KR102303925B1 - 곡면제품 검사용 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 곡면제품 검사용 검사장치 및 조명기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 터널형태로 이루어짐으로써 내 측에 곡면제품을 수용할 수 있는 수용공간을 구비하며, 적어도 상부 영역에서는 곡면을 이룸으로써 피검사체인 곡면제품의 바닥을 제외한 전 영역에 걸쳐서 조명을 가할 수 있는 터널형조명이 적용된다.
따라서 지그에 의해 감추지는 바닥면을 제외한 전체 영역에 일정한 형태의 조명을 조사할 있게 됨으로써 검사의 신속성 및 정밀성이 향상된다.

Description

곡면제품 검사용 검사장치{APPARATUS FOR INSPECTING CURVED SURFACE}
본 발명은 비정형적인 곡면을 가진 곡면제품의 표면 불량을 검사하기 위한 기술에 관한 것이다.
사출 등에 의해 생산된 제품은 그 적용에 따라서 다양한 형태를 가진다. 일반적으로 사출품들은 그 표면이 매우 매끄럽게 성형된다. 그런데, 사출 과정에서 금형의 캐버티(cavity) 내에서 발생된 기포 등에 의해 생성될 수 있는 불량, 운반 과정에서 생성될 수 있는 스크래치(scratch)로 인한 불량, 다양한 작업 공간에서 발생된 이물에 의한 불량 등과 같이 생산 과정 및 이 후 다루는 과정에서 다양한 표면 불량들이 생성될 수 있다.
그러한 불량들은 완제품의 상품가치까지 하락시키기 때문에, 완제품에 적용하기 전에 다양한 표면 불량을 검사할 필요가 있다.
종래에는 육안으로 표면 검사가 진행되었지만, 검사자의 숙련이나 피로도 정도에 따라서 검사의 품질이 달라지고, 인력 및 시간이 과다하게 소요되는 문제가 있었다. 마침, 이미징센서의 지속된 발전으로 인하여 표면 검사 분야에서도 카메라에 의한 검사가 가능해짐으로 인해, 현재는 대다수의 표면 검사가 카메라를 통해 이루어지고 있는 추세에 있다.
그런데, 사출품들은 정형적인 평면체, 직각면체, 정형적인 곡면체보다는 예를 들면, 자동차 문(door)의 손잡이 등과 같이 비정형적인 곡면들을 가지는 것이 대부분이다. 이럴 경우 조명이 사출품의 어느 일 측 방향에서 사출품에 비추게 되면, 음영 영역이 존재하게 되어버려서 카메라에 의해 획득된 이미지로부터 표면 불량을 파악하기가 곤란하다.
그렇다고 조명을 이동시키거나 그 조사 각도를 변경해 가면서 사출품을 촬영하기에도 기구적 구현이 번거롭고 설계가 까다로우며, 처리 속도도 느리다. 마찬가지로, 사출품을 회전시키는 등에 의해 촬영하기에도 기구적 구현이 번거롭고 설계가 까다로우며, 처리 속도도 느리다. 그리고 설혹 그러한 방식을 적용하여 기구적으로 구현되었다고 하더라도 피검사제품이 바뀌면 적용이 곤란해질 수 있다. 예를 들어 자동차 문의 손잡이라고 하더라도 자동차의 종류에 따라서 각종 형태와 길이 등을 가질 수 있는데, 어느 특정한 손잡이에 적용하기 위해 설계된 검사장치를 다른 손잡이에 적용하면 적절한 표면 검사가 수행되지 못할 수 있는 것이다.
또한, 카메라에 의해 촬영된 이미지는 저장된 기준 이미지와의 비교를 통해 그 불량을 판단하게 되는데, 이미지 대 이미지의 비교이기 때문에 처리속도가 느리다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0083765호 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0009331호 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0106579호 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0078954호 대한민국 특허등록공보 제10-2008224호
본 발명은 음영이 없는 조명을 통해 한꺼번에 여러 측 방향에서 곡면제품에 대한 이미지를 획득할 수 있는 기술을 얻고자하는데 그 도출 동기가 있다.
또한, 본 발명은 이미지 대 이미지의 비교보다 더 빠른 속도로 불량을 검출하기 위한 기술을 얻고자하는데 그 도출 동기가 있다.
본 발명에 따른 곡면제품 검사용 검사장치는 곡면제품을 받치는 받침지그; 상기 받침지그에 받쳐 있는 곡면제품에 조명을 조사하는 조명기; 및 상기 조명기에 의해 곡면제품에 조명이 조사될 때 곡면제품을 촬영하는 적어도 하나의 카메라; 를 포함하고, 상기 조명기는 고정을 위한 고정부분; 및 상기 고정부분으로부터 상측으로 솟아 터널형을 이룸으로써 내 측에 곡면제품을 수용할 수 있는 수용공간을 구비하며, 적어도 상부 영역에서는 곡면을 이룸으로써 피검사체인 곡면제품의 바닥을 제외한 전 영역에 걸쳐서 조명을 가할 수 있는 터널형조명; 을 포함한다.
