KR101362006B1 - 피가공물의 접합부 평가를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

피가공물의 접합부 평가를 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101362006B1
KR101362006B1 KR1020087010720A KR20087010720A KR101362006B1 KR 101362006 B1 KR101362006 B1 KR 101362006B1 KR 1020087010720 A KR1020087010720 A KR 1020087010720A KR 20087010720 A KR20087010720 A KR 20087010720A KR 101362006 B1 KR101362006 B1 KR 101362006B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
gray scale
image
acquisition
light
Prior art date
Application number
KR1020087010720A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080068840A (ko
Inventor
요아힘 슈바르츠
Original Assignee
프리시텍 비전 게엠베하 운트 코. 카게
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 프리시텍 비전 게엠베하 운트 코. 카게 filed Critical 프리시텍 비전 게엠베하 운트 코. 카게
Publication of KR20080068840A publication Critical patent/KR20080068840A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101362006B1 publication Critical patent/KR101362006B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/044Seam tracking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125Weld quality monitoring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

접합부의 위치 및 품질의 평가를 위해 동일한 센서이지만 두 개의 서로 다른 부분(21, 22)에서 광 단면 패턴이 포함된 접합부의 조합 이미지 및 그레이 스케일 이미지가 획득된다. 접합부의 품질을 인식하기 위해 그레이 스케일 이미지가 평가된다. 이는 간단한 방식으로 접합부의 위치 뿐 아니라 품질도 인식하는 것을 가능하게 한다.

Description

피가공물의 접합부 평가를 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR ASSESSING JOINS OF WORKPIECES}
본 출원은 2005년 11월 14일 제출되고 그 공보가 참조된 스위스 특허 출원 1823/05호에 대한 우선권을 청구한다.
본 발명은 피가공물의 접합부 측정 방법으로서, 구조광 투사법을 통하여 접합부의 삼차원 진행을 측정하기 위한 광선 및 접합부의 그레이 스케일 이미지가 획득되며 접합부의 품질 평가를 위하여 그레이 스케일 이미지가 평가되며 구조광 투사법의 광선 및 그레이 스케일 이미지가 공동으로 하나의 센서에서, 특히 CMOS 센서에서 획득되는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 청구항 11의 도입부에 설명한 방법의 응용 및 장치에 관한 것이다.
WO 03/041902에는 접합부 위치 및 품질의 평가를 위해 광 단면 패턴 및 접합부의 이미지를 획득하는 것이 알려져 있다. 획득된 그레이 스케일 이미지는 접합부의 품질을 인식하기 위하여 평가된다. 이 방법은 우수한 결과를 제공한다.
본 발명은 이러한 방법을 더욱 개선하는 것이다.
이는 서문에 전술한 방법에서 각 광선의 획득이 각각 센서의 제1 부분에서 이루어지며 그레이 스케일 이미지의 획득이 센서의 제1 부분과 다른 제2 부분에서 이루어짐으로써 달성되는데, 이 부분들은 서로 다른 시간에 노출되며 센서의 부분들이 서로 다른 시간에 판독된다.
센서의 분할 및 센서의 서로 다른 시간의 노출 및 판독은 제1 센서 부분에서 매우 신속한 삼각법 평가를 가능하게 하며 이로써 예를 들어 용접 비드 및 접합 비드와 같은 접합부의 거의 빈틈없는 3D 표시 및 평가를 가능하게 한다. 서로 다른 판독 주파수를 갖는 두 개의 센서 부분으로 센서의 분할을 통하여 그레이 이미지 평가 및 신속한 삼각법을 조합함으로써, 접합부의 신속한 3D 측정이 가능하며 추가적으로 그레이 이미지 분석을 통해 국소 결함부의 평가 또는 측정이 가능하도록 구조광 투사법을 통해 신속하게 처리하는 것이 가능성이 제공된다.
바람직한 제1 실시 형태에서는 센서 부분의 독립적인 비동기적 판독이 이루어진다.
특히 바람직하게도 다른 실시 형태에서는 메모리에서 동기적 판독이 이루어지고 그 다음에 평가를 위하여 적어도 하나의 광선 이미지(light ray image), 특히 완전한 광선 이미지 및 그레이 스케일 이미지의 일부분을 포함하는 데이터 블록이 메모리에서 판독된다.
또한 본 발명의 목적은 개선된 장치를 제공하는 것이다.
이는 청구항 12의 특징을 구비한 장치를 통해 달성된다.
