KR102424201B1 - 마크의 각인 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절삭 부품 등의 특정 객체에 마크를 각인하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 절삭 부품의 도면 정보로부터 생성되는 기준 경계선 이미지와 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품의 영상으로부터 생성한 경계선 이미지를 비교하여 절삭 부품을 인식하거나 배치 위치 또는 회전 각도를 판단함으로써 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품을 정확하게 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 정확하게 인식하여 마크를 각인할 수 있는 방법에 관한 것이다.

Description

마크의 각인 방법{Method for marking mark on object}
본 발명은 절삭 부품 등의 특정 객체에 마크를 각인하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 절삭 부품의 도면 정보로부터 생성되는 기준 경계선 이미지와 로딩 테이블에 이송 배치된 절삭 부품의 영상으로부터 생성한 경계선 이미지를 비교하여 절삭 부품을 인식하거나 배치 위치 또는 회전 각도를 판단함으로써 로딩 테이블에 이송 배치된 절삭 부품을 정확하게 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 정확하게 인식하여 마크를 각인할 수 있는 방법에 관한 것이다.
물품에는 문자, 도형, 패턴 등과 같은 마크(mark)가 표시된다. 이러한 마크는 물품에 표시됨으로써 물품을 식별할 수 있도록 하는 기능을 제공하는데, 이러한 마크의 각인 작업을 위하여, 레이저 각인 장치가 이용될 수 있다. 레이저 각인 장치는 목재, 금속, 플라스틱 등과 같은 다양한 재료의 물품의 표면에 레이저를 조사하여 마크를 형성하는 데에 이용되는 기구이다. 이러한 레이저 각인 장치는 레이저를 이용하여 물품에 원하는 형태의 미세한 마크까지도 형성할 수 있어, 상당히 각광받고 있다.
예를 들어 절삭 장치는 절삭하는데 이용되는 장치로, 특히 다이아몬드가 부착된 절삭 부품을 절삭 장치에 배치하여 단단한 제품을 절삭하는 절삭 장치가 사용되고 있다. 이러한 절삭 부품은 적용되는 절삭 장치에 따라 다양한 형태와 크기를 가지며 절삭 부품에서 다이아몬드가 부착되어 있는 위치와 수도 상이한 다양한 형태로 제작된다.
이와 같이 다양한 종류의 절삭 부품에는 각각 절삭 부품의 생산 시리얼번호, 제조사, 제품명 그리고 다이아몬드가 배치되어 있는 위치를 식별하기 위한 마크가 각인되어야 하는데, 이러한 마크를 각인하기 위하여 레이저 각인 장치가 사용되고 있다.
레이저 각인 장치를 통해 절삭 부품에 마크를 각인하기 위하여 픽업로봇을 이용하여 로딩 테이블에 절삭 부품을 이송 배치하는데, 픽업로봇을 통해 로딩 테이블로 이송 배치된 절삭 부품의 배치 위치와 각도는 일정하지 않으며 로딩 테이블에 이송 배치될 때마다 절삭 부품의 배치 위치가 상이하거나 각도가 상이할 수 있다.
따라서 레이저 각인 장치를 이용하여 절삭 부품에 마크를 각인하기 위해서는, 먼저 픽업로봇에 의해 로딩 테이블에 이송 배치된 절삭 부품을 인식하여야 하며 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품의 배치 위치와 회전 각도를 정확하게 판단하여 배치 위치와 회전 각도에 따라 절삭 부품의 정확한 위치에 마크를 각인하여야 한다.
종래 절삭 부품을 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 판단하기 위하여 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품을 촬영하고 촬영한 영상에서 절삭 부품의 경계선을 추출하여 경계선 이미지를 생성하는데, 경계선 이미지에만 의존하여 절삭 부품을 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 판단하여 필요한 마크를 각인하였다.
그러나 경계선 이미지에만 기초하여 절삭 부품을 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 판단시 오류가 발생하여 정확한 위치에 마크를 각인하지 못하여 불량품이 많이 발생한다는 문제점을 가진다.
