KR101020911B1 - 코일 스프링 권수 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 현가장치에 사용되는 코일 스프링의 권수를 양산 라인에서 카메라를 이용하여 전자동으로 전수 검사하여 불량 스프링을 신속 정확하게 선별할 수 있도록 하는 코일 스프링 권수 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
상기 코일 스프링 권수 측정 장치 및 그 방법은, 코일 스프링의 양산라인에서 측정 카메라에 의해 획득된 코일 스프링의 양측면의 화상과 기 입력된 코일 스프링의 형상 데이터를 이용하여 코일 스프링의 권수를 측정한 후, 기 코일 스프링의 형상 데이터와 비교하여 불량 스프링을 신속 정확하게 선별할 수 있도록 하여 생산 능률을 대폭 상승시킬 뿐만 아니라, 미숙련자도 코일 스프링의 권수 측정 검사 작업을 신속 정확하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
코일 스프링, 권수 측정 장치, 코일링 끝단 각도 측정 유니트, 측정 카메라
Description
본 발명은 코일 스프링 권수 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 현가장치에 사용되는 코일 스프링의 권수를 양산 라인에서 카메라를 이용하여 전자동으로 전수 검사하여 불량 스프링을 신속 정확하게 선별할 수 있도록 하는 코일 스프링 권수 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이하, 배경기술과 그 문제점에 대하여 상세히 설명한다.
통상적으로 가느다란 봉재를 식물의 덩굴처럼 감아서 만든 스프링을 코일 스프링이라 하며, 상기와 같은 코일 스프링은 일반적으로 승용차의 현가장치와 다양한 장치의 완충 부품으로 가장 많이 사용된다.
상기와 같은 코일 스프링의 강도는 주로 재료경의 두께에 의해 정해지는 것이 일반적이며, 재료경의 두께가 두꺼워질수록 딱딱해지고, 감는 회수(권수)가 많을수록 부드러워지며, 코일경이 클수록 부드러워지는 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 코일 스프링은 원통형으로 제작되는 것이 일반적이 나, 최근에는 차량의 주행 안정성과 승차감 등을 향상시키기 위하여 원통형 뿐만 아니라 다양한 형태의 코일 스프링이 차량의 현가장치에 적용되고 있는 실정이다.
상기와 같이 최근에는 차량의 주행 안정성과 승차감 등을 향상시키기 위해서는 재료경의 두께를 차츰 변화시키거나 코일경을 권수에 따라 서로 다르게 하여 하중이나 노면의 충격 정도에 따라 스프링의 강도가 달라지도록 하는 코일 스프링이 제작되고 있는 실정이며, 상기와 같은 코일 스프링을 비선형 스프링 또는 프로그레시브 스프링이라 하며, 상기와 같은 비선형 스프링 또는 프로그레시브 스프링의 종류에는 원뿔 코일 스프링, 드럼형 코일 스프링, 배럴형 코일 스프링 따위가 있다.
상기와 같은 코일 스프링을 자동차의 조종 안전성과 승차감을 결정하는 현가장치에 장착할 경우에는 자동차 현가장치의 기계적 구조와 적합한 하중 특성을 갖는 코일 스프링을 선택하여 장착하여야만 최적의 주행 성능을 발휘할 수 있으며, 코일 스프링의 권수(감겨진 회전수)는 코일 스프링의 하중 특성을 결정하는 가장 중요한 요소이다.
만약, 권수가 서로 다른 코일 스프링을 자동차 현가장치에 장착을 하게 되면, 자동차 현가장치와의 조립이 원만하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 소음과 마모가 발생됨으로써 이로 인하여 코일 스프링의 피로 수명이 단축되는 현상이 발생하게 된다.
