KR20230011627A

KR20230011627A - 용접 영상 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20230011627A
Application number: KR1020210092095A
Authority: KR
Inventors: 허성원
Original assignee: 주식회사 오토스윙
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2023-01-25
Also published as: KR102634038B1

Abstract

본 발명은 용접 영상을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치는, 작업자가 착용 가능하도록 구비된 본체와, 본체의 외측을 향하고, 용접 영상을 생성하는 적어도 하나의 카메라부와, 본체에 배치되어 작업자를 향하는 부분을 포함하는 표시부와, 표시부 및 카메라부와 동작 가능하게 통신하고, 용접 영상을 표시부를 향하여 제공하도록 구비된 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 센서부로부터 수신한 센서값에 기초하여 표시부에 표시되는 용접 영상의 크기를 제어하도록 구성될 수 있다.

Description

용접 영상 처리 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING WELDING IMAGES}

본 발명은 용접 영상을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

용접 공정 시 발생하는 빛과 고열 등으로부터 작업자를 보호하기 위해 보호구를 착용할 수 있다. 보호구를 착용한 상태에서 작업자는 보호구를 통해서 용접이 진행되는 것만 확인할 수 있을 뿐이므로, 용접 장치에 설정된 조건들과 같은 용접을 위한 다양한 정보들을 확인하기 위해서는 보호구를 탈거하여 육안으로 확인해야 하는 번거로움이 있을 수 있다.

작업자의 숙련도가 높지 않을 경우, 특히 자동 용접면 및 수동 용접면 착용 시 용접 광에 인접한 부분만 작업자가 볼 수 있고, 용접 주변 환경 등 구체적인 용접 상황을 인지하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 작업자에게 용접 주변 환경까지 작업자가 시각적으로 확인할 수 있는 고화질 영상을 제공하고, 작업자에게 용접 상태 정보에 대하여 구체적인 정보를 제공할 필요가 있다.

위와 같은 문제는 용접 작업뿐만 아니라, 카메라 영상을 이용한 피부 시술 및/또는 진료 시에도 의료진에게 동일한 문제를 줄 수 있을 뿐만 아니라, 다른 카메라 영상을 이용한 작업에서도 동일하게 문제가 될 수 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

국내 등록특허공보 제10-2160663호(2020.09.22)

본 발명의 일 과제는, 작업자에게 용접 스팟 뿐만 아니라, 용접 주변 환경을 보여주어 작업자의 용접 정확도를 향상시키도록 하는데 있다.

본 발명의 일 과제는, 용접 상태 정보에 대한 정보를 작업자에게 가이딩 하는데 있다.

본 발명의 일 과제는, 카메라 영상을 이용한 작업에 있어서, 작업자에게 정확한 정보를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 과제는, 고휘도/고조도 광을 다루는 작업에 있어서, 작업자에게 정확한 정보를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 과제 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치는, 작업자가 착용 가능하도록 구비된 본체와, 본체의 외측을 향하고, 용접 영상을 생성하는 적어도 하나의 카메라부와, 본체에 배치되어 작업자를 향하는 부분을 포함하는 표시부와, 표시부 및 카메라부와 동작 가능하게 통신하고, 용접 영상을 표시부를 향하여 제공하도록 구비된 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 센서부로부터 수신한 센서값에 기초하여 표시부에 표시되는 용접 영상의 크기를 제어하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 영상 처리 방법은, 프로세서에 의해 각 단계의 적어도 일부가 실행되는 용접 영상 처리 방법에 있어서, 카메라부로부터 용접 영상을 수신하는 단계와, 용접 영상을 표시부에 표시하는 단계와, 센서부로부터 센서값을 수신하는 단계와, 센서부로부터 수신한 센서값에 기초하여 표시부에 표시되는 용접 영상의 크기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 더 제공될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 의하면, 다양한 촬영 조건을 통해 촬영된 사진을 합성함으로써, 용접광에 인접한 부분 외에도 용접 주변 환경을 용이하게 식별할 수 있는 고화질 영상을 제공할 수 있다.

또한, 현재 용접 작업 상태에 대하여 작업자에게 효율적인 가이딩을 제공함으로써, 용접 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 작업자가 작업 여건에 따라 다양하게 변동 가능한 환경에 대응하여 최적의 시각 정보를 얻을 수 있다.

또한, 카메라부로부터 취득되는 영상에서 고휘도를 나타내는 부분을 어둡게 필터링 처리함으로써, 용접 작업 시 용접 광 스팟을 관찰하기 용이하며, 따라서 초보자라 할지라도 난이도 높은 용접 작업을 손쉽게 행할 수 있을 뿐 아니라, 용접의 정화도 및/또는 퀄리티를 높일 수 있다.

또한, 용접 작업 중 주변 영역에 대한 관찰이 쉽기 때문에 용접 작업 시의 안전도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 실시 예에 따른 용접 정보 제공 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 용접 정보 제공 시스템 중 용접 영상 처리 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2 중 프로세서의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.
도 4는 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치에 의한 용접 정보 제공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4에서 설명되는 영상들의 예시도이다.
도 6은 본 실시 예에 따른 카메라가 장착된 용접 영상 처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 7은 표시부의 내측 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 실시 예에 따른 용접 정보를 표시하는 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b은, 용접 영상 처리 장치가 토치의 용접 방향에 대한 UI를 시각적 피드백을 통해 가이딩하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치가 작업지도서를 수신하여 디스플레이 하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 실시 예에 따른 용접 영상을 디스플레이 중에 용접 영상 처리 장치가 영상을 캡쳐 또는 촬영하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 개시의 다양한 실시 예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 개시의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

본 개시의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다." 또는 "포함할 수 있다." 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시 예에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시의 다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 작업자 기기와 제2 작업자 기기는 모두 작업자 기기이며, 서로 다른 작업자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "장착되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 장착되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 개시의 실시 예에서 "유닛", "부(part)" 등과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 구성요소를 지칭하기 위한 용어이며, 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "유닛", "부(part)" 등은 각각이 개별적인 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 경우를 제외하고는, 적어도 하나의 모듈이나 칩으로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 실시 예에 따른 용접 정보 제공 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 용접 정보 제공 시스템(10)은 용접 영상 처리 장치(100) 및 용접 토치(200)를 포함할 수 있다. 용접 영상 처리 장치(100) 및 용접 토치(200)는 서로 통신망으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 용접 영상 처리 장치(100) 및 용접 토치(200)는 1대1로 매칭되어 동작할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 1대 n으로 매칭되어 동작할 수도 있다. 즉, 1대의 용접 영상 처리 장치(100)에 n대의 용접 토치(200)들이 연결되어 구현될 수 있고, n대의 용접 영상 처리 장치(100)에 1대의 용접 토치(200)가 연결되어 구현될 수 있다. 뿐만 아니라 용접 영상 처리 장치(100) 및 용접 토치(200)는 별도의 서버(미도시)와 통신하여 데이터를 송수신할 수 있다.

