KR101509695B1

KR101509695B1 - 차량 조립용 체결 보증 시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR101509695B1
Application number: KR20130036503A
Authority: KR
Inventors: 이재현; 유성필
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2015-04-07
Also published as: US20140298636A1; KR20140120570A; CN104097709A; US9533403B2; CN104097709B

Abstract

차량 조립 시스템이 개시된다. 개시된 차량 조립 시스템은 ⅰ)차체 이송라인의 외측에 설치되며, 차체 이송라인을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들의 위치를 감지하는 차체 감지유닛과, ⅱ)차체에 부품을 조립하기 위한 체결 공구에 설치되며, 체결 공구의 원점을 기준으로 그 체결 공구의 이동 변위를 감지하는 공구 감지유닛과, ⅲ)공구 감지유닛에 의해 감지된 체결 공구의 이동 변위에 따라 체결 공구로 설정된 부품의 체결 토크 값을 전송하고, 체결 공구의 이동 변위 누적값을 기록하는 공구 컨트롤러와, ⅳ)공구 컨트롤러로부터 획득한 체결 공구의 이동 변위 누적값과, 차체 감지유닛을 통해 획득한 차체의 위치 정보를 기반으로 부품의 체결 결과값을 차체의 차대 번호에 대응하여 서버에 저장하는 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

차량 조립용 체결 보증 시스템 및 그 제어 방법 {JOINT GUARANTEE SYSTEM FOR VEHICLE ASSEMBLY AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명의 실시예는 차량 조립 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체에 부품을 조립하는 조립라인에서 차체에 대한 부품의 체결 이력을 관리할 수 있는 차량 조립용 체결 보증 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 메이커에서는 자동차를 생산하기까지 모든 양산공정 내에서 수만 여 개의 부품을 수많은 용접 및 조립공정으로 조립한다.

특히, 완성 차 생산공정 중 의장공정에서 이루어지는 대부분의 작업은 볼트와 너트 등과 같은 결합부재를 이용하여 차체에 다양한 부품을 체결하는 체결공정이다.

이러한 체결공정은 완성 차의 내구성이나 정숙성 등 소비자가 느끼는 차량의 품질 지수와 직접적으로 연관되기 때문에, 차체에 대한 부품들의 철저한 체결 이력 관리가 필요하다.

하지만, 당 업계에서는 차체에 대한 부품의 체결 이력 관리의 중요성을 인식함에도 불구하고 기술적인 한계로 인해 실효성이 높은 체결 이력 관리가 제대로 이루어지고 않은 실정이다.

