사하여 용융풀을 생성하는 레이저조사부와, 생성된 용융풀을 촬영해 이미지데이터를 획득하는 영상수집부와, 상기 영상수집부에 의해 획득된 이미지데이터로부터 상기 레이저조사부의 위치보정값을 계산하는 연산처리부와, 일측은 상기 연산처리부와 연결되고 타측은 상기 레이저조사부와 연결되어 상기 위치보정값에 따라 상기 레이저조사부의 위치를 수정하는 위치제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the present invention, a laser irradiation unit for generating a molten pool by irradiating a laser to the surface of the workpiece, an image collecting unit for capturing the generated molten pool and obtaining image data, and the image collection The calculation processing unit calculates the position correction value of the laser irradiation unit from the image data acquired by the unit, and one side is connected to the calculation processing unit and the other side is connected to the laser irradiation unit to determine the position of the laser irradiation unit according to the position correction value. It characterized in that it comprises a position control unit to modify.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리부는, 상기 레이저조사부의 Z축위치보정값을 계산하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the calculation processing unit calculates the Z-axis position correction value of the laser irradiation unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리부는, 상기 영상수집부와 연결되어 용융풀의 이미지데이터를 수신하는 이미지수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the arithmetic processing unit includes an image receiving module connected to the image collection unit to receive image data of the molten pool.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리부는, 상기 이미지수신모듈과 연결되어 수신된 용융풀의 이미지데이터에서 무게중심값을 연산하는 무게중심연산모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the calculation processing unit includes a weight center calculation module connected to the image receiving module to calculate a center of gravity value from the image data of the molten pool received. do.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 영상수집부는, 복수 개로 형성되며, 상기 무게중심연산모듈은, 복수 개의 영상수집부로부터 획득된 각각의 이미지데이터에서 각각의 무게중심값을 연산하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention, the image collection unit is formed of a plurality, the center of gravity calculation module, each of the center of gravity value in each image data obtained from the plurality of image collection unit It is characterized by calculating.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 영상수집부는, 상기 레이저조사부를 중심으로 양측에 대칭 형성되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the image collection unit is symmetrically formed on both sides around the laser irradiation unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리부는, 상기 무게중심연산모듈이 연산한 각각의 무게중심값을 수집해 보정하는 무게중심보정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the calculation processing unit includes a weight center correction module that collects and corrects each weight center value calculated by the weight center calculation module.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 무게중심보정모듈은, 각각의 무게중심값의 평균값을 연산하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the center of gravity correction module calculates the average value of each center of gravity value.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리부는, 상기 무게중심보정모듈에 의해 연산된 평균무게중심값의 Z축좌표를 기준Z축좌표와 비교해 동일여부를 판단하는 위치추적모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the present invention, the calculation processing unit compares the Z-axis coordinate of the average weight center value calculated by the weight center correction module with the reference Z-axis coordinate to determine whether the location is the same. It is characterized by including a module.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리부는, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표와 상기 기준Z축좌표가 상이할 경우, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표를 상기 기준Z축좌표에 일치시키기 위한 상기 레이더조사부의 Z축위치보정값을 생성하는 Z축보정값생성모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the present invention, when the Z-axis coordinate of the average weight center value and the reference Z-axis coordinate are different from each other, the calculation processing unit may calculate the Z-axis coordinate of the average weight center value. It characterized in that it comprises a Z-axis correction value generating module for generating a Z-axis position correction value of the radar irradiation unit to match the reference Z-axis coordinates.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 위치제어부는, 상기 Z축위치보정값이 양수일 경우 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 상승시키는 Z축상승모듈과, 상기 Z축위치보정값이 음수일 경우 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 하강시키는 Z축하강모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention, the position control unit, the Z-axis rising module for raising the radar irradiation unit in the Z-axis direction when the Z-axis position correction value is positive, and the Z-axis position correction value If it is negative, it characterized in that it comprises a Z-axis descending module for lowering the radar irradiation in the Z-axis direction.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 레이저조사부가 가공물의 표면에 레이저를 조사하여 용융풀을 생성하는 레이저조사단계와, 상기 레이저조사단계 이후에, 영상수집부가 생성된 용융풀을 촬영해 이미지데이터를 획득하는 영상수집단계와, 상기 영상수집단계 이후에, 연산처리부가 상기 영상수집부에 의해 획득된 이미지데이터로부터 상기 레이저조사부의 위치보정값을 계산하는 연산처리단계와, 상기 연산처리단계 이후에, 위치제어부가 일측은 상기 연산처리부와 연결되고 타측은 상기 레이저조사부와 연결되어 상기 위치보정값에 따라 상기 레이저조사부의 위치를 수정하는 위치제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention, a laser irradiation step of generating a molten pool by irradiating a laser on the surface of the workpiece by the laser irradiation unit, and after the laser irradiation step, the image collection unit generated the molten pool An image collecting step of capturing and obtaining image data, and an operation processing step of calculating, after the image collecting step, a position correction value of the laser irradiation unit from the image data obtained by the image collecting unit, and the operation After the processing step, the position control unit is characterized in that it comprises a position control step of modifying the position of the laser irradiation unit in accordance with the position correction value, one side is connected to the calculation processing unit and the other side is connected to the laser irradiation unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리단계는, 상기 레이저조사부의 Z축위치보정값을 계산하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that, in the calculation processing step, the Z-axis position correction value of the laser irradiation unit is calculated.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리단계는, 이미지수신모듈이 상기 영상수집부와 연결되어 용융풀의 이미지데이터를 수신하는 이미지수신단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the operation processing step includes an image receiving step in which the image receiving module is connected to the image collection unit to receive image data of the molten pool.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리단계는, 상기 이미지수신단계 이후에, 무게중심연산모듈이 상기 이미지수신모듈과 연결되어 수신된 용융풀의 이미지데이터에서 무게중심값을 연산하는 무게중심연산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention, the calculation processing step, after the image receiving step, the center of gravity value in the image data of the molten pool received by the center of gravity calculation module is connected to the image receiving module It characterized in that it comprises a step of calculating the center of gravity to calculate the.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 영상수집부는, 복수 개로 형성되며, 상기 무게중심연산모듈은, 복수 개의 영상수집부로부터 획득된 각각의 이미지데이터에서 각각의 무게중심값을 연산하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention, the image collection unit is formed of a plurality, the center of gravity calculation module, each of the center of gravity value in each image data obtained from the plurality of image collection unit It is characterized by calculating.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 영상수집부는, 상기 레이저조사부를 중심으로 양측에 대칭 형성되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the image collection unit is symmetrically formed on both sides around the laser irradiation unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리단계는, 상기 무게중심연산단계 이후에, 무게중심보정모듈이 상기 무게중심연산모듈이 연산한 각각의 무게중심값을 수집해 보정하는 무게중심보정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the present invention, in the calculation processing step, after the weight center calculation step, the weight center correction module collects and corrects each weight center value calculated by the weight center calculation module. It characterized in that it comprises a weight-centered correction step.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 무게중심보정모듈은, 각각의 무게중심값의 평균값을 연산하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is characterized in that the center of gravity correction module calculates the average value of each center of gravity value.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리단계는, 상기 무게중심보정단계 이후에, 위치추적모듈이 상기 무게중심보정모듈에 의해 연산된 평균무게중심값의 Z축좌표를 기준Z축좌표와 비교해 동일여부를 판단하는 위치추적단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention, the calculation processing step, after the center of gravity correction step, the position tracking module Z axis coordinates of the average weight center value calculated by the center of gravity correction module Characterized in that it comprises a position tracking step to determine whether or not compared to the reference Z-axis coordinate.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 연산처리단계는, 상기 위치추적단계 이후에, Z축보정값생성모듈이 상기 평균무게중심값의 Z축좌표와 상기 기준Z축좌표가 상이할 경우, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표를 상기 기준Z축좌표에 일치시키기 위한 상기 레이더조사부의 Z축위치보정값을 생성하는 Z축보정값생성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the calculation processing step, after the position tracking step, the Z-axis correction value generating module includes the Z-axis coordinate and the reference Z-axis coordinate of the average weight center value. If different, it characterized in that it comprises a Z-axis correction value generating step of generating a Z-axis position correction value of the radar irradiation unit for matching the Z-axis coordinates of the average weight center value to the reference Z-axis coordinates.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 위치제어단계는, 상기 Z축위치보정값이 양수일 경우 Z축상승모듈이 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 상승시키는 Z축상승단계와, 상기 Z축위치보정값이 음수일 경우 Z축하강모듈이 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 하강시키는 Z축하강단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention, the position control step, the Z-axis rising module and the Z-axis rising step of raising the radar irradiation unit in the Z-axis direction when the Z-axis position correction value is positive, When the Z-axis position correction value is negative, the Z-axis descending module includes a Z-axis descending step of descending the radar irradiation section in the Z-axis direction.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the following effects can be obtained according to the configuration, combination, and use relationship described above with respect to the present embodiment.