용접 영상 처리 장치(100)는 용접 상황에 대한 정보를 작업자에게 제공할 수 있다. 구체적으로, 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 영상 처리 장치(100)의 카메라부(도 2의 120)에 포함된 카메라 모듈을 이용하여 용접 영상을 획득하고, 이를 기초로 합성 영상을 생성하여 작업자에게 디스플레이 할 수 있다. 이때 용접 영상 처리 장치(100)는 HDR(high dynamic range) 기술을 이용하여 합성 영상을 생성할 수 있고, 고화질의 용접 영상을 작업자에게 디스플레이 하여 제공할 수 있다. 이때, 작업자는 고화질 용접 영상을 통해 용접 비드의 형태 및 용접 광과 인접한 부분 이외의 주변 환경에 대한 정보를 시각적으로 확인할 수 있다.

본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 고화질 용접 영상을 합성하여 제공하기 위해, 카메라부를 통해 영상을 획득하고, 획득한 영상을 표시부(도 2의 140)를 통해 디스플레이 할 수 있다. 이때 용접 영상 처리 장치(100)는 카메라 모듈의 셔터스피드값, ISO(international standard organization) 감도값, 게인(gain)값을 다르게 하여 반복적으로 촬영하여 영상을 합성할 수 있다. 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 획득한 합성 영상에 대한 대조비 처리를 통해 화질을 개선할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 RGB를 이용하여 선호하는 색상(예를 들어, 그린(G), 블루(B))으로 용접 정보를 표시하는 기능을 제공할 수 있다. 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 돋보기 도수 보정 기능(예를 들어, 화면 확대 및 축소)을 제공할 수 있다. 이때, 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 작업의 개시 및 종료를 판단할 수 있다. 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 작업의 개시 판단에 따라 현재 표시부(도 2의 140)에 표시되는 영상 화면을 확대하는 화면 확대 기능을 제공하고, 용접 작업의 종료 판단에 따라 확대한 영상 화면을 축소하는 화면 축소 기능을 제공할 수 있다. 본 실시 예에서 화면 확대 및 축소 기능은 자동 또는 수동으로 설정될 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 별도의 열 화상 카메라를 이용하여 온도 합성 영상을 제공할 수 있다. 이때, 용접 영상 처리 장치(100)는 색상으로 용접 온도를 표시할 수 있다. 본 실시 예에 다른 용접 영상 처리 장치(100)는 상술한 모든 기능에 대하여 소리(예를 들어, 안내 알람) 또는 안내 음성으로 제공하는 기능을 지원할 수 있다.

한편, 용접 영상 처리 장치(100)의 카메라부(도 2의 120)는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 또는, 용접 영상 처리 장치(100)의 카트리지부(도 2의 130)는 포토 센서를 포함할 수 있다. 또는 용접 영상 처리 장치(100)의 센서부(도 2의 150)는 광학 센서를 포함할 수 있다. 또는, 용접 영상 처리 장치(100)는 이미지 센서, 포토 센서 및 광학 센서를 모두 포함할 수 있다. 이하에서는, 용접 영상 처리 장치(100)에 포함된 센서로서 이미지 센서, 포토 센서 및 광학 센서를 예로서 설명하나, 이에 제한되지 않는다. 다시 말해, 용접 영상 처리 장치(100)에는 다양한 종류의 광학 센서가 포함될 수 있다.

용접 영상 처리 장치(100)는 이미지 센서의 센서값, 포토 센서의 센서값 및 광 센서의 센서값에 기초하여 용접 영상을 확대하거나 축소할 수 있다. 또한 용접 영상 처리 장치(100)는 이미지 센서의 센서값, 포토 센서의 센서값 및 광 센서의 센서값에 기초하여 카트리지부(도 2의 130)의 차광도를 제어할 수 있다. 여기에서, 카트리지부(130)의 차광도를 제어하는 동작은 카트리지의 흑화도를 조절함으로써 차광도를 증가 또는 감소시키는 동작을 의미할 수 있다.

본 실시 예에 따른 용접 토치(200)는 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함하는 용접 상황을 적어도 하나의 센서를 통해 감지할 수 잇다. 용접 토치(200)는 토치의 상태를 모니터링 할 수 있고, 용접 상황에 따라 토치 작업의 설정 값을 변경할 수 있다.

본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 토치(200)와 연결된 통신망을 통해 용접 토치(200)로부터 작업 설정 및 작업 상태에 대한 정보를 수신할 수 있고, 수신한 용접 정보를 기초로 작업자에게 작업 정보를 시각적 피드백을 통해 제공할 수 있다.

예를 들어, 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 온도 값에 대한 센싱 정보를 수신하면, 불빛, 진동, 메시지 등의 다양한 방식으로, 온도 값과 대응되는 알림을 출력할 수 있다. 이때 알림은 용접 영상 처리 장치(100)의 표시부(도 2의 140)에 제공되는 시각적인 피드백일 수 있고, 소리(예를 들어, 안내 알람) 또는 안내 음성을 통한 청각적인 피드백일 수 있다.

한편, 온도 값에 대한 센싱 정보는 기 설정된 온도 범위를 초과하는지 여부 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 온도 값에 대한 센싱 정보는 용접면의 온도 값과 대응되는 수치, 등급, 레벨 등을 포함할 수 있다.

본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 토치(200) 및 용접면의 온도 값이 기설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단하면, 작업자에게 작업을 중지할 것을 가이딩 할 수 있다. 기설정된 온도 범위를 벗어나는 용접의 경우, 품질 저하의 위험이 있으며, 이에 작업자가 용접 토치(200)의 온도 값을 조절할 수 있도록 가이딩 할 수 있다.

용접 토치(200)의 전류 또는 전압 상태가 비정상적인 것으로 감지되는 경우, 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 경고를 위한 시각적 피드백을 제공할 수 있다. 이때, 시각적 피드백은 작업 현장을 디스플레이 하고 있는 용접 영상 처리 장치(100)의 표시부(도 2의 140) 일부 영역에 위험함을 나타내는 아이콘을 제공할 수 있다. 또 다른 예로, 용접 영상 처리 장치(100)는 표시부(140)의 화면 전체에 대하여 특정 색상(예를 들어, 레드(R))에 대한 채도를 증가 및 감소를 반복함으로써, 시각적 피드백을 통한 작업 중지 가이딩을 제공할 수 있다.

