KR102304925B1 - A laser welding monitoring system and its method by using high speed infrared thermal image camera - Google Patents

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Abstract

본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템은, 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계선에 조사하는 스캐너; 상기 스캐너로부터 상기 다수의 금속의 경계선에 조사되는 레이저 빔에 의해 발생하는 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 촬영하는 고속 열화상 카메라; 상기 고속 열화상 카메라로 촬영된 영상에서 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분까지 일직선으로 연결하는 제1 용접선을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 제1 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 상기 스캐너를 제어하는 레이저 용접기 컨트롤러를 포함한다.The high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention comprises: a laser generating unit for generating a laser to weld a plurality of metals; a scanner that receives the laser generated by the laser generator and generates a laser beam and irradiates the laser beam on the boundary line of the plurality of metals; a high-speed thermal imaging camera for photographing a key hole generated by a laser beam irradiated to the boundary line of the plurality of metals from the scanner, a melt pool, and a low-temperature portion outside the melt pool; a memory for storing a first welding line connected in a straight line from the center of the key hole to a low-temperature part outside the melt pool in the image taken by the high-speed thermal imaging camera; and a laser welding machine controller controlling the scanner to scan a laser beam according to the first welding line stored in the memory.

Description

고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템 및 방법{A laser welding monitoring system and its method by using high speed infrared thermal image camera}A laser welding monitoring system and its method by using high speed infrared thermal image camera

본 발명은 레이저 용접 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser welding monitoring system and method.

적외선 열화상 카메라로 촬영되는 이미지로 용접 상태를 모니터링하는 선행특허는 존재하지만, 용접되는 다수의 금속의 경계면을 트래킹하는 구성은 게시하지 않는다.There is a prior patent for monitoring the welding state with an image taken by an infrared thermal imaging camera, but the configuration for tracking the interface of a plurality of metals to be welded is not published.

본 발명은 레이저 용접시에 열화상 카메라로 촬영되고 있는 용접중인 다수의 금속의 경계면을 추적하는 레이저 용접 모니터링 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a laser welding monitoring system and method for tracking the interface of a plurality of metals being welded while being photographed by a thermal imaging camera during laser welding.

맞대기 용접을 위한 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템은, 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계선에 조사하는 스캐너; 상기 스캐너로부터 상기 다수의 금속의 경계선에 조사되는 레이저 빔에 의해 발생하는 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 촬영하는 고속 열화상 카메라; 상기 고속 열화상 카메라로 촬영된 영상에서 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분까지 일직선으로 연결하는 제1 용접선을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 제1 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 상기 스캐너를 제어하는 레이저 용접기 컨트롤러를 포함한다.The high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention for butt welding includes: a laser generating unit for generating a laser to weld a plurality of metals; a scanner that receives the laser generated by the laser generator and generates a laser beam and irradiates the laser beam on the boundary line of the plurality of metals; a high-speed thermal imaging camera for photographing a key hole generated by a laser beam irradiated to the boundary line of the plurality of metals from the scanner, a melt pool, and a low-temperature portion outside the melt pool; a memory for storing a first welding line connected in a straight line from the center of the key hole to a low-temperature part outside the melt pool in the image taken by the high-speed thermal imaging camera; and a laser welding machine controller controlling the scanner to scan a laser beam according to the first welding line stored in the memory.

또한, 필렛 용접을 위한 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템은, 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계선에서 일정한 간격으로 이격하여 주사하는 스캐너; 상기 스캐너로부터 상기 다수의 금속의 경계선에서 상기 일정한 간격으로 이격하여 주사되는 레이저 빔에 의해 발생하는 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 촬영하는 고속 열화상 카메라; 상기 고속 열화상 카메라로 촬영된 영상에서, 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분에서 일정한 간격으로 이격된 위치까지 일직선으로 연결하는, 제2 용접선을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 제2 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 상기 스캐너를 제어하는 레이저 용접기 컨트롤러를 포함한다.In addition, the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention for fillet welding, a laser generator for generating a laser to weld a plurality of metals; a scanner that receives the laser generated by the laser generator to make a laser beam and scans the laser beam at regular intervals from the boundary line of the plurality of metals; a high-speed thermal imaging camera for photographing a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool generated by a laser beam that is scanned spaced apart from the scanner at the boundary of the plurality of metals at regular intervals; In the image taken by the high-speed thermal imaging camera, a memory for storing a second welding line, which is connected in a straight line from the center of the key hole to a location spaced at regular intervals from the low-temperature part outside the melt pool; and a laser welding machine controller controlling the scanner to scan a laser beam according to the second welding line stored in the memory.

또한, 맞대기 용접을 위한 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 방법은, 고속 열화상 카메라로부터 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분의 영상을 입력하는 단계; 상기 입력되는 영상에서 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분의 일측 가장자리까지 일직선으로 연결하는 제1 용접선을 메모리에 저장하는 단계; 상기 메모리에 저장된 상기 제1 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 스캐너를 제어하는 단계; 및 용접이 완료될 때까지 상기 단계를 순서대로 반복하는 단계를 포함한다.In addition, the high-speed thermal imaging laser welding monitoring method of the present invention for butt welding comprises: inputting an image of a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool from a high-speed thermal imaging camera; Storing in a memory a first welding line that is connected in a straight line from the center of the key hole to one edge of the low temperature part outside the melt pool in the input image; controlling a scanner to scan a laser beam according to the first weld line stored in the memory; and repeating the steps in sequence until the welding is completed.

또한, 필렛 용접을 위한 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 방법은, 고속 열화상 카메라로부터 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분의 영상을 입력하는 단계; 상기 입력되는 영상에서, 상기 key hole의 중심으로부터 melt pool 외부의 저온부분에서 일정한 간격으로 이격된 위치까지 일직선으로 연결하는, 제2 용접선을 메모리에 저장하는 단계; 상기 메모리에 저장된 상기 제2 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 스캐너를 제어하는 단계; 및 용접이 완료될 때까지 상기 단계를 순서대로 반복하는 단계를 포함한다.In addition, the high-speed thermal imaging laser welding monitoring method of the present invention for fillet welding comprises the steps of: inputting an image of a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool from a high-speed thermal imaging camera; Storing a second welding line in a memory, connecting in a straight line from the center of the key hole to a location spaced at regular intervals from a low temperature part outside the melt pool in the input image; controlling the scanner to scan the laser beam according to the second weld line stored in the memory; and repeating the steps in sequence until the welding is completed.

