KR101885986B1 - 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법에 관한 것으로, 와이어 하네스를 고정하는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)의 상부에 설치되어 와이어 하네스를 촬영하는 촬영부(200)와, 상기 촬영부(200)에서 촬영한 데이터를 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 연산처리부(300)로 이루어지되,
상기 고정부(100)는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부에 설치되는 가이드프레임(120)과, 상기 가이드프레임(120)의 상부에 설치되어 좌, 우로 이동하는 수평이동플레이트(130)로 이루어지고,
상기 촬영부(200)는 고정부(100)의 지지프레임(110) 상면에 설치되는 수직프레임(210)과, 상기 수직프레임(210)에 설치되어 상, 하로 이동되는 수직이동플레이트(220)와, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치되는 촬영기기(230)로 이루어지며,
상기 연산처리부(300)는 그래버(Grabber)를 설치한 컴퓨터를 사용하는 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법에 있어서,
상기 수평이동플레이트(130)의 상면에 검사할 와이어 하네스를 올려두는 1단계;
상기 수평이동플레이트(130)를 좌, 우로 이동시켜 와이어 하네스를 촬영기기(230) 하부에 위치시키는 2단계;
상기 수직이동플레이트(220))를 하부로 이동시키는 3단계;
상기 와이어 하네스를 촬영기기(230)로 촬영하는 4단계;
상기 촬영기기(230)에서 촬영한 데이터를 연산처리부(300)에서 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 5단계;
로 이루어지는 것으로,
본 발명은 머신 비전을 활용하므로 FPD(Flat Panel Display) 검사, PCB검사 등의 검사기능이 구성되어 있으며, 검사 자동화를 통해 출하제품인 와이어 하네스의 제품불량을 줄일 수 있는 현저한 효과가 있다.

Description

머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법{Operating method of inspection equipment using machine vision for check the terminal crimping of wire harness cable}

본 발명은 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이어 하네스를 고정하는 고정부와, 상기 고정부의 상부에 설치되어 와이어 하네스를 촬영하는 촬영부와, 상기 촬영부에서 촬영한 데이터를 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 연산처리부로 이루어지는 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하네스 어셈블리에 사용되는 Hi-Wrap(TA-SC) 케이블의 경우 일반적인 연선 케이블 대비 터미널 크림핑의 기술적 난이도가 존재하며 작업자의 숙련도에 따른 제품별 불량 편차가 상대적으로 높다.

일반적인 하네스 어셈블리 업체의 검사공정에서는 확대경을 이용하여 검사원 육안검사를 통해 터미널 크림핑의 불량 여부를 확인하고 있다.

따라서 검사원의 숙련도 및 검사환경에 따라 제품검사의 시간 및 검사의 정확성이 결정되므로 제품의 품질 항상성 및 검사 효율성을 위해서는 자동화된 터미널 크림핑 검사 장비의 개발이 필요하다.

종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-1237292호의 전자기기용 하네스 케이블의 검사방법 및 그 장치에 의하면, 케이블 고정기판(200)에 탑재된 하네스 케이블(100)의 양측 터미널 단자(110, 120)에는 검사용 컨넥터핀(111, 121)을 각각 개별 접속한 다음, 그 중 어느 하나에는 일정한 주파수의 검사용 펄스신호를 하네스 케이블(100)측으로 입력시키는 DAC 펄스신호 입력기(10)를 연결 구성하고, 반대측인 다른 하나에는 상기 하네스 케이블(100)를 통과한 펄스신호를 디지털로 변화시켜서 수신받는 ADC 펄스신호 수신기(20)를 연결하며, 상기 DAC 펄스신호 입력기(10)와 ADC 펄스신호 수신기(20) 사이에는 하네스 케이블(100)로 입력시킨 신호와 하네스 케이블(105)를 통과한 신호를 비교분석하여 그 차이점을 검출한 다음 이를 토대로 "정상" 또는 "불량" 여부를 판별하는 불량 유무 판단용 컨트롤러(30)를 설치하되, 상기 터미널 단자(110, 120)를 포함한 하나이상의 하네스 케이블(100)이 셋팅된 상기 케이블 고정기판(200)에는, 상기 하네스 케이블(100)이 갖는 현재 나타난 직접적인 불량 및 향후에 나타날 수 있는 잠재적인 불량요소까지 인위적으로 도출할 수 있는 기계적 진동 부여수단인 진동발생기(40)를 추가로 더 설치한 것을 특징으로 하는 하네스 어셈블리 케이블의 검사장치가 공개되어 있다.

