KR102562048B1 - 3축 이미지 처리방식을 기반으로 한 멀티 필라멘트 사 검수시스템 및 이 검수시스템을 이용한 고품질 필라멘트 사 제조방법 - Google Patents

3축 이미지 처리방식을 기반으로 한 멀티 필라멘트 사 검수시스템 및 이 검수시스템을 이용한 고품질 필라멘트 사 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직원의 육안 검수에 일관하여 비효율적, 비전문적, 잦은 불량 발생 등이 발생하던 기존과 달리, 필라멘트 사 제조공정 일부 영역에 3축 방향으로 메크로 카메라 모듈을 설치하고, 이를 기반으로 제조 중인 필라멘트 사의 이미지를 확보하여 지속적으로 자동 분석함으로써 제품의 품질 상태와 불량 여부를 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함 등으로 인해 사용의 편의성 내지 효율성이 극대화 유도되는 3축 이미지 처리방식을 기반으로 한 멀티 필라멘트 사 검수시스템 및 이 검수시스템을 이용한 고품질 필라멘트 사 제조방법에 관한 것으로, 필라멘트 사를 촬영하는 카메라부(10);와, 촬영한 이미지를 디지털 데이터로 변환하는 컨버터부(20);와, 콘트라스트(Contrast)를 기반으로 제품과 배경을 분리하는 이미지처리부(30);와, 제품 이미지의 픽셀 값을 측정한 후 캘리브레이션(calibration) 정보를 바탕으로 픽셀 값을 밀리미터 또는 마이크로미터 단위로 변경하는 픽셀 제어부(40);와, 픽셀 값을 분석하여 품질 분석 및 불량 여부를 판단하는 분석부(50);로 구성된다.

Description

3축 이미지 처리방식을 기반으로 한 멀티 필라멘트 사 검수시스템 및 이 검수시스템을 이용한 고품질 필라멘트 사 제조방법{Filament Yarn Inspection Device}
본 발명은 블레이드 공정을 마친 필라멘트 사의 품질 상태 검수 및 이를 이용한 고품질의 필라멘트 사 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직원의 육안 검수에 일관하여 비효율적, 비전문적, 잦은 불량 발생 등이 발생하던 기존과 달리, 필라멘트 사 제조공정 일부 영역에 3축 방향으로 메크로 카메라 모듈을 설치하고, 이를 기반으로 제조 중인 필라멘트 사의 이미지를 확보하여 지속적으로 자동 분석함으로써 제품의 품질 상태와 불량 여부를 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함 등으로 인해 사용의 편의성 내지 효율성이 극대화 유도되는 3축 이미지 처리방식을 기반으로 한 멀티 필라멘트 사 검수시스템 및 이 검수시스템을 이용한 고품질 필라멘트 사 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 소재의 활용과 블레이드(Braid) 공정의 적용으로 고품질의 필라멘트 사를 제조할 수 있게 되었다. 이러한 필라멘트 사를 활용하여 앵커 케이블, 계류 로프, 상업용 어망, 경기용 요트, 고강도 낚싯줄 등을 개발하여 널리 판매 중에 있다.
상기 블레이드 공정은 다수의 섬유 가닥을 설정 방식으로 꼬아 원사를 제조하는 공정으로써 원사에 복합적인 물성 변화를 유도하여 상품화할 수 있도록 한다. 예컨대 블레이드 공정을 거친 필라멘트 사는 내마모도가 향상되어 표면 쓸림 시 보풀 발생이 방지되고, 넓적한 형태의 섬유 가닥이 원형에 가까운 형태로 변화되어 마찰이나 사용성이 적극 향상된다. 또한, 직선의 인장강도에 비해 매듭에 의한 인장강도가 훨씬 뛰어나기 때문에 고강도의 제품 생산을 위해서는 블레이드 공정을 반드시 거쳐야 한다. 그러나 블레이드 공정은 불규칙한 꼬임, 섬유의 손상, 보풀, 원사의 굵기 편차 등의 문제를 유발시키기 때문에 제품의 품질 보증을 위해서라도 검수 공정이 요구될 수밖에 없다. 하지만, 기존에는 여러 명의 직원이 육안으로 검수하였기에 불량을 완벽하게 찾아낼 수 없었고, 필라멘트 사의 굵기가 얇거나 설비의 생산속도가 빠를수록 검수의 불확실성은 증가하였다.
