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RV 차량용 싱킹 시트의 용접 품질 검사 시스템 개발
Development of Welding Quality Inspection System for RV Sinking Seat 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.14 no.1, 2008년, pp.75 - 80  

윤상환 (공주대학교) ,  김한종 (한국기술교육대학교 정보기술공학부) ,  김성관 (공주대학교 기계자동차공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a vision based autonomous inspection system for welding quality control of a RV sinking seat. In order to overcome the precision error that arises from a visible inspection by an operator in the manufacturing process of a RV sinking seat, the machine vision based welding quality ...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • (1) 측정 결과를 한눈에 알 수 있고 다루기 쉬운 프로그램을 개발하였다. (2) 싱킹 시트 카메라, 조명을 적절하게 설치하여 뚜렷한 용접부의 이미지를 얻을 수 있었다.
  • Clamp fiinctione 지정한 영역에서 두 에지(e知ge) 사이의 거리를 측정한다.
  • LabVIEW를 이용하여 용접부를 자동으로 검사하는 프로그램을 작성하였다. 프로그램은 크게 이미지를 불러오는 부분, 이미지를 처리하는 부분, 치수를 측정하는 부분, 검사 결과를 저장하는 부분으로 구성되어 있다.
  • 두 개의 시각 센서를 사용하여 대형 강관의 접합부에 대하여 검사를 수행하기도 하였다. 선행 시각 센서로 얻은 영상으로 용접선을 추적하고 간극의 크기를 측정하였다.
  • 선행 시각 센서로 얻은 영상으로 용접선을 추적하고 간극의 크기를 측정하였다. 또한 후행 시각센서로 얻은 영상으로 ISO 기준을 참고하여 각종 결함판정 및 필릿 면적 계산을 하였고 결함의 종류와 크기를 등급별로 측정했다 [5].
  • 본 논문에서는 1개의 CMOS카메라와 독립형 비전 시스템을 사용하여 싱킹시트의 용접부를 검사하는 프로그램을 제작하였고 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 본 논문에서는 하나의 CMOS카메라와 독립형 비전 시스템을 사용하여 용접부의 2차원이미지를 획득한 후폭과 길이를 측정하였고 수동측정 결과와 비교하였다.
  • 검사를 수행하기도 하였다. 선행 시각 센서로 얻은 영상으로 용접선을 추적하고 간극의 크기를 측정하였다. 또한 후행 시각센서로 얻은 영상으로 ISO 기준을 참고하여 각종 결함판정 및 필릿 면적 계산을 하였고 결함의 종류와 크기를 등급별로 측정했다 [5].
  • 그림 7(b)는 중간값 필터를 적용하고 용접부를 검색한 후에 용접부의 치수를 측정하는 부분이다. 용접부를 검색할 때는 탐색 영역 안에서 지정한 문턱값(threshold)보다 어두운 부분(픽셀)을 검색한 다음 welding quality SPEC과 용접부의 모양을 고려하여 검색된 부분의 넓이가 42mm2(1100pixel2) 미만이면 용접이 안 된 것으로 판단하도록 하였다. 그림 7(c)는검사 결과를 텍스트 파일로 저장하는 부분이다.
  • 조명의 위치와 각도를 변화시켜 획득한 이미지를 저장한 다음 작성한 프로그램을 사용하여 저장한 이미지에 대하 여검사를 수행함으로써 조명의 변화에 대한 측정값의 변화를 조사했으며 최종적으로는 합격/불합격 판정을 하였다. 조명의 위치와 각도는 그림 9와 같다.
  • 조명의 위치와 각도는 그림 9와 같다. 카메라 중심을 기준으로 상하좌우 3cm 떨어진 모퉁이와 카메라 중심 뒤쪽에 조명을 위치시킨 다음 이미지를 획득하였고 또한 각 위치에서 화살표 방향으로 조명을 5° 회 전시켜서 추가로 이미지를 획득하였다. 이미지의 개수는 모두 40장이다.
  • 카메라로 획득한 이미지에는 잡음이 포함되어 있기 때문에 본 논문에서는 이미지의 잡음을 제거하기 위하여 중간값 필터를 사용하였다.
  • 카메라를 통해 획득한 이미지에 중간값 필터를 적용시켜잡음을 제거한 다음 용접부를 검색해서 용접부가 존재하지 않으면 결과를 파일로 저장하고 용접부가 존재하면 폭과 길이를 측정하고 단위 변환 후 결과를 파일로 저장한다. 프로그램의 흐름도는 다음 그림과 같다.
  • 한편, GMA 용접 비드의 3차원 형상 측정을 위해 한 대의 CCD 카메라와 바이프리즘으로 이루어진 바이프리즘 스테레오 시각 센서를 사용하여 용접 비드의 폭과 길이 및 높이를 측정했으며 프리즘과 카메라인자를 결정하기 위한 선형 보정 식을 제안하고 이를 적용하여 보정을 수행한 결과가 있다[6].

