KR102440608B1

KR102440608B1 - 스티어링휠 자동 조정 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR102440608B1
Application number: KR1020180025212A
Authority: KR
Inventors: 윤수진
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2022-09-05
Also published as: KR20190104735A; US20190270484A1; US10994781B2; DE102018219139A1

Abstract

스티어링휠 자동 조정 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 공정라인에 설비되어 OBD가 탑재된 차량의 휠 얼라이먼트 작업을 지원하는 스티어링휠 자동 조정 시스템은, 공정 진입된 차량의 차대번호를 인식하는 스캐너, 상기 차량의 OBD와 무선 진단통신을 연결하여 송수신 데이터를 중계하는 안테나, 상기 차량이 센터링 위치에 안착되면 자세제어를 통해 선단에 장착된 비전 센서를 차량 내 스티어링휠의 촬영위치로 이동시키는 로봇 및 상기 비전 센서의 촬영 영상을 분석하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 연산하고 상기 차량의 OBD와 연결된 진단통신을 통해 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 조향각 센서에 입력하여 초기화하는 제어 장치를 포함한다.

Description

스티어링휠 자동 조정 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATIC ADJUSTMENT OF STEERING WHEEL}

본 발명은 스티어링휠 자동 조정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 제조 공정에서 스티어링휠의 조향 각도와 센터 정렬을 자동으로 조정할 수 있도록 지원하는 스티어링휠 자동 조정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공장에서 조립되는 차량은 휠 얼라이먼트 작업을 수행하며, 이를 위해서는 먼저 스티어링휠의 조향 각도를 0도에 맞춰 센터 정렬하는 스티어링휠 레벨링 작업을 선행하고 있다.

예컨대, 도 1은 종래의 휠 얼라이먼트 작업을 위한 흐름을 나타낸다.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 휠 얼라이먼트 작업에 있어서, 차량이 공정라인에 진입하는 단계(S1), 차량의 스티어링휠에 각도 측정을 위한 휠 레벨러를 거치하는 단계(S2), 스티어링휠을 수동 조절하여 0도로 센터 정렬 및 고정하는 단계(S3) 및 센터 정렬 상태에서 조향각 센서를 초기화하는 단계(S4)를 포함하는 스티어링휠 레벨링 작업을 수행한다. 이후, 휠 레벨러를 고정시킨 상태에서 각 바퀴의 토우 및 캠버 등을 조정하는 단계(S5) 및 상기 휠 레벨러를 탈거하고 차량이 출차되는 단계(S6)를 포함하는 휠 얼라이먼트 작업을 수행하고 있다.

그러나, 종래의 휠 얼라이먼트 작업은 차량의 현재 스티어링휠 조향 각도를 측정하기 위하여 작업자가 차량마다 스티어링휠에 휠 레벨러를 거치 및 탈거하는 공정이 필요하므로 작업 시간, 공수 및 비용이 증가하는 단점이 있다.

또한, 작업자가 휠 레벨러에 연결된 각도표시 화면을 보면서 일일이 수동으로 스티어링휠을 0도로 정렬해야 하고, 조향각 센서의 기준(0도)을 입력하는 초기화 작업도 작업자에 의존되므로 휴먼 에러로 인해 차량의 휠 얼라이먼트 품질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 실시 예는 로봇 선단의 비전 센서부를 통해 검출된 스티어링휠의 틀어진 각도를 조향각 센서에 직접 입력하여 초기화하는 스티어링휠 자동 조정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 MDPS의 제어를 통해 상기 틀어진 각도만큼 스티어링휠을 회전시켜 휠 얼라이먼트 작업시간 동안 센터 정렬을 유지시키는 스티어링휠 자동 조정 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공정라인에 설비되어 OBD가 탑재된 차량의 휠 얼라이먼트 작업을 지원하는 스티어링휠 자동 조정 시스템은, 공정 진입된 차량의 차대번호를 인식하는 스캐너; 상기 차량의 OBD와 무선 진단통신을 연결하여 송수신 데이터를 중계하는 안테나; 상기 차량이 센터링 위치에 안착되면 자세제어를 통해 선단에 장착된 비전 센서를 차량 내 스티어링휠의 촬영위치로 이동시키는 로봇; 및 상기 비전 센서의 촬영 영상을 분석하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 연산하고, 상기 차량의 OBD와 연결된 진단통신을 통해 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 조향각 센서에 입력하여 초기화하는 제어 장치를 포함한다.

또한, 상기 제어 장치는 상기 현재 틀어진 각도만큼의 보정각도를 생성하고 상기 차량의 MDPS(Motor Driving Power Steering) 제어를 통해 상기 스티어링휠을 회전하여 0도로 센터 정렬할 수 있다.

