KR101902080B1

KR101902080B1 - 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101902080B1
Application number: KR1020160176662A
Authority: KR
Inventors: 김진만; 남택근; 김재중
Original assignee: 목포해양대학교 산학협력단
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: US20190285197A1; US20180180198A1; US10465821B2; US10619762B2; KR20170074817A

Abstract

본 발명에 따르면, 파이프 전체의 정렬 상태를 정밀하면서도 정확하게 계측 및 정렬할 수 있는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 베이스스테이지 상에 설치되며, 기준파이프가 위치되는 고정판과, 상기 기준파이프와 마주하도록 설치되며, 정렬파이프가 위치되고 3축 이동 가능한 가동판과, 상기 기준파이프와 상기 정렬파이프의 사이에 설치되고, 상기 기준파이프의 중심과 일치 하도록 이동되며, 동시에 상기 기준파이프와 상기 정렬파이프의 수평도 및 변형 검출이 가능하도록 회전 및 3축 이동 가능한 원형스테이지와, 상기 원형스테이지의 상부측에 설치되는 레이저센서 및 촬상장치와, 상기 레이저센서와 촬상장치를 제어하고 측정된 상기 기준파이프의 간극 측정된 거리값을 전송받아 데이터를 수집하여 이미지 정보 및 간극거리 정보의 대응관계를 산출하여 정렬 상태를 판단하게 되는 제어부를 포함하는 것이다.

Description

화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치 및 방법{Detection device of pipe alignment status by using image information and laser sensor and method thereof}

본 발명은 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 선박 등의 제작 시 다양한 중,대형 파이프 등을 자동 정렬하여 작업자가 간편하게 용접 작업을 수행할 수 있는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

각종 플랜트 및 선박에는 많은 배관이 필요하고, 특히 선박의 경우 해수, 청수, 윤활유, 연료유 등은 모두 배관을 통해 이송과 공급이 이루어지고 있다. 현재 이러한 배관들은 소형, 중형, 대형 배관의 경우 하중과 부피로 인해 작업자가 수작업을 하기에는 많은 어려움이 뒤따르고 있다.

선박용 후판의 경우 트랜스포터와 크레인을 사용하여 용접을 위한 정렬작업을 행하고 있고, 대형관의 경우에는 레일 등을 설치하여 정렬작업을 수행하고 있다. 하지만 작업장에 대형 레일 등을 설치할 경우 많은 작업공간을 차지하는 단점과 획일적으로 정해져 있어 크기와 종류가 다양한 파이프 등의 정렬작업을 수행하기에는 어려움이 따르고 있다.

더욱이 지그 등을 이용할 경우 대상 파이프의 크기 및 종류에 제한이 따르고, 클램프 기구 등을 사용할 경우에도 숙련도가 필요하고 정렬 작업에 많은 시간이 소요되는 단점이 있으며, 정렬 작업 후에도 정렬 상태를 정확히 판독하기 곤란한 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개번호 제10-2012-0051265(공개일 2012.05.22) 대한민국 특허공개번호 제10-2013-0081938(공개일 2010.07.18)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 레이저센서와 촬상장치가 장착된 원형스테이지가 회전 및 이동하면서 파이프 전체의 정렬 상태를 정밀하면서도 정확하게 계측 및 정렬할 수 있는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 베이스스테이지 상에 설치되며, 기준파이프가 위치되는 고정판과, 상기 기준파이프와 마주하도록 설치되며, 정렬파이프가 위치되고 3축 이동 가능한 가동판과, 상기 기준파이프와 상기 정렬파이프의 사이에 설치되고, 상기 기준파이프의 중심과 일치하도록 이동되며, 동시에 상기 기준파이프와 상기 정렬파이프의 수평도 및 변형 검출이 가능하도록 X축 방향으로 이동되는 스테이지와, Z축 방향으로 이동되는 슬라이딩 스테이지와, 회전 및 Y축으로 이동되는 원형체를 포함하는 원형스테이지와, 상기 원형스테이지의 상부측에 설치되는 레이저센서 및 촬상장치와, 상기 레이저센서와 촬상장치를 제어하고 측정된 상기 기준파이프의 중심점과 상기 원형체의 중심점 사이의 측정된 거리값을 전송받아 데이터를 수집하여 이미지 정보 및 간극거리 정보의 대응관계를 산출하여 정렬 상태를 판단하게 되는 제어부를 포함하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정판과 상기 가동판의 상면에는 상기 기준파이프와 정렬파이프와의 밀착력을 높이도록 140°~160° 이내의 "Ⅴ"자 홈 형상의 블록으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촬상장치는, CCD영상센서(Charge Coupled Device) 또는 CMOS영상센서(Complimentary Metal Oxide Semiiconductor) 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부는, 상기 원형스테이지에 유, 무선으로 연결된 디스플레이장치를 포함하여 이미지 정보 및 거리 정보의 대응 관계를 좌표 변환으로 수행하여 상기 파이프의 수평도 및 간극 거리를 표시하는 것이다.

