KR20210143681A - 용접 검수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속제 또는 비금속제 배관 등의 용접 부위에 대한 용접 검수 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배관 간의 연결 또는 배관과 피팅의 연결을 위해서 열융착 등의 방식으로 결합된 용접 부위를 보다 효율적으로 검사하기 위한 용접 검수 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 용접 검수 방법은, 배관의 용접 부위에 대한 용접 품질을 검사하기 위한 방법으로서, 배관의 용접 부위로부터 용접 부위의 이미지를 촬영하는 측정 단계; 및 상기 용접부위의 이미지로부터 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 파라미터 추출 단계; 상기 산출된 외관 파라미터의 측정값을 해당 외관 파라미터 기준값과 비교하여 적합 여부 또는 부적합 여부를 판단하는 품질 지표 판단 단계;를 포함하여 구성된다.

Description

용접 검수 방법{Welding inspection method}

본 발명은 금속제 또는 비금속제 배관 등의 용접 부위에 대한 용접 검수 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배관 간의 연결 또는 배관과 피팅의 연결을 위해서 열융착 등의 방식으로 결합된 용접 부위를 보다 효율적으로 검사하기 위한 용접 검수 방법에 관한 것이다.

일반적으로 용접은 2가지 고체 재료 사이에 직접 원자간 결합이 이루어지게 하여 접합시키는 것으로서, 금속 재료를 접합하는데 많이 이용되고 있으며, 이외에도 금속제 또는 비금속제 배관을 포함하여 배관 간의 연결 또는 배관과 피팅의 연결을 위해서 열융착 등의 용접 결합 방식이 채용되고 있다.

예를 들어, 화학약품 등과 같은 특수한 유체를 이용하는 산업 공정이 이루어지는 설비의 경우, 그 공정을 구성하는 배관 관로에 있어서 금속재질의 배관은 화학약품 등의 독성에 의하여 쉽게 부식되거나 산화되는 등의 문제로 인하여 내구도에 치명적인 악영향을 끼치게 됨에 따라 사용하기 어려운 문제가 있다.

통상적으로 이러한 설비시스템의 공정을 위한 배관 관로에는, 플라스틱 또는 복합재(이하 ‘플라스틱’으로 통칭함)로 형성된 배관을 사용하여 공정에 사용되는 화학약품 등을 운반하도록 구성된다. 이때, 플라스틱 재질의 배관을 사용함에 있어서, 배관 간의 체결을 위한 방법으로 널리 사용되는 것이 열융착을 통한 플라스틱 배관과 플라스틱 배관 간의 접합을 통한 체결 방법이다.

그러나, 이러한 열융착 방법의 경우 그 작업에 있어서 제대로 이루어지지 않았을 경우 열융착을 통한 체결 부위인 접합면에 불량이 발생하여 전체 설비의 공정에 악영향을 주거나 심각할 경우 설비가 가동되지 못할 정도의 문제점을 초래할 수 있다.

그러므로, 상기 열융착을 통한 플라스틱 배관의 체결방법은 열융착 작업을 수행 후 플라스틱 배관 간의 접합면에 대하여 연결부위가 올바르게 체결되었는지 확인하기 위한 검사 또는 검수과정이 추가로 필요하게 된다.

이러한 용접부위에 대한 검수 방법으로는 종래에 초음파를 사용한 비파괴검사가 주로 사용되고 있으며, 이와 관련하여 종래기술인 국내 등록특허 공보 제10-1521769 호에 게시된 배관 융착부 진단 장치 및 방법을 살펴보면, 한 쌍의 배관의 마주하는 접합면들에 초음파를 투사시키는 탐촉자와 상기 탐촉자를 상기 접합면들에 대한 투사각을 조절하기 위한 각 조절 장치를 포함하여 구성하여 탐촉자의 초음파 투사각도를 조절하여 접합면의 다양한 두께에 대한 초음파 영상 취득이 가능하고, 취득된 초음파 영상을 통하여 배관의 접합면에 대한 품질검사가 이루어지게 된다.

이처럼, 종래의 배관의 접합면에 대한 품질검사를 위해서는 초음파 투사를 통한 검사가 필요하고, 상기 초음파 투사를 통하여 취득한 영상을 통해 접합면의 품질에 대한 검사를 수행하는 방법이 게시된다.

그러나, 이와 같은 방법을 사용하여 배관의 접합면에 대하여 검사를 수행하기 위해서는 초음파 투사장치와 같은 고가의 구성품이 포함된 검사장치를 구비해야 하며 측정된 초음파 영상을 분석하기 위한 방법 또한 요구된다.

그러나, 종래기술의 초음파 영상을 분석하기 위한장치에 있어서 초음파를 사용하여 접합면의 품질을 측정하도록 구성됨에 따라 상기 초음파의 투사를 위한 장치와 초음파로 촬영된 신호를 영상으로 전환하기 위한 장치가 필요하고 이들 장치는 부피가 크고, 값이 비싸고, 무겁고, 관리가 어려운 문제점이 있다. 또한, 접합면에 대한 초음파 촬영의 결과물이 선명하지 못하여, 비전문가는 영상 결과를 알아보기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 플라스틱 배관의 접합면의 품질검사에 있어서 초음파를 사용하지 않고 접합면에 형성되는 용접 부위에 대하여 간단한 영상촬영과 이를 디지털로 분석하는 방법을 사용하여 플라스틱 배관의 접합면에 대한 품질검사를 수행하되 정확도를 높여 줄 수 있고 비전문가에게도 설득력이 있는 결과물을 제시할 수 있는 접합면의 품질 검사 방법이 요구되고 있다.

