KR101639043B1 - 나사부 치수 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나사부 치수 측정 장치에 관한 것으로서, 소정의 나사가 안착되는 작업대와, 상기 작업대 하면에서 상향으로 투영되도록 광원을 조사하는 광원부와, 상기 작업대의 상면으로부터 소정 높이 이격되어 설치되며, 상기 나사의 전체 영역의 투영 영상과 상기 나사의 나사부에 대응하는 일부 영역의 투영 영상을 각각 촬영하는 촬상부와, 상기 전체 영역의 투영 영상으로부터 상기 나사의 장축과 단축을 감지하여 상기 나사의 절대 변위를 측정하고, 상기 일부 영역의 투영 영상으로부터 상기 나사부의 상대 변위를 측정하는 측정부와, 상기 절대 변위와 상기 상대 변위에 기초하여 상기 나사부의 치수를 산출하는 치수 계산부를 포함하며, 상기 촬상부는, 상기 작업대의 상면 전체 영역을 촬영하는 제1카메라와, 상기 나사의 나사부에 대응하는 상면 일부 영역을 촬영하는 제2카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 측정하고자 하는 대상물의 크기에 상관없이 높은 정밀 측정 정도를 유지하는 효과가 있다.

Description

나사부 치수 측정 장치{MEASURING APPARATUS FOR SIZE OF SCREW}

본 발명은 나사부의 성능을 나타내는 피치, 나사반각, 외경, 골지름 및 유효경 등의 고정밀을 요구하는 치수를 자동으로 측정하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 이미지 센서를 이용한 시스템은 물류, FA, 검사공정에서의 자동화의 눈으로 각광을 받고 있으며, 대상물의 위치, 치수, 모양, 인식 마크나 문자의 판독, 이종 혼입 체크, 결함 검사 등을 인식, 판별할 수 있는 시스템으로서, 선과 면의 비접촉검출이 가능하게 되어 그 응용 개발 분야가 다양하다.

예컨대, 이러한 이미지 센서 중 CCD(charge coupled device) 이미지 센서는 반도체형 광학영상 센서로서, 광 신호를 수광하고 이를 전기적 신호로 변환시키는 선형집적회로이다. 선으로 포착되는 1차원 CCD 이미지 센서 일명, 리니어 영상센서(linear image sensor)는 주로 이동중인 대상물의 위치나 치수의 계측, 결함 검출 등에 이용한다. 이 센서는 일명 라인 스캔 카메라(line scan camera)라고도 불린다.

최근 퍼스널 컴퓨터의 보급에 따라 이미지 센서 카메라용 인터페이스(interface) 보드(board)가 보급되고 있어, 파형 관측이나 디스플레이(display)를 할 수 있고, 사용자가 자유로이 연산, 판별처리를 할 수 있어 호평받고 있다.

이러한 CCD 카메라를 이용한 측정대상물의 치수 측정은 대한민국 특허 공개공보 1999-058386호에 공지되어 있다. 종래 기술인 대한민국 특허 공개공보 1999-058386호의 개념은 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 공지된 종래의 기술은 이동 물체(m)의 예상 이동 경로를 포착하도록 좌우 양측에 카메라(c1, c2)를 설치하고, 측정 대상물의 측정 위치가 일정할 때 두 기준점 간의 실제 치수(WB)와 화면 거리의 변환비를 측정된 카메라 이미지의 좌우 경계 위치 사이의 화면 거리에 적용하여 대상물의 치수를 측정한다.

그러나, 측정대상물의 치수의 정밀도는 CCD 카메라의 화소수에 의존하게 된다. 예를 들면, 최대 1000mm 범위의 치수를 측정할 경우 512화소와 8192화소의 정밀도 차이는 512화소의 경우 하나당 1000/512=1.953125mm를 나타내며, 8192화소의 경우 1000/8192=0.1220703125mm를 나타낸다. 512화소의 경우, 화소 하나가 차이날 경우 1.95mm의 오차가 발생하며, 8192 화소의 경우 0.12mm의 오차가 발생한다.

물론, 정밀도를 높이기 위하여 8192화소의 CCD 카메라를 사용할 수도 있긴 하나 현실적으로 8192화소의 CCD 카메라는 512화소의 CCD 카메라에 비해 상당히 고가이므로 일반적으로 사용하기 어려운 문제점이 있다.