본 발명은, 가공물의 표면이 평탄하지 않고 자유곡면을 형성하더라도, 레이저조사부의 위치가 Z축 방향을 따라 자동으로 제어될 수 있도록 함으로써, 층을 형성하는 것 없이, 매끈하게 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 하는 효과를 가진다.According to the present invention, even if the surface of the workpiece is not flat and forms a free-form surface, the position of the laser irradiation part can be automatically controlled along the Z-axis direction, so that 3D printing can be performed smoothly without forming a layer. It has the effect of making it possible.

본 발명은, 실시간으로 용융풀의 이미지를 획득해 처리함으로써 3D 프린터가 정확한 판단에 기해 가공물의 표면을 추적해 가면서 레이저조사부의 Z축 위치를 가변시킬 수 있도록 하고, 표준화된 공정 프로세스를 통해 사용자의 경험, 숙련도 등에 상관없이, 균질하고 우수한 품질의 3D 프린팅을 가능하게 하는 효과를 도출한다.The present invention enables the 3D printer to change the Z-axis position of the laser irradiation part while tracking the surface of the workpiece based on accurate judgment by acquiring and processing the image of the molten pool in real time, and through the standardized process process It derives an effect that enables 3D printing of homogeneous and excellent quality, regardless of experience or skill.

본 발명은, 3D 프린팅에 의해 결함이 발생한 부품을 원래의 성능을 가지도록 정확히 재조형 및 보수할 수 있도록 하여, 수리 비용의 절감은 물론이거니와, 배출되는 부품폐기량을 획기적으로 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention, by accurately remodeling and repairing a component having a defect due to 3D printing to have the original performance, as well as reducing the repair cost, and has the effect of significantly reducing the amount of waste parts discharged have.

본 발명은, 레이저조사부의 위치 제어는 용융풀의 이미지데이터에서 추출된 무게중심값과 기준값과의 차이 연산을 통해 이루어지도록 함으로써, 객관적인 데이터에 의해 레이저조사부의 정확한 제어를 가능하게 하는 효과를 가진다.According to the present invention, the position control of the laser irradiation unit is achieved by calculating the difference between the center of gravity value and the reference value extracted from the image data of the molten pool, thereby enabling accurate control of the laser irradiation unit by objective data.

본 발명은, 레이저조사부의 위치 제어는 Z축 방향을 따라 수직운동으로 제한함으로써, 레이저조사부의 움직임을 단순화하되, 레이저조사부와 가공물의 표면 사이의 거리가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하는 효과를 도출한다.The present invention derives the effect of simplifying the movement of the laser irradiation unit by limiting the position control of the laser irradiation unit to vertical movement along the Z-axis direction, but always maintaining a constant distance between the laser irradiation unit and the surface of the workpiece. do.

본 발명은, 레이저조사부와의 간섭을 피하기 위해 레이저조사부에서 일정 거리만큼 이격된 위치에서 용융풀을 응시하기 위해 소정의 각도로 기울어진 영상수집부를 구성할때 용융풀의 실제 이미지가 왜곡될 수 있는 문제를, 레이저조사부를 중심으로 복수 개의 영상수집부를 구성해 복수의 이미지데이터를 획득할 수 있도록 함으로써, 용융풀의 무게중심 연산 오차를 최소화하는 효과가 있다.In the present invention, the actual image of the molten pool may be distorted when the image collection unit inclined at a predetermined angle to stare at the molten pool at a position spaced apart from the laser irradiation unit to avoid interference with the laser irradiation unit The problem is, by configuring a plurality of image collection units around the laser irradiation unit to obtain a plurality of image data, there is an effect of minimizing the error of calculating the center of gravity of the molten pool.

본 발명은, 복수의 용융풀 이미지데이터의 무게중심을 평균내어 이를 Z축위치보정값 연산에 사용함으로써, 레이저조사부 위치 제어의 오차를 최소화하는 효과를 가진다.The present invention has an effect of minimizing the error in the position control of the laser irradiation unit by averaging the centers of gravity of a plurality of molten pool image data and using it for calculating the Z-axis position correction value.

본 발명은, 연산된 Z축위치보정값에 따라 레이저조사부의 위치가 자동 제어되도록 하는 효과를 도출한다.The present invention derives an effect of automatically controlling the position of the laser irradiation unit according to the calculated Z-axis position correction value.

도 1은 종래의 레이저 직접 금속 조형 시스템에 관한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템에 관한 도면.
도 3은 도 2의 영상수집부에 관한 도면.
도 4는 도 2의 연산처리부에 관한 도면.
도 5는 도 2의 위치제어부에 관한 도면.
도 6은 영상수집부의 뷰필드면을 도시한 도면.
도 7은 도 6의 뷰필드면의 중심과 용융풀의 무게중심이 일치한 것을 도시한 도면.
도 8은 도 6의 뷰필드면의 중심과 용융풀의 무게중심이 불일치한 것을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법에 관한 도면.
도 10은 도 9의 연산처리단계에 관한 도면.
도 11은 레이저조사부의 Z축상승과정과 Z축하강과정을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 사용상태도.
도 13은 본 발명의 사용상태도.
도 14는 본 발명의 사용상태도.1 is a view of a conventional laser direct metal forming system.
2 is a diagram of a real-time automatic height tracking control system using image processing according to an embodiment of the present invention.
3 is a view of the image collection unit of FIG. 2;
4 is a view related to the arithmetic processing unit of FIG. 2;
5 is a view related to the position control unit of FIG. 2;
6 is a view showing a view field surface of the image collection unit.
7 is a view showing that the center of gravity of the center of the field of view and the melting pool of FIG. 6 coincides;
8 is a view showing a mismatch between the center of gravity of the field of view and the center of the melt pool of FIG. 6;
9 is a diagram of a real-time automatic height tracking control method using image processing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram of the arithmetic processing step of FIG. 9;
11 is a view showing the Z-axis rising process and the Z-axis descending process of the laser irradiation unit.
12 is a state of use of the present invention.
13 is a state of use of the present invention.
14 is a state of use of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.Hereinafter, preferred embodiments of the real-time automatic height tracking control system and method using the image processing according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. Unless otherwise specified, all terms in this specification are the same as the general meaning of the term understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, and if there is a conflict with the meaning of the term used in the present specification, It follows the definition used in the specification.

본 발명인 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템(1)은, 레이저에 의해 가공물 표면에 형성되는 용융풀의 영상을 실시간으로 촬영해, 촬영된 영상에서 무게중심을 찾고, 이를 통해 레이저를 조사하는 장치의 높이가 자동으로 제어될 수 있도록 함에 따라, 가공물의 보수부분이 자유곡면을 가지더라도 보수된 부분의 표면에 층이 생기지 않도록 하면서 매끄러운 본래의 형상이 복원될 수 있도록 한다. The real-time automatic height tracking control system (1) using the image processing of the present inventor takes a real-time image of the molten pool formed on the surface of the workpiece by the laser, finds the center of gravity in the captured image, and irradiates the laser through this. By allowing the height of the device to be automatically controlled, a smooth original shape can be restored while preventing the formation of a layer on the surface of the repaired part even if the repaired part of the workpiece has a free-form surface.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템에 관한 도면으로, 도 2를 참고하여 설명하면, 이러한 상기 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템(1)은, 레이저조사부(10), 영상수집부(30), 연산처리부(50), 위치제어부(70)를 포함한다.2 is a diagram of a real-time automatic height tracking control system using image processing according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the real-time automatic height tracking control system 1 using such image processing is , A laser irradiation unit 10, an image collection unit 30, a calculation processing unit 50, and a position control unit 70.