본 발명은 위에서 언급한 종래 절삭 부품에 마크를 각인하는 방법이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 절삭 부품의 도면 정보로부터 생성되는 기준 경계선 이미지를 이용하여 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품을 정확하게 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 정확하게 인식할 수 있는 절삭 부품의 마크 각인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 기준 경계선 이미지를 변형 인자에 기초하여 위치, 크기, 각도를 변형해가며 변형 기준 경계선 이미지를 생성하고 기준 경계선 이미지와 변형 기준 경계선 이미지에 기초하여 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품을 정확하게 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 정확하게 인식할 수 있는 절삭 부품의 마크 각인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 깊이정보를 가지는 깊이 이미지와 명도정보를 가지는 명도 이미지를 이용하여 마크가 각인된 표면이 오염되거나 흠집이 있거나 조명이 균일하지 않더라도 절삭 부품에 각인된 마크를 정확하게 인식할 수 있는 절삭 부품의 마크 각인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 절삭 부품의 마크 각인 방법은 로딩 테이블에 배치되는 절삭 부품에 대한 절삭 부품 이미지를 생성하고 절삭 부품 이미지에서 경계선을 추출하여 상기 절삭 부품의 경계선 이미지를 생성하는 단계와, 경계선 이미지와 절삭 부품의 기준 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산하여 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품의 배치정보를 판단하는 단계와, 판단한 절삭 부품의 배치정보에 기초하여 절삭 부품에 마크를 각인하는 단계를 포함하며, 기준 경계선 이미지는 절삭 부품의 도면 정보로부터 생성되는 경계선 이미지인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따라 절삭 부품의 배치정보를 판단하는 단계는 경계선 이미지와 기준 경계선 이미지 사이의 제1 경계선 상관도를 계산하는 단계와, 기준 경계선 이미지의 변형 인자를 조절하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하고 경계선 이미지와 변형 기준 경계선 이미지 사이의 제2 경계선 상관도를 계산하는 단계와, 제1 경계선 상관도와 제2 경계선 상관도에 기초하여 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품의 배치 정보를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 절삭 부품의 배치정보는 로딩 테이블에 배치되어 있는 절삭 부품의 중심점 정보와 회전 각도 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 변형 인자는 기준 경계선 이미지의 크기, 위치 및 기울기 중 적어도 어느 하나를 변형하기 위한 인자인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 절삭 부품의 마크 각인 방법은 마크를 각인하고자 하는 절삭 부품의 종류를 설정하기 위한 종류 설정 명령이 입력되는 단계와, 종류 설정 명령에 따라 기준 데이터베이스부에서 설정한 절삭 부품의 기준 경계선 이미지를 검색하여 추출하는 단계를 더 포함하며, 추출한 기준 경계선 이미지에 기초하여 제1 경계선 상관도 또는 제2 경계선 상관도를 계산하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 절삭 부품의 배치정보를 판단하는 단계는 기준 데이터베이스부에 저장되어 있는 기준 경계선 이미지에 대해 제1 경계선 상관도와 제2 경계선 상관도를 계산하여 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품의 종류와 배치 정보를 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 절삭 부품의 마크 각인 방법은 절삭 부품에 각인된 마크를 인식하고, 인식한 마크와 각인하고자 하는 마크를 비교하여 각인 상태를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 절삭 부품의 마크 각인 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명에 따른 절삭 부품의 마크 각인 방법은 절삭 부품의 도면 정보로부터 생성되는 기준 경계선 이미지와 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품의 영상으로부터 생성한 경계선 이미지를 비교하여 절삭 부품을 인식하거나 배치 위치 또는 회전 각도를 판단함으로써, 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품을 정확하게 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 정확하게 인식할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 절삭 부품의 마크 각인 방법은 기준 경계선 이미지를 변형 인자에 기초하여 위치, 크기, 각도를 변형해가며 변형 기준 경계선 이미지를 생성함으로써, 기준 경계선 이미지와 변형 기준 경계선 이미지에 기초하여 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품을 정확하게 인식하거나 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도를 정확하게 인식할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 절삭 부품의 마크 각인 방법은 깊이정보를 가지는 깊이 이미지와 명도정보를 가지는 명도 이미지를 기준 마크 이미지와 비교하여 절삭 부품에 각인된 마크를 인식함으로써, 마크가 각인된 표면이 오염되거나 흠집이 있거나 조명이 균일하지 않더라도 절삭 부품에 각인된 마크를 정확하게 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마크 각인 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치 정보 판단부를 설명하기 위한 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배치 정보 판단부를 설명하기 위한 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 절삭 부품에 마크를 각인하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에서 절삭 부품의 배치정보를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따라 경계선 상관도를 계산하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명에서 기준 경계선 이미지를 생성하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 픽업로봇에 의해 로딩 테이블에 배치되는 절삭 부품의 배치 예를 설명하고 있다.
