KR101563999B1 - 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 3차원 카메라로 타이어 재료의 실시간 폭/두께를 촬영하고 촬영된 3차원 데이터를 결합하여 타이어 재료의 폭과 두께를 판단하고, 그 결과를 타이어 재료의 표준 설계 수치와 비교하여 타이어 재료의 품질을 판단하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템은, 타이어 압출공정에서 제조된 타이어 재료를 일정부분씩 측정하는 복수의 3차원 카메라 및 상기 복수의 3차원 카메라들이 측정한 타이어 재료의 3차원 데이터들을 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하고, 생성한 전체 3차원 맵 데이터를 분석하여 타이어 재료의 폭과 두께를 판단하고, 판단된 폭과 두께 데이터와 기 설정된 설계 수치 데이터와 비교 분석하여 결과를 화면에 표시하는 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법 {Method and System for measuring the state of Tire width and thickness}
본 발명은 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 복수의 3차원 카메라로 타이어 재료의 실시간 폭/두께의 위아래 3차원 데이터 또는, 상하부 3차원 데이터를 취득하고 취득된 3차원 데이터를 결합하여 타이어 재료의 폭과 두께를 판단하고, 그 결과를 타이어 재료의 표준 설계 수치와 비교하여 타이어 재료의 품질을 판단할 수 있는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
타이어의 압출공정에서 생산되는 트레드(타이어 재료)의 형상을 측정하는 기술들이 나와 있다. 종래의 타이어 재료의 형상을 측정하는 기술은 상부에 센서를 설치하여 타이어 재료의 폭을 측정하나, 재료의 두께 및 면적을 측정할 수 없다.
종래의 기술 중 타이어 트레드의 숄폭 측정 장치는 타이어의 반제품인 트레드의 숄폭을 이의 제작 공정 중에 실시간으로 보다 정밀하게 측정함으로써 트레드의 불량률을 현저히 낮추고자 하는 트레드의 숄폭 측정 장치에 관한 것으로, 숄폭은 측정 가능하나 트레드의 두께를 측정하지는 못한다.
또다른 종래의 기술 중 타이어 트레드의 숄더 폭 측정 장치는 타이어 압출공정에서 생산된 트레드의 숄더 폭(Shoulder width)에 관한 것으로, 특히 트레드에서 숄더 폭을 2대의 카메라를 이용하여 정확하게 측정하는 트레드의 숄더 폭 측정 장치이나, 숄더 폭은 측정 가능하나 트레드의 두께를 측정하지는 못한다.
완성 타이어의 품질 수준을 높이기 위해서는 타이어 재료의 폭 외에도 그 두께를 측정하는 기술이 필요하며, 타이어의 종류에 따라 타이의 재료의 폭과 두께가 다르므로, 타이어 종류에 따른 설계 기준 상 표준 수치와 측정된 타이어 재료의 폭과 두께를 서로 비교하여 재료의 일관성을 유지하고 무결성을 확인하여 타이어 재료의 품질을 판단할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
한국공개특허 제10-2011-0034991호("타이어 트레드의 숄폭 측정 장치") 한국공개특허 제10-2012-0057900호("트레드의 숄더 폭 측정 장치")
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 불편함을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 3차원 카메라로 타이어 재료의 실시간 폭/두께의 위아래 3차원 데이터 또는, 상하부 3차원 데이터를 측정하고 측정된 3차원 데이터를 결합하여 타이어 재료의 폭과 두께를 판단하고, 그 결과를 타이어 재료의 표준 설계 수치와 비교하여 타이어 재료의 품질을 판단할 수 있는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템은, 타이어 압출공정에서 제조된 타이어 재료를 일정부분씩 측정하는 복수의 3차원 카메라 및 상기 복수의 3차원 카메라들이 측정한 타이어 재료의 3차원 데이터들을 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하고, 생성한 전체 3차원 맵 데이터를 분석하여 타이어 재료의 폭과 두께를 판단하고, 판단된 폭과 두께 데이터와 기 설정된 설계 수치 데이터와 비교 분석하여 결과를 화면에 표시하는 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 3차원 카메라들 각각은 레이저빔출력수단(L)과 카메라(C)를 포함하여 구성되고, 상기 레이저빔출력수단(L)은 타이어 재료의 폭 방향으로 일정 구간씩 레이저빔을 출력하고, 상기 카메라(C)는 레이저빔이 출력된 상태의 타이어 재료를 측정하여 3차원 데이터를 생성하며, 복수의 3차원 카메라들은 순차적으로 또는 동시에 3차원 데이터를 촬영가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 카메라는 레이저빔출력수단과 예각을 이루고, 타이어 재료의 길이방향과 예각을 이루면서 