본 발명의 실시예 및 바람직한 이점은 하기 도면을 통해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다:
도 1은 기판 용접에서 레이저 용접 과정의 개략도를 나타낸다.
도 2는 두 개의 부분을 구비한 센서의 개략도를 나타낸다.
도 3은 센서의 판독에 대한 개략도를 나타낸다.
도 4는 메모리에서 센서의 판독에 대한 개략도를 나타낸다.
도 1은 접합선(3)을 따라 서로 접하는 부분(1, 2)으로 구성된 블랭크(또는 소위 Tailored Blank)의 용접을 개략적으로 나타낸다. 이때 일반적으로 서로 다른 두께 및/또는 서로 다른 판재 특성을 갖는 평평한 판재가 하나의 부재, 블랭크(Tailored Blank)로 결합된다. 차후에 이 부재는 일반적으로 예를 들어 자동차용 부품과 같은 부품으로 성형된다.
레이저 빔 소스(laser beam source)(5)의 레이저 빔(6)이 접합선(3)을 따라 안내되고 판재(1, 2)를 서로 용접하며 뒤에 용접심(4)이 형성된다. 이때 레이저 빔 소스(5)가 고정된 피가공물 위를 이동하는지 또는 피가공물이 고정된 레이저 위로 이동하는지는 중요하지 않다. 레이저 빔 소스(5) 또는 빔(6)이 정확하게 접합선 진행에 따르게 하기 위하여, 심 인식장치(7)를 이용하여 접합선(3)의 위치를 식별하는 방법은 이미 알려져 있다. 알려진 방법에서는 전술한 바와 같이 이를 위하여 접합선(3)의 진행이 구조광 투사법(structured light projection method)을 통해 측정된다. 이를 위해 장치(7)는 종래 기술에서 뿐 아니라 본 발명에서도 접합선(3)의 진행에 대해 거의 횡방향인 적어도 하나의 광선(light ray) 특히 레이저 광 선(laser light ray)을 발생시키기 위한 장치를 포함한다. 접합선을 인식하기 위해 광선의 진행이 카메라에 의해 측정된다. 이 내용은 이미 알려져 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 측정된 부분은 도면에서 부호(8)로 표시되어 있으며, 이 부분은 실척이 아니고 이 측정된 부분은 예를 들어 8x8 또는 10x10 mm일 수 있다. 또한 마찬가지로 접합선(3)의 진행을 인식하기 위하여, 광선의 부분에서 추가적으로 그레이 스케일 이미지를 획득하는 것도 알려져 있다. 라인(12)을 통해 장치(7)의 이미지는, 분리된 독립적인 평가용 장치 및 제어용 장치일 수 있는 평가장치 및 제어장치(11)로 전달되며, 이 장치를 통해 접합부(3)의 정확한 추적을 위해 레이저 빔 위치가 제어된다.
용접 후에 용접심(4)의 심 품질을 확인할 수 있도록 예를 들어 볼록성, 오목성 및 모서리 변위(edge offset)와 같은 형상 데이터를 측정하기 위하여 본 발명에서는 WO 03/041902에 따른 방법 및 구조광 투사법이 사용된다. 이를 위해 심 검사장치(9)가 제공된다. 마찬가지로 이 측정된 부분도 실척이 아니며 도면에서 부호(10)으로 도시한 바와 같이 예를 들어 8x8 mm 또는 10x10 mm이다. 본 발명에서는 WO 03/041902에 따라 용접심(4)의 검사를 위하여 추가적으로 그레이 스케일 이미지가 획득되며 용접심의 품질을 식별하기 위해 그레이 스케일 이미지가 평가된다. 이 그레이 스케일 이미지 평가를 통해 예를 들어 기공, 작은 구멍 및 용접심 불량과 같은 특히 국소적 결함부가 인식된다. 이를 위해 장치(9)는 용접심(4)에 대해 횡방향을 향하는 적어도 하나의 광선을 발생시키도록 설계되어 있다. 표면의 반사 특성이 서로 다른 조건에서도, 광선을 수용하는 장치(9)에 있는 센서에 충분한 광을 제 공하도록, 바람직하게도 광선은 큰 광학 출력(예를 들어 50 mW 내지 100 mW의 레이저 다이오드에 의해 좁은 라인으로)을 갖는 구조광 레이저에 의해 발생된다. 광선을 위한 장치(9)에 있는 센서는 바람직하게도 CMOS 센서 또는 CMOS 카메라이다. 도 1의 도시한 예시에서와 같이 측정할 접합부와 장치(9) 사이의 상대적 운동에서는 바람직하게도 레이저 라인의 반사된 광이 표면 부분을 통해 측정되도록 카메라 센서의 노출 시간이 선택된다. 3D 측정은 레이저의 라인 폭보다 큰 부분을 통해 이루어진다.
