KR102197729B1 - 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템 - Google Patents

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KR102197729B1
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Abstract

개시되는 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템은, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템은, 가공물과 동일한 방법으로 산업기계설비에 로딩되어 배치되며, 특정한 길이를 표시하는 포인팅 이미지를 상기 산업기계설비의 특정면에 조사하는 광학 포인팅 유닛과 상기 포인팅 이미지를 포함하는 상기 특정면의 영상을 획득하여 위치정보이미지를 생성하는 카메라 유닛과 및 상기 위치정보이미지를 송신하는 송신 유닛을 포함하는 위치 진단 센서; 상기 위치정보이미지를 수신하는 수신기; 및 상기 위치정보이미지를 기반으로 하여, 이미지프로세싱 방법으로 상기 포인팅 이미지를 추출하여 포인팅정보를 생성하는 이미지추출부 및 상기 포인팅정보를 기반으로 하여 상기 위치 진단 센서의 3차원 위치 정보를 산출하는 측정부를 포함하는 위치 정보 처리기;를 포함한다.

Description

산업기계설비 진단 및 위치제어시스템{The Diagnostic and Position Control System for Industrial Machine Equipment}
본 발명(Disclosure)은, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 과정이 단순하면서 정밀한 가공 기준점 설정이 가능하며, 설비별 가공 조건의 정량적 관리가 가능한 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적으로, 선반이나 밀링 또는 머시닝 센터를 포함하는 산업기계설비는, 각종 센서와 컴퓨터를 이용한 컴퓨터 수치제어(CNC, Computer Numerical Control) 방법을 이용함으로써, 오작동을 크게 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 대량의 가공 대상물을 가공 편차를 최소화하면서도 짧은 시간에 처리할 수 있게 되었다.
한편, 스마트폰과 같이 개인마다 소장하여 대량의 수요가 발생하는 최근의전자제품은, 그 성능이 급격히 향상되고 있다. 복합적이면서도 고성능의 기능을 구현하기 위해서, 크기는 작아지면서 구조는 복잡하고 정교한 기계적 가공물을 요구하고 있다. 이러한 가공물을 생산하는 데 있어서, CNC 공작기계의 활용은 당연하며 필수적이다.
실제 가공작업에서 컴퓨터에 의한 수치 제어 방법을 이용할 수 있으나, 먼저 가공물의 가공 기준점이 반드시 생성할 필요가 있다. 가공 기준점 설정은, 가공물을 로딩하여 프로브(prober)를 가공물의 표면에 접촉시켜 원점을 설정하는 방법이 일반적이다.
그러나 이러한 종래의 가공 기준점 설정은, 접촉시점 및 위치에 대한 오차 등으로 인해서 정확도가 떨어진다. 또한, 작업자가 직접 접촉 여부를 판단하여 조작하므로, 조작이 번거롭고 생선성이 떨어진다.
또한, 하나의 가공품을 동일한 종류 또는 서로 다른 종류의 기계설비를 이용하여 제작할 경우에, 각 기계설비의 기준점이 서로 다르므로, 제작되는 가공품의 상대적 공차 관리가 어려우며, 따라서 일정한 품질 유지가 어려운 문제점이 있다.
