KR20090115537A

KR20090115537A - 품질 검사 로봇 및 방법

Info

Publication number: KR20090115537A
Application number: KR1020080041441A
Authority: KR
Inventors: 이홍기; 강훈; 이자용; 서우찬; 송승민
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-11-05
Also published as: KR100944094B1

Abstract

본 발명은 물체의 품질을 검사하는 로봇 및 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 형태를 지닌 물체에 대하여 물체의 형태에 구애받지 않고 물체의 품질을 검사할 수 있는 품질 검사 로봇 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 품질 검사 로봇은 3차원적으로 움직이는 로봇 팔(robot arm), 적어도 하나 이상의 촬영 방향으로부터 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 입력 영상을 획득하는 영상 획득부, 및 기준 물체에 대하여 기 저장된 기준 영상과 상기 입력 영상을 비교하여 품질 이상을 판단하는 품질 판단부를 포함하고, 상기 영상 획득부는 상기 로봇 팔에 설치되어 3차적원으로 움직이는 것을 특징으로 한다.

품질 검사, 입체적 검사, 영상 처리, image processing, 로봇,

Description

품질 검사 로봇 및 방법{ROBOT AND METHOD FOR QUALITY INSPECTION}

제품 생산 라인에 공장 자동화 기기들이 설치되어 고속, 대량 생산 체제가 확립됨에 따라 품질 관리의 핵심 시스템인 자동 품질 검사 시스템의 중요성이 부각되고 있다.

제품의 품질 검사 장치로서, 고정된 카메라를 이용한 품질 검사 장치가 있는데, 이러한 품질 검사 장치는 품질의 이상이 없는 정상적인 제품의 영상을 획득하여 미리 저장해두고, 제품 생산 라인에서, 검사 대상 제품에 대한 영상을 획득한 후, 정상적인 제품에 대한 영상과 검사 대상 제품에 대한 영상을 서로 비교하여, 양 영상에 차이가 있는지 여부를 판단한다. 즉, 제품에 대한 2차원적 영상을 이용하여 품질을 검사하는 것이다.

그러나, 수요자의 기호가 다양해지면서, 최근의 생산 라인의 추세가 다양한 제품의 소량 생산 형식으로 변화하고 있는데, 기존의 평면적인 품질 검사 장치는 이러한 제품의 품질 이상 여부를 정확히 판단하기에 적합하지 않다.

즉, 형태가 복잡한 제품의 경우, 물체에 대한 평면적인 영상만으로는 품질 이상 여부를 정확하게 검사하지 못하고, 다양한 방향에서 획득된 물체의 영상을 이용하여 품질 검사를 수행하여야 한다. 또한, 제품 생산 라인에서 동일한 형태의 제품만이 생산되지 아니하고, 형태가 각각 다른 다양한 제품들이 생산되는 경우, 각각의 제품들에 대한 품질 검사를 수행하는 경우에도, 기존의 평면적 품질 검사 장치는 적합하지 않다.