상기 터널형조명이 곡면제품에 일정한 패턴의 조명을 조사하도록 상기 터널형조명을 제어하는 제어기; 를 더 포함할 수 있다.
상기 제어기는 평면에서 볼 때 일자형의 띠들이 간격을 가지고 배치되는 패턴을 이루도록 조명이 조사될 수 있게 상기 터널형조명을 제어할 수 있다.
상기 받침지그가 상기 터널형조명의 내 측을 일정 속도로 이동하도록 상비 받침지그를 이동시키는 이동기; 를 더 포함할 수 있다.
상기 카메라는 수직선에서 일정 각을 가지는 경사 방향으로 촬영이 이루어지도록 구비된다.
본 발명에 따른 곡면제품 검사용 조명기는 고정을 위한 고정부분; 및 상기 고정부분으로부터 상측으로 솟아 터널형을 이룸으로써 내 측에 곡면제품을 수용할 수 있는 수용공간을 구비하며, 적어도 상부 영역에서는 곡면을 이룸으로써 피검사체인 곡면제품의 바닥을 제외한 전 영역에 걸쳐서 조명을 가할 수 있는 터널형조명; 을 포함한다.
상기 터널형조명은 곡면제품에 일정한 패턴을 조사할 수 있도록 내면이 패턴 화면을 형성하기 위한 디스플레이면으로 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 상부가 곡면인 터널형조명을 가진 조명기를 통해 받침지그에 받쳐지는 하면을 제외한 전 영역으로 곡면제품에 조명이 조사되기 때문에 음영 영역이 발생되지 않아서 표면 불량 검사의 신뢰성이 향상된다.
둘째, 터널형조명의 내면이 디스플레이면이므로 곡면제품의 특성에 맞는 다양한 조명을 조사할 수 있게 됨으로써 다양한 곡면제품에 대한 검사가 가능해진다.
셋째, 패턴 조사를 통해 패턴 비교만 수행하기 때문에 검사의 속도가 빨려져서 처리 용량이 증대되고, 검사의 정밀성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면제품 검사용 검사장치에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 곡면제품 검사용 검사장치에서 받침지그, 이동기 및 조명기를 발췌한 발췌도이다.
도 3은 도 1의 곡면제품 검사용 검사장치에서 조명기를 발췌한 발췌도이다.
도 4는 도 1의 곡면제품 검사용 검사장치에 적용된 카메라를 설명하기 위한 참조도이다.
도 5는 도 3의 조명기에 의한 패턴 조명의 일예를 보여주고 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 설명의 간결함을 위해 주지된 기술이나 중복되는 설명은 가급적 생략하거나 압축한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면제품 검사용 검사장치(100, 이하 '검사장치'라 약칭함)에 대한 개략적인 사시도이다.
도 1의 검사장치(100)는 받침지그(110), 이동기(120), 조명기(130), 3개의 카메라(141, 142, 143) 및 제어기(150)를 포함한다.
받침지그(110)는 검사되어야 할 곡면제품(CP)을 받치기 위해 마련된다. 여기서 본 실시예에서는 곡면제품(CP)으로서 차량용 손잡이를 예시하고 있지만, 본 발명에 따른 검사장치(100)는 차량용 손잡이 외에도 다양한 곡면제품들을 검사할 수 있다. 이 경우 받침지그(110)의 교체가 필요할 수도 있으므로, 받침지그(110)는 탈착 가능하게 결합되어서 교체 가능하게 구비되는 것이 바람직하다.
이동기(120)는 받침지그(110)를 일정한 속도로 이동시킨다. 즉, 받침지그(110)는 도 2의 발췌도에서와 같이 이동기(120)에 의해 로딩위치(LP), 검사영역(TA, 카메라에 의해 촬영되는 영역) 및 언로딩위치(UP)에 선택적으로 위치할 수 있으며, 이를 위해 이동기(120)가 받침지그(110)를 이동시키는 것이다. 여기서 로딩위치(LP)에서는 곡면제품(CP)이 받침지그(110)에 얹어지고, 검사영역(TA)에서는 곡면제품(CP)에 대한 검사가 이루어지며, 언로딩위치(UP)에서는 검사가 종료된 곡면제품(CP)이 받침지그(110)로부터 부려진다. 참고로, 받침지그(110)로 곡면제품(CP)을 얹거나 받침지그(110)로부터 곡면제품(CP)을 부리는 작업은 수동으로 이루어질 수도 있고, 별개의 기계화된 로딩기나 언로딩기를 이용하여 자동화된 작업으로 이루어질 수도 있을 것이다.
