KR101061504B1 - 타이어 반제품 양부 검사장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 반제품 양부 검사장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어 반제품 표면에 레이저 라인을 조사하고, 레이저 라인이 조사되는 영역을 촬영하여 타이어 반제품 표면의 1차고무밴드와 2차고무밴드의 센터링의 적부와 스네이킹의 유무, 그리고 2차고무밴드의 단부 조인트부의 오버랩 또는 오픈갭의 유무와 그 정도를 검출하여 타이어반제품의 양부를 검사하는 검사장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 타이어 반제품 양부 검사방법은, 타이어 반제품의 폭 방향으로 라인을 조사하는 라인 레이저 조사(照射)단계와; 상기 타이어 반제품의 길이방향(즉, 원주방향) 연장선 상에 배치되고, 상기 라인 레이저의 조사각(라인 레이저의 조사면과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선의 각도를 의미함)과 다른 촬영각(타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 촬영라인의 각도를 의미함)에서 상기 타이어 반제품 표면의 라인 레이저 조사영역을 촬영장치로 촬영하여 영상을 획득하는 단계와; 획득된 영상으로부터 상기 타이어 반제품 표면의 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포 구간(S1,S2)과, 상기 2차고무밴드 표면에 조사되는 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W) 및 레이저 라인의 변형량(H)을 읽어내는 영상 분석단계; 상기 영상 분석단계에서 얻어진 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W) 및 레이저 라인의 변형량(H)으로부터 불연속 구간에 해당하는 상기 2차고무밴드 조인트부의 폭(w)과 높이(h)를 연산하는 연산단계와; 상기 영상 분석단계에서 읽은 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포 구간(S1,S2)과, 상기 연산단계에서 연산된 조인트부의 폭(w)과 높이(h)를 각각 기준값과 비교함으로써 타이어 반제품의 양부를 판단하는 비교판정 단계와; 상기 비교판정단계에서의 결과를 디스플레이하는 단계;를 포함하여 이루어진다. 특히, 검사된 조인트부의 폭(w)은 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W)와 같으며, 조인트부의 높이(h)는 레이저 라인의 변형량(H)÷tan(β)의 계산식에 의해 산출된다.
타이어, 반제품, 조인트부, 검사, 광학검사, 비전검사, 센터링, 스네이킹, 오버랩, 오픈갭
Description
본 발명은 타이어 반제품 양부 검사장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어 반제품 표면에 레이저 라인을 조사하고, 레이저 라인이 조사되는 영역을 촬영하여 타이어 반제품 표면의 1차고무밴드와 2차고무밴드의 센터링의 적부와 스네이킹의 유무, 그리고 2차고무밴드의 단부 조인트부의 오버랩 또는 오픈갭의 유무와 그 정도를 검출하여 타이어반제품의 양부를 검사하는 검사장치 및 그 방법에 관한 것이다.
타이어 반제품이란 타이어 성형을 위해 만들어진 최초의 단순 고무 복합체로서, 도1에 도시된 바와 같이 원형의 드럼에 1차고무밴드와 2차고무밴드가 적층되어 접착된 제품을 말한다.
타이어 반제품은 양부 검사를 거쳐, 부적격 판정을 받은 반제품은 폐기되고, 적격 판정을 받은 반제품은 드럼이 제거된 후에 성형 가공 과정을 통해 완제품의 타이어로 된다.
타이어는 자동차의 안전 주행에 매우 중요한 역할을 담당하는 제품으로서, 좌우 균형이 정밀하게 맞아야 한다. 그래서 타이어 반제품의 1차고무밴드와 2차고무밴드는 정확한 치수와 균일한 두께를 가져야 함은 기본이고, 2차고무밴드가 1차 고무밴드 표면 정위치에 접착되어야 하고, 양단부가 서로 접촉되는 2차고무밴드의 조인트부는 정밀하게 맞닿아야 한다.
즉, 도1에서 보는 바와 같이 타이어 반제품의 1차고무밴드와 2차고무밴드의 중심선이 일치되어 2차고무밴드가 어느 한쪽으로 치우치지 않고 1차고무밴드의 중앙에 배치되어야 하고,(즉, 센터링이 맞아야 하고)
1차고무밴드와 2차고무밴드의 폭이 처음부터 끝까지 일정하여야 하고,(즉, 스네이킹(snaking)이 없어야 하고)
양단이 서로 맞닿는 2차고무밴드의 조인트부에서 일단이 타단을 넘는 '오버랩(overlap)'이나, 일단과 타단이 서로 맞닿지 않은 '오픈갭(open gap)'이 없어야 한다.