또한, 상기 제어 장치는 상기 차량의 휠 얼라이먼트 작업 시간 동안 상기 MDPS를 락킹하여 상기 센터 정렬 상태를 유지시킬 수 있다.

또한, 상기 제어 장치는 상기 안테나를 통해 상기 OBD와의 무선 진단통신을 연결하는 통신부; 상기 로봇의 기구학적 자세제어를 통해 상기 비전 센서를 상기 촬영위치로 이동시키거나 차량 밖의 대기 위치로 복귀시키는 로봇 제어부; 상기 비전 센서의 촬영 영상을 분석하여 수평라인을 기준으로 상기 현재 틀어진 각도를 연산하는 비전 처리부; 상기 차대번호가 수신되면 상기 차량의 공정 진입을 인식하고, 상기 차대번호에 매칭된 차종정보와 OBD ID를 조회하여 상기 OBD와의 진단통신을 연결하는 제어부; 및 상기 차량의 스티어링휠 자동 조정을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 데이터베이스를 포함할 수 있다.

또한, 상기 비전 처리부는 상기 촬영 영상에서 소정의 제1 수평라인을 기준으로 스티어링휠 패턴으로 분석된 제2 수평라인을 비교하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출할 수 있다.

또한, 상기 비전 처리부는 상기 촬영 영상에서 데시보드 또는 클러스터 형상에 존재하는 제1 수평라인을 기준으로 상기 제2 수평라인을 교차하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출할 수 있다.

또한, 상기 비전 처리부는 상기 비전 센서의 촬영 영상에 형성된 가상의 제1 수평라인을 기준으로 상기 제2 수평라인을 교차하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출할 수 있다.

또한, 상기 로봇 제어부는 상기 비전 센서를 상기 촬영위치에 수평으로 위치시켜 상기 촬영 영상에 가상의 제1 수평라인을 생성할 수 있도록 기구학적 자세정보가 설정될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 MDPS를 이용한 스티어링휠의 센터 정렬 이후에 상기 비전 센서를 통해 촬영된 상기 스티어링휠의 촬영 영상을 재분석하여 기준이 되는 제1 수평라인과 스티어링휠의 제2 수평라인의 일치 여부를 검증할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 검증한 결과 상기 제1 수평라인과 제2 수평라인이 불일치하여 현재 틀어진 각도가 검출되면, 상기 현재 틀어진 각도를 상기 조향각 센서에 재입력하여 재차 초기화할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 공정라인에 설비된 스티어링휠 자동 조정 시스템이 OBD가 탑재된 차량의 휠 얼라이먼트 작업을 지원하는 스티어링휠 자동 조정 방법은, a) 공정라인에 진입된 차량의 OBD와 무선 진단통신을 연결하는 단계; b) 상기 차량이 센터링 위치에 위치하면, 로봇의 자세제어를 통해 선단에 장착된 비전 센서를 차량 내 스티어링휠의 촬영위치로 이동시키는 단계; c) 상기 비전 센서의 촬영 영상을 분석하여 기준 수평라인으로부터 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 연산하는 단계; 및 d) 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 상기 진단통신을 통해 상기 차량의 조향각 센서에 입력하여 현재 조향 각도로 초기화하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 a) 단계는, 스캐너에서 검출된 차대번호가 수신되면 상기 차량의 공정라인 진입을 인식하는 단계; 및 상기 차대번호에 매칭된 차종정보와 OBD ID를 조회하고, 상기 OBD ID를 기초로 상기 OBD와의 무선 진단통신을 연결하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 촬영 영상에서 소정의 제1 수평라인을 기준으로 스티어링휠 패턴에서 검출된 제2 수평라인을 비교하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계 이후에, e) 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 0도로 회전시키기 위한 보정각도를 생성하는 단계; 및 f) 상기 보정각도를 포함하는 스티어링휠 제어신호를 상기 차량의 MDPS(Motor Driving Power Steering)로 전송하여 상기 스티어링휠을 0도로 센터 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 f) 단계는, 상기 차량으로부터 센터 정렬 완료 응답을 수신한 이후에, 상기 비전 센서 통해 촬영된 스티어링휠의 촬영 영상을 재분석하여 상기 센터 정렬의 성공 여부를 검증하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센터 정렬의 성공 여부를 검증하는 단계는, 상기 촬영 영상에서 소정의 제1 수평라인을 기준으로 스티어링휠의 제2 수평라인을 비교하여 일치하지 않으면 센터 정렬에 실패한 것으로 판단하는 단계; 및 상기 제1 수평라인과 제2 수평라인의 현재 틀어진 각도를 상기 조향각 센서에 재입력하여 재차 초기화하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 f) 단계 이후에, g) 상기 차량으로 센터 정렬 유지를 요청하여 휠 얼라이먼트 작업 시간 동안 차량의 MDPS 락킹을 통해 센터 정렬 상태를 유지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 g) 단계는, 상기 휠 얼라이먼트 작업이 완료되면, 상기 차량으로 센터 정렬 해제 요청을 전송하여 상기 차량의 MDPS 락킹을 해제하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 로봇의 선단에 장착된 비전 센서를 통해 스티어링휠의 틀어진 각도를 검출하여 조향각 센서에 직접 입력하여 초기화하는 방식으로 기존 스티어링휠 레벨링 작업을 완전자동화 함으로써 작업 시간, 공수 및 비용을 절감할 수 있다.

