KR100197155B1 - 타이어 허브의 볼트 자동인식방법 및 장치 - Google Patents

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박원훈
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Abstract

본 발명은 타이어 허트의 볼트 자동 인식 방법 및 장치에 관한 것으로, 종래 기술은 2D 카메라를 이용하거나 기계적인 방법으로 자동화를 행하고 있으므로 공장 환경과 조명에 따라 안정성이 저하되고 부가적으로 차세를 운반하는 지그의 고정밀성이 요구되는 단점이 있다. 이러한 점을 개선하기 위하여 본 발명은 단면의 형상이 원을 이루고 있는 물체에 대한 측정 형상의 치수를 알고 있는 경우 3차원 공간상에서 임의의 위치에 위치한 물체를 1축 전동 서보에 부착되어 움직이는 윤곽 레이저 거리 센서로 측정함에 의해 정확한 위치를 산출하는 알고리즘을 이용하여 원을 이루고 있는 타이어 허브의 중심점과 법선을 구한 후 허브 볼트를 측정할 수 있도록 창안한 것으로, 본 발명은 조명과 환경의 변화에 대하여 둔감한 윤곽 레이저 센서를 사용함으로써 안정성을 향상시킴은 물론 측정 물체의 기하학적인 형상에 기인하여 발생하는 측정 오차를 보정함으로써 정밀 조립을 수행할 수 있고 또한, 본 발명은 센서의 이송을 1축 전동 서보를 사용함으로써 제조 단가를 절감할 수 있다.

Description

타이어 허브의 볼트 자동 인식 방법 및 장치
제1도는 본 발명의 타이어 허브의 볼트 자동 인식 장치의 블록도.
제2도는 제1도에서 윤곽 레이저 센서의 측정 방식을 보인 예시도.
제3도는 제2도에서 윤곽 레이저 센서의 감지 영역을 보인 예시도.
제4도는 제1도에서 허브 측정 방향을 보인 구성도.
제5도는 본 발명에서 윤곽 레이저 센서의 이송 과정을 보인 예시도.
제6도는 본 발명에서 허브측정에 따른 데이터 그룹핑을 보인 예시도.
제7도는 타이어 허브의 기하학적도형을 보인 예시도.
제8도는 본 발명에서 허브 볼트의 위치 측정을 보인 예시도.
제9도는 제8도에서 허브 볼트의 중심점 측정을 보인 예시도.
제10도는 본 발명에 따른 동작 과정을 보인 신호 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 윤곽 레이저 센서 102 : 디지털 신호 처리부
103 : 시스템 제어부 104 : 모터 제어부
105 : 1축 전동 모터 111 : 발광 소자
112 : 촬상 소자 120 : 허브(Hub)
본 발명은 타이어 허브 인식 기술에 관한 것으로 특히, 자동차 의장 조립 라인에서 타이어 허브의 거리 정보를 구하여 측정 오차를 보정한 후 허브 볼트의 중심점 위치를 측정할 수 있는 기법을 이용함에 의해 타이어 조립 공정을 자동화할 수 있도록 한 타이어 허브의 볼트 자동 인식 방법 및 장치에 관한 것이다.
일거으로 자동차 의장 조립 라인에서 타이어 장착 공정은 대부분 수작업으로 이루어지고 있다.
이러한 타이어 장착 공정에서 타이어의 운반, 취급과 볼트 체결 작업은 힘이 많이 드는 작업으로 작업자가 쉽게 피곤하게 되어 타이어의 불량 체결 요인이 됨은 물론 작업자의 휴식 및 빈번한 교체로 인하여 생산성이 저하된다.
또한, 타이어의 운반, 취급시 날리는 고무 먼지는 작업자의 건강을 해치는 요인이 된다.
따라서, 현재 인간의 능력을 대체할 수 있는 타이어 조립 공정의 자동화를 위해 로봇을 이용한 자동화 시스템이 제시되었는데, 이러한 자동화 시스템은 비접촉 센서를 이용한 타이어 허브의 정밀한 위치와 자세의 인식 장치가 필요하다.
