KR101461879B1 - 용접검사 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접검사의 정확도가 향상되면서도 생산 비용이 저감되는 용접검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 용접검사 장치는, 용접의 품질을 검사하는 용접검사 장치로서, 검사 대상물을 촬영하는 카메라; 상기 카메라의 촬영 시 검사 대상물에 빛을 조사하는 조명; 상기 조명의 측면에서 검사 대상물에 레이저를 조사하는 레이저 장치; 및 상기 카메라, 상기 조명, 및 레이저 장치의 제어를 총괄하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 용접검사 방법은, 검사 대상물의 이미지를 촬영하는 카메라, 검사 대상물에 RGB 성분의 빛을 조사하는 조명, 및 상기 카메라와 상기 조명을 제어하는 제어부를 포함하는 용접검사 장치의 용접검사 방법으로서, 용접검사가 시작되면, 상기 카메라로부터 검사 대상물의 이미지가 획득되는 단계; 상기 카메라로부터 획득된 이미지를 RGB로 분리하는 단계; RGB로 분리된 이미지를 분석하는 단계; 및 분석 결과 중 가장 명확한 결과를 선택하는 단계; 를 포함할 수 있다.

Description

용접검사 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR WELDING INSPECTION}
본 발명은 용접검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속기 부품의 용접검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 용접검사(welding inspection)는 용접 부위에 대한 검사로서, 비드의 형상 등을 이용하여 용접 품질을 검사한다.
자동차 시장의 경쟁이 심화됨에 따라, 품질에 대한 중요성은 점차 강조된다. 즉, 안전 지수, 감성 지수 등이 자동차 평가의 핵심요소가 됨에 따라 가격이 저렴하고 외관미가 탁월하더라도 내구성이 떨어지는 제품은 소비자를 만족시키지 못한다. 변속기 부품의 용접은 차량의 내구성을 결정하는 중요한 요소이다. 부품 간의 용접이 불량한 변속기가 차량에 장착될 경우, 운행 중 소음이 발생되고, 치명적인 사고를 초래할 수 있다.
최근에는 변속기 부품의 용접검사에 레이저 변위센서가 사용되고 있으나, 여전히 많은 후공정이 수행되고 있다. 즉, 변속기 부품의 용접 결과에 대한 철저한 검사를 통해 불량품의 후공정이 수행되지 않도록 하는 것이 요구된다. 따라서, 철저한 용접 품질 관리를 통해 후공정을 줄이는 노력이 필요하다.
앞에서 언급한 바와 같이, 종래에는 레이저 변위센서를 이용하여 용접 비드를 측정하고, 측정값을 기준 데이터와 비교함으로써 용접검사가 수행되었다.
하지만, 레이저 변위센서를 이용한 용접검사는 프로파일 검사에만 의존하기 때문에 측정 항목이 비드 높이만으로 제한되고 검사의 정확도 낮을 수 있다. 또한, 레이저 변위센서는 고정된 조명을 사용함에 따라 검사 대상의 형태 변화에 대응하지 못한다. 따라서, 오검사 발생 가능성이 높으며, 완성품 품질이 보장될 수 없다. 나아가. 많은 후공정이 수행됨에 따라 생산 비용이 증가될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 용접검사의 정확도가 향상된 용접검사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 생산 비용을 저감시키는 용접검사 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 용접검사 장치는, 용접의 품질을 검사하는 용접검사 장치로서, 검사 대상물을 촬영하는 카메라; 상기 카메라의 촬영 시 검사 대상물에 빛을 조사하는 조명; 상기 조명의 측면에서 검사 대상물에 레이저를 조사하는 레이저 장치; 및 상기 카메라, 상기 조명, 및 레이저 장치의 제어를 총괄하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
상기 카메라는 상기 조명이 조사하는 빛의 방향과 같은 방향을 촬영할 수 있다.
상기 카메라의 렌즈는 자동으로 초점을 맞추는 오토 포커싱 렌즈일 수 있다.
상기 조명에는 조사각이 조절되는 다수개의 램프가 장착되고, 상기 조명은 상기 다수개의 램프의 조사각에 따라 다양한 방향으로 빛을 조사할 수 있다.
상기 다수개의 램프는 각각 독립적으로 조사각을 조절할 수 있다.
상기 다수개의 램프는 RGB를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 카메라에서 획득된 이미지를 RGB로 분리하고, 분리된 이미지를 각각 분석할 수 있다.
