KR20050076629A - 두개 또는 세개의 인접 센서들을 사용하는 부품 길이 측정방법 - Google Patents

두개 또는 세개의 인접 센서들을 사용하는 부품 길이 측정방법 Download PDF

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KR20050076629A
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Abstract

다수의 부재들의 치수 변수의 범위를 측정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 적어도 두개의 센서들을 제공하는 단계와, 센서들 사이의 상대 거리들이 고정되어 조절될 필요가 없도록 센서들 사이의 한 세트의 일정한 거리들(△l)을 고정하는 단계, 및 제 1 시간 세그먼트(segment)(△t1)와 제 2 시간 세그먼트(△t2)의 비율(△t2/△t1)에 의거하여 치수 변수를 측정하는 단계들을 포함하고, 이에 의해 센서들 사이의 상대 거리의 조절이 요구되지 않는다.

Description

두개 또는 세개의 인접 센서들을 사용하는 부품 길이 측정 방법{Part length measurement technique using two or three proximity sensors}
본 발명은 부품의 길이 측정 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 둘 이상의 인접 센서들을 사용하는 부품 측정 기술에 관한 것이다.
부품의 길이를 측정하기 위해 단일 센서를 사용하는 것이 공지되어 있다. 미국 특허 제5,430,665호에는 이동하는 연신된 물체의 길이를 측정하기 위한 장치와 방법이 개시되어 있다.
다수의 센서들을 사용하는 것이 또한 공지되어 있고, 적어도 하나의 센서는 특정 길이를 갖는 부품을 측정하기 위해 다른 센서들과 관련해서 조절될 필요가 있다. 예를 들면, 길이 측정을 위해 라인에서 다수의 센서들을 사용하는 것이 공지되어 있고, 시스템은 길이 측정을 위해 정확한 위치에 의존한다.
그러나, 공지된 측정의 상기 형태들에 대해, 이러한 시스템들 중에서 가장 빠른 샘플링 속도들도 이동하는 핀의 길이를 동적으로 측정하기에는 적합하지 않다. 정확한 측정을 위해서 상기 핀들은 순간적으로 정지 상태를 유지해야 한다. 최저 속도가 초당 10개 이상의 부품들이 되도록 결정되므로, 정적 샘플링의 개념은 실용적이지 않다. 요구된 오차 범위 내에서 그리고 요구된 속도에서 핀 길이를 측정할 수 있는 비용 효율적인 기존의 센서나 센서 시스템들이 없기 때문에, 새로운 측정 방법 또는 시스템이 필요하다.
다수의 독립 부품들의 길이를 측정하기 위한 방법은 적어도 두개의 센서를 사용하며, 상대 거리가 측정 단계 동안 조절되지 않는다는 점에서 두개의 센서들 사이의 상대 거리는 고정된다.
다수의 부재들의 치수 변수의 범위를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 적어도 두개의 센서를 제공하는 단계와, 센서들 사이의 상대 거리들이 고정되어 조절될 필요가 없도록 센서들 사이에 한 세트의 일정한 거리들(△l)을 고정하는 단계, 및 제 1 시간 세그먼트(segment)(△t1)와 제 2 시간 세그먼트(△t2)의 비율(△t2/△t1)에 의거하여 치수 변수를 측정하는 단계를 포함하고, 이에 의해 센서들 사이의 상대 거리의 조절이 요구되지 않는다.
다수의 부재들의 치수 변수의 범위를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서와 제 2 센서를 포함하는 적어도 두개의 센서를 제공하는 단계와, 센서들 사이의 상대 거리들이 고정되어 센서의 감지 동작 동안에 조절될 필요가 없도록, 제 1 센서와 제 2 센서들 사이의 적어도 하나의 거리를 포함하는 센서들 사이에 한 세트의 일정한 거리들(△l)을 고정하는 단계, 및 제 1 시간 세그먼트(△t1)와 제 2 시간 세그먼트(△t2)의 비율(△t2/△t1)에 의거하여 치수 변수를 측정하는 단계를 포함하고, 이에 의해 센서들 사이의 상대 거리의 조절이 요구되지 않는다.
