KR102439941B1 - 복수의 카메라부가 구비된 비전 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 카메라부가 구비된 비전 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지지대에 고정되는 복수의 카메라부; 상기 복수의 카메라부와 접속되는 스위치부; 상기 스위치부를 통해 상기 복수의 카메라부로부터 검사 대상물의 영상 이미지를 획득하는 비전 처리부; 상기 비전 처리부를 제어하는 제어부; 상기 카메라부의 하부에 간격을 두고 검사 대상물이 안치되어 지지되도록 마련되는 검사 지그를 포함하고,
상기 검사 지그의 프레임부에는 간격을 두고 복수의 마커가 구비되며, 상기 복수의 카메라부에 의해 각각 획득되는 영상 이미지에 포함되는 상기 마커의 위치 좌표 값을 토대로 상기 제어부에서 검사 대상물의 위치를 산출하여 불량 여부 판별시 사용하는 비전 검사 장치가 제공될 수 있다.

Description

복수의 카메라부가 구비된 비전 검사 장치{Vision Insprction Apparatus with Multiple Cameras}
본 발명은 복수의 카메라부가 구비된 비전 검사 장치에 관한 것이다.
비전 검사 장치는 검사 대상물을 촬영하고 획득한 이미지를 분석하여 검사 대상물의 외관에 불량이 있는지 여부를 판단하는 것이다.
이러한 비전 검사 장치는 고정된 상태의 1대로 검사를 수행하는 경우, 검사 대상물의 검사 면적이 크게 되면, 영상을 획득하는 카메라 렌즈의 초점 심도를 벗어나는 부분에서 초점이 정확하게 되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
초점이 맞지 않은 상태에서 검사를 수행하면, 정확한 검사가 될 수 없고, 검사 대상물의 형상 왜곡 정도가 심화될 수 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 카메라부를 통해 검사 대상물의 비전 검사를 수행할 수 있도록 한 비전 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 해결 수단은, 지지대에 고정되는 복수의 카메라부; 상기 복수의 카메라부와 접속되는 스위치부; 상기 스위치부를 통해 상기 복수의 카메라부로부터 검사 대상물의 영상 이미지를 획득하는 비전 처리부; 상기 비전 처리부를 제어하는 제어부; 상기 카메라부의 하부에 간격을 두고 검사 대상물이 안치되어 지지되도록 마련되는 검사 지그를 포함하고,
상기 검사 지그의 프레임부에는 간격을 두고 복수의 마커가 구비되며, 상기 복수의 카메라부에 의해 각각 획득되는 영상 이미지에 포함되는 상기 마커의 위치 좌표 값을 토대로 상기 제어부에서 검사 대상물의 위치를 산출하여 불량 여부 판별시 사용하는 비전 검사 장치가 제공될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 복수의 고정된 카메라부를 통해 검사 대상물을 촬영하여 영상 이미지를 획득하고, 비전 처리부에서는 이러한 영상 이미지를 통합하여 하나의 단일 이미지화한 다음, 미리 저장된 검사 대상물의 검사 이미지와 비교하여 불량 여부를 판별할 수 있다.
본 발명은 검사 대상물이 안치되는 검사 지그의 프레임부에 간격을 두고 복수의 마커가 마련되고, 마커들의 위치 좌표값을 통해 제어부에서 영상 이미지 포함된 마커의 위치 좌표 값을 통해 보다 정확산 검사 대상물의 가장 자리 위치를 파악하여 검사를 수행하므로, 보다 정확한 검사가 이루어질 수 있고, 검사 대상물의 면적이 커지더라도 신속하고 정확하게 비전 검사를 수행할 수 있다.
본 발명의 검사 지그는 작업 테이블상에 형성된 가이드 돌기에 의해 y축 방향으로의 위치가 자동적으로 정렬되고, 작업자가 x축 방향으로 검사 지그를 자유롭게 셋팅하더라도 바이스에 의해 간편하게 고정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 비전 검사 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 비전 검사 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 검사 지그의 설치 구조를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 검사 지그가 작업 테이블상에 고정된 모습을 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 3의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 검사 지그에 구비되는 마커의 배열 상태를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 비전 검사 장치의 사시도, 도 2는 본 발명의 비전 검사 장치의 제어 과정을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 비전 검사 장치(1)는 지지대(10)의 상부에 마련되는 복수의 카메라부(20)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 복수의 카메라부(20)는 제1 카메라부(20a)와 제2 카메라부(20b)로 구성된 것으로 설명한다. 그러나, 이에 한정되지 않고 더 많은 카메라부를 마련할 수 있다.
