KR20130090272A - 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명과 관련된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치는, 두부 및 나사부를 갖는 나사 제품이 걸려진 채로 이송될 수 있게 형성된 와이어를 구비하는 이송부; 상기 이송유닛의 일 구간에서 상기 제품을 굴릴 수 있게 형성되는 구름부; 및 상기 제품이 구르는 동안 상기 제품의 측면을 촬영할 수 있게 배치된 카메라를 포함한다.

Description

측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치{VISION INSPECTION APPARATUS HAVING SIDE SURFACE INSPECTING FUNCTION}
본 발명은 비전을 이용하여 이송중인 체결요소 부품의 측면을 검사할 수 있도록 구성된 비전 검사 장치에 관한 것이다.
전자 산업의 비약적인 발전 및 수요 증대에 힘입어 체결요소 부품도 전자제품의 트렌드를 따라 소형화·정밀화되고 있다. 이러한 전자제품의 고품질화에는 체결요소 부품의 품질 신뢰도 향상도 수반하게 되었으며, 체결요소 부품의 검사는 품질관리의 중요한 부분으로 정착되고 있다.
체결요소 부품의 검사 방식으로서 일찍이 육안 검사법이 시행되고 있으나, 인력에 의존하는 것이므로 시간과 비용의 소요가 과대하며 신뢰도를 보장하기 어렵다. 머리 규격의 대소, 미성형 등을 검사하기 위하여 롤과 같은 기계식 선별기도 사용하고 있으나, 검사 내용이 한정적이어서 다른 검사법에 의하여 보완되어야 한다는 한계가 있다.
체결요소 부품의 자동화 검사 장비의 하나로서 비전 검사 장치는 자동화된 공급장치와 광학장치 및 소프트웨어를 이용하여 제품의 외관을 검사할 수 있게 구성된 것으로, 제품을 촬영한 이미지를 토대로 제품의 불량을 판별한다. 비전 검사 장치에 의해 선별되는 항목도 제품의 크기 또는 표면의 크랙의 존재여부 등으로서 이전의 검사방법에 비해 증가하였다.
이중 검사대상으로서 나사산이나 헤드의 측면에 존재하는 크랙 또는 형상결함을 검사하기 위해서는 제품의 전체 둘레면에 대한 영상을 얻을 수 있는 적절한 수단이 강구된다.
본 발명은 상기한 점을 감안한 것으로, 제품의 측면 검사가 용이한 비전 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 제품의 회전을 통하여 360도 둘레면 전체에 대한 영상을 획득하도록 하는데 있다.
상기한 점을 해결하기 위하여, 본 발명과 관련된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치는, 두부 및 나사부를 갖는 나사 제품이 걸려진 채로 이송될 수 있게 형성된 와이어를 구비하는 이송부; 상기 이송유닛의 일 구간에서 상기 제품을 굴릴 수 있게 형성되는 구름부; 및 상기 제품이 구르는 동안 상기 제품의 측면을 촬영할 수 있게 배치된 카메라를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 와이어는 상기 두부가 걸려질 수 있게 나란히 배치된 제1와이어 및 제2와이어를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 구름부는, 상기 제2와이어가 상기 일 구간에서 상기 제품으로부터 이격되어 이송되도록 상기 제2와이어를 안내하는 풀리 유닛; 및 상기 일 구간에서 상기 제1와이어의 이송에 의하여 상기 제품이 구를 수 있도록 구름면을 제공하는 구름지지부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 풀리 유닛은, 상기 제2와이어의 이송 방향을 제1방향으로 전환하는 제1풀리; 상기 제1풀리에 의하여 방향 전환된 상기 제2와이어를 제2방향으로 전환하는 제2풀리; 및 상기 제2풀리에 의하여 방향 전환된 상기 제2와이어를 상기 제품이 걸려질 수 있도록 상기 제1와이어에 나란하게 방향을 전환하는 제3풀리를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 구름지지부는 정지된 블럭 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 구름지지부는 정지 또는 상기 제1와이어와 반대 방향으로 이송되는 와이어 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치는 상기 와이어의 장력을 조절하는 텐션부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 와이어에 논슬립 코팅이 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 카메라는 상기 제품이 구르는 동안 회전각에 따라 복수의 측면 이미지를 촬영할 수 있게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치는 상기 제품에 역광을 제공하는 조명부를 더 포함하고, 상기 카메라는 상기 제품이 구르는 동안 실루엣을 촬영할 수 있게 배치될 수 있다.
