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KR20120014850A - 용접위치 검사방법 - Google Patents

용접위치 검사방법 Download PDF

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Abstract

용접위치 검사방법이 개시된다. 본 발명의 용접위치 검사방법은 제품 설계도상의 용접위치 데이터로부터 용접위치 좌표값을 추출하여 마킹 로봇의 거동 프로그램에 마킹위치 좌표값으로 입력하는 마킹좌표 입력단계; 상기 마킹 로봇의 일측에 구성되는 레이저 마커를 통하여 실제 공정라인에서 용접 조립된 부품 패널에 대하여 상기 마킹위치 좌표값에 따른 해당 마킹위치에 레이저 마크의 형태로 표시하는 레이저 마킹단계; 상기 마킹 로봇의 타측에 구성되는 카메라를 통하여 상기 레이저 마크를 촬영하여 마킹 영상을 추출하는 마킹영상 추출단계; 및 상기 마킹 영상으로부터 상기 부품 패널 상의 해당 레이저 마크에 대하여 실제 공정라인에서 용접된 용접 압흔(welding trace)이 오차허용범위 내에 있는지를 자동 판독하는 마킹영상 판독단계를 포함한다.

Description

용접위치 검사방법{INSPECTING METHOD OF WELDING POINT}
본 발명은 용접위치 검사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제 공정라인에서 용접 조립된 제품의 용접위치와 제품 설계도상의 용접위치의 오차를 자동으로 검사할 수 있도록 하는 용접위치 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로 차체 부품의 조립공정은 2장 혹은 그 이상의 부품 패널을 전기저항으로 용착시키는 스폿 저항용접이 주로 적용된다.
이러한 스폿 저항용접은 부품 패널의 표면에 가압력을 가하면서 통전을 통하여 전기저항을 형성하여 용접열을 발생시켜 용접하는 전기 저항용접이다.
즉, 상기한 스폿 저항용접은 공정라인 상의 지그 상에 조립할 부품 패널을 셋팅한 상태로, 용접용 로봇에 설치된 스폿 용접건을 통하여 용접작업이 진행된다.
이러한 차체 부품의 조립공정에서, 부품 패널의 용접 프로세스는 먼저, 제품 설계도상의 용접위치 데이터를 추출하여 공정라인 상의 로봇을 거동 제어하기 위한 로봇 제어기에 입력하고, 상기 로봇 제어기는 입력된 용접위치 데이터에 따라 로봇을 거동 제어하여 스폿 용접건을 정확한 부품 패널 상의 용접위치로 이동시킨다.
이어서, 상기 스폿 용접건은 지그 상에 셋팅된 부품 패널의 용접위치에 용접전극을 통하여 가압 통전함으로써 스폿 용접작업을 진행한다.
그러나 상기와 같은 차체 부품의 조립공정에서는 로봇의 거동오차나 지그의 설치오차 또는 부품 패널의 규제오차 등에 의해 각 부품 패널 상의 용접위치에 대한 신뢰도나 정밀도가 떨어짐에도 불구하고, 제품 설계도상의 부품의 치수 및 용접위치가 실제 조립된 차체 부품에 정확히 반영되었는지를 판별하기 위한 방법이 전무하였다.
즉, 종래에는 이러한 차체 부품의 용접위치를 검사하기 위하여 프린트된 제품 설계도상의 용접위치와 실제 공정라인에서 용접 조립된 제품의 용접위치를 작업자에 의해 육안으로 비교하여 판별하는 수준이었다.
또한, 보다 정확한 검사를 위하여 측정도구를 사용한다 하더라도 결국 측정하는 작업자에 따라 오차분이 존재하여 100% 신뢰할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로써, 본 발명이 해결하려는 과제는 실제 공정라인에서 용접 조립된 부품 패널에 대하여 제품 설계도상의 용접위치 데이터를 근거로 레이저 마크를 표시하고, 마킹 영상으로부터 상기 레이저 마크와 실제 용접 압흔과의 오차값을 자동 판별함으로써 제품 설계도 대비 실제 용접위치의 오차를 자동으로 검사할 수 있도록 하는 용접위치 검사방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 용접위치 검사방법은 제품 설계도상의 용접위치 데이터로부터 용접위치 좌표값을 추출하여 마킹 로봇의 거동 프로그램에 마킹위치 좌표값으로 입력하는 마킹좌표 입력단계; 상기 마킹 로봇의 일측에 구성되는 레이저 마커를 통하여 실제 공정라인에서 용접 조립된 부품 패널에 대하여 상기 마킹위치 좌표값에 따른 해당 마킹위치에 레이저 마크의 형태로 표시하는 레이저 마킹단계; 상기 마킹 로봇의 타측에 구성되는 카메라를 통하여 상기 레이저 마크를 촬영하여 마킹 영상을 추출하는 마킹영상 추출단계; 및 상기 마킹 영상으로부터 상기 부품 패널 상의 해당 레이저 마크에 대하여 실제 공정라인에서 용접된 용접 압흔(welding trace)이 오차허용범위 내에 있는지를 자동 판독하는 마킹영상 판독단계를 포함한다.