다른 종래기술로서 등록실용신안공보 등록번호 제20-0448424호의 와이어하네스 검사장치에 의하면, 제조 완성된 와이어하네스의 불량 여부를 검사하기 위하여 모든 측정장비(22)와 범용으로 연결될 수 있는 와이어하네스 검사장치에 있어서, 상기한 측정장비(22)와 연결되는 리본케이블(75)의 연결단자(76)와 연결하기 위한 단자연결부(77)를 형성하고 상면엔 단자연결부(77)와 연결되는 패턴(86)을 형성한 메인PCB(20)와; 상기한 메인PCB(20)와 전기적 접속이 가능하게 연결되고 와이어하네스의 입력측과 출력측을 연결하기 위한 입력단자부(83)와 출력단자부(84)를 회로상에 형성한 좌,우측서브PCB(16,17)와; 상기한 메인PCB(20)의 저부에 일체로 체결되어 발생되는 정전기를 약화시켜주는 동판(12)과; 상기한 동판(12)의 저부에 고정 설치되는 고정판넬(58)을 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어하네스 검사장치가 공개되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래기술들은 출하제품인 와이어 하네스의 제품불량검출의 정확성이 낮은 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 머신 비전을 활용하므로 FPD(Flat Panel Display) 검사, PCB검사 등의 검사기능이 구성되어 있으며, 검사 자동화를 통해 출하제품인 와이어 하네스의 제품불량을 줄일 수 있는 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법에 관한 것으로, 와이어 하네스를 고정하는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)의 상부에 설치되어 와이어 하네스를 촬영하는 촬영부(200)와, 상기 촬영부(200)에서 촬영한 데이터를 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 연산처리부(300)로 이루어지되,

상기 고정부(100)는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부에 설치되는 가이드프레임(120)과, 상기 가이드프레임(120)의 상부에 설치되어 좌, 우로 이동하는 수평이동플레이트(130)로 이루어지고,

상기 촬영부(200)는 고정부(100)의 지지프레임(110) 상면에 설치되는 수직프레임(210)과, 상기 수직프레임(210)에 설치되어 상, 하로 이동되는 수직이동플레이트(220)와, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치되는 촬영기기(230)로 이루어지며,

상기 연산처리부(300)는 그래버(Grabber)를 설치한 컴퓨터를 사용하는 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법에 있어서,

상기 수평이동플레이트(130)의 상면에 검사할 와이어 하네스를 올려두는 1단계;

상기 수평이동플레이트(130)를 좌, 우로 이동시켜 와이어 하네스를 촬영기기(230) 하부에 위치시키는 2단계;

상기 수직이동플레이트(220))를 하부로 이동시키는 3단계;

상기 와이어 하네스를 촬영기기(230)로 촬영하는 4단계;

상기 촬영기기(230)에서 촬영한 데이터를 연산처리부(300)에서 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 5단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 머신 비전을 활용하므로 FPD(Flat Panel Display) 검사, PCB검사 등의 검사기능이 구성되어 있으며, 검사 자동화를 통해 출하제품인 와이어 하네스의 제품불량을 줄일 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 사진.
도 2는 본 발명 촬영부 확대사진.
도 3, 4는 본 발명 고정부 확대사진.
도 5는 본 발명 연산처리부 사진.
도 6은 본 발명 디스플레이부 사진.
도 7은 본 발명 와이어 하네스 사진.
도 8은 본 발명 특징점 추출 부분사진.
도 9는 본 발명 추출된 이미지의 회전 및 이동상태를 비교하는 사진.
도 10은 본 발명 터미널 바렐부분의 좌측 경계선 사진.
도 11은 본 발명 거리측정을 위한 패턴인식 기반의 알고리즘 사진.
도 12는 본 발명 터미널 바렐부분의 우측 경계선 사진.
도 13은 본 발명 거리측정을 위한 패턴인식 기반의 알고리즘 사진.
도 14는 본 발명 레이블링 알고리즘의 영역설정 상태를 나타낸 사진.
도 15, 16은 본 발명 내부 도심의 불량유무 판단을 위한 라인설정을 나타낸 사진.
도 17은 본 발명 미세조정부를 나타낸 부분확대도.
도 18은 본 발명 미세조정부의 기어와 손잡이의 결합관계를 나타낸 단면도.

본 발명은 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치에 관한 것으로, 와이어 하네스를 고정하는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)의 상부에 설치되어 와이어 하네스를 촬영하는 촬영부(200)와, 상기 촬영부(200)에서 촬영한 데이터를 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 연산처리부(300)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부(100)는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부에 설치되는 가이드프레임(120)과, 상기 가이드프레임(120)의 상부에 설치되어 좌, 우로 이동하는 수평이동플레이트(130)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 촬영부(200)는 고정부(100)의 지지프레임(110) 상면에 설치되는 수직프레임(210)과, 상기 수직프레임(210)에 설치되어 상, 하로 이동되는 수직이동플레이트(220)와, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치되는 촬영기기(230)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치된 촬영기기(230)는 상부에서 하부로 카메라(231), 렌즈(232), 조명(233) 순으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연산처리부(300)는 그래버(Grabber)를 설치한 컴퓨터를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연산처리부(30)에는 트리거(Trigger)가 추가로 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고 와이어 하네스를 고정하는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)의 상부에 설치되어 와이어 하네스를 촬영하는 촬영부(200)와, 상기 촬영부(200)에서 촬영한 데이터를 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 연산처리부(300)로 이루어지되,

상기 고정부(100)는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부에 설치되는 가이드프레임(120)과, 상기 가이드프레임(120)의 상부에 설치되어 좌, 우로 이동하는 수평이동플레이트(130)로 이루어지고,

상기 촬영부(200)는 고정부(100)의 지지프레임(110) 상면에 설치되는 수직프레임(210)과, 상기 수직프레임(210)에 설치되어 상, 하로 이동되는 수직이동플레이트(220)와, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치되는 촬영기기(230)로 이루어지며,

상기 연산처리부(300)는 그래버(Grabber)를 설치한 컴퓨터를 사용하는 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법에 있어서,

상기 수평이동플레이트(130)의 상면에 검사할 와이어 하네스를 올려두는 1단계;