본 발명과 관련된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치에 의하면, 나사 제품의 이송과 회전을 위하여 와이어를 사용하는 것이므로 비촬영영역을 줄이고 최대한의 검사대상 영역을 확보할 수 있다. 나사 제품은 이송중인 와이어 사이의 속도 차에 의하여 회전되므로 카메라는 고정된 상태에서도 제품의 전체 둘레면의 영상을 용이하게 촬영할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명과 관련된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치(100)에 의하여 검사를 하는 일 태양을 보인 개략적인 평면도
도 2는 도 1의 비전 검사 장치(100)의 개략적인 측면도
도 3은 측면 검사부(150)의 구성을 보인 개략적인 평면도
도 4는 본 발명과 관련된 다른 예에 따른 측면 검사부(150')의 구성을 보인 개략적인 사시도
도 5는 본 발명과 관련 일 예로서, 와이어에 논슬립 코팅(136)을 적용한 와이어(133)의 일 예를 보인 단면도
도 6은 본 발명과 관련된 일 예로서, 제품(101)이 구르는 동안 제품(101)의 분할된 표면이 순차적으로 촬영되는 것을 보인 개념도
도 7은 본 발명과 관련된 또다른 예에 따른 측면 검사부(150")를 보인 것으로, 제품(101)이 구르는 동안 제품(101)의 실루엣이 순차적으로 촬영되는 것을 보인 개념도
이하, 본 발명과 관련된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치(100)에 의하여 검사를 하는 일 태양을 보인 평면도이고, 도 2는 도 1의 비전 검사 장치(100)의 개략적인 측면도이다.
본 발명과 관련된 비전 검사 장치(100)는 제품(101)의 측면을 검사하기 위한 측면 검사부(150)와 함께, 자동화된 검사를 위하여 제품(101)이 공급부(110), 정렬부(120), 이송유닛(130) 및 배출부(170)를 통하여 배출되기까지 일련의 과정을 거치도록 구성되어 있다. 제품(101)은 두부(head; 101a) 및 나사부(threaded body; 101b)를 갖는 형태로서, 대표적으로 나사가 이에 해당될 수 있다. 다만 이외에도 본 발명은 와이어에 걸릴 수 있는 두부를 갖는 다른 형태의 양산품(예: 리벳, 핀, 샤프트 등)의 검사 장치에도 적용될 수 있다.
공급부(110)는 호퍼(hopper) 형태로 형성되어 있으며, 제품(101)을 시간당 일정 양만큼 정렬부(120)에 공급한다.
정렬부(120)는 서로 모여져 있는 제품(101)을 겹치지 않게 낱개 단위로 분리하고 일정한 자세로 정렬시킨다. 구성면에 있어서, 정렬부(120)는 볼피더(bowl feeder; 121), 직선피더(linear feeder; 122)를 포함할 수 있다.
볼피더(121)는 제품(101)이 모여져 있는 상태에서 진동에 의하여 상호 분리되면서 특정 방향을 따라 안내되도록 구성되어 있으며, 이송되는 동안 가이드의 형상에 의하여 특정 자세를 갖도록 유도하거나 특정된 자세를 갖지 않는 제품들을 탈락시킨다. 종류에 있어서 볼피더(121)는 계단형, 원추형, 원통형, 접시형, 단종형 등 알려져 있는 다양한 타입이 적용 가능하다.
볼피더(121)에 의해 일정 자세로 공급된 제품(101)은 직선피더(122)에 의해 일렬로 이송유닛(130)에 정렬될 수 있도록 준비된다. 직선피더(122)는 제품(101)의 무게에 의해 자연적으로 이송되어 먼저 이송된 제품(101)에 밀착된다. 공급 속도를 증대시키고 상호간의 간격을 일정하게 유지하기 위해 직선피더(122)에는 공압 노즐과 같은 푸셔(pusher)가 구비될 수 있다. 직선피더(122)의 끝단에는 한꺼번에 제품(101)이 복수 개가 공급되는 것(잼; jamming)을 방지하기 위한 기계적 또는 전자적 장치를 포함할 수 있다. 그러한 잼방지 장치는 스프링에 의해 젖혀질 수 있는 암(arm) 또는 게이트(gate)나 롤러(roller) 등이 채택될 수 있다. 정렬부(120)의 하류에는 제품(101)이 자세를 유지하며 이송유닛(130)에 옮겨질 수 있도록 하는 디스펜서(dispenser, 상세히 도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 이러한 디스펜서는 제품(101)을 안내하는 가이드 기구 또는 탄성 기구 형태로 형성될 수 있다.