(특허문헌 0001) 한국 등록특허 공보 제10-1521769 호

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 용접 결합부위의 검사 방법에 있어서, 초음파를 사용하여 측정하는 방식이 아닌 배관 외주의 결합부위에 대한 촬영을 통하여 용접 품질을 측정하는 방법을 통하여, 장치의 간소화 및 네트워크 데이터 베이스를 구축하여 용접 품질의 측정 속도가 상승하고 품질 결과의 신뢰성이 올라갈 수 있는 용접 검수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 용접결합의 불량에 대하여 다양한 파라미터를 통하여 접근하여 용접 불량률을 측정할 수 있어 공정의 이상에 대하여 쉽게 추적이 가능한 용접 검수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 데이터 베이스를 구축함에 따라 해당 용접 부위에 대하여 정확한 용접 컨디션 및 상태 등을 언제든지 파악할 수 있는 용접 검수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 측정된 결과물에 대하여 비전문가도 쉽게 측정된 결과를 알아볼 수 있도록 시각화 작업이 편리한 용접 검수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 육안으로 측정하기 어려운 용접 결합의 불량에 대하여 데이터화 하여 정확한 용접 불량률을 판단을 할 수 있는 용접 검수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 전문가가 필요한 용접 검수 작업에 있어서, 전문가의 판단이 필요한 검사 대상 개수를 낮춰 용접 검수 속도가 빨라지는 용접 검수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법은, 배관의 용접 부위에 대한 용접 품질을 검사하기 위한 방법으로서, 배관의 용접 부위로부터 용접 부위의 이미지를 촬영하여 입수하는 정보수집 단계; 및 상기 용접부위의 이미지로부터 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 파라미터 추출 단계; 상기 산출된 외관 파라미터의 측정값을 해당 외관 파라미터 기준값과 비교하여 적합 여부 또는 부적합 여부를 판단하는 품질 지표 판단 단계;를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에서, 상기 파라미터 추출 단계는, 용접 부위의 이미지로부터 용접 비드의 형상 및 용접 비드의 색상, 용접 부위 근처의 노치 형상(ΔS) 중 적어도 어느 하나에 관한 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 구조로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에서, 상기 파라미터 추출 단계는, 용접 비드의 형상에 관한 외관 파라미터로서 융착중심 돌출형상 및 배관의 정렬 오차, 용접 비드의 폭 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에서, 상기 파라미터 추출 단계는, 용접 비드의 형상 중 용접 비드의 폭에 관한 외관 파라미터로서 용접 비드의 전체폭과, 일측 융기 부분의 폭, 타측 융기 부분의 폭 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에서, 상기 품질 지표 판단 단계는, 해당 외관 파라미터 기준값으로서 기설정된 기준값을 이용하거나 이전의 용접 검수에서 측정된 해당 외관 파라미터의 측정값들을 이용하여 수정된 기준값을 이용하는 구조로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에서, 상기 수정된 기준값은, 이전의 용접 검수에서 측정된 해당 외관 파라미터의 측정값들을 대상으로 기계학습을 통하여 도출된 것을 이용하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 배관의 용접 부위에 대한 용접 검수 장치는, 배관의 용접 부위로부터 용접 부위의 이미지를 촬영하는 입력부; 및, 상기 입력부에 의하여 촬영된 용접 부위의 이미지로부터 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 중앙연산부; 상기 산출된 외관 파라미터의 측정값과 비교할 수 있는 해당 외관 파라미터 기준값을 보관하여 상기 중앙연산부에 제공하는 저장부;를 포함하여 구성될 수 있다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 의한 용접 검수 방벙은, 용접 부위의 품질 검수 방법에 있어서, 초음파를 사용하여 측정하는 방식이 아닌 배관 외주의 결합부위에 대한 촬영을 통하여 용접 품질을 측정하는 방법을 통하여, 장치의 간소화 및 네트워크 데이터 베이스를 구축하여 용접 품질의 측정 속도가 상승하고 품질 결과의 신뢰성이 향상될 수 있는 효과를 가진다.

또한, 융착 비드 등의 용접 불량에 대하여 다양한 파라미터를 통하여 접근하여 용접 불량률을 측정할 수 있어 공정의 이상에 대하여 쉽게 추적이 가능한 효과를 가진다.

또한, 데이터 베이스를 구축함에 따라 해당 용접 부위에 대하여 정확한 용접 컨디션 및 상태 등을 언제든지 파악할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 측정된 결과물에 대하여 비 전문가도 쉽게 측정된 결과를 알아볼 수 있도록 시각화 작업이 편리한 효과를 가진다.

또한, 육안으로 측정하기 어려운 용접 비드 등의 불량률에 대하여 데이터화 하여 정확한 불량률을 판단을 할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 전문가가 필요한 비드 검수 작업에 있어서, 전문가의 판단이 필요한 검사 대상 개수를 낮춰 비드의 검수 속도가 빨라지는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법과 관련하여 배관의 용접 부위에 대한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법의 전체 순서도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 부위의 기초정보 입력 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 품질의 판단 예시 및 선별, 취합된 정보를 바탕으로 예시적인 머신러닝 개념도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 비드 불량 등을 파악하기 위한 예시적인 파라미터의 개념도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 비드 불량 등을 파악하기 위한 각 파라미터의 예시적인 불량 판단 기준.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 이용되는 예시적인 용접 검수 장치.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 부위 측정에 의한 파라미터 산출 결과 및 품질 판단 예시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 비드 측정 정보를 이용한 시각화 파라미터의 예시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 의한 검수 결과의 시각화 출력 예시도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 의한 검수 결과 출력 및 검사실물 외관의 이미지 대비.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 본 발명은 용접 부위의 검수 방법에 관한 것으로, 아크 용접, 아르곤 용접, CO2 용접 등 다양한 용접 방법으로 접합되는 소재 사이의 경계면, 즉, 접합면에 생성되는 용접 부위에 대한 외관 검수를 위한 검사 방법에 관한 발명을 그 목적으로 하나, 본 발명의 상세한 설명에서는 일실시예로서 플라스틱 배관을 사용하는 관로에 있어서 자주 사용되는 열 융착식 용접법 등에 의하여 생성되는 융착 비드에 대한 검수 방법을 바탕으로 설명하고자 한다.

따라서, 상기 열 융착식 용접법 등에 의한 융착 비드에 대한 내용을 중심으로 본 발명의 설명이 진행된다고 하여도 이를 열 융착식 용접법과 그 융착 비드에 한정하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 검수 방법은 용접방법으로 생성되는 모든 접합면에 생성되는 용접 부위에 대한 검수 방법임을 명시한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

