수직 및 수평 방향의 밝깃값을 이용한 용접 비드 검출 검사

이재은,김종남 한국융합신호처리학회 2022 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.23 No.4

Shear Reinforcement of Dual Anchorage(SRD) is used to reinforce the safety of reinforced concrete structures at construction sites. Welding is used to make shear reinforcement, and welding plays an important role in determining productivity and competitiveness of products. Therefore, a weld bead detection inspection is required. In this paper, we suggest an algorithm for inspecting welding beads using image data of welding beads. First, the proposed algorithm calculates a brightness value in a vertical direction in an image, and then divides a welding bead in a vertical direction by finding a position corresponding to a 50% height point of the brightness value distribution in the image. The welding bead area is also divided in the same way for the horizontal direction, and then the segmentation image is analyzed if there is a welding bead. The proposed algorithm reduced the amount of computation by performing analysis after specifying the region of interest. In addition, accuracy could be improved by using all brightness values in the vertical and horizontal directions using the difference of brightness between the base metal and the welding bead region in the SRD image. The experiment compared the analysis results using five algorithms, such as K-mean and K-neighborhood, as a method to detect if there is a welding bead, and the experimental result proved that the proposed algorithm was the most accurate. SRD(Shear Reinforcement of Dual Anchorage)는 건축 현장에서 철근 콘크리트 구조물의 안전성을 보강하는 데 사용된다. 전단 보강재를 만들 때에는 용접이 사용되며, 용접은 제품의 생산성 및 경쟁력을 좌우하는 데 중요한 역할을 한다. 따라서 용접 비드 검출 검사가 필요하다. 본 연구에서는 용접 비드의 영상 자료를 이용하여 용접 비드를 검사하는 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 먼저 영상 내 수직 방향으로 밝깃값을 계산한 뒤, 밝깃값 분포의 50% 높이 지점에 해당하는 위치를 영상에서 찾아서 수직 방향으로 용접 비드를 분할한다. 그리고 수평 방향에 대해서도 동일한 방법으로 용접 비드 영역을 분할한 뒤, 분할 영상을 분석하여 용접비드 유무를 검사한다. 제안한 알고리즘은 관심 영역을 먼저 지정한 뒤 분석을 수행하여 연산량을 감소시켰다. 또한 SRD 영상에서 모재와 용접 비드 영역 사이에 밝깃값의 차이 특징을 이용하여 수직 및 수평 방향의 모든 밝깃값을 이용함으로써 정확도를 높일 수 있었다. 실험에서는 용접 비드 유무를 검출하기 위한 방법들로써 K-평균, k-최근접 이웃 등 5개의 알고리즘을 이용하여 분석 결과들을 비교하였으며, 타 알고리즘들에 비해 제안한 알고리즘의 정확도가 가장 높음을 보였다.

TIG 육성용접을 위한 모재 온도와 오실레이션에 따른 비드형성 특성에 관한 연구

박정현,박성한,조상명 대한기계학회 2019 大韓機械學會論文集A Vol.43 No.5

Overlay welding is commonly applied in numerous industrial fields, such as off-shore plants, nuclear power plants, various power generation facilities, heavy machinery, and large diesel engines. Overlay welding technology is constantly being developed with increasing demand. Therefore, high-productivity and high-quality welds must be obtained. LF occurs frequently in the vicinity of an overlapped part of the bead, and one cause of this is the bead's low spreadability. If the bead spreadability is poor, a problem occurs in which the deviation between the top and the valley of beads increases. In this study, characteristics of both the base material temperature and oscillation were studied for TIG welding using a C-type filler. Results showed that as the temperature of the base material and oscillation width increase, the bead width increases proportionally. The shape of the penetration changes according to the characteristics of the oscillation, and the bead spread ratio converges to 1 as the oscillation width increases. 오버레이 용접은 해양 플랜트 분야, 원자력 발전소 분야, 다양한 발전 설비, 중장비 및 대형 디젤 엔진 등과 같은 많은 산업 분야에 적용되고 있다. 오버레이용접은 지속적으로 발전하고 있으며 그 수요 또한 계속해서 증가하고 있다. 따라서 높은 생산성과 고품질의 오버레이 용접이 요구되고 있다. 오버레이 용접에서 LF는 비드 겹침부에서 빈번히 발생하며 비드의 퍼짐성이 낮다는 것이 주요 원인이다. 비드 퍼짐성이 좋지 않은 경우, 비드의 산골차가 커지는 외관결함의 문제와 LF와 같은 문제가 발생한다. 본 연구에서는 목적은 비드 퍼짐성의 특성을 파악하기 위해 C형 용가재를 이용한 TIG 용접으로 모재 온도와 오실레이션 증가에 따른 특성을 연구 하였다. 모재의 온도와 오실레이션 폭이 증가함에 따라 비드 폭은 비례하여 증가하는 결과를 나타내었다. 오실레이션의 폭의 특성에 따라 용입의 형태가 변하고 오실레이션폭이 커질수록 비드 퍼짐비는 1로 수렴하는 비드형성 특성의 결과를 확인하였다.

