KR100537332B1 - 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손검출 방법 - Google Patents

슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손검출 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100537332B1
KR100537332B1 KR10-2003-0023028A KR20030023028A KR100537332B1 KR 100537332 B1 KR100537332 B1 KR 100537332B1 KR 20030023028 A KR20030023028 A KR 20030023028A KR 100537332 B1 KR100537332 B1 KR 100537332B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tool
image
image information
slit beam
specific color
Prior art date
Application number
KR10-2003-0023028A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040089311A (ko
Inventor
안중환
이돈진
Original Assignee
안중환
이돈진
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 안중환, 이돈진 filed Critical 안중환
Priority to KR10-2003-0023028A priority Critical patent/KR100537332B1/ko
Publication of KR20040089311A publication Critical patent/KR20040089311A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100537332B1 publication Critical patent/KR100537332B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • B23Q17/2409—Arrangements for indirect observation of the working space using image recording means, e.g. a camera
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • B23Q17/2452—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves for measuring features or for detecting a condition of machine parts, tools or workpieces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

본 발명은 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손 검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 길이방향으로 공구에 슬릿빔을 조사한 후, 비젼 장치를 이용하여 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 얻고, 이 이미지 영상정보를 이용하여 공구의 파손여부를 검출하는 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손 검출 방법에 관한 것이다.

Description

슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손 검출 방법{A SYSTEM FOR DETECTING THE TOOL BREAKAGE IN USE OF SLIT BEAM, AND ITS METHOD}
본 발명은 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손 검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 길이방향으로 공구에 슬릿빔을 조사한 후, 비젼 장치를 이용하여 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 얻고, 이 이미지 영상정보를 이용하여 공구의 파손여부를 검출하는 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손 검출 방법에 관한 것이다.
종래의 공구 파손여부 검출 시스템은 AE센서나 전류센서를 이용하여 가공 중에 이들 신호가 급격하게 커지거나 변동하는 것을 검출하는 방법이나 터치 센서를 사용하여 직접 공구에 접촉시켜 봄으로써 공구의 파손유무를 판단하였다. 그러나 AE센서나 전류센서를 사용하는 방법은 기계의 노후화, 작업조건에 의한 노이즈 등에 의하여 신호가 변경되기 때문에 공구의 파손을 정확하게 검출하는 것이 굉장히 어렵고, 항상 일정한 성능을 낼 수 없다는 단점이 있었다. 또한, 터치센서를 사용하는 경우 공구의 파손여부를 검출하기 위해서는 가공을 멈추고 특정위치로 이동하여야 할 필요가 있기 때문에 비가공 시간을 크게 증가시킨다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가공 공정의 중단 없이 공구의 파손여부를 정확히 검출할 수 있는 공구 파손 검출 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 공구의 파손여부를 검출하는 검출시스템은 공구에 길이방향으로 슬릿빔을 조사하고, 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 읽고 저장하는 비젼 장치, 상기 비젼 장치로부터 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 수신한 후, 상기 이미지 영상정보를 해석하여 공구의 파손여부를 판단하고, 시스템을 전체적으로 제어하는 제어부, 상기 공구의 파손여부를 확인할 수 있도록, 공구의 이미지를 출력하는 출력부를 포함한다.
상기 비젼 장치는 공구에 길이방향으로 슬릿빔을 조사하는 슬릿 빔 레이저, 렌즈, 상기 렌즈에 광학적으로 연결되며 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 읽는 이미지 센서, 상기 이미지 센서에서 읽는 이미지 영상정보를 임시 저장하는 그래버 보드(grabber board)를 포함한다.
상기 비젼 장치는 가공 공정 중에 오염물질에 의한 비젼 장치의 오염을 방지하기 위해서 고압공기 유입관을 통해서 고압의 공기가 유입된 후 슬릿 홈을 통해서 고압의 공기가 유출되도록 구성함으로써, 비젼 장치의 창 전면에 에어커튼이 형성된다.