우선, 각 도면을 살펴보면, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법과 관련하여 플라스틱 배관의 용접 부위 외관 형상을 표시한 것이며, 플라스틱 배관의 용접 검수 방법을 설명하기 위하여, 열융착 방식 등에 의한 용접시 발생한 융착 비드 등의 외관 형상을 사시도 및 단면도로 표시하여 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법의 전체 순서도에 관한 것으로, 도 2(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법을 수행하기 위한 배관의 용접 부위에 대한 용접 검수 장치의 세부 구성을 블록선도로 나타낸 것이고, 도 2(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에서 품질 판단 기준을 보완하기 위한 데이터 처리 과정에 대하여 간략하게 도시한 것으로서 정보 수집과 정보 선별, 정보 취합을 통한 데이터를 확보하고, 확보된 데이터를 바탕으로 머신러닝을 통하여 최적의 기준값을 도출하여 이용하는 본 발명의 용접 검수 방법에 대한 이해를 돕기 위하여 간략하게 순서를 정리하여 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 부위의 기초정보 입력 예시도로서, 플라스틱 배관의 접합면에 생성되는 융착 비드로부터 인접한 곳에 부착되는 라벨지와 상기 라벨지에 형성되는 QR 코드 또는 라벨지 자체에 제시된 배관의 융착 작업 당시의 융착 정보에 대하여, 융착 비드의 검수시스템이 입력 단말기를 사용하여 QR 코드의 스캔 또는 라벨지의 정보를 입력함으로써, 융착 비드의 검수정보와 융착 정보가 함께 기록되는 시스템에 대하여 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 수집, 선별, 취합된 정보를 바탕으로 한 예시적인 머신러닝 개념도로서, 앞서 데이터 베이스화 한 용접 상태와 비드의 상태에 대하여 최적의 품질에 대하여 산출하기 위한 방법으로 백터 이미지 오버랩 방법 등을 통하여 융착 비드의 품질에 대한 단면 이미지를 여러 장 겹치는 형태로, 상기 용접 검수 장치(100)로부터 수집된 융착 비드의 정보 중 합격품의 융착 비드에 관한 정보를 바탕으로 상기 융착 비드의 외형 이미지를 추출하여 형성하고, 각각 형성된 융착 비드의 외형 이미지를 서로 겹치는 작업을 통해 최대 최소 값을 갖는 융착 비드의 합격품에 대한 외형 이미지의 분포 범위를 얻을 수 있고, 이렇게 도출된 이미지의 분포 범위를 융착 비드의 품질이 좋은 범위로 해석할 수 있으며, 또 다른 방법으로는 합격품으로 판별된 융착 비드들에 대하여, 각각의 융착 비드의 외형 이미지를 추출하여 형성하고 상기 외형 이미지들을 중첩되게 그려서 합격으로 판별된 융착 비드의 평균선 또는 중심선과, 상기 평균선 또는 중심선을 따른 분산폭을 산출하여, 용접 품질을 판단하는 검수 방식 등을 예시적으로 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 비드 불량 등을 파악하기 위한 예시적인 파라미터의 개념도로서, 융착 비드의 외관상 불량으로 판정할 수 있는 소정의 기준 파라미터에 대하여, 배관 외주면과 비드 사이의 융착 중심선의 깊이, 결합된 각각의 배관 외주면의 단면에 대한 정렬 위치 차이, 용접 비드의 외형 폭, 열 융착면 인근의 노치에 의한 패임 정도 등 용접 부위의 품질과 관련된 파라미터의 정의를 도해적으로 설명하기 위해 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 비드 불량 등을 파악하기 위한 각 파라미터의 예시적인 불량 판단 기준을 나타낸 것으로서, 상기 도 5에 의하여 예시적으로 설명한 파라미터에 대하여 불량 여부에 대한 판단 기준을 배관의 사이즈, 재질 등에 따라 구체적으로 설정하여 이용할 수 있도록 데이터 테이블 형태로 구비된 것을 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 이용되는 예시적인 용접 검수 장치로서, 용접 검수를 위하여 용접 부위를 접선방향에서 측정하는 이미지 센서와, 조명 등을 구비하여 용접부위의 외관을 촬영하는 구조를 예시적으로 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 용접 부위 측정에 의한 파라미터 산출 결과 및 품질 판단 예시도로서, 상기 도 7을 통하여 설명한 검사장치를 통하여 측정되거나 산출된 데이터를 테이블 형태로 출력한 것을 예시적으로 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서 비드 측정 정보를 이용한 시각화 파라미터의 예시도로서, 상기 용접 검수 장치를 이용하여 배관의 둘레를 따라 복수의 위치에서 촬영된 이미지들로부터 도출된 용접 비드의 외형 정보를 배관 정보와 함께 평면 배치함으로써 용접 비드의 형상과, 그 주변의 배관 형상을 한눈에 알아보기 쉽게 이미지화하는 방법을 예시적으로 나타낸 것인다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 의한 검수 결과의 시각화 출력 예시도로서, 도 10(a)는 전체 용접 부위에 대한 외표면 시각화 정보를 나타낸 것이고, 도 10(b)는 배관 단면을 기준으로 한 검수율, 부적합 분포율 등을 나타낸 것이고, 도 10(c)는 배관 둘레의 소정 위치에서 파라미터별로 기준값 및 측정산출값을 대비하여 테이터 테이블로 나타낸 것이다. 이와 같이 측정산출값을 이미지에 색상으로 출력하거나 데이터 테이블에 색상 문자로 출력하여 표시함으로써 용접 검수 작업의 효율성 등을 현저하게 개선할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 의한 검수 결과 출력 및 검사실물 외관의 이미지 대비한 것으로서, 종래의 육안 검수 방법으로는 불량 여부를 명확하게 구분하기 어려웠던 용접 부위의 융착 비드 형상에 대하여, 측정 데이터를 수집하여 데이터 베이스 구축에 이용하고, 용접 배관의 비드 형상 등을 산출하여 용접 품질 판단 등에 이용할 수 있다.

우선, 본 발명과 관련된 플라스틱 배관의 열 융착 작업에 대하여 예시적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 플라스틱 배관(P)을 상호 직렬로 배치하되 각각의 플라스틱 배관(P)의 서로 마주보는 지점의 끝단인 단부에 대하여 고열을 가하여 용융된 상태로, 상기 플라스틱 배관(P)의 단부에 대하여 서로 가압하게 되면 각각의 배관의 단부가 서로 혼합되고 이후 단부에 가해진 열이 식어 굳어짐에 따라 서로 융착되어 용접 결합 상태를 형성하는 방식이다.

이때, 상기 플라스틱 배관(P) 간의 용접면인 열융착부에는 가열 및 가압에 의해 상기 플라스틱 배관(P)의 외주면을 둘러싸는 형태로 그 단면이 3자 형태의 융착 비드(B)가 형성될 수 있고, 상기 융착 비드(B)의 외관 형태로부터 용접부위의 상태와 품질을 추정할 수 있게 된다.

이러한, 상기 융착 비드(B)로부터 용접부위의 상태와 품질을 추정하는 방법은 검수자의 경험에 의한 판단 방법이 주로 사용되어 왔으며, 따라서 해당 열 융착 작업에 대한 전문가일수록 상기 융착 비드(B)의 외관으로부터 용접 부위의 상태와 품질을 추정하는 정확도가 높다고 볼 수 있다.

그러나, 이러한 전문가를 통한 용접부위의 검수 속도는 한계가 있고, 대량 설비의 경우 무수히 많은 용접지점에 대하여 모두 사람의 육안으로 살펴보기 어려워 상기 융착 비드(B)가 형성되는 용접 부위에 대한 품질 검사를 수행하기 위한 다양한 방안이 제시되고 있으며, 육안으로 검수하는 특성상 검수의 정확도가 떨어지며, 검수의 합격을 위한 기준의 범위가 넓어서 용접 소재의 과투입과 같은 문제점도 발생함에 따라, 본 발명에서는 이와 관련되어 상기 융착 비드(B)의 외관을 측정하는 장치를 사용하여 수집된 데이터를 바탕으로 용접 부위의 품질에 대한 효율적인 검수 방법을 제시하고자 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법은, 배관의 용접 부위에 대한 용접 품질을 검사하기 위한 방법으로서, 배관의 용접 부위로부터 용접 부위의 이미지를 촬영하여 입수하는 정보수집 단계; 및 상기 용접부위의 이미지로부터 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 파라미터 추출 단계; 상기 산출된 외관 파라미터의 측정값을 해당 외관 파라미터 기준값과 비교하여 적합 여부 또는 부적합 여부를 판단하는 품질 지표 판단 단계;를 포함하여 구성되고, 이러한 기본구성에 의하여 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법은, 예를 들어, 플라스틱 배관 간의 열융착 결합 부위에 형성되는 융착 비드의 외형을 이미지센서 등을 이용하여 측정하고, 측정된 상기 융착 비드의 외형 정보만 이용하여, 또는 용접 당시의 주변 환경, 재질, 용접공정 파라미터 등이 기록된 데이터 베이스와 연동되어 추가 정보를 함께 이용하여, 상기 융착 비드의 품질에 대한 평가를 신속하게 수행할 수 있고, 평가된 융착 비드의 품질에 대한 신뢰도가 향상되는 효과를 갖게 된다.