상기 수평이동플레이트(130)를 좌, 우로 이동시켜 와이어 하네스를 촬영기기(230) 하부에 위치시키는 2단계;

상기 수직이동플레이트(220))를 하부로 이동시키는 3단계;

상기 와이어 하네스를 촬영기기(230)로 촬영하는 4단계;

상기 촬영기기(230)에서 촬영한 데이터를 연산처리부(300)에서 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 5단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 3단계인 수직이동플레이트(220)를 하부로 이동시킨 이후 수평이동플레이트(130)를 좌, 우로 이동시켜 수평이동플레이트(130)의 상면에 놓여진 와이어 하네스를 촬영기기(230)의 하부로 더욱 정확하게 옮기도록 미세조정 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평이동플레이트(130)는 자성체로 제작되어, 상기 수평이동플레이트(130)의 상면에 놓여진 와이어 하네스는 자석결합되는 것을 특징으로 한다.

그리고 와이어 하네스를 고정하는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)의 상부에 설치되어 와이어 하네스를 촬영하는 촬영부(200)와, 상기 촬영부(200)에서 촬영한 데이터를 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 연산처리부(300)로 이루어지는 머신 비전을 활용한 와이어 하네스의 케이블 클램핑 검사 방법에 있어서,

와이어 하네스의 불량유무를 판단하기 위해 우량품인 와이어 하네스의 기준이미지를 사전에 획득하는 1단계;

검사할 와이어 하네스의 물품이미지를 촬영기기(230)로 획득하는 2단계;

획득한 물품이미지에서 기준패턴을 추출하여 검사부분인 와이어 하네스의 영역정보를 수집하는 3단계;

물품이미지를 기준이미지와 비교할 수 있도록 회전, 이동 및 크기조절 과정을 수행하는 4단계;

물품이미지와 기준이미지를 비교하여 불량유무를 판단하는 5단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 4단계는 기준이미지와 물품이미지를 비교할 수 있도록 물품이미지를 회전시키고, 물품이미지를 이동시키며, 기준이미지의 패턴과 물품이미지의 패턴을 추출하여 기준이미지의 패턴과 물품이미지의 패턴 거리를 측정하고 물품이미지의 크기를 기준이미지와 동일하게 크기조절을 하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 사진, 도 2는 본 발명 촬영부 확대사진, 도 3, 4는 본 발명 고정부 확대사진, 도 5는 본 발명 연산처리부 사진, 도 6은 본 발명 디스플레이부 사진, 도 7은 본 발명 와이어 하네스 사진, 도 8은 본 발명 특징점 추출 부분사진, 도 9는 본 발명 추출된 이미지의 회전 및 이동상태를 비교하는 사진, 도 10은 본 발명 터미널 바렐부분의 좌측 경계선 사진, 도 11은 본 발명 거리측정을 위한 패턴인식 기반의 알고리즘 사진, 도 12는 본 발명 터미널 바렐부분의 우측 경계선 사진, 도 13은 본 발명 거리측정을 위한 패턴인식 기반의 알고리즘 사진, 도 14는 본 발명 레이블링 알고리즘의 영역설정 상태를 나타낸 사진, 도 15, 16은 본 발명 내부 도심의 불량유무 판단을 위한 라인설정을 나타낸 사진, 도 17은 본 발명 미세조정부를 나타낸 부분확대도, 도 18은 본 발명 미세조정부의 기어와 손잡이의 결합관계를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치에 관한 것으로, 와이어 하네스를 고정하는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)의 상부에 설치되어 와이어 하네스를 촬영하는 촬영부(200)와, 상기 촬영부(200)에서 촬영한 데이터를 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 연산처리부(300)로 이루어진다.

상기 와이어 하네스는 케이블과 커넥터로 구성된 어셈블리 제품으로서 일반적으로 전자제품의 전원공급원 및 PCB 어셈블리 간의 신호전달 목적 등으로 사용되는 것이다.

상기 와이어 하네스를 고정하는 고정부(100)는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부에 설치되는 가이드프레임(120)과, 상기 가이드프레임(120)의 상부에 설치되어 좌, 우로 이동하는 수평이동플레이트(130)로 이루어진다.

상기 수평이동플레이트(130)는 자성체로 제작되어, 상기 수평이동플레이트(130)의 상면에 놓여진 와이어 하네스는 자석결합된다.

또한, 상기 수평이동플레이트는 금속재질로 제작하되, 상면에는 별도의 자성체를 결합하고, 자성체와 와이어 하네스를 자석결합하게 할 수 있다.

또한, 상기 수평이동플레이트의 상면에는 고정부재(250)를 볼트에 의해 결합하고, 상기 고정부재 내부에 롤러자석(260)을 설치하여 고정부재와 와이어 하네스를 자석결합하게 할 수 있다.

상기 고정부재에 결합된 롤러자석(260)은 자석케이스(261)와, 상기 자석케이스 내부에 삽입되며 단면이 원형이고 길이가 긴 원통형으로 형성되어 자석케이스 내부에서 움직이는 원통자석(262)으로 구성된다.

상기 고정부재에 결합된 롤러자석은 서로 자석 극성이 N, S 극중 어떤 극을 띠더라도, 자석케이스 내부에서 회전하여 대향되는 S, N 극쪽으로 변할 수 있으므로, 척력이 발생되지 않고 인력만이 발생되어 고정부재에 결합된 롤러자석이 와이어 하네스와 수평이동플레이트에 결합되는 것이다.