그리하여, 자동차 현가장치에 장착되는 코일 스프링의 제작을 완료한 후에는 작업자가 상기 코일 스프링의 권수를 육안이나 각종 작업 도구를 사용하여 수작업으로 직접 검사하여 불량 코일 스프링을 선별하였으나, 상기와 같이 종래에는 코일 스프링의 권수를 작업자가 수작업으로 검사하였으므로 그 검사시간이 매우 오래 걸릴 뿐만 아니라 숙련된 작업자가 아닌 미숙련자가 검사작업을 할 경우에는 스프링의 권수 측정을 정확하게 할 수 없어 불량 코일 스프링을 제대로 선별할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 자동차 현가장치에 사용되는 코일 스프링의 권수를 양산 라인에서 측정 카메라를 이용하여 전자동으로 전수 검사하여 불량 코일 스프링을 신속 정확하게 선별할 수 있도록 하는 코일 스프링 권수 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 미숙련자도 매우 용이하고 신속 정확하게 코일 스프링의 권수를 검사하여 불량 코일 스프링을 선별할 수 있도록 하는 코일 스프링 권수 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부면에 코일 스프링이 탑재되는 다수개의 V블록이 일정간격으로 설치되는 스프링 검사용 이송 컨베이어; 상기 스프링 검사용 이송 컨베이어 양측에 서로 마주 보도록 설치되는 한 쌍의 코일링 끝단 각도 측정 유니트; 상기 스프링 검사용 이송 컨베이어의 전방부에 위치하도록 설치되는 스프링 배출용 이송 컨베이어; 상기 스프링 배출용 이송 컨베이어 타측에 위치하도록 설치되는 불량 배출 실린더; 상기 코일링 끝단 각도 측정 유니트 및 불량 배출 실린더와 연결되는 검사 컨트롤러; 상기 검사 컨트롤러 및 코일링 끝단 각도 측정 유니트와 연결되는 모터 컨트롤러; 상기 검사 컨트롤러 및 코일링 끝단 각도 측정 유니트와 연결되는 조명 컨트롤러; 및 상기 검사 컨트롤러와 연결되는 표시장 치;로 구성된 것을 특징으로 하는 코일 스프링 권수 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은, 검사 컨트롤러에 의해 모터 원점 신호가 모터 컨트롤러로 전송되어 상기 모터 컨트롤러에 의해 이송 모터가 작동되어 설치판을 하강시켜 조명과 측정카메라를 스크루 기어의 최하단부로 이송시키는 단계; 검사 컨트롤러에 코일 스프링의 형상 데이터와 조명 기준 데이터를 입력하는 단계; 입력된 코일 스프링의 형상 데이터에 따라 상기 검사 컨트롤러에 의해 측정 위치 세팅 신호가 모터 컨트롤러로 전송되어 상기 모터 컨트롤러에 의해 이송 모터가 작동되어 코일 스프링의 측면부 중앙에 측정 카메라가 위치하도록 설치판을 상승시키는 단계; 검사 컨트롤러에 의해 코일 스프링의 양측에 위치한 각각의 코일링 끝단 각도 측정 유니트의 조명과 카메라를 순차적으로 작동시켜 코일 스프링의 양측면의 화상을 획득하여 화상 인터페이스를 통해 검사 컨트롤러로 전송하는 단계; 코일 스프링의 형상 데이터 중 코일경, 재료경 및 중심위치를 기준으로 검사 컨트롤러에 의해 코일 스프링의 양측면 화상의 검색 위치를 설정하고, 코일 스프링의 형상 데이터로서 입력된 기준 코일 스프링 권수와 기준 마킹권수를 이용하여 상기 검색 위치 내에서 코일 스프링의 양측면 화상의 기준 검색 범위를 산출하는 단계; 상기 코일 스프링의 양측면의 화상을 검사 컨트롤러에 의해 필터링 처리한 후, 코일 스프링의 형상 데이터 중 기준 마킹 권수와 기준 코일 스프링 권수를 이용하여 코일 스프링의 양측 화상의 검출 시작각도를 산출하는 단계; 검사 컨트롤러에 의해 검출 시작각도에서부터 시계방향 또는 반시계 방향으로 필터링 처리된 코일 스프링의 양측면의 화상을 검색하여 화상상의 코일 스프링의 양측 끝단부의 각도를 검출한 후, 화상상의 코일 스프링의 양측 끝단부 각도와 코일 스프링 양측 끝단부의 기준 각도와의 차이를 산출하는 단계; 및 화상상의 코일 스프링의 양측 끝단부 각도와 코일 스프링 양측 끝단부의 기준 각도와의 차이 값과 기준 스프링 권수를 이용하여 검사 컨트롤러에 의해 코일 스프링의 측정권수를 산출하는 단계;를 포함하여 구성된 코일 스프링 권수 측정 방법을 제공하는 것이다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정 장치 및 그 방법은, 코일 스프링의 양산라인에서 측정 카메라에 의해 획득된 코일 스프링의 양측면의 화상과 기 입력된 코일 스프링의 형상 데이터를 이용하여 코일 스프링의 권수를 측정한 후, 기 코일 스프링의 형상 데이터와 비교하여 불량 스프링을 신속 정확하게 선별할 수 있도록 하여 생산 능률을 대폭 상승시킬 뿐만 아니라, 미숙련자도 코일 스프링의 권수 측정 검사 작업을 신속 정확하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정장치의 연결도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 코일 스프링 수 측정장치(1)는, 스프링 검사용 이송 컨베이어(10), 한 쌍의 코일링 끝단 각도 측정 유니 트(11A)(11B), 스프링 배출용 이송 컨베이어(12), 불량 배출 실린더(13), 검사 컨트롤러(14), 모터 컨트롤러(15), 조명 컨트롤러(16), 표시장치(17)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정 장치(1)의 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)는, 외주면에 코일 스프링(2)이 탑재되는 다수개의 V블록(100)이 일정간격으로 설치된다.
