KR20220133406A - 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치 - Google Patents

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Abstract

선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치를 개시한다. 본 발명은 카메라를 이용하여 인식된 용접선을 따라 이동체가 이동한 이동방향과 좌표를 저장하고, 용접선의 패터닝과 용접선의 상태를 검사할 수 있다.

Description

선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치{MOVING DEVICE FOR HANDLING WORK ON WELDING LINE OF SHIP}
본 발명은 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 카메라를 이용하여 인식된 용접선을 따라 이동체가 이동한 이동방향과 좌표를 저장하고, 용접선의 패터닝과 용접선의 상태를 검사하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치에 관한 것이다.
통상적으로 선박의 건조에 사용하는 대형 철구조물의 제작시 각종 철판, 형강 자재들을 주로 용접 작업을 통해 제조하게 된다.
이러한 용접선부위 및 철구조물의 표면에 발생되는 스케일, 페인트, 부식물, 이물질 등을 제거하기 위해 일반적으로 그라인딩 등의 작업을 수행하였으나 작업능률이 저하되고 제거된 부식물로 인해 인체에 질병을 유발하는 등 작업장 부근으로 확산되어 오염되는 문제점이 있다.
또한, 금속에 도장을 하기 위해서 그라인딩이나 블라스팅 등의 표면 처리를 수행함으로써, 오염 및 녹 발생을 미리 제거하고, 표면에 적정한 표면 거칠기를 생성시켜 도장시 도막 결합력이 증가되도록 한다.
한국 등록특허공보 등록번호 제10-0778242호(발명의 명칭: 용접 결함 검사용 용접선 검출 장치)에는 용접선의 위치 정보를 수집하는 복수개의 근접센서와, 상기 용접선에 초음파를 전달하여 내부에 존재하는 결함으로부터 반사한 초음파의 에너지량 및 진행시간을 분석하여 결함의 위치 및 크기를 비파괴 검사하는 초음파탐촉자; 상기 근접센서가 감지한 용접선의 위치로 이동하기 위해 구동하는 모터와, 상기 모터를 구동하기 위한 모터 구동 제어 신호를 생성하고, 상기 초음파 탐촉자에서 감지된 결함 정보 데이터가 전송되는 제어보드로 구성되어, 자동으로 용접선을 추종하고, 초음파 탐촉을 수행하여 용접결함 부위를 검사하는 검사장치; 및 상기 검사장치와 통신을 통해 연결되어 있어, 상기 검사 장치를 제어하고, 상기 검사 장치에서 전송된 정보 데이터를 비교 분석하여 용접선 추종 보정제어 신호를 상기 검사 장치로 전송하는 주 제어장치가 개시되어 있다.
종래 기술에 따른 용접선 겸출 장치는 용접선의 위치 정보를 획득하고, 검출 장치가 경로를 이탈하는 경우 위치를 보정하여 최적의 용접선을 추종할 수 있지만, 검출 장치가 절대 좌표 상에서 어느 방향으로 이동하는지는 알 수 없는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 등록번호 제10-0778242호(발명의 명칭: 용접 결함 검사용 용접선 검출 장치)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 카메라를 이용하여 인식된 용접선을 따라 이동체가 이동한 이동방향과 좌표를 저장하고, 용접선의 패터닝과 용접선의 상태를 검사하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치로서, 선체의 용접선을 인식하고, 상기 인식된 용접선을 따라 이동하되, 상기 용접선의 방향을 따라 움직이는 이동 방향과, 좌표 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예는 원격지의 제어 단말로부터 동작 제어 신호를 수신하고, 상기 저장된 이동 방향과 좌표 정보를 상기 제어 단말로 송신하는 통신부; 상기 용접선을 따라 이동하는 위치에서 복수의 GPS 좌표 정보를 수신하고, 수신된 복수의 GPS 위치 좌표에 기반한 상대적 위치 정보를 출력하는 위치 수신부; 상기 용접선의 영상을 촬영하는 카메라부; 복수의 바퀴를 구비하고, 상기 용접선을 따라 이동하도록 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 제어 단말로부터 수신된 동작 제어 신호에 따라 이동하고, 미리 저장된 영상 인식 프로그램을 이용하여 상기 용접선의 촬영 영상에서 인식된 용접선을 따라 이동하도록 제어하며, 상기 용접선을 따라 움직이는 이동 방향과, 위치 좌표 정보를 상기 GPS 좌표 정보에 기반하여 분석한 결과를 저장하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예는 선체의 표면과 접착되도록 진공압력 및 자기력 중 적어도 하나를 제공하는 흡착부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예는 레이저 빔을 이용하여 상기 용접선 및 용접선 주변의 표면 조도를 형성하는 레이저 텍스처링 및 레이저 텍스처링 후 표면을 세척하는 레이저 클리닝 중 적어도 하나의 표면 처리 작업을 수행하는 레이저 장치부; 및 상기 레이저 