본 실시 예에서, 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 토치(200)에 포함된 적어도 하나의 센서(미도시) 이외에도, 용접 영상 처리 장치(100)에 포함된 센서를 통해서 용접 정보를 센싱할 수 있다. 이때 용접 정보는 실시간 용접 작업과 관련한 광 정도, 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치(200) 간의 간격 등을 포함하는 용접 상황을 적어도 하나의 센서를 통해 감지할 수 있다.

용접 토치(200)에는 그 상태 변화를 검출할 수 있는 모든 형태의 센싱 디바이스 (sensing device)들 중 적어도 하나의 디바이스를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서(Acceleration Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 조도 센서(illuminance sensor), 근접 센서 (proximity sensor), 압력 센서(pressure sensor), 노이즈 센서(Noise Sensor), 비디오 센서(Video Sensor), 및/또는 중력 센서 등과 같은 다양한 센싱 디바이스들 중 적어도 하나의 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 용접 토치(200)의 조도 센서를 통해 감지된 용접 작업 영역 내의 광 정도는 통신부를 통해 프로세서(도 2의 160)로 전달될 수 있고, 프로세서(160)는 용접 영상 처리 장치(100)의 센서부(도 2의 140)를 통하지 않고, 용접 토치(200)의 조도 센서를 통해 전달된 광 정도를 바탕으로 카메라부(도 2의 120)를 제어할 수 있다.

한편, 가속도 센서는 용접 토치(200)의 움직임을 감지하기 위한 구성요소일 수 있다. 구체적으로, 가속도 센서는 용접 토치(200)의 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 측정할 수 있으므로, 용접 토치(200)의 움직임을 측정할 수 있다. 중력 센서는 중력이 향하는 방향을 감지하기 위한 구성요소이다. 즉, 중력 센서의 감지결과는 가속도 센서와 함께 용접 토치(200)의 움직임을 판단하는데 사용될 수 있다. 또한, 중력센서를 통해 용접 토치(200)가 파지된 방향이 판단될 수 있다.

상술한 종류의 센서 외에도, 용접 토치(200)는 자이로스코프 센서, 지자기센서, 초음파 센서, RF 센서와 같은 다양한 종류의 센서를 더 포함할 수 있고, 용접 작업 환경과 관련된 다양한 변화를 감지할 수 있다.

마찬가지로, 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 영상 처리 장치(100)에 포함된 센서를 통해서 감지한 용접 정보에 기초하여 용접 정보에 대응하는 가이딩을 제공할 수 있다.

본 실시 예에서, 용접 영상 처리 장치(100)는 작업 중지에 대한 가이딩이 제공된 이후, 기설정된 작업자의 움직임 또는 기설정된 작업자의 음성 등을 센싱하여 용접 토치(200)의 동작을 변경할 수 있다.

본 실시 예에서, 용접 영상 처리 장치(100)는 용접 토치(200)와의 통신이 원할하지 못한 상태에서는 자체적으로 구비된 이미지 센싱을 통해서 용접 토치(200) 및 용접면의 온도 값을 획득할 수 있다. 일 예로, 용접 영상 처리 장치(100)는 열화상 카메라를 통해 획득한 영상 데이터를 기초로 용접 토치(200) 및 용접면의 온도 값을 획득할 수 있다.

상술한 예시는 용접 토치(200)로부터 수신한 정보가 용접 온도 정보인 경우만을 기술한 것일 뿐, 용접 영상 처리 장치(100)는 다양한 용접 정보에 대한 다양한 가이딩을 제공할 수 있다.

도 2는 도 1의 용접 정보 제공 시스템 중 용접 영상 처리 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다. 이하의 설명에서 도 1에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다. 도 2를 참조하면, 용접 영상 처리 장치(100)는 통신부(110), 카메라부(120), 카트리지부(130), 표시부(140), 센서부(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다.

통신부(110)는 용접 토치(200)로부터 용접 정보를 수신하고, 용접 토치(200)를 제어하기 위한 명령을 송신할 수 있다. 본 실시 예에서, 통신부(110)는 합성 영상을 용접 토치(200) 외의 외부 장치로 전송할 수 있다. 이때, 외부 장치는 작업자/제3자의 스마트폰, 컴퓨터 등 통신 모듈을 포함하는 다양한 장치를 포함할 수 있다.

통신부(110)는 다양한 유형의 통신방식에 따라 다양한 유형의 외부 장치와 통신을 수행하는 구성일 수 있다. 통신부(110)는 와이파이칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 와이파이 칩이나 블루투스 칩을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다. 무선통신 칩은 IEEE, Zigbee, 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 칩을 의미할 수 있다. NFC 칩은 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 등과 같은 다양한 RF-ID 주파수 대역들 중에서 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC(Near Field Communication) 방식으로 동작하는 칩을 의미할 수 있다.

카메라부(120)는 적어도 하나의 카메라 장치를 포함할 수 있으며, 용접 작업 현장에 대한 이미지를 촬영하기 위한 카메라를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 카메라부(120)는 용접 영상 처리 장치(100)의 표시부(140)에 인접하게 위치하는 카메라를 포함할 수 있다. 일 시시 예로 카메라부(120)는 본체(도 7a의 170)의 중앙 상단에 장착될 수 있다.

카메라부(120)는 프로세서(160)로부터 제어 명령을 수신하고, 제어 명령에 응답하여 셔터 스피드, ISO 감도, 게인(gain) 등의 설정을 변경하여 용접 작업 현장을 촬영할 수 있고, 촬영 설정을 통해 용접 작업 현장을 촬영할 수 있다.

본 실시 예에서, 카메라부(120)는 표시부(140)의 전면부 일 영역에 포함될 수 있는데, 피사체로부터 광을 수신하는 렌즈의 전방에 카트리지부(130)가 위치하는 구조가 될 수 있다.

선택적 실시 예로, 카트리지부(130)는 작업자의 시선이 향하는 전방에 위치할 수 있다. 구체적으로 카트리지부(130)는 본체(도 7a의 170)의 작업자 전면부에 위치하는 개구에 장착될 수 있고, 용접 광이 착용자에게 도달하는 경로 상에 위치할 수 있다.

카트리지부(130)는 작업자의 용접 발생시 발생되는 용접 광을 차단할 수 있다. 즉, 카트리지부(130)는 예를 들어 이미지 센서, 포토 센서 및 광 센서 중 하나 이상을 통해 감지한 용접 광 정보를 기초로 흑화하여 카트리지의 차광도를 증가시킬 수 있다. 이때, 카트리지부(130)는 예컨대, 액정의 정렬 방향에 따라 흑화도가 조절될 수 있는 액정보호패널(LCD panel)을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않으며, VA(Vertical Align) 방식 LCD, TN(Twist Nematic)방식 LCD, IPS(In Plane Switching) 방식 LCD 등 다양한 패널로 구현될 수 있다.