도 9는 본 발명에서 각도 조절인자를 적용하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에서 크기 조절인자를 적용하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 로딩 테이블에 다수의 동일한 절삭 부품이 이송 배치되는 경우 절삭 부품의 배치 정보를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 로딩 테이블에 다앙한 종류의 절삭 부품이 이송 배치되는 경우 자동 모드에서 절삭 부품의 배치 정보를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 실제 절삭 부품의 경계선 이미지와 기준 경계선 이미지로 배치 정보를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 마크 각인 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 마크 각인 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 픽업로봇이 마크를 각인하고자 하는 절삭 부품을 로딩 테이블로 이송시키면, 영상 획득부(110)는 로딩 테이블로 이송된 절삭 부품을 촬영하여 절삭 부품에 대한 영상을 획득한다. 여기서 픽업로봇은 로딩 테이블의 설정된 배치 영역에 절삭 부품을 이송 배치하며 영상 획득부(110)는 배치 영역을 촬영하여 절삭 부품에 대한 영상을 획득한다. 픽업로봇은 배치 영역의 정해진 위치에 절삭 부품을 이송 배치하지만, 정해진 위치와 약간의 오차를 가지는 위치로 절삭 부품을 이송 배치하거나 절삭 부품이 회전된 상태로 이송 배치할 수 있다.
경계선 이미지 생성부(120)는 절삭 부품에 대한 영상으로부터 절삭 부품의 경계선을 판단하여 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품의 경계선 이미지를 생성한다.
배치정보 판단부(130)는 기준 데이터베이스부(150)에서 절삭 부품에 대한 기준 경계선 이미지를 검색하고 검색한 기준 경계선 이미지와 생성한 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산하여 로딩 테이블에 절삭 부품이 배치되어 있는 위치 또는 회전 각도 등의 배치정보를 판단한다.
각인부(170)는 절삭 부품의 배치정보에 기초하여 레이저 빔을 절삭 부품에 조사하여 절삭 부품에 마크를 각인한다. 즉, 각인부(170)는 절삭 부품의 배치 위치 또는 회전 각도 등을 고려하여 절삭 부품에 마크를 각인하고자 하는 위치를 판단하며 판단한 각인 위치에 레이저 빔을 조사하여 마크를 각인한다.
마크의 각인이 완료되는 경우 픽업로봇은 마크가 각인된 절삭 부품을 픽업하여 이송하는데, 바람직하게 마크가 각인된 절삭 부품을 픽업하기 이전에 절삭 부품에 각인된 마크의 각인 상태를 판단할 수 있다.
각인 상태 판단부(190)는 영상 획득부(110)를 통해 마크가 각인된 절삭 부품을 촬영하는 경우 마크가 각인된 마크 영역 이미지를 생성하며 생성한 마크 영역 이미지에서 실제 절삭 부품에 각인된 마크를 인식하여 인식한 마크와 각인하고자 하는 마크 정보를 비교하여 절삭 부품에 마크가 정확하게 각인되었는지 판단한다.
각인 상태 판단부(180)에서 판단한 마크의 각인 상태에 기초하여, 절삭 부품에 마크가 정확하게 각인된 경우 픽업로봇은 절삭 부품을 정상 이송 테이블로 이송하는 반면 절삭 부품에 마크가 정확하지 않게 각인된 경우 픽업로봇은 절삭 부품을 비정상 이송 테이블로 이송한다.
출력부(190)는 절삭 부품에 마크가 정확하게 각인되는 경우 성공 알람을 출력하며 절삭 부품에 마크가 정확하게 각인되지 않는 경우 실패 알람을 출력하여 관리자에 알려줄 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치 정보 판단부를 설명하기 위한 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 기준 이미지 판단부(131)는 사용자 인터페이스부(미도시)를 통해 절삭 부품의 종류를 설정하기 위한 종류 설정 명령이 입력되는 경우, 종류 설정 명령에 따라 설정한 절삭 부품에 대한 기준 경계선 이미지를 기준 데이터베이스에서 검색하여 추출한다.
상관도 계산부(135)는 추출한 기준 경계선 이미지와 생성한 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산한다. 여기서 경계선 상관도는 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 패턴, 크기, 방향 등의 동일성 여부로 판단하는데, 일 예로 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 픽셀들의 분포 동일성으로 판단할 수 있으며 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다양한 방식으로 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 동일성 정도를 판단할 수 있다.