상기 제어부는 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 상기 비젼 장치로부터 수신하여, 이미지 영상정보 중 불필요한 노이즈 성분을 제거하고, 공구와 배경을 분리하기 위해 각 영상 셀의 이미지 영상 정보의 특정한 색 성분에 대해서 문턱 필터(threshold filter)를 통과시키고, 공구 중심을 찾기 위해서 상기 문턱 필터를 거친 이미지를 특정한 색 성분에 대하여 센트로이드를 계산하여, 계산된 센트로이드 값을 바탕으로 공구의 파손여부를 판단하게 된다.
상기 문턱 필터(threshold filter)는 각 영상 셀의 이미지 영상 정보 중 특정한 색 성분을 선택하여, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 설정된 기준치 이상이면 그 값을 유지하고, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 설정된 기준치보다 작으면 0으로 설정한다. 상기 공구의 파손여부 판단은 계산된 센트로이드 값이 초기 설정치에서 기준치 이상으로 변화되었다면 공구가 파손되었음을 확인할 수 있다.
본 발명의 슬릿빔을 이용하여 공구의 파손 여부를 검출하는 방법은 공구의 길이방향으로 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 수신하는 단계, 이미지 영상정보 중 불필요한 노이즈 성분을 제거하는 단계, 공구와 배경을 분리하기 위해 각 영상 셀의 이미지 영상 정보의 특정한 색 성분에 대해서 문턱 필터(threshold filter)를 통과시키는 단계, 상기 문턱 필터를 거친 이미지를 공구 중심을 찾기 위해서 특정의 색 성분에 대한 센트로이드를 계산하는 단계, 계산된 센트로이드 값을 바탕으로 공구의 파손여부를 판단하는 단계를 포함한다.
여기서, 문턱 필터(threshold filter)를 통과시키는 단계는 각 영상 셀의 이미지 영상 정보 중 특정한 색 성분을 선택하여, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 설정된 기준치 이상이면 그 값을 유지하고, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 설정된 기준치보다 작으면 0으로 설정하게 된다. 또한, 공구의 파손여부를 판단하는 단계는 계산된 센트로이드 값이 초기 설정치에서 기준치 이상으로 변화되었다면 공구가 파손되었음을 확인할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손 검출 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 본 발명의 공구 파손 검출 시스템을 부착한 탭핑 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 탭핑 장치(10)에 비젼 장치(24)가 부착되어 있다. 탭핑 장치의 고정된 Z축 프레임(12)에 부착된 보조 프레임(14)은 Z축 모터(16)의 구동에 의해서 상하로 움직이게 된다. 보조 프레임(14)에 부착된 스핀들 모터(18)의 구동에 의해서 스핀들(20)이 회전하게 되며, 스핀들(20)의 회전에 의해 스핀들에 부착된 공구(22)가 회전운동을 하게 된다. 본 발명의 비젼 장치(24)는 보조 프레임(14)에 부착되어 있기 때문에 항시 계속적으로 공구를 관찰할 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명의 비젼 장치(24)는 슬릿 빔 레이저(30), 렌즈(32), 이미지 센서(26), 그래버 보드(28)를 포함한다.
슬릿 빔 레이저(30)는 공구에 대해서 길이 방향으로 슬릿빔을 조사하는 역할을 한다. 슬릿 빔 레이저는 공작기계 내부의 복잡한 여러 가지 배경과 주위의 여러 광원들로부터 효과적으로 공구를 분별하기 위해서 공구 표면에 특정한 색(예를 들어, 적색)의 반도체 레이저 슬릿빔을 공구축과 평형하게 공구의 길이방향으로 비추게 된다.
렌즈(32)는 고배율의 망원렌즈가 사용되며, 이미지 센서(26)는 렌즈(32)에 광학적으로 연결되며, 슬릿 빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 읽는 역할을 수행한다.