다중필터와 축지적 활성 윤곽선 알고리즘을 이용한 용접 비드 검출 및 판단 알고리즘

존 믈랴히루,김영봉,이재은,김종남 한국융합신호처리학회 2021 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.22 No.3

In this paper, we propose an algorithm of welding bead detection and evaluation using geodesic active contour algorithm and high pass filter with image processing technique. The algorithm uses histogram equalization and high pass filter as gaussian filter to improve contrast. The image processing techniques smoothens the welding beads reduce the noise on an image. Then, the algorithm detects the welding bead area by applying the geodesic active contour algorithm and morphological ooperation. It also applies the balloon force that either inflates in, or deflates out the evolving contour for a better segmentation. After that, we propose a method for determining the quality of welding bead using effective length and width of the detected bead. In the experiments, our algorithm achieved the highest recall, precision, F-measure and IOU as 0.9894, 0.9668, 0.9780, and 0.8957 respectively. We compared the proposed algorithm with the conventional algorithms to evaluate the performance of the proposed algorithm. The proposed algorithm achieved better performance compared to the conventional ones with a maximum computational time of 0.6 seconds for segmenting and evaluating one welding bead. 본 논문에서는 다중필터와 축지적 활성 윤곽선 (geodesic active contour) 알고리즘을 이용하여 용접 비드 검출 및 용접 품질 판단 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 전단의 히스토그램 평활화와 가우시안 필터를 적용하여 용접 비드의 영상의 대비향상과 함께 영상을 부드럽게 하며, 영상의 잡음을 줄인다. 후에 활성 윤곽선 세그멘테이션과 형태학적 필터를 적용하여 용접 비드 영역을 검출하게 된다. 축지적 활성 윤곽선 영역화에서 매개변수인 팽창 힘을 이용하여 윤곽선을 팽창하거나 또는 축소시켜서 좀 더 정확하게 용접 비드를 검출하도록 한다. 용접 비드 영역을 검출한 후에 비드 영역의 유효 길이와 유효 폭의 비율을 이용하여 해당 용접의 품질 정오를 판단하는 방법을 제시한다. 실험을 통하여 제안한 알고리즘은 재현율 0.990, 정밀도 0.967, F-측정 0.978, IOU 0.896의 성능을 보였다. 제안한 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 용접 비드 분할에 주로 사용되는 기존의 알고리즘들을 이용하여 비교 분석하였다. 제안한 알고리즘의 성능이 우수함을 보였으며 용접 비드의 분할 및 평가 시간은 최대 0.6초가 걸렸다.

