KR101558677B1 - 엔진 검사 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치검사와 비젼검사를 모두 실시할 수 있는 모듈이 단부에 장착된 한 쌍의 7축 로봇을 사용하여 엔진의 품질을 향상할 수 있고 다양한 완성엔진에 적용 가능한 유연성을 확보할 수 있는 엔진 검사 시스템에 관한 것으로, 엔진 검사 시스템은, 피검사제품을 사이에 두고 대향하여 설치되는 한 쌍의 다관절 로봇(30); 상기 다관절 로봇(30)의 선단에 설치되는 통합 그리퍼(40); 및 상기 통합 그리퍼(40)에 설치되는 카메라(51)와 터치핀(71);을 포함하고, 상기 통합 그리퍼(40)는, 일단이 다관절 로봇(30)의 선단에 부착되는 마운팅 브라켓(41)과, 상기 마운팅 브라켓(41)의 타단에 형성되는 허브 브라켓(43)을 포함하고, 상기 카메라(51)와 터치핀(71)은 상기 허브 브라켓(43)에 설치되며, 상기 카메라(51)의 전방에는 카메라가 중앙에 배치되도록 하며 피검사제품을 향하는 방향으로 링타입 라이트(53)가 설치되고, 상기 한 쌍의 다관절 로봇 및 각 다관절 로봇에 설치된 카메라는 하나의 로봇 컨트롤러에서 실시간 협조 제어되어 작동하며, 상기 한 쌍의 다관절 로봇에 각각 설치된 카메라에서 촬영된 화상 데이터는 각각의 비젼 PC에서 독립적으로 처리되고, 상기 로봇 컨트롤러는 다관절 로봇이 이동하는 중에 카메라에 트리거 신호를 송신하도록 한다.

Description

엔진 검사 시스템{An Engine Test System}

본 발명은 엔진 검사 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 터치검사와 비젼검사를 모두 실시할 수 있는 모듈이 단부에 장착된 한 쌍의 7축 로봇을 사용하여 엔진의 품질을 향상할 수 있고 다양한 완성엔진에 적용 가능한 유연성을 확보할 수 있는 엔진 검사 시스템에 관한 것이다.

엔진 조립라인의 마지막 공정에서는 완성 엔진에 대한 마지막 검사를 실시하는데, 이는 비젼 카메라, 바코스 스캐너, 터치 프로브 등의 전용 장치를 통해, 그리고 작업자의 육안 확인을 통해 엔진의 외관 품질을 최종적으로 검사하고 확인하는 단계이다.

이러한 외관 품질 검사의 항목으로는 부품의 누락 여부, 정확한 결착 여부, 이종 사양 검사, 바코드 검사 등이 포함된다.

한편 완성 엔진을 비젼 카메라로 비젼 검사할 때에는 여러 가지 제약조건이 고려되는데, 검사 사이클 타임을 줄이고 정해진 사이클 타임 내에 검사 항목을 최대한 확보해야 하고, 다기종에 유연한 대응 가능성을 가져서 추후 추가되는 기종에도 별다른 어려움 없이 적용이 가능해야 하며, 비젼의 인식율을 확보하여 검사 신뢰성을 확보함으로써 비젼의 인식 불량 때마다 이루어질 수밖에 없는 터치 재검사 발생 빈도를 최소화해야 하고, 비젼 카메라에서 빠른 촬영이 이루어지고 이에 따라 발생하는 데이터를 부하 없이 처리할 수 있는 시스템을 확보해야 한다.

도 1은 종래의 엔진 검사 시스템을 나타낸 도면이다.

종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 그 단부에 터치 프로브(12)가 설치된 6축 다관절로봇(10)을 통해 터치검사를 하는 제1공정, 그리고 차광구조인 터널(20)에 설치된 고정식 비젼카메라(22)를 통해 비젼검사를 하는 제2공정의 두 개의 공정으로 이루어진 검사가 주로 활용되었다.

제1공정인 터치검사에서는 터치 프로브(12)를 활용하여 소재의 유무를 확인하고, 결착 여부를 확인하고, 제2공정인 비젼검사에서는 소재의 유무를 확인하고, 결착 여부를 확인하며, 이종사양, 바코드 등을 확인한다.