이에 따라 본 발명에서는, 제품의 품질을 입체적으로 검사할 수 있는 기술을 제안하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다양한 형태를 지닌 물체에 대한 품질 검사를 하는 경우, 물체의 형태에 구애받지 않고, 입체적으로 물체의 품질을 검사할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 입체적으로 물체의 품질을 검사함에 있어, 검사 대상 물체에 따라서 입력 영상을 획득하는 촬영 방향을 각각 다르게 설정함으로써, 최소 숫자의 입력 영상으로부터 물체의 품질을 검사할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따 른 품질 검사 로봇은 3차원적으로 움직이는 로봇 팔(robot arm), 적어도 하나 이상의 촬영 방향으로부터 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 입력 영상을 획득하는 영상 획득부, 및 기준 물체에 대하여 기 저장된 기준 영상과 상기 입력 영상을 비교하여 품질 이상을 판단하는 품질 판단부를 포함하고, 상기 영상 획득부는 상기 로봇 팔에 설치되어 3차적원으로 움직이는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 품질 검사 방법은 로봇 팔을 이용한 품질 검사 방법에 있어서, 검사 대상 물체에 따라서 상기 로봇 팔의 움직임을 결정하는 단계, 상기 로봇 팔의 움직임에 따라서 상기 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 촬영 방향을 설정하는 단계, 상기 설정된 방향에서 상기 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 입력 영상을 획득하는 단계, 및 기준 물체에 대하여 기 저장된 기준 영상과 상기 입력 영상을 비교하여 품질 이상을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 적어도 하나 이상의 촬영 방향으로부터 검사 대상 물체의 영상을 획득함으로써, 복잡한 입체 형태를 지닌 물체에 대해서도 품질 검사가 가능하게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 검사 대상 물체에 따라 검사 대사 물체에 대한 입력 영상을 획득하는 방향을 다르게 설정하고, 설정된 방향으로부터 획득된 최소 숫자의 입력 영상을 사용하여 품질 검사를 수행함으로써, 품질 검사 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 물체의 위치 추적 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 품질 검사 로봇의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 일례에 따른 품질 검사 로봇(100)은 로봇 팔(robot arm)(110), 영상 획득부(120), 및 품질 판단부(130)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.

로봇 팔(110)은 3차원적으로 움직이고, 컴퓨터 등에 의해 제어되어 정확한 위치 이동과 정밀한 제거가 가능한 기계 장치이다. 로봇 팔(110)은 인간의 팔의 운동기능과 비슷한 기능을 수행하는 기구 장치와 그의 제어장치로 구성되며, 인간의 팔에 해당하는 부분이 회전, 굴신, 상하 좌우 이동, 진동 등의 여러 동작을 하면서 여러 가지 작업을 수행할 수 있다. 본 발명의 일례에 따르면, 로봇 팔(110)은 산업용 또는 교육용 로봇 팔일 수 일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 로봇 팔(110)은 5축 로봇 팔 또는 6축 로봇 팔일 수 있다. 5축 로봇 팔 또는 6축 로봇 팔을 사용하는 경우, 로봇 팔(110)의 자유도가 증가하여, 보다 다양한 자세를 구현할 수 있게 된다. 이에 의해서, 아래에서 설명하는 것과 같이, 검사 대상 물체를 여러 위치에서 촬영할 수 있게 되어 다양한 입력 영상을 획득하게 된다.

영상 획득부(120)는 검사 객체인 검사 대상 물체로부터 품질 검사를 위한 입력 영상을 획득하는 기능을 수행한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 영상 획득부(120)는 3차원적으로 움직이는 로봇 팔(110)의 일단에 설치되어, 로봇 팔(110)과 함께 움직이면서 검사 대상 물체를 촬영하여 입력 영상을 획득할 수 있다. 이 경우, 영상 획득부(120)는 적어도 하나 이상의 촬영 방향으로부터 검사 대상 물체를 촬영함으로써, 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 입력 영상을 획득할 수 있다.

즉, 기존의 품질 검사 장치의 경우, 영상을 획득하는 장치가 고정되어 있어 물체의 특정 일 방향에 대한 영상을 이용한 평면적인 품질 검사만이 가능하였으나, 본 발명에 따른 품질 검사 로봇(100)은 3차원적으로 움직이는 로봇 팔(110)에 영상 획득부(120)를 설치하여, 영상 획득부(120)가 로봇 팔(110)과 함께 움직임으로써, 영상 획득부(120)는 로봇 팔(110)의 움직임에 따라 다양한 방향에서 적어도 하나 이상의 검사 대상 물체에 대한 영상을 획득할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 품질 검사 로봇(100)은 다품종 소량 생산을 통한 품질의 다양화 및 고급화를 지향하는 유연한 생산 시스템에 적합한 입체적인 품질 검사를 수행할 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면 영상 획득부(120)는 검사 대상 물체에 따라서 로봇 팔(110)의 움직임을 결정할 수 있고, 이러한 로봇 팔(110)의 움직임에 기초하여 검사 대상 물체에 대한 촬영 방향을 결정할 수 있다.

