KR101248215B1 - 1차원 치수 측정장치, 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법 - Google Patents

1차원 치수 측정장치, 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법 Download PDF

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Abstract

비접촉식 1차원 치수 측정장치, 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법을 개시한다. 개시된 피가공품의 가공영역의 1차원 치수를 측정하는 1차원 치수 측정장치는, 상기 피가공품의 상기 가공영역을 향해 광을 조명하는 광원부와; 상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 복수의 이미지소자를 갖는 1차원 이미지센서와 상기 광원부 및 상기 1차원 이미지센서 사이에 배치되어 상기 가공영역의 반사광을 집광하여 상기 1차원 이미지센서에 결상시키는 결상광학계를 포함하며, 상기 광원부에 의해 조명된 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 촬영부와; 상기 촬영부에 의해 촬영된 가공영역 이미지의 복수 픽셀 중 상기 1차원 치수의 시작점과 끝점에 대응하는 제1픽셀 및 제2픽셀을 각각 선택하고, 상기 선택된 제1픽셀 및 상기 제2픽셀간의 픽셀개수를 상기 가공영역의 1차원 치수로 환산하는 측정제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

1차원 치수 측정장치, 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법{ONE DIMENSIONAL SIZE MEASURING APPARATUS AND MACHINE TOOL INCLUDING THE SAME AND ONE DIMENSIONAL SIZE MEASURING METHOD}
본 발명은 1차원 치수 측정장치, 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비접촉식 1차원 치수 측정장치, 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법에 관한 것이다.
연삭 또는 절삭장치와 같은 공작머신의 경우, 피가공물의 가공상태를 확인하기 위해서 가공부위의 치수를 실시간으로 측정할 필요가 있다. 기존에는 가공 중에 머신을 정지시킨 후, 해당 가공부위를 버니어 캘리퍼스로 측정하여 가공상태를 모니터링한다.
그러나, 이러한 방식은 공작머신을 정지시킨 후에 수행되므로 생산성이 떨어진다.
따라서, 실시간으로 피가공물의 가공상태, 정확하게는 가공부위의 치수를 정밀하게 모니터링(측정)할 수 있는 방법이 필요하다.
또한, 버니어 캘리퍼스와 같은 접촉측정방식이 아닌 비접촉식 방식의 모니터링(측정)장치의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은, 비접촉식 가공부위의 1차원 치수를 측정할 수 있는 1차원 치수 측정장치 및 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 제조원가를 낮출 수 있는 1차원 치수를 측정할 수 있는 1차원 치수 측정장치 및 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 생산성을 향상시킬 수 있는 1차원 치수를 측정할 수 있는 1차원 치수 측정장치 및 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 피가공품의 가공영역의 1차원 치수를 측정하는 1차원 치수 측정장치에 있어서, 상기 피가공품의 상기 가공영역을 향해 광을 조명하는 광원부와; 상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 복수의 이미지소자를 갖는 1차원 이미지센서와 상기 광원부 및 상기 1차원 이미지센서 사이에 배치되어 상기 가공영역의 반사광을 집광하여 상기 1차원 이미지센서에 결상시키는 결상광학계를 포함하며, 상기 광원부에 의해 조명된 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 촬영부와; 상기 촬영부에 의해 촬영된 가공영역 이미지의 복수 픽셀 중 상기 1차원 치수의 시작점과 끝점에 대응하는 제1픽셀 및 제2픽셀을 각각 선택하고, 상기 선택된 제1픽셀 및 상기 제2픽셀간의 픽셀개수를 상기 가공영역의 1차원 치수로 환산하는 측정제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차원 치수 측정장치에 의해서 달성될 수 있다.
여기서, 상기 촬영부를 지지하며, 상기 결상광학계의 광축 방향을 따라 이동 가능한 지지유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지유닛을 상기 광축방향을 따라 전후 이동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 측정제어부는, 상기 지지유닛이 상기 광축방향을 따라 이동하는 경우, 연속적으로 상기 가공영역을 촬영하도록 상기 촬영부를 제어하며, 상기 연속촬영된 가공영역 이미지 중 상기 결상광학계의 초점거리에 맞는 최적이미지를 추출할 수 있다.
