KR101518849B1 - 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치와 이를 이용한 검사 방법 - Google Patents

Abstract

케이블 커넥터의 조립 공정에서 체결 상태를 청음 검사와 비젼 검사를 병행하여 처리함으로써, 보다 간편하면서도 정확하게 커넥터의 체결 상태에 대한 양부(良否)를 판정할 수 있는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 시스템을 개시한다.
전술한 검사용 시스템은 커넥터의 체결음을 감지하는 청음부(12), 조립후 커넥터의 길이변화를 감지하는 영상부(14), 상기 청음부(12)와 상기 영상부(14)로부터 제공되는 정보를 정상상태에서 계측된 기준 소음값과 기준 길이값에 각각 비교하여 커넥터의 체결 상태를 판정하는 중앙 처리부(16), 및 상기 중앙 처리부(16)에 의해 판정된 결과를 출력하는 결과 표시부(18)를 구비한다.

Description

케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치와 이를 이용한 검사 방법{Inspection system of connection condition for cable connector and inspection method using the same}

본 발명은 케이블과 전장품 사이를 전기적으로 연결하는 커넥터의 체결 상태를 검사하기 위한 장치와 이를 이용한 검사 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커넥터의 조립공정에서 체결음의 측정을 통한 청음 검사와 체결길이의 측정을 통한 비젼 검사를 실시하여 체결 상태에 대한 양부(良否)를 보다 용이하면서도 정확하게 판정할 수 있는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치와 이를 이용한 검사 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 내장재 제조 공정에 있어, 도어트림에 설치되는 전장품은 커넥터를 매개로 케이블과 전기적으로 연결된다. 이러한 커넥터는 체결작업 후 작업자에 의한 당김 검사를 통해 정상상태의 여부를 판정받게 된다.

그런데 이와 같은 커넥터의 체결에 대한 검사 공정은 전적으로 수작업에 의존함에 따라 작업자의 숙련도에 따라 검사의 신뢰도가 결정되는 문제를 안고 있다.

이에 따라 종래 공개특허 제10-2013-0071699호는 커넥터를 갖추며 상기 커넥터로 전원을 출력하는 출력부, 상기 커넥터와 결합되며 저항을 갖춘 다수의 부하부 입력단자, 상기 커넥터와 상기 부하부 입력단자가 결합되는 경우 상기 저항과 폐회로가 구성되며 상기 저항 양단의 전압값을 센싱하여 설정된 기준값과의 비교를 통해 상기 커넥터와 상기 부하부 입력단자의 오결합 유무를 감지하는 오결합 감지부를 포함하되, 상기 저항은 각 부하부 입력단자 마다 서로 다른 저항값을 가지는 구성의 커넥터 오결합 감지 시스템을 개시하고 있다.

즉, 종래 커넥터 오결합 감지 시스템은 부하부 입력단자에 추가로 저항을 연결하여 커넥터와 부하부 단자와의 오결합 유무를 감지하여 오결합에 따른 부하의 손실을 방지할 수 있으며, 오결합 유무의 감지에 따른 신속한 대응을 가능하게 하는 효과를 제공하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래 커넥터 오결합 감지 시스템은 조립라인을 따라 작업 대상물의 이송이 연속적으로 이루어지는 공정에 적용할 수 없을 뿐만 아니라, 오결합의 유무를 판정하기 위해서는 반드시 커넥터에 저항을 갖춘 부하부 입력단자를 체결시켜 일련의 폐회로를 구성해야 하고, 이와 함께 저항의 양단부에 대한 전압값의 센싱까지도 실시해야 하므로 공정의 지연과 함께 생산성을 저하시키는 문제를 초래하게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0071699호의 커넥터 오결합 감지 시스템

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 케이블 커넥터의 조립 공정에서 체결음의 측정을 통한 청음 검사와 체결길이의 측정을 통한 비젼 검사를 병행하여 처리함으로써, 보다 간편하면서도 정확하게 커넥터의 체결 상태에 대한 양부(良否)를 판정할 수 있도록 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치와 이를 이용한 검사 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치로서, 상기 커넥터의 종류를 식별하기 위한 사양 인식부, 상기 커넥터의 조립과정에서 발생하는 체결음을 감지하기 위한 청음부, 상기 커넥터의 조립후 커넥터의 길이변화를 감지하기 위한 영상부, 상기 청음부를 통해 제공되는 정보를 정상상태에서 계측된 기준 소음값과 비교하는 청음 검사와, 상기 영상부를 통해 제공되는 정보를 정상상태에서 계측된 기준 길이값과 비교하는 비젼 검사를 통해 상기 커넥터의 체결 상태를 판정하기 위한 중앙 처리부, 상기 중앙 처리부에 의해 판정된 결과를 출력하기 위한 결과 표시부, 및 상기 중앙 처리부에 의해 판정된 결과를 데이터화하여 전산 처리하고 저장하기 위한 이력 관리부를 구비한다.