상기 레이저조사부(10)는, 가공물의 표면에 레이저를 조사하여 용융풀을 생성하는 구성을 말한다. 가공물이란, 3D 적층이 이루어지는 대상물로, 레이저에 의해 용융될 수 있으며, 바람직하게는 금속으로 구성될 수 있다. 용융풀이란, 레이저에 의해 가공물이 부분적으로 용융된 지점을 말한다. 상기 레이저조사부(10)에 의해 가공물의 표면에 용융풀이 생기게 되면, 공급 노즐을 통해 분말이 공급되어 3D 적층 작업이 이루어질 수 있게 된다.The laser irradiation unit 10 refers to a configuration that generates a molten pool by irradiating a laser to the surface of the workpiece. The workpiece is an object on which 3D lamination is made, and can be melted by a laser, and preferably made of metal. The melt pool refers to a point at which a workpiece is partially melted by a laser. When the molten pool is formed on the surface of the workpiece by the laser irradiation unit 10, powder is supplied through a supply nozzle to perform a 3D lamination operation.

상기 영상수집부(30)는, 생성된 용융풀을 촬영해 이미지데이터를 획득하는 것으로, 상기 레이저조사부(10)에 의해 가공물 표면에 형성된 용융풀의 이미지를 데이터로 수집하는 구성을 말한다. 상기 영상수집부(30)를 어느 특정 개념으로만 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 CCD(Charge-Coupled Device Camera) 카메라가 될 수 있다. 상기 레이저조사부(10)는 가공물의 표면으로부터 수직한 지점에 위치하여 하측방향으로 직진성을 가지는 레이저를 조사하게 되는바, 상기 영상수집부(30)는 상기 레이저조사부(10)와의 간섭을 피하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저조사부(10)로부터 소정의 거리만큼 측면으로 이격 구성되며, 용융풀(M)의 이미지를 촬영하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 가공물(S) 상에 형성된 용융풀(M)을 응시하는 방향으로 일정한 각도만큼 기울어질 수 있다.The image collection unit 30 is to acquire image data by photographing the generated molten pool, and refers to a configuration that collects the image of the molten pool formed on the surface of the workpiece by the laser irradiation unit 10 as data. The image collection unit 30 is not limited to any specific concept, but may preferably be a CCD (Charge-Coupled Device Camera) camera. The laser irradiation unit 10 is positioned at a vertical point from the surface of the workpiece to irradiate a laser having a straightness in the downward direction. The image collection unit 30 is to avoid interference with the laser irradiation unit 10, As shown in FIG. 2, it is configured to be spaced apart from the laser irradiation unit 10 by a predetermined distance, and to photograph an image of the molten pool M, as shown in FIG. 2, on the workpiece S The formed molten pool (M) can be inclined by a certain angle in the gaze direction.

하지만, 일정한 각도만큼 기울어진 상태로 용융풀의 이미지를 촬영할 경우, 용융풀(M)의 실제 이미지가 왜곡되어 촬영될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 상기 영상수집부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레이저조사부(10)를 중심으로 상기 레이저조사부(10)의 주변에 복수 개로 구성됨이 보다 바람직하다. 도 3에는, 상기 영상수집부(30)가 상기 레이저조사부(10)를 중심으로 양측에 대칭 형성되도록 구성된 일 실시예를 나타내고 있다. 본 발명은 도 3에 도시된 내용에 한정되는 것은 아니며, 보다 많은 수의 영상수집부(30)가 상기 레이저조사부(10) 주변에 구성되는 것을 제외하지 않는다. 다만, 상기 영상수집부(30)에 의해 촬영된 이미지들을 보정하는 작업을 용이하게 하기 위해서는, 상기 영상수집부(30)를 상기 레이저조사부(10) 주변에 대칭 또는 균등하게 구성함이 바람직할 수 있다.However, when the image of the molten pool is photographed while being inclined by a certain angle, the actual image of the molten pool M may be distorted and photographed. In order to solve this problem, as shown in FIG. 3, the image collection unit 30 is more preferably composed of a plurality of laser irradiation units 10 around the laser irradiation unit 10. FIG. 3 shows an embodiment in which the image collection unit 30 is configured to be symmetrically formed on both sides of the laser irradiation unit 10. The present invention is not limited to the contents shown in FIG. 3, and does not exclude that a larger number of image collection units 30 are configured around the laser irradiation unit 10. However, in order to facilitate the operation of correcting the images taken by the image collection unit 30, it may be desirable to configure the image collection unit 30 symmetrically or evenly around the laser irradiation unit 10. have.

상기 연산처리부(50)는, 상기 영상수집부(30)에 의해 획득된 이미지데이터로부터 무게중심을 추출하여 상기 레이저조사부(10)의 위치보정값을 계산하는 구성을 말한다. 즉, 상기 연산처리부(50)는 상기 영상수집부(30)로부터 이미지데이터를 수신하고, 수신된 이미지데이터의 무게중심을 계산하며, 계산된 무게중심을 보정해, 상기 레이저조사부(10)의 위치를 제어하기 위한 위치보정값을 생성하게 된다. The calculation processing unit 50 refers to a configuration that extracts the center of gravity from the image data obtained by the image collection unit 30 and calculates the position correction value of the laser irradiation unit 10. That is, the calculation processing unit 50 receives the image data from the image collection unit 30, calculates the center of gravity of the received image data, corrects the calculated center of gravity, the position of the laser irradiation unit 10 A position correction value for controlling is generated.

가공물의 표면이 평평하지 못하고 울퉁불퉁한 자유곡면을 가질 경우, 가공물이 사전에 계획된 진행방향을 따라 움직이게 될 때, 특정 지점에서는 레이저가 조사되는 가공물의 표면이 상기 레이저조사부(10)와 매우 멀어지게 되고, 다른 특정 지점에서는 레이저가 조사되는 가공물의 표면이 상기 레이저조사부(10)와 매우 가까워지게 되는 등의 문제가 유발될 수 있다. 이러한 문제는 상기 레이저조사부(10)로부터 가공물에 조사되는 레이저의 포커싱(Focusing)을 제대로 맞출 수 없는 문제로 귀결되는바, 적층된 부분에 층이 형성되거나, 보수에 필요한 형상을 제대로 구현할 수 없게 된다.When the surface of the work piece is not flat and has a rugged free-form surface, when the work piece is moved along a pre-planned direction of travel, the surface of the work piece to which the laser is irradiated becomes very far from the laser irradiation part 10 at a specific point. , At other specific points, problems such as the surface of the workpiece irradiated with the laser becomes very close to the laser irradiator 10 may be caused. Such a problem results in a problem in which the focusing of the laser irradiated onto the workpiece from the laser irradiating unit 10 cannot be properly adjusted. As a result, a layer is formed on the laminated portion or a shape necessary for repair cannot be properly implemented. .

결국 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 자유곡면을 가지는 가공물이 진행하더라도 상기 레이저조사부(10)가 가공물의 표면으로부터 항상 일정한 높이 상에 위치해 있어야 하는바, 3차원 좌표 상에서 높이 좌표인 Z축 좌표를 제어하여 상기 레이저조사부(10)를 자동으로 승하강시키기 위해, 상기 연산처리부(50)는 상기 레이저조사부(10)의 Z축위치보정값을 계산하도록 구성됨이 바람직하다.In the end, in order to solve this problem, even if a workpiece having a free-form surface progresses, the laser irradiator 10 must always be located at a constant height from the surface of the workpiece. In order to automatically raise and lower the laser irradiation unit 10, the calculation processing unit 50 is preferably configured to calculate the Z-axis position correction value of the laser irradiation unit 10.

도 4는 도 2의 연산처리부(50)에 관한 도면으로, 상기 연산처리부(50)는, 이미지수신모듈(51), 무게중심연산모듈(53), 무게중심보정모듈(55), 위치추적모듈(57), Z축보정값생성모듈(59)을 포함한다.4 is a view of the calculation processing unit 50 of FIG. 2, wherein the calculation processing unit 50 includes an image receiving module 51, a weight center calculation module 53, a weight center correction module 55, and a location tracking module. (57), Z-axis correction value generation module 59 is included.