대상 데이터

  • 1. Sinking seat of Toyota sienna model.
  • VQ국내9P 차량의 CUSH FRM SUB ASSY LH에서 용접 불량이 자주 발생하는 29번과 25번 부분을 선택하여 시험하였다. Welding quality SPEC과 싱킹시트 및 용접부의 모습은 다음과 같다.
  • 실험에 사용된 싱킹시트는 시트1과 시트2이며 시트1은 29번과 25번 용접 부 모두 존재하고 welding quality SPEC을 만족한다. 시트2는 29번 용접부가 용접이 되어 있지 않은 불량품이다.
  • 실험에 사용한 싱킹시트의 29번과 25번 용접부를 버니어 캘리퍼스로 측정한 값은 표 2와 같으며 시트1은 모두 표 1의 welding quality SPEC을 만족하지만 시트2는 25번 용접부만이 weldin咯 quality SPEC을 만족한다.
  • 이미지 획득과 처리 등을 위하여 Compact Vision System (CVS-1456), CMOS방식의 ^卜메라, 조명을 사용하였다.

이론/모형

  • 용접부의 폭과 길이를 측정하기 위하여 clamp function을 사용하였다. Clamp fiinctione 지정한 영역에서 두 에지(e知ge) 사이의 거리를 측정한다.
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참고문헌 (9)

  1. H. I. Shafeek, E. S. Gadelmawla, A. A. Abdel-Shafy, I. M. Ellewa, "Automatic inspection of gas pipeline welding defects using an expert vision system," NDT & E International, vol. 37, no. 4, pp. 301-307, 2004 

  2. Alaknanda, R. S. Anand, P. Kumar, "Flaw detection in radiographic weld images using morphological approach," NDT & E International, vol. 39, no. 1, pp. 29-33, 2006 

  3. Y. W. Park, H. S. Park, S. H. Rhee, M. J. Kang, "Real time estimation of CO2 laser weld quality for automotive industry," Optics & Laser Technology, vol. 34, no. 2, pp. 135-142, 2002 

  4. 서원찬, 이동욱, "강구조물 용접이음부 외부결함의 자동 검출 알고리즘," 한국강구조학회논문집, 제 11권, 제 1호, pp. 2-6, 1999 

  5. 송형진, 이승기, 강윤희, 나석주, "파이프 용접에서 다중 시각센서를 이용한 용접선 추적 및 용접결함 측정에 관한 연구," 대한용접학회지, 제 21 권, 제 1호, pp. 61-64, 2003 

  6. 이지혜, 이두현, 유중돈, "바이프리즘 스테레오 시각센서 를 이용한 GMA 용접 비드의 3차원 형상 측정," 대한용접학회지, 제 19 권, 제 2 호, pp. 200-206, 2001 

  7. 이정익, 이세헌, "레이저 비전 센서를 이용한 용접비드의 외부결함 검출에 관한 연구," 대한용접학회지, 제 17 권, 제 2 호, pp. 54-59, 1999 

  8. R. Jain, R. Kasturi and B. G. Schunck, Machine Vision, McGRAW-HILL, Singapore, 1995 

  9. NI vision concepts manual 

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