위치하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 타이어 재료를 촬영하기 전에, 복수의 3차원 카메라들은 시편(130)의 홀(H)에 레이저빔출력수단(L)의 레이저를 출력하여 구멍을 통과하도록 위치가 조정되고, 상기 복수의 3차원 카메라는 순차적으로 동작하여, 레이저빔출력수단(L)이 시편(130)의 3개의 홀 방향인 가로축으로 일정 크기의 레이저빔을 출력하고, 레이저빔이 출력된 상태에서 카메라(C)가 레이저빔이 포함된 영역에 대한 3차원 데이터를 측정하여 제어장치(220)로 송신하고, 상기 제어장치는 3차원 카메라로부터 수신한 3차원 데이터를 분석하여 각 3차원 카메라가 촬영한 3차원 데이터들간 중첩영역 (중첩된 픽셀 수)을 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어장치는 복수의 카메라가 측정한 3차원 데이터에서 중첩영역을 제거하고 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하며, 상기 생성된 전체 3차원 맵 데이터를 이용하여 타이어 재료의 폭과 두께를 측정하고, 상기 측정한 타이어 재료의 데이터(폭, 두께)와 타이어 종류별 타이어 재료 설계 수치 데이터(폭, 두께)를 비교 분석하여, 비교 결과를 화면에 표시하고, 측정된 재료에 대한 수치를 활용하여 전폭(Full width) 및 숄더 폭(Shoulder width)의 위치를 자동으로 찾고 이 결과를 이용하여 재료의 모양 및 특성을 파악할 수 있는 수치를 자동으로 생성하며, 측정된 폭과 두께 수치를 이용하여 재료의 면적을 자동으로 계산하고, 재료의 대칭 형태 및 정도를 화면에 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어방법은, 타이어 압출공정에서 제조된 타이어 재료를 일정부분씩 측정하는 3차원 데이터 취득단계; 복수의 카메라가 측정한 3차원 데이터를 중첩영역을 제거하고 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하게 되며, 상기 생성된 전체 3차원 맵 데이터를 이용하여 타이어 재료의 폭과 두께를 측정하고, 상기 측정한 타이어 재료의 데이터와 타이어 종류별 타이어 재료 설계 수치데이터를 비교 분석하여, 측정 데이터가 설계 데이터와 일치하는지 얼마나 차이가 나는지 그 오차 정보를 비교 결과로서 판단하는 3차원 데이터 결합 및 비교단계; 및 상기 전체 3차원 맵 데이터 및 비교 결과 또는 타이어 재료의 대칭 형태 및 정도 중 어느 하나 이상을 화면에 표시하는 타이어 재료 3차원 데이터 표시 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 3차원 카메라들 각각은 레이저빔출력수단(L)과 카메라(C)를 포함하여 구성되고, 상기 레이저빔출력수단(L)은 타이어 재료의 폭 방향으로 일정 구간씩 레이저빔을 출력하고, 상기 카메라(C)는 레이저빔이 출력된 상태의 타이어 재료를 측정하여 3차원 데이터를 생성하며, 복수의 3차원 카메라들은 순차적으로 또는 동시에 3차원 데이터를 촬영가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어방법은 상기 타이어 재료를 촬영하기 전에, 복수의 3차원 카메라들은 시편(130)의 홀(H)에 레이저빔출력수단(L)의 레이저를 출력하여 구멍을 통과하도록 위치가 조정되는 과정; 상기 복수의 3차원 카메라는 순차적으로 동작하여, 레이저빔출력수단(L)이 시편(130)의 3개의 홀 방향인 가로축으로 일정 크기의 레이저빔을 출력하고, 레이저빔이 출력된 상태에서 카메라(C)가 레이저빔이 포함된 영역에 대한 3차원 데이터를 촬영하여 제어장치(220)로 송신하는 과정; 및 제어장치는 3차원 카메라로부터 수신한 촬영 3차원 데이터를 분석하여 각 3차원 카메라가 촬영한 3차원 데이터들간 중첩영역 (중첩된 픽셀 수)을 판단하는 과정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어방법은 측정된 타이어 재료의 폭과 두께 및 설계 데이터와 비교 결과 오차 정보를 외부 장치로 송신하여, 타이어 재료 압출 공정에서 타이어 재료가 적당한 형상으로 압출되도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어방법을 실행하는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법은, 타이어 재료의 폭과 두께의 위아래 3차원 데이터 또는, 상하부 3차원 데이터를 동시에 실시간으로 측정하여 측정 시간을 줄이고, 타이어 재료의 설계 기준과 측정한 재료의 수치를 비교하여 재료의 일관성을 유지하고 무결성을 확인할 수 있다. 또한 타이어 생산 회사에 이 시스템을 적용하여 완성 타이어의 품질 수준을 높일 수 있으며, 재료의 통계 수치를 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 복수의 3차원 카메라로 레이저빔을 출력한 상태를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 3차원 카메라 별로 레이저빔을 출력한 상태를 도시한 것이다.