텍스처링 및 레이저 클리닝 중 발생되는 이물질, 부산물 및 먼지를 집진하는 흄 모듈부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예는 레이저 텍스처링 전 선체의 용접선 및 상기 용접선 주변의 상태와, 레이저 텍스처링 후 용접선 및 상기 용접선 주변의 표면 조도 상태를 검사하는 검사 모듈부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 위치 수신부는 GPS 신호를 수신하는 제1 안테나; 상기 제1 안테나와 일정 거리 이격되어 설치되어 GPS 신호를 수신하는 제2 안테나; 및 상기 제1 안테나를 통해 수신한 GPS 신호와, 제2 안테나를 통해 수신한 GPS 신호에 기초하여 위치 좌표 정보를 산출하는 GPS 수신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예는 위치 수신부와 일정 거리 이격되어 설치되고, 보조 GPS 신호를 상기 제1 안테나 및 제2 안테나로 송신하는 중개 안테나;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예는 산출된 위치 좌표 값에 기초하여 이동 방향 정보를 측정하는 자이로 센서부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 제어부는 위치 수신부에서 측정된 복수의 GPS 좌표 정보를 위치 좌표 정보로 변환하는 위치 분석부; 상기 용접선을 따라 움직이는 이동 방향을 상기 위치 좌표 정보에 기반한 제1 안테나와 제2 안테나의 상대적 위치 분석을 통해 이동체의 진행방향을 분석하는 방향 분석부; 상기 제어 단말로부터 수신된 동작 제어 신호와, 상기 용접선의 촬영 영상을 영상 인식 프로그램을 이용하여 인식하고, 상기 인식된 용접선을 따라 이동하도록 구동 제어 신호를 출력하는 주행 제어부; 및 상기 용접선을 따라 이동하는 방향과, 위치 좌표 정보를 저장하는 경로 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 카메라를 이용하여 인식된 용접선을 따라 이동체가 이동한 이동방향과 좌표를 저장함으로써, 이동 장치의 이동에 따른 방향과 좌표 정보를 확인할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 용접선의 패터닝을 수행하고, 패터닝 완료 후 용접선의 표면 상태를 측정함으로써, 용접선의 가공 전 상태와 가공 후 상태를 정량화시켜 확인할 수 있는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도2는 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 저면을 나타낸 예시도.
도3은 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도4는 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 위치 수신부 구성을 나타낸 블록도.
도5는 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 제어부 구성을 나타낸 블록도.
도6은 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 예시도.
도7은 도 1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치를 이용한 레이저 블라스팅을 통해 형성된 표면의 거칠기를 나타낸 예시도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.
또한, "적어도 하나의" 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
또한, 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은, 실시 예에 따라 변경가능하다 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도2는 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 저면을 나타낸 예시도이며, 도3은 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도4는 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 위치 수신부 구성을 나타낸 블록도이며, 도5는 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 제어부 구성을 나타낸 블록도이고, 도6은 도1의 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 예시도이다.
도1 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치(100)는 선체(200)의 용접선(210, 211)을 인식하고, 상기 인식된 용접선(210, 211)을 따라 이동하며, 상기 용접선(210, 211)의 방향을 따라 움직이는 이동 방향과, 좌표 정보를 저장하는 구성으로서, 통신부(110)와, 위치 수신부(120)와, 카메라부(130)와, 구동부(140)와, 흡착부(150)와, 제어부(160)와, 레이저 장치부(170)와, 흄 모듈부(180)와, 검사 모듈부(190)를 포함하여 구성된다.
