KR101799051B1

KR101799051B1 - 레이저 스캔을 이용한 용접비드의 검사 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101799051B1
Application number: KR1020160107011A
Authority: KR
Inventors: 박봉수
Original assignee: (주)피앤에스
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2017-11-20

Abstract

본 발명에 따른 용접 비드(bead)를 검사하는 장치는, 용접 비드의 표면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 그 비드를 가로지르는 빔의 윤곽선이 형성되게 하는 레이저빔 모듈과, 상기 빔의 윤곽선에 대하여 그 높낮이를 나타내는 고저(高低) 데이터를 획득하고, 그 획득된 고저 데이터를 분석하여 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하는 제어부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 제어부는, 상기 고저 데이터에 대해서 특정 구간을 지정하여 그 특정 구간의 데이터들의 평균값으로써 기준 높이를 설정하고, 상기 특정 구간에서 멀어지는 양(兩) 방향으로 상기 고저 데이터를 순차적으로 확인하면서 상기 기준 높이와 일정 이상 차이가 나는 값을 갖는 데이터가 일정 개수 이상 연속되는 특이 구간을 양 확인 방향에서 각각 찾은 후, 주어진 조건에 따라 상기 양 특이 구간에서 기준점을 각각 지정하고, 그 지정된 양 기준점으로부터 상기 비드의 폭과 그 중심점을 결정하며, 그 결정된 폭과 중심점으로부터 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별한다.

Description

레이저 스캔을 이용한 용접비드의 검사 방법 및 장치 {Method and apparatus for inspecting bead through laser scanning}

본 발명은, 기계 장치 또는 자동차 등에 부품 등으로 사용되는 물체의 용접된 부분을 레이저 빔으로써 스캔하여 그 용접된 부분의 결함 여부를 확인할 수 있게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

자동차나 기계 장치 등에는 수 많은 기계 부품 들이 사용되는데, 이러한 기계 부품들 중에는, 주조 또는 가공된 복수개의 모재들이 상호 용접되어 만들어지는 것도 있다. 그리고 이렇게 모재들이 상호 용접되어 하나의 완전한 부품으로 만들어지는 것도 생산비 절감을 위해 자동화에 의해 이루어지는 것이 일반적이다.

그런데, 이렇게 자동 생산되는 기계 부품 등의 안정성 및/또는 신뢰성은 용접된 부분의 품질에 의해서도 영향을 받게 되므로, 자동 설비에 의해 용접된 부분의 품질을 확인해야 할 필요가 있다. 특히, 자동차 등에 사용되는 부품의 경우에는 그 필요성이 매우 높아서, 용접된 부품에 대해서 대체적으로 용접 부위에 대한 품질을 검사한다.

용접 품질의 검사에서는, 기포나 크랙(crack) 등과 같은 결함이 용착금속 내에 있는 지, 그리고 용접 비드(bead)가 적절한 폭을 유지하면서 모재, 즉 부품의 의도된 위치에 형성되었는 지 등이 검사된다. 전자 유형의 불량 여부는, 샘플링한 부품의 파괴검사나 또는 초음파 등을 이용한 비파괴검사를 통해 확인되고, 후자 유형의 불량 여부는 비전(vision) 방식을 통해 확인된다.

비전 방식에서는, 용접 비드가 형성된 부품의 표면을 그 상부에서 촬영하여 얻은 이미지에 대해서 그 컨트라스트(contrast)를 증가시켜 비드의 영역이 명암 또는 색농도에 있어서 모재와 구분되는 이미지를 획득한 후, 그 이미지에서 명암 또는 색농도가 구분되는 영역의 양측 경계선을 결정하게 된다. 그리고, 이렇게 양측 경계선이 결정되면, 그 양측 경계선을 따라서 폭과 그 중심점을 연속적으로 파악하고, 이렇게 파악되는 폭과 중심점이, 해당 부품에 대해 정해진 요건을 충족시키지 못하면 비드의 품질 불량으로 판정하게 된다.

그런데, 이러한 비전 방식은, 검사되는 부품의 재질이 갖는 휘도나 색상의 특성에 따라서는 용접 비드와 명암이나 색농도 등에서 명확히 구분되는 이미지를 얻지 못할 수도 있다. 또한, 검사 장소의 조명이나 밝기 등의 환경적 요인에 의해서도 이런 현상이 발생할 수 있다. 이렇게 되면, 비드의 위치, 즉 검사 대상물 상에서의 경계선을 정확히 검출할 수가 없게 되고, 이는 비드의 폭과 그 중심점의 결정에서의 오류로 이어지므로, 이 방식에 따른 비드에 대한 품질검사 결과는 신뢰하기 어렵게 된다.

따라서, 비전 방식은 검사 대상물의 종류에 무관하게 또는 검사 장소나 환경 등에 무관하게 용접비드의 품질 검사를 위해 적용하기에는 적절치 않다.

본 발명은, 검사 대상물의 색상이나 주변의 밝기 등에 영향을 받지 않고 용접 비드의 경계를 정확히 검출할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것에 일 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 검사 대상물의 색상이나 주변의 밝기 등에 무관하게 신뢰할 수 있는 용접 비드에 대한 품질검사 결과를 제공할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 용접 비드의 형성 영역 뿐만 아니라, 비드 표면 상의 용접결함, 그리고 검사 대상물의 용접된 형태 등, 다양한 결함 요소를 한번에 검사할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 명시적으로 서술된 목적에 국한되는 것은 아니며, 본 발명에 대한 구체적이고 예시적인 하기의 설명에서 도출될 수 있는 효과를 달성하는 것을 그 목적에 당연히 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른, 용접된 물체의 용접 비드(bead)를 검사하는 장치는, 상기 물체에 형성된 용접 비드의 표면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 상기 비드를 가로지르는 빔의 윤곽선이 형성되게 하는 레이저빔 모듈과, 상기 형성된 빔의 윤곽선에 대하여 그 높낮이를 나타내는 고저(高低) 데이터를 획득하고, 그 획득된 고저 데이터를 분석하여 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하는 제어부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 제어부는, 상기 고저 데이터에 대해서 특정 구간을 지정하여 그 특정 구간의 데이터들의 평균값으로써 기준 높이를 설정하고, 상기 특정 구간에서 멀어지는 양(兩) 방향으로 상기 고저 데이터를 순차적으로 확인하면서 상기 기준 높이와 일정 이상 차이가 나는 값을 갖는 데이터가 기 지정된 개수 이상 연속되는 특이 구간을 양 확인 방향에서 각각 찾은 후, 주어진 조건에 따라 상기 양 특이 구간에서 기준점을 각각 지정하고, 그 지정된 양 기준점으로부터 상기 비드의 폭을 결정하며, 그 결정된 폭을 기 설정된 제한치와 비교함으로써 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 획득된 고저 데이터의 양 끝에서 일정 개수의 연속된 데이터의 그룹을 상기 특정 구간으로 각각 지정하고, 그 특정 구간에서 시작하여 상기 고저 데이터의 중앙 쪽으로 데이터 값을 순차적으로 확인하면서 상기 특이 구간을 찾는다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 획득된 고저 데이터의 끝에 위치하는 데이터에서 기 지정된 개수 만큼 떨어져서 위치하는 일정 개수의 연속된 데이터의 그룹을 상기 특정 구간으로 지정하고, 그 특정 구간에서 시작하여 상기 고저 데이터의 끝 쪽으로 데이터 값을 순차적으로 확인하면서 상기 특이 구간을 찾는 외향 스캔을 수행한다. 본 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 비드의 상단이 상기 물체의 표면보다 더 낮은 높이에 형성된 경우에 상기 외향 스캔을 수행하게 된다.