그리고 상기 고정부재에 롤러자석을 결합하는 방법은 고정부재에 자석결합홈을 형성하고 롤러자석을 억지결합함으로 압력을 가하여 끼워넣는다.

또는, 상기 고정부재에 자석결합홈을 형성하고, 롤러자석을 본드 등에 의해 부착하는 방법 등이 있다.

또는, 상기 고정부재가 PP 등과 같은 합성수지재질일 경우에는 고정부재의 형상을 본 뜬 금형 내부에 먼저 롤러자석을 안치한 후에 합성수지 용융액을 주입하여 제조하는 관용의 인서트 사출방법이 있다.

한편, 상기 가이드프레임(120)은 하부판(121) 상면 전, 후방에 리니어가이드(liner guide, 122) 가 각각 이격되게 설치되고, 나선이 형성된 봉형상인 볼스크류(123)가 전, 후방 리니어가이드(liner guide) 사이에 좌, 우측 방향으로 설치된다. 상기 볼스크류 양단, 곧 좌, 우측에는 좌, 우로 구멍이 형성된 고정지지블록이 설치되어 볼스크류 양단이 내부에 결합된다. 상기 볼스크류 중간에는 너트부가 설치된다.

또한, 상기 볼스크류의 일측 끝단에는 핸들(124)이 설치된다.

그러므로 사용자가 핸들을 회전시켜 볼스크류가 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하면 너트부가 전후이동된다. 상기 너트부에는 수평이동플레이트가 볼트에 의해 결합되므로 볼스크류가 회전함으로써 수평이동플레이트가 좌, 우측방향으로 이송된다.

또한, 상기 촬영부(200)는 고정부(100)의 지지프레임(110) 상면에 설치되는 수직프레임(210)과, 상기 수직프레임(210)에 설치되어 상, 하로 이동되는 수직이동플레이트(220)와, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치되는 촬영기기(230)로 이루어진다.

상기 수직이동플레이트는 수직프레임에 고정되는 수직가이드프레임(221)과, 상기 수직가이드프레임에 결합되어 수직프레임의 길이방향을 따라 상, 하로 이동하는 이동부재(222)와, 상기 이동부재의 일측면에 결합되어 이동부재와 함께 상, 하로 이동하는 수평가이드프레임(223)과, 상기 수평가이드프레임의 끝단에서 일측면에 결합된 고정프레임(224)으로 이루어지며, 상기 고정프레임에는 촬영기기의 카메라가 결합된다.

그리고 상기 수직가이드프레임에는 길이방향을 따라 기어이빨이 형성된 가이드레일(221-1)이 형성되고, 상기 수직가이드프레임에 결합되어 상, 하로 이동하는 이동부재의 내부에는 기어가 설치되며, 상기 이동부재의 외측에는 내부의 기어와 연결된 손잡이가 형성되어 손잡이를 회전시키면 기어가 회전하여 이동부재가 수직가이드프레임을 따라 상, 하로 이동되는 것이다.

또한, 상기 이동부재에 결합된 수평가이드프레임은 수평가이드프레임의 길이방향을 따라 좌, 우로 관통된 복수 개의 장홀이 형성되고, 상기 장홀에는 볼트가 삽입되어 이동부재에 결합된다.

이에, 상기 볼트를 풀어 이동부재에 결합된 수평가이드프레임을 전, 후방향으로 이동시킬 수 있게 된다. 이때 수평가이드프레임에 형성된 장홀은 2개 형성되는 것이 적당하며, 장홀이 2개 형성됨으로 상기 수평가이드프레임은 회전하지 한ㅎ고, 전, 후 방으로만 이동된다.

한편, 상기 고정프레임에는 수평가이드프레임에 결합된 상태로 전, 후방으로 미세하게 이동시키는 미세조정부가 결합된다.

상기 미세조정부(270)는 고정프레임의 후방에 각각 상, 하부미세조정프레임(271, 272)이 형성되고, 상기 상부미세조정프레임(271)의 측면에는 롤러(273)가 결합되고, 하부미세조정프레임(272)의 측면에는 기어(274)가 결합된다.

상기 기어의 측면에는 기어를 회전시키는 손잡이(275)가 형성되고, 상기 손잡이는 하부미세조정프레임을 관통하여 회전가능하도록 설치된다.

이때 수평가이드프레임에는 전방에 좌, 우를 관통하는 두 개의 장홀이 형성되고, 상기 두 개의 장홀 중 상부에 위치한 장홀에는 롤러가 결합되고, 하부에 위치한 장홀에는 기어가 결합되되, 상기 하부에 위치한 장홀의 내부 하면에는 기어이빨이 형성되어 장홀과 기어는 기어결합된다.

이에, 사용자가 손잡이를 잡고 회전시키면 상기 기어와 연결된 미세조정부는 미세하게 전, 후방으로 이동되는 것이다.

한편, 상기 기어는 내부에 공간(274-1)이 형성되고, 상기 기어의 측면에 결합된 손잡이는 손잡이의 축이 기어 내부에 형성된 공간에 일부가 삽입되어 회전가능하게 결합된다.