또한, 상기 용접위치 좌표값은 X축, Y축, Z축의 공간 좌표값으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 레이저 마크는 저입열의 레이저빔에 의해 정원형의 열흔(heat trace) 패턴으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 레이저 마크는 상기 용접 압흔의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 정원형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 마킹영상 판독단계는 상기 마킹영상 추출단계로부터 추출된 마킹 영상으로부터 해당 레이저 마크와 용접 압흔의 중심간 거리를 오차값으로 하여 오차값을 계산하는 오차값 추출단계; 및 상기 오차값이 설정된 오차허용범위 내에 있는지를 판단하여 정상 또는 오류 신호를 출력하는 오차값 판단단계로 이루어질수 있다.
또한, 상기 레이저 마크와 용접 압흔은 상기 마킹 영상으로부터 픽셀단위로 명도를 분석하여 명도값의 차이로 구분될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 용접위치 검사방법에 의하면, 제품 설계도상의 용접위치 데이터를 마킹위치 좌표값으로 하여 마킹 로봇 상의 레이저 마커를 통하여 실 제품에 대하여 해당 마킹위치에 레이저빔의 열흔을 이용한 레이저 마크를 표시함으로써, 검사자에 의한 육안 검사가 편리한 이점이 있다.
또한, 상기 레이저 마크의 영상정보를 추출하여 실제 용접 압흔과 레이저 마크의 중심간 거리를 오차값으로 판단함으로써 제품 설계도 대비 실제 용접위치의 오차를 자동으로 검사 및 표시할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접위치 검사방법의 공정 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접위치 검사방법의 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용접위치 검사방법에 적용되는 마킹 로봇 시스템의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용접위치 검사방법에 따른 레이저 마크와 용접 압흔의 오차값 판단 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접위치 검사방법의 공정 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접위치 검사방법의 제어 블록도이다.
본 실시예에 따른 용접위치 검사방법은 제품 설계도상의 부품의 치수 및 용접위치가 실제 공정라인에서 용접 조립된 차체 부품에 정확히 반영되었는지를 자동으로 판별하기 위한 방법이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 용접위치 검사방법은 마킹좌표 입력단계(S1), 레이저 마킹단계(S2), 마킹영상 추출단계(S3), 및 마킹영상 판독단계(S4)로 이루어진다.
먼저, 마킹좌표 입력단계(S1)는 제품 설계도상의 용접위치 데이터로부터 용접위치 좌표값을 추출한 다음, 도 2에서 도시한 바와 같이, 입력기(1)를 통하여 상기 용접위치 좌표값을 제어기(3)에 입력하면, 제어기(3)는 로봇 제어기(5)에 로직된 마킹 로봇(7)의 거동 프로그램에 마킹위치 좌표값으로 입력한다.
여기서, 상기 용접위치 좌표값은 X축, Y축, Z축의 공간 좌표값으로 이루어진다.
이어서, 상기 레이저 마킹단계(S2)는 상기 로봇 제어기(5)에 의해, 도 3에서 도시한 바와 같이, 마킹 로봇(7)이 거동 제어되는 동안, 상기 제어기(3)의 신호에 따라 마킹 로봇(7)의 아암 선단에 구성되는 레이저 마커(9)가 레이저빔(LB)을 출력하여 실제 공정라인에서 용접 조립되어 지그(11) 상에 셋팅된 부품 패널(13) 상에, 도 4에서와 같이, 레이저 마크(LM)를 표시한다.
