KR100820282B1 - 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치에 관한 것으로서, 특히 사출 성형기나 압출 성형기와 같은 기계내에 소정의 카메라를 설치하고 영상감시 모듈과 구동 모듈을 일체로 구비하여 사출성형 제어기능을 수행하면서 검사 및 금형 감시기능을 동시에 수행함으로써 상호 유기적인 제어가 가능하고 생산 뿐 아니라 검사와 감시기능을 강화시켜 생산성과 안전성을 증진시킬 수 있고, 제품의 불량 검사 뿐만 아니라 장시간 생산으로 인한 일정 부품의 소모 과정에서 나타나는 불량 제품을 조기 발견하여 불량률을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

사출 성형기, 압출 성형기, 금형

Description

검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치{CONTROL APPARATUS FOR MOLDING MACHINE WITH INSPECTION AND MONITORING FUNCTION}

도 1은 본 발명에 따른 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치의 내부 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치의 상호 신호 체계를 보여주는 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 영상감시 모듈 102 : 영상신호 입력부

104 : 디코더 변환부 106 : 조명감도 설정부

108 : 조명수단 제어부 110 : 키 조작부

112 : 설정데이터 인터페이스부 114 : 로컬 메모리부

116 : 텍스쳐 데이터 메모리부 118 : 영상신호 메모리부

120 : 영상 제어부 122 : 외부데이터 통신 인터페이스부

124 : 경보 인터페이스부 126 : 데이터 출력부

128 : 입출력 제어 인터페이스부 130 : 영상신호 출력 제어부

200 : 구동 모듈 202 : 온도 제어부

204 : 입출력 밸브 또는 모터 제어부 206 : 취출로봇 인터페이스부

208 : 위치속도 비례제어 회로부 210 : 구동 제어부

212 : 금형위치 제어부 214 : 사출위치 압력 제어부

본 발명은 사출 성형기나 압출 성형기용 제어장치에 관한 것으로서, 특히 사출 성형기나 압출 성형기 등의 구동 기능을 수행하면서 생산품의 양품 판정이나 금형 또는 기계나 기구 등의 이상 유무를 실시간으로 감시하거나 검사함으로써 사고방지와 불량품의 발생을 조기에 발견하여 외부에 알릴 수 있도록 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치에 관한 것이다.

사출 성형기 또는 압출 성형기는 크게 금형이동 제어기능과 사출(압출)성형 제어기능을 구비한다. 금형이동 제어기능을 수행하는 경우, 다단금형의 이동과 사출물의 형상에 따른 코어가 성형물의 종류에 따라 여러개로 구성되어 있기 때문에 금형 코어의 전진 이동시점과 후퇴시기가 다르다. 그리고, 사출성형 제어기능을 수행할 때 수지가 담겨져 있는 실린더는 정밀사출을 위해 금형내 캐비티에 충진될 때 속도와 압력의 변화값으로 이루어지는데 이는 물리적인 변화를 신호화하여 주제어장치에서 제어함으로써 이루어진다.

한편, 사출 성형기나 압출 성형기와 같이 금형을 사용하여 제품을 생산하는 기계는 기계성능 뿐만 아니라 금형의 소손여부의 신속한 발견 등이 생산성이나 무리하게 장시간 사용하여 생기는 금형수리에 따른 비용이 크기 때문에 이상 발생시 실시간적으로 조기 경보하는 체계가 중요하다.

종래의 사출 성형기나 압출 성형기의 감시 방법을 살펴보면 첫째로 공압을 사용한 압력센서를 이용하여 제품이 일정 금형에서 취출되었을 때와 그렇지 않을 때를 구별하여 이상유무를 판단하거나 다음 사이클 공정 시 전 공정에서의 이상기능으로 제품이 금형내에서 취출되지 않았을 때 기계에서 물리적인 상태를 감지하여 판별하였다. 따라서, 이러한 방법에서는 기계적인 무리와 손상이 제품 또는 기계수명을 단축시킬 수 있는 문제점이 있었다.

둘째로, 카메라를 사용하는 방법에 있어서도 카메라에 나타나는 영상중 원하는 일부분이나 위치를 개략적으로 지정하고 검사하는 방법을 채택하여 기구적인 금형 또는 제품 모양이 다양해질 때와 정교해질수록 정상적인 검사가 이루어지지 않아 에러 또는 오차가 발생되더라도 이를 충족시킬 수 있도록 하기 위한 설정이 어렵거나 불가능할 경우가 많았으며, 상대적으로 제어하기가 민감하여 사용자가 검사의 기준 설정값을 약간 올리거나 내렸을 경우 정상적인 결과가 나오지 않음으로써 만족스런 장치를 용이하게 구현할 수 없는 문제점이 있었다.