따라서, 원사를 정밀하게 검수할 수 있는 기술 제공이 시급하다.
한편, 영상정보를 활용하여 상품을 검수하는 기술이 개발됨에 따라 각종 제품 생산에 편리함을 주고 있다. 일례로 공개특허공보 제10-2021-0123050호 "영상정보를 이용한 상품 자동검수장치"가 게재되어 있으며, 해당 기술은 주문지시서에 인쇄된 제1바코드를 스캔하는 바코드스캐너와, 검수선반 상에 안착된 다수의 상품을 촬영하여 영상을 획득하는 다수의 카메라와, 영상에 포함된 다수의 제2바코드를 추출 및 판독하여 상품을 식별하고 식별된 상품의 수량을 산출한 후 산출된 상품과 수량이 제1바코드에 따른 주문상품 및 주문수량과 일치하는지 판단하는 제어부로 구성된 것이다. 상기 기술에 따르면 주문 상품과 진열 상품의 수량을 간편하게 파악할 수 있어 업무의 효율성이 극대화 유도되고, 수작업에 대한 에러를 최소화시킬 수 있다.
상기와 같이 영상 정보를 활용하여 제품의 상태와 오류를 즉각적으로 파악할 수 있고, 특히 수작업에 의한 휴먼에러를 최소화할 수 있으므로 제품의 품질에 대한 신뢰성을 적극적으로 확보할 수 있다.
따라서, 본 발명은 영상정보를 활용한 검수시스템을 필라멘트 사 제조공정에 도입함으로써 고품질의 필라멘트를 획득할 수 있는 기회를 마련하고자 한다.
공개특허공보 제10-2021-0123050호 "영상정보를 이용한 상품 자동검수장치"
본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 블레이드 공정에서 발생할 수 있는 꼬임 불량이나 기계 마찰 시 발생하는 보풀 발생, 원사의 굵기 편차 및 인장력 불균형 등 다양한 오류를 지속적으로 신속하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 염색 공정에서 발생할 수 있는 안료 뭉침 현상, 균일하지 못한 코팅 상태 등을 파악할 수 있는 검수 시스템을 제공하는 것이 해결하고자 하는 과제이다.
또한, 본 발명은 원사의 전 표면을 균일하게 검수할 수 있는 시스템을 구축하는 것이 다른 해결과제이다.
또한, 본 발명은 생산 중 지정된 제품 상태 조건에 미달되거나 초과할 경우 이를 불량을 판단하고, 불량 발생 시 화면상에 경고 표시가 노출되어 작업자에게 현재 상황을 즉시 전달할 수 있으며, 설비 전원부 스위치와 연동하여 설비를 자동으로 정지시킬 수 있는 기술 제공을 또 다른 해결로 한다.
또한, 본 발명은 블레이딩 장치마다 작업자가 배치되어 육안으로 검사하던 비효율적인 기존의 방식에서 벗어나, 자동화 검수시스템을 통해 효율적인 운용과 생산성 향상 및 인건비를 절감할 수 있는 기술 제공을 또 다른 해결과제로 한다.
상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 3축 이미지 처리방식을 기반으로 한 멀티 필라멘트 사 검수시스템 및 이 검수시스템을 이용한 고품질 필라멘트 사 제조방법은 다음과 같다.
본 발명의 검수시스템은 블레이드(Braid) 또는 염색공정을 거친 필라멘트 사의 주변에 3축 방향으로 메크로 카메라 모듈을 배치하여 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지 정보를 이용하여 제품의 품질 상태와 불량 여부를 판단하는 것이 특징이다.