즉, 영상 획득부(120)는 검사 대상 물체에 대한 정보를 이용하여, 상기 촬영 방향을 결정할 수 있는데, 이 때 영상 획득부(120)는 입체적인 물체의 품질 검사를 수행할 수 있도록 하는 최소 숫자의 입력 영상을 획득하도록 촬영 방향을 설 정할 수 있다. 예를 들어, 검사 대상 물체가 좌우 대칭이거나, 특정 면이 다른 면과 동일한 경우에는, 좌우방향 중 어느 한쪽 방향, 또는 특정 면이나 다른 면 중 어느 한 방향으로부터의 입력 영상만이 품질 검사를 위해 필요하므로, 영상 획득부(120)는 어느 한 방향에서만 입력 영상을 획득하도록 촬영 방향을 설정할 수 있고, 이에 의해 품질 검사 로봇(100)의 품질 검사 수행 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명의 일례에 따르면 영상 획득부(120)는 IEEE 1394 규격의 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 포함하여 구성될 수 있다.

기존의 품질 검사 장치의 경우, 카메라 링크(Camera Link) 타입의 컬러 CCD 카메라를 사용하였으나, 이는 아날로그 영상 신호를 디지털화하여 컴퓨터가 처리할 수 있는 신호로 바꾸어주기 위한 고가의 프레임 그래버(frame grabber)를 장착하여야 하였고, 해상도가 낮으며, 장거리 신호 전송이 불가능하여 품질 검사 장치에의 사용에 적합하지 않았다.

이에 따라, 본 발명의 일례에 따른 품질 검사 로봇(100)은 IEEE 1394 규격의 CCD 카메라를 사용하는 영상 획득부(120)를 포함하도록 구성하였다. 즉, IEEE 1394 규격의 CCD 카메라를 포함하여 구성되는 영상 획득부(120)에 의해, IEEE 1394 카드로 영상을 획득하고 집적 컴퓨터로 처리함으로써 프레임 그래버를 장착하지 않아도 되며, 증폭기를 사용하여 전송 거리를 확장할 수 있고, 또한 고해상도(예를 들어 1024*768의 해상도)의 영상을 사용하여 품질 검사를 수행할 수 있게 된다.

품질 판단부(130)는 기 저장된 기준 영상과 영상 획득부(120)으로부터 획득된 검사 대상 물체에 대한 입력 영상을 비교하여, 품질 이상이 있는지 여부를 판단 하는 기능을 수행한다. 이 때, 기준 영상은 검사 대상 물체와 대비되는, 품질에 이상이 없는 물체인 기준 물체에 대한 영상을 의미한다.

즉, 품질 판단부(130)는 입력 영상의 촬영 방향과 동일한 방향에서 기준 물체를 촬영하여 미리 저장한 기준 영상과, 입력 영상을 각각 비교하여, 기준 영상과 입력 영상에 차이가 있는 경우, 물체의 품질에 이상이 있는 것으로 판단한다. 본 발명의 일례에 따르면 기준 영상은 영상 획득부(120)에 의해 획득되어 저장될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 품질 판단부(130)는 위치 보정부(131)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따라, 영상 획득부(120)가 움직이는 경우, 상기 움직임에 의해 입력 영상에 위치 오차가 발생할 수 있는데, 위치 보정부(131)는 이러한 위치 오차를 고려하여 입력 영상을 보정하는 기능을 수행한다. 입력 영상은 적어도 하나 이상이므로, 위치 보정부(131)는 각각의 입력 영상에 대하여 보정 기능을 수행한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 위치 보정부(131)는 블록 정합 알고리즘(BMA: Block Matching Algorithm)을 사용하여 입력 영상을 보정하는 기능을 수행할 수 있다.

블록 정합 알고리즘은 영상을 일정한 크기의 블록으로 분할하고 블록 내의 모든 픽셀을 하나의 움직임 벡터로 표현하는 방법으로서, 움직임 벡터를 찾기 위해 이전 프레임의 블록들을 한 픽셀씩 이동하면서 현재의 블록과 가장 유사한 블록을 찾는다. 정합 기준으로는 평균 절대 오차(MAE: mean absolute error)와 평균 제곱 오차(MSE: mean squared error)등이 많이 사용된다. 이 때, 물체의 움직임은 한 블록 내에서 모두 동일하다고 가정하는데, 블록의 크기가 작을수록 이러한 가정의 신뢰도는 높아지나 움직임 벡터의 계산량과 전송량이 증가하게 된다.