본 발명의 실시예들은 차량의 조립 라인에서 차체와 체결 공구의 위치를 정밀하게 인식하여 실효성이 높은 체결 이력 관리를 도모할 수 있도록 한 차량 조립용 체결 보증 시스템 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템은, ⅰ)차체 이송라인의 외측에 설치되며, 상기 차체 이송라인을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들의 위치를 감지하는 차체 감지유닛과, ⅱ)차체에 부품을 조립하기 위한 체결 공구에 설치되며, 상기 체결 공구의 원점을 기준으로 그 체결 공구의 이동 변위를 감지하는 공구 감지유닛과, ⅲ)상기 공구 감지유닛에 의해 감지된 상기 체결 공구의 이동 변위에 따라 상기 체결 공구로 설정된 부품의 체결 토크 값을 전송하고, 상기 체결 공구의 이동 변위 누적값을 기록하는 공구 컨트롤러와, ⅳ)상기 공구 컨트롤러로부터 획득한 체결 공구의 이동 변위 누적값과, 상기 차체 감지유닛을 통해 획득한 차체의 위치 정보를 기반으로 부품의 체결 결과값을 차체의 차대 번호에 대응하여 서버에 저장하는 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템에 있어서, 상기 차체 감지유닛은 상기 차체 이송라인의 차체 진입 측에 설치되며 차체의 바코드를 인식하는 바코드 리더기와, 상기 차체 이송라인의 차체 진입 및 진출 측 중의 적어도 하나에 설치되며 차체를 비전 촬영하는 비전 카메라를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템에 있어서, 상기 공구 감지유닛은 상기 체결 공구의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 가속도 값을 실시간으로 감지하고 그 감지 신호를 상기 공구 컨트롤러로 출력하는 가속도 센서를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템에 있어서, 상기 공구 감지유닛은 상기 체결 공구의 기울어짐을 감지하고 그 감지 신호를 상기 공구 컨트롤러로 출력하는 자이로스코프 센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템에 있어서, 상기 공구 감지유닛은 지구의 중력 방향을 기준으로 상기 체결 공구의 기울어짐을 감지하고 그 감지 신호를 상기 공구 컨트롤러로 출력하는 지자기 센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템에 있어서, 상기 공구 컨트롤러는 상기 가속도 센서에 의해 감지된 가속도 값을 시간에 대하여 적분하고, 그 적분값을 다시 적분하여 상기 체결 공구의 이동 3축에 대한 이동 변위를 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템에 있어서, 상기 공구 컨트롤러는 상기 가속도 센서에 의해 감지된 가속도 값을 상기 자이로스코프 센서 및 지자기 센서에 의해 감지된 측정값으로 보정하고 그 보정된 가속도 값을 누적하여 기록할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법은, (a) 차체 감지유닛, 공구 감지유닛 및 공구 컨트롤러를 포함하는 차량 조립용 체결 보증 시스템을 제공하고, (b) 차체 이송라인을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들의 위치를 상기 차체 감지유닛을 통해 감지하며, (c)상기 공구 감지유닛을 통해 체결 공구의 원점을 기준으로 상기 체결 공구의 이동 변위를 감지하고 그 감지 신호를 상기 공구 컨트롤러로 출력하며, 상기 공구 컨트롤러에 체결 공구의 이동 변위 누적값을 기록하고, (d) 상기 체결 공구의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 이동 변위가 "0" 인 것으로 판단되면, 상기 공구 컨트롤러를 통해 상기 체결 공구로 설정된 부품의 체결 토크 값을 전송하며, (e) 상기 공구 컨트롤러로부터 체결 공구의 이동 변위 누적값을 획득하고, 상기 차체 감지유닛으로부터 차체의 위치 정보를 획득하여 이를 기반으로 부품의 체결 결과값을 차체의 차대 번호에 대응하여 서버에 저장할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법은, 상기 공구 감지유닛을 통해 상기 체결 공구의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 가속도 및 상기 체결 공구의 기울어짐을 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법은, 상기 차체 이송라인으로 진입하는 차체의 바코드를 상기 차체 감지유닛을 통해 인식하고, 상기 차체 이송라인의 차체 진입 혹은 진출 측에서 상기 차체 감지유닛을 통해 차체를 비전 촬영할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 공구 컨트롤러에서는 상기 체결 공구의 기울어짐 측정값에 기인하여 체결 공구의 가속도 값을 보정하고 그 보정된 가속도 값을 누적하여 기록할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법은, 상기 공구 컨트롤러를 통해 차체에 대한 부품의 체결 완료 신호가 입력되면, 부품의 체결 결과값을 차체의 차대 번호에 대응하여 서버에 저장할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법은, 상기 차체의 차대 번호를 이용하여 상기 체결 공구의 체결 좌표를 계산하고, 체결 공구의 원점을 재 셋팅할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법은, 상기 서버의 저장 결과를 후속 리페어 공정으로 전송할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 차체 감지유닛 및 공구 감지유닛을 통해 차체와 체결 공구의 위치를 정밀하게 인식하여 실효성이 높은 체결 이력 관리를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 작업자가 지정된 작업 순서를 따르지 않고 임의의 순서대로 작업을 실시하거나 작업자가 지정된 작업 위치를 벗어나서 작업을 실시하더라도 정확한 체결 이력 관리가 가능하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템의 개략적인 평면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템에 적용되는 체결 공구를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템에 적용되는 체결 공구를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템의 개략적인 평면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템(100)은 체결 대상물로서 차체(1)에 소정의 부품을 체결부재로서 체결/조립하는 자동차 생산 공정의 차량 조립 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시예는 완성차를 생산하는 공정 중 의장 공정에서 볼트와 너트를 포함하는 결합부재로서 차체(1)에 브레이크 페달 등과 같은 의장 부품을 체결 조립하는데 적용될 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 의한 체결 보증 시스템(100)은 해당 공정(예를 들면, 의장 공정) 내에 위치한 모든 차체(1)와 체결 공구(10)에 대한 위치를 실시간으로 추적하고 이를 이용하여 차체(1)에 대한 체결 부품의 체결 이력을 관리하기 위한 것이다.