위와 같이 센터링이 맞지 않거나, 스네이킹, 오버랩 또는 오픈갭이 있는 반제품으로 제조된 타이어는 안전주행에 민감한 영향을 주므로, 반제품의 성형 가공 전에 그 양부를 검사하여 폐기할 것은 폐기하고 양질의 반제품만을 사용하여야 한다.
종래에는 이러한 타이어 반제품의 양부를 검사함에 있어 자동화된 장치나 방 법이 특별히 없어, 검사자가 일일이 육안으로 검사하거나 자 등을 이용하여 치수를 재는 것이 일반적인 검사 방법이었다.
따라서 반제품 검사에 상당한 시간과 인력이 소요되었고, 검사자는 기계가 아니므로 양부 판정을 오판하는 일이 많이 발생하였다.
그래서 타이어 반제품의 양부 검사를 신속하면서도 정확하게 자동으로 검사할 수 있는 장치와 그 방법에 관한 필요성이 지속적으로 제기되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 안출된 것으로서, 간단한 구조이면서도 타이어 반제품의 적합/부적합 여부를 신속, 정확하게 자동으로 검사할 수 있는 신뢰도 높은 검사장치 및 검사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 타이어 반제품의 전 구간에 걸쳐서 불량요인과 불량 발생 위치를 작업관리자에게 정확하게 알림으로써 품질관리의 효율성을 제고할 수 있는 타이어 반제품 양부 검사장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 타이어 반제품 양부 검사방법은,
타이어 반제품의 폭 방향으로 라인을 조사하는 라인 레이저 조사(照射)단계와;
상기 타이어 반제품의 길이방향(즉, 원주방향) 연장선 상에 배치되고, 상기 라인 레이저의 조사각(라인 레이저의 조사면과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선의 각도를 의미함)과 다른 촬영각(타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 촬영라인의 각도를 의미함)에서 상기 타이어 반제품 표면의 라인 레이저 조사영역을 촬영장치로 촬영하여 영상을 획득하는 단계와;
획득된 영상으로부터 상기 타이어 반제품 표면의 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포 구간(S1,S2)과, 상기 2차고무밴드 표면에 조사되는 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W) 및 레이저 라인의 변형량(H)을 읽어내는 영상 분석단계;
상기 영상 분석단계에서 얻어진 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W) 및 레이저 라인의 변형량(H)으로부터 불연속 구간에 해당하는 상기 2차고무밴드 조인트부의 폭(w)과 높이(h)를 연산하는 연산단계와;
상기 영상 분석단계에서 읽은 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포 구간(S1,S2)과, 상기 연산단계에서 연산된 조인트부의 폭(w)과 높이(h)를 각각 기준값과 비교함으로써 타이어 반제품의 양부를 판단하는 비교판정 단계와;
상기 비교판정단계에서의 결과를 디스플레이하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 비교판정 단계에서,
1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포 구간(S1,S2)으로부터는 타이어 반제품의 센터링(Centering)과, 스네이킹(Snaking)의 양부를 검사하고,
2차고무밴드 조인트부의 폭(w)과 높이(h)로부터는 오버랩(Over lap) 또는 오픈갭(Open gap)의 유무와, 오버랩(Over lap) 또는 오픈갭(Open gap)의 정도에 따른 양부를 검사하는 것을 특징으로 하고,
상기 라인 레이저 조사면과 상기 촬영장치의 촬영라인은 예각(β)을 이루 며;
상기 연산단계에 있어서,
조인트부의 폭(w)은 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W)와 같은 값으로 연산처리되며,
조인트부의 높이(h)는 타이어 반제품의 원주방향 연장선을 기준으로 하여 상기 레이저 조사장치의 조사각(照射角)(α) 보다 상기 촬영장치의 촬영각이 더 큰 경우에는 아래의 수학식2에 의해 산출되고, 상기 촬영장치의 촬영각 보다 상기 레이저 조사장치의 조사각(照射角)(α)이 더 큰 경우에는 아래의 수학식4에 의해 산출되는 것을 특징으로 하고,