그리고, 상기 측정제어부는, 상기 추출된 최적이미지로부터 상기 제1픽셀 및 상기 제2픽셀을 선택할 수 있다.
여기서, 상기 피가공품은 피스톤을 포함하며, 상기 가공영역은 상기 피스톤에 형성된 홈을 포함하며, 상기 1차원 치수는 상기 홈의 폭을 포함할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 공작머신에 있어서, 피가공품을 가공하는 가공부와; 상기 가공부에 의해 가공된 상기 피가공품의 가공영역의 1차원 치수를 측정하는, 상술한 따른 1차원 치수 측정장치와; 상기 1차원 치수 측정장치에 의해 측정된 1차원 치수가 소망하는 치수가 되도록 상기 가공부를 제어하는 머신제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작머신에 의해서도 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 피가공품의 가공영역의 1차원 치수를 측정방법에 있어서, 상기 피가공품의 상기 가공영역을 향해 광을 조명하는 단계; 상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 복수의 이미지소자를 갖는 1차원 이미지센서와 상기 가공영역의 반사광을 집광하여 상기 1차원 이미지센서에 결상시키는 결상광학계를 구비한 촬영부를 이용하여, 상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 단계; 상기 촬영부에 의해 촬영된 가공영역 이미지의 복수 픽셀 중 상기 1차원 치수의 시작점과 끝점에 대응하는 제1픽셀 및 제2픽셀을 각각 선택하고; 및 상기 선택된 제1픽셀 및 상기 제2픽셀간의 픽셀개수를 상기 가공영역의 1차원 치수로 환산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차원 치수 측정방법에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 가공영역 이미지 촬영단계는, 상기 결상광학계의 광축방향을 따라 상기 촬영부를 이동시키면서 연속적으로 상기 가공영역을 촬영하는 단계; 및 상기 연속 촬영된 가공영역 이미지 중 상기 결상광학계의 초점거리에 맞는 최적이미지를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1픽셀 및 제2픽셀을 선택하는 단계는, 상기 추출된 최적이미지의 복수의 픽셀 중 인접한 픽셀 간의 휘도 차이가 소정치 이상인 제1픽셀 및 제2픽셀을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 1차원 치수 측정장치 및 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 비접촉식으로 피가공품 가공부위의 1차원 치수를 측정할 수 있다.
둘째, 저렴한 1차원 이미지 센서를 사용하므로 제조원가를 낮출 수 있다.
셋째, 연삭 또는 절삭과정 중에 피가공품의 가공부위를 측정하기 위해 공작머신 정지 후 버니어캘리퍼스로 측정할 필요없이 실시간으로 모니터링 가능하므로 작업성 및 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
넷째, 촬영부를 이동시키면서 연속촬영 하여 초점에 맞는 최적 이미지를 자동추출 함으로써, 다양한 크기의 피가공품에 대해서 측정 가능하다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 공작머신의 개략 요부 사시도,
도 2 및 도 3은, 도 1의 1차원 치수 측정장치의 캘리브레이션 과정을 개략적으로 도시한 도면,
도 4는, 도 2 및 도 3의 캘리브레이션 과정에서 획득된 이미지의 픽셀별 휘도 그래프,
도 5는, 도 1의 1차원 치수 측정장치를 광축방향(X)으로 이동시키면서 도 1의 피가공품(P)의 가공영역을 연속촬영한 이미지,
도 6은, 도 5의 가공영역 이미지로부터 제1픽셀 및 제2픽셀을 선택하여 1차원 치수로 환산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 1차원 치수 측정장치 및 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공작머신(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 피가공품(P)을 가공하는 가공부(110)와; 상기 가공부(110)에 의해 가공된 상기 피가공품(P)의 가공영역의 1차원 치수를 측정하는 1차원 치수 측정장치(200)와; 상기 1차원 치수 측정장치(200)에 의해 측정된 1차원 치수가 소망하는 치수가 되도록 상기 가공부(110)를 제어하는 머신제어부(130)를 포함한다.