상기 한 쌍의 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B)는, 상기 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)의 양측에 서로 마주 보도록 설치된다.
상기 스프링 배출용 이송 컨베이어(12)는, 상기 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)의 전방부에 위치하도록 설치된다.
상기 불량 배출 실린더(13)는, 상기 스프링 배출용 이송 컨베이어(12)의 타측에 위치하도록 설치된다.
상기 검사 컨트롤러(14)는, 상기 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B) 및 불량 배출 실린더(13)와 연결된다.
상기 모터 컨트롤러(15)는, 상기 검사 컨트롤러(14) 및 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B)와 연결된다.
상기 조명 컨트롤러(16)는, 상기 검사 컨트롤러(14) 및 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B)와 연결된다.
상기 표시장치(17)는 상기 검사 컨트롤러(14)와 연결된다.
다음으로, 상기 코일링 끝단 각도 측정 유니트의 구성에 대하여 상세하게 설 명한다.
상기 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B)는, 커버(110), 지지브래킷(111), 스크루 기어(112), 한 쌍의 폴 가이드(113), 설치판(114), 측정 카메라(115), 다수개의 조명(116), 이송 모터(117), 엔코더(118), 위치 기준 감지센서(119)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B)의 커버(110)는, 일측면이 개방된 사각 박스 형태로 형성되어, 상기 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)의 양측에 설치된다.
상기 지지브래킷(111)은, 상기 커버(110)의 내측면 상, 하단부에 설치된다.
상기 스크루 기어(112)는, 상기 커버(110)의 내측면 상, 하단부에 설치된 지지브래킷(111)에 상, 하단부가 회전 가능하도록 연결된다.
상기 한 쌍의 폴 가이드(113)는, 상기 스크루 기어(112)의 양측에 위치하도록 상기 지지브래킷(111)에 상, 하단부가 고정된다.
상기 설치판(114)은, 원판 형태로 형성되어 후방면에는 가이드 블록(도시되지 않음)이 돌출 형성되며, 상기 가이드 블록의 중앙부가 상기 스크루 기어(112)에 나사 체결되며, 상기 가이드 블록의 양측단부는 상기 폴 가이드(113)에 슬라이딩 체결된다.
상기 측정 카메라(115)는 흑백 카메라로서, 상기 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)를 통해 이송되는 코일 스프링(2)의 양측 끝단부의 화상을 획득할 수 있도록 상기 설치판(114)의 중앙부에 설치되며, 화상 인터페이스(18)를 통해 검사 컨트롤 러(14)와 연결된다.
상기 다수개의 조명(116)은, 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)를 통해 이송되는 코일 스프링(2) 측으로 빛을 발산할 수 있도록 상기 측정 카메라(115)의 주변에 원상으로 배열될 수 있게 상기 설치판(114)에 일정간격 이격되어 설치되며, 조명 컨트롤러(16)와 연결된다.
여기서, 상기 한 쌍의 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B)는 서로 마주 보도록 설치되어 있으므로, 코일 스프링(2)의 일측의 화상을 획득하기 위하여 코일 스프링(2)의 일측에 위치한 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)를 작동시킬 경우에는, 코일 스프링(2)의 타측에 위치한 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11B)의 조명(116)은 꺼져 있어야 하고, 반대로 코일 스프링(2)의 타측의 화상을 획득하기 위하여 코일 스프링(2)의 타측에 위치한 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11B)를 작동시킬 경우에는, 코일 스프링(2)의 일측에 위치한 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)의 조명(116)은 꺼져 있어야 하기 때문에 ON/OFF 반응 속도가 빨라야 할 뿐만 아니라, 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)의 이동 속도에도 대응되어야 함으로써 조명(116)으로 LED램프를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 이송 모터(117)는, 상기 스크루 기어(112)의 상단부와 연결되며, 모터 컨트롤러(15)와 연결된다.
