KR102473365B1 - 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템 및 이를 이용한 타이어 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템은 학습된 머신러닝을 기반으로 타이어 표면에 형성된 결함을 쉽고 빠르게 측정할 수 있기 때문에 타이어를 제조하는 공급자나 이를 소비하는 소비자 모두 편리하게 사용할 수 있으며, 타이어의 결함으로 인해 발생할 수 있는 사고의 발생을 크게 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 타이어 검사 시스템은 각 부에서 작업이 끝난 타이어를 인접 부로 연속적으로 타이어를 이송시켜 타이어의 검사 과정을 다른 장치의 도움이나 인력 없이 원스텝(one step)으로 진행할 수 있기 때문에 기존의 타이어 검사 장비에 비해 검사 공정이 간단하고, 기존의 타이어 생산공정에 바로 연동이 가능하며, 동시에 타이어의 모든 표면을 하나의 과정을 통해 촬영하고 결함 유무를 즉각적으로 판단할 수 있다.

Description

머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템 및 이를 이용한 타이어 검사 방법{A system and method of checking tires using machine learning}

본 발명은 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템 및 이를 이용한 타이어 검사 방법에 관한 것으로, 상세하게는 주기적인 학습을 통해 머신러닝에 저장된 타이어별 상태 정보를 현재 측정한 타이어의 표면 정보와 비교 및 분석하여 타이어의 표면 결함을 보다 빠르고 정확하게 확인할 수 있는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템 및 이를 이용한 타이어 검사 방법에 관한 것이다.

타이어 또는 공압체(pneumatics)는 타이어 휠의 둘레에 결합되어 타이어 및 타이어 휠이 결합된 차체를 탄력 있게 지지하는 데 사용된다. 타이어는 천연고무 및 그 외의 혼합물이 배합된 원재료를 이용하여 만들어지며, 내측에 압축공기의 수용공간을 갖는 고리 형태로 형성된다.

이러한 타이어는 몇 가지의 제조 공정을 순차적으로 거쳐 만들어지게 된다. 타이어를 만드는 제조 공정은 원재료를 혼합하는 단계인 정련 공정과, 정련 공정을 통해 생성된 재료를 타이어 형태로 가공하는 가공 공정으로 크게 나누어질 수 있으며, 이 중 가공 공정은 다시 압출, 압연, 재단, 성형 및 가류 공정으로 세분화 될 수 있다. 이 중 압출, 압연 공정은 원재료를 일정한 두께를 갖는 시트 형태로 가공하는 공정이며, 재단, 성형 공정은 시트 형태의 압출, 압연물을 입체적인 형태로 재단한 후 서로 결합하여, 일차적으로 타이어의 형상을 갖추도록 하는 공정이다. 성형 공정을 거친 타이어는 적절한 온도와 압력을 가하는 가류 공정을 거쳐 타이어로 완성된다.

이러한 순차적인 제조 공정을 거치는 동안 타이어의 표면에는 규칙적 또는 불규칙적인 굴곡이 생기게 되며, 특히 타이어의 접지면에는 복잡한 형태로 돌출턱화된 트레드(tread) 무늬가 만들어지게 된다.

가류 공정을 끝낸 타이어는 그 크기나 규격, 형태, 회전 밸런스 등에 관한 여러 종류의 검사를 하게 된다. 이때, 타이어의 크기, 전체적인 형태 등 외형에 관한 검사는 타이어의 굴곡진 표면 형태에 따라 크게 영향을 받게 되며, 이는 타이어 표면의 어두운 색상 및 고무의 특성으로 인한 다양한 불량식출의 발생과 상호작용하여 타이어의 외형에 관한 검사를 어렵게 만드는 요인이 된다. 또한, 타이어의 접지면에는 트레드 무늬 위로 규격 및 용도 등을 식별하기 위한 제조사별 다양한 타이어 사이드월/트레드 무니, 스펙 등을 가지고 있어 외형검사에 어려움을 겪고 있다.

종래 타이어의 외형에 관한 검사는 육안 검사나, 광삼각법을 활용한 3D영상 획득 방법 등으로 이루어진 근접 센서를 타이어와 인접하게 배치하고, 이를 이용하여 검사하는 방법 등이 있으며, 특히 육안을 통한 검사가 주류를 이루어 왔다. 하지만 작업자에 의해 수동으로 이루어지는 육안 검사는 검사자의 성향이나 주관적인 판단에 의해 검사결과가 달라지기 때문에 효율적이지 못하였으며, 광삼각법을 활용한 3D영상 획득 방법은 센서가 위치한 타이어의 특정 부분만이 검사대상이 되어, 타이어 전체의 크기나 형태에 관한 검사 등은 효과적으로 이루어질 수 없다는 단점을 갖고 있었다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1061504호에는 타이어의 특정 영역을 촬영하는 촬영장치와 라인 레이저를 이용한 타이어의 검사방법이 개시되어 있으나, 이 역시 타이어의 내경 또는 외경과 같은 크기에 대한 검사나, 타이어의 형태에 대한 적합성의 판별 또는 타이어의 모든 내외경부 표면에 발생하는 부적합(불량식출) 부위를 인식하는 방법이 아닌 일부 단면만 검사하는 방식으로 종합적인 외형검사에는 적용되기 어려운 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1061504호 (2011년 08월 26일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상세하게는 주기적인 학습을 통해 머신러닝에 저장된 타이어별 상태 정보를 현재 측정한 타이어의 표면 정보와 비교 및 분석하여 타이어의 표면 결함을 보다 효율적이고 정확하게 확인할 수 있는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템 및 이를 이용한 타이어 검사 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시스템을 구성하는 타이어를 연속적으로 이송할 수 있는 컨베이어 라인과, 타이어를 회전시킬 수 있는 회전부를 구비함으로써 타이어의 표면 검사를 연속적이고 효과적으로 진행할 수 있는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템의 제공이다.

본 발명은 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템 및 이를 이용한 타이어 검사 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태는,

생산된 타이어의 표면 결함을 검사하는 타이어 검사 시스템으로, 상기 시스템은,

타이어를 지지하고 소정의 검사 과정에 따라 타이어를 한 스텝씩 이송시키며, 타이어를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 테이블을 포함하는 이송부;

상기 타이어의 회전축 방향으로 상하 운동하여 타이어 플랩(Flap)의 내주면을 접촉하고 타이어를 상기 이송부에서 들어 올리거나 상기 이송부로 내리는 견인부;

상기 타이어의 외부 표면을 스캔하여 타이어의 결함을 검출하기 위한 레이저 조사장치 및 촬영장치를 포함하는 조사(scan)부;

및 상기 작업라인을 통해 특정 스텝으로 이송된 타이어를 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시키는 회전지그를 포함하는 회전부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 타이어 검사 시스템은 상기 조사부에서 수집된 데이터를 바탕으로 검사 타이어의 3차원 모델 또는 2차원 모델과 3차원 모델의 복합 모델을 제공하며, 타이어 유형에 따른 표면 형태 데이터를 분류 및 관리하고, 동일 타이어 표면상의 결함을 체크하기 위한 파라미터 및 시스템의 작동 파라미터를 설정하는 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 이송부 및 회전부는 평행하게 형성된 한 쌍의 컨베이어 레일을 더 구비하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로 상기 이송부는, 상기 회전 테이블의 상면에 컨베이어 레일이 위치하되, 상기 회전 테이블은 상기 컨베이어 레일이 이격 및 하강한 후에 상승하여 상기 타이어를 상면에 안착시키는 것을 특징으로 하며,