상기에서 차체(1)는 차체 이송라인(3)을 통해 일정한 간격을 유지하며 해당 공정으로 이송되는데, 차체 이송라인(3)은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 컨베이어 라인을 포함할 수 있다.

그리고, 체결 공구(10)는 볼트와 너트 등의 결합부재를 전동식으로 조이는 전동 체결 기구로서, 복수의 각 체결 지점에 서로 다른 체결력으로결합부재를 체결함으로써 차체(1)에 부품을 조립할 수 있다.

체결 공구(10)는 도 3 및 도 4에서와 같이, 공구 몸체(11) 및 구동유닛(12)을 포함한다. 공구 몸체(11)는 전동 체결 기구의 몸체를 이루는 것으로, 그 공구 몸체(11)에는 소정의 구성 요소가 장착될 수 있다.

이러한 공구 몸체(11)는 소정의 구성 요소들을 지지하기 위한 각종 칼라, 브라켓, 지지 블록 등과 같은 부속 요소들을 구비할 수 있다.

그러나, 상기한 부속 요소들은 각종 구성 요소를 지지하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 공구 몸체(11)로 통칭하는 것을 원칙으로 한다.

공구 몸체(11)는 원통 형상의 몸체로 이루어지며, 이의 내부에는 구동유닛(12)이 구성될 수 있다.

여기서, 공구 몸체(11)의 일측 단부(도면에서의 상단부) 측에는 볼트 및/또는 너트 등과 같은 결합부재를 소정의 체결 지점에 체결하기 위한 체결부(13)를 구비하고 있다.

체결부(13)는 체결부재를 지지하는 소켓(도면에 도시되지 않음)을 포함하는 바, 그 소켓은 구동유닛(12)에 의해 회전 가능하게 설치될 수 있다.

그리고, 공구 몸체(11)의 다른 일측 단부(도면에서의 하단부)에는 구동유닛(12)으로 전원을 인가하기 위한 전원 연결부(14)가 설치된다. 전원 연결부(14)는 암수 커넥터 방식으로 공구 몸체(11)의 다른 일측 단부에 결합될 수 있다.

또한, 공구 몸체(11)의 대략 중간 부위에는 작업자의 파지를 위한 손잡이부(15)가 설치되어 있다. 이러한 손잡이부(15)는 고무 소재 또는 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.

구동유닛(12)은 체결부(13)로 체결 동력(회전력)을 제공하기 위한 것으로서, 전원 연결부(14)와 전기적으로 연결되고, 체결부(13)와는 기구학적으로 연결되며, 공구 몸체(11)의 내부에 설치될 수 있다.

구동유닛(12)은 전기적인 신호에 의해 회전력을 발생시키는 모터(16)와, 그 모터(16)의 회전력을 체결부(13)로 전달하는 동력전달부(17)를 포함한다.

여기서, 동력전달부(17)는 모터(16)와 체결부(13)를 연결하는 베벨 구동 기어 및 베벨 피니언 기어(도면에 도시되지 않음)를 예로 들 수 있으며, 그 외에 모터(16)의 회전력을 소정의 회전체로 전달하는 다양한 기어류 등을 포함할 수도 있다.

이러한 동력전달부(17)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 동력전달유닛으로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 차체(1)의 이송 구조 및 체결 공구(10)를 이용하여 차체(1)에 설정된 부품을 체결하는 의장 공정에 적용될 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템(100)은 차체(1)와 체결 공구(10)의 위치를 정밀하게 인식하여 실효성이 높은 체결 이력 관리를 도모할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템(100)은 도 1 및 도 2에서와 같이 기본적으로, 차체 감지유닛(20), 공구 감지유닛(40), 공구 컨트롤러(60) 및 메인 컨트롤러(80)를 포함한다.

