KR20080060589A - 평판 강재 측정용 레이저 비전 계측 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입고된 부재들을 선별, 적치한 후 컨베이어에 안착되는 부재들에 고유한 라벨 데이터를 부여하는 라벨링 장치; 상기 입력되는 부재의 위치와 폭 및 길이를 측정하는 부재 위치 검출 장치; 및 상기 입력되는 부재의 두께를 검출하는 부재 두께 검출 장치를 포함하는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템을 제공한다.
본 발명은 종래 현장에서 작업자에 의해 수동으로 계측되는 작업을 자동으로 수행할 수 있는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템을 제공한다.
부재, 레이저 비전

Description

평판 강재 측정용 레이저 비전 계측 시스템{Laser vision system for measuring panel}
도 1은 본 발명의 사상에 따른 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 길이 계측 모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 레이저 비전 계측 모듈을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 레이저 비전 계측 모듈을 이용한 부재 폭 검출 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 부재 두께 검출 장치를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 컨베이어 롤러 20 : 부재
100 : 라벨링 장치 200 : 부재 위치 검출 장치
210 : 엔코더 300 : 부재 두께 검출 장치
310 : LDS 센서
본 발명은 종래 현장에서 작업자에 의해 수동으로 계측되는 작업을 자동으로 수행할 수 있는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템에 관한 것이다.
종래 선박을 제조함에 있어 다양한 사이즈 및 두께를 갖는 부재가 필요하고, 설계의 기준에 의해 이러한 강재들이 주문방식에 의해 입고가 이루어진다. 이렇게 입고된 부재들은 선별, 적치한 다음 필요한 부재 순서에 따라 컨베이어에 올려진다. 컨베이어에 안착되는 부재들에는 고유한 라벨 데이터가 작업자에 의해 쓰여지게 되는데, 다음과 같은 오차의 경우가 존재한다.
첫째는 설계에서 만들어진 라벨 데이터와 실제 로딩된 부재가 다를 경우이고, 두번째는 로딩된 부재는 맞는데, 사이즈가 다른 경우(잘못 주문된 경우)가 존재한다.
현장에서는 이러한 오류의 판단을 부재의 폭만을 가지고 판단하고 있으며, 줄자를 이용하여 그 폭을 계측하고 있는 실정이다. 여기에는 다음과 같은 오차가 존재한다.
가. 작업자가 눈으로 측정하는 오차
나. 부재가 기울어진 경우를 반영하지 못하는 오차
다. 부재 이동중에 계측하는 진동과 같은 외란 오차
정리하면, 부재가 연속해서 6 m/min의 속도로 이동되고 있는 상황에서 작업자 한 사람이 수작업에 의한 줄 자를 이용한 부재 계측 작업과 페인트와 붓 그리고 마킹펜 등을 이용하여 라벨작업을 수행하고 있는 상황이므로 위험할 뿐 아니라, 정확한 계측작업이 어렵다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 종래 현장에서 작업자에 의해 수동으로 계측되는 작업을 자동으로 수행할 수 있는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입고된 부재들을 선별, 적치한 후 입력되는 부재들에 고유한 라벨 데이터를 부여하는 라벨링 장치; 상기 입력되는 부재의 위치와 폭 및 길이를 측정하는 부재 위치 검출 장치; 및 상기 입력되는 부재의 두께를 검출하는 부재 두께 검출 장치를 포함하는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 부재 위치 검출 장치는 부재의 폭을 계측하는 레이저 비전 계측 모듈과, 부재의 길이를 계측하는 길이 계측 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 레이저 비전 계측 모듈은 부재 폭을 계측하는데 있어, 계측 분해능을 더욱 정밀하게 하기 위해 4 개의 레이저 비전 계측 모듈을 이용하며, 상기 각 레이저 비전 계측 모듈은 카메라, 레이저 다이오드, 광학필터, 및 케이스를 포함한다.
또한, 상기 길이 계측 모듈은 컨베이어 롤러 상에 놓인 부재에 접촉시켜 부재의 길이를 감지하는 접촉식 엔코더를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 길이 계측 모듈은 앞단에 설치된 포토센서를 이용하여 부재의 진입시점을 검출하고, 부재를 누르는 압력을 감지하여 엔코더를 들어올리게 된다.
또한, 상기 부재 두께 검출 장치는 LDS(Laser Distance Sensor) 센서 2 식이 상하로 배치되어 부재의 두께를 동시 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 부재의 영상을 외부 트리거 신호에 따라 카메라로 동시 캡쳐하는 단계; 1차원 가우시안 마스크를 이용하여 이미지의 세로 방향으로 컨볼류션 연산을 한 뒤 최대값을 각 수평 픽셀 상의 레이저 중심값으로 계산하여 레이저 띠를 검출하는 단계; 4개의 영상 버퍼 상에서 부재의 폭방향 모서리의 위치를 검출하는 단계; 캘리브레이션을 통해 계산된 프로젝션(Projection) 행렬(matrix)과 연산으로 실차원 부재 폭과 부재 높이를 계산하는 단계; 및 부재의 기울기 만큼을 보상하여 부재 폭을 계산하는 단계를 포함하는 부재 폭 검출 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 검출되는 레이저 띠는 부재 길이방향으로 정밀 계측을 위해 복수로 사용될 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템은 입고된 부재들을 선별, 적치한 후 컨베이어에 안착되는 부재들에 고유한 라벨 데이터를 부여하는 라벨링 장치(100)와, 상기 입력되는 부재의 위치와 폭 및 길이를 측정하는 부재 위치 검출 장치(200)와, 상기 입력되는 부재의 두께를 검출하는 부재 두께 검출 장치(300)를 포함한다. 보다 상세히, 상기 부재 위치 검출 장치(200)는 부재의 폭을 계측하는 레이저 비전 계측 모듈과 부재의 길이를 계측하는 길이 계측 모듈을 포함한다.