또한, 검사 대상물(2)을 검사하기 위해 하부에 고정시키는 검사 지그(100)가 마련될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 검사 대상물(2)은 2차 전지용 대면적 극판 등일 수 있다.
복수의 카메라부(20)는 검사 대상물(2)을 동시에 촬영하여 각각 영상 이미지를 획득하고, 획득된 영상 이미지는 스위치부(30)를 경유하여 비전 처리부(40)에 저장되고, 비전 처리부(40)에서는 미리 입력된 검사 대상물(2)의 이미지와 비교하여 검사 대상물(2)의 불량 여부를 판별할 수 있다.
스위치부(30)는 복수의 카메라부(20)에서 촬영한 영상 이미지를 비전 처리부(40)에 각각 제공해줄 수 있도록 비전 처리부(40)와 접속될 수 있고, 복수의 카메라부(20)에서의 영상 신호를 스위칭하여 비전 처리부(40)에 통합해서 보내줄 수 있다.
이런 경우에는 복수의 카메라부(20)를 지지대(10)로부터 이동 가능하게 구비하거나 또는 카메라부(20)는 지지대(10)에 고정된 상태에서 검사 지그(100)를 이동 가능하게 구비할 수 있다.
복수의 카메라부(20)를 지지대(10)에서 이동할 때에는 예를 들어 구동 모터, 구동 모터에 의해 회전하는 볼 스크류, 볼 스크류상에서 직선 왕복 이동하고 카메라부(20)가 결합된 이동 부재로 구성될 수 있다.
또한, 검사 지그(100)를 이동시키는 경우에는 작업 테이블(200)을 이동되게 구성하여 구현할 수 있다. 예를 들어 작업 테이블(200)의 하부에 마련되는 다리부(210)를 LM 가이드 구조로 직선 이동이 가능하게 할 수 있다.
따라서, 만일 복수의 카메라부(20)중 일부가 고장 또는 오류가 발생하는 경우에는 스위치부(30)에서 고장난 해당 카메라부(20)와의 스위칭 상태를 차단하고, 나머지 정상적인 카메라부(20)만으로 검사 대상물(2)의 비전 검사를 수행할 수 있다.
비전 처리부(40)는 제어부(50)에 의해 제어될 수 있고, 제어부(50)는 제어 프로그램에 의해 카메라부(20)에 의해 촬영된 영상 이미지의 처리, 검사 작업 수행 및 데이터 연산 작업을 수행하고, 검사 작업 수행 결과를 모니터를 통해 출력하는 출력 장치를 제어하고, 작업자가 비전 검사를 위해 필요한 제반 사항을 입력하는 입력 장치를 제어하는 등의 비전 검사 장치 전반에 걸친 제어를 담당할 수 있다.
지지대(10)는 바닥면으로부터 소정의 높이로 세워지는 수직 지지대(11)와, 수직 지지대(11)의 사이에 연결되는 수평 지지대(12)로 이루어질 수 있다.
수직 지지대(11)의 저면에는 카메라부(20)의 이동시 진동을 흡수하여 방지 기능이 발휘되도록 하는 방진 부재가 구비될 수 있다.
방진 부재는 진동을 흡수할 수 있는 고무재로 이루어지거나, 또는 방진용 마운트의 내부에 스프링이 갖추어지고, 방진용 마운트는 수직 지지대(11)의 하중을 지탱하면서 내장된 스프링에 의해 진동을 흡수할 수 있다.
물론, 수직 지지대(11)는 카메라부(20)의 이동시 흔들리는 경우가 발생하지 않도록 고정된 상태를 확실하게 유지할 수 있다.
제 카메라부(20a)와 제2 카메라부(20b)로 구성되는 카메라부(20)는 높이 조절 부재(22)에 의해 높이 조절이 가능하도록 구비될 수 있다.
