KR102365199B1 - 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템 - Google Patents

외란 저감형 롤투롤 검사 시스템 Download PDF

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김병근
김동규
여순재
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Abstract

본 발명은 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 피검사대상을 롤투롤 타입으로 이송 중 발생하는 진동이나 사행을 보정하여 저감시킴으로써, 비젼 검사와 마킹의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템에 관한 것이다.

Description

외란 저감형 롤투롤 검사 시스템{DISTURBANCE REDUCED ROLL TO ROLL INSPECTION SYSTEM}
본 발명은 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피검사대상을 롤투롤 타입으로 이송 중 발생하는 진동이나 사행을 보정하여 저감시킴으로써, 비젼 검사와 마킹의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 피검사대상을 검사하는 방식에는 그 이송 방식에 따라 시트형 검사 방식과 롤형 검사방식이 있으며, 그 중 롤형 검사방식은 롤(roll) 타입으로 공급이 가능한 판형 길이 부재에 적용된다.
예컨대, 폴리이미드와 같이 구부러지는 재질의 FPCB(Flexible PCB), 박막 형상의 배터리 중간막 및 단말기에 적용되는 초박막 유리기판(UTG) 등의 롤형 피검사대상은 롤투롤 방식으로 이송하면서 검사가 가능하다.
그런데, 종래의 롤형 검사 시스템은 피검사대상의 이송 속도가 고속으로 올라갈수록 혹은 이송 길이가 길어질수록 이송중인 피검사대상의 진동이 커지고 피검사대상의 이송 중 자세가 틀어지는 사행이 발생한다.
따라서, 피검사대상에 큰 진동이 발생하거나 사행 이송중인 상태에서 카메라를 이용하여 비젼 검사를 하면 정확도 및 신뢰도가 떨어지고, 더 나아가 검사 후 마킹 과정에도 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2010860호 대한민국 등록특허 제10-1117629호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피검사대상을 롤투롤 타입으로 이송 중 발생하는 진동이나 사행을 보정을 통해 저감시킴으로써, 비젼 검사와 마킹의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템을 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템은 롤 타입으로 감겨 있는 피검사대상을 공급하는 언와인더와; 상기 언와인더로부터 이송된 피검사대상을 롤 타입으로 감아 회수하는 리와인더와; 상기 피검사대상이 이송되는 구간 중 설정된 길이의 검사 구간에 설치된 검사 카메라와; 상기 검사 구간의 상류측에 설치되며, 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 검사측 공급유닛과; 상기 검사 구간의 하류측에 설치되어 상기 피검사대상의 이송을 안내하는 가이드롤과; 상기 언와인더와 검사측 공급유닛 사이에 설치되며, 액츄에이터를 이용하여 능동적으로 상기 피검사대상의 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시키는 액티브 댄서와; 상기 검사 구간의 하류측에서 설정된 길이의 마킹 구간에 설치되며, 상기 피검사대상에 설정된 패턴의 마킹을 하는 마커와; 상기 마킹 구간의 상류측에 설치되며, 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 마킹측 공급유닛; 및 상기 가이드롤과 마킹측 공급유닛 사이에 설치되며, 액츄에이터 없이 수동적으로 상기 피검사대상의 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시키는 패시브 댄서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 가이드롤과 패시브 댄서 사이에는 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 보조 공급유닛을 더 포함하여, 상기 가이드롤의 상류측과 하류측에 각각 공급유닛이 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 언와인더와 액티브 댄서 사이 및 상기 마킹측 공급유닛과 리와인더 사이에는 각각 적어도 하나 이상의 아이들 롤이 설치되어 상기 이송중인 피검사대상에 장력을 인가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가이드롤은 지면을 기준으로 상하 방향 위치가 조절되는 레벨롤이고, 상기 검사 카메라는 상기 가이드롤의 상하 방향 위치 조절에 따라 상기 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 검사 카메라는 상기 피검사대상을 상기 피검사대상 표면에 대해 법선 방향에서 촬영하는 수직 카메라; 및 상기 검사 구간 내에서 상기 수직 