KR101125575B1

KR101125575B1 - 자동차 부품 검사용 센서조립체 및 이를 이용한 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR101125575B1
Application number: KR1020110024734A
Authority: KR
Inventors: 박일용; 이학선
Original assignee: 박일용
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2012-03-22

Abstract

본 발명은 자동차 부품 검사용 센서조립체 및 이를 이용한 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 특정 부품만을 고정시키기 위한 것이 아니라 다양한 부품을 모두 고정할 수 있도록 범용으로 사용가능하며, 레이저센서를 이용하여 검사허용오차 범위를 대폭 줄이는 동시에 실시간 검사하는 레이저센서를 이용하여 데이터를 수집할 수 있도록 하는 모니터링 시스템을 포함하는 것에 관한 것이다.

Description

자동차 부품 검사용 센서조립체 및 이를 이용한 모니터링 시스템{A Sensor Assembly for Measuring for inspecting automobile components and the Monitoring System of Using That}

자동차는 각 부위별로 부품을 제작한 다음, 이들을 서로 결합하여 생산되는데, 각 부품들을 서로 결합하기 이전에 그 부품들이 정확한 치수와 형상으로 제작되었는지 여부를 확인하기 위해 검사를 수행해야 한다. 이러한 검사는 단위 부품에 대해서만 행해지는 것은 아니며, 몇 개의 부품이 결합된 어셈블리에 대해서도 수행된다. 즉, 자동차는 20,000 가지 이상의 부품이 조립되어 만들어지는 것이므로, 단위 부품 또는 단위 어셈블리들의 형상과 치수가 허용 오차를 약간만 벗어나더라도, 모든 부품들이 결합된 상태에서는 엄청나게 큰 오차를 발생시켜 불량이 발생하거나, 심한 경우에는 조립 자체가 불가능하여 자동차를 제대로 완성시킬 수 없게 된다.

이에 기존에는 각 부품, 예컨대 각종 패널, 트림, 프레밍 등의 형상과 치수를 개별적으로 측정하기 위한 특정 검사구들이 사용되었었다. 예컨대, 일정한 부분의 갭이 4mm로 형성되어야 한다면, 폭이 3mm, 4mm, 5mm로 형서된 측정기구가 구비되어, 측정기구들을 갭에 각각 삽입시켜 갭의 크기가 정확히 형성되었는지를 확인하였다.

이렇게 종래에는 자동차 부품들을 각 부품에 맞게 특별하게 제작된 검사구에 고정시킨 후, 홀이 정확한 크기와 위치에 뚫려 있는지, 갭이 정확한 치수로 형성되었는지, 형상이 정확하게 형성되었는지 등을 각종 측정기구를 통해 수작업으로 판단하였다.

그러나, 근래에는 외국 자동차 회사들을 필두로 3차원 측정기와 각종 센서들을 사용하여 각 부품 또는 각 어셈블리들이 정확하게 제조되었는지를 확인하는 전자시스템이 도입되어 상기한 바와 같은 검사구를 대체하고 있다.

이러한 전자측정시스템이 도입된 이후로 종래와 같은 검사구에서 검사 기능들은 제외한 채 부품을 정확하게 고정해 줄 수 있는 동시에 전자장비를 고정하는 조립체가 필요하게 되었으며, 이러한 조립체는 자동차의 특정 부품별로 별도로 제작되었는 바, 다른 부품에는 사용할 수 없었다. 즉, 제품고정 및 전자장비 조립체로서의 호환성과 범용성이 완전히 결여되어 있었다. 이에 한 번 사용한 고정 및 조립체는 다시 재활용하기 곤란하며 폐기 처분되었으므로 경제적이지 않았다.

이에 본 발명은 상기와 같이, 종래에 사용되는 측정기구를 통한 수작업 또는 전자장비 조립체의 호환 등에 따른 자동차 검사부품 계측/모니터링 시스템에 모두 일정한 한계를 가지고 있어서, 자동차 부품의 모니터링이나 안전성 판단에 어려움이 있었다.