도 5는 복수의 3차원 카메라가 모두 레이저빔을 출력하고 촬영하는 범위를 도시한 것이다.
도 6은 3차원 카메라의 위치 조정 및 촬영 3차원 데이터의 중첩영역 캘리브레이션을 위한 구성도를 도시한 것이다.
도 7은 3차원 카메라의 위치 조정 후 촬영 3차원 데이터의 중첩영역 캘리브레이션을 위한 방법을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 제어장치(220)의 구성도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 복수의 3차원 카메라의 배치도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법을 나타낸 것이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
더불어, 시스템은 필요한 기능을 수행하기 위하여 조직화되고 규칙적으로 상호 작용하는 장치, 기구 및 수단 등을 포함하는 구성 요소들의 집합을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명은 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템은 1) 상하부에 설치된 여러 대의 3차원 카메라를 이용하여 폭 0.2mm, 두께 0.15mm의 정밀도로 재료의 폭과 두께를 동시에 측정한다. 2) 측정한 재료의 데이터와 설계 수치 데이터를 비교 분석하여 결과를 화면에 표시한다. 3) 측정된 수치를 활용하여 전폭(Full width) 및 숄더 폭(Shoulder width)의 위치를 자동으로 찾고 이 결과를 이용하여 재료의 모양 및 특성을 파악할 수 있는 수치를 자동으로 생성한다. 4) 측정된 폭과 두께 수치를 이용하여 재료의 면적을 자동으로 계산하고, 재료의 대칭 형태 및 정도를 화면에 표시한다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템을 도시한 것이다.
본 발명의 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템(200)은 복수 개의 3차원 카메라(210)와 제어장치(220)로 구성된다. 복수 개의 3차원 카메라(210)는 컨베이어(100) 상에 놓여진 타이어 재료(120)의 상부에 3대의 카메라 (210-1, 210-2, 210-3)가 위치하고, 타이어 재료(120)의 하부에 3대의 카메라 (210-1, 210-2, 210-3)가 위치한다. 컨베이어를 이용해 운반되는 타이어 재료에 대해 on line 상태로 측정되거나, 일정 크기로 잘려진 타이어 재료에 대해 off line 상태에서 측정될 수 있다. 3차원 카메라(210-1 내지 210-6) 각각은 타이어 재료를 향해 레이저빔을 출력하는 레이저빔출력수단(L)과 레이저빔출력수단에 의해 출력된 레이저빔을 촬영하는 카메라(C)를 갖는다.
카메라의 수는 상하 각각 3대 이상이 가능하며, 측정의 정밀도 요구 수준과 카메라의 촬영 3차원 데이터의 해상도를 고려하여 그 개수를 결정할 수 있다. 이하에서는 일예로, 총 6대의 카메라가 사용된다는 것을 전제로 본 발명을 설명한다.
카메라(C)는 2차원 카메라가 사용되거나, 사용자의 필요에 따라 3D(입체) 카메라가 사용될 수도 있다. 카메라(C)는 레이저빔출력수단(L)과 예각을 이루고, 타이어 재료의 길이방향과 예각을 이루면서 위치한다. 카메라와 레이저빔출력수단의 배치를 달리하는 것은 레이저빔출력수단(L)이 레이저빔을 출력하여 타이어 재료에 레이저빔이 표시되고, 이를 카메라가 촬영하면 타이어 재료의 형상에 따라 타이어 재료의 높낮이가 다르게 보이게 된다. 카메라의 예각 정도는 통상의 지식을 가진 자가 타이어 재료의 높낮이가 다르게 보이도록 할 수 있는 정도의 각도(가령, 20도 내지 70도)이면 되므로, 3차원 카메라와 타이어 재료와의 거리에 따라 적절히 선택하여 사용될 수 있다.
도 2는 복수의 3차원 카메라로 레이저빔을 출력한 상태를 도시한 것이며, 도 3 및 도 4는 3차원 카메라 별로 레이저빔을 출력한 상태를 도시한 것이다.
도 2(a)에서 보듯이, 타이어 재료의 상부에 위치한 3차원 카메라(210-1, 210-2, 210-3)의 레이저빔출력수단(L)은 타이어 재료의 좌측 끝단부와 우측 끝단부를 가로지르도록 레이저빔(L1)을 출력한다. 여기서 도 3에서 보듯이, 각 3차원 카메라(210-1, 210-2, 210-3)는 좌측 끝단부와 우측 끝단부를 가로지르는 타이어 재료의 폭 방향으로 일정 구간씩 레이저빔을 출력하게 된다. 3차원 카메라(210-1, 210-2, 210-3)의 카메라(C)는 레이저빔이 출력된 상태의 타이어 재료를 촬영하여 3차원 데이터를 생성하게 된다.