본 발명에 따른 또 다른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 획득된 고저 데이터의 끝에서 연속되는 일정 개수의 데이터의 그룹과, 상기 고저 데이터의 끝에서 기 지정된 개수 만큼 떨어져서 위치하는 일정 개수의 연속된 데이터의 그룹을 각각 상기 특정 구간으로 지정하고, 그 특정 구간에서 각각 시작하여 서로 동일 방향으로 상기 고저 데이터의 값들을 순차적으로 확인하면서 상기 특이 구간을 찾는다.

본 발명에 따른 실시예들에서는, 상기 제어부는, 상기 특이 구간내에서 최대값, 최소값, 또는 중간값이 되는 데이터를, 또는 상기 특이 구간의 경계에 위치하는 데이터를 상기 기준점으로 지정할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 지정된 양 기준점에 대하여 그 중심점을 결정하고, 기 설정된 위치 정보와 상기 결정된 중심점의 위치와의 차이에 근거하여, 상기 비드의 용접위치에서의 결함, 예를 들어 용접위치가 어긋났는 지를 더 검출한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 고저 데이터의 양 끝에서 일정 개수의 연속된 데이터의 그룹의 평균값을 각각 구한 뒤, 그 평균값의 차(差)가 기 지정된 기준치와 일정 이상 차이가 나는 지를 검출함으로써 모재가 정확히 조립되어 용접되었는 지를 더 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 양 기준점 사이의 데이터들에 대하여 인접 데이터와의 값의 변화를 확인하고, 그 변화의 폭이 기 지정된 허용치 이상인 지에 근거하여, 상기 비드의 용접결함 요소, 예를 들어, 크랙, 피트, 크레이터 등의 여부를 더 검출한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 기 지정된 개수는, 설정된 최소 간격에 근거하여 결정된 개수이고, 상기 최소 간격은 상기 비드의 형상에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른, 용접된 물체의 용접 비드를 자동으로 검사하는 일 방법은, 상기 물체에 형성된 용접 비드의 표면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 상기 비드를 가로지르는 빔의 윤곽선이 형성되게 하는 단계와, 상기 형성된 빔의 윤곽선에 대하여 그 높낮이를 나타내는 고저(高低) 데이터를 획득하는 단계와, 상기 고저 데이터에 대해서 특정 구간을 지정하여 그 특정 구간의 데이터들의 평균값으로써 기준 높이를 설정하는 단계와, 상기 특정 구간에서 멀어지는 양(兩) 방향으로 상기 고저 데이터를 확인하면서 상기 기준 높이와 일정 이상 차이가 나는 값을 갖는 데이터가 기 지정된 개수 이상 연속되는 특이 구간을 양 확인 방향에서 각각 찾는 단계와, 주어진 조건에 따라 상기 양 특이 구간에서 기준점을 각각 지정하고, 그 지정된 양 기준점으로부터 상기 비드의 폭을 결정하는 단계와, 상기 결정된 폭을 기 설정된 제한치와 비교함으로써 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하는 단계를 포함하여 이루어진다.

전술한 본 발명 또는, 하기에서 첨부된 도면과 함께 상세히 설명되는 본 발명의 적어도 일 실시예는, 용접된 물체의 용접 비드에 대한 결함 검사를 장소나 주변 환경 등에 전혀 영향을 받지 않고서 행할 수 있게 하면서 동시에 신뢰할 수 있는 검사 결과를 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 종래의 이미지 촬영을 통해서는 확인할 수 없는 다양한 용접 결함들을 또한 검출할 수가 있어서, 용접 결함의 검사에 있어서 종래에 비해 훨씬 더 효율적이다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접비드 검사장치에 대한 구성을 예시한 것이고,
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 용접된 물체의 용접 비드에 대한 결함 검사를 위한 레이저 빔이 비드의 표면에 조사(照射)되는 것을 예시한 것이고,
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 용접 비드의 검사를 위해 검사 대상물을 회전시킬 수 있는 검치대를 구비하고 있는 검사장치의 전체 시스템에 대한 구성을 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 검사 대상물을 360도 회전시키면서 용접 비드의 결함 여부를 검사하는 과정을 예시적으로 보여주는 흐름도이고,
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 빔의 조사(照射)로 인해 용접비드 표면에 만들어지는 윤곽선의 상으로부터 파악한 그 윤곽선에 대한 고저(高低) 데이터의 구체적 수치를 예시한 것이고,
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 획득한 고저 데이터에 대해서 양측에서 중앙쪽으로 각각 스캔하면서 비드의 경계선과 그 중심점을 결정하는 것을 도식적으로 보여주는 도면이고,
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 빔을 이용해 검출한 용접비드의 전체 경계선을 검사 대상물의 위상과 함께 화면에 나타내는 하나의 표시 예이고,
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 획득한 고저 데이터를 중앙부에서 양측 방향으로 각각 스캔하면서 비드의 경계선과 그 중심점을 결정하는 것을 도식적으로 보여주는 도면이고,
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 중앙쪽으로의 스캔과 바깥측으로 스캔을 혼용하여 취득한 고저 데이터를 검사하는 것을 도식적으로 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하의 본 발명에 따른 실시예들의 설명과 첨부된 도면에 있어서, 부기된 동일 번호는 특별한 사정이 없는 한 동일한 구성요소를 지칭한다. 물론, 설명의 편의와 이해에의 도움을 위해, 필요에 따라서는 동일한 구성요소에 대해서도 서로 다른 번호로 부기될 수도 있다.

도 1은, 기계 장치 또는 자동차 등의 부품과 같은 검사 대상물의 용접 비드(bead)의 표면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 그 표면의 높낮이 정보를 통해서 비드에 용접결함이 있는 지의 여부를 검사하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접비드 검사장치(100)( 이하, '검사장치'로 약칭한다. )에 대한 구성을 예시한 것이다.

도 1에 예시된 구성을 살펴 보면, 상기 검사장치(100)는, 용접에 의해 비드가 형성되어 있는 검사 대상물의 비드 표면에 레이저 광을 조사하기 위한 레이저빔 모듈(11)( 이하, '빔 모듈'로 약칭한다. )과, 조사되는 레이저 광을, 가는 선 형태의 빔(sbl)( 이하, '슬릿 빔'이라 칭한다. )으로 검사대상 표면(Ob_S)에 집광시키는 라인빔 생성렌즈(LBfL)와, 대물렌즈(OL)를 통해 검사대상 표면(Ob_S)에 슬릿 빔(sbl)이 만든 밝은 윤곽선(bmC)에 대한 상(像)을 감지하는 촬상소자(12)와, 상기 촬상소자(12)에 형성된 상에 대한 데이터를 읽어낼 수 있는 CCD 인터페이스(13)와, 상기 CCD 인터페이스(13)로부터 읽어낸 상기 촬상소자(12)에 형성된 상, 즉 슬릿 빔의 윤곽선(bmC)에 해당하는 일련의 데이터가 촬상소자의 어떤 셀들에서 각기 획득되었는 지에 따라 그 윤곽선(bmC)에 대한 높낮이를 결정하는 제어부(10)를 포함하여 구성된다.