상기 회전부는 컨베이어 레일 및 상기 컨베이어 레일과 일정 거리 이격되어 형성되는 한 쌍의 회전지그를 포함하되, 상기 회전지그는 상기 컨베이어 레일이 하강한 후에 컨베이어 레일 상에 위치한 타이어를 파지하고 이를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 이송부는 상기 회전부의 양 끝단에 한 쌍으로 형성되되, 상기 이송부들에 구비된 컨베이어 레일과 상기 회전부에 구비된 컨베이어 레일은 끝단이 서로 인접하도록 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 견인부는,

상기 타이어의 회전축 방향으로 신장 또는 수축되도록 형성되며, 타이어 플랩(Flap)의 내주면을 접촉하여 고정하도록 일단에 돌출턱이 형성된 복수의 고정척;

상기 고정척의 타단에 연결되며 상기 고정척을 상기 타이어의 회전축 방향과 수직한 방향으로 이동하도록 구비되는 수직실린더; 및

상기 고정척 및 수직실린더를 타이어의 회전축 방향으로 동작시켜 타이어를 견인하는 상하실린더;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양태는,

a) 타이어의 사이드월이 견인부와 대향하도록 상기 타이어를 이송부의 컨베이어 레일에 위치시키고 견인부를 하강시켜 견인부의 고정척이 타이어 플랩의 내주면과 접촉하도록 동작하는 단계;

b) 상기 견인부를 상승시킨 후, 상기 이송부의 컨베이어 레일을 이격 및 하강시키고 다시 견인부를 하강시켜 상기 타이어가 상기 이송부의 회전 테이블에 안착하도록 하는 단계;

c) 상기 회전 테이블을 회전하면서 조사(scan)부를 동작하여 타이어의 내경, 외경, 타이어 표면의 영상 및 타이어 표면의 트레드 무늬 패턴에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 정보를 측정하는 단계;

d) 상기 견인부를 상승시킨 후, 상기 이송부의 컨베이어 레일을 상승 및 인접시키고 이를 구동하여 타이어를 회전부로 이송시키는 단계;

e) 상기 타이어의 트레드가 회전부의 회전지그와 대향하도록 상기 회전부의 컨베이어 레일을 하강시키고 회전지그를 작동하여 타이어를 고정한 후 타이어의 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시키는 단계;

f) 상기 타이어가 상기 회전부의 컨베이어 레일 상에 위치하도록 컨베이어 레일을 상승시키고 구동하여 상기 타이어를 이송부로 이송시키는 단계; 및

g) 상기 이송부로 이송된 타이어를 상기 a) 내지 c) 단계에 따른 방법으로 상기 타이어 표면의 결함을 검사하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 타이어 검사 방법은 측정된 타이어의 정보를 처리부의 머신러닝을 기반으로 타이어의 결함 여부를 판정하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로 상기 머신러닝은,

타이어의 정보를 학습하는 데이터학습부;

상기 데이터학습부에서 학습한 결과를 저장하는 저장부;

상기 조사부에서 측정한 타이어의 정보 및 데이터학습부에서 학습한 결과를 저장하는 저장부;

수집된 타이어의 정보와 상기 저장부에 저장된 정보를 비교, 분석하는 분석부; 및

상기 분석부에서 분석되어 저장된 타이어의 판정 결과를 사용자에게 전달하는 인터페이스부;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템은 학습된 머신러닝을 기반으로 타이어 표면에 형성된 결함을 쉽고 빠르게 측정할 수 있기 때문에 타이어를 제조하는 공급자나 이를 소비하는 소비자 모두 편리하게 사용할 수 있으며, 타이어의 결함으로 인해 발생할 수 있는 사고의 발생을 크게 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 따른 타이어 검사 시스템은 각 부에서 작업이 끝난 타이어를 인접 부로 연속적으로 타이어를 이송시켜 타이어의 검사 과정을 다른 장치의 도움이나 인력 없이 원스텝(one step)으로 진행할 수 있기 때문에, 기존의 타이어 검사 장비에 비해 검사 공정이 간단하고, 기존의 타이어 생산공정에 바로 연동이 가능하며, 동시에 타이어의 모든 표면을 하나의 과정을 통해 촬영하고 결함 유무를 즉각적으로 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템을 이용한 타이어 검사 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템의 작용을 도시한 상면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 타이어 검사 시스템에서 이송부(100), 견인부(200) 및 조사부(400)의 작용을 도시한 수직단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 타이어 검사 시스템에서 회전부(300)의 작용을 도시한 수직단면도이다.

이하 도면 및 구체예를 들어 본 발명에 따른 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템 및 이를 이용한 타이어 검사 방법을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

본 발명에서 상기 ‘타이어의 회전축 방향’은 타이어의 장착 후 회전하였을 때 회전 중심에서 타이어의 사이드월(sidewall)로 연장되는 방향을 뜻하는 것으로, 차량의 차륜과 동일한 방향이다.

본 발명에서 상기 ‘머신러닝(machine learning)은 컴퓨터 등에 명시된 프로그램이 없이 여러 정보들을 지속적으로 습득하고 이를 정리, 분석, 저장함으로써 다양한 사항에 대한 학습능력을 부여하는 것으로, 사람이 학습하듯이 컴퓨터에 입력된 정보들을 바탕으로 학습하게 하여 새로운 지식을 얻어내게 하는 것이다. 또한 이러한 정보에 대한 학습을 통해 새로이 수득한 지식을 사용자에게 정보 형태로 제공하는 것 또한 포함할 수 있다.