즉, 상기 레이저 마크(LM)는 상기 마킹위치 좌표값에 따른 부품 패널(13) 상의 해당 마킹위치에 표시된다.
이때, 상기 레이저 마크(LM)는 저입열의 레이저빔(LB)에 의해 상기 부품 패널(13) 상에 정원형의 열흔(heat trace) 패턴으로 형성된다.
이러한 레이저 마킹단계(S2)까지 진행되면, 검사자는 레이저 마크(LM)와 실제 부품 패널(13)상의 용접 압흔(WM)(welding trace)과의 오차값을 육안 검사로도 판독할 수 있다.
이후, 상기 마킹영상 추출단계(S3)에서는 상기 마킹 로봇(7) 상의 레이저 마커(9)의 일측에 구성되는 카메라(15)를 통하여 상기 부품 패널(13) 상에 표시된 레이저 마크(LM)를 촬영하여 그 마킹 영상을 제어기(3)로 출력한다.
이어서, 상기 마킹영상 판독단계(S4)에서는 상기 마킹 영상으로부터 부품 패널(13) 상의 해당 레이저 마크(LM)에 대하여 실제 공정라인에서 용접된 용접 압흔(WM)이 허용범위 내에 있는지를 자동 판독한다.
이러한 마킹영상 판독단계(S4)는 제어기(3)가 상기 마킹영상 추출단계(S3)로부터 추출된 마킹 영상으로부터 해당 레이저 마크(LM)와 용접 압흔(WM)의 각 중심(SP1,SP2)간 거리(L)를 오차값으로 하여 오차값을 계산하고, 이어서 상기 오차값이 설정된 오차허용범위 내에 있는지를 판단하여 정상 또는 오류 신호를 디스플레이(17)를 통하여 출력함으로써 검사자가 이를 인식할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 레이저 마크(LM)는 용접 압흔(WM)의 직경((D2)보다는 더 큰 직경(D1)을 갖는 정원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이저 마크(LM)와 용접 압흔(WM)은 제어기(3)가 상기 마킹 영상으로부터 픽셀단위로 명도를 분석하여 명도값의 차이로 구분한다.
즉, 상기한 바와 같은 용접위치 검사방법은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 레이저 마커(9)에 의해 저입열의 레이저빔(LB)으로 부품 패널(13) 상에 마킹위치 좌표값에 따라 표시되는 정원형의 레이저 마크(LM)의 중심(SP1)과 실제 공정라인에서 용접 조립된 부품 패널(13) 상의 용접 압흔(WM)의 중심(SP2)이 일치하는 경우(P1), 제품 설계도상의 용접위치 좌표값과 실제 제품상의 용접위치가 일치하는 것으로, 디스플레이(17)를 통하여 정상신호(OK신호)를 출력하여 검사자가 이를 인식할 수 있도록 한다.
또한, 상기 정원형의 레이저 마크(LM)의 중심(SP1)에 대하여 실제 공정라인에서 용접 조립된 부품 패널(13)상의 용접 압흔(WM)의 중심(SP2)이 일정거리(L) 떨어진 경우(P2), 제품 설계도상의 용접위치 좌표값과 실제 제품상의 용접위치가 상기 일정거리(L)만큼의 오차값을 갖는 것으로, 상기 오차값이 오차허용범위를 벗어나는 경우(P2), 디스플레이(17)를 통하여 오류신호(NG신호)를 출력하여 검사자가 이를 인식할 수 있도록 한다.
이때, 상기 오차값이 오차허용범위에 있는 경우에는 정상신호(OK)를 출력하나, 오차값의 범위에 따라 용접위치의 수정신호를 출력할 수도 있다.
통상, 상기한 오차허용범위는 레이저 마크(LM)의 직경(D1)이 10m이고, 용접 압흔(WM)의 직경(D2)이 6mm인 경우, 제품의 용접품질에 영향을 미치지 않는 7mm 이내로 설정되며, 오차값이 4mm~7mm의 범위에 있는 경우에는 상기한 수정신호를 출력할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 검사대상으로 스폿 저항용접의 용접점에 대해서 적용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, CO2 용접점 또는 필요에 따라서 피어싱 홀에 대한 정밀도 검사에도 응용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
S1: 마킹좌표 입력단계 S2: 레이저 마킹단계
S3: 마킹영상 추출단계 S4: 마킹영상 판독단계
1: 입력기 3: 제어기
5: 로봇 제어기 7: 마킹 로봇
9: 레이저 마커 11: 지그
13: 부품 패널 15: 카메라
17: 디스플레이 LM: 레이저 마크
WM: 용접 압흔

