KR20110058217A - 비전시스템을 이용한 자동차 부품 검사방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비전시스템을 이용한 자동차 부품 검사 방법에 관한 것으로서, 작업자에 의해 부품의 모델명, 작업자 아이디 및 작업순서를 입력하는 단계; 너트가 공급되고, 너트가 자동차 부품상의 용접위치로 인입되는 단계; 자동차 부품의 너트가 인입된 곳에 빛을 조사하여 촬상하는 제 1 광검출단계; 촬영한 영상의 각 화소 레벨에 대한 개수를 계산하여 히스토그램을 생성하는 단계; 촬영한 영상이 특정부분의 밝기 영역에 히스토그램이 편중되어 있는 경우 미리 설정된 기준값과 추출된 분포값의 비교 결과에 따라 촬영된 영상의 그레이 스케일 값 분포의 히스토그램을 펼쳐서 확장된 그레이 스케일 값 분포를 갖도록 만들어주는 히스토그램 스트레칭 단계; 촬영된 영상 또는 촬영 후 보정된 영상의 좌표값과 입력된 부품모델 및 작업순서에 상응하는 검사대상의 양품촬영화면의 영상 좌표값을 비교하여 너트 인입상태의 불량 여부를 판별하는 단계; 너트 인입상태가 양호하다고 판단되는 경우, 인입된 너트와 부품을 용접하는 단계; 제 1 광검출단계에서 히스토그램 스트레칭을 한 경우, 히스토그램의 편중도에 따라 조사하는 빛의 양을 조절하는 단계; 및 상기 부품과 너트가 용접된 용접점에 빛을 조사하고 촬상하는 제 2 광검출단계; 촬영된 영상의 좌표값과 입력된 부품모델 및 작업순서에 상응하는 검사대상의 양품촬영화면의 영상 좌표값을 비교하여 용접의 불량 여부를 판별하는 단계; 제어부에서 판별한 불량 여부를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계;를 포함한다.
비전시스템, 영상보정, 히스토그램 스트레칭
Description
본 발명은 비전시스템을 이용한 자동차 부품 검사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조립작업시 실시간으로 너트의 인입상태 및 용접상태를 비전시스템을 이용하여 검사하여 검사 공정의 생략이 가능하여 생산성이 향상되며, 비전시스템을 이용하여 촬영한 영상이 광포화 또는 광부족으로 인해 불량 여부를 판별할 수 없는 경우에는 촬영 영상의 히스토그램을 분석하여 히스토그램 스트레칭을 통해 자체적으로 영상을 보정 할 수 있으며, 첫 번째 이후의 촬영시에는 히스토그램의 편중도에 따라 조사하는 빛의 양을 조절하여 영상의 광포화 또는 광부족 현상을 방지할 수 있는 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 한 대를 만들기 위해서는 2만 개가 넘는 부품이 조립되어야하며, 부품의 부피가 큰 경우에는 누락 여부를 쉽게 알 수 있지만 너트와 같이 아주 작은 부품의 누락은 쉽게 발견하기가 어렵다.