따라서, 설치가 용이하고, 설치비용이 저렴하고, 측정의 정확성이 높고, 그리고 유지관리가 용이한 자동차 검사부품의 측정/모니터링 시스템이 요구된다.

이러한 모니터링 시스템은 구조가 간단하고, 설치가 용이하여 신설 자동차 부품은 물론 기존의 구조물에 간단히 부착할 수 있어야 하며, 또한 이러한 모니터링 시스템은 무선 송수신 기능을 구비하여, 측정데이터를 유선으로 송수신하는데 따르는 문제인, 선로로 유입되는 노이즈, 선로의 훼손, 선로 설치의 어려움 등의 문제점을 해결하여야 하는 것으로, 본 발명은 상기와 같은 요구를 만족하는 자동차 검사부품을 측정하는 센서조립체의 확립과 그에 따른 자동차 검사부품의 측정/모니터링 시스템을 구축하는데 그 목적이 있다.

본 발명인 자동차 부품 검사용 센서조립체 및 이를 이용한 모니터링 시스템은 지지구조물의 상면에 검사부품의 각 부위 검사측정포인트를 지정하여 고정되는 수개의 고정홀더와, 상기 고정홀더의 상면에 설치되는 센서와, 상기 센서들과 연계되어 센서들에 의해 측정된 수치를 모니터에 송수신하는 송수신기와, 상기 송수신기를 통해 전송되는 측정된 수치를 기초로 검사부품의 수치를 연산하여 검사부품상태를 계산하고, 판단하는 데이터처리장치 등으로 구성된다.

한편, 상기 송수신기 대신에 디지털/아날로그 변환보드를 사용하여 제공될 수 있으며, 상기 송수신기는 유/무선을 선택하여 사용할 수 있다.

한편, 상기 데이터처리장치에 의해 측정된 결과정보를 무선 네트워크를 통해 휴대기기인 스마트폰 등으로 전송되어 실시간 검사결과를 모니터링 할 수 있는 시스템을 제공한다.

한편, 상기 자동차 부품 검사용 센서조립체는 자동차 부품의 형상에 따른 치수를 감지하는 부위로서, 지지구조물의 상면에 설치되는 검사부품의 각 부위 검사측정포인트를 지정하여 고정되는 수개의 고정홀더와, 상기 고정홀더의 상면에 탈부착이 가능하도록 설치되며, 상기 고정홀더 상부 양측면에 돌출된 돌출봉에 결착되도록 회동걸이부가 일측에 형성된 센서고정몸체와, 상기 센서고정몸체 타측에 탈부착이 가능하도록 설치되는 센서로 구성되는 센서조립체를 구성한다.

한편, 상기 센서는 레이저 센서, LVDT(Linear Variable Differential Transformer), 카메라, 디지털 인디게이터 중 하나 이상을 택일하여 설치되는 것을 제공한다.

본 발명인 자동차 부품 검사용 센서조립체 및 이를 이용한 모니터링 시스템은 구조가 간단하고, 설치가 용이하여 신설 자동차 부품 검사용 센서조립체는 물론 기존의 자동차 부품 검사용 구조물에 간단히 부착하여 모니터링할 수 있다.

본 발명인 자동차 부품 검사의 모니터링 시스템은 그 센서로 검사기준을 채택하여, 센서의 설치가 용이하고, 설치비용이 저렴하고, 측정의 정확성이 높고, 그리고 유지관리가 용이하다.

본 발명인 자동차 부품 검사용 센서조립체의 모니터링 시스템은 무선송수신기를 구비하여, 측정데이터를 무선으로 데이터처리장치로 보낼 수 있게 하며, 자동으로 자동차 부품을 이동하여 유/무선 통신방식을 통해 센서에 의한 기록된 수치를 종합적으로 연산을 거쳐 결과를 계측하고, 이에 따른 검사결과의 통계를 집계하여 자동차 부품의 완벽한 검사를 결과 또는 예측할 수 있는 모니터링 시스템을 구축하였다.