또한, 조향각 센서에 현재 틀어진 각도를 직접 입력함으로써 수작업에 의한 휴먼 에러를 방지하고, 스티어링휠 회전에 따른 기계적 오차를 방지하여 스티어링휠 오프 센터의 품질을 향상시킬 수 있다.

그리고, MDPS의 제어를 통해 스티어링휠을 0도로 회전하여 센터 정렬을 유지시킨 상태에서의 휠 얼라이먼트 작업을 지원함으로써 기존의 휠 레벨러의 거치 및 탈거 공정이 생략되어 전체 휠 얼라먼트 공정시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 휠 얼라이먼트 작업을 위한 흐름을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 자동 조정 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇에 의해 비전 센서가 촬영 위치로 이동된 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 촬영 영상에 가상의 제1 수평라인이 설정된 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 촬영 영상에서 스티어링휠 보정 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 자동 조정 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 자동 조정 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 자동 조정 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 자동 조정 시스템(100)은 휠 얼라이먼트 공정에 진입된 차량(10)과의 연동을 위한 스캐너(110), 안테나(120), 로봇(130), 비전 센서(140) 및 제어 장치(150)를 포함한다.

차량(10)은 OBD(11)가 탑재된 상태로 컨베이어벨트를 따라 여러 생산라인을 거치면서 조립되고, 본 발명의 실시 예에 따른 휠 얼라이먼트 작업을 위한 공정라인으로 진입된다.

차량(10)은 스티어링휠의 자동 조정을 위해 상기 OBD(11)와 연동되는 ECU(Electronic Control Unit)(12), 조향각 센서(13) 및 MDPS(Motor Driving Power Steering)(14)를 포함한다.

OBD(11)는 차량의 무선 검사를 지원하는 통신장비로써 안테나(120)를 통해 제어 장치(150)와의 진단통신을 연결한다.

또한, OBD(11)는 고유식별정보(OBD ID)를 활용하여 제어 장치(150)와 연결된 진단통신을 통해 데이터를 송수신하고, 차량 내부의 진단통신(예; CAN)을 통해 ECU (12), 조향각 센서(13) 및 MDPS(14)와 연결될 수 있다.

ECU(12)는 차량(10) 내 설치된 각종 전자장치를 제어하는 상위 제어기이며, 이를 위해 각 전자장비 별로 구성되는 하위 제어기들을 제어할 수 있다.

조향각 센서(13)는 스티어링휠의 조작(회전)에 따른 조향 각도의 변화를 검출한다. 조향각 센서(13)는 ECU(12)로부터 현재 스티어링휠이 틀어진 각도가 수신되면 이를 현재 조향 각도로 저장하여 초기화한다. 이는 추후 스티어링휠의 조작에 따른 조향 각도 변화를 검출하기 위한 기준각도를 초기화 하는 것이다.

MDPS(14)는 ECU(12)로부터 스티어링휠 제어신호가 수신되면, 그에 따른 모터를 구동하여 스티어링휠을 0도의 위치로 정렬하고, 휠 얼라이먼트 작업시간 동안 센터 정렬을 유지시키는 역할을 한다. 상기 스티어링휠 제어신호는 조향각 센서(13)가 초기화된 이후에 스티어링휠을 현재 틀어진 각도만큼 0도의 위치로 회전시켜 센터 정렬하기 위한 보정각도를 포함한다.

스캐너(110)는 공정라인으로 진입된 차량(10)의 차체에 부착된 바코드의 인식으로 차대번호(VIN)를 획득하여 제어 장치(150)로 전송한다. 여기서, 스캐너(110)는 바코드 스캐너를 가정하여 설명하겠으나 이에 한정되지 않으며 차량(10)의 식별정보가 수록된 RFID나 태그가 부착된 경우 이를 인식하는 리더기로 구성될 수 있다.

