KR20130029469A - 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머신비전을 이용하여 와셔취부볼트의 양품 여부를 선별하는 장치에 관한 것으로, 특히, 상기 와셔취부볼트가 양품 선별을 위한 머신비전의 카메라에 도달되면 동일한 자세를 갖도록 자세를 교정하는 자세 교정장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치에 관한 것이다.
바람직하게도 상기 자세 교정장치는 자기력으로 자세를 교정하는 것을 특징으로 하고, 이로 인해 불규칙한 자세로 공급되는 와셔취부볼트의 양품 판정을 위한 머신비전의 양품 판정 알고리즘을 간단하게 할 수 있고, 양품 판정에 소요되는 시간을 줄일 수 있어 생산성이 향상된다.

Description

머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치{WASHER BOLT SORTING DEVICE}

본 발명은 머신비전을 이용하여 와셔가 취부된 볼트의 양품 선별을 하기 위한 자동화 장치에 관한 것으로, 특히 불규칙한 와셔취부볼트가 머신비전에 제공될 때 동일한 자세를 취하게 하는 것을 요지로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치에 관한 것이다.

기계요소 중 부품 결합 및 고정에 사용되는 나사는 대형 기계에서부터 소형 전자제품에 이르기까지 다양한 제품에 사용되고 있다. 일반적으로 나사는 결합물을 조일 때 모재의 암나사에 직접 고정하는 것을 스크류(Screw), 모재를 관통하여 너트로 조여지는 것을 볼트(Bolt)로 분류하고 있고, 산업 현장에선 통상 볼트로 불린다.

이러한 볼트의 생산은 특수제품에 사용되는 소량생산의 특수 볼트 외에 일반 볼트(특히 크기가 작은 경우)는 다품종 다량생산을 기본으로 하고 있다. 대량 생산은 가공 기계의 노후화, 기계의 오작동 및 누적오차, 작업자의 부주의 등으로 불량은 불가피하게 발생한다.

현재 대부분의 볼트의 불량선별검사는 작업자의 불량기준에 대한 주관적 인지 및 판단에 근거하여 판별되고 있다. 이러한 방법은 단시간의 적은 양의 부품검사에는 적합하나 장시간 많은 양의 다품종 검사에는 한계가 있다. 이와 같은 다품종의 다량부품 검사에 적용할 수 있고, 다양한 형태의 검사 항목에 유연하게 대처할 수 있는 수단은 비 접촉식이며, 실시간 검사가 가능한 컴퓨터 비전(Computer vision) 검사 시스템이 가장 효과적이다. 그 중 머신비전(Machine vision)이 검사공정의 핵심으로 떠오르면서 검사결과의 신뢰도 확보 및 고임금 대체 등 여러 가지 문제점을 해결하면서 제조공정의 중요한 포인트가 되어가고 있다.

머신비전은 전기적, 광학적, 비접촉 방식의 기술을 이용하여 영상데이터를 얻고 그 영상을 처리하여, 분석하여 최소한의 도움으로 목적하는 결론을 도출해 내는 기술이라 할 수 있으며, 최근 들어 국내에서도 부품검사 분야에 활발히 적용되고 있다.

본 발명은 와셔취부볼트의 공급, 양품판정, 양품과 불량품 분류에 이르기까지 자동으로 이루어지는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치에 관한 것으로, 특히, 양품판정시 와셔취부로 인한 볼트의 자세가 불규칙한 것에 대응하여 자세교정 장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 와셔취부볼트의 양품 선별 시에 최적화된 선별 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 머신비전을 이용하여 와셔취부볼트의 양품 여부를 선별하는 장치에 있어서, 상기 와셔취부볼트가 양품 선별을 위한 머신비전의 카메라에 도달되면 동일한 자세를 갖도록 자기력을 인가하는 자세 교정장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치에 의해 달성되며,

이와 같은 본 발명은 상기 와셔취부볼트를 머신비전의 카메라에 공급하고, 머신비전의 판단에 따른 와셔취부볼트의 양품과 불량품을 분리 배출하는 선별 장치;가 더 포함되는 것이 바람직한데,