그리고 상기 기어 내부 공간에 일부가 삽입된 손잡이의 축 끝단에는 고정뭉치(275-1)가 형성된다. 상기 고정뭉치의 측면에는 고정돌기(275-2)가 복수개 형성되고, 상기 고정돌기와 대응되는 기어의 내부공간 측면에는 고정돌기가 삽입될수 있는 복수 개의 고정홈(274-2)이 형성된다.

이에, 사용자가 미세조정부를 사용할 때에는 손잡이를 밀거나 당겨서 손잡이에 형성된 고정돌기를 기어 내부의 고정홈에 결합한 뒤에 회전하여 사용하고, 사용하지 않을 시에는 밀거나 당겨서 고정홈에 결합된 고정돌기를 이탈시키면 되는 것이다.

한편, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치된 촬영기기(230)는 상부에서 하부로 카메라(231), 렌즈(232), 조명(233) 순으로 설치되되, 상기 조명은 별도의 조명고정프레임(240)에 의해 설치된다.

상기 조명고정프레임(240)은 수직프레임의 측면에 결합되어 전, 후방으로 길이가 긴 제1고정대(241)와, 상기 제1고정대의 끝단에서 일측면에 결합된 제2고정대(242)와, 상기 제2고정대의 상면에 결합되는 제3고정대(243)와, 상기 제3고정대에 결합되는 조명고정대(244)로 이루어진다.

상기 제1고정대는 제1고정대의 길이방향을 따라 좌, 우로 관통된 복수 개의 장홀이 형성되고, 상기 장홀에는 볼트를 삽입하여 수직프레임의 측면에 결합된다.

이에, 상기 제1고정대는 수직프레임의 측면에 결합된 상태로 볼트를 풀어 전, 후방으로 길이조정이 가능하다. 이때 제1고정대에 형성된 장홀은 2개 형성되는 것이 적당하며, 장홀이 2개 형성됨으로 상기 제1고정대는 회전하지 않고, 전, 후방으로만 이동된다.

또한, 상기 제1고정대의 전방 끝단에는 제2고정대가 볼트에 결합되고, 상기 제2고정대의 끝단에는 제3고정대가 결합되되, 상기 제3고정대에는 제2고정대의 길이방향을 따라 상, 하로 관통된 복수 개의 장홀이 형성되고, 상기 장홀에는 볼트를 삽입하여 제3고정대를 제2고정대의 끝단에 결합한다.

이에, 상기 제3고정대는 제2고정대의 길이방향을 따라 좌, 우로 길이조절이 가능하다. 이때 제3고정대에 형성된 장홀은 2개 형성되는 것이 적당하며, 장홀이 2개 형성됨으로 상기 제3고정대는 회전하지 않고, 좌, 우방향으로만 이동된다.

또한, 상기 제3고정대에는 후방에 조명고정대가 설치되며, 상기 조명고정대는 제3고정대와 함께 이동된다.

그리고 상기 조명고정대는 중심에 상, 하로 관통된 통공이 형성되고, 상기 통공에는 카메라의 하부에 설치된 렌즈가 관통된다.

또한, 상기 조명고정대의 하면에는 조명이 설치되되, 상기 조명은 조명고정대에 볼트에 의해 결합된다.

그리고 상기 조명고정대에 결합된 좀여은 돔형상이되, 중심에 상, 하로 관통된 구멍이 형성되고, 상기 구머에는 카메라의 하부에 결합된 렌즈가 일부 삽입된다.

그러므로 촬영기기를 사용하여 와이어 하네스를 촬영할 시 기울어짐 없이 정밀하게 촬영하게 되는 것이다.

이때, 상기 렌즈는 와이어 하네스와 거리가 50~80mm 이격되게 설치하며, 렌즈와 와이어의 최적치는 65mm가 적정하다.

그리고 상기 조명은 와이어 하네스와 거리는 1~10mm 이격되게 설치하며, 렌즈와 와이어의 최적치는 3mm가 적정하다.

상기 카메라는 이미지를 획득하기 위하여 해상도가 높고 고속전송을 위한 GigE(Gagabit Ethernet)형식의 CCD 카메라를 사용하며, 카메라 해상도는 2456*2053가 적정하다.

상기 렌즈는 이미지 획득을 위한 대상물의 크기가 매우 작기 때문에 WD(Working Distance)는 짧으며 높이 편차와 왜곡에 의해 치수측정이 달라질 경우 검사결과가 틀려질 수 있으므로 왜곡이 거의 없는 Telecentric 렌즈를 사용한다.

이때 렌즈 배율을 1.5배율로 하는 것이 적정하다.

상기 조명은 대상물의 표면에서 그림자 또는 반사되는 빛으로부터 자유로울 수 있으며, 금속표면과 깊이가 있는 대상물의 검사에 적합한 간접조명의 하나인 돔 조명을 사용한다.

또한, 상기 연산처리부(300)는 PCI-Express 방식의 그래버(Grabber)를 설치한 컴퓨터를 사용하고, 사용자에게 불량유무를 보여주는 대형 디스플레이를 사용한다.

또한, 상기 연산처리부(300)에는 트리거(Trigger)를 추가로 연결하여 사용자가 손쉽게 검사를 할 수 있도록 한다.

한편, 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 수평이동플레이트(130)의 상면에 검사할 와이어 하네스를 올려두고, 상기 수평이동플레이트(130)를 좌, 우로 이동시켜 와이어 하네스를 촬영기기(230) 하부에 위치시킨다.