또한, 상기 검수시스템은 필라멘트 사를 촬영하는 카메라부(10);와, 촬영한 이미지를 디지털 데이터로 변환하는 컨버터부(20);와, 콘트라스트(Contrast)를 기반으로 제품과 배경을 분리하는 이미지처리부(30);와, 제품 이미지의 픽셀 값을 측정한 후 캘리브레이션(calibration) 정보를 바탕으로 픽셀 값을 밀리미터 또는 마이크로미터 단위로 변경하는 픽셀 제어부(40);와, 픽셀 값을 분석하여 품질 분석 및 불량 여부를 판단하는 분석부(50);를 포함한다.
또한, 상기 카메라부(10)와 컨버터부(20), 이미지처리부(30), 픽셀 제어부(40)는 다수의 블레이드 머신마다 개별 설치되고, 상기 분석부(50)는 각각의 블레이드 머신에서 측정한 필라멘트 사의 품질 정보를 단일의 모니터로 통합 관리 및 실시간 출력되는 것을 포함한다.
또한, 본 발명이 제안하는 필라멘트 사 제조방법은 필라멘트 사를 지정된 규격의 보빈에 권취하는 원사 권취단계(S10);와, 블레이딩 머신(Braiding machine)에 보빈을 장착 후 가공하는 원사 블레이딩단계(S20);와, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항으로 이루어진 3축 이미지 처리방식 기반의 검수시스템을 활용하여 블레이딩된 필라멘트 사를 검수하는 원사 검수단계(S30);와, 검수 완료된 필라멘트 사를 설정 색상으로 코팅 처리한 후 권취하여 소매 단위로 소분하는 원사 포장단계(S40);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원사 검수단계(S30)는 블레이딩된 필라멘트 사를 검수장치에 투입시켜 3축으로 배치된 카메라 센서로 표면 전체를 촬영하는 원사 스캔단계(S31);와, A/D 컨버터를 이용하여 스캔된 이미지를 디지털 파일로 변환하는 데이터 변환단계(S32);와, 콘트라스트(Contrast)를 기반으로 제품과 배경을 분리하는 이미지 분리단계(S33);와, 분리된 제품 이미지의 픽셀 값을 측정 및 픽셀 단위를 조절하는 픽셀 제어단계(S34);와, 픽셀 값을 분석하여 품질 분석 및 불량 여부를 판단하는 제품 분석단계(S35);를 포함한다.
상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 3축 방향으로 설치된 카메라 센서가 필라멘트 사의 전 표면을 촬영하여 정밀한 이미지 데이터를 확보할 수 있고, 나아가 확보된 필라멘트 사의 치수와 설정된 조건의 비교 분석을 통해 제품의 불량 여부를 신속하게 판단할 수 있어 제품 생산에 극히 효과적이다.
또한, 본 발명은 제조설비와 연동하여 불량 발생 시 해당 정보를 작업자에게 즉시 전달하여 상황 대처를 요청하고, 더불어 불량 발생 시 설비의 가동을 즉각적으로 중지시켜 더이상의 불량이 발생하지 않도록 자동 조치되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 필라멘트 사 검수시스템의 구성도.
도 2는 본 발명이 제안하는 카메라 센서의 3축 배열 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명이 제안하는 필라멘트 사의 공정별 플로차트.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 블레이드 공정을 마친 필라멘트 사의 품질 상태 검수 및 이를 이용한 고품질의 필라멘트 사 제조방법에 관한 것이다.
무엇보다 본 발명은 직원의 육안 검수에 일관하여 비효율적, 비전문적, 잦은 불량 발생 등이 발생하던 기존과 달리, 필라멘트 사 제조공정 일부 영역에 3축 방향으로 메크로 카메라 모듈을 설치하고, 이를 기반으로 제조 중인 필라멘트 사의 이미지를 확보하여 지속적으로 자동 분석함으로써 제품의 품질 상태와 불량 여부를 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함 등으로 인해 사용의 편의성 내지 효율성이 극대화 유도되는 3축 이미지 처리방식을 기반으로 한 멀티 필라멘트 사 검수시스템 및 이 검수시스템을 이용한 고품질 필라멘트 사 제조방법에 관련됨을 주지한다.
일반적으로 사용자의 생명과 직결되는 안전용 로프나 대물의 사냥 여부가 결정되는 낚시줄 등은 스펙 표기가 명확하여야 한다. 특히 직선 인장강도 수치는 제품의 정체성을 나타내는 핵심요소이므로 제품 실제성능과 표기된 스펙 정보는 무조건 일치하여야 함이 중요하다.