이미지 센서에 전기적으로 연결된 그래버 보드(grabber board, 28)는 상기 이미지 센서에서 읽은 이미지 영상정보를 임시 장하는 버퍼로서의 기능을 수행하게 된다.
본 발명에서는 비젼 장치(32)의 렌즈 창 및 슬릿 빔 레이저 창의 전면에 에어 커튼(air curtain)이 형성되도록, 고압공기 유입관(34) 및 슬릿 홈(36)이 형성된다. 가공 공정 중에 비산되는 절삭유, 절삭칩 등에 의한 비젼 장치의 렌즈 창이나 슬릿 빔 레이저 창이 오염될 수 있다. 비젼 장치의 창이 오염되면 공구의 이미지가 변질되기 때문에 이를 방지할 필요가 있다. 본 발명에서는 이를 위해서 비젼 장치의 창 전면에 에어커튼이 형성되도록 구성하였다. 고압공기 유입관(34)을 통해서 고압의 공기가 유입되고, 유입된 고압의 공기는 슬릿 홈(36)을 통해서 분사됨으로써 효과적으로 에어커튼이 형성되게 된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 본 발명의 공구 파손 검출 시스템의 공구 파손 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 슬릿 빔 레이저는 공구의 길이방향으로 특정한 색의 슬릿빔을 공구에 조사한다. 여기서, 특정한 색이란 적색(red), 녹색(green), 푸른색(blue)중의 하나의 색일 수 있다. 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 이미지 센서를 통해서 읽는다. 공구의 이미지 영상 정보는 그래버 보드에 임시 저장된 후, 제어부로 입력된다(S110).
제어부는 입력된 공구의 이미지 영상정보를 불필요한 노이즈 성분을 미디언 필터(median filter)를 통해서 제거한다(S102). 노이즈 성분이 제거된 이미지 영상정보는 공구와 배경을 분리하기 위해서 문턱 필터(threshold filter)를 통과시킨다(S104). 문턱 필터는 각 영상 셀에 대한 영상정보 중 특정한 색의 성분을 선택하여, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 정된 기준치 이상이면 그 값을 유지하고, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 정된 기준치보다 작으면 0으로 설정하게 된다. 특정한 색이란 공구에 조사되는 슬릿빔의 색과 동일한 색을 말한다. 기준이 되는 밝기의 정도는 공구가 사용되는 장치 및 외부 배경과의 관계를 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 이에 따라, 문턱 필터를 거친 공구의 이미지 영상은 특정한 색의 슬릿 빔이 조사된 공구와 배경이 확연히 구별되게 된다.
공구의 파손여부를 확인하기 위해서 문턱 필터를 거친 공구의 이미지 영상 정보를 바탕으로 공구의 중심으로 찾는다. 즉, 공구의 센트로이드를 계산한다(S106). 각 영상 셀의 영상정보는 특정한 색 성분에 대해서 밝기에 대한 값을 가지고 있는 데, 이 밝기에 대한 값을 이용하여 공구의 중심을 찾는다.
공구의 이미지 영상 센트로이드의 계산은 다양한 방법으로 계산될 수 있는 데, 좌표축에 대한 각 영상 셀의 특정한 색 성분에 대한 밝기 값들의 모멘트를 계산함으로써 구한다. 일반적으로 종래의 센트로이드 계산시 부피, 면적을 이용하는 대신에, 각 영상 셀의 특정한 색 성분에 대한 밝기 값을 이용하여 구한다.
공구의 이미지 영상 셀의 특정한 색 성분에 대한 밝기 값을 이용하여 센트로이드를 계산한 후, 초기 설정치(즉, 파손되지 않은 경우의 공구의 센트로이드)와 계산된 센트로이드 값을 비교한다(S108). 계산된 센트로이드 값이 초기 설정치에서 기준치 이상으로 변화되었다면, 공구가 파손되었음을 확인할 수 있다(S110). 즉, 공구의 파손여부는 공구의 이미지의 센트로이드 값의 변화여부를 바탕으로 판단하게 된다. 기준치는 본 발명의 시스템이 사용되는 장치에 따라서, 적절하게 조절될 수 있을 것이다. 센트로이드 값의 변화를 육안으로 식별할 수 있도록 출력부를 통해서 센트로이드 값 및 공구의 영상을 실시간으로 디스플레이하게 된다.