상기 가공부(110)는 연삭 또는 절삭 가능한 휠을 포함할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 피가공품(P)이 피스톤(P)인 경우, 상기 가공부(110)는 상기 피스톤(P)의 외주면에 원주방향을 따라 홈(G, groove)을 형성하기 위한 연삭휠을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 피가공품(P)은 상술한 피스톤(P)외에도 연삭 또는 절삭이 필요한 다양한 종류의 가공물이 될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 1차원 치수는 상기 피스톤(P)에 형성되는 상기 홈(groove)의 폭(width, W)이 될 수 있다. 물론, 상기 1차원 치수는 측정 하고자 하는 것이라면 피스톤(P) 홈(G)의 폭 이외에도 다양하게 변경될 수 있다.
여기서, 상기 가공부(110)는 휠을 구동하는 휠구동부(120)를 더 포함할 수 있다. 상기 휠구동부(120)는 전기모터 또는 유압모터 또는 공압모터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 측정장치(200)는 상기 피가공품(P)의 상기 가공영역을 향해 광을 조명하는 광원부(210)와; 상기 광원부(210)에 의해 조명된 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 촬영부(220)와; 상기 촬영부(220)에 의해 촬영된 가공영역 이미지를 이용하여 상기 가공영역의 1차원 치수를 측정하는 측정제어부(240)를 포함한다.
상기 광원부(210)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피가공품(P)을 향해 Z축 방향을 따라 광을 출사하도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 광원부(210)에 의해 출사된 광은 Z축 방향의 선형 광(liner type light)일 수 있다. 상기 광원부(210)에 의해 일정한 량의 조명이 상기 피가공품(P)의 가공영역으로 조명됨으로써 주변환경의 밝기에 영향을 받지 않고 상기 가공영역의 이미지 촬영이 가능하다.
상기 촬영부(220)는 상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 복수의 이미지소자를 갖는 1차원 이미지센서(223)와; 상기 광원부 및 상기 1차원 이미지센서(223) 사이에 배치되어 상기 가공영역의 반사광을 집광하여 상기 1차원 이미지센서(223)에 결상시키기 위한 결상광학계(221)를 포함한다.
여기서, 측정하고자 하는 1차원 치수가 피스톤(P)의 홈(G)의 폭(W)인 경우, 상기 1차원 치수에 대응하는 방향은 Z축 방향이 된다. 이에, 상기 1차원 이미지센서(223) 내의 복수의 이미지소자들은 상기 Z축방향을 따라 배열된다.
통상의 해상도의 2차원 이미지센서들은 640X480 (0.3Mega Pixel), 1024X768(0.78 Mega Pixel), 2048X2048(4 Mega Pixel)로 0.3메가 픽셀 이상이고 해상도가 올라갈수록 비용이 증가한다. 따라서, 1차원적인 치수를 측정하고자 하는 경우에는 2차원 이미지센서들을 사용하는 경우 측정장치를 제조하는 데 있어 과다한 비용이 소모되게 된다. 이는 결과적으로, 공작머신의 제조원가를 상승시키는 요인이 될 수 있다.
더욱이, 가공영역이 피스톤 홈(G)과 같이 종방향(Z축방향)으로 배열된 경우에는, 2차원 이미지센서보다는 상기 1차원 치수(피스톤 홈(G)의 폭(W))에 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 1차원 이미지센서가 측정이 필요한 가공영역을 보다 넓게 촬영할 수 있다.
이는 2차원 이미지센서의 경우 종방향 외에도 횡방향으로도 이미지센서들이 배열되어 있기 때문에 측정과 직접 관련이 없는 이미지들이 촬영되기 때문이다.
상기 1차원 이미지센서(223)는 일례로서 4096 픽셀 이미지센서로 마련될 수 있다. 이 경우, 각 픽셀 사이즈는 10㎛(0.01mm)에 해당하며, 상기 촬영부(220)의 유효촬영영역은 40.96mm이다. 이는 일례로든 상기 피스톤(P)의 홈(G)의 2개를 커버하는 가공영역 이미지를 획득할 수 있다.