안테나(120)는 공정라인에 진입된 차량(10)의 OBD(11)와 무선 진단통신을 연결하여 제어 장치(150)와 차량(10) 간에 송수신되는 데이터를 중계한다. 안테나(120)는 근거리 통신의 지향성 안테나로 구성될 수 있으며, 차량(10)이 이동되는 컨베이어 벨트를 따라 일정간격을 두고 복수로 배치될 수 있다.

로봇(130)은 차체 센터링 위치에 설치되는 다관절 매니퓰레이터로 구성되며, 미리 설정된 기구학적 자세제어를 통해 선단에 장착된 비전 센서(140)를 스티어링휠의 촬영위치로 이동시킨다.

예컨대, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇에 의해 비전 센서가 촬영 위치로 이동된 상태를 나타낸다.

첨부된 도 3을 참조하면, 비전 센서(140)는 카메라와 조명을 포함하며, 운전석 창문을 통해 차량 내부로 진입되어 스티어링휠과 마주하는 촬영 위치에 고정된다.

비전 센서(140)는 상기 촬영 위치에서 촬영된 영상을 분석하여 스티어링휠이 센터 정렬된 상태인 기준 각도(이하, 0도로 정의함)를 기준으로 현재 스티어링휠이 틀어진 각도를 측정한다.

예컨대, 비전 센서(140)는 데시보드 형상에 존재하는 제1 수평라인(L1)을 기준으로 스티어링휠에 형성된 제2 수평라인(L2)을 비교하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출할 수 있다. 여기서, 상기 제1 수평라인은 클러스터에 형성된 일부 수평라인(예; 하부라인)으로 설정될 수 있다.

비전 센서(140)는 좌우대칭구조인 스티어링휠의 패턴을 인식하고, 좌우에 대칭된 임의의 두 지점을 수평으로 연결하는 제2 수평라인(L2)을 생성하여 상기 제1 수평라인(L1)과 비교한다.

이를 통해, 비전 센서(140)는 도 3과 같이 스티어링휠이 현재 좌측방향으로 -10도 틀어진 각도를 검출하여 제어 장치(150)로 전달한다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 촬영 영상에 가상의 제1 수평라인이 설정된 상태를 나타낸다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예는 데시보드에 형성된 제1 수평라인(L1)에 한정되지 않으며, 비전 센서(140)의 촬영 영상에 가상의 제1 수평라인(L1)을 생성할 수 있다.

비전 센서(140)는 촬영 영상에 생성된 가상의 제1 수평라인(L1)을 스티어링휠에 형성된 제2 수평라인(L2) 상의 적어도 한 점과 교차하고, 교차점으로부터 스티어링휠의 현재 틀어진 각도(예; -10도)를 검출할 수 있다.

제어 장치(150)는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링휠 자동 조정을 위한 전반적인 동작을 제어하는 컴퓨팅 시스템으로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치(150)는 통신부(151), 로봇 제어부(152), 비전 처리부(153), 제어부(154) 및 데이터베이스(155)를 포함한다.

통신부(151)는 안테나(120)를 통해 차량(10)의 OBD(11)와 무선 진단통신을 연결하는 무선통신모듈(151-1) 및 인터넷을 통해 생산관리시스템(Manufacturing Execution System, MES) 등의 타 시스템과 연동되는 유선통신모듈(151-2)을 포함한다.

로봇 제어부(152)는 로봇(130)의 자세제어를 위한 기구학적 설정정보를 저장하고, 이를 통해 비전 센서(140)를 차량 내 촬영위치로 진입시키거나 차량 밖의 대기 위치로 진출시키기 위한 동작을 제어한다. 상기 기구학적 설정정보는 로봇(130)이 비전 센서(140)를 상기 촬영위치에 수평으로 위치시켜 촬영 영상에 가상의 제1 수평라인(L1)을 생성할 수 있도록 설정될 수 있다.

비전 처리부(153)는 비전 센서(140)통해 촬영된 스티어링휠의 영상을 분석하여 현재 틀어진 각도를 연산한다.

비전 처리부(153)는 상기 제1 수평라인(L1)을 기준으로 스티어링휠 패턴으로 분석된 제2 수평라인(L2)을 교차하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출할 수 있다.

제어부(154)는 중앙처리장치로써, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링휠 자동 조정을 위한 알고리즘을 통해 상기 각부의 동작을 제어한다.

제어부(154)는 스캐너(110)에서 검출된 차대번호(VIN)가 수신되면 차량(10)의 공정 진입을 인식하고, MES에 상기 차대번호(VIN)에 기초한 차종정보와 차량(10)에 장착된 OBD ID를 조회한다.

