KR102520888B1 - 인공지능 입체적 비전검사 시스템 - Google Patents

인공지능 입체적 비전검사 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소형 제품의 불량을 입체적으로 검사하기 위한 비전검사 시스템에 관한 기술로서, 제품의 상하 및 사방면에서 영상을 촬영하여 제품의 불량을 보다 정확하게 검사하고, 제품을 자동으로 로딩 및 언로딩시켜 검사공정이 원활하고 신속하게 진행되는 한편 검사공정에서 제품의 손상을 방지하는 인공지능 입체적 비전검사 시스템에 관한 기술이다.
이러한 본 발명의 주요 구성은, 내부 공간에 다수의 카메라가 설치되는 검사 하우징; 상기 검사 하우징의 내부 공간에 설치되고, 제품이 안착되는 비전 테이블; 상기 검사 하우징의 전방 및 후방부에 배치되며, 제품을 이송하는 컨베이어;를 포함하고,
상기 비전 테이블은 투명한 강화유리로 형성되며, 검사 하우징의 내부 공간에서 하부 카메라의 상부에 배치되고, 상기 검사 하우징의 일측에 설치되며, 컨베이어에서 비전 테이블로 제품을 로딩 및 비전 테이블에서 컨베이어로 제품을 언로딩시키는 이송 유니트;를 포함하여 구현된다.

Description

인공지능 입체적 비전검사 시스템 {Artificial Intelligence Three-Dimensional Vision Inspection System}
본 발명은 소형 제품의 불량을 입체적으로 검사하기 위한 비전검사 시스템(vision inspection system)에 관한 기술로서, 보다 상세하게 설명하면 제품의 상하 및 사방면에서 입체적으로 영상을 촬영하여 제품의 불량을 보다 정확하게 검사하고, 제품을 자동으로 로딩 및 언로딩시켜 검사공정이 원활하고 신속하게 진행되는 한편 검사공정에서 제품의 손상을 방지하는 인공지능 입체적 비전검사 시스템에 관한 기술이다.
일반적으로, 소형 제품의 불량을 판단하기 위해 비전검사가 널리 사용되고 있으며, 이러한 비전검사는 대상 제품을 카메라로 촬영하고, 촬영된 이미지 데이터와 표준 이미지 데이터를 인공지능 기술을 기반으로 비교하여 제품의 불량을 판단하게 된다.
기존 비전검사는 주로 스테레오 비전검사(Stereo vision inspection)가 이용되었으며, 스테레오 비전검사는 동일한 수평면에서 일정한 거리를 두고 좌우에 각각 설치된 카메라로부터 획득한 두 영상에 존재하는 특징들의 수평 위치 차이를 이용해 2D 영상에서 사라진 거리 정보를 복원하여 대상물과 비교하게 된다.
최근에는 스테레오 비전검사에서 정밀도가 더욱 높은 3D 비전검사 시스템을 통해 제품의 생산라인에서 전수검사를 실시하고 있다. 3D 비전검사 시스템의 경우, 2D 검사 시스템이 가지고 있는 데이터에 Z축의 높이 데이터를 추가하여 입체적인 외관검사, 부피검사 등을 실시하게 된다.
기존 검사 대상물에 대한 광로차를 보정하여 비전검사를 수행하는 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1240947호(비전검사장치)가 제시된 바 있다.
이러한 선행기술은 검사 대상물에 대한 광로차를 보정함으로써, 분해능을 높여 검사 대상물에 대한 정확한 영상의 판독이 가능하고, 장치의 크기 변함이 없이도 검사 대상물의 정확한 영상을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
또한 대상물의 전둘레 영역에 대하여 비전검사를 수행하는 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1376274호(비전 검사 장치)가 제시된 바 있다.
이러한 선행기술은 대상물에 대한 입체 형상 정보와 같은 3차원 정보를 획득할 수 있고, 하나의 카메라 유닛으로도 대상물의 전둘레 영역에 대한 경면 영역의 화상 정보를 획득할 수 있으므로, 대상물의 전둘레 영역에 대한 화상 정보를 획득하기 위하여 별도로 대상물을 회전시키거나 또는 카메라 유닛을 회전시키기 위한 구성 등이 필요 없어, 검사를 위한 구성을 간소화할 수 있으며, 검사 과정도 단순화할 수 있는 효과를 제공한다.
기존 선행기술에서 제시된 "비전 검사장치"는 검사 대상 제품의 저면부를 카메라로 촬영할 수 없으므로, 비전검사에 따라 생성되는 영상 정보를 활용하여 보다 정확한 비교 판단이 어렵고, 제품의 생산라인에서 비전검사의 효율성이 떨어지는 실정이다.