레이저 라인도 용접심 위에 놓이는, 거의 용접심의 동일한 위치에서 이루어지는 그레이 스케일 이미지의 획득을 위해 가능한 한 짧은 플래시 라이트 노출이 이루어지며, 특히 본 예시에서 장치(9)에 대해 상대적으로 움직이는 용접심의 모션 블러(motion blur)가 하나의 픽셀보다 작게 유지될 정도로 조명의 노출 시간이 짧아야 한다. 바람직하게도 조명은 명시야 조명(bright field illumination)대신 암시야 조명(dark field illumination)으로 이루어진다. 본 발명에서 그레이 스케일 이미지의 획득을 위한 센서는 레이저 라인을 획득하는 센서와 동일하다. 즉 특히 CMOS 센서와 같은 센서 또는 CMOS 카메라를 통해 용접심의 그레이 스케일 이미지 및 레이저 라인의 이미지가 획득된다. 이미지 획득의 간격은 객체 영역의 커버링이, 즉 심의 틈새 없는 획득이 보장되도록 선택된다. 일반적으로 본 방법은 센서 출력부를 비동기적으로 판독할 수 있는 카메라 및 내부 메모리 및 프로그래밍이 가능한 게이트 어레이(FPGAs)에 적용할 수 있다.
본 발명에서는 센서가 두 개의 부분으로 분할되며, 하나의 부분에서는 삼각 선으로도 불리는 각각의 라이트 섹션 라인(light section line)이 신속하게 획득된다. 센서의 제2 부분은 그레이 이미지 획득에 사용된다. 도 2는 전술한 바와 같이 장치(9) 내에 제공될 수 있는, 제1 부분(21) 및 제2 부분(22)을 구비한 센서(20)의 개략도를 나타낸다. 제1 부분에서는 삼각선의 획득(23)이 표시되며 제2 부분에서는 접합선 또는 용접심(4)의 그레이 이미지 획득(24)이 표시된다. 양측 부분에서의 획득은 그레이 스케일 이미지를 위한 노출 또는 레이저 광선의 발생과 함께 동기적으로 제어되는 형식으로 진행되므로, 각 센서 부분(21, 22)은 상응하는 획득을 포함한다.
시간적으로 빠르게 순차적으로 획득되는 이미지(23)를 판독하기 위하여, 센서(20)의 제1 부분(21)은 매우 빠른 속도로 연속적으로 판독된다. 그레이 이미지 부분(24)의 판독 주파수는 접합선(4)에 대해 상대적으로 카메라 또는 장치(9)의 동작 속도 및 객체 필드(object field)에 맞게 조정되고 느려진다.
픽셀 크기가 1Kx1K이고 데이터 전송률이 80 Mbyte/sec.일 때 센서 부분(21)이 약 660 Hz에서 예를 들어 150 x 800 픽셀로 판독될 수 있다. 데이터 전송률을 160 Mbyte/sec.으로 높일 경우 약 1.2 KHz에 도달될 수 있다.
예를 들어 800 x 800 픽셀의 센서 부분(22)은 객체 필드 및 이동 속도에 상응하게 판독되며 용접 및 접합 비드(4)의 이미지가 중첩되게 획득된다.
도 3은 양측 부분의 판독을 개략적으로 나타낸다. 시간(texp1)은 센서 부분(21)에 대한 노출 시간이며 시간(texp2)은 센서 부분(22)에 대한 노출 시간이다. 시간(t1)은 센서 부분(21)에 대한 노출 시간 + 판독 시간이며 시간(t2)은 센서 부 분(22)에 대한 노출 시간 + 판독 시간이다.
본 방법을 위한 센서는 스위스, 8853 라헨(Lachen)에 소재한 Photonfocus AG 사의 제품으로 모델명 MV-D 1024 CL로 시중에서 판매된다.
이 센서에서 판독은 동기적으로 이루어진다. 바람직하게도 본 발명의 실시에서는, 도 3에서 파선으로 도시한 바와 같이 센서의 데이터가 메모리 영역(25, 28)을 구비한 메모리(25)에 기록되고 센서 부분(21)의 이미지 데이터가 메모리 영역(25)으로 전달되며 센서 부분(22)의 이미지 데이터가 메모리 영역(28)으로 전달되도록, 판독이 이루어진다.