제어부(154)는 상기 차종정보에 기초하여 차량에 적용된 사양을 확인하고, 상기 OBD ID에 기초한 차량(10)의 OBD(11)와 진단통신을 연결한다. 여기서, 상기 OBD ID에 기초한 상기 진단통신의 연결은 제어부(154)가 OBD(11)를 통해 차량(10)내 ECU(12), 조향각 센서(13) 및 MDPS(14)의 통신이 오픈 되어 서로 연결되었음을 의미한다.

제어부(154)는 비전 센서(140)와 비전 처리부(153)를 통해 차량(10) 내 스티어링휠의 현재 틀어진 각도가 검출되면, 상기 현재 틀어진 각도(예; -10도)를 진단통신을 통해 차량(10)의 ECU(12)로 전송한다. 이때, ECU(12)는 수신된 상기 현재 틀어진 각도(예; -10도)를 조향각 센서(13)의 현재 조향 각도로 입력하여 초기화 한다.

즉, 제어부(154)는 비전 센싱을 통해 스티어링휠의 패턴 인식하여 현재 틀어진 각도를 파악하고 이를 조향각 센서(13)에 직접입력 하는 방식으로 초기화시킬 수 있다.

이는 종래의 스티어링휠 레벨링 작업과 대비할 때 작업자가 수동으로 휠 레벨러를 거치하는 작업과 스트어링휠을 돌려 0도에 맞추는 작업을 생략할 수 있는 이점이 있다.

또한, 종래의 스티어링휠 레벨링 방법은 스티어링휠을 0도로 돌리는 과정에서 스티워링휠, 유조인트 컬럼, 렉-피니던 등 기구들간의 기계적 유격이 필연적으로 발생되므로 센터 정렬에 오차가 발생되는 단점이 있다. 그러나, 본 발명은 스티워링휠을 돌리지 않은 상태에서의 틀어진 각도를 조향각 센서(13)에 직접 입력하는 방식이므로 상기 기계적 오차를 방지할 수 있는 장점이 있다.

한편, 제어부(154)는 조향각 센서(13)가 초기화된 이후에, 상기 현재 틀어진 각도를 0도로 보정하는 스티어링휠 제어신호를 생성하고, 진단통신을 통해 차량(10)의 MDPS(14)로 전송하여 스티어링휠을 0도로 회전시킨다.

예컨대, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 촬영 영상에서 스티어링휠 보정 상태를 나타낸다.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(154)는 현재 틀어진 각도가 -10도인 경우 스티어링휠을 +10도만큼 회전시키기 위한 스티어링휠 제어신호를 생성하여 ECU(12)로 전송할 수 있다.

이때, ECU(12)는 수신된 스티어링휠 제어신호에 기초한 MDPS(14)의 모터를 구동하여 스티어링휠을 +10도 만큼 0도 위치로 회전시켜 센터 정렬한다.

또한, 제어부(154)는 MDPS(14)를 이용한 스티어링휠 제어가 완료된 이후에 비전 센서(140)통해 촬영된 스티어링휠의 영상을 재분석하여 제1 수평라인(L1)과 제2 수평라인(L2)의 일치 여부를 검증할 수 있다.

만약에, 상기 검증한 결과 상기 제1 수평라인(L1)과 제2 수평라인(L2)이 불일치하여 현재 틀어진 각도가 재검출되면, 상기 현재 틀어진 각도를 상기 조향각 센서(13)에 재입력하여 재차 초기화할 수 있다.

이를 위해, 제어부(154)는 MDPS(14)를 통한 스티어링휠의 센터 정렬 제어가 완료될 때까지 비전 센서(140)를 촬영 위치에 고정하고, 상기 센터 정렬 검증에 성공하면 로봇(130) 제어를 통해 원래의 대기 위치로 복귀시킨다.

한편, 제어부(154)는 ECU(12)로 스티어링휠 센터 유지제어를 요청하여 MDPS(14)의 모터의 제동제어를 통해 휠 얼라이먼트 작업시간 동안 센터 정렬을 유지시키는 역할을 한다.

이를 통해 종래의 휠 레벨러를 이용한 스티어링휠의 고정 없이도 안정적인 휠 얼라이먼트 작업을 수행할 수 있다.

데이터베이스(155)는 제어 장치(150)의 스티어링휠 자동 조정을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하고, 제어 장치(150)의 운용에 따라 생성되는 데이터를 저장한다.