변형부(133)는 기준 경계선 이미지에 조절 인자를 적용하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하며, 상관도 계산부(135)는 변형 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산한다. 여기서 변형부(133)는 설정한 범위에서 조절 인자를 변경해가며 기준 경계선 이미지에 대한 다수의 변형 기준 경계 이미지를 생성하며, 상관도 계산부(135)는 각 변형 기준 경계 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산한다.
배치정보 판단부(137)는 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도 또는 변형 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도에 기초하여 로딩 테이블에 이송 배치된 절삭 부품의 배치 정보를 판단한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배치 정보 판단부를 설명하기 위한 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 3을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 기준 이미지 추출부(231)는 기준 데이터베이스에 저장되어 있는 다수의 기준 경계선 이미지 중 1개를 추출한다.
상관도 계산부(235)는 추출한 기준 경계선 이미지와 생성한 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산한다. 변형부(233)는 기준 경계선 이미지에 조절 인자를 적용하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하며, 상관도 계산부(235)는 변형 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산한다. 여기서 변형부(233)는 설정한 범위에서 조절 인자를 변경해가며 추출한 기준 경계선 이미지에 대한 다수의 변형 기준 경계 이미지를 생성하며, 상관도 계산부(235)는 각 변형 기준 경계 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산한다.
한편 기준 이미지 추출부(231)는 기준 데이터베이스에 저장되어 있는 다른 기준 경계선 이미지를 순차적으로 추출하고, 순차적으로 추출한 기준 경계선 이미지에 대해서도 앞서 설명한 바와 같이 경계선 상관도를 계산한다.
종류 판단부(239)는 기준 데이터베이스에 저장된 모든 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도에 기초하여 로딩 테이블에 이송 배치된 절삭 부품의 종류를 자동으로 판단하며, 배치정보 판단부(237)는 판단한 종류의 절삭 공구의 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도에 기초하여 판단한 절삭 부품이 로딩 테이블에 이송 배치된 배치 정보를 판단한다.
이와 같이 기준 데이터베이스에 저장되어 있는 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지의 경계선 상관도를 비교하여, 사용자가 직접 마크를 각인하고자 하는 절삭 부품을 설정하지 않더라도 로딩 테이블로 이송 배치된 절삭 부품을 자동으로 인식하고 인식한 절삭 부품의 배치정보를 판단하여 인식한 절삭 부품에 해당하는 마크를 각인할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 절삭 부품에 마크를 각인하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 픽업로봇을 통해 로딩 테이블로 이송 배치된 절삭 부품을 촬영하여 절삭 부품 이미지를 획득한다(S110).
획득한 절삭 부품 이미지에서 절삭 부품의 경계선을 추출하여 절삭 부품의 경계선으로 이루어진 경계선 이미지를 생성한다(S130). 여기서 절삭 부품 이미지는 명도 이미지로 픽셀의 명도 차이를 이용하여 절삭 부품의 경계선을 추출할 수 있는데, 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다양한 방식으로 경계선을 추출할 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.
절삭 부품의 경계선 이미지와 기준 데이터베이스에 저장되어 있는 절삭 부품의 기준 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산하여 로딩 테이블에 이송 배치되어 있는 절삭 부품의 배치정보를 판단한다(S150). 여기서 배치정보는 로딩 테이블의 배치 영역에 배치된 절삭 부품의 배치위치 정보 또는 회전각도 정보 등을 포함한다. 즉 배치 영역의 기준점을 기준으로 절삭 부품의 중심점이 이격 배치되어 있는 위치 또는 절삭 부품의 중심점을 기준으로 절삭 부품이 회전한 각도 등의 배치정보를 판단한다.
판단한 절삭 부품의 배치정보에 기초하여 레이저 각인 모듈을 절삭 부품으로 이동시켜 레이저 빔을 조사하여 설정한 마크 정보로 절삭 부품에 마크를 각인하거나 배치된 절삭 모듈로 레이저 빔을 조사하여 설정한 마크 정보로 절삭 부품에 마크를 각인한다(S170).