본 발명의 검수 방법은, 예를 들어, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 배관의 용접 부위로부터 용접 부위의 이미지를 촬영하는 입력부(110); 및, 상기 입력부(110)에 의하여 촬영된 용접 부위의 이미지로부터 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 중앙연산부(120); 상기 산출된 외관 파라미터의 측정값과 비교할 수 있는 해당 외관 파라미터 기준값을 보관하여 상기 중앙연산부(120)에 제공하는 저장부(130);를 포함하여 구성된 용접 검수 장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 이 경우에 있어서, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법의 상기 정보수집 단계는 상기 입력부(110)에 의해서 수행되고, 상기 파라미터 추출 단계 및 품질 지표 단계는 상기 중앙연산부(120)에 의해서 수행될 수 있다.

아울러, 상기 용접 검수 장치는 휴대형 장치로 구성되거나, 상기 열융착 작업에 사용되는 용접 장치에 빌트인 형태로 함께 구성되거나, 또는 별도의 스테이션 장비 형태로 구성될 수도 있고, 상기 융착 비드의 상태 등을 측정할 수 있는 모든 장치를 포함하는 것을 의미한다. 또한, 용접 검수 장치에서 입력부(110) 또는 저장부(130), 출력부(140) 등은 중앙연산부(120)와 직접 전자기적으로 연결되거나 유선 또는 무선에 의한 통신 데이터로 연결된 구조로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법은, 상기 품질 지표 판단 단계에서 해당 외관 파라미터 기준값으로서 기설정된 기준값을 이용하거나 이전의 용접 검수에서 측정된 해당 외관 파라미터의 측정값들을 이용하여 수정된 기준값을 이용하도록 구성될 수 있다.

이때 상기 수정된 기준값을 도출하기 위하여, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 이전의 용접 검수에서 수집된 정보들에 대하여 신뢰성 여부와 올바른 데이터인지를 판단하고, 올바른 데이터에 대하여 각 기준을 두어 정보를 선별하는 정보 선별 단계;와, 상기 정보 선별 단계에서 선별된 정보들을 정리하여 취합하는 정보 취합 단계;를 통하여 상기 용접 부위의 융착 비드에 대한 데이터 베이스를 구축할 수 있다. 상기 이전의 용접 검수에서 수집된 정보들은, 상기 정보수집 단계에서 용접 검수 장치(100)의 이미지센서(111)를 이용하여 측정된 용접 부위의 이미지 정보 및/또는 상기 파라미터 추출 단계에서 산출된 외관 파라미터값 등을 포함할 수 있다. 또한, 융착 비드에 대한 데이터 베이스는, 융착 정보에 대한 불량과 합격 정보 외에 융착 정보의 특정한 파라미터, 예를 들어, 온도 또는 배관의 외경 또는 배관의 두께와 같은 항목들에 대하여 각 항목별로 구별하여 검색이 가능하도록 정보를 저장하는 형태로 데이터 베이스를 구축하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 정보 취합 단계에서 정리 및 취합된 정보를 바탕으로, 또는 상기 서술된 과정을 통하여 구축된 데이터 베이스를 바탕으로, 머신 러닝 기술 등을 통하여 불량 또는 정상인 융착 비드에 대한 융착 비드 데이터를 분석 또는 학습하여 융착 정보 등에 따른 외관 파라미터 기준값의 관계를 도출하는 머신러닝 단계;와, 상기 머신러닝 단계에서 도출된 융착 정보 등에 따른 외관 파라미터 기준값의 관계를 이용하여 해당 융착 정보 등에 대한 해당 외관 파라미터의 수정기준값을 도출하는 검수기준 산출 및 개선단계;를 거쳐서 상기 수정된 기준값을 도출할 수 있다.

덧붙여, 상기 검수기준 산출 및 개선단계에서 용접 불량 개선을 위한 융착 정보 상의 용접 공정 파라미터의 수정 방안을 함께 제시하도록 구성할 수 있으며, 상기 검수기준 산출 및 개선단계에 의하여 도출된 수정된 기준값을 이용하여 상기 정보 선별 단계 및 정보 취합 단계, 머신 러닝 단계, 검수기준 산출 및 개선단계를 소정의 회수로 더 수행하여 도출된 수정된 기준값을 배관 용접 검수에 이용하도록 구성할 수도 있다.

아울러, 상기 정보 선별 단계 및 정보 취합 단계, 머신 러닝 단계, 검수기준 산출 및 개선단계는 용접 검수 장치(100)의 내부에서 중앙연산부(120), 저장부(130)에 의해서 수행되거나 적어도 어느 한 단계는 외부의 서버 등에서 수행되고 상기 용접 검수 장치(100)의 통신부(150)를 통하여 송수신되도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 정보수집 단계는, 용접 부위의 이미지 외에 추가적인 정보를 입수하는 보조 정보수집 단계를 더 구비할 수 있다. 즉, 상기 용접 검수 장치(100)를 사용하여 플라스틱 배관의 융착 비드에 대한 검수를 진행함에 있어서, 열 융착 작업의 융착 정보 등이 추가로 제시되는 것이 바람직한데, 그 이유는 플라스틱 배관의 재질이나, 외경, 배관을 구성하는 벽의 두께 등에 따라 융착 비드의 크기와 형상에 차이가 있을 수 있어 용접 검수시 필요한 정보이다.

따라서, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 각각의 열 융착 비드의 인근에는 융착 정보가 기록된 QR코드 라벨이 붙여질 수 있고, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 융착 비드의 검수자는 용접 검수 작업시 상기 QR코드를 상기 용접 검수 장치(100)를 통하여 스캔함으로 융착 정보를 불러올 수 있게 되고, 상기 용접 검수 장치(100)를 통하여 검수된 융착 비드의 검수 정보와 함께 상기 융착 정보가 함께 기록되게 할 수 있다.

이때, 상기 QR 코드에 대한 스캔은 상기 용접 검수 장치(100)의 입력부(110)에 구비된 별도의 센서를 이용하여 수행되거나 용접 부위를 측정하는 상기 이미지센서(111)를 활용하여 수행될 수 있으며, 또한, 상기 용접 검수 장치(100)가 아니더라도 검수자의 휴대폰 또는 기타 다른 단말기를 통하여 융착 비드의 검수 정보와 함께 저장될 수 있도록 구성할 수 있고, 상기 QR 코드가 기록된 라벨에는 검수자가 육안으로 파악할 수 있는 간단한 정보도 함께 기록되는 것이 바람직하다.