또한 카메라의 촬상 영상신호의 분해능을 최대한 활용하기 위한 제어장치의 처리속도와 장치 사용자가 정밀하게 사용하기 위한 설정값 표현의 한계가 있어 이를 구현하기가 어려웠었다. 또한, 정밀제어를 위해서는 설정 포인트를 많이 지정할 수 있어야 하고 그 지정된 조건값도 다양하게 설정 가능해야 하며 이를 처리하는 장치의 속도가 생산하는 사이클 주기에 영향을 주지 않도록 해야 하기 때문에 그만큼 정교하면서 세분화된 장치를 구현해야 하는 문제점이 있었다.

특히, 일정 금형내에 있어서도 어느 일정 부위마다 기구적인 강도나 경도가 달라 그 지정을 집중 배려해야 할 부분임에도 상술한 바와 같이 다양하게 지정값을 설정할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기계적인 무리와 손상을 입히지 않으면서도 용이하게 구현할 수 있도록 사출 성형기나 압출 성형기와 같은 기계내에 일체형으로 카메라를 설치하여 영상을 이용한 데이터를 사용함으로써 사출성형 제어기능을 수행하면서 검사와 금형 감시기능을 동시에 수행할 수 있도록 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치는, 카메라에서 촬영된 영상신호를 입력받는 영상신호 입력부와; 상기 영상신호 입력부에 입력된 영상신호를 증폭하여 데이터화하기 위한 신호로 변환하는 디코더 변환부와; 카메라의 조명감도 설정값을 입력받는 조명감도 설정부와; 상기 조명감도 설정부에서 입력된 설정값에 따라 조명수단을 제어하기 위한 신호를 발생하는 조명수단 제어부와; 카메라의 설치위치에 따른 물체의 명암값이나 화면의 수치나 위치 등 설정에 필요한 데이터를 설정하기 위한 키 조작부와; 상기 키 조작부에서 입력된 설정 데이터를 인터페이스하는 설정 데이터 인터페이스부와; 상기 키 조작부에서 입력된 설정 데이터를 저장하는 로컬 메모리부와; 설정값 및 화면구성 설정방법에 관한 사항을 포함하는 텍스쳐 데이터를 저장하는 텍스쳐 데이터 메모리부와; 상기 디코더 변환부에서 변환된 영상신호를 저장하는 영상신호 메모리부와; 외부와의 통신을 인터페이스하는 외부 데이터 통신 인터페이스부와; 외부로 경보신호를 출력하는 경보 인터페이스부와; 외부로 데이터를 출력하는 데이터 출력부와; 외부의 제어장치와 연계하여 기 설정된 시퀀스에 의해 상기 카메라에 촬영시간을 알려주고 카메라 촬영시간의 정상여부를 외부의 제어장치에 알려주는 입출력 제어 인터페이스부와; 외부의 모니터로 영상신호를 출력하는 영상신호 출력제어부와; 상기 카메라에서 촬영되어 상기 영상신호 메모리부에 저장된 영상신호와 상기 로컬 메모리부에 저장된 설정값의 일치 여부를 확인하고 일치하지 아니하면 상기 경보 인터페이스부를 통해 경보신호를 출력하는 영상 제어부를 포함하는 영상감시 모듈과; 성형기를 구동시키도록 온도 제어부, 입출력 밸브 또는 모터 제어부, 취출 로봇 인터페이스부, 위치속도 비례 제어 회로부, 금형 위치 제어부, 사출위치 압력 제어부 및 구동 제어부를 구비하되 상기 영상감시 모듈과 연동하면서 상호간에 데이터를 송수신하는 구동 모듈이 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 디코더 변환부는 복수의 카메라에 의해 촬영된 영상신호의 다중화 처리가 가능한 것이 좋다. 또한, 상기 영상 제어부는 상기 영상신호 메모리부에 어드레스를 부여하고, 상기 영상신호 메모리부는 카메라에서 촬영되어 변환된 영상 아날로그 신호를 CCIR656 방식에 의해 포맷하여 실시간으로 저장하는 것이 좋다. 또한, 상기 로컬 메모리부는 키 조작부에서 입력되는 물체의 명암값이나 설정 값을 백분률로 환산된 비율값을 저장하고, 상기 영상신호 메모리부는 16비트로 표현된 영상신호의 명암값을 저장하는 것이 좋다.