위와 같은 구성요소들을 구비한 상기 검사장치(100)는, 삼각측량(Triangulation) 방식으로, 슬릿 빔이 만든 윤곽선의 높낮이( 필요에 따라서는 '높이', '거리' 또는 '깊이'라는 표현이 대신 사용될 수도 있다. )를 측정한다. 하지만, 이하에서 설명하는 본 발명의 원리와 개념, 또는 기술적 사상은 반드시 삼각측량 방식에 국한되어 실현되는 것은 아니며, 펄스형 레이저(Pulsed Modulation)를 이용하는 방법, 레이저 주파수 변조를 이용하는 방법, 레이저의 위상차를 이용하는 방법, 또는 레이저 간섭을 이용하는 방법 등에 의해 검사 대상물의 표면까지의 거리, 즉 표면의 높낮이를 구하는 경우에도, 이하에서 실시예들로써 상세히 설명하는 본 발명의 원리와 개념 등은 그대로 실현될 수 있다. 물론, 위 예시된 다른 종류의 측량 방법을 채택하는 경우에는, 그에 따라 위에 설명한 구성요소들이 아닌 다른 적절한 구성요소들이 상기 검사장치(100)에 대체 구비되고, 상기 제어부(10)는 그에 맞는 측량 방식을 위한 동작을 수행하게 된다.

상기 검사장치(10)는, 위 구성요소들 외에, 도면에 도시된 바와 같이, 용접비드 검사를 위해 검치대( 이하에서 설명한다. )에 놓인 검사 대상물을 회전시키거나 또는소정범위내에서 직선으로 이동시키기 위한 서보모터(15a)와, 입력된 구동량 정보에 따른 구동펄스를 상기 서보모터(15a)에 인가하기 위한 모터 구동부(15)를 더 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 제어부(10)는, 검사 대상물을 회전 또는 이동시켜야 할 시점인 지를 판단하기 위해, 검사 대상물이 상기 검치대에서 회전한 양에 해당하는 신호(is01)를 인가받는 입력단을 구비하고 있다.

그 외에도, 상기 검사장치(10)는, 이미지 그래픽, 문자 등의 표시를 위한 디스플레이부(18)와, 임의 데이터에 대해, 그에 대응하는 시각적 문자, 모양 및/또는 패턴 등이 상기 디스플레이부(18) 상에 표시되도록 상기 디스플레이부(18)를 구동하는 디스플레이 구동부(17)와, 터치 센서 및/또는 키패드 등이 구비되어 사용자의 입력 및/또는 선택을 감지하여 그에 상응하는 입력 정보를 출력하는 인터페이스부(16)와, 상기 제어부(10)의 검사 동작에 따라 얻어지는 원시 데이터와 그로부터 가공된 데이터 또는 정보가 저장되는 저장부(14)를 더 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 제어부(10)는, 슬릿 빔에 의해 검사 대상물 표면에 형성된 밝은 윤곽선까지의 거리, 즉 그 윤곽선(bmC)의 높낮이를 구하는 전술한 동작 외에, 상기 인터페이스부(16)를 통한 입력 정보에 따른 용접비드에 대한 검사 동작이 수행되도록, 상기 구성요소들 중 그에 맞는 구성요소들에 적절히 데이터를 전송 또는 그로 부터 수신하거나 또는 제어하며, 그에 따른 결과 또는 획득된 데이터를 사용자가 필요로 하는 정보로 가공하여 상기 디스플레이부(18)에 표시되도록 상기 디스플레이 구동부(17)를 제어하는 동작을 또한 수행한다.

상기 제어부(10)는, 중앙처리장치(CPU)를 그 내부에 포함하고, 자신에게 구비된 펌웨어(firmware) 또는 프로그램 등의 기 저장된 명령코드들을 그 중앙처리장치가 실행함으로써, 사용자의 입력이나 명령에 따른, 이하에서 상세히 설명하는 용접비드에 대한 품질 검사 동작과 그 검사를 위해 필요한 동작들이 적절히 수행되도록 한다.

도 1에 예시된 바와 같은 구성요소들을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사장치(100)의 동작에 대한 설명의 편의를 위해, 제조 라인 상에서 생산되는 자동차 부품과 같은 물체, 즉 검사 대상물은, 도 2에 예시된 바와 같이, 2개의 부품 소재(20a,20b)가 서로의 내외주면(20ab)이 맞닿는 방식으로 접합되고 그 접합면(20ab)의 상부에서 원 둘레를 따라 용접됨으로써, 상단면에 환형의 용접비드(21)가 형성된 것으로 가정한다. 이 가정 하에서, 상기 검사장치(100)는, 상기 빔 모듈(11)에 의한 슬릿 빔이 그 비드의 표면을 가로지르는 윤곽선(bmC)이 형성되게 한다.

검사 대상물에 대해 그 용접부가 원주면 형태를 갖는 것으로 가정한 것은, 단지 본 발명의 개념, 기술적 사상 및 원리에 대한 설명을 보다 구체적이고 예시적으로 함에 있어서, 그 편리를 위한 것이지, 본 발명의 원리와 개념 등이 그러한 용접부 형태에 국한되어 적용된다는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 원리와 개념 등은, 양 모재의 용접된 접합면이 사각 평면이나 임의의 곡면을 이루는 경우에도 당연히 적용될 수 있다. 물론, 이러한 경우에는, 검사 대상물의 회전량 대신 그 대상물의 직선적 이동량 또는 곡선을 따른 이동량이 상기 제어부(10)에 인가될 것이고, 상기 제어부(10)는 이하에서 설명하는 레이저 빔을 이용한 비드 스캐닝 동작을 행함에 있어서 검사 대상물의 회전량 대신 수평적 이동량에 근거할 것이다.

도 1의 검사장치(100)는, 도 1에 예시된 구성요소들 외에, 검사 대상물을 안치시키는 검치대의 구성요소도 포함하하는데, 도 3은 이에 따른 검사장치 전체의 구성을 개략적으로 보여준다. 앞서, 용접비드 결함여부를 검사하는 대상은, 지정된 반경의 원주를 따라 용접된 부분을 갖는, 기계 장치 또는 자동차의 부품 등으로 전제하였다. 따라서, 도 3에 예시된 검사 시스템에서는 헤당 검사 대상물(30)이 360도 회전하면서 그 용접비드가 상부 표면이 레이저 스캐닝에 의해 검사된다.