따라서, 카메라부(20)는 검사 지그(100)상의 검사 대상물과의 초점 거리를 조절할 수 있다.
카메라부(20)는 높이 조절 부재(22)와 결합되고, 높이 조절 부재(22)는 연결 부재(24)와 볼트 또는 나사와 같은 체결 부재를 통해 분리 가능하게 체결될 수 있다.
연결 부재(24)는 지지대(10)의 수평 지지대(12)에 고정되는 고정 브래킷(26)과 결합되어 고정된 상태를 유지할 수 있다.
연결 부재(24)를 기준으로, 높이 조절 부재(22)의 결합 위치를 수직 방향으로 조절함으로써 높이가 가변되고, 그에 따라 카메라부(20)의 설치 위치가 가변될 수 있다.
높이 조절부재(22)에는 복수의 체결공(22a)이 형성되고, 체결 부재를 통해 연결 부재(24)와 체결될 수 있다.
또한, 연결 부재(24)의 상부에는 조절 노브(24a)가 마련될 수 있다. 조절 노브(24a)를 회전시키면, 연결 부재(24)는 고정 부재(26)로부터 승강될 수 있다.
검사 지그(100)는 검사 대상물(2)을 안치하여 지지되게 하고, 카메라부(20)를 통해 영상을 촬영하여 검사를 수행할 수 있다.
검사 지그(100)의 프레임부(110)에는 간격을 두고 복수의 마커(120)가 마련될 수 있다.
도 5를 참조하면, 검사 지그(100)의 프레임부(110) 안쪽에는 검사 대상물(2)을 안치할 수 있는 삽입홈이 형성될 수 있다. 또한, 검사 지그(100)는 삽입홈 대신에 삽입공을 형성할 수 있다.
마커(120)는 식별이 용이하도록 다양한 형태로 이루어질 수 있고, 검사 지그(100)의 프레임부(110)에 나사와 같이 착탈 가능하게 체결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 검사 지그(100)의 설치 구조를 나타낸 개략적인 평면도, 도 4는 본 발명의 검사 지그가 작업 테이블상에 고정된 모습을 나타낸 측면도, 도 5는 도 3의 정면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 검사 지그(100)는 작업 테이블(200)위에 안치될 수 있고, 작업 테이블(200)상에는 검사 지그(100)의 일 측면과 대면되면서 정지시키는 가이드 돌기(210)가 형성되고, 타측에는 검사 지그(100)를 고정시키기 위한 바이스(220)가 하나 이상 구비될 수 있다.
바이스(220)는 작업 테이블(200)상에 고정되는 고정 부재(221)와, 고정 부재(221)로부터 이동가능하게 나사결합되는 가압 부재(222)로 이루어질 수 있다.
바이스(220)는 가압 부재(222)를 회전시켜서 검사 지그(100)의 측면을 가압하여 고정시킬 수 있다.
가압 부재(222)는 고정 부재(221)로부터 회전하면서 입출 동작을 하고, 그에 따라 검사 지그(100)의 크기가 달라지더라도 관계없이 지지해줄 수 있다.
따라서, 본 발명의 검사 지그(100)는 작업 테이블(200)상의 가이드 돌기(210)에 대면한 상태에서, 작업자가 x축 방향으로 자유롭게 안치하더라도 바이스(220)에 의해 고정시킬 수 있다.
검사 지그(100)는 작업 테이블(200)상에 형성된 가이드 돌기(210)에 의해 y축 방향으로의 셋팅 위치가 자동적으로 설정될 수 있다. 또한, 검사 지그(100)는 x축 방향으로 임의의 위치에 놓더라도 바이스(220ㅇ)에 의해 고정할 수 있다.
검사 지그(100)를 고정시키는 바이스(220) 구조에 한정되지 않고, 다른 구조 즉, 실린더 등으로 회동 가능한 클램프로 이루어져서 검사 지그(100)의 프레임부(110)의 상면을 가압하여 고정시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 작업 테이블(200)의 하부에는 다리부(202)이 마련될 수 있다,
도 5를 참조하면, 복수의 카메라부(20)는 검사 대상물(2)을 각각의 촬영 영역으로 촬영할 수 있다.