즉, 타이어 허브 자동 인식 장치의 기구학적인 구성은 조립용 볼트와 홀의 위치를 검출하는 레이저 비젼 센서, 이 레이저 비젼 센서를 구동하는 디지탈 신호 처리 보드, 상기 레이저 비젼 센서로 검출한 데이터를 처리하는 컴퓨터 및 상기 레이저 비젼 센서를 임의의 위치로 이동시키는 1축 전동 서보 모듈이 구비된다.
이러한 로봇을 이용한 자동화 시스템은 시각 기술에 의한 3차원 정보의 획득이 인간의 가장 근본적인 능력을 기계적으로 모방하는 것으로 다양한 유연성을 줄 수 있다.
현재 타이어 조립 공정에서 로봇을 이용한 자동화 시스템의 사용 실례를 열거 하면 다음과 같다.
먼저, 일본 KANTO 요코스카 공장에서는 레이저 거리 센서(LDS), 적외선 카메라 비젼 센서를 채용하여 상기 레이저 거리 센서(LDS)의 이동을 위해 3자 유도를 가지는 이송 장치를 사용하고, 상기 레이저 거리 센서(LDS)로 타이어 허브의 각도를 측정하며, 1대의 6축 로봇의 핸드에 적외선 조명과 적외선 카메라를 장착하여 표본 비교 방법(Template Matching Method)으로 허브 볼트의 위치를 측정한다.
그리고, 일본 Nissan 자마 공장은 비접촉 센서등을 이용하지 않고 타이어가 치부되는 허부 볼트의 위치를 기계적으로 강제정렬시키는 타이어 위치 결정 장치를 사용한다. 이는 허브를 측정하는 센서가 없기 때문에 타이어 조립 공정에 도착한 차를 항상 일정한 공차 범위내에 위치시켜야 한다. 이러한 방법은 부가적으로 차체를 운반하는 지그의 고정밀도가 요구되며 또한, 로봇을 사용하지 않고 전용기 형식을 취했기 때문에 기계 장치의 구조가 너무 복잡하다.
또한, 히다찌 제작소에서 개발한 타이어 허브 볼트 위치 검출 장치는 위치 보정판이라는 기구적인 방법을 사용하여 타이어 허브의 각도와 허브 볼트의 위치를 검출하였다.
한편, 기타의 기술로 포드, FANUC, YASKAWA에서 개발한 타이어 조립 장치가 있는데, 허브 볼트의 각도 및 위치 측정 센서로 2D 비젼 카메라를 이용하는 기술로 이러한 장치는 조명에 큰 영향을 받는 등 신뢰성에 문제가있다.
즉, 기존 자동차 공장의 타이어 조립 장치는 타이어 허브 볼트의 위치를 측정하기 위하여 기계, 기구적인 방법인 강제정렬 방식이나 CCD 카메라를 이용하고 있다.
그러나, 기존의 강제정렬 방식은 센서를 사용함이 없이 기구학적인 방법으로 타이어 허브 볼트의 위치를 측정함으로 조립 라인에서 차체의 운반시 고정밀도의 지그가 필요하고 오차에 대한 보정이 불가능한 단점이 있다.
또한, 기존의 비접촉 위치 센서인 2D 카메라 센서를 자동화를 위한 다양한 공정에 응용하는 경우 외부 조명에 대해 민감한 센싱 특성을 나타내므로 조립 공정의 환경을 일정하게 유지시켜야 하며, 카메라 센서만으로는 정밀한 허브 볼트의 위치를 알아내기 힘든 단점이 있다.
이러한 단점의 해소를 위하여 기존에는 레이저 거리 센서(LDS)라는 부가적인 레이저 거리 센서로 3점을 측정하여 타이어 허브의 법선을 측정한 후 이 법선의 방향으로 카메라를 위치시키거나 타이어 측정 공정의 전단계에서 기계적인 방법으로 타이어 허브를 차체에 평행하게 위치시킨 후 표본 비교 방법으로 허브 볼트의 위치를 찾는 방법이 제시되었다.