또한, 본 발명은 케이블 커넥터의 체결 상태를 검사하기 위한 방법으로서, 상기 커넥터에 대한 가체결이 이루어진 상태에서 가체결 상태 검사를 수행하는 단계, 상기 가체결 상태 검사를 통과하면, 상기 커넥터를 자동 체결하는 단계, 상기 자동 체결 단계에서 체결음을 측정하여 음향 정보를 획득하고 체결길이를 측정하여 영상 정보를 획득하는 단계, 및 상기 측정 단계에서 검출된 음향 정보와 영상 정보를 기반으로 체결 상태의 양부를 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 체결 상태의 양부를 판단하는 단계는 상기 측정 단계에서 검출된 음향 정보를 기반으로 미리 설정된 기준 소음값과 비교하여 체결 상태의 양부를 판단하는 청음 검사, 및 상기 측정 단계에서 검출된 영상 정보를 기반으로 미리 설정된 기준 길이값과 비교하여 체결 상태의 양부를 판단하는 비젼 검사로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 체결 상태의 양부를 판단하는 단계는 상기 청음 검사와 상기 비젼 검사 중 적어도 하나 이상을 선택하여 실시한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 체결 상태의 양부를 판단하는 단계에서 기준이 되는 소음값과 길이값은 각각 오차범위 내의 여유를 두도록 설정되고, 상기 청음 검사는 타임 플레임 분석, 스펙트럼 분석, 및 옥타브 분석 중 적어도 하나의 기법을 통해 이루어진다.

본 발명은 상기 가체결 상태 검사와 상기 비젼 검사를 통과하지 못하면, 각각 조립공정에서 제외하는 취출 단계, 상기 취출 단계의 이후에 불량 상태를 재확인하고 수정 가능한 불량은 수정 후 조립라인으로 재투입하고 수정 불가능한 불량은 완전 폐기 처리하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치와 이를 이용한 검사 방법은 케이블과 전장품 사이를 연결하는 커넥터의 조립 공정에서 청음 검사와 함께 비젼 검사의 병행 처리를 통해 보다 간편하면서도 정확하게 커넥터의 체결 상태에 대한 양부(良否)를 판정할 수 있게 해 준다.

특히, 청음 검사는 커넥터의 조립 시 발생하는 체결음을 수집한 다음, 이를 미리 설정된 기준 소음값과 비교하여 체결 상태의 양부(良否)를 판정할 수 있게 하므로 작업성을 개선하는 데 기여할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 청음 검사를 통한 커넥터의 체결 상태에 대한 양부를 판정하는 과정에서 다양한 분석 프로그램을 이용하여 검사의 신뢰도를 크게 높일 수 있으므로, 커넥터의 조립 공정을 자동화하는 데 기반을 조성할 수 있고, 이를 통해 커넥터의 조립 생산성을 높일 수 있게 한다.

아울러, 비젼 검사는 조립 후 커넥터의 길이를 측정하고 이를 미리 설정된 기준 길이와 비교하여 체결 상태의 양부(良否)를 판정하는 데 도움을 줄 수 있으므로, 청음 검사와 함께 조립 공정을 자동화하고 작업성과 생산성을 향상시키는 데 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치에 대한 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 중앙 처리부에서 수행되는 청음 검사의 다양한 방법을 설명하는 그래프로서, 정상상태와 불량상태를 함께 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 케이블 커넥터의 체결 상태를 검사하기 위한 방법을 도시한 플로우 챠트이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1을 참조로 하면, 본 발명에 따른 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 시스템은 사양 인식부(10), 청음부(12), 영상부(14), 중앙 처리부(16), 결과 표시부(18), 및 이력 관리부(20)를 포함하여 구성된다.

