KR910001311B1 - 홈형상 검출 장치 - Google Patents

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Description

홈형상 검출 장치

제1도는 본 발명의 홈 형상검출장치의 개요를 예시하는 사시도.

제2도는 본 발명의 상형성 장치와, 용접토치의 위치를 개략적으로 도시하는 측면도.

제3도는 본 발명에 따르는 신호프로세싱 장치의 구성을 예시하는 블록 다이어그램.

제4도는 본 발명의 홈형상검출장치의 동작을 예시하는 플로우챠트.

제5도는 본 발명에 따라 용접되는 금속편의 홈을 예시하는 도면.

제6도는 본 발명의 상형성장치에 의해 홈의 형상이 형성된 경우, 그 일반적인 상을 예시하는 도면.

제7도는 본 발명의 용접선에 대해 직각인 방향에 있어서의 명도의 분포를 도시하는 그래프도.

제8도는 본 발명에 따라 용접선에 직각인 방향에 있어서의 적분된 명도의 분포를 도시하는 그래프도.

제9도는 적분된 명도의 분포를 미분함으로써 얻어진 명도의 분포를 도시하는 그래프도.

제10도는 본 발명의 적분의 설명도.

제11도는 본 발명의 미분의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 용접토치 12 : 상형성장치

16 : 금속편 18 : 홈

20 : 홈면 22 : 공기노즐

24 : 신호프로세싱장치 26 : 마이크로컴퓨터

28 : 기억장치 30 : 용접제어장치

32 : 제어부 34 : 프로세싱부

36 : 적분수단 38 : 미분수단

40 : 검출수단 42 : 연산수단

44 : 리미터

본 발명은 홈형상검출장치에 관한 것이며, 특히 상형성장치에 의해 형성된 상을 프로세스하는 흠형상 검출장치에 관한 것이다.

일본국 특허출원 공개 제154771/86호에는 아래와 같은 선행기술의 용접부검출용 장치가 개시되고 있다.

(a) 아크는 관측용 광학시스템으로 관측된다.

(b) 직선수렴광비임은 아크포인트를 형성하기 전에 아크포인트근처의 홈면에 발사된다.

(c) 관측용 광학시스템은, 아크가 관찰된 때 동시에 상기 관측용 광학시스템에 의해 직선수렴광비임이 관찰될 수 있도록 배치된다.

(d) 아크상과, 홈에 발사된 광비임을 커팅하는 것에 의해 형성된 상이 이차원의 광비임위치를 획득하기 위해 검출기의 영역내에 도달하며, 이로써 아크상과, 홈에 발사된 광비임을 커팅하는 것에 의해 형성된 상을 간단한 구성으로 검출할 수 있게 된다.

그러나, 선행기술의 용접위치 검출장치는 조명장소를 필요로 하기 때문에 장치의 구성과 조종이 복잡하게 되는 단점을 갖는다.

또한, 광소스에서 발출된 조명광과 용접에 의해 발생하는 아크광이 혼합될 가능성이 존재한다.

이것은 조명을 불균일하게 함으로서 홈의 검출을 불량하게 한다.

본 발명의 목적은 아크의 역효과를 방지하고 어떤 특정한 조명광소스를 필요로 하지 않으며, 고정확성을 갖는 홈형상검출장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용접할 금속편의 홈과 홈면의 상을 형성하기 위한 수단과 ; 이차원상태로 구성되어 있는, 상을 형성하기 위한 상기 수단에 의해 형성된 화상의 화소에 대응하는 정보를 기억하기 위한 기억장치로 구성된 홈형상검출장치에 있어서, 상기 기억장치에 기억된 화소에 상응하는 정보를 상기 기억장치의 메모리의 일정한 방향으로 적분하기 위한 수단과 ; 적분된 정보를 메모리의 일정한 방향에 거의 직각인 방향으로 미분하기 위한 미분수단과 ; 화소에 관한 미분된 정보를 검출하기 위한 검출수단으로 구성되는 홈형상검출장치를 제공한다.

본 발명의 목적 및 장점들은 첨부도면에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

특히, 본 발명의 홈형상검출장치의 전체구성이 제1도와 제2도에 관련하여 설명될 것이다.