상기 엔코더(118)는, 상기 이송 모터(117)와 연결되며, 모터 컨트롤러(15)와 연결되어, 상기 이송 모터(117)의 회전수를 측정함으로써 설치판(114) 즉, 측정 카메라(115)의 높이를 측정할 수 있도록 한다.
상기 위치 기준 감지 센서(119)는, 상기 커버(110)의 내측면 일측에 설치되며, 상기 모터 컨트롤러(15)와 연결되어 설치판(114)이 스크루 기어(112)에 의해 상승하다가 위치 기준 감지 센서(119)가 ON되면 상기 모터 컨트롤러(15)로 이송 모터 정지 신호를 송부하여 모터 컨트롤러(15)에 의해 이송 모터(117)의 작동을 정지시켜 측정 카메라(115)가 더 이상 상승되지 않고 고정되도록 하며, 이때의 위치가 이송 모터(117)의 원점 위치가 되며 측정 카메라(115)의 기준 위치가 된다. 이것은 다양한 코일 스프링의 형상에 따른 측정 중심점에 측정 카메라(115)를 위치하기 위한 기준위치를 설정하는 것이다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정장치를 사용하여 코일 스프링 권수를 측정하는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정 검사 실행 흐름도이고, 도 4는 코일 스프링 끝단 각도 검출 화상의 예시도이며, 도 5는 필터링된 코일 스프링의 끝단 각도 검출 화상 예시도이고, 도 6은 코일 스프링의 끝단 각도에 의한 권수 계산 흐름도이며, 도 7은 표시장치에 의해 표시되는 코일 스프링 측정권수 측정 예시도이다.
이하, 설명의 편의를 위하여 코일 스프링(2)의 일측 끝단부 측을 'A측'이라 하고, 타측 끝단부 측을 'B측'이라 하며, 코일 스프링(2)의 권수는 360°를 1권으로 표현한다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정장치(2) 를 사용하여 코일 스프링(2)의 권수를 측정하기 위해서는, 먼저 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정장치(1)가 작동을 시작하게 되면, 검사 컨트롤러(14)에 의해 모터 원점 신호가 발생되어 모터 컨트롤러(15)로 전송됨으로써 상기 모터 컨트롤러(15)에 의해 이송 모터(117)가 작동되어 스크루 기어(112)를 회전시킴으로써 설치판(114)을 하강시켜 조명(116)과 측정 카메라(115)를 스크루 기어(112)의 최하단부로 이송시켜 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B)의 높이 기준을 초기화한다.
상기와 같이 코일링 끝단 각도 측정 유니트(11A)(11B)의 높이 기준을 초기화 한 다음에는, 검사 컨트롤러(14)에 코일 스프링(2)의 코일경, 재료경, 중심위치, 기준 코일 스프링 권수, 기준 마킹권수, 공차 등과 같은 코일 스프링의 형상 데이터와, 코일 스프링(2)의 형상과 크기에 따른 조명(116)의 밝기와 조명 ON/OFF 시간 등과 같은 조명 기준 데이터를 입력한다. 참고로 상기 기준 마킹권수는 코일 스프링의 오조립 방지를 위하여 코일 스프링에 새겨지는 식별 마킹의 위치를 나타내기 위하여 코일 스프링의 설계 시 차량의 제원을 고려하여 결정되는 값이다.
상기와 같이 코일 스프링의 형상 데이터와 조명 기준 데이터를 검사 컨트롤러(14)에 입력한 다음에는, 상기 코일 스프링의 형상 데이터, 즉 코일경, 재료경 및 중심위치에 따라 상기 검사 컨트롤러(14)에 의해 측정 위치 세팅 신호가 모터 컨트롤러(15)로 전송되어 상기 모터 컨트롤러(15)에 의해 이송모터(117)가 작동되어 코일 스프링(2)의 측면부 중앙에 측정 카메라(115)가 위치하도록 설치판(114)을 상승시킨다.
상기와 같이 코일 스프링(2)의 측면부 중앙에 위치하도록 측정 카메라(115)가 상승된 다음에는, 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)를 작동시킴과 동시에, 코일 스프링(2)의 마킹이 상부 중앙에 위치하도록 코일 스프링(2)을 V블록(100)에 탑재시킨다.