상기 제어부는 분리된 이미지를 각각 분석한 결과 중 가장 명확한 결과를 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 용접검사 방법은, 검사 대상물의 이미지를 촬영하는 카메라, 검사 대상물에 RGB 성분의 빛을 조사하는 조명, 및 상기 카메라와 상기 조명을 제어하는 제어부를 포함하는 용접검사 장치의 용접검사 방법으로서, 용접검사가 시작되면, 상기 카메라로부터 검사 대상물의 이미지가 획득되는 단계; 상기 카메라로부터 획득된 이미지를 RGB로 분리하는 단계; RGB로 분리된 이미지를 분석하는 단계; 및 분석 결과 중 가장 명확한 결과를 선택하는 단계; 를 포함할 수 있다.
이미지를 분석하는 단계는, RGB로 분리된 이미지를 획득하는 단계; 및 이미지로부터 RGB 성분을 추출하는 단계; 를 포함할 수 있다.
이미지를 분석하는 단계는, 추출된 R 성분을 세선화하고 특징점을 추출하여 비드의 높이를 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이미지를 분석하는 단계는, 추출된 G 및 B 성분을 이진화하고 노이즈를 제거하여 비드의 폭 및 위치를 연산하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
이미지를 분석하는 단계는, 추출된 G 및 B 성분을 이진화하고 노이즈를 제거하여 스패터 및 홀을 인지하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 측정 항목에 비드의 높이, 비드의 폭, 비드의 위치, 및 홀이 포함됨으로써, 용접검사의 정밀도가 향상될 수 있다.
또한, 조명이 다양한 각도로 조사됨으로써, 검사 대상의 형태 변화에 용이하게 대응할 수 있다.
나아가, 레이저 변위센서보다 저렴한 용접검사 장치가 사용되고, 후공정이 감소함으로써 생산 비용이 저감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접검사 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명의 수평 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명의 수직 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 용접검사 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 용접검사 방법의 추가적인 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접검사 장치의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용접검사 장치(1)는 몸체부(10), 카메라(20), 오토 포커싱 렌즈(22), 조명(30), 레이저 장치(40), 및 제어부(50)를 포함한다.
상기 몸체부(10)는 상기 용접검사 장치(1)를 구성하는 구성요소들이 장착되거나 형성되는 상기 용접검사 장치(1)의 몸체이다.
상기 카메라(20)는 검사 대상물을 촬영하여 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 장치이다. 또한, 상기 카메라(20)는 상기 몸체부(10)의 상단에 장착된다. 여기서, 검사 대상물은 용접면일 수 있다. 나아가, 상기 카메라(20)는 검사 대상물의 색상까지 촬영하는 칼라카메라이다.
상기 오토 포커싱 렌즈(22)는 자동으로 초점을 맞추는 렌즈이다. 또한, 상기 오토 포커싱 렌즈(22)는 상기 카메라(20)에 대장된다. 즉, 상기 오토 포커싱 렌즈(22)가 상기 카메라(20)의 렌즈로 장착된다.
상기 조명(30)은 상기 카메라(20)이 검사 대상물을 촬영할 때에 검사 대상물에 빛을 조사하는 장치이다. 또한, 상기 조명(30)은 상기 카메라(20)의 하측에 배치되고, 상기 몸체부(10)에 장착된다. 나아가, 상기 조명(30)은 반구 형상으로 형성되고, 반구 형상의 평평한 부분으로부터 빛이 조사된다. 한편, 상기 카메라(20)는 상기 조명(30)에 연결되고, 상기 조명(30)의 빛이 조사되는 방향과 같은 방향으로 상기 오토 포커싱 렌즈(22)가 장착되어 빛이 조사되는 방향과 같은 방향을 촬영한다.
상기 레이저 장치(40)는 상기 조명(30)의 측면에 배치되고, 상기 몸체부(10)에 장착된다. 또한, 상기 레이저 장치(40)는 상기 조명(30)의 측면에서 검사 대상물에 레이저를 조사한다.
상기 제어부(50)는 상기 카메라(20)로부터 획득된 검사 대상물 이미지의 콘트라스트를 확인한다. 또한, 콘트라스트의 확인값이 기준값을 만족하지 못할 경우에는 검사 대상물 이미지의 콘트라스트가 기준값을 만족하도록 상기 오토 포커싱 렌즈(22)의 초점을 조절한다. 나아가, 상기 오토 포커싱 렌즈(22)에 가해지는 전압의 세기에 따라 상기 오토 포커싱 렌즈(22)의 초점이 변경된다.