카메라의 전방 및 후방 중 어느 한 쪽 이상에 설치되며, 상기 피검사대상 표면을 경사 방향에서 촬영하는 경사 카메라;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피검사대상의 이송 중 상기 피검사대상으로부터 롤에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀; 및 상기 로드셀에서 측정된 하중에 따라 상기 검사측 공급유닛과 마킹측 공급유닛 중 어느 하나 이상의 공급 속도를 조절하는 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액티브 댄서를 지면에 대해 수평한 가상의 면 상에서 상기 피검사대상의 이송 방향을 따라 전후 방향으로 왕복 이동시켜 상기 액티브 댄서의 위치를 조정하는 선형 이동기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 선형 이동기는 상기 액티브 댄서의 직선 방향 이동을 안내하는 댄서 가이드와; 상기 액티브 댄서를 통해 전달되는 외력에 의해 상기 댄서 가이드를 따라 자유 운동되며, 상기 액티브 댄서가 설치되는 안착대와; 상기 댄서 가이드의 길이 방향 전방부에 설치되어, 상기 안착대의 전방측 이동 길이를 제한하는 전방측 스톱퍼; 및 상기 댄서 가이드의 길이 방향 후방부에 설치되어, 상기 안착대의 후방측 이동 길이를 제한하는 후방측 스톱퍼;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전방측 스톱퍼와 후방측 스톱퍼 사이의 길이는 이송 방향을 기준으로 상기 액티브 댄서의 직전과 직후에 각각 설치된 롤들에 의해 방향이 전환되면서 발생하는 곡선 구간의 곡률 반지름들 중 최소 곡률 반지름의 1/4 미만의 길이로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피검사대상이 이송 중인 상기 가이드롤을 촬영하여, 상기 피검사대상과 가이드롤의 영상을 제공하는 자세검출 카메라를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 자세검출 카메라에서 촬영된 영상을 분석하여, 상기 가이드롤을 기준으로 하는 상기 피검사대상의 이송 자세나 위치를 획득하여, 상기 피검사대상의 이송 자세나 위치가 설정된 것과 비교하여 어긋난 것으로 판단되면, 상기 피검사대상의 이송 자세나 위치를 교정하도록 상기 피검사대상의 이송 상태를 제어하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 장력 외란을 감쇠시키도록 질량-댐퍼-스프링 기구인 댄서롤을 검사 구간과 마킹 구간 초입에 각각 구비하고, 측정된 진동이나 자세에 따라 공급유닛의 속도와 롤의 위치를 보정한다. 따라서, 피검사대상을 이송 중 발생하는 진동이나 사행을 보정하여 저감시킴으로써, 비젼 검사와 마킹의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 액티브 댄서를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 로드셀을 나타내 설치 상태도이다.
도 4는 본 발명의 선형 이동기를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 자세검출 카메라에 의해 촬영된 피검사대상 자세 검출 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1과 같이, 본 발명의 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템(100)은 실시예로서 언와인더(110-U), 리와인더(110-R), 검사 카메라(120), 검사측 공급유닛(130), 가이드롤(140), 액티브 댄서(150), 마커(160), 마킹측 공급유닛(170) 및 패시브 댄서(180)를 포함한다.
또한, 본 발명의 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템(100)은 바람직한 다른 실시예로서 보조 공급유닛(191), 아이들 롤(192: 192-S, 192-R), 로드셀(193), 제어부(194), 선형 이동기(195) 및 자세검출 카메라(196)를 더 포함한다.
위와 같은 구성에서, 시스템 전단부의 언와인더(110-U)에 감겨있던 피검사대상이 풀려 이송된 후 시스템 후단부의 리와인더(110-R)에 감겨 회수되며, 그 사이의 검사측 공급유닛(130), 마킹측 공급유닛(170) 및 보조 공급유닛(191)에 의해 피검사대상이 이송된다.
이때, 피검사대상은 언와인더(110-U)와 리와인더(110-R) 사이의 검사 구간(T1)에 설치된 검사 카메라(120)에 의해 비젼 검사가 이루어지고, 비젼 검사 후 그 하류측의 마킹 구간(T2)에 설치된 마커(160)에 의해 마킹이 이루어진다.
또한, 가이드롤(140)은 아이들 롤(192)들과 함께 피검사대상의 이송 경로를 결정함과 동시에 장력을 조절하고, 액티브 댄서(150)와 패시브 댄서(180)는 각각 장력 외란을 저감시켜 이송 중 진동을 감쇠시킨다.
또한, 로드셀(193)에 의해 피검사대상의 하중을 측정하는 방식으로 피검사대상의 이송 상태를 검측하고, 자세검출 카메라(196)는 비젼 방식으로 피검사대상의 이송 상태를 검측한다. 제어부(194)는 이들을 기초로 피검사대상의 공급 속도 및 장력 등을 조정한다.