도 3에 예시된 전체 검사 시스템의 구성을 개략적으로 설명하면, 검사 대상물(30)이 안착되어 고정되는 지그(JIG)가 상부에 구비된 검치대(101)와, 검사 대상물(30)이 고정장착된 지그를, 인가되는 구동 펄스(311)에 해당하는 만큼 회전시키는 서보모터(15a)와, 그 서보모터(15a)의 회전량에 상응하는 신호(is01)를 출력하는 인코더(19)가 도시되어 있다.

이하에서는, 도 1 및 3에 예시된 바와 같은 구성을 갖는 검사장치(100)가 행하는 용접비드의 품질 검사 동작에 대해, 도 2에 예시된 바와 같이 원형의 용접비드가 형성된 부품에 대해 수행될 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 예시하는 도 4의 흐름도를 참조하여 상세히 설명한다.

작업자에 의해 또는 로봇과 같은 자동 이송기계에 의해 임의의 검사 대상물(30)( 이하, '대상 워크'로 칭한다. )이 검치대의 검사 위치에, 즉 상기 지그에 안착되면(S40), 상기 제어부(10)는, 상기 빔 모듈(11)에 제어신호를 인가하여 레이저 빔을 대상 워크의 상단 표면에 조사(照射)되게 한다(S41).

대상 워크가 지그에 안착되었는 지의 여부는, 그 안착 여부의 감지를 위해 상기 지그에 부착된 또는 그에 인접하여 설치된 별도의 센서로부터 신호를 입력받음으로써 알 수 있다. 또는 작업자 또는 운용자의 상기 인터페이스부(16)를 통한 검사시작 명령이 있으면 이를 대상 워크의 안착 신호로 받아들일 수도 있다.

레이저 빔을 조사하고 난 후, 상기 제어부(10)는, 상기 CCD 인터페이스(13)를 통해 상기 촬상소자(12)에 맺힌 상(像)의 데이터를 읽어서 상기 저장부(14)에 저장한다. 이 때, 각 셀의 위치, 예를 들어 촬상소자 상의 평면 좌표 값을 알 수 있는 정보도 함께 저장한다. 데이터의 읽혀진 순서, 곧 저장된 순서가 셀의 위치 정보를 대신할 수도 있다. 그리고, 이렇게 저장된 상 데이터에서 적절한 신호처리를 통해 슬릿 빔(sbl)의 윤곽선(bmC)에 대한 데이터만을 추출하고, 그 추출된 데이터 세트의 각 셀 좌표정보에, 보다 구체적으로는, 각 셀이 임의 기준축으로부터 이격된 거리( 예를 들어, 도 1의 Δx )에 삼각측량 알고리즘을 적용함으로써 윤곽선(bmC)에 대한 높낮이를 나타내는 값들을 획득한다(S42). 이렇게 알고리즘을 적용하여 산출획득하는 값들을 이하에서는 '고저 데이터'로 칭한다.

대상 워크는 용접비드의 상단 표면을 가로질러 슬릿 빔의 윤곽선이 형성되게 하는 위치에 안착되므로, 그 윤곽선에 대해 획득한 고저 데이터는, 곧 용접비드가 포함된 대상 워크의 상단 표면의 높이에 대한 정보가 된다.

도 5는, 이와 같은 방식으로 획득되는, 용접비드 상단 표면을 가로지르는 슬릿 빔에 의한 윤곽선(bmC)에 대한 고저 데이터를 예시한 표로서, 상기 제어부(10)는, 그 고저 데이터를, 도 6에 예시한 바와 같이, 운용자가 시각적으로 용이하게 높낮이를 인식할 수 있는 그래프 형태(60)로 상기 디스플레이부(18)에 표시할 수도 있다. 도 5의 표에 예시된 고저 데이터의 값들은, 상기 검사장치(10)에서 지정하고 있는 정격 높이(50)( 이 정격 높이의 지점은 상기 촬상소자(12)의 기준 축에 해당하는 셀에 상이 맺혀지게 된다. )를 기준으로 한 높이 차(51)에 대한 값이다.

위에 설명한 바와 같이, 슬릿 빔의 윤곽선(bmC)에 대한 고저 데이터의 세트(set)가 획득되면, 상기 제어부(10)는 그 고저 데이터 세트를 분석하여, 용접비드의 현재 지점에 결함이 있는 지의 여부를 확인하게 된다. 이 과정에 대해 이하에서 상세히 설명한다.

먼저, 상기 제어부(10)는, 상기 저장부(14)에 저장되어 있는 윤곽선(bmC)에 대한 고저 데이터 세트에 대해서, 특정 구간( 획득된 데이터의 시작부터 끝까지를 전체 구간으로 보았을 때 일부분의 구간을 지칭한다. )을 선정하고, 그 선정한 특정 구간의 데이터들로부터 기준 높이를 산출한다(S43). 도 6과 같은 높낮이 형태를 나타내는 고저 데이터의 세트(60)가 획득된 것으로 가정할 때, 상기 제어부(10)는, 상기 특정 구간을, 고저 데이터 세트의 양 끝( 이는 윤곽선(bmC)의 양 종단에 대응된다. )에 대해 지정한다. 즉, 획득된 첫 데이터로부터 지정된 개수(N_SECT1) 만큼의 데이터 그룹(60L)과 N_SECT1개의 마지막 데이터의 그룹(60R)을 각각 특정 구간으로 지정한다. 그리고, 그 양 특정 구간(60L,60R)의 데이터 그룹에 대하여 각각의 평균 높이를 구하여 이를 기준 높이로 설정한다.

이렇게 기준 높이가 양 특정 구간에 대해 각기 설정되면, 상기 제어부(10)는, 그 양 구간을 각 출발점으로 하여 중앙쪽으로 데이터를 순차적으로( 전체 데이터의 관점에서 볼 때 바깥측 데이터에서 중앙의 데이터로 향하는 방식으로 하나씩 차례대로 ) 스캔하면서(61,62), 즉, 각 데이터의 값을 확인하면서, 설정된 기준 높이와 기 지정된 한계 비율( 예를 들어, 2, 4%, 또는 6% 등 ) 이상 차이가 나는 값의 데이터가, 기 설정된 기준 개수(N_TH1) 이상 연속적으로 이어지는 특이 구간( 본 명세서에서는, 이러한 구간을 '변곡 구간'이라 칭한다. )을 찾는다(S44) - 본 명세서에서는 이 과정을 '내향(內向) 스캔'이라고 칭한다. 이 때, 변곡 구간을 찾기 위해 사용하는 기준 높이는 각 스캔에 대해서 개별적으로 적용된다. 이를 도면을 참조로 설명하면, 도면의 좌측단에서 중앙부로의 데이터 스캔(61)에서는, 좌측단의 특정 구간(60L)에서 구해진 기준 높이가 적용되고, 우측단에서 중앙부로의 스캔(62)에서는 우측단의 특정 구간(60R)에서 구해진 기준 높이가 적용된다는 것이다.