차체 감지유닛(20)은 차체 이송라인(3)을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들(1)의 위치를 감지하기 위한 것이다. 차체 감지유닛(20)은 차체 이송라인(20)의 외측에 설치될 수 있다.

이러한 차체 감지유닛(20)은 바코드 리더기(21)와 비전 카메라(23)를 포함한다. 바코드 리더기(21)는 차체(1)에 부착된 바코드(9)를 인식하여 그 차체(1)의 차대 번호를 확인하기 위한 것으로, 차체 이송라인(3)의 차체 진입 측에 설치될 수 있다.

여기서, 바코드 리더기(21)는 차체(1)의 바코드(9)를 인식하고 그 인식 신호를 메인 컨트롤러(80)로 출력한다. 이에 메인 컨트롤러(80)에서는 바코드 리더기(21)로부터 획득한 인식 신호를 기반으로 해당 차체(1)의 차대 번호를 확인하고, 해당 공정에서 사용될 서열 정보를 생성한다.

이러한 바코드 리더기(21)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 바코드 리더기로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

비전 카메라(23)는 차체 이송라인(3)으로 진입하거나 그 차체 이송라인(3)으로부터 진출하는 차체(1)를 비전 촬영하는 것으로서, 차체 이송라인(3)의 차체 진입 및 진출 측 중의 적어도 하나, 예를 들면 차체 이송라인(3)의 차체 진입 측에 별도의 브라켓 등을 통해 설치될 수 있다.

비전 카메라(23)는 차체 이송라인(3)의 차체 진입 측에서 차체(1)를 비전 촬영하고 그 비전 데이터를 메인 컨트롤러(80)로 출력한다. 이에 메인 컨트롤러(80)에서는 비전 카메라(23)를 통해서 획득한 비전 데이터(이미지)의 특징점을 분석하여 그 특징점의 위치를 기반으로 해당 공정 내에서 차체 이송라인(3)을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들(1)의 상세한 위치를 산출할 수 있다.

또한, 메인 컨트롤러(80)는 차체 이송라인(3)을 따라 이송되는 차체들(1)의 간격이 항상 일정하기 때문에, 비전 카메라(23)를 통해서 획득한 비전 데이터의 특징점 분석으로 차체 이송라인(3)의 진입 공정 혹은 진출 공정의 차체 위치 확인을 통해 다른 공정에 있는 차체(1)의 정확한 위치를 산출해 낼 수 있다.

이러한 비전 카메라(23)은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 비전 시스템으로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

공구 감지유닛(40)은 체결 공구(10)의 원점(기준점)을 기준으로 그 체결 공구(10)의 이동 변위를 감지하기 위한 것으로, 체결 공구(10)에 설치될 수 있다.

공구 감지유닛(40)은 도 3 및 도 4에서와 같이, 가속도 센서(41), 자이로스코프 센서(43) 및 지자기 센서(45)를 포함한다. 이와 같은 가속도 센서(41), 자이로스코프 센서(43) 및 지자기 센서(45)는 장착 브라켓(47)을 통해 공구 몸체(11)의 체결부(13) 측에 설치될 수 있다.

가속도 센서(41)는 작업자가 체결 공구(10)를 가지고 이동할 때, 그 체결 공구(10)의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 가속도 값을 실시간으로 감지하고, 그 감지 신호를 뒤에서 더욱 설명될 공구 컨트롤러(60: 이하 도 1 및 도 2 참조)로 출력한다.

자이로스코프 센서(43: 당 업계에서는 통상적으로 "자이로 센서" 라고도 한다)는 작업자가 체결 공구(10)를 기울여서 드는 경우, 가속도 센서(41)에 의해 측정되는 가속도 값이 중력 가속도에 의해 영향을 받게 되므로 이러한 중력 가속도의 영향을 보정하기 위한 것이다.

자이로스코프 센서(43)는 체결 공구(10)의 기울어짐 즉, 회전 각속도를 측정하고 그 측정값을 뒤에서 더욱 설명될 공구 컨트롤러(60)로 출력한다.