상기와 같이 V블록(100)에 탑재된 코일 스프링(2)이 스프링 검사용 이송 컨베이어(10)에 의해 이송되어 측정 카메라(115) 앞에 위치하게 되면, 먼저 A측의 조명(116)이 ON된 후 A측 측정 카메라(115)에 의해 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 코일 스프링(2)의 A측 화상이 획득되어 화상 인터페이스(18)를 통해 검사 컨트롤러(14)로 이송되며, 그 다음에는 A측 조명(116)이 OFF됨과 동시에 B측 조명(116)이 ON된 후, B측 측정 카메라(115)에 의해 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은 코일 스프링(2)의 B측 화상이 획득되어 화상 인터페이스(18)를 통해 검사 컨트롤러(14)로 이송된 다음, B측 조명(116)이 OFF된다.
상기와 같이 코일 스프링(2)의 A, B측 화상을 획득한 다음에는, 상기 검사 컨트롤러(14)에 의해 획득된 코일 스프링(2)의 A, B측 화상을 도 5의 (a), (b)에 도시된 바와 같이 필터링 처리를 한다.
여기서, 화상 필터링은 흑백의 밝기는 1화소(Pixel)의 크기를 8bit로 표현하면 0 ~ 255의 범위로 표현할 수 있고, 0값은 가장 어두운 색이 되며, 255값은 가장 밝은 색이 됨으로써 필터링 기준 밝기보다 큰 값의 화소를 전부 255(백색), 필터링 기준 밝기보다 작은 값의 화소를 전부 0(흑색)으로 바꾸어 표현할 수 있도록 한 것으로서 도 4의 화상이 도 5에 도시된 바와 같이 흑백의 대조적인 색으로 변환되어 뚜렷이 구분되도록 한다.
상기와 같이 코일 스프링(2)의 A, B측 화상을 필터링 처리한 다음에는, 코일 스프링의 형상 데이터 중 코일경, 재료경 및 중심위치를 기준으로 검사 컨트롤러(14)에 의해 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 코일 스프링(2)의 A, B측 화상의 검색 위치(I)를 설정하고, 기준 코일 스프링 권수와 기준 마킹권수를 이용하여 상기 검색 위치(I) 내에서 코일 스프링(2)의 A, B측 화상의 기준 검색 범위(E1)(E2)를 산출한다.
즉, 코일 스프링(2)의 형상 데이터 중 기준 마킹권수를 'M'이라하고, 기준 코일 스프링 권수를 S1이라고 하며, 코일 스프링(2)의 권수 측정의 기준이 A측일 경우에는, 코일 스프링(2)의 A측 화상의 기준 검색 범위 E1과, 코일 스프링(2)의 B측 화상의 기준 검색 범위 E2는 아래 수학식 1, 2에 의해 산출된다.
E1 = (M의 소수점 아래 두 자리 수×360°)±45° ----- 수학식 1
E2 = {(S1 - M)의 소수점 아래 두 자리 수×360°}±45° ----- 수학식 2
또한, 다른 모든 조건은 동일하고 코일 스프링(2)의 권수 측정의 기준이 B측일 경우에는 코일 스프링(2)의 A측 화상의 기준 검색 범위 E1과, 코일 스프링(2)의 B측 화상의 기준 검색 범위 E2는 아래 수학식 3, 4에 의해 산출된다.
E1 = {(S1 - M)의 소수점 아래 두 자리 수×360°}±45° ----- 수학식 3
E2 = (M의 소수점 아래 두 자리 수×360°)±45° ----- 수학식 4
상기와 같이 코일 스프링(2)의 A, B측 화상의 기준 검색 범위(E1)(E2)를 산출한 다음, 코일 스프링(2)의 형상 데이터 중 기준 마킹 권수와 기준 코일 스프링 권수를 이용하여 검사 컨트롤러(14)에 의해 코일 스프링(2)의 A, B측 화상의 검출 시작각도를 산출하게 된다.
즉, 코일 스프링(2)의 형상 데이터 중 기준 마킹권수를 'M'이라하고, 기준 코일 스프링(2) 권수를 S1이라고 하며, 코일 스프링(2)의 권수 측정의 기준이 A측일 경우에는, 코일 스프링(2)의 A측 화상의 검출 시작각도 D1과 코일 스프링(2)의 B측 화상의 검출 시작각도 D2는 아래 수학식 5, 6에 의해 산출된다.
D1 = (M의 소수점 아래 두 자리 수×360°) - 45° ----- 수학식 5
D2 = {(S1 - M)의 소수점 아래 두 자리 수× 360°} - 45° ----- 수학식 6
또한, 다른 모든 조건은 동일하고 코일 스프링(2)의 권수 측정의 기준이 B측일 경우에는 코일 스프링(2)의 A측 화상의 검출 시작각도 D1과 코일 스프링(2)의 B 화상측의 검출 시작각도 D2는 아래 수학식 7, 8에 의해 산출된다.
