KR102217795B1

KR102217795B1 - 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체

Info

Publication number: KR102217795B1
Application number: KR1020190078939A
Authority: KR
Inventors: 김인균
Original assignee: (주)로닉스
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2021-02-22
Also published as: KR20210002980A

Abstract

본 발명은 용접시 발생하는 고온의 열로 인해 비전 검사용 카메라의 촬상 품질을 저해하는 것을 적극적으로 개선할 수 있는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체를 개시한다. 본 발명은 파이프 자동용접기에 제공된 비전 검사용 카메라 모듈체로서, 내부에 촬상소자가 마련된 렌즈 부품; 및 상기 렌즈 부품을 수용하며, 전방에 보호렌즈가 장착되고 일측면에는 외부로부터 냉각용 공기를 주입하여 상기 렌즈 부품의 둘레로 공급하는 주입포트가 장착된 하우징 부품을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체{Air-cooled camera assembly for vision inspection}

본 발명은 카메라 모듈체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체에 관한 것이다.

일반적으로 용접은 금속이나 플라스틱 재료를 여러 가지 방법으로 용융하여 접합시키는 접합방법의 일종이다. 통상적으로 용접은 금속재료의 용융접합을 주로 일컫는다. 여기서, 용융접합은 접합위치에 국부적으로 열을 가해 재료의 일부를 일단 용융상태로 만들어 서로 섞은 다음 냉각시켜서 굳히는 금속재료의 접합방식이다.

이러한 용융 접합은 볼트 등과 같은 체결구로 조이는 기계적인 접합에 비하면 접합부의 강도가 높고 밀폐성이 우수하나 용접시에 용입 불량, 가공 및 미세 크랙 등이 발생하는 문제점이 있다. 또한 접합부의 강도가 약해지거나 밀폐성이 낮아짐으로써 용접 건전성에 문제가 되기 때문에 용접이 완료된 후에는 접합부의 검사를 통해 용접 건전성을 확인하고 있다.

한편 종래의 관(pipe)을 제조하는 과정(조관 또는 제관 공정)에서 자동용접이 사용되고 있다. 즉 종래의 조관 또는 제관 시에는 대량생산을 위해 철판 등을 원형으로 구부린 후 자동용접을 통해 파이프의 제조가 이루어지고 있다.

이러한 자동용접은 고정된 파이프의 외경의 파이프 내외측의 길이방향을 따라 용접 토치가 주행하면서 연결부를 자동으로 용접한다.

특히 대구경 파이프의 용접시에는 용접 건전성을 확인하기 위해 자동 용접장치에 부착된 특수 카메라의 화면을 통해 용접부의 용융부를 관찰할 수 있다.

이러한 특수 카메라로서 비전 검사용 카메라가 사용되고 있다. 구체적으로 비전 검사용 카메라는 용접 작업시 용접선(weld seam)을 추적하거나 용접상태를 실시간으로 확인하기 위해 사용된다. 이러한 비전 검사용 카메라는 고온이면서도 다량의 가스가 발생하는 열악한 환경 속에서 주로 사용되고 있다.

즉, 종래의 비전 검사용 카메라는 용접공정시 발생되는 고온의 환경에서 촬영이 이루어진다. 따라서 촬영시 고온의 열이 촬상소자에 전달되어 열화현상에 의해 화질이 저하되고 나아가 경우에 따라서 촬상소자를 직접 손상시키는 등의 문제가 제기된다. 특히 파이프 자동용접시 파이프의 내부에는 용접시 발생하는 용접가스와 불꽃 등에 의해 파이프 내부는 매우 고온인 상태가 되며, 환기가 용이하지 않은 파이프의 특성상(특히 파이프 내부의 중간지점), 용접시 발생되는 가스와 열은 외부로 배기 또는 방출되지 못하고 그대로 카메라 모듈로 전달되는 문제가 있다.

한편 종래의 카메라 모듈의 내부에는 방열판(Heat Sink) 등의 소극적인 방열구조가 구비되고 있으나, 카메라 내부 공간이 협소하여 방열판의 크기에 제약이 있고, 주로 자연 대류에 의한 방열방식에 의존함으로써 파이프 용접 공정과 같은 고온의 환경에서 요구되는 방열성능을 기대하기 어려운 문제가 제기되었다.