이러한 상기 선별장치는, 공급되는 와셔취부볼트의 두부가 걸쳐지는 요홈을 등간격으로 배치한 피딩판과; 상기 피딩판의 요홈에 걸쳐져서 회전식으로 공급되는 와셔취부볼트를 가이드하고, 불량품 수거용 배출홈을 형성한 가이드판과; 상기 피딩판에 회전력을 전달하도록 피딩판과 결합되고, 둘레에는 조명투과용 조명홀을 상기 피딩판의 요홈과 동일한 등간격으로 배치한 회전프레임과; 상기 회전프레임을 회전시키는 구동장치; 및 상기 피딩판의 상측에 구비되며, 상단은 자세 교정장치가 장착되고, 하단은 상기 회전프레임에 수용되는 조명을 장착하되, 상기 조명은 카메라와 동일 선상에 위치되도록 하고, 상기 자세 교정장치는 조명과 평행한 선상인 임의의 지점에 장착한 상판; 를 포함한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 머신비전의 판단에 따른 양품은 분산 배출되도록 회전축을 중심으로 양방향 이동이 가능한 배출가이드판;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 불규칙한 자세로 공급되는 와셔취부볼트의 양품 판정을 위한 머신비전의 양품 판정 알고리즘을 간단하게 할 수 있고, 양품 판정에 소요되는 시간을 줄일 수 있어 생산성이 향상된다.

또한, 회전축을 중심으로 양방향 이동이 가능한 배출가이드판에 의해 양품의 와셔취부볼트가 배출됨으로 이를 담는 박스는 와셔취부볼트를 고루 담을 수 있게 된다. 더불어 와셔취부볼트를 담는 박스가 두 개일 경우 상기와 같이 고루 담을 수 있는 효과는 없어지지만 두 개의 박스에 동시에 배출할 수 있어, 박스에 담는 시간이 늘어남에 따라 박스 제공에 따른 시간지연이 줄어들어 결국 생산성이 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치의 주요부분을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 선별장치의 상단을 제거한 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 와셔취부볼트의 양품과 불량품을 분리 배출하는 상태를 나타낸 도면,
도 4는 양품의 와셔취부볼트의 배출과정을 나타낸 도면,
도 5는 도 4의 측면도,
도 6은 자세교정 장치에 의해 자세가 교정되는 과정을 나타낸 도면.

본 발명은 와셔취부볼트의 공급, 양품판정, 양품과 불량품 분류에 이르기까지 자동으로 이루어지는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치에 관한 것으로, 특히, 양품 판정시 와셔취부로 인한 볼트의 자세가 불규칙한 것에 대응하여 자세교정 장치가 더 구비되는 것이 특징이다.

상기에서 와셔취부볼트가 불규칙한 자세로 공급되는 이유는 스프링 와셔의 형태 때문인 것으로, 통상 스프링 와셔는 양 끝단의 높이가 달라 이를 취부한 볼트는 양품 판정을 위한 검사포인트에서 동일한 자세를 갖지 못하게 된다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 머신비전을 이용하여 와셔취부볼트(201)의 양품 여부를 선별하는 장치에 있어서, 특히 상기 와셔취부볼트(201)가 양품 선별을 위한 머신비전의 카메라(72)에 도달되면 동일한 자세를 갖도록 자세를 교정하는 자세 교정장치(10);를 포함한다.

이와 같은 자세 교정장치(10)는 불규칙한 자세로 공급되는 와셔취부볼트(201)가 머신비전의 카메라(72)의 초점에 위치되면 항시 동일한 자세를 갖도록 와셔취부볼트(201)의 자세를 교정하는 장치로서, 바람직하게는 자기력으로 와셔취부볼트(201)의 자세를 교정한다. 예컨대, 도 1과 같이 카메라(72)와 자세 교정장치(10)가 직교되게 위치하고 있어, 자세 교정장치(10)를 경유하는 와셔취부볼트(201)가 카메라(72)의 촬영범위에 위치되면 자기력을 발생하는 자세 교정장치(10)에 의해 자세를 교정할 수 있게 된다.

따라서, 카메라(72)는 항시 동일한 자세의 와셔취부볼트(201)를 촬영함으로써 동일한 자세의 기준이미지와 비교하여 양품 여부를 판정할 수 있게 되는데, 이렇듯 카메라(72)가 동일한 자세의 와셔취부볼트(201)를 촬영하기에 양품 판정을 위한 머신비전의 양품 판정 알고리즘이 복잡할 필요가 없다. 물론 상기 예에서 조명(71)은 와셔취부볼트(201)를 가운데 두면서 카메라(72)의 동일선상에 위치되어 광을 조사한다. 그리고, 자세 교정장치(10)에서 자기력을 발생하기 위한 수단은 자석일 수 있거나, 전자석일 수 있다.