본 발명의 레이저 용접 모니터링 시스템 및 그 방법은, 레이저 용접시에 열화상 카메라로 촬영되고 있는 용접부위를 N*N개의 블록으로 나누고, 상기 N*N개의 블록의 각각의 온도를 검출하여 melt pool 외부의 저온부분을 추출하며, key hole의 중심을 상기 추출된 melt pool 외부의 저온부분을 이용하여 트래킹하게 하므로써 용접 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The laser welding monitoring system and method of the present invention divide the welding site being photographed with a thermal imaging camera during laser welding into N * N blocks, and detect the temperature of each of the N * N blocks outside the melt pool Extracting the low-temperature part of the , and tracking the center of the key hole using the extracted low-temperature part outside the melt pool, there is an effect that can improve the welding quality.

또한, 본 발명의 레이저 용접 모니터링 시스템 및 그 방법은, 레이저 용접시에 열화상 카메라로 촬영되고 있는 용접부위를 N*N개의 블록으로 나누고, 상기 N*N개의 블록에 의해 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pole의 일측 가장자리까지를 하나의 단위로 하여 melt pool 외부의 저온부분을 연속적 추출하여 key hole을 트래킹할 수 있는 효과가 있다.In addition, the laser welding monitoring system and method of the present invention divide the welding site being photographed with a thermal imaging camera during laser welding into N*N blocks, and use the N*N blocks from the center of the key hole. There is an effect that the key hole can be tracked by continuously extracting the low temperature part outside the melt pool by using up to one edge of the melt pole as a unit.

또한, 본 발명의 레이저 용접 모니터링 시스템 및 그 방법은, 상기 melt pool 외부의 저온부분이 상기 melt pool과 외접하여 나타나는 경우 상기 melt pool 외부의 저온부분을 추출하여 제1 용접선 또는 제2 용접선에 상기 레이저 빔을 주사하고, 상기 melt pool와 외접하여 나타나지 않는 경우 상기 레이저 빔의 주사를 중단할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the laser welding monitoring system and method of the present invention, when a low-temperature portion outside the melt pool appears in a circumscribed manner with the melt pool, the low-temperature portion outside the melt pool is extracted and the laser is applied to the first welding line or the second welding line. When the beam is scanned and it does not appear circumscribed with the melt pool, there is an effect of stopping the scanning of the laser beam.

또한, 본 발명의 레이저 용접 모니터링 시스템 및 그 방법은, 필렛 용접시에는 key hole이 다수의 금속의 경계면에서 일정한 간격으로 이격되어 위치하도록 용접하므로써 필렛 용접시에도 용접 품질을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the laser welding monitoring system and method of the present invention have the effect of improving welding quality even during fillet welding by welding so that key holes are spaced apart from each other at regular intervals at the interface of a plurality of metals during fillet welding. .

도 1은 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템의 일 실시례를 보여주는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 맞대기 용접시 다수의 금속의 경계선이 일직선인 사례를 보여주는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 맞대기 용접시 key hole 및 melt pool로부터 열의 전도와 열의 대류를 설명하는 도면이다.
도 2c는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 맞대기 용접시 key hole 중심이 제1 용접선을 따라 melt pool 외부의 저온부분까지 트래킹하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 방법에 있어서, 맞대기 용접시 모니터링 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 필렛 용접시 용접되는 다수의 금속의 보여주는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 도 4의 도면부호 450을 확대하고 N*N개의 블록과 결합한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 필렛 용접시 key hole 중심이 melt pool 외부의 저온부분인 다수의 금속의 경계선에서 일정한 간격보다 더 크게 이격되는 경우, key hole 중심이 제2 용접선에 따라 melt pool 외부의 저온부분을 찾아가는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5c는 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템의 일 실시례에 있어서, 필렛 용접시 key hole 중심이 melt pool 외부의 저온부분인 다수의 금속의 경계선에서 일정한 간격보다 더 적게 이격되는 경우, key hole 중심이 제2 용접선에 따라 melt pool 외부의 저온부분을 찾아가는 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 방법에 있어서, 필렛 용접시 모니터링 방법을 설명하는 도면이다.1 is a view showing an embodiment of a high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention.
2A is a diagram showing a case in which the boundary lines of a plurality of metals are straight during butt welding in an embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention.
FIG. 2B is a diagram illustrating heat conduction and heat convection from a key hole and a melt pool during butt welding in an embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention.
FIG. 2c is a view showing a state in which the center of a key hole is tracked along the first welding line to a low temperature part outside the melt pool during butt welding in an embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention.
3 is a view for explaining a monitoring method during butt welding in the high-speed thermal imaging laser welding monitoring method of the present invention.
4 is a view showing a plurality of metals to be welded during fillet welding in an embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention.
5A is a view in which the reference numeral 450 of FIG. 4 is enlarged and combined with N*N blocks in one embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention.
Figure 5b is a high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention, in an embodiment of the present invention, the center of the key hole during fillet welding is a low-temperature part outside the melt pool When spaced apart from the boundary of a plurality of metals larger than a certain interval, the key It is a diagram showing how the center of the hole finds the low-temperature part outside the melt pool along the second welding line.
Figure 5c is, in one embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system of the present invention, when the center of the key hole during fillet welding is spaced less than a certain distance from the boundary of a plurality of metals, which is a low-temperature part outside the melt pool, the key It is a diagram showing how the center of the hole finds the low-temperature part outside the melt pool along the second welding line.
6 is a view for explaining a monitoring method during fillet welding in the high-speed thermal imaging laser welding monitoring method of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1에 따르면, 맞대기 용접을 위한 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템(100)의 일 실시례는, 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부(110); 상기 레이저 발생부(110)에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계선에 조사하는 스캐너(130); 상기 스캐너(130)로부터 상기 다수의 금속의 경계선에 조사되는 레이저 빔에 의해 발생하는 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 촬영하는 고속 열화상 카메라(160); 상기 고속 열화상 카메라(160)로 촬영된 영상에서 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분까지 일직선으로 연결하는 제1 용접선을 저장하는 메모리(170); 및 상기 메모리(170)에 저장된 제1 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 상기 스캐너(130)를 제어하는 레이저 용접기 컨트롤러(180)를 포함한다.According to FIG. 1, an embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system 100 of the present invention for butt welding includes a laser generating unit 110 for generating a laser to weld a plurality of metals; a scanner 130 that receives the laser generated from the laser generator 110 and creates a laser beam and irradiates the plurality of metals on the boundary line; a high-speed thermal imaging camera 160 for photographing a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool generated by a laser beam irradiated to the boundary line of the plurality of metals from the scanner 130; a memory 170 for storing a first welding line that is connected in a straight line from the center of the key hole to a low-temperature part outside the melt pool in the image taken by the high-speed thermal imaging camera 160; and a laser welding machine controller 180 for controlling the scanner 130 to scan the laser beam according to the first welding line stored in the memory 170 .