도면을 중심으로 본 발명에 따른 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템을 설명하면, 도 2와 같이 상기 검사 시스템은 타이어를 지지하고 소정의 검사 과정에 따라 타이어를 한 스텝씩 이송시키며, 타이어를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 테이블을 포함하는 이송부(100); 상기 타이어의 회전축 방향으로 상하 운동하여 타이어 플랩(Flap)의 내주면을 접촉하고 타이어를 상기 이송부에서 들어 올리거나 상기 이송부로 내리는 견인부(200); 상기 타이어의 외부 표면을 스캔하여 타이어의 결함을 검출하기 위한 레이저 조사장치 및 촬영장치를 포함하는 조사(scan)부(400); 및 상기 작업라인을 통해 특정 스텝으로 이송된 타이어를 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시키는 회전지그를 포함하는 회전부(300);를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에서 상기 이송부(100)는 도 3 등과 같이 타이어가 직접적으로 안착되어 후술할 조사(scan)부를 통해 표면의 결함을 검사받을 수 있는 부분으로, 소정의 검사 과정에 따라 타이어를 한 스텝, 즉 회전부 또는 다른 이송부로 보내기 위해 일정 거리 이격되어 평행하게 구비되는 한 쌍의 컨베이어 레일(120)과, 상기 컨베이어 레일과는 별개로 조사부의 표면 검사 시 타이어를 회전시킬 수 있는 회전 테이블(110)을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에서 상기 견인부(200)는 상기 이송부의 상부에 위치하는 것으로, 상기 타이어가 이송부의 컨베이어 레일에서 회전 테이블로 옮겨질 때, 또는 회전 테이블에서 컨베이어 레일로 옮겨질 때 사용되는 것이며, 기본적으로 타이어의 회전축 방향으로 동작하되, 상기 타이어의 내주면과 접촉하여 타이어를 들어올릴 수 있도록 일단에 돌출턱(211)이 형성된 복수의 고정척(210)과, 상기 고정척이 타이어의 내주면과 접촉할 수 있도록, 동시에 타이어의 내주면에서 떨어져 원위치할 수 있도록 상기 고정척의 타단에 연결되며 상기 고정척을 상기 타이어의 회전축 방향과 수직한 방향으로 이동하도록 구비되는 수직실린더(220) 및 상기 수직실린더 및 상기 고정척 및 수직실린더를 타이어의 회전축 방향으로 동작시켜 타이어를 견인하는 상하실린더(230);를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에서 상기 조사부(400)는 상기 타이어의 표면을 검사하고 이에 대한 정보를 수집하기 위한 것으로, 타이어에 라인 형태의 레이저를 조사하는 레이저조사부(410) 및 상기 타이어에 반사되어 나오는 레이저를 수집하거나 타이어의 표면을 촬영하고 이를 영상화하는 카메라(420)를 포함하여 타이어의 색, 채도, 명도와 함께 타이어 표면의 트레드 무늬 패턴 등을 포함하는 타이어의 표면 정보 및 타이어의 내경, 외경 등과 같은 타이어의 전반적인 제원을 측정하고 이를 데이터화할 수 있다.

본 발명에서 상기 회전부(300)는 상기 이송부를 거친 타이어를 회전축 방향과 수직한 방향으로 회전시키기 위한 것으로, 타이어를 이송부 등에 안착시키면 타이어의 면들 중 이송부와 직접적으로 닿는 면, 즉 노출된 사이드월과 반대 방향의 사이드월은 표면의 결함을 확인하기 힘드므로, 이를 해소하기 위해 타이어를 회전시킬 수 있는 회전지그(310) 및 타이어를 이송부로 운반할 수 있는 컨베이어 레일(320)을 포함하여 반대편 사이드월 또한 다시 검사하도록 유도하는 것이다.

또한 상기 타이어 검사 시스템은 상기 조사부에서 수집된 데이터를 바탕으로 검사 타이어의 3차원 모델 또는 2차원 모델과 3차원 모델의 복합 모델을 제공하며, 타이어 유형에 따른 표면 형태 데이터를 분류 및 관리하고, 동일 타이어 표면상의 결함을 체크하기 위한 파라미터 및 시스템의 작동 파라미터를 설정하는 처리부를 더 포함할 수 있다.

상기 처리부는 기 저장된 각종 타이어의 표면 정보를 바탕으로 수집된 현재 검사 대상인 타이어의 표면 정보와 비교함으로써 현재 타이어의 결함 위치 및 결함 종류, 결함 정도 등을 손쉽게 파악할 수 있다. 또한 상기 처리부는 지속적으로 수집되는 타이어 표면정보에 관한 데이터를 저장하고 이를 분류, 분석함으로써 최적의 타이어 상태에 관한 정보를 일종의 검사 기준으로 수립할 수 있으며, 이를 통해 더욱 정확하고 빠른 타이어 검사 결과를 도출할 수 있다.

도 1 등을 바탕으로 각 검사 단계별로 본 발명에 따른 타이어 검사 시스템과 그 방법을 더욱 상세히 설명하면,

a) 타이어의 사이드월이 견인부와 대향하도록 상기 타이어를 이송부의 컨베이어 레일에 위치시키고 견인부를 하강시켜 견인부의 고정척이 타이어 플랩의 내주면과 접촉하도록 동작하는 단계(S10);

b) 상기 견인부를 상승시킨 후, 상기 이송부의 컨베이어 레일을 이격 및 하강시키고 다시 견인부를 하강시켜 상기 타이어가 상기 이송부의 회전 테이블에 안착하도록 하는 단계(S20);

c) 상기 회전 테이블을 회전하면서 조사(scan)부를 동작하여 타이어의 내경, 외경, 타이어 표면의 영상 및 타이어 표면의 트레드 무늬 패턴에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 정보를 측정하는 단계(S30);

d) 상기 견인부를 상승시킨 후, 상기 이송부의 컨베이어 레일을 상승 및 인접시키고 이를 구동하여 타이어를 회전부로 이송시키는 단계(S40);

e) 상기 타이어의 트레드가 회전부의 회전지그와 대향하도록 상기 회전부의 컨베이어 레일을 하강시키고 회전지그를 작동하여 타이어를 고정한 후 타이어의 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시키는 단계(S50);

f) 상기 타이어가 상기 회전부의 컨베이어 레일 상에 위치하도록 컨베이어 레일을 상승시키고 구동하여 상기 타이어를 이송부로 이송시키는 단계(S60);

g) 상기 이송부로 이송된 타이어를 상기 a) 내지 c) 단계에 따른 방법으로 상기 타이어 표면의 결함을 검사하는 단계(S70); 및

h) 상기 검사를 통해 수득한 타이어 정보를 바탕으로 타이어의 결함 여부를 판정하는 단계(S80);

를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 a) 단계는 타이어 표면의 검사를 위한 전단계로, 검사 시스템을 구성하는 장치 내부에 타이어를 넣고 이를 적절한 위치로 안착하여 조사부가 보다 쉽고 빠르게 표면 정보를 수집할 수 있도록 유도하는 단계이다.

본 발명에서 상기 이송부(100)는 도 3 등과 같이 타이어를 지지하고 소정의 검사 과정에 따라 타이어를 한 스텝씩 이송시키며, 타이어를 회전축을 중심으로 회전시켜 상기 조사부가 타이어의 각 표면을 보다 원활하게 측정하기 위한 것으로, 평행하게 형성된 한 쌍의 컨베이어 레일(120)과, 타이어를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 테이블(110)을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에서 상기 컨베이어 레일(120)은 타이어가 직접 놓여져서 소정의 검사 과정에 따라 타이어를 다른 부로 한 스텝씩 이송시키기 위해 구비되는 것으로, 상술한 바와 같이 이송부 뿐만 아니라 회전부에도 구비될 수 있다.

상기 컨베이어 레일은 하나의 벨트와 상기 벨트를 회전시키기 위해 일정 거리 이격되어 구비되는 두 개의 구동축을 포함하여 이루어지는 것으로, 벨트에 타이어를 탑재하고 컨베이어 레일을 작동시킴에 따라 타이어가 컨베이어 레일을 따라 이동하게 된다.