<선행문헌 1> : 대한민국 등록특허 제1917329호(공고일자: 2018년 11월 13일)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 용접시 발생하는 가스나 고온의 열로 인해 비전 검사용 카메라의 촬상 품질을 저해하는 것을 적극적으로 개선할 수 있는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 파이프 자동용접기에 제공된 비전 검사용 카메라 모듈체로서, 내부에 촬상소자가 마련된 렌즈 부품; 및 상기 렌즈 부품을 수용하며, 전방에 보호렌즈가 장착되고 일측면에는 외부로부터 냉각용 공기가 주입되어 상기 렌즈 부품의 둘레로 공급하는 주입포트가 장착된 하우징 부품을 포함하여 이루어진 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체가 제공된다.

상기 하우징 부품의 내측면에는, 상기 주입포트를 통해 공급되는 공기를 안내하기 위한 적어도 하나의 에어 채널이 형성된 것일 수 있다.

상기 하우징 부품의 내부면 중 상면에는, 적어도 하나의 밀착부가 돌출형성되고, 상기 밀착부의 양측에는, 상부 에어채널이 상기 하우징 부품의 길이방향을 따라 형성된 것일 수 있다.

상기 하우징 부품의 상기 상면에는 적어도 하나의 체결공이 관통형성되고, 상기 렌즈 부품의 일측면에는 장착공이 형성되어, 상기 하우징 부품의 상기 체결공으로 볼트가 관통되고 상기 렌즈 부품의 상기 장착공에 체결되는 것으로, 상기 렌즈 부품이 상기 하우징 부품의 내부에 밀착 고정된 것일 수 있다.

상기 렌즈 부품이 상기 볼트에 의해 상기 하우징 부품의 일측방향으로 밀착착되면, 이 밀착방향과 반대 방향으로 하부 에어 채널이 형성된 것일 수 있다.

상기 하우징 부품의 전방으로 설치되고 적어도 하나의 발광소자가 장착된 조명판, 및 상기 조명판의 일측면에 결합되며 상기 발광소자가 전기적으로 연결된 PCB를 더 포함하며, 상기 PCB와 상기 렌즈 부품의 선단 사이에 상기 주입포트가 위치된 것일 수 있다.

상기 하우징 부품의 전방에는 체결단이 형성되고, 상기 체결단에는 상기 보호렌즈를 수용한 상태의 체결구가 탈착 가능하게 장착된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 하우징 부품으로 외부의 냉각용 공기를 지속적으로 공급할 수 있어 용접시 발생되는 가스나 고온의 열기가 렌즈 본체로 전달되어 장치 손상이나 촬상 품질을 저해하는 문제를 해결하고, 또한 도입된 공기가 조명판의 PCB를 직접적으로 냉각시켜 작동열을 낮출 수 있어 장치의 내구성과 유지관리 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체의 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체의 하우징 부품의 사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체의 사시도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체의 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체의 하우징 부품의 사시도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체의 분해된 상태의 종단면도, 및
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체의 설치상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체는 렌즈 부품(10)과 하우징 부품(20)이 서로 결합되어 이루어진다.

구체적으로, 렌즈 부품(10)은 내부에 촬상소자(미도시)를 구비하고, 전방에 경통부(11)가 구비된 통상의 카메라 모듈이 적용될 수 있다. 이때 경통부(11)의 크기는 렌즈의 초점에 따라 그의 길이를 달리할 수 있다.

한편 렌즈 부품(10)은 하우징 부품(20)의 내부에 장착되어 설치가 이루어진다. 즉 하우징 부품(20)은 내부에 렌즈 부품(10)을 수용하기 충분한 공간을 갖는다. 또한 하우징 본체(20a)의 전방으로는 통부(26)가 연장형성되고, 통부(26)의 전방으로는 체결단(21a)이 형성된다. 이때 체결단(21a)의 외주면에는 나사산이 형성된다. 한편 체결단(21a)의 전방으로는 보호렌즈(21)가 체결구(22)를 통해 착탈가능하게 설치된다. 즉 체결단(21a)의 나사산에 체결구(22)가 장착되고, 이 체결단(21a)과 체결구(22)의 사이에 보호렌즈(21)가 개재된 상태를 이루게 된다.