한편, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, QR 코드가 없고 라벨지 자체에 융착 정보가 기록되어 있거나, 또는 라벨지조차 없을 경우에는 검수장비에 구비된 터치패드 또는 기타 단말기를 통하여 해당 융착 정보를 검수자가 수동으로 입력하여 융착 비드의 검수정보와 함께 저장될 수 있도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에서, 상기 품질 지표 판단 단계는 상기 파라미터 추출 단계에서 산출된 외관 파라미터의 측정값을 해당 외관 파라미터 기준값과 비교하여 적합 여부 또는 부적합 여부를 판단하는데, 예를 들어, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 외관 파라미터의 측정값(점선 표시 부분)이 해당 외관 파라미터 기준값(실선 표시 부분)의 범위 이내에 분포하는 상태로부터 융착 비드의 품질의 불량 또는 합격 여부를 판별하는 방식을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에서, 상기 정보 선별 단계 및 정보 취합 단계, 머신 러닝 단계, 검수기준 산출 및 개선단계를 통하여 상기 수정된 기준값을 도출하는 과정은, 예를 들어, 도 4(b) 또는 4(c)에 도시된 바와 같이, 앞서 데이터 베이스화한 융착 비드의 검수 데이터의 합격 판정 데이터를 사용하여, 융착 비드의 상태에 대한 최적의 품질에 대하여 결과값을 산출하기 위한 하나의 예시적인 방법으로서 백터 이미지 오버랩 방법을 통하여 융착 비드의 품질에 대한 단면 이미지를 여러 장 겹치는 형태로 산출하는 방법을 사용할 수 있다.

즉, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 융착 비드의 품질에 대한 불량 또는 합격 여부를 판별하는 데 적용할 기준 값을 새롭게 도출하기 위하여, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 용접 검수 장치(100)로부터 수집된 융착 비드의 정보 중 합격품의 융착 비드에 관한 정보를 바탕으로 상기 융착 비드의 외형에 대한 이미지를 형성하고, 각각 형성된 융착 비드의 외형에 대한 이미지(점선 부분)를 서로 겹치는 작업을 통해 최대 최소 값 형태의 범위값을 갖는 융착 비드의 합격품에 대한 외형 이미지 기준값(실선 부분)을 얻을 수 있게 된다.

이러한, 방법을 통하여 얻어진 융착 비드의 합격품에 대한 이미지 기준값은 검수를 위한 신규 융착 비드의 외형과 비교하는데 사용되어 신규 융착 비드의 불량 또는 합격 여부를 판별하는 기준값 데이터로 사용될 수 있다.

또 다른 방법으로는, 상기 오버랩 된 이미지들로부터 합격된 비드들에 대한 평균선 또는 중심선 등의 특정 기준선과, 상기 특정 기준선을 따른 그 분산 범위 정보를 함께 추출하고, 상기 특정 기준선과, 분산 범위 정보를 이용하여 신규 융착 비드의 합격 여부를 결정할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법의 파라미터 추출 단계, 품질 지표 판단 단계 등에서 이용하는 외관 파라미터는 배관의 용접 검수의 명확성 및 이해도 향상을 위하여 구체적으로 정의될 필요가 있으며, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 용접 부위의 외관 형상에 대한 외관 파라미터를 이용할 수 있다.

즉, 배관 용접 비드의 형상에 관한 외관 파라미터는, 측정값을 기설정된 기준값과 상호 비교하는 방식으로 융착 비드의 검수에서 품질 측정 및 판단의 척도로서 기본적으로 사용되며, 검수에 의한 합격 판정 데이터와 불량 판정 데이터를 분석하여 기계학습을 수행하는 상기 머신 러닝 단계와, 용접 부위에 대한 불량 여부를 판정하는 기준값을 수정 보완하는 상기 검수기준 산출 및 개선 단계 등에서 결과 척도로 사용되어 결과적으로 도출된 새로운 기준값과 상기 측정값을 상호 비교하는 방식으로 융착 비드의 검수에 보완적으로 사용될 수도 있다.

이러한 배관 용접 비드의 형상에 관한 외관 파라미터로는, 예를 들어, 도5에 도시된 바와 같이, 융착중심 돌출형상(k) 및 배관의 정렬 오차(e), 용접 비드의 폭(B), 용접 비드의 색상(c), 용접 부위 근처의 노치 형상(ΔS) 등의 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하여 정의할 수 있다.

보다 상세히 설명하자면, 상기 k값은 상호 접합된 플라스틱 배관 사이의 접합면에 형성되는 융착 비드의 가운데 형성되는 융착 중심선의 깊이와, 결합된 각각의 플라스틱 배관의 외주면 사이의 편차를 측정한 값으로, 배관의 사이즈 및 벽 두께와 관계없이 0.0mm 보다 커야 하며, 더 강화된 기준으로서, 예를 들어, 플라스틱 배관에 대해서 상기 k값은 0.5mm보다 커야 되는 기준 등을 채용할 수 있다.

이와 같은, k 값의 정의는 플라스틱 배관 사이의 접합면의 특징에 관한 것으로서, 상기 k 값이 0보다 작은 마이너스 값으로 나타날 경우 접합된 플라스틱 배관의 외주면 보다 상기 융착 중심선의 깊이가 깊은 것으로 판단할 수 있고, 이는 상기 플라스틱 배관의 접합면의 벽면 두께가 얇은 구조로 형성된 것으로 판단될 수 있어 상기 플라스틱 배관의 접합면의 내구도가 약해지는 문제점이 발생할 수 있고, 또는, 상기 플라스틱 배관의 접합면에 있어서 융착된 배관 소재가 내경으로 침투된 상태로 판단될 수 있으며, 이 경우 내부의 유동에 방해가 되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 e값은 상호 접합된 플라스틱 배관의 외주면에 대한 서로 간의 단차에 대한 것으로서, 예를 들어 이 또한 두께 5mm의 플라스틱 배관에 있어서 단차가 0.5mm 이내에 형성되어야 하는 것으로, 즉, 벽두께의 10% 미만으로 기준을 둘 수가 있다.

이처럼, 상기 e값의 정의는 서로 접합된 플라스틱 배관 사이의 단차, 즉, 각각의 플라스틱 배관 간의 동심율에 대한 측정으로 볼 수 있으며, 상기 e 값의 정의는 플라스틱 배관 두께의 10%이내로 형성되는 것이 바람직한 것으로 볼 수 있고, 이와 반대로 10%를 초과할 경우 상기 k값과 마찬가지로, 상기 플라스틱 배관 관내를 유동하는 유체의 흐름에 방해를 주게 되어, 유동의 변화, 유속의 변화, 내부 유동의 불필요한 볼텍스 생성 등과 같이 부정적인 영향이 발생함에 따라 설비 전체의 안정성에 문제가 될 수 있다.

또한, 상기 B값은 상기 플라스틱 배관 간의 접합면에 형성되는 융착 비드의 축 방향 넓이에 관한 것으로, 상기 B값은 상기 융착 비드를 형성하는 2개의 비드의 넓이와 연관된다. 즉, 열 융착을 통하여 접합된 각각의 플라스틱 배관에 대하여 접합면에 형성되는 융착 비드 중 상기 일측 플라스틱 배관에 형성되는 융착 비드를 B1, 상기 타측 플라스틱 배관에 형성되는 융착 비드를 B2라고 할 때, 상기 B1과 B2는 균일성을 갖도록 일정 비율 이내로 형성되어야 하고, 그 축방향의 넓이 또한 최소 값과 최대 값에 의한 범위 이내에 포함되게 형성될 필요가 있다.