다만 상기 컨베이어 레일은 상술한 바와 같이 하나가 아닌 두 개의 레일이 서로 일정 거리 이격되어 평행하게 구비되는 것이 바람직하다. 이는 상기와 같이 회전 테이블의 존재 때문인데, 컨베이어 레일에 타이어를 안착시킬 경우 타이어를 회전축을 중심으로 회전시키기 곤란하며, 설사 회전이 이루어진다 하여도 원하는 속도로 회전시키기도 어려울뿐더러, 회전에 따라 상기 타이어가 컨베이어 레일 표면에서 이탈하는 경우도 발생할 수 있기 때문이다.

따라서 상기 이송부는 상기 회전 테이블의 상면에 컨베이어 레일이 위치하되 상기 회전 테이블은 상기 컨베이어 레일이 이격 및 하강한 후에 상승하여 상기 타이어를 상면에 안착시키는 것을 특징으로 한다.

이를 위해 상기 이송부에 구비되는 컨베이어 레일은 서로 간에 떨어진 거리, 즉 이격 거리와 함께 위치를 조절하기 위한 위치조절수단(130)을 더 구비할 수 있으며, 상기 컨베이어 레일이 원활히 동작할 수 있도록 상기 타이어를 견인할 수 있는 견인부(200)가 별개로 더 구비될 수 있다.

상기 위치조절수단(140)은 타이어의 진행방향과 직교하는 방향으로 연장되어 형성되되, 상기 컨베이어 레일과는 상기 타이어의 회전축 방향으로 형성된 신축바(130)를 통해 연결될 수 있다. 이때 상기 위치조절수단은 타이어의 진행방향과 직교하는 방향으로 길어지거나 짧아짐에 따라 서로 멀어지거나 가까워지도록 운동하는 것이다. 또한 상기 신축바도 길어지거나 짧아지도록 운동할 수 있어 조사부가 타이어의 표면 검사 시 타이어를 가려 제대로 표면 확인이 이루어지지 않는 현상을 억제할 수 있다.

또한 상기 견인부(200)는 도 3과 같이 상기 컨베이어 레일의 상면에 대향하도록 위치하되, 상기 컨베이어 레일을 움직이기 전에 상기 타이어를 견인 및 상승시킴으로써 상기 컨베이어 레일이 원활히 구동하도록 할 수 있다.

구체적으로 상기 견인부(200)는 상기 타이어의 회전축 방향으로 신장 또는 수축되도록 형성되며, 타이어 플랩(Flap)의 내주면을 접촉하여 고정하도록 일단에 돌출턱(211)이 형성된 복수의 고정척(210); 상기 고정척의 타단에 연결되며 상기 고정척을 상기 타이어의 회전축 방향과 수직한 방향으로 이동하도록 구비되는 수직실린더(220); 및 상기 고정척 및 수직실린더를 타이어의 회전축 방향으로 동작시켜 타이어를 견인하는 상하실린더(230);를 포함할 수 있다.

상기 고정척은 도 3과 같이 상기 타이어를 상하로 들어올리거나 내리기 위해 구비되는 것으로, 고정척이 상기 타이어의 플랩이 형성된 홀로 진입하고 플랩의 내주면과 접촉하여 상기 타이어가 상기 고정척에 걸려 상승하거나 하강하도록 한다.

구체적으로 상기 고정척은 일단에 돌출턱이 형성되어 있으며, 동작 시 상기 고정척이 하강운동을 하여 상기 타이어의 플랩이 형성된 홀로 진입한 후(도 3의 a), 다시 후술할 수직실린더가 작동하여 상기 고정척이 상기 타이어의 회전축으로부터 외주면(트레드가 형성된 면) 방향으로 이동하여 플랩과 접촉한다. 그리고 후술할 상하실린더가 작동하여 상기 고정척을 들어올리게 도면, 상기 돌출턱에 걸린 타이어도 함께 상승하여 들어올려지게 된다(이상 도 3의 b).

이를 위해 상기 고정척은 일정 이상 이격된 두 개 이상의 복수가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 고정척들의 이격 거리는 상기 타이어의 홀 직경보다 작도록 구비되는 것이 바람직하다.

상기 수직실린더는 상술한 고정척을 상기 타이어의 회전축으로부터 외주면 방향으로 이동시키거나 반대로 외주면 방향에서부터 회전축 방향으로 이동시키기 위해 구비되는 것으로, 상기 고정척의 타단과 연결되어 있으며, 상기 고정척의 이동방향으로 신축되는 특성을 가진다.

구체적으로 상기 수직실린더는 상기 타이어의 회전축과 수직한 방향으로 형성되며, 고정척의 타단과 물리적으로 연결되어 있다. 그리고 상기 고정척이 타이어의 홀로 진입할 때에는 수축되어 있어 각 고정척들 간의 거리가 줄어든 상태로 있다가, 상기 고정척이 타이어의 홀로 완전히 진입한 후(도 3의 a)에는 상기 수직실린더가 신장하여 상기 고정척을 타이어의 회전축으로부터 외주면 방향으로 이동시켜 상기 고정척의 돌출턱이 상기 타이어 플랩의 내주면에 걸리도록 한다. 그리고 후술할 상하실린더가 신축하면 타이어가 자연스럽게 컨베이어 레일에서 상승하여 견인될 수 있다(도 3의 b).

상기 상하실린더(230)는 상기 견인부가 상기 타이어의 회전축 방향으로 동작하도록 하기 위한 것으로 특히 신축이 가능한 구조를 갖기 때문에 상기 고정척이 상기 타이어의 홀로 진입하거나 타이어를 들어올리는 역할을 하게 된다.

상기 컨베이어 레일과 상기 견인부는 기본적으로 상기 회전 테이블 상에 위치하고 있기 때문에 동작 순서를 일정하게 가져가는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 타이어를 검사하기 위해서는 상기 컨베이어 레일에 타이어를 위치시키되, 노출된 사이드월과 상기 견인부가 대향하도록 위치시킨 후, 상기 견인부의 상하실린더를 신장시켜 상기 고정척이 타이어 홀로 완전히 진입하도록 한다. 그 다음 b) 단계와 같이 상기 수직실린더를 신장시켜 타이어 플랩의 내주면에 상기 고정척의 돌출턱이 걸리도록 위치시킨 후, 상기 상하실린더를 수축시켜 타이어를 들어올린다.

그리고 상기 컨베이어 레일의 상기 위치조절수단을 연장시켜 서로 이격되도록 동작시킨 후, 상기 신축바를 다시 축소시켜 상기 컨베이어 레일을 시스템의 저면 쪽으로 이동시키는 것이 바람직하다(도 3의 c). 이를 통해 상기 회전 테이블을 상기 견인된 타이어와 대향하도록 위치시킨 후, 상기 견인부를 하강시켜 상기 타이어가 상기 회전 테이블 상에 안착하도록 하는 것이다.

또한 검사가 끝난 타이어를 다른 부에 이송시킬 때에는 상기 위치조절수단과 견인부를 반대로 작동시킴으로써 컨베이어 레일 상에 타이어를 안착시키고, 컨베이어 레일을 작동시켜 상기 타이어를 다음 공정으로 보내도록 작동하는 것이다(도 3의 d).