또한 제품의 생산라인에서 비전검사가 원활하고 신속하게 진행되지 못하므로, 제품의 생산성이 저하될 뿐만 아니라 불량 발생요인을 정확하게 추출하지 못하는 한편 비전검사의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1240947호. 대한민국 등록특허 제10-1376274호. 대한민국 등록특허 제10-1631841호. 대한민국 등록특허 제10-1996486호.
본 발명은 기존 선행기술에서 제시된 "비전 검사장치"에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 검사 하우징에 투명한 비전 테이블과 다수의 카메라를 설치하여 제품의 영상을 상하 및 사방면에서 입체적으로 촬영함으로써, 제품의 불량을 보다 정확하게 검사하고, 비전검사 공정이 원활하고 신속하게 진행되는 인공지능 입체적 비전검사 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 제품을 검사 하우징에 자동으로 로딩 및 언로딩시켜 검사공정이 원활하고 신속하게 진행되므로, 제품의 생산성이 향상되며, 비전검사 설비가 비교적 간단한 구조로서 설치비용이 저렴하고, 검사공정에서 제품의 손상을 방지하는 인공지능 입체적 비전검사 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
내부 공간에 다수의 카메라가 설치되는 검사 하우징; 상기 검사 하우징의 내부 공간에 설치되고, 제품이 안착되는 비전 테이블; 상기 검사 하우징의 전방 및 후방부에 배치되며, 제품을 이송하는 컨베이어;를 포함하고,
상기 비전 테이블은 투명한 강화유리로 형성되며, 검사 하우징의 내부 공간에서 하부 카메라의 상부에 배치되고, 상기 검사 하우징의 일측에 설치되며, 컨베이어에서 비전 테이블로 제품을 로딩 및 비전 테이블에서 컨베이어로 제품을 언로딩시키는 이송 유니트;를 포함하여 구현된다.
또한 본 발명의 실시예로서, 이송 유니트는, 검사 하우징의 일측에 전후 방향으로 배치되고, 레일이 부착 설치되는 프레임; 상기 프레임의 상부에 배치되며, 레일블럭이 부착 설치되는 카트; 상기 프레임의 상부에 설치되고, 카트를 전후 방향으로 작동시키는 이송 실린더; 상기 카트에 회동가능케 설치되는 레버; 및 상기 카트에 설치되며, 레버를 회동 작동시키는 실린더;를 포함하여 구현된다.
또한 본 발명의 실시예로서, 카트에 설치되는 레버와 실린더는 제품의 로딩과 언로딩이 동시에 진행되도록 카트의 전방 및 후방측에 소정 거리로 이격되어 한쌍으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예로서, 레버는 검사 하우징이 인접한 카트의 상부에 힌지부로 회동가능케 설치되고, 좌우 방향으로 길쭉하게 형성되며, 수직 또는 수평으로 회동 작동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예는 검사 하우징에 투명한 비전 테이블과 다수의 카메라를 설치하여 제품의 영상을 상하 및 사방면에서 입체적으로 촬영함으로써, 입체적 영상 정보를 활용하여 제품의 불량을 보다 정확하게 검사하고, 제품의 생산라인에서 비전검사의 효율성을 높이므로, 검사공정이 원활하고 신속하게 진행되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예는 검사 하우징에 제품을 자동으로 로딩 및 언로딩시켜 검사공정이 원활하고 신속하게 진행되므로, 제품의 생산성이 향상될 뿐만 아니라 비전검사 설비가 비교적 간단한 구조로서 설치비용이 저렴하고, 검사공정에서 제품의 손상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 설치상태를 나타낸 정단면도.
도 2는 본 발명에서 설치상태를 나타낸 평단면도.
도 3은 본 발명에서 이송 유니트를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에서 이송 유니트의 작동상태를 나타낸 정단면도.
도 5는 본 발명에서 이송 유니트의 설치상태를 나타낸 정단면도.
도 6은 본 발명에서 이송 유니트의 작동상태를 나타낸 정단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명에서 이송 유니트의 작동상태를 나타낸 평단면도.
도 9는 본 발명에서 댐퍼의 설치상태를 나타낸 평단면도.