1. 한국등록특허공보 10-1668765호
본 발명(Disclosure)은, 가공물의 3차원 위치 정보를 산출할 수 있는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 가공물의 가공 기준점 설정 시간을 최소화할 수 있으며, 가공설비별 가공 기준점 정보를 통합 관리할 수 있는 3차원 위치 정보를, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 가공물의 가공 기준점과 가공된 가공물의 가공치수를 상호 비교 분석할 수 있는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템은, 가공물과 동일한 방법으로 산업기계설비에 로딩되어 배치되며, 특정한 길이를 표시하는 포인팅 이미지를 상기 산업기계설비의 특정면에 조사하는 광학 포인팅 유닛과 상기 포인팅 이미지를 포함하는 상기 특정면의 영상을 획득하여 위치정보이미지를 생성하는 카메라 유닛과 및 상기 위치정보이미지를 송신하는 송신 유닛을 포함하는 위치 진단 센서; 상기 위치정보이미지를 수신하는 수신기; 및 상기 위치정보이미지를 기반으로 하여, 이미지프로세싱 방법으로 상기 포인팅 이미지를 추출하여 포인팅정보를 생성하는 이미지추출부 및 상기 포인팅정보를 기반으로 하여 상기 위치 진단 센서의 3차원 위치 정보를 산출하는 측정부를 포함하는 위치 정보 처리기;를 포함한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 포인팅 이미지는, 상기 특정면과 상기 위치 진단 센서의 이격거리에 상관없이, 서로의 간격이 동일한 두 개 이상의 수평거리기준점으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 포인팅 이미지는, 상기 특정면과 상기 위치 진단 센서의 이격거리에 따라, 서로의 간격이 특정한 비율로 증감하는 두 개 이상의 수직거리기준점으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 광학 포인팅 유닛은, 하나의 점(spot)이미지를 생성하는 복수의 점-생성 광원으로 구성되어, 상기 두 개 이상의 수평거리기준점과 상기 두 개 이상의 수직거리기준점은, 각각 서로 다른 상기 점-생성 광원으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 광학 포인팅 유닛은, 하나의 점(spot)이미지를 생성하는 하나의 점-생성 광원과 상기 점-생성 광원으로부터 방출되는 빛을 회절시키는 회절패턴이 형성된 마스크를 포함하는 패턴-생성 광원을 구비하여, 상기 두 개 이상의 수직거리기준점은, 하나의 상기 패턴-생성 광원를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 위치 진단 센서는, 기울기를 측정하는 기울기 센서를 더 포함하여, 상기 송신 유닛은 상기 기울기을 송신하고, 상기 측정부는 상기 기울기를 기반으로 하여 상기 포인팅정보를 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 위치 진단 센서는, 상기 특정면과의 격거리를 측정하여 초음파-거리정보를 생성하는 초음파 센서를 더 포함하여, 상기 송신 유닛은 상기 초음파-거리정보를 송신하고, 상기 측정부는 상기 초음파-거리정보를 기반으로 하여, 상기 포인팅정보를 보정하는 것하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 위치 진단 센서는, 연속광원 및 연속광센서를 더 포함하고, 상기 특정면은 그 표면에 배치되어 상기 연속광원으로부터 조사되는 빛을 반사하는 반사판을 더 포함하여, 상기 위치 진단 센서가 회전할 때, 상기 반사판으로부터 반사되는 빛을 연속광센서가 수신하여 펄스열(pulse train) 신호를 생성하고, 상기 측정부는 상기 펄스열 신호를 기반으로 하여 상기 위치 진단 센서의 회전속도를 산출한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 위치 진단 센서는, 상기 광학 포인팅 유닛과 상기 카메라 유닛 및 상기 송신 유닛을 포함하는 측정하우징 및, 상기 측정하우징과 탈부착 가능하도록 결합되며 상기 산업기계설비에 의해 기계적으로 가공되는 더미가공물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에서, 상기 위치 정보 처리기는, 상기 위치 진단 센서가 서로 다른 복수의 상기 산업기계설비에 로딩되어 측정된 서로 다른 복수의 상기 3차원 위치 정보를 상기 서로 다른 복수의 산업기계설비에 매칭하여 저장하는 저장유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 산업기계설비의 특정면에 절대 길이를 표시하는 표인팅 이미지를 투사함으로써, 가공물의 3차원 위치 정보를 산출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기울기 센서 및 초음파 센서를 이용하여, 위치 진단 센서의 3차원 위치 정보를 보정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가공물 형상과 유사한 위치 진단 센서를 이용함으로써, 복수의 산업기계설비의 가공 기준점 셋팅을 일괄 관리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가공공정에 사용되는 모든 기계설비별 3차원 위치 정보를 저장함으로써, 가공 공정 전체의 가공 기준점을 설정을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 종래의 산업기계설비 위치제어 방법의 원리를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 산업용 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 작동 원리를 설명하는 도면.