또한, 선형 이동기(195)는 상기 액티브 댄서(150)의 전후 방향 이동을 안내하는 것으로, 피검사대상의 이송 중 전달되는 외력에 의해 자유 운동되는 방식으로 보조적으로 피검사대상의 이송 상태를 보정한다.
따라서, 본 발명은 질량-댐퍼-스프링 기구인 댄서롤에 의해 장력 외란을 감쇠시키면서도 측정된 진동이나 자세에 따라 피검사대상의 이송 환경을 보정하여, 피검사대상의 진동이나 사행을 저감시키고 검사 및 마킹 신뢰성을 향상시킨다.
이를 위해, 상기 언와인더(unwinder, 110-U)는 축 형상의 보빈 및 그 양단의 플랜지를 포함하며, 시스템의 전단부에 설치되어 롤 타입으로 감겨 있는 피검사대상을 풀어 리와인더(110-R)를 향해 공급한다.
리와인더(rewinder, 110-R)는 언와인더(110-U)로부터 공급된 피검사대상을 롤 타입으로 감아 회수하는 것으로, 보빈 및 플랜지를 포함하여 구성될 수 있으며, 피검사대상의 이송 방향을 기준으로 시스템의 후단부에 설치된다.
위와 같은 언와인더(110-U)와 리와인더(110-R)는 그 회전축이 각각 전기모터에 연결되어 그 구동 및 속도가 제어되며, 피검사대상의 이송 방향으로 기준으로 상류측과 하류측에 배치되어 피검사대상의 이송 구간을 형성한다.
검사 카메라(120)는 피검사대상이 이송되는 구간 중 설정된 길이의 검사 구간(T1)에 설치되는 것으로, 피검사대상을 촬영하여 획득된 영상 이미지를 통해 소정의 검사가 이루어질 수 있도록 한다.
피검사대상은 폴리이미드와 같이 구부러지는 재질의 FPCB(Flexible PCB), 박막 형상의 배터리 중간막 및 단말기에 적용되는 초박막 유리기판(UTG) 등과 같이 롤투롤(roll-to-roll) 이송이 가능한 다양한 판형 길이부재를 포함한다.
검사 카메라(120)에 의해 비젼 검사가 이루어지는 검사 항목으로는 회로 패턴이나 부품의 실장 상태는 물론 크랙 등 피검사대상에 발생한 손상이나 성형 상태의 양부 등 다양한 항목을 포함할 수 있다.
이때, 검사 카메라(120)는 수직 카메라(121) 및 경사 카메라(122)를 포함하는 것이 바람직한데, 수직 카메라(121)는 피검사대상을 해당 피검사대상 표면에 대해 법선 방향에서 촬영하여 회로 패턴 등을 검사한다.
경사 카메라(122)는 상기 검사 구간(T1) 내에서 수직 카메라(121)의 전방 및 후방 중 어느 한 쪽 이상에 설치되며, 피검사대상 표면을 경사 방향에서 촬영한다. 이를 통해 크랙 등 두께가 있는 피검사 부분을 더욱 정확히 파악한다.
검사측 공급유닛(130)은 언와인더(110-U)와 리와인더(110-R) 사이에서 피검사대상을 이송시키는 것으로, 검사 구간(T1)의 상류측에 설치되며, 구동력을 전달받아 회전하는 회전롤을 이용하여 피검사대상을 이송시킨다.
예컨대, 검사측 공급유닛(130)은 그 사이로 피검사대상이 물려 통과하는 상하 한 쌍의 롤(131, 132)을 포함할 수 있으며, 상측 롤(131)은 구동롤, 하측 롤(132)은 종동롤(idle)로 구성되어 모터에 의한 구동롤의 회전 속도를 제어하여 피검사대상의 이송 속도를 조정한다.
가이드롤(140)은 상기 검사 구간(T1) 중 하류측에 설치되어 피검사대상의 이송을 안내하는 것으로, 실시예로 검사측 공급유닛(130)과 가이드롤(140) 사이를 검사 구간(T1)으로 정의한다.
따라서, 가이드롤(140)은 검사 구간(T1) 중 하류측 끝단에 위치하고, 검사측 공급유닛(130)과 가이드롤(140)에 의해 형성되는 피검사대상의 경사각에 따라 검사 카메라(120: 121, 122)의 촬영 자세나 촬영각이 조절된다.
