KR20100127431A

KR20100127431A - Laser vision system

Info

Publication number: KR20100127431A
Application number: KR1020090045871A
Authority: KR
Inventors: 홍진일; 강민구; 김준길; 최두진; 박진형
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-06

Abstract

PURPOSE: A laser vision system is provided to improve the reliability of the system by testing laser beams in real time when a laser beam generator is out of order. CONSTITUTION: A laser vision system(100) comprises a laser beam generator(110), a camera(120), a half mirror(130), and a laser beam detector(140). The laser beam generator generates laser beams. The camera photographs the generated laser beams. The half mirror reflects parts of the laser beams. The laser beam detector detects the reflected laser beams.

Description

레이저 비전 시스템{Laser Vision System}Laser Vision System

본 발명은, 레이저 비전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a laser vision system.

레이저 비전 시스템은, 예를 들어 용접 장치의 용접 토치 전단에 장착되어 가공 대상물을 측정하는 장치로서, 용접하고자 하는 용접선에 용접 토치를 정렬시키기 위해 이용될 수 있다.The laser vision system is, for example, a device mounted on a front end of a welding torch of a welding device to measure an object to be processed, and may be used to align the welding torch to a welding line to be welded.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 비전 시스템(10)을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a laser vision system 10 according to the prior art.

종래 기술에 따른 레이저 비전 시스템(10)은, 레이저 빔(22)을 발사하는 레이저 다이오드(20) 및 발사된 레이저 빔(22)을 촬영하는 카메라(30)로 구성된다.The laser vision system 10 according to the prior art is composed of a laser diode 20 which emits a laser beam 22 and a camera 30 which photographs the emitted laser beam 22.

이러한 레이저 비전 시스템에 있어, 레이저 다이오드 자체의 고장이나 결함, 레이저 다이오드로 인가되는 전압의 이상에 의해 레이저 빔이 발생되지 않는 경우, 카메라에는 어떠한 영상도 감지되지 않아 대상물이 존재하지 않는 것으로 판단되므로, 이에 따라 레이저 비전 시스템의 신뢰성이 현저히 저감되는 문제가 발생하게 된다.In such a laser vision system, when the laser beam is not generated due to a failure or defect of the laser diode itself or an abnormal voltage applied to the laser diode, no image is detected in the camera, and thus the object is not present. This causes a problem that the reliability of the laser vision system is significantly reduced.

그러나 도 1에 도시된 종래 레이저 비전 시스템의 경우, 레이저 빔의 발생 여부를 단순히 작업자가 주기적으로 육안 검사할 수 밖에 없어, 실시간 검사가 불 가능하고 이에 따라 레이저 비전 시스템의 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있었다.However, in the case of the conventional laser vision system shown in FIG. 1, the operator can only visually inspect the generation of the laser beam periodically, so that real-time inspection is impossible and thus it is difficult to secure the reliability of the laser vision system. there was.

본 발명은, 레이저 빔 발생기에서 발생되는 레이저 빔을 실시간으로 검사 가능한 레이저 비전 시스템을 제공하는 것이다.The present invention provides a laser vision system capable of inspecting a laser beam generated in a laser beam generator in real time.

본 발명의 일 측면에따르면, 레이저 빔(laser beam)을 발생시켜 주사하는 레이저 빔 발생기, 레이저 빔 발생기에서 주사된 레이저빔을 촬영하는 카메라(camera), 레이저 빔 발생기에서 주사된 레이저 빔의 경로에 배치되어, 레이저 빔 발생기에서 주사된레이저 빔 중 일부를 반사시키는 하프 미러(half mirror), 및 하프 미러에서 반사된 레이저 빔을 검출하는 레이저 빔 검출기를 포함하는 레이저비전 시스템(laser vision system)이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a laser beam generator for generating and scanning a laser beam, a camera for photographing the laser beam scanned by the laser beam generator, and a path of the laser beam scanned by the laser beam generator A laser vision system is provided that includes a half mirror arranged to reflect a portion of the laser beam scanned by the laser beam generator, and a laser beam detector to detect the laser beam reflected from the half mirror. do.

레이저 빔 검출기는 포토 다이오드(photo diode)를 포함할 수 있다.The laser beam detector may include a photo diode.

내부에 하프 미러 및 레이저 빔 검출기가 수용되는 암실(darkroom)을 더 포함할수 있다.It may further include a darkroom in which a half mirror and a laser beam detector are accommodated.

레이저 빔 발생기의 단부는 암실 내부에 수용될 수 있다.An end of the laser beam generator may be received inside the dark room.

