KR101517929B1

KR101517929B1 - 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치

Info

Publication number: KR101517929B1
Application number: KR1020130075798A
Authority: KR
Inventors: 최순진; 명기성; 조창현; 임윤호; 정명호
Original assignee: (주)가람이앤씨
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-05-06
Also published as: KR20150002230A

Abstract

본 발명은 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇비전의 카메라가 검사대상물의 체크포인트에 접근하는 경우 다관절 로봇의 움직임을 감속시키고, 체크포인트를 통과한 경우 다관절 로봇의 움직임을 가속시키는 로봇제어부를 구비하여 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 논스톱으로 검사대상물을 촬영할 수 있는 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치는, 검사대상물의 외측에 배치된 다관절 로봇과; 상기 다관절 로봇의 아암 선단에 장착되고, 상기 다관절 로봇의 움직임을 따라 상기 검사대상물을 촬영하는 카메라와; 상기 카메라가 상기 검사대상물의 정해진 복수개의 체크포인트를 순차적으로 촬영하도록 상기 다관절 로봇의 움직임을 제어하는 로봇제어부와; 상기 카메라에 촬영된 영상 이미지로부터 상기 검사대상물의 양불을 판정하는 영상분석부를; 포함하되, 상기 로봇제어부는, 상기 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 상기 카메라가 상기 검사대상물을 촬영할 수 있도록 상기 카메라가 상기 검사대상물의 체크포인트에 접근하는 경우 상기 다관절 로봇의 움직임을 감속시키고, 상기 카메라가 상기 검사대상물의 체크포인트를 통과한 경우 상기 다관절 로봇의 움직임을 가속시키는 것을 특징으로 한다.

Description

논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치{ROBOT VISION DEVICE CAPABLE OF NON-STOP INSPECTING AN OBJECT}

본 발명은 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇비전의 카메라가 검사대상물의 체크포인트에 접근하는 경우 다관절 로봇의 움직임을 감속시키고, 체크포인트를 통과한 경우 다관절 로봇의 움직임을 가속시키는 로봇제어부를 구비하여 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 논스톱으로 검사대상물을 촬영할 수 있는 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치에 관한 것이다.

일반적인 로봇비전은 도 1에 도시된 바와 같이 로딩되는 검사대상물(1)을 이송시킬 수 있는 컨베이어(2)와, 상기 검사대상물(1) 위에 조명광을 조사하는 광원(3)과, 반사경(4)을 통해 입사되는 광의 조명하에서 상기 검사대상물(1)의 영상을 촬영할 수 있는 카메라(5)와, 상기 카메라(5)를 장착하여 이동시킬 수 있는 로봇(6)과, 상기 로봇(6)의 구동 위치를 제어하는 로봇 제어부(7-1)와, 상기 카메라(5)로부터 출력되는 영상 데이터를 인식하여 그 인식 결과를 비전 모니터(8-1)에 표시할 수 있는 비전 제어부(7-2)와, 전체의 검사 작업을 제어하여 운영 모니터(8-2)에 표시할 수 있는 주 제어부(7-3)로 구성된다.

이와 같이 구성된 로봇비전은 상기 주 제어부(7-3)에서 검사에 필요한 위치 영역을 미리 티칭하고, 로봇(6)을 지정된 작업 위치로 이동시킬 수 있게 전반적인 작업 지시를 하게 된다. 이 후, 검사가 시작되면, 로봇(6)에 장착된 카메라(5)가 컨베이어(2) 위에 로딩되어 검사 영역(S)으로 이송된 검사대상물(1)을 세밀하게 촬영한다. 이렇게 촬영된 영상 데이터를 비전 제어부(7-2)에서 인식하여 그 결과를 주 제어부(7-3)로 출력하고 비전 모니터(8-1)를 통하여 디스플레이하게 되는 것이다.