예를 들어, 복수의 카메라부(20)중 제1 카메라부(20a)는 제1 영역(A1)을 촬영하고, 제2 카메라부(20b)는 제2 영역(A2)을 동시에 촬영한 다음, 마커(120)를 기준으로 검사 대상물의 좌측과 우측의 위치 값을 산출한다.
마커(120)는 1열(도 5에서의 세로 방향)에 2개씩 4열의 마커가 구비될 수 있다. 즉, 1열에는 제1 마커(121a)와 제2 마커(121b), 2열에는 제3 마커(122a)와 제4 마커(122b), 3열에는 제5 마커(123a)와 제6 마커(123b), 4열에는 제7 마커(124a)와 제8 마커(124b)로 이루어질 수 있다.
각 마커들에 대한 좌표값은 제어부(50)에 미리 설정될 수 있다.
본 발명은 카메라부(20)에 의해 n개의 영상 이미지를 획득하는 경우, n+1열의 마커가 마련될 수 있다. 1열인 경우, 2개의 마커가 검사 지그(100)의 프레임부(110) 상부 및 하부에 각각 구비될 수 있다.
획득한 영상 이미지의 갯수보다 1열이 더 많게 마커(120)를 구비함으로써, 하기 검사 방법에 의한 수행시 검사 대상물의 검사 작업이 정확하게 이루어질 수 있다.
또한, 비전 처리부(40)에서는 제1 카메라부(20a)와 제2 카메라부(20b)로부터 획득한 검사 대상물에 대한 각각의 영상 이미지를 하나의 이미지로 통합할 수 있다.
이러한 하나의 통합된 이미지를 통해 비전 처리부(40)에서는 미리 저장된 검사 대상물(2)의 이미지와 비교하여 불량 여부를 판별할 수 있다.
여기서, 제1 카메라부(20a)와 제2 카메라부(20b)에서 촬영한 각각의 영상 이미지를 생성하는 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)은 서로 중첩된 중첩 영역(B)을 형성할 수 있지만, 비전 처리부(40)에서 하나의 단일 이미지로 통합할 수 있으므로 모든 영역의 이미지를 획득할 수 있다.
더욱이, 본 발명은 마커(120)의 좌표값을 통해 위치를 검사 대상물(2)의 가장 자리 위치를 파악하기 때문에, 중첩 영역(B)에서는 제1 영역(A1)에 포함된 마커(120)인 제3 마커(122a)와 제4 마커(122b)에 의한 위치와 제2 영역(A2)에 포함된 제5 마커(123a)와 제 6 마커(123b)에 의한 위치를 통해 검사 대상물(2)의 동일한 지점에 대한 좌표값을 산출하므로, 제어부(50)에서는 이러한 동일 지점에 대한 좌표 값을 비교하여 보다 정확한 검사 대상물(2)의 가장 자리 위치를 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에 포함된 마커(120)를 통해 검사 대상물(2)의 가장 자리 위치를 제어부(50)에서 산출할 수 있다.
다시 말해서, 제어부(50)에서는 마커(120)는 미리 위치 좌표 값을 알고 있기 때문에, 이러한 마커(120)의 위치 좌표 값을 토대로 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에 포함된 마커(120)를 기준으로 검사 대상물의 위치 값을 산출해낼 수 있다.
따라서, 이러한 마커(120)를 기준으로 복수의 영상 이미지를 조합하여 하나의 단일 이미지로 생성함으로써 검사 대상물의 검사시 1개의 검사 대상물로 정확하게 표현될 수 있기 때문에, 검사를 수행하는 작업자의 검사 대상물 인식률을 높여 작업성을 향상시키고, 불량 여부를 보다 정확하게 판별해낼 수 있다.
또한, 본 발명은 검사 지그(100)의 프레임부(110)에 구비된 마커(120)를 토대로 위치 좌표 값과 복수의 카메라부(20)에 의한 영상 이미지를 조합하여 판별하므로, 검사 대상물(2)의 면적이 커지더라도 쉽게 불량 여부를 판별할 수 있다.