본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 주요 구성은, 내부 공간에 다수의 카메라(C1~C6)가 설치되는 검사 하우징(10); 상기 검사 하우징(10)의 내부 공간에 설치되고, 제품(100)이 안착되는 비전 테이블(20); 상기 검사 하우징(10)의 전방 및 후방부에 배치되며, 제품(100)을 이송하는 컨베이어(30)(40);를 포함하고,
상기 비전 테이블(20)은 투명한 강화유리로 형성되며, 검사 하우징(10)의 내부 공간에서 하부 카메라(C2)의 상부에 배치되고, 상기 검사 하우징(10)의 일측에 설치되며, 컨베이어(30)에서 비전 테이블(20)로 제품(100)을 로딩 및 비전 테이블(20)에서 컨베이어(40)로 제품(100)을 언로딩시키는 이송 유니트(50);를 포함하여 이루어진다.
상기 실시예의 주요 구성에서 검사 하우징(10)은 제품(100)의 영상이 촬영되는 공간의 기능으로서, 상기 검사 하우징(10)은 도면에서 도 1 및 도 2와 같이, 사각 박스 형상으로 구성됨이 바람직하고, 전방 및 후방부가 개방된 터널형태로 설치된다.
상기에서 검사 하우징(10)은 제품(100)을 수용할 수 있는 내부 공간이 구비되고, 천장 및 바닥부에 각각 상부 카메라(C1)와 하부 카메라(C2)가 설치되는 한편 양쪽 내측면에 각각 복수개의 측면 카메라(C3~C6)가 설치된다.
여기서, 다수의 카메라(C1~C6)는 상하 및 좌우로 회전이 가능하여 작업자가 촬영 위치를 조절할 수 있으며, 제품(100)의 영상을 상하 및 사방면에서 입체적으로 촬영하게 된다.
즉, 상부 카메라(C1)와 하부 카메라(C2)가 제품(100)의 상부 및 하부 영상을 촬영하고, 또한 양쪽 복수개의 측면 카메라(C3~C6)가 제품(100)의 사방면 영상을 촬영하게 된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 비전 테이블(20)은 영상을 촬영하기 위하여 제품(100)이 놓이는 기능으로서, 상기 비전 테이블(20)은 도면에서 도 1 및 도 2와 같이, 검사 하우징(10)의 내부 공간에 전후 길이 방향으로 설치되며, 상부에 제품(100)이 놓여 영상이 촬영된다.
상기에서 비전 테이블(20)은 제품(100)의 하부 영상을 촬영하기 위한 목적으로서, 투명한 유리로 구성될 수 있으나, 제품(100)의 하중과 마찰로 인하여 표면에 스크래치(scratch)가 발생할 수 있으므로, 강도가 우수하고 투명한 강화유리로 구성됨이 바람직하다.
한편 비전 테이블(20)은 하부 카메라(C2)를 통해 제품(100)의 하부 영상을 촬영할 수 있도록 검사 하우징(10)의 내부 공간에서 하부 카메라(C2)의 상부에 배치된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 컨베이어(30)(40)는 제품(100)을 비전 테이블(20)로 이송 및 반송하는 기능으로서, 상기 컨베이어(30)(40)는 도면에서 도 2와 같이, 검사 하우징(10)에서 개방된 전방 및 후방부에 배치되며, 비전 테이블(20)의 전방 및 후방부와 각각 인접하고, 동일한 높이로 위치한다.
상기에서 검사 하우징(10)의 전방측 컨베이어(30)는 제품(100)을 비전 테이블(20)로 이송하고, 검사 하우징(10)의 후방측 컨베이어(40)는 비전검사가 완료된 제품(100)을 후속 공정으로 반송하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예는 검사 하우징(10)에 투명한 비전 테이블(20)과 다수의 카메라(C1~C6)를 설치하여 제품(100)의 영상을 상하 및 사방면에서 입체적으로 촬영함으로써, 입체적 영상 정보를 활용하여 제품의 불량을 보다 정확하게 검사할 수 있다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 이송 유니트(50)는 제품(100)을 로딩 및 언로딩시키는 기능으로서, 상기 이송 유니트(50)는 도면에서 도 3 내지 도 6과 같이, 검사 하우징(10)의 일측에 설치되며, 컨베이어(30)에서 비전 테이블(20)로 제품(100)을 로딩시키는 한편 비전 테이블(20)에서 컨베이어(40)로 제품(100)을 언로딩시키게 된다.
상기에서 이송 유니트(50)는, 검사 하우징(10)의 일측에 전후 방향으로 배치되고, 레일(52)이 부착 설치되는 프레임(51); 상기 프레임(51)의 상부에 배치되며, 레일블럭(53b)이 부착 설치되는 카트(53); 상기 프레임(51)의 상부에 설치되고, 카트(53)를 전후 방향으로 작동시키는 이송 실린더(54); 상기 카트(53)에 회동가능케 설치되는 레버(55); 및 상기 카트(53)에 설치되며, 레버(55)를 회동 작동시키는 실린더(56);를 포함하여 구현된다.