상기 이미지센서(223)의 픽셀 수는 일례에 불과하고 측정대상이 되는 가공영역의 범위에 따라서 그 픽셀 수는 증감될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 결상광학계(221)는 결상렌즈를 포함한다.
여기서, Z축방향을 따라 상기 1차원 이미지센서(223)를 통해 촬영되는 가공영역의 이미지를 보다 증가시키기 위해, 저배율 (low magnification power)의 결상렌즈가 사용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 상술한 4096픽셀의 1차원 이미지센서(223)와 0.933의 저배열 결상렌즈를 채용한 촬영부(220)의 캘리브레이션(calibration) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
측정하고자 하는 가공영역의 오브젝트 평면과 이미지센서의 픽셀 평면을 서로 매칭하는 캘리브레이션 과정을 거치면 보다 정밀한 측정결과를 얻을 수 있다.
소망하는 피스톤 홈(G)의 폭(W) 치수가 10mm라고 할 때, 피스톤 홈(G)이 촬영이미지의 휘도에 미치는 영향을 확인하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 10mm 두께의 볼록 게이지 블록(B1)과 10mm의 홈에 대응하는 오목 게이지 블록(B2, B3)을 사용하여 촬영한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 10mm 볼록 게이지 블록(B1)을 조명하여 촬영한 결과, 볼록부분에 대응하는 이미지는 휘도(intensity)가 대략"250"으로, 밝은 이미지로 나타남을 알 수 있다. 상기 밝은 이미지에 해당하는 픽셀 개수는 933개이다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 오목 게이지 블록(B2, B3)를 사용하여 촬영한 결과, 오목 영역에 대응하는 이미지는 휘도가 "25"미만의 어두운 이미지로 나타난다. 해당 어두운 이미지에 해당하는 픽셀 개수는 상기 밝은 이미지의 픽셀 개수와 같이, 933개이다.
이러한 캘리브레이션결과를 토대로 상기 촬영부(222)의 제1차원 이미지센서(223)의 1픽셀당 보정된 사이즈는 0.0107mm (= 10mm/933pixels)가 된다.
한편, 상기 측정제어부(240)는, 상기 촬영부(220)에 의해 촬영된 상기 가공영역 이미지의 복수의 픽셀 중 측정하고자 하는 1차원 치수의 시작점과 끝점에 해당하는 픽셀을 선택한다. 그리고, 상기 선택된 제1픽셀 및 제2픽셀간의 픽셀개수를 상기 가공영역의 1차원 치수로 환산한다.
여기서, 상기 피스톤 홈(G)의 경우, 상기 피스톤 홈(G)의 시작점과 끝점에 해당하는 픽셀은 다음과 같은 방식으로 선택할 수 있다.
상술한 캘리브레이션 과정에서 설명한 바와 같이, 홈과 같이 오목한영역은 어두운 이미지로 나타나므로 휘도가 소정치 이하여야 한다. 또한, 시작점과 끝점에 해당하는 픽셀의 경우 급격한 휘도변화가 발생하므로 인접한 픽셀간의 휘도차이가 소정치 이상인 조건을 만족하는 제1픽셀 및 제2픽셀을 선택한다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 촬영된 가공영역 이미지로부터 1차원 치수를 측정하는 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 상기 촬영부(220)에 의해 촬영된 가공영역 이미지는 도 5에 도시된 바와 같다. 피스톤 홈(G)에 대응하는 부분은 오목영역에 해당하므로 상술한 바와 같이, 어두운 이미지로 나타나고 볼록한 영역(피스톤의 비가공영역)은 상대적으로 밝은 이미지로서 나타난다.
여기서, 도 5에 도시된 가공영역 이미지는 상기 촬영부(220)를 도 1에 도시된 바와 같이 X축방향으로 이동시키면서 연속적으로 촬영한 이미지이다. 1차원 이미지센서를 X축방향으로 이동시키면서 연속적으로 촬영함으로써 2차원적 이미지를 얻을 수 있다. 상기 촬영부(220)를 X축방향으로 이동시키는 방식에 대해서는 후술하기로 한다. 한편, 여기서, 굳이 상기 촬영부(220)를 X축방향으로 이동시키지 않고 특정위치(결상광학계(221)의 초점거리에 해당하는 위치)에 상기 촬영부(220)를 고정시켜 놓고 촬영할 수도 있다.
