KR102653192B1 - 도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 파이프를 포함하는 이미지를 획득하는 이미지 검출부와, 상기 이미지 검출부에서 검출된 이미지를 필터링하고, 파이프 영역을 검출한 후, 픽셀 비율을 이용하여 파이프의 길이를 산출하는 길이 연산부와, 상기 이미지 검출부에서 검출된 파이프 이미지 및 상기 길이 연산부의 연산 결과를 표시하는 모니터링부를 포함할 수 있다.

Description

도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법{length recognition device for pipe and method thereof}

본 발명은 도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 초고압 파이프 제품 생산에 적용되는 도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 원유 및 가스의 시추에 사용되는 시추 파이프는 땅속 수십 킬로미터의 유정까지 구멍을 뚫기 위해 사용되며, 15,000psi의 초고압을 견딜수 있어야 한다.

초고압 파이프는 용접없이 단위 파이프를 연결하여 사용하고 있으며, 도장 및 포장 공정은 수작업으로 이루어진다. 특히 도장 작업의 경우 작업자가 도장 건(gun)을 이용하여 파이프에 도료를 스프레이 분사하고, 도막 두께를 육안으로 확인한다.

파이프 도장 작업을 자동화할 수 있으나, 파이프의 길이나 직경에 대한 정확한 계측이 이루어져야 가능하다.

파이프의 길이를 측정하는 기술로서 등록특허 10-1577929호(2015년 12월 9일 등록, 대형 파이프 치수 측정 시스템)이 있으며, 길이측정을 위하여 대형 파이프를 이동시키면서 트루빔 센서를 이용하여 대형 파이프의 길이를 측정하고 있다.

즉, 파이프를 길이 방향으로 이송시키며, 다양한 비접촉 센서를 활용하여 파이프의 길이를 측정할 수 있다.

그러나 길이가 매우 긴 대형 파이프를 길이 방향으로 이동시키기 위해서는 충분한 공간이 확보되어야 하며, 파이프의 길이와 직경의 종류가 제한적일 때는 적용할 수 있으나, 길이와 직경이 다양한 환경에서 비접촉 센서의 설치 위치의 설정이 어려우며, 각각의 인터페이스를 재조정해야 하는 등의 문제점이 발생하게 된다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 대형 파이프를 길이 방향으로 이송하지 않고도 대형 파이프의 길이를 측정할 수 있는 도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 측정 대상 파이프의 길이와 직경의 변화에 무관하게 설치 위치의 변경 또는 인터페이스의 변경 없이 길이를 인식할 수 있는 도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 도장 파이프 길이 인식 장치는, 파이프를 포함하는 이미지를 획득하는 이미지 검출부와, 상기 이미지 검출부에서 검출된 이미지를 필터링하고, 파이프 영역을 검출한 후, 픽셀 비율을 이용하여 파이프의 길이를 산출하는 길이 연산부와, 상기 이미지 검출부에서 검출된 파이프 이미지 및 상기 길이 연산부의 연산 결과를 표시하는 모니터링부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 길이 연산부는, 상기 이미지 검출부와의 통신을 위한 통신 인터페이스와, 상기 통신 인터페이스를 통해 수신된 상기 이미지 검출부의 이미지를 필터링하여 파이프를 강조하고, 이미지에서 파이프 영역을 추출하여 픽셀의 수를 이용하여 파이프의 길이를 산출하는 프로세서와, 이미지 및 연산 결과를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 길이 연산부는, 상기 프로세서에서 산출된 파이프 길이 정보를 도장 공정 장치로 송신하여, 상기 도장 공정 장치에서 파이프 도장을 수행하도록 하는 제어 인터페이스를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 프로세서는, 이미지에서 프라이머리 코팅된 파이프 영역을 제외한 다른 영역을 흑색으로 필터링 처리하고, 에지 검출을 통해 파이프 영역을 추출할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 프로세서는, 파이프 영역을 크롭하고, 크롭된 이미지에서 가로 방향 직선을 검출하되, 수평한 두 직선을 검출한 후, 두 직선 각각의 길이와 두 직선 사이의 간격에 해당하는 픽셀 정보를 구하고, 픽셀 정보에 따라 파이프의 길이와 직경을 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 도장 파이프 길이 인식 방법은, 길이 연산부의 프로세서에서 수행되는 길이 인식 방법으로서, a) 파이프를 포함하는 이미지를 입력받아 색상 변환을 통해 파이프를 강조하는 단계와, b) 에지를 검출하여 특징 영역인 파이프 영역을 결정하는 단계와, c) 파이프 영역의 길이와 높이에 대한 픽셀 정보를 구하고, 픽셀 정보에 따른 파이프의 길이와 직경을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 a) 단계는 상기 파이프는 프라이머리 코팅된 것이며, 프라이머리 코팅의 색상을 제외한 다른 색상은 흑색으로 필터링하여 파이프를 강조할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 c) 단계는, 상기 특징 영역인 파이프 영역을 크롭하고, 크롭된 이미지에서 직선을 검출한 후, 직선의 픽셀 정보를 이용하여 파이프 길이를 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 직선의 검출은, 수평 방향으로 평행한 두 직선을 검출하고, 검출된 두 직선의 간격에 대한 픽셀 정보를 이용하여 파이프의 직경을 산출할 수 있다.