도 3a는 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 일 실시형태를 보인 도면.
도 3b는 본 발명에 따른 위치 진단 센서의 일 실시형태를 보인 저면 사시도.
도 4a는 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 일 실시형태에서 수평거리기준점 및 수직거리기준점을 설명하는 도면.
도 4b는 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 일 실시형태에서 수평거리기준점 및 수직거리기준점을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 일 실시형태에서 측정하우징 및 더미가공물을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 작동을 설명하는 블럭도.
이하, 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 산업기계설비용 위치제어 방법의 원리를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 산업기계설비용 위치제어 방법은, 산업기계설비(1)에 가공물(10)을 로딩한 후, 가공물(10)의 위치를 확인하는 비젼(vision) 검사 또는 프로브를 이용한 접촉으로 가공 기준점을 설정한다.
종래의 위치제어 방법은, 일회성으로서, 구조와 가공 기준점이 서로 다른 각각의 설비를 정확하면서도 일괄적으로 진단하고 제어할 수 없다. 가공물(10)의 위치와 가공 품질과의 연관성을 일관성 있게 진단할 수 없다.
특히, 여러 종류의 산업기계설비(1)를 연속적으로 사용하여 하나의 가공물(10)을 완성할 경우에는, 가공 편차등의 원인 규명이 어렵다, 또한, 동일한 산업기계설비(1) 다수를 병행 가동하여 동일한 가공물(10)을 대량 생산할 경우에는, 일정한 가공 품질을 유지하기 어렵다.
도 2는 본 발명에 따른 산업용 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 작동 원리를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 위치제어시스템은, 가공물(10)과 동일한 방법으로 산업기계설비(1)에 로딩되는 위치 진단 센서(100)를 이용한다. 위치 진단 센서(100)는, 로딩되는 산업기계설비(1)의 특정면(3)으로부터 위치정보이미지(120-1, 미도시)를 생성하여, 스스로의 위치를 진단한다. 위치정보이미지(120-1, 미도시)는, 카메라유닛의 화각 경로(120-2)를 통하여 획득되는 특정면의 영상으로 생성된다. 또한, 포인팅 이미지 투사 경로(110-11)를 통하여 후술하는 포인팅 이미지(110-1, 미도시)를 특정면(3)에 투사한다.
종래의 위치제어시스템은, 산업기계설비(1)에 배치된 실제 가공물(10)의 위치를 산업기계설비(1) 측에서 관찰하여 확인한다. 반면에 본 발명에 따른 위치제어시스템은, 가공물(10)의 시각에서 산업기계설비(1)와의 위치를 확인한다.
도 3a는 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 일 실시형태를 보인 도면이며, 도 3b는 본 발명에 따른 위치 진단 센서(100)의 일 실시형태를 보인 저면 사시도이다.
도 3a를 참조하면, 가공물(10)을 기계적으로 가공하는 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템은, 위치 진단 센서(100)와 수신기(200) 및 위치 정보 처리기(300)를 포함한다.
위치 진단 센서(100)는, 광학 포인팅 유닛(110)과 카메라 유닛(120) 및 송신 유닛(130)으로 구성된다.
광학 포인팅 유닛(110)은, 가공물(10)과 동일한 방법으로 산업기계설비(1)에 로딩되어 배치되며, 특정한 길이를 표시하는 포인팅 이미지(110-1, 미도시)를 산업기계설비(1)의 특정면(3)에 조사한다. 카메라 유닛(120)은, 포인팅 이미지(110-1, 미도시)를 포함하는 특정면(3)을 촬영하여 위치정보이미지(120-1, 미도시)를 생성하며, 송신 유닛(130)은 위치정보이미지(120-1, 미도시)를 송신한다.