상기 레이저 비전 계측 모듈은 부재 폭을 계측하는데 있어, 계측 분해능을 더욱 정밀하게 하기 위해 4 개의 레이저 비전 계측 모듈을 이용한다. 각 레이저 비전 계측 모듈은 카메라, 레이저 다이오드, 광학필터, 및 케이스로 이루어져 있으며 계측 원리는 광학 삼각법을 이용한다.
도 2는 본 발명의 길이 계측 모듈을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 길이 계측 모듈은 컨베이어 롤러(10) 상에 놓인 부재(20)에 접촉시켜 부재(20)의 길이를 감지하는 접촉식 엔코더(210)를 포함한다.
부재(20)의 길이 계측은 2축 장착(즉, 도 2에서 X축과 Z축으로 이동 가능)된 접촉식 엔코더(210)를 이용하여 부재(20)의 위쪽 면과의 마찰 접촉으로 길이를 측정하는 방법으로 이루어진다. 부재(20)의 진입시점의 검출은 앞단에 설치된 포토센서(도시 않음)를 이용하고, 부재(20)의 끝단 인식은 누르는 압력을 스스로 감지하여 엔코더(210)를 들어올리게 된다
보다 상세히, 컨베이어 롤러(10) 상에 부재(20)가 진입하면 레이저 비전 계측 모듈 앞단에 설치된 접촉식 엔코더(210)가 부재(20)의 중앙부에 위치하여 부재(20)의 윗면과 접촉하여 부재(20)의 길이정보를 얻게 된다. 여기서, 부재(20)가 진입되는 길이에 따라 주기적으로 트리거 신호가 발생되는데, 이 신호에 맞춰 카메라가 작동하고, 이때마다 계측 결과가 계산된다.
도 3은 본 발명의 레이저 비전 계측 모듈을 도시한 도면이다.
상기 레이저 비전 계측 모듈(220)은 'ㄷ'자형의 소형 프레임(230)에 설치된카메라 및 레이저 다이오드(240)를 포함한다. 또한, 상기 레이저 비전 계측 모듈(220)은 광학 필터 및 케이스(도시 않음)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 레이저 비전 계측 모듈을 이용한 부재 폭 검출 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 레이저 비전 계측 모듈을 이용하여 부재(20) 폭을 검출하기 위한 단계는 아래와 같다. 먼저 부재(20)의 영상을 각 4 대의 카메 라에서 외부 트리거 신호에 의해 동시 캡쳐한 뒤(S100), 레이저 띠를 검출 한다(S110). 각 4 개의 영상 버퍼 내에서 레이저 띠 검출은 1차원 가우시안 마스크를 이용하여 이미지의 세로 방향으로 컨볼류션 연산을 한 뒤 최대값을 각 수평 픽셀 상의 레이저 중심값으로 계산한다. 부재(20)의 길이방향으로 정밀 계측을 위해 레이저 띠를 1개 이상 사용할 수 있다. 또한 검출하고자 하는 평판 부재(20)의 폭에 따라 계측기 모듈간 간격(카메라간 간격)을 조정할 수 있다. 또한, 높은 부재(20) 모서리 검출성을 위해 출력이 높은 레이저 다이오드 사용이 가능하다. 그 다음, 부재(20)의 폭방향 모서리를 4개의 영상 버퍼 상에서 찾는다.(S120). 검출된 평판 부재(20)의 모서리 특징점은 미리 캘리브레이션을 통해 계산된 프로젝션(Projection) 행렬(matrix)과 연산으로 실차원 부재(20) 폭과 부재(20) 높이를 계산할 수 있다(S130). 그러나, 여기서 계산된 부재(20) 폭은 궁극적인 부재(20) 폭이 아니므로 부재(20)의 기울기 만큼을 보상하여 부재(20) 폭을 계산한다(S140). 상기 계산된 결과를 출력한다(S150). 삼각법 원리에 의해 평판 상에 부재(20) 변형 및 큰 이물질이 있을 경우 이 또한 검출이 가능하다.
도 5는 본 발명의 부재 두께 검출 장치를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 부재 두께 검출 장치(300)는 크게 LDS(Laser Distance Sensor) 센서(310) 2대가 상하로 배치되어 부재(20)의 두께를 동시 측정하게 된다. 측정된 두 개의 거리값과 센서 사이의 거리값의 차이가 부재(20) 두께가 된다. 실제 부재(20)는 컨베이어 롤러(10) 상에서 미세한 진동을 일으키게 되고, 이 때문에 측정오차가 발생될 수 있으나 도 4에 도시된 바와 같이 부재(20)의 상하를 동시 측정하게 되면 진동과 같은 외란(Disturbance)의 영향을 최소화 할 수 있다.
부재 두께 검출 장치(300)는 좌우 양쪽에 배치되고 메인 겐트리 상의 Y축 방향으로 이동할 수 있는 타입이다. 컨베이어 롤러(10)에 두 개의 부재(20)가 로딩되면, 각 부재(20)의 모서리 점 근처까지 진행된 뒤 LDS 센서(310)를 이용하여 부재(20)별로 두께 데이터가 계측된다.
물론 상기 실시예와 같은 양면이 아닌 단면 계측 방식으로도 부재의 두께 계측이 가능하다. 단, 이 경우 계측 대상물의 진동 및 기타 외란에 민감해지게 됨을 고려해야 한다. 또한 상기 LDS 센서(310) 이외에 초음파 센서 및 접촉식 변위센서와 같은 기타 다른 센서의 활용이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 종래 현장에서 작업자에 의해 수동으로 계측되는 작업을 자동으로 수행할 수 있는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템을 제공한다.

