KR100345135B1 - 차체 변위 검출 방법 - Google Patents

Abstract

컨베이어에 의해 이동하는 차량에 시트와 같은 중량물을 로봇 시스템을 통하여 정확하게 투입하기 위하여 차량의 윈드 쉴드 글라스의 코너 부위에 조명을 비추어 이의 화상을 이용하여 차체의 정확한 위치를 검출하기 위한 차체 변위 검출 방법을 제공할 목적으로, 컨베이어를 통하여 차체의 진입이 완료되면, 배광용 조명과 CCD 카메라를 이용하여 도어 어퍼쳐를 통한 반대편 윈드 쉴드 글라스 코너 부위의 화상을 취득하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 취득한 화상의 좌우 패턴을 검출한 후, 카메라 좌표계에서의 센싱점의 좌표값을 취득하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 취득한 카메라 좌표계에서의 센싱점의 좌표값을 맵핑 변환식을 이용하여 차체 좌표계로 변환하는 제3단계와; 상기 제3단계의 차체 좌표계에서 센싱 기준점의 좌표값과 상기 차체 좌표계로 변환된 센싱점의 좌표값을 이용하여 좌우 변위 및 차체 기울기를 구하는 제4단계와; 상기 제4단계에서 구해진 좌우 센싱점의 변위와 상기 차체 기울기를 이용하여 변환 행렬을 제작하는 제5단계와; 상기 제5단계에서 제작된 변환 행렬을 이용하여 투입점의 새로운 좌표값 및 변위를 계산하여 투입점의 변위량을 좌우 로봇에 전송하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 차체 변위 검출 방법을 제공한다.

Description

차체 변위 검출 방법{AUTOMOTIVE BODY DISPLACEMENT-DETECTING METHOD}

본 발명은 차체 변위 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컨베이어에 의해 이동하는 차량에 차량 시트와 같은 중량물을 로봇 시스템을 통하여 정확하게 투입하기 위하여 차체의 정확한 위치를 검출하기 위한 차체 변위 검출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량 생산라인의 의장 공장과 같이 연속적인 컨베이어 흐름에 맞추어 생산 작업을 실시하는 공장에서는 차량 시트와 같은 중량물의 투입 작업이 통상 작업자의 수동 작업에 의하여 이루어졌다.

이러한 수작업에 의한 시트 투입 작업은 대개 차체가 메인 컨베이어를 통하여 연속적으로 진행하는 상태에서 메인 컨베이어의 양옆으로 설치되는 시트 이송 컨베이어를 통하여 시트가 공급되면, 작업자가 이 시트를 이동하고 있는 차체에 투입하는 방법에 의하여 이루어진다.

그런데, 상기와 같은 수작업에 의한 시트 투입 작업은 수작업에 의하므로 제품에 긁힘이 발생하는 등 품질이 떨어지며, 중량물 작업에 따른 작업자의 산업재해 가능성이 많아 작업자가 투입 작업을 기피하는 경향이 있었다.

이에 따라, 상기 의장 공장에서는 차량 시트와 같은 중량물의 투입 작업을 수작업에 의하지 아니하고, 중량물 투입을 위한 전용기를 도입하거나 셔틀상에서 로봇에 의하여 작업하도록 하여, 중량물 투입 작업을 위한 자동화 시스템을 구축하려는 시도가 행해지고 있다.

이와 같은 시도에 의해 시스템을 자동화하기 위해서는 이동하는 차체의 정확한 위치를 검출하여야 하며, 이를 위하여 종래에는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 차체(101) 표면의 특징부(T), 특히 홀 또는 코너에 대하여 할로겐 조명(105) 또는 형광등 조명을 비추어 CCD 카메라(103)를 이용하여 화상을 취득한 후, 이에 따른 좌표 데이터를 얻는 비젼 시스템을 적용하여 왔다.

그러나 상기한 바와 같은 차체 변위 검출 방법은 도장된 차체의 표면이 클리어 처리되어 있을 경우, 이 표면이 거울면과 같은 반사 효과를 나타내게 되어 차색, 차종 및 사양 등과 함께, 센싱 에러 발생의 소지가 다분하며, 완성차의 경우에는 부품들이 거의 다 장착되어 센싱의 대상이 될 만한 차체의 특징점이 거의 없는 상태로 차체 변위 검출이 용이하지 못하다는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 컨베이어에 의해 이동하는 차량에 시트와 같은 중량물을 로봇 시스템을 통하여 정확하게 투입하기 위하여 차량의 윈드 쉴드 글라스의 코너 부위에 조명을 비추어 이의 화상을 이용하여 차체의 정확한 위치를 검출하기 위한 차체 변위 검출 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 차체 변위 검출 방법을 적용하기 위한 비젼 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 비젼 시스템에 의한 화상 촬영 방법을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 비젼 시스템에 의해 촬영된 화상을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 차체 변위 검출 방법의 순서도이다.