또한, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 고정판에 위치된 기준파이프의 중심점과 원형체에 레이저 센서와 촬상장치를 구비한 원형스테이지의 회전 및 3축 이동으로 중심점을 일치시키는 단계와, 상기 원형스테이지와 상기 기준파이프의 중심점이 일치한 상태에서 상기 고정판을 따라 상기 원형스테이지가 360° 회전과 동시에 X축 이동하면서 상기 기준파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계와, 상기 원형스테이지의 중심점 좌표 정보를 이용하여 가동판의 3축 이동으로 상기 가동판에 위치된 정렬파이프의 중심점을 상기 기준파이프의 중심점과 일치시켜서 정렬시키는 단계와, 상기 원형스테이지와 상기 정렬파이프의 중심점이 일치한 상태에서 상기 가동판을 따라 상기 원형스테이지가 360° 회전과 동시에 X축 이동하면서 상기 정렬파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계와, 상기 정렬파이프를 상기 기준파이프로 사용자가 임의로 정의한 위치로 근접 이동시키는 단계와, 상기 원형스테이지를 근접하여 마주한 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프의 연결점으로 위치 이동시킨 후, 상기 원형스테이지의 360° 회전 작동을 통하여 상기 정렬파이프의 절단면의 절단각을 제어부에 확인시키는 단계와, 상기 정렬파이프의 절단면 상태에 따라서 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프의 최소 근접 거리를 입력하고, 상기 입력값에 따라 상기 정렬파이프를 X축 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정판에 위치된 상기 기준파이프의 중심점과 원형스테이지의 중심점을 일치시키는 단계에서, 상기 원형스테이지가 상기 기준파이프를 중심으로 360° 회전하면서 상기 레이저 센서로 계측된 거리를 이용하여 상기 원형스테이지를 승하강 이동시키면서 중심점을 일치시키는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기준파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계에서, 상기 원형스테이지가 상기 기준파이프를 따라 기설정된 거리만큼 반복 이동하면서 상기 원형스테이지의 내측에 위치된 상기 기준파이프와의 거리를 확인하여 상기 기준파이프의 수평도를 측정하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정렬파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계에서, 상기 원형스테이지가 상기 정렬파이프를 따라 기설정된 거리만큼 반복 이동하면서 상기 원형스테이지의 내측에 위치된 상기 정렬파이프와의 거리를 확인하여 상기 정렬파이프의 수평도를 측정하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정렬파이프를 상기 기준파이프로 사용자가 임의로 정의한 위치로 근접 이동시키는 단계 이후에, 상기 원형스테이지가 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프를 따라 이동하면서 상대적으로 정렬상태를 비교하여 오차 발생시 상기 가동판의 3축 이동을 통해 재정렬하는 단계가 더 포함되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치 및 방법에 의하면, 고정판과 가동판 구조를 적용하여 파이프의 정렬작업이 가능하고 레이저센서와 촬상장치가 원형스테이지를 따라 회전함으로써 파이프의 정렬상태를 효율적으로 계측하고, 획득한 영상을 분석하여 정밀한 정렬 상태값을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 파이프 및 빔 용접작업을 위한 정렬 장치는 파이프의 자동적인 정렬작업이 가능하며, 이에 따른 용접 시 불량률의 저감 및 작업 효율의 개선 효과가 있다.

또한, 본 발명은 선박에 탑재되는 많은 파이프들은 크기와 무게가 대용량에 가까워 수동 정렬장치를 사용할 경우 작업시간과 공정의 정확성이 떨어지게 되나, 이를 자동 파이프 정렬장치를 사용함으로써 작업 시간 개선이 가능한 효과가 있다.

