KR100866161B1 - 결함의 위치를 파악하는 방법 및 표시 시스템 - Google Patents

결함의 위치를 파악하는 방법 및 표시 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 물체(2), 특히 도장된 차체에서 결함의 위치를 찾아내는 방법 및 표시 시스템에 관한 것으로서, 결함 지점은 광학촬영장치(3, 4)에 의해 탐지되고 그 위치가 파악된다. 본 발명의 목적은 매우 정교한 방법으로 결함 지점을 찾아내는 것이다. 본 발명에 따르면, 물체(2)의 설계 데이터(CAD 데이터)와 캡쳐 장치(3, 4)의 광학 이미지 성질 및 물체(2)는 이미지 기록 중에 알려지고, 이로부터 에러의 위치가 측정되고 선택적으로 스프레이 헤드에 의해 표시된다.
광학촬영장치, 이동장치, 표시장치, 표시 헤드

Description

결함의 위치를 파악하는 방법 및 표시 시스템{METHOD FOR LOCATING DEFECTIVE POINTS AND MARKING SYSTEM}
본 발명은 3차원 물체의 결함, 특히 그 표면에서의 결함의 위치를 찾아내는 방법 및 이에 대응하는 표시 시스템에 관한 것이고, 이 결함은 광학촬영장치를 이용하여 탐지되어 그 위치를 알 수 있게 된다. 본 발명은 예를 들어 도장(painting)의 결함을 탐지하는데 사용하기에 적합하다.
예를 들어 바디의 도장된 표면을 검사하기 위한 이러한 형태의 검사 시스템은 이미 알려져 있다. 그러나, 결함의 위치를 물체에 배정할 때 부정확한 점이 발행하기 때문에, 이러한 공지의 시스템으로는 이미 탐지된 물체의 결함 위치를 정확하게 찾아내거나 표시하는 것은 어렵다.
본 발명의 목적은 높은 정확도를 가지고 3차원 물체에서 탐지된 결함의 위치를 찾아내고 선택적으로 결함에 표시를 남길 수 있는 가능성을 제공하는 것이다.
물체와 관련된 설계 데이터와, 촬영장치의 광학적 이미지 성질, 및 상기 광학촬영장치와 물체의 위치가 사진이 촬영될 때 알게 된다는 사실에 의해, 그리고 물체의 결함의 위치가 이로부터 측정된다는 사실에 의해, 첫머리에 기재된 형태의 방법을 이용하여 이러한 목적이 달성된다. 공지의 방법으로, 탐지된 물체의 결함은 검사 시스템의 3차원 공간에서 물체와 독립적으로 측정된다. 결함의 위치가 파악되고 나중에 표시될 수 있도록, 결함은 즉시 표시되어야만 하거나, 물체의 이동이 정확히 추적되어야만 한다. 3차원 물체를 이동시키는 것은 항상 예상치 못한 그리고 탐지되지 않는 이동을 초래하기 때문에, 이 방법은 매우 부정확하다. 본 발명에 따르면, 결함의 위치를 직접 좌표와 관련된 물체에서 또는 물체의 정해진 표시지점에서 측정할 수 있다. 촬영장치의 광학적 이미지 성질에 더하여, 3차원 물체의 결함 위치가 물체의 특정 위치에 명확하게 배정될 수 있도록, 사진이 촬영시의 광학촬영장치와 물체의 위치 그리고 물체와 관련된 설계 데이터도 전자식으로 알려지므로, 이러한 측정이 가능한 것이다. 그 결과, 일단 결함의 위치가 발견되었다면, 검사 시스템에 물체를 공간적으로 배정하는 것을 놓치게 되는 경우에도, 다시 결함을 신뢰성 있게 찾을 수 있다. 이 경우, 물체의 위치를 다시 측정하기만 하면 된다.
이를 위해, 바람직하게 결함의 위치가 물체의 좌표계에서 측정되며, 이 좌표계는 바람직하게 설계 데이터 또는 캐드(CAD) 데이터 및/또는 센서를 사용하여 측정된 데이터의 좌표계이다. 물체와 관련된 결함의 위치는 설계 데이터의 좌표계에서 정확하게 측정되고, 이로 인해, 그 다음에 결함의 위치를 찾아서 선택적으로 결함에 표시를 하고 자동으로 결함을 삭제하기 위해, 공간 내에서 물체의 이동을 정확하게 추적할 필요가 없게 된다. 설계 데이터는 물체를 설계하는데 사용된 캐드 데이터로서 이미 알고 있을 수 있다. 또한, 본 발명에 따라, 스캐닝을 통해, 예를 들어 사진을 촬영해서 평가함으로써 센서 데이터에 기초하여 관련된 설계 데이터를 생성할 수도 있다. 이 경우, 물체와 관련된 필요한 설계 데이터는 자동으로 습득될 수 있고, 따라서 설계 데이터를 별도로 특정하거나 미리 알 필요가 없다. 그러므로, 데이터는 자동으로 저장된다. 현재의 설계 데이터의 정확도를 향상하거나, 그 분석을 개선하기 위해, 센서 데이터로부터 설계 데이터를 측정하는 것이 이용될 수 있다.