조명기(130)는 받침지그(110)에 받쳐 있는 곡면제품(CP)에 조명을 조사하기 위해 구비된다. 이를 위해 도 3의 발췌도에서와 같이 조명기(130)는 고정부분(131) 및 터널형조명(132)을 가진다.
고정부분(131)은 본체 측에 결합수단에 의해 고정되기 위한 부분이다.
터널형조명(132)은 고정부분(131)으로부터 상측으로 솟아 터널형을 이룸으로써 그 내 측에 곡면제품(CP)을 수용할 수 있는 수용공간(ES)을 구비한다. 이러한 터널형조명(132)은 상부 영역에서는 대략 단면이 반원인 곡면을 이룸으로써 피검사체인 곡면제품(CP)의 바닥을 제외한 전 영역에 걸쳐서 조명을 가할 수 있도록 되어 있다. 또한, 터널형조명(132)의 내 측인 수용공간(ES)을 향하는 내면(IF)은 디스플레이면으로 구비된다. 곡면제품(CP)은 이동기(120)에 의해 수용공간(ES)을 일정 속도로 지나가면서 터널형조명(132)에 의해 조명되고, 이를 카메라(141, 142, 143)가 촬영하게 된다. 따라서 조명기(130)는 도2에서 참조되는 바와 같이 수용공간(ES)이 검사영역(TA)에 배치되도록 설치된다.
3개의 카메라(141, 142, 143)는 조명기(130)에 의해 조명이 조사되는 곡면제품(CP)을 촬영하기 위해 마련된다. 제1 카메라(141)는 곡면제품(CP)의 평면 부위를 촬영하고, 제2 카메라(142)는 곡면제품(CP)의 좌측 부위를 촬영하며, 제3 카메라(143)는 곡면제품(CP)의 우측 부위를 촬영한다. 이러한 3개의 카메라(141, 142, 143)는 곡면제품(CP)이 검사영역(TA)을 이동하는 동안에 수 회 내지 수십 회의 촬영을 수행할 수 있도록 제어된다. 물론, 검사대상인 곡면제품(CP)의 종류나 검사 부위에 따라서는 1개의 카메라만이 구비될 수도 있고, 2개 또는 4개 이상의 카메라가 구비되는 것도 고려될 수 있을 것이다.
본 실시예에서는 도 4의 참조도에서와 같이 카메라(141, 142, 143)들이 수직선(PL)에서 일정 각(θ)을 가지는 경사 방향으로 촬영이 이루어지도록 구비된다. 여기서 일정 각(θ)은 각각의 카메라(141, 142, 143)마다 조금씩 다를 수 있다. 그리고 다양한 사출품들을 검사할 수 있는 범용성을 가지도록, 카메라(141, 142, 143)들은 촬영 각도나 촬영 방향을 다소 수정할 수 있는 구조로 본체 측에 고정된다.
제어기(150)는 터널형조명(132)이 곡면제품(CP)에 일정한 패턴의 조명을 조사하도록 터널형조명(132)을 제어한다. 예를 들어 일 종류의 패턴은 도 5에서와 같이 평면에서 볼 때 일자형 띠들이 간격을 가지고 배치되는 패턴(patten)을 이루도록 조사될 수 있다. 물론, 패턴은 검사의 정교성이 더욱 보장될 수 있다면 가로줄 형태, 물결무늬 형태, 사선의 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 제어기(150)는 양호한 곡면제품(CP)에서의 패턴 형태를 저장 기록하고 있으며, 카메라(141, 142, 143)로부터 오는 이미지들에 있는 패턴과 미리 기록 저장되어 있는 패턴의 형태를 비교함으로써 곡면제품(CP) 표면의 불량 여부를 검출한다.
패턴의 비교 분석은 카메라(141, 142, 143)에 의해 촬영된 개별 이미지마다 패턴을 비교를 하는 방식으로 이루어질 수도 있고, 하나의 곡면제품(CP)에 대해 촬영된 모든 이미지들을 합성한 후 합성된 이미지에 있는 패턴과 기록된 패턴을 비교하는 방식으로 이루어질 수도 있을 것이다.
계속하여 위와 같은 구성을 가지는 검사장치(100)의 작동에 대해서 설명한다.