도 3에서 보듯이, 타이어 재료의 상부에 위치한 3차원 카메라(210-1, 210-2, 210-3)의 촬영은 순차적으로 또는 동시에 가능하다. 촬영된 3차원 데이터는 제어장치(220)로 보내져서 3차원 카메라(210-4, 210-5, 210-6)가 보내온 3차원 데이터와 결합하여 하나의 상부 3차원 맵 데이터가 생성되고, 타이어 재료의 폭과 두께를 측정하는데 이용된다.
도 2(b)에서 보듯이, 타이어 재료의 하부에 위치한 3차원 카메라(210-4, 210-5, 210-6)의 레이저빔출력수단(L)은 타이어 재료의 좌측 끝단부와 우측 끝단부를 가로지르도록 레이저빔(L2)을 출력한다.
도 4에서 보듯이, 타이어 재료의 하부에 위치한 3차원 카메라(210-4, 210-5, 210-6)는 좌측 끝단부와 우측 끝단부를 가로지르는 타이어 재료의 폭 방향으로 일정 구간씩 레이저빔을 출력하게 된다. 3차원 카메라(210-4, 210-5, 210-6)의 카메라(C)는 레이저빔이 출력된 상태의 타이어 재료를 촬영하여 3차원 데이터를 생성하게 된다.
도 4에서 보듯이, 3차원 카메라(210-4, 210-5, 210-6)의 촬영은 순차적으로 또는 동시에 가능하다. 촬영된 3차원 데이터는 제어장치(220)로 보내져서 3차원 카메라(210-1, 210-2, 210-3)가 보내온 3차원 데이터와 결합하여 하나의 하부 3차원 맵 데이터가 생성되고, 타이어재료의 폭과 두께를 측정하는데 이용된다.
도 2(c)에서 보듯이, 3차원 카메라(210-1, 210-2, 210-3, 210-4, 210-5, 210-6)에서 촬영되어 제어장치(220)로 보내진 3차원 데이터들은 3차원 데이터들 간 중첩된 부분을 제외하고 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터가 생성되고, 생성된 전체 3차원 맵 데이터는 타이어재료의 폭과 두께를 측정하는데 이용된다.
도 3에서 보듯이, 각 3차원 카메라(210-1, 210-2, 210-3)는 좌측 끝단부와 우측 끝단부를 가로지르는 타이어 재료의 폭 방향으로 일정 구간씩 레이저빔을 출력하게 되는데, 3차원 카메라들끼리 일정 구간이 중첩 영역이 형성된다. 따라서 제어장치(220)에서 하나의 전체 3차원 맵 데이터의 생성 시 중첩영역에 대한 처리를 해야 한다. 전체 3차원 맵 데이터를 생성하기 위해 촬영된 3차원 데이터들간 중첩 부분을 처리하기 위한 방법에 대해서는 이하에서 설명한다.
도 5는 복수의 3차원 카메라가 모두 레이저빔을 출력하고 촬영하는 범위를 도시한 것이다. 도 5에서 보듯이, 3차원 카메라(210-1)를 이용하여 설명하면, 레이저빔출력수단이 일정구간(도 5에서 210-1의 레이저빔 폭)에 레이저빔을 출력한다. 3차원 카메라의 카메라(C)는 레이저빔 폭을 포함하여 촬영범위가 결정된다. 도 5에서 3차원 카메라(210-1)의 촬영범위 시작과 3차원 카메라(210-1)의 촬영범위 끝부분까지 레이저빔을 포함하여 촬영하게 되고, 3차원 카메라(210-2)도 3차원 카메라(210-1)와 동일하게 동작하여 중첩영역(도 5에서 210-1와 210-2의 카메라 촬영 중첩영역)이 생긴다. 나머지 3차원 카메라들도 동일하게 동작하면서 인접 3차원 카메라와 중첩영역을 만들면서 타이어 재료에 대한 3차원 데이터를 촬영하게 된다.
도 6은 3차원 카메라의 위치 조정 및 촬영 3차원 데이터의 중첩영역 캘리브레이션을 위한 구성도를 도시한 것이다. 도 6에서 보듯이, 타이어 재료를 촬영하기 전(초기 상태)에 촬영 3차원 데이터의 중첩영역 캘리브레이션을 수행한다.
먼저, 컨베이어(110) 위에 타이어 재료 대신 시편(130)을 놓는다. 즉, 상부와 하부의 6대의 3차원 카메라들(210) 사이에 시편(130)이 놓이게 된다. 상하부 3차원 카메라들은 시편(130)의 홀(H)에 레이저빔출력수단(L)의 레이저를 출력하여 구멍을 통과하도록 위치를 조정할 수 있다. 3차원 카메라들의 위치 조정을 사용자에 의해 수동으로 하거나, 3차원 카메라(210)가 설치되는 구조물(300)에 장착된 상태에서, 구조물(300)의 제어수단의 제어에 의해 자동으로 그 위치 이동이 제어될 수도 있다.