본 발명 도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법은, 파이프의 이미지를 획득하고, 이미지를 필터링 및 특징영역을 추출하고, 특징영역의 픽셀을 인식하여 크기를 산출함으로써, 파이프를 이동시키지 않고도 길이의 검출이 가능하여 공간 효율성을 높임과 아울러 도장 작업을 자동화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 픽셀비율에 따른 파이프 크기를 검출하기 때문에 파이프의 직경과 길이 변화에 무관하게 동일한 인터페이스를 사용함으로써, 설치 및 사용의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도장 파이프 길이 인식 장치의 구성도이다.
도 2는 파이프 이미지의 예시도이다.
도 3은 도 1에서 길이 연산부의 구성도이다.
도 4는 본 발명 도장 파이프 길이 인식 방법의 순서도이다.
도 5는 필터링을 통해 파이프 영역이 강조된 이미지의 예시도이다.
도 6은 특징부의 추출 결과 이미지의 예시도이다.
도 7은 특징부의 크롭 결과 이미지 예시도이다.
도 8은 크롭 이미지에서 직선을 검출한 결과 이미지의 예시도이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도장 파이프 길이 인식 장치의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 도장 파이프 길이 인식 장치는, 도장 대상인 파이프의 이미지를 검출하는 이미지 검출부(20)와, 이미지 검출부(20)에서 검출된 이미지를 필터링하고, 파이프 영역을 검출한 후, 픽셀 비율을 이용하여 파이프의 길이를 산출하는 길이 연산부(10)와, 상기 길이 연산부(10)에서 산출된 파이프의 길이 정보에 따라 파이프를 도장하는 도장 공정 장치(30)와, 이미지 검출부(20)에서 검출된 파이프 이미지 및 길이 연산부(10)의 연산 결과를 표시하는 모니터링부(40)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도장 파이프 길이 인식 장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 이미지 검출부(20)는 파이프를 포함하는 프라이머 코팅 장치의 이미지를 획득한다.

즉, 본 도장 공정 전에 파이프의 외면 전체에 프라이머를 도포하는 장치의 출구측에서 이미지를 검출한다.

상기 이미지 검출부(20)는 가시광 카메라, 적외선 카메라, 열화상 카메라를 사용할 수 있다.

도 2에는 가시광 카메라인 이미지 검출부(20)를 통해 검출한 파이프의 이미지 예시도이다.

도 2를 참조하면 회색의 프라이머가 표면에 코팅된 파이프(1)들을 확인할 수 있다.

이처럼 얻어진 이미지는 길이 연산부(10)에 제공된다.

도 3은 길이 연산부(10)의 블록 구성도이다.

길이 연산부(10)는 이미지의 연산 처리를 위한 프로세서(11)와, 상기 이미지 검출부(20)와 통신하여 파이프를 포함하는 이미지를 수신하는 통신 인터페이스(12)와, 연산 데이터를 저장하는 메모리(13)와, 상기 도장 공정 장치(30)에 연산 결과를 제공하기 위한 제어 인터페이스(14)와, 상기 모니터링부(40)에 이미지 및 연산결과를 출력하기 위한 디스플레이 인터페이스(15)를 포함한다.