카트리지부(130)의 흑화도는 용접 광의 밝기에 따라 자동으로 조절될 수 있다. 상술한 바와 같이 용접 광의 밝기에 따라 자동으로 조절되는 경우 센서부(150)를 이용할 수 있다. 센서부(150)는 용접 광의 밝기를 감지하여 용접 광 정보를 획득하고, 용접 광 정보에 포함된 용접 광의 밝기에 대한 정보를 소정의 전기적 신호로 프로세서(160)에 전달하면, 프로세서(160)는 용접 광의 밝기에 기초하여 흑화도를 제어할 수 있다.

즉, 카트리지부(130)는 용접 작업 현장의 용접면에서 발생하는 빛의 밝기 등에 대응되도록 패널의 차광도를 실시간으로 변경할 수 있고, 카메라부(120)는 전면부에 설치된 카트리지부(130)에 의해 용접 광의 일정량이 차폐된 용접 영상을 촬영할 수 있다.

선택적 실시 예로, 카트리지부(130)의 차광도는 착용자(작업자)가 수동으로 조정할 수 있다. 일 실시 예로, 작업자가 용접 작업을 수행하는 중에 용접 광이 너무 밝다고 판단하여, 차광도를 6, 7, 8, 9 등으로 조정할 수 있는 입력 장치(예를 들어, 조그 셔틀 등, 미도시)를 이용하여 원하는 차광도를 선택하면, 프로세서(160)는 입력 장치에 의해 선택된 차광도에 대응하여 카트리지부(130)의 차광 정도를 제어할 수 있다.

선택적 실시 예로, 용접 영상 처리 장치(100)는 카트리지부(130)에 인접하게 카메라부(120)가 위치하는 구조일 수 있다. 또한, 용접 영상 처리 장치(100)는 카트리지부(130)를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우 작업자는 카메라부(120)를 통해 취득한 용접 영상만으로 용접 작업을 수행할 수 있고, 프로세서(160)는 센서부(150)가 감지한 용접 광의 밝기를 기반으로 용접 영상에 흑화 처리를 수행하여 표시부(140)에 출력할 수 있다. 즉, 프로세서(160)가 흑화 처리 기능을 구비하고 있는 경우, 카트리지부(130)를 포함하지 않을 수 있다.

본 실시 예에서, 카메라부(120)는 열 화상 카메라를 포함할 수 있다. 용접 영상 처리 장치(100)는 열 화상 카메라를 통해 획득한 열 화상 영상을 용접 현장에 대한 영상에 합성하여 온도 영상을 획득할 수 있다.

선택적 실시 예로, 카메라부(120)는 프로세서(160)에 전기적으로 연결된 조명부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 조명부는 적어도 용접 작업 영역을 향하여 광을 조사하도록 구성된 것으로, 프로세서(160)에 의해 용접 작업이 시작되면 꺼졌다가, 용접을 안 할 때에는 센서부(150)에 의한 조도 센싱으로 그 밝기가 카메라부(120)의 촬영에 최적화되도록 자동으로 조절될 수 있다.

표시부(140)는 작업자에게 고화질 용접 영상을 제공할 수 있다. 구체적으로 표시부(140)는 카메라부(120)를 통해 획득한 영상을 합성한 합성 영상을 작업자에게 표시하는 디스플레이를 포함하는 고글 또는 글래스의 형태로 구현될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 작업자에게 영상을 제공할 수 있는 다양한 형태의 디스플레이 장치로 구현될 수 있다.

본 실시 예에서, 표시부(140)에는 현재 디스플레이 되는 용접 영상보다 확대된 용접 영상을 제공하건, 확대된 용접 영상을 축소한 축소 용접 영상을 제공할 수 있다. 용접 영상의 확대 또는 축소는 프로세서(160)에 의해 결정되거나, 작업자의 요청에 의해 결정될 수 있다.

표시부(140)에 포함된 디스플레이는 작업자가 용접광과 인접한 부분 외의 주변 환경(예를 들면, 기 작업한 용접 비드의 형태 등)에 대하여도 시각적으로 확인할 수 있도록 고화질 합성 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시부(140)는 작업자에게 용접 진행 상태에 대한 시각적 피드백(예를 들면, 용접 진행 방향)을 가이딩할 수 있다.

표시부(140)에 포함된 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LED(Light-Emitting Diode), LcoS(Liquid Crystal on Silicon) 또는 DLP(Digital Light Processing) 등과 같은 다양한 디스플레이 기술로 구현될 수 있다. 이때 본 실시 예에서, 디스플레이는 불투명한 재질의 패널로 구현되고, 작업자는 유해광에 직접 노출되지 않을 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 디스플레이는 투명 디스플레이로 구비될 수 있다.

센서부(150)는 용접 현장에 대한 다양한 정보를 감지하고, 용접 정보를 획득하기 위해 구성된 복수의 센서 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 용접 정보는 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함할 수 있다. 더욱이 센서부(150)는 적어도 용접 작업 영역 내에서 광 정도를 검출하도록 구성된 광 센서를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서, 용접 작업 영역 내에서 광 정도를 검출하도록 구성된 센서는, 상술한 광 센서 이외에도, 카메라부(120)에 구비된 이미지 센서와, 카트리지부(130)에 구비된 포토 센서를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서, 센서부(150)는 조도 센서(illuminance sensor)를 포함할 수 있고, 이때, 센서부(150)는 용접 현장의 용접 광 세기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 센서부(150)는 조도 센서(illuminance sensor) 외에도 가속도 센서, 근접 센서 (proximity sensor), 노이즈 센서(Noise Sensor, 비디오 센서(Video Sensor), 초음파 센서, RF 센서, 및/또는 중력 센서와 같은 다양한 종류의 센서를 더 포함할 수 있고, 용접 작업 환경과 관련된 다양한 변화를 감지할 수 있다.

프로세서(160)는 카메라부(120)를 통해 수신한 용접 영상 프레임을 합성하여 고화질 합성 영상을 생성할 수 있다. 프로세서(160)는 카메라부(120)가 프레임 별 촬영 조건을 상이하게 설정하고, 시간 순서로 획득한 프레임을 병렬적으로 합성하여 합성 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(160)는 카메라부(120)의 셔터 스피드, ISO 감도 및 GAIN 등을 변경하여 촬영하도록 카메라부(120)를 제어할 수 있다.

이때, 프로세서(160)는 센싱된 용접 현장의 용접 광, 주변 광, 용접 토치(200)의 움직임 정도 등 조건에 따라 촬영 조건을 상이하게 설정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(160)는 용접 현장의 용접 광 및/또는 주변 광이 높을수록 ISO 감도 및 GAIN를 감소하도록 촬영 조건을 설정할 수 있다. 또한, 용접 토치(200)의 움직임 및/또는 작업 속도가 빠른 것으로 감지되면 셔터 스피드를 증가하도록 촬영 조건을 설정할 수 있다.