다만, 가이드롤(140)로서 레벨롤(level roll)을 적용하는 것이 바람직한데, 레벨롤은 롤의 기능을 유지하면서 사용자의 조정에 따라 상하 방향 위치(높이)가 조절된다. 따라서, 레벨롤에 의해 피검사대상의 장력이 조절된다.
또한, 레벨롤인 가이드롤(140)의 위치(높이)를 조정하면, 검사 구간(T1) 내에서 검사측 공급유닛(130)으로부터 가이드롤(140)을 향하는 각도(지면/수평면에 대한 각도)가 변경된다.
이때, 검사 카메라(120)의 종류나 피검사대상의 종별마다 피검사대상을 촬영하는 최적의 각도가 결정되어 있으므로, 검사 카메라(120)는 가이드롤(140)의 상하 높이 조절에 따라 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절된다.
이를 위해 검사 카메라(120)는 일 예로 제어부(194)의 제어신호에 따라 동작하는 3축 구동기(X/Y/Z 구동기)에 설치됨으로써, 가이드롤(140)이 조정된 높이에 따라 피검사대상을 촬영하는 자세를 자동으로 조절한다.
액티브 댄서(active dancer, 150)는 피검사대상에 의해 발생되는 장력 외란을 감쇠시키기 위한 것으로, 언와인더(110-U)와 검사측 공급유닛(130) 사이에 설치되어 검사 구간(T1)으로 진입 전의 위치에서 피검사대상의 진동을 감쇠시킨다.
도 2와 같이, 액티브 댄서(150)는 진동을 감쇠시키기 위한 질량-댐퍼-스프링 기구에 해당하는 것으로, 액츄에이터(actuator)를 이용하여 능동적으로 피검사대상의 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시킨다.
일 예로, 액티브 댄서(150)는 실린더 로드가 전후방 이동하는 실린더 장치(151), 조인트 링크(152a)를 통해 실린더 로드에 연결된 댄서 암(152) 및 상기 댄서 암(152)의 단부에 회전 가능하게 설치된 댄서 롤(153)을 포함하여 구성된다.
따라서, 실린더 장치(151)의 구동에 따라 댄서 암(152)의 회동 중심점에 조립된 회전축핀(C-X)을 중심으로 댄서 암(152)이 회동하고, 상기 댄서 암(152)의 회동에 따라 피검사대상에 접하여 장력을 인가 중인 댄서 롤(153)의 위치가 대략 상하로 조정된다.
마커(marker, 160)는 검사 구간(T1)을 통과하면서 비젼 검사를 마친 피검사대상에 설정된 패턴의 마킹을 하는 것으로, 검사 구간(T1) 보다 상대적으로 하류측에 있는 마킹 구간(T2)에 설치된다.
상기 마커(160)를 이용하여 피검사대상에 진행하는 마킹으로는 펀치 홀(punch hole) 형성, 스프레이 잉크(spray ink) 분사 및 레이져 조사 등 다양한 방식의 마킹을 포함할 수 있다.
이때, 마커(160) 역시 검사 카메라(120)와 마찬가지로 그 이송 자세가 조정된 피검사대상에 맞게 조정될 수 있다. 예컨대, 마커(160) 역시 다축 구동기에 설치하여 마커(160)의 마킹 진행 각도 혹은 피검대상과의 거리를 조정할 수 있다.
마킹측 공급유닛(170)은 검사 구간(T1)을 통과한 피검사대상을 마킹 구간(T2)을 향해 공급하는 것으로, 마킹 구간(T2)의 상류측에 설치되며, 구동력을 전달받아 회전하는 회전롤을 이용하여 피검사대상을 이송시킨다.
마킹측 공급유닛(170) 역시 그 사이로 피검사대상이 물려 통과하는 상하 한 쌍의 롤(171, 172)을 포함하며, 상측 롤(171)은 구동롤, 하측 롤(172)은 종동롤로 구성되어 구동롤의 회전 속도를 제어하여 피검사대상의 이송 속도를 조정한다.
패시브 댄서(passive dancer, 180)는 검사 구간(T1)과 마킹 구간(T2) 사이에서 장력 외란을 감쇠시키는 것으로, 가이드롤(140)과 마킹측 공급유닛(170) 사이에 설치되어 마킹 구간(T2) 진입 전에 피검사대상의 진동을 추가로 억제시킨다.
패시브 댄서(180) 역시 진동을 감쇠시키기 위한 질량-댐퍼-스프링 기구에 해당하는 것이나, 실린더와 같은 액츄에이터를 적용하지 않고 수동적으로 피검사대상의 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시킨다.