그러나, 이러한 표본 비교 방법(Template Matching Method)은 카메라 이미지의 모든 화소(pixel)와의 상관성을 계산하여야 하므로 계산 시간이 오래 소요되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 단점을 개선하기 위하여 단면의 형상이 원을 이루고 있는 물체에 대한 측정 형상의 치수를 알고 있는 경우 3차원 공간상에서 임의의 위치에 위치한 물체를 1축 전동 서보에 부착되어 움직이는 윤곽 레이저 거리 센서로 측정함에 의해 정확한 위치를 산출하는 알고리즘을 이용하여 원을 이루고 있는 타이어 허브의 중심점과 법선을 구한 후 허브 볼트의 중심점 위치를 판단할 수 있도록 창안한 타이어 허브의 볼트 자동 인식 방법 및 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 허브에 레이저 빔을 투사한 후 그 반사된 영상을 감지하는 영상 센싱 수단과, 이 영상 센싱 수단을 구동하고 그 영상 센싱 수단의 영상 데이터를 필터링 및 전처리를 통해 거리 데이터로 변환하는 디지털 신호 처리 수단과, 상기 영상 센싱 수단을 임의의 위치로 이동시키기 위하여 모터 구동 제어 신호를 출력하면서 상기 디지털 신호 처리 수단의 출력 데이터를 연산하여 허브에 형성된 허브 볼트의 위치를 산출하는 시스템 제어 수단과, 이 시스템 제어 수단의 모터 구동 제어 신호에 따라 상기 영상 센싱 수단이 부착된 모터를 구동시키는 모터 제어 수단으로 구성하게 된다.
일반적으로 비접촉 센서로 임의의 형상을 가장 정밀하게 측정할 수 있는 센서는 레이저 센서로서, 본 발명에서 영상 센싱 수단은 허브의 형상을 측정하기 위하여 윤곽 레이저 센서(Contour Laser Sense)와, 이 윤곽 레이저 센서에서 허브측으로 평면을 형성하도록 투사되는 레이저 빔과 일정 각도를 유지하도록 고정된 카메라를 포함하여 구성한다.
즉, 상기 영상 센싱 수단은 삼각 측량(Triangular) 기법을 사용하여 윤곽 정보를 감지하는 동작을 수행한다.
상기 모터는 타이어 허브의 측정을 위하여 자동차 차체와 수평한 방향으로 영상 센싱 수단을 이동시키는 1축 전동 모터이다.
또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 허브의 윗면 중심으로 가정된 지점으로부터 소정 거리만큼 이동하여 허브의 형상을 1차 감지한 후 그 감지 지점과 반대 방향으로 소정 거리만큼 이동하여 허브의 형상을 2차 감지하는 단계와, 상기에서 측정한 데이터에 의한 4개의 데이터 그룹으로 허브의 중심점 위치와 법선의 방향을 구하고 허브 볼트의 개략적인 위치를 산출하는 단계와, 상기에서 산출한 허브 볼트의 위치로 이동하여 소정 간격식 이동하면서 허브 볼트의 위치를 감지하는 단계와, 상기에서 감지한 허브 볼트의 중심으로 가정된 지점부터 소정 거리만큼 이동하여 허브 볼트의 형상을 1차 감지한 후 그 감지 지점과 반대 방향으로 소정 거리만큼 이동하여 다시 허브 볼트의 형상을 2차 측정하는 단계와, 상기에서 측정한 데이터에 의한 4개의 데이터 그룹으로 허브 볼트의 중심점 위치와 법선의 방향을 구하는 단계를 수행한다.