다수의 부재들의 치수 변수의 범위를 측정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서와 제 2 센서를 포함하는 두개의 센서들을 제공하는 단계와, 센서들 사이의 상대 거리가 고정되어 조절될 필요가 없도록, 제 1 센서와 제 2 센서 사이에 일정한 거리(△l)를 고정하는 단계와, 두개의 센서들에 대해 다수의 부재들을 이동시키는 단계와, 각 부재들 상의 한 지점을 미리 결정하는 단계와, 제 1 시간 세그먼트(△t1)를 기록하는 단계와, 제 2 시간 세그먼트(△t2)를 기록하는 단계, 및 상기 부재의 치수를 계산하는 단계를 포함한다.
본 설명 부분은 본 발명을 이해하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 포함하는 본 발명의 설명들을 포함한다. 실시예들은 단순히 본 발명을 설명하는 것으로 이해된다. 본 발명의 청구항들은 법에 의해 부여된 재산권의 경계를 한정한다.
도 1을 참조하면, 부품 측정 시스템(10)이 도시되어 있다. 상기 시스템의 목적은 불필요한 부품들뿐만 아니라 필요한 부품들을 포함하는 다수의 부품들을 빠르고 효율적으로 측정하는 것이다. 도시된 바와 같이, 다수의 부품들(12)과 몇몇 불필요한 외부 부품들(14)이 측정을 위해 제공된다. 상기 부품들(12)과 불필요한 외부 부품들은 소정 측정용 부품들(12)과 부품들(14)을 채널링하기 위해 물리적 제한 수단들을 형성하는 채널(16)을 통해 이동 가능하게 움직일 수 있다. 채널(16)은 부품들(12)과 부품들(14)이 한 영역에서 다른 영역으로 자유 낙하될 수 있고, 자유 낙하 주기 동안 시스템(10)에 의해 측정될 수 있는 경우에 필요치 않다. 외부 부품들(14)은 우연하게 또는 바람직하지 않게 부품들(12)과 함께 혼합된 부품들이다. 이러한 혼합은 부품들의 제조 에러를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 부품들(12)과 부품들(14)의 변화는 각 부품들(12)과 부품들(14)의 전체 치수에 있어서 매우 작을 수 있다.
외부 부품들(14)은 먼저 확인되어야 할 필요가 있고, 바람직하게는 본 발명의 설명에 따라 나중에 제거되는 부품이다. 제 1 센서(18)와 제 2 센서(20)를 포함하는 다수의 센서들은 다수의 부품들(12)과 몇몇 불필요한 외부 부품들(14)을 포함하는 부품들과 관련하여 안정하게 위치되고, 상기 부품들은 상기 센서들, 즉 제 1 센서(18) 및 제 2 센서(20)에 대해서 움직인다. 컨트롤러(22)는 감지된 정보를 처리하기 위해 센서들에 연결된다. 안정한 위치를 위해, 제 1 센서(18)와 제 2 센서(20) 사이의 거리(28)는 부품들 측정 과정 또는 주기 동안에 적어도 일정하다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 거리(28)는 조절 가능하지만, 부품들 측정 동안에 거리(28)는 고정되거나 또는 일정하다. 이러한 조절성은 다른 부품 치수의 측정을 위해 다른 부품 치수에 대응하도록 거리(28)를 적합하게 조절하거나 또는 변경하는 것이 바람직하다. 일 예로써, 핀 길이가 측정될 거리라면, 거리(28)는 더 효율적인 측정을 위해 상기 핀 길이와 실질적으로 동일하게 조절될 수 있다. 그러나, 상기 거리(28)가 시스템의 기능에 중요하지 않다는 점이 본 기술의 핵심 사항이라는 것을 명확하게 할 필요가 있다. 이것은 본 발명의 배경 부분에서 설명된 바와 같이 다른 방법들과는 다른 본 발명의 기술을 만든다. 상기 설명에서, 센서들의 위치는 단지 본 기술을 위해 작동하도록 근접될 필요가 있는 것이 강조된다. 다시 말하면, 센서들 사이에서 거리의 절대적인 정확한 위치는 요구되지 않는다. 물론, 적합한 위치는 정확성과 반복성을 높일 수 있지만, 이것은 매우 특별한 상황들을 위해서만 요구된다. 그 기본적인 형태에서, 본 기술은 서로 관련된 센서 위치에 영향을 받지 않는다.