상기에서 프레임(51)은 사각 틀의 형태나 또는 사각 패널 형태로 구성될 수 있으며, 검사 하우징(10)의 일측에 별도로 설치되거나 또는 검사 하우징(10)의 일측에 부착 설치될 수 있고, 전후 길이 방향으로 배치되며, 상부에 복수개의 레일(52)이 나란히 설치된다.
한편 상기에서 카트(53)는 프레임(51)의 레일(52)을 타고 전후로 이송 작동하는 기능으로서, 프레임(51)의 상부에 배치되며, 프레임(51)의 레일(52)에 결합되는 복수개의 레일블럭(53b)이 저면부에 부착 설치된다.
또한 이송 실린더(54)는 카트(53)를 전후 방향으로 작동시키는 기능으로서, 상기 이송 실린더(54)는 카트(53)의 외측부에 위치하도록 프레임(51)의 상부에 브라켓(54a)으로 부착 설치되며, 실린더 로드가 카트(53)의 일측에 형성된 브라켓(53a)에 결합 설치된다.
따라서, 이송 실린더(54)의 전후 구동에 따라 카트(53)가 프레임(51)의 레일(52)을 타고 전후로 이송 작동하게 된다.
한편 상기에서 레버(55)는 제품(100)을 밀어 이동시키는 기능으로서, 상기 레버(55)는 검사 하우징(10)이 인접한 카트(53)의 상부에 힌지부(55a)로 회동가능케 설치되고, 좌우 방향으로 길쭉하게 형성되며, 수직 또는 수평으로 회동 작동한다.
상기에서 실린더(56)는 레버(55)를 회동 작동시키는 기능으로서, 카트(53)에 회동가능케 부착 설치되고, 실린더 로드(56a)가 레버(55)의 힌지부(57)에 회동가능케 결합 설치되며, 상기 힌지부(57)는 카트(53)와 레버(55)의 힌지부(55a)에서 소정 거리로 이격되어 설치된다.
또한 상기에서 카트(53)에 설치된 레버(55)와 실린더(56)는 제품(100)의 로딩과 언로딩이 동시에 진행되도록 카트(53)의 전방 및 후방측에 소정 거리로 이격되어 한쌍으로 설치됨이 바람직하다.
따라서, 실린더(56)의 구동에 따라 카트(53)의 힌지부(55a)에서 한쌍의 레버(55)가 수직 또는 수평으로 회동 작동하며, 상기 이송 실린더(54)와 실린더(56)는 별도의 유압 또는 공압장치와 밸브를 통해 구동하게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 이송 유니트(50)의 작동과정을 설명하면, 우선 도면에서 도 5 내지 도 7과 같이, 한쌍의 레버(55)가 수직으로 위치하고, 카트(53)가 프레임(51)의 전방측에 위치한 상태에서 실린더(56)가 구동하여 한쌍의 레버(55)를 수평상태로 작동시킨다.
이때, 한쌍의 레버(55)는 수평상태로 회동 작동하면서 전방측 레버(55)는 컨베이어(30)의 상부에 배치되고, 후방측 레버(55)는 검사 하우징(10)의 내부 공간으로 진입하여 비전 테이블(20)의 상부에 수평상태로 배치된다.
다음으로, 이송 실린더(54)가 구동하여 카트(53)가 프레임(51)의 후방측으로 이송 작동하면, 도면에서 도 8과 같이, 컨베이어(30)와 비전 테이블(20)의 상부에 배치된 한쌍의 레버(55)가 후방측으로 이동하면서 컨베이어(30)에 놓인 제품(100)을 밀어 비전 테이블(20)로 이동시키는 한편 비전 테이블(20)에 놓인 제품(100)을 밀어 후방측 컨베이어(40)로 이동시키게 된다.
다음은, 실린더(56)가 다시 구동하여 한쌍의 레버(55)를 수직상태로 작동시키는 한편 이송 실린더(54)가 다시 구동하여 카트(53)를 프레임(51)의 전방측으로 이동시켜 초기상태로 위치한다.
따라서, 한쌍의 레버(55)가 수직 또는 수평상태로 회동 작동하고, 전후 방향으로 이송 작동함으로써, 컨베이어(30)에서 비전 테이블(20)로 제품(100)을 로딩시키는 한편 비전 테이블(20)에서 컨베이어(40)로 제품(100)을 언로딩시키게 된다.