즉, 본 발명은 중심점을 산출하기 위하여 측정 물체의 형상을 측정할 때 영상 센싱 수단의 측정 오차, 측정 물체 끝면의 기하학적인 형상 및 측정시의 센서와 물체 사이의 원근에 의해 오차를 포함하므로 오차를 보정하기 위하여 한 라인에 대해 소정 간격으로 측정한 후 그 한번의 측정으로 얻은 데이터를 모퉁이점으로부터 일정 간격으로 추출하여 2개의 데이터 그룹을 생성하는데, 이러한 동작을 2회 반복함에 의해 4개의 데이터 그룹을 생성하여 순서쌍을 구하고, 이 순서쌍으로 구한 측정 물체의 중심점에 대한 일반항을 측정 오차의 보정을 위한 가중치를 고려하여 연산함에 의해 정확한 측정 물체의 중심점을 구하게 된다.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예를 보인 장치는 제1도에 도시한 바와 같이, 허브(120)의 윗면에 레이저 빔을 투사하여 그 반사된 영상을 감지하는 윤곽 레이거 센서(101)와, 이 윤곽 레이저 센서(101)를 구동하고 그 윤곽 레이저 센서(101)에서 감지한 영상 데이터를 필터링 및 전처리 과정을 통해 거리 데이터로 변환하는 디지털 신호 처리부(102)와, 모터 구동 제어 신호를 출력함과 아울러 상기 디지털 신호 처리부(102)의 거리 데이터를 연산하여 상기 허브(120)에 형성된 허브 볼트의 중심적 위치를 판단하는 시스템 제어부(103)와, 이 시스템 제어부(103)의 모터 구동 제어 신호에 따라 상기 윤곽 레이저 센서(111)가 부착된 1축 전동 모터(105)를 소정 위치로 이동시키는 모터 제어부(104)로 구성한다.
상기 윤곽 레이저 센서(101)는 제2도에 도시한 바와 같이, 허브(120)의 윗면으로 레이저 빔을 투사시키는 발광 소자(112)와, 상기 허브(120)의 윗면에서의 반사광을 감지하는 촬상 소자(112)로 구성하며, 상기 발광 소자(111)로부러의 레이저 빔이 상기 허브(120)의 윗면으로 투사되어 상기 촬상 소자(112)로 반사될 때 형성되는 각도는 항상 일정하다.
상기 1축 전동 모터(105)는 모터 제어부(104)에 의해 윤곽 레이저 센서(101)를 자동차 차체와 수평 방향으로 이동시키게 된다.
이와같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 비접촉 센서로 임의의 형상을 측정할 때 가장 정밀하게 측정할 수 있는 센서가 레이저 센서이지만, 이러한 레이저 센서도 측정 물체의 기하학적인 형상이나 원근의 효과에 따라 어느 정도의 감지 오차를 내포함으로 감지 오차보다 작은 정밀도의 형상은 정확히 측정하지 못한다.
그러나, 단면이 원형인 타이어 허브를 자동적으로 측정하여 타이어를 장착하기 위해서는 오차가 포함된 측정 영상 데이터를 적절한 알고리즘으로 처리하여 타이어 허브 볼트의 중심 위치를 측정함에 의해 정밀한 조립 공정을 수행하게 된다.
본 발명에서는 조립 라인에서 타이어 장착 공정 시간과 효율성을 고려하여 레이저 센서로 거리 정보를 입력받는 스캔하는 횟수는 2회로 제한하고, 측정 타이어 허브는 차체 운반 지그위에 임의의 위치로 놓여져 있다고 가정한다.
먼저, 원의 끝점을 P1,P2,P3,P4 라고 하고 윤곽 레이저 센서(101)로 물체의 형상을 2회 감지할 때 거리차(h)를 두고 서로 평행하게 수행한다면 이상적인 경우 상기 윤곽 레이저 센서(101)로부터 입력받은 끝단의 거리 데이터는 P1(x1,y1), P2(x2,y1),P3(x3,y1+h),P4(x4,y1+h)가 된다.