이것은 다수의 핀들이 고속으로 움직일 때 특히 사실이다. 상세한 설명에 대해선 아래의 설명을 참조.
한 세트의 리시버들은 센서들로부터 들어오는 센서 신호들을 수신하기 위해 구비될 수 있다. 각 리시버들, 즉 리시버(18a)와 리시버(20a)를 갖는 두개의 센서들, 즉 센서(18)와 센서(20)만이 도시되어 있다. 상기 세트의 리시버들과 그 센서들은 마이크로컨트롤러(22)에 각각 결합된다. 리시버(18a)와 리시버(20a)와 같은 리시버들은 본 발명에서 필요하지 않을 수 있다. 예를 들면, 상기 센서들이 반사 센서들일 때에, 리시버들은 필요하지 않을 수 있다.
부품들 사이의 거리(즉, 갭(26))는 본 발명의 기술의 기능에 관련이 없다. 그것은 단일 부품이 감지되는 센서들을 통과할 때에 부품들의 존재이지 결여가 아니다.
대부분의 센서 시스템들에서, 그 내부의 상기 센서는 미리 결정된 방향으로만 감지하기 위한 것일 수 있다. 다시 말하면, 포함된 상기 모든 센서들은 지점(24) 상에 집중될 필요는 없다. 예를 들어, 각각 상술된 점선(18b, 20b)으로 지시된 바와 같이 비집중 시스템이 도시되어 있다. "집중화(focused)"에 의해, 상기 센서들이 하나의 동일 지점으로써 그 각 감지 지점들을 갖는다. 다시 말하면, "집중화"에 의해, 센서 감지 방향은 단일 지점에 집중되는 것을 의미한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 센서(18)는 리시버(18a)가 센서(18)로부터 오는 신호를 받을 수 없도록 핀(12)에 의해 차단된 감지 광선(18b)을 갖는다. 이 경우에, 다른 신호(또는 제 1 신호)가 마이크로컨트롤러(22)에 전달된다. 감지 광선들(20b)이 핀들 사이(예를 들면, 두개의 핀(12)사이)의 틈 또는 접합점(26)으로 인해 리시버(18a)에 의해 수용되는 센서(20)와 관련하여 도면에 도시된 바와 같이 센서가 리시버와 연통할 때에, 제 2 신호는 마이크로컨트롤러(22)에 전달된다. 그처럼, 시스템(10)은 핀(12) 또는 핀(14)의 길이에 관한 정보를 알기 위해 배치되고, 이에 의해 본 발명의 설명에 따라 동일하게 처리한다. 상기 정보를 처리하기 위한 한가지 방법은 상기 센서들, 필요하다면 제 1 센서(18), 제 2 센서(20), 또는 제 3 또는 제 4 센서(도시 생략)에 관해서 경과된 시간 주기를 기록하는 것이다.
대안적으로, 센서(20)는 리시버(20a)가 마이크로컨트롤러(22)에 다시 정보를 전달할시에 유사한 기능들을 수행하는 내장된 리시버(도시 생략)를 구비할 수 있다. 센서(18)는 유사한 목적을 위해 그 내부에 실질적으로 동일한 리시버로 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 센서들 사이의 위치는 고정되어 부품 길이에 영향을 받지 않는다. 다시 말하면, 한 센서 상의 일 지점과 다른 센서 상의 다른 지점을 갖는 두 지점들 사이의 거리는 일정하다. 센서(18)와 센서(20) 사이에 고정된 거리(28)가 존재한다. 거리(28)는 일정하다. 본 발명은 어떤 센서의 상대적인 이동이 요구되지 않도록 상기 센서들이 배치되는 부품들(12, 14)을 감지하기 위한 한 세트의 센서들을 의도한다.