또, 본 발명은 선박 이외의 유체기계 장치 업체와 배관업체들의 경우 소규모의 작업환경이 열악한 경우가 많으며, 이러한 업체가 자동 정렬장치를 사용할 경우 전체적인 생산시간 감소에 따른 생산 비용 및 제품의 내구성 의증가로 인한 기업경쟁력이 높아지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배관 정렬 상태 검출 장치의 개략적인 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배관 정렬 상태 검출 장치의 배면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배관 정렬 상태 검출 장치의 측면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배관 정렬 상태 검출 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

여기서 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배관 정렬 상태 검출 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배관 정렬 상태 검출 장치의 배면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배관 정렬 상태 검출 장치의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배관 정렬 상태 검출 방법의 흐름도이다.

도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 배관 정렬 상태 검출 장치는, 베이스스테이지(1)와, 베이스스테이지(1) 상에 설치되며 기준파이프(102)가 위치되는 고정판(100)과, 고정판(100)과 마주하여 정렬파이프(202)가 위치되는 가동판(200)과, 고정판(100)과 가동판(200)의 사이에 위치되는 원형스테이지(300)와, 원형스테이지(300) 상에 설치되는 레이저센서(350) 및 촬상장치(360)와, 데이터를 수집하여 정렬 상태를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

먼저, 베이스스테이지(1)는 사각이나 다각의 편평한 판상으로 금속재일 수 있다.

이 베이스스테이지(1)상에 마주하도록 고정판(100)과 가동판(200)이 설치되되, 고정판(100)은 베이스스테이지(1)에 위치 고정된 상태이고, 가동판(200)은 3축(X,Y,Z축) 이동이 가능할 수 있다.

그리고 이들 고정판(100)과 가동판(200)에는 기준파이프(102)와 정렬파이프(202)와의 밀착력을 높이도록 140°~160° 이내의 "Ⅴ"자 홈 형상의 블록으로 이루어질 수 있으며, 거치된 기준파이프(102)와 정렬파이프(202)의 위치 이동을 방지하도록 밴드 등의 고정수단(미도시)을 통해 위치 고정시킬 수 잇다.

한편, 가동판(200)은 도 2의 배면도에서 블록으로 도시되었으나, 통상적인 구동모터들을 구비하여 수평 방향으로의 전, 후진(X축 방향)과, 폭방향 (Z축 방향)으로 이동이 가능하고, 가동판(200) 자체가 승하강(Z축 방향) 이동될 수 있다.

더욱이 수평 이동과 승하강 이동은 서보모터 등을 통해 정밀 조절되어 미세하게 이동될 수 있다.

그리고 고정판(100)과 가동판(200)의 사이에 위치하도록 설치되는 원형스테이지(300)는, 고정판(100)에 위치된 기준파이프(102)의 중심점과 일치하도록 위치 이동시키고, 이어서 중심점을 기준으로 하여 가동판(200)의 이동으로 정렬파이프(202)도 중심점과 일치하도록 도울 수 있으며, 이들 기준파이프(102)와 정렬파이프(202)의 수평도 및 변형을 확인할 수 있다.

원형스테이지(300)는 전체를 X축 방향으로 이동시키는 스테이지(310)와, 스테이지(310) 상에 설치되어 스테이지(310) 상에서 Z축 방향으로 이동되는 슬라이딩스테이지(320)와, 슬라이딩스테이지(320)에 설치되어 회전 및 Y축으로의 이동이 가능한 원형체(330)로 구성될 수 있다.

원형스테이지(300) 전체를 X축방향 즉, 좌, 우 방향으로 이동시키기 위하여 구동모터(312)와 모터축(313)이 베이스스테이지(1)상에 설치되고, 모터축(313)과 연결되는 볼스크류축(314)이 회전 가능하도록 단부측에 고정된 상태로 설치되며, 이 볼스크류축(314)에 스테이지(310)의 일부가 연결 설치되어 원형스테이지(300)의 전체를 볼스크류축(314)을 따라 이동 가능하게 한다.

구동모터(312)는 정, 역회전이 가능할 수 있다.

그리고 스테이지(310)상에 원형체(330)를 포함하는 슬라이딩스테이지(320)가 레일 등을 통해 설치되어 실린더(322) 또는 구동모터에 의하여 Z축으로 이동이 가능할 수 있다.

그리고 원형체(330)의 외주연에는 기어치(331)가 형성되고, 이 기어치(331)에는 평기어 형태로 치합되는 원동기어(332)가 설치되고, 원동기어(332)에는 회전모터(334)가 설치되어 회동 작동이 가능할 수 있다.

또한, 원형체(330)의 양측으로 승강기둥(340)이 설치되고, 이 승강기둥(340)을 따라 원형체(330)가 승하강 이동되도록 승강장치(342)가 설치될 수 있다.