예를 들어 10kgf를 버티도록 설계된 낚싯줄을 사용하였으나, 낚싯줄의 일부 구간에 불량이 발생하여 10kgf보다 낮은 무게의 대상물을 포획하는 과정에서 낚싯줄이 끊어진다면 소비자의 제품 신뢰도가 급격하게 떨어지게 되고, 이러한 문제가 반복될수록 매출 감소에 막대한 영향을 끼치게 된다.
이렇듯 제품 품질의 신뢰성은 제품 판매에 중요한 요인이며, 이는 제품 생산과정에서 면밀한 검수작업을 통해 해결되고 있다. 하지만, 현재까지 검수작업은 작업자들의 육안 검수에 의존하고 있으며, 이는 작업자의 당일 컨디션에 따라 판별 유무가 달라짐은 물론, 작업자별로 허용하는 판단 기준이 다르기 때문에 검수가 완벽할 수 없다. 또한, 육안에 의존하기에 설비의 생산속도가 매우 빠르고, 제품 자체가 얇아 정밀한 측정이 어렵다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 필라멘트 사 검수시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명이 제안하는 카메라 센서의 3축 배열 상태를 나타낸 도면이다.
도 1과 같이 본 발명이 제안하는 필라멘트 사 검수시스템은 블레이드(Braid) 또는 염색공정을 거친 필라멘트 사의 주변에 3축 방향으로 메크로 카메라 모듈을 배치하여 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지 정보를 이용하여 제품의 품질 상태와 불량 여부를 판단하는 방식이다.
상기 검수시스템은 필라멘트 사를 촬영하는 카메라부(10);와, 촬영한 이미지를 디지털 데이터로 변환하는 컨버터부(20);와, 콘트라스트(Contrast)를 기반으로 제품과 배경을 분리하는 이미지처리부(30);와, 제품 이미지의 픽셀 값을 측정한 후 캘리브레이션(calibration) 정보를 바탕으로 픽셀 값을 밀리미터 또는 마이크로미터 단위로 변경하는 픽셀 제어부(40);와, 픽셀 값을 분석하여 품질 분석 및 불량 여부를 판단하는 분석부(50);로 구성된다.
상기 카메라부(10)는 원통형으로 생긴 촬영장치의 내경에 원주를 따라 120°의 간격으로 3개소의 카메라 센서가 설치된다. 상기 카메라 센서는 산업용 비전 카메라로써 고속으로 고품질의 이미지를 촬영할 수 있는 모든 수단을 포함하며, 더불어 원격제어가 가능하여 외부에서도 쉽게 제어할 수도 있다.
예컨대 제품의 불량 여부를 감지하는 센서로는 카메라 센서 외에도 레이저나 IR센서 등이 있다. 그러나 본 발명에서 카메라 센서를 사용하는 이유는 레이저나 IR센서는 불량 여부만 판단할 수 있을 뿐 불량이 발생한 원인에 대해서는 판단할 수 없기 때문이다. 반면, 카메라 센서는 불량 구간에 대해서 수치가 아닌 육안으로 즉시 파악되기 때문에 불량의 문제를 즉시 파악할 수 있다. 또한, 카메라 센서는 단순한 수치 정보에서 그치지 않고, 직관적인 시각 정보를 제공하기 때문에 고도의 기술을 요구하지 않아 인건비를 절약할 수 있어 효과적이다.