상기 사양 인식부(10)는 조립공정 중에 커넥터의 종류를 자동적으로 인식할 수 있게 하는 설비에 해당한다. 예컨대, 서로 다른 종류의 커넥터를 가지는 도어트림을 단일의 조립라인에서 함께 조립할 경우 이에 대한 검사를 함께 처리할 때 필요로 하는 것으로, 각 도어트림 별로 구분하기 위해 부착된 전자태그의 일종인 RFID(Radio Frequency Identification)와 이를 판독하기 위한 리더로 구현할 수 있다.

상기 청음부(12)는 케이블과 전장품 사이를 커넥터로 연결하는 과정에서 발생하는 체결소음을 측정하고 수집할 수 있는 장비에 해당하는 것으로, 예컨대, 지름 8ㅨ의 길이 50mm와 32dB ~ 135dB 범위 내의 체결음을 측정할 수 있는 사양의 마이크로폰을 예로 들 수 있다. 이때, 상기 청음부(12)에서 측정된 체결음은 0 ~ 50mV 범위의 전압값에 해당하는 것으로 상기 중앙 처리부(16)에 24비트(Bit)의 아날로그 신호로 제공된다.

상기 영상부(14)는 케이블과 전장품 사이를 커넥터로 연결한 상태에서 커넥터 부위를 중점적으로 촬영하여 다음 공정에서 커넥터의 길이에 대한 변화를 판별할 수 있게 하는 장비로서, 물체인식 기능을 포함하는 지능형 영상 촬영장비로 구현할 수 있다.

상기 중앙 처리부(16)는 상기 청음부(12)를 통해 입력된 정보와 상기 영상부(14)를 통해 입력된 정보를 기반으로 커넥터의 체결 상태에 대한 양부(良否)를 정확하게 판정하기 위한 것으로, 정상적인 상태에서 발생하는 커넥터의 체결음에 대한 기준 소음값을 오차범위 내에서 데이터화하여 저장함과 더불어, 정상적인 상태에서 발생하는 커넥터의 체결부위에 대한 기준 길이값을 오차범위 내에서 데이터화하여 저장한다.

즉, 상기 중앙 처리부(16)는 상기 청음부(12)를 통해 수집된 체결음에 대한 정보를 미리 설정하고 있는 기준 소음값과 비교하여 커넥터의 체결 상태에 대한 양부(良否)를 판단하고, 상기 영상부(14)를 통해 수집된 길이에 대한 정보를 미리 설정하고 있는 기준 길이값과 비교하여 커넥터의 체결 상태에 대한 양부(良否)를 판단한다.

요약하자면, 상기 중앙 처리부(16)는 상기 청음부(12)를 통해 수집된 체결음을 기준 소음값과 비교하여 커넥터 체결 상태의 양부를 판단하는 청음 검사와, 상기 영상부(14)를 통해 수집된 체결부위의 길이를 기준 길이값과 비교하여 커넥터 체결 상태의 양부를 판단하는 비젼 검사를 수행하는 구성에 해당한다.

상기 결과 표시부(18)는 조립라인에서 상기 중앙 처리부(16)에 의해 판정된 커넥터의 체결 상태를 정상(OK) 또는 비정상(NG)으로 구분하여 가시적으로 출력하는 것으로, 청음 신호와 함께 출력될 수도 있다.

상기 이력 관리부(20)는 상기 중앙 처리부(16)를 통해 판정된 커넥터의 체결 상태를 데이터화하여 전산 처리하고 저장함으로써 후속 공정에서 활용할 수 있게 하는 구성이다.

도 2 내지 도 4를 참조로 하면, 상기 중앙 처리부(16)에서 이루어지는 청음 검사는 다음과 같은 과정을 통해 이루어진다.

상기 중앙 처리부(16)는 상기 청음부(12)를 통해 입력된 아날로그 신호에 해당하는 소음 측정값을 디지털신호로 변환한 다음, 다양한 분석 프로그램을 이용하여 커넥터의 체결 상태에 대한 양부(良否)를 판정하게 된다.

일례로, 분석 프로그램은 다음 3 가지 종류로 예시할 수 있다.