다음으로 상기 c) 단계와 같이 상기 회전 테이블(110)을 회전하면서 조사(scan)부(400)를 동작하여 타이어의 내경, 외경, 타이어 표면의 영상 및 타이어 표면의 트레드 무늬 패턴에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 정보를 측정할 수 있다.

상기 회전 테이블(110)은 상술한 바와 같이 상기 타이어를 안착시키고 이를 회전시켜 후술할 조사부가 상기 타이어의 모든 이미지를 효과적으로 수득하도록 하기 위한 것으로 상기 컨베이어 레일의 하단에 위치할 수 있다.

구체적으로 상기 회전 테이블은 상면과 하면을 관통하도록 홀이 구비된 원반 형태로, 도 3의 c와 같이 상면에 타이어가 안착되면 회전함으로써 조사부가 타이어의 외주면, 내주면을 촬영하도록 하는 것이다. 특히 타이어의 내주면 이미지를 획득하기 위해 상술한 홀이 구비되며, 조사부의 일부가 상기 홀 내에 노출되도록 위치할 수 있다. 이를 통해 상기 타이어가 상기 회전 테이블 상에 안착하고, 회전 테이블이 회전하면 상기 타이어의 내주면 중 한 방향을 향하는 조사부와 외주면 중 한 방향을 향하는 조사부가 함께 회전하는 타이어의 이미지를 획득함으로써 자연스럽게 타이어의 모든 부분을 촬영할 수 있는 것이다.

본 발명에서 상기 회전 테이블은 회전 속도를 한정하는 것은 아니나, 후술할 조사부가 타이어 표면 데이터를 보다 원활히 획득하기 위해 회전 속도는 일정하게 조정되는 것이 바람직하다.

상기 조사부(400)는 상기 회전 테이블 상에서 회전하고 있는 타이어의 표면을 촬영하여 이미지를 획득하고 이를 후술할 처리부의 머신러닝을 통해 타이어의 결함 유무를 확인하기 위한 것으로, 상기 조사부는 상기 타이어의 외주면을 조사하는 부분, 타이어의 내주면을 조사하는 부분 및 타이어의 사이드월을 조사하는 부분으로 크게 나눌 수 있다.

구체적으로 상기 조사부를 이루는 각각의 부분은 상기 타이어 표면을 향하여 레이저빔을 조사하는 레이저조사부(410); 상기 구조물 표면을 촬영하여 영상데이터를 생성하는 카메라(420); 및 상기 레이저조사부와 카메라의 동작을 관리하고 동시에 카메라로부터 얻은 영상데이터를 상기 처리부로 송부하는 제어부;를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 레이저조사부(410)는 각각 상기 타이어의 내주면, 외주면, 사이드월을 향하도록 구비되며, 타이어의 표면을 향하여 레이저빔을 라인 형태로 조사하고, 상기 레이저빔이 타이어의 표면에서 반사되면 이를 후술할 카메라에서 수집하여 영상을 수득하도록 하는 것이다.

이를 위해 상기 레이저조사부는 상기 타이어에 조사되는 레이저를 기준으로 상기 카메라와 일정 각도를 형성하도록 구비되는 것이 바람직하다. 이때 상기 레이저조사부와 카메라의 형성각도는 한정하지 않으나 30 내지 90°의 각도를 이루도록 구비되는 것이 바람직하다. 이는 카메라 영상에서 결함의 유무를 인식하기 위한 광학적 특성을 이용한 것으로, 빛은 입사각과 반사각이 같고 결함에 의해 그림자가 발생하는 원리를 이용한 것이며, 상기와 같은 각도를 이루고 있을 때 미세한 요철성 결함과 변화가 심한 요철성 결함 모두를 검출할 수 있다.

상기 레이저조사부는 강한 인공의 빔을 집광하여 상기 지정된 방향으로 타이어를 향해 가늘고 긴 빔을 조사한다. 이때 상기 레이저조사부는 라인 형태의 빔을 만들기 위해 빠른 속도로 스캐닝하는 방식을 사용할 수도 있으나 실린더 렌즈를 이용하여 라인 빔을 만드는 방식 모두가 가능하다.

상기 카메라(420)는 상술한 레이저조사부에서 반사된 빛을 수집하여 영상화하기 위해 구비되는 것으로, 타이어의 색상과 형태를 확인할 수 있는 2D 또는 3D 카메라를 활용하고, 이를 통해 측정된 색상, 채도, 명도 등의 영상정보를 이용하여 타이어의 무늬 형태, 깊이 등을 포함하는 타이어의 영상정보 등을 생성할 수 있다.

구체적으로 상기 카메라는 검사 타이어의 3차원 모델 또는 2차원 모델과 3차원 모델의 복합 모델을 제공하기 위해 3D 카메라를 구비하거나 2D 카메라와 3D 카메라를 모두 포함할 수 있으며 이를 통해 타이어의 모든 내외경부 표면에 발생하는 결함 부위를 인식하고 결함이 존재하는 경우 결함의 깊이나 내부 형태까지 모두 파악할 수 있다.

상기 카메라는 각 부분별 하나가 구비될 수 있으나, 두 개 이상이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 카메라가 각 부분별로 두 대가 구비되는 경우 한 대는 상기 레이저조사부와 45 내지 60° 위치에 설치하여 그림자의 어두운 부분을 집중하여 인식시키고, 또 다른 한 대는 상기 레이저조사부와 30 내지 45° 지점에 설치하여 비교적 밝은 영상을 얻도록 하는 것이다.

더욱 상세하게는 상기 카메라는 타이어의 외경부(트레드, 사이드월 등) 표면을 촬영할 수 있는 2D, 3D 카메라와, 내경부(플랩)를 촬영할 수 있는 2D 또는 3D 카메라로 구성되는 것이 바람직하며, 2D 카메라의 경우 별도의 조명을 더 구비함과 동시에 카메라 렌즈, 조명 표면에 편광처리하여 렌즈와 조명이 90°로 배치, 균일한 정보를 수집하는 것이 바람직하다.

이럴 경우 두 카메라는 서로 보는 각도가 다르기 때문에 수집된 영상도 서로 다르며, 각 카메라에서 수득된 영상은 후술할 처리부에서 스테레오 이미지 프로세싱(stereo image processing)을 거쳐 결함 영상을 3차원으로 맵핑할 수 있다.

또한 상기 카메라는 측정하고자 하는 물체의 위치에 따라 이격거리를 달리 할 수 있다. 이격거리가 달라지면 검출성능, 해상도가 달라지며, 시스템의 정확성이 낮아지므로, 카메라와 타이어의 거리는 1m 내외로 고정하는 것이 좋다. 다만 검출성능은 이격거리와 사용하는 카메라의 해상도와 연관되어 있으며, 본 발명에서는 일반적인 사항이므로 생략한다.

상기 제어부는 상기 레이저조사부, 카메라부의 동작을 관리하고 카메라부에서 수득한 영상을 상기 처리부로 송부하기 위한 것으로, 상기 레이저조사부, 카메라부, 처리부와는 유무선 상으로 연결되어 있으며, 상기 레이저조사부, 카메라부에는 동작 명령을 내리고 카메라부로부터 타이어의 이미지 정보를 받으며, 이를 다시 처리부로 전송할 수 있다.