승강장치(342)로는 모터 또는 실린더 일 수 있다.

그리고 원형체(3300)의 상부측에 설치되는 레이저센서(350)는, 전방을 향하여 레이저 빔을 수평으로 주사하여 대상 물체로부터 반사되어 수광하는 것으로서, 통상적으로 사용되는 것이기 때문에 별도의 설명은 생략한다.

그리고 촬상장치(360)는 이미지 정보를 촬영할 수 있는 CCD영상센서(Charge Coupled Device) 또는 CMOS영상센서(Complimentary Metal Oxide Semiiconductor) 중 어느 하나일 수 있다.

제어부(미도시로 도면부호 미표시)는, 원형스테이지(300)에 유, 무선으로 연결될 수 있으며, 측정된 거리값을 전송받아 데이터를 수집하여 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하여 기준파이프(102)와 정렬파이프(202)의 수평도를 판단하는 것으로서, 별도의 유, 무선으로 연결된 디스플레이장치를 포함할 수 있다.

디스플레이장치는 개인용 컴퓨터, 모바일장치, 테블릿PC 일 수 있으며, 이미지 정보 및 거리 정보의 대응 관계를 좌표 변환으로 수행하여 파이프의 수평도를 표시할 수 있다.

또한, 제어부의 디스플레이장치에는 좌표 변환을 수행하여 화상처리 할 수 있는 소프트웨어가 탑재될 수 있으며, 데이터를 분석하고 기록하며 생성하고, 덧붙여 데이터의 이력관리, 측정정보 입력 및 결과를 리포트 하는 기능을 갖을 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 방법을 도 4를 참고하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 고정판에 위치된 상기 기준파이프의 중심점과 레이저 센서와 촬상장치를 구비한 원형스테이지의 중심점을 일치시키는 단계(S100)와, 상기 원형스테이지와 상기 기준파이프의 중심점이 일치한 상태에서 상기 고정판을 따라 상기 원형스테이지가 360° 회전과 동시에 X축 이동하면서 상기 기준파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계(S110)와, 상기 원형스테이지의 중심점 좌표 정보를 이용하여 상기 가동판의 3축 이동으로 상기 가동판에 위치된 정렬파이프의 중심점을 상기 기준파이프의 중심점과 일치시켜서 정렬시키는 단계(S120)와, 상기 원형스테이지와 상기 정렬파이프의 중심점이 일치한 상태에서 상기 가동판을 따라 상기 원형스테이지가 360° 회전과 동시에 X축 이동하면서 상기 정렬파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계(S130)와, 상기 정렬파이프를 상기 기준파이프로 사용자가 임의로 정의한 위치로 근접 이동시키는 단계(S140)와, 상기 원형스테이지를 근접하여 마주한 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프의 연결점으로 위치 이동시킨 후, 상기 원형스테이지의 360° 회전 작동을 통하여 상기 정렬파이프의 절단면의 절단각을 제어부에 확인시키는 단계(S160)와, 상기 정렬파이프의 절단면 상태에 따라서 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프의 최소 근접 거리를 입력하고, 상기 입력값에 따라 상기 정렬파이프를 X축 방향으로 이동시키는 단계(S170)를 포함할 수 있으며, 단계(S140) 이후에, 상기 원형스테이지가 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프를 따라 이동하면서 상대적으로 정렬상태를 비교하여 오차 발생시 상기 가동판의 3축 이동을 통해 재정렬하는 단계(S150)가 더 포함될 수 있다.

먼저, "Ⅴ"자 홈 형상의 고정판(100) 상에 기준파이프(102)를 길이 방향으로 위치시킨 후, 고정수단을 통해 위치 고정시키고, 이와 같이 가동판(200) 상에도 정렬파이프(202)를 위치 고정시킨다.

그리고 고정판(100)에 위치 고정된 기준파이프(102)의 중심점과 원형스테이지(310)의 중심점을 일치시키는 단계(S100)를 시행하게 된다.