본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 빔 발생기의 이상으로 인해 레이저 빔이 발생되지 않을 경우, 이를 실시간으로 검사할 수 있어, 장치의 신뢰성을 향상시 킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, when the laser beam is not generated due to the abnormality of the laser beam generator, it can be inspected in real time, thereby improving the reliability of the device.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 비전 시스템(100)을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a laser vision system 100 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 빔 발생기(110), 카메라(camera, 120), 암실(darkroom, 150), 하프 미러(half mirror, 130), 레이저 빔 검출기(140) 및 제어부(160)를 포함하는 레이저비전 시스템(100)이 제시된다.According to the present embodiment, as shown in FIG. 2, a laser beam generator 110, a camera 120, a darkroom 150, a half mirror 130, a laser beam detector 140 and A laser vision system 100 including a control unit 160 is presented.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 레이저 빔 발생기(110)의 레이저 빔(laser beam, 112) 주사 측 단부에하프 미러(130) 및 레이저 빔 검출기(140)를 배치함으로써, 레이저 빔 발생기(110)의 고장이나 오작동 또는 레이저 빔 발생기(110)에 입력되는 전압 이상으로 인해 레이저 빔(112)이 발생되지 않을 경우, 이를 실시간으로 검사할 수 있다. 이에 따라 결과적으로 레이저 비전 시스템(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to this embodiment, by placing the half mirror 130 and the laser beam detector 140 at the scanning side end of the laser beam (110) of the laser beam generator 110, the laser beam generator (110) When the laser beam 112 is not generated due to a malfunction or malfunction or an abnormal voltage input to the laser beam generator 110, the laser beam 112 may be inspected in real time. As a result, the reliability of the laser vision system 100 may be improved.

이하, 도 2를 참조하여 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, each configuration will be described in more detail with reference to FIG. 2.

레이저 빔 발생기(110)는 예를 들어 용접 장치의 용접 토치 등에 장착되며, 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 빔(112)을 발생시켜 용접 대상물의 용접 부위에 주사한다. 이러한 레이저 빔 발생기(110)로는 레이저 다이오드가 이용될 수 있다.The laser beam generator 110 is mounted to, for example, a welding torch of a welding apparatus, and generates a laser beam 112 and scans the welding portion of the welding object as shown in FIG. 2. A laser diode may be used as the laser beam generator 110.

레이저 빔 발생기(110)에서 출력되는 레이저 빔(112)은 자체 발산(divergence)에 의해 이를 바로 사용하기 어려우므로, 레이저 빔 발생기(110) 내에 설치된 렌즈에 의해 레이저 빔(112)을 시준(collimation)시킨 후 용접 대상물에 주사한다.Since the laser beam 112 output from the laser beam generator 110 is difficult to use directly by divergence, collimation of the laser beam 112 by a lens installed in the laser beam generator 110 is performed. It is then injected into the welding object.

카메라(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 빔 발생기(110)에서 주사된 레이저 빔(112)을 촬영하고, 이렇게 촬영된 영상은 제어부(160)로 전달된다.As shown in FIG. 2, the camera 120 photographs the laser beam 112 scanned by the laser beam generator 110, and the captured image is transmitted to the controller 160.

제어부(160)는 이러한 영상으로부터 용접 부위의 2차원 좌표값을 추출할 수 있고, 이러한 2차원 좌표값에 캘리브레이션 매트릭스(calibration matrix)를 적용함으로써 용접 부위의 3차원 좌표값을 산출할 수 있다.The controller 160 may extract two-dimensional coordinate values of the welded portion from the image, and calculate a three-dimensional coordinate value of the welded portion by applying a calibration matrix to the two-dimensional coordinate values.

하프 미러(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 빔 발생기(110)에서 주사된 레이저 빔(112)의 경로에 배치되어, 레이저 빔 발생기(110)에서 주사된 레이저 빔(112) 중 일부를 반사시킨다. 즉 레이저 빔 발생기(110)의 레이저빔(112) 주사 측 단부의 전단에 예를 들어 45도 각도로기울어지게 배치되어 레이저 빔(112)의 일부, 예를 들어 1/10 이하를 레이저 빔 검출기(140)를 향해 반사시킨다. 이 때 레이저 빔(112)의 대부분은 용접 부위에 주사된다.The half mirror 130 is disposed in the path of the laser beam 112 scanned by the laser beam generator 110 as shown in FIG. Reflect. That is, the inclination of the laser beam generator 110 is arranged at an angle of 45 degrees at the front end of the scanning side end portion of the laser beam generator 110, so that a part of the laser beam 112, for example, 1/10 or less, is placed on the laser beam detector ( 140). At this time, most of the laser beam 112 is scanned at the welding site.