도 2를 참조하면, 도 1에 따라 감지된 상기 정보를 처리하는 방법이 도시되어 있다. 특히, 제안된 두개의 인접한 스위치 길이 측정 기술에 의한 한 세트의 측정된 신호들이 도시되어 있다. △l은 도 1의 거리(28)와 같은 상기 센서 스위치들 사이의 거리로 정의된다. 더욱이, △l은 측정 동안에 적어도 고정되는 공지된 값이다. 따라서, 우리는 핀 속도를 계산할 수 있다.
Vpin = △l/△t1
여기서, △t1은 한 지점으로부터의 시간 세그먼트이고, 한 부품(핀과 같은)의 길이는 상기 지점이 제 2 센서에 의해 감지될 때까지 제 1 센서 범위로 진입한다. 도시된 바와 같이, △l이 공지된 값이기 때문에, Vpin는 △t1의 변화에 따라 좌우된다.
이 속도를 사용함으로써, 우리는 결론에 도달하거나 또는 상기 핀 길이, lpin을 계산할 수 있다.
lpin = Vpin ×△t2 = △l(△t2/△t1)
여기서, △t2는 제 1 센서(18), 제 2 센서(20), 다른 여분의 센서들일 수 있는 단일 센서를 통과하기 위해 한 부품(핀과 같은)의 길이를 위해 요구되는 시간 세그먼트이다.
핀들과 같이 이동하는 부품들의 속도는 일정하지 않다. 다시 말하면, 상기 속도는 시간에 따라서 변화하는 변수나 함수일 수 있다. 이러한 경우에는, 몇몇 조절이 요구된다. 상기 조절은 비율(△t2/△t1) 변경을 포함한다. 높은 속도가 본 발명에 의해 고려되는 중요한 특징이다. "고(high)" 속도의 질제의 정의는 측정되는 상기 부품들이 센서(또는 센서들)를 통과하는 속도이며 그 속도가 빨라서 공지된 수단을 이용하는 효과적인 측정이 불충분한 것이다. 예를 들면, "저(low)" 속도는 단지 측정을 위해 단일 센서만을 사용할 수 있다. 상기 센서는 심지어 인간의 육안일 수 있다.
△l의 값이 고정되기 때문에, 측정된 핀 길이는 비율(△t2/△t1)에 비례한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예(10a)가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 소자들에 부가하여, 변화를 감지하기 위해 핀들로 향하는 감지 광선(21b)을 갖는 제 3 센서(21)가 부가된다. 리시버(21a)는 센서(21)로부터의 광선(21a)을 수신하기 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 센서(21)는 마이크로컨트롤러(22)에 다시 정보를 전달할시에 리시버(21a)와 같이 유사한 기능을 수행하는 내장된 리시버(도시 생략)를 구비할 수 있다.
또한, 제 3 센서(21)가 제공된다. 센서(21)는 이동하는 부품들(12, 14) 상의 단일 지점에 초점되는 초점 감지 라인(21a)을 통해 부품들을 감지할 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 단일 지점(24)은 또한 센서(18)와 센서(20)에 의해서 초점되는 지점이다. 대안적으로, 센서(21)는 비초점된 감지 라인(21b)을 가질 수 있다.
측정 동안, 센서(21)는 고정된 위치를 갖고, 이에 의해 센서(18) 및 센서(20)와의 상대 거리는 각각 일정하다. 다시 말하면, 거리(28a) 또는 거리(28b)는 각각 고정된 값이거나 일정값이다. 3차원 조건에서, 상기 센서들은 직선을 따라서 장착되지 않을 수 있다. 다시 말하면, 거리(28b)의 값은 거리(28)와 거리(28a)의 값의 총 합이 아닐 수 있다.
