KR102220992B1 - 3d 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법에 관한 것으로, 제어부가 3D 스캔부를 이용한 3D 스캐닝을 수행하여 가공 대기 형상을 획득하는 단계, 상기 제어부가 획득된 3D 형상 모델과 기 저장된 가공 모델을 병합하여 가공 공정에서의 불량 발생 여부를 판단하는 단계 및 불량이 발생하지 않을 것으로 판단되는 경우, 상기 제어부가 절삭부를 제어하여 3D 절삭 가공을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF VEHICLE MODULE USING 3D SCANNING}

본 발명은 차량용 사이드 아우터 모듈 등과 같은 차량용 모듈 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 스캐닝을 활용하여 불량 발생을 줄이는 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금형은 플라스틱 제품을 생산하는 사출 금형, 철판을 이용하여 제품을 만들어 내는 프레스 금형, 금속을 녹여 플라스틱과 같이 만들어 내는 다이캐스팅 금형 등 여러 가지로 나눌 수 있다. 이러한 금형은 제품의 원활한 생산을 위하여 통상 가동형과 고정형으로 구분된다.

한편, 최근 자동차 산업은 차량의 충돌성능 향상에 의한 안전성 확보를 요구받고 있다. 따라서, 완성차 제조사들은 차량경량화 및 고강도의 차체를 실현하기 위해 트립(Trip)강, DP강, 알루미늄 및 마그네슘합금강판 등의 소재를 사용하거나 재단용접블랭크(TWB), 하이드로포밍, 핫 스탬핑 등의 신기술을 이용하여 차체를 제작하기 위해 다양한 연구를 수행하고 있다.

한편 차량용 사이드 아우터(side outer)는 차량의 옆면을 구성하는 외판재로, 측면 충돌시 직접적으로 충격을 받는 부분에 해당함에 따라 핫 스탬핑 공법을 사용하여 제작하는 경우가 늘어나고 있다.

이러한 차량용 사이드 아우터는 일반적으로 4~5개의 부분으로 나뉘어져 각 부분별로 성형한 뒤 조립을 통해 제작하는 방식이 사용되고 있으며, 최근에는 각 파트의 숫자를 줄여 일체형 가공이 가능하도록 하는 방법에 대한 연구 개발이 이루어지고 있다.

한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2009-0018445호 (2009.02.20)에 개시되어 있다.

이러한 차량용 사이드 아우터 모듈 등과 같은 차량용 모듈 제조에 있어서, 종래에는 각 파트를 인서트(insert) 및 조립하고, 바로 기계 가공을 수행하였기 때문에, 가공 프로파일과 실제 제품 사이에 오차가 있는 경우에 가공 불량이 발생하고, 공정의 중단이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 차량용 모듈 제조 방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가공 공정 전에 불량 발생 가능성을 사전에 파악하여 이에 대한 대처를 수행할 수 있도록 하는 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법은 제어부가 3D 스캔부를 이용한 3D 스캐닝을 수행하여 가공 대기 형상을 획득하는 단계; 상기 제어부가 획득된 3D 형상 모델과 기 저장된 가공 모델을 병합하여 가공 공정에서의 불량 발생 여부를 판단하는 단계; 및 불량이 발생하지 않을 것으로 판단되는 경우, 상기 제어부가 절삭부를 제어하여 3D 절삭 가공을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 불량 발생 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는 병합된 모델의 미리 설정된 지점들의 높이값을 각각의 지점에 대한 기준값과 비교하여 스틸 높이 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 불량 발생 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는 병합된 모델의 미리 설정된 최외각 경계 지점의 높이값을 상기 가공 모델의 높이값과 비교하여 패턴 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법은 3D 스캐닝을 통해 이상 여부를 판단하는 동작을 수행하여 사용자에게 불량 발생 가능성을 알림으로써, 사용자가 가공 불량이 발생하기 전에 선제적으로 불량 원인을 제거하도록 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법이 수행되는 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법에서 스캔된 모델과 가공 모델을 병합하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법이 수행되는 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법이 수행되는 장치는 제어부(100), 3D 스캔부(110) 및 절삭부(120)를 포함한다.

3D 스캔부(110)는 가공 대기 중인 제품의 형상을 스캔할 수 있다. 예를 들어, 3D 스캔부(110)는 레이저 스캐너 등으로 구성되고, 가공 다이 쪽을 스캔할 수 있도록 설치되어, 가공 다이에 놓인 제품의 형상을 3D 스캔할 수 있다.

절삭부(120)는 밀링 커터 등을 구비하여, 절삭 공정을 수행할 수 있다. 여기서 절삭 공정은 황삭, 중삭 및 정삭으로 이루어지는 절삭 가공을 의미하며, 보통 재료를 다듬질할 때는 거친 다듬질(황삭), 중다듬질(중삭), 끝다듬질(정삭) 순서로 진행된다. 거친 다듬질은 공작물의 소재로부터 끝마무리 여유만을 남기고 불필요한 부분의 재료를 제거하는 가공 공정을 말한다. 거친 다듬질을 한 후의 재료를 끝다듬질을 하기 전까지 다시 손질하는 가공 공정을 중다듬질이라고 한다. 예컨대, 끝다듬질 공정이 연마로 되는 경우 연마 여유를 남기고 불필요한 부분의 재료를 제거하는 것이다. 끝다듬질은 가공물을 최종적으로 요구되는 가공 정밀도로 다듬질하기 위하여 하는 마지막 가공 공정이다.