상기와 같이 타이어의 이미지를 획득하면, 상기 d) 단계와 같이 상기 견인부를 상승시킨 후, 상기 이송부의 컨베이어 레일을 상승 및 인접시키고 이를 구동하여 타이어를 회전부로 이송시킬 수 있으며, 이송된 타이어는 e) 단계와 같이 상기 타이어의 트레드가 회전부의 회전지그와 대향하도록 상기 회전부의 컨베이어 레일을 하강시키고 회전지그를 작동하여 타이어를 고정한 후 타이어의 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시킬 수 있다.

상기 d) 단계와 e) 단계는 상술한 바와 같이 회전 테이블에 접촉한 타이어 사이드월을 노출시켜 해당 부분의 이미지를 획득하기 위한 것으로, 상기와 같이 회전부에 구비된 회전지그를 통해 타이어의 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시켜 동작할 수 있다.

구체적으로 상기 회전부(300)는 컨베이어 레일(320) 및 상기 컨베이어 레일과 일정 거리 이격되어 형성되는 한 쌍의 회전지그(310)를 포함하여 이루어지며, 상기 컨베이어 레일은 상기 이송부에 형성된 컨베이어 레일과 동일하게 상기 타이어를 상기 회전지그가 파지하기 쉬운 위치로 이송시키는 것이다.

또한 상기 회전지그는 도 4와 같이 상기 컨베이어 레일과 일정 거리 이격되어 형성되며, 한 쌍으로 구비되고 상기 타이어의 외주면을 파지하여 타이어를 회전시킬 수 있다.

구체적으로 상기 회전부는 상기 컨베이어 레일 상에 상기 타이어를 위치시킨 후, 컨베이어 레일을 하강시켜 컨베이어 레일 상에 위치한 타이어가 한 쌍의 회전지그 사이에 위치하도록 한다(도 4의 a). 그리고 회전지그가 상기 타이어 쪽으로 이동하여 동시에 타이어의 외주면과 접촉하면 자연스럽게 타이어를 파지하게 된다(도 4의 b). 이 상태에서 타이어를 회전시키기 용이한 높이까지 회전지그를 일정 이상 상승시키거나, 상기 컨베이어 레일을 일정 이상 하강시킨 후, 상기 회전지그를 타이어의 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시킴으로써 진행하게 된다.

다만 도 4의 회전지그는 지그의 내주면이 타이어의 외주면과 유사한 형태의 굴곡을 갖기 위해 돌출된 지그팔이 형성된 경우를 예시하고 있으나, 상기 회전지그는 상기와 같은 지그팔이 형성되거나 형성되지 않아도 무방하며, 예를 들어 지그팔이 형성되지 않은 회전지그의 경우 타이어의 외주면 등을 양쪽에서 누를 수 있을 정도의 형태(바(bar)형, 시트(sheet)형, 니들(needle)형)를 갖기만 하여도 무방하다.

상기와 같이 타이어를 회전시킨 후에는 다시 회전부의 컨베이어 레일에 타이어를 안착시키고 회전지그는 타이어와 멀어지도록 작동한다. 그리고 다시 컨베이어 레일을 작동하여 f) 단계와 같이 이송부 및 조사부가 형성된 곳으로 타이어를 이동시킬 수 있다.

이때 상기 타이어는 지나온 이송부 쪽으로 이동하여 작동할 수도 있으나, 바람직하게는 도 2와 같이 상기 회전부를 중심으로 양 단에 한 쌍으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 타이어는 결함 검사를 위해 이송부-회전부-이송부의 순으로 한 방향으로 이동하는 것이 바람직하며, 이때 상기 이송부들에 구비된 컨베이어 레일과 상기 회전부에 구비된 컨베이어 레일은 끝단이 서로 인접하도록 위치하는 것이 타이어가 이송 과정에서 추락하지 않고 일정한 방향으로 움직일 수 있어 바람직하다.

상기와 같이 이송부와 회전부에 모두 컨베이어 레일을 구비하고, 구비된 컨베이어 레일이 인접한 부들에 형성된 컨베이어 베일과 끝단이 서로 인접하도록 위치함으로써 각 부에서 작업이 끝난 타이어를 인접 부로 연속적으로 타이어를 이송시킬 수 있다. 이를 통해 타이어의 검사 과정을 표면 조사-회전-표면 조사로 연속적으로 이루어질 수 있기 때문에 검사 공정이 효율적이고 간단하며, 동시에 타이어의 모든 표면을 하나의 과정을 통해 촬영하고 결함 유무를 즉각적으로 판단할 수 있고, 타이어 생산 시 기존 공정과 연동하여 생산공정에 연속하여 타이어 검사를 함께 진행할 수 있다.

상기와 같이 다시 이송부로 이송된 타이어는 상기 a) 내지 c) 단계에 따른 방법으로 상기 타이어 표면의 결함을 검사할 수 있다. 이를 통해 타이어의 양 사이드월을 모두 조사하여 표면이미지를 획득할 수 있으며, 동시에 이미 조사된 타이어의 외주면이나 내주면 또한 다시 조사하여 추가적인 이미지를 획득할 수 있으며, 데이터의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

상기와 같은 단계를 거쳐 획득한 타이어의 이미지는 상기 h) 단계와 같이 상기 검사를 통해 수득한 타이어 정보를 바탕으로 타이어의 결함 여부를 판정할 수 있으며, 구체적으로 획득한 정보를 처리부로 보내 타이어의 결함 유무를 판정할 수 있다(S80). 이때 상기 처리부는 상기 조사부에서 수집된 데이터를 바탕으로 검사 타이어의 3차원 모델을 제공하며, 타이어 유형에 따른 표면 형태 데이터를 분류 및 관리하고, 동일 타이어 표면상의 결함을 체크하기 위한 파라미터 및 시스템의 작동 파라미터를 설정할 수 있다.

구체적으로 상기 처리부는 머신러닝을 이용하여 타이어의 결함 여부를 판정할 수 있으며, 상기 머신러닝은 타이어의 정보를 학습하는 데이터학습부; 상기 데이터학습부에서 학습한 결과를 저장하는 저장부; 상기 조사부에서 측정한 타이어의 정보 및 데이터학습부에서 학습한 결과를 저장하는 저장부; 수집된 타이어의 정보와 상기 저장부에 저장된 정보를 비교, 분석하는 분석부; 및 상기 분석부에서 분석되어 저장된 타이어의 판정 결과를 사용자에게 전달하는 인터페이스부;를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 데이터학습부는 상술한 조사부를 통해 수득한 타이어의 정보를 학습하기 위한 것으로, 한정하는 것은 아니나 CPU 및 이와 연결된 주변기기로 이루어진 PC 또는 워크스테이션으로 이루어질 수 있다.