프로세서(160)는 기설정된 프레임 수의 영상을 병렬적으로 합성할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기설정된 프레임 내의 각각의 영상은 서로 상이한 촬영 조건으로 촬영된 것일 수 있다.

또한, 프로세서(160)는 이미지 센서, 포토 센서 및 광 센서 중 하나 이상으로부터 센서값을 수신하여 용접 작업의 개시 및 용접 작업의 종료를 판단할 수 있다. 용접 작업의 개시 판단에 의해 프로세서(160)는 표시부(140)에 표시된 용접 영상의 크기를 확대 제어할 수 있다. 용접 작업의 종료 판단에 의해 프로세서(160)는 확대된 용접 영상의 크기를 축소 제어할 수 있다. 또한 프로세서(160)는 작업자의 차광도 조정 요청 신호의 수신에 대응하여 카트리지부(130)의 차광도를 조정할 수 있다.

프로세서(160)는 메모리(미도시)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 용접 영상 처리 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)는 CPU, 램(RAM), 롬(ROM), 시스템 버스를 포함할 수 있다. 여기서, 롬은 시스템 부팅을 위한 명령어 세트가 저장되는 구성이고, CPU는 롬에 저장된 명령어에 따라 용접 영상 처리 장치(100)의 메모리에 저장된 운영체제를 램에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, CPU는 메모리에 저장된 각종 애플리케이션을 램에 복사하고, 실행시켜 각종 동작을 수행할 수 있다. 이상에서는 프로세서(160)가 하나의 CPU만을 포함하는 것으로 설명하였지만, 구현 시에는 복수의 CPU(또는 DSP, SoC 등)으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, 프로세서(160)는 디지털 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), 및/또는 TCON(Time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(Micro Controller Unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(System on Chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, FPGA(Field Programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.

도 3은 도 2 중 프로세서의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다. 이하의 설명에서 도 1 및 도 2에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다. 도 3을 참조하면, 프로세서(160)는, 영상 수신부(161), 판단부(162), 생성부(163), 요청 수신부(164) 및 처리부(165)를 포함할 수 있다.

영상 수신부(161)는 카메라부(120)로부터 생성된 영상을 수신할 수 있다. 영상 수신부(161)는 통신부(110)와는 다른 의미로서 카메라부(120)로부터 생성된 영상 데이터를 수신하여 표시부(140)에 표시하는 프로세서(160)의 프로그램 영역이 될 수 있다.

판단부(162)는 용접 영상에 대응하여 이미지 센서, 포토 센서 및 광 센서 중 하나 이상이 감지한 용접 작업 영역에 대한 광 센서값을 수신하여, 용접 작업 개시 또는 용접 작업 종료를 판단할 수 있다.

판단부(162)는 광 센서값을 기설정된 제1 임계값과 비교하거나, 광 센서값을 기설정된 제2 임계값과 비교하여 용접 작업 개시 또는 용접 작업 종료를 판단할 수 있다.

여기서 제1 임계값은 용접이 시작됨에 따라 용접 광 스팟에서 발생되는 광의 조도 값에 대응할 수 있다. 용접 광 스팟에서 발생되는 광의 조도 값은 이중 가장 낮은 조도 갑을 내는 용접이 종류 및/또는 용접의 상태에 대응되는 값일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 임계값은 용접의 종류 및/또는 용접의 상태에 각각 대응되도록 복수의 값이 될 수 있다. 판단부(162)는 광 센서값을 기설정된 제1 임계값과 비교하여, 광 센서값이 제1 임계값 이상일 경우 용접 작업 개시를 판단할 수 있다.

또한, 제2 임계값은 용접이 종료됨에 따라 용접 광 스팟에서 발생되는 광의 조도 값에 대응할 수 있다. 용접이 종료되면, 시간 차를 두고 용접 광 스팟에서 광의 조도값이 제로에 가까운 값이 될 수 있다. 판단부(162)는 광 센서값을 기설정된 제2 임계값과 비교하여, 광 센서값이 제2 임계값과 유사하거나 이하일 경우 용접 작업 종료를 판단할 수 있다.

생성부(163)는 판단부(162)가 용접 작업 개시를 판단하는 경우 현재 표시부(140)에 표시되는 용접 영상(이하 제1 영상이라 표기함)을 확대한 제2 영상을 생성할 수 있다. 여기서 제2 영상은 제1 영상으로부터 설정된 광 스팟 주변 영역을 확대한 영상을 포함할 수 있다. 또한, 광 스팟 주변 영역의 설정은 픽셀의 휘도값을 이용하여 주변 영역에 비해 휘도가 높은 픽셀을 중심으로 그 주위의 일정 휘도 범위 내에 있는 픽셀들의 분포로 설정할 수 있다.

생성부(163)는 판단부(162)가 용접 작업 종료를 판단하는 경우 현재 표시부(140)에 표시되는 제2 영상을 축소한 영상을 생성할 수 있다.

요청 수신부(164)는 표시부(140)에 제2 영상을 표시하는 중에 작업자로부터 카트리지부(130)의 차광도 조정 요청 신호를 수신할 수 있다.

본 실시 예에서, 카트리지부(130)의 차광도는 착용자(작업자)가 수동으로 조정할 수 있으며, 요청 수신부(164)는 이를 수신할 수 있다. 일 실시 예로, 작업자가 용접 작업을 수행하는 중에 용접 광이 너무 밝다고 판단하여, 차광도를 6, 7, 8, 9 등으로 조정할 수 있는 입력 장치를 이용하여 원하는 차광도를 선택하면, 요청 수신부(164)는 차광도 선택 신호를 수신할 수 있다.

처리부(165)는 작업자의 차광도 요청 신호에 대응하여 카트리지부(130)의 차광도를 조정할 수 있다. 처리부(165)에 의해 차광도 조정이 완료되면, 영상 수신부(161)는 제2 영상보다 흑화처리된 제3 영상을 수신하여 표시부(140)에 표시할 수 있다.

선택적 실시 예로, 처리부(165)는 작업자의 차광도 요청 신호가 수신되지 않더라도, 자동으로 카트리지의 차광도 조정 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 처리부(165)는 판단부(162)로부터 용접 작업 개시 판단 신호를 수신하는 경우 카트리지부(130)의 차광도를 더 어둡게 조정처리 할 수 있고, 판단부(162)로부터 용접 작업 종료 판단 신호를 수신하는 경우 카트리지부(130)의 차광도를 원 상태로 조정처리 할 수 있다.