상기 수직이동플레이트(220)를 하부로 이동시키고, 상기 와이어 하네스를 촬영기기(230)로 촬영한다.

그리고 상기 촬영기기(230)에서 촬영한 데이터를 연산처리부(300)에서 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단한다.

또한, 상기 수직이동플레이트(220)를 하부로 이동시킨 이후 수평이동플레이트(130)를 좌, 우로 이동시켜 수평이동플레이트(130)의 상면에 놓여진 와이어 하네스를 촬영기기(230)의 하부로 더욱 정확하게 옮기도록 미세조정 한다.

한편, 머신 비전을 활용한 와이어 하네스의 케이블 클램핑 검사 방법을 설명하면 다음과 같다.

와이어 하네스의 불량유무를 판단하기 위해 우량품인 와이어 하네스의 기준이미지를 촬영기기로 사전에 획득한다.

그리고 검사할 와이어 하네스의 물품이미지를 촬영기기(230)로 획득한다.

또한, 획득한 물품이미지에서 기준패턴을 추출하여 검사부분인 와이어 하네스의 영역정보를 수집한다.

그리고 물품이미지를 기준이미지와 비교할 수 있도록 회전, 이동 및 크기조절 과정을 수행한다.

상기 물품이미지와 기준이미지를 비교하여 불량유무를 판단한다.

또한, 상기 기준이미지와 물품이미지를 비교할 수 있도록 물품이미지를 회전시키고, 물품이미지를 이동시키며, 기준이미지의 패턴과 물품이미지의 패턴을 추출하여 기준이미지의 패턴과 물품이미지의 패턴 거리를 측정하고 물품이미지의 크기를 기준이미지와 동일하게 크기조절을 하는 것이다.

또한, 와이어 하네스 케이블의 크림핑 자동 검사 알고리즘은 다음과 같다.

이미지 획득 시 기준이 되는 특징점을 찾아야 하는 것으로, 물체의 형태나 크기, 위치가 변해도 쉽게 식별이 가능한 곳, 카메라의 시점이나 조명이 변해도 영상에서 해당 지점을 손쉽게 찾아낼 수 있는 곳을 찾아야 하는 것이다.

또한, 상기와 같은 조건을 만족하는 대상의 이미지를 분석한 결과 가장 이상적인 부분은 터미널 바렐부분이다.

또한, 터미널의 바렐부분 검출 알고리즘은 다음과 같다.

HOG(Histogram of Oriented Gradient)는 대상 영역을 일정 크기의 셀로 분할하고, 각 셀마다 Edge 픽셀(gradient magnitude가 일정 값 이상인 픽셀)들의 방향에 대한 히스토그램을 구한 후 이들 히스토그램 bin 값들을 일렬로 연결한 벡터이다.

템플릿 매칭(template matching)의 경우에는 원래 영상의 기하학적 정보를 그대로 유지하며 매칭을 할 수 있지만 대상의 형태나 위치가 조금만 바뀌어도 매칭이 잘 안되는 문제가 있다.

반면에 히스토그램 매칭은 대상의 형태가 변해도 매칭을 할 수 있지만 대상의 기하학적 정보를 잃어버리고 단지 분포(구성비) 정보만을 기억하기 때문에 잘못된 대상과도 매칭이 되는 문제가 있다.

그러나 HOG는 템플릿 매칭과 히스토그램 매칭의 중간 단계에 있는 매칭 방법으로 볼 수 있으며 블록 단위로는 기하학적 정보를 유지하되, 각 블록 내부에서는 히스토그램을 사용함으로써 로컬한 변화에는 어느정도 강인한 특성을 가지고 있다.

또한, HOG는 Edge의 방향정보를 이용하기 때문에 일종의 edge기반 템플릿 매칭 방법으로도 볼 수 있으며, Edge는 기본적으로 영상의 밝기 변화, 조명 변화 등에 덜 민감하므로 HOG 또한 유사한 특성을 갖는다고 생각할 수 있다.

또한, HOG는 물체의 실루엣(윤곽선) 정보를 이용하므로 내부 패턴이 복잡하지 않으면서도 고유의 독특한 윤곽선 정보를 갖는 물체를 식별하는데 적합하다.

이러한 특성에 비추어 보았을 때, HOG는 물체의 형태변화가 심하지 않고 내부 패턴이 단순하며 물체의 윤곽선으로 물체를 식별할 수 있을 경우에 적합한 방법이다.

기존의 패턴인식과 HOG을 결합하여 영역설정 내의 기계장치를 이용해서 생산을 하는 터미널 바렐부분의 검출에 있어서 가장 적합하며, 검출이 우수하다.

또한, 거리측정을 위한 패턴인식 기반의 알고리즘을 설명하면 다음과 같다.

영역간의 밝기차를 이용하기 위해 검출하고자 하는 대상이 특성에 잘 부합되는지 판단하여, 설정된 영역에서의 밝기차를 이용하여 물체의 대한 특징을 추출하는 방법을 사용한다.

대상물의 식별에 필요한 임계값을 사용자가 최적의 값을 직접 설정한다.

기본적으로 물체의 기하학적 정보를 유지하며 영역 단위의 밝기차를 이용하는 Harr-like feature를 활용하여 영역 내부에서의 물체의 형태변화 및 약간의 위치변화를 어느정도 커버할 수 있도록 한다.

또한, 내부도심의 우측부분도 양품을 기준으로 검출하고자 하는 대상의 특성을 분석하여 가장 적합한 부분을 선정한다.