본 발명의 타이어 반제품 양부 검사방법을 위한 검사장치는
타이어 반제품을 회전시키는 회전장치;
상기 타이어 반제품의 폭 방향으로 라인 레이저를 조사하는 레이저 조사장치;
상기 타이어 반제품의 길이방향(즉, 원주방향) 연장선 상에 배치되고, 상기 라인 레이저의 조사각(라인 레이저의 조사면과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선의 각도를 의미함)과 다른 촬영각(타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 촬영라인의 각도를 의미함)에서 상기 타이어 반제품 표면의 라인 레이저 조사영역을 촬영하고, 그 촬영된 영상을 처리하는 촬영장치;
상기 촬영장치에 의해 획득된 영상신호를 분석하고 처리하는 비전 제어부와, 상기 비전 제어부로부터 공급되는 영상신호를 분석하여 타이어 반제품의 양부를 판단하고 디스플레이 제어신호를 발생하는 비교판정부를 포함하여 구성되는 제어부;
상기 제어부로부터 입력되는 디스플레이 제어신호를 공급받아 타이어 반제품의 양부상태를 표시하는 디스플레이부;를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 레이저 조사장치는 타이어 반제품의 원주방향 연장선과 조사면이 일정각도를 이루게 라인 레이저를 타이어 반제품 표면 폭 방향으로 조사하도록 고정·배치되며,
상기 촬영장치는 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 촬영라인이 일치되게 타이어 반제품 표면의 레이저 라인 영역을 촬영하도록 고정·배치되어,
상기 레이저 조사장치의 조사면과 상기 촬영장치의 촬영라인이 교차하여 형성되는 각(角)이 예각(β)을 형성하는 것을 특징으로 하고,
상기 레이저 조사장치는 타이어 반제품의 원주방향 연장선과 조사면이 일치되게 라인 레이저를 타이어 반제품 표면 폭 방향으로 조사하도록 고정·배치되며,
상기 촬영장치는 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 촬영라인이 일정각도를 이루게 타이어 반제품 표면의 레이저 라인 영역을 촬영하도록 고정·배치되어,
상기 레이저 조사장치의 조사면과 상기 촬영장치의 촬영라인이 교차하여 형성되는 각(角)이 예각(β)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의해 타이어 반제품의 센터링, 스네이킹, 오버랩 및 오픈갭의 유무와 그 정도를 한 번에 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구조이면서도 타이어 반제품의 적합/부적합 여부를 자동으로 신속, 정확하게 검사할 수 있어, 검사 신뢰도를 높일 수 있다.
나아가, 본 발명은 불량 발생 위치와 요인을 작업관리자에게 실시간으로 정확하게 알릴 뿐만 아니라, 이에 대한 영상을 관리자가 재생(replay)하여 확인할 수 있으므로, 타이어 반제품의 불량 발생률을 줄일 수 있다.
이하에서는 도면에 도시한 본 발명의 바람직한 실시 예를 기초로 하여, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 검사원리를 설명하기 위한 개념도이다. 검사 대상물(100)의 표면에 레이저 조사장치(20)로서 라인 레이저를 비스듬하게 조사하게 되면, 검사 대상물(100) 표면이 편평한 경우에는 레이저의 라인이 직선을 그대로 유지하게 되지만, 검사대상물의 표면에 굴곡(오목 또는 볼록)이 있는 경우에는 도 3 에 도시되어 있는 바와 같이, 레이저의 라인이 직선이 되지 않고 불연속 부분이 나타나게 되며, 오목부의 깊이 또는 돌출부의 높이에 따라 불연속 라인은 기준선에서 멀리 형성된다. 검사 대상물의 상부에 구비된 촬영장치(10)를 통해 이러한 레이저 라인의 상태를 영상으로 획득하여 이를 분석함으로써 검사 대상물의 표면에 형성된 오목부 또는 돌출부의 형상을 파악할 수 있다.
본 발명은 이러한 원리를 이용하여 타이어 반제품의 양부를 검사 및 판별하는 방법 및 그 장치를 안출한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 타이어 반제품 양부 검사장치의 개략적 구성도로서, 회전장치(미도시)에 의해 회전되는 타이어 반제품(T)의 표면을 촬영하는 촬영장치(10)와, 타이어 반제품(T)의 폭 방향으로 레이저 라인을 조사하는 라인 레이저 조사장치(20)가 구비된다.