절삭 부품에 마크의 각인이 완료되는 경우, 절삭 부품에 각인된 마크 이미지를 생성하고 마크 이미지에 기초하여 설정한 마크 정보로 마크가 각인되었는지 판단한다(S190). 설정한 마크 정보로 절삭 부품에 정확하게 마크가 각인되는 경우 픽업로봇을 통해 정상 이송 테이블로 절삭 부품을 이송시키는 반면 절삭 부품에 마크가 정확하지 않게 각인된 경우 비정상 이송 테이블로 절삭 부품을 이송시킨다.
본 발명에서 절삭 부품에 각인된 마크가 정상적으로 각인되었는지 판단하기 위하여 영상 획득부에서 절삭 부품에 각인된 마크의 깊이 이미지와 명도 이미지를 생성하고, 생성한 깊이 이미지와 명도 이미지를 각각 기준 마크 이미지와 비교하여 정상적으로 마크가 각인되었는지 판단한다.
여기서 명도 이미지는 그레이 레벨(Grayscale) 관점에서 특정 화소의 밝은 정도(reflection intensity)에 대한 정보를 가지는 이미지이다.
여기서 깊이 이미지는 포토메트릭 스테레오(Photometric Stereo) 기법을 이용하여 절삭 부품에서 마크가 각인된 면의 깊이 정보를 가지는 이미지인데, 포토메트릭 스테레오(Photometric Stereo) 기법이란 1개의 카메라를 이용하여 대상 물체에 최소 3개 이상의 조명을 순차적으로 조사하여 취득한 영상을 이용하여 물체의 3차원 형상을 추출하는 기법이으로 조명의 개수가 많을수록 보다 신뢰성 있게 물체의 3차원 형상을 추출할 수 있다.
깊이 이미지와 기준 마크 이미지의 깊이 상관도를 계산하고, 명도 이미지와 기준 마크 이미지의 명도 상관도를 계산하여 전체 상관도를 계산하며, 전체 상관도가 임계값 이상인 경우 마크가 절삭 부품에 정상적으로 각인된 것으로 판단할 수 있다.
바람직하게, 기준 마크 이미지는 절삭 부품에 각인되는 마크와 동일한 마크 정보로부터 생성되는 그래픽 이미지이다. 여기서 그래픽 이미지는 다양한 소프트웨어 애플리케이션, 예를 들어 워드 소프트웨어를 통해 생성될 수 있는데, 생성되는 그래픽 이미지는 정확한 에지를 가지는 이상적인 이미지이다.
도 5는 본 발명에서 절삭 부품의 배치정보를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 마크를 각인하고자 하는 절삭 부품의 종류를 설정하기 위한 종류 설정 명령이 입력되는지 판단한다(S151).
종류 설정 명령이 입력되는 경우, 종류 설정 명령에 의해 설정된 절삭 부품에 해당하는 기준 경계선 이미지를 기준 데이터베이스에서 검색하여 추출한다(S152).
추출한 기준 경계선 이미지와 생성한 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산하고(S153), 계산한 경계선 상관도에 기초하여 로딩 테이블에 이송 배치된 절삭 부품의 배치정보를 판단한다(S154).
그러나 종류 설정 명령이 입력되지 않고, 자동으로 절삭 부품을 인식하여 절삭 부품의 배치정보를 판단하는 자동모드인 기준 데이터베이스에서 1개의 기준 경계선 이미지를 추출하고 추출한 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제1 경계선 상관도를 계산하거나 기준 경계선 이미지에 변경 인자를 적용하여 생성되는 변형 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제2 경계선 상관도를 계산한다(S155).
추출한 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제1 경계선 상관도 또는 제2 경계선 상관도가 임계 상관도 이하인 경우(S156), 후보 절삭 부품을 변경하여 변경한 후보 절삭 부품에 대한 기준 경계선 이미지를 기준 데이터베이스에서 추출한다(S157). 후보 절삭 부품에 대한 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제1 경계선 상관도 또는 후보 절삭 부품에 대한 기준 경계선 이미지에 조절 인자를 조절하여 생성된 변형 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제2 경계선 상관도를 계산한다.
추출한 후보 절삭 부품에 대한 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제1 경계선 상관도 또는 제2 경계선 상관도가 임계 상관도 이하인 경우(S156), 기준 데이터베이스에서 추가적으로 후보 절삭 부품에 대한 기준 경계선 이미지를 추출하여 앞서 설명한 S157 단계를 반복한다.