기상조건 변화에 따른 노면표시 비드의 최적 배합비율 산정

이승규,이승현,최기주 한국도로학회 2012 한국도로학회논문집 Vol.14 No.3

Lane markings such as edgelines, centerlines, and lines that delineate lanes generally provide drivers with the various information for safe driving. Drivers can easily recognize the lane markings through the color differences between the markings and road surfaces during the daytime. However, it is a bit difficult for drivers to perceive them during the nighttime due to the lack of artificial lights. Although the glass beads with the 1.5-refractive index have been used to improve the visibility of the lane markings during the nighttime, it is still difficult for drivers to recognize the lane markings properly, especially during the rainy nighttime, which may often lead to traffic accidents. To improve the retroreflectivity and visibility of the lane markings during the rainy nighttime, the high refractive beads with the 2.4-refractive index are essentially required, but they do not work appropriately during the dry nighttime. Thus, the mixed materials with the 1.5, 1.9, and 2.4-refractive beads should be considered for the satisfactory implementation of the lane markings. This study reveals the best mixing rates of the beads by conducting benefit-cost analysis under various weather conditions in Korea. The analysis results show that the lane markings with the 100% of the 2.4-refractive beads provide the highest visibility of lane markings regardless of the roadway conditions, but the benefit-cost (B/C) ratio of the bead mixture is merely 0.46. The best mixing rate of the beads, from the highest B/C ratio viewpoint, was identified as the mixture with a 80% of 1.5-refractive beads and a 20% of 2.4-refractive beads. Some limitations and future research agenda have also been discussed. 노면표시에 도포된 굴절률 1.5 유리알은 야간 우천 시 효과적인 재귀반사를 수행하지 못하여 교통안전에 심각한 문제를초래하고 있다. 이를 극복하기 위해 습윤상태에서 효과적 재귀반사를 수행하는 굴절률 2.4인 우천형 bead와 건조 시 최적의 재귀반사를 수행해 내는 굴절률 1.9 bead를 혼합한다. 그러나 고성능의 굴절률 1.9와 2.4 bead는 기존 1.5 유리알에 비해 상당한 고가이므로 전량 사용하기에는 상당한 비용이 소요된다. 따라서 현장 설치 시에는 서로 혼합하여 사용하는 것이바람직하며, 최적 성능과 소요 비용을 고려한 적정 배합비율을 찾아내는 것이 중요하다. 본 연구에서는 다양한 비율로 혼합된 bead를 국내 고속도로의 길가장자리선에 설치하였을 때 발생되는 각각의 비용 및 편익에 따른 경제성 분석을 수행하였다. 분석 수행결과, 다양한 강수량 변화에도 높은 시인성을 유지하는 대안은 굴절률 2.4가 100% 구성된 차선으로 나타났으며, 경제성이 가장 높게 확보되는 대안은 굴절률 1.5가 80%, 2.4가 20%로 구성된 차선으로 B/C는 약 1.92 수준으로 도출되어 국내 고속도로 길가장자리선의 적용 시 가장 효과적인 대안인 것으로 확인되었다. 아울러 연구의 한계와 몇몇 장래 연구과제가 토의되었다.

굴 패각과 해조펄프를 이용한 항산화 비드의 식품 보존에 관한 연구

류성렬 ( Soung Ryual Ryu ) 한국유화학회 2012 한국응용과학기술학회지 Vol.29 No.4

연구의 목적은 버려진 굴 패각을 재활용하여 감소시키는 것으로 굴 패각과 해조펄프를 이용하여 식품의 보존에 대한 항산화비드를 활용하는데 있다. 이 연구는 두 부분으로 나누었다. 첫 번째는 파일럿 규격조건으로 설계하고 제조하였다. 둘째는 [A],[B],[C-a],[C-b]화합물에 대한 최적제조 조건을 다루어 확립하고 이들 생성물을 분석하였다. 파일럿 규격 제조는 해조펄프의 분자수식합성과/Cl-전분 그리고 그의 다양한 비드 형태들이 극성용매에서 다양한 중량비율로 액상 혼합하여 제조되었다. 부가적으로, 혼합과정에서 해조펄프의 비율이 증가함으로서, 해조펄프/Ag-굴 패각을 섞인 것의 항균성은 감소되었으나 항산화와 비드의 견고성 성질은 증가되었다. 파일럿 규격의 생성라인은 해조 펄프와 Cl-전분을 분자수식으로 합성하였다. 그리고 극성용매를 사용하여 여러 가지 중량비율로 다양한 형식품 보존에 관한 연구태의 비드를 제조하였다. The objective of this research is to reuse and recycle the oyster shell wastes as a useful of antioxidant beads for foodstuff preservation through the treatment of oyster shell and seaweed pulp. This research is divided into two parts. In the first, designing and preparation of pilot scale condition was accomplished. The second part dealt with establishing the optimized manufacturing condition for [A], [B], [C-a], [C-b] compounds, and analyzing these products. The pilot scale preparation was composed of modify synthesized seaweed pulp /Cl-starch and it`s various bead form were prepared with various weight ratios using polar protic solvents. In addition, with increased seaweed pulp content in the blends, antibacterial property values of seaweed pulp/Ag-oyster shell blend was decreased, however, the antioxidant and bead`s solidity properties increased.