이 때, 상기 촬영장치(10)와 레이저 조사장치(20)는 서로가 촬영을 방해하거나 조사를 방해하여 음영지역이 발생되지 않도록 배치되어야 하고,
촬영장치의 촬영라인(8)과 레이저 조사장치의 조사면(9)이 일치되는 경우 레이저 라인의 불연속 구간이 생기지 않기 때문에 촬영라인과 조사면을 일치시키지 않아야 본 발명에 의한 목적을 달성할 수 있다. 상기 두 장치의 촬영라인과 조사면이 이루는 각도는 대략 30°~ 60°정도의 범위가 가장 무난하다.
그리고 레이저 조사장치(20)는 라인 형태로 레이저를 조사하기 때문에 타이 어 반제품의 어느 한 폭 방향에서 위치를 변경하면서 레이저를 조사하더라도 타이어 표면의 레이저 라인은 동일 위치에 형성되어 조인트부(3)의 폭(w)과 높이(h) 연산을 위한 레이저 조사면(9)의 위치(각도)는 동일하게 형성된다. 다만, 반제품(T) 표면의 굴곡(즉, 조인트부)에 의해 레이저가 차단되어 라인이 형성되지 않는 부분이 있을 수 있을 뿐이다.
그러나 촬영장치(10)는 타이어 반제품 표면의 일정 면적을 촬영하는 것이기에 그 위치 변화에 따라 반제품(T) 표면의 굴곡(즉, 조인트부)에 의해 촬영되지 않는 지역이 있을 뿐만 아니라 조인트부(3)의 폭(w)과 높이(h) 연산을 위한 촬영라인이 변하게 된다.
따라서 조인트부(3)의 폭(w)과 높이(h) 연산을 단순화하고 조인트부(3)의 굴곡에 의해 레이저가 조사되지 않거나 촬영되지 않는 음영지역이 발생하지 않도록 촬영장치(10)와 레이저 조사장치(20)는 타이어 반제품(T)의 원주방향 연장선 상에 배치되는 것이 바람직하다.
특히, 촬영장치(10)의 경우는 2차고무밴드(2) 양측으로 노출된 1차고무밴드(1)의 길이가 동일한지, 즉, 센터링이 맞는지 간이, 신속, 정확하게 판정을 하기 위해서 타이어 반제품(T)의 원주방향 연장선 상에 배치될 필요가 더욱 크다.
도 3에 도시된 바와 같이, 촬영장치(10)와 레이저 조사장치(20)는 타이어 반제품(T)에서 일정거리 이격되어 있는 스테이지(S)에 장착된다.
상기 스테이지(S)는 수직레일(6)과 수평레일(7)로 구성되고, 상기 수평레 일(7)은 반제품의 회전방향을 따라 배치되고 상기 수직레일(6)을 따라 승하강이 가능하고 장착되어 촬영장치와 조사장치의 촬영영역과 조사영역의 범위 조절이 가능하고, 촬영장치(10)와 레이저 조사장치(20)는 서로의 촬영과 조사를 방해하지 않도록 일정 거리 이격되어 상기 수평레일(7)에 장착되고, 수평레일을 따라 이동가능하다.
스테이지의 수평레일(7)에 장착된 레이저 조사장치(20)는 회전하는 타이어 반제품(T) 표면을 회전방향에 직각되는 방향으로 라인 레이저를 조사하고, 촬영장치(10)는 라인 레이저가 조사되는 영역의 반제품(T) 표면을 촬영한다.
촬영된 영상은 제어부(30)에서 분석되어, 1차고무밴드(1) 및 2차고무밴드(2)의 분포구간(S1,S2)과, 2차고무밴드(2) 조인트부(3)의 폭(w)과 높이(h)를 연산하여 그 결과를 화면으로 디스플레이하게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 제어부와 연결된 각 구성요소의 상호 결합관계를 도식화하여 나타낸 도면으로서, 상기 제어부(30)는 비전 제어부(301)와, 비교판정부(302)를 포함하여 이루어지는데, 상기 비전 제어부(301)는 상기 촬영장치에 의해 획득된 영상신호를 분석하고 처리하며, 상기 비교판정부(302)는 상기 타이어 반제품 양부 검사에 관련된 전반적인 제어동작을 수행하며 상기 비전 제어부로부터 공급되는 영상신호를 분석하여 타이어 반제품의 양부를 판단하고 디스플레이 제어신호를 발생한다.