상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 일례에 따르면, 영상 획득부(120)는 IEEE 1394 규격의 CCD 카메라를 이용하여, 고해상도의 입력 영상을 획득할 수 있는데, 고해상도 이미지 전체 영역의 비교에 의한 입력 영상에서의 이동 위치의 추정은 방대한 연산 시간으로 인해 실시간으로 사용이 어렵다.

따라서, 본 발명의 일례에 따른 위치 보정부(131)는 입력 영상의 수직/수평 방향의 히스토그램에서 추출한 에지 영역을 이용한 블록 정합 알고리즘을 사용하여, 입력 영상의 위치를 보정할 수 있다. 위치 보정 알고리즘에 의해 고해상도의 입력 영상에서도 실시간으로 품질 검사가 가능하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 품질 판단부(130)는 배경 제거부(132)를 포함하여 구성될 수 있다.

배경 제거부(132)는 기준 영상 및 입력 영상에 있어서, 대상 물체가 없는 상태에서의 배경 이미지를 미리 저장해 두었다가, 이를 기준 영상과 입력 영상에 적용함으로써, 검사 대상을 제외한 불필요한 배경을 제거하고, 검사 대상을 물체에 한정하여 품질 검사를 수행하게 하는 기능을 한다. 본 발명에 따른 기준 영상 및 입력 영상은 적어도 하나 이상이므로, 배경 제거부(132)는 각각의 기준 영상 및 입력 영상에 대하여 배경 제거 기능을 수행한다.

전체 영상의 크기에 비해 검사 대상 물체가 작은 경우에는 배경 이미지가 일종의 노이즈처럼 작용할 수 있는데, 이러한 배경 이미지로 인하여, 품질 판단부(130)에서의 품질 검사 정확도가 낮아지게 될 수 있다. 따라서, 배경 제거부(132)에 의해 기준 영상 및 입력 영상의 배경 이미지를 먼저 제거한 후, 배경이 제거된 기준 영상과 입력 영상을 비교하여 품질 이상 여부를 판단함으로써, 품질 판단부(130)는 보다 정확하게 품질 검사를 수행할 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 품질 판단부(130)는 초점 조정부(133)를 포함하여 구성될 수 있다.

영상 획득부(120)는 3차원적으로 움직이는 로봇 팔(110)에 부착되어 다양한 거리와 각도에서 입체적으로 검사 대상 물체에 대한 입력 영상을 획득하기 때문에 입력 영상의 초점은 영상 획득부(120)의 움직임에 따라 변하게 된다. 따라서, 보다 정확한 물체의 품질 검사를 위하여, 먼저 초점 조정부(133)에서 입력 영상의 초점을 조정한 후, 품질 판단부(130)에서 초점이 조정된 입력 영상을 기준 영상과 비교하여 품질 검사를 수행하게 된다. 입력 영상은 적어도 하나 이상이므로, 초점 조정부(133)는 각각의 입력 영상에 대하여 초점 조정 기능을 수행한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 초점 조정부(133)는 1차원 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 이용하여 입력 영상의 초점을 조정할 수 있다.

입력 영상의 초점을 조정하는데 있어, 많은 시간이 소요된다면 전체 품질 검사에서 있어서도 많은 시간이 걸리게 되므로 품질 검사 로봇(100)의 성능 및 효용성의 저하를 방지하기 위하여 입력 영상의 초점을 고속으로 맞추어야 한다. 이 때, 2차원 고속 푸리에 변환을 이용하여 초점을 조정하는 경우, 연산에 많은 시간이 소요되어 고속으로 초점을 조정할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 초점 조정부(133)는 연산 속도가 빠른 1차원 고속 푸리에 변환을 이용하여, 입력 영상의 초점을 조정한다.