하지만, 종래기술에 따른 로봇비전은 상기 로봇(5)이 일정한 속도로 검사대상물(1)의 체크포인트에 대응되는 위치로 상기 카메라(5)를 이동시키고, 검사대상물(1)의 촬영시에는 상기 카메라(5)를 정지시킨 후 촬영함으로써 검사에 소요되는 시간이 지체되는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에 따른 로봇비전은 광원으로 형광등을 사용하므로 검사대상물의 종류에 따라 촬영되는 영상이 서로 다르게 나타나게 되어 인식을 하는데 오류를 발생시키는 원인이 되는 문제점이 있었고, 최근에는 로봇비전용 광원으로 종래의 형광등을 대신하여 LED를 이용하는 추세이나, LED의 경우에는 발열이 심하여 방열기구물이 별도로 필요한 단점이 있고, 조명의 산란이 심하여 검사대상물의 표면검사시 사물 인식률이 떨어지는 단점이 있으며, 상대적으로 제조 단가가 높은 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 로봇비전의 카메라가 검사대상물의 체크포인트에 접근하는 경우 다관절 로봇의 움직임을 감속시키고, 체크포인트를 통과한 경우 다관절 로봇의 움직임을 가속시키는 로봇제어부를 구비하여 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 논스톱으로 검사대상물을 촬영할 수 있는 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 중앙공간에 카메라가 배치된 상태로 조명이 카메라와 일체로 이동되도록 케이스를 링형상으로 형성함으로써 카메라의 위치에 관계 없이 촬영되는 검사대상물에 최적의 조명 상태를 유지할 수 있고, 나아가 광원으로 무기이엘필름을 채택함으로써 균일한 평면발광이 가능하여 카메라의 검사대상물에 대한 인식률을 향상시킬 수 있으며, 열이 발생되지 않아 방열을 위한 추가적인 설계가 필요하지 않은 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치는, 검사대상물의 외측에 배치된 다관절 로봇과; 상기 다관절 로봇의 아암 선단에 장착되고, 상기 다관절 로봇의 움직임을 따라 상기 검사대상물을 촬영하는 카메라와; 상기 카메라가 상기 검사대상물의 정해진 복수개의 체크포인트를 순차적으로 촬영하도록 상기 다관절 로봇의 움직임을 제어하는 로봇제어부와; 상기 카메라에 촬영된 영상 이미지로부터 상기 검사대상물의 양불을 판정하는 영상분석부를; 포함하되, 상기 로봇제어부는, 상기 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 상기 카메라가 상기 검사대상물을 촬영할 수 있도록 상기 카메라가 상기 검사대상물의 체크포인트에 접근하는 경우 상기 다관절 로봇의 움직임을 감속시키고, 상기 카메라가 상기 검사대상물의 체크포인트를 통과한 경우 상기 다관절 로봇의 움직임을 가속시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치는, 상기 검사대상물을 향하여 빛을 조사하는 조명을; 더 포함하되, 상기 조명은, 링형상으로 형성되고 중앙공간에 상기 카메라가 배치되어 상기 카메라와 일체로 이동되는 케이스와, 상기 케이스에 대응되는 링형상으로 가공되어 상기 케이스의 전면에 전체적으로 부착되며 전기를 공급받아 자체 면발광되는 무기이엘필름과, 외부의 충격이나 습기로부터 상기 무기이엘필름이 보호되도록 상기 케이스의 전방에 결합되는 커버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치는 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 논스톱으로 검사대상물을 촬영할 수 있어 검사시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치는 카메라를 둘러싸는 플랫링의 형태로 광원이 배치되어 카메라의 위치에 관계 없이 촬상되는 검사대상물에 최적의 조명 상태를 유지할 수 있으며, 광원으로 무기이엘필름을 채택함으로써 균일한 평면발광이 가능하여 카메라의 검사대상물에 대한 인식률을 향상시킬 수 있고, 열이 발생되지 않아 방열을 위한 추가적인 설계가 필요하지 장점이 있다.

도 1은 일반적인 로봇비전의 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치의 구성도
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치의 사용상태를 도시한 사시도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치의 주요부 측단면도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치의 제어 흐름도

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치의 구성도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치의 사용상태를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치의 주요부 측단면도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치의 제어 흐름도이다.

도 2 내지 도 8을 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치는 다관절 로봇(10)과, 카메라(20)와, 조명(30)과, 로봇제어부(40)와, 영상분석부(50)를 포함하여 구성된다.

상기 다관절로봇(10)은 복수개의 아암(11)이 관절로 상호 연결되어 상기 로봇제어부(40)에 의해 제어되며 상기 아암(11)의 선단에 장착된 카메라(20)가 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 검사대상물(A)의 정해진 체크포인트(P1, P2, P3, P4)를 촬영할 수 있는 방향으로 움직이는 구성으로 검사대상물(A)의 외측에 배치된다.

상기 검사대상물(A)은 일반적으로 복수개가 컨베이어(미도시)에 의해 연속적으로 이송되는데, 상기 다관절로봇(10)이 상기 검사대상물(A)의 이송에 방해되지 않도록 상기 검사대상물(A)의 외측에 배치되는 것이다.

상기 카메라(20)는 상기 다관절 로봇(10)의 아암(11) 선단에 장착되고, 상기 로봇제어부(40)에 의해 제어되는 상기 다관절 로봇(10)의 움직임을 따라 상기 검사대상물(A)을 촬영하는 구성이다.