이와 같이 하우징 부품(20)의 전방으로는 보호렌즈(20a)가 장착되어 렌즈 부품(10)의 촬상화각은 유지하면서도 외부의 열기나 가스 등이 하우징 부품(20)으로 직접 유입되는 것을 차단할 수 있다(하우징 부품의 내부 밀폐기능). 또한 나사체결 방식으로 체결구(22)를 체결단(21a)에서 탈착할 수 있어 장기간 사용시 보호렌즈(21)에 스패터가 일정 영역 고착되는 경우에도 보호렌즈(21)를 용이하게 교체할 수 있다.

또한 하우징 부품(20)의 상면에는 한 쌍의 체결공(25)이 형성된다. 이때 체결공(25)은 장공의 형태로 이루어질 수 있다. 또한 하우징 부품(20)의 상면에는 주입포트(23)가 설치된다. 이 주입포트(23)는 외부의 공기를 공급하는 호스(미도시)가 연결될 수 있다. 따라서 외부의 공기를 주입포트(23)로 공급하여 하우징 부품(20)의 내부로 외부의 공기를 주입할 수 있다.

한편 하우징 부품(20)의 내부면 중 상면에는 상부 에어채널(27)이 하우징 부품(20)의 길이방향으로 형성된다. 구체적으로 하우징 부품(20)의 내부면의 상면에는 하방으로 일정 길이만큼 돌출된 한 쌍의 밀착부(28)가 형성된다. 이 밀착부(28)의 양측 주변으로는 오목한 장홈의 형상을 갖는 상부 에어 채널(27)이 형성된다.

즉 주입포트(23)를 통해 하우징 부품(20)의 내부로 외부의 공기가 공급되고, 이 공급된 공기는 다수의 상부 에어채널(27)로 안내되어 하우징 부품(20)의 내측면을 따라 외부로 배기되는 공기흐름을 갖는다.

또한 렌즈 부품(10)의 상면에는 복수의 장착공(15)이 형성된다. 그에 따라 렌즈 부품(10)이 하우징 부품(20)의 내측으로 삽입된 상태에서 볼트(B)를 하우징 부품(20)의 체결공(25)으로 관통시켜 내부에 위치된 렌즈 부품(10)의 장착공(15)에 체결시킬 수 있다. 이 상태에서 볼트(B)를 점점 더 조이게 되면 렌즈부품(10)이 하우징 부품(20)의 내부에서 상측으로 점진적으로 밀착되어 고정상태를 이루게 된다. 이때 장공의 형태로 이루어진 체결공(25)을 통해 길이방향으로 일정간격 조정하여 렌즈 부품(10)의 삽입 깊이를 조절하는 것도 가능하다. 이는 렌즈 부품(10)의 경통부(11)의 길이에 따라 용이하게 설치위치를 조절하기 위함이다.

한편 도 2의 (b)와 같이 렌즈 부품(10)의 단부에는 단자부(10c)가 제공된다. 이 단자부(10c)는 렌즈 부품(10)의 전원 및 통신을 위한 구성요소이다.

또한 도 1의 (b)와 같이 볼트(B)를 통해 렌즈 부품(10)을 하우징 부품(20)의 내부에 밀착하여 설치한 상태에서는 렌즈 부품(10)의 상면이 하우징 부품(20)의 내부면의 상면에 형성된 밀착부(28)에 밀착고정된다. 이때 밀착부(28)의 주변에 형성된 상부 에어채널(27)은 렌즈 부품(10)의 상면과 일정크기의 틈을 갖게된다. 따라서 주입포트(23)로 공급된 공기는 하우징 부품(20)의 내부에 투입되어 렌즈 부품(10)의 전방측(경통부) 주변으로 잠시 머물다가 상부 에어채널(27)을 따라 다시 외측으로 배기된다. 이때 상부 에어채널(27)을 통해 외부의 공기가 안내되어 배기되는 과정에서 렌즈 부품(10)을 냉각시키게 된다.