상기 시편(130)은 알루미늄 판으로 구성될 수 있으며 재질의 종류를 달리할 수 도 있다. 시편(130)은 타이어 재료의 폭의 크기(가령, 500mm) 보다 일정 부분이상 큰 경우이면 족하다.
컨베이어(110)와 시편(130)에는 각각 3개의 홀(H)이 있고, 홀의 크기는 3차원 카메라의 레이저 빔이 통과할 수 있을 정도의 크기이면 족한데, 너무 크면 3차원 카메라 위치 조정의 정밀도가 떨어지므로, 적당한 크기이어야 한다. 홀(H)과 홀 사이는 일정 길이(M)로 되어 있고, 여기서, M은 3차원 카메라들 간의 이격 거리와 동일하다.
도 7은 3차원 카메라의 위치 조정 후 촬영 3차원 데이터의 중첩영역 캘리브레이션을 위한 방법을 도시한 것이다.
도 7에서 보듯이, 타이어 재료의 상부에 위치한 3차원 카메라(210-1, 210-2, 210-3)는 순차적으로 레이저빔을 출력하고, 이를 촬영한다.
도 6에서 1) 210-1 on 상태란, 시간(t1)에서 3차원 카메라(210-1)가 동작을 수행하는 기간이다. 3차원 카메라(210-1)의 레이저빔출력수단(L)이 시편(130)의 3개의 홀 방향인 가로축으로 일정 크기의 레이저빔을 출력한다. 레이저빔이 출력된 상태에서 카메라(C)가 레이저빔이 포함된 영역에 대한 3차원 데이터를 촬영한다. 촬영된 3차원 데이터는 제어장치(220)로 보내져서 중첩영역 판단 시 사용된다. 촬영된 3차원 데이터는 가로와 세로로 일정수의 픽셀로 구성되는데, 각 픽셀당 크기는 3차원 카메라와 시편간의 거리와 카메라의 해상도에 따라 달라지나, 사전에 픽셀 당 크기는 사용자에 의해 결정되는 것으로 한다. 가령, 픽셀당 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 mm 등으로 설정될 수 있다.
도 7에서 2) 210-2 on 상태란, 시간(t2)에서 3차원 카메라(210-2)가 동작을 수행하는 기간이다. 3차원 카메라(210-2)의 레이저빔출력수단(L)이 시편(130)의 3개의 홀 방향인 가로축으로 일정 크기의 레이저빔을 출력한다. 레이저빔은 3차원 카메라(210-1)의 레이저빔과 일정부분 (중첩영역) 겹치게 출력된다. 레이저빔이 출력된 상태에서 3차원 카메라(210-2)의 카메라(C)가 레이저빔이 포함된 영역에 대한 3차원 데이터를 촬영한다. 촬영된 3차원 데이터는 제어장치(220)로 보내져서 중첩영역 판단 시 사용된다.
도 7에서 3) 210-3 on 상태란, 시간(t3)에서 3차원 카메라(210-3)가 동작을 수행하는 기간이다. 3차원 카메라(210-3)의 레이저빔출력수단(L)이 시편(130)의 3개의 홀 방향인 가로축으로 일정 크기의 레이저빔을 출력한다. 레이저빔은 3차원 카메라(210-2)의 레이저빔과 일정부분 (중첩영역) 겹치게 출력된다. 레이저빔이 출력된 상태에서 3차원 카메라(210-3)의 카메라(C)가 레이저빔이 포함된 영역에 대한 3차원 데이터를 촬영한다. 촬영된 3차원 데이터는 제어장치(220)로 보내져서 중첩영역 판단시 사용된다.
상술한 타이어 재료의 상부에 위치한 3차원 카메라(210-1, 201-2, 201-3)에서 순차적으로 레이저빔을 출력하고 이를 통해 취득한 3차원 데이터를 이용하여 중첩영역 캘리브레이션을 위한 방법은, 타이어 재료의 하부에 위치한 3차원 카메라(210-4, 210-5, 210-6)을 통해서도 동일하게 수행된다.
도 7에서 보듯이, 제어장치(220)는 3차원 카메라(210-1 또는, 210-4)가 촬영한 3차원 데이터와 3차원 카메라(210-2 또는, 210-5)가 촬영한 3차원 데이터, 및 3차원 카메라(210-3 또는, 210-6)가 촬영한 3차원 데이터를 이용하여 중첩영역을 판단하게 된다. 즉, 몇 개의 픽셀이 서로 중첩되는지, 그 크기는 얼마인지 판단하게 된다. 이를 통해 판단된 중첩영역은 추후 타이어 재료의 3차원 데이터를 촬영하여 결합할 때 중첩영역 처리에 사용된다.