상기 조명(30)은 상기 검사대상물(A)을 향하여 빛을 조사하는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 케이스(31)와, 무기이엘필름(32)과, 커버(33)를 포함하여 구성된다.

상기 케이스(31)는 광원인 상기 무기이엘필름(32)을 지지하기 위한 구성으로 중앙에 상기 카메라(C)가 삽입되기 위한 중앙공간(311)이 형성된 링형상으로 형성되고, 평평한 전면(312)에 상기 무기이엘필름(32)이 전체적으로 부착된다.

한편, 상기 케이스(31)는 상기 카메라(C) 또는 로봇의 한 축(미도시) 상에 고정되어 상기 카메라(C)와 일체로 이동되도록 구성됨으로써 상기 카메라(C)의 위치에 관계 없이 상기 무기이엘필름(32)에서 조사되는 빛이 상기 카메라(C)의 촬상 방향을 따라 이동됨으로써 검사대상물(A)에 최적의 조명 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

상기 무기이엘필름(32)은 검사대상물(A)을 향하여 빛을 조사하는 광원으로서의 역할을 하는 구성으로 상기 케이스(31)에 대응되는 링형상으로 가공되어 상기 케이스(31)의 전면(312)에 전체적으로 부착되며 전기를 공급받아 자체 면발광되도록 구성되는데, 본 고안은 상기 케이스(31)의 형상과 유기적으로 결합되며 로봇비젼의 광원으로서 상기 무기이엘필름(32)을 채택한 것을 주요한 특징으로 한다.

상기 무기이엘필름(32)은 도 7에 도시된 바와 같이 투명전극(321), 형광층(322), 유전층(323), 배면전극(324)이 순차적으로 적층되고, 이를 감싸는 보호층(325)으로 이루어지는게 일반적이다.

한편, 상기 무기이엘필름(32)은 빛이 산란되지 않는 균일한 평면발광이 가능하고, 열이 발생하지 않는 냉열광원이며, 1 ㎲의 빠른 응답속도를 갖고, 0.2 mm이하 초박막으로 얇은 두께로 제조하는 것이 가능하며, 소비전력이 약 4W(100*1000 mm, 110V 400Hz~1kHz)로서 저소비전력 및 고효율의 특성을 갖고, 플렉서블하여 다양한 형태의 작업 가능한 유연성을 갖으며, 수명은 8,000 hr ~ 20,000 hr 이상으로 길고, 평균 250 Cd~500 Cd 이상의 휘도로 탁월한 시인성을 갖고, 색상은 흰색, 녹색, 청색 외 20여 색상 및 전체 칼라색의 구현이 가능한 특징을 갖는다.

특히, 상기 무기이엘필름(32)은 백라이트 등의 빛을 따로 마련할 필요가 없이 전압을 인가하는 것만으로 자체 발광하는 소자이기 때문에 LCD보다 저소비전력화, 초박형화, 경량화가 가능한 특징이 있고, 플라스틱이나 필름 등과 같이 유연한 소재 위에도 가공이 가능 하므로 구부릴 수 있는 플렉서블 패널을 제작할 수 있으며, 기둥과 같은 곡면에 붙일 수도 있는 특징이 있어, 본 고안의 일실시예에서와 같이 상기 무기이엘필름(32)은 상기 케이스(31)의 전면(312)에 전체적으로 부착하기 용이한 링형상으로 가공하는 것이 가능한 것이다.

또한, 상기 무기이엘필름(32)은 열이 발생되지 않는 냉열광원으로서 별도의 방열기구물을 필요로 하지 않아 상기 케이스(31)의 전면(312)에 전체적으로 부착하는 것이 가능하게 되는 것이다.

상기 커버(33)는 외부의 충격이나 습기로부터 상기 무기이엘필름(32)을 보호하는 구성으로 상기 케이스(31)의 전방에 결합되는데, 본 고안의 일실시예에서는 상기 커버(33)를 상기 무기이엘필름(32)으로부터 조사되는 빛이 투과되며 확산되도록 광확산재질로 구성하였다. 상기 커버(33)를 구성하는 광확산재질로는 실리카, TiO₂, 실리콘 고무, 아크릴계 및 폴리스티렌 수지 등을 예로 들 수 있다.

상기 커버(33)를 통해 빛이 확산됨으로써 확산되지 않은 직선광에 대비하여 검사대상물(A)을 보다 균일하게 조명할 수 있다할 것이다.