도 2와 같이 카메라 센서를 3축으로 배열한 이유는 3차원 이미지를 구성하기 위한 최소 단위이기 때문이고, 생산 공정에 투입할 자금에 여유가 있다면 4축, 5축, 6축 등 배열을 보완할 수도 있다. 다만, 3축 배열만으로도 3차원 이미지를 구성하는데에 전혀 문제가 되지 않기 때문에 검수시스템을 가장 저렴한 비용으로 구축할 수 있다. 예컨대 카메라 센서의 1축 배열은 카메라 렌즈의 한정된 시각으로 인해 제품의 반대방향에 사각이 발생하게 되고, 카메라 센서의 2축 배열은 카메라 한대당 180°의 범위가 포함되어야 하기에 광각 렌즈가 아닌 어안에 가까운 렌즈를 사용할 수밖에 없으므로 상의 왜곡이 많아져 적합하지 않다. 따라서 카메라 센서를 3축으로 배열하는 것이 최소한의 카메라 갯수로 사각(Blind spot)이 없는 검수가 가능하며, 추후 픽셀 기반 계측(mm 등)을 바탕으로 3차원 이미지 구성이 가능해지는 등 정밀한 이미지 촬영에 가장 적합한 배열이라고 할 수 있다.
상기 필라멘트 사는 촬영장치의 내부공간을 통과하며, 3축으로 배열된 카메라 센서가 통과 중인 필라멘트 사의 전 표면을 촬영하여 해당 필라멘트 사의 이미지 데이터를 확보한다.
여기에서 상기 촬영장치는 블레이드 공정과 코팅 공정 사이에 설치되어 블레이딩 작업을 마친 필라멘트 사의 이미지 데이터를 확보할 수도 있고, 또는 코팅 공정과 배출 공정 사이에 설치되어 코팅 작업을 마친 필라멘트 사의 이미지 데이터를 확보할 수도 있으며, 또는 두 영역에 모두 설치되어 연쇄적으로 촬영함에 따라 각각의 이미지 데이터를 확보할 수도 있다.
상기와 같이 카메라부(10)를 통해 확보된 이미지 데이터는 설정 위치에 설치된 제어부(도면 미도시)에 전송된다. 상기 제어부는 컨버터부(20)와 이미지처리부(30), 픽셀제어부(40) 및 분석부(50)가 하나로 밀집되어 이루어진 것이다.
상기 컨버터부(20)는 A/D 컨버터를 기반으로 하며, 다양한 어플리케이션에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 동작을 수행한다. 해당 동작은 아날로그 신호를 표본화 → 양자화 → 등호화하여 디지털 신호로 변환하는 일련의 단계로 이루어질 수 있다. 상기와 같이 컨버터부(20)는 카메라 센서(10)가 제공한 필라멘트 사의 이미지 데이터를 인계받아 표본화, 양자화, 등호화를 거치게 함으로써 디지털 신호로 변환한다.
상기 이미지처리부(30)는 디지털 신호로 변환된 필라멘트 사의 이미지에서 배경과 필라멘트 사를 구분 및 분리한다. 상기 이미지처리부(30)는 제품의 특징을 강조하기 위하여 이와 상반되는 형태나 색채, 톤(tone) 등을 나란히 배치하는 콘트라스트(contrast) 처리방식을 기반으로 한다. 이를 위해서는 촬영장치의 내부를 필라멘트 사와 명확하게 구분될 수 있도록 상반된 색상으로 구성되어야 함이 바람직하다.
상기 픽셀 제어부(40)는 배경으로부터 분리된 필라멘트 사의 픽셀 값을 측정하는 픽셀 값 측정부;와, 측정된 픽셀 값을 설정된 단위로 변환하는 픽셀 값 변환부;로 구성된다.
상기 픽셀(Pixel)이란 Picutre Element를 줄인 말로 '화소'라고 불리며, 색을 표시하는 하나의 점이다. 이러한 픽셀은 DPI(Dots per Inch) 또는 PPI(Pixels per Inch) 등의 해상도 측정 단위를 통해 픽셀 값을 판단한다.
이와 같이 픽셀 값 측정부를 통해 픽셀 값을 측정하고, 픽셀 값 변환부를 통해 픽셀 값의 단위를 변경하되, 픽셀 값의 단위 변환은 Pixel Converter를 활용할 수 있다.
상기 분석부(50)는 설정 단위로 변환된 픽셀 값을 계산하고, 계산된 픽셀 값을 미리 저장된 표준 제품의 픽셀 값과 대조 및 분석하여 각종 불량과 불량의 원인을 판단한다.