또한, 본 발명의 일례에 따르면, 초점 조정부(133)는 1차원 샘플 고속 푸리에 변환을 이용하여 입력 영상의 초점을 조정할 수 있다.

1차원 고속 푸리에 변환을 이용하여 입력 영상의 초점을 조정하는 경우에 있어서도, 입력 영상 전체에 대해 1차원 고속 푸리에 변환을 수행하면, 초점과 관련된 정확한 수치를 얻을 수는 있지만, 처리해야 할 자료가 많아 연산에 다소 시간이 소요된다. 1차원 샘플 고속 푸리에 변환은 1차원 고속 푸리에 변환 방식의 알고리즘을 근간으로 한 방식으로서, 입력 영상의 초점을 보다 빠르게 조정하기 위하여, 주요 지점을 중심으로 가로 또는 세로로 샘플을 취하여 상기 샘플에 대하여만 1차원 고속 푸리에 연산을 수행함으로써, 입력 영상의 초점을 빠르게 조정할 수 있다. 샘플의 밀도에 따라 연산 시간에 약간의 차이가 있지만 일반적으로 1024×768의 해상도를 가지는 영상의 경우, 각 샘플 이미지당 약 200㎲ 안에서 연산 결과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 품질 검사 로봇(100)은 3차원적으로 움직이는 로봇 팔(110)에 검사 대상 물체에 대한 입력 영상을 획득하는 영상 획득부(120)를 설치하여, 검사 대상 물체에 대한 입체적인 입력 영상을 획득하고, 품질 판단부(130)에서 입력 영상과 기준 영상을 비교함으로써, 입체적으로 품질 검사를 할 수 있게 된다. 이 경우, 품질 판단부(130)는 위치 보정부(131), 배경 제거부(132), 및 초점 조정부(133)중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있고, 이를 통해 품질 검사의 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 일실시예에 따라 검사 대상 물체에 대한 입력 영상을 획득하는 품질 검사 로봇의 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일례에 따라 검사 대상 물체(240)에 대한 입력 영상을 획득하는 품질 검사 로봇(200)은 로봇 팔(210), 카메라(220), 및 섬광 광원(Strobo Light)(230)을 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 카메라(220)는 섬광 광원(230)과 함께 도 1의 영상 획득부(120)의 일부분으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 로봇 팔(210)은 3차원적으로 움직이는 5축 로봇 팔 또는 6축 로봇 팔일 수 있다. 3차원적으로 움직이는 로봇 팔(210)에 검사 대상 물체에 대한 입력 영상을 획득하기 위하여 카메라(220)가 설치될 수 있다. 카메라(220)는 로봇 팔(210)과 함께 3차원적으로 움직이면서, 다양한 거리와 각도에서 입체적으로 검사 대상 물체(240)에 대한 영상을 획득한다. 본 발명의 일례에 따르면 카메라(220)는 IEEE 1394 규격의 CCD 카메라일 수 있다. 상기에서 살펴본 바와 같이, IEEE 1394 규격의 CCD카메라를 사용하는 경우, 고가의 프레임 그래버를 장착하지 않아도 되고, 고해상도의 영상을 획득할 수 있으며, 전송 거리를 확장할 수 있게 된다.

또한, 로봇 팔(210)에는 검사 대상 물체(240)에 대한 입력 영상 획득에 있어 광량이 부족한 경우를 대비하여, 인공 광을 방사하기 위한 섬광 광원(230)이 설 치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라, 입력 영상의 초점을 조정하기 전후의 입력 영상을 도시한 도면이다.

도면부호(310)는 초점이 조정되기 전의 입력 영상이고, 도면부호(320)은 초점이 조정된 입력 영상이다. 입력 영상의 초점을 조정하기 위하여, 상기 언급한 1차원 샘플 고속 푸리에 변환을 사용하였다. 도 3을 통해 알 수 있듯이, 입력 영상에서 주요 지점을 중심으로 가로 또는 세로로 샘플을 취하여 상기 샘플에 대하여만 1차원 고속 푸리에 연산을 수행하여도, 입력 영상 전체에 대해 연산을 수행하는 것과 효과상 큰 차이가 없음을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 팔을 이용한 품질 검사 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면이다. 이하, 도 4를 참고하여, 각 단계별로 수행되는 과정을 상술하기로 한다.