JP 2000-241123 A

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화소가 낮은 CCD 카메라를 이용하여 측정 정밀도를 높이는 치수 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따른 나사부 치수 측정 장치는, 소정의 나사가 안착되는 작업대와, 상기 작업대 하면에서 상향으로 투영되도록 광원을 조사하는 광원부와, 상기 작업대의 상면으로부터 소정 높이 이격되어 설치되며, 상기 나사의 전체 영역의 투영 영상과 상기 나사의 나사부에 대응하는 일부 영역의 투영 영상을 각각 촬영하는 촬상부와, 상기 전체 영역의 투영 영상으로부터 상기 나사의 장축과 단축을 감지하여 상기 나사의 절대 변위를 측정하고, 상기 일부 영역의 투영 영상으로부터 상기 나사부의 상대 변위를 측정하는 측정부와, 상기 절대 변위와 상기 상대 변위에 기초하여 상기 나사부의 치수를 산출하는 치수 계산부를 포함하며, 상기 촬상부는, 상기 작업대의 상면 전체 영역을 촬영하는 제1카메라와, 상기 나사의 나사부에 대응하는 상면 일부 영역을 촬영하는 제2카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 두 개의 카메라를 이용하여 측정 대상물(예컨대, 나사)의 전체 영역과 상기 측정 대상물의 특징부(예컨대, 나사부)를 촬영한 영상으로부터 측정된 상기 측정 대상물의 절대 변위와 상대 변위에 기초하여 상기 측정 대상물의 치수를 산출함으로써, 측정하고자 하는 대상물의 크기에 상관없이 높은 정밀 측정 정도를 유지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사부 치수 측정 장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 도 1의 작업대에 나사를 올려둔 상태를 나타내는 도면이고,
도 3은 도 2의 상태에서 촬상부를 이용하여 나사 전체와 나사부를 촬영한 영상 면을 나타내는 도면이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사부 치수 측정 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 작업대에 나사를 올려둔 상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 상태에서 촬상부를 이용하여 나사 전체와 나사부를 촬영한 영상 면을 나타내는 도면이다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나사부 치수 측정 장치에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사부 치수 측정 장치는 크게 측정 대상물인 소정의 나사(1)를 안착시키는 작업대(100)와, 상기 나사(1)가 투영되도록 광원(120)을 조사하는 광원부와, 상기 나사(1)의 투영 영상을 촬영하는 촬상부(200)와, 상기 투영 영상을 이용하여 상기 나사(1)의 변위를 측정하는 측정부와, 측정된 변위를 이용하여 상기 나사(1)의 나사부(2) 치수를 계산하는 치수 계산부를 포함한다.

먼저, 작업대(100)는 나사부(2)의 치수를 측정하고자 하는 소정의 나사(1)를 안착시키기 위한 것이다.

여기서, 상기 작업대(100)는 평평한 판 형태로 형성되며, 안착된 나사(1)가 움직이지 않도록 고정시키기 위한 소정의 고정 장착부(미도시)를 구비할 수 있다.

이때, 상기 작업대(100)는 X축 또는 Y축으로의 수형 이동과 Z축을 기준으로 한 회전이 가능한 것이 바람직하다.

다음으로, 광원부는 상기 작업대(100)의 하면에서 상향으로 투영되도록 광원(120)을 조사한다.

다음으로, 촬상부(200)는 상기 나사(1)의 투영 영상을 촬영하기 위한 것으로서, 상기 작업대(10)의 상면으로부터 소정 높이 이격되어 설치된다.

여기서, 상기 촬상부(200)는 상기 나사(1)의 전체 영역의 투영 영상과 상기 나사(1)의 나사부(2)에 대응하는 일부 영역의 투영 영상을 각각 촬영할 수 있다.

구체적으로, 상기 촬상부(200)는, 상기 작업대(100)의 상면 전체 영역을 촬영하는 제1 카메라(210)와, 상기 나사(1)의 나사부(2)에 대응하는 상면 일부 영역을 촬영하는 제2 카메라(220)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 카메라(210)와 상기 제2 카메라(220)는 각각 X축 또는 Y축으로의 수평 이동과 Z축을 기준으로 한 회전이 가능하고, 상기 제1 카메라(210)의 제1 광학렌즈(212)는 상기 제2 카메라(220)의 제2 광학렌즈(222)보다 상대적으로 정밀도가 낮은 것이 바람직하다.