그러나 이러한 종래의 검사 방식은 두 개의 공정을 수행하기 위한 공간이 각각 별도로 확보되어야 하고, 하나의 6축 로봇만을 구비한다는 한계로 인해 하부에서 상부로 이루어져야 하는 터치 검사는 불가능했다. 또한 고정식 카메라를 사용하므로 비젼 검사 항목이 늘어남에 따라 필요한 카메라의 개수도 증가할 수밖에 없고, 구조가 복잡하며, 카메라가 고정되어 있어 다기종에 적용하기가 어렵다. 그리고 이러한 종래의 검사 방식은 별도의 공정으로 검사가 이루어져 사이클 타임이 크다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 검사 항목을 늘릴 수 있고, 비젼 검사와 터치 검사를 병행 실치하여 검사 신뢰성을 높이고, 공정을 통합하여 공정을 위해 확보해야 하는 면적을 줄이고, 엔진의 하부 검사가 가능하며, 빠른 시간 내에 검사가 완료될 수 있는 엔진 검사 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 피검사제품을 사이에 두고 대향하여 설치되는 한 쌍의 다관절 로봇(30); 상기 다관절 로봇(30)의 선단에 설치되는 통합 그리퍼(40); 및 상기 통합 그리퍼(40)에 설치되는 카메라(51)와 터치핀(71);을 포함하는 엔진 검사 시스템을 제공한다.

여기서 상기 통합 그리퍼(40)는, 일단이 다관절 로봇(30)의 선단에 부착되는 마운팅 브라켓(41)과, 상기 마운팅 브라켓(41)의 타단에 형성되는 허브 브라켓(43)을 포함하고, 상기 카메라(51)와 터치핀(71)은 상기 허브 브라켓(43)에 설치된다.

여기서 상기 카메라(51)의 전방에는 카메라가 중앙에 배치되도록 하며 피검사제품을 향하는 방향으로 링타입 라이트(53)가 설치될 수 있다.

여기서 상기 한 쌍의 다관절 로봇 및 각 다관절 로봇에 설치된 카메라는 하나의 로봇 컨트롤러에서 실시간 협조 제어되어 작동하도록 한다.

여기서 상기 한 쌍의 다관절 로봇에 각각 설치된 카메라에서 촬영된 화상 데이터는 각각의 비젼 PC에서 독립적으로 처리될 수 있다.

여기서 상기 로봇 컨트롤러는 다관절 로봇이 이동하는 중에 카메라에 트리거 신호를 송신하도록 한다.

본 발명에 의하면, 검사 항목을 늘려 완성 엔진의 품질을 확보할 수 있고, 비젼검사에 에러가 발생한 포인트에서 즉시 터치 프로브로 재확인을 할 수 있어 검사 신뢰성을 높일 수 있으며, 공정을 통합하여 설치 면적을 상당히 줄일 수 있고, 한 쌍의 7축 다관절 로봇을 활용하여 자유도를 높이고 엔진 하부 검사를 실시할 수 있음은 물론 피검사제품에 턴테이블을 적용하지 않아도 되어 검사 시간을 더욱 단축할 수 있으며, 비젼 PC 독립 제어를 실시하여 데이터를 고속으로 처리할 수 있고 데이터의 누락이나 손실을 방지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래의 엔진 검사 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서 엔진 검사 시스템을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 통합 그리퍼의 정면 사시도,
도 4는 본 발명의 통합 그리퍼의 배면 사시도, 그리고
도 5는 본 발명의 엔진 검사 시스템의 구성도이다.

이하 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서 엔진 검사 시스템을 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 통합 그리퍼의 정면 사시도, 도 4는 본 발명의 통합 그리퍼의 배면 사시도, 그리고 도 5는 본 발명의 엔진 검사 시스템의 구성도이다.

본 발명의 엔진 검사 시스템은 비젼검사와 터치검사가 하나의 공정 안에서 함께 이루어진다. 이를 위해 본 발명은 피검사제품을 사이에 두고 대향하여 설치되는 한 쌍의 다관절 로봇(30)을 구비한다.

상기 한 쌍의 다관절 로봇(30)의 선단에는 각각 통합 그리퍼(40)가 설치되는데, 이러한 통합 그리퍼(40)에는 카메라(51)와 터치핀(71)이 함께 설치된다.

통합 그리퍼의 구조에 대해 자세히 살펴보면, 먼저 통합 그리퍼는 다관절 로봇의 선단에 통합 그리퍼를 고정하는데 사용되는 마운팅 브라켓(41)을 구비한다. 사용자는 이러한 마운팅 브라켓을 다관절 로봇에 탈착함으로써 통합 그리퍼를 통째로 체결하거나 분리할 수 있게 된다.