먼저, 단계(S410)에서는 검사 대상 물체에 따라서, 로봇 팔의 움직임을 결정한다. 이 경우, 로봇 팔은 3차원적으로 움직이는 5축 로봇 팔 또는 6축 로봇 팔일 수 있다.

단계(S420)에서는 단계(S410)에서 결정된 로봇 팔의 움직임에 따라서, 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 촬영 방향을 설정하고, 단계(S430)에서는 단계(S420)에서 설정된 방향에서 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 입력 영상을 획득한다.

즉, 기존의 품질 검사 방법의 경우, 평면적인 품질 검사를 위해, 검사 대상 물체의 특정 일 방향에 대한 입력 영상만을 이용하여 품질 검사를 수행하였으나, 본 발명에 따른 품질 검사 방법은 다품종 소량 생산을 통한 품질의 다양화 및 고급화를 지향하는 유연한 생산 시스템에 적합한 입체적인 품질 검사를 수행하기 위하여, 다양한 거리와 각도에서 입체적으로 검사 대상 물체에 대한 영상에서 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 입력 영상을 획득하게 된다.

이 경우, 단계(S410) 및 단계(S420)에서는 품질 검사 수행 시간을 단축시키기 위하여, 입체적인 물체의 품질 검사를 수행할 수 있도록 하는 최소 숫자의 입력 영상을 획득하도록 로봇 팔의 움직임, 및 촬영 방향을 설정할 수 있다. 예를 들어, 검사 대상 물체가 좌우 대칭이거나, 특정 면이 다른 면과 동일한 경우에는, 좌우방향 중 어느 한쪽 방향, 또는 특정 면이나 다른 면 중 어느 한 방향으로부터의 입력 영상만이 품질 검사를 위해 필요하므로, 상기 어느 한 방향에서만 입력 영상을 획득하도록 촬영 방향을 설정할 수 있다.

단계(S440)에서는 기준 물체에 대하여 기 저장된 기준 영상과 단계(S430)에서 획득된 검사 대상 물체에 대한 입력 영상을 비교하여, 검사 대상 물체의 품질에 이상이 있는지 여부를 판단한다. 이 때 기준 물체는 검사 대상 물체와 대비되는 품질의 이상이 없는 정상적인 물체를 의미한다.

즉, 단계(S440)는 입력 영상과 동일한 방향에서 촬영되어 미리 저장된 기준 영상과 입력 영상을 각각 비교하여, 각 영상에 차이가 있는 경우, 검사 대상 물체의 품질에 이상이 있는 것으로 판단하는 단계이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S440)는 로봇 팔의 움직임에 의해 입력 영상에서 발생하는 위치 오차를 고려하여 입력 영상을 보정하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 입력 영상은 적어도 하나 이상이므로, 단계(S440)에서는 각각의 입력 영상 모두에 대해 위치 보정이 이루어진다.

이 때, 본 발명의 일례에 따르면, 단계(S440)에서는 블록 정합 알고리즘을 이용하여 입력 영상에 대한 위치 보정이 이루어질 수 있다.

검사 대상 물체에 대한 입력 영상을 획득하는 단계(S430)에서는 고해상도의 입력 영상을 획득할 수 있는데, 고해상도 이미지 전체 영역의 비교에 의한 입력 영상에서의 이동 위치 추정은 연산 시간이 오래 걸려서, 실시간으로 사용하기에 적합하지 않다. 따라서, 단계(S440)에서는 입력 영상의 수직/수평 방향의 히스토그램에서 추출한 에지 영역을 이용한 블록 정합 알고리즘을 사용하여, 입력 영상의 위치를 보정할 수 있다. 위치 보정 알고리즘에 의해 고해상도의 입력 영상에서도 실시간으로 품질 검사가 가능하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S440)는 기준 영상으로부터 기준 물체를 제외한 배경을 제거하고, 입력 영상으로부터 검사 대상 물체를 제외한 배경을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