이때, 정확한 원주 상의 3점을 알면 원의 방정식으로부터 중심점을 구할 수 있지만, 윤곽 레이저 센서(101)로부터의 입력 데이터는 정확한 원의 끝점이 아니라 제3도에서와 같이 각기 오차(ε1,ε2,ε3,ε4)를 포함하게 된다.
즉, 윤곽 레이저 센서(101)의 오차와 물체 끝면의 기하학적인 형상을 측정할 때 물체에 대한 원근의 효과에 따라 각각 오차를 포함함으로 원의 끝점은 P1(x1+ εx1, y1+εy1), P2(x2+εx2, y1+εy2), P3(x3+εx3, y1+h+εy3), P4(x4+εx4, y1+h+εy4)가 된다.
여기서, 윤곽 레이저 센서(101)는 한번에 한 라인에 대해 거리 정보를 감지하며, Y축에 대한 오차는 상기 센서(101)는 임의의 위치로 이동시키는 1축 전동 모터(105)에서 발생함으로 Y축에 대한 오차(εy)는 무시하고, X축에 대한 오차(εx)만을 고려 하기로 한다.
따라서, 실제로 윤곽 레이저 센서(101)로부터 타이어의 허브(120)를 측정하여 입력받은 거리 정보는 측정시의 오차를 포함한 P1(x1+εx1, y1), P2(x2+εx2, y1), P3(x3+εx3, y1+h), P4(x4+εx4, y1+h)가 된다.
본 발명에서 제안한 오차 보정 알고리즘으로 측정 오차가 감소됨을 증명하기 위하여 이상적으로 윤곽 레이저 센서(101)에서 감지한 오차가 없는 데이타 P1(x1, y1), P2(x2, y1), P3(x3, y1+h), P4(X4, y1+h)로 중심점을 구할 경우 중심점은 아래와 같은 식으로 표시된다.
xc= (x2 + x1)/2 = (x4 + x3)/2
yc= {)x3 - x1) * (x3 - x2) + 2*y1*h +h2}/(2h)
이때, 실제로 윤곽 레이저 센서(101)로 타이어 허브(120)를 측정하는 경우 오차를 포함하고 있는 데이터 P1(x1+εx1, y1), P2(x2+εx2, y1), P3(x3+εx3, y1+h), P4(x4+εx4, y1+h)로 중심점을 구해보면 오차로 인한 중심점의 변형량(Δxc,Δyc)는 아래와 같은 식으로 표시된다.
상기 식에서 오차에 의한 중심점의 변형값은 감지할 때의 거리차(h)가 클수록 오차가 작아지고, 감지하는 점 (x3 - x1) 과 (x3 -x2)가 작을수록 오차가 작아진다.
이러한 오차에 의한 중심점의 위치 변형값을 줄이기 위하여 본 발명에서 제안된 방법은 각 점들의 데이터 그룹으로 순서쌍을 구하여 물체의 중심점을 산출하게 된다.
즉, 제8도와 같이 3차원 공간상의 동일 평면내에서 원을 이루고 있는 허브(120)에 대하여 측정으로 얻은 데이터를 모퉁이 점으로부터 일정 간격의 오프셋(off-set)을 두고 양쪽으로 2개의 데이터를 그룹을 생성함으로 2회 감지에 의해 4개의 데이터 그룹을 생성하고, 이 4개의 데이터 그룹중 3개의 데이터 그룹을 선택하여 원의 방정식을 생성하기 위한 3점으로 이루어진 순서쌍을 생성하게된다
이때, 각 그룹에서 측정된 데이터의 개수가 L,M,N 이고 측정 간격이 d1,d2,d3 라고 하면 모퉁이점 P1,P2,P3에서 시작하는 측정점의 일반항은 아래의 식과 같다.
상기의 데이터를 이용하여 측정 물체의 중심점을 일반항 형태로 나타내면 아래의 식과 같다.
상기와 같은 일반항 형태로 나온 식과 측정된 오차를 보정하기 위한 가중치를 고려하여 정확한 중심점을 구한다.