제1도는 본 발명의 홈형상검출장치의 개요를 예시하는 사시도이다.

제2도는 본 발명의 상형성장치와 용접토치의 위치를 예시하는 측면도이다.

이차원상 형성장치(12)는 용접토치(10)가 이동하는 방향, 즉 화살표(FA)로 도시한 방향에 배치된다.

흡광필터(14)는 상형성장치(12)의 광비임이 들어오는 방향에 위치한다.

상형성장치(12)는 용접토치(10)바로 아래의 용융푸울의 앞쪽으로 10 내지 30mm지점에 위치하여 용접될 금속편(16)의 홈면(20)과 홈(18)의 상을 형성할 수 있도록 배치된다.

아크광은 상을 형성할 경우 조명광으로 사용된다.

그러므로, 특별한 조명수단이 요구되지는 않는다. 공기노즐(22)은 용접토치(10)와 상형성장치(12) 사이에 배치된다.

공기노즐(22)의 단부는 상형성장치(12)가 상을 형성하는 쪽으로 개구하고 있다.

용접시 발생하는 연무는 공기노즐(22)에서 공기를 송풍함으로서 제거된다.

따라서, 양호한 상이 형성될 수 있다.

상형성장치(12)의 상형성출력인 화상신호는 신호 프로세싱장치(24)에 입력된다.

신호프로세싱장치(24)는 마이크로 컴퓨터(26)와 기억장치(28)로 구성되어 있다.

신호프로세싱장치(24)에서, 특정영역의 일정한 처리가 수행되며, 용접선의 위치, 홈의 중심 및 루우트갭(root gap)의 폭이 검출된다.

신호프로세싱장치(24)에서의 처리결과는 제2도에 도시한 거리(L)에 상응하는 시간동안 딜레이되면서 용접제어장치(30)에 입력된다.

용접제어장치(30)는 용접전류, 아크전압, 용착량 및 용접속도등을 제어한다.

제3도는 본 발명의 신호프로세싱 장치의 구성을 예시하는 블록다이어그램이다.

상형성장치(12)로부터의 화상신호는 제어부(32)에 입력된다. 제어부(32)는 기억장치(28)와 프로세싱부(34)에 각기 연결되어 있다.

프로세싱부(34)는 적분수단(36), 미분수단(38), 검출수단(40) 및 연산수단(42)으로 구성된다.

제어부(32)는 화상신호가 아날로그디지탈(A/D)변환된 후에 입력된 화상신호를 기억장치(28)에 저장하는 기능과, 기억장치(28)에서 일정한 영역의 데이터를 판독하고, 용접제어장치(30)에서 데이터를 딜레이하면서 출력하는 기능을 갖는다.

딜레이시간은 제2도에서 도시한 거리(L)에 대응한다. 기억장치(28)는 이차원상태로 구성된다.

명도, 또는 광량은 좌표값, X와 Y를 표시하는 것에 의해 조사될 수 있다.

적분수단(36)에서 적분은 기억장치(28)의 일정한 방향으로 정렬된 화소의 명도를 합계하는 것에 의해 이루어진다. 적분처리를 수행하는 이유는 화상의 윤곽을 종합함으로써 노이즈의 영향을 감소시키는데 있다.

미분수단(38)은 적분화상을 미분하여 화상의 윤곽을 끄집어내는 목적을 갖는다.

검출수단(40)과 연산수단(42)은 미분화상으로부터 홈(18)의 형상에 관한 정보를 획득하는 것을 목적으로 한다.

검출수단(40)은 리미터(44)를 가진다. 리미터(44)는 오검출에 의한 검출위치의 큰 차이를 제어하도록 배치된다.

양호한 실시예에서, 아크광은 조명광으로 사용된다. 그러므로, 상형성장치(12)의 피사대상인 홈(18)의 조명도는 불안정하며 끊임없이 변한다.

따라서, 화상은 바이널라이징처리되지 않고 적분처리와 미분처리를 받는다.

계속하여, 본 발명의 홈형상검출장치의 작용이 제4도 내지 제11도에 관련하여 설명될 것이다.