여기서, 콘트라스트(contrast)는 명암의 대비를 나타내는 양이다. 즉, 콘트라스트는 이미지에서 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분의 휘도(luminance)의 차이를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명의 수평 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 조명(30)은 RGB(red green blue)를 포함한다. 또한, 상기 조명(30)에서 상기 RGB는 적어도 두 번 이상 반복적으로 형성된다. 나아가, 상기 조명(30)의 수평 단면은 중공의 링 형상으로 형성된다. 한편, 상기 중공에 상기 카메라(20)의 상기 오토 포커싱 렌즈(22)가 배치될 수 있다.
상기 RGB는 빛의 3원색인 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 의미하고, 상기 조명(30)의 RGB는 적색, 녹색, 청색을 포함하는 RGB램프들이다. 또한, 상기 RGB는 빛을 이용하는 표시장치에 널리 이용되고 있다.
한편, RGB 방식은 적색, 녹색, 청색에 의해 색을 정의하는 색 표시 방식을 말한다. 또한, RGB 방식은 적색, 녹색, 청색을 혼합하여 원하는 색을 만드는 방식이다.
상기 RGB 방식에 의해 만들어지는 색을 살펴보면, R=적색, G=녹색, B=청색, R＋G＝황색, R＋B＝마젠타(magenta, 붉은 보라색), B＋G＝시안(cyan, 청록색), R＋G＋B＝백색, RGB의 어느 것도 가해지지 않으면 흑색이다. 즉, RGB의 조합에 따라 8가지 색이 형성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명의 수직 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 2의 RGB 라인은 RGB램프를 포함하는 셀들(34)의 집합으로 형성된다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다. 또한, 도 4는 도 3에서 하나의 셀(34)을 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 셀(34)은 R램프, G램프, B램프, R 제어 소켓(38), G 제어 소켓(37), 및 B 제어 소켓(39)을 포함한다. 즉, 상기 R램프, 상기 G램프, 상기 B램프, 상기 R 제어 소켓(38), 상기 G 제어 소켓(37), 및 상기 B 제어 소켓(39)은 상기 셀(34)에 장착된다.
상기 R 제어 소켓(38), 상기 G 제어 소켓(37), 및 상기 B 제어 소켓(39)은 각각 상기 R램프, 상기 G램프, 및 상기 B램프의 조사각을 조절한다. 또한, 상기 R램프, 상기 G램프, 및 상기 B램프는 각각 상기 R 제어 소켓(38), 상기 G 제어 소켓(37), 및 상기 B 제어 소켓(39)에 의해 독립적으로 조사각이 제어된다. 나아가, RGB램프의 조사각 제어는 상기 제어부(50)에 의해 수행된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 용접검사 방법의 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 용접검사 장치(1)가 가동되어 용접검사가 시작되면(S100), 상기 제어부(50)는 상기 카메라(20)로부터 촬영된 이미지를 전달받는다(S110). 즉, 상기 제어부(50)는 대상물의 이미지를 획득한다.
대상물의 이미지가 획득되면, 상기 제어부(50)는 획득된 대상물의 이미지를 R(적색)성분, G(녹색)성분, 및 B(청색)성분으로 분리한다(S120).
대상물의 이미지가 R성분, G성분, 및 B성분으로 분리되면, 상기 제어부(50)는 분리된 성분 별로 이미지를 분석한다(S130).
대상물의 이미지가 성분 별로 분석되면, 상기 제어부(50)는 분석된 이미지 중 분석 결과가 가장 명확한 이미지를 선택한다(S140).
분석 결과가 가장 명확한 이미지를 토대로 용접검사가 완료되면, 상기 용접검사 장치(1)의 용접검사 방법이 종료된다(S150).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 용접검사 방법의 추가적인 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 S130단계는 다음과 같은 단계를 포함한다.
R성분, G성분, 및 B성분으로 분리된 대상물의 이미지가 획득되면(S160), R성분, G성분, 및 B성분을 각각 추출한다(S170, S180).
첫 R성분이 추출되면(S170), 세선화(S171) 및 특징점 추출(S172) 단계를 거쳐 비드(bead)의 높이를 연산한다(S173). 여기서, 상기 비드는 용접 작업에서 모재(base metal)와 용접봉이 녹아서 생긴 띠 모양의 길쭉한 파형을 말한다.