Claims (10)

  1. 제품 설계도상의 용접위치 데이터로부터 용접위치 좌표값을 추출하여 마킹 로봇의 거동 프로그램에 마킹위치 좌표값으로 입력하는 마킹좌표 입력단계;
    상기 마킹 로봇의 일측에 구성되는 레이저 마커를 통하여 실제 공정라인에서 용접 조립된 부품 패널에 대하여 상기 마킹위치 좌표값에 따른 해당 마킹위치에 레이저 마크의 형태로 표시하는 레이저 마킹단계;
    상기 마킹 로봇의 타측에 구성되는 카메라를 통하여 상기 레이저 마크를 촬영하여 마킹 영상을 추출하는 마킹영상 추출단계; 및
    상기 마킹 영상으로부터 상기 부품 패널 상의 해당 레이저 마크에 대하여 실제 공정라인에서 용접된 용접 압흔(welding trace)이 오차허용범위 내에 있는지를 자동 판독하는 마킹영상 판독단계를 포함하는 용접위치 검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용접위치 좌표값은
    X축, Y축, Z축의 공간 좌표값으로 이루어지는 용접위치 검사방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 마크는
    저입열의 레이저빔에 의해 정원형의 열흔(heat trace) 패턴으로 형성되는 용접위치 검사방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 마크는
    상기 용접 압흔의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 정원형으로 형성되는 용접위치 검사방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마킹영상 판독단계는
    상기 마킹영상 추출단계로부터 추출된 마킹 영상으로부터 해당 레이저 마크와 용접 압흔의 중심간 거리를 오차값으로 하여 오차값을 계산하는 오차값 추출단계;
    상기 오차값이 설정된 오차허용범위 내에 있는지를 판단하여 정상 또는 오류 신호를 출력하는 오차값 판단단계로 이루어지는 용접위치 검사방법.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 레이저 마크와 용접 압흔은
    상기 마킹 영상으로부터 픽셀단위로 명도를 분석하여 명도값의 차이로 구분되는 용접위치 검사방법.
  7. 제품 설계도상의 용접위치 데이터로부터 용접위치 좌표값을 추출하여 마킹 로봇의 거동 프로그램에 마킹위치 좌표값으로 입력하는 마킹좌표 입력단계;
    상기 마킹 로봇의 일측에 구성되는 레이저 마커를 통하여 실제 공정라인에서 용접 조립된 부품 패널에 대하여 상기 마킹위치 좌표값에 따른 해당 마킹위치에 저입열의 레이저빔을 조사하여 정원형의 열흔(heat trace) 패턴으로 레이저 마크를 표시하는 레이저 마킹단계;
    상기 마킹 로봇의 타측에 구성되는 카메라를 통하여 상기 레이저 마크를 촬영하여 마킹 영상을 추출하는 마킹영상 추출단계; 및
    상기 마킹 영상으로부터 해당 레이저 마크와 용접 압흔(welding trace)의 중심간 거리를 오차값으로 하여 상기 오차값을 계산하고, 상기 오차값이 설정된 오차허용범위 내에 있는지를 판단하여 상기 부품 패널 상의 해당 레이저 마크에 대하여 실제 공정라인에서 용접된 용접 압흔이 오차허용범위 내에 있는지를 자동 판독하는 마킹영상 판독단계를 포함하는 용접위치 검사방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용접위치 좌표값은
    X축, Y축, Z축의 공간 좌표값으로 이루어지는 용접위치 검사방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 마크는
    상기 용접 압흔의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 정원형으로 형성되는 용접위치 검사방법.
  10. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 레이저 마크와 용접 압흔은
    상기 마킹 영상으로부터 픽셀단위로 명도를 분석하여 명도값의 차이로 구분되는 용접위치 검사방법.
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