한편, 본 발명은 와셔취부볼트(201)의 양품 선별 시에 최적화된 선별장치(20)를 더 포함한다. 이와 같은 선별장치(20)는 상기 와셔취부볼트(201)를 머신비전의 카메라(72)에 공급하고 머신비전의 판단에 따른 와셔취부볼트(201)의 양품과 불량품을 분리 배출하는 구성으로서, 구체적인 구성은 다음과 같다.

즉, 선별장치(20)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 상판(21), 피딩판(22), 가이드판(23), 회전프레임(24), 구동장치를 포함하는 것으로, 상판(21)은 상기 피딩판(22)의 상측에 구비되며, 상단은 자세 교정장치(10)가 장착되고, 하단은 상기 회전프레임(24)에 수용되는 조명(71)을 장착하되, 상기 조명(71)은 카메라(72)와 동일 선상에 위치되도록 하고, 상기 자세 교정장치(10)는 조명(71)과 평행한 선상인 임의의 지점에 장착한 구성이다.

피딩판(22)은 공급되는 와셔취부볼트(201)의 두부가 걸쳐지는 요홈(22a)을 등간격으로 배치한 구성이다.

가이드판(23)은 상기 피딩판(22)의 요홈(22a)에 걸쳐져서 회전식으로 공급되는 와셔취부볼트(201)를 가이드하고, 불량품 수거용 배출홈(23a)을 형성한 구성이다.

회전프레임(24)은 상기 피딩판(22)에 회전력을 전달하도록 피딩판(22)과 결합되고, 둘레에는 조명투과용 조명홀(24a)을 상기 피딩판(22)의 요홈(22a)과 동일한 등간격으로 배치한 구성이다.

구동장치(25)는 상기 회전프레임(24)을 회전시키는 구성으로, 모터로 회전프레임(24)을 직접 구동하거나, 설계상의 이유로 통상의 스프라킷, 체인, 모터의 구성, 또는 회전풀리, 벨트, 모터의 구성으로 간접적으로 구동할 수 있다. 간접적 구동으로는 기어 등을 이용할 수도 있을 것이다.

그리고 구동장치(25)는 한 번에 도 2의 θ각도(요홈(22a)과 요홈의 간격, 또는 조명홀(24a)과 조명홀의 간격)만큼 회전프레임(24)을 반복적으로 회전시키고 있어 작업 속도가 빠르다.

이와 같은 구성으로 이루어진 선별장치(20)는 와셔취부볼트(201)가 불량일 경우 배출홈(23a)으로 배출되시키고, 양품일 경우 배출가이드판(31)으로 배출시키는 에어분사기, 또는 언로드 장치가 더 구비되는 것은 당연하다.

아울러, 본 발명은 상기 머신비전의 판단에 따른 와셔취부볼트(201) 양품은 분산 배출하는 배출가이드판(31)이 더 포함하는게 바람직한데, 이러한 배출가이드판(31)은 회전축을 중심으로 양방향 이동이 가능한 구성으로서, 다음과 같은 구성에 의해 동작된다.

즉, 배출가이드판(31)을 회전축을 중심으로 양방향 이동을 가능하게 하는 구성은, 도 1에 도시한 바와 같이 배출가이드판(31)의 하단부에 장착된 회전축(32)과, 상기 회전축(32)의 일측에 장착되는 링크(33)와, 상기 링크(33)의 일측과 장착되어 링크(33)의 일측을 밀고 당김으로써 링크(33)와 연동되는 회전축(32) 및 배출가이드판(32)을 회전축(32)을 중심으로 양방향 이동시키는 실린더(34)이다.

이와 같은 구성은 링크(33)와 직교되게 연결된 실린더(34)가 링크(33)의 일측을 밀고 당기면 링크(33)와 연결된 회전축(32)이 회전되고, 결국 회전축(32)과 연결된 배출가이드판(31)이 연동됨으로써 배출가이드판(31)이 회전축(32)을 중심으로 양방향 이동된다. 따라서 배출가이드판(31)는 박스(300)에 와셔취부볼트(201)를 고르게 쌓이게 한다.

또한, 본 발명은 상기 배출가이드판(31)에서 배출되는 양품을 담는 박스(300)가 상기 양품을 고루 담도록 상기 박스(300)를 진동시키는 진동기가 더 구비되는 것이 바람직한데, 이러한 진동기는 박스(300)를 진동하여 양품이 박스(300)의 내부에서 고르게 퍼질 수 있도록 하는 것으로, 이를 위한 실시예는 다양하겠으나, 도 1과 같이 박스(300)의 하단을 진동시키는 두 개의 실린더(81,82)로 구성될 수 있다. 이와 같은 실린더(81,82)는 순간적으로 박스(300)의 하단을 순차적으로 또는 동시에 타격함으로써 박스(300)의 내부에 있는 양품을 고루 퍼지게 할 수 있다.