한편 본 발명의 실시예는 비전검사 공정에서 제품의 손상을 방지하고자 도면에서 도 9와 같이, 한쌍의 레버(55)에 충격을 완화시키는 댐퍼(60)를 추가적으로 설치할 수 있다.
즉, 레버(55)는 유압 또는 공압장치와 밸브를 통해 신속하게 작동하여 강한 충격으로 제품(100)이 손상될 수 있으므로, 충격을 완화시키는 댐퍼(60)를 레버(55)에 설치함이 바람직하다.
상기에서 댐퍼(60)는 제품(100)과 마주하는 레버(55)의 후방측에 배치되고, 제품(100)과 맞닿는 후면에 연질의 고무나 또는 우레탄 재질로 완충패드(61)가 부착 설치된다.
또한 댐퍼(60)는 복수개의 로드(62)가 나란히 부착 설치되고, 상기 로드(62)에 충격을 완화시키는 스프링(63)이 끼워져 설치되는 한편 상기 로드(62)가 레버(55)에 끼워져 유동가능케 결합 설치된다.
따라서, 레버(55)에 충격을 완화시키는 댐퍼(60)가 설치됨으로써, 비전검사 공정에서 제품의 손상을 효과적으로 방지하게 된다.
이러한 본 발명의 실시예는 검사 하우징에 투명한 비전 테이블과 다수의 카메라를 설치하여 제품의 영상을 상하 및 사방면에서 입체적으로 촬영함으로써, 입체적 영상 정보를 활용하여 제품의 불량을 보다 정확하게 검사하고, 제품의 생산라인에서 비전검사의 효율성을 높이게 된다.
또한 본 발명의 실시예는 제품을 검사 하우징에 자동으로 로딩 및 언로딩시킴으로써, 검사공정이 원활하고 신속하게 진행되므로, 제품의 생산성이 향상될 뿐만 아니라 비전검사 설비가 비교적 간단한 구조로 이루어진다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10: 검사 하우징 20: 비전 테이블
30(40): 컨베이어 50: 이송 유니트
51: 프레임 52: 레일
53: 카트 54: 이송 실린더
55: 레버 56: 실린더
57: 힌지부 60: 댐퍼(damper)
61: 완충패드 62: 로드
63: 스프링 100: 제품
C1(C2,C3,C4,C5,C6): 카메라

Claims (4)

  1. 내부 공간에 다수의 카메라(C1~C6)가 설치되는 검사 하우징(10); 상기 검사 하우징(10)의 내부 공간에 설치되고, 제품(100)이 안착되는 비전 테이블(20); 상기 검사 하우징(10)의 전방 및 후방부에 배치되며, 제품(100)을 이송하는 컨베이어(30)(40);를 포함하고,
    상기 비전 테이블(20)은 투명한 강화유리로 형성되며, 검사 하우징(10)의 내부 공간에서 하부 카메라(C2)의 상부에 배치되고,
    상기 검사 하우징(10)의 일측에 설치되며, 컨베이어(30)에서 비전 테이블(20)로 제품(100)을 로딩 및 비전 테이블(20)에서 컨베이어(40)로 제품(100)을 언로딩시키는 이송 유니트(50);를 포함하고,
    상기 이송 유니트(50)는 검사 하우징(10)의 일측에 전후 방향으로 배치되고, 레일(52)이 부착 설치되는 프레임(51); 상기 프레임(51)의 상부에 배치되며, 레일블럭(53b)이 부착 설치되는 카트(53); 상기 프레임(51)의 상부에 설치되고, 카트(53)를 전후 방향으로 작동시키는 이송 실린더(54); 상기 카트(53)에 회동가능케 설치되는 레버(55); 및 상기 카트(53)에 설치되며, 레버(55)를 회동 작동시키는 실린더(56);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인공지능 입체적 비전검사 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    카트(53)에 설치되는 레버(55)와 실린더(56)는 제품(100)의 로딩과 언로딩이 동시에 진행되도록 카트(53)의 전방 및 후방측에 소정 거리로 이격되어 한쌍으로 설치되는 것을 특징으로 하는 인공지능 입체적 비전검사 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    레버(55)는,
    검사 하우징(10)이 인접한 카트(53)의 상부에 힌지부(55a)로 회동가능케 설치되고, 좌우 방향으로 길쭉하게 형성되며, 수직 또는 수평으로 회동 작동하는 것을 특징으로 하는 인공지능 입체적 비전검사 시스템.
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