좌측 부분의 특징점 추출방식과 동일하게 알고리즘을 적용하되 임계값부분의 경우 좌측부분과는 상이하게 어두운 부분으로 영역을 설정한다.

내부도심의 경계값을 확인할 수 있는 레이블링(Blob Labeling) 알고리즘이다.

취득된 이미지의 내부도심의 경우 Grayscale의 특성으로 경계 부분이 구분된다.

이러한 특성을 활용하여 경계 부분이 데이터로 구분되는 과정이 필요하며, 이를 레이블링이라고 한다.

인접한 픽셀에 번호(label)을 붙이고 연결되지 않은 픽셀에는 다른 번호를 임 으로 설정된 영역을 좌표로 나타내고 값을 저장해서 사용한다.

Blob 설정된 영역에서 얻어지는 최대,최소 크기를 측정하여 잡음이나 겹침으로 생기는 거리측정의 오류를 방지한다.

또한, 내부 도심의 불량유무 알고리즘은 다음과 같다.

거리측정을 위한 패턴인식 기반의 알고리즘 개발을 기반으로 좌측부분은 흑색(Black)에서 흰색(White)으로 바뀌는 부분의 Point를 기반으로 하여 라인을 생성하며, 우측부분은 반대로 흰색(White)에서 흑색(Black)으로의 바뀌는 부분에 Point를 기반으로 하여 라인을 생성한다.

서로의 끝부분을 기준으로 전체 길이부분에 내심부분을 제외하여 길이차이를 이용한다.

검사 대상물마다 미세한 차이가 발생할 수 있기 때문에 여러개의 샘플을 기반으로 오차범위를 두어 불량유무의 판단을 할 수 있는 기반자료를 마련한다.

따라서 본 발명은 머신 비전을 활용하므로 FPD(Flat Panel Display) 검사, PCB검사 등의 검사기능이 구성되어 있으며, 검사 자동화를 통해 출하제품인 와이어 하네스의 제품불량을 줄일 수 있는 현저한 효과가 있다.

100 : 고정부 110 : 지지프레임
120 : 가이드프레임 121 : 하부판
122 : 리니어가이드 123 : 볼스크류
124 : 핸들
130 : 수평이동플레이트
200 : 촬영부 210 : 수직프레임
220 : 수직이동플레이트 221 : 수직가이드프레임
221-1 : 가이드레일
222 : 이동부재 223 : 수평가이드프레임
224 : 고정프레임
230 : 촬영기기
231 : 카메라 232 : 렌즈
233 : 조명
240 : 조명고정프레임 241 : 제1고정대
242 : 제2고정대 243 : 제3고정대
244 : 조명고정대
250 : 고정부재
260 : 롤러자석 261 : 자석케이스
262 : 원통자석
270 : 미세조정부 271 : 상부미세조정프레임
272 : 하부미세조정프레임 273 : 롤러
274 : 기어 274-1 : 공간
274-2 : 고정홈
275 : 손잡이 275-1 : 고정뭉치
275-2 : 고정돌기
300 : 연산처리부
400 : 트리거

Claims (3)