도 5는 본 발명의 비젼 시스템에 의해 차체 변위를 검출하기 위한 차체 좌표계를 도시한 도면이다.

도 6은 종래 기술의 비젼 시스템에 의한 화상 촬영 방법을 나타낸 도면이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차체 변위 검출 방법은 컨베이어를 통하여 차체의 진입이 완료되면, 배광용 조명과 CCD 카메라를 이용하여 도어 어퍼쳐를 통한 반대편 윈드 쉴드 글라스 코너 부위의 화상을 취득하는 제1단계와;

상기 제1단계에서 취득한 화상의 좌우 패턴을 검출한 후, 카메라 좌표계에서의 센싱점의 좌표값을 취득하는 제2단계와;

상기 제2단계에서 취득한 카메라 좌표계에서의 센싱점의 좌표값을 맵핑 변환식을 이용하여 차체 좌표계로 변환하는 제3단계와;

상기 제3단계의 차체 좌표계에서 센싱 기준점의 좌표값과 상기 차체 좌표계로 변환된 센싱점의 좌표값을 이용하여 좌우 변위 및 차체 기울기를 구하는 제4단계와;

상기 제4단계에서 구해진 좌우 센싱점의 변위와 상기 차체 기울기를 이용하여 변환 행렬을 제작하는 제5단계와;

상기 제5단계에서 제작된 변환 행렬을 이용하여 투입점의 새로운 좌표값 및 변위를 계산하여 투입점의 변위량을 좌우 로봇에 전송하는 제6단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 이하 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 차체 변위 검출 방법을 적용하기 위한 비젼 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명이 적용되는 비젼 시스템에 의한 화상 촬영 방법을 나타낸 도면으로써, 본 발명의 차체 변위 검출 방법을 적용하기 위한 비젼 시스템은 이동하는 컨베이어(1) 상에서 차체(3)가 흔들림에 의하여 위치가 틀어졌을 경우, 이를 로봇(미도시)의 교시 내용에 반영할 수 있도록 하기 위한 것으로, 차체(3)의 윈드 쉴드 글라스(5) 좌우 상측 코너부(7)로 사선방향에서 각각 배광을 비추어주는 좌,우측 배광용 조명(9)과, 좌,우측 도어 어퍼쳐(11,Aperture)를 통하여 상기 배광용 조명(9)에 의해 비치는 윈드 쉴드 글라스(5)의 화상을 촬영하는 좌,우측 CCD 카메라(13)와, 이 CCD 카메라(13)로부터 모니터링 되는 차체(3)의 변위 데이터를 로봇 콘트롤러(미도시)로 전송하는 비젼 콘트롤러(15)로 이루어진다.

이와 같이, 상기 CCD 카메라(13)에 의해 촬영되는 윈드 쉴드 글라스(5)의 화상은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 글라스 유리면의 밝은 부위(S)와 글라스 블랙 코팅부의 어두운 부위(S')가 고대비를 이루는 화상으로, 일측의 기준점(H)에 대하여 센싱점(H')의 변위는 평면 즉, 차체 좌표상에서 "(dx1, dy1)" 로 나타낼 수 있다.

상기한 바와 같은 비젼 시스템에 의해 촬영되는 화상을 이용하여 차체의 변위를 검출하는 방법을 도 4의 순서도를 참조하여 설명하면, 먼저 컨베이어(1)를 통하여 차체(3)의 진입이 완료되면, 좌,우측 CCD 카메라(13)는 좌,우측의 도어 어퍼쳐(11)를 통하여 배광용 조명(9)에 의해 비치는 윈드 쉴드 글라스 코너 부위(7)의 화상을 취득하는 단계를 이룬다(S1).

그 다음, 상기 비젼 컨트롤러(15)에서는 상기 단계(S1)에서 취득한 화상의 좌우 패턴을 검출한 후, 카메라 좌표계에서의 센싱점의 좌표값(R1,C1,R2,C2)을 취득하는 단계를 이룬다(S2).

상기 단계(S2)에서 취득한 카메라 좌표계에서의 센싱점의 좌표값(R1,C1,R2,C2)은 상기 비젼 컨트롤러(15)에서 아래 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 맵핑 변환식을 이용하여 차체 좌표계(X',Y')로 변환하게 된다(S3).

상기 A는 선형 방정식의 최소자승법으로 구할 수 있다.

여기서, A = XR^T(RR^T)^-1이다.