한편, 상기 기준 개수(N_TH1)는, 대상 워크에 형성된 용접비드의 형상에 따라 운용자에 의해 상기 제어부(10)에 설정될 수 있다. 다르게는, 대상 워크 상의 슬릿 빔의 윤곽선에 대해 최초로 고저 데이터를 획득하였을 때, 상기 제어부(10)가 그 고저 데이터로부터 높낮이의 모양을 파악하고, 그 파악된 모양에 적합한 기준 개수를 자동으로 설정하여 사용할 수도 있다.

운용자에 의해 설정될 때는, 데이터의 개수로서가 아닌 변곡 구간에 대한 최소 거리로서 지정될 수도 있다. 이 경우에, 상기 제어부(10)에는, 제한된 촬영거리 범위내에서의 상기 촬상소자(12)와 대물렌즈(OL)에 의한 분해능 정보, 즉, 셀이 구분되어 상이 맺어지는 2점 사이의 최소 피치(pitch)가 기 설정되어 있으므로, 그 분해능 정보를 이용하여 운용자에 의해 지정된 최소 거리를 데이터 개수로 환산하여 상기 기준 개수(N_TH1)로 설정하게 된다. 예를 들어, 운용자가 상기 인터페이스부(16)를 통해 변곡 구간에 대한 최소 거리로서 0.1 [mm]을 지정하였다면, 상기 분해능 정보가 0.015 [mm]라는 가정하에, 상기 제어부(10)는, 지정된 최소 거리를 분해능 정보의 값으로 나눈 값보다는 큰 최소 정수인 7을 상기 기준 개수(N_TH1)로 설정하게 된다.

상기 제어부(10)는, 위의 중앙쪽으로의 양 데이터 스캔 과정(61,62)에서, 2개의 변곡 구간(63L,63R)이 각각 찾아지면, 그 양 변곡 구간에서 기준점을 각각 선정한다(S45). 변곡 구간에서의 기준점은, 상기 제어부(10)에 기 설정된 다양한 조건에 따라 선정되는데, 이 조건은, 상기 검사장치(100)의 운용자가 상기 인터페이스부(16)를 통해, 상기 제어부(10)가 상기 디스플레이부(18)에 제공하는 다양한 메뉴 화면 상에서 선택 또는 입력함으로써 설정된다. 변곡 구간내에서의 최소값, 최대값, 구간의 경계에 있는 값( 즉, 최좌측값 또는 최우측값 ), 중간값 등이 이러한 기준점 선정조건이 될 수 있다.

상기 제어부(10)는, 현재 설정되어 있는 조건에 따라 양 변곡 구간에서 기준점(63Lp,63Rp), 즉, 그 조건에 해당하는 값을 높이로서 갖는 데이터를 선정하고, 그 선정된 양 기준점 사이의 거리와 중심점을 구한다(S46). 다음으로, 상기 제어부(10)는, 전술한 바의 분해능 정보와, 상기 양 기준점에 해당하는 양 데이터 사이에 있는 고저 데이터의 개수로부터, 양 기준점(63Lp,63Rp) 사이의 실거리(Bd_WD1)를 산출한다.

전술한 바와 같이 변곡 구간을 찾은 후 결정하는 양 기준점이, 임의의 대상 워크의 용접비드의 양측 경계선이 되는 것은 많은 실험을 통해 통계적으로 확인되었다. 따라서, 상기 제어부(10)가 전술한 바와 같은 방식으로 구하는 양 기준점(63Lp,63Rp) 사이의 실간격(Bd_WD1)는, 현재 슬릿 빔(sbl)에 의한 윤곽선(bmC)이 형성되어 있는 용접비드의 실제의 폭을 나타낸다.

상기 실간격(Bd_WD1)의 산출과 함께, 상기 제어부(10)는, 양 기준점(63Lp,63Rp)의 중심에 해당하는 점(Bd_C1), 즉 양 기준점에 해당하는 양 데이터의 가운데에 있는 고저 데이터의 기준점( 시작 또는 마지막 데이터, 도면의 예에서는 시작 데이터, 즉 최좌측 데이터 ) 과의 데이터 간격에 근거하여, 그 중심점(Bd_C1)의 기준점으로부터의 실제 거리(Bd_{C_DIS1})를 산출한다. 앞서 선정된 양 기준점(63Lp,63Rp)은, 비드의 양측 경계선이 되므로, 위와 같이 구한 중심점(Bd_C1)과 그 중심점까지의 실제 거리(Bd_{C_DIS1})는, 각각 비드의 중심점과, 그 중심점의 임의의 특정 기준지점( 조사된 슬릿 빔의 일 측단의 지점 )으로부터 이격된 위치 정보를 나타낸다.

따라서, 상기 제어부(10)는, 위와 같이 구한 비드의 폭과 그 폭의 중심점까지의 거리를, 해당 대상 워크에 대해 기 설정된 제한폭( 하한폭 및/또는 상한폭 )과 제한거리( 최저 거리 및/또는 최대 거리 )와 비교하고, 그 비교에서 제한치와의 차이가 일정 정도( 예를 들어, 지정된 수 mm, 또는 2%, 5% 등 ) 이상 벗어나는지를 확인한다. 그 결과, 벗어난 경우이면, 현재 슬릿 빔이 조사된 위치의 용접비드에 대하여 '불량'으로, 그렇지 않으면 '양호'로 판별하게 된다(S47). 측정한 비드 폭의 제한폭과의 차이에 대해서는 검사 항목을 '비드폭'으로, 측정한 중심점까지의 거리의 제한거리와의 차이에 대해서는 검사 항목을 '용접위치 어긋남'으로 하여 그 판별결과를 기록하고 이후에 운용자가 알 수 있게 표시하게 된다.

전술한 바와 같이, 현재 레이저 빔이 조사된 위치에 대한 비드의 결함 검사가 완료되면, 상기 제어부(10)는, 상기 모터 구동부(15)에 구동 신호를 인가함으로써 상기 서보모터(15a)를 통해 상기 대상 워크(30)를 정해진 소정 각도, 예를 들어 1/4⁰ 회전시킨다(S48). 이 때 회전시키는 소정 각도는 용접 비드에 대한 360도 검사에서의 각(angle) 분해능에 해당하는 것으로서, 비드 품질 검사의 정밀도와 용접비드가 대상 워크의 중심축으로부터 이격된 반경 등에 따라 적절히 정해진다.

대상 워크를 소정 각도 회전시킨 후, 상기 제어부(10)는, 검사 시작 후 그 대상 워크에 대한 총 회전량이 360^o인 지를 확인한다(S50). 대상 워크의 총 회전량은, 상기 인코더(19)로부터 인가되는 신호, 예를 들어 펄스들의 누적된 수로부터 알 수 있다. 다르게는, 상기 제어부(10)가 상기 모터 구동부(15)를 통해 상기 서보모터(15a)를 구동시킨 횟수에 근거하여 대상 워크의 총 회전량을 판단할 수도 있다. 이 경우에는 물론 상기 인코더(19)가 검사장치에 구비되지 않을 수도 있다.

대상 워크에 대한 총 회전량이 360도 이상이 아니면, 상기 제어부(10)는, 상기 대상 워크(30)의 현재의 위상, 즉 소정 각도 이동된 위치에 대해서 전술한 바의 레이저 빔에 의한 비드 검사 동작(S41 - S48)을 다시 수행한다.