그리고, 지자기 센서(45)는 지구 중력 방향을 기준으로 체결 공구(10)가 어느 정도 각도로 기울어져 있는지를 감지하는 센서로서, 자이로스코프 센서(43)와 마찬가지로 작업자가 체결 공구(10)를 기울여서 드는 경우, 가속도 센서(41)에 의해 측정되는 가속도 값이 중력 가속도에 의해 영향을 받게 되므로 이러한 중력 가속도의 영향을 보정하기 위한 것이다.

지자기 센서(45)는 체결 공구(10)의 기울어짐을 측정하고 그 측정값을 뒤에서 더욱 설명될 공구 컨트롤러(60)로 출력한다.

이상에서와 같은 가속도 센서(41), 자이로스코프 센서(43) 및 지자기 센서(45)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술이므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

공구 컨트롤러(60)는 도 1 및 도 2에서와 같이, 앞서 설명한 바와 같은 공구 감지유닛(40)의 가속도 센서(41)에 의해 감지된 체결 공구(10)의 가속도 값을 시간에 대하여 적분하고, 그 적분값을 다시 적분하여 체결 공구(10)의 이동 3축에 대한 이동 변위를 산출할 수 있다.

그리고, 공구 컨트롤러(60)는 가속도 센서(41)에 의해 감지된 가속도 값을 자이로스코프 센서(43) 및 지자기 센서(45)에 의해 감지된 체결 공구(10)의 기울어짐 측정값으로 보정하고 그 보정된 가속도 값을 누적하여 체결 공구(10)의 이동 변위 누적값을 기록한다.

즉, 공구 컨트롤러(60)는 자이로스코프 센서(43) 및 지자기 센서(45)에 의해 감지된 체결 공구(10)의 기울어짐 측정값을 기반으로 체결 공구(10)에 대한 중력 가속도의 영향을 계산하여 가속도 센서(41)에 의해 측정된 체결 공구(10)의 가속도 값을 보정하게 된다.

또한, 공구 컨트롤러(60)는 상기한 공구 감지유닛(40)에 의해 감지된 체결 공구(10)의 이동 변위에 따라 그 체결 공구(10)로 설정된 부품의 체결 토크 값을 전송한다.

메인 컨트롤러(80)는 본 시스템(100)의 전반적인 운용을 제어하는 것으로, 공구 컨트롤러(60)로부터 체결 공구(10)의 이동 3축에 대한 이동 변위값을 제공받아 그 이동 변위값이 "0" 인 것으로 판단되면, 공구 컨트롤러(60)를 통해 체결 공구(10)로 설정된 부품의 체결 토크 값을 전송케 한다.

또한, 메인 컨트롤러(80)는 공구 컨트롤러(60)로부터 획득한 체결 공구(10)의 이동 변위 누적값과, 차체 감지유닛(20)의 바코드 리더기(21) 및 비전 카메라(23)를 통해 획득한 차체(1)의 위치 정보를 기반으로 부품의 체결 결과값을 차체(1)의 차대 번호에 대응하여 서버(90)에 저장한다.

부연 설명하면, 메인 컨트롤러(80)는 바코드 리더기(21)로부터 획득한 차체(1)의 바코드 인식 신호를 기반으로 해당 차체(1)의 차대 번호를 확인하고, 해당 공정에서 사용될 서열 정보를 생성한다.

즉, 메인 컨트롤러(80)는 바코드 리더기(21)를 통해 차체(1)의 차대 번호가 확인되는 순간마다 앞서 확인된 차대 번호를 한 공정씩 앞으로 이동시키면서 순차적으로 서열 정보를 생성하게 된다.

이러한 과정을 반복하게 되면, 메인 컨트롤러(80)는 차체(1)의 진입 공정에서부터 진출 공정 사이에 위치한 각각의 공정에 어떤 차대 번호를 가진 차체(1)가 존재하는지 확인이 가능하다.

그리고, 메인 컨트롤러(80)는 비전 카메라(23)를 통해서 획득한 비전 데이터의 특징점을 분석하여 그 특징점의 위치를 기반으로 해당 공정 내에서 차체 이송라인(3)을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들(1)의 상세한 위치를 산출해 낼 수 있다.

