KR101767964B1 - 볼트 측면 비전 검사 수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별장치 - Google Patents

볼트 측면 비전 검사 수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 볼트를 회전 낙하시키는 동안에 하나의 비전 카메라를 통해 볼트의 가공 상태 이미지를 획득하여 양품을 선별하기 위한 볼트 측면 비전 검사 수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 회전 낙하식 볼트 선별 장치는 볼트 상면을 위쪽으로 하여 수직인 상태로 정렬된 볼트를 순차적으로 이송하는 볼트 공급부, 볼트 상면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 상면 비전 검사수단, 볼트 측면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 측면 비전 검사수단을 포함하는 볼트 선별 장치에 있어서,
상기 볼트 측면 비전 검사 수단은,
상기 볼트 공급부의 리니어 피더로부터 밀려난 볼트가 볼트 상면을 위쪽으로 하는 자세로 회전 낙하하도록 가이드하는 회전식 낙하 가이드;
상기 회전식 낙하 가이드의 종단에 설치되는 하나의 감지 센서;
상기 회전식 낙하 가이드의 하방에서 상기 회전식 낙하 가이드의 축에 대해 사방으로 설치되는 볼트 측면 비전 검사기; 및
자유 낙하하는 볼트를 조명하도록 상기 볼트 측면 비전 검사기의 하방에 설치되는 링형 조명부를 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

Description

볼트 측면 비전 검사 수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별장치{ROTARY FALLING TYPE BOLT SORTING APPARATUS INCLUDING BOLT SIDE VISION INSPECTOR}
본 발명은 머신비전을 이용하여 볼트의 가공 상태에 따라 자동으로 양품 선별을 하기 위한 자동화 장치에 관한 것으로, 특히 볼트를 회전 낙하시키는 동안에 하나의 비전 카메라를 통해 볼트의 가공 상태 이미지를 획득하여 양품을 선별하기 위한 볼트 측면 비전 검사 수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별장치에 관한 것이다.
다양한 기계적 장치의 부속품으로 사용되는 볼트 제조 과정에서 불량품을 선별하기 위해, 실시간 검사가 가능한 컴퓨터 비전(Computer Vision)시스템을 활용한 검사시스템이 널리 활용되고 있으며, 그 중 머신비전(Machine vision)이 검사공정의 핵심이 된다.
머신비전은 전기적, 광학적, 비접촉 방식의 기술로 영상데이터를 획득하고, 이를 처리 분석하여 양품을 선별하는 기술로, 특허 제1366190호 "측면 검사 기능을 갖는 비전 검사장치"는 나사 제품을 굴려서 1대의 카메라로 측면 영상을 획득하고, 특허 제1366188호 "측면 및 표면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치"는 나사를 이송 유닛에 이송하면서 미러를 활용하여 1대의 카메라를 이용하여 나사의 측면 영상을 획득하여 볼트의 블량 여부를 판별하였으나, 볼트 전체의 측면 영상을 얻기 어렵고 카메라의 곡률로 인해 영상 왜곡이 발생하는 문제가 발생한다.
이를 해결하기 위해 본 출원인은 특허출원 제2015-0007893호 "볼트 측면 비전 검사 수단을 이용하는 자유 낙하식 볼트 선별 장치"를 출원하여, 볼트 측면의 전체 영상 데이터를 기반으로 볼트의 가공 상태에 따라 고속으로 볼트를 선별할 수 있도록 하였으나, 이는 4대의 고속 카메라를 사용하여 비용이 높다는 단점을 갖는다.
본 발명의 목적은 1대의 카메라만을 이용하여 볼트 측면의 전체 영상 데이터를 획득하여, 볼트의 가공 상태에 따라 고속으로 볼트를 선별할 수 있는 볼트 측면 비전 검사 수단을 이용하는 회전 낙하식 볼트 선별장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 1대의 카메라만을 이용하여 볼트 측면 전체의 영상을 획득하여, 좁은 공간에도 설치할 수 있는 볼트 측면 비전 검사 수단을 이용하는 회전 낙하식 볼트 선별장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 회전 낙하식 볼트 선별 장치는 볼트 상면을 위쪽으로 하여 수직인 상태로 정렬된 볼트를 순차적으로 이송하는 볼트 공급부, 볼트 상면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 상면 비전 검사수단, 볼트 측면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 측면 비전 검사수단을 포함하는 볼트 선별 장치에 있어서,
상기 볼트 측면 비전 검사 수단은,
상기 볼트 공급부의 리니어 피더로부터 밀려난 볼트가 볼트 상면을 위쪽으로 하는 자세로 회전 낙하하도록 가이드하는 회전식 낙하 가이드;
상기 회전식 낙하 가이드의 종단에 설치되는 하나의 감지 센서;
상기 회전식 낙하 가이드의 하방에서 상기 회전식 낙하 가이드의 축에 대해 사방으로 설치되는 볼트 측면 비전 검사기; 및
자유 낙하하는 볼트를 조명하도록 상기 볼트 측면 비전 검사기의 하방에 설치되는 링형 조명부를 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.