첫 R성분 이외의 성분들에게는 상기 단계들(S170, S171, S172, S173)과 다른 단계가 수행된다.
G성분, B성분, 및 두 번째 이후 R성분이 추출되면(S180), 이진화가 진행된다(S181). 또한, 이진화가 완료된 G성분, B성분, 및 두 번째 이후 R성분은 노이즈 제거(S182) 과정을 거쳐 비드의 폭을 연산하고(S183), 비드의 위치를 연산한다(S184). 한편, 이진화가 완료된 G성분, B성분, 및 두 번째 이후 R성분은 다른 노이즈 제거(S185) 과정을 거쳐 스패터 및 홀을 인지한다(S186). 여기서, 스패터(spatter)는 용접면에 액체가 침투되어 발생된 흠집이고, 홀(hole)은 기포에 의해 발생된 용접면의 흠집이다.
도 6의 일련의 과정은 상기 제어부(50)에 의해 수행된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 측정 항목에 비드의 높이, 비드의 폭, 비드의 위치, 및 홀이 포함됨으로써, 용접검사의 정밀도가 향상될 수 있다. 또한, 조명(30)이 다양한 각도로 조사됨으로써, 검사 대상의 형태 변화에 용이하게 대응할 수 있다. 나아가, 레이저 변위센서보다 저렴한 용접검사 장치(1)가 사용되고, 후공정이 감소함으로써 생산 비용이 저감될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 용접검사 장치
10: 몸체부
20: 카메라
22: 오토 포커싱 렌즈
30: 조명
32: 조명각도 제어부
34: 셀
37: G 제어 소켓
38: R 제어 소켓
39: B 제어 소켓
40: 레이저 유닛
50: 제어부

Claims (13)

  1. 용접의 품질을 검사하는 용접검사 장치에 있어서,
    검사 대상물을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라의 촬영 시 검사 대상물에 빛을 조사하는 조명;
    상기 조명의 측면에서 검사 대상물에 레이저를 조사하는 레이저 장치; 및
    상기 카메라, 상기 조명, 및 레이저 장치의 제어를 총괄하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 조명에는 조사각이 조절되는 다수개의 램프가 장착되고, 상기 조명은 상기 다수개의 램프의 조사각에 따라 다양한 방향으로 빛을 조사하며,
    상기 다수개의 램프는 각각 독립적으로 조사각을 조절하고,
    상기 다수개의 램프는 RGB를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 조명이 조사하는 빛의 방향과 같은 방향을 촬영하는 것을 특징으로 하는 용접검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 카메라의 렌즈는 자동으로 초점을 맞추는 오토 포커싱 렌즈인 것을 특징으로 하는 용접검사 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 카메라에서 획득된 이미지를 RGB로 분리하고, 분리된 이미지를 각각 분석하는 것을 특징으로 하는 용접검사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 분리된 이미지를 각각 분석한 결과 중 가장 명확한 결과를 선택하는 것을 특징으로 하는 용접검사 장치.
  9. 검사 대상물의 이미지를 촬영하는 카메라, 검사 대상물에 RGB 성분의 빛을 조사하는 조명, 및 상기 카메라와 상기 조명을 제어하는 제어부를 포함하는 용접검사 장치의 용접검사 방법에 있어서,
    용접검사가 시작되면, 상기 카메라로부터 검사 대상물의 이미지가 획득되는 단계;
    상기 카메라로부터 획득된 이미지를 RGB로 분리하는 단계;
    RGB로 분리된 이미지를 분석하는 단계; 및
    분석 결과 중 가장 명확한 결과를 선택하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 RGB로 분리된 이미지를 분석하는 단계는,
    RGB로 분리된 이미지를 획득하는 단계;
    이미지로부터 RGB 성분을 추출하는 단계;
    추출된 G 및 B 성분을 이진화하고, 이진화가 완료된 G성분, B성분, 및 두 번째 이후 R성분은 노이즈를 제거하여 비드의 폭 및 위치를 연산하는 단계; 및
    추출된 G 및 B 성분을 이진화하고, 이진화가 완료된 G성분, B성분, 및 두 번째 이후 R성분은 노이즈를 제거하여 스패터 및 홀을 인지하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접검사 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    이미지를 분석하는 단계는,
    추출된 R 성분을 세선화하고 특징점을 추출하여 비드의 높이를 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접검사 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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