KR101838664B1 - 케이블 표면 검사 장치 - Google Patents

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서울전선 주식회사
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Abstract

본 발명은 케이블 생산 라인의 이송부와 권취부 사이에 배치되어 케이블의 표면을 촬상하는 촬상부 및 촬상부의 촬상 동작을 제어하고, 촬상부로부터 촬상 이미지를 수신하여 케이블의 결함 여부를 판별하는 제어 단말부를 포함하여, 이송되는 케이블의 표면을 연속적으로 검사하는 것을 특징으로 하는 케이블 표면 검사 장치를 개시한다.

Description

케이블 표면 검사 장치{APPARATUS FOR INSPECTING SURFACE OF CABLE}
본 발명은 케이블 표면 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이송되는 케이블의 표면을 연속적으로 검사하는 기술에 관한 것이다.
종래에는 케이블 표면 검사를 할 때 육안 또는 손으로 만져 흠의 유무, 표면의 평활도, 편조의 상태 또는 색상을 검사한다.
그러나 종래에는 케이블을 육안 또는 손으로 검사하기 때문에 케이블 검사를 위한 인력 소모와 검사 시간이 증가하는 문제점이 있다.
최근에는 머신 비전을 활용하여 표면 결함 검사, PCB 검사 및 칩 패키지 등 제품을 검사하는데 활용되고, 제품의 불량을 줄이는데 사용된다. 머신 비전은 이미지를 촬상하고, 프로세싱하는 기능을 실행하는 장치에 대한 작동 지침을 제공하는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 이루어진 것이다.
특허문헌은 머신 비전이 활용된 문헌으로서, 케이블 검사용 로봇에 관한 기술이 기재되어 있다. 특허문헌은 로봇을 이동시켜 케이블의 표면 결함을 검사하기 때문에 케이블 검사를 위한 인력 소모와 검사 시간을 감소시킬 수 있다.
그러나 종래의 머신 비전은 특허문헌에 기재된 바와 같이 규격화된 사이즈의 제품에 해당하는 표면 검사이고, 연속적인 생산 라인에서 적용되는 제품의 표면 상태를 연속적으로 검사하기 어려운 문제점이 있다.
한국등록실용신안공보 제20-0326719호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 촬상부가 케이블 생산 라인의 이송부와 권취부 사이에 설치되어 이송되는 케이블의 표면을 연속적으로 검사하는 케이블 표면 검사 장치를 제공한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 케이블 표면 검사 장치는, 케이블 생산 라인에서 케이블을 이송하는 이송부와 이송되는 케이블을 권취하는 권취부 사이에 배치되어 케이블의 표면을 소정의 타이밍으로 연속 촬상하는 촬상부 및 상기 촬상부의 촬상 동작을 제어하고, 촬상부로부터 촬상 이미지를 수신하여 케이블의 결함 여부를 판별하는 제어 단말부를 포함하여, 이송되는 케이블의 표면을 연속적으로 검사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 케이블 표면 검사 장치는 촬상 영역 및 케이블 생산 라인의 환경광원 중 하나 이상을 고려하여 배치된 조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다
본 발명의 케이블 표면 검사 장치는 상기 케이블의 촬상 방향, 케이블의 이송경로 범위 및 이송부와 권취부 사이에 배치되어 케이블의 표면을 처리하는 표면 처리부의 개수 중 하나 이상을 고려하여 촬상부의 개수가 결정된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어 단말부는 하나 이상의 촬상부의 촬상 동작 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어 단말부는 케이블을 기준으로 대칭되게 배치된 2개 이상의 촬상부로부터 촬상된 케이블의 촬상 이미지를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어 단말부는 케이블의 이송경로 범위에서 소정의 간격으로 배치된 각각의 촬상부로부터 촬상된 동일 구간 케이블의 촬상 이미지를 비교 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 촬상부는 표면 처리부의 이전 구간과 이후 구간에 각각 배치되거나, 표면 처리부의 구간별로 배치된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어 단말부는 표면처리부에 의해 구분되는 각 구간별로 촬상된 케이블의 촬상 이미지를 비교 