다음으로 통합 그리퍼는 비젼검사와 터치검사를 실행할 수 있는 요소를 모두 구비해야 하는데, 이를 위해 상기 마운팅 브라켓(41)의 타단에 허브 브라켓(43)을 형성하였다. 즉 허브 브라켓(43)은 비젼검사를 실시하는 카메라와 터치검사를 실시하는 터치핀이 설치되는 공간을 마련하는 것이다.

먼저 비젼검사를 실시하는 카메라와 관련한 구조를 살펴보면, 허브 브라켓(43)에는 카메라블럭(45)이 설치되어 있고, 여기에 카메라(51)가 설치된다.

카메라(51)는 도 3에 도시된 바와 같이 피검사제품을 향하여 연장된 렌즈부를 구비하고, 피검사제품을 향해 빛을 조사할 수 있도록 하기 위해, 이러한 렌즈부 둘레로 LED 링 타입의 라이트가 설치된다.

아울러 허브 브라켓(43)에는 터치 브라켓(49)이 마련되어 있으며, 이러한 터치 브라켓(49)에 터치핀(71)이 설치된다. 터치핀(71)은 샤프트(73)로부터 돌출되어 있으며, 샤프트는 스프링(75)을 사이에 두고 칼라(77)에 설치되어 있어 터치핀에서 받을 수 있는 충격을 흡수하고 터치핀을 제 자리에 유지되도록 하여 준다.

또한 허브 브라켓에는 센서브라켓(47)이 마련되고 여기에 근접 센서(61)가 설치된다. 근접 센서는 터치검사에서 터치를 확인하는 기능을 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에서와 달리 필요에 따라서는 리니어 게이지를 적용하여 단차를 측정하는 방식을 적용할 수도 있다.

근접 센서와 터치핀에 의해 이루어지는 터치검사는 비젼검사에서 검사가 불가능하거나 반드시 터치로 검사를 해야 하는 부품 유무검사 및 높이차 확인 검사시 활용할 수 있다. 또한 비젼검사에서 오류(NG)가 발생하였을 때 터치로 재검사를 하여 검사 신뢰도를 높일 수 있다.

상기 한 쌍의 다관절 로봇 및 각 다관절 로봇에 설치된 카메라는 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 로봇 컨트롤러에서 실시간 협조 제어되어 작동하도록 한다. 본 발명의 다관절 로봇은 7축 로봇이 사용되며, 7축 다관절 로봇 두 대를 하나의 컨트롤러에 의해 실시간으로 협조 제어하게 되면, 로봇을 각각의 컨트롤러로 제어하는 것에 비해 실시간으로 충돌/간섭(인터록) 여부를 확인할 필요가 없어 사이클 타임이 증가하거나 트러블이 발생할 여지가 없고, 각각의 컨트롤러로 제어하는 것에 비해 위치의 정밀도를 높일 수 있으며, 별도의 컨트롤러를 통해 로봇을 별도로 티칭할 필요 없이 하나의 컨트롤러에서 두 대의 로봇을 동시에 티칭할 수 있어 티칭 시간을 줄일 수 있다. 또한 7축 로봇의 자세 유연성, 즉 자유도를 활용하여 하부에서 상부를 향한 검사가 가능하기 때문에 검사 범위를 확대할 수 있고 턴테이블을 생략하여 사이클 타임을 줄일 수 있으며, 티칭과 통합 그리퍼의 수정만으로 다양한 기종에 유연하게 대응할 수 있다.

여기서 상기 한 쌍의 다관절 로봇에 각각 설치된 카메라에서 촬영된 화상 데이터는 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 비젼 PC에서 독립적으로 처리된다. 이러한 방식은 이미지 데이터를 처리할 때 발생하는 병목 현상을 줄여 데이터의 누락이나 꼬임 현상을 방지할 수 있고, 아울러 데이터의 처리 속도를 높일 수 있어 비젼검사를 고속화하는 것이 가능하다.

따라서 이러한 시스템을 적용하면 로봇 컨트롤러는 다관절 로봇이 이동하는 중에 카메라에 트리거 신호를 송신하도록 할 수 있다. 즉 로봇 컨트롤러는 한 쌍의 다관절 로봇의 이동 궤적을 관리하고 로봇이 정해진 궤적을 따라 이동하도록 하면서 동시에 이동 중 교시점을 지날 때 카메라에 트리거 신호를 보내고 조명을 제어하여 촬영을 실시하게 된다. 그러면 각 카메라에서 촬영된 화상 데이터는 각각의 비젼 PC로 전송되고, 이렇게 전송된 영상과 기 입력된 마스터 패턴을 비교하여 검사를 실시함으로써 제품의 이상 유무를 판정하게 된다.