바람직하게는 원통형 회전식 낙하 가이드(210)는 수직 방향으로 설치되는 가이드 본체(211)와, 볼트가 수직 상태로 회전 낙하 가능하도록 볼트 머리 외경에 대응하는 내경을 갖도록 상기 가이드 본체의 내부에 구성되는 홈(212)과, 회전식 낙하 가이드 본체(211)의 수직 중심축을 향해 회전식 낙하 가이드 본체(211)를 관통하도록 마주보게 설치되는 한 쌍의 압축 공기 공급 노즐(213, 214)을 포함한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르는 회전 낙하식 볼트 선별 장치의 볼트 측면 비전 검사 수단은 압축 공기에 의해 볼트를 회전 낙하시키면서 1대의 카메라만을 사용하여 획득한 볼트 측면의 전체 영상 데이터를 기반으로 고속으로 볼트를 선별할 수 있다.
본 발명에 따르는 회전 낙하식 볼트 선별 장치의 볼트 측면 비전 검사 수단은 머신 비전 장치를 이용하여 볼트의 가공 상태 중 주로 나사산의 가공 유무와 나사산에 잔존하는 도금 불순물의 존재 여부를 검사하여 검사 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따르는 회전 낙하식 볼트 선별 장치의 볼트 측면 비전 검사 수단은 하나의 카메라만을 사용하여 볼트 측면 영상 데이터를 얻을 수 있기 때문에 좁은 공간에도 설치할 수 있다.
도1은 본 발명에 따르는 볼트 선별장치의 상면도이다.
도2는 본 발명에 따른 회전 낙하식 볼트 측면 비전 검사기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도3은 본 발명에 따르는 볼트 측면 검사기의 회전식 낙하 가이드의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명은 볼트의 공급, 불량 여부 판정, 양품과 불량품 분류에 이르기까지 자동으로 이루어지는 볼트 선별 장치 및 볼트 선별 장치의 볼트 측면 비전 수단에 관한 것으로, 볼트 측면 비전 검사 수단은 수직으로 정렬된 볼트가 낙하 가이드의 측면으로 공급되는 압축 공기에 의해 회전 낙하할 때, 오직 1대의 카메라를 사용하여 볼트 측면의 전체 데이터를 획득하고 이를 기반으로 하여 양품 판정 및 분류를 하는 것이 특징이다.
1대의 카메라만을 사용하여 볼트의 측면데이터를 전체적으로 취득할 수 있는 것은 낙하 가이드의 측면으로부터 공급되는 압축 공기에 의해 볼트가 빠른 속도로 회전하면서 낙하하기 때문에 낙하 가이드 하부에 설치되어 있는 한 대의 카메라만으로도 충분히 볼트의 측면 이미지를 획득할 수 있으며, 따라서 한 대의 카메라만으로도 볼트의 측면 가공 상태가 전 측면에 걸쳐 정확하게 가공되었는가를 확인할 수 있고, 볼트 도금시 발생하는 도금 잔존물에 의해 나사산의 형상결함이 있는 볼트를 양품으로 판별하지 않을 수 있다.
볼트를 낙하시키는 이유는 볼트를 볼 피더(bowl feeder) 등의 공급기구에 의존하여 공급하는 경우, 볼트의 전체 측면 영상을 획득할 수 없고, 볼트의 한쪽 측면의 영상 데이터로는 나사산 가공 여부만을 판별할 수 있으며, 볼트의 전체 측면의 나사산에 존재하는 도금 잔존물을 발견하기 어렵기 때문이지만, 자유 낙하시킨다고 해도 고정 설치된 한 대의 카메라만을 사용하는 경우에는 측면의 일부에 대해서만 영상 데이터를 획득할 수 있기 때문에, 회전 낙하시킴으로써 한 대의 카메라로 전체 측면 영상 데이터를 획득할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 볼트 분류 장치는 볼트 상면을 위쪽으로하여 수직인 상태로 정렬된 볼트를 순차적으로 이송하는 볼트 공급부, 볼트 상면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 상면 비전 검사 수단, 볼트 측면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 측면 비전 검사 수단을 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 따르는 볼트 분류 장치는 볼트 길이 비전 검사 수단을 추가로 포함한다.