본 발명인 자동차 부품의 검사 모니터링 시스템은 자동차 부품의 불량이상증상을 사전에 인지하고, 적절한 대처방안을 제시하여, 자동차 부품의 내구성 증진 및 불량제로를 도출시킬 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 부품 검사용 센서조립체의 구조도.
도 2는 본 발명에 따른 자동차 부품 검사용 센서조립체를 이용한 모니터링 시스템 블록도(1).
도 3은 본 발명에 따른 자동차 부품 검사용 센서조립체를 이용한 모니터링 시스템의 네트워크 블록도(1).
도 4는 본 발명에 따른 자동차 부품 검사용 센서조립체를 이용한 모니터링 시스템의 데이터처리장치 실행 차트도(1).
도 5는 본 발명에 따른 자동차 부품 검사용 센서조립체를 이용한 모니터링 시스템의 데이터처리장치 실행 차트도(2).
도 6은 본 발명에 따른 자동차 부품 검사용 센서조립체를 이용한 모니터링 시스템의 데이터처리장치 실행 차트도(3).

상기한 목적을 달성하기 위해 하기와 같은 상세한 설명 및 도면을 통해 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에서 나타낸 바와 같이 자동차 부품 검사용 센서조립체는 자동차 부품의 형상에 따른 치수를 감지하는 부위로서, 지지구조물(20)의 상면에 설치되는 검사부품(1)의 각 부위 검사측정포인트를 지정하여 상기 검사측정포인트와 직교되는 지지구조물(20)의 상면에 고정되는 수개의 고정홀더(30)와, 상기 고정홀더(30)의 상면에 탈부착이 가능하도록 설치되며, 상기 고정홀더 상부 양측면에 돌출된 돌출봉(31)에 결착되도록 회동걸이부(41)가 일측에 형성된 센서고정몸체(40)와, 상기 센서고정몸체(40) 타측에 탈부착이 가능하도록 설치되는 센서(50)로 구성되는 센서조립체(10)를 구성한다.

상기 지지구조물(20) 상면에 감사하기 위한 자동차의 검사부품(1)을 안착시킨 후, 물론, 상기 검사부품(1)을 고정하기 위해 지지구조물(20) 상부에 지그부재(35)가 형성됨은 자명할 것이며, 상기 검사부품(1)에서 지정된 검사포인트를 검사하기 위해 지지구조물(20) 상면에 수개의 고정홀더(30)를 설치하고, 상기 고정홀더(30)에 탈부착이 가능하도록 센서(50)가 부착된 센서고정몸체(40)를 설치하게 되고, 상기 고정홀더(30)와 센서고정몸체(40)가 탈부착이 가능하도록 고정홀더 상부의 양측면에 돌출봉(31)이 각각 형성되고, 상기 돌출봉(31)에 결착되도록 센서고정몸체(40) 일측에 회동걸이부(41)가 형성되어 제공된다.

이렇게 상기 지지구조물(20)의 검사부품(1)에 따른 지정된 검사측정포인트에 설치된 고정홀더(30)-센서고정몸체(40)-센서(50)로 구성됨으로서, 검사부품(1)의 검사포인트에 센서(50)를 통해 조립 또는 형상의 치수를 측정하게 된다.

또한, 상기 센서(50)에 의한 검사부품(1)의 검사측정포인트에 대한 폭 또는 높이는 센서의 원리를 통해 통상 알려진 다양한 실시예를 통해 측정 가능함은 자명한 사실이다.