여기서, 각 데이터 그룹의 가중치(1α,1β,1γ)는 아래와 같은 1차의 다항식으로 정의되어진다.
Group1: 1α= (T-1)l/L + 1
Group2 : 1β= (T-1)m/M + 1
Group3 ; 1γ= (T-1)n/N + 1
단 T 는 1보다 큰 정수이다.
상기의 식과 같은 순서쌍의 점들은 원의 방정식으로 변환하면 아래와 같은 식으로 표시된다.
(x-a)2+ (y-b)2+ (z-c)2= r2
이 후, 상기 식에서 벼수인 (a,b,c,r)을 축으로 하는 변수 좌표계로 좌표계를 변환하며, 이 과정을 모든 순서쌍의 점에 대하여 실행하면 가장 많이 저장된 점의 (a,b,c)값이 윤곽 레이저 센서(101)로 측정한 허브(120)의 중심점이다.
여기서, 변수 좌표계에서 상수(a)(b)(c)의 크기는 원하는 중심점의 해에 따라 정하고, 상수(r)는 허브(120)의 실제반경을 알고 있으므로 계산 시간을 고려하여 정하게 된다.
상기와 같은 과정을 제1도 및 제2도를 참조하여 설며하면 다음과 같다.
먼저, 자동차가 타이어 조립 라인에 도착함에 의해 측정을 위한 타이어 허브(120)가 차체 운반 지그 상에 임의의 위치로 놓여 있다고 가정하였을 때 디지탈 신호 처리부(102)에 의해 구동된 윤곽 레이저 센서(101)는 발광 소자(111)가 레이저 빔을 제2도와 같이 평면이 형성돠도록 타이어 허브(120)의 윗면으로 투사하고, 상기 타이어 허브(120)의 윗면에서 반사된 레이저 빔은 촬상 소자(112)에 입사되어진다.
상기 윤곽 레이저 센서(101)는 삼각측량(Triangular)기법을 사용하여 타이어 허브(120)의 윤곽을 감지하는데, 발광 소자(111)에서 투사된 평면의 레이저 빔에 대하여 상기 타이어 허브(120)를 향해 소정 각도로 고정된 카메라의 촬상 소자(112)가 삼각 측량 각도로 상기 타이어 허브(120)에서 반사되는 평면의 레이저 빔을 감지함에 의해 Y,Z 방향의 위치를 측정하게 된다.
이때, 윤곽 레이저 센서(101)의 출력 신호를 입력받은 디지탈 신호 처리부(102)는 필터링 및 전차리 과정 등의 싱호 처리를 통해 거리 데이터로 변환하여 시스템 제어부(103)에 입력시키게 된다.
이에 따라, 시스템 제어부(103)는 디지탈 신호 처리부(102)에서 입력된 거리 데이터를 연산하여 허브(120)의 중심점 위치를 구한 후 허브 볼트의 위치를 계산하여 모터 제어부(104)르 제어함에 의해 1측 전동 보터(105)를 소정 거리만큼 이동시킨 후 윤곽 레이저 센서(101)에서 감지한 영상에 대하여 상기 디지탈 신호 처리부(102)에서 연산한 거리 데이터를 연산하는 동작을 반복 제어함으로써 허브 볼트의 중심점 위치를 판단하게 된다.
따라서, 시스템 제어부(103)에서 허브(120)에 형성된 허브 볼트의 중심점 위치를 판단하면 타이어 조합 라인상에 위치한 차체에 타이어를 조립하게 된다.
상기에서 1축 전동 모터(105)는 모터 제어부(104)의 제어에 의해 회전하여 제4도와 같이 윤곽 레이저 센서(101)를 차체와 수평 방향으로 이동시키게 되며,허브의 볼트 측정시 윤곽 레이저 센서(101)와 타이어 허브(120)의 윗면 사이의 거리는 센서의 특성에 맞게 대략 800mm로 한다.