필요에 따라 원격지의 기기와 통신할 수 있는 무선통신부(16)를 더 포함할 수 있다.

상기 이미지 검출부(20)에서 검출된 파이프(1)를 포함하는 이미지는 통신 인터페이스(12)를 통해 수신된다. 통신 인터페이스(12)는 바람직하게 USB 포트일 수 있다.

프로세서(11)는 프라이머 공정 주기에 맞춰 상기 통신 인터페이스(12)를 통해 이미지 검출부(20)를 제어하여 이미지를 획득할 수 있다.

따라서, 프로세서(11)는 도 2에 도시한 형태의 이미지를 수신하며, 설정된 알고리즘에 따라 이미지 내의 파이프 길이를 연산한다. 이때 이미지 및 연산데이터는 메모리(13)에 저장될 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도장 파이프 길이 인식 방법의 순서도이다.

도 4의 순서도는 프로세서(11)의 연산 처리과정이며, 이를 구체적으로 설명한다.

먼저, S41단계와 같이 상기 이미지를 필터링하여 전체 이미지에서 파이프 영역을 추출한다.

앞서 설명한 바와 같이 파이프(1)는 회색의 프라이머가 코팅된 것이며, 전체 이미지에서 회색부분을 필터링하고, 회색 부분을 제외한 다른 영역은 흑색으로 처리한다.

이와 같은 필터링의 예로서 Open-CV 색상, 채도, 명도(HSV) 필터를 사용할 수 있다.

즉, 회색부분을 강조하고, 다른 색상 영역은 흑색에 채도가 높고, 명도가 낮은 처리를 한다.

이러한 필터링 처리를 통해 도 5와 같이 파이프 추출 이미지를 얻을 수 있다.

위에서는 파이프가 회색으로 프라이머 코팅된 상태를 기준으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 회색의 파이프에만 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 색상을 필터링하여 강조할 수 있다.

그 다음, S42단계와 같이 노이즈를 제거하고, 에지 검출을 통해 특징부를 추출한다. 특징부의 검출을 위해서 Canny edge detection 알고리즘 등의 에지 검출 알고리즘을 사용할 수 있다.

예를 들어 가우시안 필터 등을 사용하여 노이즈를 제거하고, 그라디언트(gradient) 값이 높은 부분을 검출하고, 최대값이 아닌 픽셀의 값을 0으로 만들어 에지를 검출할 수 있다.

도 6은 에지 검출을 통한 특징부의 검출결과를 나타낸다.

그 다음, S43단계와 같이 특징부 영역을 크롭하여, 파이프 이미지 영역만을 추출한다.

크롭된 이미지를 도 7에 도시하였다.

그 다음, S44단계에서는 크롭된 이미지에서 직선 정보를 검출한다.

이때의 직선 정보는 크롭된 이미지의 가로 방향의 직선이며 두 개의 평행하고, 길이가 동일한 직선을 검출한다.

직선 검출은 허프(Hough) 변환을 이용할 수 있다.

직선이 검출된 이미지를 도 8에 도시하였다.

그 다음, S45단계와 같이 검출된 직선의 길이와 두 직선의 사이 간격에 해당하는 가로와 세로 픽셀을 검출한다. 이때의 픽셀 검출은 픽셀의 수이며, 이미지 검출부(20)의 특징에 따라 각 픽셀이 나타내는 이미지의 크기가 정의되어 있으며, 따라서 픽셀의 수를 이용하여 S46단계와 같이 파이프 길이를 산출할 수 있게 된다.

이처럼 프로세서(11)에서 파이프의 길이와 직경 정보를 검출한 결과는 제어 인터페이스(14)를 통해 도장 공정 장치(30)로 제공되며, 도장 공정 장치(30)는 프라이머가 코팅된 파이프에 본 도장 공정을 자동으로 수행하게 된다.