상기 이미지수신모듈(51)은, 상기 영상수집부(30)와 연결되어 용융풀의 이미지데이터를 수신하는 구성을 말한다. 이를 위해 상기 이미지수신모듈(51)은 상기 영상수집부(30)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 전술한 내용에 의하면, 상기 영상수집부(30)는 상기 레이저조사부(10) 주변에 복수 개로 구성될 수 있으므로, 상기 영상수집부(30)가 복수 개로 구성될 경우, 상기 이미지수신모듈(51)은 복수개의 상기 영상수집부(30)와 연결되어 복수 개의 용융풀 이미지데이터를 수신할 수 있다.The image receiving module 51 refers to a configuration that is connected to the image collecting unit 30 to receive image data of the molten pool. To this end, the image receiving module 51 may be connected to the image collection unit 30 by wire or wireless. According to the foregoing, since the image collection unit 30 may be configured in plural number around the laser irradiation unit 10, when the image collection unit 30 is configured in plural, the image receiving module 51 Is connected to a plurality of the image collection unit 30 may receive a plurality of molten pool image data.

상기 무게중심연산모듈(53)은, 상기 이미지수신모듈(51)과 연결되어 수신된 용융풀의 이미지데이터에서 무게중심값을 연산하는 구성을 가리킨다. 상기 무게중심값은 용융풀의 이미지데이터에서 무게중심이 위치하는 특정 좌표를 의미할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 용융풀의 이미지는 각기 다른 위치에 구성된 복수 개의 영상수집부(30)에 의해 촬영될 수 있고, 각각의 영상수집부(30)로부터 촬영된 이미지는 다소 상이할 수 있으므로, 상기 무게중심연산모듈(53)은 상이한 복수의 이미지데이터 각각의 무게중심을 연산하게 된다. 즉, 상기 무게중심연산모듈(53)은 상기 영상수집부(30)가 복수 개로 구성되었을 때, 복수 개의 영상수집부(30)로부터 획득된 각각의 이미지데이터에서 각각의 무게중심값을 연산할 수 있다.The center of gravity calculation module 53 is connected to the image receiving module 51 and indicates a configuration for calculating the center of gravity value from the image data of the received molten pool. The center of gravity value may mean a specific coordinate at which the center of gravity is located in the image data of the molten pool. As mentioned above, the image of the molten pool may be photographed by a plurality of image collection units 30 configured at different locations, and the images photographed from each image collection unit 30 may be somewhat different, The center of gravity calculation module 53 calculates the center of gravity of each of a plurality of different image data. That is, when the image collection unit 30 is composed of a plurality, the center of gravity calculation module 53 may calculate each center of gravity value from each image data obtained from the plurality of image collection units 30. have.

상기 무게중심보정모듈(55)은, 상기 무게중심연산모듈(53)이 연산한 각각의 무게중심값을 수집해 보정하는 구성을 말한다. 복수 개의 영상수집부(30)로부터 획득된 이미지데이터의 무게중심값은 각기 상이할 수 있는바, 상기 무게중심보정모듈(55)은 이들을 취합해 대표적인 하나의 무게중심값을 형성하는 보정을 하게 된다. 바람직하게는 상기 무게중심보정모듈(55)은 연산된 각각의 무게중심값에서 평균값을 연산하도록 구성될 수 있다.The center of gravity correction module 55 refers to a configuration for collecting and correcting each center of gravity value calculated by the center of gravity calculation module 53. Since the center of gravity values of the image data obtained from the plurality of image collection units 30 may be different, the center of gravity correction module 55 combines them to form a representative center of gravity value. Preferably, the weight center correction module 55 may be configured to calculate an average value from each calculated center of gravity value.

상기 위치추적모듈(57)은, 상기 무게중심보정모듈(55)에 의해 연산된 평균무게중심값의 Z축좌표를 기준Z축좌표와 비교해 동일여부를 판단하는 구성을 말한다. 기준Z축좌표란, 기준이 되는 Z축 상의 좌표를 말하는 것으로, 기준Z축좌표를 어느 특정 개념으로만 한정하는 것은 아니며, 영상수집부(30)에 의해 촬영되는 뷰필드면의 중심좌표 중 Z축좌표값, 이전영상의 무게중심값 등이 될 수 있다.The position tracking module 57 refers to a configuration that determines whether the Z-axis coordinate of the average weight center value calculated by the weight center correction module 55 is the same as the reference Z-axis coordinate. The reference Z-axis coordinates refer to coordinates on the Z-axis which is a reference, and the reference Z-axis coordinates are not limited to any specific concept, and Z among the center coordinates of the view field surface photographed by the image collection unit 30 It can be the axis coordinate value, the center of gravity value of the previous image, and so on.

상기 Z축보정값생성모듈(59)은, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표와 상기 기준Z축좌표가 상이할 경우, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표를 상기 기준Z축좌표에 일치시키기 위한 상기 레이더조사부의 Z축위치보정값을 생성하는 구성을 말한다. 예를 들어, 평균무게중심값의 Z축좌표가 (0,0,9)이고, 기준Z축좌표가 (0,0,7)일 경우, 상기 Z축보정값생성모듈(59)은 기준Z축좌표에서 평균무게중심값의 Z축좌표를 뺀 좌표인 (0,0,-2)에서 Z축위치보정값으로 '-2'를 추출하게 된다. 생성된 Z축위치보정값이 양수일 경우 상기 레이저조사부(10)는 Z축 방향으로 상승할 필요가 있게 되며, 생성된 Z축위치보정값이 음수일 경우 상기 레이저조사부(10)는 Z축 방향을 따라 하강할 필요가 있게 된다.The Z-axis correction value generating module 59, when the Z-axis coordinate of the average weight center value and the reference Z-axis coordinate are different, match the Z-axis coordinate of the average weight center value to the reference Z-axis coordinate. Refers to a configuration for generating a Z-axis position correction value for the radar irradiation section. For example, when the Z-axis coordinate of the average weight center value is (0,0,9) and the reference Z-axis coordinate is (0,0,7), the Z-axis correction value generating module 59 is the reference Z '-2' is extracted as the Z-axis position correction value from (0,0, -2), which is the coordinate minus the Z-axis coordinate of the average weight center value from the axis coordinate. When the generated Z-axis position correction value is positive, the laser irradiation unit 10 needs to rise in the Z-axis direction, and when the generated Z-axis position correction value is negative, the laser irradiation unit 10 changes the Z-axis direction. You will need to descend.

상기 위치제어부(70)는, 일측은 상기 연산처리부(50)와 연결되고 타측은 상기 레이저조사부(10)와 연결되어 상기 위치보정값에 따라 상기 레이저조사부(10)의 위치를 수정하는 구성을 말한다. 여기서 위치보정값이란, 상기 Z축보정값생성모듈(59)이 생성한 Z축위치보정값을 의미한다. 전술한 예를 인용하여 상기 Z축보정값생성모듈(59)에 의해 추출된 Z축위치보정값이 '-2'일 경우, 상기 위치제어부(70)는 상기 레이저조사부(10)를 현재 위치에서 Z축 방향으로 2만큼 하강시키게 된다. 만일 상기 Z축보정값생성모듈(59)에 의해 추출된 Z축위치보정값이 '2'일 경우, 상기 위치제어부(70)는 상기 레이저조사부(10)를 현재 위치에서 Z축 방향으로 2만큼 상승시키는 제어를 하게 된다. 이를 위해 상기 위치제어부(70)는 도 5에 도시된 바와 같이, Z축상승모듈(71)과, Z축하강모듈(73)을 포함한다.The position control unit 70, one side is connected to the calculation processing unit 50 and the other side is connected to the laser irradiation unit 10 refers to a configuration that corrects the position of the laser irradiation unit 10 according to the position correction value . Here, the position correction value means the Z-axis position correction value generated by the Z-axis correction value generation module 59. When the Z-axis position correction value extracted by the Z-axis correction value generation module 59 is '-2' by citing the above-described example, the position control unit 70 moves the laser irradiation unit 10 from the current position. It is lowered by 2 in the Z-axis direction. If the Z-axis position correction value extracted by the Z-axis correction value generation module 59 is '2', the position control unit 70 moves the laser irradiation unit 10 by 2 in the Z-axis direction from the current position. It gives you control to ascend. To this end, the position control unit 70 includes a Z-axis rising module 71 and a Z-axis falling module 73 as shown in FIG. 5.

상기 Z축상승모듈(71)은, 상기 Z축위치보정값이 양수일 경우 상기 레이더조사부(10)를 Z축 방향으로 상승시키는 구성을 말한다.The Z-axis elevation module 71 refers to a configuration in which the radar irradiation unit 10 is raised in the Z-axis direction when the Z-axis position correction value is positive.