이송유닛(130)은 직선피더(122)에 의하여 공급된 제품(101)이 걸려진 채로 이송될 수 있게 형성된 한 쌍의 와이어(133)를 포함한다. 와이어(133)는 가는 강선(鋼線) 또는 수지사(樹脂絲) 등의 재질에 의하여 형성된 것으로, 제품(101)에 대한 촬영시 가려지는 부분을 최소화하면서 제품(101)을 이송시키기 용이한 형태가 된다. 와이어(133)의 구동을 위하여 구동풀리(131) 및 종동풀리(132)가 포함될 수 있다.
와이어(133)에 제품(101)이 옮겨져 이송이 시작되면, 각 제품(101)의 위치 또는 존재 여부를 확인하기 위한 제품감지부(140)이 설치된다. 제품감지부(140)는 제품(101)이 제품감지부(140)를 지나치는지를 감지하여 위치 및 제품간의 간격에 관한 정보를 시스템에 전송한다. 제품(101)의 감지를 위하여 광센서, 근접센서 등이 사용될 수 있다. 이외에도 제품감지부(140)는 엔코더 형태로 구현될 수 있다.
측면 검사부(150)는 제품(101)이 해당 위치에 왔을 때 카메라에 의하여 제품(101)의 360도 측면 영상을 얻을 수 있게 구성된다. 얻어진 측면 영상은 나사의 길이, 피치, 나사산의 직경, 나사산의 결손이나 결함, 또는 크랙의 존재 등을 평가하는데 활용된다. 측면 검사부(150)의 상세한 구성 및 작용에 대하여는 도 3을 참조로 하여 후술한다.
헤드면 검사부(160)는 제품(101)이 해당 위치에 왔을 때 카메라에 의하여 제품(101)의 두부(101a)의 표면 영상을 얻을 수 있게 구성된다. 얻어진 헤드면 영상은 두부(101a)의 직경, 비트홈의 유무, 깊이, 편심 여부 또는 크랙의 존재 등을 평가하는데 활용된다. 헤드면 검사부(160)는 경우에 따라 측면 검사부(150)에서 한꺼번에 이루어지도록 구성될 수도 있다.
배출부(170)는 검사가 완료되었거나 측정되지 않은 제품(101)을 분류하여 배출시킨다. 배출부(170)는 적어도 하나의 양품 배출부, 불량품 배출부, 미분류 배출부를 포함할 수 있다. 정확한 배출을 위하여 배출부(170)는 공압노즐(173)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 도 2의 확대도에 표시된 것과 같이, 배출부(170)는 제품(101)을 이송하기 위한 한 쌍의 채널(171)을 구비하고 있으며, 채널들(171) 중의 하나에는 측면에 배치된 공압노즐(173)에 의하여 제품(101)을 용이하게 탈락시킬 수 있게 배출공(172)이 포함될 수 있다.
이외에도 비전 검사 장치(100)는 각 전자 부품들을 제어하거나 감지 또는 측정된 결과를 받는 컴퓨터와, 검사 상태를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이는 터치입력이 가능한 형태로 형성될 수 있다. 컴퓨터는 양품과 불량품을 구별하기 위한 알고리즘이 포함된 소프트웨어를 내장하며, 사용자의 조작 또는 알림을 용이하게 하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스(graphic user interface: GUI)를 갖출 수 있다.
도 3은 측면 검사부(150)의 구성을 보인 개략적인 평면도이다. 측면 검사부(150)는 와이어(133)의 일 구간에서 제품(101)을 굴릴 수 있게 형성되는 구름부(152)와, 제품(101)이 구르는 동안 제품(101)의 측면을 촬영할 수 있게 배치된 카메라(151)를 갖춘 형태로 되어 있다. 와이어(133)는 구름부(154)의 상류와 하류에서 제품(101)의 두부(101a)가 걸려질 수 있게 나란히 배치된 제1와이어(133a)와 제2와이어(133b)를 구비하고 있다.
구름부(152)는 제2와이어(133b)가 상기 일 구간에서 제품(101)으로부터 이격되어 이송되도록 제2와이어(133b)를 안내하는 풀리 유닛과, 상기 일 구간에서 제1와이어(133a)의 이송에 의하여 제품(101)이 구를 수 있도록 구름면을 제공하는 구름지지부(156)를 갖추고 있다.