또한, 위의 연산 결과는 디스플레이 인터페이스(15)를 통해 모니터링부(40)에 표시될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10:길이 연산부 20:이미지 검출부
30:도장 공정 장치 40:모니터링부

Claims (9)

1. 프라이머 코팅 장치의 출구측에 설치되어 프라이머 코팅된 파이프를 포함하는 프라이머 코팅 장치의 이미지를 획득하는 이미지 검출부;
   상기 이미지 검출부에서 검출된 이미지를 필터링하고, 파이프 영역을 검출한 후, 픽셀 비율을 이용하여 파이프의 길이를 산출하는 길이 연산부; 및
   상기 이미지 검출부에서 검출된 파이프 이미지 및 상기 길이 연산부의 연산 결과를 표시하는 모니터링부를 포함하되,
   상기 길이 연산부는,
   상기 이미지 검출부와의 통신을 위한 통신 인터페이스;
   상기 통신 인터페이스를 통해 수신된 상기 이미지 검출부의 이미지를 필터링하여 파이프를 강조하고, 이미지에서 파이프 영역을 추출하여 픽셀의 수를 이용하여 파이프의 길이를 산출하되,
   상기 프라이머 코팅 장치의 프라이머 공정 주기에 ??춰 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 이미지 검출부를 제어하여 이미지를 획득하고, 파이프 영역을 두 개의 평행한 직선 영역을 검출하여 획득하고, 길이 방향의 픽셀 수를 확인하여 파이프의 길이를 산출하는 프로세서; 및
   이미지 및 연산 결과를 저장하는 메모리를 포함하는 도장 파이프 길이 인식 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 길이 연산부는,
   상기 프로세서에서 산출된 파이프 길이 정보를 도장 공정 장치로 송신하여, 상기 도장 공정 장치에서 파이프 도장을 수행하도록 하는 제어 인터페이스를 더 포함하는 도장 파이프 길이 인식 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   이미지에서 프라이머리 코팅된 파이프 영역을 제외한 다른 영역을 흑색으로 필터링 처리하고,
   에지 검출을 통해 파이프 영역을 추출하는 것을 특징으로 하는 도장 파이프 길이 인식 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   파이프 영역을 크롭하고,
   크롭된 이미지에서 가로 방향 직선을 검출하되, 수평한 두 직선을 검출한 후,
   두 직선 각각의 길이와 두 직선 사이의 간격에 해당하는 픽셀 정보를 구하고, 픽셀 정보에 따라 파이프의 길이와 직경을 산출하는 것을 특징으로 하는 도장 파이프 길이 인식 장치.
6. 길이 연산부의 프로세서에서 수행되는 길이 인식 방법으로서,
   a) 프라이머 코팅 장치의 출구측에 설치되는 이미지 검출부에서 획득된 프라이머 코팅된 파이프를 포함하는 프라이머 코팅 장치의 이미지를 상기 프라이머 코팅 장치의 프라이머 공정 주기에 ??춰 통신 인터페이스를 통해 상기 이미지 검출부를 제어하여 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 입력받아 색상 변환을 통해 파이프를 강조하는 단계;
   b) 에지를 검출하여 특징 영역인 파이프 영역을 결정하는 단계;
   c) 파이프 영역의 길이와 높이에 대한 픽셀 정보를 구하고, 파이프 영역을 두 개의 평행한 직선 영역을 검출하여 획득하고, 평행한 직선 영역의 길이 방향의 픽셀 수를 확인하여 파이프의 길이를 산출하고, 평행한 직선 영역의 사이 픽셀 수를 확인하여 파이프의 직경을 산출하는 단계; 및
   d) 산출된 결과를 모니터링부에 표시하는 단계를 포함하는 도장 파이프 길이 인식 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 a) 단계에서,
   상기 파이프는 프라이머리 코팅된 것이며, 프라이머리 코팅의 색상을 제외한 다른 색상은 흑색으로 필터링하여 파이프를 강조하는 도장 파이프 길이 인식 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 c) 단계는,
   상기 특징 영역인 파이프 영역을 크롭하고,
   크롭된 이미지에서 직선을 검출한 후,
   직선의 픽셀 정보를 이용하여 파이프 길이를 산출하는 도장 파이프 길이 인식 방법.
9. 삭제

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