제어부(100)는 3D 스캔부(110) 및 절삭부(120)를 제어할 수 있으며, 절삭 공정 전에 가공 대기 제품의 불량 발생 여부를 미리 파악할 수 있다. 이러한 제어부(100)는 프로세서, 메모리 등이 결합된 하드웨어 장치로 구성될 수 있다.

예를 들어, 제어부(100)는 사용자로부터 기 입력된 절삭 가공 데이터를 이용하여 절삭부(120)를 제어할 수 있으며, 이를 통해 절삭 공정을 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2에 도시된 것과 같이, 차량용 모듈의 각 파트는 가공 대기를 위해 인서트(insert) 및 조립된다(S200). 이러한 조립 등의 과정에서 각 파트의 형상이 정해진 사양에 따른 형상과 차이가 있거나(예: 형상 높이에 차이가 있는 경우), 각 파트가 놓인 위치가 부정확한 경우 등이 발생할 수 있으며, 이러한 경우에 절삭 가공 데이터를 이용하여 절삭을 수행한다면 가공 불량이 발생할 수 있으며, 기계 파손 등의 문제로 공정 전체가 중단되는 경우가 발생할 수도 있다.

이에 본 발명에서는 후술할 내용과 같이, 3D 스캐닝을 통해 이상 여부를 판단하는 동작을 수행한다.

제어부(100)는 3D 스캔부(110)를 통해 3D 스캐닝을 수행하여, 가공대기 중인 제품의 형상을 획득한다(S210). 즉, 제어부(100)는 3D 스캔부(110)를 제어하여 가공 다이에 놓인 제품의 3D 형상을 획득할 수 있다.

이어서, 제어부(100)는 상기 단계(S210)에서 스캔된 모델과, 기 저장되어 있는 가공 모델을 병합(merge)하여 불량 발생 여부를 파악한다(S220). 즉, 제어부(100)는 제품이 놓이지 않은 상태의 금형에 대한 3D 모델을 가공 모델로서 저장하고 있을 수 있다. 이러한 가공 모델은 사용자에 의해 제어부(100)에 데이터가 입력되는 형태일 수 있고, 또는 제품이 놓이지 않은 상태에서 제어부(100)가 3D 스캐닝을 수행하여 얻어낸 모데일 수 있다.

제어부(100)는 상기 단계(S210)에서 스캔된 모델을 가공 모델과 병합할 수 있으며, 이러한 과정은 도 3에서 확인할 수 있다.

도 3에 도시된 노란색 계열의 모델은 상기 단계(S210)에서 스캔된 모델에 해당하고, 회색 계열의 모델은 가공 모델에 해당한다.

제어부(100)는 이렇게 스캔된 모델과 가공 모델을 병합하여, 추후 가공 공정에서 불량이 발생할지 여부를 판단할 수 있다.

예를 들어, 제어부(100)는 병합된 모델의 미리 설정된 지점들의 높이값을 각각의 지점에 대한 기준값(즉, 정상값)과 비교하여 임계값 이상의 차이가 있는 경우 스틸 높이에 불량이 있는 것으로 파악할 수 있다.

또한 제어부(100)는 병합된 모델의 미리 설정된 최외각 경계 지점의 높이값을 파악하여 제품이 잘못 놓였는지 여부를 파악할 수 있다. 즉, 제품이 정상적으로 위치하였다면 최외각 경계의 높이값은 가공 모델의 높이값보다 큰 값이어야 하나, 특정 지점의 높이값이 가공 모델의 높이값과 같은 경우에 해당 지점에서 제품이 정위치에 위치하지 않았음(즉, 패턴 불량)을 판단할 수 있다.

제어부(100)는 이러한 과정을 통해 불량이 발생할 것이라고 판단되는 경우에 경고부(예: 스피커, LED 등)를 통해 사용자에게 불량 발생 가능성을 알림으로써, 사용자가 가공 불량이 발생하기 전에 선제적으로 불량 원인을 제거하도록 할 수 있다.

상기 단계(S210)의 판단결과에 따라, 불량이 발생하지 않을 것으로 판단되는 경우 제어부(100)는 절삭부(120)를 제어하여 3D 절삭 가공을 수행한다(S230). 즉, 제어부(100)는 절삭 가공 데이터를 이용하여 절삭을 수행할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 제어부
110: 3D 스캔부
120: 절삭부

Claims (3)

1. 제어부가 3D 스캔부를 이용한 3D 스캐닝을 수행하여 가공 대기 형상을 획득하는 단계;
   상기 제어부가 획득된 3D 형상 모델과 기 저장된 가공 모델을 병합하여 가공 공정에서의 불량 발생 여부를 판단하는 단계로서, 상기 가공 모델은 제품이 놓이지 않은 상태의 금형에 대한 3D 모델인, 불량 발생 여부를 판단하는 단계; 및
   불량이 발생하지 않을 것으로 판단되는 경우, 상기 제어부가 절삭부를 제어하여 3D 절삭 가공을 수행하는 단계를 포함하고,
   상기 불량 발생 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는, 병합된 모델의 미리 설정된 지점들의 높이값을 각각의 지점에 대한 기준값과 비교하여 임계값 이상의 차이가 있는 경우에 불량이 발생할 것이라고 판단하고, 병합된 모델의 미리 설정된 최외각 경계 지점의 높이값이 상기 가공 모델의 높이값보다 크지 않은 경우에는 패턴 불량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3D 스캐닝을 활용한 차량용 모듈 제조 방법.
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