예컨대, 도 2 및 도 3을 참조하면, 작업대(100)의 상면에 소정의 나사(1)가 안착하는 경우, 제1 광학렌즈(212)의 촬영영역(F)이 상기 작업대(100)의 상면 전체 영역에 대응하도록 제1 카메라(210)를 수평 이동시키고, 제2 광학렌즈(222)의 촬영영역(Z)이 상기 나사(1)의 나사부(2)에 대응하도록 제2 카메라(220)를 수평 이동시키게 된다.

다음으로, 측정부는 상기 촬상부(200)에 의해 획득된 투영 영상을 이용하여 상기 나사의 절대 변위와 상대 변위를 측정하기 위한 것이다.

구체적으로, 상기 측정부는, 상기 제1 카메라(210)에 의해 획득된 상기 전체 영역의 투영 영상으로부터 상기 나사(1)의 장축과 단축을 감지하여 상기 나사(1)의 절대 변위를 측정하고, 상기 제2 카메라(220)에 의해 획득된 상기 일부 영역의 투영 영상으로부터 상기 나사부(2)의 상대 변위를 측정하게 된다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사부 치수 측정 장치는, 상기 작업대(100)의 일측에 설치되어 상기 나사의 X축 절대 변위를 감지하는 X축 센서(310)와, 상기 일측과 수직인 측면에 설치되어 상기 나사의 Y축 절대 변위를 감지하는 Y축 센서(320)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 절대 변위는 제1 광학렌즈(212)의 촬영영역(F)에서의 기준 위치를 원점으로 한 절대 좌표계에 기초한 값이고, 상기 상대 변위는 제2 광학렌즈(222)의 촬영영역(Z)에서의 기준 위치를 원점으로 한 상대 좌표계에 의한 값일 수 있다.

다음으로, 치수 계산부는 상기 측정부에 의해 측정된 상기 절대 변위와 상기 상대 변위에 기초하여 상기 나사부의 치수를 산출한다.

여기서, 상기 치수는 상기 나사부의 피치, 나사반각, 외경, 골지름 및 유효경을 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 치수 측정 장치에 의하면, 두 개의 카메라를 이용하여 측정 대상물(예컨대, 나사)의 전체 영역과 상기 측정 대상물의 특징부(예컨대, 나사부)를 촬영한 영상으로부터 측정된 상기 측정 대상물의 절대 변위와 상대 변위에 기초하여 상기 측정 대상물의 치수를 산출함으로써, 측정하고자 하는 대상물의 크기에 상관없이 높은 정밀 측정 정도를 유지하는 효과가 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

1: 나사 2: 나사부
100: 작업대 120: 광원
200: 촬상부 210: 제1 카메라
212: 제1 광학렌즈 220: 제2 카메라
222: 제2 광학렌즈 310: X축 센서
320: Y축 센서

Claims (2)

1. 소정의 나사가 안착되는 작업대;
   상기 작업대 하면에서 상향으로 투영되도록 광원을 조사하는 광원부;
   상기 작업대의 상면으로부터 소정 높이 이격되어 설치되며, 상기 나사의 전체 영역의 투영 영상과 상기 나사의 나사부에 대응하는 일부 영역의 투영 영상을 각각 촬영하는 촬상부;
   상기 전체 영역의 투영 영상으로부터 상기 나사의 장축과 단축을 감지하여 상기 나사의 절대 변위를 측정하고, 상기 일부 영역의 투영 영상으로부터 상기 나사부의 상대 변위를 측정하는 측정부; 및
   상기 절대 변위와 상기 상대 변위에 기초하여 상기 나사부의 치수를 산출하는 치수 계산부를 포함하며,
   상기 촬상부는, 상기 작업대의 상면 전체 영역을 촬영하는 제1카메라와, 상기 나사의 나사부에 대응하는 상면 일부 영역을 촬영하는 제2카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 나사부 치수 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 작업대의 일측에 설치되어 상기 나사의 X축 절대 변위를 감지하는 X축 센서와, 상기 일측과 수직인 측면에 설치되어 상기 나사의 Y축 절대 변위를 감지하는 Y축 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나사부 치수 측정 장치.

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