단계(S440)에서는 기준 영상 및 입력 영상에 있어서, 대상 물체가 없는 상태에서의 배경 이미지를 미리 저장해 두었다가, 이를 기준 영상과 입력 영상에 적용함으로써, 검사 대상을 제외한 불필요한 배경을 제거하고, 검사 대상을 물체에 한정하여 품질 검사를 수행할 수 있다. 이 때, 기준 영상 및 입력 영상은 적어도 하나 이상이므로, 단계(S440)에서는 각각의 기준 영상 및 입력 영상에 모두에 대하 여 영상에 포함된 배경을 제거한다.

전체 영상의 크기에 비해 검사 대상 물체가 작은 경우에는 배경 이미지가 일종의 노이즈처럼 작용할 수 있는데, 이러한 배경 이미지로 인하여, 품질 검사 정확도가 낮아지게 될 수 있다. 따라서, 단계(S440)에서는 기준 영상 및 입력 영상에서 물체를 제외한 배경 이미지를 먼저 제거한 후, 배경이 제거된 기준 영상과 입력 영상을 비교하여 품질 이상 여부를 판단함으로써, 보다 정확한 품질 검사가 이루어질 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S440)는 로봇 팔의 움직임에 의해 변경되는 입력 영상의 초점을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

단계(S430)에서는 로봇 팔의 움직임에 따라 다양한 거리 및 각도에서 검사 대상 물체에 대한 입력 영상을 획득하기 때문에 입력 영상의 초점은 로봇 팔의 움직임에 따라 변하게 된다.

따라서, 물체 품질 검사의 정확성을 높이기 위하여, 단계(S440)에서는 먼저 입력 영상의 초점을 조장한 후, 상기 초점이 조정된 입력 영상을 기준 영상과 비교하여 품질 검사를 수행할 수 있다. 이 때, 입력 영상은 적어도 하나 이상이므로, 단계(S440)에서는 각각의 입력 영상 모두에 대해 초점 조정이 이루어진다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S440)에서는 1차원 고속 푸리에 변환을 이용하여 입력 영상의 초점을 조정할 수 있다.

입력 영상의 초점을 조정하는데 있어, 많은 시간이 소요된다면 전체 품질 검사에서 있어서도 많은 시간이 걸리게 되므로 품질 검사의 성능 및 효용성의 저하 를 방지하기 위하여 입력 영상의 초점을 고속으로 맞추어야 한다. 이 때, 2차원 고속 푸리에 변환을 이용하여 초점을 조정하는 경우, 연산에 많은 시간이 소요되어 고속으로 초점을 조정할 수 없게 된다. 따라서, 단계(S440)에서는 연산 속도가 빠른 1차원 고속 푸리에 변환을 이용하여, 입력 영상의 초점을 조정한다.

또한, 본 발명의 일례에 따르면, 단계(S440)에서는 1차원 샘플 고속 푸리에 변환을 이용하여 입력 영상의 초점을 조정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 품질 검사 방법은 3차원적으로 움직이는 로봇 팔을 이용한 품질 검사 방법으로서, 단계(S410) 및 단계(S420)에서 로봇 팔의 움직임 및 이에 따른 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 촬영 방향을 설정하고, 단계(S430)에서는 상기 설정된 방향에서 검사 대상 물체에 대한 입체적 인 입력 영상을 획득한다. 이러한 입력 영상은 단계(S440)에서 기 저장된 기준 영상과 비교됨으로써, 입체적인 품질 검사가 이루어지게 된다. 이 경우, 단계(S440)은 로봇 팔의 움직임에 의해 입력 영상에서 발생하는 위치 오차를 고려하여 입력 영상을 보정하는 단계, 기준 영상으로부터 기준 물체를 제외한 배경을 제거하고, 입력 영상으로부터 검사 대상 물체를 제외한 배경을 제거하는 단계, 로봇 팔의 움직임에 의해 변경되는 입력 영상의 초점을 조정하는 단계 중 적어도 어느 한 단계를 포함할 수 있고, 이를 통하여 품질 검사의 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.