도 6은, 상기 도 5의 가공영역 이미지 중 어느 한 라인이미지의 Z축방향으로의 각 픽셀당 휘도 분포 그래프이다.
상기 측정제어부(240)는 상기 촬영부(220)에 의해 촬영된 가공영역 이미지의 Z축방향으로의 인접 픽셀 간의 휘도 차이가 소정치(가령, 50)이상인 픽셀을 1차 선택한다. 1차 선택된 복수의 픽셀들 중에서 휘도가 소정치(가령, 100)이하인 제1픽셀(PS1)과 제2픽셀(PS2)을 최종 선택한다.
여기서, 상기 제1픽셀(PS1)과 상기 제2픽셀(PS2)은, 각각 Z축방향으로의 상기 피스톤 홈(G)의 시작점과 끝점에 해당한다. 이에 따라, 상기 제1픽셀(PS1)과 상기 제2픽셀(PS2)간의 거리가 상기 피스톤 홈(G)의 폭(W) 치수가 된다.
상기 제1픽셀(PS1)과 상기 제2픽셀(PS2)사이에 존재하는 픽셀의 개수 (상기 제1픽셀(PS1) 및 상기 제2픽셀(PS2) 포함)에 상기 1픽셀당 사이즈(0.0107mm/pixel)를 곱하면 도 6에 도시된 바와 같이, 각각 10.003mm, 10.005mm의 결과가 산출된다. 여기서, 픽셀개수는 정수일 수 있다. 서브픽셀링 기법을 활용할 경우에는, 상기 픽셀개수는 정수가 아닌 소수일 수도 있다.
여기서, 상기 피스톤 홈(G)은 상술한 측정장치(200)의 치수 측정 정밀도를 알아보기 위해, 사전에 10mm에서 수 마이크로미터의 가공공차로 정밀하게 제조된 것이다. 따라서, 상술한 결과에 비추어, 본 발명에 따른 측정장치(200)로 1차원 치수를 정밀하게 측정할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 상기 측정장치(200)는 상기 촬영부(220)를 지지하며 상기 결상광학계(221)의 광축방향(X)을 따라 이동 가능한 지지유닛(230)과; 상기 지지유닛(230)을 이동 가능하게 지지하는 프레임(250)과; 상기 지지유닛(230)을 상기 광축방향(X)을 따라 전후 이동 시키는 지지유닛 구동부(미도시)를 더 포함한다.
상기 프레임(250)은 장치 본체(미도시)에 고정 설치된다.
상기 지지유닛 구동부(미도시)는 벨트구동 또는 기어구동으로 상기 지지유닛(230)을 광축방향(X)으로 직선운동하게 할 수 있다. 구동원으로는 전기모터 또는 리니어모터가 사용될 수 있다. 물론, 이는 일례에 불과하고 상기 지지유닛(230)을 광축방향(X)으로 전후 이동시킬 수 있는 한 다양한 형태 및 방식으로 변경될 수 있다.
상기 측정제어부(240)는 상기 지지유닛(230)이 상기 광축방향(X)을 따라 이동하는 경우, 연속적으로 상기 가공영역을 촬영하도록 상기 촬영부(220)를 제어한다. 이에 의해, 상술한 도 5에 도시된 바와 같은 X방향으로 연속된 연속이미지가 얻어질 수 있다.