실시예
본 발명자는 가공 공정에서의 실제적인 적용시험을 위하여 개방형 구조를 채택하고 있는 독일 Siemens사의 840D NC를 탑재한 (주) 코마텍의 고속 탭핑 센터(NTT-30B)에 본 발명의 공구 파손여부 검출 시스템을 탑재하여 그 성능을 실험하였다.
실험에 사용된 슬릿빔 레이저(NEO DAK)는 적색 반도체 레이저를 사용하였다. 이미지 센서는 CMOS 이미지센서(Hynix 반도체, HV7131E1)를 사용하였으며, 렌즈는 망원렌즈(부원광학, BW25BS)를 사용하였다.
표 1은 실험에 사용된 이미지 센서의 사양을 나타내며, 표 2는 실험에 사용된 렌즈의 사양을 나타낸다.
표 1. 이미지 센서의 사양
Effective Pixel Array 640 ×482
Sensitivity 8,000mV/lux·sec
Format VGA
Technology 0.5㎛ 2metal CMOS
Maximum Clock 15MHz
Communication Method I2C
표 2. 렌즈의 사양
Focal Length 25mm
Back Focal 11.70
Angle of View 13.3°
F Number 2.5
그래버 보드는 NC 파트 프로그램의 M 코드나 OP의 소프트키의 트리거 신호에 의해 PC상의 Video 메모리 영역으로 매핑된 메모리에 이미지 센서의 영상신호의 밝기를 256레벨로 자동으로 저장하도록 하였다.
개방형 제어기인 840D는 I/O와 각종 제어부분을 다루는 STEP 7기반의 PLC, 각 모터축의 모션 및 보간제어를 담당하는 NCK 그리고 사용자 인터페이스와 관계있는 MMC의 3부분으로 이루어져 있다. MMC는 MPI카드를 통해서 NCK 및 PLC와 시리얼로 링크되어 각종 데이터를 주고받을 수 있도록 구성되어 있다. MMC는 버전별로 다양한 OS 환경아래에서 Siemens의 표준 사용자 인터페이스를 가지는 표준적인 PC로서 대용량의 HDD와 통신용 포트 및 PC용의 각종 인터페이스카드를 사용 가능하게 해주는 PCI/ISA 어댑터를 가지고 있다. OEM Package는 MMC103에서 개발되는 840D의 HMI 프로그램의 개발 환경으로 NCK와 PLC 및 모터 드라이브의 각종 데이터의 읽고/쓰기, MMC와 NCK간의 각종 파일의 전송과 NC 파트 프로그램의 시작과 정지를 가능하게 해주는 NCDDE 서버, NCK와 PLC 및 기타 장비에서 발생되는 각종 알람신호를 처리할 수 있도록 해주는 Alarm 서버, 기타 여러 가지 데이터에 대한 부가적인 관리기능을 하는 Data Management 서버, 그리고 도 4와 같은 Siemens의 표준 인터페이스 화면으로, 사용자가 개발한 프로그램을 이식할 수 있도록 해주는 Sequence Control로 이루어져 있으며, 각 서버들은 DDE(Dynamic Data Exchange)를 통해서 동적으로 연결되어 MMC 프로그램과 NCK, PLC간의 각종 데이터를 전송한다. 본 연구에서는 공구파손을 검출하도록 하기 위해서 두 개의 표준 인터페이스를 지원하는 프로그램을 개발하였다. 도 5는 공구가 작업도중 파손 될 경우 교체될 공구 번호와 이미지에서 공구가 차지하는 영역을 결정하고 파손의 범위를 입력하는 공구설정 화면이다. 도 6은 그림 5에서 설정한 공구 데이터를 사용하여 실제 작업 중 공구 상태의 모니터링과 알람의 전송, 공구교환의 지령 등을 하게 해주는 화면이다. 각 화면은 OP상의 수직/수평 소프트키를 통해서 관련데이터의 설정과 명령을 수행하도록 프로그램하였다. 개발된 프로그램은 REGIE 프로그램을 사용하여 도 4와 같이 840D의 사용자 인터페이스에 추가하였다.