예를 들어, B1과 B2의 형성은 상기 열 융착 된 각각의 플라스틱 배관의 접합면에 해당하는 플라스틱 배관 단부의 융해정도에 따라 형성되는 크기가 다르므로, B1 또는 B2가 너무 작을 경우 상기 단부의 융해정도가 낮은 것으로 판단될 수 있고, 너무 클 경우 해당 배관의 단부의 과가열에 의한 융해정도 차이에 의하여 접합 면이 고르지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 가열을 통한 열융착 작업에 있어서, 상기 플라스틱 배관의 접합면에 대한 가열과정에 있어서, 오버히트에 의한 노란색 또는 갈색의 색변형이 발생할 수 있고, 이러한 색 변형이 된 융착 비드가 발견될 경우, 이 또한 융착 부위의 물성이 변경되었으므로 불량으로 판단하여야 한다.

즉, 융착 비드의 색상이 원래의 플라스틱 배관과 유사한 색상의 융착 비드로 형성되지 않고 열에 의해 변형된 색상을 나타낸다면 이는 해당 부위에 열화에 의한 취약점이 발생한 것으로 판단할 수 있어, 이와 같은 융착 비드 역시 불량으로 판단할 수 있으며, 해당 색상에 대한 파라미터를 c값으로 두어 색상의 변색 여부를 확인할 수 있는 값으로 정의할 수 있다.

예를 들어, 상기 파라미터 c에 대하여 원 플라스틱 배관의 색상을 영(0) 또는 소정의 기준값으로 설정하였을 때, 열 융착 부위의 측정 포인트별로 비드의 색상을 측정하고 채도 또는 기타 색상과 관련된 영상 정보의 값에 따라 상기 기준값과 측정값을 비교하여 허용될 수 있는 음의 값 또는 양의 값 또는 차이값 등을 설정하는 방식으로 해당 융착 비드의 파라미터 c값에 대하여 품질 정의하여 이용할 수 있다.

한편, 또 다른 파라미터 값인 ΔS를 살펴보면, 열융착으로 접합되는 플라스틱 배관의 외주면에 형성되는 노치 또는 패인 형상 같은 것으로, 이는 외주면 또는 플라스틱 배관의 접합면에 해당하는 부위에 형성되는 융착 비드의 표면에도 형성될 수 있고, 이와 같은 형상이 생성되는 것은 열융착 작업시 작업자의 공구, 보관 또는 용접작업시 주변 구성과의 간섭 또는 충돌 등에 의해 발생하게 될 수 있다. 이러한 노치, 패임 또는 그루브의 측정은, 비드 검수 장비로 함께 측정되거나 혹은 현장에서 게이지 등으로 측정되어 검수 결과에 반영될 수도 있다.

이와 같은 패인 형상은, 예를 들어, 벽 두께의 10프로 미만이 적절한 것으로 판단할 수 있다. 상기 패인 형상이 벽 두께의 10프로를 초과할 경우 해당 부분의 벽면 내구도는 현저히 떨어지는 것으로 판단될 수 있고, 플라스틱 배관으로 이루어진 관로 내부를 유동하는 유체의 고압에 의하여 해당 부위에 터짐 현상이 발생하여, 설비 전체의 안정성에 문제가 될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법은 앞서 설명한 파라미터 중 적어도 어느 하나에 대하여 측정을 기준값과 비교하여 용접 품질을 판단하는데, 상기 기준값은, 도 6에 예시적으로 도시된 바와 같이, 각 파라미터에 관하여 배관의 종류 및/또는 사이즈별로 정리한 데이터 테이블 형태로 준비하여 검수작업에 이용할 수 있다. 상기 기준값은 소정의 실험이나 이론적인 해석 등을 통하여 기정된 값을 이용할 수 있다.

또한, 이전의 용접 검수에서 측정된 해당 외관 파라미터의 측정값들을 이용하여 수정 보완된 기준값을 이용할 수 있으며, 이때 상술한 바와 같이 머신 러닝을 통한 새로운 판단 기준을 도출하여 용접 비드의 불량 기준에 적용하여 용접 검수 방법을 구성할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법의 실시를 예시적으로 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 용접 검수 장치(100)를 사용하여 플라스틱 배관의 외주면에 형성되는 융착 비드를 검수함에 있어서, 상기 플라스틱 배관의 유로 방향에 대한 수직 방향에서, 입력부(110)의 이미지센서(111) 및 조명부(112) 등을 이용하여 상기 플라스틱 배관의 외주면에 접선 지점을 촬영하되, 촬영 지점은 상기 융착 비드가 형성된 지점을 촬영하는 방식을 통하여 상기 플라스틱 배관의 외주면의 접선 지점에 대한 융착 비드의 외곽 형상을 촬영하는 정보수집 단계를 수행할 수 있다.

이때, 상기 용접 검수 장치(100)는 상기 플라스틱 배관의 외주면에 형성된 융착 비드에 대하여 효율 적인 촬영을 수행할 수 있는 장치로 구성되면 무관하나 본 발명에서는 설명의 편리성 및 이해도를 높이기 위하여 상기 플라스틱 배관의 외주면을 따라 회전하는 형태로 이동할 수 있고, 이동되는 거리 또는 속도를 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

덧붙여, 상기 용접 검수 장치(100)가 이동되는 거리는 상기 플라스틱 배관 외주를 따라 중심을 기준으로 소정 각도로 이동되도록 조절되거나, 또는 배관 외주를 따라 소정의 거리를 이동되도록 구성되는 것이 바람직하고, 상기 소정 거리가 이동되도록 구성됨에 따라 이동 위치별로 검수 위치를 구별하여 데이터를 저장할 수 있게 된다. 이때 이동 위치는 자이로센서, 가속도센서, 주행바퀴용 엔코더 등 활용하여 측정된 측정비드 위치(각도 및/또는 표면 주행거리 등)을 포함할 수 있다.

즉, 예를 들어, 상기 플라스틱 배관의 외주에 대하여 각도 5도씩 이동되도록 설정하였다면, 하나의 비드 검수 사이트에서 측정점은 총 72 포인트(365도/5도 = 72)가 되도록 구성될 수 있다.

따라서, 각 포인트 별로 장치가 이동될 때 마다 상기 서술한 융착 비드의 접선 부위를 촬영하게 되고, 촬영된 융착 비드의 형상에 대하여 파라미터값을 산출하여 저장되며, 앞서 설명한 바와 같이 QR코드 또는 라벨지 또는 별도의 입력을 통한 융착 정보가 해당 비드 검수 사이트에 대한 공통정보로서 함께 저장될 수 있다.