도 1에 따르면, 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템(100)의 일 실시례는 상기 레이저 발생부(110)에서 발생된 레이저를 상기 스캐너(130)로 전달하는 제1 미러(120)를 포함한다.According to FIG. 1 , an embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system 100 of the present invention includes a first mirror 120 that transmits the laser generated by the laser generator 110 to the scanner 130 . include

도 1에 따르면, 상기 스캐너(130)는 제2 미러(132) 및 상기 제2 미러(132)의 동작을 조절하는 모터(131)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the scanner 130 includes a second mirror 132 and a motor 131 for controlling the operation of the second mirror 132 .

상기 모터(131)에 의해 상기 제2 미러(132)가 다수의 금속(140)으로 조사하는 레이저 빔의 각도가 전후좌우로 조절된다.The angle of the laser beam irradiated by the second mirror 132 to the plurality of metals 140 is adjusted forward, backward, left and right by the motor 131 .

즉, 상기 레이저 발생부(110)에게 발생된 레이저는 제1 미러(120) 및 상기 제2 미러(132)를 거쳐서 입사 레이저 경로(181)를 따라서 다수의 금속(140)의 경계선에 조사된다.That is, the laser generated by the laser generator 110 is irradiated to the boundary line of the plurality of metals 140 along the incident laser path 181 through the first mirror 120 and the second mirror 132 .

그리고, 상기 다수의 금속(140)의 경계선으로부터 반사되는 레이저는 상기 제2 미러(132) 및 제3 미러(150)를 거쳐서 반사 레이저 경로(182)를 따라서 상기 고속 열화상 카메라(160)로 입력된다.Then, the laser reflected from the boundary line of the plurality of metals 140 is input to the high-speed thermal imaging camera 160 along the reflection laser path 182 through the second mirror 132 and the third mirror 150 . do.

도 2a에 따르면, 상기 고속 열화상 카메라(160)로부터 입력되는 영상은 레이저 용접중인 금속의 key hole(240)을 중심으로 melt pool(250), melt pool 외부의 고온부분(260) 및 저온부분(270) 및 N*N개의 블록중 적어도 하나의 블록(230)을 포함한다.According to FIG. 2A, the image input from the high-speed thermal imaging camera 160 is a melt pool 250, a high-temperature part 260 and a low-temperature part ( 270) and at least one block 230 of N*N blocks.

도 2a에 따르면, 상기 key hole(240), 상기 melt pole(250), 상기 melt pole 외부의 고온부분(260)는 각각 그 경계선(241, 251, 261)에 의해 구분된다.According to FIG. 2A , the key hole 240 , the melt pole 250 , and the high temperature portion 260 outside the melt pole are separated by boundary lines 241 , 251 , and 261 , respectively.

도 2a에 따르면, 상기 고속 열화상 카메라(160)로부터 입력되는 영상은 상기 레이저 용접중인 다수의 금속(210, 211)의 경계선을 더 포함한다.Referring to FIG. 2A , the image input from the high-speed thermal imaging camera 160 further includes boundaries between the plurality of metals 210 and 211 being laser-welded.

도 2a에 따르면, 맞대기 용접의 경우, 일 실시례로서 상기 key hole(240)의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)인 상기 다수의 금속(210, 211)의 경계선까지의 용접선이 일직선일 수도 있다.According to FIG. 2A, in the case of butt welding, as an embodiment, a welding line from the center of the key hole 240 to the boundary line of the plurality of metals 210 and 211, which is a low-temperature portion 270 outside the melt pool, is a straight line. may be

도 2a에 따르면, 상기 블록(230)은 일 실시례로서 24*24 블록을 게시하고 있으나, 정밀하고 신속한 제어를 위해서는 100*100, 200*200, 300*300, 500*500 블록을 채용할 수 있다.According to FIG. 2A , the block 230 publishes 24*24 blocks as an example, but 100*100, 200*200, 300*300, and 500*500 blocks may be employed for precise and quick control. have.

상기 melt pool의 외부의 저온부분(270)의 추출빈도가 많고 상기 블록의 크기가 적고 숫자가 많을수록 용접속도는 느리지만 용접품질을 높일수 있다.The higher the extraction frequency of the low-temperature portion 270 outside the melt pool, the smaller the size of the block and the larger the number, the slower the welding speed, but the higher the welding quality.

그리고 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)의 추출빈도가 적고 상기 블록의 크기가 크고 숫자가 적을수록 용접속도는 빠르지만 용접품질은 떨어질 수 있다.And the extraction frequency of the low-temperature portion 270 outside the melt pool is small, the larger the size of the block and the smaller the number, the faster the welding speed, but the welding quality may be deteriorated.

도 2a에 따르면, 상기 고속 열화상 카메라(160)로 촬영한 열화상에서 상기 key hole(240)의 중심에서 상기 melt pool(250)을 거쳐 용접부위와 멀어질수록 온도는 단계적으로 낮아질 수 있다.According to FIG. 2A , in the thermal image taken by the high-speed thermal imaging camera 160 , the temperature may be lowered step by step as the distance from the welding site is increased from the center of the key hole 240 through the melt pool 250 .

도 2a에 따르면, 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)은 상기 용접해야 하는 다수의 금속의 경계선이다.According to FIG. 2A , the low-temperature portion 270 outside the melt pool is a boundary line of a plurality of metals to be welded.

도 2b에 따르면, 맞대기 용접시, 용접이 이루어지는 다수의 금속(210, 211)의 경계선에서 바깥쪽으로 열이 전달되는 경로(① ~ ⑨)는 다수 개가 존재한다.According to FIG. 2B, during butt welding, there are a plurality of paths (① to ⑨) through which heat is transferred outward from the boundary line of a plurality of metals 210 and 211 to be welded.

도 2b에 따르면, 레이저 빔이 상기 다수의 금속(210, 211)의 경계선에 조사되는(212) 동안 발생되는 열이 이동하는 경로중에서 ①은 다수의 금속(210, 211)의 경계면으로 열의 대류에 의해 열이 공기중으로 이동하는 경로이고, ② ~ ⑨은 금속 자체(210, 211)에서 열의 전도에 의해 열이 이동하는 경로이다.According to FIG. 2B, among the paths where the heat generated while the laser beam is irradiated to the boundary line of the plurality of metals 210 and 211 (212), ① is the boundary surface of the plurality of metals 210 and 211. is a path through which heat moves into the air, and ② to ⑨ are paths through which heat moves by conduction of heat from the metal itself (210, 211).

도 2b에 따르면, 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)은 상기 melt pool 외부의 상기 다수의 금속(210, 211)의 경계선에 위치하고, 상기 다수의 금속(210, 211)의 경계선은 상기 레이저를 조사할 때 발생하는 열을 대류에 의해 공기중으로 전달한다.According to FIG. 2B, the low-temperature part 270 outside the melt pool is located at the boundary line of the plurality of metals 210 and 211 outside the melt pool, and the boundary line of the plurality of metals 210 and 211 is the laser beam. The heat generated during irradiation is transferred to the air by convection.