상기 Z축하강모듈(73)은, 상기 Z축위치보정값이 음수일 경우 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 하강시키는 구성을 가리킨다.The Z-axis lowering module 73 indicates a configuration in which the radar irradiation unit descends in the Z-axis direction when the Z-axis position correction value is negative.

도 6은 영상수집부의 뷰필드면을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 뷰필드면의 중심과 용융풀의 무게중심이 일치한 것을 도시한 도면이며, 도 8은 도 6의 뷰필드면의 중심과 용융풀의 무게중심이 불일치한 것을 도시한 도면으로, 이하에서는 도 6 내지 도 8을 참고하여 설명하도록 하겠다.6 is a view showing a view field surface of the image collection unit, FIG. 7 is a view showing that the center of gravity of the center of view and the melt pool of FIG. 6 coincide, and FIG. 8 is a view field surface of FIG. 6 It is a drawing showing that the center of gravity of the melt pool and the center of gravity are inconsistent, and will be described below with reference to FIGS. 6 to 8.

도 6은 상기 영상수집부(30)에 의해 획득된 이미지데이터의 뷰필드면(V)를 나타낸 것으로, 아직 가공물의 표면에 용융풀이 생성되지 않아, 상기 뷰필드면(V) 상에는 아무것도 나타나 있지 않다. 이러한 뷰필드면(V)은 일정한 간격의 격자로 구분되어, 도시된 것과 같이 중앙부에 표시된 무게중심(CV)이 기준좌표로 설정되어 있는 상태이다.FIG. 6 shows the view field surface V of the image data obtained by the image collection unit 30, and no melt pool has been formed on the surface of the workpiece, so nothing is shown on the view field surface V. . The view field surface (V) is divided into a grid at regular intervals, and the center of gravity (C V ) displayed at the center as shown is set as a reference coordinate.

이러한 상태에서 상기 레이저조사부(10)가 가공물의 표면에 레이저를 조사해 용융풀을 형성하게 되면, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 뷰필드면(V) 상에는 용융풀의 이미지(IM)가 나타나게 된다. 상기 무게중심연산모듈(53)은 용융풀의 이미지(IM)로부터 무게중심(CM)을 찾게 되는데, 도 7의 경우는 이러한 용융풀 이미지(IM)의 무게중심(CM)이 뷰필드면(V)의 무게중심(CV)과 일치한 것이고(CM=CV), 도 8의 경우는 용융풀 이미지(IM)의 무게중심(CM)이 뷰필드면(V)의 무게중심(CV)과 불일치한 것이다(CM≠CV). 결국, 도 7의 경우는 상기 레이저조사부(10)의 위치 수정이 불필요하지만, 도 8의 경우는 상기 레이저조사부(10)의 Z축 위치를 수정해야할 필요가 있으며, 이때 상기 위치제어부(70)는 상기 레이저조사부(10)의 위치를 현재 위치에서 Z축 방향으로 1만큼 하강시키게 된다.In this state, when the laser irradiation unit 10 forms a molten pool by irradiating a laser on the surface of the workpiece, an image I M of the molten pool is formed on the view field surface V as shown in FIGS. 7 and 8. Will appear. The center of gravity calculation module 53 there is to find the center of gravity (C M) from an image (I M) of the molten pool, in the case of Figure 7 the center of gravity of such a molten pool image (I M) (C M) is the view field surface will match with the center of gravity (C V) of (V) (C M = C V), the center of gravity (C M) with the side field of view (V) of the melt pool image (I M) for 8 It is inconsistent with the center of gravity (C V ) of (C M ≠ C V ). As a result, in the case of FIG. 7, it is not necessary to correct the position of the laser irradiator 10, but in the case of FIG. 8, it is necessary to correct the position of the Z axis of the laser irradiator 10, wherein the position control unit 70 The position of the laser irradiation unit 10 is lowered by 1 in the Z-axis direction from the current position.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법에 관한 도면으로, 도 9를 참고하여 설명하면, 상기 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법(S1)은, 레이저조사단계(S10), 영상수집단계(S30), 연산처리단계(S50), 위치제어단계(S70)를 포함한다. 중복된 서술을 피하고자 앞에서 구체적으로 언급한 내용에 관해서는 그에 관한 설명을 간단히 하거나 생략하도록 하겠다.9 is a diagram for a real-time automatic height tracking control method using image processing according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, a real-time automatic height tracking control method (S1) using the image processing, It includes a laser irradiation step (S10), an image collection step (S30), a calculation processing step (S50), and a position control step (S70). In order to avoid duplicate descriptions, descriptions of the details mentioned above will be simplified or omitted.

상기 레이저조사단계(S10)는, 레이저조사부(10)가 가공물의 표면에 레이저를 조사하여 용융풀을 생성하는 단계를 말한다.The laser irradiation step (S10) refers to a step in which the laser irradiation unit 10 generates a molten pool by irradiating a laser to the surface of a workpiece.

상기 영상수집단계(S30)는, 상기 레이저조사단계(S10) 이후에, 영상수집부(30)가 생성된 용융풀을 촬영해 이미지데이터를 획득하는 단계를 말한다. 상기 영상수집부(30)가 복수 개인 경우, 상기 영상수집단계(S30)에서 수집되는 이미지데이터는 복수 개일 수 있다.The image collecting step (S30) refers to a step of acquiring image data by photographing the molten pool in which the image collecting unit 30 is generated after the laser irradiation step (S10). When the image collection unit 30 is a plurality, the image data collected in the image collection step (S30) may be a plurality.

상기 연산처리단계(S50)는, 상기 영상수집단계(S30) 이후에, 연산처리부(50)가 상기 영상수집부(30)에 의해 획득된 이미지데이터로부터 무게중심을 추출하여 상기 레이저조사부(10)의 위치보정값을 계산하는 단계를 말한다. 바람직하게는 상기 연산처리단계(S50)는 상기 레이저조사부(10)의 Z축위치보정값을 계산할 수 있다. 도 10은 도 9의 연산처리단계에 관한 도면으로, 도 10을 참고하면, 상기 연산처리단계(S50)는, 이미지수신단계(S51), 무게중심연산단계(S53), 무게중심보정단계(S55), 위치추적단계(S57), Z축보정값생성단계(S59)를 포함한다.In the calculation processing step (S50), after the image collection step (S30), the calculation processing unit 50 extracts the center of gravity from the image data obtained by the image collection unit 30, and then the laser irradiation unit 10 It refers to the step of calculating the position correction value of. Preferably, in the calculation processing step (S50), the Z-axis position correction value of the laser irradiation unit 10 may be calculated. 10 is a view of the calculation processing step of FIG. 9, referring to FIG. 10, the calculation processing step (S50), the image receiving step (S51), the weight center calculation step (S53), the weight center correction step (S55) ), A position tracking step (S57), and a Z-axis correction value generating step (S59).

상기 이미지수신단계(S51)는, 이미지수신모듈(51)이 상기 영상수집부(30)와 연결되어 용융풀의 이미지데이터를 수신하는 단계를 말한다. 상기 영상수집부(30)가 복수 개일 경우 상기 이미지수신단계(S51)에서는 복수 개의 이미지데이터가 상기 이미지수신모듈(51)에 수신된다.The image receiving step (S51) refers to a step in which the image receiving module 51 is connected to the image collecting unit 30 to receive image data of the molten pool. When the image collection unit 30 has a plurality, in the image receiving step (S51), a plurality of image data is received by the image receiving module (51).

상기 무게중심연산단계(S53)는, 상기 이미지수신단계(S51) 이후에, 무게중심연산모듈(53)이 상기 이미지수신모듈(51)과 연결되어 수신된 용융풀의 이미지데이터에서 무게중심값을 연산하는 단계를 말한다. 전술한 바와 같이 이미지데이터가 복수 개인 경우, 복수 개의 무게중심값이 연산될 수 있다.In the center of gravity calculation step (S53), after the image receiving step (S51), the center of gravity calculation module 53 is connected to the image receiving module 51 to receive the center of gravity value from the image data of the molten pool received. Refers to the step of calculating. As described above, when there are a plurality of image data, a plurality of center values of gravity may be calculated.