즉 주입포트(23)를 통해 하우징 부품(20)의 내부로 냉각용 공기를 공급하고 공급된 냉각용 공기는 상부 에어채널(27)을 통해 다수의 채널로 분기되어 외기로 배출되게 된다. 이에 따라 상부 에어 체널(27)의 바로 하방에 밀착된 상태의 렌즈 부품(10)의 외측면에 냉각용 공기가 흐르게 됨으로써 렌즈 부품(10)에 대한 적극적인 방열(냉각)이 가능하게 된다. 즉 주입포트(23)를 통해 냉각용 공기를 주입하고 공급된 냉각용 공기는 에어채널들을 통해 흐르면서 렌즈 부품(10)에 대한 직접적인 방열이 가능하게 된다.

또한 하우징 본체(20a)의 말단에는 일정부분이 오목하게 노치된 상태의 노치영역(24)이 형성된다. 이 노치영역(24)은 도 8과 같이 카메라 모듈체(100)가 일정각도로 기울어진 상태로 붐대(200)에 설치된 상태에서 파이프의 내부면에 간섭되는 것을 방지하기 위한 일종의 간섭방지 영역으로서 제공된다.

한편 렌즈 부품(10)이 하우징 부품(20)의 내부면의 상면에 밀착되면, 이 밀착면과 대향하는 하우징 부품(20)의 하면에는 일정 틈이 형성된다. 즉 하우징 부품(20)이 렌즈 부품(10)의 내부면의 일측면에 밀착된 상태를 이루게 되면, 이와 대향하는 면(밀착면과 반대측)에는 일정 간격의 틈이 발생하게 되고, 이 틈으로 주입포트(23)로 공급된 공기가 배기될 수 있다. 이때 발생된 틈을 본 발명에서는 하부 에어체널(29)이라고 한다.

즉 본 발명은 렌즈 부품(10)이 하우징 부품(20)의 내부에서 볼트(B) 체결에 의해 상측으로 밀착된 상태에서, 상부측으로는 다수의 에어채널(27)을 통해 냉각용 공기가 흐르게 되고, 하부측으로는 하우징 부품(20)과 렌즈 부품(10) 사이에 일정 틈을 형성하게 된다. 이때 발생된 틈으로 냉각용 공기가 흐르게 함으로써 상부 에어 체널(27)과 동일한 기능을 하는 하부 에어채널(29)을 형성하게 된다.

이와 같이 본 발명은 주입포트(23)를 통해 하우징 부품(20)의 상하면(좌우면의 틈도 마찬가지)으로 냉각용 공기가 흐르게 되고, 이 냉각용 공기는 렌즈 부품(10)의 외주면 전체를 냉각시키게 됨으로써 능동적인 냉각효과를 기대할 수 있다. 즉 본원발명은 하우징 본체(20a)의 내부로 냉각용 공기를 주입하여 공기 흐름을 형성함으로써 그 내부에 설치된 렌즈 부품(10)을 공냉식으로 냉각할 수 있게 된다. 그에 따라 파이프 용접시 내부의 온도가 급상승하여 촬상화질을 저하하거나 장치의 내구성을 저해하는 문제를 해결할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예로서 하우징 부품(20)의 전방에 조명판(31)이 제공될 수 있다. 구체적으로 조명판(31)은 전방에 다수의 LED부(32)가 형성되어 파이프 내의 용접시 조명을 제공할 수 있어 용접 시작점을 정밀하게 확인할 수 있다. 이때 조명판(31)에는 장착단(31a)이 형성되어 하우징 본체(20a)의 전방 내주면에 다수의 볼트를 통해 고정설치될 수 있다. 또한 조명판(31)의 이면에는 다수의 LED 소자(33a)가 장착된 PCB(33)가 설치된다. 이에 따라 PCB(33)에 설치된 LED 소자(33a)를 통해 LED부(32)가 조명을 제공할 수 있다.