1.. 비전 검사 장치 2... 검사 대상물
10... 지지대 11... 수직 지지대
12... 수평 지지대 14... 가이드 레일
20... 카메라부 22... 높이 조절 부재
22a... 체결공 24... 연결 부재
24a... 조절 노브 26... 고정 부재
30... 스위치부 40... 비전 처리부
50... 제어부
100... 검사 지그 110... 프레임부
120... 마커 121a... 제1 마커
121b... 제2 마커 122a... 제3 마커
122b... 제4 마커 123a... 제5 마커
123b... 제6 마커 124a... 제7 마커
124b... 제8 마커 200... 작업 테이블
202... 다리부 210... 가이드 돌기
220... 바이스 221... 고정 부재
222... 가압 부재
A1... 제1 영역 A2... 제2 영역
B... 중첩 영역

Claims (5)

  1. 지지대에 고정되는 복수의 카메라부;
    상기 복수의 카메라부와 접속되는 스위치부;
    상기 스위치부를 통해 상기 복수의 카메라부로부터 검사 대상물의 영상 이미지를 획득하는 비전 처리부;
    상기 비전 처리부를 제어하는 제어부;
    상기 카메라부의 하부에 간격을 두고 검사 대상물이 안치되어 지지되도록 마련되는 검사 지그;
    를 포함하고,
    상기 검사 지그의 프레임부에는 간격을 두고 복수의 마커가 구비되며,
    상기 비전 처리부는
    상기 카메라부가 구동 수단에 의해 이동하면서 획득된 영상 이미지를 제공 받아서 미리 저장된 상기 검사 대상물의 이미지와 비교하여 불량 여부를 판별하며,
    상기 비전 처리부는,
    상기 카메라부에 의해 획득한 영상 이미지중에서 4개의 마커가 포함된 영상 이미지가 획득되면, 이를 유효 시야 영역으로 설정하고 발췌하여 검사 대상물의 불량 여부를 판독하기 위해 저장된 검사 대상물의 이미지와 비교하는 이미지로 처리되고,
    상기 마커는 획득된 영상 이미지의 갯수보다 1열 더 많게 마련되며,
    상기 마커는 1열에 2개의 마커가 구비되어서 획득된 영상 이미지가 1개인 경우, 4개의 마커로 이루어지는 2열로 마련되며,
    상기 복수의 카메라부에 의해 각각 획득되는 영상 이미지에 포함되는 상기 마커의 위치 좌표 값을 토대로 상기 제어부에서 검사 대상물의 위치를 산출하여 불량 여부 판별시 사용하고,
    상기 복수의 카메라부는 동시에 검사 대상물을 촬영하여 각각 촬영 영역이 형성되고, 상기 촬영 영역은 서로 중첩되는 중첩 영역이 형성되며,
    상기 중첩 영역에서는 상기 각 촬영 영역에 포함되는 마커에 의한 검사 대상물의 동일 지점에 대한 위치 좌표값을 산출하고,
    상기 제어부에서 상기 동일 지점에 대한 위치 좌표 값을 비교하여 검사 대상물의 해당 위치를 파악하는 비전 검사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지대는 바닥면으로부터 소정의 높이로 세워지는 수직 지지대와, 수직 지지대의 사이에 연결되는 수평 지지대로 이루어지고,
    상기 수직 지지대의 저면에는 진동을 흡수할 수 있는 방진 부재가 마련되는 비전 검사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 지그는,
    프레임부, 상기 프레임부에 간격을 두고 각기 다른 형태로 복수 마련되는 마커로 이루어지고,
    상기 마커의 위치 좌표값은 상기 비전 처리부에 미리 설정되어서 상기 검사 대상물의 위치를 파악하는 비전 검사 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 지그는 작업 테이블에 마련되고,
    상기 작업 테이블에는 검사 지그의 일측을 지지해주는 가이드 돌기가 형성되며,
    상기 검사 지그의 타측에는 검사 지그를 고정해주기 위한 바이스가 마련되고,
    상기 바이스는 상기 검사 지그의 크기에 따라 가변적으로 검사 지그를 고정하기 위해 상기 작업 테이블에 고정되는 고정 부재, 상기 고정 부재를 관통하여 이동 가능하게 나사결합되는 비전 검사 장치.
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