먼저, 곡면제품(CP)은 로딩위치(LP)에 있는 받침지그(110)에 얹어진다. 그리고 이동기(120)가 작동하여 받침지그(110)를 로딩위치(LP)에서 검사영역(TA) 측 방향으로 이동시킨다. 이에 따라 곡면제품(CP)이 검사영역(TA)인 터널형조명(132)의 내측 수용공간(ES)으로 진입하면 곡면제품(CP)으로 조명기(130)에 의한 패턴 조명이 조사되기 시작한다. 이와 함께 3개의 카메라(141, 142, 143)가 작동하여 곡면제품(CP)을 촬영한다. 이 때, 이동기(120)는 검사영역(TA) 내에서 일정한 속도로 곡면제품(CP)을 이동시키고, 카메라(141, 142, 143)들은 일정 시간 간격으로 반복적인 촬영을 수행한다. 이렇게 이동기(120)가 검사영역(TA) 내에서 곡면제품(CP)을 일정한 속도로 이동시키기 때문에 패턴 조명이 시간이 흐름에 따라 곡면제품(CP)의 전 영역에 조사될 수 있다. 그리고 제어기(150)는 카메라(141, 142, 143)들에 의해 촬영된 이미지에 있는 패턴과 기록되어 있는 패턴을 비교함으로써 곡면제품(CP)의 표면 불량을 분석한다.
이동기(120)에 의한 지속된 이동에 의해 받침지그(110)가 언로딩위치(UP)로 오면 곡면제품(CP)은 언로딩위치(UP)에 있는 받침지그(110)로부터 부려진다.
본 실시예에 따르면 패턴 조명은 곡면제품(CP)의 표면에 수직하게 조사되는 데 반하여 카메라(141, 142, 143)는 일정 각(θ) 경사진 촬영 방향을 가지므로, 곡면제품(CP)의 표면 우그러짐이나 스크래치, 또는 의도하지 않은 홈 등이 더욱 명확하게 검출될 수 있다.
또한, 위의 실시예에서는 패턴의 이동 대신 곡면제품(CP)이 이동하는 예를 취하고 있지만, 실시하기에 따라서는 곡면제품(CP)은 정지하고 조명기(130) 및 3개의 카메라(141, 142, 143)가 이동되도록 구현되는 것도 얼마든지 고려될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등범위로 이해되어져야 할 것이다.
100 : 곡면제품 검사용 검사장치
110 : 받침지그
120 : 이동기
130 : 조명기
131 : 고정부분
132 : 터널형조명
141, 142, 143 : 카메라
150 : 제어기

Claims (7)

  1. 탈착 가능하게 구비되며, 곡면제품을 받치는 받침지그;
    상기 받침지그를 이동시킴으로써, 곡면제품이 받침지그에 얹어지는 로딩위치, 곡면제품에 대한 검사가 이루어지는 검사영역, 검사가 종료된 곡면제품이 상기 받침지그로부터 부려지는 언로딩위치에 상기 받침지그를 선택적으로 위치시킬 수 있는 이동기;
    상기 받침지그에 받쳐 있는 곡면제품에 조명을 조사하는 조명기; 및
    상기 조명기에 의해 곡면제품에 조명이 조사될 때 곡면제품을 촬영하는 적어도 하나의 카메라; 및
    상기 카메라로부터 오는 이미지들에 있는 패턴과 미리 기록되어 있는 패턴의 형태를 비교함으로써 곡면제품 표면의 불량 여부를 분석하는 제어기; 를 포함하고,
    상기 조명기는,
    고정을 위한 고정부분; 및
    상기 고정부분으로부터 상측으로 솟아 터널형을 이룸으로써 내 측에 곡면제품을 수용할 수 있는 수용공간을 구비하며, 적어도 상부 영역에서는 곡면을 이룸으로써 피검사체인 곡면제품의 바닥을 제외한 전 영역에 걸쳐서 조명을 가할 수 있는 터널형조명; 을 포함하며,
    상기 카메라는 상기 이동기에 의해 곡면제품이 상기 터널형조명의 내부인 수용공간을 일정한 속도로 이동할 시에 일정 시간 간격으로 곡면제품의 표면을 복수회 촬영하며,
    상기 제어기는 상기 터널형조명이 곡면제품에 일정한 패턴의 조명을 조사하도록 상기 터널형조명을 제어하고, 상기 카메라에 의해 복수회 촬영된 모든 이미지들을 합성한 후 합성된 이미지에 있는 패턴과 기록된 패턴을 비교함으로써 곡면제품의 불량 여부를 검사하며,
    상기 터널형조명은 곡면제품에 일정한 패턴을 조사할 수 있도록 내면이 패턴 화면을 형성하기 위한 디스플레이면인
    곡면제품 검사용 검사장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는 평면에서 볼 때 일자형의 띠들이 간격을 가지고 배치되는 패턴을 이루도록 조명이 조사될 수 있게 상기 터널형조명을 제어할 수 있는
    곡면제품 검사용 검사장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라는 수직선에서 일정 각을 가지는 경사 방향으로 촬영이 이루어지도록 구비되는
    곡면제품 검사용 검사장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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