KR101305125B1 - 자동차의 두께 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평평한 강판뿐만 아니라 프레스 가공 등의 과정을 거쳐 곡면으로 이루어진 부품의 두께를 정확하게 측정하기 위한 자동차의 두께 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상 샘플을 자동두께측정기의 샘플거치대에 올려놓고, 상부센서와 하부센서를 이용하여 각각 샘플 상면의 좌표와 하면의 좌표 사이 거리를 계산한 후, 이진 탐색법을 이용하여 원하는 부위의 두께를 산출하는 자동차의 두께 측정 방법에 관한 것이다.

이는 기존보다 짧은 시간 내에 더욱 정확한 두께 측정이 가능하고, 상기 상부센서와 하부센서를 다수로 장착함으로써, 동시에 여러 부위의 두께 측정이 가능하다.

마이크로 포인터, 초음파두께측정기, 이진 탐색법, 자동두께측정기, 센서

Description

자동차의 두께 측정 방법{Thickness measuring method for vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 자동두께측정기에 샘플이 거치된 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 두께측정 원리를 도시한 개략도,

도 3은 본 발명의 하단센서가 샘플의 두께측정을 위해 움직여야 하는 거리를 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명의 하단센서가 샘플의 두께측정을 위해 움직여야 하는 최대범위를 나타내는 도면,

도 5는 상부센서와 하부센서가 다수로 장착된 자동두께측정기에 샘플이 거치된 개략적인 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 샘플 11 : 샘플거치대

12 : 상부센서 13 : 하부센서

14a : 상단 센서거치대 14b : 하단 센서거치대

본 발명은 평평한 강판뿐만 아니라 프레스 가공 등의 과정을 거쳐 곡면으로 이루어진 부품의 두께를 정확하게 측정하기 위한 자동차의 두께 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상 샘플을 자동두께측정기의 샘플거치대에 올려놓고, 상부센서와 하부센서를 이용하여 각각 샘플 상면의 좌표와 하면의 좌표 사이 거리를 계산한 후, 이진 탐색법을 이용하여 원하는 부위의 두께를 산출하는 자동차의 두께 측정 방법에 관한 것이다.

이는 기존보다 짧은 시간 내에 더욱 정확한 두께 측정이 가능하고, 상기 상부센서와 하부센서를 다수로 장착함으로써, 동시에 여러 부위의 두께 측정이 가능하다.

일반적으로, 기존 자동차의 강판이나 부품의 두께를 측정할 때 사용되는 마이크로 포인터나 초음파두께측정기의 경우, 사용자가 두께측정부위에 직접 장비를 접촉시킨 후 두께를 읽게 되는데, 이는 측정하고자 하는 부분의 면과 측정장비가 정확하게 90°를 이룰 경우에만 정확한 두께가 측정되며, 그 각이 조금만 어긋나도 실제 두께보다 더 두꺼운 값이 측정된다.

평평한 강판의 경우 이런 오차가 적지만, 가공과정을 거치는 부품의 경우 곡면으로 이루어진 부분이 많아 두께측정부위와 측정장비를 정확히 90°로 유지하여 측정하는데 상당한 어려움이 따른다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 상부센서와 하부센서를 장착한 자동두께측정기를 이용하여 샘플의 정확한 두께측정이 가능하고 두께측정 소요시간이 감소되는 자동차의 두께 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자동차의 평평한 강판과 공정을 거쳐 곡면으로 이루어진 부품의 두께측정방법에 있어서,

상단 센서거치대에는 상부센서가 장착되고, 하단 센서거치대에는 하부센서가 장착되는 자동두께측정기의 샘플거치대 위에 샘플을 위치시키는 단계;

상기 상부센서가 상기 상단 센서거치대 상에서 상기 샘플의 두께측정부위로 이동하고, 이를 기준좌표로 저장하는 단계;

상기 하부센서가 상기 하단 센서거치대 상에서 상기 기준좌표의 위치로 자동 이동하고, 이 하부센서가 감지하는 샘플 하면의 초기좌표에서 기준좌표까지 거리를 계산하는 단계;

이진 탐색법에 따라 소정 범위 내에서 상기 하부센서가 임의의 위치로 이동하고, 이 하부센서가 감지하는 샘플 하면의 좌표에서 기준좌표까지 거리를 계산한 후, 상기 초기좌표에서 기준좌표까지 거리와 비교하여, 상기 기준좌표까지의 최단거리를 구하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 두께 측정 방법을 제공한다.

그리고, 상기 상부센서와 하부센서의 위치는 기준축을 중심으로 자동 감지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부센서는 적외선을 발광하여, 샘플에 두께측정부위를 가리키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자동두께측정기는 상기 상부센서와 하부센서를 각각 다수로 구성하여, 동시에 여러 부위의 두께 측정이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 바람직한 일실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

바람직한 일실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점을 더욱 잘 이해할 수 있게 되며, 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동두께측정기에 샘플이 거치된 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 두께측정 원리를 도시한 개략도이며, 도 3은 본 발명의 하단센서가 샘플의 두께측정을 위해 움직여야 하는 거리를 나타내는 개략도이다.