본 발명의 공구 파손 검출 시스템을 고속 탭핑센터에 탑재하고, 탭을 대상으로 정상 탭과 파손된 탭의 검출실험을 실시하였다. 이미지의 특정한 색은 적색(Red) 성분에 대해서 이루어졌으며, threshold filter의 기준치는 200으로 설정하였다.
먼저, 슬릿 빔 레이저에 의한 영향을 알아보기 위하여 M3탭에 대하여 슬릿빔을 비추었을 때와 비추지 않았을 때로 나누어 실험하였다. 도 7은 Median Filter와 Threshold Filter를 적용하기 이전의 이미지들이다. 오른쪽이 슬릿빔을 비춘 경우의 이미지로 왼쪽과 비교하여 확실히 공구 부분을 판별할 수 있음을 알 수 있다. 이런 결과로 예상할 때 슬릿빔 레이저의 조사가 공작기계 내부의 배경에서 공구를 효과적으로 판별하는데 많은 도움을 준다는 것을 알 수 있다.
도 8 및 도 9는 각각 M3과 M5탭에 대한 정상 탭과 파손 탭에 대한 이미지를 Median Filter와 Threshold Filter를 통과한 후의 이미지를 보여준다. 도 8은 M3 탭에 대한 실험 결과를 보여준다. 양쪽 그림을 비교할 경우 파손되지 않은 정상 탭과 파손 탭을 정확하게 구분할 수 있음을 알 수 있다. 또, 그림 상의 X와 Y축의 좌표는 공구 부분의 센트로이드 좌표를 나타내는 데, Y축 좌표를 비교해 보면 각각 294와 311로 변화되었음을 알 수 있다. 일반적으로 센트로이드의 Y축의 좌표를 기준으로 기준치 이상 변화되었다면, 공구가 파손되었음을 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 기준치를 10으로 설정하여 그 이상 변화된다면 공구가 파손되었음을 확인할 수 있게 된다. 도 9의 M5 탭의 경우에서도 M3 탭의 경우와 유사한 결과를 나타내었다.
도 10은 공구가 회전하고 있는 경우의 M3과 M5 탭에 대한 이미지를 보여준다. 회전하지 않는 경우인 도 8, 도 9와 비교하여 볼 때 별다른 차이를 보이지 않음을 알 수 있다. 따라서, 공구가 가공 중인 경우를 제외하고는 언제나 공구의 파손유무 검출이 가능하다는 것을 알 수 있다.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 공구 파손 검출 시스템은 공구의 회전 중에도 공구의 파손 여부의 검출이 가능하기 때문에 공구의 파손 여부를 검출하기 위한 비가공을 시간을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
공구에 슬릿빔을 조사하여 얻은 이미지 영상 정보를 이용하기 때문에, 종래의 각종 센서를 사용함에 따라 기계의 노후화, 작업조건에 의한 노이즈 등에 의한 신호가 변경됨으로써 발생되는 공구파손여부 검출의 부정확성을 상당히 개선할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상 정보가 화면으로 출력될 수 있기 때문에 사용자가 공구의 파손여부를 육안으로 확연히 식별할 수 있으며, 특정한 색 성분에 대해서 문턱 필터를 통과시키므로 슬릿빔이 조사된 공구와 외부의 배경을 명확히 구별해 낼 수 있어 공구의 파손여부를 정확히 판단해 낼 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 본 발명의 공구 파손 검출 시스템을 부착한 탭핑장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 본 발명의 공구 파손 검출 시스템의 공구 파손 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 공구의 파손 검출 시스템의 화면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 사용된 제어기인 지멘스사의 표준 인터페이스 화면을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 공구가 작업도중 파손될 경우 교체될 공구 번호와 이미지에서 공구가 차지하는 영역을 결정하고 파손의 범위를 입력하는 공구설정 화면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 설정된 공구 데이터를 사용하여 실제 작업 중 공구 상태의 모니터링과 알람의 전송, 공구교환의 지령 등을 표시하는 화면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 미디언 필터(Median filter)와 문턱 필터(Threshold Filter)를 적용하기 이전의 