선택적 실시 예로, 요청 수신부(164)는 표시부(140)에 영상을 표시하는 중에 작업자로부터 영상 확대 요청 신호를 수신할 수 있다. 여기서 표시부(140)에 표시되는 영상은 용접 작업 개시 전, 용접 작업 개시 후, 용접 작업 종료 후 영상 중 하나를 포함할 수 있다. 이를 위해 용접 영상 처리 장치(100)에는 영상 확대 요청 입력 장치(예를 들어, 버튼)가 더 포함될 수 있다. 요청 수신부(164)가 작업자로부터 영상 확대 요청 신호를 수신한 경우 생성부(163)는 확대한 영상을 생성하여 표시부(140)에 출력할 수 있다.

선택적 실시 예로, 요청 수신부(164)는 표시부(140)에 확대한 영상을 표시하는 중에 작업자로부터 영상 축소 요청 신호를 수신할 수 있다. 요청 수신부(164)가 작업자로부터 영상 축소 요청 신호를 수신한 경우 생성부(163)는 확대한 영상에 대하여 축소한 영상을 생성하여 표시부(140)에 출력할 수 있다.

도 4는 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치에 의한 용접 정보 제공 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 5a 내지 도 5c는 도 4에서 설명되는 영상들의 예시도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 3에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, S401단계에서, 프로세서(160)는 표시부(140)에 제1 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 제1 영상은 용접 작업 개시전의 용접 주변 환경에 대한 영상을 포함할 수 있다.

S403단계에서, 프로세서(160)는 표시부(140)에 제1 영상을 표시한 이후, 용접 작업 개시 여부를 판단할 수 있다. 여기서 용접 작업 개시 여부의 판단은 제1 영상에 대응하여 이미지 센서, 포토 센서 및 광 센서 중 하나로부터 수신한 광 센서값을 기설정된 제1 임계값 및 제2 임계값과 비교하여 판단할 수 있다. 프로세서(160)는 광 센서값이 기설정된 제1 임계값 이상인 경우 용접 작업 개시를 판단하고, 광 센서값이 기설정된 제2 임계값 이하인 경우 용접 작업 종료를 판단할 수 있다.

S405단계에서 프로세서(160)는 광 센서값이 기설정된 제1 임계값 이상임에 따라 용접 작업이 개시되었는지 판단할 수 있다. 도 5a를 참조하면, 광 센서값이 기설정된 제1 임계값 이상이고, 광 스팟(S)이 포함된 이미지(501)가 도시되어 있다.

S407단계에서, 프로세서(160)는 광 센서값이 기설정된 제1 임계값 미만임에 따라 용접 작업이 개시 전이라고 판단하고, 표시부(140)에 제1 영상을 표할 수 있다.

S409단계에서 프로세서(160)는 광 센서값이 기설정된 제1 임계값 이상임에 따라, 제1 영상을 확대한 제2 영상을 생성할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 도 5a의 이미지(501, 제1 영상)를 확대한 이미지(502, 제2 영상)가 도시되어 있다. 여기서 제2 영상은 제1 영상으로부터 설정된 광 스팟(S) 주변 영역을 확대한 영상을 포함할 수 있다. 또한, 광 스팟(S) 주변 영역의 설정은 픽셀의 휘도값을 이용하여 주변 영역에 비해 휘도가 높은 픽셀을 중심으로 그 주위의 일정 휘도 범위 내에 있는 픽셀들의 분포로 설정할 수 있다.

S411단계에서, 프로세서(160)는 생성한 제2 영상을 표시부(140)에 표시할 수 있다.

S413단계에서, 프로세서(160)는 표시부(140)에 제2 영상을 표시하는 중에 작업자로부터 차광도 조정 요청 신호가 수신되었는지 판단할 수 있다.

S415단계에서, 프로세서(160)는 표시부(140)에 제2 영상을 표시하는 중에 작업자로부터 차광도 조정 요청 신호가 수신된 경우, 차광도를 더 어둡게 조정하고, 이로부터 카메라부(120)가 촬영한 용접 영상을 제3 영상으로 하여 표시부(140)에 표시할 수 있다. 여기서 제3 영상은 제2 영상보다 흑화처리된 영상을 포함할 수 있다. 도 5c를 참조하면, 확대된 이미지(502)에 차광도 조정한 후 카메라부(120)를 통하여 표시부(140)에 표시되는 차광도 조정 이미지(503)가 도시되어 있다.

S417단계에서, 프로세서(160)는 용접 작업이 종료되었는지 판단할 수 있다. 프로세서(160)는 센서 광이 기설정된 제2 임계값과 유사하거나 이하인 경우 용접 작업 종료를 판단할 수 있다.

S419단계에서, 프로세서(160)는 용접 작업이 종료되었다고 판단한 경우, 제4 영상을 표시할 수 있다. 여기서 제4 영상은 제2 영상을 축소처리한 영상을 포함하거나, 차광도가 조정된 제3 영상을 축소처리한 영상을 포함할 수 있다.

도 6은 본 실시 예에 따른 카메라가 장착된 용접 영상 처리 장치를 도시한 사시도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치(100)는 본체(170), 본체(170)에 설치된 카트리지부(130), 본체(170)의 전면부 일 영역에 장착된 카메라부(120), 적어도 하나의 센서부(150) 및 본체(170)의 배면에 배치되어 용접 영상 처리 장치(100)를 작업자의 두부(頭部)에 고정하는 고정부(180)를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서, 카메라부(120)는 중앙에 하나 구비될 수 있다. 이때, 카트리지부(130)의 전면부는 용접 작업이 진행되는 방향에 대응하는 외부의 영역(도 6에서와 도시된 영역)일 수 있다. 반대로, 카트리지부(130)의 후면부는 작업자의 안면 방향에 대응하는 내부의 영역일 수 있다. 도 6에서 카메라부(120)가 본체(170) 상부에 설치된 것으로 나타내었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정된 것은 아니고, 카트리지부(130)의 일부 영역에 장착될 수 있다.

도 6에서는 적어도 하나의 센서부(150)는 카트리지부(130)의 전면부 일 영역에 장착된 것으로 도시하였으나, 본 실시 예에서, 센서부(150)는 본체(170)에 장착된 것일 수 있다. 이때, 센서부(150)는 용접 상황을 감지할 수 있도록 본체(170)의 정면 방향에 장착될 수 있다.

작업자의 얼굴을 보호하는 본체(170)는 소정의 강도를 갖는 소재, 예컨대 강화 플라스틱 등으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 용접 시 발생할 수 있는 스파크와 같은 요소에 저항성이 있는 소재라면 다양하게 사용할 수 있다.