또한, 도 4는 본 발명의 하단센서가 샘플의 두께측정을 위해 움직여야 하는 최대범위를 나타내는 도면이고, 도 5는 상부센서와 하부센서가 다수로 장착된 자동두께측정기에 샘플이 거치된 개략적인 구성도이다.

본 발명은 두께를 측정하고자 하는 대상의 샘플을 자동두께측정기에 위치시 키고, 이 샘플의 양측에 센서를 이용하여 두께를 산출하는 방법에 주안점이 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 자동두께측정기의 샘플거치대(11)에 두께를 측정하고자 하는 대상물의 샘플(10)을 올려놓고, 상단 센서거치대(14a)에 상부센서(12)가 상기 샘플(10)의 상면에서 두께측정부위의 좌표를 구하여 기준좌표로 설정한 후, 소정 범위 내에서 하부센서(13)가 샘플(10) 하면의 좌표를 감지하여, 상기 기준좌표로부터 최단거리가 되는 목표좌표를 찾아 샘플(10)의 정확한 두께를 측정한다.

이를 위하여 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 자동두께측정기는 대상물의 샘플(10)이 위치되는 샘플거치대(11)와, 상기 샘플(10) 상면까지의 거리와 위치를 감지하는 상부센서(12) 및 하면까지의 거리와 위치를 감지하는 하부센서(13)와, 상기 상부센서(12)와 하부센서(13)가 각각 장착되어 이동될 수 있는 상단 센서거치대(14a)와 하단 센서거치대(14b)가 포함되어 구성된다.

여기서, 상기 상부센서(12)와 하부센서(13)는 초음파를 이용하여 거리를 측정하는 센서로 이루어진다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동두께측정기의 측정방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 자동두께측정기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 좌표축에 대응되는 형태로 위치와 거리를 측정하게 된다.

그리고, 상기 자동두께측정기의 기준축은 Z축과 평행하고 상기 샘플거치대(11)를 지나는 직선은 모두 선정 가능하지만, 도 1과 같이, 상기 자동두께측정기의 일측 모서리를 기준축으로 설정하는 것이 바람직하다.

그럼, 자동차와 같은 대상물에서 두께를 측정하고자 하는 부위의 샘플(10)을 채취하여 자동두께측정기의 샘플거치대(11) 위에 올려놓는다.

그리고, 상부센서(12)가 상단 센서거치대(14a) 상에서 두께 측정을 원하는 부위로 이동하면, 이 상부센서(12)가 기준축을 중심으로 샘플(10) 상면에 대한 위치와 거리를 감지하여 기준좌표(x1, y1, z1)로 저장한다.

이때, 사용자가 두께측정부위를 인지할 수 있도록, 상기 상부센서(12)는 적외선을 발광하여, 상기 샘플(10) 상에서 원하는 위치를 정확하게 지적 가능하도록 한다.

그럼, 하부센서(13)가 상기 기준좌표의 위치(x1, y1)와 같은 위치로 자동 이동하여 샘플(10)의 두께측정부위 하면의 좌표(x1, y1, z2)를 초기좌표로 감지하고, 이 위치(x1, y1)를 중심으로 소정 범위 내에서 이동하면서 기준좌표(x1, y1, z1)로부터 거리를 계산하여, 최단거리가 되는 목표좌표(x2, y2, z2)를 탐색한다.

여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부센서(13)가 두께측정부위의 위치(x1, y1)에서 최단거리가 되는 목표좌표(x2, y2, z2)를 찾기 위해 움직여야 하는 거리를 r이라고 하고 두께를 t라고 하면, r은 하기 수학식 1과 같다.

수학식 1

r=t×cosθ, 0<cosθ≤1

따라서, 상기 r은 t보다 작거나 같기 때문에 하부센서(13)가 두께측정부위의 위치(x1, y1)에서 최단거리가 되는 목표좌표(x2, y2, z2)를 찾기 위해 움직여야 하는 최대 범위는 도 4에 도시된 바와 같이, 반지름이 t인 원이 된다.

그러나, 하부센서(13)가 두께측정부위의 위치(x1, y1)에서 최단거리가 되는 목표좌표(x2, y2, z2)를 찾기 위해 움직여야 하는 최대 범위 t는 사용자가 구하고자 하는 값으로서 미리 알 수 없기 때문에, 사용자가 하부센서(13)의 최대 이동 범위를 지정할 수 있도록 한다.

이때, 디폴트(default)로는 기준좌표(x1, y1, z1)로부터 하부센서(13)의 초기좌표(x1, y1, z2)까지 거리, 즉 샘플(10)의 상면 기준좌표에서 하면으로 내려오는 Z축 방향으로의 직선거리를 이용한다.

전술한 바와 같이, 상기 상부센서(12)와 하부센서(13)는 사용자의 조작에 따라 x-y면 위를 움직이게 되고, 이때 그 위치는 기준축을 중심으로 자동으로 감지된다.