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어 단말부는 케이블의 표면에 대한 결함 위치, 결함 부위 및 결함 종류를 포함하는 검사 정보를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어 단말부는 케이블의 품질 측정을 위한 하나 이상의 계측 장치와 연동되어 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 이송부에서 권취부로 이송되는 케이블의 표면을 연속적으로 검사하여 생산 라인의 공정 활용도를 증가시킬 수 있고, 케이블 표면 검사 시간을 단축시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계측 장치와 연동되어 동작하는 케이블 표면 검사 장치를 도시한 것이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 케이블 생산 라인에 배치된 촬상부와 조명부를 도시한 것이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 케이블 생산 라인에 배치된 촬상부와 조명부를 도시한 것이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 케이블 생산 라인에 배치된 촬상부와 조명부를 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 제어 단말부를 상세하게 도시한 블록도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계측 장치와 연동되어 동작하는 케이블 표면 검사 장치를 도시한 것으로서, 케이블 표면 검사 장치(100)는 생산 라인(200)에서 연속적으로 제조되는 케이블의 표면을 검사하고, 검사 정보를 생성하여 케이블의 품질 측정을 위한 하나 이상의 계측 장치(300)와 연동되어 동작한다.
케이블 표면 검사 장치(100)는 유무선 네트워크(30)를 통하여 검사 정보를 계측 장치(300)로 제공할 수 있고, 관리자 단말기(미도시)로 제공할 수 있으며, 출력 수단(미도시)을 통하여 표출할 수 있다. 출력 수단은 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 LED일 수 있다.
계측 장치(300)는 검사 정보를 참조하여 결함이 있는 부분을 제외하고, 결함이 없는 부분에 해당하는 품질 측정을 수행함으로써, 품질 측정 시간을 단축시킬 수 있다. 계측 장치(300)는 검사 정보를 참조하여 결함이 있는 부분에 대한 재검사를 실시할 수 도 있다.
케이블 표면 검사 장치(100)는 촬상부(110), 조명부(120) 및 제어 단말부(130)를 포함한다. 촬상부(110)와 조명부(120)는 생산 라인(200)에 배치되고, 제어 단말부(130)는 케이블 생산 라인(200) 주변에 배치되거나, 원격 장소에 배치된다.
제어 단말부(130)는 촬상부(110)와 조명부(120)의 동작을 제어하고, 촬상부(110)부로부터 촬상 이미지를 수신하여 케이블의 결함 여부를 판별한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 케이블 생산 라인에 배치된 촬상부와 조명부를 도시한 것으로서, 케이블 생산 라인(200)은 케이블(10)을 이송하는 이송부(210) 및 이송되는 케이블(10)을 권취하는 권취부(220)를 포함한다.
촬상부(110)와 조명부(120)는 고정되고, 이송부(210)와 권취부(220) 사이에 배치되어 케이블의 표면을 소정의 타이밍으로 연속 촬상한다.
조명부(120)는 촬상 영역 및 케이블 생산 라인(200)의 환경광원 중 하나 이상을 고려하여 배치될 수 있다. 조명부(120)는 환경광원에 의해 조명의 광량을 가변적으로 조정할 수 있다.
촬상부(110)는 케이블(10)의 촬상 방향을 고려하여 케이블(10)을 기준으로 대칭되게 2개 이상이 배치될 수 있다. 예를 들어 촬상부(110)는 케이블(10)을 기준으로 대칭되게 2개가 배치되고, 2개가 동일한 촬상 동작 타이밍으로 촬상한다.
도 3은 제2 실시예에 따른 케이블 생산 라인에 배치된 촬상부와 조명부를 도시한 것으로서, 촬상부(110)는 케이블(10)의 이송경로 범위에서 소정의 간격으로 배치될 수 있다. 제어 단말부(130)는 각각의 촬상부(110)가 동일 구간 케이블(10)의 표면을 촬상할 수 있도록 촬상 동작 타이밍을 제어할 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 케이블 생산 라인에 배치된 촬상부와 조명부를 도시한 것으로서, 케이블 생산 라인(200)은 이송부(210), 권취부(220) 및 표면 처리부(230)를 포함한다.