그리고 열의 대류에 의한 이동속도가 열의 전도에 의한 이동속도보다 느리다. 따라서 상기 melt pool 외부의 다수의 금속(210, 211)의 경계면의 온도는 주변의 금속의 온도보다 낮다.And the speed of movement by convection of heat is slower than the speed of movement by conduction of heat. Therefore, the temperature of the interface of the plurality of metals 210 and 211 outside the melt pool is lower than the temperature of the surrounding metal.

추가하여, 경로 ② ~ ⑨은 금속 자체(210, 211)를 통해서 열이 전달되지만, 경로 ①은 두 금속(210, 211) 사이의 Gap를 통해서 열이 전달되므로 열의 전달속도가 느리고 따라서 온도도 금속부위보다 낮을 수 밖에 없다.In addition, the paths ② to ⑨ transfer heat through the metal itself (210, 211), but in the path ①, the heat is transferred through the gap between the two metals (210, 211), so the rate of heat transfer is slow, and therefore the temperature is also the metal. It can only be lower than the part.

도 1 및 도 2c에 따르면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 맞대기 용접시, 상기 메모리(170)에 저장되는 상기 고속 열화상 카메라(160)로부터 입력되는 상기 적어도 초당 1,000 프레임의 열화상을 입력하여, 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)을 추출하고 key hole의 중심(290)에서 상기 추출한 melt pool 외부의 저온부분(270)의 일측 가장자리까지 일직선으로 연결하는 제1 용접선(291)을 상기 메모리(170)에 저장한다.1 and 2C , the laser welding machine controller 180 receives a thermal image of at least 1,000 frames per second inputted from the high-speed thermal imaging camera 160 stored in the memory 170 during butt welding. To extract the low-temperature part 270 outside the melt pool, the first welding line 291 connecting in a straight line from the center 290 of the key hole to one edge of the extracted low-temperature part 270 outside the melt pool It is stored in the memory 170 .

도 1 및 도 2a에 따르면, 상기 메모리(170)는 상기 key hole(240), 상기 melt pool(250) 및 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)을 포함하는 용접부위를 구분하는 N*N개의 블록을 더 저장한다.1 and 2A, the memory 170 has N*N pieces of N*N dividing the welding site including the key hole 240, the melt pool 250, and the low-temperature part 270 outside the melt pool. Save more blocks.

상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 key hole의 중심(290)으로부터 상기 melt pool(250)의 일측 가장자리까지를 하나의 단위로 하여 상기 N*N개의 블록의 각각의 온도에 의해 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)을 연속적으로 추출하여 상기 제1 용접선(291)을 설정한다..The laser welding machine controller 180, from the center 290 of the key hole to the edge of one side of the melt pool 250 as a unit, the outside of the melt pool by the temperature of each of the N * N blocks The first welding line 291 is set by continuously extracting the low-temperature portion 270 of

그리고 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 메모리(170)에 저장된 제1 용접선(291)에 따라 상기 레이저 빔을 주사하도록 상기 스캐너(130)을 제어한다.The laser welding machine controller 180 controls the scanner 130 to scan the laser beam according to the first welding line 291 stored in the memory 170 .

도 1에 따르면, 상기 스캐너(130)는 내부에 제2 미러(231)와 상기 제2 미러(132)의 각도를 조정하여 상기 레이저 빔이 상기 다수의 금속의 경계선에 조사되는 각도를 조정할 수 있는 모터(131)를 포함한다.1, the scanner 130 can adjust the angle at which the laser beam is irradiated to the boundary line of the plurality of metals by adjusting the angles of the second mirror 231 and the second mirror 132 therein. It includes a motor 131 .

도 1 및 도 2c에 따르면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 레이저 빔을 상기 제1 용접선(291)에 따라 주사하도록 상기 모터(131)를 제어하여 상기 제2 미러(132)의 반사각도를 조정한다.1 and 2C , the laser welding machine controller 180 controls the motor 131 to scan the laser beam along the first welding line 291 to adjust the reflection angle of the second mirror 132 . Adjust.

도 1 및 도 2c에 따르면, 상기 고속 열화상 카메라(180)에 의해 t0시점에서 촬영된 열화상으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)이 추출되면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 모터(131)를 제어하여 상기 제2 미러(132)의 반사각도를 좌우로 조정하고, 상기 레이저 빔은 상기 key hole의 중심(290)으로부터 상기 제1 용접선(291)에 따라 주사된다.1 and 2C, when the low-temperature portion 270 outside the melt pool is extracted from the thermal image taken at time t0 by the high-speed thermal imaging camera 180, the laser welding machine controller 180 is the motor Control 131 to adjust the reflection angle of the second mirror 132 left and right, and the laser beam is scanned along the first welding line 291 from the center 290 of the key hole.

도 1 및 도 2c에 따르면, 상기 t0시점으로부터, 상기 key hole의 중심(290)으로부터 상기 melt pool의 일측 가장자리까지를 하나의 단위만큼 이동한 t1시점에서도 촬영된 열화상으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)이 추출되면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 모터(131)를 제어하여 상기 제2 미러(132)의 반사각도를 좌우로 조정하고, 상기 레이저 빔은 상기 key hole의 중심(290)으로부터 상기 제1 용접선(291)에 따라 주사된다.1 and 2c, from the time t0, the low temperature outside the melt pool from the thermal image taken at the time t1 moved from the center 290 of the key hole to one edge of the melt pool by one unit. When the part 270 is extracted, the laser welding machine controller 180 controls the motor 131 to adjust the reflection angle of the second mirror 132 left and right, and the laser beam is directed to the center ( 290 is scanned along the first weld line 291 .

도 1 및 도 2c에 따르면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)이 상기 melt pool 외부둘레 영역(260)에서 상기 melt pool(250)에 외접하여 나타나는 경우 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)을 추출하여 제1 용접선(291)을 따라 상기 레이저 빔을 주사하고, 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)이 상기 melt pool 외부둘레 영역(260)에서 벗어나서 상기 melt pool(250)에 외접하지 않는 경우 상기 레이저 빔의 주사를 중단하도록 상기 레이저 발생부(110)를 제어할 수 있다.According to FIGS. 1 and 2C , the laser welding machine controller 180 is configured when the low-temperature portion 270 outside the melt pool appears circumscribed to the melt pool 250 in the melt pool outer peripheral region 260 . The low-temperature part 270 outside the melt pool is extracted and the laser beam is scanned along the first welding line 291 , and the low-temperature part 270 outside the melt pool deviates from the melt pool outer peripheral region 260 and the When the melt pool 250 is not circumscribed, the laser generating unit 110 may be controlled to stop scanning of the laser beam.