그리고, 상기 경보 인터페이스부는 USB 통신 방식을 이용할 수 있고, 상기 외부데이터 통신 인터페이스부는 USB 또는 RS232C 통신 방식을 이용할 수 있고, 상기 데이터 출력부는 UART 통신 방식으로 데이터를 외부로 출력하는 것이 좋다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치의 내부 블록도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제어장치는 크게 영상감시 모듈(100)과 구동 모듈(200)이 데이터/어드레스 버스 라인으로 상호간에 데이터를 송수신할 수 있도록 일체형으로 구현된다. 이러한 제어장치의 원리는 모든 사물이 현존함에 있어서 명암의 차이가 있는 것에 착안하여 정상일 때 또는 비정상일 때 물체가 보여주는 명암 차이를 구별하고 판별하여, 그 크기를 할당 및 지정하여 비교 판단하는 것이다.

먼저, 영상감시 모듈(100)에 대하여 살펴보기로 한다.

영상신호 입력부(102)는 물체를 촬영하기 위해 특정 위치에 설치된 카메라에서 촬영된 영상신호를 입력받고, 디코더 변환부(104)는 상기 영상신호 입력부(102)에 입력된 영상신호를 증폭하여 데이터화하기 위한 신호로 변환하는데, 복수의 카메라가 설치된 경우, 카메라에서 촬영된 영상신호의 다중화 처리 기능을 구비해야 한다.

조명감도 설정부(106)는 카메라의 조명감도 설정값을 입력받고, 조명수단 제어부(108)는 상기 조명감도 설정부(106)에서 입력된 설정값에 따라 카메라의 조명을 위해 설치된 조명수단을 제어하기 위한 신호를 발생한다.

키 조작부(110)는 카메라의 설치위치에 따른 물체의 명암값이나 화면의 수치나 위치 등 설정에 필요한 데이터를 설정하는데 사용되고, 설정 데이터 인터페이스부(112)는 상기 키 조작부(110)에서 입력된 설정 데이터를 인터페이스 처리한다.

로컬 메모리부(114)는 상기 키 조작부(110)에서 입력된 설정 데이터를 저장하고, 텍스쳐 데이터 메모리부(116)는 설정값 및 화면구성 설정방법에 관한 사항을 포함하는 텍스쳐 데이터를 저장하며, 영상신호 메모리부(118)는 상기 디코더 변환부(104)에서 변환된 영상신호를 저장한다.

외부데이터 통신 인터페이스부(122)는 외부와의 통신을 인터페이스 처리하고, 경보 인터페이스부(124)는 외부로 불량이나 이상유무를 알리기 위한 경보신호를 출력한다. 이 때, 상기 외부데이터 통신 인터페이스부(122)는 USB 또는 RS232C 통신 방식을 이용하여 외부로 데이터를 송신하거나 외부로부터 데이터를 수신할 수 있다. 예컨대, USB 통신에 의해 외부로부터 음성 관련 데이터 등을 로컬 메모리부(114)에 다운로드할 수 있고, 메인 프로그램을 변경하거나 기능을 추가할 수도 있다. 또한, 상기 경보 인터페이스부(124)를 통해서는 음성인식이 가능한 MP3 기능구현으로 USB 통신 방식으로 음성내용을 다운로드받아 음성으로 현재의 상황을 표현할 수 있으며 다른 지역에서도 해당 사용 언어로서 정보 전달이 가능하다.

데이터 출력부(126)는 외부로 데이터를 출력하고, 입출력 제어 인터페이스부(128)는 외부의 제어장치와 연계하여 약속된 시퀀스에 의해 상기 카메라가 영상을 캡쳐하는 시간 즉 촬영시간을 알려주고 카메라 촬영시간의 정상여부를 외부의 제어장치에 알려주며, 영상신호 출력제어부(130)는 외부의 모니터(TFT/CRT)로 영상신호나 설정값 등 일련의 내용 등을 출력하는데 NTSC나 PAL 방식 등과 같이 특성에 맞도록 설정 가능하다. 이 때, 상기 데이터 출력부(126)는 UART 통신 방식으로 검사 결과 데이터나 화면에 설정된 장치의 속도, 압력 등 공정에 필요한 파라메터 설정값 등의 데이터를 외부의 프린터로 출력 (인쇄)하거나 별도의 메모리에 저장할 수 있다.