도 3에서와 같이 초기에는 기준파이프(102)와 원형스테이지(310)의 중심점이 다르므로 스테이지(310)를 볼스크류축(314)을 따라 기준파이프(102)측으로 이동시켜서 내측에 포함시킨 후, 회전모터(334)와 원동기어(332)에 치합된 기어치(331)의 원형체(330)를 기준파이프(102)를 중심으로 360° 회전(한 바퀴)시키면서 레이저센서(350)와 촬상장치(360)로부터 기준파이프(102)와의 계측된 거리를 제어부에서 계산하게 되며, 이를 통해 슬라이딩스테이지(310)와 원형체(330)를 3축 이동시키면서 기준파이프(102)와 원형체(330)의 중심점을 일치시키게 된다. 단계(S100)

그리고 단계(S110)에서는. 원형체(330)와 기준파이프(102)의 중심점이 일치한 상태에서 고정판(100)에 고정된 기준파이프(102)를 따라 원형체(330)가 회전모터(334)의 구동에 따라 360° 회전과 동시에 볼스크류축(314)을 따라 X축 이동하면서 기준파이프(102)의 수평도 및 변형을 측정하게 된다.

여기서 스테이지(310)가 기준파이프(102)를 따라 기설정된 거리만큼 반복 이동하면서 즉, 예컨대 설정된 이동거리가 5cm이면, 5cm 마다 원형체(330)의 내측에 위치된 기준파이프(102)와의 거리를 레이저센서(350)를 통해 확인하여 기준파이프(102)의 수평도 또는 변형을 측정하게 되는 것이다.

다음으로 단계(S120)에서는 원형스테이지(300)의 중심점 좌표 정보에 따라 가동판(200)을 X,Y,Z축으로 이동시키면서 가동판(200)에 위치된 정렬파이프(202)의 중심점을 기준파이프(102)의 중심점과 일치시키게 된다.

그리고 단계(S130)에서는 단계(S110)에서와 같이 가동판(200)에 고정된 정렬파이프(202)를 따라 원형체(330)가 회전모터(334)의 구동에 따라 360° 회전과 동시에 볼스크류축(314)을 따라 X축 이동하면서 정렬파이프(202)의 수평도 및 변형을 측정하게 된다.

단계(S140)는 가동판(200)의 정렬파이프(202)를 사용자가 임의로 정의한 위치로 X축 방향으로 이동시켜서 기준파이프(102)에 근접 이동시키게 된다.

그리고 단계(S150)은 단계(S140) 이후에, 기준파이프(102)와 정렬파이프(202)를 재정렬하는 단계로서, 원형스테이지(310)가 단계(S110)과 단계(S130)에서와 같이 이동하면서 상대적으로 정렬상태를 제어부에서 비교하여 오차 발생시 가동판(200)의 3축 이동을 통해 재정렬을 하게 된다.

그리고 단계(S160)와 단계(S170)에서는 원형스테이지(300)를 근접하여 마주한 정렬파이프(202)와 기준파이프(102)의 연결점으로 위치 이동시킨 후, 원형체(330)의 360° 회전 작동을 통하여 마주하는 정렬파이프(202)와 기준파이프(102)의 절단면의 절단각을 촬상장치(360)를 통해 제어부에서 확인하고, 제어부에서는 정렬파이프(202)와 기준파이프(102)의 절단면 상태에 따라서 마주하는 두 개의 절단면이 수직이 아닌 이상 정렬파이프(202)와 기준파이프(102)의 최소 근접 거리를 계산 입력하고, 입력값에 따라 정렬파이프(202)를 X축 방향으로 이동시키게 된다.

이 후, 정렬 작업이 완료되면, 원형스테이지(300)는 초기 위치로 돌아가서 작업을 종료하게 된다.

따라서 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 파이프의 정렬상태를 효율적으로 계측하고, 획득한 영상을 분석하여 정밀한 정렬 상태값을 얻을 수 있고, 이에 따라 파이프의 자동 정렬작업이 가능하며, 이에 따른 용접 시 불량률의 저감 및 작업 효율의 개선이 가능할 수 있다.

또한, 선박에 탑재되는 많은 파이프들은 크기와 무게가 대용량에 가까워 수동 정렬장치를 사용할 경우 작업시간과 공정의 정확성이 떨어지게 되나, 이를 자동 파이프 및 빔의 정렬장치를 사용함으로써 작업 시간 개선이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

1 : 베이스스테이지 100 : 고정판
102 : 기준파이프 200 : 가동판
202 : 정렬파이프 300 : 원형스테이지
310 : 스테이지 320 : 슬라이딩스테이지
330 : 원형체 340 : 승강기둥
350 : 레이저센서 360 : 촬상장치

