KR102049038B1 - 파이프 너트용 나사산 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프 너트용 나사산 검사방법에 관한 것으로서, 상기 중공을 통해 상기 파이프 너트의 내부 일측 중 상기 나사산 형성위치와 대응되는 영역에 레이저를 조사하고, 상기 레이저가 상기 나사산에 반사되어 회귀하는 반사광을 검출하며, 검출된 반사광의 수광량이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 불량신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 파이프 너트용 나사산 검사방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 간단하게 별도의 조명장치가 요구되지 않더라도 파이프 너트 내부에 형성된 나사산을 정확하게 검출할 수 있을 뿐 아니라 나사산의 검출동작이 자동으로 이루어짐에 따라 구조가 간단하면서도 인건비를 크게 절감할 수 있고, 나사산의 검사시간을 현저하게 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

파이프 너트용 나사산 검사방법{Screw inspection method for pipe nut}

본 발명은 파이프 너트용 나사산 검사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 조명장치가 요구되지 않더라도 파이프 너트 내부에 형성된 나사산을 정확하게 검출할 수 있을 뿐 아니라 나사산의 검출동작이 자동으로 이루어짐에 따라 구조가 간단하면서도 인건비를 크게 절감할 수 있고, 나사산의 검사시간을 현저하게 단축시킬 수 있는 파이프 너트용 나사산 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로, 독립된 두 물체를 결합하는 체결수단으로 볼트나 너트와 같은 나사결합이 널리 사용되고 있는데, 이러한 볼트나 너트도 피결합물체의 형상이나 하중 및 결합위치에 따라 다양한 형상으로 개발되어 있다.

이 중에서 파이프 볼트 및 너트는 차량의 부품들을 결합하는데 많이 사용되고 있는 체결수단이다. 일예로, 차량 제조시 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하고 충돌시의 충격을 분산하기 위하여 차체의 하부에 장착되는 서브프레임(subframe)은 그 전후방 양측이 보디의 하부에 파이프 볼트나 파이프 너트에 의해 조립된다.

여기서, 파이프 너트는 대략 중공이 형성된 원통형상으로 형성되고, 내부면 일측에 서브프레임의 장착을 위한 나사산이 형성되는데, 차량 제조시 파이프 너트를 이용하여 서브프레임을 조립하는 과정에서 간혹 나사산이 형성되지 않은 파이프 너트의 불량제품이 발견됨에 따라 차량의 제조시간이 증대되고, 나아가 제조수율을 저감되는 문제점이 있었다.

이에 파이프 너트의 제작을 완료한 후 파이프 너트의 내주면에 나사산이 형성되어 있지 여부를 검사하기 위한 파이프 너트의 나사산 검사공정이 필수적으로 요구되고 있다.

통상 파이프 너트의 나사산 검사공정은 작업자가 육안으로 관찰하는 수작업으로 진행되었으나, 파이프 너트의 내부가 어두워 작업자가 나사산을 육안으로 확인하기가 매우 어려운 문제점이 있었을 뿐 아니라 그 외 인건비의 증가, 검사작업의 지연등의 문제로 최근에는 이를 자동으로 검사하고자 하는 파이프 너트용 자동 검사장치 개발에 대한 노력이 이루어지고 있다.

일예로, 본 출원인은 파이프 너트의 내주면에 형성된 나사산을 검출하기 위해 내시경 검사방법과, 비전 검사방법을 시행한 바 있다.

내시경 검사방법은 파이프 너트의 내부에 카메라가 결합된 호스를 삽입하고, 작업자가 외부의 디스플레이에 표시된 영상을 실시간으로 확인하여 나사산의 형성유무를 검사하는 방법으로서, 육안검사에 비해 검사신뢰도가 향상될 수 있는 특징이 있으나, 파이프 너트의 내부공간이 협소하여 나사산을 검사하기 위한 호스의 동작이 매우 어려운 문제점이 있었을 뿐 아니라 내부 직경 15mm 이하인 경우 내시경 카메라와 측정 대상물인 내부 나사산과의 초점 거리 확보가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 작업자가 디스플레이에 표시된 영상을 실시간으로 확인해야 하거나, 초점 거리 미확보로 인한 흐린 이미지는 화상처리 자동 검사시스템의 신뢰도가 저하됨에 따라 인건비 절감의 효과가 크지 못한 문제점도 있었다.

