KR20110017618A - 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치 및 방법에 관한 것으로서, 차량제조공정에서 차량의 유리와 차체 실링을 위해 유리에 도포되는 실런트의 상태를 검사하기 위해 실런트 도포건에 근접하여 레이저를 조사하고, 조사된 레이저의 형상을 센싱 및 분석한 결과로 실런트의 도포 불량여부를 판단하도록 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 차량의 유리와 차체의 차폐를 위해 유리에 실런트를 도포하는 도포건에 의해 유리에 도포된 실런트의 상태를 검출하는 장치에 있어서, 실런트에 레이저빔을 조사하는 레이저조사부, 실런트에 조사된 레이저의 반사광 이미지를 획득하는 카메라부, 카메라부에서 획득된 이미지로부터 도포된 실런트의 단면형상을 산출하여, 실런트의 도포상태를 분석 및 불량여부를 판단하는 이미지분석수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

차량, 유리, 실런트, 실링, 도포, 레이져, 카메라, 이미지, 분석

Description

차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법 및 장치 {Method and Apparatus for Glass Sealant Inspection}

본 발명은 차량의 유리 실런트 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량제조공정에서 차량의 유리를 차체에 실링(sealing)하기 위해 유리에 도포되는 실런트(sealant)의 상태를 검사하도록 하는 차량유리 실런트 검사장치에 관한 것이다.

종래의 차량 제조공정에서 차량의 유리에 도포된 실런트 검사장치는 실런트도포 후 열화상 카메라를 이용하여 실런트 영상을 획득하였다.

상기 열화상 카메라를 이용하여 획득된 실런트 영상은 실런트의 끊어짐만을 검사하게 된다.

종래기술에 따른 열화상 카메라에 의한 실런트 검사장치는 단지 실런트의 끊어짐만을 검사하기 때문에 도포된 실런트의 높이 또는 폭 등을 알 수 없다.

즉, 실런트의 끊어짐 이외에 실런트의 도포상태에 따라 불량으로 판단되어야 하는 경우에도 양품으로 잘못 판단되어 실런트 도포 불량이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 차량제조공정에서 차량의 유리를 차체에 실링(sealing)하기 위해 유리에 도포되는 실런트(sealant)의 상태를 검사하기 위해 실런트 도포건에 근접하여 레이저를 조사하고, 조사된 레이저의 형상을 센싱 및 분석한 결과로 실런트의 도포상태를 분석하고, 실런트의 높이 및 폭을 산출하여 실런트 불량여부를 판단하도록 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치는 차량의 유리와 차체의 차폐를 위해 유리에 실런트를 도포하는 도포건에 의해 유리에 도포된 실런트의 상태를 검출하는 장치에 있어서, 상기 실런트에 레이저빔을 조사하는 레이저조사부; 상기 실런트에 조사된 레이저의 반사광 이미지를 획득하는 카메라부; 상기 카메라부에서 획득된 이미지로부터 도포된 실런트의 단면형상을 산출하여, 실런트의 도포상태를 분석 및 불량여부를 판단하는 이미지분석수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사과정은 차량의 유리와 차체의 차폐를 위해 유리에 실런트를 도포하는 도포건에 의해 유리에 도포된 실런트에 레이저조사부를 통해 레이저광을 조사하고, 카메라부 를 통해 실런트에 반사된 레이저광 이미지를 획득하여, 도포상태분석수단을 이용하여 실런트 이미지를 분석 및 불량여부를 판단하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법에 있어서, 상기 카메라부를 통해 획득된 실런트 광 이미지를 이진화 및 노이즈를 제거한 후 라인이미지를 추출하는 제1단계; 추출된 라인 이미지의 벡터값을 추출하고, 라인의 시작(b)과 끝(c) 및 돌출 꼭지점(a)의 위치좌표를 추출하는 제2단계; 상기 시작(b)과 끝(c)을 잇는 직선에 수직방향으로 돌출꼭지점(a)의 높이를 산출하는 제3단계; 상기 추출된 라인이미지와 가장근사한 직선이미지를 생성하는 제4단계; 상기 직선이미지와 실제 라인이미지를 오버랩한 이미지에서 바닥면(b)(c)에접촉하는 실런트의 접촉점(d)(e)를 산출하는 제5단계; 상기 실런트 접촉점(d)(e)에서 실런트의 폭을 산출하는 제6단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 바람직하게는 상기 제3단계에서 추출된 돌출꼭지점(a)의 높이는 상기 카메라부가 기울어진 각도에 대하여 보정하며, 제3, 제6단계에서 산출된 높이 및 폭이 설정된 높이 및 폭 범위를 벗어나면 도포불량으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제6단계에서 카메라부에서 획득된 이미지가 도포건이 회전하는 코너부분의 이미지일 경우 도포건과 실제 측정위치가 다름으로 인해 발생된 이미지 차이를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치 및 방법은 차량의 유리에 도포되는 실런트의 도포상태를 분석하기 위해 조사된 하나의 선형 레이저광을 카메라에서 획득하여 3차원 이미지 화가 가능할 뿐만 아니라, 실런트의 폭과 높이를 산출하여 도포상태를 판단할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치 및 방법에 대한 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치의 구성도로서, 차량의 유리(101)와 차체의 차폐를 위해 유리에 실런트(111)를 도포하는 도포건(110)과, 상기 실런트에 레이저빔을 조사하는 레이저조사부(120)와, 상기 실런트(111)에 조사된 레이저의 반사광 이미지를 획득하는 카메라부(130)와, 상기 카메라부(130)에서 획득된 이미지로부터 도포된 실런트의 단면형상을 산출하여, 실런트(111)의 도포상태를 분석 및 불량여부를 판단하는 이미지분석장치(140)로 구성된다.