본 발명의 방법을 바람직하게 개량하면, 결함의 위치가 표시장치로 전송되고, 이 표시장치가 결함의 위치를 물체에 표시한다. 촬영장치의 평가장치가 결함을 탐지할 뿐만 아니라 그 결함을 분류할 때, 결함의 종류에 따라 다르게 표시를 할 수 가 있고, 따라서 결함의 형태는 그 표시에 기초하여 확인될 수 있다. 이것은 결함을 제거하기 위해, 결함을 쉽고 빠르게 재처리하는 점에서 매우 바람직하다. 또한, 본 발명에 의하면, 결함을 덮지 않도록 정확히 결함의 바로 위에 되지 않고 결함 옆에 표시가 될 수 있다. 바람직하게, 이동량과 이동방향은 물체의 결함의 위치에 따라 달라진다.
본 발명에 따르면, 또한 표시장치의 출발 경로는 물체와 관련된 설계 데이터와, 위치 데이터, 및/또는 미리 정해진 표시장치의 허용 이동영역에 기초하여 자동으로 결정될 수 있다. 특히, 표시장치는 이동장치에 설치될 수 있고, 이동장치에 의해 다양한 자유도로 공간에서 표시장치를 쉽게 이동시킬 수 있다. 이동장치는 예를 들어 로봇, 조종기, 조종장치, 또는 정해진 동작축을 갖는 다중축 이송장치와 같은것 일 수 있다. 그 결과, 표시장치에 대해서 물체와 관련된 설계 데이터, 즉 캐드 데이터와 미리 정해진 이동장치의 허용 작업영역에 기초하여 표시장치에 대해 충돌방지 출발경로를 자동으로 계산할 수 있다.
3차원 물체 자체에 결함 위치를 표시하는 것에 더하여, 또한 본 발명에 따라, 결함의 위치를 디스플레이부에, 특히 인쇄출력부(print-out)에, 또는 스크린에 표시할 수 있다. 이로써 결함을 자료화하는데 도움이 되며, 모든 결함에 대하여 간단한 개관을 생성한다. 촬영장치가 결함의 형태를 측정하였다면, 그 결함의 형태도 표시될 수 있다.
물체에서 결함의 위치를 찾는 정확도를 더 증가시키기 위해, 광학촬영장치는 3차원으로 교정될 수 있고, 물체의 위치가 설계 데이터와 촬영된 사진을 비교함으로써 정확히 측정될 수 있다. 이러한 형태의 정밀 위치조정을 사용하여, 매우 정확히 촬영된 사진에서 확인된 결함을 3차원 물체에 관련된 설계 데이터에 배정할 수 있다. 표시장치 또는 표시 시스템은 또한 광학촬영장치를 포함할 수 있고, 따라서 물체는 이런식으로 표시장치와 관련하여 정밀하게 위치가 조정될 수 있다. 이것은 매우 정밀하게 결함을 표시할 필요가 있을 때 또는 다른 이유로 매우 정확하게 제어할 필요가 있을 때 매우 중요하다. 특히, 물체와, 촬영장치, 및 선택적으로 하나 이상의 이동장치가 서로에 대해 3차원으로 교정될 수 있고, 따라서 서로에 대한 좌표계에서 그 위치를 알 수 있다.
또한 본 발명은 앞서 설명한 방법을 수행하기에 적합한 검사에서 탐지된 물체에 결함을 표시하는 시스템에 관한 것이다. 표시 시스템은 표시헤드와 이동장치를 포함하고, 물체와 관련된 설계 데이터와 결함의 위치와 관련된 전송된 위치 데이터에 기초하여, 상기 이동장치는 표시헤드를 결함 위치에 위치시킨다. 그 결과, 항상 정확히 결함의 위치를 3차원 물체에 배정할 수 있다. 본 발명에 따라 표시 시스템은, 물체와 관련된 설계 데이터의 좌표계에서 또는 물체의 일정 기준 지점에 대하여, 물체의 알려진 결함의 위치를 측정하는 검사 시스템과 결합될 수 있다.