도 2a 및 도 2c에 따르면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)이 상기 melt pool(250)에 외접하여 나타나면 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)을 추출하지만, 상기 melt pool(250)에 외접하지 않거나 상기 melt pool 외부둘레 영역(260)에서 벗어나서 나타나는 경우 에러라고 표현하여 상기 레이저 빔의 주사를 중단할 수 있다.According to FIGS. 2A and 2C , the laser welding machine controller 180 extracts the low-temperature portion 270 outside the melt pool when the low-temperature portion 270 outside the melt pool appears circumscribed in the melt pool 250 . However, if the melt pool 250 is not circumscribed or appears out of the melt pool outer peripheral region 260 , it is expressed as an error and the laser beam scanning can be stopped.

상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 key hole의 중심(291)으로부터 상기 melt pool(250)의 일측 가장자리까지를 하나의 단위로 하여 상기 N+N개의 블록의 각각의 온도에 의해 상기 melt pool 외부의 저온부분(270)을 연속적으로 추출하여 제1 용접선(291)을 설정할 수 있다.The laser welding machine controller 180, from the center 291 of the key hole to the edge of one side of the melt pool 250 as a unit, the outside of the melt pool by the temperature of each of the N + N blocks The first welding line 291 may be set by continuously extracting the low-temperature portion 270 of

도 3에 따르면, 맞대기 용접을 위한 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 방법는, 고속 열화상 카메라(160)로부터 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분의 영상을 입력하는 단계(S300); 상기 입력되는 영상에서 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분의 일측 가장자리까지 일직선으로 연결하는 제1 용접선을 메모리에 저장하는 단계(S310); 상기 메모리에 저장된 상기 제1 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 스캐너를 제어하는 단계(S320); 및 용접이 완료될 때까지 상기 단계를 순서대로 반복하는 단계(S330)를 포함한다.According to FIG. 3, the high-speed thermal imaging laser welding monitoring method of the present invention for butt welding includes inputting images of a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool from a high-speed thermal imaging camera 160 (S300) ; Storing in a memory a first welding line that is connected in a straight line from the center of the key hole to one edge of the low-temperature part outside the melt pool in the input image (S310); controlling the scanner to scan the laser beam according to the first welding line stored in the memory (S320); and repeating the above steps in order until welding is completed (S330).

도 4에 따르면, 필렛 용접은 하나의 금속 평면위에 다른 하나의 금속을 올려놓고 그 가장자리를 용접하는 방식이다.According to FIG. 4, fillet welding is a method of welding the edge of the other metal on one metal plane.

도 1에 따르면, 필렛 용접을 위한 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템(100)의 일 실시례는, 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부(110); 상기 레이저 발생부(110)에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계선에서 일정한 간격으로 이격하여 주사하는 스캐너(130); 상기 스캐너(130)로부터 상기 다수의 금속의 경계선에서 상기 일정한 간격으로 이격하여 주사되는 레이저 빔에 의해 발생하는 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 촬영하는 고속 열화상 카메라(160); 상기 고속 열화상 카메라(160)로 촬영된 영상에서, 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분에서 일정한 간격으로 이격된 위치까지 일직선으로 연결하는, 제2 용접선을 저장하는 메모리(170); 및 상기 메모리(170)에 저장된 제2 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 상기 스캐너(130)를 제어하는 레이저 용접기 컨트롤러(180)를 포함한다.According to FIG. 1, an embodiment of the high-speed thermal imaging laser welding monitoring system 100 of the present invention for fillet welding includes a laser generating unit 110 for generating a laser to weld a plurality of metals; a scanner 130 that receives the laser generated from the laser generator 110 and scans the laser beam at regular intervals from the boundary line of the plurality of metals; A high-speed thermal imaging camera 160 for photographing a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool generated by a laser beam that is scanned spaced apart from the scanner 130 at the boundary of the plurality of metals at regular intervals ; In the image taken with the high-speed thermal imaging camera 160, a memory 170 for storing a second welding line, which is connected in a straight line from the center of the key hole to a location spaced at regular intervals from the low-temperature part outside the melt pool ; and a laser welding machine controller 180 for controlling the scanner 130 to scan the laser beam according to the second welding line stored in the memory 170 .

도 4에 따르면, 다수의 금속(410, 411)중 상부에 위치한 금속(410)의 일측면에 레이저 빔이 주사된다.Referring to FIG. 4 , a laser beam is scanned onto one side of the metal 410 positioned above the plurality of metals 410 and 411 .

따라서 필렛 용접의 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, key hole(430)의 중심이 melt pool 외부의 저온부분(440)인 다수의 금속(410, 411)의 경계선(420)과 일정한 간격으로 이격되도록 레이저 빔이 주사된다.Therefore, in the case of fillet welding, as shown in FIG. 4, the center of the key hole 430 is spaced apart from the boundary line 420 of the plurality of metals 410 and 411, which is the low-temperature part 440 outside the melt pool, at regular intervals. A laser beam is scanned as much as possible.

도 1 및 도 4에 따르면, 필렛 용접의 경우, 상기 key hole(430)의 중심이 상기 다수의 금속(410, 411)의 경계선(420)과 이격되는 간격도 상기 메모리(170)에 저장할 수 있다. 그리고. 필렛 용접시 상기 일정한 간격은 용접되는 금속의 종류 및 금속의 두께에 따라 다른 값을 가질 수 있으므로, 상기 금속의 종류 및 금속의 두께에 따라 결정되는 상기 일정한 간격의 값은 상기 메모리(170)에 저장하고 사용자가 선택하여 입력할 수 있도록 할 수 있다.1 and 4 , in the case of fillet welding, an interval at which the center of the key hole 430 is spaced apart from the boundary line 420 of the plurality of metals 410 and 411 may also be stored in the memory 170 . . and. During fillet welding, the constant interval may have a different value depending on the type and thickness of the metal to be welded. and allow the user to select and input.

도 1 및 도 4에 따르면, 필렛 용접의 경우, 상기 key hole(430)의 중심과 상기 melt pool 외부의 저온부분(440)인 다수의 금속의 경계선(420)사이의 최단거리가 상기 일정한 간격을 벗어나는 경우, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 레이저 빔이 조사되는 위치를 상기 다수의 금속의 경계선(420)에서 상기 일정한 간격으로 이격되도록 상기 모터(131)를 제어한다.1 and 4, in the case of fillet welding, the shortest distance between the center of the key hole 430 and the boundary line 420 of a plurality of metals, which is the low-temperature part 440 outside the melt pool, is the constant distance. In the case of deviation, the laser welding machine controller 180 controls the motor 131 so that a position at which the laser beam is irradiated is spaced apart from the boundary line 420 of the plurality of metals by the predetermined interval.