여기서, 메인 컨트롤러(80)는 공구 컨트롤러(60)를 통해 차체(1)에 대한 부품의 체결 완료 신호가 입력되면, 부품의 체결 결과값을 차체(1)의 차대 번호에 대응하여 서버(90)에 저장할 수 있다.

더 나아가, 메인 컨트롤러(80)는 차체(1)의 차대 번호를 이용하여 체결 공구(10)의 체결 좌표를 계산하고, 그 체결 공구(10)의 원점을 재 셋팅함과 동시에 서버(90)에 저장된 결과를 후속 리페어 공정으로 전송할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법을 앞서 개시한 도면들 및 하기의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 차체 감지유닛(20), 공구 감지유닛(40) 및 공구 컨트롤러(60)를 포함하는 체결 보증 시스템(100)을 제공한다.

우선, 본 발명의 실시예에서는 차체 이송라인(3)을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들(1)의 위치를 차체 감지유닛(20)의 바코더 리더기(21) 및 비전 카메라(23)를 통해 감지한다(S11 단계).

여기서, 바코드 리더기(21)는 차체(1)에 부착된 바코드(9)를 인식하고 그 인식 신호를 메인 컨트롤러(80)로 출력한다. 이에 메인 컨트롤러(80)에서는 바코드 리더기(21)로부터 획득한 인식 신호를 기반으로 해당 차체(1)의 차대 번호를 확인하고, 해당 공정에서 사용될 서열 정보를 생성한다.

이 경우, 메인 컨트롤러(80)는 바코드 리더기(21)를 통해 차체(1)의 차대 번호가 확인되는 순간마다 앞서 확인된 차대 번호를 한 공정씩 앞으로 이동시키면서 순차적으로 서열 정보를 생성할 수 있다.

그리고, 비전 카메라(23)는 차체 이송라인(3)의 차체 진입 측에서 차체(1)를 비전 촬영하고 그 비전 데이터를 메인 컨트롤러(80)로 출력한다. 이에 메인 컨트롤러(80)에서는 비전 카메라(23)를 통해서 획득한 비전 데이터(이미지)의 특징점을 분석하여 그 특징점의 위치를 기반으로 해당 공정 내에서 차체 이송라인(3)을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들(1)의 상세한 위치를 산출한다.

이 경우, 메인 컨트롤러(80)는 차체 이송라인(3)을 따라 이송되는 차체들(1)의 간격이 항상 일정하기 때문에, 비전 카메라(23)를 통해서 획득한 비전 데이터의 특징점 분석으로 차체 이송라인(3)의 진입 공정 혹은 진출 공정의 차체 위치 확인을 통해 다른 공정에 있는 차체(1)의 정확한 위치를 산출해 낼 수 있다.

상기와 같은 과정을 거치는 동안, 본 발명의 실시예에서는 공구 감지유닛(40)을 통해 체결 공구(10)의 원점을 기준으로 체결 공구(10)의 이동 변위를 감지하고 그 감지 신호를 공구 컨트롤러(60)로 출력한다(S12 단계).

여기서, 공구 감지유닛(40)의 가속도 센서(41)는 작업자가 체결 공구(10)를 가지고 이동할 때, 그 체결 공구(10)의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 가속도 값을 실시간으로 감지하고, 그 감지 신호를 공구 컨트롤러(60)로 출력한다.

또한, 공구 감지유닛(40)의 자이로스코프 센서(43) 및 지자기 센서(45)는 작업자가 체결 공구(10)를 기울여서 드는 경우, 체결 공구(10)의 기울어짐을 감지하고 그 기울어짐 측정값을 공구 컨트롤러(60)로 출력한다.

그러면, 공구 컨트롤러(60)는 가속도 센서(41)에 의해 감지된 가속도 값을 자이로스코프 센서(43) 및 지자기 센서(45)에 의해 감지된 체결 공구(10)의 기울어짐 측정값으로 보정하고 그 보정된 가속도 값을 누적하여 체결 공구(10)의 이동 변위 누적값을 기록한다(S13 단계).