한편, 용접 비드에 대한 폭과 중심점의 위치에 대한 검사(S47)에서 결함이 있는 것으로 확인될 때, 상기 제어부(10)는, 그 시점에 상기 디스플레이부(18)에 특별한 시각적 알림 신호가 출력되도록 하여 운용자나 작업자에게 용접 비드에 결함이 있음을 알릴 수도 있다. 그리고, 대상 워크의 현재 위상에 대해 비드에 결함이 있음을 지시하는 정보 및 그 유형( '비드폭 이상' 또는 '용접위치 어긋남' )도, 앞서 획득하여 상기 저장부(14)에 저장해 둔 고저 데이터에 연계하여 함께 저장해 둔다

도 4에 예시된 흐름도를 참조하여 지금까지 설명한, 대상 워크의 용접비드에 대한 결함 검사 방법에서는, 슬릿 빔에 의한 비드 표면상의 윤곽선에 대한 고저 데이터의 획득 시마다 해당 위치, 즉 대상 워크의 현재 위상에서의 결함 여부를 확인하였다. 하지만, 용접비드에 대한 결함 확인은 360도에 걸쳐서 각 위상마다 비드의 윤곽선에 대한 고저 데이터를 획득하는, 대상 워크에 대한 레이저 스캐닝이 종료된 후, 그 스캐닝 동안에 상기 저장부(15)에 저장해 둔 모든 위상에 대한 고저 데이터를 전술한 바와 같이 분석함으로써 각 위상에서의 비드에 대한 결함을 한꺼번에 확인하는 방식으로 검사할 수도 있다.

이러한 일괄적 데이터 분석 과정이 종료된 후, 또는 전술한 바와 같이 대상 워크의 매 위상마다 고저 데이터를 분석하여 해당 위상에서의 비드 결함 여부를 바로 확인하는 과정을 대상 워크의 전(全)위상에 대해 완료한 후(S50), 상기 제어부(10)는, 각 위상의 고저 데이터에 대해 분석된 결과를 취합하여 대상 워크(30)에 대한 최종 용접비드 검사결과로서 상기 디스플레이부(18)에 제공하게 된다(S51).

본 발명의 일 실시예에 따른 검사결과 보고에서는, 도 7에 예시된 바와 같이, 고저 데이터 세트들을 분석하여 얻게 되는 비드의 양 기준점들을 잇는 그래픽 선(65)( 이 그래픽 선은 결국 비드의 양측 경계선을 나타내는 것이 된다. )을 상기 디스플레이부(18)에 표시함으로써, 용접된 비드의 대상 워크 상단에서의 윤곽을 운용자가 그래프를 통해 시각적으로 빠르게 확인할 수 있게 할 수 있다. 비드의 양측 경계선(65)을 표시할 때, 위와 같이 선정한 비드의 각 중심점을 잇는 그래픽 선도 함께 표시할 수도 있다. 그리고, 이러한 그래픽 표시 과정에서, 대상 워크의 용접비드에 결함이 있는 것으로 확인된 경우에는, 어떤 위상이 결함 위치인 지를 나타내는 식별정보( 예를 들어, 특정 마크 또는 특정 색상 등 )를 그 위상에 해당하는 그래픽 선에 또는 그에 인접하는 위치에 부기되어 표시되게 한다. 물론, 운용자가 상기 인터페이스부(16)를 통해, 그 표시된 그래픽 선에서 임의의 지점을 지시하는 경우에는, 상기 제어부(10)는, 그 임의 지점에 해당하는 위상의 비드에서 얻은 비드폭과 중심점에 대한 수치를 상기 디스플레이부(18)의 특정 영역에 또는 별도의 팝업(pop-up) 창을 통해 표시할 수도 있다.

전술한 실시예에서는, 대상 워크의 임의 위상에서 용접비드의 윤곽선으로부터 획득한 고저 데이터로부터 비드 폭과 그 중심점을 찾기 위해, 고저 데이터의 양 끝에서 중앙쪽으로 데이터를 각각 스캔하면서 양 변곡 구간을 결정하였다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 획득된 고저 데이터에 대해서 안쪽의 데이터에서 시작하여 양 끝으로 각각 스캔하면서 양 변곡 구간을 결정할 수도 있다- 전술한 바의 '내향 스캔'과 구분하여 본 명세서에서는 이 과정을 '외향(外向) 스캔'이라 칭한다.

획득된 고저 데이터에 대한 스캔 방향은, 용접비드의 결함을 검사하게 되는 대상 워크의 형상에 따라 선정된다. 예를 들어, 용접비드가 모재의 표면에 비해서 어느 정도 명확하게 융기된 형태를 갖는 경우에는, 개별적인 데이터 값 확인은 양 끝에서 중앙측으로 진행하고, 즉 내향 스캔을 수행하고, 용접 비드의 모재 표면에서의 융기가 불분명한 형태이거나, 용접 비드가 모재표면에서 함몰된 형태를 갖는 경우, 즉, 비드 상단 높이보다 모재의 양 측 표면이 더 높은 경우 등에는 데이터 확인을 안쪽에서 양 끝으로 진행하는 외향 스캔을 수행하는 것이 바람직하다.

검사를 진행할 대상 워크에 대한 데이터 스캔 방향은, 운용자가 상기 인터페이스부(16)를 통해 상기 제어부(10)에 설정할 수도 있고, 상기 제어부(10)가, 대상 워크 상의 슬릿 빔의 윤곽선에 대해 최초로 고저 데이터를 획득하였을 때, 그 고저 데이터로부터 높낮이 모양을 파악하고, 그 파악된 모양에 근거하여 적절한 스캔 방향을 자동으로 결정할 수도 있다.

도 8은, 획득된 각 고저 데이터 세트에 대해서 외향 스캔을 수행함으로써 비드폭과 그 중심점을 결정하는 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.

이 과정을 상세히 설명하면, 상기 제어부(10)는, 획득된 고저 데이터 세트(70)에서 중앙점(70a), 즉, 그 세트에서 정 가운데 위치하는 데이터를 먼저 선정하고, 그 선정된 정중앙 데이터를 전후로( 도면에서는 좌우에 해당한다. )하여 특정 구간을 선정한다. 즉, 그 중앙 데이터(70a)를 중심으로 지정폭(70C)내에 해당하는 데이터들의 평균값, 즉 그 중앙 데이터의 전후로 기 지정된 개수(N_SECT2)의 데이터들에 대한 평균값을 구한다.

상기 제어부(10)는, 이렇게 구한 평균값을 기준 높이로 하여, 획득된 고저 데이터 세트(70)를 중앙에서 바깥측의 양 방향으로 순차적으로 각각 스캔하면서(71,72), 상기 기준 높이와 기 지정된 한계 비율 이상 차이가 나는 높이의 데이터가, 기 지정된 개수(N_TH2) 이상 연속적으로 이어지는 변곡 구간(73L,73R)을 찾는다.

양측으로의 각 스캔 과정(71,72)에서, 2개의 변곡 구간(73L,73R)이 찾아지면, 상기 제어부(10)는, 전술한 바와 같이, 현재 주어진 조건에 따라 그 각 변곡 구간에서 기준점(73Lp,73Rp)을 선정하고, 그 양 기준점 사이의 실제 거리, 즉 비드 폭(Bd_WD2)과 그 폭의 중심점(Bd_C2)을 결정하고, 또한 그 중심점의 위치값(Bd_{C_DIS2})을 구하게 된다. 이 후의 과정은 도 6을 참조로 설명한 실시예에서와 동일하다.

도 8에 따른 실시예의 설명에서, 외향 스캔을 수행함에 있어서, 그 스캔의 시작점을 데이터의 정중앙으로 하였으나, 정중앙이 아닌 안쪽 구간의 다른 데이터에서 시작할 수도 있다. 스캔의 시작점( 즉, 특정 구간으로서 선정되는 영역 )에 대해서는, 대상 워크 표면과 용접비드 간의 상대적 형상에 근거해 운용자가 적절히 상기 제어부(10)에 지정할 수 있다. 지정되는 방식으로는, 슬릿 빔의 양 단 중 어느 일 단으로부터 이격된 간격을 지정하는 수치로 주어질 수도 있고, 획득된 고저 데이터의 시작 데이터( 또는 마지막 데이터 )로부터 몇번째 후( 또는 전 )의 데이터로 지정될 수도 있다. 간격에 대한 수치로 주어지는 경우에는, 상기 제어부(10)가 앞서 설명한 분해능 정보에 근거해, 획득한 데이터 세트에서 그 지정된 간격에 해당하는 데이터를 특정하게 된다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 획득된 고저 데이터 세트에 대해서, 스캔 방향을 혼용할 수도 있다. 즉, 안쪽에서 바깥쪽으로의 방향과 끝에서 안쪽으로의 데이터 스캔 방향을 함께 적용할 수도 있다. 전술한 실시예들은, 스캔의 시작점에서 양 스캔을 서로 반대 방향으로 진행하였지만, 본 실시예에서는 양 스캔을 스캔의 각 시작점에서 동일 방향으로 진행하는 것이 된다. 도 9는, 본 실시예를 도식적으로 보여주는 도면으로서, 모재(91a,91b)의 한 쪽(91a) 상단이 경사진 면을 갖고 있고, 비드(90)가 그 경사진 면까지 걸쳐서 형성되었을 때 이러한 혼합 스캔 방식이 적용되는 것을 예시하고 있다.

이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제어부(10)는, 도 9에 예시된 바와 같은 구조의 대상 워크의 비드에 슬릿 빔을 조사하고, 그 슬릿 빔의 윤곽선에 대하여 고저 데이터 세트(92)를 획득한 후, 그 데이터 세트의 중앙 부근의 데이터를 시작점으로 하여 경사진 면 측에서 얻어진 데이터의 끝을 향하는 방향으로, 즉 안쪽에서 바깥측 방향으로 데이터 스캔하고(93), 동시에 윤곽선의 반대측에서 얻은 데이터의 끝(94)을 시작점으로 하여 안쪽으로 데이터 스캔하면서(95) 변곡 구간을 각각 결정하게 된다. 물론, 스캔이 시작되는 데이터를 중심으로 또는 기점으로 하여 일정 수의 데이터 그룹으로부터 그 평균값을 구하고 이를 각 변곡 구간을 찾는데 기준이 되는 기준 높이로 사용하게 된다.

지금까지는, 본 발명에 따른 용접비드에 대한 검사에서, 그 폭과 중심점의 위치에 있어서의 결함을 검출하는 동작에 대해 설명하였다. 하지만, 본 발명은 그러한 결함에 그치지 않고 레이저 스캔으로 획득된 고저 데이터로부터 다양한 용접비드의 결함들을 추가로 검출할 수가 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이러한 추가결함의 검출 방법에 대해 상세히 설명한다.

첫번재로, 양 모재가 정확히 조립되어 용접되었는 지를 추가로 검사할 수 있다. 이를 위해, 상기 제어부(10)는, 획득된 고저 데이터의 양 끝에서 일정 수의 데이터 그룹을 각각 지정하여 그 그룹의 평균값을 각각 구한 뒤, 그 양 평균값을 차이를, 기 설정된 높이차 정보와 비교한다. 만약, 그 평균값의 차이가 기 설정된 높이차보다 허용 오차 이상 더 크거나 더 작으면, 상기 제어부(10)는 양 모재의 조립이 불량한 채로 용접되었다고 판별하고, 이를 상기 디스플레이부(18)를 통해 적절한 방식으로 표현하여 운용자나 작업자가 알 수 있게 한다. 상기 검사장치(100)의 운용자는, 상기 높이차 정보에 대해서, 현재 검사하는 대상 워크가 정확히 조립된 것일 때의 양 모재간의 높이차를 측정하고 그 측정치와 허용 오차와 함께 상기 제어부(10)에 설정하게 된다.

한편, 상기 제어부(10)는, 추가 결함 여부에 대한 검출을, 대상 워크에 대한 임의 위상에서 고저 데이터가 획득되었을 때 수행할 수도 있고, 그 대상 워크의 전(全) 위상에 대해서 고저 데이터 세트들이 획득되었을 때 수행할 수도 있다. 이는, 이하에서 설명하는 추가결함 검출 방법에서도 마찬가지이다.

두번재로는 비드의 상단부에 용접 불량이 있는 지를 추가적으로 검사할 수 있다. 이를 위해서, 상기 제어부(10)는, 획득된 고저 데이터 세트에서, 앞서의 데이터 스캔에서 결정된 양 기준점 사이의 데이터들의 값의 변화, 즉 높이의 변화( 인접 데이터의 값과의 차이 )가 기 지정된 허용치 이상이 되는 데이터가 연속적으로 일정 개수 이상 존재하면, 비드에 용접불량 요소( 예를 들어, 크랙, 피트(pit), 크레이터(crater), blow-out 등 )가 있다고 판별하고, 상기 디스플레이부(18)를 통해 이 결함에 대한 정보를 적절한 방식으로 표현하게 된다.

지금까지 본 발명에 따른 다양한 실시예들로서 설명된, 용접 비드를 레이저빔을 이용해 그 결함여부를 검사하는 방법들은 상호 양립할 수 없는 경우가 아니라면 그 들 상호간에 적절히 선택 결합되어 함께 실시될 수 있다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

10: 제어부 11: 레이저빔 모듈
12: 촬상소자 13: CCD 인터페이스
14: 저장부 15: 모터 구동부
15a: 서보모터 16: 인터페이스부
17: 디스플레이 구동부 18: 디스플레이부
19: 인코더 21,90: 용접 비드
30: 대상 워크 60,70: 획득된 고저 데이터
101: 검치대

Claims

용접된 물체의 용접 비드(bead)를 검사하는 장치에 있어서,
상기 물체에 형성된 용접 비드의 표면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 상기 비드를 가로지르는 빔의 윤곽선이 형성되게 하는 레이저빔 모듈과,
상기 형성된 빔의 윤곽선에 대하여 그 높낮이를 나타내는 고저(高低) 데이터를 획득하고, 그 획득된 고저 데이터를 분석하여 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하는 제어부를 포함하여 구성되되,
상기 제어부는, 상기 고저 데이터에 대해서 특정 구간을 지정하여 그 특정 구간의 데이터들의 평균값으로써 기준 높이를 설정하고, 상기 특정 구간에서 멀어지는 양(兩) 방향으로 상기 고저 데이터를 순차적으로 확인하면서 상기 기준 높이와 일정 이상 차이가 나는 값을 갖는 데이터가 기 지정된 개수 이상 연속되는 특이 구간을 양 확인 방향에서 각각 찾은 후, 상기 양 특이 구간의 각각에 대하여 해당 특이 구간에 속하는 임의 데이터를 기준점 데이터로 지정하고, 그 지정된 양 기준점 데이터 사이에 있는 고저 데이터의 수에 근거하여 상기 비드의 폭을 결정하며, 그 결정된 폭을 기 설정된 제한치와 비교함으로써 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하도록 구성되고,
또한, 상기 제어부는, 상기 획득된 고저 데이터의 양 끝에서 일정 개수의 연속된 데이터의 그룹을 상기 특정 구간으로 각각 지정하고, 그 특정 구간에서 시작하여 상기 고저 데이터의 중앙 쪽으로 데이터 값을 순차적으로 확인하면서 상기 특이 구간을 찾도록 구성된 것인 장치.
삭제
용접된 물체의 용접 비드(bead)를 검사하는 장치에 있어서,
상기 물체에 형성된 용접 비드의 표면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 상기 비드를 가로지르는 빔의 윤곽선이 형성되게 하는 레이저빔 모듈과,
상기 형성된 빔의 윤곽선에 대하여 그 높낮이를 나타내는 고저(高低) 데이터를 획득하고, 그 획득된 고저 데이터를 분석하여 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하는 제어부를 포함하여 구성되되,
상기 제어부는, 상기 고저 데이터에 대해서 특정 구간을 지정하여 그 특정 구간의 데이터들의 평균값으로써 기준 높이를 설정하고, 상기 특정 구간에서 멀어지는 양(兩) 방향으로 상기 고저 데이터를 순차적으로 확인하면서 상기 기준 높이와 일정 이상 차이가 나는 값을 갖는 데이터가 기 지정된 개수 이상 연속되는 특이 구간을 양 확인 방향에서 각각 찾은 후, 상기 양 특이 구간의 각각에 대하여 해당 특이 구간에 속하는 임의 데이터를 기준점 데이터로 지정하고, 그 지정된 양 기준점 데이터 사이에 있는 고저 데이터의 수에 근거하여 상기 비드의 폭을 결정하며, 그 결정된 폭을 기 설정된 제한치와 비교함으로써 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하도록 구성되고,
또한, 상기 제어부는, 상기 획득된 고저 데이터의 끝에 위치하는 데이터에서 기 지정된 개수 만큼 떨어져서 위치하는 일정 개수의 연속된 데이터의 그룹을 상기 특정 구간으로 지정하고, 그 특정 구간에서 시작하여 상기 고저 데이터의 끝 쪽으로 데이터 값을 순차적으로 확인하면서 상기 특이 구간을 찾는 외향 스캔을 수행하도록 구성된 것인 장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 비드의 상단이 상기 물체의 표면보다 더 낮은 높이에 형성된 경우에 상기 외향 스캔을 수행하도록 구성된 것인 장치.
용접된 물체의 용접 비드(bead)를 검사하는 장치에 있어서,
상기 물체에 형성된 용접 비드의 표면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 상기 비드를 가로지르는 빔의 윤곽선이 형성되게 하는 레이저빔 모듈과,
상기 형성된 빔의 윤곽선에 대하여 그 높낮이를 나타내는 고저(高低) 데이터를 획득하고, 그 획득된 고저 데이터를 분석하여 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하는 제어부를 포함하여 구성되되,
상기 제어부는, 상기 고저 데이터에 대해서 특정 구간을 지정하여 그 특정 구간의 데이터들의 평균값으로써 기준 높이를 설정하고, 상기 특정 구간에서 멀어지는 양(兩) 방향으로 상기 고저 데이터를 순차적으로 확인하면서 상기 기준 높이와 일정 이상 차이가 나는 값을 갖는 데이터가 기 지정된 개수 이상 연속되는 특이 구간을 양 확인 방향에서 각각 찾은 후, 상기 양 특이 구간의 각각에 대하여 해당 특이 구간에 속하는 임의 데이터를 기준점 데이터로 지정하고, 그 지정된 양 기준점 데이터 사이에 있는 고저 데이터의 수에 근거하여 상기 비드의 폭을 결정하며, 그 결정된 폭을 기 설정된 제한치와 비교함으로써 상기 비드에 대한 결함 여부를 판별하도록 구성되고,
또한, 상기 제어부는, 상기 획득된 고저 데이터의 끝에서 연속되는 일정 개수의 데이터의 그룹과, 상기 고저 데이터의 끝에서 기 지정된 개수 만큼 떨어져서 위치하는 일정 개수의 연속된 데이터의 그룹을 각각 상기 특정 구간으로 지정하고, 그 특정 구간에서 각각 시작하여 서로 동일 방향으로 상기 고저 데이터의 값들을 순차적으로 확인하면서 상기 특이 구간을 찾도록 구성된 것인 장치.
제 1항, 제 3항 또는 제 5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 특이 구간내에서 최대값, 최소값, 또는 중간값이 되는 임의 데이터를, 또는 상기 특이 구간의 경계에 위치하는 임의 데이터를 상기 기준점 데이터로 지정하도록 구성된 것인 장치.
제 1항, 제 3항 또는 제 5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 지정된 양 기준점 데이터사이의 중심점 데이터를 결정하고, 기 설정된 위치 정보와 상기 결정된 중심점 데이터에 해당하는 비드 상의 위치와의 차이에 근거하여, 상기 비드의 용접위치에서의 결함을 검출하도록 더 구성된 것인 장치.
제 1항, 제 3항 또는 제 5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 고저 데이터의 양 끝에서 일정 개수의 연속된 데이터의 그룹의 평균값을 각각 구한 뒤, 그 평균값의 차(差)가 기 지정된 기준치와 일정 이상 차이가 나는 지를 검출하도록 더 구성된 것인 장치.
제 1항, 제 3항 또는 제 5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 양 기준점 데이터 사이의 데이터들에 대하여 인접 데이터와의 값의 변화를 확인하고, 그 변화의 폭이 기 지정된 허용치 이상인 지에 근거하여, 상기 비드의 용접결함 요소를 검출하도록 더 구성된 것인 장치.
제 1항, 제 3항 또는 제 5항에 있어서,
상기 기 지정된 개수는, 설정된 최소 간격에 근거하여 결정된 개수이고, 상기 최소 간격은 상기 비드의 형상에 따라 가변적으로 설정되는 것인 장치.
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