한편 도 4 및 5에서는 도 1 및 2보다 짧은 초점을 갖는 렌즈 부품(10)이 적용된 것을 도시하였다. 즉 본 발명의 렌즈 부품(10)은 다양한 초점이나 다양한 형상을 갖는 종래의 렌즈 부품들이 적용될 수 있다. 또한 조명판(31)의 전방으로는 체결단(21a)이 형성되고, 이 체결단(21a)에는 보호렌즈(21)가 체결구(22)를 통해 탈착이 용이하게 장착될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는 하우징 본체(20a)의 전방에 조명을 위한 PCB(33)가 구비된 조명판(31)이 장착되고, 이 조명판(31)은 렌즈 부품(10)의 선단 사이에 주입포트(23)가 설치됨으로써 외부의 냉각용 공기가 LED 소자(33a)가 장착된 PCB(33)에 직접적으로 노출하게 된다. 따라서 조명시 PCB(33a)에 발생하는 열을 직접적으로 냉각시킬 수 있어 과열에 의한 PCB(33)의 손상 등을 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 하우징 부품(20)으로 외부의 냉각용 공기를 지속적으로 공급할 수 있어 용접시 발생되는 가스나 고온의 열기가 렌즈 본체로 전달되어 장치 손상이나 촬상 품질을 저해하는 문제를 해결하고, 또한 도입된 공기가 조명판(31)의 PCB(33)를 직접적으로 냉각시켜 작동열을 낮출 수 있어 장치의 내구성과 유지관리 성능을 확보할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

10: 렌즈 부품
11: 경통부
20: 하우징 부품
21: 보호렌즈
21a: 체결단
22: 체결구
23: 주입포트
24: 노치영역
25: 체결공
26: 통부
27: 상부 에어채널
28: 밀착부
29: 하부 에어채널
31: 조명판
32: LED부
33: PCB
33a: LED 소자

Claims

파이프 자동용접기에 제공된 비전 검사용 카메라 모듈체로서,
내부에 촬상소자가 마련된 렌즈 부품; 및
상기 렌즈 부품을 수용하며, 전방에 보호렌즈가 탈착가능하게 장착되고 일측면에는 외부로부터 냉각용 공기가 주입되어 상기 렌즈 부품의 둘레로 공급되게 하는 주입포트가 장착된 하우징 부품을 포함하고,
상기 주입포트는 상기 하우징 부품의 선단측에 가깝게 설치되어 상기 주입포트를 통해 공급되는 상기 냉각용 공기는 상기 하우징 부품의 말단측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체.
제1항에 있어서,
상기 하우징 부품의 말단의 적어도 일부에는 오목하게 형성된 노치영역이 형성되고,
상기 하우징 부품의 내측면에는 상기 주입포트를 통해 공급되는 공기를 안내하기 위한 적어도 하나의 에어채널이 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체.
제2항에 있어서,
상기 하우징 부품의 내부면 중 상면에는, 적어도 하나의 밀착부가 돌출형성되고,
상기 밀착부의 양측에는, 상부 에어채널이 상기 하우징 부품의 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체.
제3항에 있어서,
상기 하우징 부품의 상기 상면에는, 적어도 하나의 체결공이 관통형성되고,
상기 렌즈 부품의 일측면에는, 장착공이 형성되어 상기 하우징 부품의 상기 체결공으로 볼트가 관통되고 상기 렌즈 부품의 상기 장착공에 체결되는 것으로, 상기 렌즈 부품이 상기 하우징 부품의 내부에 밀착고정되는 것을 특징으로 하는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체.
제4항에 있어서,
상기 렌즈 부품이 상기 볼트에 의해 상기 하우징 부품의 일측 방향으로 밀착착되면, 이 밀착방향과 반대 방향으로 하부 에어 채널이 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체.
제1항에 있어서,
상기 하우징 부품의 전방으로 설치되고 적어도 하나의 발광소자가 장착된 조명판, 및
상기 조명판의 일측면에 결합되며 상기 발광소자가 전기적으로 연결된 PCB를 더 포함하며,
상기 PCB와 상기 렌즈 부품의 선단 사이에 상기 주입포트가 위치된 것을 특징으로 하는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체.
제1항에 있어서,
상기 하우징 부품의 전방에는 체결단이 형성되고,
상기 체결단에는 상기 보호렌즈를 수용한 상태의 체결구가 탈착 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 공냉식 비전 검사용 카메라 모듈체.