볼트 공급부는 제조 공정을 거친 볼트를 저장하는 호퍼, 호퍼로부터 엘리베이터에 의해 이송된 볼트를 일정한 방향과 위치로 정렬하는 볼피더(bowl feeder), 볼피더에서 볼트 상면을 위쪽으로하여 수직인 상태로 정렬된 볼트를 순차적으로 이송하는 리니어 피더(linear feeder)를 포함한다.
도1에 도시된 바와 같이, 볼트 상면 비전 검사 수단은 리니어 피더 상의 볼트를 감지하는 하나의 제 1 감지 센서(도시되지 않음)와, 제 1 감지 센서의 신호에 의해 볼트의 상면(머리)의 이미지를 촬영하는 볼트 상면 비전 검사기를 포함하는데, 볼트 상면 비전 검사기(120)는 하나의 머신비전(machine vision) 카메라(제 1 카메라)를 포함한다.
제 1 감지 센서는 리니어 피더 종단에 설치되어 리니어 피더 종단으로부터 밀려나는 볼트를 감지하고, 이때, 볼트가 감지되면, 볼트 상면 비전 검사 수단의 머신 비전 카메라(제 1 카메라)는 볼트 상면의 영상 데이터를 생성하고, 이를 기반으로 볼트 상면의 불량 여부를 판단한다.
바람직하게는 제 1 감지 센서는 근접 센서를 사용할 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 볼트 측면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 측면 비전 검사 수단은 리니어 피더로부터 밀려난 볼트가 볼트 상면을 위쪽으로 하는 자세로 회전 낙하하도록 가이드하는 회전식 낙하 가이드(210)와, 원통형의 낙하 가이드의 종단에 설치되어 낙하 가이드를 통과하여 빠져나오는 볼트를 감지하는 하나의 감지 센서(제 2 감지 센서, 도시되지 않음)와, 회전식 낙하 가이드의 하방에서 이동 가이드의 축을 향해 설치되어 볼트의 측면(나사산)의 불량 여부를 판단하는 볼트 측면 비전 검사기(220)와, 볼트 측면에 대한 개선된 영상 데이터 획득하기 위해 볼트를 조명하는 링형 조명부(230)를 포함한다.
원통형 회전식 낙하 가이드(210)는 수직 방향으로 설치되는 가이드 본체(211)와, 볼트가 수직 상태로 회전 낙하 가능하도록 볼트 머리 외경에 대응하는 내경을 갖도록 상기 가이드 본체의 내부에 구성되는 홈(212)과, 회전식 낙하 가이드 본체(211)의 수직 중심축을 향해 회전식 낙하 가이드 본체(211)를 관통하도록 마주보게 설치되는 한 쌍의 압축 공기 공급 노즐(213, 214)을 포함한다.
도3에 도시된 바와 같이, 그 내부에 나선형의 홈(212)이 낙하 가이드 본체(211) 내부의 상단부터 하단까지 연속적으로 파여 있어, 나선형 홈(212)에 볼트의 머리 부분이 끼어 회전하면서 낙하할 수 있도록 유도할 수 있도록 구성된다.
바람직하게는, 원통형 회전식 낙하 가이드 본체(211)의 상부에는 한 쌍의 압축 공기 공급노즐(213, 214)이 서로 마주보도록 구성되어, 압축 공기 공급 노즐을 통해 공급된 압축 공기에 의해 낙하 가이드(210) 내부에 선회류를 발생시킬 수 있으며, 따라서 낙하 가이드(210) 진입하여 낙하하기 시작한 볼트를 강제회전시킬 수 있다.
그렇지 않으면, 전기구동 장치를 이용하여 낙하 전에 볼트를 회전시킨 후 낙하 가이드(210)를 통해 낙하시킬 수도 있다.
볼트 측면 비전 검사기(220)는 제 2 감지 센서의 신호에 의해 볼트의 측면(나사산)의 이미지를 촬영하여 볼트 측면의 불량 여부를 판단하는 1 대의 머신비전 카메라(220)를 포함하는데, 바람직하게는 머신 미전 카메라(220)는 초당 120프레임 속도로 볼트 측면의 영상 데이터를 획득할 수 있다.
낙하 가이드(210)에서 빠져나오는 볼트가 제 2 감지 센서에 의해 감지되는 순간, 볼트 측면 비전 검사기(220)인 머신비전 카메라(제2 카메라)는 볼트 측면에 대한 영상데이터를 획득하여, 나사산에 도금 잔존물이 존재하는지를 판단한다.
바람직하게는 제 2 감지 센서는 광센서를 사용할 수 있다.