도 8은 본 발명에 따른 제어장치(220)의 구성도를 나타낸 것이다. 도 8에서 보듯이, 제어장치(220)는 인터페이스부(221), 제어부(222), 결합부(223), 표시부(224), 통신부(225), 메모리부(226) 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
인터페이스부(221)는 복수의 3차원 카메라(210-1 내지 210-6)에서 촬영한 3차원 데이터를 입력받아 제어부(222)에 전달하는 기능을 수행한다. 촬영된 3차원 데이터는 상하부에 설치된 여러 대의 3차원 카메라를 이용하여 일정한 정밀도로 재료의 폭과 두께가 측정되는데, 가령, 폭 0.2mm, 두께 0.15mm의 정밀도로 재료의 폭과 두께를 동시에 측정된다.
결합부(223)는 6대의 카메라가 촬영한 3차원 데이터를 중첩영역을 제거하고 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하게 되는데, 촬영된 3차원 데이터들 간 얼마나 중첩되어 있는지에 대한 중첩영역 정보를 제어부를 통해 수신하여 중첩영역 제거에 이용한다. 또한, 선택적으로 결합부(223)는 중첩영역에 대한 정보를 제어부(222)로부터 수신하는 대신, 제어부(222)로부터 3차원 카메라가 촬영한 3차원 데이터를 수신하여 결합부(223)가 중첩영역에 대한 정보를 생성하여 이용할 수도 있다.
상기 생성된 전체 3차원 맵 데이터를 이용하여 타이어 재료의 폭과 두께를 측정한다. 상기 측정한 타이어 재료의 데이터(폭, 두께)와 타이어 종류별 타이어 재료 설계 수치데이터(폭, 두께)를 비교 분석하여, 비교 결과를 표시부(224)로 보내어 화면에 표시되게 한다. 또한 측정된 재료에 대한 수치를 활용하여 전폭(Full width) 및 숄더 폭(Shoulder width)의 위치를 자동으로 찾고 이 결과를 이용하여 재료의 모양 및 특성을 파악할 수 있는 수치를 자동으로 생성하며, 측정된 폭과 두께 수치를 이용하여 재료의 면적을 자동으로 계산하고, 재료의 대칭 형태 및 정도를 표시부(224)로 보내어 화면에 표시되도록 한다.
제어부(222)는 3차원 카메라의 위치 조정 후 촬영 3차원 데이터의 중첩영역 캘리브레이션을 위해, 3차원 카메라(210-1 또는, 210-4)가 촬영한 3차원 데이터와 3차원 카메라(210-2 또는, 210-5)가 촬영한 3차원 데이터, 및 3차원 카메라(210-3 또는, 210-6)가 촬영한 3차원 데이터를 이용하여 중첩영역을 판단하게 된다. 즉, 몇 개의 픽셀이 서로 중첩되는지, 그 크기는 얼마인지 판단하게 되고, 그 결과를 결합부에 보내게 된다. 이를 통해 판단된 중첩영역은 추후 타이어 재료의 3차원 데이터를 촬영하여 결합할 때 중첩영역 처리에 사용한다. 또한 선택적으로, 제어부(222)는 3차원 카메라가 촬영한 3차원 데이터를 이용하여 중첩영역을 판단하는 대신 결합부(223)에 3차원 데이터들을 제공하여 결합부(223)가 중첩영역 처리를 하게 할 수도 있다.
또한 제어부(222)는 결합부(223)가 제공한 전체 3차원 맵 데이터 및 타이어 재료 설계 수치데이터와 측정 데이터와 비교한 비교 결과(오차 정보 등)를 표시부(224)에 전달하고, 통신부(225)를 통해 측정 결과를 외부 장치(100)에 제공하여 타이어 제조 시 압출공정에서 제도되는 타이어 재료의 공정을 제어하도록 유도하는 기능을 수행한다.
표시부(224)는 제어부(222)를 통해 입력받은 전체 3차원 맵 데이터 및 설계 데이터와 비교 결과를 화면에 표시한다.
통신부(225)는 제어부(222)를 통해 수신한 측정 결과를 외부 장치(100)에 제공하는 기능을 수행한다. 즉, 통신부(225)는 결합부(223)에서 계산된 재료의 폭과 두께 및 설계 데이터와 비교 결과 오차 정보를 외부 장치(100)로 송신하여, 타이어 재료 압출 공정에서 타이어 재료가 적당한 형상으로 압출되도록 유도한다.
메모리부(224)는 제어장치(220)의 전체의 동작을 위한 제어 프로그램과 3차원 카메라로부터 입력받은 3차원 데이터, 결합된 전체 3차원 맵 데이터 및 비교 결과 정보 등을 저장하는 기능을 수행하는 비활성 메모리, 가령 flash memory 등으로 구현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 복수의 3차원 카메라의 배치도를 도시한 것이다. 도 9에서 보듯이, 복수의 3차원 카메라들은 구조물(300)의 상부와 하부에 각각 3대씩 배치된다. 도 9에서 보듯이, 구조물(300)에 배치된 상하부 카메라들 사이에 타이어 재료가 놓이는 컨베이어가 위치하도록 한다.