뿐만 아니라, 나사산을 가공하는 과정에서 나사산 표면에 오일이 잔존하는 경우 잔존하는 오일에 의해 조명광이 난반사되면서 정확한 영상을 확보하기 어려울 뿐 아니라 이를 분석하는데 오류발생률이 크게 증가하는 문제점이 있었다.

이에 파이프 너트의 내부를 카메라로 촬상하여 취득한 영상을 분석하여 나사산의 형성유무를 검사하는 비전 검사방법을 시행하여 인건비를 크게 절감하고자 하는 노력이 시도된 바 있으나, 파이프 너트의 내부가 어둡고, 나사산이 파이프 내부 깊숙히 위치하는 경우에는 일반 비젼 카메라를 이용한 자동검사 비젼시스템의 이미지가 광량 부족등으로 인한 노이즈가 크게 증가함에 따라 검사의 신뢰도 확보가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 조명장치가 요구되지 않더라도 파이프 너트 내부에 형성된 나사산을 정확하게 검출할 수 있을 뿐 아니라 나사산을 가공하는 과정에서 잔존하는 오일의 유무에 관계없이 나사산을 정확하게 인식할 수 있고, 구조가 간단하면서도 인건비를 크게 절감할 수 있는 파이프 너트용 나사산 검사방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 중공이 형성된 내면 일측에 내주를 따라 나사산이 형성된 파이프 너트의 나사산 유무를 검사하기 위한 파이프 너트용 나사산 검사방법에 있어서, 광센서에서 상기 중공을 통해 상기 파이프 너트의 내부 일측 중 상기 나사산 형성위치와 대응되는 영역에 레이저를 조사하고, 상기 레이저가 상기 나사산에 반사되어 회귀하는 반사광을 검출하며, 검출된 반사광의 수광량이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 불량신호를 발생하되, 상기 나사산의 일단부와 대응되는 영역에 제1 주파수의 제1 레이저를 조사하고, 상기 나사산의 타단부와 대응되는 영역에 제2 주파수의 제2 레이저를 조사함과 아울러 상기 제1 레이저와 상기 제2 레이저의 사이영역에 상기 제1 레이저 및 상기 제2 레이저와 미리 설정된 간격으로 이격되게 제3 주파수의 제3 레이저를 조사하며, 상기 광센서가 상기 나사산에 반사되어 회귀하는 제1 반사광, 제2 반사광 및 제3 반사광을 각각 검출하고, 검출된 각 반사광 중 설정된 기준값 이상의 수광량을 갖는 반사광을 분석하여 상기 나사산의 형성길이를 검출하는 것을 특징으로 하는 파이프 너트용 나사산 검사방법을 제공한다.

그리고, 상기 레이저는 확산형 레이저가 조사되는 것이 바람직하다.

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상기와 같은 본 발명에 따르면, 별도의 조명장치가 요구되지 않더라도 파이프 너트 내부에 형성된 나사산을 정확하게 검출할 수 있을 뿐 아니라 나사산을 가공하는 과정에서 잔존하는 오일의 유무에 관계없이 나사산을 정확하게 인식할 수 있고, 구조가 간단하면서도 인건비를 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 너트용 검사방법을 순서대로 도시한 순서도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 너트의 내부에 레이저를 조사하는 상태를 도시한 도면,
도3a는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저가 나사산이 없는 파이프 너트 내면에 반사되는 상태를 도시한 도면이고,
도3b 및 도3c는 본 발명의 일실시예에 따른 나사산에 의해 반사된 반사광을 검출하는 상태를 도시한 도면,
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프 너트의 내부에 레이저를 조사하는 상태를 도시한 도면,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 나사산에 의해 반사된 반사광을 검출하는 상태를 도시한 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 너트용 검사방법을 순서대로 도시한 순서도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 너트의 내부에 레이저를 조사하는 상태를 도시한 도면이고, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 나사산에 의해 반사된 반사광을 검출하는 상태를 도시한 도면이다.