또한, 다수의 홀을 가진 제품들은 이를 육안으로 검사할 경우 작업자의 눈에 피로도를 가중시키므로, 연속적인 작업으로 불량을 찾아내는 것은 매우 어려운 일이며. 부품이 누락되는 경우 심각한 사고를 불러올 수도 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에는 부품생산 작업 후 부품별 별도의 검사 지그를 이용하여 자동차 부품의 불량 여부를 검사하였는데, 이와 같이 별도의 지그를 이용한 검사장치의 도입으로 불량률이 감소 하였으나, 이를 이용해서는 모든 부속품을 검사할 수 없으며, 검사대상 부품마다 검사 지그가 별도로 필요하여, 검사 공정의 추가로 인해 생산시간이 늘어난다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 비전시스템을 이용한 검사장치의 경우 조명 반사가 미비하거나 조명반사로 인해 광포화가 되어 촬영한 영상이 비교가 불가능한 경우가 발생하는 문제점이 있었으며, 또한, 형상 비교만으로는 용접 위치를 파악하기 난해하여 부품의 홀의 개수가 많을수록 검사시간이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 조립작업시 실시간으로 너트의 인입상태 및 용접상태를 비전시스템을 이용하여 검사하여 검사 공정의 생략이 가능하여 생산성이 향상되며, 비전시스템을 이용하여 촬영한 영상이 광포화 또는 광부족으로 인해 불량 여부를 판별할 수 없는 경우에는 촬영 영상의 히스토그램을 분석하여 히스토그램 스트레칭을 통해 자체적으로 영상을 보정 할 수 있으며, 첫 번째 이후의 촬영시에는 히스토그램의 편중도에 따라 조사하는 빛의 양을 조절하여 영상의 광포화 또는 광부족 현상을 방지함으로써 정확하고 신속하게 자동차 부품의 너트 인입상태 및 용접상태를 검사하는 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 작업자에 의해 부품의 모델명, 작업자 아이디 및 용접점이 하나 이상인 경우 작업순서를 입력하는 단계; 자동차 부품이 작업대에 위에 놓여진 경우 너트가 공급되고, 상기 너트가 상기 자동차 부품상의 용접위치로 인입되는 단계; 상기 자동차 부품의 너트가 인입된 곳에 빛을 조사하여 촬상하는 제 1 광검출단계; 상기 촬영한 영상의 각 화소 레벨에 대한 개수를 계산하여 히스토그램을 생성하는 단계; 상기 촬영한 영상이 특정부분의 밝기 영역에 히스토그램이 편중되어 있는 경우 미리 설정된 기준값과 추출된 분포값의 비교 결과에 따라 상기 촬영된 영상의 그레이 스케일 값 분포의 히스토그램을 펼쳐서 확장된 그레이 스케일 값 분포를 갖도록 만들어주는 히스토그램 스트레칭 단계; 상기 촬영된 영상 또는 상기 촬영 후 히스토그램 스트레칭에 의해 보정된 영상의 좌표값과 상기 입력된 부품모델 및 작업순서에 상응하는 검사대상의 양품촬영화면의 영상 좌표값을 비교하여 너트 인입상태의 불량 여부를 판별하는 단계; 상기 너트 인입상태가 양호하다고 판단되는 경우, 상기 인입된 너트와 부품을 용접하는 단계; 상기 제 1 광검출단계에서 촬영한 영상을 히스토그램 스트레칭을 한 경우, 상기 히스토그램의 편중도에 따라 조사하는 빛의 양을 조절하는 단계; 및 상기 부품과 너트가 용접된 용접점에 빛을 조사하고 촬상하는 제 2 광검출단계; 상기 촬영된 영상의 좌표값과 상기 입력된 부품모델 및 작업순서에 상응하는 검사대상의 양품촬영화면의 영상 좌표값을 비교하여 용접의 불량 여부를 판별하는 단계; 상기 제어부에서 판별한 불량 여부를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 광검출단계에서 빛의 조사는, R,G,B의 발광색을 가지는 복수 개의 LED가 미리 설정된 방식으로 배치되는 LED 어레이에 의해 수행되고, 상기 조사하는 빛의 양을 조절하는 단계는 상기 LED 어레이의 조도 조절에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광검출단계에서 빛의 조사는, R,G,B의 발광색을 가지는 복수 개의 LED가 미리 설정된 방식으로 배치되는 LED 어레이에 의해 수행되고, 상기 빛의 양을 조절하는 단계는 촬영되는 자동차 부품 및 너트의 색상과 명암이 대비되도록 LED 어레이의 배경색 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 비전시스템을 이용하여 조립작업시 실시간으로 너트의 인입상태 및 용접상태를 검사하여 검사 공정의 생략이 가능하여 생산성이 향상되며, 비전 검사장비 한대로 모든 부품의 검사가 가능하여, 부품의 추가시 별도의 검사 지그 제작이 불필요하게 된다.
또한, 촬영한 영상이 광포화 또는 광부족으로 인해 불량 여부를 판별할 수 없는 경우에는 촬영 영상의 히스토그램을 분석하여 히스토그램 스트레칭을 통해 자체적으로 영상을 보정 할 수 있으며, 첫 번째 이후의 촬영시에는 히스토그램의 편중도에 따라 조사하는 빛의 양을 조절하여 영상의 광포화 또는 광부족 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 너트의 인입 불량시 용접기를 제어하여 불량률을 감소시킬 수 있는 장점이 있으며, 실시간 검사를 진행하므로 너트 인입상태의 불량뿐만 아니라 모델별 너트의 종류 및 수량을 체크 하여 누락을 방지하는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 비전시스템을 이용한 자동차 부품 검사장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 비전시스템을 이용한 자동차 부품 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 을 참조하면, 비전시스템을 이용한 자동차 부품 검사방법은 우선, 작업자에 의해 자동차 부품 모델명, 작업자 아이디 및 용접점이 하나 이상인 경우 작업순서를 입력받는다(S100). 상기 입력된 정보는 부품 모델명별, 작업자 아이디별로 카테고리화 되어 저장되어 차회 작업시 작업자 아이디의 입력 또는 부품모델명의 입력만으로 카테고리화된 정보를 손쉽게 불러와 작업을 수행할 수 있다.