이송부(210)는 케이블(10)을 송출할 수 있고, 케이블(10) 완성 이전의 선재를 송출할 수 있다. 권취부(220)는 완성된 케이블(10)을 권취한다. 표면 처리부(230)는 이송부(210)와 권취부(220) 사이에 배치되고, 선재 또는 케이블(10)의 표면을 처리한다.
표면 처리부(230)는 압출부(230a), 수조부(230b) 및 저선부(미도시)를 포함할 수 있고, 압출부(230a)는 선재에 고무나 플라스틱을 입혀 케이블(10)로 압출하고, 수조부(230b)는 고온으로 압출된 케이블(10)을 식혀주며, 저선부는 식혀진 케이블(10)을 권취하기 전에 축적하는 기능을 수행한다. 저선부는 권취부(220)에서 교체하는 동안 케이블(10)을 축척한다.
촬상부(110)는 표면 처리부(230)의 이전 구간과 이후 구간에 각각 배치되거나, 표면 처리부(230)의 구간별로 배치될 수 있다.
도 5는 도 1의 제어 단말부를 상세하게 도시한 블록도로서, 제어 단말부(130)는 통신부(131), 이미지 처리부(132), 이미지 분석부(133), 정보 생성부(134) 및 제어부(135)를 포함한다.
통신부(131)는 유무선 네트워크(30)를 통하여 제어부(135)의 제어 명령을 촬상부(110)와 조명부(120)로 전송하고, 촬상부(110)로부터 촬상 이미지를 수신한다. 예를 들어 촬상부(110)는 촬상 동작 타이밍에 대응하는 제어 명령을 통신부(131)로부터 수신한다.
이미지 처리부(132)는 다수 개의 촬상 이미지를 스티칭(stitching) 처리하여 일정 속도로 이송되는 케이블(10)에 대한 스티칭 이미지를 생성할 수 있다.
이미지 처리부(132)는 실시간으로 획득된 촬상 이미지를 별도의 버퍼에 연속적으로 저장하여 스티칭 이미지를 획득한다. 이미지 처리부(132)는 케이블의 흐름 속도 및 촬상부(110)의 이미지 획득 속도를 고려하여 정확한 스티칭 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 처리부(132)는 스티칭 이미지가 촬상 이미지에서 조명의 영향을 가장 잘 받는 영역들로만 구성되기 때문에, 균일하게 분포된 조명부(120)를 이용하여 스티칭 이미지를 생성할 수 있다.
이미지 처리부(132)는 촬상 이미지를 명도 대비 등의 색 보정 또는 양자화된 색 공간으로 색 변화 처리할 수 있다.
이미지 처리부(132)는 도 2 또는 도 4에 나타낸 대칭 구조의 촬상부(110)의 촬상 이미지를 정합하여 정합 이미지를 생성할 수 있고, 각 촬상 이미지를 결합하여 3차원의 합성 이미지를 생성할 수 있다.
이미지 분석부(133)는 촬상 이미지를 분석하여 각 구간별 케이블(10)의 결함 여부를 판별한다.
이미지 분석부(133)는 촬상 이미지의 주기성을 활용하여 촬상 이미지를 분석하고, 분석 결과에 기반하여 각 구간별 케이블(10)의 결함 여부를 판별할 수 있다.
이미지 분석부(133)는 주기적인 촬상 이미지를 활용한 슈퍼 템플릿(super template) 방식, 차분 영상을 활용한 후보영역 검출 방식 및 인공지능 기반의 결함 판별 방식을 통하여 케이블(10)의 결함 여부를 판별할 수 있다.
슈퍼 템플릿 방식은 케이블(10)의 주기성을 이용하여 결함이 없는 정답지에 해당하는 슈퍼 템플릿을 생성하고, 이후에 촬상된 이미지와 비교하여 결함 영역을 검출하는 방식이다.