동기적 작동 모드에서는 센서 부분(21)이 연속적으로 판독되고 센서 부분(22)을 위한 객체 영역의 측정 후에는 센서 부분(22)이 판독된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 센서 부분(22)의 전송 시간이 센서 부분(21)의 전송 속도보다 현저히 길기 때문에, 데이터가 중간에 저장되며 그 다음에 센서 부분(21)의 데이터와 함께 단계적으로 함께 전송된다. 이로써 데이터 블록(30, 31) 등은 삼각선의 완전한 이미지(21') 및 접합선(4)의 이미지(센서 부분(22)의 일부량)의 일부분(22')에서 형성되고 평가 장치(장치(11)로 도시됨)로 전달되며, 여기에서 신속하게 개별적으로 이어지는 삼각선 이미지가 평가되고 그레이 이미지가 일부분(22')의 그 조합 후에 평가되거나 또는 각각의 일부분(22') 또는 복수의 일부분(22')이 함께 평가된다. 데이터의 일부량은 센서 부분(22)의 모든 데이터가 시간(t2) 내에 전송되도록 선택되어야 한다. 메모리(26)는 센서에서 장치(9) 또는 카메라에 배치되거나 또는 특히 장치(11)에 배치될 수 있다.
설명한 부분(21, 22)의 동기적 판독에 대한 대안으로서, 센서(20)에서 가능하다면 판독이 독립된 채널을 통해 이 부분이 판독될 수 있다.
센서에 의해 획득된 이미지는 이미지 평가 장치(11)로 전달된다. 여기에서 평가 장치(11)를 위한 이미지는 눈으로 확인할 수 있도록 표시되는 것이 아니라 숫자열로서 제공된다. 장치(11)에서 8비트 문자가 처리되도록 진행할 수 있다. 그레이 스케일 이미지의 분리는 예를 들어 센서(20)의 10비트 이미지에서 이루어질 수 있으며 그 다음 데이터는 상응하는 표(look-up table)를 통해 8비트 영역 0-200(그레이 스케일 이미지용) 및 200-255(레이저 라인용)로 전송될 수 있다.
레이저 라인에 대한 각 이미지의 평가는 종래 방식에 따라 이루어지는데, 이 방식에서는 레이저 라인을 통해 심의 단면을 측정할 수 있다. 종래 방식에서는 이 단면을 통해 예를 들어 볼록성, 오목성 및 모서리 변위와 같은 심의 형상 데이터를 측정할 수 있다. 이 값에 대해 ISO 한계값이 적용되는데, 그 준수 여부는 다음과 같은 확인된다. 장치(9)에 의해 전송된 정밀한 그레이 스케일 이미지에 대한 평가 결과를 근거로 용접 품질을 평가하는 것도 가능하다. 이를 위해 심(4)을 도시한 이미지 부분에서 심 구조의 컨투어가 강조된다. 이 사항은 WO 03/041902에 공개되어 있으므로, 그 내용에 대해서는 상세히 설명되지 않는다. 이에 상응하게 동적 이진화(binarization)를 통해 심 구조가 강조될 수 있다. 다른 처리 단계에서는 동적으로 이진화된 심 부분이 선택되며, 심 구조의 컨투어 선은 그대로 남는다.
이 처리 단계를 위해 상응하는 이미지 처리 프로그램이 알려져 있다. 이러한 기능을 제공하는 스위스의 Soudronic Automotive AG 사의 소프트웨어 SOUVIS5000을 사용할 수 있다. 시중에서 판매되는 다른 프로그램으로는 예를 들어 이전 상호가 Logical Vision인 Coreco Imaging(캐나다, 퀘벡의 St. Laurent) 사의 상표명 WiT의 예를 들어 5.3 버전을 들 수 있다.
이러한 이미지 처리는 예를 들어 기공, 작은 구멍 및 용접심 불량과 같은 국소적 결함부의 인식을 가능하게 한다. 이러한 인식 과정은 알려진 양호한 품질의 용접심 패턴과 측정된 구조를 비교함으로써 수행될 수 있다. 또한 그 대신 또는 추가적으로 심 종방향 및/또는 심 길이에 대한 그 방향 또는 각도 편차 및 컨투어 선의 존재 여부를 검사할 수도 있다. 이러한 방식을 통하여 그레이 스케일 이미지를 근거로 심 품질을 검사하는 것이 가능하다.