여기서, 용접선(210, 211)은 선체(200)의 표면을 따라 수직 방향, 수평 방향, 대각선 방향 또는 원주 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 이동 방향은 이동 장치(100)가 선체(200)의 수직, 수평, 대각선, 원주 방향으로 상기 용접선(210, 211)을 따라 이동하는 방향이다.
상기 통신부(110)는 원격지의 제어 단말(미도시)로부터 동작 제어 신호를 수신하고, 제어부(160)에 저장된 이동 장치(100)의 이동 방향과 좌표 정보를 상기 제어 단말로 송신하는 구성으로서, 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있다.
상기 유선 네트워크는 시리얼 통신, TCP/IP 등을 이용할 수 있고, 상기 무선 네트워크는 RF 통신, 와이파이(WiFi) 통신, 무선 USB 통신 등을 이용할 수도 있다.
상기 위치 수신부(120)는 용접선(210, 211)을 따라 이동하는 이동 장치(100)의 현재 위치에서 GPS 좌표 정보, 즉 GPS 신호를 수신하는 구성으로서, 바람직하게는 복수의 GPS 좌표 정보를 수신하고, 제1 안테나(121)와, 제2 안테나(122)와, GPS 수신부(123)와, 중개 안테나(124)와, 자이로 센서부(125)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 안테나(121)는 이동 장치(100)의 일측에 설치되어 GPS 신호를 수신한다.
상기 제2 안테나(122)는 이동 장치(100)에 설치되되, 제1 안테나(121)와 일정 거리, 예를 들어 적어도 1m 이상 이격된 이동 장치(100)의 타측에 설치되어 GPS 신호를 수신한다.
여기서, 상기 제2 안테나(122)에 수신되는 GPS 신호는 제1 안테나(121)에 수신되는 GPS 신호와 동일한 GPS 신호이다.
즉, 제1 안테나(121)에 수신되는 GPS 신호와 제2 안테나(122)에 수신되는 GPS 신호를 기반으로 일정 거리 이격된 위치에서의 상대적인 위치의 차이를 기초로 이동 방향을 측정할 수 있도록 한다.
상기 GPS 수신부(123)는 제1 안테나(121)를 통해 수신한 GPS 신호와, 제2 안테나(122)를 통해 수신한 GPS 신호에 기초하여 위치 좌표 정보를 산출한다.
즉, 상기 GPS 수신부(123)는 제1 안테나(121)에서 수신된 GPS 신호로부터 제1 안테나(121)의 GPS 위치 좌표 정보를 산출하고, 제2 안테나(122)에수 수신된 GPS 신호로부터 제2 안테나(122)의 GPS 위치 좌표 정보를 산출한다.
상기 중개 안테나(124)는 위치 수신부(120)와 일정 거리 이격되어 설치되고, 상기 GPS 신호를 수신할 수 없는 암영 지역에서 제1 안테나(121)와 제2 안테나(122)에 보조 GPS 신호를 송신하여 상기 제1 안테나(121) 및 제2 안테나(122)를 이용한 위치 좌표 수신이 가능하도록 한다.
상기 자이로 센서부(125)는 산출된 위치 좌표 값에 기초하여 이동 장치(100)가 이동하는 이동 방향의 정보를 측정한다.
상기 카메라부(130)는 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변의 영상을 촬영하는 구성으로서, 이동 장치(100)가 촬영된 용접선(210, 211)을 기반으로 이동할 수 있도록 카메라부(130)를 통해 용접선(210, 211)과 주변의 촬영 이미지를 제공한다.
또한, 상기 카메라부(130)는 작업 대상면인 용접선(210, 211)과 상기 용접선(210, 211) 주변으로 조사되는 레이저 빔의 출력 세기가 미리 지정된 출력 세기로 출력되는지 감지하는 광센서(미도시)를 추가 구성할 수도 있다.
