엔지니어링 · 2024

용접부 너비 실시간 예측·기록 프로그램

촬영 영상과 발광 스펙트럼을 함께 읽어 용접부 너비를 추정하는 계측용 데스크톱 앱

용접 중 촬영 영상과 발광 스펙트럼을 동시에 수집해 학습 모델로 용접부 너비를 실시간 추정하고, 측정 구간을 영상·스펙트럼·너비 데이터로 한 번에 남기도록 했습니다.

고객
비공개 고객
분야
엔지니어링
촬영 영상, 발광 스펙트럼, 예측 너비 그래프를 함께 보여 주는 실시간 측정 화면

개요

  • 연구기관의 용접 계측 실험에 쓰는 데스크톱 프로그램
  • 고속 촬영 장비와 분광기를 한 화면에서 동시에 연결하고 제어
  • 용접이 진행되는 동안 촬영 영상, 발광 스펙트럼, 예측 너비를 함께 확인
  • 측정 담당자 한 사람이 연결 → 관찰 → 기록까지 수행

과제

  • 성격이 다른 두 계측 장비를 한 번의 실험에서 함께 다뤄야 함
  • 두 장비의 수집 주기가 서로 다름 → 같은 시점의 영상과 스펙트럼을 짝지어야 추정 가능
  • 용접 구간은 몇 초 만에 끝남 → 시작을 놓치지 않고 직전 구간을 통째로 남겨야 함
  • 촬영 조건을 바꿔 가며 반복하는 실험 → 조건을 저장하고 그대로 되돌릴 수 있어야 함

해결 방법

  • 연결 한 번으로 두 장비를 동시에 열고 실시간 화면 시작
  • 촬영 영상, 발광 스펙트럼, 예측 너비 추이를 한 화면에 나란히 표시
  • 현재 예측 너비와 함께 구간 평균·표준편차를 수치로 제시
  • 저장 길이를 1.0~9.9초 범위에서 정해 두고 버튼 하나로 직전 구간 기록
  • 장비 쪽 오류는 즉시 화면에 표시하고 연결을 안전하게 해제
실시간 측정 화면
실시간 측정 화면

시스템 구조

작업 흐름

  • 기록물 저장 위치 지정 → 장비 연결 → 실시간 관찰 → 저장 시작 → 구간 기록 완료

데이터

  • 연결되어 있는 동안 두 장비의 최근 구간을 계속 버퍼에 유지 → 저장 시점에 직전 구간을 꺼내 기록
  • 영상 프레임과 스펙트럼을 시각이 가장 가까운 것끼리 짝지어 추정에 사용
  • 한 번의 측정으로 촬영 영상 파일, 시각별 스펙트럼 표, 시각별 예측 너비 표를 함께 생성
time,width
-4.98,3.07
-4.97,3.05
기록물 저장 설정 화면
기록물 저장 설정

구현

  • 두 장비는 각자의 속도로 수집하고 화면 갱신은 일정 주기로 분리 → 빠른 쪽이 느린 쪽에 끌려가지 않음
  • 설정한 초당 프레임보다 여유 있게 촬영한 뒤 기록 시점에 균등 간격으로 솎아냄 → 프레임 간격 흔들림 보정
  • 관심영역의 위치와 크기를 센서 전체 영역 안에 그림으로 미리 표시 → 값을 바꿀 때마다 촬영 범위 확인
  • 영상 품질을 세 단계로 제공 → 화질과 파일 용량 중 선택
  • 추정 모델을 교체 가능한 외부 파일로 분리 → 재학습한 모델로 바꿔도 프로그램은 그대로 사용, 파일이 없으면 기본 모델 자동 생성
  • 설정 파일을 읽을 때 값의 허용 범위를 검사 → 장비가 받지 못하는 값으로 연결 시도 차단
촬영 설정 화면
촬영 설정

결과

  • 용접이 진행되는 동안 예측 너비 추이를 화면에서 확인
  • 영상·스펙트럼·예측 너비가 같은 구간으로 함께 남음 → 이후 분석에서 서로 대조 가능
  • 실험 조건을 설정 파일로 보관 → 같은 조건으로 반복 측정
  • 모델 파일 교체만으로 다른 조건의 추정에 재사용
  • 지원 장비 모델을 프로그램 안에서 안내 → 다른 장비를 연결했을 때의 혼선 방지
지원 장비 안내
지원 장비 안내

사용 기술

  • Python
  • wxPython
  • Keras
  • NumPy
  • OpenCV
  • pyueye
  • python-seabreeze

화면

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