한편, 전술한 스티어링휠 자동 조정 시스템(100)의 구성을 바탕으로 본 발명의 실시 예에 따른 차량 스티어링휠 자동 조정 방법을 설명하되, 제어 장치(150)와 차량(10)이 연동하는 흐름으로 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 자동 조정 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치(150)는 스캐너(110)에서 검출된 차대번호(VIN)가 수신되면 차량(10)의 공정 진입을 인식한다(S101).

제어 장치(150)는 상기 차대번호(VIN)에 매칭된 차량(10)의 차종정보와 OBD ID를 조회하고, 상기 OBD ID를 기초로 차량(10)에 탑재된 OBD(11)와의 무선 진단통신을 연결한다(S102). 이때, 제어 장치(150)는 상기 진단통신이 연결되면 먼저 윈도우 오픈 명령을 차량의 ECU로 전송하여 운전석 위치의 윈도우를 개방할 수 있다.

제어 장치(150)는 차체가 센터링 위치에 위치하면, 로봇(130)의 자세제어를 통해 선단에 장착된 비전 센서(140)를 차량 내 스티어링휠의 촬영위치로 이동시킨다(S103).

제어 장치(150)는 비전 센서(140)를 통해 스티어링휠 영상을 촬영하고(S104), 촬영 영상을 분석하여 기준 수평라인으로부터 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 연산한다(S105). 이때, 제어 장치(150)는 비전 센서(140)의 촬영 영상을 분석하여 소정의 제1 수평라인(L1)을 기준으로 스티어링휠 패턴에서 검출된 제2 수평라인(L2)을 비교하여 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출할 수 있다.

제어 장치(150)는 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 진단통신을 통해 전송하여 조향각 센서(13)의 현재 조향 각도로 초기화한다(S106). 이때, 차량(10)의 조향각 센서(13)는 상기 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 현재 조향 각도로 저장하여 조향 각도의 변화를 검출을 위한 기준각도를 초기화 한다(S107).

제어 장치(150)는 차량(10)으로부터 초기화 완료 응답이 수신되면(S108), 차량(10)의 조향각 센서(13)의 초기화가 완료된 것으로 판단한다.

제어 장치(150)는 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 0도로 회전시키기 위한 보정각도를 생성하고(S109), 이를 포함하는 스티어링휠 제어신호를 차량(10)으로 전송한다(S110). 이때, 차량(10)은 수신된 스티어링휠 제어신호에 기초한 MDPS(14)의 모터를 구동하여 스티어링휠을 0도 위치로 회전시켜 센터 정렬한다(S111).

제어 장치(150)는 차량(10)으로부터 센터 정렬 완료 응답이 수신되면(S112), 비전 센서(140)통해 촬영된 스티어링휠의 영상을 재분석하여 센터 정렬의 성공 여부를 검증할 수 있다(S113).

제어 장치(150)는 소정의 제1 수평라인(L1)을 기준으로 스티어링휠의 제2 수평라인(L2)이 일치하지 않으면 센터 정렬에 실패한 것으로 판단하고(S113; 아니오), 상기 S109 단계로 돌아가 0도 보정각도를 재생성 하여 스티어링휠을 제어하는 과정을 수행한다.

반면, 제어 장치(150)는 소정의 제1 수평라인(L1)을 기준으로 스티어링휠의 제2 수평라인(L2)이 일치하면 센터 정렬 검증에 성공한 것으로 판단하고(S113; 예), 로봇(130) 제어를 통해 비전 센서(140)를 원래의 대기 위치로 복귀시킨다(S114).

이상의 과정은 차량의 휠 얼라이먼트(W/A) 공정을 준비하는 대기 공정에 해당될 수 있으며, 이하 휠 얼라이먼트(W/A) 공정 과정을 설명을 계속한다.

제어 장치(150)는 상기 센터 정렬 검증 성공에 따른 차량(10)으로 센터 정렬 유지를 요청한다(S115). 이때, 차량(10)은 MDPS(14) 락킹(Rocking)을 통해 스티어링휠이 센터 정렬 상태를 유지하도록 고정할 수 있다(S116).

제어 장치(150)는 차량(10)으로부터 MDPS 락킹 완료 응답이 수신되면(S117), 휠 얼라이먼트 공정의 제어반(미도시)으로 휠 얼라이먼트(W/A) 작업 시작 메시지를 전송하여 토우 및 캠버 조정 작업을 수행하도록 한다(S118).

이후, 제어 장치(150)는 휠 얼라이먼트(W/A) 작업 완료 메시지가 수신되면(S119), 차량(10)으로 센터 정렬 해제 요청을 전송한다(S120). 이때, 차량(10)은 MDPS(14) 락킹(Rocking)을 해제하고(S121), 이를 제어 장치(150)로 응답한다.