먼저, 소음 진폭을 시간으로 측정하는 타임 플레임(Time Flame) 분석방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 조립 공정에서 커넥터의 체결 시 걸림턱에 의한 접촉에 따라 발생하는 체결음에 대한 사운드 레벨(Sound Level)의 최대값을 사전에 설정한 기준 소음값의 범위와 비교하여 낮을 경우 불량으로 판정한다. 이 과정에서, 상기 청음부(12)에서는 파스칼(Pascal) 값으로 데이터의 측정이 이루어지고, 이 값은 스케일링 팩터의 적용에 의해 데시벨(Decibel) 값으로 변경된다.

그리고 스펙트럼 분석방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 타임 플레임(Time Flame) 영역의 데이터를 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 주파수 영역으로 변환한 후, 1kHz ~ 2kHz 사이에 발생하는 값의 최대값에 하한 Limit값을 비교하여 정상 여부를 판정한다. 이 방법에서는 현재 10kHz를 측정하여 0 ~ 5kHz까지의 주파수를 분석하고 있으며, 이때 커넥터가 정상적인 체결이면 1kHz ~ 2kHz 사이에 불량과 주파수 특성의 차이가 발생하며 이를 검출하여 정상과 불량을 판정하도록 프로그램 알고리즘을 구성한다.

또한, 옥타브 분석방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 주파수 분석결과를 표현하는 방법 중에 하나로 하한주파수와 상한주파수와의 비가 일정하여 2의 N승의 비율로 표현(N=1, 1/3, 1/12,…)되고 이러한 분석을 사용하면 저주파 부분은 세분화되고, 고주파 부분은 그룹핑하여 표현하게 되어 사람의 청각 특성과 분석 데이터를 유사한 상태로 표현할 수 있다. 따라서 이러한 분석기법을 이용하여 0 ~ 5kHz 사이의 데이터를 그룹화하여 전체 영역의 데이터에서 정상과 불량의 차이를 검출하게 된다. 아울러, 옥타브 분석방법은 스펙트럼 분석기법과 달리 특정 영역을 검사하는 방법이 아니라 전체 영역을 검사하는 방법이므로 체결 상태를 판정하는 데 매우 유용하다.

도 5를 참조로 하면, 본 발명에 따른 케이블 커넥터의 체결 상태를 검사하기 위한 일련의 과정은 다음과 같다.

도어트림의 조립라인에서 작업자에 의한 커넥터의 가체결이 이루어진 다음, 1차적인 비젼 검사에 의한 가체결 상태 검사가 이루어진다.(S10, S11)

이 과정을 통과하면, 자동 체결기에 의한 커넥터의 자동적인 체결이 수행된다.(S12) 이 과정에서 상기 청음부(12)는 커넥터의 체결음을 측정하고 이를 상기 중앙 처리부(16)에 입력하게 된다. 이와 동시에 상기 영상부(14)는 커넥터의 체결부위에 대한 길이를 측정하고 이를 상기 중앙 처리부(16)에 입력하게 된다.

이어, 커넥터의 체결 상태를 정확하게 판정하기 위한 검사과정이 수행된다.(S13) 이 경우 실시되는 검사는 청음 검사와 2차 비젼 검사로 구분될 수 있다.

먼저, 청음 검사에서는 상기 청음부(12)를 통해 입력된 체결음에 대한 음향 정보를 기반으로 상기 중앙 처리부(16)가 미리 설정된 기준 소음값의 범위와 비교함으로써 체결 상태의 양부를 판단하게 된다.(S13-1)

또한, 비젼 검사에서는 상기 영상부(14)를 통해 입력된 체결부위에 대한 길이 정보를 기반으로 상기 중앙 처리부(16)가 미리 설정된 기준 길이값의 범위와 비교함으로써 체결 상태의 양부를 판단하게 된다.(S13-2)

이 과정에서 커넥터의 체결 상태를 판정하기 위한 청음 검사(S13-1)와 2차 비젼 검사(S13-2)는 검사 과정에서 병행하여 이루어지거나, 두 검사과정 중에서 적어도 하나만을 선택하여 이루어질 수도 있다.

이어, 상기 청음 검사를 통과하면, 다음 공정에 해당하는 열풍융착 설비로 이동한 다음, 열풍에 의한 융착이 이루어지게 된다.(S14,S15) 또한, 상기 비젼 검사를 통과한 경우에도 열풍융착 설비로 이동하여 열풍에 의한 융착이 이루어지게 된다. 이 과정에서 상기 청음 검사를 통과하지 못한 경우에도 열풍융착 설비로 이동하여 융착이 이루어지게 된다.