D1 = {(S1 - M)의 소수점 아래 두 자리 수× 360°} - 45° ----- 수학식 7
D2 = (M의 소수점 아래 두 자리 수×360°) - 45° ----- 수학식 8
상기와 같이 코일 스프링(2) A, B측 화상의 검출 시작각도를 산출한 다음에는, 검사 컨트롤러(14)에 의해 검출 시작각도(D1)(D2)에서부터 시계방향 또는 반시계 방향으로 필터링 처리된 코일 스프링(2)의 A, B측 화상을 검색하여 화상상의 코일 스프링(2)의 A, B측 각도를 검출한 후, 화상상의 코일 스프링(2)의 A측과 B측의 각도와 코일 스프링(2) A측과 B측의 기준 각도와의 차이를 산출한다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 코일 스프링(2)이 시계방향으로 권취된 우권 코일 스프링일(2) 경우에는 검사 컨트롤러(14)에 의해 각도 검출 구간(E1)(E2) 내의 검출 시작각도(D1)(D2)에서부터 반시계 방향으로 필터링 처리된 코일 스프링(2)의 A측과 B측의 화상을 검색하여 백색이 끊기는 부분을 검출하여 화상상의 코일 스 프링(2)의 A측과 B측의 각도를 산출하게 되며, 도면에는 도시되지 않았지만 코일 스프링(2)이 반시계 방향으로 권취된 좌권 코일 스프링(2)일 경우에는 검사 컨트롤러(14)에 의해 각도 검출 구간 내의 검출 시작각도에서부터 시계 방향으로 필터링 처리된 코일 스프링(2)의 A측과 B측의 화상을 검색하여 백색이 끊기는 부분을 검출하여 화상상의 코일 스프링(2)의 A측과 B측의 각도를 산출한 후, 화상상의 코일 스프링(2)의 A측과 B측의 각도와 코일 스프링(2) A측과 B측의 기준 각도와의 차이를 산출한다.
상기와 같이 화상상의 코일 스프링(2)의 A측과 B측의 각도와 코일 스프링(2) A측과 B측의 기준 각도와의 차이를 산출한 다음에는, 상기 화상상의 코일 스프링(2)의 A측과 B측의 각도와 코일 스프링(2) A측과 B측의 기준 각도와의 차이 값과 기준 코일 스프링 권수를 이용하여 검사 컨트롤러(14)에 의해 코일 스프링(2)의 측정권수를 산출한다.
즉, S1은 기준 코일 스프링(2) 권수이고, X는 화상상의 코일 스프링(2)의 A측의 각도와 코일 스프링(2)의 A측의 기준 각도와의 차이 값이고, Y는 화상상의 코일 스프링(2)의 B측의 각도와 코일 스프링(2)의 B측의 기준 각도와의 차이 값이라고 하면, 코일 스프링(2)의 측정권수 S는, 코일 스프링(2)의 권수 측정 기준과, X값과 Y값의 조건에 따라 도 6에 도시된 코일 스프링(2)의 끝단 각도에 의한 권수 계산 흐름도에 의하여 아래 수학식 9, 10, 11 중 선택된 어느 하나에 의해 산출된다.
S = S1 + {(Y - X)/360°} ----- 수학식 9
S = S1 + {(X - Y)/360°} ----- 수학식 10
S = S1 + {(X + Y)/360°} ----- 수학식 11
도 6에 도시된 바와 같이 코일 스프링(2)의 권수 측정 기준이 코일 스프링(2)의 A측이고, X≥0, Y≥0, Y≥X일 경우에는 수학식 9에 의해 코일 스프링(2)의 측정권수 S가 산출되며, 코일 스프링(2)의 권수 측정 기준이 코일 스프링(2)의 A측이고, X<0, Y<0, Y≥X일 경우에는 수학식 10에 의해 코일 스프링(2)의 측정권수 S가 산출되고, 코일 스프링(2)의 권수 측정 기준이 코일 스프링(2)의 B측이고, Y<0, X<0일 경우에는 수학식 11에 의해 코일 스프링(2)의 측정권수 S가 산출된다.
상기에서는 수학식 9, 10, 11에 의해 코일 스프링(2)의 측정 권수 S가 산출되는 조건에 대하여 각각 하나씩의 예만 들어 설명하였지만, 상기 코일 스프링(2)의 측정 권수 S는 코일 스프링(2)의 측정기준과, X와 Y값의 조건 별로 도 6에 도시된 코일 스프링(2)의 끝단 각도에 의한 권수 계산 흐름도에 의하여 수학식 9, 10, 11 중 선택된 어느 하나에 의해 산출된다.