도 10은 본 발명에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법을 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법의 절차는 다음과 같다.
제1단계(S100)로, 타이어 재료를 촬영하기 전에, 상하부 3차원 카메라들은 시편(130)의 홀(H)에 레이저빔출력수단(L)의 레이저를 출력하여 구멍을 통과하도록 위치를 조정하는 단계이다. 또한 상부에 위치하는 3차원 카메라가 순차적으로 동작하여, 레이저빔출력수단(L)이 시편(130)의 3개의 홀 방향인 가로축으로 일정 크기의 레이저빔을 출력하고, 레이저빔이 출력된 상태에서 카메라(C)가 레이저빔이 포함된 영역에 대한 3차원 데이터를 취득하여 제어장치(220)로 송신하고, 6대의 3차원 카메라로부터 제어장치(220)로 보내진 각각의 3차원 데이터를 분석하여 각각의 3차원 카메라가 취득한 3차원 데이터들 간의 중첩영역(중첩된 3차원 데이터의 수)을 판단하는 단계를 수행한다.
상기 판단된 중첩영역의 정보는 추후 타이어 재료를 측정할 때, 중첩 부분 제거에 사용된다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1단계(S100)는 상부에 대해서만 언급되어 있으나 하부 또한 동일한 과정을 거쳐, 3차원 카메라를 이용하여 3차원 데이터를 취득하고 이에 따른 중첩영역 정보를 판단하게 된다.
제2단계(S200)로, 6대의 3차원 카메라에서 타이어 재료를 측정한다. 측정된 3차원 데이터는 일정한 정밀도로 재료의 폭과 두께가 측정되는데, 가령, 폭 0.2mm, 두께 0.15mm의 정밀도로 재료의 폭과 두께를 동시에 측정된다.
제3단계(S300)로, 결합부(223)는 6대의 3차원 카메라를 이용하여 취득한 3차원 데이터에서 중첩영역을 제거하고 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하게 되며. 상기 생성된 전체 3차원 맵 데이터를 이용하여 타이어 재료의 폭과 두께를 측정하고, 상기 측정한 타이어 재료의 데이터(폭, 두께)와 타이어 종류별 타이어 재료 설계 수치 데이터(폭, 두께)를 비교 분석하여, 측정 데이터가 설계 데이터와 일치하는지 얼마나 차이가 나는지 그 오차 정보를 비교 결과로서 표시부(224)로 보내며, 또한 측정된 재료에 대한 수치를 활용하여 전폭(Full width) 및 숄더 폭(Shoulder width)의 위치를 자동으로 찾고 이 결과를 이용하여 재료의 모양 및 특성을 파악할 수 있는 수치를 자동으로 생성하며, 측정된 폭과 두께 수치를 이용하여 재료의 면적을 자동으로 계산하고, 재료의 대칭 형태 및 정도를 표시부(224)로 보내어 화면에 표시되도록 한다.
제4단계(S400)로, 제3단계에서 생성된 전체 3차원 맵 데이터와 비교 결과를 표시부에 표시하는 단계를 수행하며,
제5단계(S500)로, 제3단계에서 결합부에서 계산된 재료의 폭과 두께 및 설계 데이터와 비교 결과 오차 정보를 외부 장치(100)로 송신하여, 타이어 재료 압출 공정에서 타이어 재료가 적당한 형상으로 압출되도록 유도하는 단계를 수행한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
200 : 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템
210 : 3차원 카메라
220 : 제어장치
221 : 인터페이스부
222 : 제어부
223 : 결합부
224 : 표시부
225 : 통신부
226 : 메모리부

Claims (10)

  1. 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템으로,
    타이어 압출공정에서 제조된 타이어 재료를 일정부분씩 측정하는 복수의 3차원 카메라; 및
    상기 복수의 3차원 카메라들이 측정한 타이어 재료의 3차원 데이터들을 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하고, 생성한 전체 3차원 맵 데이터를 분석하여 타이어 재료의 폭과 두께를 판단하고, 판단된 폭과 두께 데이터와 기 설정된 설계 수치 데이터와 비교 분석하여 결과를 화면에 표시하는 제어장치;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 3차원 카메라들
    각각은 레이저빔출력수단(L)과 카메라(C)를 포함하여 구성되고,
    상기 레이저빔출력수단(L)은 타이어 재료의 폭 방향으로 일정 구간씩 레이저빔을 출력하고,
    상기 카메라(C)는 레이저빔이 출력된 상태의 타이어 재료를 촬영하여 3차원 데이터를 생성하며, 복수의 3차원 카메라들은 순차적으로 또는 동시에 3차원 데이터를 촬영가능한 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 카메라는