풀리 유닛은 복수의 풀리를 포함하는 형태로 되어 있으며, 도 3에 의하면, 제2와이어(133b)의 이송 방향을 제1방향으로 전환하는 제1풀리(153), 제1풀리(153)에 의하여 방향 전환된 제2와이어(133b)를 제2방향으로 전환하는 제2풀리(154) 및, 제2풀리(154)에 의하여 방향 전환된 제2와이어(133b)를 제품(101)이 걸려질 수 있도록 제1와이어(133a)에 나란하게 방향을 전환시키는 제3풀리(155)에 의하여 이루어져 있다. 이러한 복수의 풀리(143,154,155)는 제품(101)이 구름지지부(156)에 접촉하는 동안 제2와이어(133b)가 제품(101)으로부터 떨어져 있는 상태를 유지하기 위해 설치된 것으로, 예시된 것보다 적거나 많은 수의 풀리에 의해 구현될 수도 있다. 또한, 풀리 대신 다른 형태의 가이드 수단이 사용되는 것도 가능하다. 그러한 일 예로서, 오로지 제2와이어(133b)의 방향만을 전환시킬 수 있는 고정된 레일 형태가 이에 해당될 수 있다.
제2풀리(154)에는 제2와이어(133b)의 장력을 조절하기 위한 텐션부(158)가 설치되어 있다. 텐션부(158)는 제2풀리(154)의 위치를 변경함으로써 제2와이어(133b)의 장력을 느슨하게 하거나 팽팽하게 조절한다. 이러한 텐션부(158)는 조작이 가능한 나사식 형태 또는 클램프 형태 등에 의해 구현될 수 있다.
구름지지부(156)는 제2와이어(133b)가 제품(101)으로부터 떨어져 있는 동안 제품(101)이 접촉한 상태로 제품(101)이 구를 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 즉, 제품(101)의 나사부(101b)는 고정된 구름지지부(156)에 접촉하고 있을 때, 제1와이어(133a)는 여전히 나사부(101b)에 접촉한 상태로 이송되고 있으므로 제품(101)은 구름지지부(156)를 따라 구르며 이동한다.
구름지지부(156)는 제품(101)이 접촉하며 구를 수 있도록 부드러운 재질을 채택하거나 마찰계수를 높일 수 있도록 표면처리를 할 수 있다. 구름지지부(156)는 제품(101)이 접촉하며 구를 때 스크루 작용에 의하여 제품(101)이 축방향으로 이동하는 것을 줄일 수 있도록 최소의 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 구름지지부(156)는 제품(101)의 종류에 따라 변경할 수 있도록 착탈가능한 형태로 구성될 수 있다.
카메라(151)는 제품(101)이 구름지지부(156)를 따라 구르는 동안 제품(101)의 측면을 순차적으로 촬영할 수 있게 배치되어 있다. 카메라(151)에 의하여 얻어지는 영상에 대하여는 도 6 또는 도 7을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
제품(101)이 구름지지부(156)로부터 벗어나는 순간 제품(101)은 다시 제2와이어(133b)에 얹혀져 이송된다. 제2와이어(133b)의 이송속도는 구름부(152)의 상류와 동일하며, 제품(101)은 제1와이어(133a)와 제2와이어(133b) 상에서 회전되지 않고 정숙하게 이송된다.
도 4는 본 발명과 관련된 다른 예에 따른 측면 검사부(150')의 구성을 보인 개략적인 사시도이다. 도시된 바와 같이, 측면 검사부(150')는 와이어 형태로 형성된 구름지지부(156')를 구비하고 있다. 이러한 구름지지부(156')는 제1와이어(133a) 또는 제2와이어(133b)와는 별도로 배치되는 것으로, 정지 또는 제1와이어(133a)와 반대 방향으로 이송되도록 구성될 수 있다. 제1와이어(133a)와 반대 방향으로 이송되는 경우, 제품(101)은 제자리에서 회전될 수 있으며 이 경우, 카메라(151)의 초점 영역을 설정하기 용이하다.
도 5는 본 발명과 관련 일 예로서, 와이어에 논슬립 코팅(136)을 적용한 와이어(133)의 일 예를 보인 단면도이다. 즉, 와이어(133)는 코어(135) 및 코어(135)의 외층에 형성된 논슬립 코팅(136)을 포함하고 있다. 논슬립 코팅(136)은 제품(101)이 구름지지부(156, 156')에 접촉되어 이송될 때 와이어(133)의 마찰력을 증대시킬 수 있도록 실리콘, 고무 또는 수지 등에 의하여 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명과 관련된 일 예로서, 제품(101)이 구르는 동안 제품(101)의 분할된 표면이 순차적으로 촬영되는 것을 보인 개념도이다.