수신기(200)는 위치정보이미지(120-1, 미도시)를 수신한다. 송신 유닛(130)과 수신기(200)는 무선 통신 방식으로 송수신할 수 있으며, 바람직하게는 와이파이(WiFi) 통신 방식으로 통신한다.
위치 정보 처리기(300)는, 이미지추출부(310) 및 측정부(320)를 포함한다. 이미지추출부(310)는 위치정보이미지(120-1, 미도시)를 기반으로 하여, 이미지프로세싱 방법으로 포인팅 이미지(110-1, 미도시)를 추출하여 포인팅정보를 생성한다. 측정부(320)는, 포인팅정보를 기반으로 하여 위치 진단 센서(100)의 3차원 위치 정보를 산출한다.
위치 정보 처리기(300)는 전용 소프트웨어가 탑재된 컴퓨터 또는 이동 단말을 포함하는 하드웨어로 구성될 수 있다. 또한, 수신기(200)와 위치 정보 처리기(300)는 유선 통신 방식으로 통신할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 위치 진단 센서(100)는, 복수개의 점-생성 광원(111) 또는 복수개의 패턴-생성 광원(112)을 포함할 수 있다. 카메라 유닛(120)은 내측 중심부에 배치될 수 있다.
위치 진단 센서(100)는, 바람직하게는 가공물(10)의 형상과 유사하며, 점-생성 광원(111) 및 패턴-생성 광원(112)은, 특정면(3)을 향하도록 배치될 수 있다. 따라서, 도 3b에 도시된 위치 진단 센서의 저측면(100-1)은, 도 3a의 특정면(3)과 마주한다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 위치제어시스템은, 광학 포인트 유닛(110)에서 포인팅 이미지(110-1, 미도시)를 생성하여 특정면(3)에 조사한다. 카메라 유닛(120)은 포인팅 이미지(110-1, 미도시)가 조사된 특정면(3)의 이미지를 획득하여, 위치정보이미지(120-1, 미도시)를 생성한다. 위치정보이미지(120-1, 미도시)는 특정면(3)의 형상(3-1)정보 및 포인팅 이미지(110-1, 미도시)의 정보를 모두 포함한다.
송신 유닛(130)과 수신기(200)를 통하여 위치 정보 처리기(300)로 전송된 위치정보이미지(120-1, 미도시)는, 이미지프로세싱을 통하여 특정면(3)의 형상(3-1)정보와 포인팅 이미지(110-1, 미도시)로 다시 분리된다.
전술한 바와 같이 포인팅 이미지(110-1, 미도시)는 특정한 길이 정보를 포함하고 있다. 또한, 위치 진단 센서(100)에 포인팅 이미지(110-1, 미도시)를 생성하는 광학 포인팅 유닛(110)이 배치된 위치는 고정되어 있다. 측정부(320)는, 포인팅 이미지(110-1, 미도시)가 특정면(3)에 조사된 위치를 기반으로 하여, 위치로부터 위치 진단 센서(100)의 3차원 위치 정보를 산출할 수 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 일 실시형태에서 수평거리기준점(110-2)을 설명하는 도면이며, 도 4b는 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 일 실시형태에서 수직거리기준점(110-3)을 설명하는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 포인팅 이미지(110-1, 미도시)는, 특정면(3)과 위치 진단 센서(100)의 이격거리에 상관없이, 서로의 간격이 동일한 두 개 이상의 수평거리기준점(110-2)으로 구성될 수 있다. 복수의 수평거리기준점(110-2)은 서로 평행한 포인팅 이미지 투사 경로(110-11)로 조사될 수 있다. 위치 진단 센서(100)에 배치된 점-생성 광원(111)사이의 거리는, 특정면(3)에 조사된 두 개의 수평거리기준점(110-2) 사이의 거리와 동일하다.