여기서, 상기 레이저조사부(120)와 카메라부(130)는 상기 도포건(110)의 후미에 근접하여 고정되며, 도포건(110)이 유리(101)에 실런트(111)를 도포할 때, 후미에 고정된 레이저조사부(120) 및 카메라부(130)에 의해 도포 즉시 실런트의 레이저광 이미지를 획득하게 된다.

상기 레이저조사부(120)는 조사되는 레이저광은 도포건의 진행방향에 대하여 직각으로 하나의 선형으로 조사되며, 상기 도포건과 0~45°로 기울어진 상태를 유지하나, 바람직하게는 도포건(110)과 동일 방향으로 실런트(111)에 수직방향으로 조사하는 것이 바람직하다.

그러나, 카메라부(130)는 상기 레이저조사부(120)와 0~45°로 기울어진 상태를 유지하며, 실런트의 레이저 반사광을 획득하게 된다.

도 2는 유리에 도포된 실런트의 단면도로서, 유리면 위에 도포건(110)에 의해 실런트를 도포함에 따라 일정 높이와 폭을 갖는 삼각형 형상의 실런트가 도포된다.

도 3은 본 발명에 따른 실런트에 조사된 레이저광의 선형이미지로서, 레이저조사부(120)는 유리 및 실런트의 표면에 일정 폭과 길이를 갖는 선형 레이저를 조사하고, 조사된 레이저의 반사광은 카메라부(130)에서 촬상하게 된다.

도 4, 5는 이미지분석장치에서 산출된 선형이미지의 정상적인 이미지와 비교한 불량 이미지에 대한 다양한 형태를 도시한 것이다.

즉, 레이저조사부(120)에서 조사된 레이저 반사광을 촬상한 카메라부(130)의 이미지는 실런트의 도포상태에 따라 정상 또는 다양한 불량 이미지를 추출하게 된다.

이와 같이 다양한 실런트 도포 이미지를 분석하여 양품 또는 불량을 판단하는 과정에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사과정의 흐름도로서, 이미지분석장치(140)는 카메라부(130)에서 획득된 도 3에서와 같 은 레이저 반사광 이미지를 이용하여 실런트의 실제높이를 산출하고, 실런트의 도포상태를 분석하여 양품 또는 불량 여부를 판단하게 된다.