해남 금광산 광미를 활용한 나노기공 구조를 갖는 세라믹 비드 제작

양지원,김성민,박재구 한국자원공학회 2018 한국자원공학회지 Vol.55 No.1

Ceramic beads were fabricated by using mine tailing. Ceramic bead supports with porosity of 83% and pore size of about 160 µm were prepared by gel casting and method of pelletizing in oil using mine tailing as a starting material. Mesoporous silica SBA-15 having pores of 4 to 7 nm was synthesized by self-assembling method using precursor of silicate ions extracted from mine tailing. By surface coating of the synthesized SBA-15 on porous ceramic beads, bimodal porous materials with pore structures of 4~7 nm and 160 µm were prepared. Porous ceramic beads having a specific surface area of about 0.7 m2/g increased up to 52 m2/g after SBA-15 surface coating and the cross section of coated pores was confirmed through scanning electron microscope (SEM). As the specific surface area and surface hydroxyl group density of SBA-15 increased, the specific surface area of the coated porous ceramic beads increased. 광미를 활용하여 세라믹 비드를 제작하였다. 광미를 출발원료로 하여 Gel-casting과 액중조립법을 통해 기공율 83%, 기공크기 약 160 µm의 세라믹 비드 지지체를 제조하였다. 광미로부터 추출된 실리케이트 이온을 전구체로 자기 조립법을 통해 4∼7 nm의 기공을 갖는 메조포러스 실리카 SBA-15를 합성하였다. 합성한 SBA-15의 다공성 세라믹 비드 표면 코팅을 통해, 4∼7 nm 및 160 µm의 기공구조를 갖는 Bimodal한 기공물질을 제작하였다. 약 0.7 m2/g의 비표면적 을 갖는 다공성 세라믹 비드는 SBA-15 표면코팅을 통해 52 m2/g까지 비표면적이 상승하였으며 전자주사현미경 (SEM)을 통해 코팅된 기공의 단면을 확인하였다. SBA-15의 비표면적과 표면 하이드록시기의 밀도가 높을수록 SBA-15가 코팅된 다공성 세라믹 비드의 비표면적은 커짐을 알 수 있었다.

신경회로망을 이용한 용접공정변수 예측에 관한 연구

박창언,김일수,김기형 朝鮮大學校 機械技術硏究所 1998 機械技術硏究 Vol.1 No.1

GMA 용접공정에서 용접 중 발생하는 여러가지 외란의 영향을 최소화하고 균일한 비드크기를 얻기 위한 최적의 제어 알고리즘을 개발하기 위하여, 용접공정이 보다 현실적인 가정하에 제어시스템의 설계화 공정변수의 최적화를 달성하기 위해서 200×200×12mm 두께의 시험편에 bead-on-plate 방법으로 총 81회의 실험을 실시하였다. 이 실험결과를 기초로 신경회로망을 이용하여 로봇 GMA 아크용접 공정변수와 비드형상과의 상관관계를 연구하였다. 이 상관관계는 용접 실시간(real-time) 제어시스템 및 제어시스템 구성에 필요한 알고리즘으로 이용될 수 있을 것이다. Adaptive control in the robotic GMA welding is employed to monitor information about weld characteristics and process parameters as well as to modify those parameters to hold weld quality within acceptable limits. Typical characteristics are the bead geometry, composition, microstructure, appearance, and process parameters which govern the quality of the final weld. The main objectives of this thesis are to realize the mapping characteristics of bead geometry (bead width and bead height) throng training. After training, the neural estimation can estimate the bead dimensions from learning the mapping characteristic. The design parameters of the neural network estimator (the number of hidden layers and the number of nodes in a layer) are chosen from an estimation error analysis. A series of bead of bead-on-plate GMA welding experiments was carried out verifying the performance of the neural network estimator. The experimental results show that the proposed neural network estimator can predict the bead geometry with reasonable accuracy and guarantee the uniform weld quality

고속회전하는 원환 쉘 형태 토크컨버터의 내압 팽창변형에 미치는 최적 단면형상과 비드의 영향

박창민(Changmin Park),김철(Cheol Kim),김정준(Jungjun Kim),홍순석(Soonseok Hong) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集A Vol.42 No.3