영상 제어부(120)는 메인 프로그램에 의해 각 부를 제어하는 CPU로서 상기 카메라에서 촬영되어 상기 영상신호 메모리부(118)에 저장된 영상신호와 상기 로컬 메모리부(114)에 저장된 설정값의 일치 여부를 확인하고 일치하지 아니하면 상기 경보 인터페이스부(124)를 통해 외부의 스피커 등으로 경보신호를 출력한다.

이 때, 상기 영상신호 메모리부(118)에는 상기 영상 제어부(120)에 의해 어드레스가 부여되고, 카메라에서 촬영되어 변환된 영상 아날로그 신호를 CCIR656 방식에 의해 포맷하여 실시간으로 저장될 수 있다. 그리고, 상기 로컬 메모리부(114)에는 상기 키 조작부(110)에서 입력되는 물체의 명암값이나 설정값을 백분률로 환산된 비율값이 저장되고, 상기 영상신호 메모리부(118)에는 16비트로 표현된 영상신호의 명암값이 저장될 수 있다.

구동 모듈(200)은 성형기를 구동시킬 수 있도록 별도로 독립되어 구성되어 있는 온도 제어부(202)와, 생산 공정에 관여하는 입출력 밸브 또는 모터 제어부(204), 취출로봇 인터페이스부(206), 위치속도 비례 제어 회로부(208), 금형위치 제어부(212), 사출위치 압력 제어부(214) 및 구동 제어부(210) 등을 구비하고 있는데 상기 영상감시 모듈(100)과 연동하면서 상호간에 데이터/어드레스 버스 라인을 통해 데이터를 송수신할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치의 상호 신호 체계를 보여주는 도면이다. 최초로 전원이 인가되면 카메라에 의한 데이터를 통해 검사하기 위한 설정값 데이터가 다운로드되어 초기화를 실행하게 된다. 이러한 실행과정을 마치게 되면 검사 프로세스 기능을 실행하되 사용자 설정부인 키 조작부를 스캐닝하면서 검사의 진행사항이나 결과를 화면에 디스플레이하고, 또한 외부장치로 데이터를 전송하거나 받아들이기 위한 통신제어를 연속적이고 주기적으로 실행한다. 이와는 별도로, 온도 제어, 사출위치 속도 제어, 압출 및 코어 위치 제어, 금형위치 속도 제어 등을 통해 구동 제어를 실행한다.

이 때, 카메라 데이터나 화면 전송 그리고 키 조작부의 기능은 프로그램의 인터럽트 기능을 통해서 데이터가 받아들이기 때문에 신호의 동기화가 자동적으로 이루어지며 실시간의 빠른 동작을 수행할 수가 있다. 상술한 주메인 제어기능과 화면을 구성하기 위한 기능이 한개의 화면에 카메라 영상처리까지 선택적으로 나타낼 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치를 한정 된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치는, 기계를 제어하는 주제어 기능에 카메라 영상신호를 입력으로 하는 감시 및 검사 기능을 복합 구성함으로써 상호 유기적인 제어가 가능하고 생산 뿐 아니라 검사와 감시기능을 강화시켜 생산성과 안전성을 증진시킬 수 있는 잇점이 있다. 더욱이, 제품의 불량 검사 뿐만 아니라 장시간 생산으로 인한 일정 부품의 소모 과정에서 나타나는 불량 제품을 조기 발견하여 불량률을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

특히, 주제어장치에 카메라를 사용한 검사장치를 병행하여 회로를 구성함으로써 같은 기능의 부품을 공용으로 사용하여 효과적이며 사출기나 이와 관련된 유사기능을 구현할 때에도 이 부분의 기능을 모듈로서 응용하여 사용할 수 있기 때문에 단순 카메라 검사 장치를 별도로 부착하여 조합시킨 것보다 효율적이다.

또한, 다수의 카메라에서 촬영된 신호를 다중 처리할 수 있고 이 신호를 직접 받아서 일정 프레임에 구성하는 프로세스 기능과 입출력 제어부간을 실시간으로 빠르게 실행할 수 있도록 하드웨어적으로 불필요한 부분을 없애서 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 장치를 컴팩트화하여 소형화할 수 있으며 이에 따라 실행속도를 증가시킬 수 있어 보다 효율적이며 회로적인 하드웨어의 낭비를 최소화함으로써 원가 적인 절감을 가져올 수 있는 잇점이 있다.