도5는 오버랩이 발생된 타이어 반제품(T)의 일례와, 반제품 표면에 라인 레이저를 조사하는 조사장치(20)와, 레이저 조사영역을 촬영하는 촬영장치(10)를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 촬영장치(10)에 의해 촬영된 영상으로부터 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포구간(S1,S2)과, 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W)와 레이저 라인의 변형량(H)을 읽어내게 된다.
1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포구간(S1,S2)과, 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W)는 레이저 라인을 이용해 계산할 수도 있지만, 레이저 라인이 없어도 영상 자체의 명암 차 등에 의해 생기는 경계선으로부터 그 길이를 계산할 수도 있다.
제어부(30)는 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포구간(S1,S2)을 영상 자체에서, 또는 레이저 라인의 불연속을 이용하여 취득하고, 취득한 분포구간(S1,S2)가 타이어 반제품(T) 전 구간에 일정하게 유지되고 있는지를 판단하여 그 양부를 판정하게 된다.
즉, 제어부(30)의 비교판정부(302)는 기 설정된 기준값(적정 허용값)과 비교 허용 오차 범위 내에서 2차고무밴드의 분포구간(S2)이 중심선에서 양측으로 대칭된 길이로 전 구간에 일정하게 유지되고 있는지와, 양측의 1차고무밴드 분포구간(S1)의 길이가 동일하고 일정하게 전 구간에 유지되고 있는지를 판단하여 타이어 반제품의 센터링과 스네이킹의 양부를 판정한다.
레이저 라인은 조사대상물의 표면이 편평할 경우에는 촬영영상에 직선으로 나타나지만, 2차고무밴드(2)의 조인트부(3)에 비춰진 레이저 라인은, 레이저의 조사방향(즉, 조사면)과 어긋난 각도에서 바라보면 조인트부의 윤곽선으로 촬영 영상에 나타나게 된다.
여기서, 2차고무밴드(2) 표면에 비춰진 레이저의 직선 라인을 '기준선'이라고 정의하기로 하며, 조인트부(3)의 윤곽선이 형성된 부분에서는 이 기준선이 끊어진 것으로 보이므로 이 구간을 '불연속 구간'이라 정의하기로 한다. 또한, 조인트부(3)의 윤곽선과 상기 기준선 사이의 간격을 '레이저 라인의 변형량(H)'이라고 부르기로 한다.
참고로, 2차고무밴드(2) 표면에 비춰진 레이저 라인(기준선)은 1차고무밴드(1)와 표면에 비춰진 레이저 라인과, 드럼(4) 표면에 비춰진 레이저 라인과 직선을 이루지 않고 끊어진 것으로 보여 위의 정의대로라면 이 또한 '불연속 구간'이라 할 것이나, 1차고무밴드(1)와 드럼의 불연속 구간(4)(즉, 1차고무밴드의 분포구간(S1))은 그 길이와 위치가 문제되고 그 높이는 문제되지 않고, 레이저 라인이 없이도 영상 자체에서 그 구간의 길이와 위치를 추출해 낼 수 있으므로 위의 '불연속 구간' 정의에서 제외한다.
본 발명에서 특히 중요한 사항으로, 촬영장치(10)와 레이저 조사장치(20)를 설치할 때, 상기 촬영장치의 촬영라인(8)과 상기 레이저 조사장치(20)의 조사면(9)을 어긋나게 되도록 설치해서 레이저 라인의 불연속 구간이 형성되도록 해야 한다. 그리고 상기 두 장치는 전술한 바와 같이 타이어 반제품(T)의 원주방향 연장선 상에 설치되며, 조사면(9)과 촬영라인(8)이 서로 예각(β)을 형성하도록 한다.
가장 간단한 구성으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 반제품(T)의 원주방향 연장선 상에 설치되어 촬영라인(8)과 원주방향 연장선이 일치되게 촬영하도록 촬영장치(10)를 셋팅하고, 상기 촬영장치(10)의 촬영라인(8)과 조사면(9)이 소정의 예각(β)을 이루어(즉, 조사면이 원주방향 연장선과 일정각도를 이루어) 라인 레이저를 조사하도록 레이저 조사장치(20)를 고정·배치하는 방법이다.