이하에서는 이와 같이 구성되는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치에서 와셔취부볼트(201)의 양품 선별 과정을 설명하면,

도 1과 같이 이송부(1)에 의해 와셔취부볼트(201)가 공급되고, 와셔취부볼트(201)의 두부 및 와셔(202)가 피딩판(22)의 요홈(22a)에 걸쳐지며, 피딩판(22)의 회전 및 가이드판(23)의 가이드로 와셔취부볼트(201)가 카메라(72)의 초점에 위치되면 자세 교정장치(10)에 의해 자세가 교정되면서 동시에 촬영이 이루어지고, 다음 양품 또는 불량 판정에 따라 불량품은 가이드판(23)의 배출홈(23a)을 통해 배출되고, 양품은 배출가이드판(31)으로 배출된다.

한편, 본 발명은 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별을 하기 위한 구성인 와셔취부볼트(201)를 공급 및 이송 그리고 선별 배출하는 피딩기(미도시), 이송부(1), 선별장치(20) 및 배출가이드판(31)과; 와셔취부볼트(201)의 양품 판정을 위한 카메라(72), 조명(71), 컨트롤러(미도시), 컴퓨터(미도시)와; 상기 카메라(72), 조명(71), 컨트롤러, 컴퓨터와 연계되어 이송부(1), 선별장치(20), 배출가이드판(31)을 제어하는 제어부 중 본 발명의 요지가 되는 구성만을 설명하였다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 이송부 201: 와셔취부볼트
202: 와셔 300: 상자
10: 자세 교정장치 20: 선별장치
21: 상판 22: 피딩판
22a: 요홈 23: 가이드판
23a: 배출홈 24: 회전프레임
24a: 조명홀 25: 구동장치
31: 배출가이드판 71: 조명
72: 카메라

Claims (6)

1. 머신비전을 이용하여 와셔취부볼트(201)의 양품 여부를 선별하는 장치에 있어서,
   상기 와셔취부볼트(201)가 양품 선별을 위한 머신비전의 카메라(72)에 도달되면 동일한 자세를 갖도록 자세를 교정하는 자세 교정장치(10);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 자세 교정장치(10)는 자기력으로 자세를 교정하는 것을 특징으로 하는 머신 비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 와셔취부볼트(201)를 머신비전의 카메라(72)에 공급하고, 머신비전의 판단에 따른 와셔취부볼트(201)의 양품과 불량품을 분리 배출하는 선별 장치(20);가 더 포함됨을 특징으로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 선별장치(20)는,
   공급되는 와셔취부볼트(201)의 두부가 걸쳐지는 요홈(22a)을 등간격으로 배치한 피딩판(22)과;
   상기 피딩판(22)의 요홈(22a)에 걸쳐져서 회전식으로 공급되는 와셔취부볼트(201)를 가이드하고, 불량품 수거용 배출홈(23a)을 형성한 가이드판(23)과;
   상기 피딩판(22)에 회전력을 전달하도록 피딩판(22)과 결합되고, 둘레에는 조명투과용 조명홀(24a)을 상기 피딩판(22)의 요홈(22a)과 동일한 등간격으로 배치한 회전프레임(24)과;
   상기 회전프레임(24)을 회전시키는 구동장치(25); 및
   상기 피딩판(22)의 상측에 구비되며, 상단은 자세 교정장치(10)가 장착되고, 하단은 상기 회전프레임(24)에 수용되는 조명(71)을 장착하되, 상기 조명(71)은 카메라(72)와 동일 선상에 위치되도록 하고, 상기 자세 교정장치(10)는 조명(71)과 평행한 선상인 임의의 지점에 장착한 상판(21);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치.
5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 머신비전의 판단에 따른 와셔취부볼트(201) 양품은 분산 배출되도록 회전축을 중심으로 양방향 이동이 가능한 배출가이드판(31);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 배출가이드판(31)에서 배출되는 양품을 담는 박스(300)가 상기 양품을 고루 담도록 상기 박스(300)를 진동시키는 진동기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 머신비전을 이용한 와셔취부볼트의 양품 선별 장치.

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