본 발명의 표시 시스템의 실시예에 따르면, 서로 독립적으로 위치되고 작동될 수 있는 다수의 표시헤드가 제공될 수 있다. 표시 시스템을 다수의 서브시스템으로 세분하면, 서브시스템이 서로 병렬식으로 작동할 수 있기 때문에 결함 위치를 매우 신속히 3차원 물체에 표시할 수 있다.
이러한 창의적인 아이디어의 연장선상에서, 다수의 표시헤드가 표시될 물체의 영역 위에 제공되어 분포(특히 고정 위치에 놓임)될 수 있고, 이동장치는 작동되는 표시헤드의 물체와 떨어진 거리만 특정한다. 이러한 형태의 배열이 표시될 물체의 폭과 높이의 전체에서 전개되고, 표시헤드가 물체의 전체 또는 표시될 수 있는 영역을 커버하도록 표시헤드는 위치된다. 표시헤드의 위치를 가로질러 움직이는 물체에 의해, 적당한 표시헤드를 작동시키기 전에 시간적으로 정확한 지점을 기다릴 필요만 있다. 이러한 목적을 위해, 표시를 하기 위해서, 물체는 움직이는 방향으로부터 표시될 물체에서 떨어진 최적의 거리까지 이동될 수 있다. 특히 평평한 표면의 경우에는, 모든 표시헤드가 고정될 수 있고, 모든 표시헤드의 거리는 이동장치를 사용하여 조절될 수 있다. 또한, 이것은 표시헤드의 거리가 동일한 형태의 물체에 대해 변경될 필요가 없는 경우에는 물체와 관련된 설계 데이터에 따라 일단 수동식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 대응하는 표시헤드는 표시헤드에 대하여 움직이는 물체가 정확한 위치에 있을 때에만 작동될 필요가 있다. 앞서 설명한 표시 시스템은 매트릭스 프린터의 원리를 이용한다. 표시헤드의 위치가 물체의 이동방향으로 수정될 수 있도록, 이동장치는 물체의 이동방향으로 일정량의 작동범위를 포함할 수 있다.
이러한 목적을 위해, 설계 데이터에 기초하여 표시헤드의 이동장치를 제어하도록, 제어장치는 자동으로 결함 위치를 표시헤드에 배정할 수 있고, 이 표시헤드는 표시를 가할 것이다.
이 시스템 또는 움직임 시퀀스는, 서브시스템들이 서로 방해하지 않으면서, 가해지는 모든 표시가 가능한 한 가장 짧은 시간 내에 물체에 가해질 수 있도록 최적화될 수 있다. 서브시스템이 서로 방해할 위험을 최소화하기 위해, 표시 시스템의 다양한 서브시스템이 3차원 물체의 다양한 면에 위치될 수 있다.
본 발명의 방법에 대한 추가적인 특징과 이점 및 생각할 수 있는 적용성은 예시적인 실시예를 참고하여 그리고 도면에 기초하여 이하 더욱 구체적으로 설명된다. 설명되고 그림으로 묘사되는 모든 특징들은 본 발명의 일부이며, 청구항 및 이를 뒷받침하는 내용의 표현에 영향을 받지 않는다.
도1은 3차원 물체에서 결함의 위치를 찾는 시스템을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 시스템 2: 3차원 물체, 바디
3, 4: 광학촬영장치
8: 센서 9: 이동장치, 컨베이어 벨트
10: 이동장치, 조종기 11: 평가장치
12: 제어장치
15: 표시장치
16: 이동장치, 조종기 17: 표시헤드
18: 표시제어부
도1에 도시된 3차원 물체(2)에서, 특히 그 표면에서 결함의 위치를 찾는 시스템(1)은 광학촬영장치(3, 4)를 이용하여 물체(2)에서 결함을 탐지하여 그 위치를 찾아내는 검사시스템과, 뒤이어 오는 표시 시스템을 포함하고, 이 표시 시스템에 의해, 검사시 탐지된 결함은 3차원 물체(2)에 표시된다.