추출한 후보 절삭 부품에 대한 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제1 경계선 상관도 또는 제2 경계선 상관도가 임계 상관도 이상인 경우, 해당 후보 절삭 부품으로 절삭 부품의 종류를 판단하고(S159), 제1 경계선 상관도 또는 제2 경계선 상관도가 임계 상관도 이상인 후보 절삭 부품의 기준 경계선 이미지 또는 변형 기준 경계선 이미지로부터 절삭 부품의 배치정보를 판단한다(S154).
도 6은 본 발명에 따라 경계선 상관도를 계산하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 절삭 부품의 경계선 이미지와 기준 경계선 이미지 사이의 제1 경계선 상관도를 계산한다(S211).
제1 경계선 상관도가 임계 상관도 이상인지 판단하여(S213), 제1 경계선 상관도가 임계 상관도 이상인 경우 기준 경계선 이미지에 기초하여 절삭 부품의 배치정보를 판단한다(S219).
그러나 제1 경계선 상관도가 임계 상관도 이하인 경우, 기준 경계선 이미지에 조절 인자를 적용하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하고(S215), 경계선 이미지와 변형 기준 경계선 이미지 사이의 제2 경계선 상관도를 계산한다(S217).
제2 경계선 상관도가 임계 상관도 이상인 경우, 변형 기준 경계선 이미지에 기초하여 절삭 부품의 배치정보를 판단한다(S219). 그러나 변형 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제2 경계선 이미지가 임계 상관도 이하인 경우 조절 인자를 변경하여 추가적으로 변형 기준 경계선 이미지를 생성하고, 변형 기준 경계선 이미지와 경계선 이미지 사이의 제2 경계선 상관도를 계산하여 제2 경계선 상관도가 임계 상관도 이상인지 판단한다. 제2 경계선 상관도가 임계 상관도 이상일 때까지 설정한 조절 인자 범위에서 조절 인자를 순차적으로 변경해가며 변형 기준 경계선 이미지가 생성된다.
여기서 조절 인자는 크기 인자, 각도 인자, 위치 인자 등이 사용될 수 있는데, 크기 조절 인자의 범위는 0.7 내지 1.3 배로 설정될 수 있으며, 각도 조절 인자의 범위는 -180도에서 +180도로 설정될 수 있으며, 위치 조절 인자의 범위는 x축과 y축에 대해 각각 -15cm에서 +15cm로 설정될 수 있다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 조절 인자의 범위는 상이하게 설정될 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.
예를 들어, 크기 조절 인자를 0.8로 설정한 상태에서 각도 조절 인자와 위치 조절 인자를 설정 범위에서 변경하며 변형 기준 경계선 이미지를 생성하고, 크기 조절 인자를 0.9로 설정한 상태에서 각도 조절 인자와 위치 조절 인자를 설정 범위에서 변경하며 변형 기준 경계선 이미지를 생성하며 이와 같이 조절 인자 범위에서 변형 기준 경계선 이미지를 계속해서 생성해가면서 경계선 이미지와 일치하는 변형 기준 경계선 이미지를 생성하여 절삭 부품의 배치정보를 판단할 수 있다.
즉, 이와 같이 조절인자를 변경함에 따라 기준 경계선 이미지는 기준점에서 위치가 변경되거나, 크기가 변경되거나, 각도가 변경된 변형 기준 경계선 이미지로 생성되며, 변경 기준 경계선 이미지와 일치하는 경계선 이미지로부터 절삭 부품의 배치 위치, 회전 각도 등의 배치정보를 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명에서 기준 경계선 이미지를 생성하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 절삭 부품의 도면 데이터, 예를 들어 캐드(CAD) 도면 데이터에는 절삭 부품의 경계선뿐만 아니라 길이 기준선, 길이 정보, 각도선, 각도 정보 등을 포함하고 있다.
도 7(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 절삭 부품의 도면 데이터에서 절삭 부품의 경계선를 제외한 길이 기준선, 길이 정보, 각도선, 각도 정보 등을 삭제하여 절삭 부품의 경계선만으로 이루어진 기준 경계선 이미지를 생성한다.
본 발명이 적용되는 분야에 따라 절삭 부품에 다이아몬드는 양단에 다수 배치되거나 일단에만 결합될 수 있는데, 다이아몬드의 결합 위치를 나타내기 위해 기준 경계선 이미지를 도 7(c)와 같이 생성할 수 있다.
본 발명에서 기준 경계선 이미지를 도면 데이터로부터 생성함으로써, 절삭 부품에 대한 이상적인 경계선 이미지로 경계선을 비교하여 절삭 부품의 정확한 배치정보를 판단할 수 있다.
