KR100225799B1

KR100225799B1 - 물품의 이동각도 교정방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100225799B1
Application number: KR1019970037645A
Authority: KR
Inventors: 김태식
Original assignee: 이유진
Priority date: 1997-08-02
Filing date: 1997-08-02
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19990015513A

Abstract

본 발명은 콘베어로 이동(이송)되는 물품의 이동각도 교정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는 가공 또는 포장을 위해 이송콘베어로 이동하는 물품(부품이나 완성품)의 영상을 얻은 다음 신호 처리하여 윤관선을 획득한 다음 기준각도와 판단하여 물품의 이동 변위각을 검출하도록 함으로써, 이동 물품이 기울어져 이동되는 경우 엑츄에이터를 이용하여 물품이 정확한 위치로 이동할 수 있도록 자동 교정하는 물품의 이동각도 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

물품의 이동각도 교정방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 개략도.

제2도는 본 발명의 구성도.

제3도는 본 발명의 작업 순서도.

제4도는 본 발명에서 각도 인식 알고리즘을 설명하기 위한 도면으로,

a도는 이동물품이 정상적으로 이동하는 상태의 모습 도면.

b도는 이동물품이 기울어진 상태로 이동하는 모습의 도면.

제5도는 본 발명에서 CCD 카메라로 입력된 물품 영상신호로 부터 물품의 각도 인식을 위한 작업과정을 도시한 도면으로,

a도는 CCD 카메라로부터 입력된 물품의 영상신호.

b도는 물품의 영상신호를 이진화 한 영상신호.

c도는 2진화 영상으로부터 윤곽선을 추출한 신호.

d도는 각도 측정을 위하여 윤곽선의 가장자리 부분에 2개의 지점 a,b를 선정한 도면.

제6도는 본 발명에서 알고리즘을 통해 윤곽선 (A)지점으로부터 (B)지점으로 측정한 각도의 인식 도면들로, (a) +11.08° (b) +26.31° (c) -5.02° (d) -18.61° (e) ±0°

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 이송콘베이어 20 : 물품

30 : CCD 카메라 40 : 영상회로부

50 : 각도 인식부 60 : 엑츄에이터

70 : 컴퓨터 80 : 영상신호

90 : 윤곽선 100 : 모양선

자동화 기기의 응용범위가 점차적으로 확대되면서 자동화 기기의 지능형에 의한 공정의 첨단화가 이루어질 것으로 기대되며 인간 대신 반복되는 단순작업을 조립라인에 의한 최적화로 최종 생산품의 품질향상을 시도하고 있다.

이를 위하여 기존의 공정 개념을 뛰어넘는 첨단기술의 도입이 점점 요구되고 있으며, 이송콘베어로 이동하는 물품을 최적의 상태로 가공 또는 포장하기 위해서는 이동위치와 이동각도 등이 중요한 요인으로 작용되는 공정이 매우 많으며, 물품의 위치와 각도를 정확히 제어하기 위해서는 초기단계에서 작업자가 손작업을 통해 적절히 조절해 줄수 있으나 자동화의 관점에서 인력의 낭비가 발생하며 혹, 물리적 단순장치를 이용해서 물품의 각도를 교정하는 방법이 제시되기도 하였으나 그 정확성과 처리 능력면에서는 많은 문제점을 안고 있었다.

단순조립을 위한 자동화 기기의 경우 일정한 위치에 조립될 부품이 놓이면 기계가 그 물품을 조립하거나 포장하게 되는데, 이러한 단순 반복작업은 물품이 제위치로 이동하였는지를 인식할 수 있는 장치를 설치하면 되며, 현재 일반적인 자동화 기기들이 이러한 범주위 기능들만 가지고 있는 편이다.

이러한 자동화 기기의 기능에서 가공 처리하기 위한 시스템은 이송 콘베어에 위에 작업자가 물품을 계속 올려 놓게 되는데, 물품의 종류와 가공 처리하는 장치의 종류에 따라 벨트위에 올려지는 부품의 각도가 제품의 성능과 작업 능률면에서 매우 중요한 역할을 하게 되며, 가공기계의 형태나 기능에 따라 처리될 물품이 바르게 이동하지 않는 경우 가공기계가 손상되고 처리되는 물품의 성능이 저하되는 경우도 발생한다.

상기의 문제점을 해결하기 위해서는 작업자가 이송 콘베어 곁에 지키고 서서 이송 콘베어 위에 얹어 놓는 물품의 방향을 최대한 바르게 놓을 수 밖에 없는데 반복되는 작업을 계속할 경우 사람이 갖는 실수와 능률의 저하 때문에 완전한 해결책이 되지 못한다. 또한 자동화 관점에서 볼때 무인화가 요구되므로 어떠한 형태로 든지 기계의 힘을 빌리지 않을 수 없게 된다.