상기 분석부(50)는 현재 제품의 픽셀 값과 표준 제품의 픽셀 값을 대조하여 다양한 불량을 감지한다. 상기 분석부(50)가 감지하는 불량으로는 블레이드 과정에서 필라멘트 사 간의 마찰로 인하여 그 꼬임이 일정치 않거나 섬유 가닥이 꺾인 채로 꼬임되어 생기는 불량, 기계와 섬유의 마찰로 인해 섬유가 손상되어 섬유 가닥의 일부가 끊어지거나 또는 풀어지면서 보풀이 발생하는 현상, 블레이딩 된 필라멘트 사의 굵기 편차나 재료 자체의 문제로 발생하는 불량, 설비 과정에서 외부 이물질이 묻거나 염색 과정에서 염료가 뭉쳐 나오는 현상, 균일하지 못한 염색 품질 등이 있다.
상기와 같이 블레이딩 공정과 염색 공정 사이에 카메라부(10)를 설치하여 블레이딩된 필라멘트 사의 품질 상태를 즉시 파악할 수 있고, 또한, 염색 공정과 배출 공정 사이에 카메라부를 설치함으로써 염색의 균일성, 이물질 오염 여부 등 필라멘트 사의 최종 품질 상태를 직관적으로 파악할 수 있다.
한편, 본 발명의 제어부는 필라멘트 사 제조설비와 연동하여 제품의 불량 발생 시 제조설비의 가동을 자동으로 즉시 중지시켜 더 이상의 불량 발생으로 원자재가 소모되는 문제를 방지한다. 또한, 제어부는 제품의 불량 정보를 모니터에 출력하거나 또는 경고 알람을 표현하여 작업자에게 즉시 대처할 것을 요청한다.
기존에는 각 블레이딩 장치마다 1인 이상의 작업자가 배치되어 육안에 의존한 검수가 이루어졌으나, 본 발명은 하나의 모니터에 블레이딩 장치가 모두 연결되어 검수 과정이 직관적으로 제공됨에 따라 최소한의 인력으로 수십 내지 수백개의 검수 과정을 관리 및 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명이 제안하는 필라멘트 사의 공정별 플로차트이다.
도 3과 같이 필라멘트 사 제조방법으로는 필라멘트 사를 지정된 규격의 보빈에 권취하는 원사 권취단계(S10);와, 블레이딩 머신(Braiding machine)에 보빈을 장착 후 가공하는 원사 블레이딩단계(S20);와, 상기에 전술한 3축 이미지 처리방식 기반의 검수시스템을 활용하여 블레이딩된 필라멘트 사를 검수하는 원사 검수단계(S30);와, 검수 완료된 필라멘트 사를 설정 색상으로 코팅 처리한 후 권취하여 소매 단위로 소분하는 원사 포장단계(S40);로 구성된다.
상기 원사 권취단계(S10)는 필라멘트 사를 보빈에 권취하는 단계이다. 상기 필라멘트 사란, 견사나 합성섬유와 같이 연속적인 길이의 장섬유로 이루어진 실을 의미하며, 본 발명에서는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 소재로 이루어진 섬유를 사용한다. 이러한 필라멘트 사는 현재 운용 중인 제조설비에 맞춰 기설정된 규격의 보빈에 권취되어 보관 및 제조된다.
상기 원사 블레이딩단계(S20)는 필라멘트 사 여러 가닥을 하나로 꼬는 단계이다. 일반적으로 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 소재로 이루어진 섬유는 자체만으로도 뛰어난 성능을 발휘하지만, 안전 로프나 대물용 낚싯줄로는 다소 부족함이 있다. 그러나 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 소재로 이루어진 섬유 여러 가닥을 꼬아 하나의 원사로 제조하게 되면 수배의 성능을 발휘하게 되어 안전 로프나 대물용 낚싯줄로 충분히 사용할 수 있게 된다. 예컨대 블레이드 공정을 거친 필라멘트 사는 내마모도가 향상되어 표면 쓸림 시 보풀 발생이 방지되고, 넓적한 형태의 섬유 가닥이 원형에 가까운 형태로 변화되어 마찰이나 사용성이 적극 향상된다. 또한, 직선의 인장강도에 비해 매듭에 의한 인장강도가 훨씬 뛰어나기 때문에 고강도의 제품 생산을 위해서는 블레이드 공정을 반드시 거쳐야 한다.