도1에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 너트용 검사방법은 중공이 형성된 내면 일측에 내주를 따라 나사산(S)이 형성된 파이프 너트(P)의 나사산(S) 유무를 검사하기 위한 것으로서, 검사하고자 하는 파이프 너트(P)를 별도의 고정수단(C)을 통해 고정하고, 파이프 너트(P)의 하부에 준비된 광센서(L)에서 중공을 통해 파이프 너트(P)의 내면 일측 중 나사산(S) 형성위치와 대응되는 영역에 레이저를 조사한다.

이때, 고정수단(C)은 일반적인 클램프가 사용될 수 있으나, 본 실시예에서는 파이프 너트(P)의 플랜지부를 지지하는 지지플레이트(C)를 구비하고, 파이프 너트(P)의 플랜지부와 지지플레이트(C)를 상호 용접결합하는 방식이 사용된다.

한편, 본 실시예에서는 파이프 너트(P)가 고정수단에 의해 고정된 상태로 나사산을 검사하는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니면 차체 구조물에 파이프 너트(P)가 용접된 상태로 나사산 검사가 수행될 수 있다.

이때, 광센서(L)는 확산반사형 센서가 사용되는 것이 바람직한데, 이는 광축 조정이 불필요하고, 설치공간이 절약될 뿐 아니라 한쪽 배선만으로 검출이 가능하고, 검출물체의 전후 변동에 강하며, 확산된 레이저를 조사함에 따라 검출영역이 광범위하여 검사신뢰도를 크게 향상시킬 수 있기 때문이다.

아울러, 광센서(L)는 파이프 너트(P)의 내면 중 서로 대향하는 영역에 레이저를 조사함으로써 추후 나사산(S)이 파이프 너트(P)의 내면에 전체적으로 형성되었는지 여부를 검출하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 광센서(L)는 서로 대향되는 위치에 한 쌍이 각각 설치되는 바 한 쌍 중 어느 하나가 고정난 경우에도 다른 하나의 센서를 통해 나사산의 검사공정이 지속적으로 이루어질 수 있다.

다음, 파이프 너트(P)의 내면 중 나사산 형성위치와 대응되는 영역에 조사된 레이저는 나사산(S)이 형성되지 않은 경우 도3a에서 보는 바와 같이 파이프 너트(P)의 평탄한 면에 반사되어 중공의 타단을 통해 외부로 방출, 즉 평탄한 면에 반사된 광이 광센서로 회귀하지 않아 광이 검출되지 않으며, 나사산(S)이 형성된 경우에는 도3b 및 도3c에서 보는 바와 같이 레이저가 나사산(S)에 반사된 반사광이 회귀하면서 광센서(L)에 의해 검출된다.

이때, 검출된 반사광의 수광량을 분석하고, 분석된 반사광의 수광량이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 불량신호를 발생하고, 분석된 반사광의 수광량이 미리 설정된 기준값 이상인 경우 정상신호를 발생한다.

아울러, 나사산의 길이를 검출하기 위해 나사산의 다수 위치에 레이저를 조사함에 따라 광센서(L)에서 동시다발적으로 센싱이 요구되는 경우 나사산의 각 위치에 다른 주파수대역의 레이저를 조사하고, 광센서(L) 내에 특정 주파수 영역, 즉 조사한 레이저의 주파수 대역만 통과시키는 광필터를 적용할 수 있다.

이후, 불량신호가 발생된 경우 해당 파이프 너트(P)를 반출루트로 이동시키고, 정상신호가 발생된 경우에는 외부, 바람직하게는 출하공정으로 배출한다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프 너트의 내부에 레이저를 조사하는 상태를 도시한 도면이고, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 나사산에 의해 반사된 반사광을 검출하는 상태를 도시한 도면이다.

도4 및 도5 실시예의 기본적인 구성은 도1 내지 도3의 실시예와 동일하나, 나사산(S)의 형성 길이를 측정할 수 있는 구조로 형성된 것이다.