상기와 같이 코일 스프링(2)의 측정권수(S)가 검사 컨트롤러(14)에 의해 산출된 다음에는, 검사 컨트롤러(14)에 의해 상기 코일 스프링(2)의 측정권수(S)와 기준 코일 스프링(2) 권수의 차이 값이 산출되어, 도 7에 도시된 바와 같이 표시장치(17)로 전달되어 표시됨과 동시에, 코일 스프링(2)의 측정권수(S)와 기준 코일 스프링(2) 권수의 차이 값이 검사 컨트롤러(14)에 의해 오차 범위와 비교되어 오차 범위 내에 있으면 양호 판정을 하게 되며, 오차 범위 내에 있지 않으면 불량 판정을 하게 되며, 불량 판정이 되면 상기 검사 컨트롤러(14)에 의해 불량 판정신호가 발생되어 DIO 인터페이스(19)를 통해 불량배출 실린더(13)로 전달되어 상기 불량 배출 실린더(13)에 불량 판정된 코일 스프링(2)이 밀려 스프링 배출용 이송 컨베이어(12) 외부로 배출된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정장치의 연결도.
도 3은 본 발명에 따른 코일 스프링 권수 측정 검사 실행 흐름도.
도 4는 코일 스프링 끝단 각도 검출 화상의 예시도.
도 5는 필터링된 코일 스프링의 끝단 각도 검출 화상 예시도.
도 6은 코일 스프링의 끝단 각도에 의한 권수 계산 흐름도.
도 7은 표시장치에 의해 표시되는 코일 스프링 측정권수 측정 예시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 코일 스프링 권수 측정 장치 (10) : 스프링 검사용 이송 컨베이어
(11A)(11B) : 코일링 끝단 각도 측정 유니트
(12) : 스프링 배출용 이송 컨베이어
(13) : 불량 배출실린더 (14) : 검사 컨트롤러
(15) : 모터 컨트롤러 (16) : 조명 컨트롤러
(17) : 표시 장치 (18) : 화상 인터페이스
(19) : DIO 인터페이스
Claims (7)
- 외부면에 코일 스프링이 탑재되는 다수개의 V블록이 일정간격으로 설치되는 스프링 검사용 이송 컨베이어;상기 스프링 검사용 이송 컨베이어 양측에 서로 마주 보도록 설치되는 한 쌍의 코일링 끝단 각도 측정 유니트;상기 스프링 검사용 이송 컨베이어의 전방부에 위치하도록 설치되는 스프링 배출용 이송 컨베이어;상기 스프링 배출용 이송 컨베이어 타측에 위치하도록 설치되는 불량 배출 실린더;상기 코일링 끝단 각도 측정 유니트 및 불량 배출 실린더와 연결되는 검사 컨트롤러;상기 검사 컨트롤러 및 코일링 끝단 각도 측정 유니트와 연결되는 모터 컨트롤러;상기 검사 컨트롤러 및 코일링 끝단 각도 측정 유니트와 연결되는 조명 컨트롤러; 및상기 검사 컨트롤러와 연결되는 표시장치;로 구성된 것을 특징으로 하는 코일 스프링 권수 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 코일링 끝단 각도 측정 유니트는,상기 스프링 검사용 이송 컨베이어의 양측에 설치된 커버의 내측면 상, 하단부에 설치된 지지브래킷에 상, 하단부가 회전 가능하도록 연결되는 스크루 기어;상기 스크루 기어 양측에 위치하도록 상기 지지브래킷에 상, 하단부가 고정되는 한 쌍의 폴 가이드;상기 스크루 기어와 후방부 중앙부가 나사 체결되며, 후방부 양측 끝단부는 상기 폴 가이드에 슬라이딩 체결되는 설치판;상기 설치판의 중앙부에 설치되며, 화상 인터페이스를 통해 검사 컨트롤러와 연결되는 측정 카메라;상기 측정 카메라의 주변에 원상으로 배열되도록 상기 설치판에 일정간격 이격되어 설치되며, 조명 컨트롤러와 연결되는 다수개의 조명;상기 스크루 기어의 상단부와 연결되며, 모터 컨트롤러와 연결되는 이송 모터;상기 이송 모터와 연결되며, 상기 모터 컨트롤러와 연결되는 엔코더; 및상기 커버의 내측면 일측에 설치되며, 상기 모터 컨트롤러와 연결되는 위치 기준 감지 센서;로 구성된 코일 스프링 권수 측정장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 조명으로는, LED 램프가 사용되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 권수 측정장치.