패시브 댄서(180)는 액츄에이터를 제외하고, 댄서 암 및 상기 댄서 암의 단부에 설치된 댄서 롤을 포함하며, 댄서 암은 스프링 등에 의해 피검사대상을 탄성 가압하는 방향으로 탄성력을 작용한다.
따라서, 패시브 댄서(180)가 인가하는 탄성력(혹은 복원력)의 작용 방향과 크기가 피검사대상의 장력에 대응하는 정도에 따라 댄서 암이 회동하면서 댄서 롤의 위치가 상하로 조정되면서 진동을 감쇠시키게 된다.
일 예로, 패시브 댄서(180)가 후술하는 보조 공급유닛(191)과 마킹측 공급유닛(170) 사이에서 이들보다 하측에 설치되는 경우, 패시브 댄서(180)의 댄서 롤은 피검사대상을 그 상면에서 하측 방향으로 가압한다.
따라서, 피검사대상의 이송 환경에 따라 댄서 롤이 상측 또는 하측으로 이동하며 완충하는 업/다운 스트림(up/down stream)을 형성하게 된다.
한편, 본 발명은 가이드롤(140)과 패시브 댄서(180) 사이에 회전롤을 이용하여 피검사대상을 이송시키는 보조 공급유닛(191)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
보조 공급유닛(191) 역시 상술한 공급유닛(130, 170)들과 마찬가지로 상측과 하측에 배치된 한 쌍의 롤로 구성될 수 있다. 이러한 보조 공급유닛(191)에 의하면 가이드롤(140)의 상류측과 하류측에 각각 공급유닛이 구비된다.
즉, 가이드롤(140)을 기준으로 상류측에는 보조 공급유닛(191)이 구비되고, 하류측에는 마킹측 공급유닛(170)이 구비되어, 패시브 댄서(180)를 사이에 두고 그 전후에서 피검사대상의 공급 속도를 각각 조절할 수 있도록 한다.
따라서, 패시브 댄서(180)를 통한 장력 조절 및 외란 감쇠와 함께 그 전후 단에 설치된 보조 공급유닛(191)과 마킹측 공급유닛(170)의 속도 조절(구동롤의 회전속도)을 통해 검사 및 마킹에 최적화된 피검사대상의 이송을 가능하게 한다.
언와인더(110-U)와 액티브 댄서(150) 사이 및 상기 마킹측 공급유닛(170)과 리와인더(110-R) 사이에는 각각 적어도 하나 이상의 아이들 롤(192: 192-S, 192-R)이 설치되어 이송중인 피검사대상에 장력을 인가하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 언와인더(110-U)의 하류측에는 공급측 아이들 롤(192-S)을 설치하여 언와인더(110-U)에서 액티브 댄서(150)를 향해 공급중인 피검사대상에 장력을 제공하고 이송을 안내한다.
또한, 리와인더(110-R)의 상류측에는 회수측 아이들 롤(192-R)을 설치하여 마킹측 공급유닛(170)에서 리와인더(110-R)를 향해 회수중인 피검사대상에 장력을 제공하고 이송을 안내한다.
물론, 아이들 롤(192)은 공급측 아이들 롤(192-S) 및 회수측 아이들 롤(192-R) 이외에 다른 개소에 설치된 아이들 롤을 더 포함할 수 있으며, 그 설치 개수 역시 피검사대상의 재질, 길이 및 설계 공급속도 등에 따라 변경할 수 있다.
또한, 초기 조정을 마친 후 운전 중인 상태에서 피검사대상을 검사 및 마킹하는 실제 환경을 반영하여 실시간 자동 조정이 이루어지도록 센싱하고, 센싱을 통해 피검사대상의 이송 조건을 가변시키는 구성을 더 포함한다.
이를 위해, 본 발명은 피검사대상의 이송 중 피검사대상으로부터 롤에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀(load cell, 193) 및 상기 로드셀(193)에서 측정된 하중에 따라 공급유닛에서의 공급 속도를 조절하는 제어부(194)를 더 포함한다.
로드셀(193)은 피검사대상의 이송 중 발생하는 하중 및 그 변화를 감지하는 것으로, 도 3에 일 실시예로서 도시한 바와 같이 피검사대상의 이송을 안내하는 롤(roll)에 일체로 설치될 수 있다.