즉, 이미지분석장치(140)는 먼저 카메라부(130)로부터 전송된 레이저광 선형 이미지를 이진화하고, Morphology를 사용하여 노이즈를 제거한 후 블롭(Blob)을 사용하여 선형이미지(Object)를 추출 한다.

박스(Box)값을 추출하여, 도 2의 선형이미지에서 a,b,c 좌표를 추출한다.

좌표 b,c를 포함하는 직선에 수직이고, 좌표 a를 포함하는 직선을 구하여 높이를 산출한다. 이때, 카메라부(130)의 광축이 기울어진 각도에 대한 보정값은 미리 측정한다.

산출된 높이값이 설정값 이하이면, 예를 들어 직선에 가깝다면 실런트가 끊어진 도포불량으로 판단한다.

상기 산출된 선형이미지의 좌표 b,c,d,e에 가장 근사한 직선 이미지를 생성한다. 단, 두께는 원본 실런트 이미지의 두께, 유리 곡률과 이미지의 노이즈를 포함하고 있다.

원본이미지와 산출된 직선이미지를 오버랩(AND) 하고, 오버랩된 이미지로 블롭을 사용하여 좌표 d,e를 산출하고, d,e의 거리(실런트 폭)을 산출한 후, 실런트 폭의 중심위치에서 좌표 a의 거리(실런트 높이)를 산출한다.

즉, 도 6은 실제로 기울어진 이미지의 보정을 설명하기 위한 도로서, 도 6의 (a)실런트가 기울어짐 없이 정상적으로 도포된 상태의 이미지로서, 이때 실런트의 높이는 좌표 d,e의 중심위치에서 수직방향으로 좌표 a까지의 거리를 산출하게 되는 데, 실제로 검사시에는 도 6의 (b)처럼 일정 각도로 기울어진 상태의 이미지일 경우, 좌표 d,e사이의 수직방향으로 좌표 a까지의 거리를 산출하게 되어 실런트의 정확한 높이가 산출되지 않게 된다.

이를 도 6의 (c)와 같이 보정을 하게 되며, 실런트의 폭(d,e)의 중심에서 수직방향으로 좌표 a까지의 거리를 재 산출하므로, 기울어진 상태의 오류를 보정하여 정확한 실런트의 높이를 산출하게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저조사부와 카메라부의 기울어짐 각도에 대한 보정을 설명하기 위한 도이다.

상기 카메라부(130)와 레이저조사부(120)의 광축 기울어짐에 대한 보정은 오직 높이 값만을 보정한다.

여기서, H는 실런트의 실제높이 이며, α는 카메라 광축이 기울어진 각도이고, β는 레이저 광축이 기울어진 각도이고, h1은 레이저 광축이 β각도로 기울어져 있을 때 보이는 높이이며, h2는 카메라 광축이 α각도로 기울어져 있을 때 보이는 높이이며, h3은 카메라 광축과 레이저 광축이 α,β각도로 기울어져 있을 때 보이는 높이이다.

이와 같이 유리에 도포된 실런트(111)의 실제높이가 카메라부(130)와 레이저조사부(120)의 광축이 기울어진 각도에 따라 높이가 다르게 측정되는 바, 화각을 고려하여 보정하게 된다.

도 8a, 8b는 본 발명의 실시예 따른 유리의 코너부분 실런트 도포에 따른 검 사에 대한 보정을 설명하기 위한 도이다.

여기서, W는 실제 실런트의 폭이며, W1은 도포건이 유리의 코너부분을 도포할 때 회전함에 따라 획득된 실런트의 폭이며, γ는 도포건의 회전각과 카메라부 광축의 사이각이며, 사이각은 최대 45°를 넘길 수 없다. 코너 구간을 미리 설정하여 거리를 각도로 환산하고, 이미지의 획득 회수를 거리로 환산한다.

이와 같이, 상기 도포건(110)은 상기 유리(101)의 코너부분을 도포할 때 회전되면서 실런트가 도포될 때, 일정거리 이격되어 레이저조사부(120) 및 카메라부(130)에 의해 레이저광을 조사 및 획득된 선형 이미지는 실제 실런트 폭보다 넓게 측정되는 바, 이에 대하여 보정하게 된다.