상기 구동부(140)는 이동 장치(100)가 용접선(210, 211)을 따라 이동하도록 구동력을 제공하는 구성으로서, 모터로 구성될 수 있고, 선체(200)의 표면과 용접선(210, 211)을 따라 이동할 수 있도록 복수의 바퀴(141)를 포함하여 구성된다.
상기 흡착부(150)는 이동 장치(100)가 선체(200)의 표면에 부착되도록 진공압력 또는 자기력 중 어느 하나를 제공하는 구성으로서, 상기 이동 장치(100)의 하부에 설치될 수 있다.
또한, 상기 흡착부(150)는 고온 환경에서도 자력을 유지할 수 있는 알리코 자석 또는 페라이트 자석 등으로 구성될 수 있다.
상기 제어부(160)는 제어 단말로부터 수신된 동작 제어 신호에 따라 이동 장치(100)가 이동하도록 구동부(140)로 구동 제어 신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부(160)는 미리 저장된 영상 인식 프로그램을 이용하여 용접선(210, 211)의 촬영 영상에서 인식된 용접선(210, 211)을 따라 이동 장치(100)가 이동하도록 구동부(140)로 구동 제어 신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부(160)는 용접선(210, 211)을 따라 움직이는 이동 장치(100)의 이동 방향과, 상기 이동 장치(100)의 위치 좌표 정보를 상기 GPS 좌표 정보에 기반하여 산출하고, 산출된 이동 장치(100)의 이동 방향과 위치 좌표 정보를 분석하여 저장하는 구성으로서, 위치 분석부(161)와, 방향 분석부(162)와, 주행 제어부(163)와, 경로 저장부(164)를 포함하여 구성된다.
상기 위치 분석부(161)는 위치 수신부(120)에서 측정된 복수의 GPS 좌표 정보를 위치 좌표 정보로 변환하여 출력한다.
상기 방향 분석부(162)는 용접선(210, 211)을 따라 움직이는 이동 방향을 위치 좌표 정보에 기반한 제1 안테나(121)와 제2 안테나(122)의 상대적 위치 분석을 통해 이동 장치(100)의 진행방향을 분석한다.
즉, 상기 방향 분석부(162)는 도6과 같이, 이동 장치(100)가 용접선(210, 211)으로 이동하기 위한 기준 위치로 이동하거나 또는 새로운 용접선, 예를 들어 수직 방향 용접선을 따라 이동하다가 수평 방향 용접선을 따라 이동하는 경우 상기 이동 장치(100)의 이동 경로 중에 이동 방향과 관련된 정보를 분석할 수 있도록 한다.
또한, 상기 방향 분석부(162)는 GPS 수신부(123)에서 산출된 제1 안테나(121)의 GPS 위치 좌표 정보와, 제2 안테나(122)의 GPS 위치 좌표 정보와, 상기 제1 안테나(121) 및 제2 안테나(122) 사이의 거리 정보에 기초한 삼각함수를 이용하여 기준 방향에 대한 이동 장치(100)의 초기 위치 및 이동 방향을 산출한다.
또한, 상기 방향 분석부(162)는 자이로 센서부(125)로부터 산출된 이동 방향 정보를 상기 산출된 초기 위치 및 이동 방향과 비교 및 매칭 시킴으로써, 이동 장치(100)의 이동 방향을 더욱 정확하게 분석할 수 있다.
상기 주행 제어부(163)는 제어 단말(미도시)로부터 수신된 동작 제어 신호와, 상기 용접선(210, 211)의 촬영 영상을 영상 인식 프로그램을 이용하여 인식하고, 상기 인식된 용접선(210, 211)을 따라 이동하도록 구동 제어 신호를 출력한다.
또한, 상기 주행 제어부(163)는 레이저 장치부(170)에 의한 레이저 텍스처링 작업이 종료되면, 수행된 작업에 대한 검사를 수행할 수 있도록 상기 저장된 위치 좌표 정보를 기준으로 주행방향과 반대방향으로 이동하게 제어할 수 있다.