본 발명은 기판 용접에서 용접심에 대해 설명되었지만 이 응용 분야로 한정되지 않는다. 이러한 방식을 통하여 예를 들어 점용접 또는 접착제의 비드와 같은 일반적인 접합부의 품질을 검사할 수 있다.
모서리 추적 장치(7)에도 본 발명을 사용할 수 있다. 장치(9)와 관련하여 설명된 모든 실시 형태는 장치(7)에 대해서도 적용된다. 바람직하게도 장치(9)에 대해 설명한 바와 같이 조명 및 이미지 획득에 대한 설명이 이루어진다. 광선 평가는 모서리 인식 및 두께 편차 모니터링을 가능하게 한다. 바람직하게도 제로 틈새/제로 두께 편차에서 모서리 인식 및 틈새 폭의 측정은 그레이 이미지 평가를 통해 이루어진다. 이 경우에서도 바람직한 센서 형상 및 바람직한 조명 유형으로 인하여 고속의 객체 속도에도 불구하고 높은 해상도, 넓은 객체 필드, 큰 동역학 범위를 갖는 매우 우수한 품질의 그레이 스케일 이미지가 제공된다. 또흔 장치(9)를 위한 라인에서와 마찬가지로 장치(7)는 라인(12)을 통해 이미지 평가 장치(11)와 연결된다. 이 경우에 레이저 빔을 통하여 정확하게 접합선(3)의 위치에서 용접이 이루어지도록, 장치(7)의 목적에 상응하게 레이저 소스(5)가 장치(11)를 통해 라인(13)을 거쳐 제어 또는 안내된다.
하지만 장치(7)는 위치 인식외에 추가적으로 모서리 손상의 측정도 수행하므로, 장치(9)와 관련하여 설명한 바와 같이 접합 단계 전에 접합부의 품질 평가를 수행할 수 있다. 접합부가 접합 비드인 경우에는, 접합 단계 전에 장치(7)에 상응하는 장치(또는 두 개의 장치를 통해 개별적으로)에 의해 위치 측정 및 품질 측정이 이루어진다.
본 발명의 목적 및 적용 분야는 다음과 같다:
레이저 결합부, MIG 및 MAG 결합부와 같은 용접 결합부는 100 %의 완벽한 점검이 수행되어야 한다. 또한 접합 비드도 접착 전에 점검을 수행해야 한다. 육성 용접(deposit welding)은 후속 공정 전에 점검을 실시해야 한다.
낮은 불량률로 고속의 생산 속도를 달성하기 위해서는 무접촉식 및 고속으로 결합부를 검사할 수 있는 광학적 측정 검사 시스템의 투입이 불가피하다.
이러한 시스템은 다음과 같은 측정을 포함하는 3차원 측정을 통하여 매우 작은 국소 결함부를 인식한다. 1. 국소 결함부의 인식, 심 길이 및 위치의 측정. 2. ISO 한계값 준수를 보장하기 위하여 볼록성, 오목성 및 경우에 따라서는 모서리 변위와 같은 형상 데이터의 산출. 예를 들어 오목성과 같은 개별 측정값을 통하여 심 횡단면의 상태를 알 수 없으므로, 심 체적의 측정.
형상 데이터의 측정은 심의 빠른 3D 측정을 요구하며 국소 결함부의 인식은 매우 높은 해상도 및 빠른 객체 동작에서 그레이 이미지 평가를 요구한다.
따라서 이미지 처리를 위해 다음과 같은 요건이 요구된다. 높은 해상도, 넓은 객체 필드, 큰 동적 범위 및 고속의 객체 속도.
삼각법으로 측정할 수 없는 국소 결함부의 인식은 그레이 이미지 분석을 통해 이루어진다.
삼각법의 약점인 작은 국소 결함부의 인식은 센서 부분(22)에서의 추가적인 그레이 이미지 평가를 통해 가능하다. 이러한 두 가지 평가를 위해 단 하나의 센서만 필요한데, 이는 2개의 센서가 사용되는 시스템에 비해 장치 비용, 조작자 비용 및 유지보수 비용을 현저하게 절감하는 효과를 제공한다.