상기 실제 폭과 높이를 산출하기 위한 보정은 다음과 같다.

먼저, 카메라부(130)의 광축이 기울어져 있기 때문에 화각을 고려하여 Y축 방향으로 분해능을 다음 수학식 1에 의해 산출한다.

여기서, 화각은 도 9에 도시된 바와 같이, FOV와 WD의 관계로 산출된 화면의 각도를 의미하며, 렌즈의 화각과 카메라가 기울어진 각도에 의하여 분해능을 가변적으로 구하여 보정을 하게 된다.

예를 들어, FOV.x(Field of View, 이미지에서 보이는 X방향의 실제거 리)=52mm, 실제 카메라의 각도=43.02°Pixel.x(이미지의 X크기)=640pixel, Pixel.y(이미지의 Y크기)=480Pixel, 화각/2.0 = 21.6이고,

Y축에서의 위치(Y값) 240일 때, 수학식 1에 산입하면, 다음 수학식 2의 연산과정을 통해 분해능이 산출된다.

Y축에서의 위치(Y값) 040일 때, 수학식 1에 산입하면, 분해능값 0.091699477mm/pixel 이 산출되고,

Y축에서의 위치(Y값) 440일 때, 상기 수학식 1에 산입하면, 분해능값 0.070800523 mm/pixel이 산출된다.

여기서, 상기 산출된 분해능을 이용하여 폭(W)을 산출하면, 다음 수학식 3에 의하여 산출된다.

높이(H)는 다음 수학식 4에 의해 산출된다.

이상과 같이 레이저 및 카메라의 광축이 기울어짐으로 인해 발생된 실제 실런트의 높이 차이를 보정하여 산출하고, 유리의 코너부분을 도포할 때 발생된 실제 실런트 폭의 차이를 보정하여 산출하며, 각 보정 산출된 실런트의 높이 및 폭을 고려하여 실런트의 도포 상태를 판단하게 된다.

이와 같은 과정을 통해 보정 산출된 실런트의 높이 및 폭이 설정된 높이 및 폭 범위를 벗어나면 도포불량으로 판단하고, 설정된 범위 이내이면 양품으로 판단하게 된다.

상기 과정을 통해 실런트 도포상태가 불량으로 판단된 경우, 불량 실런트의 위치는 각 설정된 이미지의 번호로 실런트의 실제위치를 대략적으로 추정한다.

즉, 획득하는 이미지의 수는 유리의 크기와 도포되는 도포건의 이동 속도에 따라 달라지는데, 예를 들어 유리에 실런트를 도포해야 할 전체 길이가 5000mm 이고, 100fps의 카메라에 200mm/sec로 도포건이 이동하면서 이미지를 획득한다면, 다음과 같이 획득하는 이미지의 개수가 결정된다.

- 1초에 획득된 이미지 개수(fps) : 100매

- 5000mm를 200mm/sec로 이동시 전체 영상획득 시간 : 5000/200 = 25sec

- 5000mm이동시 획득될 이미지 개수 : 25sec * 100fps = 2500매

- 이미지 사이 간격 : 5000/2500 = 2mm

이와 같이 각 이미지의 고유번호가 설정되고, 각 이미지에 해당하는 실런트의 위치가 결정되고, 불량(fail)이미지가 획득되면 해당 이미지의 고유번호에 맞는 실런트의 위치를 파악하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 2는 유리에 도포된 실런트의 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 실런트에 조사된 레이저광의 선형이미지를 설명한 도이고,

도 4, 5는 이미지분석장치(140)에서 산출된 선형이미지의 정상적인 이미지와 비교한 불량 이미지에 대한 다양한 형태를 도시한 도이고,

도 6은 도 6은 실런트가 기울어진 상태의 이미지의 보정을 설명하기 위한 도이고,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저조사부와 카메라부의 기울어짐 각도에 대한 보정을 설명하기 위한 도이고,

