KR102667886B1

KR102667886B1 - 롤투롤 실시간 검사 시스템

Info

Publication number: KR102667886B1
Application number: KR1020220002714A
Authority: KR
Inventors: 김병근; 김용근
Original assignee: 주식회사 케이엔제이
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2024-05-22
Also published as: KR20230106947A

Abstract

본 발명은 롤투롤 실시간 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 피검사대상을 롤투롤 타입으로 이송하면서 비젼 검사를 진행하고, 검사 중 진동이나 사행을 보정하여 저감시키며, 검사 장치의 설치에 필요한 길이를 단축시킬 수 있는 롤투롤 실시간 검사 시스템에 관한 것이다.

Description

롤투롤 실시간 검사 시스템{ROLL TO ROLL REAL-TIME INSPECTION SYSTEM}

본 발명은 롤투롤 실시간 검사 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피검사대상을 롤투롤 타입으로 이송하면서 비젼 검사를 진행하고, 검사 중 진동이나 사행을 보정하여 저감시키며, 검사 장치의 설치에 필요한 길이를 단축시킬 수 있는 롤투롤 실시간 검사 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 피검사대상을 검사하는 방식에는 그 이송 방식에 따라 시트형 검사 방식과 롤형 검사방식이 있으며, 그 중 롤형 검사방식은 롤(roll) 타입으로 공급이 가능한 판형 길이 부재에 적용된다.

예컨대, 폴리이미드와 같이 구부러지는 재질의 FPCB(Flexible PCB), 박막 형상의 배터리 중간막 및 단말기에 적용되는 초박막 유리기판(UTG) 등의 롤형 피검사대상은 롤투롤 방식으로 이송하면서 검사가 가능하다.

그런데, 종래의 롤형 검사 시스템은 피검사대상의 이송 속도가 고속으로 올라갈수록 혹은 이송 길이가 길어질수록 이송중인 피검사대상의 진동이 커지고 피검사대상의 이송 중 자세가 틀어지는 사행이 발생한다.

따라서, 피검사대상에 큰 진동이 발생하거나 사행 이송중인 상태에서 카메라를 이용하여 비젼 검사를 하면 정확도 및 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다.

또한, 검사는 언와인더(공급롤)와 리와인더(권취롤) 사이의 이송 경로상에서 진행되는데, 이때 검사 종류의 수나 검사 정확도의 향상을 위해 검사 구간의 개수를 늘릴수록 검사 시스템 전체의 길이가 과도하게 길어지는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-2010860호 대한민국 등록특허 제10-1117629호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피검사대상을 롤투롤 타입으로 이송하면서 비젼 검사를 진행하고, 검사 중 진동이나 사행을 보정하여 저감시키며, 검사 장치의 설치에 필요한 길이를 단축시킬 수 있는 롤투롤 실시간 검사 시스템을 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 롤투롤 실시간 검사 시스템은 롤 타입으로 감겨 있는 피검사대상을 공급하는 언와인더와; 상기 언와인더로부터 이송된 피검사대상을 롤 타입으로 감아 회수하는 리와인더와; 상기 피검사대상이 이송되는 구간 중 제1 검사 구간에 설치된 제1 검사 유닛과; 상기 제1 검사 구간의 상류측에 설치되며, 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 제1 공급 유닛과; 제1 검사 구간과 제1 공급 유닛 사이에 설치되며, 상기 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시키는 댄서 롤과; 상기 제1 검사 구간의 하류측에서 제2 검사 구간에 설치되는 제2 검사 유닛; 및 상기 제2 검사 구간의 하류측에 설치되며, 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 제2 공급 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 검사 구간에는 상하 높이가 조절된 상태에서 상기 피검사대상의 이송을 안내하는 제1 레벨 롤 및 상기 제1 레벨 롤을 사이에 두고 상류측과 하류측에 각각 설치된 한 쌍의 제1 검사용 아이들 롤이 설치되고, 상기 제2 검사 구간에는 상하 높이가 조절된 상태에서 상기 피검사대상의 이송을 안내하는 제2 레벨 롤 및 상기 제2 레벨 롤을 사이에 두고 상류측과 하류측에 각각 설치된 한 쌍의 제2 검사용 아이들 롤이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제1 검사 유닛은 상기 제1 레벨 롤의 상하 방향 위치 조절에 따라 상기 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절되는 제1 영상 카메라를 포함하고, 상기 제2 검사 유닛은 상기 제2 레벨 롤의 상하 방향 위치 조절에 따라 상기 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절되는 제2 영상 카메라를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 영상 카메라 및 제2 영상 카메라 중 어느 하나 이상은 상기 피검사대상을 상기 피검사대상 표면에 대해 법선 방향에서 촬영하는 수직 카메라; 및 상기 검사 구간 내에서 상기 수직 카메라의 전방 및 후방 중 어느 한 쪽 이상에 설치되며, 상기 피검사대상 표면을 경사 방향에서 촬영하는 경사 카메라;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 지면에 대해 수평한 가상의 면 상에서 상기 피검사대상의 이송 방향을 따라 전후 방향으로 왕복 이동되어 위치를 조절하는 선형 이동기를 더 포함하되, 상기 선형 이동기는 상기 제1 검사 구간에 설치된 제1 선형 이동기 및 상기 제2 검사 구간에 설치된 제2 선형 이동기를 포함하며, 상기 제1 레벨 롤과 제2 레벨 롤은 각각 상기 제1 선형 이동기와 제2 선형 이동기에 설치되어 상기 높이와 함께 전후 방향 위치가 조절되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 선형 이동기는 직선 방향 이동을 안내하는 롤 가이드와; 상기 롤 가이드를 따라 이동되며, 레벨 롤이 설치되는 안착대; 및 상기 안착대의 이동 및 고정을 조절하는 조절기;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피검사대상의 이송 중 상기 피검사대상으로부터 롤에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀; 및 상기 로드셀에서 측정된 하중에 따라 상기 제1 공급 유닛과 제2 공급 유닛 중 어느 하나 이상의 공급 속도를 조절하는 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 댄서 롤과 상류측의 제1 검사용 아이들 롤 사이에 설치되어 상기 피검사대상을 가압 이송시키는 인입측 전환롤; 및 하류측의 제2 검사용 아이들 롤과 상기 제2 공급 유닛 사이에 설치되어 상기 피검사대상을 가압 이송시키는 인출측 전환롤;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피검사대상이 이송 중인 상기 인입측 전환롤 및 인출측 전환롤을 촬영하여, 상기 피검사대상의 영상을 제공하는 자세검출 카메라를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 자세검출 카메라에서 촬영된 영상을 분석하여, 상기 피검사대상의 이송 자세를 획득하고, 상기 피검사대상의 이송 자세가 설정된 것과 비교하여 어긋난 것으로 판단되면, 상기 피검사대상의 이송 자세를 교정하도록 상기 제1 레벨 롤 및 제2 레벨 롤 중 어느 하나 이상의 위치를 제어하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 장력 외란을 감쇠시키도록 질량-댐퍼-스프링 기구인 댄서 롤을 검사 구간의 진입 지점에 구비하고, 측정된 진동이나 자세에 따라 피검사대상의 공급 속도나 롤의 위치를 보정한다. 따라서, 피검사대상의 이송 중 발생하는 진동이나 사행을 보정하여 저감시킴으로써 검사신뢰성을 향상시킨다.