필렛 용접의 경우, 도 4의 도면부호 450은 상기 key hole(430), 상기 melt pool(431), 상기 melt pool 외부의 고온부분(432), 상기 melt pool 외부의 저온부분(440) 및 상기 다수의 금속의 경계선(420)을 포함하는 용접부위를 보여준다.In the case of fillet welding, reference numeral 450 in FIG. 4 denotes the key hole 430, the melt pool 431, a high temperature portion 432 outside the melt pool, a low temperature portion 440 outside the melt pool, and the plurality of Shows the welding site including the boundary line 420 of the metal.

그리고 도 5a는 상기 도 4의 도면부호 450에서 보여주는 용접부위를 확대한 영상에 상기 N*N개의 블록을 합성한 영상을 보여준다.And FIG. 5A shows an image obtained by synthesizing the N*N blocks in an enlarged image of the welding part shown by reference numeral 450 of FIG. 4 .

그리고 도 5a에 따르면, 필렛 용접에서 상기 key hole의 중심의 세로위치(570)와 상기 melt pool 외부의 저온부분(550) 또는 상기 melt pool 외부의 저온부분의 세로위치(560)가 상기 일정한 간격(D)을 유지한다.And according to FIG. 5A, in fillet welding, the longitudinal position 570 of the center of the key hole and the longitudinal position 560 of the low-temperature part 550 outside the melt pool or the low-temperature part outside the melt pool are the constant intervals ( D) is maintained.

필렛 용접에서, 상기 key hole의 중심의 세로위치(570)와 상기 melt pool 외부의 저온부분(550) 또는 상기 상기 melt pool 외부의 저온부분의 세로위치(560)가 상기 일정한 간격(D)을 벗어나는 경우를 도 5b 및 도 5c로써 설명한다.In fillet welding, the longitudinal position 570 of the center of the key hole and the longitudinal position 560 of the low-temperature portion 550 outside the melt pool or the low-temperature portion outside the melt pool deviate from the constant distance D. The case will be described with reference to FIGS. 5B and 5C.

여기서, 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)은 상기 다수의 금속의 경계선을 의미한다.Here, the low-temperature part 550 outside the melt pool means the boundary line of the plurality of metals.

도 1 및 도 5b에 따르면, 상기 key hole의 중심의 세로위치(570)와 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)의 사이가 상기 일정한 간격(D)보다 큰 경우, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 key hole의 중심의 세로위치(570)와 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)이 상기 일정한 간격(D)을 유지하도록 상기 모터(131)를 제어한다.According to FIGS. 1 and 5B, when the distance between the vertical position 570 of the center of the key hole and the low-temperature part 550 outside the melt pool is greater than the constant distance D, the laser welding machine controller 180 controls the motor 131 so that the vertical position 570 of the center of the key hole and the low temperature part 550 outside the melt pool maintain the constant distance D.

도 5b에 따르면, 상기 key hole의 중심의 세로위치(570)와 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)의 간격이 상기 일정한 간격보다 큰 경우(D+d2), 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 레이저 빔의 상기 key hole의 중심(580)이 상기 제2 용접선(590)을 따라 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)을 트래킹할 수 있도록 상기 모터(131)를 제어한다.According to FIG. 5B, when the distance between the vertical position 570 of the center of the key hole and the low-temperature part 550 outside the melt pool is greater than the constant distance (D+d2), the laser welding machine controller 180 is The motor 131 is controlled so that the center 580 of the key hole of the laser beam can track the low temperature part 550 outside the melt pool along the second welding line 590 .

또한, 도 5c에 따르면, 상기 key hole의 중심의 세로위치(570)와 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)의 간격이 상기 일정한 간격보다 작은 경우(D-d2), 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 레이저 빔의 상기 key hole의 중심(580)이 상기 제2 용접선(590)을 따라 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)을 트래킹할 수 있도록 상기 모터(131)를 제어한다.In addition, according to FIG. 5C, when the distance between the vertical position 570 of the center of the key hole and the low-temperature part 550 outside the melt pool is smaller than the constant distance (D-d2), the laser welding machine controller 180 ) controls the motor 131 so that the center 580 of the key hole of the laser beam can track the low temperature part 550 outside the melt pool along the second welding line 590 .

도 1 및 도 5a에 따르면, 상기 메모리(170)는 상기 key hole(520), 상기 melt pool(530) 및 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)을 포함하는 용접부위를 구분하는 N*N개의 블록(510)을 더 저장한다.According to FIGS. 1 and 5A , the memory 170 includes N*N pieces of N*N pieces for dividing welding parts including the key hole 520 , the melt pool 530 , and the low-temperature part 550 outside the melt pool. A further block 510 is stored.

도 1에 따르면, 상기 스캐너(130)는 내부에 제2 미러(231)와 상기 제2 미러(132)의 각도를 조정하여 상기 레이저 빔이 상기 다수의 금속의 경계선에 조사되는 각도를 조정할 수 있는 모터(131)를 포함한다.1, the scanner 130 can adjust the angle at which the laser beam is irradiated to the boundary line of the plurality of metals by adjusting the angles of the second mirror 231 and the second mirror 132 therein. It includes a motor 131 .

도 1 및 도 5a에 따르면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 레이저 빔을 상기 제2 용접선(590)에 따라 주사하도록 상기 모터(131)를 제어하여 상기 제2 미러(132)의 반사각도를 조정한다.1 and 5A , the laser welding machine controller 180 controls the motor 131 to scan the laser beam along the second welding line 590 to adjust the reflection angle of the second mirror 132 . Adjust.

도 1, 도 5b 및 5c 에 따르면, 상기 고속 열화상 카메라(180)에 의해 t0시점에서 촬영된 열화상으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)이 추출되면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 모터(131)를 제어하여 상기 제2 미러(132)의 반사각도를 좌우로 조정하고, 상기 레이저 빔은 상기 key hole의 중심(580)으로부터 상기 제2 용접선(590)에 따라 주사된다.1, 5B and 5C, when the low-temperature part 550 outside the melt pool is extracted from the thermal image taken at time t0 by the high-speed thermal imaging camera 180, the laser welding machine controller 180 is The motor 131 is controlled to adjust the reflection angle of the second mirror 132 left and right, and the laser beam is scanned along the second welding line 590 from the center 580 of the key hole.

도 5b 및 5c 에 따르면, 상기 t0시점으로부터, 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool의 일측 가장자리까지를 하나의 단위만큼 이동한 t1시점에서도 촬영된 열화상으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)이 추출되면, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는 상기 모터(131)를 제어하여 상기 제2 미러(132)의 반사각도를 좌우로 조정하고, 상기 레이저 빔은 상기 key hole의 중심(580)으로부터 상기 제2 용접선(590)에 따라 주사된다.According to Figures 5b and 5c, from the time t0, the low-temperature part 550 outside the melt pool from the thermal image taken even at the time t1, which moves from the center of the key hole to the edge of one side of the melt pool by one unit. When this is extracted, the laser welding machine controller 180 controls the motor 131 to adjust the reflection angle of the second mirror 132 left and right, and the laser beam is directed from the center 580 of the key hole. It is scanned along the second weld line 590 .