한편, 작업자가 불필요한 부인시스템을 이용하여 물품(부품이나 완성품)의 이동각도를 순간적으로 측정할 수 있는 가장 좋은 방법으로 영상인식 기술을 이용하는 것이 바람직한 것으로 판단되므로 본 발명에서는 이동되는 물품의 종류와 각도를 측정하는 장치를 설치하고, 입력되는 물품의 영상을 인공지능 기법으로 처리하여 부품이나 완성품의 변위각도를 인식하여 엑츄에이터로 정확한 방향이나 위치로 이동할 수 있게 제어할 수 있는 방법을 제공함에 목적이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1,2도에서 보는 바와 같이 본 발명품은 이송 콘베어(10)로 이동하는 물품(부품 또는 완성품으로 본 발명에서는 모 회사의 무선전화기용 충전지 팩을 일예로 들었다 : 20)의 이동 방향이나 이동각도를 촬영하여 영상신호를 획득하는 CCD 카메라(30)와, CCD 카메라(30)로 포착한 물품(20) 영상신호를 2진 영상신호로 처리하여 물품(20)의 윤곽선(90)을 획득하는 영상회로부(40) 및 컴퓨터(70)와, 획득한 윤곽선(90)의 2지점을 비교하여 변위각도를 인식하는 각도 인식부(50)와, 인식한 물품(20)의 이동 각도가 설정된 기준각도를 벗어나 이동하는 경우 물품이 정상위치로 이동할 수 있도록 각도 또는 위치를 교정하는 엑츄에이터(60)로 크게 구성되며, 상기 각도 인식부(50)는 인공지능 기법을 이용하여 컴퓨터(70)로 처리하는 부분으로, 처리된 결과는 로보트와 같은 엑츄에이터(60)로 물품(20)의 각도나 위치를 교정하게 되며, CCD 카메라(30)로 획득한 물품(부품이나 완성품)영상은 영상회로부(40)의 컴퓨터로 입력되어 처리되며, 컴퓨터(70)는 상기 신호를 입력받아 인공지능 기법에 의한 영상이미지를 분석하여 물품(20)의 이동각도를 측정한다.

분석의 단계는 제3도에 나타낸 것처럼 퍼지(FUZZY)이론을 적용하여 CCD 카메라로 포착한 물품(20) 영상 입력신호를 2진화 한 다음 형상을 추출하여 물품(20)의 윤곽선(90)을 추출하고, 추출한 윤곽선(90)의 양측에 각도 측정을 위한 2개의 기준점(A)(B)를 선택한 다음 각도 계산(인식) 알고리즘을 이용하여 틀어진 변위각(θ)을 퍼지이론으로 추론하여 검출 한다음 변위각도를 계산하여 컴퓨터(70)의 제어 명령에 의해 RS-232C와 같은 인터페이스를 통하여 작동되는 엑츄에이터(60)로 물품(20)의 각도를 교정하게 되며, 이때 각도측정을 위한 기준점(A)(B)인식은 물품(20)에 따른 데이터 베이스를 구축하여 활용할 수도 있을 것이다.

한편, 각도 인식 알고리즘을 살펴보면 CCD 카메라(30)를 통해 인식된 물품(20)은 정해진 두지점(A)(B)을 기준으로 하여 몇도가 기울어져 있는지를 측정하게 된다. 즉, 제4도에 도시한 바와 같이 물품(20)의 윤곽선(90)중 점(A)와 (B)는 물품(20)의 기울어진 각도 측정을 위한 기준점이 되는 것으로 다양한 형태의 물품들이더라도 미리 그 지점을 데이터 베이스화하여 저장하면 다음번에 그대로 이용할 수 있으므로 매우 바람직하다. 상기에서 A지점과 B지점은 반드시 물품(20)의 모서리가 될 필요는 없지만 일반적으로 가장자리가 계산상 오차를 가져올 확률이 적어진다. 물품(20)의 기우기는 제4도(b)과 같이 A와의 거리 a, B와의 거리 b, A와 B와의 거리 c는 다음과 같이 구할 수 있다.

또한, 학습에 의한 각도를 이용하거나 이미 저장되어 있는 물품형상 데이터 베이스를 이용하여 자도적으로 물품(20)을 인식한 후 나타난 물품의 영상에 각도 측정을 위한 두 지점을 결정하고, 그 지점의 위치를 영상좌표에 따라 인식한 후 기준점과 거리를 계산하여 각도 인식 알고리즘으로 각도를 계산한다.

영상 데이터를 통해 물품(20)의 종류를 미리 기억시켜 두는 것은 물품(20)의 종류에 따라 요철이 심한 각도 측정을 위한 두 지점을 물품의 종류에 따라 항상 일정하게 잡도록 하기 위함이며, 물품(20)의 각도와 종류가 인식되면 그 물품(20)이 유입되는 허용 각도 오차를 벗어나는지를 판단한 후 벗어날 경우 엑츄에이터(60)로 각도 보정값을 출력하여 물품(20)의 이동각도를 교정하게 된다.

또한, 본 발명에서 이동하는 속도와 무관하게 물품(20)의 각도를 인식하여 엑츄에이터(60)의 동작시간과 이송 콘베어(10)의 속도를 고려하여야 하며, 이는 인식 알고리즘의 지능형화로 가능해 진다.