이러한 로드셀(193)은 공급측/회수측 아이들 롤(192), 검사측/마킹측 공급유닛(130, 170)의 댄서 롤 및 가이드롤(140)들 중 어느 하나 이상에 일체로 설치할 수 있으며, 바람직하게는 가이드롤(140)에 일체로 구비된다.
가이드롤(140)에 로드셀(193)을 구비하는 경우, 롤 중심부의 몸체로부터 양측부에 각각 돌출된 회전축에 로드셀(193)을 설치하며, 회전축은 로드셀(193)의 내측 방향 삽입홈에 끼워져 하중을 전달하는 방식이 적용될 수 있다.
따라서, 검사 카메라(120)에 의해 비젼 검사가 이루어지는 검사 구간(T1)에서 피검사대상에 의해 전달되는 하중을 감시함으로써, 조정의 목적이 되는 구간에서 직접 감시 후 피검사대상의 이송 환경을 조절할 수 있게 한다.
일 예로, 제어부(194)는 공급유닛의 공급 속도를 조절한다. 공급유닛은 검사측 공급유닛(130)과 마킹측 공급유닛(170) 중 어느 하나 이상을 의미하며, 바람직하게는 검사측 공급유닛(130)에서의 공급 속도를 제어한다.
또한, 본 발명은 선형 이동기(195)를 더 포함한다. 선형 이동기(195)는 액티브 댄서(150)를 지면에 대해 수평한 가상의 면 상에서 피검사대상의 이송 방향을 따라 전후 방향으로 왕복 이동시켜 해당 액티브 댄서(150)의 위치를 조정한다.
즉, 선형 이동기(195)는 지면(혹은 워크 테이블)으로부터 일정 높이에서 수평하게 전후 방향으로 이동하여 액티브 댄서(150)의 위치를 조절한다. 조절은 아이들(idle) 상태에서 오직 피검사대상에 의한 자유 운동을 통해서 이루어진다.
도 4와 같이, 선형 이동기(195)는 액티브 댄서(150)의 직선 방향 이동을 안내하는 댄서 가이드(195a)와, 액티브 댄서(150)가 설치되는 안착대(195b) 및 상기 안착대(195b)가 댄서 가이드(195a)를 따라 이동하는 거리를 제한하는 스톱퍼(195c, 195d)를 포함한다.
여기서, 댄서 가이드(195a)는 LM(Linear Motion) 가이드와 같이 직선 이동을 안내하도록 레일이 형성된 가이드가 적용되고, 안착대(195b)는 상기 레일에 물리는 구동바퀴 등을 포함하여 댄서 가이드(195a)를 따라 자유 운동된다.
도면에서는 비록 개략적으로 도시하였지만, 안착대(195b)에 설치되는 액티브 댄서(150)는 실린더 장치를 비롯한 모든 구성을 포함하며, 이에 의해 안착대(195b)를 따라 전후 이동하는 액티브 댄서(150)는 그 고유 기능을 온전히 제공한다.
또한, 안착대(195b)는 전기모터와 같은 별도의 동력원이 없이, 오직 액티브 댄서(150)를 통해 전달되는 외력에 의해 댄서 가이드(195a)를 따라 자유 운동됨에 따라 검사 도중 충격을 완화하고 액티브 댄서(150)의 위치를 자동으로 조절한다.
예컨대, 액티브 댄서(150) 전방측에서 공급측 아이들 롤(192)을 통과한 피검사대상이 하향 경사지게 이동하면서 전달된 힘과 그 후방측에서 검사측 공급유닛(130)으로 상향 경사지게 이동하면서 전달됨 힘에 차이가 발생시, 그 차이만큼 전후방향 위치가 조절된다.
이때, 스톱퍼(195c, 195d)는 액티브 댄서(150)가 설치되어 있는 안착대(195b)의 전후 방향 이동을 소정 범위 이내로 제한하도록, 댄서 가이드(195a)에 설치된 전방측 스톱퍼(195c)와 후방측 스톱퍼(195d)를 포함할 수 있다.
따라서, 전방측 스톱퍼(195c)는 댄서 가이드(195a)의 길이 방향 전방부에서 안착대(195b)의 전방측 이동 길이를 제한한다. 후방측 스톱퍼(195d)는 댄서 가이드(195a)의 길이 방향 후방부에서 안착대(195b)의 후방측 이동 길이를 제한한다.