상기 데이터학습부는 조사부에서 획득한 타이어에 관한 다양한 정보, 즉 타이어의 내경, 외경뿐만 아니라 타이어의 색상, 명도, 채도 등을 포함한 타이어 표면의 영상 및 타이어 표면의 트레드 무늬 패턴 등을 확인하고, 이를 서로 독립적으로 정보 변환하는 맵핑(mapping) 작업을 할 수 있다. 상기와 같은 맵핑작업을 통해 수득한 타이어의 정보는 가공을 통해 육안으로 확인 가능한 영상 형태로 변환하여 후술할 분석부로 보내 타이어영상을 검사하는 작업을 수행할 수 있다. 이를 위해 머신러닝은 상기 저장부에 맵핑 프로그램 이외에도 영상 변환 프로그램 등의 다양한 보조 프로그램을 내장하고 있을 수 있다.

예를 들어 상기 조사부를 통해 측정된 타이어의 이미지를 종합하여 2D 카메라로 획득되는 정보는 픽셀화하고, 3D 카메라로 획득되는 정보는 인텐시티맵이나, 뎁스맵, 포인트 클라우드 형태로 구성할 수 있다. 이들 중 유효한 영상정보를 바탕으로 참 데이터와 거짓 데이터 등, 결함의 종류나 타이어의 특성 등으로 분류하여 학습 데이터를 구축할 수 있다.

또한 상기 머신러닝은 필요에 따라 상기 이송부, 회전부, 조사부를 동작시킬 수 있는 프로그램된 컨트롤러와, 이를 동작할 수 있는 프로그램을 더 포함할 수 있다. 이를 통해 상기 머신러닝은 상기 이송부 등을 타이어의 검사 과정에 맞춰 운행하거나 운행을 멈추도록 제어할 수 있다.

더 나아가 상기 데이터학습부는 상기와 같이 수득한 이미지와 정보를 학습하여 종류별 타이어의 최적의 상태, 결점이 발생한 상태 등을 지속적으로 학습한다. 예를 들어 이상이 없는 타이어는 양품으로 명명하여 이를 저장하고, 결함이 있는 타이어나 이상이 발생한 타이어는 결점의 종류, 결점이 발생한 부분, 결점의 크기, 깊이 등을 각 분야별로 카테고리화하고 이를 분류하여 구체화할 수 있다. 이를 통해 상기 데이터학습부는 정상 타이어의 이미지와 불량 타이어의 이미지를 학습하여 이를 기반으로 조사된 타이어가 결함을 갖고 있는지를 분류할 수 있다. 이때 분류에 사용되는 알고리즘은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 종류에 한정하지 않는다.

상기 데이터학습부에서 사용되는 알고리즘으로 예를 들면 합성곱 신경망(CNN, Convolutional Neural Network), 다층 퍼셉트론(MLP, Multi-Layer Perceptron), 서포트 벡터 머신(SVM, Support Vector Machine) 등을 포함할 수 있으며, 이들 이외에도 경쟁모델을 통한 더 나은 알고리즘을 채택하는 방식의 하이브리드 모델 등을 적용함으로써 학습 데이터의 크기에 대한 다양한 실험 및 분석을 하고 효율적인 결함 검출 모델을 구축할 수 있다.

상기 저장부는 상술한 데이터학습부에서 학습된 정보뿐만 아니라 상술한 다양한 프로그램, 상기 조사부를 통해 수득한 타이어의 정보를 저장하기 위한 곳으로, 상기와 같은 정보를 저장하기 위한 다양한 저장수단(하드디스크, 램, 고형 상태 보조기억장치(SSD), 네트워크 결합 스토리지(NAS) 등)을 포함할 수 있다.

상기 분석부는 상기 저장부에 저장된 다양한 정보를 기반으로 실시간으로 현재 측정한 타이어의 외형, 직경, 패턴의 형태 등과 유사한 타이어의 이미지, 정보 등을 찾기 위해 양 정보를 비교, 분석하여 측정된 타이어의 종류, 결점 보유 여부 등을 파악할 수 있다.

예를 들어 2D 카메라를 통해 측정된 현재 타이어의 색상과, 미리 저장된 타이어의 색상을 RGB 표준 범위를 기준으로 비교 분석하여 타이어의 불량 여부를 판정할 수 있다. 이때 상기 조사부를 통해 촬영한 타이어의 RGB 비율이 촬영 상태, 조건 등에 따라 실제 타이어의 색상과 해상도 및 밝기 차이가 존재할 수 있으므로, 상기 머신러닝을 기반으로 학습된 각 타이어별 RGB 표준 범위는 일정 크기의 오차 범위를 포함하여 설정할 수 있다.

이처럼 오차 범위를 포함하여 RGB 표준 범위를 설정할 경우, 해상도, 밝기 등에 의해 실제 타이어의 색과 다르게 촬영되어도, 측정하고자 하는 타이어의 RGB 비율이 상기 RGB 표준 범위에 포함될 수 있기 때문에 타이어의 결점 파악의 정확도를 더욱 높일 수 있으며, 필요에 따라 카메라 감지신호, 렌즈의 불완전한 평형으로 야기되는 왜곡, 타이어 표면 시야각에 따른 방사율 등을 보정하기 위해 생성되는 영상 데이터의 품질을 더욱 높일 수 있다.

또한 3D 카메라를 통해 수집된 3차원 공간정보, 그리고 여러 알고리즘을 활용하여 영상으로부터 현재 타이어의 깊이정보를 추출하고 이를 3D 포인트 클라우드 형태로 생성할 수 있다.

상기와 같이 측정된 RGB 데이터나 생성되는 3D 공간정보를 바탕으로 현재 조사된 타이어의 결점 정도뿐만 아니라 타이어를 이루는 고무의 조성까지 예측할 수 있다. 이를 통해 상기 타이어가 물리적인 결점뿐만 아니라 화학적인 결점까지 갖고 있는지를 확인할 수 있다.

상기 인터페이스부는 상술한 머신러닝을 통해 확인된 타이어의 현재 상태를 사용자가 확인할 수 있는 형태(graphic user interface)로 제공하기 위한 것으로, 상기 시스템에 구비되어 설치되거나 작업자가 소유한 단말기에 설치된 어플리케이션일 수 있다. 이때 상기 인터페이스부는 상술한 데이터학습부에서 수행하는 영상의 변환이나 검사 과정 등을 시각적으로 표시할 수 있으며, 최종적인 검사 결과 또한 상기 인터페이스부를 통해 도시될 수 있다. 다만 상기 인터페이스부는 상술한 GUI와 같은 시각적인 정보로 제공되기만 하는 것은 아니며, 소리나 음성, 기타 신호와 같은 보완적인 정보로 제공하는 것이 가능하다.

상기 인터페이스부는 상기와 같이 머신러닝을 통해 확인된 타이어 상태 데이터를 기반으로 타이어의 현재 상태, 결점의 위치 및 개수뿐만 아니라 타이어의 재료 조성까지 사용자가 확인 가능한 형태로 제공하는 것이다.

