KR200309183Y1 - 3차원 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 피검사체의 불량여부를 체크하는 3차원 검사장치에 관한 것으로, 특히 피검사체의 피검사부분의 중심위치를 산출하여 피검사체의 불량여부를 판정할 수 있도록 한 3차원 검사장치에 관한 것이다.

본 고안은 베이스면으로부터 일정간격을 두고 피검사체를 떠받치는 지지대와; 이 지지대의 양측에 설치되어 상기 피검사체를 착탈 가능하게 잡아주는 각 클램프유닛과; 상기 피검사체의 피검사부분을 부분적으로 고정하는 각 스카라로봇과; 상기 지지대의 상방에 배치되어 자유롭게 이동하면서 상기 피검사체의 일정부분을 촬영하는 적어도 하나의 카메라유닛과; 상기 클램프유닛, 스카라로봇 및 카메라유닛을 소정 프로그램을 통해 제어하는 제어반으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 검사장치{THREE DIMENSIONAL INSPECTION SYSTEM}

본 고안은 피검사체의 불량여부를 체크하는 3차원 검사장치에 관한 것으로, 특히 피검사체의 피검사부분의 중심위치를 산출하여 피검사체의 불량여부를 판정할 수 있도록 한 3차원 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 기계장치에 소요되는 부품들은 일정규격에 따라 설계되지만 그 부품을 생산하는 환경여건에 따라 가공치수가 달라지는 경우가 있다.

이 경우, 부품검사과정에서 불량여부가 엄격히 판별되면 다행이지만 그 부품을 검사하는 방법이 주로 작업자의 육안검사와 게이지검사에 의존하고 있는 수준이라면 불량부품이 그대로 기계장치에 장착될 가능성은 상당히 높아지게 된다.

한 예로, 작업자의 육안검사와 게이지검사에 의존하고 있는 피검사체, 즉 차량용 서브프레임의 경우를 설명하면 다음과 같다.

먼저 서브프레임의 구조를 살펴보면, 서브프레임(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 전후방에 각각 마련되는 프론트 및 리어 멤버(1a,1b), 그리고 좌우측에 각각 마련되는 사이드멤버(1c)로 이루어져 있으며, 이들은 평면도 상에서 보았을 때 대략 역사다리꼴 형태를 이루도록 고정되어 있다.

여기에서, 상기 각 사이드멤버(1c)에는 차량의 전륜을 향해 일정길이로 뻗는 로워암(2)이 마련되어 있고, 이 각 로워암은 힌지핀(3)을 매개로 하여 해당 사이드멤버(1c)와 연결되어 있다.

이에 따라, 상기 각 로워암은(2)은 해당 사이드멤버(1c)의 힌지핀(3)을 중심으로 일정각도 범위 내에서 상하방으로 회전될 수 있게 된다.

나아가, 상기 각 로워암(2)의 자유단에는 일정각도로 회전 가능한 볼조인트(2')가 마련되어 있고, 이 각 볼조인트는 휠캐리어(도시되지 않음)의 스티어링 너클과 연결되어 있다.

이에 따라, 차량의 앞바퀴를 회전 가능하게 지지하는 휠캐리어의 하단을 일정각도 범위 내에서 회전 가능하게 지지할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 구성된 서브프레임(1)의 검사대상은 해당 사이드멤버(1c)에 회전 가능하게 연결된 로워암(2)의 볼조인트(2')를 대상으로 한다.

그러나 종래에는, 서브프레임의 볼조인트, 즉 피검사체의 피검사부분의 불량여부를 작업자의 육안검사와 게이지검사를 통해 행해 왔었기 때문에 그 피검사체의 피검사부분이 제대로 검사되지 못한 채 피검사체가 기계장치에 장착되어 버리는 문제점이 있었다.

나아가, 피검사체의 피검사부분이 회전되도록 연결되어 있는 데다 그 피검사체의 어느 곳에도 피검사부분의 중심위치를 측정하는데 기준이 될만한 부분이 없었기 때문에 피검사체의 피검사부분의 불량여부를 정확히 체크한다는 것은 불가능할수밖에 없었다.