상기 입력단계(S100) 후 자동차 부품이 작업대에 위에 놓여진 경우 너트가 너트 인입기로 공급되고, 공급된 너트가 자동차 부품상의 용접위치로 인입되면(S110) 너트가 인입된 곳에 빛을 조사하여 상기 자동차 부품상의 너트 인입상태를 촬상한다(S120).
상기 빛을 조사하는 광원으로 형광램프 또는 적외선램프 등이 사용될 수 있으며, 촬상수단으로는 CCD 카메라 또는 적외선 카메라(IR Camera) 등이 사용될 수 있다.
상기 촬영한 영상의 각 화소 레벨에 대한 개수를 계산하여 히스토그램을 생성한다(S130).
히스토그램이란, 영상 내에 있는 각 그레이 스케일 화소의 밝기값에 해당하 는 화소들의 개수를 일종의 함수의 형태로 표시한 것을 말한다. 상기 함수는 h(g) = Ng 로 나타낼수 있으며, g는 그레이 스케일 화소의 밝기값을 나타내고, Ng는 해당 그레이 스케일에 해당하는 화소의 개수를 말하며, 여기서 g가 가질 수 있는 범위는 0~255(그레이 스케일 화소의 밝기값)까지이다. 여기서 함수의 결과값이 영상 크기에 따라서 커지거나 작아질 수 있기 때문에, Ng를 영상의 전체 화소의 개수로 나누어 정규화(Normalization)를 시킨 후 히스토그램으로 나타내기도 한다. 이러한 경우에는 히스토그램을 특정 그레이 스케일 화소의 밝기값이 발생하는 확률의 개념으로도 나타낼 수 있으며 다음의 수식과 같이 표현할 수 있다.
p(g) = Ng / M
여기서 M은 영사의 전체 화소 개수를 말하며, p는 확률(probaility)를 말한다. 이처럼 정규화를 수행한 히스토그램의 식은 전체 그레이 스케일 화소의 밝기값에 대한 함수값을 더했을 경우 1을 만족하게 된다. 히스토그램은 디지털 영상 데이터의 전역에 분포되어 있는 계조에 대한 정보를 이산적인 함수의 연산을 통하여 최대빈도값 및 평균값 등을 추출해낼 수 있다.
촬영한 영상이 특정부분의 밝기 영역에 히스토그램이 편중되어 있는 경우 미리 설정된 기준값과 추출된 분포값의 비교 결과에 따라 상기 촬영된 영상의 그레이 스케일 값 분포의 히스토그램을 펼쳐서 확장된 그레이 스케일 값 분포를 갖도록 만들어주는 히스토그램 스트레칭을 수행한다(S140);
기준값은, 해상도에 따라 임의로 설정될 수 있으며, 히스토그램 스트레칭 연산은 모든 픽셀값을 상수 값으로 곱하거나 나누는 방법이다. 히스토그램의 스트레 칭 방법은 입력된 영상 데이터의 명도값을 신축하는 것으로, 어느 한편에 몰려있는 히스토그램을 모든 영역으로 확장시키는 것이다.
새로운 픽셀값 = 이전의 픽셀값 - 최소 픽셀값 / 최대 픽셀값 - 최소 픽셀값 * 255
위와 같은 식에서, 최소 픽셀값을 빼는 것은 히스토그램을 왼편으로 슬라이딩하는 것이고, 다음에 각 픽셀값은 최대 픽셀값이 255가 되고, 최소 픽셀값이 0이 되도록 스트레칭된다. 이와 같은 슬라이딩 연산 및 스트레칭 방법은 어느 하나 이상의 연산 방법을 모두 이용할 수 있다.