이어, 융착이 완료되면, 커넥터에 대한 통전 검사를 수행하게 된다.(S16) 이 과정에서 청음 검사를 통과한 제품만이 통전 검사를 받게 되고, 청음 검사를 통과하지 못한 제품은 커넥터의 당김 검사를 받은 다음 통전 검사를 받게 된다.

이어, 상기 통전 검사를 통과하면, 전면패드를 부착하고 최종 단계의 검사를 받게 된다.(S17) 이 과정에서 최종 단계를 검사를 통과하면, 판정 결과는 데이터화하여 전산 처리되어 이력 관리를 위해 별도로 저장된다.

한편, 상기 가체결 상태 검사와 상기 2차 비젼 검사를 각각 통과하지 못한 경우에는 조립라인에서 취출되어 불량 제품만을 별도로 이송하는 컨베이어로 이동한 다음, 작업자에 의해 불량 상태를 재확인 받게 된다. 이 과정에서 작업자는 수정이 가능한 불량이면 수정처리 후 조립라인으로 재투입하고, 반대로 수정 불가능한 불량이면 완전하게 폐기 처리되도록 라인에서 제외시킨다.(S18, S19)

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-사양 인식부 12-청음부
14-영상부 16-중앙 처리부
18-결과 표시부 20-이력 관리부

Claims (12)

1. 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치에 있어서,
   상기 커넥터의 조립과정에서 발생하는 체결음을 감지하는 청음부;
   상기 커넥터의 조립후 커넥터의 길이변화를 감지하는 영상부;
   상기 청음부와 상기 영상부로부터 제공되는 정보를 정상상태에서 계측된 기준 소음값과 기준 길이값에 각각 비교하여 상기 커넥터의 체결 상태를 판정하는 중앙 처리부;
   상기 중앙 처리부에 의해 판정된 결과를 출력하는 결과 표시부; 및
   상기 커넥터의 종류를 식별하기 위한 사양 인식부를 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 중앙 처리부에 의해 판정된 결과를 데이터화하여 전산 처리하고 저장하는 이력 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 중앙 처리부는 기준 소음값과 기준 길이값을 각각 오차범위 내의 여유를 두고 설정하는 것을 특징으로 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사용 장치.
5. 케이블 커넥터의 체결 상태를 검사하기 위한 방법에 있어서,
   상기 커넥터에 대한 가체결이 이루어진 상태에서 가체결 상태 검사를 수행하는 단계;
   상기 가체결 상태 검사를 통과하면, 상기 커넥터를 자동 체결하는 단계;
   상기 자동 체결 단계에서 체결음을 측정하여 음향 정보를 획득하고 체결길이를 측정하여 영상 정보를 획득하는 단계;
   상기 측정 단계에서 검출된 음향 정보를 기반으로 미리 설정된 기준 소음값과 비교하여 체결 상태의 양부를 판단하는 청음 검사, 및 상기 측정 단계에서 검출된 영상 정보를 기반으로 미리 설정된 기준 길이값과 비교하여 체결 상태의 양부를 판단하는 비젼 검사를 통해 체결 상태의 양부를 판단하는 단계; 및
   상기 가체결 상태 검사와 상기 비젼 검사를 통과하지 못하면, 각각 조립공정에서 제외하는 취출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 체결 상태의 양부를 판단하는 단계에서 기준이 되는 소음값과 길이값은 각각 오차범위 내의 여유를 두도록 설정되는 것을 특징으로 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사 방법.
9. 청구항 5에 있어서,
   상기 청음 검사는 타임 플레임 분석, 스펙트럼 분석, 및 옥타브 분석 중 적어도 어느 하나의 기법을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사 방법.
10. 삭제
11. 청구항 5에 있어서,
    상기 취출 단계의 이후에 불량 상태를 재확인하고 수정 가능한 불량은 수정 후 조립라인으로 재투입하고 수정 불가능한 불량은 완전 폐기 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사 방법.
12. 청구항 5 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 판단 단계를 통과하면, 상기 커넥터를 고정하고 통전 검사를 수행하는 단계와, 상기 통전 검사를 통과하면, 최종 검사를 수행하는 단계 및, 판정된 결과를 데이터화하여 전산 처리하고 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 커넥터의 체결 상태 검사 방법.

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