즉, 시스템(1)은 검사되는 물체(2)로서 바디의 도장된 표면을 조사하도록 설계된다. 이 시스템은 다수의 광학촬영장치(3, 4)를 포함하고, 이 광학촬영장치는 조명장치와 결합되어 별개의 위치에 위치된 다수의 검사장치를 형성한다. 고정 검사장치(3)는 바디(2)의 측면을 조사하는 제1서브시스템이고, 작은 표면영역 또는 큰 표면영역의 검사장치(4)는 표면영역의 나머지 부분을 조사하기 위한 제2서브시스템이다. 또한, 추가로 서브시스템을 제공할 수 있으며, 검사장치의 크기를 특정 환경에 맞게 변형시킬 수도 있다. 서브시스템은 컨베이어 벨트로 설계된 바디(2)의 이동장치(9)를 따라 한 서브시스템이 다른 서브시스템의 뒤에 오도록 위치될 수 있고, 따라서 바디(2)는 고정 촬영장치(3)와 작은 표면영역 또는 큰 표면영역의 촬영장치(4)에 대해 이동된다.
또한, 촬영장치(4)는 그 촬영장치에 배정된 이동장치(10)에 장착되고, 이 이동장치에 의해 촬영장치(4)는 공간 내에서 있을 수 있는 방위를 달성할 수 있게 된다. 이동장치(10)는 여러 회전축을 중심으로 다수의 자유도로 촬영장치(4)를 움직일 수 있게 하는 조종기로 설계된다.
컨베이어 벨트(9)에서 움직이는 바디(2)에 의해 그리고 촬영장치(4)를 갖는 조종기(10)에 의해, 촬영장치(3, 4)와 검사장치에 결합된 조명장치 및 바디(2) 사이의 상대적 이동이 발생되고, 따라서, 광학촬영장치(3, 4)를 이용하여 적시에 여러 지점에서 바디(2) 표면의 검사영역에 대해 사진이 촬영된다. 촬영되는 사진은 이미지 평가 알고리즘의 도움을 받아 평가장치(11)에서 분석된다.
3차원 물체(2)와 촬영장치(3, 4) 및 검사장치의 조명장치 사이의 상대적인 움직임을 조정하기 위해, 바디(2) 표면의 검사되는 각 영역을 검사하는 중에 적어도 사진촬영에 필요한 시간동안 촬영장치(3, 4)와 조명장치 및 표면이 서로에 대해 적어도 하나의 기하학적 관계에 있게 되도록 설정된 제어장치(12)가 제공된다. 이를 위해, 제어장치(12)는 센서(8)로 측정하여 컨베이어 벨트(9)에서 움직이는 바디(2)의 위치를 파악한다. 또한, 조종기(10)에 장착된 촬영장치(4)는 제어장치(12) 에 의해 바디(2)의 위치에 대하여 특정 위치에 있게 될 수 있고, 바디(2)의 표면과 광학촬영장치(4) 및 검사장치의 조명장치 사이에서 한정된 기하학적 관계가 이루어진다. 물체(2)의 표면의 방위는 설계 데이터, 특히 전자식으로 이용할 수 있는 캐드(CAD) 데이터, 및/또는 센서를 이용하여 측정되는 데이터로부터 알 수 있다. 이러한 관계가 이루어졌을 때, 검사영역에 사진이 촬영되고 이 사진은 평가장치(11)에 의해 평가된다.
이미지 평가시 물체(2) 표면의 결함이 확인되면, 물체(2)의 설계 데이터와, 촬영장치(3, 4)의 광학이미지 성질, 및 촬영시의 광학촬영장치(3, 4)와 물체(2)의 위치에 기초하여 물체(2)의 결함의 위치가 결정된다. 결함 위치가 물체 자체에 관한 좌표 시스템에 위치되도록, 설계 데이터의 좌표 시스템 내의 결함 위치가 결정된다. 물체(2)의 결함 위치가 항상 매우 정확히 측정될 수 있도록 하류 시스템, 즉 표시 시스템에 대한 물체(2)의 특징과 관련하여 결함의 위치가 알려지는 것은 매우 이로운 것이다.
따라서, 검사시스템 이후에 위치된 표시 시스템을 이용하여 표시장치(15)로 검사 중에 확인된 결함을 쉽게 표시할 수 있다. 이를 위해, 표시장치(15)는 조종기로 설계된 이동장치(16)를 포함하고, 이 조종기에는 스프레이 헤드로 설계된 표시헤드(17)가 위치되어 있다. 이동장치(16)와 표시헤드(17)는 검사시스템의 제어장치(12)와 연결된 표시제어부(18)를 이용하여 제어된다. 또한, 선택사항으로서 다수의 표시장치가 제공될 수 있다.