상기 측정제어부(240)는, 상기 연속 촬영된 가공영역 이미지 중 상기 결상광학계(221)의 초점거리에 맞는 최적이미지를 추출한다. 이는, 연속 촬영된 가공영역 이미지의 경계(오목영역 이미지와 볼록영역 이미지간의 경계)가 가장 선명한 이미지를 최적이미지로 추출할 수 있다. 이미지의 경계검출방법은 미분연산자에 의한 휘도값의 변화를 이용하여 구하는데, 공지된 검출알고리즘으로 소벨(Sobel), 프리위(Prewitt), 로버트(Robert), 라플라시안(Laplacian) 및 캐니(Canny) 등이 있다. 이러한 공지된 경계선 검출알고리즘을 이용하여 가장 선명한 이미지를 최적이미지로 추출할 수 있다.
상기 측정제어부(240)는 상기 추출된 최적이미지로부터 상기 제1픽셀 및 상기 제2픽셀을 선택하고, 선택된 제1픽셀 및 제2픽셀간의 픽셀개수를 상기 1차원 치수로 환산하여 출력한다. 이에 의해, 상기 촬영부(220)가 광축방향(X)을 따라 이동하면서 연속촬영하여 최적이미지를 자동으로 산출함으로써 피가공품(P)의 크기가 변동되더라도 상기 가공영역의 1차원 치수를 측정할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 촬영부(220)가 특정위치에 고정 설치된 경우, 피가공품(P)의 가공영역과 상기 촬영부(220)간의 거리가 변경되는 경우 초점거리가 달라지게 되어 선명한 영상을 취득하기가 곤란하다. 특히, 피가공품(P)이 여러 외경을 갖는 피스톤인 경우 피스톤의 외경이 변경될 때마다 촬영부(220)의 위치를 초점거리에 맞도록 계속 위치를 변경해야 하므로 불편을 초래할 수 있다. 이때, 상기 촬영부(220)를 광축방향을 따라 이동시키면서 연속촬영하고, 연속촬영이미지 중에서 초점거리가 맞는 최적이미지를 산출하면 그러한 불편을 제거할 수 있다.
본 발명과 같이, 촬영부(220)를 이동시키면서 연속촬영하는 측정장치(200)의 경우 피가공품(P)의 외형이 변경되더라도 측정 가능하므로 생산성 및 작업성이 월등히 향상된다.
한편, 본 발명에 따른, 피가공품의 가공영역의 1차원 치수를 측정방법을 도 1을 참조하여 설명하면, 먼저, 상기 피가공품(P)의 상기 가공영역을 향해 광을 조명한다.
그 다음으로, 상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 복수의 이미지소자를 갖는 1차원 이미지센서(223)와 상기 가공영역의 반사광을 집광하여 상기 1차원 이미지센서(223)에 결상시키는 결상광학계(221)를 구비한 촬영부(220)를 이용하여, 상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 상기 가공영역의 이미지를 촬영한다.
그 다음으로, 상기 촬영부(220)에 의해 촬영된 가공영역 이미지의 복수 픽셀 중 상기 1차원 치수의 시작점과 끝점에 대응하는 제1픽셀(도 6의 PS1) 및 제2픽셀(도 6의 PS2)을 각각 선택한다.
그 다음에, 상기 선택된 제1픽셀(도 6의 PS1) 및 상기 제2픽셀(도 6의 PS2)간의 픽셀개수를 상기 가공영역의 1차원 치수로 환산한다. 환산하는 방법에 대해서는 상술한 바와 같다.
여기서, 가공영역 이미지 촬영단계는, 상기 결상광학계(221)의 광축방향(X)을 따라 상기 촬영부(220)를 이동시키면서 연속적으로 상기 가공영역을 촬영하는 단계; 및 상기 연속 촬영된 가공영역 이미지 중 상기 결상광학계(221)의 초점거리에 맞는 최적이미지를 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 최적이미지 추출방법에 대해서도 상술한 바와 같다.