내압과 고속회전 하에 있는 원환 쉘 형상의 신형 토크컨버터 구조의 경량화, 팽창변형의 최소화, 구조 강성 증대를 위하여 유체 동압 등 정확한 각종 하중의 유도, 프론트커버의 단면형상 최적설계, 비드의 생성에 관하여 FEM 해석하고, 또한 시제품의 제작 및 시험으로 해석의 정확도를 검증하였다. 내압에 의한 팽창변형에 취약한 반지름 방향 곡률을 가진 원판 구조형태의 프론트커버의 단면의 두께와 곡률형상을 형상최적화를 통하여 구하였고, 추가적으로 프론트커버의 강성을 증가시키기 위해서 비드의 크기, 위치, 성형 방향에 관하여 연구하였다. 최적의 단면 형상과 비드를 성형한 토크컨버터의 해석결과, 기준 모델 대비 변형량은 10 %, 두께는 0.5 mm, 최대 등가응력은 33 % 감소하여서 본 연구를 통하여 구조물의 강성이 증강된 것을 확인하였다. 이러한 연구결과를 기초로 신형 토크컨버터 시제작품을 제작하여 가압시험을 하였으며, 해석결과와 3 % 오차를 보였다. A new torque converter structure that looks like a toroidal shell under a high pressure and rotation has been analyzed in order to reduce weight and ballooning deformations, and to increase the stiffness of the structure by using the finite element analysis, shape optimization of a front cover structure, and creation of beads with accurate loadings, such as a dynamic pressure. The curved cross-sectional shape of the circular front cover structure, which produces large ballooning, has been calculated by the FEM-based shape optimization. The creation of beads on a front cover was studied to further increase the structural stiffness. The sizes and locations of the beads were also investigated using FEM. The new model with beads and an optimum cross-section shows 10% less ballooning, 0.5 mm less thickness, and 33% less von Mises stress, compared to a model without beads and optimization because of the enhanced stiffness. A prototype torque converter was fabricated and tested for ballooning under pressurization and high-speed rotation. A good correlation was achieved, judging from the 3% gap between experiment and analysis.

발포폴리스티렌비드를 사용한 경량콘크리트의 역학적 특성에 관한 실험적 연구

주재금,이종찬,오세출,유택동,정광량,서치호 대한건축학회 2003 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.23 No.1(구조계)

The purpose of this study is to obtain basic data on the properties of the lightweight concrete within expanded polystyrene beads for various applications in the field. Inquiring into the change of the properties as altering cement matrix mixture and the capacity mixture ratio of expanded polystyrene beads, the mixture plane of this study is set up as W/C is fixed 50%, expanded polystyrene beads is increased 10% from 0% to 80% per 1m³ and the ratio of cement:sand in the cement matrix is 1:0, 1:0.5, 1:1. The results of this study are as follow. The slump as changing the mixture ratio of expanded polystyrene beads decrease smoothly until mixture ratio 50% but decrease rapidly being in excess of 50%. The density decrease regularly as the mixture ratio of expanded polystyrene beads increase but the ratio of strength decrease. The difference of cement matrix. The strength of cement matrix having more sand mixture ratio relatively decrease rapidly as increasing the mixture ratio of expanded polystyrene beads. It is judged decreased strength phenomenon as the quantity of coherent material created in the mixture decrease rapidly.

인공신경망을 이용한 이면비드 예측 및 용접성 평가

이정익(Jeong-ick Lee),고병갑(Byung-kab Koh) 한국생산제조학회 2007 한국생산제조학회지 Vol.16 No.4

The shape of excessive penetration mainly depends on welding conditions(welding current and welding voltage), and welding process(groove gap and welding speed). These conditions are the major affecting factors to width and height of back bead. In this paper, back-bead prediction and weldability estimation using artificial neural network were investigated. Results are as follows. 1) If groove gap, welding current, welding voltage and welding speed will be previously determined as a welding condition, width and height of back bead can be predicted by artificial neural network system without experimental measurement. 2) From the result applied to three weld quality levels(ISO 5817), both experimented measurement using vision sensor and predicted mean values by artificial neural network showed good agreement. 3) The width and height of back bead are proportional to groove gap, welding current and welding voltage, but welding speed. is not.