이와 같이 설치된 구성의 경우에는 상기 촬영장치(10)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 조인트부(3)의 높이(h)를 계산하는 방법은 다음 수학식1과 같다.
참고로, 조인트부(3)는 반제품(T)의 회전방향에 대해 약 71~75도의 각도를 이루며 사선으로 형성되며, 조인트부의 기울어진 사선의 각도에 따라 불연속 구간의 변형량 H의 미세하게 달라질 수 있지만, 그 오차는 무시 가능한 정도이다.
여기서, h는 조인트부(3)의 높이로서, 조인트부에 오버랩이 발생하였을 경우에는 h는 0 보다 크고, 오픈랩이 발생하였을 경우에는 0 보다 작다.(도면과 같이 반제품 후방에서 레이저를 조사하고 촬영하는 것을 기준으로 함.)
그러나 만약 촬영장치가 구조적인 문제 등의 원인으로 인해, 상기 촬영장치(10)가 수직 하방을 향하도록 설치하기 곤란한 경우라면, 도 5A에 도시된 바와 같이, 상기 촬영장치(10)를 원주방향 연장선을 기준으로 소정의 경사각(또는 '촬영각'이라고 함)(α)을 갖도록 비스듬히 설치하는 것도 가능한데, 아래쪽 전방을 향하여 비스듬한 방향으로 촬영되도록 상기 촬영장치(10)를 세팅하고, 상기 촬영장치(10)의 촬영방향보다 더 비스듬한 방향으로(즉, 촬영 방향각보다 더 큰 조사각(照射角)이 되도록) 라인 레이저를 조사하도록 하여, 상기 촬영장치(10)의 촬영라인과 라인 레이저의 조사면이 교차하여 형성되는 각(角)이 예각(β)을 이루도록 레이저 조사장치(20)를 고정·배치하는 방법이다.
이와 같이 설치된 구성의 경우에는 상기 촬영장치(10)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 조인트부의 높이(h)를 계산하는 방법은 다음 수학식2와 같다.
상기 수학식2에서, 상기 촬영장치(20)의 촬영각(α)이 영(0, Zero)이라면, 이것은 곧 촬영장치의 촬영라인(8)이 원주방향 연장선과 일치되도록 셋팅한 경우에 해당되며, cos(α+β) = cos(α)임을 감안한다면, 상기 수학식2는 상기 수학식1을 포함하는 것임을 알 수 있다.
또 다른 설치방법으로는, 레이저의 조사면(9)이 원주방향 연장선을 포함하도록 라인 레이저가 반제품(4) 표면을 조사되도록 레이저 조사장치(20)를 셋팅하고, 상기 레이저 조사장치(10)의 조사면(9)과 촬영라인(8)이 소정의 예각(β)을 이루도록 촬영장치(10)를 고정·배치하는 방법이 있다.
이와 같이 설치된 구성의 경우에는 상기 촬영장치(10)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 조인트부 높이(h)를 계산하는 방법은 다음 수학식3과 같다.
그러나 만약 촬영장치가 구조적인 문제 등의 원인으로 인해, 상기 레이저 조사장치(20)가 조사면이 원주방향 연장선을 포함하도록 설치하기 곤란한 경우가 있을 수 있다. 이 때에는, 도 5B에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 조사장치(20)를 원주방향 연장선을 기준으로 소정의 경사각(또는 '조사각(照射角)'이라 함)(α)을 갖도록 비스듬히 설치하는 것도 가능한데, 조사각이 일정각도를 이루도록 상기 레이저 조사장치(10)를 세팅하고, 상기 레이저 조사장치(10)의 조사면(9)보다 더 비스듬한 방향에서 촬영라인(8)이 형성되게 영상을 촬영하도록(즉, 상기 조사각(照射角)보다 촬영각이 더 커지도록) 상기 촬영장치(10)를 세팅하여, 라인 레이저의 조사면(9)과 상기 촬영장치(10)의 촬영라인(8)이 교차하여 형성되는 각(角)이 예각(β)을 이루도록 하는 방법이다.
이와 같이 설치된 구성의 경우에는 상기 촬영장치(10)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 조인트부의 높이(h)를 계산하는 방법은 다음 수학식4와 같다.