즉, 상기 주행 제어부(163)는 용접선(210, 211)을 따라 이동한 이동 방향과, 위치 좌표 정보를 기초로 레이저 장치부(170)의 레이저 텍스처링 또는 레이저 클리닝 중 적어도 하나의 레이저를 이용한 표면 처리 작업이 종료되면, 상기 저장된 이동 방향과 위치 좌표 정보에 기반하여 원위치로 이동하도록 구동부(140)로 구동 제어 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 주행 제어부(163)는 원위치로 이동한 상태에서 검사 모듈부(190)가 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변 상태와, 레이저 텍스처링 후 용접선(210, 211) 및 상기 용접선(210, 211) 주변의 표면 조도 상태를 검사하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 주행 제어부(163)는 이동 장치(100)가 선체(200)의 표면에 고정되도록 진공 압력을 형성하거나 또는 상기 이동 장치(100)가 자기력에 의해 선체(200)에 부착된 상태에서 이동할 수 있도록 제어 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 주행 제어부(163)는 이동 장치(100)가 용접선(210, 211)을 따라 이동하는 방향과, 위치 좌표 정보를 원격지의 제어 단말(미도시)로 전송할 수 있다.
또한, 상기 주행 제어부(163)는 레이저 장치부(170)와, 검사 모듈부(190)에 의한 표면 처리 작업(예를 들면, 레이저 블라스팅)의 결과 정보를 상기 제어 단말로 전송할 수 있다.
상기 경로 저장부(164)는 이동 장치(100)가 용접선(210, 211)을 따라 이동하는 방향과, 위치 좌표 정보를 저장한다.
또한, 상기 경로 저장부(164)는 용접선(210, 211)의 위치 좌표 정보와 카메라부(130)를 통해 촬영한 영상 정보 등을 저장할 수 있다.
또한, 상기 경로 저장부(164)는 선체(200)의 용접선(210, 211) 가공 전 표면 조도 상태와 가공 후 표면 조도 상태를 저장할 수 있다.
상기 레이저 장치부(170)는 이동 장치(100)의 하부에 설치되고, 레이저 빔을 이용하여 상기 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변의 표면 조도를 형성하는 레이저 텍스처링 및 레이저 텍스처링 후 표면을 세척하는 레이저 클리닝을 통해 상기 용접선(210, 211)의 표면 처리 작업을 수행할 수 있다.
또한, 상기 레이저 장치부(170)는 레이저 텍스처링 작업만 수행하거나 또는 레이저 클리닝 작업만 수행할 수도 있고, 레이저 텍스처링 작업을 수행한 다음 레이저 클리닝 작업을 연속해서 수행할 수도 있다.
또한, 상기 레이저 장치부(170)는 작업 대상면인 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변으로 레이저가 조사되도록 옵틱 헤드를 구비할 수 있고, 레이저 빔이 포커싱되는 초점 거리를 조정하기 위한 렌즈를 구비할 수도 있다.
상기 레이저 텍스처링은 고밀도 레이저 에너지를 주입하여 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변의 모재 표면을 미세하게 제거(ablation)시켜 표면에 거칠기가 생성되도록 한다.
즉, 레이저 텍스처링을 통해 도7과 같은 표면 조도 거칠기에서 SP10의 표면 조도 거칠기를 확보할 수 있도록 하고, 표1은 SP10의 표면 거칠기와 SP3의 표면 거칠기를 대비한 표이다.
SP10 SP3 레이저 텍스처링
RS[mm] 6.35 이상 0.9 - 1.5 6 이상
Ra[㎛] 5 - 7 1 - 1.5 6 - 8
Rti[㎛] 50 - 75 0.5 - 2 50
또한, 레이저 클리닝은 모재가 손상되지 않는 밀도로 레이저 에너지를 주입하여 모재의 손상없이 표면 오염물만 제거될 수 있도록 한다.
또한, 작업 대상면인 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변으로 조사되는 레이저 빔의 출력 세기는 선체의 표면과 용접선에서 이물질을 제거하고, 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변의 표면에 미리 지정된 크기의 홈을 형성할 수 있는 에너지 밀도를 가지는 값으로 결정될 수 있다.
