[논문]레이저 비전을 이용한 로보트 아크 용접 공정 감시

레이저 비전을 이용한 로보트 아크 용접 공정 감시
Monitoring and Control of Robotic Arc Welding Process using Laser Vision 원문보기

신종근 (SR-KOREA 기술개발부)

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자동화, 무인화를 위한 로보트의 이용De 필연적으로 아크 용접 공정 전반에 걸쳐 정확 하고 적절한 감시 기술이 선행 되어야 한다. 본 장에서 는 고품질, 생산성 향상을 위한 레이저 비전 센싱 (Sensing) 기법을 소개하고 향후 공정감시 기술의 발 전 방향을 전망하고자 한다.
이 시스템은 미용접과 용접된 접합부를 용접기준에 일치하는지를 결정하기 위해 측정한다. 비드 폭, 형태 및 언더 컷(undercut), 기공발생(porosity) 등과 같은 항목들을 평가한다.

이 시스템은 미용접과 용접된 접합부를 용접기준에 일치하는지를 결정하기 위해 측정한다. 비드 폭, 형태 및 언더 컷(undercut), 기공발생(porosity) 등과 같은 항목들을 평가한다.
용접공정의 실시간 모니터링을 위해서 전술한 바와 같이 모재와 fixture의 최적화한 후, 레이저비전 카메라는 접합부 검색과 추적에 사용되는 동시에 연속적으로 최적의 토치 위치를 유지하고, 용접부의 큰 변화를 보상하기 위한 Adaptive weld schedule을 선택 적용한다. Fig.
1은 전형적인 레이저 비전 시스템의 개요를 나타내고 있다. 저 출력 다이오드 레이저를 접합부에 조 사(照射)하고 그 반사 된 레이저 빛을 광학 렌즈에 의해 CCD 또는 CMOS카메라 센서에 집광시켜 이미지를 형상화한다. 용접선 추적 (Seam Tracking)2)이 용이 하고 용접부 검사(Weld Inspection)에도 사용되는 이 기술은 Laser Triangulation 원리를 기본으로 하고 있다.

이상과 같이 레이저 비전 검사 시스템의 적용에 의해 용접 공정의 전처리에서 얻어진 정보로 불량률을 줄일 수 있으며, 실시간 모니터링을 통한 용접 조건의 최적 제어는 고품질 향상에 기여한다는 것을 알았다. 또한 파괴검사의 비용을 줄이는 효과가 있다.

특히, 아크 용접에서는 +-5mm의 허용치를 가지고 반복성 (Repeatablity) 이 보장 되어야 하는데 만약 이러한 정밀도가 확보가 안되면 용접부 인식 (Joint Finding)과 용접선 추적 (Weld Tracking) 장치가 필요하다. 본 시스템의 이 장치는 초기 생산 시작 시 접합부의 추적, 모재 위치 그리고 정렬 오차를 측정하는데 사용 되어진 다. 또한 이 정보는 갭(Gap)이나 접합부 위치의 재현성을 얻기 위해 고정구의 조정에도 사용한다.
또한 파괴검사의 비용을 줄이는 효과가 있다. 향후 레이저 비전 센서는 가공 중 발생하는 용접 결함의 판단과 용 접조건의 최적화를 위해서 축적된 통계적 데이터와 결합하여 보다 성능이 뛰어난 공정 감시 기술의 통합 툴 로서의 발전이 기대 되어진다.

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