도 8은 픽업로봇에 의해 로딩 테이블에 배치되는 절삭 부품의 배치 예를 설명하고 있다.
도 8(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 영상 획득부의 카메라는 로딩 테이블의 배치 영역(S)을 촬영하고 있는데 절삭 부품(U)의 중심점은 배치영역의 기준선이 교차하는 기준점에 일치하며 회전되지 않은 상태로 정확하게 이송 배치되어야 한다.
즉, 절삭 부품(U)의 중심점은 기준점과 일치하여 X축과 Y축으로 이격된 좌표가 (0.00, 0.00)이고 회전 각도는 0.0인 위치에 이송 배치되어야 한다.
그러나 픽업로봇을 통해 이송 배치된 절삭 부품은 정확한 위치에 배치되지 않는 경우가 발생하는데, 도 8(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 절삭 부품(U)의 중심점은 배치영역(S)의 기준선이 교차하는 기준점으로부터 X축 방향으로 2.34만큼 이격되어 있고 Y축 방향으로 2.61만큼 이격되어 기준점으로부터 이격된 좌표는 (2.34, 2.61)이며, 절삭 부품은 중심점을 기준으로 4.3도만큼 회전되어 배치될 수 있다.
이와 같이 절삭 부품이 이송 테이블에 배치되어 있는 위치와 회전 각도를 판단함으로써, 절삭 부품의 배치정보를 고려하여 정확하게 마크를 절삭 부품에 각인할 수 있다.
도 9는 본 발명에서 각도 조절인자를 적용하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9(a) 내지 도 9(c)에 도시되어 있는 바와 같이 각도 조절 인자를 설정된 범위에서 변경하여 기준 경계선 이미지로부터 각도가 회전된 다양한 변형 기준 경계선 이미지를 생성할 수 있다.
도 10은 본 발명에서 크기 조절인자를 적용하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10(a) 내지 도 10(c)에 도시되어 있는 바와 같이 크기 조절 인자를 설정된 범위에서 변경하여 기준 경계선 이미지로부터 크기가 변경된 다양한 변형 기준 경계선 이미지를 생성할 수 있다.
도 11은 로딩 테이블에 다수의 동일한 절삭 부품이 이송 배치되는 경우 절삭 부품의 배치 정보를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 로딩 테이블에 다수의 동일한 절삭 부품이 이송 배치되는 경우, 다수의 절삭 부품의 배치정보도 앞서 설명한 방식에 의해 판단할 수 있다. 이와 같이 다수의 절삭 부품이 로딩 테이블에 배치되는 경우, 다수 절삭 부품의 배치정보를 판단하여 다수의 절삭 부품에 각각 마크를 동시에 또는 순차적으로 각인할 수 있다.
도 12는 로딩 테이블에 다앙한 종류의 절삭 부품이 이송 배치되는 경우 자동 모드에서 절삭 부품의 배치 정보를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 로딩 테이블에 다양한 종류의 절삭 부품이 이송 배치되는 경우, 앞서 설명한 자동 모드에 따라 로딩 테이블에 이송 배치된 절삭 부품의 종류를 판단하고 판단한 절삭 부품의 배치 정보도 판단할 수 있다. 이와 같이 다양한 절삭 부품이 로딩 테이블에 함께 배치되는 경우, 절삭 부품의 종류와 배치정보를 판단하여 각 절삭 부품에 해당하는 마크 정보로 각 절삭 부품에 마크를 동시에 또는 순차적으로 각인할 수 있다.