여기서, 용접선(210, 211) 주변은 용접선(210, 211)의 길이방향을 기준으로 용접선(210, 211)으로부터 주변 양쪽 50cm 이하의 범위를 포함하는 영역으로, 레이저의 조사 범위 등을 고려하여 상기 용접선(400, 400a, 400b) 주변의 범위는 가변될 수 있다.
또한, 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변의 표면에 조도(profile)가 형성될 수 있도록 레이저 빔의 출력 세기는 미리 지정된 출력 세기 범위 내에서 가변적으로 조절될 수 있다.
또한, 상기 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변의 표면으로 조사되는 레이저의 펄스 에너지는 5nJ 이상의 출력으로 조사될 수 있고, 레이저 텍스처링은 최소 에너지가 2J/cm2이며, 레이저 클리닝은 최소 에너지가 1J/cm2이다.
또한, 레이저 펄스의 반복률은 13,000 이상으로서, 초점 직경은 0.05mm, 면적 160×20mm를 세척할 경우, 필요한 최소 레이저 펄스의 갯수는 12,800개이다.
또한, 레이저 출력은 적어도 500W 로서, 초점 직경 0.03 ~ 0.05mm, 면적 160×20mm를 세척할 경우, 500W에서 1~3회 반복 조사되도록 한다.
또한, 상기 레이저 장치부(170)는 레이저 빔이 수직 입사될 수 있도록 반사형 광학계를 구비할 수 있다.
상기 반사형 광학계는 진동 안정성과 고속 가공이 가능하도록 12면 이상으로 구성된 폴리콘 미러와, 수직 입사각 구조를 갖도록 볼록 형상의 표면이 형성되고 상기 폴리곤 미러에서 전달되는 레이저 빔을 반사하는 미러와, 오목 형상의 표면이 형성되며 상기 미러에서 반사된 레이저 빔을 반사하여 수평방향의 평행광으로 변환시켜 출력하는 보조 미러로 구성될 수 있다.
상기 흄 모듈부(180)는 이동 장치(100)의 하부에 설치되고, 레이저 텍스처링 및 레이저 클리닝 중 발생되는 이물질, 부산물 및 먼지 등을 집진할 수 있도록 한다.
상기 검사 모듈부(190)는 레이저 텍스처링 이전 선체(200)의 용접선(210, 211) 및 상기 용접선(210, 211) 주변의 상태와, 레이저 텍스처링 이후 용접선(210, 211) 및 상기 용접선(210, 211) 주변의 표면 조도 상태를 검사할 수 있다.
또한, 상기 검사 모듈부(190)는 확산 반사광과 정반사광을 포함하는 SCI (Specular Component Included) 또는 정반사광을 제외한 확산 반사광만 포함하는 SCE(Specular Component Excluded)를 이용하여 표면 조도 상태를 검사할 수 있다.
또한, 상기 검사 모듈부(190)는 검사한 표면 조도 상태를 경로 저장부(164)에 저장함으로써, 선체(200)의 용접선(210, 211) 가공 전 표면 조도 상태와 가공 후 표면 조도 상태를 정량화시켜 관리할 수 있다.