제4도는 본 발명의 홈형상검출장치의 작용을 예시하는 플로우챠트이다.

단계(A) (초기세팅) :

초기세팅은 홈(18)이 상형성장치(12)의 범위내에 위치하도록 이루어진다.

상형성장치(12)에서, 제5도에서 도시한 용접될 금속편(16)의 홈(18)에 관련하며 제6도에 도시한 바와같은 화상이 얻어진다

단계(B) (화상의 입력) :

상형성장치(12)에 의해 형성된 홈(18)의 화상신호는 제어부에 의해 아날로그디지탈(A/D)변환되어, 기억장치(28)에 저장된다.

제어부(32)에서는 점선으로 도시한 제한된 영역만이 처리영역으로 설정된다.

상기 영역의 화소데이터는 기억장치(28)로부터 판독되며, 이어서 신호처리가 수행된다.

단계(C) (적분) :

화소의 명도에 관하여 적분수단(36)에 의해 위치의 적분이 수행된다.

제7도는 적당한 좌표값(X)에서의 각각의 화소의 명도 데이터를 나타낸다.

제7도에서 도시한 바와 같이. 명도는 홈면(20)에서는 높지만, 다른 지점에서는 낮다.

그러나 광노이즈에 기인하여 루우트갭의 에지단부(GA, GB)차 쇼울더(KA, KB)를 만족스럽게 검출하기가 어렵다.

따라서, 제10도에서 도시한 바와 같은 위치적분이 수행된다.

제10도는 본 발명의 적분의 설명도이다.

적분은 동일좌표(Y)에서 X방향으로 명도데이터를 가산하는 것에 의해 수행된다.

예를 들면, 화소의 적분값(Q1)은 화소(Q11 내지 Q15)의 명도를 합계하여 얻어진 값이다.

또한, 화소의 적분값(Q2, Q3, Q4…)이 동일한 방법으로 얻어질 수 있다. X방향의 위치적분은 제6도에서 점선으로 표시한 특정영역에 관하여 수행되며, 제8도에서 도시한 바와 같은 명도의 적분데이터가 얻어진다.

적분에 의하여 X방향에 관한 화상의 윤곽을 종합하는 것과 광노이즈의 레벨을 비교적 낮추는 것이 가능하게 된다.

단계(D) (미분) :

상술한 적분데이터에 관련하여, 미분이 미분수단(38)에 의해 수행된다. 제11도에서 도시한 바와 같이, 미분은, 하나는 탐지될 화소의 좌측 두번째 지점에 위치하고, 다른 하나는 화소의 우측 두번째 지점에 위치하는 두 화소(QA, QB) 사이의 명도의 차(QA∼QB)를 탐지하는 것에 의해 수행된다.

이와 같이, QA와 QB 사이의 차는 QD가 된다.

상술한 방법으로 탐지된 미분데이터가 제9도에 도시되어 있다

루우트갭의 에지단부(GA, GB)와 쇼울더(KA, KB)에 상응하는 피이크가 명백히 표시되고 있다.

단계(E) (검출, 측정) :

상술한 방법으로 탐지된 미분명도의 데이터와 관련하여, 루우트갭의 에지단부(GA, GB)와 쇼울더(KA, KB)의 위치가 검출되며, 루우트갭의 폭이 측정된다.

바꾸어 말하면, 제6도에서 점선으로 도시한 영역에 관련하여, 그 미분값이 최대값을 나타내는 화소의 위치가 루우트갭의 에지단부(GA, GB)와 쇼울더(KA, KB)의 위치로 탐지·검출된다.

리미터(44)는 최대미분값의 화소가 루우트갭의 에지단부(GA, GB)와 쇼울더(KA, KB)의 위치와 일치할 수 있도록, 또한 최대화소가 영향받더라도 위치의 큰 변동은 검출되지 않도록 설정된다. 리미터(44)는 검출되는 의치의 한계를 미리 설정하며, 설정값 이상의 위치변동을 흡수한다.

그리고, 루우트갭의 에지단부(GA, GB)의 위치를 토대로 루우트갭의 폭이 측정된다.