즉, 공구 컨트롤러(60)는 자이로스코프 센서(43) 및 지자기 센서(45)에 의해 감지된 체결 공구(10)의 기울어짐 측정값을 기반으로 체결 공구(10)에 대한 중력 가속도의 영향을 계산하여 가속도 센서(41)에 의해 측정된 체결 공구(10)의 가속도 값을 보정할 수 있다.

이 후, 메인 컨트롤러(80)는 공구 감지유닛(40)을 통해 감지된 체결 공구(10)의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 이동 변위가 "0" 인지를 판단한다(S14, S15, S16 단계).

상기에서 체결 공구(10)의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 이동 변위가 "0" 인 것으로 판단되면, 메인 컨트롤러(80)는 공구 컨트롤러(60)를 통하여 체결 공구(10)로 설정된 부품의 체결 토크 값을 전송케 한다.

이에, 체결 공구(10)는 차체(1)에 대한 부품의 설정된 체결 지점에 상응하는 체결 토크 값을 공구 컨트롤러(60)로부터 제공받아 차체(1)와 부품(3)을 볼트 및 너트와 같은 결합부재로서 체결한다(S17 단계).

그리고 나서, 메인 컨트롤러(80)는 공구 컨트롤러(60)를 통해 차체(1)에 대한 부품의 체결 완료 신호가 입력되면, 공구 컨트롤러(60)로부터 획득한 체결 공구(10)의 이동 변위 누적값과 이미 분석 완료된 차체(1)의 위치 정보를 기반으로, 설정된 부품의 체결 결과값을 차체(1)의 차대 번호에 대응하여 서버(90)에 저장한다(S18 단계).

이어서, 메인 컨트롤러(80)는 차체(1)의 차대 번호를 이용하여 체결 공구(10)의 체결 좌표를 계산하고, 그 체결 공구(10)의 원점을 재 셋팅한 후(S19 단계), 서버(90)의 저장 결과를 후속 리페어 공정으로 전송한다(S20 단계).

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량 조립용 체결 보증 시스템(100)은 차체 감지유닛(20) 및 공구 감지유닛(40)을 통해 차체(1)와 체결 공구(10)의 위치를 정밀하게 인식하여 실효성이 높은 체결 이력 관리를 도모할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 차체 3... 차체 이송라인
9... 바코드 10... 체결 공구
11... 공구 몸체 12... 구동유닛
13... 체결부 14... 전원 연결부
15... 손잡이부 16... 모터
17... 동력전달부 20... 차체 감지유닛
21... 바코드 리더기 23... 비전 카메라
40... 공구 감지유닛 41... 가속도 센서
43... 자이로스코프 센서 45... 지자기 센서
47... 장착 브라켓 60... 공구 컨트롤러
80... 메인 컨트롤러 90... 서버