공간 소요 및 발생하는 비용은 2개의 센서가 사용될 때보다 현저하게 절약된다. 적용 분야로는 용접 레이저의 안내를 위한 용접 모서리의 인식, 모든 유형의 용접심에 대한 품질 모니터링, 접합 비드의 품질 모니터링, 표면 특성이 동시에 점검되는 표면의 형상 모니터링이 있다.
사용자는 새로운 센서 시스템을 통해 고주파수의 일반적으로 인정되는 구조광 투사법에 따라 3D 측정을 수행할 수 있다.
국소 결함부의 점검은 동일한 시스템으로 수행된다. 사용자는 다른 센서 시스템을 설치할 필요가 없다.
본원에서 본 발명의 실시 형태가 설명되어 있지만 본 발명은 이러한 실시 형태로 한정되지 않으며 하기 청구항의 범위 내에서 다른 방식으로 실시될 수 있다.
본 발명은 피가공물의 접합부 평가를 위한 방법 및 장치에 이용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 피가공물(1, 2)의 접합부(3; 4) 측정 방법으로서, 구조광 투사법을 통하여 접합부의 삼차원 진행을 측정하기 위한 광선 및 접합부의 그레이 스케일 이미지가 획득되며 접합부의 품질 평가를 위하여 그레이 스케일 이미지가 평가되며 구조광 투사법의 광선 및 그레이 스케일 이미지가 공동으로 하나의 센서(20)에서 획득되는 방법에 있어서,
    광선의 획득이 센서(20)의 제1 부분(21)에서 이루어지며 그레이 스케일 이미지의 획득이 센서의 제1 부분과 다른 제2 부분(22)에서 이루어지며, 이 부분들은 서로 다른 시간에 노출되며 센서의 부분들이 서로 다른 시간에 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서의 양측 부분이 서로 독립적으로 및 비동기적으로 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센서의 양측 부분(21, 22)이 동기적으로 판독되며 하나의 메모리(25)에서 중간 저장되며, 완전한 광선 이미지(21') 및 그레이 스케일 이미지의 일부분(22')을 포함하는 각 데이터 블록(30, 31)이 메모리에서 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 피가공물과 획득 장치 사이의 상대적 운동에서 광선보다 넓은 심의 부분에서 광선의 산란광이 반사될 정도로 길게, 적어도 하나의 광선을 위한 노출 시간이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 피가공물과 획득 장치 사이의 상대적 운동에서 모션 블러가 하나의 픽셀보다 작게 유지되도록, 플래시 조명 장치를 통하여 그레이 스케일 이미지의 노출 시간이 짧게 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 그레이 스케일 이미지 대신 또는 그레이 스케일 이미지에 추가적으로 컬러 이미지가 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 기판 용접에서 모서리 결함을 평가하기 위해 사용되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 방법.
  8. 기판 용접에서 용접심 품질을 평가하기 위해 사용되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 용접심 구조의 컨투어가 강조되고 점검되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 점용접 또는 접합 비드를 평가하기 위해 사용되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 센서는 CMOS 센서인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 피가공물(1, 2)의 접합부(3; 4) 측정 장치로서, 광선 및 그레이 스케일 이미지의 획득을 위한 광선 투사장치 및 획득 장치(9), 그레이 스케일 이미지를 근거로 접합부의 품질 특성을 인식하기 위해 설계된 그레이 스케일 이미지 및 광선을 위한 이미지 평가 장치(11)를 포함하며, 이미지의 획득을 위한 획득 장치가 형성되며, 그에서 광선 및 그레이 스케일 이미지가 동시에 측정되고 획득 장치가 센서를 포함하는 장치에 있어서,
    적어도 하나의 광선의 획득이 센서(20)의 제1 부분(21)에서 이루어지며 그레이 스케일 이미지의 획득이 센서의 제1 부분과 다른 제2 부분(22)에서 이루어지고, 이 부분들은 서로 다른 시간에 노출되며 센서의 부분들이 서로 다른 시간에 판독되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 센서의 양측 부분이 서로 독립적으로 및 비동기적으로 판독 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 센서의 양측 부분이 동기적으로 판독 가능하며 하나의 메모리(25)에서 중간 저장이 가능하고, 완전한 광선 이미지 및 그레이 스케일 이미지의 일부분을 포함하는 각 데이터 블록이 메모리에서 판독 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 그레이 스케일 이미지의 획득을 위한 플래시 조명 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 그레이 스케일 이미지에서 접합부 부분의 컨투어를 평가 및 강조하기 위한 이미지 평가 장치(11)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제12항 또는 제13항에 있어서, 그레이 스케일 이미지 대신 또는 그에 추가적으로 컬러 이미지의 획득을 위한 획득 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제12항 또는 제13항에 있어서, 센서는 단지 하나의 센서인 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제12항 또는 제13항에 있어서, 센서는 하나의 CMOS 센서인 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020087010720A 2005-11-14 2006-11-10 피가공물의 접합부 평가를 위한 방법 및 장치 KR101362006B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH18232005 2005-11-14
CH1823/05 2005-11-14
PCT/CH2006/000634 WO2007053973A1 (de) 2005-11-14 2006-11-10 Verfahren und vorrichtung zur bewertung von fügestellen von werkstücken