차분 영상을 활용한 후보영역 검출 방식은 케이블(10)의 주기성을 이용할 수 있고, 별도의 템플릿을 생성하지 않고, 이전에 촬상된 이미지와 현재 촬상된 이미지의 차분을 이용하여 결함 영역을 검출하는 방식이다.
인공지능 기반의 결함 판별 방식은 실시간으로 촬상된 이미지를 학습기에 입력하고, 학습 모델을 이용하여 결함 영역을 검출하는 방식이다. 이미지 분석부(133)는 케이블(10)의 결함 유형별 정보를 저장하는 학습기(미도시)를 포함한다. 학습기는 촬상된 이미지을 입력받고, 케이블(10)의 결함 유형별 정보를 참조하여 촬상된 이미지의 결함 여부를 학습한다.
이미지 분석부(133)는 케이블(10)의 이송경로 범위에서 소정의 간격으로 배치된 각각의 촬상부(110)로부터 촬상된 동일 구간 케이블(10)의 촬상 이미지를 비교 분석할 수 있다. 예를 들어 이미지 분석부(133)는 각각의 촬상부(110)에서 촬상된 촬상 이미지가 케이블 생산 라인(200)의 환경광원에 의해 촬상 품질이 상이할 수 있기 때문에, 각각의 촬상부(110)로부터 촬상된 동일 구간 케이블(10)의 촬상 이미지를 비교 분석한다.
이미지 분석부(133)는 표면 처리부(230)에 의해 구분되는 각 구간별로 촬상된 케이블(10)의 촬상 이미지를 비교 분석할 수 있다. 이미지 분석부(133)는 각 구간별 촬상 이미지를 비교 분석하여 케이블(10)의 표면 결함 여부를 판별할 수 있고, 표면 처리부(230)의 오동작에 의해 발생하는 케이블(10)의 표면 결함 여부를 판별할 수 있다.
압출부(230a)는 탄화된 재료, 굳은 재료, 녹지 않은 재료 또는 이물질이 나오면서 케이블(10)의 외관이 튀어나오거나 들어가는 표면 결함이 발생할 수 있고, 긁히거나 찢기는 형상의 표면 결함이 발생할 수 있다. 즉 이미지 분석부(133)는 각 구간별로 촬상된 케이블(100)의 촬상 이미지를 비교하여 케이블(10)의 표면 결함 여부도 판별할 수 있고, 각 구간별 표면 처리부(230)의 오동작을 판별할 수 있다.
정보 생성부(134)는 케이블(10)의 표면에 대한 결함 위치, 결함 부위 및 결함 종류를 포함하는 검사 정보를 생성한다. 검사 정보는 케이블(10)의 순간적 외경 변화에 대한 결함 부위를 포함한다.
통신부(131)는 검사 정보를 케이블의 품질 측정을 위한 계측 장치(300), 관리자 단말기 또는 출력 수단으로 제공한다.
제어부(135)는 계측 장치(300)를 제어할 수 있고, 검사 정보를 참조하여 계측 장치(300)의 동작을 제어할 수 있다.
계측 장치(300)는 스파크 테스트 장치, 외경 측정 장치 및 계척 장치를 포함할 수 있다.
종래의 스파크 테스트 장치는 케이블(10)의 피복에 구멍 등 표면 결함이 발생하면 동작되는 것으로서, 표면 결함의 위치를 기록하지 않고 있다. 본 발명의 스파크 테스트 장치는 표면 결함의 위치 정보 등 검사 정보를 참조하여 케이블(10)의 표면 결함의 여부를 정확히 측정할 수 있고, 측정 효율을 향상시킬 수 있다.
종래의 외경 측정 장치는 케이블(10)의 외경을 측정하는 것으로서, 순간적으로 외경이 변경되는 부분을 감지하지 못하는 문제점이 있다. 본 발명의 외경 측정 장치는 외경이 변경되는 부분 또는 위치에 대한 외경 변경 정보 등 검사 정보를 참조하여 순간적으로 외경이 변경되는 부분을 감지할 수 있고, 측정 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 계척 장치는 케이블(10)이 제조되어 작업된 길이를 알려주는 것으로서, 결함이 발생된 위치 정보를 알려줄 수 있다.