도 13은 실제 절삭 부품의 경계선 이미지와 기준 경계선 이미지로 배치 정보를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 로딩 테이블의 배치 영역에 이송 배치된 절삭 부품 이미지를 촬영하여 절삭 부품의 경계선 이미지를 생성하고, 도 13(b)에 도시되어 있는 바와 같이 경계선 이미지와 기준 경계선 이미지(빨간색으로 표시) 사이의 경계선 상관도에 기초하여 절삭 부품의 배치정보를 판단할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
110: 영상 획득부 120: 경계선 이미지 생성부
130: 배치정보 판단부 150: 기준 데이터베이스
170: 각인부 180: 각인상태 판단부
190: 출력부
131: 기준 이미지 판단부 133: 변형부
135: 상관도 계산부 137: 배치정보 판단부
231: 기준 이미지 추출부 233: 변형부
235: 상관도 계산부 237: 배치정보 판단부
239: 종류 판단부

Claims (7)

  1. 로딩 테이블에 배치되는 절삭 부품에 대한 절삭 부품 이미지를 생성하고 상기 절삭 부품 이미지에서 경계선을 추출하여 상기 절삭 부품의 경계선 이미지를 생성하는 단계;
    상기 경계선 이미지와 상기 절삭 부품의 기준 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산하여 상기 로딩 테이블에 배치된 상기 절삭 부품의 배치정보를 판단하는 단계; 및
    상기 판단한 절삭 부품의 배치정보에 기초하여 상기 절삭 부품에 마크를 각인하는 단계를 포함하며,
    상기 기준 경계선 이미지는 절삭 부품의 도면 정보로부터 생성되는 경계선 이미지이고,
    상기 절삭 부품의 배치정보를 판단하는 단계는.
    마크를 각인하고자 하는 절삭 부품의 종류를 설정하기 위한 종류 설정 명령이 입력되었는지 판단하는 단계;
    상기 종류 설정 명령이 입력되었다면, 입력된 종류 설정 명령에 따라 기준 데이터베이스(150)에서 설정한 절삭 부품의 기준 경계선 이미지를 검색하여 추출하는 단계;
    상기 종류 설정 명령에 기초하여 추출한 상기 기준 경계선 이미지와 상기 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산하는 단계;
    상기 종류 설정 명령이 입력되지 않았다면, 상기 기준 데이터베이스(150)에서 1개의 후보 절삭 부품의 기준 경계선 이미지를 추출하고, 추출한 후보 절삭 부품의 기준 경계선 이미지와 상기 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산하는 단계;
    추출한 상기 후보 절삭 부품의 경계선 상관도가 임계 상관도 미만인 경우, 상기 기준 데이터베이스(150)에서 다른 1개의 후보 절삭 부품의 기준 경계선 이미지를 추출하고, 추출한 다른 후보 절삭 부품의 기준 경계선 이미지와 상기 경계선 이미지 사이의 경계선 상관도를 계산하는 단계;
    추출한 상기 후보 절삭 부품의 경계선 상관도가 임계 상관도 이상인 경우, 해당 후보 절삭 부품으로 절삭 부품의 종류를 판단하는 단계; 및
    상기 종류 설정 명령에 기초하여 계산된 경계선 상관도, 또는 상기 임계 상관도 이상인 후보 절삭 부품의 경계선 상관도에 기초하여 상기 배치정보를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 부품의 마크 각인 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 종류 설정 명령에 기초하여 경계선 상관도를 계산하는 단계, 또는 상기 후보 절삭 부품의 기준 경계선 이미지의 경계선 상관도를 계산하는 단계, 또는 상기 다른 후보 절삭 부품의 기준 경계선 이미지의 경계선 상관도를 계산하는 단계는
    기준 경계선 이미지와 상기 경계선 이미지 사이의 제1 경계선 상관도를 계산하는 단계; 및
    기준 경계선 이미지의 변형 인자를 조절하여 변형 기준 경계선 이미지를 생성하고 상기 경계선 이미지와 상기 변형 기준 경계선 이미지 사이의 제2 경계선 상관도를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 종류 설정 명령 또는 후보 절삭 부품에 따른 경계선 상관도에 기초하여 상기 배치정보를 판단하는 단계는,
    상기 제1 경계선 상관도와 상기 제2 경계선 상관도에 기초하여 상기 로딩 테이블에 배치된 절삭 부품의 배치 정보를 판단하는 것을 특징으로 하는 절삭 부품의 마크 각인 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 절삭 부품의 배치정보는
    상기 로딩 테이블에 배치되어 있는 절삭 부품의 중심점 정보와 회전 각도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 부품의 마크 각인 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 변형 인자는
    상기 기준 경계선 이미지의 크기, 위치 및 기울기 중 적어도 어느 하나를 변형하기 위한 인자인 것을 특징으로 하는 절삭 부품의 마크 각인 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 절삭 부품의 마크 각인 방법은
    상기 절삭 부품에 각인된 마크를 인식하고, 인식한 마크와 각인하고자 하는 마크를 비교하여 각인 상태를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 부품의 마크 각인 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015118351A (ja) * 2013-12-20 2015-06-25 Ntn株式会社 パターン加工方法

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