샘플(10)의 두께측정부위 상면 좌표(x1, y1, z1)는 상단 센서거치대(14a)에서 상부센서(12)의 위치(x1, y1)와, 상부센서(12)와 샘플(10) 상면의 두께측정부위 사이에 거리(z1)를 이용하여 구한다.

이와 마찬가지로, 샘플(10)의 두께측정부위 하면 좌표(x2, y2, z2)도 하단 센서거치대(14b)에서 하부센서(14)의 위치(x1, y1)와, 하부센서(13)와 샘플(10) 하면의 두께측정부위 사이에 거리(z2)를 이용하여 구한다.

다음, 하단 센서거치대(14b) 상에서 상기 하부센서(13)를 연속적으로 움직여 가며 기준좌표로부터 최단거리가 되는 샘플 하면 좌표, 즉 목표좌표(x2, y2, z2)를 탐색한다.

이때, 상기 샘플(10)의 형상이 곡면으로 이루어졌을지라도, 샘플의 두께를 측정하기 위한 최대 범위는 실제로 매우 좁기 때문에, 상기 샘플(10)을 두께가 일정한 평면으로 가정하여도 그 오차는 미미하여 무시 가능하다.

따라서, 샘플(10)의 두께가 일정하다고 가정하고 이진 탐색법을 응용하여 다음과 같은 과정으로 샘플(10)의 두께를 산출한다.

먼저, 하부센서(13)의 초기좌표(x1, y1, z2)에서 상부센서(12)의 기준좌표(x1, y1, z1)까지 거리를 측정하여 t1로 정한다.

다음, 이진 탐색법에 따라 하부센서(13)가 하단 센서거치대(14b) 상에 소정 범위(반경이 t인 원) 내에서 임의의 위치로 이동하여 좌표(x, y, z)를 감지하고, 이 좌표(x, y, z)로부터 기준좌표(x1, y1, z1)까지 거리를 계산하여 t2로 정한다.

그리고, 상기 t1과 t2를 비교하여 t1이 t2보다 작거나 같다면 t1을 최단거리 즉 샘플(10)의 두께로 결정하고, 만약 t2가 t1보다 작다면 t2를 t1으로 대입한 후, 다시 하부센서(13)를 소정 범위 내 다른 위치로 이동하여 좌표를 감지하고, 이 좌표로부터 새로운 t1의 좌표(x, y, z)까지의 거리를 계산하여 새로운 t2로 정한다.

이진 탐색법에 따라 이와 같은 과정의 연속적인 반복을 통해 기준좌표(x1, y1, z1)로부터 최단거리인 좌표를 찾아 샘플의 두께를 산출하게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상단 센서거치대(14a)와 하단 센서거치대(14b)에 각각 상부센서(12)와 하부센서(13)를 다수로 장착함으로써, 동시에 여러 부위의 두께 측정이 가능하다.

이때, 상기 상부센서(12)와 하부센서(13)는 쌍을 이루어 작동하게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였 으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 두께 측정 방법은 기존에 마이크로 포인트나 초음파두께측정기를 이용하여 측정할 때 발생하는 오차를 최소화하여 정확한 두께를 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 여러 개의 상부센서와 하부센서를 이용함으로써, 동시에 여러 부위의 두께 측정이 가능하며, 이로 인해 대상물의 두께 변화 상태나 평균 두께 변화량 등을 쉽고 빠르게 측정할 수 있다.

Claims (4)

1. 자동차의 평평한 강판과 공정을 거쳐 곡면으로 이루어진 부품의 두께측정방법에 있어서,

   상단 센서거치대에는 상부센서가 장착되고, 하단 센서거치대에는 하부센서가 장착되는 자동두께측정기의 샘플거치대 위에 샘플을 위치시키는 단계;

   상기 상부센서가 상기 상단 센서거치대 상에서 상기 샘플의 두께측정부위로 이동하고, 샘플 상면에 대한 위치와 거리를 감지하여, 샘플의 두께측정부위 상면 좌표를 기준좌표로 저장하는 단계;

   상기 하부센서가 상기 하단 센서거치대 상에서 상기 기준좌표의 위치로 자동 이동하고, 이 하부센서가 감지하는 샘플 하면의 초기좌표에서 기준좌표까지 거리를 계산하는 단계;

   이진 탐색법에 따라 소정 범위 내에서 상기 하부센서가 임의의 위치로 이동하고, 이 하부센서가 감지하는 샘플 하면의 좌표에서 기준좌표까지 거리를 계산한 후, 상기 초기좌표에서 기준좌표까지 거리와 비교하여, 상기 기준좌표까지의 최단거리를 구하는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 두께 측정 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 상부센서와 하부센서의 위치는 기준축을 중심으로 자동 감지하는 것을 특징으로 하는 자동차의 두께 측정 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 상부센서는 적외선을 발광하여, 샘플에 두께측정부위를 가리키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 두께 측정 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 자동두께측정기는 상기 상부센서와 하부센서를 각각 다수로 구성하여, 동시에 여러 부위의 두께 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 자동차의 두께 측정 방법.

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