제어 장치(150)는 차량(10)으로부터 MDPS 락킹 해제 응답이 수신되면(S122), 차량(10)의 OBD와의 진단통신 연결을 종료하고 해당 차량의 스티어링휠 조정 및 휠 얼라이먼트 작업 이력을 데이터베이스(155)에 저장한다(S123). 이후, 차량(10)은 다음 공정으로 이동된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 로봇의 선단에 장착된 비전 센서를 통해 스티어링휠의 틀어진 각도를 검출하여 조향각 센서에 직접 입력하여 초기화하는 방식으로 기존 스티어링휠 레벨링 작업을 완전자동화 함으로써 작업 시간, 공수 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 조향각 센서에 현재 틀어진 각도를 직접 입력함으로써 수작업에 의한 휴먼 에러를 방지하고, 스티어링휠 회전에 따른 기계적 오차를 방지하여 스티어링휠 오프 센터의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 도 7에 도시한 본 발명의 실시 예에서는 제어 장치(150)가 비전 센서(140)를 통해 검출된 현재 틀어진 각도를 0도로 회전시키기 위한 보정각도를 생성하는 것으로 설명하였다.

그러나, 만약에 대기 공정의 위치와 휠 얼라이먼트(W/A) 공정 위치가 분리되어 차량이 W/A 공정 위치로 이동해야 하는 경우 이동 과정에서 스티어링휠의 틀어질 수 있음을 고려할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 상기 센터 정렬 검증 성공에 성공한 이후에는 제어 장치(150)가 진단통신을 통해 조향각 센서(13)의 현재 조향 각도를 파악하여 0도를 기준으로 상기 현재 조향 각도가 틀어진 만큼의 보정각도를 생성할 수 있다.

따라서, 대기 공정에서 W/A 공정 위치로 차량이 이동하는 과정에서 스티어링휠이 틀어지더라도 비전 센서(140) 없이 조향각 센서(13)의 현재 조향 각도를 파악하여 MDPS를 통한 센터 정렬 및 유지제어가 가능한 이점이 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 스티어링휠 자동 조정 시스템
110: 스캐너
120: 안테나
130: 로봇
140: 비전 센서
150: 제어 장치
151: 통신부
152: 로봇 제어부
153: 비전 처리부
154: 제어부
155: 데이터베이스
10: 차량
11: ODB
12: ECU
13: 조향각 센서
14: MDPS