상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)이 melt pool 외부둘레 영역(540)에서 상기 melt pool(530)과 외접하여 나타나는 경우 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)을 추출하여 상기 제2 용접선(590)을 따라 상기 레이저 빔을 주사하고, 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)이 상기 melt pool 외부둘레 영역(540)에서 벗어나서 상기 melt pool(530)과 외접하지 않는 경우 상기 레이저 빔의 주사를 중단하도록 상기 레이저 발생부(110)를 제어할 수 있다.The laser welding machine controller 180, when the low-temperature part 550 outside the melt pool appears in a circumscribed area 540 with the melt pool 530, the low-temperature part 550 outside the melt pool is extracted and the laser beam is scanned along the second welding line 590, and the low-temperature portion 550 outside the melt pool does not come out of the melt pool outer peripheral region 540 and circumscribe the melt pool 530. If not, the laser generator 110 may be controlled to stop scanning of the laser beam.

도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)이 상기 melt pool(530)에 외접하여 나타나면 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)을 추출하지만, 상기 melt pool(530)에 외접하지 않거나 상기 melt pool 외부둘레 영역(540)에서 벗어나서 나타나는 경우 에러라고 판단하여 상기 레이저 빔의 주사를 중단할 수 있다.As shown in FIGS. 5B and 5C , the laser welding machine controller 180 shows the low-temperature part 550 outside the melt pool when the low-temperature part 550 outside the melt pool 530 appears outside the melt pool 530 . ), but does not circumscribe the melt pool 530 or appears outside the melt pool outer peripheral region 540, it is determined as an error and the scanning of the laser beam can be stopped.

상기 레이저 용접기 컨트롤러(180)는, 상기 key hole의 중심(580)으로부터 상기 melt pool(530)의 일측 가장자리까지를 하나의 단위로 하여 상기 N*N개의 블록의 각각의 온도에 의해 상기 melt pool 외부의 저온부분(550)을 연속적으로 추출하여 제2 용접선(590)을 설정한다.The laser welding machine controller 180, from the center 580 of the key hole to the edge of one side of the melt pool 530 as a unit, the outside of the melt pool by the temperature of each of the N * N blocks A second welding line 590 is set by continuously extracting the low-temperature portion 550 of

도 6에 따르면, 필렛 용접을 위한 본 발명의 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 방법은, 고속 열화상 카메라로부터 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분의 영상을 입력하는 단계(S600); 상기 입력되는 영상에서, 상기 key hole의 중심으로부터 melt pool 외부의 저온부분에서 일정한 간격으로 이격된 위치까지 일직선으로 연결하는, 제2 용접선을 메모리에 저장하는 단계(S610); 상기 메모리에 저장된 상기 제2 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 스캐너를 제어하는 단계(S620); 및 용접이 완료될 때까지 상기 단계를 순서대로 반복하는 단계(S630)를 포함한다.According to FIG. 6, the high-speed thermal imaging laser welding monitoring method of the present invention for fillet welding includes inputting images of a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool from a high-speed thermal imaging camera (S600); Storing a second welding line in a memory, connecting in a straight line from the center of the key hole to a location spaced at regular intervals from the low temperature part outside the melt pool in the input image (S610); controlling the scanner to scan the laser beam according to the second welding line stored in the memory (S620); and repeating the above steps in order until welding is completed (S630).

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.Although the embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

100: 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템
110: 레이저 발생부(110) 120: 제1 미러
130: 스캐너 131: 모터
132: 제2 미러 140: 다수의 금속
150: 제3 미러 160: 고속 열화상 카메라
170: 메모리 180: 레이저 용접기 컨트롤러
181: 입사 레이저 경로 182: 반사 레이저 경로
210, 211, 410, 411: 다수의 금속 212: 모듈레이션 레이저 조사
220: 평면도 221: 정면도
230, 510: 블록 240, 430, 520: key hole
241: key hole의 경계선 250, 431, 530: melt pool
251: melt pool의 경계선 260, 432, 540: melt pool 외부둘레
261: melt pool 외부둘레 영역의 경계선 270, 440, 550: melt pool 외부의 저온부분
280: 용접되는 금속의 두께 290, 580: key hole의 중심
291: 제1 용접선 420: 다수의 금속의 경계선
450: 레이저 용접 부위 560: melt pool 외부의 저온부분의 세로위치
570: key hole의 중심의 세로위치 590: 제2 용접선100: High-speed thermal imaging laser welding monitoring system
110: laser generating unit 110 120: first mirror
130: scanner 131: motor
132: second mirror 140: a plurality of metals
150: third mirror 160: high-speed thermal imaging camera
170: memory 180: laser welding machine controller
181: incident laser path 182: reflected laser path
210, 211, 410, 411: multiple metals 212: modulation laser irradiation
220: top view 221: front view
230, 510: block 240, 430, 520: key hole
241: key hole boundary 250, 431, 530: melt pool
251: melt pool boundary 260, 432, 540: melt pool outer perimeter
261: the boundary line of the outer peripheral area of the melt pool 270, 440, 550: the low-temperature part outside the melt pool
280: the thickness of the metal to be welded 290, 580: the center of the key hole
291: first welding line 420: boundary line of a plurality of metals
450: laser welding part 560: vertical position of the low temperature part outside the melt pool
570: vertical position of the center of the key hole 590: second welding line

Claims (8)