상기의 과정에서 타이어 조립을 위하여 허브 볼트의 위치 및 각도를 인식하기 위한 윤곽 레이저 센서(101)와 1축 전동 모터(105)의 이송 과정은 제5도에 도시한바와 같으며, 상기 레이저 센서(101)에서 감지한 데이터중 필요한 데이터는 허브(102)의 윗면 및 허브 볼트의 윗면에 대한 것이다.
상기와 같은 타이어 허브 자동 인식을 위한 전체 과정은 제10도의 신호 흐름도와 동일하다.
즉,제1단계에서 허브(120)의 중심점 위치와 법선 방향을 계산하는 과정을 수행 한다.
이러한 제1 단계는 먼저, 시스템 제어부(103)가 1축 전동 모터(105)를 구동하여 허브(120)의 윗면의 가장 중심으로부터 -15mm 위치에 윤곽 레이저 센서(101)를 이동시킨 후 상기 허브(120)의 윗면에서 'L1'지점을 1차 측정한다.
이때, 허브(120)의 윗면중 모퉁이를 측정한 데이터는 디지탈 신호 처리부(102)에서 잡음 제거를 위해 필터링되고 이 필터링된 데이터를 입력받은 시스템 제어부(103)는 제6도(a)와 같이 4개의그룹 데이터를 만든다.
이에 따라, 시스템 제어부(103)는 제6도(a)와 같은 데이터 그룹을 이용하여 상기에서 제안된 방법으로 제6도(b)와 같이 허브(120) 위면 중심점 위치와 법선의방향을 구하게 된다.
이 후, 제1 단계가 완료되면 제2 단계에서 타이어 허브(120)상에서 동심원의 위치에 있는 허브 볼트의 중심점 위치를 찾게 된다.
먼저, 데이터 처리 시간을 고려하여 1mm 간격으로 데이터를 받아 들이고 1축 전동 모터(105)를 구동하여 제8도와 같이 윤곽 레이저 센서(101)를 이동시키게 된다.
이때, 처음 측정시 허브 볼트가 감지되지 않으면 센싱 안정성을 위하여 8mm 간격으로 윤곽 레이저 센서(101)를 이동시키면서 상기 허브 볼트의 중심점 위치를 측정하게 되는데, 이는 허브 볼트의 직경이 12mm 이기 때문이다.
이에 따라, 허브 볼트의 위치를 측정하게 된다.
이 후, 제2 단계에서 측정한 허브 볼트의 대략적인 중심점 위치를 기준으로 허브 볼트의 정확한 중심점을 계산하는 제3 단계를 수행하게 된다.
먼저, 제9도(a)에 도시한 바와 같이 허브 볼트의 중심점 위치로 가정되는 위치로부터 윤곽 레이저 센서(101)를 오른쪽으로 3mm 이동시켜 0.1mm 간격으로 측정하고 다시 상기 윤곽레이저 센서(101)를 왼쪽으로 6mm 움직여 0.1mm 간격으로 측정 하게 된다.
이때, 허브 볼트의 중심점 위치에서 2회 측정한 정보로부터 허브 볼트의 윗면 데이터만을 추출하여 제9도(b)와 같이 4개의 그룹 데이터를 만든다.