단계(F) (연산) :

일정한 변환식으로 측정된 루우트갭의 폭을 토대로 연산수단(42)에 의해 용접전류지령값과 응접속도가 처리된다.

단계(G) (출력) :

용접전류지령값과, 용접속도와 같은 용접 데이터가 일단 기억장치(28)에 저장된 후 특정한 시간동안 딜레이된 다음에, 제어부(32)에서부터 용접 제어장치(30)에 출력된다. 상형성위치와 용접위치 사이의 거리차(L)는 제거된다.

그러므로, 용접토치(10) 바로 아래에 위치한 루우트갭에 상응하는 용접전류의 지령과 용접속도지령이 발생된다.

단계(H) (용접의 완료) :

단계(A 내지 G)의 동작은 모든 용접이 완료될 때까지 반복 수행된다.

본 발명의 양호한 실시예의 효과는 다음과 같다.

(a) 형성화상이 일정한 범위내에서 처리되기 때문에 형성화상을 처리하는 속도가 증가하고 안정화한다.

(b) 용접아크가 홈 부분을 위한 조명 광으로 사용된다. 그러나, 노이즈의 영향은 감소하며, 이는 미분과 적분을 사용하는 신호처리에 의해 루우트갭과 쇼울더의 위치를 검출할 수 있게 한다.

(c) 루우트갭과 쇼울더의 위치가 일정한 제한된 범위내에서 검출되기 때문에 루우트갭자 쇼울더의 위치의 검출에 있어서 중대한 에러가 발생하지 않는다.

(d) 상형성위치와 응접위치 사이의 거리차가 고려되어 데이터가 출력되기 때문에, 용접조건이 루운트갭의 폭과 잘 일치한다.

본 발명은 상술한 양호한 실시예로만 제한되지 않는다. 예를 들면, 적분으로 동일 시간에 인접한 화소의 명도의 위치적분이 수행되었지만, 동일 화소를 시간으로 적분하는 시간적분방법이 수행될 수 있다.

또한 상술한 신호처리가 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어에 의해 수행될 수도 있다.

그리고, 신호처리는 전용회로를 구성하여 하드웨어에 의하여도 수행될 수 있다.

Claims (8)

1. 조명광으로서 용접아크를 사용하여 용접될 금속편의 홈면(20)과 홈(18)의 화상을 형성하기 위한 수단(12)과 ; 이차원상태로 구성되어 있는 화상을 형성하기 위한 상기 수단에 의해 형성된 화상의 화소에 상응하는 정보를 기억하기 위한 기억장치(28)로 구성된 홈형상검출장치에 있어서, 상기 기억장치(28)에 기억된화소에 상응하는 정보를 상기 기억장치의 메모리의 일정한 방향으로 적분하기 위한 적분수단(36)과 ; 적분된 정보를 메모리의 일정한 방향에 거의 직각인 방향으로 미분하기 위한 미분수단(38)과 ; 화소에 대한 미분된 정보를 토대로 홈과 홈면의 형상에 관한 정보를 검출하기 위한 검출수단(40)을 구비하는 것을 특징으로 하는 홈형상 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 적분수단(36)은 화소의 명도를 용접선 방향으로 적분하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈형상검출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 적분수단(36)은 상기 기억장치(28)의 기억된 루우트갭과 쇼울더 부분의 화소에 관한 정보만을 상기 기억장치(28)의 메모리의 일정한 방향으로 적분하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈형상검출장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 미분수단(38)은 적분된 화소의 명도를 용접선에 거의 직각인 방향으로 미분하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈형상검출장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 검출수단(40)은 최대미분값을 갖는 화소를 루우트갭과 쇼울더의 위치로 검출하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈형상 검출장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 루우트갭과 쇼울더의 검출위치를 제한하기 위한 수단(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈형상검출장치 .
7. 제1항에 있어서, 홈과 홈면의 형상에 관한 정보를 토대로 용접전류의 지령값과 용접속도의 지령값을 계산하기 위한 연산수단(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈형상검출장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 상을 형성하기 위한 수단은 상형성영역쪽으로 개구한 공기 노즐(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈형상검출장치.

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