한편, 상기 센서(50)는 레이저 센서, LVDT(Linear Variable Differential Transformer), 카메라, 디지털 인디게이터 중 하나 이상을 택일하여 설치되어 제공될 수 있으며, 상기 레이저 센서는 일방향을 측정하는 것 외에 변위센서기능을 가진 레이저 센서로서, X-Y축의 스캔기능를 가져 레이저를 발광하는 발광부와 상기 레이저를 발광하여 하나의 측정 일면에 반사되어 수광되는 수광부를 가지는 레이저 변위센서로 검사부품의 홀 또는 유선형부위를 측정하기 위해 사용되는 것으로 상기 레이저 변위센서의 입사광과 반사광을 통해 광경로의 측정수치를 연산하여 치수를 측정하게 된다.

이렇게 센서(50)에 의해 측정된 수치는 다음과 같은 모니터링 시스템에 의해 결과를 분석하게 된다.

도 2에서 나타낸 바와 같이 상기 센서(50)들과 연계되어 센서(50)들에 의해 측정된 수치를 모니터에 송수신하는 송수신기(60)와, 상기 송수신기(60)를 통해 전송되는 측정된 수치를 기초로 검사부품(1)의 수치를 연산하여 검사부품상태를 계산하고, 판단하여 화면에 축력되는 모니터를 포함하는 는 데이터처리장치(70) 등으로 구성된다.

상기 각 센서(50)에서 측정된 데이터는 송수신기(60)를 통해 유선으로 직접, 또는 무선송수신장치를 통하여 무선으로 데이터처리장치(70)로 보내진다.

상기 송수신기(60)는 L2 스위치 허브 모듈, SNMP 모듈, 보안 인증 모듈, PoE 모듈 및 QoS 모듈이 포함된다.

상기 L2 스위치 허브 모듈은 레이어2 스위치 허브 기능을 수행하는 모듈로서, OSI(Open Systems Interconnection) 참조 모델의 레이어 2 범주에서 패킷의 경로를 제어하게 된다.

즉 단순한 연결만을 제공하는 수동형 허브와는 달리 어드레스 정보(MAC 어드레스, IP 어드레스)를 통해 패킷을 전송하게 된다.

여기에서, L2 스위치 허브 모듈에 일반적으로 포함되는 리피터, MII 콘트롤러, 스위칭 엔진 및 시리얼 콘트롤러 등의 구성 및 그 기능에 대해서는 구체적으로 서술하지 않으며, 설계에 따라서 선택적으로 포함될 수 있음은 물론이다.

상기 SNMP 모듈은 SNMP 서버와 통신하기 위한 것으로서, SNMP 에이전트가 설치되어 서버의 SNMP 매니저와 MIB(Message Information Base) 통신을 수행하게 된다.

보안 인증 모듈은 송수신기 통신의 인증과 암호키 관리 기능을 수행하게 되며, 관련 표준인 IEEE 802.1x를 지원하게 된다.

PoE(Power over Ethernet) 모듈은 단자함에서 유무선 데이터와 함께 전송되는 DC 전력을 사용하기 위한 것으로서, 관련 표준인 IEEE 802.3af/at를 지원하며, 이러한 PoE 모듈의 구축으로 인해 유무선 스위치에 전원 공급을 하기 위한 별도의 케이블은 필요가 없게 되다.

QoS(Quality of Service) 모듈은 IP 네트워크에서의 트랙픽 혼잡을 제어하여 안정적인 서비스를 구현하기 위한 것으로, 관련 표준인 IEEE 802.1P를 지원하며, 중요 데이터나 트래픽에 대해 적정 대역폭을 할당하고 우선적인 처리를 보장하게 된다.

한편, 상기 송수신기(60) 대신에 디지털/아날로그 변환보드(A/D변환보드)를 사용하여 제공될 수 있으며, 이는 센서(50)에 따라 측정되는 측정값이 아날로그 값을 전송하게 되면, 이러한 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 전송하여 주는 A/D변환보드를 설치하여 데이터처리장치(70)로 전송하게 된다.

한편, 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 송수신기(60)와 연계하는 감시카메라(65)를 더 설치하여 검사부품(1)의 장착 및 측정구동을 모니터링하여, 데이터처리장치(70)의 모니터를 통해 화면에 출력하도록 제공된다.