1. 와이어 하네스를 고정하는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)의 상부에 설치되어 와이어 하네스를 촬영하는 촬영부(200)와, 상기 촬영부(200)에서 촬영한 데이터를 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 연산처리부(300)로 이루어지되, 상기 고정부(100)는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부에 설치되는 가이드프레임(120)과, 상기 가이드프레임(120)의 상부에 설치되어 좌, 우로 이동하는 수평이동플레이트(130)로 이루어지고,
   상기 촬영부(200)는 고정부(100)의 지지프레임(110) 상면에 설치되는 수직프레임(210)과, 상기 수직프레임(210)에 설치되어 상, 하로 이동되는 수직이동플레이트(220)와, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치되는 촬영기기(230)로 이루어지며,
   상기 연산처리부(300)는 그래버(Grabber)를 설치한 컴퓨터를 사용하며,
   상기 수평이동플레이트(130)의 상면에 검사할 와이어 하네스를 올려두는 1단계; 상기 수평이동플레이트(130)를 좌, 우로 이동시켜 와이어 하네스를 촬영기기(230) 하부에 위치시키는 2단계; 상기 수직이동플레이트(220)를 하부로 이동시키는 3단계; 상기 와이어 하네스를 촬영기기(230)로 촬영하는 4단계; 상기 촬영기기(230)에서 촬영한 데이터를 연산처리부(300)에서 전송받아 와이어 하네스의 불량유무를 판단하는 5단계; 로 이루어지는 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법에 있어서,
   상기 3단계인 수직이동플레이트(220)를 하부로 이동시킨 이후 수평이동플레이트(130)를 좌, 우로 이동시켜 수평이동플레이트(130)의 상면에 놓여진 와이어 하네스를 촬영기기(230)의 하부로 더욱 정확하게 옮기도록 미세조정 하는 것이며,
   상기 수평이동플레이트(130)는 자성체로 제작되어, 상기 수평이동플레이트(130)의 상면에 놓여진 와이어 하네스는 자석결합되는 것이며,
   상기 촬영부(200)는 고정부(100)의 지지프레임(110) 상면에 설치되는 수직프레임(210)과, 상기 수직프레임(210)에 설치되어 상, 하로 이동되는 수직이동플레이트(220)와, 상기 수직이동플레이트(220)에 설치되는 촬영기기(230)로 이루어지는 것이며,
   상기 수직이동플레이트(220)는 수직프레임(210)에 고정되는 수직가이드프레임(221)과, 상기 수직가이드프레임(221)에 결합되어 수직프레임(210)의 길이방향을 따라 상, 하로 이동하는 이동부재(222)와, 상기 이동부재(222)의 일측면에 결합되어 이동부재(222)와 함께 상, 하로 이동하는 수평가이드프레임(223)과, 상기 수평가이드프레임(223)의 끝단에서 일측면에 결합된 고정프레임(224)으로 이루어지며, 상기 고정프레임(224)에는 촬영기기(230)의 카메라가 결합되는 것이며,
   상기 수직가이드프레임(221)에는 길이방향을 따라 기어이빨이 형성된 가이드레일(221-1)이 형성되고, 상기 수직가이드프레임(221)에 결합되어 상, 하로 이동하는 이동부재(222)의 내부에는 기어(274)가 설치되며, 상기 이동부재(222)의 외측에는 내부의 기어(274)와 연결된 손잡이(275)가 형성되어 손잡이(275)를 회전시키면 기어(274)가 회전하여 이동부재(222)가 수직가이드프레임(221)을 따라 상, 하로 이동되는 것이며,
   상기 이동부재(222)에 결합된 수평가이드프레임(223)은 수평가이드프레임(223)의 길이방향을 따라 좌, 우로 관통된 복수 개의 장홀이 형성되고, 상기 장홀에는 볼트가 삽입되어 이동부재(222)에 결합되는 것이며,
   상기 볼트를 풀어 이동부재(222)에 결합된 수평가이드프레임(223)을 전, 후방향으로 이동시킬 수 있게 되되, 수평가이드프레임(223)에 형성된 장홀은 2개 형성되는 것이며, 장홀이 2개 형성됨으로 상기 수평가이드프레임(223)은 회전하지 않고, 전, 후 방으로만 이동되는 것이며,
   상기 고정프레임(224)에는 수평가이드프레임(223)에 결합된 상태로 전, 후방으로 미세하게 이동시키는 미세조정부(270)가 결합되는 것이며,
   상기 미세조정부(270)는 고정프레임의 후방에 각각 상, 하부미세조정프레임(271, 272)이 형성되되, 상부미세조정프레임(271)의 측면에는 롤러(273)가 결합되고, 하부미세조정프레임(272)의 측면에는 기어(274)가 결합되는 것이며,
   상기 기어(274)의 측면에는 기어를 회전시키는 손잡이(275)가 형성되고, 상기 손잡이(275)는 하부미세조정프레임을 관통하여 회전가능하도록 설치되는 것이며,
   상기 수평가이드프레임(223)에는 전방에 좌, 우를 관통하는 두 개의 장홀이 형성되고, 상기 두 개의 장홀 중 상부에 위치한 장홀에는 롤러(273)가 결합되고, 하부에 위치한 장홀에는 기어(274)가 결합되되, 상기 하부에 위치한 장홀의 내부 하면에는 기어이빨이 형성되어 장홀과 기어(274)는 기어결합되어, 사용자가 손잡이(275)를 잡고 회전시키면 상기 기어(274)와 연결된 미세조정부(270)는 미세하게 전, 후방으로 이동되는 것이며,
   상기 기어(274)는 내부에 공간(274-1)이 형성되고, 상기 기어(274)의 측면에 결합된 손잡이(275)는 손잡이(275)의 축이 기어(274) 내부에 형성된 공간에 일부가 삽입되어 회전가능하게 결합되고, 상기 기어(274) 내부 공간에 일부가 삽입된 손잡이(275)의 축 끝단에는 고정뭉치(275-1)가 형성되고, 상기 고정뭉치(275-1)의 측면에는 고정돌기(275-2)가 복수개 형성되고, 상기 고정돌기(275-2)와 대응되는 기어(274)의 내부공간 측면에는 고정돌기(275-2)가 삽입될수 있는 복수 개의 고정홈(274-2)이 형성되어, 사용자가 미세조정부(270)를 사용할 때에는 손잡이(275)를 밀거나 당겨서 손잡이(275)에 형성된 고정돌기(275-2)를 기어(274) 내부의 고정홈(274-2)에 결합한 뒤에 회전하여 사용하고, 사용하지 않을 시에는 밀거나 당겨서 고정홈(274-2)에 결합된 고정돌기(275-2)를 이탈시키면 되는 것이며,
   상기 수직이동플레이트(220)에 설치된 촬영기기(230)는 상부에서 하부로 카메라(231), 렌즈(232), 조명(233) 순으로 설치되되, 상기 조명(233)은 별도의 조명고정프레임(240)에 의해 설치되는 것이며,
   상기 조명고정프레임(240)은 수직프레임(210)의 측면에 결합되어 전, 후방으로 길이가 긴 제1고정대(241)와, 상기 제1고정대(241)의 끝단에서 일측면에 결합된 제2고정대(242)와, 상기 제2고정대(242)의 상면에 결합되는 제3고정대(243)와, 상기 제3고정대(243)에 결합되는 조명고정대(244)로 이루어지는 것이 특징인 머신 비전을 활용한 와이어 하네스 케이블의 터미널 크림핑 검사 장치 작동 방법
   
   
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