바디(2)는 컨베이어 벨트(9)를 거쳐 검사시스템으로부터 표시 시스템으로 이송되었기 때문에, 바디(2)의 위치 좌표는 컨베이어 벨트(9)와 관련된 위치 정보의 도움을 받아 표시 시스템에 대해 결정된다. 표시제어부(18)는 제어장치(12)로부터 이러한 정보를 수신한다. 평가장치(11)에 의해 측정된, 물체(2)의 결함 위치와 관련된 위치 데이터에도 똑같이 적용된다. 물론, 표시 시스템 내의 촬영장치를 이용하여 측정 및/또는 정밀 위치조정을 함으로써, 그리고 설계 데이터로부터 알려진 물체(2)의 뚜렷한 특징을 평가함으로써, 표시 시스템 내에서 물체(2)의 위치좌표를 새롭게 측정할 수도 있다. 서로 독립적으로 위치가 조절될 수 있는 다수의 표시헤드(17)가 있을 때, 표시제어부(18)는 자동으로 결함의 위치를 물체(2)에 관련된 설계 데이터에 기초하여 표시헤드(17)에 할당하고, 표시헤드(17)는 결함을 표시하게 된다.
또한, 평가장치(11)에 의해 수행된 결함의 분류내용이 표시제어부(18)로 전송되고, 따라서 표시헤드(17)로 상이한 표시를 사용하여, 상이한 형태의 결함이 물체(2)에 나타내어 질 수 있다.
검사시스템과 표시 시스템을 갖는 본 발명의 방법 및 그 대응하는 시스템은 물체 자체에 관련된 결함의 위치가 측정될 수 있고, 따라서 그 결함 위치가 물체(2)의 표면에 항상 용이하게 배정될 수 있다는 장점을 갖는다. 이것은 표시함에 있어서 특히 이롭다.

Claims (12)

  1. 광학촬영장치(3, 4)에 의해서 결함이 탐지되고, 물체(2)와 관련된 설계 데이터와, 상기 광학촬영장치(3, 4)의 광학 이미지 성질, 및 상기 광학촬영장치(3, 4) 및 상기 물체(2)의 위치가 사진이 촬영될 때 알려지는, 3차원 물체(2)의 표면에서 결함의 위치를 파악하는 방법에 있어서,
    상기 광학촬영장치(3, 4)에 의해 결함의 위치가 측정되고, 상기 물체(2) 위의 결함의 위치는 상기 설계 데이터와 상기 광학 이미지 성질 및 상기 물체의 위치에 기초하여 측정되고; 상기 결함의 위치는 물체(2)에 결함의 위치를 표시하는 표시장치(15)로 전송되고; 상기 표시장치(15)는 이동장치(16)를 이용하여 물체(2)의 결함의 위치로 이동될 수 있고; 상기 광학촬영장치(3, 4), 물체(2), 또는 이동장치(9, 10, 16)는 서로에 대해 3차원으로 교정되고; 상기 표시장치(15)의 출발 경로는 물체(2)와 관련된 설계 데이터와, 위치 데이터, 또는 미리 정해진 표시장치(15)의 이동 허용 영역에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 결함의 위치를 파악하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결함의 위치가 디스플레이부에서 표시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 인쇄출력부 또는 스크린인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 물체(2)의 위치는 설계 데이터와 촬영된 사진을 비교함으로써 정확하게 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 표시헤드(17)와 이동장치(16)를 구비하고, 제1항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위해 검사 중에 확인된 물체의 결함을 표시하는 시스템으로서,
    상기 이동장치(16)는 물체(2)의 설계 데이터와 물체(2)의 결함의 위치에 관련하여 전송된 위치 데이터에 기초하여 물체(2)의 결함의 위치에 표시헤드(17)를 위치시키고; 다수의 표시헤드(17)의 사용시 상기 이동장치(16)는 다수의 표시헤드를 서로 독립적으로 위치시키거나 작동시킬 수 있고; 표시제어부(18)는 물체(2)의 설계 데이터에 기초하여 표시헤드(17)용 이동장치(16)를 제어하고, 결함의 위치는 자동적으로 표시헤드(17)들 중 하나에 배정되고; 표시장치(15)의 출발 경로는 물체(2)와 관련된 설계 데이터와, 위치 데이터, 또는 미리 정해진 표시장치(15)의 이동 허용 영역에 기초하여 결정되는; 물체의 결함을 표시하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    다수의 표시헤드(17)가 제공되어 표시될 수 있는 물체의 영역 위에 분포되고, 상기 이동장치(16)는 작동되는 표시헤드(17)의 상기 물체(2)로부터 떨어진 거리를 특정하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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