이미지를 나타내는 화면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른, M3탭에 대한 파손되기 이전의 이미지 및 파손된 후의 이미지를 미디언 필터와 문턱 필터를 통과한 경우의 이미지를 나타내는 화면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, M5탭에 대한 파손되기 이전의 이미지 및 파손된 후의 이미지를 미디언 필터와 문턱 필터를 통과한 경우의 이미지를 나타내는 화면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른, 공구가 회전하고 있는 경우의 M3 탭과 M5 탭에 대한 이미지를 나타내는 화면이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10: 탭핑 장치 12: Z축 프레임
14: 보조 프레임 16: Z축 모터
18: 스핀들 모터 20: 스핀들
22: 탭핑 핀 24: 비젼 장치
26: 이미지 센서 28: 그래버 보드
30: 슬릿빔 레이저 32: 렌즈
34: 고압공기 유입관 36: 슬릿 홈

Claims (9)

  1. 공구의 파손여부를 검출하는 시스템에 있어서,
    공구에 길이방향으로 슬릿빔을 조사하고, 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 읽고 저장하는 비젼장치,
    상기 비젼 장치로부터 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 수신하여 상기 이미지 영상정보를 해석하여 공구의 파손여부를 판단하고, 시스템을 전체적으로 제어하는 제어부, 및
    상기 공구의 파손여부를 확인할 수 있도록, 공구의 이미지를 출력하는 출력부를 포함하는 데,
    상기 제어부는 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 상기 비젼 장치로부터 수신하여, 이미지 영상정보 중 불필요한 노이즈 성분을 제거하고, 공구와 배경을 분리하기 위해 각 영상 셀의 이미지 영상 정보의 특정한 색 성분에 대해서 문턱 필터(threshold filter)를 통과시키고, 공구 중심을 찾기 위해서 상기 문턱 필터를 거친 이미지를 특정한 색 성분에 대하여 센트로이드를 계산하여, 계산된 센트로이드 값을 바탕으로 공구의 파손여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 공구의 파손 검출 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비젼 장치는
    공구에 길이방향으로 슬릿빔을 조사하는 슬릿 빔 레이저,
    렌즈,
    상기 렌즈에 광학적으로 연결되며, 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 읽는 이미지 센서,
    상기 이미지 센서에서 읽는 이미지 영상정보를 임시 저장하는 그래버 보드(grabber board)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구의 파손 검출 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 비젼 장치는 가공 공정 중에 오염물질에 의한 비젼 장치의 오염을 방지하기 위해서 고압공기 유입관을 통해서 고압의 공기가 유입된 후 슬릿 홈을 통해서 고압의 공기가 유출되도록 구성함으로써, 비젼 장치의 창 전면에 에어커튼이 형성되는 것을 특징으로 하는 공구의 파손 검출 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 문턱 필터(threshold filter)는 각 영상 셀의 이미지 영상 정보 중 특정한 색 성분을 선택하여, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 설정된 기준치 이상이면 그 값을 유지하고, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 설정된 기준치보다 작으면 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 공구의 파손 검출 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공구의 파손여부 판단은 계산된 센트로이드 값이 초기 설정치에서 기준치 이상으로 변화되었다면 공구가 파손되었음을 확인하는 것을 특징으로 하는 공구의 파손 검출 시스템.