상기 수학식4에서, 상기 레이저 조사장치(20)의 조사각(照射角)(α)이 영(0, Zero)이라면, 이것은 곧 레이저 조사장치를 조사면(9)이 원주방향 연장선을 포함하도록 셋팅한 경우에 해당되며, cos(α) = 1 임을 감안한다면, 상기 수학식4는 상기 수학식3을 포함하는 것임을 알 수 있다.
상기와 같은 과정에 의해 산출된 조인트부의 높이 값(h)과 조인트부의 폭 값(w)은, 제어부(30)의 비교판정부(302)에 의해 기 설정된 기준값(적정 허용값)과 비교되며, 비교 결과에 따라 조인트부의 양부를 판단하게 되며, 그 결과값은 디스플레이부(40)로 전송되어 화면에 "적합" 또는 "부적합"으로 표시된다.
본 발명에 의한 검사장치는 타이어 반제품의 양부 판정을 위한 일련의 공정이 개시되어 종료될 때까지 시작 위치점에서 종료 위치점까지 그 좌표값과 함께 Database에 기록·저장되도록 함으로써 생산제품의 품질관리를 효율적으로 구축할 수 있다. 특히, 각 좌표에 대한 영상정보와 함께 해당 좌표에서의 조인트부 높이 값(h)과 폭 값(w), 판정결과("적합" 또는 "부적합") 등 종합적인 정보를 체계적으로 관리할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 의한 검사방법을 다시 한번 요약하면,
타이어 반제품의 원주방향 연장선 상에서 조사면(9)과 촬영라인(8)이 소정 각도(β)를 이루도록 타이어 반제품의 폭 방향으로 레이저 라인이 조사하고, 레이저 라인이 조사되는 타이어 반제품 표면 조사영역을 촬영하여,
촬영 영상으로부터 취득한 라인의 불연속 구간 길이(W), 레이저 라인의 변형량(H)으로부터 조인트부의 오픈갭 또는 오버랩의 유부와 그 정도에 따른 적합, 부적합을 판정하고,
촬영 영상으로부터 취득한 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포구간(S1,S2)으로부터 1차고무밴드와 2차고무밴드의 센터링이 맞는지와 스네이킹이 없는지를 추출하여 허용범위 내에서 그 적합, 부적합을 판정한다.
본 발명은 완제품 타이어를 생산하기 위해 타이어 반제품을 성형 가공하기 전에 반제품에 오버랩, 오픈갭, 스네이킹이 있는지와 센터링이 맞는지를 자동으로 신속 정확하게 판정하여 검사 신뢰도를 높이고, 품질관리의 효율성을 제고할 수 있어, 자동차 산업기술분야에서 매우 유용한 발명이다.
도 1은 타이어 반제품의 불량 원인을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 카메라와 라인레이저를 이용한 본 발명의 원리를 설명하는 개념도.
도 3은 본 발명에 의한 타이어 반제품 양부 검사장치의 개략적 구성도.
도 4는 본 발명의 제어부와 각 구성요소의 상호 결합관계를 도식화하여 나타낸 도면.