- 검사 컨트롤러에 의해 모터 원점 신호가 모터 컨트롤러로 전송되어 상기 모터 컨트롤러에 의해 이송 모터가 작동되어 설치판을 하강시켜 조명과 측정카메라를 스크루 기어의 최하단부로 이송시키는 단계;검사 컨트롤러에 코일 스프링의 형상 데이터와 조명 기준 데이터를 입력하는 단계;입력된 코일 스프링의 형상 데이터에 따라 상기 검사 컨트롤러에 의해 측정 위치 세팅 신호가 모터 컨트롤러로 전송되어 상기 모터 컨트롤러에 의해 이송 모터가 작동되어 코일 스프링의 측면부 중앙에 측정 카메라가 위치하도록 설치판을 상승시키는 단계;검사 컨트롤러에 의해 코일 스프링의 양측에 위치한 각각의 코일링 끝단 각도 측정 유니트의 조명과 카메라를 순차적으로 작동시켜 코일 스프링의 양측면의 화상을 획득하여 화상 인터페이스를 통해 검사 컨트롤러로 전송하는 단계;코일 스프링의 형상 데이터로서 입력된 코일경, 재료경 및 중심위치를 기준으로 검사 컨트롤러에 의해 코일 스프링의 양측면 화상의 검색 위치를 설정하고, 코일 스프링의 형상 데이터로서 입력된 기준 코일 스프링 권수와 기준 마킹권수를 이용하여 상기 검색 위치 내에서 코일 스프링의 양측면 화상의 기준 검색 범위를 산출하는 단계;상기 코일 스프링의 양측면의 화상을 검사 컨트롤러에 의해 필터링 처리한 후, 기준 마킹 권수와 기준 코일 스프링 권수를 이용하여 코일 스프링의 양측 화상의 검출 시작각도를 산출하는 단계;검사 컨트롤러에 의해 검출 시작각도에서부터 시계방향 또는 반시계 방향으로 필터링 처리된 코일 스프링의 양측면의 화상을 검색하여 화상상의 코일 스프링의 양측 끝단부의 각도를 검출한 후, 화상상의 코일 스프링의 양측 끝단부 각도와 코일 스프링 양측 끝단부의 기준 각도와의 차이를 산출하는 단계; 및화상상의 코일 스프링의 양측 끝단부 각도와 코일 스프링 양측 끝단부의 기준 각도와의 차이 값과 기준 스프링 권수를 이용하여 검사 컨트롤러에 의해 코일 스프링의 측정권수를 산출하는 단계;를 포함하여 구성된 코일 스프링 권수 측정 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 코일 스프링의 양측면 화상의 기준 검색 범위는,E1 = (M의 소수점 아래 두 자리 수×360°)±45°, E2 = {(S1 - M)의 소수점 아래 두 자리 수× 360°}±45° 또는,E1 = {(S1 - M)의 소수점 아래 두 자리 수×360°}±45°, E2 = (M의 소수점 아래 두 자리 수×360°)±45°식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 권수 측정방법.단, M은 코일 스프링의 형상 데이터 중 기준 마킹권수이고, S1은 기준 코일 스프링 권수이다.
- 제 4 항에 있어서,상기 코일 스프링의 양측 화상의 검출 시작각도는,D1 = (M의 소수점 아래 두 자리 수×360°) - 45°, D2 = {(S1 - M)의 소수점 아래 두 자리 수×360°} - 45° 또는,D1 = {(S1 - M)의 소수점 아래 두 자리 수×360°} - 45°, D2 = (M의 소수점 아래 두 자리 수×360°) - 45°식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 권수 측정방법.단, M은 코일 스프링의 형상 데이터 중 기준 마킹권수이고, S1은 기준 스프링 권수이다.
- 제 4 항에 있어서,상기 코일 스프링의 측정권수는,S = S1 + {(Y - X)/360°},S = S1 + {(X - Y)/360°},S = S1 + {(X + Y)/360°} 중선택된 어느 하나의 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 권수 측정방법.단, S1은 기준 스프링 권수이고, X는 코일 스프링의 일측 끝단부의 각도와 코일 스프링의 일측 끝단부의 기준 각도와의 차이 값이고, Y는 코일 스프링의 타측 끝단부의 각도와 코일 스프링의 타측 끝단부의 기준 각도와의 차이 값이다.
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