수평거리기준점(110-2)이 포함된 위치정보이미지(120-1, 미도시)에서, 수평거리기준점(110-2) 사이의 거리를 측정하고, 위치정보이미지(120-1, 미도시)에 나타난 특정면(3)의 형상들의 위치를 분석하면, 위치 진단 센서(100)의 정확한 수평 위치를 확인할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 포인팅 이미지(110-1, 미도시)는, 특정면(3)과 위치 진단 센서(100)의 이격거리에 따라, 서로의 간격이 특정한 비율로 증감하는 두 개 이상의 수직거리기준점(110-3)을 포함할 수 있다.
복수의 수직거리기준점(110-3)은, 위치 진단 센서(100)로부터 서로 다른 특정한 각도의 포인팅 이미지 투사 경로(110-11)로 특정면(3)에 조사될 수 있다. 위치 진단 센서(100)와 특정면(3) 사이의 이격거리에 따라서, 조사된 수직거리기준점(110-3) 사이의 길이는 달라진다. 전술한 바와 같이 수평거리기준점(110-2) 사이의 길이로부터 특정면(3)에서의 길이 축척 정보를 확보할 수 있다. 따라서, 수직거리기준점(110-3) 사이의 길이를 산출할 수 있으며, 이를 기반으로 하여, 위치 진단 센서(100)와 특정면(3) 사이의 이격거리를 산출할 수 있다.
광학 포인팅 유닛(110)은, 점(spot)이미지를 생성하는 복수의 점-생성 광원(111)으로 구성될 수 있다. 이때, 두 개 이상의 수평거리기준점(110-2)과 두 개 이상의 수직거리기준점(110-3)은, 각각 서로 다른 점-생성 광원(111)으로 생성될 수 있다.
또한, 광학 포인팅 유닛(110)은, 점(spot)이미지를 생성하는 하나의 점-생성 광원(111)과 점-생성 광원(111)으로부터 방출되는 빛을 회절시키는 회절패턴이 형성된 마스크를 포함하는 패턴-생성 광원(112)을 더 구비할 수 있다. 이때 두 개 이상의 수직거리기준점(110-3)은, 하나의 패턴-생성 광원(112)를 이용하여 생성된다.
전술한 점-생성 광원(111) 및 패턴-생성 광원(112)은, 코히런트(coherent)한 레이저를 방출하는 레이저 다이오드를 적용하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 일 실시형태에서 측정하우징(170) 및 더미가공물(180)을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 위치 진단 센서(100)는, 측정하우징(170) 및 더미가공물(180)로 구성될 수 있다. 측정하우징(170)은, 광학 포인팅 유닛(110)과 카메라 유닛(120) 및 송신 유닛(130)을 포함한다. 더미가공물(180)은, 측정하우징(170)과 탈부착 가능하도록 결합되며 산업기계설비(1)에 의해 기계적으로 가공된다.
전술한 바와 같이 위치 진단 센서(100)를 이용하여, 가공물(10)이 로딩되는 위치의 3차원 위치 정보를 산출할 수 있다. 산출된 3차원 위치 정보는, 가공된 가공물(10)의 정밀도나, 서로 다른 기계설비 또는 서로 다른 로트(lot)로 가공된 가공물(10) 상호간의 가공 편차를 제어할 수 있다.
즉, 위치 진단 센서(100)를 이용하여 산출된 3차원 위치에 따른 가공물(10) 가공치수를 비교하면, 최적화된 3차원 위치 정보를 산출할 수 있다. 그러나 이러한 비교를 위해서는 위치 진단 센서(100) 자체가 실제로 가공과정을 거쳐야 한다.
도 5에서 확인할 수 있듯이, 더미가공물(180)과 측정하우징(170)이 결합된 위치 진단 센서(100)는, 실제 가공 공정에 투입될 수 있다. 가공완료 후, 더미 가공물(10)의 가공 치수를 측정하면, 위치 진단 센서(100)로부터 산출된 3차원 위치 정보와 비교할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템의 작동을 설명하는 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 위치 진단 센서(100)는 기울기 센서(140) 또는 초음파 센서(150)를 더 포함할 수 있다.