상기 무게중심보정단계(S55)는, 상기 무게중심연산단계(S53) 이후에, 무게중심보정모듈(55)이 상기 무게중심연산모듈(53)이 연산한 각각의 무게중심값을 수집해 보정하는 단계를 말한다. 바람직하게는, 상기 보정이란, 각각의 무게중심값의 평균을 내는 것을 말한다.In the weight center correction step (S55), after the weight center calculation step (S53), the weight center correction module 55 collects and corrects each weight center value calculated by the weight center calculation module 53. Say the steps. Preferably, the correction means to average each center of gravity value.

상기 위치추적단계(S57)는, 상기 무게중심보정단계(S55) 이후에, 위치추적모듈(57)이 상기 무게중심보정모듈(55)에 의해 연산된 평균무게중심값의 Z축좌표를 기준Z축좌표와 비교해 동일여부를 판단하는 단계를 말한다.The position tracking step (S57), after the weight center correction step (S55), the position tracking module 57 is based on the Z-axis coordinates of the average weight center value calculated by the weight center correction module 55 Z It refers to the step of judging whether it is the same as compared to the axis coordinates.

상기 Z축보정값생성단계(S59)는, 상기 위치추적단계(S57) 이후에, Z축보정값생성모듈(59)이 상기 평균무게중심값의 Z축좌표와 상기 기준Z축좌표가 상이할 경우, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표를 상기 기준Z축좌표에 일치시키기 위한 상기 레이더조사부의 Z축위치보정값을 생성하는 단계를 말한다.In the Z-axis correction value generation step (S59), after the position tracking step (S57), the Z-axis correction value generation module 59 is different from the Z-axis coordinate of the average weight center value and the reference Z-axis coordinate. In this case, it refers to a step of generating a Z-axis position correction value of the radar irradiation unit for matching the Z-axis coordinate of the average weight center value to the reference Z-axis coordinate.

상기 위치제어단계(S70)는, 상기 연산처리단계(S50) 이후에, 위치제어부(70)가 일측은 상기 연산처리부(50)와 연결되고 타측은 상기 레이저조사부(10)와 연결되어 상기 위치보정값에 따라 상기 레이저조사부(10)의 위치를 수정하는 단계를 말한다. 이러한 상기 위치제어단계(S70)는, Z축상승단계(S71)와, Z축하강단계(S73)를 포함한다.In the position control step (S70), after the calculation processing step (S50), the position control unit 70 is connected to the calculation processing unit 50 on one side and the other side is connected to the laser irradiation unit 10 to correct the position. It refers to the step of correcting the position of the laser irradiation unit 10 according to the value. The position control step (S70) includes a Z-axis rising step (S71) and a Z-axis falling step (S73).

상기 Z축상승단계(S71)는, 상기 Z축위치보정값이 양수일 경우 Z축상승모듈(71)이 상기 레이더조사부(10)를 Z축 방향으로 상승시키는 단계를 말하고, 상기 Z축하강단계(S73)는, 상기 Z축위치보정값이 음수일 경우 Z축하강모듈(73)이 상기 레이더조사부(10)를 Z축 방향으로 하강시키는 단계를 말한다.The Z-axis ascending step (S71) refers to a step in which the Z-axis ascending module 71 raises the radar irradiation unit 10 in the Z-axis direction when the Z-axis position correction value is positive, and the Z-axis descending step ( S73) refers to a step in which the Z-axis descending module 73 lowers the radar irradiation unit 10 in the Z-axis direction when the Z-axis position correction value is negative.

도 11은 레이저조사부의 Z축상승과정과 Z축하강과정을 도시한 도면으로, 이하에서는 도 11을 참고하여 설명하도록 한다. 복수 개의 영상수집부(30)에 의해 용융풀의 이미지가 촬영되어 수신되면, 상기 무게중심연산모듈(53)은 용융풀 이미지데이터에서 용융풀의 무게중심값을 연산하고(S53), 상기 무게중심보정모듈(55)이 연산된 무게중심값의 평균값을 계산하는 보정을 하며(S55), 상기 위치추적모듈(57)이 보정된 무게중심값의 Z축좌표가 기준Z축좌표와 동일한지 판단한 뒤(S57), 동일한 경우에는 상기 레이저조사부(10)의 위치를 제어하지 않고, 동일하지 않은 경우에는 상기 Z축보정값생성모듈(59)이 기준Z축좌표에서 보정된 무게중심값의 Z축좌표를 빼는 과정(S59)을 통해 Z축위치보정값을 연산해 내고, 연산된 Z축위치보정값이 양수인 경우에는 상기 Z축상승모듈(71)이 상기 레이저조사부(10)를 Z축 방향으로 상승시키고(S71), 연산된 Z축위치보정값이 음수인 경우에는 상기 Z축하강모듈(73)이 상기 레이저조사부(10)를 Z축 방향으로 하강시키게 된다(S73).11 is a view showing the Z-axis rising process and the Z-axis descending process of the laser irradiation unit, which will be described below with reference to FIG. 11. When an image of the molten pool is photographed and received by a plurality of image collection units 30, the center of gravity calculation module 53 calculates the center of gravity value of the molten pool from the molten pool image data (S53), After the correction module 55 corrects for calculating the average value of the calculated center of gravity value (S55), the position tracking module 57 determines whether the Z-axis coordinate of the corrected center of gravity value is the same as the reference Z-axis coordinate. (S57), in the same case, does not control the position of the laser irradiation unit 10, if not the same, the Z-axis correction value generating module 59 is the Z-axis coordinate of the center of gravity value corrected from the reference Z-axis coordinate The Z-axis position correction value is calculated through the process of subtracting (S59), and when the calculated Z-axis position correction value is positive, the Z-axis elevation module 71 raises the laser irradiation unit 10 in the Z-axis direction. (S71), and if the calculated Z-axis position correction value is negative, the Z-axis descending bristles The module 73 lowers the laser irradiation unit 10 in the Z-axis direction (S73).

도 12 내지 도 14는 본 발명의 사용상태도로, 이하에서는 도 12 내지 도 14를 참고하여 설명하도록 하겠다. 도 12에 도시된 바와 같이, 가공물(S)의 표면은 평탄하지 않고 자유곡면을 형성하고 있으며, 이러한 가공물(S)의 상측에는 레이저조사부(10)가 위치해 있다. 상기 레이저조사부(10)는 가공물(S)의 표면으로부터 일정한 거리만큼 이격된 상태로 레이저를 조사해 가공물(S)의 표면에 용융풀을 만들게 되며, 상기 가공물(S)은 화살표로 표시된 진행방향을 따라 움직이게 된다. 가공물(S)이 움직이게 됨에 따라 가공물(S)의 표면과 레이저조사부(10)간의 거리는 도 12에서 도 13으로 갈수록 멀어지게 되지만, 상기 레이저조사부(10)의 위치가 Z축 방향을 따라 자동으로 하강하게 되면서, 일정한 거리를 유지할 수 있게 된다. 또한 도 13에서 도 14로 갈수록 자유곡면을 가지는 가공물(S)에 의해 레이저조사부(10)와 가공물(S) 표면 간의 거리가 가까워지게 되나, 상기 레이저조사부(10)의 위치가 Z축 방향을 따라 자동으로 상승하게 되면서, 일정한 거리게 계속적으로 유지될 수 있다.12 to 14 are used state diagrams of the present invention, and will be described below with reference to FIGS. 12 to 14. As shown in FIG. 12, the surface of the work piece S is not flat and forms a free-form surface, and the laser irradiation part 10 is located above the work piece S. The laser irradiator 10 irradiates the laser with a distance from the surface of the workpiece S by a predetermined distance to make a molten pool on the surface of the workpiece S, and the workpiece S follows the direction indicated by the arrow. It will move. As the workpiece S moves, the distance between the surface of the workpiece S and the laser irradiation unit 10 increases as the distance from FIG. 12 to FIG. 13 increases, but the position of the laser irradiation unit 10 automatically descends along the Z axis direction. By doing so, it is possible to maintain a certain distance. Also, as the distance from FIG. 13 to FIG. 14 increases, the distance between the laser irradiation unit 10 and the surface of the workpiece S becomes closer by the workpiece S having a free surface, but the position of the laser irradiation unit 10 is along the Z-axis direction. As it rises automatically, it can be kept at a constant distance.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is to illustrate the present invention. In addition, the foregoing is a description of preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications and environments. That is, it is possible to change or modify the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the disclosed contents, and / or the scope of the art or knowledge in the art. The embodiments described describe the best conditions for implementing the technical spirit of the present invention, and various changes required in specific application fields and uses of the present invention are possible. Accordingly, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. In addition, the appended claims should be construed to include other embodiments.