이때, 상기 플라스틱 배관의 외주면을 이동하면서 융착 비드를 촬영하는 용접 검수 장치(100)의 특성상 상기 플라스틱 배관의 주변에 장애물 등이 존재하여 상기 용접 검수 장치(100)가 상기 플라스틱 배관의 외주면 전체를 이동하며 촬영하기 어려운 문제점이 발생하는 경우에는, 전체 측정대상점의 개수 대비 실제 측정한 측정점의 개수를 백분율로 표시하여 제공할 수 있으며, 이는 검수율에 해당하는 값으로서 검수결과의 대표성, 추가 측정의 필요성 등을 판단하는 지표가 될 수 있다.

한편, 상기 융착 비드가 촬영되면 커브 피팅 방식 등을 적용하여 촬영 이미지로부터 융착 비드의 외형에 대한 외관 파라미터값이 산출될 수 있고, 이러한 융착 비드의 외형에 대한 파라미터 정보를 이용하여 상술한 검수 기준 또는 비교 데이터를 바탕으로 용접품질 검수결과를 산출할 수 있으며, 산출된 검수 결과는 현장의 검수자에게 또는 네트워킹을 통하여 원격지의 감독자에게 신속하게 제공될 수 있게 된다.

이때, 용접품질 검수결과의 산출은, 상기 k, e, B, ΔS 등의 파라미터에 대한 기존의 설정기준을 이용하여 판정되거나, 상기 서술된 머신 러닝을 수행하는 단계를 통하여 수정 보완된 융착 비드의 외형 조건을 이용하여 판정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 용접 검수 방법에 있어서, 각 파라미터의 측정값을 기준값과 비교하여 용접 품질 판단한 결과는 용접 검수 장치(100)의 출력부(140) 등을 통하여 제시될 수 있으며, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 검수 데이터를 검수 사이트별로 요약된 데이터 테이블 형태로 표시하여 제공될 수 있다.

또한, 각 검수 사이트에 대한 세부 검수 결과를 다양한 형태로 제공할 수 있는데, 상기 검수 사이트별로 요약된 데이터 테이블의 검수 비율과 관련될 셀을 클릭할 경우, 도 8(b)와 같이, 검수량, 적합 또는 부적합 수량에 관한 정보가 추가로 표시될 수 있으며, 또는, 도 8(c)와 같이, 검수율, 적합율 또는 부적합율 등에 관한 정보가 배관 단변도 상에 도해적으로 표시되고 검수자가 배관 단면 상에서 임의로 선택한 측정 포인트에 대한 촬영 이미지 등이 나란히 함께 출력될 수 있으며, 검수 비율 셀이 아닌 파라미터의 검수 결과 정보 셀을 클릭할 경우, 도8(d)와 같이, 측정 포인트별로 세부 파라미터값이 데이터 테이블 형태로 추가로 표시될 수 있도록 구성될 수 있다.

따라서, 검수 데이터를 파라미터 형태로 효율적으로 저장하고 전체 데이터를 손쉽게 테이블화하여 출력 제공함으로써, 현장에서 검수가 필요한 융착 비드에 대한 검수는 해당 분야의 전문가가 아닌 일반적인 검수자도 본 발명의 용접 검수 방법 및/또는 장치를 사용하여 손쉽게 검수할 수 있고, 통신에 의하여 해당 검수 데이터를 원격지의 검수자에게도 열람 가능하도록 제공할 수도 있어서, 설비 전체의 방대한 용접 검수 대상에 대한 검수 속도 및 작업효율을 향상시킬 수 있으며, 검수 정확성을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 검수데이터를 오프라인뿐만 아니라 온라인으로도 제공하도록 구성하는 경우에, 한 명의 전문가가 여러 지역에 분포된 설비에 대한 융착 비드의 검수도 가능하여, 검수 속도 상승 효과와, 상기 전문가의 출장과 관련한 비용과 시간 등이 절약되는 효과도 얻을 수 있다.

본 발명의 앞선 설명에서는, 상기 검수 결과에 대한 출력 데이터를 단순 사각 테이블 형태로 출력하는 것으로 표현 및 설명하였으나, 이는 하나의 예시로서 제시한 것이며 출력되는 형태, 양식, 출력 파일의 종류 등은 자유로이 변경될 수 있으며, 검수 결과에 대한 출력 데이터를 다른 형태나, 파일 종류로 변경하여 출력한다고 하여도 본 발명의 범주에 속하는 발명으로 판단되어야 한다.

또한, 상기 융착 비드의 검수 데이터 결과는, 도 9에 도시된 바와 같이, 파노라마뷰 이미지로 형성하여 시각화 자료로써 제시될 수 있다. 즉, 앞서 용접 검수 장치를 사용하여 측정된 각 측정 포인트의 융착 비드 외형 데이터인 융착 비드 이미지의 윤곽점에 대하여, 벡터 이미지 라인으로 형성하되, 상기 측정 포인트 별로 소정의 간격을 두고 평면으로 병렬 배치하는 형태로 하여 도9(a)에 도시된 바와 같은 배치 정보를 형성할 수 있다. 즉, 최초 플라스틱 배관의 외주를 따라 측정하여 도출된 데이터를 병렬로 평면 배치하는 형태로 구성된다고 볼 수 있다.

이처럼, 소정의 간격을 두고 배치된 벡터 이미지 라인을 이용하여, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 각각의 이미지 라인을 진행방향으로 연결하는 형태의 융착 비드 형상 전개 분포도를 형성할 수 있다.

아울러, 상기 형성된 융착 비드 형상 전개 분포도의 표면상에 표준 융착 비드 형태를 기준으로 등고 상태 등을 표현할 수 있고, 해당 융착 지점에서 융착 비드의 형상과 검수 기준을 확인할 수 있도록 구성할 수 있으며, 융착 비드의 데이터에 대한 정보를 시각화로 제공할 수 있어 검수된 결과에 대한 신뢰성 확인이 손쉽게 이루어질 수 있다.

덧붙여, 플라스틱 배관의 외주를 따라 형성된 융착 비드에 대한 외형 정보를 가상의 평면에 일자로 펼친 형태로 시각화함에 따라 융착 비드 전체의 형상에 대하여 육안으로 확인하는데 어려움이 없게 되어, 융착 비드의 기울어짐과 융착 비드의 폭 변화 및 불량률 증가 등을 쉽게 확인할 수 있고, 용접부위의 품질이나 용접부위 주변의 형상을 평면상에 전개하여 표시해줌에 따라 검수자가 배관의 상태에 대한 추정을 직관적으로 쉽게 수행할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

아울러, 상기 파노라마뷰 이미지를 형성함에 있어서, 머신러닝 작업이 반드시 필요한 것은 아니며 상기 정보 수집단계에서 수집된 융착 비드의 외형 데이터만으로도 상기 파노라마뷰 이미지를 형성하여 상기 용접 검수에 사용될 수 있다.

아울러, 도 10에 도시된 바와 같이, 앞서 형성된 파노라마뷰 이미지에서 융착 비드의 검수 지점과, 해당 지점의 상세한 검수 데이터 정보가 상호 유기적으로 제공될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 10(a)의 파노라마뷰 이미지와, 상기 도10(b)의 플라스틱 배관의 단면도는 상호간에 연동되도록 구성될 수 있다.