상기 촬영된 영상 또는 상기 촬영 후 히스토그램 스트레칭에 의해 보정된 영상의 좌표값과 상기 입력된 부품모델 및 작업순서에 상응하는 검사대상의 양품촬영화면의 영상 좌표값을 비교하여 너트 인입상태의 불량 여부를 판별한다(S160).
광원에 전원이 공급되어 일정한 조도의 빛이 발생되면, 촬상수단에서 상기 검사대상을 촬영하여 영상 데이터를 생성시킨다. 이때, 검사대상의 일반평면은 빛이 반사되어 밝게 나타나고, 검사대상에 형성된 홀 또는 측면의 경우 빛이 반사되지 않아서 까맣게 표출되며, 용접점의 경우 약간 어둡게 나타나는 등 검사부위에 따라 그 명암이 다르게 나타난다. 상기 촬상수단에서 촬영된 영상은 제어부로 전송되고, 상기 제어부에서 기설정된 양품의 촬영영상과 상기 촬상수단에서 전송된 영상의 각 좌표값이 비교되며 명암의 일치여부가 판단된다.
즉, 자동차부품에서 필요한 다수 개의 홀의 위치가 X축과 Y축 값으로 규정되고, 양품 촬영영상에서 각 위치에 해당하는 명암 정도가 수치화된 값과 상기 촬상 수단에서 전송된 영상에서 해당 홀의 X축과 Y축 위치에서의 명암 정도를 나타내는 값을 비교하여, 그 명암 값의 일치 여부로 불량 여부(규격에 맞는 너트가 인입되었는지, 자동차 부품상의 정위치로 너트가 인입되었는지(너트 뒤집힘, 인입불량, 누락))가 판별된다.
상기 판별결과 검사대상의 불량여부를 상기 촬상수단에서 촬영된 검사대상의 화면을 검사일시, 제품번호 등의 정보와 함께 디스플레이수단에 표출시킨다.
상기 너트 인입상태가 양호하다고 판단되는 경우, 상기 인입된 너트와 부품을 용접한다(S170).
상기 제 1 광검출단계에서 촬영한 영상에 대해 히스토그램 스트레칭을 수행 한 경우, 상기 히스토그램의 편중도에 따라 조사하는 빛의 양을 조절한다(180).
상술한 바와 같이 히스토그램은 0부터 255까지의 각 명암 값에 해당하는 픽셀의 개수를 카운트하여 막대 그래프로 표현한 것으로서, 명도 값이 0으로 근접할 수 록 어두운 영상이 나타나며, 명도 값이 255로 근접할 수 록 밝은 영상이 나타나게 된다. 따라서, 앞서 촬영한 영상이 0 또는 255에 근접한 값을 가진 경우 광원의 빛의 양을 조절하여 촬영영상이 광포화 또는 광부족으로 영상의 명암을 비교할 수 없게 됨을 사전에 방지하도록 한다. 미리 설정된 비율에 의해 히스토그램의 명도 값이 0으로 근접할수록 광원의 빛을 밝게 조절하며, 명도 값이 255로 근접할수록 광원의 빛을 어둡게 조절한다.
부품과 너트가 용접된 용접점에 상기 알맞게 조절된 빛을 조사하고 촬상한다(S190).
상기 촬영된 영상의 좌표값과 상기 입력된 부품모델 및 작업순서에 상응하는 검사대상의 양품촬영화면의 영상 좌표값을 비교하여 용접의 불량 여부를 판별한다(S200).
상기 제어부에서 판별한 불량 여부를 디스플레이부를 통해 출력한다(210).
또한, 상기 광검출단계에서 빛의 조사는, R,G,B의 발광색을 가지는 복수 개의 LED가 미리 설정된 방식으로 배치되는 LED 어레이에 의해 수행되고, 상기 조사하는 빛의 양을 조절하는 단계는 상기 LED 어레이의 조도 조절에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광검출단계에서 빛의 조사는, R,G,B의 발광색을 가지는 복수 개의 LED가 미리 설정된 방식으로 배치되는 LED 어레이에 의해 수행되고, 상기 빛의 양을 조절하는 단계는 촬영되는 자동차 부품 및 너트의 색상과 명암이 대비되도록 LED 어레이의 배경색 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
LED 어레이는 종래 형광램프 또는 적외선램프와는 달리 빛의 조도와 발광색을 조절할 수 있어 다양한 부품의 인입상태 및 용접상태의 불량 여부 판별에 정확도를 향상시킬 수 있다.