따라서, 카메라를 이용하여 인식된 용접선을 따라 이동체가 이동한 이동방향과 좌표를 저장함으로써, 이동 장치의 이동에 따른 방향과 좌표 정보를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 용접선의 패터닝을 수행하고, 패터닝 완료 후 용접선의 표면 상태를 측정함으로써, 용접선의 가공 전 표면 조도 상태와 가공 후 표면 조도 상태를 정량화시켜 확인할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
100 : 이동 장치 110 : 통신부
120 : 위치 수신부 121 : 제1 안테나
122 : 제2 안테나 123 : GPS 수신부
124 : 중개 안테나부 125 : 자이로 센서부
130 : 카메라부 140 : 구동부
141 : 바퀴 150 : 흡착부
160 : 제어부 161 : 위치 분석부
162 : 방향 분석부 163 : 주행 제어부
164 : 경로 저장부 170 : 레이저 장치부
180 : 흄 모듈부 190 : 검사 모듈부
200 : 선체 210, 211 : 용접선

Claims (9)

  1. 선체(200)의 용접선(210, 211)을 인식하고,
    상기 인식된 용접선(210, 211)을 따라 이동하되,
    상기 용접선(210, 211)의 방향을 따라 움직이는 이동 방향과, 좌표 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    원격지의 제어 단말로부터 동작 제어 신호를 수신하고, 상기 저장된 이동 방향과 좌표 정보를 상기 제어 단말로 송신하는 통신부(110);
    상기 용접선(210, 211)을 따라 이동하는 위치에서 복수의 GPS 좌표 정보를 수신하고, 수신된 복수의 GPS 위치 좌표에 기반한 상대적 위치 정보를 제공하는 위치 수신부(120);
    상기 용접선(210, 211)의 영상을 촬영하는 카메라부(130);
    복수의 바퀴(141)를 구비하고, 상기 용접선(210, 211)을 따라 이동하도록 구동력을 제공하는 구동부(140); 및
    상기 제어 단말로부터 수신된 동작 제어 신호에 따라 이동하고, 미리 저장된 영상 인식 프로그램을 이용하여 상기 용접선(210, 211)의 촬영 영상에서 인식된 용접선(210, 211)을 따라 이동하도록 제어하며, 상기 용접선(210, 211)을 따라 움직이는 이동 방향과, 위치 좌표 정보를 상기 GPS 좌표 정보에 기반하여 분석한 결과를 저장하는 제어부(160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 선체(200)의 표면과 접착되도록 진공압력 및 자기력 중 적어도 하나를 제공하는 흡착부(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    레이저 빔을 이용하여 상기 용접선(210, 211) 및 용접선(210, 211) 주변의 표면 조도를 형성하는 레이저 텍스처링 및 레이저 텍스처링 후 표면을 세척하는 레이저 클리닝 중 적어도 하나의 표면 처리 작업을 수행하는 레이저 장치부(170); 및
    상기 레이저 텍스처링 및 레이저 클리닝 중 발생되는 이물질, 부산물 및 먼지를 집진하는 흄 모듈부(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이저 텍스처링 전 선체(200)의 용접선(210, 211) 및 상기 용접선(210, 211) 주변의 상태와, 레이저 텍스처링 후 용접선(210, 211) 및 상기 용접선(210, 211) 주변의 표면 조도 상태를 검사하는 검사 모듈부(190);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 수신부(120)는 GPS 신호를 수신하는 제1 안테나(121);
    상기 제1 안테나(121)와 일정 거리 이격되어 설치되어 GPS 신호를 수신하는 제2 안테나(122); 및
    상기 제1 안테나(121)를 통해 수신한 GPS 신호와, 제2 안테나(122)를 통해 수신한 GPS 신호에 기초하여 위치 좌표 정보를 산출하는 GPS 수신부(123);를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 위치 수신부(120)와 일정 거리 이격되어 설치되고,
    보조 GPS 신호를 상기 제1 안테나(121) 및 제2 안테나(122)로 송신하는 중개 안테나(124);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 산출된 위치 좌표 값에 기초하여 이동 방향 정보를 측정하는 자이로 센서부(125);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부(160)는 위치 수신부(120)에서 측정된 복수의 GPS 좌표 정보를 위치 좌표 정보로 변환하는 위치 분석부(161);
    상기 용접선(210, 211)을 따라 움직이는 이동 방향을 상기 위치 좌표 정보에 기반한 제1 안테나(121)와 제2 안테나(122)의 상대적 위치 분석을 통해 이동체의 진행방향을 분석하는 방향 분석부(162);
    상기 제어 단말로부터 수신된 동작 제어 신호와, 상기 용접선(210, 211)의 촬영 영상을 영상 인식 프로그램을 이용하여 인식하고, 상기 인식된 용접선(210, 211)을 따라 이동하도록 구동 제어 신호를 출력하는 주행 제어부(163); 및
    상기 용접선(210, 211)을 따라 이동하는 방향과, 위치 좌표 정보를 저장하는 경로 저장부(164);를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접선 작업 처리용 이동 장치.
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