또한, 다수의 물품이 섞여 유입될 때 각도를 정확하게 인식하고, 물품(20)이 갖는 유형 데이터를 구추갛여 패턴매칭 등의 기법으로 처리할 수도 있을 것이다.

한편, 제5도처럼 CCD 카메라(30)로 입력된 물품(20) 영상신호(80)를 컴퓨터(70)를 이용하여 2진 영상으로 처리하면 윤곽선(90)과, 윤곽선(90)내에 모양선(100)이 나타나며, 상기에서 모양선(100)은 불필요 하므로 제거시켜 제5도(c)과 같이 윤곽선(90)만을 추출하고, 각도 측정을 위하여 윤곽선(90)의 두지점(A)와(B)를 선정한다.

제6도는 물품의 실제 영상을 입력받아 각도 계산 알고리즘으로 측정한 변위각도를 나타낸 도면으로 물품(20)의 윤곽선(90)이 A지점을 기준하여 비교한 변위각이 (+)각도 이면(제6도의 a,b) 물품(20)이 시계방향으로 검출된 변위각 만큼 틀어져 이동되는 것으로 판단하고, 물품(20)의 윤곽선(90)이 A지점을 기준하여 비교한 변위각이 (-)각도 이면(제6도의 c,d)물품(20)이 반시5계 방향으로 검출된 변위각 만큼 틀어져 이동되는 것으로 판단하게 되며, 이송 콘베어(10)의 후단에 위치하는 엑츄에이터(교정 로보트, 지그, 클램프 등 : 70)는 이송되어 오는 물품(20)의 B지점을 검출된 병위각 만큼 반대방향으로 회전시켜(또는 이동시켜) 이동 물품(20)의 각도를 제6도(e)과 같이 정상위치로 이동시킨다.

또한, 영상투사시에 이송콘베어(10)의 속도와 각도와 움직이는 속도를 이용하여 어떤 특정 위치(로버트 암 혹은 엑츄에이터가 자동하는 위치)의 각도를 예측하게 함으로써 각도가 이동하는 물품(20)의 처리도 가능해 진다.

이상에서와 같이 본 발명은 가공 또는 포장을 위하여 이송콘베어(10)로 이동하는 부품이나 완성품과 같은 물품(20)을 CCD 카메라(30)로 영상을 획득한 다음 퍼지추론으로 처리하여 정확한 각도로 이동 하는지의 여부를 판단하여 물품(20)이 정상위치 및 정상각도를 벗어나는 경우 엑츄에이터(60)로 물품(20)의 이동각도를 무인으로 자동 교정할 수 있는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims

이송콘베어(10)로 이동하는 물품(부품 또는 완성품 : 20)의 이동방향이나 이동각도를 촬영하여 영상신호를 획득하는 CCD 카메라(30)와, 상기 영상신호를 적절히 처리하는 영상회로부(40) 및 컴퓨터(70)와, 처리된 영상 신호를 기준신호와 비교하여 각도를 인식하는 각도 인식부(50)와, 인식한 물품의 이동 각도가 설정된 각도를 벗어나 이동하는 경우 물품이 정상위치로 이동할 수 있도록 교정하는 엑츄에이터(60)로 구성한 물품의 이동각도 교정장치.
영상으로 입력되는 이송 콘베어의 속도와 각도가 움직이는 속도를 이용하여 어떤 특정 위치(로버트 암 혹은 엑츄에이터가 자동하는 위치)의 각도를 예측하게 함으로써 각도가 이동하는 물품의 각도 처리도 가능하도록 한 물품의 이동각도 교정방법.
영상으로 입력되는 물품(20)을 인식한 후 영상을 2진 영상신호로 처리한 다음 물품(20)의 윤곽선(90)만 획득하여 각도 측정을 위한 2지점(A)(B)을 결정하고, 두 지점(A)(B)의 위치를 영상좌표에 따라 인식한 후 기준점과 거리를 계산하여 각도 인식 알고리즘에 의해 각도를 계산하여 각도와 물품(20)의 종류가 인식되면 그 물품(20)이 이동하는 허용 각도 오차를 벗어나는지를 각도 인식부(50)로 판단한 다음 허용 각도오차를 벗어나는 경우 엑츄에이터(60)로 각도 보정값을 출력하여 물품(20)의 이동각도를 교정하도록 한 물품의 이동각도 교정방법.
제3항에 있어서, CCD 카메라로 인식한 물품의 영상신호를 퍼지(FUZZY)이론으로 이진화 처리하고, 물품 영상의 윤곽선 또한 퍼지이론을 이용해 추출하여 각도를 인식하도록 한 물품의 이동각도 교정방법.
제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 물품이 갖는 유형 데이터를 구축하여 패턴매칭 등의 기법을 이용하여 각도를 인식하도록 함으로써 다수의 물품이 섞여 유입될 때에도 각도를 정확히 인식하여 물품의 각도를 교정할 수 있도록 함을 특징으로 하는 물품의 이동각도 교정방법.