이처럼 타이어 표면의 결함 유무를 지속적으로 학습한 머신러닝을 기반으로 측정할 수 있어 타이어의 사진만 촬영한다면 머신러닝에 의해 타이어의 결함 유무를 신속하게 검사할 수 있으며, 결함이 확인되면 타이어를 폐기하거나 수거함으로써 타이어 사용에 따른 위험 발생을 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템은 상술한 바와 같이 학습된 머신러닝을 기반으로 타이어 표면에 형성된 결함을 쉽고 빠르게 측정할 수 있기 때문에 타이어를 제조하는 공급자나 이를 소비하는 소비자 모두 편리하게 사용할 수 있으며, 타이어의 결함으로 인해 발생할 수 있는 사고의 발생을 크게 줄일 수 있다.

특히 본 발명에 따른 타이어 검사 시스템은 상기와 같이 이송부와 회전부에 모두 컨베이어 레일을 구비하고, 구비된 컨베이어 레일이 인접한 부들에 형성된 컨베이어 베일과 끝단이 서로 인접하도록 위치함으로써 각 부에서 작업이 끝난 타이어를 인접 부로 연속적으로 타이어를 이송시켜 타이어의 검사 과정을 표면 조사-회전-표면 조사로 다른 장치의 도움이나 인력 없이 원스텝(one step)으로 진행할 수 있다. 따라서 기존의 타이어 검사 장비에 비해 검사 공정이 효율적이고 간단하며, 동시에 기존의 타이어 생산공정에 바로 연동하여 생산과 동시에 검함검사를 하나의 공정에서 진행하는 것이 가능하며, 타이어의 모든 표면을 하나의 과정을 통해 촬영하고 결함 유무를 즉각적으로 판단할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

100 : 이송부
110 : 회전테이블
120 : 컨베이어 레일(이송부)
130 : 위치조절수단
140 : 신축바
200 : 견인부
210 : 고정척
211 : 돌출턱
220 : 수직실린더
230 : 상하실린더
300 : 회전부
310 : 회전지그
320 : 컨베이어 레일(회전부)
400 : 조사부
410 : 레이저조사부
420 : 카메라
T : 타이어

Claims (10)

1. 생산된 타이어의 표면 결함을 검사하는 타이어 검사 시스템으로, 상기 시스템은,
   타이어를 지지하고 소정의 검사 과정에 따라 타이어를 한 스텝씩 이송시키며, 타이어를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 테이블을 포함하는 이송부;
   상기 타이어의 회전축 방향으로 상하 운동하여 타이어 플랩(Flap)의 내주면을 접촉하고 타이어를 상기 이송부에서 들어 올리거나 상기 이송부로 내리는 견인부;
   상기 타이어의 외부 표면을 스캔하여 타이어의 결함을 검출하기 위한 레이저 조사장치 및 촬영장치를 포함하는 조사(scan)부; 및
   상기 이송부를 통해 특정 스텝으로 이송된 타이어를 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시키는 회전지그를 포함하는 회전부;
   를 포함하며,
   상기 이송부 및 회전부는 평행하게 형성된 한 쌍의 컨베이어 레일을 더 구비하며,
   상기 이송부는,
   상기 회전 테이블의 상면에 컨베이어 레일이 위치하되,
   상기 회전 테이블은 상기 컨베이어 레일이 이격 및 하강한 후에 상승하여 상기 타이어를 상면에 안착시키는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 타이어 검사 시스템은 상기 조사부에서 수집된 데이터를 바탕으로 검사 타이어의 3차원 모델 또는 2차원 모델과 3차원 모델의 복합 모델을 제공하며, 타이어 유형에 따른 표면 형태 데이터를 분류 및 관리하고, 동일 타이어 표면상의 결함을 체크하기 위한 파라미터 및 시스템의 작동 파라미터를 설정하는 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템.
   
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5. 제 1항에 있어서,
   상기 회전부는 컨베이어 레일 및 상기 컨베이어 레일과 일정 거리 이격되어 형성되는 한 쌍의 회전지그를 포함하되,
   상기 회전지그는 상기 컨베이어 레일이 하강한 후에 컨베이어 레일 상에 위치한 타이어를 파지하고 이를 회전시키는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 이송부는 상기 회전부의 양 끝단에 한 쌍으로 형성되되, 상기 이송부들에 구비된 컨베이어 레일과 상기 회전부에 구비된 컨베이어 레일은 끝단이 서로 인접하도록 위치하여 연속적으로 타이어를 이송시키는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 견인부는,
   상기 타이어의 회전축 방향으로 신장 또는 수축되도록 형성되며, 타이어 플랩(Flap)의 내주면을 접촉하여 고정하도록 일단에 돌출턱이 형성된 복수의 고정척;
   상기 고정척의 타단에 연결되며 상기 고정척을 상기 타이어의 회전축 방향과 수직한 방향으로 이동하도록 구비되는 수직실린더; 및
   상기 고정척 및 수직실린더를 타이어의 회전축 방향으로 동작시켜 타이어를 견인하는 상하실린더;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 시스템.
   
8. a) 타이어의 사이드월이 견인부와 대향하도록 상기 타이어를 이송부의 컨베이어 레일에 위치시키고 견인부를 하강시켜 견인부의 고정척이 타이어 플랩의 내주면과 접촉하도록 동작하는 단계;
   b) 상기 견인부를 상승시킨 후, 상기 이송부의 컨베이어 레일을 이격 및 하강시키고 다시 견인부를 하강시켜 상기 타이어가 상기 이송부의 회전 테이블에 안착하도록 하는 단계;
   c) 상기 회전 테이블을 회전하면서 조사(scan)부를 동작하여 타이어의 내경, 외경, 타이어 표면의 영상 및 타이어 표면의 트레드 무늬 패턴에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 정보를 측정하는 단계;
   d) 상기 견인부를 상승시킨 후, 상기 이송부의 컨베이어 레일을 상승 및 인접시키고 이를 구동하여 타이어를 회전부로 이송시키는 단계;
   e) 상기 타이어의 트레드가 회전부의 회전지그와 대향하도록 상기 회전부의 컨베이어 레일을 하강시키고 회전지그를 작동하여 타이어를 고정한 후 타이어의 회전축과 수직한 방향으로 180° 회전시키는 단계;
   f) 상기 타이어가 상기 회전부의 컨베이어 레일 상에 위치하도록 컨베이어 레일을 상승시키고 구동하여 상기 타이어를 이송부로 이송시키는 단계;
   g) 상기 이송부로 이송된 타이어를 상기 a) 내지 c) 단계에 따른 방법으로 상기 타이어 표면의 결함을 검사하는 단계; 및
   h) 상기 검사를 통해 수득한 타이어 정보를 바탕으로 타이어의 결함 여부를 판정하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 h) 단계는 측정된 타이어의 정보를 처리부의 머신러닝을 기반으로 타이어의 결함 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 방법.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 머신러닝은,
    타이어의 정보를 학습하는 데이터학습부;
    상기 조사부에서 측정한 타이어의 정보 및 데이터학습부에서 학습한 결과를 저장하는 저장부;
    수집된 타이어의 정보와 상기 저장부에 저장된 정보를 비교, 분석하는 분석부; 및
    상기 분석부에서 분석되어 저장된 타이어의 판정 결과를 사용자에게 전달하는 인터페이스부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 타이어 검사 방법.

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