Claims

차체 이송라인의 외측에 설치되며 상기 차체 이송라인을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들의 위치를 감지하되, 상기 차체 이송라인의 차체 진입 및 진출 측 중의 적어도 하나에 설치되며 차체를 비전 촬영하는 비전 카메라를 포함하는 차체 감지유닛;
차체에 부품을 조립하기 위한 체결 공구에 설치되며, 상기 체결 공구의 원점을 기준으로 그 체결 공구의 이동 변위를 감지하는 공구 감지유닛;
상기 공구 감지유닛에 의해 감지된 상기 체결 공구의 이동 변위에 따라 상기 체결 공구로 설정된 부품의 체결 토크 값을 전송하고, 상기 체결 공구의 이동 변위 누적값을 기록하는 공구 컨트롤러; 및
상기 공구 컨트롤러를 통해 상기 설정된 부품의 체결 토크 값을 상기 체결 공구에 전송케 하고, 상기 공구 컨트롤러로부터 획득한 체결 공구의 이동 변위 누적값과, 상기 차체 감지유닛을 통해 획득한 차체의 위치 정보를 기반으로 부품의 체결 결과값을 차체의 차대 번호에 대응하여 서버에 저장하는 메인 컨트롤러;
를 포함하며,
하나의 체결 공구로서 서로 다른 체결력을 요구하는 복수 개의 결합부재를 복수 개의 체결 지점에 체결하고,
상기 공구 감지유닛은 상기 체결 공구의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 가속도 값을 실시간으로 감지하는 가속도 센서와, 상기 체결 공구의 기울어짐을 감지하는 자이로스코프 센서 및 지자기 센서를 포함하며,
상기 공구 컨트롤러는 상기 가속도 센서에 의해 감지된 가속도 값을 시간에 대하여 적분하고 그 적분값을 다시 적분하여 상기 체결 공구의 이동 3축에 대한 이동 변위를 산출하며, 상기 가속도 센서에 의해 감지된 가속도 값을 상기 자이로스코프 센서 및 지자기 센서에 의해 감지된 측정값으로 보정하고 그 보정된 가속도 값을 누적하여 기록하는 것을 특징으로 하는 차량 조립용 체결 보증 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 차체 감지유닛은,
상기 차체 이송라인의 차체 진입 측에 설치되며, 차체의 바코드를 인식하는 바코드 리더기를 포함하는 차량 조립용 체결 보증 시스템.
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차체 감지유닛, 공구 감지유닛 및 공구 컨트롤러를 포함하는 청구항 1의 차량 조립용 체결 보증 시스템을 제공하고;
차체 이송라인을 따라 일정 간격을 두고 이송되는 차체들의 위치를 상기 차체 감지유닛을 통해 감지하며;
상기 공구 감지유닛을 통해 체결 공구의 원점을 기준으로 체결 공구의 이동 변위를 감지하고 그 감지 신호를 공구 컨트롤러로 출력하며, 상기 공구 컨트롤러에 체결 공구의 이동 변위 누적값을 기록하고;
상기 체결 공구의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 이동 변위가 "0" 인 것으로 판단되면, 상기 공구 컨트롤러를 통해 체결 공구로 설정된 부품의 체결 토크 값을 전송하며;
상기 공구 컨트롤러로부터 체결 공구의 이동 변위 누적값을 획득하고, 상기 차체 감지유닛으로부터 차체의 위치 정보를 획득하여 이를 기반으로 부품의 체결 결과 값을 차체의 차대 번호에 대응하여 서버에 저장하되,
상기 공구 컨트롤러를 통해 체결 공구로 전송된 부품의 체결 토크 값을 기반으로, 하나의 체결 공구로서 서로 다른 체결력을 요구하는 복수 개의 결합부재를 복수 개의 체결 지점에 체결하는 과정을 포함하며,
상기 차체 이송라인의 차체 진입 혹은 진출 측에서 상기 차체 감지유닛을 통해 차체를 비전 촬영하고, 상기 공구 감지유닛을 통해 체결 공구의 이동 3축(x, y, z축)에 대한 가속도 및 상기 체결 공구의 기울어짐을 감지하며,
상기 공구 컨트롤러는 공구 감지유닛에 의해 감지된 가속도 값을 시간에 대하여 적분하고 그 적분 값을 다시 적분하여 체결 공구의 이동 3축에 대한 이동 변위를 산출하며, 체결 공구의 기울어짐 측정값에 기인하여 체결 공구의 가속도 값을 보정하고 그 보정된 가속도 값을 누적하여 기록하는 것을 특징으로 하는 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법.
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제8 항에 있어서,
상기 차체 이송라인으로 진입하는 차체의 바코드를 상기 차체 감지유닛을 통해 인식하는 것을 특징으로 하는 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법.
삭제
제8 항에 있어서,
상기 공구 컨트롤러를 통해 차체에 대한 부품의 체결 완료 신호가 입력되면, 부품의 체결 결과값을 차체의 차대 번호에 대응하여 서버에 저장하는 것을 특징으로 하는 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법.
제12 항에 있어서,
차체의 차대 번호를 이용하여 체결 공구의 체결 좌표를 계산하고, 체결 공구의 원점을 재 셋팅하는 것을 특징으로 하는 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법.
제8 항에 있어서,
상기 서버의 저장 결과를 후속 리페어 공정으로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 조립용 체결 보증 시스템의 제어 방법.