기울기 센서(140)는 위치 진단 센서(100) 자체의 기울기를 측정하며, 초음파 센서(150)는 특정면(3)과의 이격거리를 측정한다.
도 2내지 도 4b를 참조하면, 위치 진단 센서(100)가 특정면(3)과 평행하게 배치될 경우에는 수평거리기준점(110-2)과 수직거리기준점(110-3)을 이용한 3차원 위치 정보 산출이 가능하다. 그러나 위치 진단 센서(100)가 기울어져 배치되면, 수평거리기준점(110-2) 및 수직거리기준점(110-3)을 이용한 길이 측정에 오차가 발생한다.
도 3b와 같이 다수개의 점-생성 광원(111)을 분산배치하면, 위치 진단 센서(100)가 기울어진 상황에서, 수평거리기준점(110-2) 사이의 거리가 달라진다. 따라서 위치 진단 센서(100)의 기울어짐 정도를 간접적으로 확인할 수 있다. 그러나 기울어짐의 정도가 작을 경우에는 기울기 센서(140)로부터 정확한 기울기를 측정함으로써, 3차원 위치 정보의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 수직거리기준점(110-3) 사이의 측정 거리는 초음파 센서(150)로부터 측정된 초음파-거리 정보를 이용하여 정확도를 보정할 수 있다.
도 6을 참조하면, 위치 진단 센서(100)는, 연속광원(160) 및 연속광센서(161)를 더 포함한다. 또한, 특정면(3)은 그 표면에 배치되어 연속광원(160)으로부터 조사되는 빛을 반사하는 반사판을 더 포함할 수 있다.
위치 진단 센서(100)가 회전할 때, 반사판으로부터 반사되는 빛을 연속광센서(161)가 수신하여 펄스열(pulse train) 신호(161-1)를 생성한다. 측정부(320)는 펄스열 신호를 기반으로 하여 위치 진단 센서(100)의 회전속도를 산출한다.
본 발명에 따른 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템은, 가공물(10)이 고정되고 가공툴이 회전하는 밀링머신뿐만 아니라, 가공물(10)이 회전하며 가공되는 선반에도 적용될 수 있다. 가공물(10)이 회전할 때 실제 회전수를 측정함으로써, 선반 가공의 품질 평가가 가능하다.
또한 본 발명에 따른 위치 정보 처리기(300)는, 위치 진단 센서(100)가 서로 다른 복수의 산업기계설비(1)에 로딩되어 측정된 서로 다른 복수의 상기 3차원 위치 정보를 서로 다른 복수의 산업기계설비(1)에 매칭하여 저장하는 저장유닛(330)을 더 포함할 수 있다.
복잡한 형상의 가공물(10)은 서로 다른 기능 또는 서로 다른 정밀도의 복수의 산업기계설비(1)를 이용하여 가공될 수 있다. 이때, 가공물(10)은 하나의 제품으로서, 해당 가공물(10)이 가공되는 모든 단계가 축적되어 하나의 최종 제품 생산이 완료된다. 따라서 각각의 가공 단계에서, 취합된 각각의 산업기계설비(1)의 3차원 위치 정보를 저장함으로써, 전체의 가공 기준을 일괄 분석할 수 있다.
전술한 더미가공물(180)을 이용하여, 서로 독립된 가공 공정마다 가공 치수를 확인하면, 최종 가공상태의 불량 또는 편차의 원인 파악이 가능하다. 또한, 측정된 3차원 위치 정보를 기반으로, 각 설비마다 설정된 위치 조건을 진단하거나 분석할 수 있다. 분석결과는 기계설비별 가공물(10) 위치를 최적화할 수 있다.