종래에는 외경 측정 장치 또는 혹 검출 장치를 통하여 케이블(10)의 돌출면 표면 결함을 판별할 수 있었으나, 함몰면 표면 결함을 판별하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 촬상부(110)의 촬상 이미지와 촬상 이미지를 처리하여 케이블(10)의 표면 결함을 판별하는 제어 단말부(130)를 통하여 케이블(10)의 돌출면이나 함몰면의 표면 결함을 쉽게 판별할 수 있고, 순간적으로 외경이 변경되는 부분을 감지할 수 있으며, 검사 정보를 활용하여 계측 장치(300)의 효율을 향상시킬 수 있다.
10: 케이블 30: 유무선 네트워크
100: 케이블 표면 검사 장치 110: 촬상부
120: 조명부 130: 제어 단말부
131: 통신부 132: 이미지 처리부
133: 이미지 분석부 134: 정보 생성부
135: 제어부 200: 케이블 생산 라인
300: 계측 장치

Claims (10)

  1. 케이블 생산 라인에서 케이블을 이송하는 이송부와 이송되는 케이블을 권취하는 권취부 사이에 배치되어 케이블의 표면을 소정의 타이밍으로 연속 촬상하는 촬상부 및
    상기 촬상부의 촬상 동작을 제어하고, 촬상부로부터 촬상 이미지를 수신하여 케이블의 결함 여부를 판별하는 제어 단말부를 포함하여 이송되는 케이블의 표면을 연속적으로 검사하되,
    상기 제어 단말부는,
    케이블의 흐름 속도, 촬상부의 이미지 획득 속도 및 촬상 이미지의 주기성을 고려하여 소정의 간격으로 배치된 복수 개의 촬상부 동작 타이밍을 제어하는 제어부;
    상기 케이블의 흐름 속도 및 촬상부의 이미지 획득 속도를 활용한 스티칭 처리를 통하여 촬상 이미지를 처리하는 이미지 처리부;
    상기 촬상 이미지의 주기성을 활용한 슈퍼 템플릿 방식, 촬상 이미지의 차분 영상을 활용한 후보영역 검출 방식 및 결함 유형별 학습을 활용한 학습 판별 방식 중 하나 이상을 통하여 케이블의 결함을 분석하는 이미지 분석부 및
    계측 장치로 제공하기 위한 케이블의 표면에 대한 결함 위치, 결함 부위 및 결함 종류를 포함하는 검사 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함하고,
    상기 계측 장치는 제어 단말부와 연동되어 동작하고, 검사 정보를 참조하여 케이블의 돌출면과 함몰면의 표면 결함, 외경이 변경된 부분 및 결함이 발생한 위치에 따른 길이 중 하나 이상의 품질을 측정하는 것을 특징으로 하는 케이블 표면 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    촬상 영역 및 케이블 생산 라인의 환경광원 중 하나 이상을 고려하여 배치된 조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 표면 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이블의 촬상 방향, 케이블의 이송경로 범위 및 이송부와 권취부 사이에 배치되어 케이블의 표면을 처리하는 표면 처리부의 개수 중 하나 이상을 고려하여 촬상부의 개수가 결정된 것을 특징으로 하는 케이블 표면 검사 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어 단말부는 케이블을 기준으로 대칭되게 배치된 2개 이상의 촬상부로부터 촬상된 케이블의 촬상 이미지를 분석하는 것을 특징으로 하는 케이블 표면 검사 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어 단말부는 케이블의 이송경로 범위에서 소정의 간격으로 배치된 각각의 촬상부로부터 촬상된 동일 구간 케이블의 촬상 이미지를 비교 분석하는 것을 특징으로 하는 케이블 표면 검사 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 촬상부는 표면 처리부의 이전 구간과 이후 구간에 각각 배치되거나, 표면 처리부의 구간별로 배치된 것을 특징으로 하는 케이블 표면 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 단말부는 표면처리부에 의해 구분되는 각 구간별로 촬상된 케이블의 촬상 이미지를 비교 분석하는 것을 특징으로 하는 케이블 표면 검사 장치.
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