이에 따라, 시스템 제어부(103)는 4개의 데이터 그룹을 이용하여 허브(120)의 경우와 같이 위에서 제안한 방법으로 허브 볼트의 중심점 위치를 찾는다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 조명과 환경의 변화에 대하여 둔감한 윤곽 레이저 센서를 사용함으로써 안정성을 향상시킴은 물론 측정 물체의 기하학적인 형상에 기인하여 발생하는 측정 오차를 보정함으로써 조립이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 센서의 이송을 1축 전동 서보를 사용함으로써 제조 단가를 절감 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 치수를 알고 있는 윈형 물체를 측정하는 방법에 있어서, 임의의 지점으로부터 소정 거리만큼 이동하여 허브면의 윗면 형상을 1차 감지한 후 그 감지 지점과 반대 방향으로 소정 거리만큼 이동하여 허브면의 윗면 형상을 2차 감지 하는 제1 단계와, 상기에서 감지한 허브면 형상에 대한 측정 데이터를 이용하여 허브면의 중심점을 연산하고 그 중심점으로부터 소정 거리의 동심원에 있는 허브 볼트까지의 거리를 판단하는 제2 단계와, 상기에서 판단한 산출한 허브 볼트의 위치로 이동하여 소정 간격씩 이동하면서 허브 볼트의 위치를 감지하는 제3단계와, 상기에서 감지한 허브 볼트의 위치로부터 소정 거리만큼 이동하여 허브 볼트의 윗면 형상을1차 감지한 후 그 감지 지점과 반대 방향으로 소정 거리만큼 이동하여 다시 허브 볼트의 윗면 형상을 2차 감지하는 제4 단계와, 상기에서 감지한 허브 볼트의 윗면 형상에 대한 측정 데이터로부터 허브 볼트의 중심점 위치를 판단하는 제5 단계를 수행하여 타이어를 조립하도록 함을 특징으로 하는 타이어 허브의 볼트 자동 인식 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제2 단계는 허브의 윗면 형상중 모퉁이의 측정 데이터를 4개의 데이터 그룹을 만들고 그 중 3개의 데이터 그룹에 대한 순서쌍을 구하는 제1 과정과, 상기에서의 순서쌍을 원의 방정식으로 변환하여 변수를 좌표계로 변환하는 동작을 반복하고 가장 많은 값이 저장된 변수를 허브의 중심점 위치로 판단하는 제2 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 타이어 허브의 볼트 자동 인식 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제3 단계는 허브 상에서 동심원의 위치에 있는 허브 볼트의 위치로 이동하여 허브 볼트의 위치가 감지되지 않으면 허브의 중심측으로 소정 간격 이동하여 허브 볼트의 위치를 감지하는 과정을 소정 횟수 반복하는 것을 특징으로 하는 타이어 허브의 볼트 자동 인식 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제5 단계는 허브 볼트의 윗면 형상중 모퉁이의 측정 데이터를 4개의 데이터 그룹을 만들고 그 중 3개의 데이터 그룹에 대한 순서쌍을 구하는 제1 과정과, 상기에서의 순서쌍을 원이 방정식으로 변환하여 변수를 좌표계로 변환하는 동작을 반복하고 가장 많은 값이 저장된 변수를 허브 볼트의 중심점 위치를 판단하는 제2 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 타이어 허브의 볼트 자동 인식 방법.
  5. 허브면으로 레이저 빔을 투사한 후 그 반사된 영상을 감지하는 영상 센싱 수단과, 이 영상 센신 수단을 구동하고 그 영상 센싱 수단의 영상 데이터를 거리 데이터로 변환하는 디지탈 신호 처리 수단과, 상기 영상 센싱 수단을 차체의 수평 방향으로 이동시키기 위하여 모터 구동 제어 신호를 출력하면서 상기 디지탈 신호 처리 수단의 출력 데이터를 연산하여 허브의 중심점 위치를 판단하고 그로부터 상기 디지탈 신호 처리 수단의 출력 데이터를 연산하여 허브 볼트의 중심점 위치를 판단하는 시스템 제어 수단과, 이 시스템 제어 수단의 모터 구동 제어 신호를 입력으로 하는 모터 제어 수단의 제어에 의해 상기 영상 센싱 수단을 차체의 수평 방향으로 이동시키는 1축 전동 모터 수단으로 구성하여 허브 볼트의 중심점 위치를 판단한후 타이어를 조립하도록 한 것을 특징으로 하는 타이어 허브의 볼트 자동 인식 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103090790A (zh) * 2012-12-21 2013-05-08 宁波赛恩斯智能科技有限公司 轮毂自动识别装置和方法
CN110230988A (zh) * 2019-07-15 2019-09-13 河北科技大学 轮毂检测装置

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