도 8a, 8b는 본 발명의 실시예 따른 유리의 코너부분 실런트 도포에 따른 검사에 대한 보정을 설명하기 위한 도이고,

도 9은 화각을 설명하기 위한 도이고,

도 10는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사과정의 흐름도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

101 : 차량용 유리 110 : 도포건

111 : 실런트 120 : 레이저조사부

130 : 카메라부 140 : 이미지분석장치

Claims (9)

1. 차량의 유리와 차체의 차폐를 위해 유리에 실런트를 도포하는 도포건에 의해 유리에 도포된 실런트의 상태를 검출하는 장치에 있어서,

   상기 실런트에 레이저빔을 조사하는 레이저조사부;

   상기 실런트에 조사된 레이저의 반사광 이미지를 획득하는 카메라부;

   상기 카메라부에서 획득된 이미지로부터 도포된 실런트의 단면형상을 산출하여, 실런트의 도포상태를 분석 및 불량여부를 판단하는 이미지분석수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 레이저조사부와 카메라부는 상기 도포건의 후미에 근접하여 이동하며,

   상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저광은 도포건의 진행방향에 대하여 직각으로 하나의 선형으로 조사되며, 상기 도포건과 0~45°로 기울어진 상태를 유지하며,

   상기 카메라부는 상기 레이저조사부와 0~45°로 기울어진 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치.
3. 제 1 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 이미지분석수단은 상기 카메라부에서 획득된 이미지에서 실런트 단면 이미지를 산출하고, 실런트의 높이 및 폭을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치.
4. 제 1 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 이미지분석수단은 상기 카메라부에서 획득된 이미지가 도포건이 회전하는 코너부분의 이미지일 경우 도포건과 실제 측정위치가 다름으로 인해 발생된 이미지 차이를 보정하는 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사장치.
5. 차량의 유리와 차체의 차폐를 위해 유리에 실런트를 도포하는 도포건에 의해 유리에 도포된 실런트에 레이저조사부를 통해 레이저광을 조사하고, 카메라부를 통해 실런트에 반사된 레이저광 이미지를 획득하여, 도포상태분석수단을 이용하여 실런트 이미지를 분석 및 불량여부를 판단하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법에 있어서,

   상기 카메라부를 통해 획득된 실런트 광 이미지를 이진화 및 노이즈를 제거 한 후 라인이미지를 추출하는 제1단계;

   추출된 라인 이미지의 벡터값을 추출하고, 라인의 시작(b)과 끝(c) 및 돌출 꼭지점(a)의 위치좌표를 추출하는 제2단계;

   상기 시작(b)과 끝(c)을 잇는 직선에 수직방향으로 돌출꼭지점(a)의 높이를 산출하는 제3단계;

   상기 추출된 라인이미지와 가장근사한 직선이미지를 생성하는 제4단계;

   상기 직선이미지와 실제 라인이미지를 오버랩한 이미지에서 바닥면(b)(c)에접촉하는 실런트의 접촉점(d)(e)를 산출하는 제5단계;

   상기 실런트 접촉점(d)(e)에서 실런트의 폭을 산출하는 제6단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제1단계에서 노이즈제거는 Morphology를 사용하며, 라인이미지 추출은 블롭(Blob)을 사용하여 추출하는 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 제3단계에서 추출된 돌출꼭지점(a)의 높이는 상기 카메라부가 기울어진 각도에 대하여 보정하며, 제3, 제6단계에서 산출된 높이 및 폭이 설정된 높이 및 폭 범위를 벗어나면 도포불량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 제6단계에 부가하여 카메라부에서 획득된 이미지가 도포건이 회전하는 코너부분의 이미지일 경우 도포건과 실제 측정위치가 다름으로 인해 발생된 이미지 차이를 보정하는 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 획득된 코너부분의 이미지 보정을 위해 다음 수학식에 의해 분해능을 산출하고,

   

   상기 수학식에 의해 산출된 분해능을 이용하여 실런트의 폭(W)을

   

   으로 보정 산출하고,

   실런트의 높이(H)는

   

   으로 보정산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 유리에 도포된 실런트 상태 검사방법.

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