도 5A,B는 타이어 반제품의 양부를 검사하는 방법을 설명하는 개념도
Claims (6)
- 타이어 반제품의 폭 방향으로 라인을 조사하는 라인 레이저 조사(照射)단계와;상기 타이어 반제품의 길이방향(즉, 원주방향) 연장선 상에 배치되고, 상기 라인 레이저의 조사각(라인 레이저의 조사면과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선의 각도를 의미함)과 다른 촬영각(타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 촬영라인의 각도를 의미함)에서 상기 타이어 반제품 표면의 라인 레이저 조사영역을 촬영장치로 촬영하여 영상을 획득하는 단계와;획득된 영상으로부터 상기 타이어 반제품 표면의 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포 구간(S1,S2)과, 상기 2차고무밴드 표면에 조사되는 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W) 및 레이저 라인의 변형량(H)을 읽어내는 영상 분석단계;상기 영상 분석단계에서 얻어진 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W) 및 레이저 라인의 변형량(H)으로부터 불연속 구간에 해당하는 상기 2차고무밴드 조인트부의 폭(w)과 높이(h)를 연산하는 연산단계와;상기 영상 분석단계에서 읽은 1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포 구간(S1,S2)과, 상기 연산단계에서 연산된 조인트부의 폭(w)과 높이(h)를 각각 기준값과 비교함으로써 타이어 반제품의 양부를 판단하는 비교판정 단계와;상기 비교판정단계에서의 결과를 디스플레이하는 단계;를 포함하여 이루어지 는 타이어 반제품의 양부 검사방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 비교판정 단계에서,1차고무밴드와 2차고무밴드의 분포 구간(S1,S2)으로부터는 타이어 반제품의 센터링(Centering)과, 스네이킹(Snaking)의 양부를 검사하고,2차고무밴드 조인트부의 폭(w)과 높이(h)로부터는 오버랩(Over lap) 또는 오픈갭(Open gap)의 유무와, 오버랩(Over lap) 또는 오픈갭(Open gap)의 정도에 따른 양부를 검사하는 것을 특징으로 하는 타이어 반제품의 양부 검사방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 라인 레이저 조사면과 상기 촬영장치의 촬영라인은 예각(β)을 이루며;상기 연산단계에 있어서,조인트부의 폭(w)은 레이저 라인의 불연속 구간 길이(W)와 같은 값으로 연산처리되며,조인트부의 높이(h)는 타이어 반제품의 원주방향 연장선을 기준으로 하여 상기 레이저 조사장치의 조사각(照射角)(α) 보다 상기 촬영장치의 촬영각이 더 큰 경우에는 아래의 수학식2에 의해 산출되고, 상기 촬영장치의 촬영각 보다 상기 레이저 조사장치의 조사각(照射角)(α)이 더 큰 경우에는 아래의 수학식4에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 타이어 반제품의 양부 검사방법.수학식 2h = H*cos(α+β)/sin(β)수학식 4h = H/cos(α)sin(β)여기서, β는 라인 레이저의 조사면과 상기 촬영장치의 촬영라인이 교차하여 형성되는 각도(角度)임.
- 타이어 반제품을 회전시키는 회전장치;상기 타이어 반제품의 폭 방향으로 라인 레이저를 조사하는 레이저 조사장치;상기 타이어 반제품의 길이방향(즉, 원주방향) 연장선 상에 배치되고, 상기 라인 레이저의 조사각(라인 레이저의 조사면과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선의 각도를 의미함)과 다른 촬영각(타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 촬영라인의 각도를 의미함)에서 상기 타이어 반제품 표면의 라인 레이저 조사영역을 촬영하고, 그 촬영된 영상을 처리하는 촬영장치;상기 촬영장치에 의해 획득된 영상신호를 분석하고 처리하는 비전 제어부와, 상기 비전 제어부로부터 공급되는 영상신호를 분석하여 타이어 반제품의 양부를 판 단하고 디스플레이 제어신호를 발생하는 비교판정부를 포함하여 구성되는 제어부;상기 제어부로부터 입력되는 디스플레이 제어신호를 공급받아 타이어 반제품의 양부상태를 표시하는 디스플레이부;를 포함하여 이루어진 타이어 반제품 양부 검사장치.
- 제4항에 있어서,상기 레이저 조사장치는 타이어 반제품의 원주방향 연장선과 조사면이 일정각도를 이루게 라인 레이저를 타이어 반제품 표면 폭 방향으로 조사하도록 고정·배치되며,상기 촬영장치는 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 촬영라인이 일치되게 타이어 반제품 표면의 레이저 라인 영역을 촬영하도록 고정·배치되어,상기 레이저 조사장치의 조사면과 상기 촬영장치의 촬영라인이 교차하여 형성되는 각(角)이 예각(β)을 형성하는 것을 특징으로 하는 타이어 반제품 양부 검사장치.
- 제4항에 있어서,상기 레이저 조사장치는 타이어 반제품의 원주방향 연장선과 조사면이 일치 되게 라인 레이저를 타이어 반제품 표면 폭 방향으로 조사하도록 고정·배치되며,상기 촬영장치는 타이어 반제품 표면의 레이저 라인을 지나는 원주방향 연장선과 촬영라인이 일정각도를 이루게 타이어 반제품 표면의 레이저 라인 영역을 촬영하도록 고정·배치되어,상기 레이저 조사장치의 조사면과 상기 촬영장치의 촬영라인이 교차하여 형성되는 각(角)이 예각(β)을 형성하는 것을 특징으로 하는 타이어 반제품 양부 검사장치.
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