    레이저빔출력수단과 예각을 이루고, 타이어 재료의 길이방향과 예각을 이루면서 위치하는 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타이어 재료를 촬영하기 전에,
    복수의 3차원 카메라들은 시편(130)의 홀(H)에 레이저빔출력수단(L)의 레이저를 출력하여 구멍을 통과하도록 위치가 조정되고,
    상기 복수의 3차원 카메라는 순차적으로 동작하여, 레이저빔출력수단(L)이 시편(130)의 3개의 홀 방향인 가로축으로 일정 크기의 레이저빔을 출력하고, 레이저빔이 출력된 상태에서 카메라(C)가 레이저빔이 포함된 영역에 대한 3차원 데이터를 촬영하여 제어장치(220)로 송신하고,
    상기 제어장치는 3차원 카메라로부터 수신한 촬영 3차원 데이터를 분석하여 각 3차원 카메라가 촬영한 3차원 데이터들간 중첩영역(중첩된 픽셀 수)을 판단하는 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는
    복수의 카메라가 촬영한 3차원 데이터에서 중첩영역을 제거하고 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하며, 상기 생성된 전체 3차원 맵 데이터를 이용하여 타이어 재료의 폭과 두께를 측정하고, 상기 측정한 타이어 재료의 데이터(폭, 두께)와 타이어 종류별 타이어 재료 설계 수치 데이터(폭, 두께)를 비교 분석하여, 비교 결과를 화면에 표시하고,
    측정된 재료에 대한 수치를 활용하여 전폭(Full width) 및 숄더 폭(Shoulder width)의 위치를 자동으로 찾고 이 결과를 이용하여 재료의 모양 및 특성을 파악할 수 있는 수치를 자동으로 생성하며, 측정된 폭과 두께 수치를 이용하여 재료의 면적을 자동으로 계산하고, 재료의 대칭 형태 및 정도를 화면에 표시하는 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템.
  6. 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법으로,
    타이어 압출공정에서 제조된 타이어 재료를 일정부분씩 측정하는 3차원 데이터 촬영단계;
    복수의 카메라가 촬영한 3차원 데이터를 중첩영역을 제거하고 결합하여 하나의 전체 3차원 맵 데이터를 생성하며, 상기 생성된 전체 3차원 맵 데이터를 이용하여 타이어 재료의 폭과 두께를 측정하고, 상기 측정한 타이어 재료의 데이터와 타이어 종류별 타이어 재료 설계 수치데이터를 비교 분석하여, 측정 데이터가 설계 데이터와 일치하는지 얼마나 차이가 나는지 그 오차 정보를 비교 결과로서 판단하는 3차원 데이터 결합 및 비교단계; 및
    상기 전체 3차원 맵 데이터 및 비교 결과 또는 타이어 재료의 대칭 형태 및 정도 중 어느 하나 이상을 화면에 표시하는 타이어 재료 3차원 데이터 표시 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 3차원 카메라들
    각각은 레이저빔출력수단(L)과 카메라(C)를 포함하여 구성되고,
    상기 레이저빔출력수단(L)은 타이어 재료의 폭 방향으로 일정 구간씩 레이저빔을 출력하고, 상기 카메라(C)는 레이저빔이 출력된 상태의 타이어 재료를 촬영하여 3차원 데이터를 생성하며, 복수의 3차원 카메라들은 순차적으로 또는 동시에 3차원 데이터를 촬영가능한 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어 방법은
    상기 타이어 재료를 촬영하기 전에, 복수의 3차원 카메라들은 시편(130)의 홀(H)에 레이저빔출력수단(L)의 레이저를 출력하여 구멍을 통과하도록 위치가 조정되는 과정;
    상기 복수의 3차원 카메라는 순차적으로 동작하여, 레이저빔출력수단(L)이 시편(130)의 3개의 홀 방향인 가로축으로 일정 크기의 레이저빔을 출력하고, 레이저빔이 출력된 상태에서 카메라(C)가 레이저빔이 포함된 영역에 대한 3차원 데이터를 촬영하여 제어장치(220)로 송신하는 과정; 및
    상기 제어장치는 3차원 카메라로부터 수신한 촬영 3차원 데이터를 분석하여 각 3차원 카메라가 촬영한 3차원 데이터들간 중첩영역(중첩된 픽셀 수)을 판단하는 과정;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어 방법은
    측정된 타이어 재료의 폭과 두께 및 설계 데이터와 비교 결과 오차 정보를 외부 장치로 송신하여, 타이어 재료 압출 공정에서 타이어 재료가 적당한 형상으로 압출되도록 유도하는 것을 특징으로 하는 타이어 재료의 실시간 폭 및 두께 측정 시스템의 제어 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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