검사시 조명이 서로 간섭하여 촬영에 오류가 발생하지 않도록 로봇 컨트롤러에서 협조 제어됨은 물론이다.

한편, 본 발명은 다관절 로봇을 통해 피검사제품을 검사 시 영상을 획득하여 비교하는 고속비전검사단계와, 고속비전검사단계 이후 상기 다관절 로봇 선단에 설치된 통합 그리퍼의 카메라와 터치핀을 통해 부품 유무 및 높이차 확인 필요 시 터치 검사를 실시하는 터치검사단계;를 포함하는 엔진 검사 방법을 제공한다.

고속비전검사는 논스톱 외관 검사로 다관절 로봇 정지 없이 각 교시점을 지나면서 로봇 컨트롤러로부터 출력되는 트리거 신호를 입력 받아 영상을 획득하고 기입력된 마스터패턴과 비교하여 검사를 판정한다.

이때, 검사 시 조명 간의 간섭으로 인해 비젼 오류 발생 현상을 제거하기 위한 실시간으로 인터록 통신을 실시하여 무정지 고속비전검사를 실현할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

터치검사는 고속비전검사 시 불가능하거나 반드시 터치를 통해 부품 유무 및 높이차를 확인해야 하는 경우 실시하는 검사단계로, 비젼 오류 발생 시 터치로 재검사하여 검사 신뢰도를 향상시킬 수 있게 한다.

본 발명의 각 구성은 그 기능이 훼손되지 아니하는 범위 내에서 적절히 변경 가능함은 물론이며, 상술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 자유롭게 변경될 수 있다.

10: 6축다관절로봇
12: 터치 프로브
20: 터널
22: 고정식 비젼카메라
30: 7축다관절로봇
40: 통합 그리퍼
41: 마운팅브라켓
43: 허브 브라켓
45: 카메라블럭
47: 센서브라켓
49: 터치 브라켓
51: 카메라
53: 라이트(LED 링타입)
61: 근접 센서
71: 터치핀
73: 샤프트
75: 스프링
77: 칼라

Claims (8)

1. 피검사제품을 사이에 두고 대향하여 설치되는 한 쌍의 다관절 로봇(30);
   상기 다관절 로봇(30)의 선단에 설치되는 통합 그리퍼(40); 및
   상기 통합 그리퍼(40)에 설치되는 카메라(51)와 터치핀(71)을 포함하되;
   상기 통합 그리퍼(40)는, 일단이 다관절 로봇(30)의 선단에 부착되는 마운팅 브라켓(41)과, 상기 마운팅 브라켓(41)의 타단에 형성되는 허브 브라켓(43)을 포함하고,
   상기 카메라(51)와 터치핀(71)은 상기 허브 브라켓(43)에 설치되며,
   상기 허브 브라켓(43)에는 센서브라켓(47)이 마련되고, 상기 센서브라켓(47)에는 터치를 확인하는 근접센서(61)가 설치되는 것을 특징으로 하는 엔진 검사 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 카메라(51)의 전방에는 카메라가 중앙에 배치되도록 하며 피검사제품을 향하는 방향으로 링타입 라이트(53)가 설치되는 것을 특징으로 하는 엔진 검사 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 한 쌍의 다관절 로봇(30) 및 각 다관절 로봇에 설치된 카메라(51)는 하나의 로봇 컨트롤러에서 실시간 협조 제어되어 작동하는 것을 특징으로 하는 엔진 검사 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 한 쌍의 다관절 로봇(30)에 각각 설치된 카메라(51)에서 촬영된 화상 데이터는 각각의 비젼 PC에서 독립적으로 처리되는 것을 특징으로 하는 엔진 검사 시스템.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 로봇 컨트롤러는 다관절 로봇(30)이 이동하는 중에 카메라(51)에 트리거 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 엔진 검사 시스템.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 터치핀(71)은 상기 카메라(51) 촬영 시 오류가 발생한 검사 위치에서 재검사로서 터치 검사를 실시하는 것을 특징으로 하는 엔진 검사 시스템.
8. 삭제

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