고정부(180)는 작업자의 두부에 직접 접촉하는 구성으로서, 고정부(180)의 일측면, 즉 작업자의 두부와 직접 접촉하는 내측면의 적어도 일부는 섬유재나 쿠션재와 같은 부드러운 소재를 포함할 수 있다.

카메라부(120)에 인접하게 조명이 더 위치할 수 있다. 이 조명은 카메라부(120)의 촬상 대상을 향하여 조명하도록 구비될 수 있다.

도 7은 표시부의 내측 구조의 일 예를 도시한 도면이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 6에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 7을 참조하면, 표시부(140)는 본체(170)와 분리 가능한 별도의 구성으로 구현될 수 있다. 표시부(140)의 후면부는 접안 파트(141) 및 접안 디스플레이(142)를 포함할 수 있다. 접안 파트(141)는 작업자의 안면부에 밀착시되어 고정될 수 있다. 작업자는 접안 파트(141)에 양안 부위를 밀착하고, 접안 디스플레이(142)에 표시되는 고화질 합성 영상을 시청할 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 접안 파트(141)는 각각 렌즈부를 포함할 수 있고, 렌즈부는 접안 디스플레이(142)에 구현된 고화질 합성 영상을 확대하여 작업자의 눈에 용이하게 상이 맺히도록 할 수 있다.

상기와 같은 표시부(140)의 구조는 도면에 도시된 것에 한정되는 것은 아니며, 투명한 스크린 부재가 눈 앞에 배치되고, 이 스크린 부재에 영상을 투영하는 형태의 구조를 가질 수 있다. 물론 이 경우, 스크린 부재의 전방에는 자동 차광 카트리지가 구비되어 작업자의 용접 발생시 발생되는 용접 광을 차단할 수 있다.

상술한 도 6 및 도 7에 도시된 실시 예들의 경우, 본체(170)가 작업자의 두부를 일정 정도 감싸는 구조이나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 본체는 작업자의 안면만을 가리도록 구비된 구조이거나, 고글 형태 또는 글래스 형태 등 작업자가 착용할 수 있는 다양한 구조를 포함할 수 있다.

도 8은 본 실시 예에 따른 용접 정보를 표시하는 실시 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 9a 및 도 9b은, 용접 영상 처리 장치가 토치의 용접 방향에 대한 UI를 시각적 피드백을 통해 가이딩하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 7에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

실시 예에 따른 프로세서(160)는 용접 토치(200)로부터 센싱한 용접 정보를 바탕으로 용접 전원 케이블에서의 용접 전류 및/또는 전압의 상태에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 구체적으로, 도 8을 참조하면, 프로세서(160)는 표시부(140)가 디스플레이 하는 영상 화면의 일부분에 전류 상태에 대한 UI를 제공할 수 있다. 이때, UI는 RGB를 이용하여 기설정된 색상으로 정보를 표시할 수 있다.

예를 들어, 용접 토치(200)의 전류 및/또는 전압 상태가 비정상적인 것으로 감지되는 경우, 용접 영상 처리 장치(100)는 경고를 위한 시각적 피드백으로 레드 UI(1010)를 표시할 수 있고, 이외의 경우에는 그린 UI(1020)를 표시할 수 있다.

프로세서(160)는 전류 상태 외에도 다양한 용접 정보에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어 도 9a 및 도 9b과 같이, 용접 영상 처리 장치(100)는 토치의 용접 방향에 대한 UI를 시각적 피드백을 통해 가이딩할 수 있다.

도 9a를 참조하면, 프로세서(160)는 용접 방향에 대한 정보를 화살표 UI(1110)로 표시할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(160)는 용접 토치(200)에 포함된 가속도 센서를 통해 감지한 정보를 기초로, 직선으로 작업한 용접 방향 별 직선의 화살표로 표시하여 작업자에게 제공할 수 있다.

또는, 도 9b를 참조하면, 프로세서(160)는 용접 방향에 대한 정보를 곡선의 화살표 UI(1110)로 표시할 수 있다. 구체적으로, 용접 토치(200)에 포함된 가속도 센서를 통해 감지한 정보를 기초로, 프로세서(160)는 기 작업한 용접 방향을 곡선의 화살표로 형성하여 표시부(140)를 통해 표시하여 작업자에게 제공할 수 있다.

다만 이는 일 예에 불과하고, 프로세서(160)는 용접 토치(200)에 포함된 적어도 하나의 센서(미도시)를 통해 감지된 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 거리 등을 포함하는 센싱 정보를 바탕으로 이에 대응하는 UI를 표시부(140)의 일부 영역에 표시할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(160)는 용접 온도 값에 대한 감지 정보를 수신하면, 불빛, 진동, 메시지 등의 다양한 방식으로, 온도 값과 대응되는 UI을 표시할 수 있다. 이때, UI는 표시부(140) 또는 디스플레이의 일부 영역에 표시되는 시각적인 피드백일 수 있고, 음성을 통한 청각적인 피드백일 수 있다.

한편, 온도 값에 대한 감지 정보는 모제의 온도가 기 설정된 온도 범위의 초과 여부 등을 포함할 수 있다. 또한, 온도 값에 대한 감지 정보는 용접면의 온도 값과 대응되는 수치, 등급, 레벨 등을 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 프로세서(160)는 용접 모제의 온도 값이 기설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단하면, 작업자에게 작업을 중지할 것을 가이딩할 수 있다. 기설정된 온도 범위를 벗어나는 용접의 경우, 품질의 저하의 위험이 있으며, 이에 작업자가 용접 모제의 온도 값을 조절할 수 있도록 가이딩 할 수 있다.

또 다른 예로, 프로세서(160)는 용접 속도 값에 대한 감지 정보를 수신하면, 값과 대응되는 UI를 표시 할 수 있다. 이때, UI은 표시부(140) 또는 디스플레이에 제공되는 시각적인 피드백일 수 있고, 음성을 통한 청각적인 피드백일 수 있다.

다른 실시 예에 따른 프로세서(160)는 용접 토치(200)의 용접 속도가 정상 범위를 벗어나는 것으로 판단하면, 작업자에게 작업을 중지할 것을 시각적인 피드백을 통해 가이딩할 수 있다. 이때, 시각적인 피드백은 작업 현장을 디스플레이하고 있는 표시부(140)의 일부 영역에 위험함을 나타내는 아이콘을 제공하는 것일 수 있다.

또 다른 예로, 프로세서(160)는 기 작업한 용접 비드에 대응하는 형상을 작업자가 용이하게 식별할 수 있도록 UI를 제공할 수 있다. 구체적으로, 용접 비드의 형태가 감지되면, 프로세서(160)는 고화질 합성 영상에 용접 비드의 형상에 대한 UI를 오버래핑하여 표시할 수 있다.