1: 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템
10: 레이저조사부
30: 영상수집부
50: 연산처리부
51: 이미지수신모듈
53: 무게중심연산모듈
55: 무게중심보정모듈
57: 위치추적모듈
59: Z축보정값생성모듈
70: 위치제어부
71: Z축상승모듈
73: Z축하강모듈
S1: 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법
S10: 레이저조사단계
S30: 영상수집단계
S50: 연산처리단계
S51: 이미지수신단계
S53: 무게중심연산단계
S55: 무게중심보정단계
S57: 위치추적단계
S59: Z축보정값생성단계
S70: 위치제어단계
S71: Z축상승단계
S73: Z축하강단계
S: 가공물
M: 용융풀
V: 뷰필드면1: Real-time automatic height tracking control system using image processing
10: laser irradiation unit
30: video collection unit
50: operation processing unit
51: Image receiving module
53: center of gravity calculation module
55: center of gravity correction module
57: location tracking module
59: Z-axis correction value generation module
70: position control unit
71: Z axis rising module
73: Z-axis descending module
S1: Real-time automatic height tracking control method using image processing
S10: laser irradiation step
S30: Image collection step
S50: Operation processing step
S51: Image receiving step
S53: center of gravity calculation step
S55: Weight center correction step
S57: Location tracking step
S59: Z-axis correction value generation step
S70: Position control step
S71: Z axis rising step
S73: Z-axis descending stage
S: Workpiece
M: molten pool
V: Viewfield side

Claims (22)

가공물의 표면에 레이저를 조사하여 용융풀을 생성하는 레이저조사부와,
생성된 용융풀을 촬영해 이미지데이터를 획득하는 영상수집부와,
상기 영상수집부에 의해 획득된 이미지데이터로부터 상기 레이저조사부의 위치보정값을 계산하는 연산처리부와,
일측은 상기 연산처리부와 연결되고 타측은 상기 레이저조사부와 연결되어 상기 위치보정값에 따라 상기 레이저조사부의 위치를 수정하는 위치제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.A laser irradiation unit that generates a molten pool by irradiating a laser to the surface of the workpiece;
An image collection unit that captures the generated molten pool to obtain image data,
A calculation processing unit for calculating a position correction value of the laser irradiation unit from the image data obtained by the image collection unit,
One side is connected to the calculation processing unit and the other side is connected to the laser irradiation unit, characterized in that it comprises a position control unit for correcting the position of the laser irradiation unit according to the position correction value, real-time automatic height tracking control system using image processing . 제1항에 있어서,
상기 연산처리부는, 상기 레이저조사부의 Z축위치보정값을 계산하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.According to claim 1,
The calculation processing unit, characterized in that for calculating the Z-axis position correction value of the laser irradiation unit, real-time automatic height tracking control system using image processing. 제2항에 있어서,
상기 연산처리부는, 상기 영상수집부와 연결되어 용융풀의 이미지데이터를 수신하는 이미지수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.According to claim 2,
The calculation processing unit, connected to the image collection unit, characterized in that it comprises an image receiving module for receiving the image data of the molten pool, real-time automatic height tracking control system using image processing. 제3항에 있어서,
상기 연산처리부는, 상기 이미지수신모듈과 연결되어 수신된 용융풀의 이미지데이터에서 무게중심값을 연산하는 무게중심연산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.According to claim 3,
The calculation processing unit, a real-time automatic height tracking control system using image processing, characterized in that it comprises a center of gravity calculation module for calculating the center of gravity value from the image data of the molten pool received in connection with the image receiving module. 제4항에 있어서,
상기 영상수집부는, 복수 개로 형성되며,
상기 무게중심연산모듈은, 복수 개의 영상수집부로부터 획득된 각각의 이미지데이터에서 각각의 무게중심값을 연산하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.According to claim 4,
The image collection unit is formed of a plurality,
The center of gravity calculation module, real-time automatic height tracking control system using image processing, characterized in that for calculating the respective center of gravity value from each image data obtained from a plurality of image collection. 제5항에 있어서,
상기 영상수집부는, 상기 레이저조사부를 중심으로 양측에 대칭 형성되는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.The method of claim 5,
The image collection unit, characterized in that symmetrically formed on both sides with respect to the laser irradiation, real-time automatic height tracking control system using image processing. 제5항에 있어서,
상기 연산처리부는, 상기 무게중심연산모듈이 연산한 각각의 무게중심값을 수집해 보정하는 무게중심보정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.The method of claim 5,
The calculation processing unit, a real-time automatic height tracking control system using image processing, characterized in that it comprises a weight center correction module for collecting and correcting each weight center value calculated by the weight center calculation module. 제7항에 있어서,
상기 무게중심보정모듈은, 각각의 무게중심값의 평균값을 연산하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.The method of claim 7,
The center of gravity correction module, characterized in that for calculating the average value of each center of gravity, real-time automatic height tracking control system using image processing. 제8항에 있어서,
상기 연산처리부는, 상기 무게중심보정모듈에 의해 연산된 평균무게중심값의 Z축좌표를 기준Z축좌표와 비교해 동일여부를 판단하는 위치추적모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.The method of claim 8,
The calculation processing unit is characterized in that it comprises a position tracking module for determining whether the Z-axis coordinates of the average weight center value calculated by the weight center correction module is compared with the reference Z-axis coordinates to determine whether they are the same. Automatic height tracking control system. 제9항에 있어서,
상기 연산처리부는, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표와 상기 기준Z축좌표가 상이할 경우, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표를 상기 기준Z축좌표에 일치시키기 위한 상기 레이더조사부의 Z축위치보정값을 생성하는 Z축보정값생성모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.The method of claim 9,
The arithmetic processing unit, if the Z-axis coordinate of the average weight center value and the reference Z-axis coordinate are different, the Z axis of the radar irradiation unit for matching the Z axis coordinate of the average weight center value to the reference Z axis coordinate Real-time automatic height tracking control system using image processing, characterized in that it comprises a Z-axis correction value generation module for generating a position correction value. 제10항에 있어서,
상기 위치제어부는, 상기 Z축위치보정값이 양수일 경우 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 상승시키는 Z축상승모듈과, 상기 Z축위치보정값이 음수일 경우 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 하강시키는 Z축하강모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.The method of claim 10,
The position control unit, when the Z-axis position correction value is positive, the Z-axis rising module for raising the radar irradiation unit in the Z-axis direction, and when the Z-axis position correction value is negative, the radar irradiation unit descending in the Z-axis direction Real-time automatic height tracking control system using image processing, characterized in that it comprises a Z-axis descending module. 레이저조사부가 가공물의 표면에 레이저를 조사하여 용융풀을 생성하는 레이저조사단계와,
상기 레이저조사단계 이후에, 영상수집부가 생성된 용융풀을 촬영해 이미지데이터를 획득하는 영상수집단계와,
상기 영상수집단계 이후에, 연산처리부가 상기 영상수집부에 의해 획득된 이미지데이터로부터 상기 레이저조사부의 위치보정값을 계산하는 연산처리단계와,
상기 연산처리단계 이후에, 위치제어부가 일측은 상기 연산처리부와 연결되고 타측은 상기 레이저조사부와 연결되어 상기 위치보정값에 따라 상기 레이저조사부의 위치를 수정하는 위치제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.A laser irradiation step in which a laser irradiation unit irradiates a laser on the surface of the workpiece to generate a molten pool;
After the laser irradiation step, the image collecting step of acquiring the image data by shooting the molten pool generated by the image collecting unit,
A calculation processing step after the image collection step, a calculation processing unit calculates a position correction value of the laser irradiation unit from image data acquired by the image collection unit;
After the calculation processing step, the position control unit comprises a position control step of modifying the position of the laser irradiation unit according to the position correction value, one side is connected to the calculation processing unit and the other side is connected to the laser irradiation unit , Real-time automatic height tracking control method using image processing. 제12항에 있어서,
상기 연산처리단계는, 상기 레이저조사부의 Z축위치보정값을 계산하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 12,
The calculation processing step, characterized in that for calculating the Z-axis position correction value of the laser irradiation, real-time automatic height tracking control method using image processing. 제13항에 있어서,
상기 연산처리단계는, 이미지수신모듈이 상기 영상수집부와 연결되어 용융풀의 이미지데이터를 수신하는 이미지수신단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 13,
The operation processing step, the image receiving module is connected to the image collection unit, characterized in that it comprises an image receiving step for receiving the image data of the molten pool, real-time automatic height tracking control method using image processing. 제14항에 있어서,
상기 연산처리단계는, 상기 이미지수신단계 이후에, 무게중심연산모듈이 상기 이미지수신모듈과 연결되어 수신된 용융풀의 이미지데이터에서 무게중심값을 연산하는 무게중심연산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 14,
The calculation processing step, after the image receiving step, the center of gravity calculation module is connected to the image receiving module, characterized in that it comprises a center of gravity calculation step of calculating the center of gravity value from the image data of the molten pool received. , Real-time automatic height tracking control method using image processing. 제15항에 있어서,
상기 영상수집부는, 복수 개로 형성되며,
상기 무게중심연산모듈은, 복수 개의 영상수집부로부터 획득된 각각의 이미지데이터에서 각각의 무게중심값을 연산하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 15,
The image collection unit is formed of a plurality,
The center of gravity calculation module, characterized in that for calculating the respective center of gravity value from each of the image data obtained from a plurality of image collection, real-time automatic height tracking control method using image processing. 제16항에 있어서,
상기 영상수집부는, 상기 레이저조사부를 중심으로 양측에 대칭 형성되는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 16,
The image collection unit, characterized in that symmetrically formed on both sides with respect to the laser irradiation, real-time automatic height tracking control method using image processing. 제16항에 있어서,
상기 연산처리단계는, 상기 무게중심연산단계 이후에, 무게중심보정모듈이 상기 무게중심연산모듈이 연산한 각각의 무게중심값을 수집해 보정하는 무게중심보정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 16,
The calculation processing step, after the weight center calculation step, characterized in that the weight center correction module comprises a weight center correction step of collecting and correcting each weight center value calculated by the weight center calculation module Real-time automatic height tracking control method using processing. 제18항에 있어서,
상기 무게중심보정모듈은, 각각의 무게중심값의 평균값을 연산하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 18,
The center of gravity correction module, characterized in that for calculating the average value of each center of gravity, real-time automatic height tracking control method using image processing. 제19항에 있어서,
상기 연산처리단계는, 상기 무게중심보정단계 이후에, 위치추적모듈이 상기 무게중심보정모듈에 의해 연산된 평균무게중심값의 Z축좌표를 기준Z축좌표와 비교해 동일여부를 판단하는 위치추적단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 19,
In the calculation processing step, after the weight center correction step, the position tracking module compares the Z-axis coordinate of the average weight center value calculated by the weight center correction module with a reference Z-axis coordinate to determine whether it is the same. Characterized in that, Real-time automatic height tracking control method using image processing. 제20항에 있어서,
상기 연산처리단계는, 상기 위치추적단계 이후에, Z축보정값생성모듈이 상기 평균무게중심값의 Z축좌표와 상기 기준Z축좌표가 상이할 경우, 상기 평균무게중심값의 Z축좌표를 상기 기준Z축좌표에 일치시키기 위한 상기 레이더조사부의 Z축위치보정값을 생성하는 Z축보정값생성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 방법.The method of claim 20,
In the operation processing step, after the position tracking step, when the Z-axis correction value generating module is different from the Z-axis coordinate of the average weight center value and the reference Z-axis coordinate, the Z-axis coordinate of the average weight center value is calculated. And a Z-axis correction value generating step of generating a Z-axis position correction value of the radar irradiation unit to match the reference Z-axis coordinates, real-time automatic height tracking control method using image processing. 제21항에 있어서,
상기 위치제어단계는, 상기 Z축위치보정값이 양수일 경우 Z축상승모듈이 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 상승시키는 Z축상승단계와, 상기 Z축위치보정값이 음수일 경우 Z축하강모듈이 상기 레이더조사부를 Z축 방향으로 하강시키는 Z축하강단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템.The method of claim 21,
The position control step includes: a Z-axis rising step in which the Z-axis ascending module raises the radar irradiation section in the Z-axis direction when the Z-axis position compensation value is positive; and a Z-axis descending module when the Z-axis position compensation value is negative. Real-time automatic height tracking control system using image processing, characterized in that it comprises a Z-axis descending step of descending the radar irradiation in the Z-axis direction.
KR1020180120808A 2018-10-11 2018-10-11 Real-Time Automatic Height Tracer Control System Using Image Processing and Method Thereof KR102186303B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180120808A KR102186303B1 (en) 2018-10-11 2018-10-11 Real-Time Automatic Height Tracer Control System Using Image Processing and Method Thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180120808A KR102186303B1 (en) 2018-10-11 2018-10-11 Real-Time Automatic Height Tracer Control System Using Image Processing and Method Thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200045028A true KR20200045028A (en) 2020-05-04
KR102186303B1 KR102186303B1 (en) 2020-12-04