지금까지 본 발명에 따른 품질 검사 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1에서 설명한 품질 검사 로봇에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명에 따른 품질 검사 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것 과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 로봇은 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 팔을 이용한 품질 검사 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면이다

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 품질 검사 로봇

110: 로봇 팔

120: 영상 획득부

130: 품질 판단부

131: 위치 보정부

132: 배경 제거부

133: 초점 조정부

Claims

3차원적으로 움직이는 로봇 팔(robot arm);

적어도 하나 이상의 촬영 방향으로부터 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 입력 영상을 획득하는 영상 획득부; 및

기준 물체에 대하여 기 저장된 기준 영상과 상기 입력 영상을 비교하여 품질 이상을 판단하는 품질 판단부

를 포함하고,

상기 영상 획득부는 상기 로봇 팔에 설치되어 3차적원으로 움직이는 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
제1항에 있어서,

상기 영상 획득부는 상기 검사 대상 물체에 따라서 상기 로봇 팔의 움직임을 결정하고, 상기 움직임에 기초하여 상기 촬영 방향을 설정하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
제1항에 있어서,

상기 영상 획득부는

IEEE 1394 규격의 CCD 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
제1항에 있어서,

상기 품질 판단부는

상기 영상 획득부의 움직임에 의해 상기 입력 영상에서 발생하는 위치 오차를 고려하여 상기 입력 영상을 보정하는 위치 보정부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
제4항에 있어서,

상기 위치 보정부는 블록 정합 알고리즘을 사용하여 상기 입력 영상을 보정하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
제1항에 있어서,

상기 품질 판단부는

상기 기준 영상으로부터 상기 기준 물체를 제외한 배경을 제거하고, 상기 입력 영상으로부터 상기 검사 대상 물체를 제외한 배경을 제거하는 배경 제거부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
제1항에 있어서,

상기 품질 판단부는

상기 영상 획득부의 움직임에 의해 변경되는 상기 입력 영상의 초점을 조정 하는 초점 조정부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
제7항에 있어서,

상기 초점 조정부는 1차원 고속 푸리에 변환을 이용하여 상기 입력 영상의 초점을 조정하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
제1항에 있어서,

상기 로봇 팔은 5축 로봇 팔 또는 6축 로봇 팔인 것을 특징으로 하는 품질 검사 로봇.
로봇 팔을 이용한 품질 검사 방법에 있어서,

검사 대상 물체에 따라서 상기 로봇 팔의 움직임을 결정하는 단계;

상기 로봇 팔의 움직임에 따라서 상기 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 촬영 방향을 설정하는 단계;

상기 설정된 방향에서 상기 검사 대상 물체에 대한 적어도 하나 이상의 입력 영상을 획득하는 단계; 및

기준 물체에 대하여 기 저장된 기준 영상과 상기 입력 영상을 비교하여 품질 이상을 판단하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 방법.
제10항에 있어서,

상기 품질 이상을 판단하는 단계는

상기 로봇 팔의 움직임에 의해 상기 입력 영상에서 발생하는 위치 오차를 고려하여 상기 입력 영상을 보정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 방법.
제11항에 있어서,

상기 입력 영상을 보정하는 단계는

블록 정합 알고리즘을 사용하여 상기 입력 영상을 보정하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 방법.
제10항에 있어서,

상기 품질 이상을 판단하는 단계는

상기 기준 영상으로부터 상기 기준 물체를 제외한 배경을 제거하고, 상기 입력 영상으로부터 상기 검사 대상 물체를 제외한 배경을 제거하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 방법.
제10항에 있어서,

상기 품질 이상을 판단하는 단계는

상기 로봇 팔의 움직임에 의해 변경되는 상기 입력 영상의 초점을 조정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 방법.
제14항에 있어서,

상기 입력 영상의 초점을 조정하는 단계는

1차원 고속 푸리에 변환을 이용하여 상기 입력 영상의 초점을 조정하는 것을 특징으로 하는 품질 검사 방법.