이에, 본 고안은 전술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 카메라유닛을 통해 피검사체의 특정부분을 촬영하여 기준점을 확보한 다음 피검사체의 피검사부분을 촬영하여 그 피검사부분의 중심을 추출한 후, 그 기준점으로부터 피검사체의 피검사부분의 위치, 즉 좌표값을 산출해낼 수 있도록 한 3차원 검사장치를 제공하는 것이다.

또한 본 고안은 카메라유닛을 통해 피검사체의 피검사부분을 임의의 서로 다른 몇개의 지점에서 용이하게 촬영할 수 있도록 그 피검사체의 피검사부분을 스카라로봇을 이용하여 일정각도 범위 내에서 회전시킬 수 있도록 한 3차원 검사장치를 제공하는 것이다.

도 1은 차량의 일반적인 서브프레임을 보여주는 개략 평면도.

도 2는 본 고안에 따른 3차원 검사장치를 보여주는 개략 평면도.

도 3은 본 고안에 따른 3차원 검사장치를 보여주는 개략 정면도.

도 4는 본 고안에 따른 3차원 검사장치 및 그 검사장치의 제어반을 보여주는 개략 측면도.

도 5는 본 고안에 따른 3차원 검사장치에 적용되는 스카라로봇을 보여주는 개략 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1': 피검사체 4: 지지대

5: 클램프유닛 6: 스카라로봇

7: 카메라유닛 8: 제어반

9,9a,9b: 서보모터 10,10a: 링크

11: 선회부 12: 이송체

12a: 작동로드 12b: 피스톤

12c: 실린더 13: 그립부

14: 지그 15: 액추에이터

15': 작동로드 16: 제1 지지체

17: 제2 지지체 18: 제1 구형체

19: 제2 구형체 20: 가이드편

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 베이스면으로부터 일정간격을 두고 피검사체를 떠받치는 지지대와; 이 지지대의 양측에 설치되어 상기 피검사체를 착탈 가능하게 잡아주는 각 클램프유닛과; 상기 피검사체의 피검사부분을 부분적으로 고정하는 각 스카라로봇과; 상기 지지대의 상방에 배치되어 자유롭게 이동하면서 상기 피검사체의 일정부분을 촬영하는 적어도 하나의 카메라유닛과; 상기 클램프유닛, 스카라로봇 및 카메라유닛을 소정 프로그램을 통해 제어하는 제어반으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 3차원 검사장치를 보여주는 개략 평면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 3차원 검사장치를 보여주는 개략 정면도이다.

본 고안의 3차원 검사장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스면으로부터 일정간격을 두고 피검사체(1')를 떠받치는 지지대(4)와; 이 지지대의 양측에 설치되어 상기 피검사체(1')를 착탈 가능하게 잡아주는 각 클램프유닛(5)과; 상기 피검사체(1')의 피검사부분을 부분적으로 고정하는 각 스카라로봇(6)과; 상기 지지대(4)의 상방에 배치되어 자유롭게 이동하면서 상기 피검사체(1')의 일정부분을 촬영하는 적어도 하나의 카메라유닛(7)과; 상기 클램프유닛(5), 스카라로봇(6) 및 카메라유닛(7)을 소정 프로그램을 통해 제어하는 제어반(8)으로 구성되어 있다.

여기에서, 상기 스카라로봇(6)은 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 서보모터(9,9a)와 링크(10,10a)로 이루어진 선회부(11)와; 이 선회부의 최종링크(10a)에 결합되어 일부분이 일정스트로크를 갖고 상하로 이동되는 이송체(12)와; 이 이송체의 이동부분에 고정되어 일정스트로크를 갖고 상하로 슬라이딩 이동되고 일부분이 좌우로 회전되는 그립부(13)로 이루어져 있다.

상기 이송체(12)는 선회부(11)의 최종링크(10a)에 크로스되게 고정되는 작동로드(12a)와; 이 작동로드의 자유단에 마련되는 피스톤(12b)과; 이 피스톤을 감싸도록 장착되어 외부로부터 공급되는 유체의 압력에 의해 상기 작동로드(12a)의 축선을 따라 왕복 이동되는 실린더(12c)로 이루어져 있다.