또한, 상기 제1픽셀 및 제2픽셀을 선택하는 단계는, 상기 추출된 최적이미지의 복수의 픽셀 중 인접한 픽셀 간의 휘도차이가 소정치 이상인 제1픽셀 및 제2픽셀을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
100 : 공작머신 110 : 연삭휠
120 : 휠구동부 130 : 머신제어부
200 : 1차원 치수 측정장치 210 : 광원부
220 : 촬영부 221 : 결상광학계
223 : 1차원 이미지센서 230 : 지지유닛
240 : 측정제어부 250 : 프레임

Claims (9)

  1. 피가공품의 가공영역의 1차원 치수를 측정하는 1차원 치수 측정장치에 있어서,
    상기 피가공품의 상기 가공영역을 향해 광을 조명하는 광원부와;
    상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 복수의 이미지소자를 갖는 1차원 이미지센서와 상기 광원부 및 상기 1차원 이미지센서 사이에 배치되어 상기 가공영역의 반사광을 집광하여 상기 1차원 이미지센서에 결상시키는 결상광학계를 포함하며, 상기 광원부에 의해 조명된 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 촬영부와;
    상기 촬영부에 의해 촬영된 가공영역 이미지의 복수 픽셀 중 상기 1차원 치수의 시작점과 끝점에 대응하는 제1픽셀 및 제2픽셀을 각각 선택하고, 상기 선택된 제1픽셀 및 상기 제2픽셀간의 픽셀개수를 상기 가공영역의 1차원 치수로 환산하는 측정제어부와;
    상기 촬영부를 지지하며, 상기 결상광학계의 광축 방향을 따라 이동 가능한 지지유닛과;
    상기 지지유닛을 상기 광축방향을 따라 전후 이동시키는 구동부를 포함하며,
    상기 측정제어부는,
    상기 지지유닛이 상기 광축방향을 따라 이동하는 경우, 연속적으로 상기 가공영역을 촬영하도록 상기 촬영부를 제어하며, 상기 연속촬영된 가공영역 이미지 중 상기 결상광학계의 초점거리에 맞는 최적이미지를 추출하는 것을 특징으로 하는 1차원 치수 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정제어부는,
    상기 추출된 최적이미지로부터 상기 제1픽셀 및 상기 제2픽셀을 선택하는 것을 특징으로 하는 1차원 치수 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피가공품은 피스톤을 포함하며,
    상기 가공영역은 상기 피스톤에 형성된 홈을 포함하며,
    상기 1차원 치수는 상기 홈의 폭을 포함하는 것을 특징으로 하는 1차원 치수 측정장치.
  6. 공작머신에 있어서,
    피가공품을 가공하는 가공부와;
    상기 가공부에 의해 가공된 상기 피가공품의 가공영역의 1차원 치수를 측정하는, 제1 항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 1차원 치수 측정장치와;
    상기 1차원 치수 측정장치에 의해 측정된 1차원 치수가 소망하는 치수가 되도록 상기 가공부를 제어하는 머신제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작머신.
  7. 피가공품의 가공영역의 1차원 치수를 측정방법에 있어서,
    상기 피가공품의 상기 가공영역을 향해 광을 조명하는 단계;
    상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 복수의 이미지소자를 갖는 1차원 이미지센서와 상기 가공영역의 반사광을 집광하여 상기 1차원 이미지센서에 결상시키는 결상광학계를 구비한 촬영부를 이용하여, 상기 1차원 치수에 대응하는 방향을 따라 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 단계;
    상기 촬영부에 의해 촬영된 가공영역 이미지의 복수 픽셀 중 상기 1차원 치수의 시작점과 끝점에 대응하는 제1픽셀 및 제2픽셀을 각각 선택하고; 및
    상기 선택된 제1픽셀 및 상기 제2픽셀간의 픽셀개수를 상기 가공영역의 1차원 치수로 환산하는 단계를 포함하며,
    상기 가공영역 이미지 촬영단계는,
    상기 결상광학계의 광축방향을 따라 상기 촬영부를 이동시키면서 연속적으로 상기 가공영역을 촬영하는 단계; 및
    상기 연속 촬영된 가공영역 이미지 중 상기 결상광학계의 초점거리에 맞는 최적이미지를 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 1차원 치수 측정방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1픽셀 및 제2픽셀을 선택하는 단계는,
    상기 추출된 최적이미지의 복수의 픽셀 중 인접한 픽셀 간의 휘도 차이가 소정치 이상인 제1픽셀 및 제2픽셀을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차원 치수 측정방법.
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