전방측 스톱퍼(195c)와 후방측 스톱퍼(195d) 사이의 길이(간격)는 이송 방향을 기준으로 액티브 댄서(150)의 직전과 직후에 설치된 롤들에 각각 형성되는 곡선 구간에 의해 결정될 수 있다.
더욱 구체적으로, 액티브 댄서(150)의 전후에 설치된 롤에 의해 피검사대상의 이송 방향이 전환되면서 발생하는 곡률 반지름들 중 최소 곡률 반지름의 1/4 미만의 길이로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
예를 들어, 피검사대상이 이송되기 전의 초기 셋팅 상태에서, 액티브 댄서(150)의 직전(상류측)에서는 언와인더(110-U), 공급측 아이들 롤(192) 및 액티브 댄서(150)에 의해 형성된 곡선 구간에서의 제1 곡률 반지름을 측정한다.
또한, 액티브 댄서(150)의 직후(하류측)에서는 액티브 댄서(150), 검사측 공급유닛(130) 및 가이드롤(140)에 의해 형성된 곡선 구간에서의 제2 곡률 반지름을 측정한다.
따라서, 제1 곡률 반지름과 제2 곡률 반지름 중 제1 곡률 반지름이 더 작은 경우, 제1 곡률 반지름의 1/4의 범위 미만의 길이로 전방측 스톱퍼(195c)와 후방측 스톱퍼(195d)를 이격시킨다. 이때, 길이 방향으로 균등하게 스톱퍼(195c, 195d)를 배치하도록 설정된 길이의 중심(C)에서 전후 방향으로 동일한 거리에 각각 스톱퍼(195c, 195d)를 배치한다.
나아가, 본 발명은 피검사대상이 이송 중인 가이드롤(140)을 촬영하여, 피검사대상과 가이드롤(140)의 영상을 제공하는 자세검출 카메라(196)를 더 포함한다. 다시 말해 자세검출 카메라(196)는 가이드롤(140)에 의해 이송이 안내되고 있는 피검사대상에 대한 촬영 영상을 제공한다.
이를 위해 자세검출 카메라(196)는 가이드롤(140)과 함께 그에 의해 이송중인 피검사대상을 동시에 촬영할 수 있도록, 서로간에 상하 배치되는 피검사대상과 가이드롤(140) 중 피검사대상의 직상부측에서 촬영하도록 설치된다.
그 후 제어부(194)는 영상신호처리를 통해 자세검출 카메라(196)에서 촬영된 영상을 분석하여, 상기 가이드롤(140)을 기준으로 하는 피검사대상의 이송 자세나 위치를 획득한다.
피검사대상의 이송 자세나 위치는 일 예로 가이드롤(140)의 폭 방향 양측 단부 지점(SI)과, 이송중인 피검사대상의 폭 방향 중심점(O)이 연속하여 가이드롤(140)에 접촉하는 위치 및 피검사대상의 양측면과 가이드롤(140)의 양측 단부가 형성하는 각도(θ) 등을 통해 확인 가능하다.
따라서, 피검사대상의 이송 자세나 위치가 설정된 것과 비교하여 어긋난 것으로 판단되면, 피검사대상의 이송 자세나 위치를 교정하도록 피검사대상의 이송 상태를 제어한다. 피검사대상의 이송상태 제어는 대표적으로 검사측 공급유닛(130)의 공급속도를 제어하는 것이 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110-U: 언와인더
110-R: 리와인더
120: 검사 카메라
130: 검사측 공급유닛
140: 가이드롤
150: 액티브 댄서(active dancer)
160: 마커
170: 마킹측 공급유닛
180: 패시브 댄서(passive dancer)
191: 보조 공급유닛
192: 아이들 롤(192-S, 192-R)
193: 로드셀
194: 제어부
195: 선형 이동기
196: 자세검출 카메라

Claims (10)

  1. 롤(roll) 타입으로 감겨 있는 피검사대상을 공급하는 언와인더(110-U)와;
    상기 언와인더(110-U)로부터 이송된 피검사대상을 롤 타입으로 감아 회수하는 리와인더(110-R)와;
    상기 피검사대상이 이송되는 구간 중 설정된 길이의 검사 구간(T1)에 설치된 검사 카메라(120)와;
    상기 검사 구간(T1)의 상류측에 설치되며, 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 검사측 공급유닛(130)과;
    상기 검사 구간(T1)의 하류측에 설치되어 상기 피검사대상의 이송을 안내하는 가이드롤(140)과;
    상기 언와인더(110-U)와 검사측 공급유닛(130) 사이에 설치되며, 액츄에이터를 이용하여 능동적으로 상기 피검사대상의 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시키는 액티브 댄서(active dancer, 150)와;
    상기 검사 구간(T1)의 하류측에서 설정된 길이의 마킹 구간(T2)에 설치되며, 상기 피검사대상에 설정된 패턴의 마킹을 하는 마커(160)와;
    상기 마킹 구간(T2)의 상류측에 설치되며, 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 마킹측 공급유닛(170); 및