상기 그립부(13)는 피검사체(1')의 피검사부분의 일부분을 고정하는 액추에이터(15)와; 이 액추에이터의 작동로드(15')가 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 액추에이터(15)를 고정시키는 제1 지지체(16)와; 이 제1 지지체를 일정각도로 회전시키는 서보모터(9b)와; 이 서보모터의 회전축을 관통되게 연결하고 상단이 상기 이송체(12)의 실린더(12c)에 고정되며 하단은 상기 피검사체(1')의 피검사부분의 타부분을 지지하는 제2 지지체(17)로 이루어져 있다.

상기 액추에이터(15)의 자유단에는 소정의 지그(14)를 매개로 하여 피검사체(1')의 피검사부분의 일부분과 접촉되도록 적어도 하나의 제1 구형체(18)가 마련되고, 이에 상응하여 상기 제2 지지체(17)의 자유단에는 상기 피검사체(1')의 피검사부분의 타부분과 접촉되도록 적어도 하나의 제2 구형체(19)가 마련되어 있다.

상기 제2 지지체(17)에는 그립부(13)가 작동로드(12a)의 축선을 따라 일정하게 왕복 이동될 수 있도록 적어도 하나의 가이드편(20)이 마련되고, 이 가이드편의 선단은 상기 작동로드(12a)를 슬라이딩되게 지지한다.

한편, 상기 카메라유닛(7)은 피검사체(1')가 거치되는 지지대(4)의 둘레 4개소에 각각 사각형태로 배치되는 칼럼(21a)과, 상기 피검사체(1')의 길이방향으로 양측 두 칼럼(21a) 상단에 각각 걸쳐지도록 배치되는 가이드레일(21b)과, 이 두 가이드레일을 가로질러 배치되는 크로스빔(21c)으로 구성된 가이드기구(21)를 통해 이동 가능하도록 배치되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 3차원 검사장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 조립라인으로부터 피검사체(1')를 전달받아 3차원 검사장치의지지대(4)에 일정높이로 위치시킨 후, 제어반(8)의 제어를 통해 클램프유닛(5)으로 상기 피검사체(1')의 소정부위 적어도 2곳을 고정시킨다.

그런 다음, 상기 제어반(8)의 제어를 통해 스카라로봇(6)의 그립부(13)를 피검사체(1')를 향해 위치시킨다.

즉, 스카라로봇(6)의 선회부(11)에 마련된 서보모터(9,9a)를 통해 링크(10,10a)를 가동시켜 이 링크중 최종링크(10a)와 결합된 이송체(12)를 이용하여 그립부(13)가 피검사체(1')에 접근될 수 있게 한다.

그런 다음, 제어반(8)의 제어를 통해 상기 이송체(12)의 실린더(12c)를 하강시키면 이 실린더에 고정된 그립부(13)도 그 실린더가 하강된 거리만큼 이동하게 되며, 이로써 상기 그립부(13)의 제2 그립바(17) 하단은 높이 측면에서 볼 때 상기 피검사체(1')의 하단 바로 아래에 위치하게 된다.

그런 다음, 제어반(8)의 제어를 통해 상기 그립부(13)의 제2 지지체(17) 하단이 상기 피검사체(1')에 접할 수 있도록 상기 선회부(11)의 최종링크(10a)를 서보모터(9a)를 이용하여 회전시킨 후, 상기 그립부(13)의 액추에이터(15)를 작동시키면 이 액추에이터의 작동로드(15') 하단이 상기 제2 지지체(17)의 하단과 협력하여 상기 피검사체(1')를 고정시킬 수 있게 된다.

그런 다음, 제어반(8)의 제어를 통해 상기 피검사체(1')의 특정부분으로 카메라유닛(7)을 이동시켜 그 특정부분을 차례로 촬영하면, 그 촬영된 영상데이터는 제어반(8)으로 보내질 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 제어반(8)에 설치된 소정 프로그램은 그 영상데이터를 일련의 과정을 통해 처리하여 상기 피검사체(1')에 대한 가상의 기준점을 산출하게 되며, 이 기준점은 본 고안이 궁극적으로 검사하고자 하는 상기 피검사체(1')의 피검사부분의 위치좌표를 산출하는 데 활용될 수 있게 된다.