그리고, 상기 데이터처리장치(70)로는 통상의 개인용 컴퓨터(이하 PC라 칭함.)를 사용하면 되는데, 수집된 데이터를 취합하고, 이를 근거로 검사부품(1)의 검사측정포인트의 데이터를 계산하고, 계산 결과를 모니터 등에 표시하고, 계산에 필요한 입력데이터를 입력하는 등의 기능을 수행한다. 그리고 미리 입력된 표준 데이터와 비교하여 당해 검사부품의 오차범위를 판단하고, 오차범위를 벗어난 검사제품(1)에 대해서는 수정 또는 재발주 등의 표시를 경고하고, 적절한 대처 방안을 지시하게 할 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이 이러한 상기 센서(50)를 통해 측정된 상기 검사부품(1)의 검사측정포인트에 대한 데이터를 송수신기(60)를 통해 전송되어 데이터처리장치(70)로 수집되어 측정데이터를 계산하게 된다.

상기 센서(50)에 의해 측정된 검사측정포인트 모든 부위에 센서(50)를 오프시키며, 상기 센서(50)로부터 전송된 측정결과에 따른 검사측정포인트의 폭 또는 높이를 표준값과 비교하여 오차범위 초과 또는 정상 판단을 수행하여 모니터를 통해 표시하여 알릴 수 있다.

여기서, 검사부품(1)의 오차범위 초과 등 불량이 나타나면, 상기 검사부품(1)을 외부의 백업 작업라인으로 이동시켜 불량 부위의 재수정 또는 폐기가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

이러한, 상기 데이터처리장치(70)에서 작업자가 센서(50)의 작동 및 데이터 정보를 수집하는 과정을 다음과 같은 단계별 진행하게 된다.

도 4에서 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 데이터처리장치(70)에서 해당 검사부품(1)을 측정하기 위한 프로그램을 실행하는 단계와, 상기 프로그램에서 해당 검사부품의 정보파일을 로드하는 단계와, 상기 정보파일에서 해당 검사부품 그림을 로드하는 단계와, 상기 로드된 해당 검사부품(1) 그림에서 검사측정포인트와 로드하는 단계와, 상기 로드된 검사측정포인트에서 센서(50)를 셋팅하는 단계와, 상기 셋팅된 센서(50)를 작동시키는 단계와, 상기 센서(50)의 작동에 따른 데이터를 모니터에 출력하는 단계와, 상기 출력된 데이터 정보를 저장하는 단계로 구성하게 된다.

한편, 상기 데이터처리장치(70)에 의해 측정된 결과정보를 유/무선 네트워크(90)를 통해 휴대기기(95)인 스마트폰으로 전송되어 실시간 검사결과를 모니터링 할 수 있는 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 데이터처리장치(70)와 유/무선 네트워크(90)(예를 들어, LAN(local area network), 전력 통신망(power line communication) 등)를 통해 연결되어, 검사부품(1)의 각 검사측정포인트에 센서(50)를 통해 계산된 결과의 측정 정보를 관리하는 서버(80)와, 관리자가 유/무선 네트워크(90)를 통해 접속하여 계상된 결과를 확인하는 휴대기기(95)(예를 들어, 개인용 컴퓨터, 스마트폰, PDA 등)와, 관리자가 휴대 가능하며, 서버(80)에 접근하여 해당 검사부품(1)의 측정 정보를 기반으로 일반 및 관리 모드를 설정하고, 측정된 검사부품(1)의 검사 정보 또는 영상 정보를 네트워크(90)(예를 들어, 이동 통신망)를 통해 수신하는 휴대기기(95)를 더 포함한다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