도시된 바와 같이, 시스템(10a)과 같은 셋 이상의 센서 시스템들에 대해서, 각 센서에 의해 감지된 정보 사이의 관계는 더욱 정교하다. 다시 말하면, 각 센서는 그 자신의 △t2와 △t1을 갖는다. 셋 이상의 센서들 중 어느 하나에 대해서, 상관 관계 목적을 위해 단지 하나의 센서 대신에, 하나 이상의 센서가 포함된다. 도시된 바와 같이, 이는 상기 비율(△t2/△t1)의 배수와 다른 계산들을 허용하고, 길이 감지에 더욱 근접함을 얻을 수 있도록 한다. 이는 부품들이 센서 분리 길이(28, 28b) 이상의 속도를 변경할 때, 특히 사실이다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 세개의 센서 기술로부터 이용가능한 신호들과 부가적으로 이용가능한 값들(△t)은 대안적인 계산들을 위해 유용하다.
이상(ideal) 조건에서, 두개의 센서들이 본 발명에 대해 이론적으로 충분하다. 상기 두개의 센서들 사이의 거리는 측정되는 상기 부품들 길이와 동일하게 설정되는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 고정된 거리 특성으로 인해, 측정되는 부품들 길이는 항상 동일하지 않다. 더욱이, 관련있는 인자들은 어떤 센서에서 측정 고유의 에러, 측정되는 부품들의 이동 속도, 및 필요한 부품들과 불필요한 부품들 사이의 길이 또는 치수 차이이다. 따라서, 둘 이상의 센서들이 도입될 수 있고, 그로 인해 더 많은 변수들이 측정될 수 있으며, 본 발명의 측정에 있어서 향상된 정확성을 위해 더 많은 행(row)의 데이터가 제공될 수 있다.
도 4를 참조하면, 핀 길이 선택 시스템의 개략도가 도시되어 있다. 테스트 될 부품들은 채널(16)을 통과한다. 상기 부품들이 불필요한 부품들(14)뿐만 아니라 필요한 부품들(12)이 될 수 있다. 채널(16)에 있는 동안, 상기 부품들은 제 1 센서(18)와 제 2 센서(20) 또는 다른 센서들(도시 생략)을 포함할 수 있는 센서 유닛(30)에 의해 감지된다. 제 1 액츄에이터(32) 및 제 2 액츄에이터(34)와 같은 액츄에이터들은 패스 컨테이너 내의 필요한 부품들(12)과 페일 컨테이너 내의 부품들(14)을 선택적으로 수집하기 위해 제공된다. 제 1 액츄에이터(32)와 제 2 액츄에이터(34)는 각각 마이크로컨트롤러(22)로부터 명령을 수신하고 정보적으로 이에 연결된다. 다음은 본 발명의 개념에 대한 몇몇 변화들을 측정하는 예이다. 관련있는 하드웨어가 포함된다.
도 5는 진동 보울 피더로부터 자동적으로 공급되는 V트랙 상의 원형 설치를 도시한다. 마이크로컴퓨터는 센서 출력을 이해하고 비율(△t2/t1)을 계산하기 위해 프로그램된다.
도 6은 작동시의 분류 프로그램을 도시한다. 이때에, 본 기술에 대한 시험은 진행되지만, 초기 결과들은 상기 방법이 적합한 센서 방위와 설치로 매우 정확하다는 것을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 사실 센서 위치가 이 시스템의 기본적인 기능에 중요하지 않다. 물론, 더 양호한 결과는 상기 센서 위치를 변경함으로써 달성할 수 있지만, 고속에서, 반복 가능한 센서들이 더 양호하고 또한 적합한 부품 설명이 정확성과 반복성을 개선할 수 있는 것을 알았다. 일 예로써, ±0.0005"의 반복성은 초당 88.9㎝(35인치)까지 핀 스피드에 대해 입증되어 왔다. 추가적인 시험은 제조 환경에서 오프라인 핀 분류를 위한 상기 시스템의 처리 능력과 장기적인 내구성을 고려할 것이다. 용이한 사용자 측정을 위해 그래픽 윈도우를 주목.