카메라(151)는 제품(101)이 구르는 동안 회전각에 따라 제품(101)의 복수의 측면 이미지를 촬영한다. 제품(101)의 형상은 원통형으로 되어 있으므로 카메라(151)에 수직인 면으로부터 멀어질수록 영상의 왜곡이 발생할 수 있다. 이를 위하여, 촬영되어야 할 제품(101)의 측면을 a영역 내지 h영역으로 나누고 카메라(151)를 이용하여 제품(101)이 구르는 동안 a영역부터 h영역을 순차적으로 촬영한다. 얻어진 각 영역에 대한 영상은 정상의 참조영상과 비교됨으로써 제품의 불량 여부가 판정된다. 표면에 형성된 결함 즉, 나사부(101b)의 길이, 피치, 나사산 결손이나 크랙(F)은 유형화되어 저장될 수 있으며, 이를 통하여 불량 여부를 신속하고 정확하게 파악할 수 있다.
도 7은 본 발명과 관련된 또다른 예에 따른 측면 검사부(150")를 보인 것으로, 제품(101)이 구르는 동안 제품(101)의 실루엣이 순차적으로 촬영되는 것을 보인 개념도이다.
본 예에서, 측면 검사부(150")는 제품(101)에 역광을 제공하는 조명부(159)를 포함하고 있으며, 카메라(151)는 제품(101)이 구르는 동안 제품(101)의 측면 실루엣을 촬영할 수 있게 배치되어 있다. 먼저 A-A선에 따른 측면 영상이 촬영된 후 제품(101)이 구르면 B-B선에 따른 측면 영상이 촬영된다. 다시, 제품(101)이 구른 후 C-C선에 따른 측면 영상이 촬영된다. 이와 같이 측면 실루엣은 제품(101)의 360도 측면을 유한한 갯수로 만들어질 수 있으며, 제품(101)의 두부 규격, 나사부의 길이 나사부의 길이, 피치, 나사산의 직경 등 다양한 크기적 요소와 함께 표면에 형성된 미세한 불량(예: 크랙)도 검출될 수 있다.
상기와 같이 설명된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 비전 검사 장치 110: 공급부
120: 정렬부 130: 이송유닛
140: 제품 감지부 150: 측면 검사부
151: 카메라 152: 구름부
153: 제1풀리 154: 제2풀리
155: 제3풀리 156: 구름지지부
157: 스토퍼 158: 텐션부
160: 헤드면 검사부 170: 배출부

Claims (10)

  1. 두부 및 나사부를 갖는 나사 제품이 걸려진 채로 이송될 수 있게 형성된 와이어를 구비하는 이송부;
    상기 이송유닛의 일 구간에서 상기 제품을 굴릴 수 있게 형성되는 구름부; 및
    상기 제품이 구르는 동안 상기 제품의 측면을 촬영할 수 있게 배치된 카메라를 포함하는, 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 상기 두부가 걸려질 수 있게 나란히 배치된 제1와이어 및 제2와이어를 포함하는, 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구름부는,
    상기 제2와이어가 상기 일 구간에서 상기 제품으로부터 이격되어 이송되도록 상기 제2와이어를 안내하는 풀리 유닛; 및
    상기 일 구간에서 상기 제1와이어의 이송에 의하여 상기 제품이 구를 수 있도록 구름면을 제공하는 구름지지부를 포함하는, 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 풀리 유닛은,
    상기 제2와이어의 이송 방향을 제1방향으로 전환하는 제1풀리;
    상기 제1풀리에 의하여 방향 전환된 상기 제2와이어를 제2방향으로 전환하는 제2풀리; 및
    상기 제2풀리에 의하여 방향 전환된 상기 제2와이어를 상기 제품이 걸려질 수 있도록 상기 제1와이어에 나란하게 방향을 전환시키는 제3풀리를 포함하는, 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구름지지부는 정지된 블럭 형태로 형성된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 구름지지부는 정지 또는 상기 제1와이어와 반대 방향으로 이송되는 와이어 형태로 형성된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 와이어의 장력을 조절하는 텐션부를 더 포함하는 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 와이어에 논슬립 코팅이 형성된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 제품이 구르는 동안 회전각에 따라 복수의 측면 이미지를 촬영할 수 있게 형성된 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제품에 역광을 제공하는 조명부를 더 포함하고,
    상기 카메라는 상기 제품이 구르는 동안 실루엣을 촬영할 수 있게 배치된, 측면 검사기능을 갖는 비전 검사 장치.


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