특히, 영상 이미지 데이터를 위한 메모리 구성이 자유로워 제어하고자 하는 특성과 종류에 알맞게 하드웨어 및 소프트웨어를 구성할 수 있고, 오디오 사운드 기능을 내장할 수 있어 언어와 문자가 다른 지역에서도 메시지 전달이 자유로운 잇점이 있다.

또한, 금형이나 사출물의 종류에 따라 검사모드를 여러개 준비하여 사용자가 선택할 수 있고 다수개의 원하는 검사지점을 설정할 수 있으며, 또한 각 지정된 설정위치의 설정값을 별도로 설정함으로써 색깔 또는 명암의 정도가 각기 다른 부위에도 별개의 설정과 적용이 가능한 잇점이 있다.

Claims (7)

1. 사출 성형기나 압출 성형기의 제어장치로서,

   카메라에서 촬영된 영상신호를 입력받는 영상신호 입력부와;

   상기 영상신호 입력부에 입력된 영상신호를 증폭하여 데이터화하기 위한 신호로 변환하는 디코더 변환부와;

   카메라의 조명감도 설정값을 입력받는 조명감도 설정부와;

   상기 조명감도 설정부에서 입력된 설정값에 따라 조명수단을 제어하기 위한 신호를 발생하는 조명수단 제어부와;

   카메라의 설치위치에 따른 물체의 명암값이나 화면의 수치나 위치 등 설정에 필요한 데이터를 설정하기 위한 키 조작부와;

   상기 키 조작부에서 입력된 설정 데이터를 인터페이스하는 설정 데이터 인터페이스부와;

   상기 키 조작부에서 입력된 설정 데이터를 저장하는 로컬 메모리부와;

   설정값 및 화면구성 설정방법에 관한 사항을 포함하는 텍스쳐 데이터를 저장하는 텍스쳐 데이터 메모리부와;

   상기 디코더 변환부에서 변환된 영상신호를 저장하는 영상신호 메모리부와;

   외부와의 통신을 인터페이스하는 외부 데이터 통신 인터페이스부와;

   외부로 경보신호를 출력하는 경보 인터페이스부와;

   외부로 데이터를 출력하는 데이터 출력부와;

   외부의 제어장치와 연계하여 기 설정된 시퀀스에 의해 상기 카메라에 촬영시간을 알려주고 카메라 촬영시간의 정상여부를 외부의 제어장치에 알려주는 입출력 제어 인터페이스부와;

   외부의 모니터로 영상신호를 출력하는 영상신호 출력제어부와;

   상기 카메라에서 촬영되어 상기 영상신호 메모리부에 저장된 영상신호와 상기 로컬 메모리부에 저장된 설정값의 일치 여부를 확인하고 일치하지 아니하면 상기 경보 인터페이스부를 통해 경보신호를 출력하는 영상 제어부를 포함하는 영상감시 모듈과;

   성형기를 구동시키도록 온도 제어부, 입출력 밸브 또는 모터 제어부, 취출 로봇 인터페이스부, 위치속도 비례 제어 회로부, 금형 위치 제어부, 사출위치 압력 제어부 및 구동 제어부를 구비하되 상기 영상감시 모듈과 연동하면서 상호간에 데이터를 송수신하는 구동 모듈이 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디코더 변환부는 복수의 카메라에 의해 촬영된 영상신호의 다중화 처리가 가능한 것을 특징으로 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 영상 제어부는 상기 영상신호 메모리부에 어드레스를 부여하고,

   상기 영상신호 메모리부는 카메라에서 촬영되어 변환된 영상 아날로그 신호를 CCIR656 방식에 의해 포맷하여 실시간으로 저장하는 것을 특징으로 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 로컬 메모리부는 키 조작부에서 입력되는 물체의 명암값이나 설정값을 백분률로 환산된 비율값을 저장하고,

   상기 영상신호 메모리부는 16비트로 표현된 영상신호의 명암값을 저장하는 것을 특징으로 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 외부데이터 통신 인터페이스부는 USB 또는 RS232C 통신 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 경보 인터페이스부는 USB 통신 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터 출력부는 UART 통신 방식으로 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 검사 및 감시기능을 구비한 성형기용 제어장치.

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