본 발명은 물리적인 치수를 갖는 다수의 부재들이 상술된 방법을 사용하여 측정될 수 있다는 것을 의도한다. 물론, 적어도 두개의 센서들과 관련된 상기 부재들을 이동하기 위한 두산을 제공할 필요가 있다.
따라서, 본 명세서에 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 원리의 적용을 단순히 설명하는 것으로 이해되어야 한다. 상술된 실시예의 상세는 본 발명에 필수적으로 간주되는 여러 특징들을 청구하는 청구 범위의 범주를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 부품 측정 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 길이 측정 기술에서 제안된 두개의 센서 또는 인접 스위치로 측정된 한 세트의 신호들을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 3b는 3 센서 기술로부터 이용가능한 신호들을 도시한 도면.
도 4는 핀 길이 선택 시스템의 개략도.
도 5는 진동 보울 피더로부터 자동적으로 공급되는 V트랙 상에 원형 설치를 도시한 도면.
도 6은 작동시의 분류 프로그램을 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12: 부품 14: 외부 부품
16: 채널 18: 제 1 센서
18a: 리시버 20: 제 2 센서
20a: 리시버 20b: 감지 광선
21: 제 3 센서 22: 마이크로컨트롤러

Claims (7)

  1. 다수의 부재들의 치수 변수의 범위를 결정하기 위한 방법으로서,
    제 1 센서와 제 2 센서를 포함하는 적어도 두개의 센서를 제공하는 단계와,
    상기 센서들 사이의 상대 거리들이 고정되어 상기 센서들의 감지 작동 동안에 조절될 필요가 없도록, 상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서 사이의 적어도 하나의 거리를 포함하는 상기 센서들 사이의 한 세트의 일정한 거리들(△l)을 고정하는 단계, 및
    제 1 시간 세그먼트(segment)(△t1)와 제 2 시간 세그먼트(△t2)의 비율(△t2/△t1)에 의거하여 상기 치수 변수를 측정하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 센서들 사이의 상대 거리의 조절이 요구되지 않는 치수 변수 범위 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 시간 세그먼트(△t1)는 제 1 센서가 상기 다수의 부재들 중에 한 부재의 고정된 지점으로 기록하기 시작할 때에 시작하고, 제 2 센서가 상기 부재의 상기 고정된 지점으로 기록하기 시작할 때에 끝나는 지속 시간인 치수 변수 범위 측정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 시간 세그먼트(△t2)는 상기 적어도 두개의 센서들 중에 단일 센서를 통과하는 부재의 길이를 위해 요구되는 지속 시간인 치수 변수 범위 측정 방법.
  4. 다수의 부재들의 치수 변수의 범위를 결정하기 위한 방법으로서,
    제 1 센서와 제 2 센서를 포함하는 두개의 센서를 제공하는 단계와,
    상기 센서들 사이의 상대 거리가 고정되어 조절이 필요 없도록, 상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서들 사이의 일정한 거리(△l)를 고정하는 단계와,
    상기 두개의 센서들에 대해 상기 다수의 부재들을 이동시키는 단계와,
    각 부재들 상의 한 지점을 미리 결정하는 단계와,
    제 1 시간 세그먼트(△t1)를 기록하는 단계와,
    제 2 시간 세그먼트(△t2)를 기록하는 단계, 및
    상기 부재의 치수를 계산하는 단계를 포함하는 치수 변수 범위 측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 부재의 치수는 상기 부재의 길이를 포함하는 치수 변수 범위 측정 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 시간 세그먼트(△t1)는 상기 부재의 길이가 제 1 센서 범위에 진입하는 지점으로부터 상기 지점이 상기 제 2 센서에 의해 감지될 때까지의 시간 세그먼트인 치수 변수 범위 측정 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 시간 세그먼트(△t2)는 단일 센서를 통과하기 위한 상기 부재의 길이를 위해서 필요한 시간 세그먼트이고, 상기 센서는 상기 제 1 센서 또는 상기 제 2 센서인 치수 변수 범위 측정 방법.
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