다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부;
상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계선에 조사하는 스캐너;
상기 스캐너로부터 상기 다수의 금속의 경계선에 조사되는 레이저 빔에 의해 발생하는 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 촬영하는 고속 열화상 카메라;
상기 고속 열화상 카메라로 촬영된 영상에서 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분까지 일직선으로 연결하는 제1 용접선을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 제1 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 상기 스캐너를 제어하는 레이저 용접기 컨트롤러를 포함하는 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템.
a laser generating unit that generates a laser to weld a plurality of metals;
a scanner that receives the laser generated by the laser generator and generates a laser beam and irradiates the laser beam on the boundary line of the plurality of metals;
a high-speed thermal imaging camera for photographing a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool generated by a laser beam irradiated to the boundary line of the plurality of metals from the scanner;
a memory for storing a first welding line that is connected in a straight line from the center of the key hole to a low-temperature part outside the melt pool in the image taken by the high-speed thermal imaging camera; and
and a laser welding machine controller controlling the scanner to scan the laser beam according to the first welding line stored in the memory.
 다수의 금속을 용접하기 위해 레이저를 발생시키는 레이저 발생부;
상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 수신하여 레이저 빔을 만들어서 상기 다수의 금속의 경계선에서 일정한 간격으로 이격하여 주사하는 스캐너;
상기 스캐너로부터 상기 다수의 금속의 경계선에서 상기 일정한 간격으로 이격하여 주사되는 레이저 빔에 의해 발생하는 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 촬영하는 고속 열화상 카메라;
상기 고속 열화상 카메라로 촬영된 영상에서, 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분에서 일정한 간격으로 이격된 위치까지 일직선으로 연결하는, 제2 용접선을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 제2 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 상기 스캐너를 제어하는 레이저 용접기 컨트롤러를 포함하는 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템.
a laser generating unit that generates a laser to weld a plurality of metals;
a scanner that receives the laser generated by the laser generator to make a laser beam and scans the laser beam at regular intervals from the boundary line of the plurality of metals;
a high-speed thermal imaging camera for photographing a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool generated by a laser beam that is scanned spaced apart from the scanner at the boundary of the plurality of metals at regular intervals;
In the image taken by the high-speed thermal imaging camera, a memory for storing a second welding line, which is connected in a straight line from the center of the key hole to a location spaced at regular intervals from the low-temperature part outside the melt pool; and
and a laser welding machine controller controlling the scanner to scan the laser beam according to the second welding line stored in the memory.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 melt pool 외부의 저온부분은 상기 다수의 금속의 경계선인 것을 특징으로 하는 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템.
3. The method of claim 1 or 2,
A high-speed thermal imaging laser welding monitoring system, characterized in that the low-temperature portion outside the melt pool is a boundary line of the plurality of metals.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 메모리는 상기 key hole, 상기 melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 포함하는 용접부위를 구분하는 N*N개의 블록을 더 저장하고,
상기 레이저 용접기 컨트롤러는, 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool의 일측 가장자리까지를 하나의 단위로 하여 상기 N*N개의 블록의 각각의 온도에 의해 상기 melt pool 외부의 저온부분을 연속적으로 추출하는 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템.
3. The method of claim 1 or 2,
The memory further stores N * N blocks for separating the welding parts including the key hole, the melt pool and the low temperature part outside the melt pool,
The laser welding machine controller is a high-speed continuous extraction of a low-temperature portion outside the melt pool by the temperature of each of the N * N blocks by using one unit from the center of the key hole to one edge of the melt pool. Thermal imaging laser welding monitoring system.
 제1항에 있어서,
상기 메모리는 상기 key hole, 상기 melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 포함하는 용접부위를 구분하는 N*N개의 블록을 더 저장하고,
상기 레이저 용접기 컨트롤러는, 상기 melt pool 외부의 저온부분이 상기 melt pool과 외접하여 나타나는 경우 상기 melt pool 외부의 저온부분을 추출하여 상기 제1 용접선에 상기 레이저 빔을 주사하고, 상기 melt pool 외부의 저온부분이 상기 melt pool과 외접하지 않는 경우 상기 레이저 빔의 주사를 중단하도록 상기 레이저 발생부를 제어하는 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템.
According to claim 1,
The memory further stores N * N blocks for separating the welding parts including the key hole, the melt pool and the low temperature part outside the melt pool,
The laser welding machine controller, when the low-temperature part outside the melt pool appears in circumscribed with the melt pool, extracts the low-temperature part outside the melt pool and injects the laser beam to the first welding line, and the low-temperature part outside the melt pool A high-speed thermal imaging laser welding monitoring system for controlling the laser generator to stop scanning the laser beam when a portion does not circumscribe the melt pool.
 제2항에 있어서,
상기 메모리는 상기 key hole, 상기 melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분을 포함하는 용접부위를 구분하는 N*N개의 블록을 더 저장하고,
상기 레이저 용접기 컨트롤러는, 상기 melt pool 외부의 저온부분이 상기 melt pool과 외접하여 나타나는 경우 상기 melt pool 외부의 저온부분을 추출하여 상기 제2 용접선에 상기 레이저 빔을 주사하고, 상기 melt pool 외부의 저온부분이 상기 melt pool과 외접하지 않는 경우 상기 레이저 빔의 주사를 중단하도록 상기 레이저 발생부를 제어하는 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 시스템.
3. The method of claim 2,
The memory further stores N * N blocks for separating the welding parts including the key hole, the melt pool and the low temperature part outside the melt pool,
The laser welding machine controller, when the low-temperature portion outside the melt pool appears in circumscribed with the melt pool, extracts the low-temperature portion outside the melt pool and injects the laser beam to the second welding line, and the low-temperature outside the melt pool A high-speed thermal imaging laser welding monitoring system for controlling the laser generator to stop scanning the laser beam when a portion does not circumscribe the melt pool.
 고속 열화상 카메라로부터 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분의 영상을 입력하는 단계;
상기 입력되는 영상에서 상기 key hole의 중심으로부터 상기 melt pool 외부의 저온부분의 일측 가장자리까지 일직선으로 연결하는 제1 용접선을 메모리에 저장하는 단계;
상기 메모리에 저장된 상기 제1 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 스캐너를 제어하는 단계; 및
용접이 완료될 때까지 상기 단계를 순서대로 반복하는 단계를 포함하는 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 방법.
Inputting an image of a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool from a high-speed thermal imaging camera;
Storing in a memory a first welding line that is connected in a straight line from the center of the key hole to one edge of the low-temperature part outside the melt pool in the input image;
controlling a scanner to scan a laser beam according to the first weld line stored in the memory; and
and repeating the steps in sequence until welding is complete.
 고속 열화상 카메라로부터 key hole, melt pool 및 상기 melt pool 외부의 저온부분의 영상을 입력하는 단계;
상기 입력되는 영상에서, 상기 key hole의 중심으로부터 melt pool 외부의 저온부분에서 일정한 간격으로 이격된 위치까지 일직선으로 연결하는, 제2 용접선을 메모리에 저장하는 단계;
상기 메모리에 저장된 상기 제2 용접선에 따라 레이저 빔을 주사하도록 스캐너를 제어하는 단계; 및
용접이 완료될 때까지 상기 단계를 순서대로 반복하는 단계를 포함하는 고속 열화상 레이저 용접 모니터링 방법.
Inputting an image of a key hole, a melt pool, and a low-temperature part outside the melt pool from a high-speed thermal imaging camera;
Storing a second welding line in a memory, connecting in a straight line from the center of the key hole to a location spaced at regular intervals from the low temperature part outside the melt pool in the input image;
controlling the scanner to scan the laser beam according to the second weld line stored in the memory; and
and repeating the steps in sequence until welding is complete.
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