    상기 가이드롤(140)과 마킹측 공급유닛(170) 사이에 설치되며, 액츄에이터 없이 수동적으로 상기 피검사대상의 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시키는 패시브 댄서(passive dancer, 180);를 포함하되,
    상기 가이드롤(140)은 지면을 기준으로 상하 방향 위치가 조절되는 레벨롤(level roll)이고,
    상기 검사 카메라(120)는 상기 가이드롤(140)의 상하 방향 위치 조절에 따라 상기 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절되도록 구성되고,
    상기 피검사대상의 이송 중 상기 피검사대상으로부터 롤에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀(load cell, 193); 및
    상기 로드셀(193)에서 측정된 하중에 따라 상기 검사측 공급유닛(130)과 마킹측 공급유닛(170) 중 어느 하나 이상의 공급 속도를 조절하는 제어부(194);를 더 포함하며,
    상기 피검사대상이 이송 중인 상기 가이드롤(140)을 촬영하여, 상기 피검사대상과 가이드롤(140)의 영상을 제공하는 자세검출 카메라(196)를 더 포함하되,
    상기 제어부(194)는,
    상기 자세검출 카메라(196)에서 촬영된 영상을 분석하여, 상기 가이드롤(140)을 기준으로 하는 상기 피검사대상의 이송 자세나 위치를 획득하여,
    상기 피검사대상의 이송 자세나 위치가 설정된 것과 비교하여 어긋난 것으로 판단되면, 상기 피검사대상의 이송 자세나 위치를 교정하도록 상기 피검사대상의 이송 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드롤(140)과 패시브 댄서(180) 사이에는 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 보조 공급유닛(191)을 더 포함하여, 상기 가이드롤(140)의 상류측과 하류측에 각각 공급유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 언와인더(110-U)와 액티브 댄서(150) 사이 및 상기 마킹측 공급유닛(170)과 리와인더(110-R) 사이에는 각각 적어도 하나 이상의 아이들 롤(idle roll, 192)이 설치되어 상기 이송중인 피검사대상에 장력을 인가하는 것을 특징으로 하는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검사 카메라(120)는,
    상기 피검사대상을 상기 피검사대상 표면에 대해 법선 방향에서 촬영하는 수직 카메라(121); 및
    상기 검사 구간(T1) 내에서 상기 수직 카메라(121)의 전방 및 후방 중 어느 한 쪽 이상에 설치되며, 상기 피검사대상 표면을 경사 방향에서 촬영하는 경사 카메라(122);를 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 댄서(150)를 지면에 대해 수평한 가상의 면 상에서 상기 피검사대상의 이송 방향을 따라 전후 방향으로 왕복 이동시켜 상기 액티브 댄서(150)의 위치를 조정하는 선형 이동기(195)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선형 이동기(195)는,
    상기 액티브 댄서(150)의 직선 방향 이동을 안내하는 댄서 가이드(195a)와;
    상기 액티브 댄서(150)를 통해 전달되는 외력에 의해 상기 댄서 가이드(195a)를 따라 자유 운동되며, 상기 액티브 댄서(150)가 설치되는 안착대(195b)와;
    상기 댄서 가이드(195a)의 길이 방향 전방부에 설치되어, 상기 안착대(195b)의 전방측 이동 길이를 제한하는 전방측 스톱퍼(195c); 및
    상기 댄서 가이드(195a)의 길이 방향 후방부에 설치되어, 상기 안착대(195b)의 후방측 이동 길이를 제한하는 후방측 스톱퍼(195d);를 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전방측 스톱퍼(195c)와 후방측 스톱퍼(195d) 사이의 길이는,
    이송 방향을 기준으로 상기 액티브 댄서(150)의 직전과 직후에 각각 설치된 롤들에 의해 방향이 전환되면서 발생하는 곡선 구간의 곡률 반지름들 중 최소 곡률 반지름의 1/4 미만의 길이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 외란 저감형 롤투롤 검사 시스템.
  10. 삭제
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