Claims (10)

  1. 가공물을 기계적으로 가공하는 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템에 있어서,
    상기 가공물과 동일한 방법으로 상기 산업기계설비에 로딩되어 배치되며, 특정한 길이를 표시하는 포인팅 이미지를 상기 산업기계설비의 특정면에 조사하는 광학 포인팅 유닛과 상기 포인팅 이미지를 포함하는 상기 특정면의 영상을 획득하여 위치정보이미지를 생성하는 카메라 유닛과 상기 위치정보이미지를 송신하는 송신 유닛을 포함하는 위치 진단 센서;
    상기 위치정보이미지를 수신하는 수신기; 및
    상기 위치정보이미지를 기반으로 하여, 이미지프로세싱 방법으로 상기 포인팅 이미지를 추출하여 포인팅정보를 생성하는 이미지추출부 및 상기 포인팅정보를 기반으로 하여 상기 위치 진단 센서의 3차원 위치 정보를 산출하는 측정부를 포함하는 위치 정보 처리기;를 포함하고,
    상기 포인팅 이미지는,
    상기 특정면과 상기 위치 진단 센서의 이격거리에 상관없이, 서로의 간격이 동일한 두 개 이상의 수평거리기준점으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 포인팅 이미지는,
    상기 특정면과 상기 위치 진단 센서의 이격거리에 따라, 서로의 간격이 특정한 비율로 증감하는 두 개 이상의 수직거리기준점으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광학 포인팅 유닛은, 하나의 점(spot)이미지를 생성하는 복수의 점-생성 광원으로 구성되어,
    상기 두 개 이상의 수평거리기준점과 상기 두 개 이상의 수직거리기준점은, 각각 서로 다른 상기 점-생성 광원으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 광학 포인팅 유닛은, 하나의 점(spot)이미지를 생성하는 하나의 점-생성 광원과 상기 점-생성 광원으로부터 방출되는 빛을 회절시키는 회절패턴이 형성된 마스크를 포함하는 패턴-생성 광원을 구비하여,
    상기 두 개 이상의 수직거리기준점은, 하나의 상기 패턴-생성 광원를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 진단 센서는, 기울기를 측정하는 기울기 센서를 더 포함하여,
    상기 송신 유닛은 상기 기울기를 송신하고,
    상기 측정부는 상기 기울기를 기반으로 하여 상기 포인팅정보를 보정하는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 진단 센서는, 상기 특정면과의 이격거리를 측정하여 초음파-거리정보를 생성하는 초음파 센서를 더 포함하여,
    상기 송신 유닛은 상기 초음파-거리정보를 송신하고,
    상기 측정부는 상기 초음파-거리정보를 기반으로 하여, 상기 포인팅정보를 보정하는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 진단 센서는, 연속광원 및 연속광센서를 더 포함하고,
    상기 특정면은 그 표면에 배치되어 상기 연속광원으로부터 조사되는 빛을 반사하는 반사판을 더 포함하여,
    상기 위치 진단 센서가 회전할 때, 상기 반사판으로부터 반사되는 빛을 연속광센서가 수신하여 펄스열(pulse train) 신호를 생성하고,
    상기 측정부는 상기 펄스열 신호를 기반으로 하여 상기 위치 진단 센서의 회전속도를 산출하는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 진단 센서는,
    상기 광학 포인팅 유닛과 상기 카메라 유닛 및 상기 송신 유닛을 포함하는 측정하우징 및,
    상기 측정하우징과 탈부착 가능하도록 결합되며 상기 산업기계설비에 의해 기계적으로 가공되는 더미가공물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 정보 처리기는,
    상기 위치 진단 센서가 서로 다른 복수의 상기 산업기계설비에 로딩되어 측정된 서로 다른 복수의 상기 3차원 위치 정보를 상기 서로 다른 복수의 산업기계설비에 매칭하여 저장하는 저장유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 산업기계설비 진단 및 위치제어시스템.
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