Claims

베이스스테이지 상에 설치되며, 기준파이프가 위치되는 고정판과,
상기 기준파이프와 마주하도록 설치되며, 정렬파이프가 위치되고 3축 이동 가능한 가동판과,
상기 기준파이프와 상기 정렬파이프의 사이에 설치되고, 상기 기준파이프의 중심과 일치하도록 이동되며, 동시에 상기 기준파이프와 상기 정렬파이프의 수평도 및 변형 검출이 가능하도록 X축 방향으로 이동되는 스테이지와, Z축 방향으로 이동되는 슬라이딩 스테이지와, 회전 및 Y축으로 이동되는 원형체를 포함하는 원형스테이지와,
상기 원형스테이지의 상부측에 설치되는 레이저센서 및 촬상장치와,
상기 레이저센서와 촬상장치를 제어하고 측정된 상기 기준파이프의 중심점과 상기 원형체의 중심점 사이의 측정된 거리값을 전송받아 데이터를 수집하여 이미지 정보 및 간극거리 정보의 대응관계를 산출하여 정렬 상태를 판단하게 되는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 고정판과 상기 가동판의 상면에는 상기 기준파이프와 정렬파이프와의 밀착력을 높이도록 140°~160° 이내의 "Ⅴ"자 홈 형상의 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 촬상장치는,
CCD영상센서(Charge Coupled Device) 또는 CMOS영상센서(Complimentary Metal Oxide Semiiconductor) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 원형스테이지에 유, 무선으로 연결된 디스플레이장치를 포함하여 이미지 정보 및 거리 정보의 대응 관계를 좌표 변환으로 수행하여 상기 기준파이프와 상기 정렬파이프의 수평도 및 간극 거리를 표시하는 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 장치.
고정판에 위치된 기준파이프의 중심점과 원형체에 레이저 센서와 촬상장치를 구비한 원형스테이지의 회전 및 3축 이동으로 중심점을 일치시키는 단계와,
상기 원형스테이지와 상기 기준파이프의 중심점이 일치한 상태에서 상기 고정판을 따라 상기 원형스테이지가 360° 회전과 동시에 X축 이동하면서 상기 기준파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계와,
상기 원형스테이지의 중심점 좌표 정보를 이용하여 가동판의 3축 이동으로 상기 가동판에 위치된 정렬파이프의 중심점을 상기 기준파이프의 중심점과 일치시켜서 정렬시키는 단계와,
상기 원형스테이지와 상기 정렬파이프의 중심점이 일치한 상태에서 상기 가동판을 따라 상기 원형스테이지가 360° 회전과 동시에 X축 이동하면서 상기 정렬파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계와,
상기 정렬파이프를 상기 기준파이프로 사용자가 임의로 정의한 위치로 근접 이동시키는 단계와,
상기 원형스테이지를 근접하여 마주한 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프의 연결점으로 위치 이동시킨 후, 상기 원형스테이지의 360 °회전 작동을 통하여 상기 정렬파이프의 절단면의 절단각을 제어부에서 확인하는 단계와,
상기 정렬파이프의 절단면 상태에 따라서 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프의 최소 근접 거리를 입력하고, 상기 입력값에 따라 상기 정렬파이프를 X축 방향으로 이동시키는 단계,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 방법.
제5항에 있어서,
상기 고정판에 위치된 상기 기준파이프의 중심점과 원형스테이지의 중심점을 일치시키는 단계에서,
상기 원형스테이지가 상기 기준파이프를 중심으로 360° 회전하면서 상기 레이저 센서로 계측된 거리를 이용하여 상기 원형스테이지를 3축 이동시키면서 중심점을 일치시키는 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 방법.
제5항에 있어서,
상기 기준파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계에서,
상기 원형스테이지가 상기 기준파이프를 따라 기설정된 거리만큼 반복 이동하면서 상기 원형스테이지의 내측에 위치된 상기 기준파이프와의 거리를 확인하여 상기 기준파이프의 수평도를 측정하는 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 방법.
제5항에 있어서,
상기 정렬파이프의 수평도 및 변형을 측정하는 단계에서,
상기 원형스테이지가 상기 정렬파이프를 따라 기설정된 거리만큼 반복 이동하면서 상기 원형스테이지의 내측에 위치된 상기 정렬파이프와의 거리를 확인하여 상기 정렬파이프의 수평도를 측정하는 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 방법.
제5항에 있어서,
상기 정렬파이프를 상기 기준파이프로 사용자가 임의로 정의한 위치로 근접 이동시키는 단계 이후에,
상기 원형스테이지가 상기 정렬파이프와 상기 기준파이프를 따라 이동하면서 상대적으로 정렬상태를 비교하여 오차 발생시 상기 가동판의 3축 이동을 통해 재정렬하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 화상 정보와 레이저 센서를 이용한 배관 정렬 상태 검출 방법.