링형 조명부(230)는 링형 부재의 내측에 LED 램프를 등간격으로 설치하여 구성할 수 있다.
본 발명에서는 선별장치의 오작동으로 인해 상면 또는 측면 또는 크기가 불량인 볼트가 양품에 섞이는 현상를 방지하기 위해, 상면, 측면, 크기 중 적어도 하나가 불량으로 판정된 볼트는 그대로 자유낙하시켜 불량처리한다.
즉, 도4에 도시된 바와 같이, 볼트 측면 검사 수단(200)의 하방에 설치되는 에어건(310)은 볼트의 상면이 불량이거나 볼트의 나사산에 도금 잔존물이 존재하는 경우, 즉, 볼트 측면이 불량인 것으로 판단되는 경우, 작동하지 않아 상면 또는 측면 불량 볼트가 낙하하도록 내버려두고, 상면 및 측면이 모두 양품인 것으로 판정되는 경우 작동하여 볼트를 불어내어 양품 볼트로 분류되게 한다.
바람직하게는 본 발명에 따르는 볼트 선별 장치는 회전 낙하하는 볼트의 크기, 즉, 볼트의 길이, 피치, 지름 등을 검사할 수 있는 볼트 크기 비전 검사수단을 추가로 포함할 수 있다.
볼트 크기 비전 검사 수단은 회전식 낙하 가이드의 축에 대해 볼트 측면 비전 검사기보다 먼거리에 설치되는 머신비전 카메라(제 3 카메라)를 포함할 수 있다.
회전식 낙하 가이드에서 빠져나오는 볼트가 제 2 감지 센서에 의해 감지되는 순간, 볼트 크기 비전 검사기의 제 3 카메라는 볼트의 일 측면 전체에 대한 영상 데이터를 획득하고 볼트의 크기가 정상 범위 내에 존재하는지를 판단한다.
볼트 크기 비전 검사기가 추가로 설치되는 경우, 상면형상, 측면형상, 볼트의 크기가 모두 정상인 경우, 에어건이 작동하여 양품 볼트로 분류하고, 상면형상, 측면형상, 볼트 크기 중 적어도 하나가 정상 범위를 벗어나는 경우, 에어건은 작동하지 않아 불량 볼트가 자유 낙하하여 불량 볼트로 분류되도록 한다.
이상과 같은 검사에 의해 상면 및 측면, 크기에 이상이 없는 볼트는 양품 볼트로 분류된 후 포장기로 이송되어 지정된 개수 단위로 포장될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사항을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 볼트 상면을 위쪽으로 하여 수직인 상태로 정렬된 볼트를 순차적으로 이송하는 볼트 공급부, 볼트 상면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 상면 비전 검사수단, 볼트 측면의 불량 여부를 검사하여 분류하는 볼트 측면 비전 검사수단을 포함하는 볼트 선별 장치에 있어서,
    상기 볼트 측면 비전 검사 수단은,
    상기 볼트 공급부의 리니어 피더로부터 밀려난 볼트가 볼트 상면을 위쪽으로 하는 자세로 회전 낙하하도록 가이드하는 회전식 낙하 가이드;
    상기 회전식 낙하 가이드의 종단에 설치되는 하나의 감지 센서;
    상기 회전식 낙하 가이드의 하방에서 상기 회전식 낙하 가이드의 축에 대해 사방으로 설치되는 볼트 측면 비전 검사기; 및
    자유 낙하하는 볼트를 조명하도록 상기 볼트 측면 비전 검사기의 하방에 설치되는 링형 조명부를 포함하고,
    상기 회전식 낙하 가이드는
    수직 방향으로 설치되는, 상단과 종단이 개방된 원통형의 가이드 본체; 및
    볼트가 수직 상태로 회전 낙하 가능하도록 볼트 머리 외경에 대응하는 내경을 갖도록 상기 가이드 본체의 내부에 연속적으로 나선형으로 구성되는 홈;
    상기 가이드 본체의 수직 중심축을 향해 가이드 본체를 관통하도록 마주보게 설치되는 한 쌍의 압축 공기 공급 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 측면 비전 검사수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼트 측면 비전 검사기는 상기 회전식 낙하 가이드의 하방에서 회전식 낙하 가이드의 축을 향해 설치되는 1대의 머신비전 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 측면 비전 검사수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼트 측면 비전 검사 수단의 하방에는 에어건이 설치되는 것을 특징으로 하는 볼트 측면 비전 검사수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별 장치,
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼트 선별 장치는 상기 회전 낙하식 이동 가이드의 하방에 설치되는 볼트 길이 비전 검사 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 측면 비전 검사수단을 포함하는 회전 낙하식 볼트 선별 장치,

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