Claims (6)

  1. 입고된 부재들을 선별, 적치한 후 컨베이어에 안착되는 부재들에 고유한 라벨 데이터를 부여하는 라벨링 장치;
    상기 안착되는 부재의 위치와 폭 및 길이를 측정하는 부재 위치 검출 장치; 및
    상기 입력되는 부재의 두께를 검출하는 부재 두께 검출 장치를 포함하는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부재 위치 검출 장치는 부재의 폭을 계측하는 레이저 비전 계측 모듈과,
    부재의 길이를 계측하는 길이 계측 모듈을 포함하는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 레이저 비전 계측 모듈은 부재 폭을 계측하는데 있어, 계측 분해능을 더욱 정밀하게 하기 위해 다수개의 레이저 비전 계측 모듈을 이용하며, 상기 각 레이저 비전 계측 모듈은 카메라, 레이저 다이오드, 광학필터, 및 케이스를 포함하는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 길이 계측 모듈은 컨베이어 롤러 상에 안착된 부재에 접촉시켜 부재의 길이를 감지하는 접촉식 엔코더를 포함하는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 길이 계측 모듈에서, 부재의 진입 시점은 상기 길이 계측 모듈 앞단에설치된 포토센서를 이용하여 검출하고, 부재의 끝단 인식은 부재를 누르는 압력을 감지하여 엔코더를 들어올림으로써 수행되는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 부재 두께 검출 장치는 2개의 LDS(Laser Distance Sensor) 센서가 상하로 배치되어 부재의 두께를 동시 측정하는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200446878Y1 (ko) * 2007-11-07 2009-12-08 삼성중공업 주식회사 멀티 레이저 비전 시스템의 얼라인 장치
CN108674911A (zh) * 2018-07-19 2018-10-19 安徽美诺福科技有限公司 一种冷轧高强钢上料系统及钢板加工系统
CN113777268A (zh) * 2021-09-17 2021-12-10 奥瑞视（北京）科技有限公司 一种中厚板自动探伤系统及其控制方法

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