즉, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 파노라마뷰 이미지에 대하여 터치 또는 마우스 또는 기타 외부의 입력장치를 사용하여 임의의 지점(이하 ‘선택 지점’이라 함)을 선택하는 경우, 도10(b)에 도시된 바와 같이 배관 단면도 상에서 선택 지점의 위치와, 검수 여부 구간, 미검수 구간, 판정 결과 등을 시각적으로 표시하여 제공할 수 있다. 또한 선택 동작을 바꿔서, 상기 도10(b)의 플라스틱 배관의 단면도 상에서 임의의 선택지점을 선택하는 경우에 상기 도10(a)의 파노라마뷰 이미지 상에서 해당 선택 지점을 표시하도록 구성함으로써 선택지점의 외관 특성을 전체적인 외관 현황과 대비하여 이해할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 각각의 이미지에서 도시된 지점에 대하여 추가적인 선택 입력을 통하여 선택 지점에 대한 상세한 데이터가 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 테이블 형태로 도시될 수 있도록 구성될 수 있다.

따라서, 이와 같은 검수 데이터가 시각화 자료로 제공됨으로써 전문성이 낮은 검수자에게도 검사 결과에 대한 접근성과 이해도가 향상될 수 있고, 검사자료의 활용성이 증대되는 효과를 기대할 수 있다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 종래에 융착 비드의 검수 방법에 있어서 육안으로 검수하기 어려웠던 도11(a)와 같은 융착 비드 형상에 대하여, 두 개의 용기 부분으로 구성된 형태를 띄다가 소정의 구간에서 입술모양의 형태를 거쳐 하나의 융기 형태로 합쳐지는 구간이 존재하는 상기 융착 비드 형상에 대하여, 해당 구간이 적어도 부분적으로 인근의 구조물 등에 의하여 가려지는 형태로 위치할 경우, 종래의 육안 검수 방법으로는 해당 비드의 발견이 원활하지 못한 문제점이 있었고, 또한 발견된다 하여도 그 판단 기준이 명확하지 않아 검수자 간의 혼란이 발생할 수 있었다.

본 발명에 따른 용접 검수 방법 또는 장치는, 상기 서술된 파노라마뷰 이미지 형태로 구현된 출력상태를 통하여, 현장의 검수자가 상기 융착 비드의 이상을 발견하기 용이할 뿐만 아니라, 용접 품질의 판단을 신속하면서도 신뢰성있게 수행할 수 있는 개선된 효과를 가진다.

또한, 파노라마뷰 이미지를 통한 데이터 분석에 따라 단순 육안검사로는 파악하기 힘들었던 상기 B, k 값들에 대하여 쉽게 산출 가능한 효과를 가질 수 있어, 융착 비드의 불량률에 대한 구체적인 이해 및 판단 근거를 제시할 수 있는 효과를 갖게 된다.

이처럼, 본 발명은 상기 서술된 순서를 바탕으로 융착 비드에 대한 검수 방법을 제시하고 있지만, 본 발명에서 설명한 융착 비드에 대한 검수 방법 및 장치에 대한 용도는 전술한 바와 같이 융착 비드에 한정되는 것이 아닌 용접으로 생성되는 모든 비드, 즉, 열 융착식 방법에 한정되는 것이 아닌 모든 용접 방법을 거쳐서 접합된 부위의 접합면에 대하여 검수하는 방법 또는 장치로 사용될 수 있으며, 또한, 마찬가지로, 본 발명에 대한 앞선 설명에서 설명의 편리와 이해를 돕기 위해 상기 융착 비드에 대한 불량을 판별하기 위하여 채용된 파라미터는 다른 용접 방법의 비드의 경우에 그에 맞는 적절한 기준으로 변경함으로써 해당 용접 품질을 판별할 수 있는 기준으로 여전히 사용될 수 있다.

이 외에도 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산 또는 분할되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산 또는 분할된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 통상의 기술자가 이해하는 범위 안에서 결합된 형태로 실시될 수 있다. 또한, 방법의 단계는 단독으로 복수회 실시되거나 혹은 적어도 다른 어느 한 단계와 조합으로 복수회 수행되는 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

P : 플라스틱 배관 b : 융착 비드
I : 오버랩된 이미지 L : 기준선
k : 융착 중심선 돌출 정도 B : 비드 폭
S : 벽 두께 e : 벽뚜께 차이 값
ΔS : 벽 패임값 100 : 용접 검수 장치
111 : 이미지센서 112 : 조명부
D : LED와 비드 사이 간극 TL : 이미지 센서 측정 시선

Claims (7)

1. 배관의 용접 부위에 대한 용접 품질을 검사하기 위한 방법으로서,
   배관의 용접 부위로부터 용접 부위의 이미지를 촬영하여 입수하는 정보수집 단계; 및
   상기 용접부위의 이미지로부터 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 파라미터 추출 단계;
   상기 산출된 외관 파라미터의 측정값을 해당 외관 파라미터 기준값과 비교하여 적합 여부 또는 부적합 여부를 판단하는 품질 지표 판단 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 용접 검수 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 파라미터 추출 단계는,
   용접 부위의 이미지로부터 용접 비드의 형상 및 용접 비드의 색상(c), 용접 부위 근처의 노치 형상(ΔS) 중 적어도 어느 하나에 관한 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 용접 검수 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 파라미터 추출 단계는,
   용접 비드의 형상에 관한 외관 파라미터로서 융착중심 돌출형상(k) 및 배관의 정렬 오차(e), 용접 비드의 폭(B) 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용접 검수 방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 파라미터 추출 단계는,
   용접 비드의 형상 중 용접 비드의 폭에 관한 외관 파라미터로서 용접 비드의 전체폭(B)과, 일측 융기 부분의 폭(B1), 타측 융기 부분의 폭(B2) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용접 검수 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 품질 지표 판단 단계는,
   해당 외관 파라미터 기준값으로서 기설정된 기준값을 이용하거나 이전의 용접 검수에서 측정된 해당 외관 파라미터의 측정값들을 이용하여 수정된 기준값을 이용하는 것을 특징으로 하는, 용접 검수 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 수정된 기준값은,
   이전의 용접 검수에서 측정된 해당 외관 파라미터의 측정값들을 대상으로 기계학습을 통하여 도출된 것을 특징으로 하는, 용접 검수 방법.
   
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나에 의한 용접 검수 방법을 수행하기 위한 배관의 용접 부위에 대한 용접 검수 장치로서,
   배관의 용접 부위로부터 용접 부위의 이미지를 촬영하는 입력부(110); 및,
   상기 입력부(110)에 의하여 촬영된 용접 부위의 이미지로부터 외관 파라미터의 측정값을 산출하는 중앙연산부(120);
   상기 산출된 외관 파라미터의 측정값과 비교할 수 있는 해당 외관 파라미터 기준값을 보관하여 상기 중앙연산부(120)에 제공하는 저장부(130);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 용접 검수 장치.
   

Images