Claims

공정라인에 설비되어 OBD가 탑재된 차량의 휠 얼라이먼트 작업을 지원하는 스티어링휠 자동 조정 시스템에 있어서,
공정 진입된 차량의 차대번호를 인식하는 스캐너;
상기 차량의 OBD와 무선 진단통신을 연결하여 송수신 데이터를 중계하는 안테나;
상기 차량이 센터링 위치에 안착되면 자세제어를 통해 선단에 장착된 비전 센서를 차량 내 스티어링휠의 촬영위치로 이동시키는 로봇; 및
상기 비전 센서의 촬영 영상을 분석하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 연산하고, 상기 차량의 OBD와 연결된 진단통신을 통해 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 조향각 센서에 입력하여 초기화하는 제어 장치;를 포함하되,
상기 제어 장치는 상기 안테나를 통해 상기 OBD와의 무선 진단통신을 연결하는 통신부, 상기 로봇의 기구학적 자세제어를 통해 상기 비전 센서를 상기 촬영위치로 이동시키거나 차량 밖의 대기 위치로 복귀시키는 로봇 제어부, 상기 비전 센서의 촬영 영상을 분석하여 수평라인을 기준으로 상기 현재 틀어진 각도를 연산하는 비전 처리부, 상기 차대번호가 수신되면 상기 차량의 공정 진입을 인식하고, 상기 차대번호에 매칭된 차종정보와 OBD ID를 조회하여 상기 OBD와의 진단통신을 연결하는 제어부, 및 상기 차량의 스티어링휠 자동 조정을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 장치는
상기 현재 틀어진 각도만큼의 보정각도를 생성하고 상기 차량의 MDPS(Motor Driving Power Steering) 제어를 통해 상기 스티어링휠을 회전하여 0도로 센터 정렬하는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어 장치는
상기 차량의 휠 얼라이먼트 작업 시간 동안 상기 MDPS를 락킹하여 상기 센터 정렬 상태를 유지시키는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 비전 처리부는
상기 촬영 영상에서 소정의 제1 수평라인을 기준으로 스티어링휠 패턴으로 분석된 제2 수평라인을 비교하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출하는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
제5항에 있어서,
상기 비전 처리부는
상기 촬영 영상에서 데시보드 또는 클러스터 형상에 존재하는 제1 수평라인을 기준으로 상기 제2 수평라인을 교차하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출하는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
제5항에 있어서,
상기 비전 처리부는
상기 비전 센서의 촬영 영상에 형성된 가상의 제1 수평라인을 기준으로 상기 제2 수평라인을 교차하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출하는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
제7항에 있어서,
상기 로봇 제어부는
상기 비전 센서를 상기 촬영위치에 수평으로 위치시켜 상기 촬영 영상에 가상의 제1 수평라인을 생성할 수 있도록 기구학적 자세정보가 설정되는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어부는
상기 MDPS를 이용한 스티어링휠의 센터 정렬 이후에 상기 비전 센서를 통해 촬영된 상기 스티어링휠의 촬영 영상을 재분석하여 기준이 되는 제1 수평라인과 스티어링휠의 제2 수평라인의 일치 여부를 검증하는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어부는
상기 검증 결과 상기 제1 수평라인과 제2 수평라인이 불일치하여 현재 틀어진 각도가 검출되면, 상기 현재 틀어진 각도를 상기 조향각 센서에 재입력하여 재차 초기화하는 스티어링휠 자동 조정 시스템.
공정라인에 설비된 스티어링휠 자동 조정 시스템이 OBD가 탑재된 차량의 휠 얼라이먼트 작업을 지원하는 스티어링휠 자동 조정 방법에 있어서,
a) 공정라인에 진입된 차량의 OBD와 무선 진단통신을 연결하는 단계;
b) 상기 차량이 센터링 위치에 위치하면, 로봇의 자세제어를 통해 선단에 장착된 비전 센서를 차량 내 스티어링휠의 촬영위치로 이동시키는 단계;
c) 상기 비전 센서의 촬영 영상을 분석하여 기준 수평라인으로부터 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 연산하는 단계;
d) 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 상기 진단통신을 통해 상기 차량의 조향각 센서에 입력하여 현재 조향 각도로 초기화하는 단계;
e) 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 0도로 회전시키기 위한 보정각도를 생성하는 단계; 및
f) 상기 보정각도를 포함하는 스티어링휠 제어신호를 상기 차량의 MDPS(Motor Driving Power Steering)로 전송하여 상기 스티어링휠을 0도로 센터 정렬하는 단계를 포함하되,
상기 f) 단계는, 상기 차량으로부터 센터 정렬 완료 응답을 수신한 이후에, 상기 비전 센서 통해 촬영된 스티어링휠의 촬영 영상을 재분석하여 상기 센터 정렬의 성공 여부를 검증하는 단계를 포함하는 스티어링휠 자동 조정 방법.
제11항에 있어서,
상기 a) 단계는,
스캐너에서 검출된 차대번호가 수신되면 상기 차량의 공정라인 진입을 인식하는 단계; 및
상기 차대번호에 매칭된 차종정보와 OBD ID를 조회하고, 상기 OBD ID를 기초로 상기 OBD와의 무선 진단통신을 연결하는 단계를 포함하는 스티어링휠 자동 조정 방법.
제11항에 있어서,
상기 c) 단계는,
상기 촬영 영상에서 소정의 제1 수평라인을 기준으로 스티어링휠 패턴에서 검출된 제2 수평라인을 비교하여 상기 스티어링휠의 현재 틀어진 각도를 검출하는 스티어링휠 자동 조정 방법.
삭제
삭제
제11항에 있어서,
상기 센터 정렬의 성공 여부를 검증하는 단계는,
상기 촬영 영상에서 소정의 제1 수평라인을 기준으로 스티어링휠의 제2 수평라인을 비교하여 일치하지 않으면 센터 정렬에 실패한 것으로 판단하는 단계; 및
상기 제1 수평라인과 제2 수평라인의 현재 틀어진 각도를 상기 조향각 센서에 재입력하여 재차 초기화하는 단계를 포함하는 스티어링휠 자동 조정 방법.
제11항에 있어서,
상기 f) 단계 이후에,
g) 상기 차량으로 센터 정렬 유지를 요청하여 휠 얼라이먼트 작업 시간 동안 차량의 MDPS 락킹을 통해 센터 정렬 상태를 유지시키는 단계를 더 포함하는 스티어링휠 자동 조정 방법.
제17항에 있어서,
상기 g) 단계는,
상기 휠 얼라이먼트 작업이 완료되면, 상기 차량으로 센터 정렬 해제 요청을 전송하여 상기 차량의 MDPS 락킹을 해제하는 단계를 포함하는 스티어링휠 자동 조정 방법.