  7. 공구에 슬릿빔을 조사하여 공구의 파손여부를 검출하는 방법으로서,
    공구의 길이방향으로 슬릿빔이 조사된 공구의 이미지 영상정보를 수신하는 단계,
    이미지 영상정보 중 불필요한 노이즈 성분을 제거하는 단계,
    공구와 배경을 분리하기 위해 각 영상 셀의 이미지 영상 정보의 특정한 색 성분에 대해서 문턱 필터(threshold filter)를 통과시키는 단계,
    상기 문턱 필터를 거친 이미지를 공구 중심을 찾기 위해서 특정의 색 성분에 대한 센트로이드를 계산하는 단계,
    계산된 센트로이드 값을 바탕으로 공구의 파손여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구의 파손 검출 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 문턱 필터(threshold filter)를 통과시키는 단계는
    각 영상 셀의 이미지 영상 정보 중 특정한 색 성분을 선택하여, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 설정된 기준치 이상이면 그 값을 유지하고, 특정한 색 성분의 밝기가 미리 설정된 기준치보다 작으면 0으로 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 공구의 파손 검출 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 공구의 파손여부를 판단하는 단계는 계산된 센트로이드 값이 초기 설정치에서 기준치 이상으로 변화되었다면 공구가 파손되었음을 확인하는 것을 특징으로 하는 공구의 파손 검출 방법.
KR10-2003-0023028A 2003-04-11 2003-04-11 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손검출 방법 KR100537332B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0023028A KR100537332B1 (ko) 2003-04-11 2003-04-11 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손검출 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0023028A KR100537332B1 (ko) 2003-04-11 2003-04-11 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손검출 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040089311A KR20040089311A (ko) 2004-10-21
KR100537332B1 true KR100537332B1 (ko) 2005-12-16

Family

ID=37370845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0023028A KR100537332B1 (ko) 2003-04-11 2003-04-11 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손검출 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100537332B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101295265B1 (ko) 2011-12-23 2013-08-09 동의대학교 산학협력단 미세공구 파손 검지 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101295265B1 (ko) 2011-12-23 2013-08-09 동의대학교 산학협력단 미세공구 파손 검지 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040089311A (ko) 2004-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10444486B2 (en) Systems and methods for detection of blank fields in digital microscopes
US20220214287A1 (en) Automatic defect classification
WO2012053645A1 (ja) 工具寸法の測定方法及び測定装置
US20120072170A1 (en) Vision measurement probe and method of operation
JP2002018680A (ja) 工作機械
US20090191585A1 (en) Cell image processing apparatus, cell image displaying system and cell image displaying method
JP6336353B2 (ja) 工作機械
CN112579524B (zh) 便于追溯电路板加工信息的方法、装置、电子设备及存储介质
EP0510887A2 (en) Method and apparatus for detecting and analyzing defective semiconductor element
WO2021049186A1 (ja) 工具検査システム
JP5021957B2 (ja) 工作具検査装置
CN100462672C (zh) 影像量测系统及方法
KR100537332B1 (ko) 슬릿빔을 이용한 공구의 파손 검출 시스템 및 공구의 파손검출 방법
JP2010025597A (ja) 欠陥検出装置、欠陥検出方法およびプログラム
JP4515570B2 (ja) プリズム破損防止機構を備える全反射吸収スペクトル測定装置
JP7207948B2 (ja) 外観検査方法及びプログラム
KR19990085013A (ko) 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 검사기 및 그 검사방법
JPH09257422A (ja) エッジ検出方式
CN112242006A (zh) 增强现实眼镜装置以及显示程序
CN111028882A (zh) 存储介质的检测装置
Pfeifer et al. Measuring drill wear with digital image processing
KR101295265B1 (ko) 미세공구 파손 검지 시스템
CN211708826U (zh) 一种球头铣刀磨损在线检测装置
JP6860730B1 (ja) 画像処理装置及び工作機械
US7697788B2 (en) System and method for automatically identifying a geometrical element in an image

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20091130

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee