KR102114359B1 - 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템은, 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생하고 레이저 출력을 조정하는 레이저 발생부; 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계면에 조사하는 스캐너; 상기 레이저 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool을 포함하는 용접부위를 촬영하는 고속 열화상 카메라; 상기 촬영된 영상에 N*N 블록을 할당하고, 상기 각각의 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화를 검출하는 온도변화 검출부; 상기 온도변화 검출부에서 검출된 상기 각각 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화와 기준값을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 각각의 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화를 기준값과 비교하여 상기 N*N 블록중 일정부분 이상이 나타내는 상태를 레이저 용접의 품질로써 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러;를 포함한다.

Description

고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템 및 그 방법{A laser welding quality monitoring system and its method by using high speed thermal image camera}
본 발명은 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 레이저 용접이 이루어지고 있는 동안 고속 적외선 열화상 카메라로 촬영되는 이미지로부터 시간의 경과에 따른 용접부위의 온도변화를 검출하고, 온도변화 기준값과 비교하여 그 결과에 따라 레이저 용접의 품질을 평가하는 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
레이저 용접시 레이저 용접 모니터링 시스템 및 그 방법관련 다수의 선행특허가 존재한다.
대한민국 등록특허 10-1600604호는 용접이 이루어진 용접부를 포함하는 모재에 열이 발생하도록 기 설정된 가진 주파수를 이용하여 가진하는 가진부와, 용접부를 포함하는 열화상을 촬영하는 카메라부와, 상기 열화상에서 용접부에 대한 온도 프로파일을 도출하며, 추출된 온도 프로파일에서 온도 분포의 균일도가 미리 설정된 범위 내에 있는지 여부에 따라 상기 용접의 불량 여부를 판별하는 제어부를 포함하여 게시하고 있다.
대한민국 등록특허 10-1409214호는 레이저 용접시 반사되는 반사광을 적외선 및 자외선 신호로 분리 획득하여 각 신호로부터 레이저의 파워, 입열량, 키홀의 생성 및 용입정도 등에 관한 용접상태를 분석하고, 재료에 가공가스를 효과적으로 분사하여 용접가공의 품질을 향상시킬 수 있는 실시간 레이저 용접 모니터링 시스템 및 레이저 미세용접 가공장치를 게시하고 있다.
그러나 위의 선행특허에서는 고속 적외선 열화상 카메라로 촬영되는 이미지로부터 시간의 경과에 따른 용접부위의 온도변화를 검출하고, 온도변화 기준값과 비교하여 그 결과에 따라 레이저 용접의 품질을 모니터링하는 구성은 게시하지 못한다.
대한민국 등록특허 10-1600604호 대한민국 등록특허 10-1409214호
본 발명은 레이저 용접시에 열화상 카메라로 촬영되는 용접부위의 열화상으로부터 용접이 진행되는 시간동안의 온도변화를 검출하여 레이저 용접 품질을 모니터링하는 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템은, 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생하고 레이저 출력을 조정하는 레이저 발생부; 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계면에 조사하는 스캐너; 상기 레이저 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool의 중심부분을 포함하는 용접부위를 촬영하는 고속 열화상 카메라; 상기 촬영된 영상에 N*N 블록을 할당하고, 상기 각각의 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화를 검출하는 온도변화 검출부; 상기 온도변화 검출부에서 검출된 상기 각각 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화와 기준값을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 각각의 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화를 기준값과 비교하여 상기 N*N 블록중 일정부분 이상이 나타내는 상태를 레이저 용접의 품질로써 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러;를 포함한다.
또한, 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 방법은, 고속 열화상 카메라로부터 key hole 및 melt pool의 중심부분을 포함하는 용접부위의 촬영된 영상을 입력하는 제1 단계; 상기 촬영된 영상에 N*N 블록을 할당하고, 상기 각각의 블록으로부터 시간의 경과에 따른 온도변화를 검출하는 제2 단계; 상기 할당된 N*N 블록의 각각의 블록에서 검출된 시간의 경과에 따른 온도변화와 메모리에 저장된 상기 온도변화의 기준값을 비교하는 제3 단계; 및 상기 비교결과에 따라, 상기 메모리에 저장된 상기 각 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화를 기준값과 비교하여 상기 N*N 블록중 일정부분 이상이 나타내는 상태를 레이저 용접의 품질로서 출력하는 제4 단계; 를 포함한다.
본 발명은 레이저 용접시에 열화상 카메라로 촬영되는 용접부위의 열화상으로부터 용접이 진행되는 시간동안의 온도변화를 검출하여 레이저 용접 품질을 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명은 레이저 용접이 진행되는 동안, 상기 열화상 카메라가 적어도 초당 1,000프레임 이상의 속도로 촬영한 영상으로부터 key hole 및 melt pool을 포함하는 용접부위의 온도변화를 검출하여 key hole 및 melt pool에서의 용접의 품질을 상세하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 레이저 용접이 진행되는 동안, 상기 열화상 카메라가 적어도 초당 1,000프레임 이상의 속도로 촬영한 영상으로부터 key hole 및 melt pool을 포함하는 N*N 블록의 각각의 블록에서의 온도변화를 검출하여 레이저 용접 품질을 파악할 수 있어서 각각의 블록에서의 위치에 따른 용접 불량 여부를 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 고속 열화상 카메라에서 출력되는 key hole과 melt pool을 포함하는 N*N 블록의 온도를 보여주는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, key hole과 melt pool이 위치한 적어도 하나의 블록에서 시간의 경과에 따른 온도변화와 그 기준값을 보여주는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, key hole과 melt pool이 위치한 적어도 하나의 블록에서 시간의 경과에 따른 온도변화로써 용접 불량에 해당하는 하나의 유형을 보여주는 도면이다.
도 3c는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, key hole과 melt pool이 위치한 적어도 하나의 블록에서 시간의 경과에 따른 온도변화로써 용접 불량에 해당하는 다른 유형을 보여주는 도면이다.
도 4은 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 방법의 일 실시례를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 고속 열화상 레이저 품질 모니터링 시스템의 일 실시례를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템(100)의 일 실시례는, 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생하고 레이저 출력을 조정하는 레이저 발생부(110); 상기 레이저 발생부(110)에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계면에 조사하는 스캐너(130); 상기 레이저 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool을 포함하는 용접부위를 촬영하는 고속 열화상 카메라(160); 상기 촬영된 영상에 N*N 블록을 할당하고, 상기 각각의 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화를 검출하는 온도변화 검출부(170); 상기 온도변화 검출부(170)에서 검출된 상기 각각 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화와 기준값을 저장하는 메모리(180); 및 상기 메모리(180)에 저장된 각각의 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화를 기준값과 비교하여 상기 N*N 블록중 일정부분 이상이 나타내는 상태를 레이저 용접의 품질로써 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러(190); 를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 고속 열화상 카메라(160)는 상기 용접부위를 적어도 초당 1,000프레임의 속도로 영상을 촬영하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 온도변화 검출부(170)는 적어도 초당 1,000프레임의 상기 N*N 블록(260)의 각 블록(210)의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화를 검출하는 것을 특징으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템(100)의 일 실시례는 상기 레이저 발생부(110)에서 발생된 레이저를 상기 스캐너(130)로 전달하는 제1 미러(120)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스캐너(130)는 제2 미러(132) 및 상기 제2 미러(132)의 동작을 조절하는 모터(131)를 포함한다.
상기 모터(131)에 의해 상기 제2 미러(132)가 금속(140)으로 조사하는 레이저 빔의 각도가 전후좌우로 조절된다.
즉, 상기 레이저 발생부(110)에게 발생된 레이저는 제1 미러(120) 및 상기 제2 미러(132)를 거쳐서 입사 레이저 경로(191)를 따라서 다수의 금속(140)의 경계면을 포함하는 부분에 조사된다.
그리고, 상기 다수의 금속(140)에서 반사되는 레이저는 상기 제2 미러(132) 및 제3 미러(150)를 거쳐서 반사 레이저 경로(192)를 따라서 상기 고속 열화상 카메라(160)로 입력된다.
도 2는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 고속 열화상 카메라에서 출력되는 key hole과 melt pool을 포함하는 N*N 블록의 온도를 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고속 열화상 카메라(160)에서 출력되는 영상은 key hole(221)과 melt pool의 중심부분(241)을 포함하는 N*N 블록(260)과 melt pool 주변부분을 포함하는 영역의 온도를 보여준다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어, N*N 블록(260)은 상기 key hole(221)과 상기 melt pool의 중심부분(241)을 포함하며 10*10 블록으로 구성된다. 상기 10*10 블록중에서 상기 key hole(221)은 6*6 블록을 포함하고, 상기 melt pool의 중심부분(241)은 4*4 블록을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 상기 key hole(221)에 해당하는 6*6 블록의 온도가 가장 높고, 상기 melt pool의 중심부분(241)에 해당하는 4*4 블록은 key hole(221)보다 낮고 melt pool중에서는 온도가 가장 높은 부분이다. 즉 key hole(221)로부터 melt pool주변부분으로 갈수록 온도는 낮아지는 것을 볼 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 블록(210)은 상기 key hole(221)에 해당하는 T45블록(220), T34블록(230), 상기 melt pool의 중심부분(241)에 해당하는 T22블록(240), 상기 melt pool주변의 T01블록(250)을 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템(100)은 디스플레이 장치(193)를 더 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(190)는, 상기 온도변화 검출부(170)에서 검출되는 N*N 블록(260)중 상기 key hole(221)과 상기 melt pool의 중심부분(241)에 속하는 블록중 80%이상의 블록의 기간의 경과에 따른 온도변화가 상기 기준값의 범위인 경우, 상기 디스플레이 장치(193)에 용접 양호를 출력할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(190)는, 상기 온도변화 검출부(170)에서 검출되는 N*N 블록(260)중 상기 key hole(221)에 속하는 블록중 90%이상의 블록의 기간의 경과에 따른 온도변화가 상기 기준값의 범위인 경우, 상기 디스플레이 장치(193)에 용접 양호를 출력할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(190)는, 상기 온도변화 검출부(170)에서 검출되는 N*N 블록(260)중 기준값을 벗어난 블록이 20%를 넘거나 용접 불량이 발생하는 경우, 상기 디스플레이 장치(193)에 상기 기준값을 벗어난 블록의 위치 또는 용접 불량이 발생한 블록의 위치를 표시하도록 제어할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 온도변화 검출부(170)가 상기 고속 열화상 카메라(160)로 촬영된 영상에 N*N 블록(260)을 할당하고, 상기 각각의 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화를 검출하여 상기 메모리(180)에 저장하기 때문에, 상기 용접 양호 또는 용접 불량을 판단하기 위한 N*N 블록(260)내에서의 기준값을 변경하는 것은 가능하다.
예를 들어, 상기 N*N 블록(260)내에서 95%이상의 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화가 상기 기준값내에 있는 경우에 용접 양호로 변경하거나, 30%를 넘는 블록이 기준값을 벗어나는 온도변화를 가진 경우에 용접 불량으로 변경하는 것도 가능하다.
일 실시례로서, 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템(100)은 용접 품질 입력부(194)를 더 포함하고, 상기 용접 품질 입력부(194)는 용접 양호 또는 용접 불량중 하나를 선택하여 입력할 수 있다.
일 실시례로서, 상기 용접 품질 입력부(194)는 용접 양호 또는 용접 불량을 표시하기 위해 N*N 블록(260)내에서의 블록의 위치 정보와 비율을 조정하는 것도 가능하다.
도 3a은 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, key hole과 melt pool이 위치한 적어도 하나의 블록에서 시간의 경과에 따른 온도변화와 그 기준값을 보여주는 도면이다.
일 실시례로서, 상기 온도변화 검출부(170)는 상기 6*6 블록의 key hole(221) 및 4*4 블록의 melt pool의 중심부분(241)을 포함하는 용접부위의 N*N 블록(260)의 각각의 블록에서의 시간에 경과에 따른 온도변화를 검출한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 각각의 블록에서의 시간에 경과에 따른 온도변화는 상기 레이저 발생부(110)에서 레이저를 정상적으로 발생시키는 경우 사다리꼴 형태로 나타난다. 상기 온도변화는 기준값을 가지며, 그 기준값은 최대값과 최소값을 포함한다.
일 실시례로서, 도 3a는 key hole(221)에 해당하는 T34블록(320), T45블록(330, 340, 350), melt pool에 해당하는 T22블록(310)의 시간에 따른 온도변화를 표시한다. T45블록의 시간에 따른 온도변화는 최대값을 벗어난 경우(340), 최대값과 최소값 사이인 경우(330), 최소값보다 낮은 경우(350)를 보여준다. T34블록(320)과 T22블록(310)의 시간에 대한 온도변화는 최대값과 최소값 사이에 경우를 보여준다.
상기 온도변화 검출부(170)에서 검출된 key hole(221)과 melt pool의 중심부분(241)이 위치한 N*N 블록(260)의 각각의 블록에서의 시간에 따른 온도변화와 그 기준값은 상기 메모리(180)에 저장된다.
상기 레이저 용접기 컨트롤러(190)는 상기 메모리(180)에 저장된 상기 온도변화 검출부(170)에서 검출되는 N*N 블록(260)의 각각의 블록에서의 시간의 경과에 따른 온도변화와 상기 시간의 경과에 따른 온도변화의 기준값을 비교한다.
일 실시례로서, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(190)는, 상기 온도변화 검출부(170)에서 검출한 N*N 블록(260)의 각각의 블록에서의 시간의 경과에 따른 온도변화가 상기 시간의 경과에 따른 온도변화의 최소값보다 낮을 경우 용접 불량을 출력한다.
일 실시례로서, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(190)는, 상기 온도변화 검출부(170)에서 검출한 N*N 블록(260)의 각각의 블록에서의 시간의 경과에 따른 온도변화가 상기 시간의 경과에 따른 온도변화의 최대값보다 높을 경우에도 용접 불량을 출력한다.
한편, 레이저 용접시 발생할 수 있는 결합은, 예를 들어, 스패터(spatter), lack of fusion, 블로우 홀 등을 포함할 수 있다. 레이저 용접시에 이러한 결함의 발생을 억제하기 위해 보호가스를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 보호가스가 불량할 경우, 상기와 같은 결함을 완전하게 막기는 어렵다. 따라서 그런 결함은 상기 각각의 블록에서의 시간에 따른 온도변화에 영향을 줄 수 있다.
도 3b는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, key hole과 melt pool이 위치한 적어도 하나의 블록에서 시간의 경과에 따른 온도변화로써 용접 불량에 해당하는 유형을 보여주는 도면이다.
일 실시례로서, 스패터(spatter)가 발생하는 경우이다. 스패터(spatter)은 용접할 때에 용융금속의 소립자가 날려서 재료에 부착된 것으로서, 스패터가 모재에 붙으면 표면이 지저분해져서 가공 및 도장이 오려우며, 설비 작동에 악영향을 줄 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 스패터(spatter)가 있는 경우에 온도파형은 중간에 상단으로 틔는 현상이 발생한다. 따라서 스패터가 발생할 경우, 그 블록은 용접 불량이 생겼다고 할 수 있다.
도 3c는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, key hole과 melt pool이 위치한 적어도 하나의 블록에서 시간의 경과에 따른 온도변화로써 용접 불량에 해당하는 다른 유형을 보여주는 도면이다.
용접 불량의 다른 실시례로서, lack of fusion을 들 수 있다. lack of fusion은 용접할 때에 용융금속용접 이음내의 금속의 일부분이 완전히 녹지 않아 용접쇳물이 불충분하게 채워지게 되어 발생하는 불연속 결함이다.
도 3c에 도시된 바와 같이, lack of fusion이 발생한 경우, 온도파형은 중간에 하단으로 틔는 현상이 발생한다.
이와 같이, 레이저 용접시 시간에 경과에 따른 온도변화를 측정할 경우, 스패터(spatter), lack of fusion 등을 포함하는 용접 불량을 검출할 수 있다.
즉, 상기 메모리(170)에 상기 N*N 블록(260)중 각각의 블록의 위치정보와 시간의 경과에 따른 온도변화 및 그 기준값이 저장되어 있기 때문에, 용접 양호 또는 용접 불량 블록의 비율을 조정하는 것은 100개의 N*N 블록(260)중에서 상기 온도변화의 기준값을 조정하는 것이다.
예를 들어, N*N 블록(260)중에서 90개의 블록이 기준값내의 온도변화를 가지고 있고, 10개의 블록이 기준값을 벗어나거나, 도 3b, 도 3c와 같은 용접 불량의 온도변화를 가지는 경우, 상기 용접 품질 입력부(194)에서 용접 양호 조건으로서 상기 N*N 블록(260)중에서 95%의 블록으로 입력하면 이것은 물리적으로 불가능하다.
그러나, 예를 들어, N*N 블록(260)중에서 95개의 블록이 기준값내의 온도변화를 가지고 있고, 5개의 블록이 기준값을 벗어나거나, 도 3b, 도 3c와 같은 용접 불량의 온도변화를 가지는 경우, 상기 용접 품질 입력부(194)에서 용접 양호 조건으로서 상기 N*N 블록(260)중에서 90%의 블록으로 입력하면 이것은 가능하다.
이 경우, 용접 품질 입력부(194)에서 용접 양호 및 용접 양호의 비율을 90%로 입력하면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(190)는 상기 메모리(170)에 저장된 각 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화값 중에서 5개를 제외시킬 수 있는 기준값으로 그 범위를 조정한다.
그리고, 예를 들어, N*N 블록(260)중에서 60개의 블록이 기준값내의 온도변화를 가지고 있고, 40개의 블록이 기준값을 벗어나거나, 도 3b, 도 3c와 같은 용접 불량의 온도변화를 가지는 경우, 상기 용접 품질 입력부(194)에서 용접 불량 조건으로서 상기 N*N 블록(260)중에서 30%의 블록으로 입력하면 이것은 물리적으로 불가능하다.
그러나, 예를 들어, N*N 블록(260)중에서 80개의 블록이 기준값내의 온도변화를 가지고 있고, 20개의 블록이 기준값을 벗어나거나, 도 3b, 도 3c와 같은 용접 불량의 온도변화를 가지는 경우, 상기 용접 품질 입력부(194)에서 용접 불량 조건으로서 상기 N*N 블록(260)중에서 30%의 블록으로 입력하면 이것은 가능하다.
이 경우, 용접 품질 입력부(194)에서 용접 양호 및 용접 양호의 비율을 30%로 입력하면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(190)는 상기 메모리(170)에 저장된 각 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화값 중에서 10개를 제외시킬 수 있는 기준값으로 그 범위를 조정한다.
도 4는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 방법의 일 실시례를 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 방법의 일 실시례는, 고속 열화상 카메라(160)로부터 key hole(221) 및 melt pool의 중심부분(241)을 포함하는 용접부위의 촬영된 영상을 입력하는 제1 단계(S400); 상기 촬영된 영상에 N*N 블록(260)을 할당하고, 상기 각각의 블록으로부터 시간의 경과에 따른 온도변화를 검출하는 제2 단계(S410); 상기 할당된 N*N 블록(260)의 각각의 블록에서 검출된 시간의 경과에 따른 온도변화와 메모리(180)에 저장된 상기 온도변화의 기준값을 비교하는 제3 단계(S420); 및 상기 비교결과에 따라, 상기 메모리(180)에 저장된 상기 각 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화를 기준값과 비교하여 상기 N*N 블록(260)중 일정부분 이상이 나타내는 상태를 용접 품질로서 출력하는 제4 단계(S430); 를 포함한다.
일 실시례로서, 상기 제4 단계는, 상기 N*N 블록(260)중 key hole(221) 및 melt pool의 중심부분(241)에 해당하는 블록중 80%이상의 시간의 경과에 따른 온도변화가 기준값내에 있을 경우 용접 양호를 출력하는 제5 단계; 를 포함한다.
일 실시례로서, 상기 제4 단계는, 상기 N*N 블록(260)중 key hole(221)에 속하는 블록중 90%이상의 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화가 상기 기준값의 범위인 경우 용접 양호를 출력하는 제5 단계; 를 포함한다.
일 실시례로서, 상기 제4 단계는, 상기 N*N블록(260) 중 key hole(221) 및 melt pool의 중심부분(241)에 해당하는 블록중 기준값을 벗어난 블록이 20%를 넘거나 용접 불량이 발생하는 경우 용접 불량을 출력하는 제6 단계; 를 포함한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 고속 열화상 레이저 출력 조절 시스템
110: 레이저 발생부 120: 제1 미러
130: 스캐너 131: 모터
132: 제2 미러 140: 용접물
150: 제3 미러 160: 고속 열화상 카메라
170: 온도변화 검출부 180: 메모리
190: 레이저 용접기 컨트롤러 191: 입사 레이저 경로
192: 반사 레이저 경로 193: 디스플레이 장치
194: 용접 품질 입력부 210: 용접부위를 포함하는 블록
220: T45블록 221: key hole
230: T34블록 240: T22블록
241: melt pool 250: T01블록
260: N*N 블록 310: T22블록의 용접중 온도변화 320: T34블록의 용접중 온도변화 330: T45(1)블록의 용접중 온도변화 340: T45(2)블록의 용접중 온도변화 350: T45(3)블록의 용접중 온도변화

Claims (10)

  1. 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생하고 레이저 출력을 조정하는 레이저 발생부;
    상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계면에 조사하는 스캐너;
    상기 레이저 용접시 발생하는 key hole 및 melt pool의 중심부분을 포함하는 용접부위를 촬영하는 고속 열화상 카메라;
    상기 촬영된 영상에 N*N 블록을 할당하고, 상기 각각의 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화를 검출하는 온도변화 검출부;
    상기 온도변화 검출부에서 검출된 상기 각각 블록의 위치정보 및 시간의 경과에 따른 온도변화와 기준값을 저장하는 메모리;
    상기 기준값은, 사다리꼴 형태를 가지고, 상기 사다리꼴 형태의 중간의 평평한 부분은 최대값 또는 최소값을 가질 수 있으며, 상기 최대값과 최소값은 변경 가능하고,
    용접양호 또는 용접불량의 비율을 조정하는 용접 품질 입력부;
    상기 비율이 조정되면, 상기 기준값의 최대값과 최소값을 변경하여 상기 조정된 기준값의 최대값과 최소값을 벗어난 블록의 위치 또는 상기 메모리에 저장된 시간의 경과에 따른 온도변화를 가지는 온도파형에서 중간에 틔는 현상이 발생하는 블록의 위치를 표시하는 디스플레이 장치; 및
    상기 메모리에 저장된 각각의 블록의 시간의 경과에 따른 온도변화를 상기 조정된 기준값과 비교하여 상기 조정된 비율을 레이저 용접의 품질로써 출력하는 레이저 용접기 컨트롤러;를 포함하는 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준값의 최대값은 상기 레이저 용접시 key hole의 중심부에서 발생하는 것을 특징으로 하는 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준값의 최소값은 상기 레이저 용접시 melt pool의 가장자리부분에서 발생하는 것을 특징으로 하는 고속 열화상 레이저 용접 품질 모니터링 시스템.
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