상기 원사 검수단계(S30)는 블레이딩 된 필라멘트 사를 카메라 센서로 촬영하여 이미지 데이터를 확보하고, 확보된 이미지 데이터를 바탕으로 불량 여부를 파악하는 단계이다.
상기 원사 검수단계(S30)는 블레이딩 된 필라멘트 사를 촬영장치에 투입시켜 다수의 카메라 센서로 표면 전체를 촬영하는 원사 스캔단계(S31);와, A/D 컨버터를 이용하여 스캔된 이미지를 디지털 파일로 변환하는 데이터 변환단계(S32);와, 콘트라스트(Contrast)를 기반으로 제품과 배경을 분리하는 이미지 분리단계(S33);와, 분리된 제품 이미지의 픽셀 값을 측정 및 픽셀 단위를 조절하는 픽셀 제어단계(S34);와, 픽셀 값을 분석하여 품질 분석 및 불량 여부를 판단하는 제품 분석단계(S35);로 구분 구성된다.
상기 원사 스캔단계(S31)는 블레이딩 된 필라멘트 사를 촬영장치에 통과시키는 단계;와, 필라멘트 사의 전 표면을 사각(Blind spot)없이 정밀하게 촬영하는 단계;로 구성된다. 상기 데이터 변환단계(S32)는 촬영장치로부터 촬영된 이미지 데이터를 인계받는 단계;와, A/D 컨버터를 이용하여 이미지 데이터를 디지털 신호로 변환하는 단계;로 구성된다. 상기 이미지 분리단계(S33)는 콘트라스트 처리방식을 기반으로 하여 디지털 신호로 변환된 필라멘트 사 이미지로부터 배경과 제품을 분리한다. 상기 픽셀 제어단계(S34)는 배경과 분리된 필라멘트 사 이미지를 제공받는 단계;와, DPI 또는 PPI에 기초하여 제공받은 이미지의 픽셀 값을 측정하는 단계;와, 픽셀 컨버터를 활용하여 측정된 픽셀 값을 설정 수치단위로 변환하는 단계;로 구성된다. 상기 제품 분석단계(S35)는 설정 단위로 변환된 현재 제품의 픽셀 값과 기저장된 표준 제품의 픽셀 값을 서로 대조 및 분석하여 현재 제품의 불량 여부를 파악하는 단계;와, 불량 감지 시 제조 설비 가동에 중지를 명령하는 단계;와, 불량 상태와 원인을 분석하고 분석된 정보를 작업자에게 직관적으로 제공하는 단계;로 구성된다.
상기 원사 포장단계(S40)는 필라멘트 사를 코팅하는 원사 코팅단계(S41);와, 코팅된 원사를 건조하는 원사 건조단계(S42);와, 건조된 원사를 동일한 방식으로 촬영하여 염색 불량 상태를 검수하는 염색 검수단계(S43); 및 검수를 통과한 제품을 보빈에 권취하며, 설정 크기로 소분 및 출고하는 제품 완성단계(S44);로 구분 구성된다.
상기 염색 검수단계(S43)는 전술한 원사 검수단계(S30)와 동일한 패턴으로 검수가 이루어진다.
예컨대 원사 검수단계(S30)에서는 블레이드 과정에서 필라멘트 사 간의 마찰로 인하여 그 꼬임이 일정치 않거나 섬유 가닥이 꺾인 채로 꼬임되어 생기는 불량, 기계와 섬유의 마찰로 인해 섬유가 손상되어 섬유 가닥의 일부가 끊어지거나 또는 풀어지면서 보풀이 발생하는 현상, 블레이딩 된 필라멘트 사의 굵기 편차나 재료 자체의 문제로 발생하는 불량 등을 검수하고, 상기 염색 검수단계(S43)는 설비 과정에서 외부 이물질이 묻거나 염색 과정에서 염료가 뭉쳐 나오는 현상, 균일하지 못한 염색 품질 등을 검수한다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 검수시스템은 3축 방향으로 설치된 카메라 센서가 필라멘트 사의 전 표면을 촬영하여 정밀한 이미지 데이터를 확보할 수 있고, 나아가 확보된 필라멘트 사의 치수와 설정된 조건의 비교 분석을 통해 제품의 불량 여부를 신속하게 판단할 수 있어 제품 생산에 극히 효과적이다.