그런 다음, 상기 제어반(8)의 제어를 통해 카메라유닛(7)을 상기 피검사체(1')의 상방으로 이동시켜 그 피검사체의 피검사부분을 촬영하면, 그 촬영된 영상데이터는 상기 제어반(8)으로 보내질 수 있게 되며, 이로써 이 제어반에 설치된 소정 프로그램은 그 영상데이터를 통해 피검사부분의 중심을 추출하여 앞서의 과정을 통해 얻어진 상기 피검사체(1')의 기준점으로부터 그 피검사체의 피검사부분의 좌표값을 산출해낼 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 고안은 카메라유닛을 통해 피검사체의 특정부분을 촬영하여 기준점을 확보한 다음 피검사체의 피검사부분을 촬영하여 그 피검사부분의 중심을 추출한 후, 그 기준점으로부터 피검사체의 피검사부분의 위치, 즉 좌표값을 산출해낼 수 있도록 하였다.

또한 본 고안은 카메라유닛을 통해 피검사체의 피검사부분을 임의의 서로 다른 지점에서 용이하게 촬영할 수 있도록 그 피검사체의 피검사부분을 스카라로봇을 이용하여 일정각도 범위 내에서 회전시킬 수 있도록 하였다.

Claims (6)

1. 베이스면으로부터 일정간격을 두고 피검사체를 떠받치는 지지대와;

   이 지지대의 양측에 설치되어 상기 피검사체를 착탈 가능하게 잡아주는 각 클램프유닛과;

   상기 피검사체의 피검사부분을 부분적으로 고정하는 각 스카라로봇과;

   상기 지지대의 상방에 배치되어 자유롭게 이동하면서 상기 피검사체의 일정부분을 촬영하는 적어도 하나의 카메라유닛과;

   상기 클램프유닛, 스카라로봇 및 카메라유닛을 소정 프로그램을 통해 제어하는 제어반

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 검사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스카라로봇은 적어도 하나의 서보모터와 링크로 이루어진 선회부와; 이 선회부의 최종링크에 결합되어 일부분이 일정스트로크를 갖고 상하로 이동되는 이송체와; 이 이송체의 이동부분에 고정되어 일정스트로크를 갖고 상하로 슬라이딩 이동되고 일부분이 좌우로 회전되는 그립부로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 검사장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 이송체는 선회부의 최종링크에 고정되는 작동로드와; 이 작동로드의 자유단에 마련되는 피스톤과; 이 피스톤을 감싸도록 장착되어 외부로부터 공급되는 유체의 압력에 의해 상기 작동로드의 축선을 따라 왕복 이동되는 실린더로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 검사장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 그립부는 피검사체의 피검사부분의 일부분을 고정하는 액추에이터와; 이 액추에이터의 작동로드가 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 액추에이터를 고정시키는 제1 지지체와; 이 제1 지지체를 일정각도로 회전시키는 서보모터와; 이 서보모터의 회전축을 관통되게 연결하고 상단이 상기 이송체의 실린더에 고정되며 하단은 상기 피검사체의 피검사부분의 타부분을 지지하는 제2 지지체로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 검사장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 액추에이터의 자유단에는 소정의 지그를 매개로 하여 상기 피검사체의 피검사부분의 일부분과 접촉되도록 적어도 하나의 제1 구형체가 마련되고, 이에 상응하여 상기 제2 지지체의 자유단에는 상기 피검사체의 피검사부분의 타부분과 접촉되도록 적어도 하나의 제2 구형체가 마련된 것을 특징으로 하는 3차원 검사장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 제2 지지체에는 그립부가 작동로드의 축선을 따라 일정하게 왕복 이동될 수 있도록 적어도 하나의 가이드편이 마련되고, 이 가이드편의 선단은 상기 작동로드를 슬라이딩되게 지지하는 것을 특징으로 하는 3차원 검사장치.