Family

ID=70732801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180120808A KR102186303B1 (en) 2018-10-11 2018-10-11 Real-Time Automatic Height Tracer Control System Using Image Processing and Method Thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102186303B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030039929A (en) 2001-11-16 2003-05-22 주식회사 인스텍 Real-time Monitoring and Controlling Method of a Height of Deposit in Laser Cladding and Laser-aided Direct Metal Manufacturing by using Image Photographing and Image Processing and System thereof
KR20150092320A (en) * 2013-01-10 2015-08-12 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Three-dimensional laser processing machine
KR20160126949A (en) * 2016-10-21 2016-11-02 김화중 Method for creating work path of work piece using laser cladding system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030039929A (en) 2001-11-16 2003-05-22 주식회사 인스텍 Real-time Monitoring and Controlling Method of a Height of Deposit in Laser Cladding and Laser-aided Direct Metal Manufacturing by using Image Photographing and Image Processing and System thereof
KR20150092320A (en) * 2013-01-10 2015-08-12 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Three-dimensional laser processing machine
KR20160126949A (en) * 2016-10-21 2016-11-02 김화중 Method for creating work path of work piece using laser cladding system

Also Published As

Publication number Publication date
KR102186303B1 (en) 2020-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10786866B2 (en) Inspecting and repairing device of additive manufacturing technology and method thereof
EP3689508B1 (en) Additive manufacturing system including an imaging device
CN106181162B (en) A kind of real-time weld joint tracking detection method based on machine vision
US11642725B2 (en) Method for calibrating laser additive manufacturing process
CN111192307B (en) Self-adaptive deviation rectifying method based on laser cutting of three-dimensional part
CN102424971B (en) Rapid laser repair method and device for defect of aluminum alloy guide blade
CN108080634B (en) Laminated molding device
CN112118949A (en) Systems, methods, and media for artificial intelligence feedback control in additive manufacturing
CN111406234B (en) Apparatus and method for constructing surface maps
CN109487267A (en) A kind of Intelligent Laser reproducing method and system
CN108489986A (en) A kind of increasing material manufacturing on-line checking and restorative procedure
KR102236148B1 (en) 3D printing system and method for controlling the size of molten pool formed during 3D printing process
WO2018082097A1 (en) Detection and repair device and method for powder additive manufacturing
JP2019526473A (en) System and method for Z height measurement and adjustment in additive manufacturing
US11679548B2 (en) Method for melt pool monitoring
EP3659727A1 (en) Method for automatic identification of material deposition deficiencies during an additive manufacturing process and manufacturing device
EP3667565A1 (en) Method for melt pool monitoring using machine learning
EP3587006A1 (en) 3d-printing method and manufacturing device
KR101673062B1 (en) Method for measuring height of melt pool generated in laser cladding
KR102186303B1 (en) Real-Time Automatic Height Tracer Control System Using Image Processing and Method Thereof
KR102002297B1 (en) Method for creating work path of work piece using laser cladding system
Rodríguez-Araújo et al. ROS-based 3D on-line monitoring of LMD robotized cells
KR101856370B1 (en) Device and method for indicating position of inset block in the 3D printer
JP2019130892A (en) Method for determining position data for device for addition producing three-dimensional article
TWI578123B (en) Detection and repairing device of additive manufacturing technology and method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right