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080068840A KR20080068840A (ko) 2008-07-24
KR101362006B1 true KR101362006B1 (ko) 2014-02-11

Family

ID=37517028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087010720A KR101362006B1 (ko) 2005-11-14 2006-11-10 피가공물의 접합부 평가를 위한 방법 및 장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7983470B2 (ko)
EP (1) EP1949026B1 (ko)
JP (1) JP5312033B2 (ko)
KR (1) KR101362006B1 (ko)
CN (1) CN101479566B (ko)
AT (1) ATE454604T1 (ko)
CA (1) CA2628129C (ko)
DE (1) DE502006005886D1 (ko)
WO (1) WO2007053973A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101528403B (zh) * 2006-09-06 2012-09-26 普雷茨特影像有限及两合公司 用于在焊接期间光学评价焊接质量的方法和设备
DE102009042986B3 (de) * 2009-09-25 2011-03-03 Precitec Kg Schweißkopf und Verfahren zum Fügen eines Werkstücks
WO2012037955A1 (de) * 2010-09-24 2012-03-29 Universität Stuttgart Nutzung der polarisation der wärmestrahlung zur detektion von 3d-strukturen
DE102011104550B4 (de) * 2011-06-17 2014-04-30 Precitec Kg Optische Messvorrichtung zur Überwachung einer Fügenaht, Fügekopf und Laserschweißkopf mit der selben
JP5648600B2 (ja) * 2011-06-17 2015-01-07 株式会社デンソー 画像処理装置
DE102012108902B4 (de) 2012-09-21 2019-03-28 SmartRay GmbH Optischer Kopf sowie Düsenkopf mit einem optischen Kopf und Verfahren für deren Betrieb
CN103846539A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 上海航天设备制造总厂 图像识别方法
CN103846538A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 上海航天设备制造总厂 图像识别装置及利用所述装置的电池阵焊接***
DE102013017795C5 (de) * 2013-10-25 2018-01-04 Lessmüller Lasertechnik GmbH Prozessüberwachungsverfahren und -vorrichtung
DE102016102492B4 (de) 2016-02-12 2021-10-07 Precitec Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer Fügenaht sowie Laserbearbeitungskopf
DE102017102762B4 (de) 2017-02-13 2023-06-15 Precitec Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Erkennen von Fügepositionen von Werkstücken und Laserbearbeitungskopf mit einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
DE102017126867A1 (de) * 2017-11-15 2019-05-16 Precitec Gmbh & Co. Kg Laserbearbeitungssystem und Verfahren zur Laserbearbeitung
US11150622B2 (en) * 2017-11-16 2021-10-19 Bentley Systems, Incorporated Quality control isometric for inspection of field welds and flange bolt-up connections
WO2019110114A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-13 Bystronic Laser Ag Device for monitoring beam treatment of a workpiece and use thereof, device for beam treatment of a workpiece and use thereof, method for monitoring beam treatment of a workpiece, method for beam treatment of a workpiece
DE112018007431T5 (de) * 2018-04-04 2020-12-31 Sri International Verfahren zur verbesserten bildgebung auf basis von semantischer verarbeitung und dynamischer szenenmodellierung
WO2020042031A1 (zh) * 2018-08-29 2020-03-05 深圳配天智能技术研究院有限公司 视觉焊接***的缝隙检测方法以及***
DE102018217919A1 (de) * 2018-10-19 2020-04-23 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Ermitteln einer korrigierten Bearbeitungskopf-Position und Bearbeitungsmaschine
WO2020246416A1 (ja) * 2019-06-06 2020-12-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 溶接条件設定支援装置
EP3756702A1 (de) * 2019-06-27 2020-12-30 Schott AG Verpackung und verfahren zum sterilen verpacken von objekten für medizinische, pharmazeutische oder kosmetische anwendungen