또한, 본 발명은 제조설비와 연동하여 불량 발생 시 해당 정보를 작업자에게 즉시 전달하여 상황 대처를 요청하고, 더불어 불량 발생 시 설비의 가동을 즉각적으로 중지시켜 더이상의 불량이 발생하지 않도록 자동 조치되는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10. 카메라부 20. 컨버터부
30. 이미지처리부 40. 픽셀 제어부
50. 분석부
S10. 원사 권취단계 S20. 원사 블레이딩단계
S30. 원사 검수단계 S40. 원사 포장단계

Claims (5)

  1. 블레이드(Braid) 또는 염색공정을 거친 필라멘트 사의 주변에 3축 방향으로 메크로 카메라 모듈을 배치하여 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지 정보를 이용하여 제품의 품질 상태와 불량 여부를 판단하는 필라멘트 사 검수시스템에 있어서,
    블레이드 공정과 코팅 공정 사이 및 코팅 공정과 배출 공정 사이에 설치되어 블레이딩된 필라멘트 사 또는 염색까지 완료된 필라멘트 사의 진입을 허용하며, 필라멘트 사가 진입하는 내부공간은 주변 배경과 필라멘트 사를 구분할 수 있도록 상반된 색상으로 이루어지는 촬영장치;
    촬영장치의 내부공간 원주를 따라 120°의 간격으로 각 설치되며, 촬영장치를 통과하는 필라멘트 사의 전 표면을 원격으로 고속 촬영하여 고품질의 3차원 이미지를 확보하는 다수의 카메라부(10);
    A/D 컨버터를 기반으로 하며, 아날로그 신호를 표본화, 양자화, 등호화 과정을 거쳐 디지털 신호로 변환하는 컨버터부(20);
    콘트라스트(Contrast)를 기반으로 필라멘트 사와 촬영장치의 내부 배경을 분리하는 이미지처리부(30);
    이미지처리부로부터 분리된 필라멘트 사의 픽셀 값을 측정하는 픽셀 값 측정부;와, 측정된 픽셀 값을 설정된 단위로 변환하는 픽셀 값 변환부;로 이루어지며, 필라멘트 사 이미지의 픽셀 값을 측정한 후 캘리브레이션(calibration) 정보를 바탕으로 픽셀 값을 밀리미터 또는 마이크로미터 단위로 변경하는 픽셀 제어부(40);
    측정된 필라멘트 사의 픽셀 값과 표준 필라멘트 사의 픽셀 값을 대조하여 불량 여부를 판단하되, 상호 픽셀 값의 대조를 통해 블레이드 과정에서 필라멘트 사 간의 마찰로 인하여 꼬임이 일정치 않거나 섬유 가닥이 꺾인 채로 꼬임되어 발생한 불량과, 기계와 섬유의 마찰로 인해 섬유가 손상되어 섬유 가닥의 일부가 끊어지거나 풀어지면서 보풀이 발생하는 불량과, 블레이딩 된 필라멘트 사의 굵기 편차나 재료 자체의 문제로 발생하는 불량과, 설비 과정에서 외부 이물질이 묻거나 염색 과정에서 염료가 뭉쳐 발생하는 불량과, 염색 품질에 대한 불량 여부를 모두 판단하는 분석부(50);
    를 포함하고,
    상기 카메라부(10)와 컨버터부(20), 이미지처리부(30), 픽셀 제어부(40) 및 분석부(50)는 다수의 블레이드 머신마다 개별 설치되며, 상기 분석부는 종합상황실과 연결되어 각각의 블레이드 머신에서 측정한 필라멘트 사의 품질 정보를 단일의 모니터로 통합 관리 및 실시간 출력되는 것을 특징으로 하는 3축 이미지 처리방식을 기반으로 한 멀티 필라멘트 사 검수시스템.
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