즉, 상기한 수학식 1에 의해 변환된 차체 좌표계(X',Y')는 차체의 기준 좌표계(X,Y)와 함께, 도 5에서 도시된 바와 같이, 나타낼 수 있으며, 상기 단계(S3)의 기준 좌표계(X,Y)에서 센싱 기준점의 좌표값 O(X0,Y0)과 상기 차체 좌표계로 변환된 센싱점의 좌표값A(X1,Y1), B(X2,Y2)을 아래 수학식 2를 이용하여 기준으로 설정되는 화상 패턴과 새로이 측정된 화상 패턴의 위치 차이로 나타나는 패턴 변위, 즉 좌우 평균 변위(dx,dy)와 차체의 기울기(θ)를 구하는 단계(S4)를 이룬다.

0A는 X0-X1=dx1, Y0-Y1=dy1

0B는 X0-X2=dx2, Y0-Y2=dy2가 되며,

dx=(dx1+dx2)/2, dy=(dy1+dy2)/2

θ=arctan((dx1-dx2)/(L-dy1+dy2))

상기 단계(S4)에서 수학식 2에 의해 구해지는 차체의 변위(dx,dy)와 기울기(θ)를 이용하여 수학식 3에서와 같이, 변환 행렬(T)을 제작하고(S5),

상기 수학식 3에서 제작된 변환 행렬(T)을 이용하여 아래 수학식 4와 같이, 기준 투입점(P)에 대한 차체 변위 발생에 의한 새로운 투입점의 좌표값(P') 및 변위(dX,dY)를 계산하여 투입점의 변위량을 좌우 로봇에 전송하게 된다(S6).

P'(X',Y') = T×P(X,Y)

dX=X'-X, dY=Y'-Y

이와 같이 이루어지는 차체 변위 검출 방법에 의하면, 도장된 차체(3)의 표면이 클리어 처리되어 거울면과 같은 반사 효과를 나타내거나, 완성차의 경우에 센싱의 대상이 될 만한 차체(3)의 특징점이 거의 없는 상태에서도 차량의 윈드 쉴드 글라스(5)의 코너 부위(7)에 조명을 비추어 이의 화상을 이용하여 차체(3)의 정확한 위치를 검출할 수 있게 됨으로 컨베이어(1)에 의해 이동하는 차량에 시트와 같은 중량물을 로봇 시스템을 통하여 정확하게 투입할 수 있다는 효과를 갖게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 차체 변위 검출 방법에 의하면, 기존의 설비를 최대한 이용하여 초기 투자비를 절감할 수 있음과 동시에, 차량의 윈드 쉴드 글라스의 코너 부위에 조명을 비추어 이의 화상을 이용하여 차체의 변위를 검출할 수 있게 됨으로 컨베이어에 의해 이동하는 차량에 시트와 같은 중량물을 로봇 시스템을 통하여 정확하게 제어하여 투입할 수 있게 되는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 컨베이어를 통하여 차체의 진입이 완료되면, 배광용 조명과 CCD 카메라를 이용하여 도어 어퍼쳐를 통한 반대편 윈드 쉴드 글라스 좌우측 코너 부위의 화상을 취득하는 제1단계와;

   상기 제1단계에서 취득한 화상의 좌우 패턴을 검출한 후, 카메라 좌표계에서의 센싱점의 좌표값을 취득하는 제2단계와;

   상기 제2단계에서 취득한 카메라 좌표계에서의 센싱점의 좌표값을 맵핑 변환식을 이용하여 차체 좌표계로 변환하는 제3단계와;

   상기 제3단계의 차체 좌표계에서 센싱 기준점의 좌표값과 상기 차체 좌표계로 변환된 센싱점의 좌표값을 이용하여 좌우 변위를 구하는 제4단계와;

   상기 제4단계에서 구해진 좌우 센싱점의 변위를 이용하여 변환 행렬을 제작하는 제5단계와;

   상기 제5단계에서 제작된 변환 행렬을 이용하여 투입점의 새로운 좌표값 및 변위를 계산하여 투입점의 변위량을 좌우 로봇에 전송하는 제6단계와;

   로 이루어지는 차체 변위 검출 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1단계는

   차체의 윈드 쉴드 글라스의 사선방향에서 좌,우측 배광용 조명에 의해 윈드 쉴드 글라스 좌우 상측 코너부에 각각 배광을 비추어주면, CCD 카메라는 상기 윈드쉴드 글라스의 반대편 도어 어퍼쳐를 통해 윈드 쉴드 글라스 좌우 상측 코너부 글라스 유리면의 밝은 부위와 글라스 블랙 코팅부의 어두운 부위가 고대비를 이루는 화상을 촬영하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 변위 검출 방법.