검사부품 : 1, 센서조립체 : 10, 지지구조물 : 20, 고정홀더 : 30, 돌출봉 : 31, 지그부재 : 35, 센서고정몸체 : 40, 회동걸이부 : 41. 센서 : 50, 송수신기 : 60, 감시카메라 : 65, 데이터처리장치 : 70, 서버 : 80, 유/무선 네트워크 : 90, 휴대기기 : 95

Claims

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지지구조물(20)의 상면에 설치되는 검사부품(1)의 각 부위 검사측정포인트를 지정하여 상기 검사측정포인트와 직교되는 지지구조물(20)의 상면에 고정되는 수개의 고정홀더(30)가 형성되고, 상기 고정홀더(30)의 상면에 탈부착이 가능하도록 설치되며, 상기 고정홀더 상부 양측면에 돌출된 돌출봉(31)에 결착되도록 회동걸이부(41)가 일측에 센서고정몸체(40)가 형성되고, 상기 센서고정몸체(40) 타측에 탈부착이 가능하도록 설치되는 센서(50)가 상기 검사부품(1)의 홀 또는 유선형부위를 측정하기 위해 사용되는 레이저변위센서로 구성되는 센서조립체와,
상기 센서(50)들과 연계되어 센서(50)들에 의해 측정된 수치를 모니터에 송수신하되, L2 스위치 허브 모듈, SNMP 모듈, 보안 인증 모듈, PoE 모듈 및 QoS 모듈 중 택일하여 설치되는 송수신기(60)와,
상기 송수신기(60)를 통해 유선으로 직접 또는 무선송수신장치를 통하여 무선으로 전송되며, 상기 센서(50)로부터 측정된 수치를 기초로 검사부품(1)의 수치를 연산하여 검사부품상태를 계산하고, 판단하여 화면에 출력되는 모니터를 포함하는 데이터처리장치(70)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품 검사용 센서조립체를 이용한 모니터링 시스템.
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제3항에 있어서, 상기 데이터처리장치(70)는,
해당 검사부품(1)을 측정하기 위한 프로그램을 실행하는 단계와, 상기 프로그램에서 해당 검사부품의 정보파일을 로드하는 단계와, 상기 정보파일에서 해당 검사부품 그림을 로드하는 단계와, 상기 로드된 해당 검사부품(1) 그림에서 검사측정포인트와 로드하는 단계와, 상기 로드된 검사측정포인트에서 센서(50)를 셋팅하는 단계와, 상기 셋팅된 센서(50)를 작동시키는 단계와, 상기 센서(50)의 작동에 따른 데이터를 모니터에 출력하는 단계와, 상기 출력된 데이터 정보를 저장하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품 검사용 센서조립체를 이용한 모니터링 시스템.
제3항에 있어서, 상기 데이터처리장치(70)에 의해 측정된 결과정보를 유/무선 네트워크(90)를 통해 휴대기기(95)로 전송되어 실시간 검사결과를 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 부품 검사용 센서조립체를 이용한 모니터링 시스템.
지지구조물(20)의 상면에 설치되는 검사부품(1)의 각 부위 검사측정포인트를 지정하여 상기 검사측정포인트와 직교되는 지지구조물(20)의 상면에 고정되는 수개의 고정홀더(30)와, 상기 고정홀더(30)의 상면에 탈부착이 가능하도록 설치되며, 상기 고정홀더 상부 양측면에 돌출된 돌출봉(31)에 결착되도록 회동걸이부(41)가 일측에 형성된 센서고정몸체(40)와, 상기 센서고정몸체(40) 타측에 탈부착이 가능하도록 설치되는 센서(50)로 구성되는 자동차 부품 검사용 센서조립체에 있어서,
상기 센서(50)는 변위센서기능을 가지며, X-Y축의 스캔기능를 가져 레이저를 발광하는 발광부와 상기 레이저를 발광하여 하나의 측정 일면에 반사되어 수광되는 수광부를 가져, 검사부품(1)의 홀 또는 유선형부위를 측정하기 위해 사용되는 레이저 변위센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품 검사용 센서조립체.