JP7382762B2 (ja) * 2019-08-27 2023-11-17 株式会社ディスコ レーザー加工装置の加工結果の良否判定方法
DE102020122924A1 (de) 2020-09-02 2022-03-03 Precitec Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Analysieren einer Werkstückoberfläche für einen Laserbearbeitungsprozess und eine Analysevorrichtung zum Analysieren einer Werkstückoberfläche
CN114850741B (zh) * 2022-06-10 2023-06-27 东南大学 一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置及识别方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005508759A (ja) 2001-11-15 2005-04-07 エルパトローニク アクチエンゲゼルシヤフト ワークの接合箇所を評価するための方法および装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61154771A (ja) * 1984-12-27 1986-07-14 Hitachi Ltd 溶接位置検出装置
JPS6233064A (ja) * 1985-08-05 1987-02-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 自動多層溶接装置
DE4312241A1 (de) * 1993-04-15 1994-10-20 Deutsche Aerospace Verfahren zur Nahtvermessung
JP2000271743A (ja) * 1999-03-26 2000-10-03 Hitachi Metals Ltd 溶接部検査方法並びに検査装置及び配管用溶接管
US6931149B2 (en) * 2002-04-19 2005-08-16 Norsk Elektro Optikk A/S Pipeline internal inspection device and method
US7257248B2 (en) * 2003-03-27 2007-08-14 General Electric Company Non-contact measurement system and method
JP4403881B2 (ja) * 2004-05-28 2010-01-27 株式会社Ihi 溶接部可視化装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005508759A (ja) 2001-11-15 2005-04-07 エルパトローニク アクチエンゲゼルシヤフト ワークの接合箇所を評価するための方法および装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101479566B (zh) 2012-05-30
US20080232677A1 (en) 2008-09-25
US7983470B2 (en) 2011-07-19
JP2009515705A (ja) 2009-04-16
CA2628129C (en) 2012-05-01
DE502006005886D1 (de) 2010-02-25
CA2628129A1 (en) 2007-05-18
EP1949026B1 (de) 2010-01-06
WO2007053973A1 (de) 2007-05-18
ATE454604T1 (de) 2010-01-15
KR20080068840A (ko) 2008-07-24
CN101479566A (zh) 2009-07-08
EP1949026A1 (de) 2008-07-30
JP5312033B2 (ja) 2013-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101362006B1 (ko) 피가공물의 접합부 평가를 위한 방법 및 장치
KR100922478B1 (ko) 작업편들 사이의 접합부를 검출하는 장치 및 방법과 그 방법의 이용
US10166630B2 (en) Optical measuring device for monitoring a joint seam, joining head and laser welding head with same
JP2009515705A5 (ko)
KR100513111B1 (ko) 용접이음선의광학검사를위한방법및장치
KR100516492B1 (ko) 와이어 본딩방법 및 장치
KR100543433B1 (ko) 단부 또는 경계를 추적하고 검사하기 위한 방법 및 장치
CN108883495B (zh) 尤其在借助于激光辐射接合时监测接缝的方法及装置
KR102235832B1 (ko) 포터블형 용접 결함 검사장치 및 검사방법
CN104508423A (zh) 用于被检查对象的表面的检查的方法和装置
JP5438475B2 (ja) 隙間段差計測装置、隙間段差計測方法、及びそのプログラム
KR101026720B1 (ko) 고속 레이저 비전 센서 시스템, 이를 이용한 고속 이미지프로세싱 방법 및 용접부 외관 검사방법
KR102592430B1 (ko) 접착제 검사 장치 및 접착제 검사 방법
JP2019100753A (ja) プリント基板検査装置及びプリント基板検査方法
JP5555156B2 (ja) 二次電池用構造体の検査方法
US20230241710A1 (en) Method for Analyzing a Workpiece Surface for a Laser Machining Process and Analysis Device for Analyzing a Workpiece Surface
TWI822209B (zh) 銲接品質檢測裝置
CN106181144B (zh) 一种凹面型焊道位置的检测方法
KR100753215B1 (ko) 레이저 용접 장치
CN114331999A (zh) 一种基于高速交替照明的拼缝视觉检测方法及装置
JP2023152405A (ja) 画像判定方法及び画像判定システム
MXPA97004633A (en) Optical inspection device for direct inspection of solded or soldier joints
MXPA97007782A (en) Method and disposition for the optical inspection of a solder stitch

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170126

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180226

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190129

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200128

Year of fee payment: 7