즉, 예를 들면 너트의 인입상태의 불량 여부 판별시 조도 조절에 의해 LED 어레이의 조도값을 증대시킴으로써 빛을 반사하지 않아 일반 평면에 비해 상대적으로 어두운 너트의 측면부를 보다 더 부각되게 하며, 용접점의 불량 여부 판별시에 는 LED 어레이의 조도값을 감소시킴으로써 측면부보다 상대적으로 밝은 용접점을 보다 더 부각시킬 수 있다.
상기 조도 조절 또한 광출력을 조절하여 발광 조도를 판별하는 검사대상에 따라 적합하게 채택할 수 있게 하며, 수동으로 제어될 수 있다. 또한 LED 어레이의 R,G,B LED 각각은 발광색 조절에 따라 광출력이 제어되게 되는데, 이러한 방법은 선별하는 검사대상에 따라 최적의 선별 광색을 채택할 수 있게 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 비전시스템을 이용한 자동차 부품 검사방법을 나타낸 흐름도
도 2는 본 발명에 실시예에 따른 입력영상의 히스토그램 및 스트레칭한 히스토그램을 나타내는 그래프.
Claims (3)
- 작업자에 의해 부품의 모델명, 작업자 아이디 및 용접점이 하나 이상인 경우 작업순서를 입력하는 단계;자동차 부품이 작업대에 위에 놓여진 경우 너트가 공급되고, 상기 너트가 상기 자동차 부품상의 용접위치로 인입되는 단계;상기 자동차 부품의 너트가 인입된 곳에 빛을 조사하여 촬상하는 제 1 광검출단계;상기 촬영한 영상의 각 화소 레벨에 대한 개수를 계산하여 히스토그램을 생성하는 단계;상기 촬영한 영상이 특정부분의 밝기 영역에 히스토그램이 편중되어 있는 경우 미리 설정된 기준값과 추출된 분포값의 비교 결과에 따라 상기 촬영된 영상의 그레이 스케일 값 분포의 히스토그램을 펼쳐서 확장된 그레이 스케일 값 분포를 갖도록 만들어주는 히스토그램 스트레칭 단계;상기 촬영된 영상 또는 상기 촬영 후 히스토그램 스트레칭에 의해 보정된 영상의 좌표값과 상기 입력된 부품모델 및 작업순서에 상응하는 검사대상의 양품촬영 화면의 영상 좌표값을 비교하여 너트 인입상태의 불량 여부를 판별하는 단계;상기 너트 인입상태가 양호하다고 판단되는 경우, 상기 인입된 너트와 부품을 용접하는 단계;상기 제 1 광검출단계에서 촬영한 영상을 히스토그램 스트레칭을 한 경우, 상기 히스토그램의 편중도에 따라 조사하는 빛의 양을 조절하는 단계; 및상기 부품과 너트가 용접된 용접점에 빛을 조사하고 촬상하는 제 2 광검출단계;상기 촬영된 영상의 좌표값과 상기 입력된 부품모델 및 작업순서에 상응하는 검사대상의 양품촬영화면의 영상 좌표값을 비교하여 용접의 불량 여부를 판별하는 단계;상기 제어부에서 판별한 불량 여부를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계;를 포함하는 비전시스템을 이용한 자동차부품 검사 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 광검출단계에서 빛의 조사는, R,G,B의 발광색을 가지는 복수 개의 LED가 미리 설정된 방식으로 배치되는 LED 어레이에 의해 수행되고, 상기 조사하는 빛의 양을 조절하는 단계는 상기 LED 어레이의 조도 조절에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 비전 시스템을 이용한 자동차 부품 검사 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 광검출단계에서 빛의 조사는, R,G,B의 발광색을 가지는 복수 개의 LED가 미리 설정된 방식으로 배치되는 LED 어레이에 의해 수행되고, 상기 빛의 양을 조절하는 단계는 촬영되는 자동차 부품 및 너트의 색상과 명암이 대비되도록 LED 어레이의 배경색 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 시스템을 이용한 자동차 부품 검사방법.
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2009
- 2009-11-26 KR KR1020090114924A patent/KR101136387B1/ko not_active IP Right Cessation
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