레이저 빔 검출기(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 하프 미러(130)에서 반사된 레이저 빔(112)을 검출한다. 상술한 하프 미러(130)에 의해 일부가 하프 미러(130)에 의해 반사되며 이렇게 반사된 레이저 빔(112)은 레이저 빔 검출기(140) 로 입사된다.The laser beam detector 140 detects the laser beam 112 reflected from the half mirror 130 as shown in FIG. 2. A part of the half mirror 130 is reflected by the half mirror 130, and the reflected laser beam 112 is incident on the laser beam detector 140.

레이저 빔 검출기(140)로는 포토 다이오드(photo diode)가 이용될 수 있으므로, 입사된 레이저 빔(112)은 전기적 신호로 변환된다. 변환된 전기적 신호는 제어부(160)로 전달되며, 제어부(160)는 전기적 신호의 유무에 따라 레이저 빔 발생기(110)의 레이저 빔(112) 발생 및 주사 여부를 판정할 수 있다.Since a photo diode may be used as the laser beam detector 140, the incident laser beam 112 is converted into an electrical signal. The converted electrical signal is transmitted to the controller 160, and the controller 160 may determine whether the laser beam generator 110 generates and scans the laser beam generator 110 according to the presence or absence of the electrical signal.

암실(150)은 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 빔 발생기(110)의 레이저 빔(112) 주사 측 단부의 전단에 형성된다. 이러한 암실(150) 내부에는 도 2에 도시된바와 같이 하프 미러(130) 및 레이저 빔 검출기(140)가 수용되며, 레이저 빔 발생기(110)의 레이저 빔(112) 주사 측 단부도 수용된다.The dark room 150 is formed at the front end of the laser beam 112 scanning side end of the laser beam generator 110 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the half mirror 130 and the laser beam detector 140 are accommodated in the dark room 150, and the scanning end of the laser beam 112 of the laser beam generator 110 is also accommodated.

이와 같이 하프 미러(130), 레이저 빔 검출기(140), 레이저 빔 발생기(110)의 전단이 암실(150) 내부에 수용됨으로써, 외부 환경에 의한 영향이 방지될 수 있다. 따라서 레이저 빔(112)의 극히 일부만을 하프 미러(130)로 반사시킨다 하더라도 레이저빔 검출기(140)는 이를 정밀하게 검출할 수 있으므로, 레이저 빔 발생기(110)의 작동 여부가 효과적으로 확인될 수 있다.As described above, front ends of the half mirror 130, the laser beam detector 140, and the laser beam generator 110 may be accommodated in the dark room 150, thereby preventing the influence of the external environment. Therefore, even if only a portion of the laser beam 112 is reflected by the half mirror 130, since the laser beam detector 140 can detect this precisely, whether the operation of the laser beam generator 110 can be effectively confirmed.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상 범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments set forth herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add components within the scope of the same idea. Other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, etc., but this will also fall within the spirit of the present invention.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 비전 시스템을 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing a laser vision system according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 비전 시스템을 나타낸 개략도.2 is a schematic diagram illustrating a laser vision system according to an embodiment of the present invention.

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on main parts of drawing

100: 레이저 비전 시스템 110: 레이저 빔 발생기100: laser vision system 110: laser beam generator

112: 레이저 빔 120: 카메라112: laser beam 120: camera

130: 하프 미러 140: 레이저 빔 검출기130: half mirror 140: laser beam detector

150: 암실 160: 제어부150: dark room 160: control unit

Claims

레이저 빔(laser beam)을 발생시켜 주사하는 레이저 빔 발생기Laser beam generator that generates and scans a laser beam

상기 레이저 빔 발생기에서 주사된 레이저 빔을 촬영하는 카메라(camera)Camera for shooting the laser beam scanned by the laser beam generator

상기 레이저 빔 발생기에서 주사된 레이저 빔의 경로에 배치되어, 상기 레이저 빔 발생기에서 주사된 레이저 빔 중 일부를 반사시키는 하프 미러(half mirror) 및A half mirror disposed in the path of the laser beam scanned by the laser beam generator and reflecting a portion of the laser beam scanned by the laser beam generator;

상기 하프 미러에서 반사된 레이저 빔을 검출하는 레이저 빔 검출기를 포함하는 레이저 비전 시스템.And a laser beam detector for detecting a laser beam reflected from the half mirror.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 레이저 빔 검출기는 포토 다이오드(photo diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 비전 시스템.And the laser beam detector comprises a photo diode.

제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,

내부에 상기 하프 미러 및 상기 레이저 빔 검출기가 수용되는 암실(darkroom)을 더 포함하는 레이저 비전 시스템.And a darkroom in which the half mirror and the laser beam detector are accommodated.

제3항에 있어서,The method of claim 3,

상기 레이저 빔 발생기의 단부는 상기 암실 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 레이저 비전 시스템.And an end portion of the laser beam generator is housed inside the dark room.