또한, 검사 유닛이 구비되어 있는 다수의 검사 구간을 제공하되, 검사 구간의 시작점과 종점에서 피검사대상의 이송 방향을 전환시킴으로써 각 구간들간 인접되게 하고, 그 대신 레벨 롤을 이용하여 이송 상태를 최적으로 제어한다. 따라서, 검사 장치의 설치에 필요한 전체 길이를 감소시킬 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 롤투롤 실시간 검사 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 댄서 롤을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 선형 이동기를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 레벨 롤 수평/수직 조정 상태를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 로드셀을 나타낸 설치 상태도이다.
도 6은 본 발명의 자세검출 카메라에 의해 촬영된 피검사대상 자세 검출 상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롤투롤 실시간 검사 시스템에 대해 상세히 설명한다.

도 1과 같이, 본 발명에 따른 롤투롤 실시간 검사 시스템(100)은 실시예로서 언와인더(110-U), 리와인더(110-R), 제1 검사 유닛(120), 제1 공급 유닛(130), 댄서 롤(140), 제2 검사 유닛(150) 및 제2 공급 유닛(160)을 포함한다.

다른 실시예로서 각 검사 구간(T1, T2)에 레벨 롤(123, 153) 및 검사용 아이들 롤(124, 154)을 구비하고, 선형 이동기(LM-T), 로드셀(LDC), 제어부(170), 인입측 전환롤(181), 인출측 전환롤(182) 및 자세 카메라(190)를 더 포함한다.

위와 같은 구성에서, 시스템 전단부(상류측)의 언와인더(110-U)에 감겨있던 피검사대상이 풀려 이송된 후 시스템 후단부(하류측)의 리와인더(110-R)에 감겨 회수되며, 제1 공급 유닛(130)과 제2 공급 유닛(160)에 의해 피검사대상이 이송된다.

이때, 피검사대상은 제1 검사 구간(T1) 및 제2 검사 구간(T2)에서 각각 제1 검사 유닛(120)과 제2 검사 유닛(150)에 의해 비젼 등의 방식으로 검사가 이루어지며, 검사 전 댄서 롤(140)에 의해 장력 외란을 저감시켜 검사 신뢰도를 높인다.

또한, 선형 이동기(LM-T)로 레벨 롤(123, 153)을 전후 방향 제어하여 레벨 롤(123, 153)에서의 상하 높이 조정과 함께 전후 조정도 가능하게 하며, 피검사대상으로부터 전달되는 하중을 로드셀(LDC)에서 측정하는 방식으로 이송 상태를 검측한다.

또한, 검사 구간(T1, T2)마다 인입측 전환롤(181)과 인출측 전환롤(182)을 구비하여 구간 경계에서 방향이 전환되고, 자세 카메라(190)는 피검사대상의 이송 상태를 촬영한다. 제어부(170)는 이들을 기초로 피검사대상의 공급 속도 및 장력 등을 조정한다.

위와 같은 실시예에 의하면, 장력 외란을 감쇠시키도록 질량-댐퍼-스프링 기구인 댄서 롤(140)을 검사 구간(T1, T2)의 진입 지점에 구비하고, 측정된 진동이나 자세에 따라 피검사대상의 공급 속도나 롤의 위치를 보정한다. 따라서, 피검사대상을 이송 중 발생하는 진동이나 사행을 보정하여 저감시킴으로써 검사신뢰성을 향상시킨다.

또한, 검사 유닛이 구비되어 있는 다수의 검사 구간(T1, T2)을 제공하되, 검사 구간(T1, T2)의 시작점과 종점에서 피검사대상의 이송 방향을 전환시킴으로써 각 구간들간 인접되게 하고, 그 대신 레벨 롤(123, 153)을 이용하여 이송 상태를 최적으로 제어한다. 따라서, 검사 시스템 전체 길이를 감소시킬 수 있게 한다.

이를 위해, 상기 언와인더(unwinder, 110-U)는 축 형상의 보빈 및 그 양단의 플랜지를 포함하며, 시스템의 전단부에 설치되어 롤 타입으로 감겨 있는 피검사대상을 풀어 리와인더(110-R)를 향해 공급한다.

리와인더(rewinder, 110-R)는 언와인더(110-U)로부터 공급된 피검사대상을 롤 타입으로 감아 회수하는 것으로, 보빈 및 플랜지를 포함하여 구성될 수 있으며, 피검사대상의 이송 방향을 기준으로 시스템의 후단부에 설치된다.

위와 같은 언와인더(110-U)와 리와인더(110-R)는 그 회전축이 각각 전기모터에 연결되어 그 구동 및 속도가 제어되며, 피검사대상의 이송 방향으로 기준으로 상류측과 하류측에 배치되어 피검사대상의 이송 구간을 형성한다.

이때, 피검사대상은 폴리이미드와 같이 구부러지는 재질의 FPCB(Flexible PCB), 박막 형상의 배터리 중간막 및 단말기에 적용되는 초박막 유리기판(UTG) 등과 같이 롤투롤(roll-to-roll) 이송이 가능한 다양한 판형 길이부재를 포함한다.

제1 검사 유닛(120)은 피검사대상의 양부를 검사하는 것으로, 피검사대상이 이송되는 구간 중 제1 검사 구간(T1)에 설치된다. 이송 구간은 언와인더(110-U)와 리와인더(110-R) 사이를 의미하며, 그 중 상류측 일부에 설정된 길이의 제1 검사 구간(T1)을 갖는다.

검사는 이송 중에 진행할 수 있는 비파괴검사를 의미하며 대표적으로는 비젼 검사가 있다. 비젼 검사를 위해 제1 검사 유닛(120)은 제1 영상 카메라가 적용될 수 있다. 따라서, 피검사대상을 촬영하여 획득된 영상 이미지를 통해 소정의 검사가 이루어질 수 있도록 한다.

제1 영상 카메라에 의해 비젼 검사가 이루어지는 검사 항목으로는 회로 패턴이나 부품의 실장 상태는 물론 크랙 등 피검사대상에 발생한 손상이나 성형 상태의 양부 등 다양한 항목을 포함할 수 있다.

이때, 영상 카메라(120)는 수직 카메라(121) 및 경사 카메라(122)를 포함하는 것이 바람직한데, 수직 카메라(121)는 피검사대상을 해당 피검사대상 표면에 대해 법선 방향에서 촬영하여 회로 패턴 등을 검사한다.

경사 카메라(122)는 제1 검사 구간(T1) 내에서 수직 카메라(121)의 전방 및 후방 중 어느 한 쪽 이상에 설치되며, 피검사대상 표면을 경사 방향에서 촬영한다. 이를 통해 크랙 등 두께가 있는 피검사 부분을 더욱 정확히 파악한다.

이러한 제1 검사 유닛(120)은 후술하는 제1 레벨 롤(123)의 상하 방향 위치 조절에 따라 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절되는 것이 바람직한데, 피검사대상이 최적의 조건으로 이송되도록 제1 레벨 롤(123)의 조정이 이루어지면 그에 동기하여 제1 영상 카메라(제1 검사 유닛, 120) 역시 조절된다.

제1 공급 유닛(130)은 제1 검사 구간(T1)의 상류측에 설치되며, 구동력을 전달받아 회전하는 회전롤을 이용하여 피검사대상을 이송시킨다. 실시예로, 제1 공급 유닛(130)은 언와인더(110-U)와 댄서 롤(140) 사이에 설치되어 제1 검사 유닛(120)을 향해 피검사대상을 이송시킨다.

일 예로, 제1 공급 유닛(130)은 그 사이로 피검사대상이 물려 통과하는 상하 한 쌍의 이송롤(131-T, 131-B)을 포함할 수 있으며, 상측 롤(131-T)은 구동롤, 하측 롤(131-B)은 종동롤(idle)로 구성되어 모터에 의한 구동롤의 회전 속도를 제어하여 피검사대상의 이송 속도를 조정한다.

이때, 이송롤의 상류측에 있는 인입부에는 아이들 롤(idle roll, 132)을 더 포함할 수 있다. 아이들 롤(132)은 언와인더(110-U)에서 풀린 피검사대상을 가압하여 장력을 인가하도록, 이들간의 직선 경로(최단 경로)에서 외측으로 벗어난 위치에 설치될 수 있다.

댄서 롤(140)은 피검사대상의 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시키는 것으로, 실시예로서 제1 검사 구간(T1)과 제1 공급 유닛(130) 사이에 설치된다. 이러한 댄서 롤(140)에는 액티브 댄서 혹은 패시브 댄서가 적용될 수 있다.

액티브 댄서(active dancer)는 피검사대상이 제1 검사 구간(T1)으로 진입되기 전의 위치에서 해당 피검사대상의 진동을 감쇠시킨다.

도 2와 같이, 액티브 댄서(140)는 진동을 감쇠시키기 위한 질량-댐퍼-스프링 기구에 해당하는 것으로, 액츄에이터(actuator)를 이용하여 능동적으로 피검사대상의 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시킨다.

일 예로, 액티브 댄서(140)는 실린더 로드가 전후방 이동하는 실린더 장치(141), 조인트 링크(142a)를 통해 실린더 로드에 연결된 댄서 암(142) 및 상기 댄서 암(142)의 단부에 회전 가능하게 설치된 댄서용 롤(143)을 포함하여 구성된다.

따라서, 실린더 장치(141)의 구동에 따라 댄서 암(142)의 회동 중심점에 조립된 회전축핀(J)을 중심으로 댄서 암(142)이 회동하고, 상기 댄서 암(142)의 회동에 따라 피검사대상에 접하여 장력을 인가 중인 댄서용 롤(143)의 위치가 대략 상하로 조정된다.

반면, 패시브 댄서(passive dancer, 도시 생략)는 진동을 감쇠시키기 위한 질량-댐퍼-스프링 기구에 해당하는 것이나, 실린더와 같은 액츄에이터를 적용하지 않고 수동적으로 피검사대상의 이송 중 장력 외란을 감쇠시킨다.

패시브 댄서는 액츄에이터를 제외하고, 댄서 암 및 상기 댄서 암의 단부에 설치된 댄서용 롤을 포함하며, 댄서 암은 스프링 등에 의해 피검사대상을 탄성 가압하는 방향으로 탄성력을 작용한다.

따라서, 패시브 댄서가 인가하는 탄성력(혹은 복원력)의 작용 방향과 크기가 피검사대상의 장력에 대응하는 정도에 따라 댄서 암이 회동하면서 댄서용 롤의 위치가 상하로 조정되면서 진동을 감쇠시키게 된다.

즉, 피검사대상의 이송 환경에 따라 댄서용 롤이 상측 또는 하측으로 이동하며 완충하는 업/다운 스트림(up/down stream)을 형성하게 된다.

제2 검사 유닛(150)은 상술한 제1 검사 구간(T1)의 하류측에서 구비된 제2 검사 구간(T2)에서 피검사대상의 양부를 검사하는 것으로, 피검사대상이 이송되는 구간 중 제2 검사 구간(T2)에 설치된다.

제2 검사 구간(T2)에서의 검사 역시 피검사대상의 이송 중 검사를 진행하기 위한 비젼 검사를 포함할 수 있으며, 비젼 검사를 위해 제2 검사 유닛(150)은 제2 영상 카메라가 적용될 수 있다. 따라서, 피검사대상을 촬영하여 획득된 영상 이미지를 통해 소정의 검사가 이루어질 수 있도록 한다.

제2 영상 카메라에 의해 비젼 검사가 이루어지는 검사 항목으로는 제1 검사 구간(T1)에서의 검사와 동일한 부분(피검사대상 중 특정 부분)에 대해 동일한 항목의 검사를 반복하는 것이거나 혹은 다른 항목의 검사일 수 있다.

또한, 제1 검사 구간(T1)과 제2 검사 구간(T2)은 피검사대상의 서로 다른 부분에 대해 각 부분별로 검사를 진행하기 위한 것으로, 각 부분별 회로패턴 등의 차이로 인해 서로 동일한 항목을 검사하거나 다른 항목을 검사할 수 있다.

이러한 이유로 제1 검사 구간(T1) 및 제2 검사 구간(T2)이 이외에 더 많은 추가 검사 구간(도시 생략)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 추가 검사 구간은 제1 검사 구간(T1)과 제2 검사 구간(T2) 사이나, 혹은 제2 검사 구간(T2)과 제2 공급 유닛(160) 사이 등에 구비될 수 있으며, 해당 구간에는 제3 검사 유닛(도시 생략) 등을 설치할 수 있다.

또한, 제2 검사 유닛(150)도 수직 카메라(151) 및 경사 카메라(152)를 포함할 수 있으며, 수직 카메라(151)는 피검사대상을 해당 피검사대상 표면에 대해 법선 방향에서 촬영하여 회로 패턴 등을 검사한다.

경사 카메라(152)는 제2 검사 구간(T2) 내에서 수직 카메라(151)의 전방 및 후방 중 어느 한 쪽 이상에 설치되며, 피검사대상 표면을 경사 방향에서 촬영한다. 이를 통해 크랙 등 두께가 있는 피검사 부분을 더욱 정확히 파악한다.

또한, 제2 검사 유닛(150)은 후술하는 제2 레벨 롤(153)의 상하 방향 위치 조절에 따라 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절되는 것이 바람직하다. 피검사대상이 최적의 조건으로 이송되도록 제2 레벨 롤(153)의 조정이 이루어지면 그에 동기하여 영상 카메라(제2 검사 유닛, 150) 역시 조절된다.

제2 공급 유닛(160)은 상기 제2 검사 구간(T2)의 하류측에 설치되며, 구동력을 전달받아 회전하는 회전롤을 이용하여 피검사대상을 이송시킨다. 실시예로, 제2 공급 유닛(160)은 제2 검사 구간(T2)과 리와인더(110-R) 사이에 설치되어 검사를 마친 피검사대상을 이송시킨다.

제2 공급 유닛(160) 역시 그 사이로 피검사대상이 물려 통과하는 상하 한 쌍의 이송롤(161-T, 161-B)을 포함할 수 있으며, 상측 롤(161-T)은 구동롤, 하측 롤(161-B)은 종동롤로 구성되어 모터에 의한 구동롤의 회전 속도를 제어하여 피검사대상의 이송 속도를 조정한다.

이때, 이송롤의 상류측에 있는 인입부 하류측에 있는 인출부에는 각각 아이들 롤(162)을 더 포함할 수 있다. 아이들 롤(162)은 리와인더(110-R)에서 감기는 피검사대상을 가압하여 장력을 인가하도록, 이들간의 직선 경로에서 외측으로 벗어난 위치에 설치될 수 있다.

제1 검사 구간(T1)에는 상하 높이가 조절된 상태에서 피검사대상의 이송을 안내하는 제1 레벨 롤(123) 및 상기 제1 레벨 롤(123)을 사이에 두고 상류측과 하류측에 각각 설치된 한 쌍의 제1 검사용 아이들 롤(124)이 설치된다.

제1 레벨 롤(123)은 제1 검사 구간(T1)에서 상기 공급 유닛들과 함께 피검사대상의 이송 경로상의 높이를 결정함과 동시에 장력을 조절하여 최적화된 이송 상태를 제공한다.

레벨 롤(level roll)은 롤의 기능을 유지하면서 사용자의 조정에 따라 상하 방향 위치(높이)가 조절되는 이송롤의 하나로, 제1 레벨 롤(123)은 제1 검사 구간(T1) 내 이송 경로상에서 피검사대상의 높이와 함께 장력을 조절한다.

이와 같이 제1 레벨 롤(123)의 위치(높이)를 조정하면, 비젼 검사가 이루어지는 제1 검사 구간(T1) 내에서 피검사대상이 이송 중 지면(수평면)에 대한 각도가 변경된다.

이때, 제1 검사 유닛(120) 즉, 제1 영상 카메라는 피검사대상을 촬영하는 최적의 각도가 결정되어 있으므로, 제1 레벨 롤(123)의 상하 높이 조절에 따라 제1 영상 카메라(120)에서 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절된다.

촬영각의 조절을 위해 제1 영상 카메라(120)는 일 예로 제어부(170)의 제어신호에 따라 동작하는 3축 구동기(X/Y/Z 구동기)에 설치됨으로써, 제1 레벨 롤(123)이 조정된 높이에 따라 촬영 자세가 자동으로 조절된다.

제2 검사 구간(T2)에는 상하 높이가 조절된 상태에서 피검사대상의 이송을 안내하는 제2 레벨 롤(153) 및 상기 제2 레벨 롤(153)을 사이에 두고 상류측과 하류측에 각각 설치된 한 쌍의 제2 검사용 아이들 롤(154)이 설치된다.

제2 레벨 롤(153)은 제2 검사 구간(T2)에서 상기 공급 유닛들과 함께 피검사대상의 이송 경로상의 높이를 결정함과 동시에 장력을 조절하여 최적화된 이송 상태를 제공한다. 즉, 제2 레벨 롤(153)은 제2 검사 구간(T2) 내 이송 경로상에서 피검사대상의 높이와 함께 장력을 조절한다.

이와 같이 제2 레벨 롤(153)의 위치(높이)를 조정하면, 비젼 검사가 이루어지는 제2 검사 구간(T2) 내에서 피검사대상이 이송 중 지면(수평면)에 대한 각도가 변경된다.

이때, 제2 검사 유닛(150) 즉, 제2 영상 카메라 역시 피검사대상을 촬영하는 최적의 각도가 결정되어 있으므로, 제2 레벨 롤(153)의 상하 높이 조절에 따라 제2 영상 카메라(120)에서 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절된다.

상술한 바와 같이 촬영각의 조절을 위해 제2 영상 카메라(120)는 일 예로 제어부(170)의 제어신호에 따라 동작하는 3축 구동기에 설치됨으로써, 제2 레벨 롤(153)이 조정된 높이에 따라 촬영 자세가 자동으로 조절될 수 있다.

선형 이동기(LM-T)는 지면에 대해 수평한 가상의 면 상에서 피검사대상의 이송 방향을 따라 전후 방향으로 왕복 이동되어 레벨 롤(123, 153)의 위치를 조절하는 것으로, 실시예로 제1 검사 구간(T1)에 설치된 제1 선형 이동기(LM-T) 및 제2 검사 구간(T2)에 설치된 제2 선형 이동기(LM-T)를 포함한다.

이때, 상술한 제1 레벨 롤(123)과 제2 레벨 롤(153)은 각각 제1 선형 이동기(LM-T)와 제2 선형 이동기(LM-T)에 설치되어 전후 방향 위치가 조절된다.

즉, 레벨 롤(123, 153)들은 선형 이동기(LM-T)에 의해 전후 방향 위치 조절이 가능한 상태에서 고유 기능으로서 높이를 조절한다. 따라서, 높이와 함께 전후 방향 위치도 조절된다.

도 3과 같이. 선형 이동기(LM-T)는 일 예로 직선 방향 이동을 안내하는 롤 가이드(LMa)와, 상기 롤 가이드(LMa)를 따라 이동되며 레벨 롤(123, 153)이 설치되는 안착대(LMb) 및 상기 안착대(LMb)의 이동 및 고정을 조절하는 조절기(LMc)를 포함한다.

더욱 바람직하게, 선형 이동기(LM-T)는 롤 가이드(LMa)의 길이 방향 전방부에 설치되어, 안착대(LMb)의 전방측 이동 길이를 제한하는 전방 스톱퍼(ST1) 및 그 반대측에서 안착대(LMb)의 후방측 이동 길이를 제한하는 후방 스톱퍼(ST2)를 더 포함할 수 있다.

위와 같은 구성의 선형 이동기(LM-T)는 제1 레벨 롤(123) 및 제2 레벨 롤(153)의 전후 방향 위치를 조정한다. 조절은 아이들(idle) 상태에서 오직 피검사대상에 의한 자유 운동을 통해서 이루어지거나 별도의 구동기로 강제될 수 있다.

도시된 바와 같이, 롤 가이드(LMa)는 LM(Linear Motion) 가이드와 같이 직선 이동을 안내하도록 레일이 형성된 가이드가 적용되고, 안착대(LMb)는 상기 레일에 물리는 구동바퀴 등을 포함하여 롤 가이드(LMa)를 따라 자유 운동된다.

조절기(LMc)는 상기한 안착대(LMb)의 위치 이동을 통한 조정 및 조정 완료 후 고정 등을 위한 것으로, 그 타입에 따라 구동 모터나, 조절 손잡이 혹은 고정 지그 등 공지의 다양한 구성들을 포함할 수 있다.

이때, 스톱퍼(ST1, ST2)는 레벨 롤(123, 153)이 설치되어 있는 안착대(LMb)의 전후 방향 이동을 소정 범위 이내로 제한하도록, 설정된 간격의 중심(C)에서 전방측 스톱퍼(ST1)와 후방측 스톱퍼(ST2)가 서로 이격 설치된다.

따라서, 본 발명은 도 4의 (a)와 같이 레벨 롤(123, 153)이 정상 상태(초기 설정 상태)에서, 도 4의 (b)와 같이 상측 방향으로 높이를 조절한 상태, 도 4의 (c)와 같이 우측 이동 상태 및 도 4의 (d)와 같이 좌측 이동 상태 등을 비롯하여 다양한 조절을 가능하게 한다.

이때, 레벨 롤(123, 153)의 전후 양단에 구비된 아이들 롤(124, 154)은 모터 구동 없이 자유 회전이 가능함은 물론, 레벨 롤(123, 153)의 조절에 따른 위치 변동에 따라 상/하/좌/우 지유단 이동이 가능하도록 장치된다. 따라서, 피검사대상에 설정값 이상의 힘이 작용하지 않도록 한다.

한편, 본 발명은 초기 조정 후 운전 중인 상태에서 피검사대상을 검사하는 실제 환경을 반영하여 실시간 자동 조정이 이루어지도록 센싱하고, 센싱을 통해 피검사대상의 이송 조건을 가변시키는 구성을 더 포함한다.

이를 위해, 본 발명은 로드셀(load cell, LDC)에서 피검사대상의 이송 중 피검사대상으로부터 롤에 가해지는 하중을 측정하고, 제어부(170)는 측정된 하중에 따라 제1 공급 유닛(130)과 제2 공급 유닛(160) 중 어느 하나 이상의 공급 속도를 조절한다.

도 5와 같이, 로드셀(LDC)은 피검사대상의 이송 중 발생하는 하중 및 그 변화를 감지하도록 피검사대상의 이송을 안내하는 롤(roll)에 일체로 설치될 수 있다. 로드셀(LDC)이 설치되는 롤은 후술하는 인입측 전환롤(181), 인출측 전환롤(182)이 바람직하다.

롤에 로드셀(LDC)을 구비하는 경우, 롤 중심부의 몸체로부터 양측부에 각각 돌출된 회전축에 로드셀(LDC)을 설치하며, 회전축은 로드셀(LDC)의 내측 방향 삽입홈에 끼워져 하중을 전달하는 방식이 적용될 수 있다.

따라서, 이송 중 검사가 이루어지는 피검사대상에 의해 전달되는 하중을 감시함으로써, 조정의 목적이 되는 구간에서 직접 감시 후 피검사대상의 이송 환경을 조절할 수 있게 한다.

일 예로, 제어부(170)에서 피검사대상의 공급 속도를 조절한다. 속도 조절을 위해 제1 공급 유닛(130)과 제2 공급 유닛(160) 중 어느 하나 이상을 제어하며, 바람직하게는 이들 모두에서의 공급 속도를 제어한다.

또한, 본 발명은 댄서 롤(140)과 제1 검사 구간(T1) 사이 및 제2 검사 구간(T2)과 제2 공급 유닛(160) 사이에는 각각 아이들 롤(181, 182)을 구비하여 이송중인 피검사대상에 장력을 인가하고, 방향 전환을 통해 검사 장치의 설치에 필요한 전체 길이(설비 폭)를 줄인다.

이를 위해, 댄서 롤(140)과 제1 검사 구간(T1) 사이에는 인입측 전환롤(181)을 구비하고, 제2 검사 구간(T2)과 제2 공급 유닛(160) 사이에는 인출측 전환롤(182)을 구비한다. 인입측 전환롤(181)과 인출측 전환롤(182)은 고정된 위치에서 회전하는 롤이다.

즉, 인입측 전환롤(181)은 댄서 롤(140)과 상류측의 제1 검사용 아이들 롤(124) 사이에 설치되어 피검사대상을 가압 이송시키고, 인출측 전환롤(182)은 하류측의 제2 검사용 아이들 롤(154)과 제2 공급 유닛(160) 사이에 설치되어 피검사대상을 가압 이송시킨다.

이때, 인입측 전환롤(181)은 댄서 롤(140)과 제1 검사 구간(T1) 사이에서 피검사대상에 장력을 가하고 방향을 전환하는 위치에 배치된다. 예컨대, 댄서 롤(140)과 제1 검사 구간(T1)이 하측에 위치하는 경우 인입측 전환롤(181)은 그보다 상측에 배치한다.

인출측 전환롤(182) 역시 제2 검사 구간(T2)과 제2 공급 유닛(160) 사이에서 피검사대상에 장력을 가하고 방향을 전환하는 위치에 배치된다. 예컨대, 제2 검사 구간(T2)이 제1 검사 구간(T1) 보다 상측에 위치하는 경우 인출측 전환롤(182)은 제2 검사 구간(T2)보다 하측에 배치된다.

따라서, 제1 검사 구간(T1)의 전후 양단에서 각각 방향이 전환되어 전체적으로 ┗┛패턴이 되고, 제2 검사 구간(T2)의 전후 양단에서 각각 방향이 전환되어 전체적으로 ┏┓패턴이 된다. 또한, 이들 패턴이 상하 뒤집힌 반대 패턴도 가능하다.

따라서, 본 발명은 구간별로 각 경계에서 상하 지그재그 배치(상하 교차 배치)가 가능하여 장치의 설비에 필요한 전체 길이를 줄이게 한다.

자세 카메라(190)는 피검사대상이 이송 중인 인입측 전환롤(181) 및 인출측 전환롤(182)을 촬영하여, 피검사대상의 영상을 제공한다. 다시 말해 자세검출 카메라(190)는 롤에 의해 이송 중인 피검사대상의 촬영 영상을 제공한다.

이를 위해 자세검출 카메라(190)는 회전중인 전환롤(181, 182)과 이송중인 피검사대상을 동시에 촬영할 수 있도록, 서로 접촉하면서 상하 배치되는 피검사대상과 전환롤(181, 182)의 직상부측에서 촬영하도록 설치된다.

그 후 제어부(170)는 영상신호처리를 통해 자세검출 카메라(190)에서 촬영된 영상을 분석하여, 상기 전환롤(181, 182)을 기준으로 하는 피검사대상의 이송 자세나 위치를 획득한다.

도 6과 같이, 피검사대상의 이송 자세나 위치는 일 예로 전환롤(181, 182)의 폭 방향 양측 단부 지점(SI)과, 이송중인 피검사대상의 폭 방향 중심점(O)이 전환롤에 접촉하는 위치 및 피검사대상의 양측면과 전환롤(181, 182)의 양측 단부가 형성하는 각도(θ) 등을 통해 확인 가능하다.

따라서, 제어부(170)는 자세검출 카메라(190)에서 촬영된 영상을 분석하여, 피검사대상의 이송 자세를 획득하고, 피검사대상의 이송 자세가 설정된 것과 비교하여 어긋난 것으로 판단되면, 피검사대상의 이송 자세를 교정하도록 제1 레벨 롤(123) 및 제2 레벨 롤(153) 중 어느 하나 이상의 위치를 제어(교정)한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

T1: 제1 검사 구간
T2: 제2 검사 구간
LDC: 로드셀
LM-T: 선형 이동기
110-U: 언와인더
110-R: 리와인더
120: 제1 검사 유닛(제1 영상 카메라)
123: 제1 레벨 롤
130: 제1 공급 유닛
140: 댄서 롤(액티브 댄서, 패시브 댄서)
150: 제2 검사 유닛(제2 영상 카메라)
153: 제2 레벨 롤
160: 제2 공급 유닛
170: 제어부
181: 인입측 전환롤
182: 인출측 전환롤
190: 자세 카메라

Claims

롤(roll) 타입으로 감겨 있는 피검사대상을 공급하는 언와인더(110-U)와;
상기 언와인더(110-U)로부터 이송된 피검사대상을 롤 타입으로 감아 회수하는 리와인더(110-R)와;
상기 피검사대상이 이송되는 구간 중 제1 검사 구간(T1)에 설치된 제1 검사 유닛(120)과;
상기 제1 검사 구간(T1)의 상류측에 설치되며, 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 제1 공급 유닛(130)과;
제1 검사 구간(T1)과 제1 공급 유닛(130) 사이에 설치되며, 상기 이송 중 발생하는 장력 외란을 감쇠시키는 댄서 롤(dancer roll, 140)과;
상기 제1 검사 구간(T1)의 하류측에서 제2 검사 구간(T2)에 설치되는 제2 검사 유닛(150); 및
상기 제2 검사 구간(T2)의 하류측에 설치되며, 회전롤을 이용하여 상기 피검사대상을 이송시키는 제2 공급 유닛(160);을 포함하고,
상기 제1 검사 구간(T1)에는,
상하 높이가 조절된 상태에서 상기 피검사대상의 이송을 안내하는 제1 레벨 롤(123) 및 상기 제1 레벨 롤(123)을 사이에 두고 상류측과 하류측에 각각 설치된 한 쌍의 제1 검사용 아이들 롤(124)이 설치되고,
상기 제2 검사 구간(T2)에는,
상하 높이가 조절된 상태에서 상기 피검사대상의 이송을 안내하는 제2 레벨 롤(153) 및 상기 제2 레벨 롤(153)을 사이에 두고 상류측과 하류측에 각각 설치된 한 쌍의 제2 검사용 아이들 롤(154)이 설치되고,
상기 제1 검사 유닛(120)은,
상기 제1 레벨 롤(123)의 상하 방향 위치 조절에 따라 상기 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절되는 제1 영상 카메라를 포함하고,
상기 제2 검사 유닛(150)은,
상기 제2 레벨 롤(153)의 상하 방향 위치 조절에 따라 상기 피검사대상을 바라보는 촬영각이 조절되는 제2 영상 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 실시간 검사 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 제1 영상 카메라 및 제2 영상 카메라 중 어느 하나 이상은,
상기 피검사대상을 상기 피검사대상 표면에 대해 법선 방향에서 촬영하는 수직 카메라; 및
상기 검사 구간(T1, T2) 내에서 상기 수직 카메라의 전방 및 후방 중 어느 한 쪽 이상에 설치되며, 상기 피검사대상 표면을 경사 방향에서 촬영하는 경사 카메라;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 실시간 검사 시스템.
제1항에 있어서,
지면에 대해 수평한 가상의 면 상에서 상기 피검사대상의 이송 방향을 따라 전후 방향으로 왕복 이동되어 위치를 조절하는 선형 이동기(LM-T)를 더 포함하되,
상기 선형 이동기(LM-T)는 상기 제1 검사 구간(T1)에 설치된 제1 선형 이동기(LM-T) 및 상기 제2 검사 구간(T2)에 설치된 제2 선형 이동기(LM-T)를 포함하며,
상기 제1 레벨 롤(123)과 제2 레벨 롤(153)은 각각 상기 제1 선형 이동기(LM-T)와 제2 선형 이동기(LM-T)에 설치되어 상기 높이와 함께 전후 방향 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 실시간 검사 시스템.
제5항에 있어서,
상기 선형 이동기(LM-T)는,
직선 방향 이동을 안내하는 롤 가이드(LMa)와;
상기 롤 가이드(LMa)를 따라 이동되며, 레벨 롤(123, 153)이 설치되는 안착대(LMb); 및
상기 안착대(LMb)의 이동 및 고정을 조절하는 조절기(LMc);를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 실시간 검사 시스템.
제1항에 있어서,
상기 피검사대상의 이송 중 상기 피검사대상으로부터 롤에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀(load cell, LDC); 및
상기 로드셀(LDC)에서 측정된 하중에 따라 상기 제1 공급 유닛(130)과 제2 공급 유닛(160) 중 어느 하나 이상의 공급 속도를 조절하는 제어부(170);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 실시간 검사 시스템.
제7항에 있어서,
상기 댄서 롤(140)과 상류측의 제1 검사용 아이들 롤(124) 사이에 설치되어 상기 피검사대상을 가압 이송시키는 인입측 전환롤(181); 및
하류측의 제2 검사용 아이들 롤(154)과 상기 제2 공급 유닛(160) 사이에 설치되어 상기 피검사대상을 가압 이송시키는 인출측 전환롤(182);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 실시간 검사 시스템.
제8항에 있어서,
상기 피검사대상이 이송 중인 상기 인입측 전환롤(181) 및 인출측 전환롤(182)을 촬영하여, 상기 피검사대상의 영상을 제공하는 자세검출 카메라(190)를 더 포함하되,
상기 제어부(170)는,
상기 자세검출 카메라(190)에서 촬영된 영상을 분석하여, 상기 피검사대상의 이송 자세를 획득하고,
상기 피검사대상의 이송 자세가 설정된 것과 비교하여 어긋난 것으로 판단되면, 상기 피검사대상의 이송 자세를 교정하도록 상기 제1 레벨 롤(123) 및 제2 레벨 롤(153) 중 어느 하나 이상의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 실시간 검사 시스템.