도4에서 보는 바와 같이, 본 실시예는 전 실시예와 달리 파이프 너트(P)의 내부 일측 중 나사산(S)과 대응되는 영역에 레이저를 조사하되, 적어도 3개의 광센서(L)를 준비하여 각 광센서(L)에서 나사산(S)과 대응되는 영역에 레이저를 조사한다.

보다 상술하면, 제1 광센서(L1)에서 나사산(S)의 일단부와 대응되는 영역에 제1 레이저를 조사하고, 제2 광센서(L2)에서 나사산(S)의 타단부와 대응되는 영역에 제2 레이저를 조사하며, 제3 광센서(L3)에서 제1 레이저와 제2 레이저가 조사되는 영역의 사이영역에 제1 레이저 및 제2 레이저와 미리 설정된 간격으로 이격되게 제3 레이저를 조사한다.

이후, 제1 레이저, 제2 레이저 및 제3 레이저는 각각 나사산(S)에 의해 반사되고, 이들의 각 반사광은 회귀하여 각 광센서(L1,L2,L3)에 의해 검출된다.

이때, 각 광센서(L1,L2,L3)에 의해 검출된 반사광들의 수광량을 분석하고, 각 반사광 중 미리 설정된 기준값 이상의 반사광을 분석하여 이를 통해 나사산(S)의 형성길이를 검출한다.

예를 들어 제1 내지 제3 반사광 중 미리 설정된 기준값 이상의 반사광이 제1 반사광 및 제3 반사광인 경우 미리 알고 있는 제1 레이저 및 제3 레이저의 간격으로 나사산(S)의 형성길이를 쉽게 알 수 있으며, 보다 상세한 나사산(S)의 형성길이를 보다 상세하게 검출하고 싶은 경우 광센서(L)를 추가하여 나사산(S)에 조사되는 레이저와 레이저간의 간격을 좁게 형성할 수 있다.

한편, 상기한 제1 레이저, 제2 레이저 및 제3 레이저는 각각 다른 주파수 대역의 레이저를 조사하고, 광센서(L) 내에 특정 주파수 영역, 즉 조사한 레이저의 주파수 대역만 통과시키는 광필터를 적용하는 것이 바람직하다.

그 외의 구조는 전술한 기본 실시예와 동일하므로 나머지 설명은 생략하기로 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

P : 파이프 너트 S : 나사산
C : 고정수단 L : 광센서
L1 : 제1 광센서 L2 : 제2 광센서
L3 : 제3 광센서

Claims (4)

1. 중공이 형성된 내면 일측에 내주를 따라 나사산이 형성된 파이프 너트의 나사산 유무를 검사하기 위한 파이프 너트용 나사산 검사방법에 있어서,
   광센서에서 상기 중공을 통해 상기 파이프 너트의 내부 일측 중 상기 나사산 형성위치와 대응되는 영역에 레이저를 조사하고, 상기 레이저가 상기 나사산에 반사되어 회귀하는 반사광을 검출하며, 검출된 반사광의 수광량이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 불량신호를 발생하되,
   상기 나사산의 일단부와 대응되는 영역에 제1 주파수의 제1 레이저를 조사하고, 상기 나사산의 타단부와 대응되는 영역에 제2 주파수의 제2 레이저를 조사함과 아울러 상기 제1 레이저와 상기 제2 레이저의 사이영역에 상기 제1 레이저 및 상기 제2 레이저와 미리 설정된 간격으로 이격되게 제3 주파수의 제3 레이저를 조사하며,
   상기 광센서가 상기 나사산에 반사되어 회귀하는 제1 반사광, 제2 반사광 및 제3 반사광을 각각 검출하고, 검출된 각 반사광 중 설정된 기준값 이상의 수광량을 갖는 반사광을 분석하여 상기 나사산의 형성길이를 검출하는 것을 특징으로 하는 파이프 너트용 나사산 검사방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 레이저는 확산형 레이저가 조사되는 것을 특징으로 하는 파이프 너트용 나사산 검사방법.
   
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