상기 로봇제어부(40)는 상기 카메라(20)가 상기 검사대상물(A)의 정해진 복수개의 체크포인트(P1, P2, P3, P4)를 순차적으로 촬영하도록 상기 다관절 로봇의 움직임을 제어하는 구성이다.

상기 로봇제어부(40)는 본 발명의 일실시예에서는 도 8에 도시된 바와 같이 초기위치(P0)로부터 순차적으로 상기 카메라(20)가 상기 검사대상물(A)의 체크포인트(P1, P2, P3, P4)에 접근하는 경우 상기 다관절 로봇(10)의 움직임을 감속시키고, 상기 카메라(20)가 상기 검사대상물(A)의 체크포인트(P1, P2, P3, P4)를 통과한 경우 상기 다관절 로봇(10)의 움직임을 가속시키도록 구성된다.

종래에는 상기 다관절 로봇(10)이 등속도로 움직임으로써 상기 카메라(20)가 상기 검사대상물(A)의 체크포인트(P1, P2, P3, P4)에 위치되는 경우 상기 다관절 로봇(10)의 움직임이 정지된 상태에서 촬영하였지만, 본 발명에서는 상기 다관절 로봇(10)이 연속적으로 움직이는 상태에서 상기 카메라(20)가 상기 검사대상물(A)을 촬영할 수 있도록 상기 다관절 로봇(10)의 움직임에 대하여 가속도를 제어하는 것이다.

한편, 상기 카메라(20)가 상기 검사대상물(A)의 체크포인트(P1, P2, P3, P4)에 접근하는 경우 상기 다관절 로봇(10)의 움직임에 대하여 감속이 이루어지지 않는 상태로 즉, 등속도 또는 가속된 상태로 연속적으로 움직인다면 촬영된 영상 이미지에는 모션블러(motion blur) 현상이 발생되어 상기 영상분석부(50)에서의 영상 이미지 인식률이 저하되는 문제점이 발생될 것이다.

따라서, 본 발명의 일실시예에서는 고속 검사가 가능하면서도 체크포인트에 대한 선명한 영상 이미지의 확보를 위하여 상기 검사대상물(A)의 체크포인트(P1, P2, P3, P4)를 기준으로 상기 로봇제어부(40)에 의해 상기 다관절 로봇(10)의 움직임에 대한 가속도를 제어하는 것이다.

상기 영상분석부(50)는 상기 카메라(20)에 촬영된 영상 이미지로부터 상기 검사대상물(A)의 양불을 판정하는 구성으로, 로봇비전 분야에서 일반적인 구성이므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같은 구성요소들의 유기적인 결합관계에 의하여 본 발명에 따른 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치는 상기 다관절 로봇(10)이 연속적으로 움직이는 상태에서 상기 카메라(20)가 논스톱으로 상기 검사대상물(A)을 촬영할 수 있어 검사시간을 단축시킬 수 있는 장점이 발생되는 것이다.

앞에서 설명되고 도면에 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

A 검사대상물
10 다관절 로봇
11 아암
20 카메라
30 조명
31 케이스
32 무기이엘필름
33 커버
40 로봇제어부
50 영상분석부

Claims

검사대상물의 외측에 배치된 다관절 로봇과;
상기 다관절 로봇의 아암 선단에 장착되고, 상기 다관절 로봇의 움직임을 따라 상기 검사대상물을 촬영하는 카메라와;
상기 카메라가 상기 검사대상물의 정해진 복수개의 체크포인트를 순차적으로 촬영하도록 상기 다관절 로봇의 움직임을 제어하는 로봇제어부와;
상기 카메라에 촬영된 영상 이미지로부터 상기 검사대상물의 양불을 판정하는 영상분석부를; 포함하되,
상기 로봇제어부는, 상기 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 상기 카메라가 상기 검사대상물을 촬영할 수 있도록 상기 카메라가 상기 검사대상물의 체크포인트에 접근하는 경우 상기 다관절 로봇의 움직임을 감속시키고, 상기 카메라가 상기 검사대상물의 체크포인트를 통과한 경우 상기 다관절 로봇의 움직임을 가속시키고,
상기 검사대상물을 향하여 빛을 조사하는 조명을; 더 포함하되,
상기 조명은, 링형상으로 형성되고 중앙공간에 상기 카메라가 배치되어 상기 카메라와 일체로 이동되는 케이스와, 상기 케이스에 대응되는 링형상으로 가공되어 상기 케이스의 전면에 전체적으로 부착되며 전기를 공급받아 자체 면발광되는 무기이엘필름과, 외부의 충격이나 습기로부터 상기 무기이엘필름이 보호되도록 상기 케이스의 전방에 결합되는 커버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치.
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