이때, 용접 영상 처리 장치(100)에 포함된 열화상 카메라를 통해 용접 작업 후 모제의 잔온을 감지하여 용접 비드의 형상을 획득할 수 있다. 이는 일 실시 예에 불과하고, 용접 영상 처리 장치(100)는 다양한 방법을 통해 용접 비드의 형상을 획득할 수 있다.

도 10은 본 실시 예에 따른 용접 영상 처리 장치가 작업지도서를 수신하여 디스플레이 하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 9에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 10을 참조하면, 용접 영상 처리 장치(100)는 외부 장치로부터 무선통신을 통해 수신한 작업지도서를 작업자가 볼 수 있도록 표시부(140)에 출력할 수 있다. 프로세서(160)는 통신부(110)에 의한 작업지도서 수신이 확인되면, 이를 표시부(140)에 디스플레이할 수 있다.

여기서, 외부 장치는 작업자/제3자의 스마트폰, 컴퓨터 등 통신 모듈을 포함하는 다양한 전자 장치를 포함할 수 있다. 또한, 작업지도서는 용접 부분에 요구되는 제반 용접 조건이 상세하게 개시되어 있는 용접 절차 시방서(welding procedure specification, WPS)나 절차 품질 기록서(procedure qualification record, PQR) 등을 포함할 수 있다.

작업자는 용접 영상 처리 장치(100)의 표시부(140)에 출력된 작업지도서를 참조하여 실질적인 용접 작업을 수행할 수 있다.

도 11은 본 실시 예에 따른 용접 영상을 디스플레이 중에 용접 영상 처리 장치가 영상을 캡처 또는 촬영하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 10에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 11을 참조하면, 용접 영상 처리 장치(100)는 버튼(170)을 더 포함할 수 있고, 버튼(170)의 입력에 의해 카메라부(120)가 촬영하여 표시부(140)에 디스플레이 되고 있는 용접 영상을 캡처하고, 용접 영상의 캡처 결과를 표시부(140)에 출력할 수 있다.

카메라부(120)에 의해 촬영되어 표시부(140)에 디스플레이 되고 있는 용접 영상을 보고 있는 작업자는, 캡처하고자 하는 영상이 있는 경우 버튼(170)을 입력할 수 있다. 작업자에 의한 버튼(170)의 입력을 수신한 프로세서(160)는 현재 표시부(140)에 디스플레이 되고 있는 용접 영상을 캡처할 수 있다. 여기서 용접 영상은 동영상 또는 정지 영상 중 하나를 포함할 수 있으며, 버튼(170)의 입력 횟수 또는 입력 시간에 의해 동영상 또는 정지 영상이 캡처될 수 있다.

프로세서(160)는 용접 영상이 캡처되면, 캡처한 용접 영상을 표시부(140)에 현재 디스플레이 중인 용접 영상의 일부에 중첩하여 디스플레이 하거나, 표시부(140)에 현재 디스플레이 중인 용접 영상의 디스플레이를 중지한 후, 캡처한 영상을 디스플레이 할 수 있다.

본 명세서에 기재된 모든 실시 예들은 각각 다른 실시 예들에 서로 복합적으로 적용될 수 있다.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.

한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.

본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 용접 영상 처리 장치
200: 용접 토치

Claims

작업자가 착용 가능하도록 구비된 본체;
상기 본체의 외측을 향하고, 용접 영상을 생성하는 적어도 하나의 카메라부;
상기 본체에 배치되어 상기 작업자를 향하는 부분을 포함하는 표시부;
상기 표시부 및 상기 카메라부와 동작 가능하게 통신하고, 상기 용접 영상을 상기 표시부를 향하여 제공하도록 구비된 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는,
센서부로부터 수신한 센서값에 기초하여 상기 표시부에 표시되는 상기 용접 영상의 크기를 제어하도록 구성되는,
용접 영상 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서부는,
이미지 센서, 포토 센서 및 광 센서 중 하나 이상을 포함하고,
상기 프로세서는 상기 센서부로부터 수신한 센서값을 기설정된 임계값과 비교하여 용접 작업의 개시 또는 용접 작업의 종료를 판단하도록 구성되는,
용접 영상 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 센서부로부터 수집한 센서값이 기설정된 제1 임계값 이상임에 따라, 상기 표시부에 표시되는 상기 용접 영상의 크기를 확대 제어하도록 구성되는,
용접 영상 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 용접 영상의 크기를 확대 제어한 이후, 상기 센서부로부터 수집한 센서값이 기설정된 제2 임계값 이하임에 따라, 상기 표시부에 표시되는 상기 용접 영상의 크기를 축소 제어하도록 구성되는,
용접 영상 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 본체에 배치되고, 용접 광을 선택적으로 차폐하도록 구비된 카트리지부를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 프로세서는 상기 센서부로부터 수신한 센서값을 이용하여 용접 작업의 개시를 판단한 이후, 차광도 조정 요청 신호의 수신에 대응하여, 상기 카트리지부의 차광도를 조정하도록 구성되는,
용접 영상 처리 장치.
프로세서에 의해 각 단계의 적어도 일부가 실행되는 용접 영상 처리 방법에 있어서,
카메라부로부터 용접 영상을 수신하는 단계;
상기 용접 영상을 표시부에 표시하는 단계;
센서부로부터 센서값을 수신하는 단계; 및
상기 센서부로부터 수신한 센서값에 기초하여 상기 표시부에 표시되는 상기 용접 영상의 크기를 제어하는 단계를 포함하는,
용접 영상 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 센서부는 이미지 센서, 포토 센서 및 광 센서 중 하나 이상을 포함하고,
상기 수신하는 단계는,
상기 카메라부를 통하여 촬영된 용접 영상에 대응하는 센서값을 수신하는 단계를 포함하고,
상기 제어하는 단계는,
상기 센서부로부터 수신한 센서값을 기설정된 임계값과 비교하여 용접 작업의 개시 또는 용접 작업의 종료를 판단하는 단계를 포함하는,
용접 영상 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 센서부로부터 수집한 센서값이 기설정된 제1 임계값 이상임에 따라, 상기 표시부에 표시되는 상기 용접 영상의 크기를 확대 제어하는 단계를 포함하는,
용접 영상 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 용접 영상의 크기를 확대 제어한 이후, 상기 센서부로부터 수집한 센서값이 기설정된 제2 임계값 이하임에 따라, 상기 표시부에 표시되는 상기 용접 영상의 크기를 축소 제어하는 단계를 포함하는,
용접 영상 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 센서부로부터 수신한 센서값을 이용하여 용접 작업의 개시를 판단한 이후, 차광도 조정 요청 신호의 수신에 대응하여, 용접 광을 선택적으로 차폐하도록 구비된 카트리지부의 차광도를 조정하는 단계를 더 포함하는,
용접 영상 처리 방법.