KR20150045397A - Pfc튜브 생산방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PFC튜브 생산방법에 관한 것으로서, 제품을 이송하기 위한 컨베이어 벨트와 상기 컨베이어 벨트에 의하여 이송되는 제품을 촬영하기 위한 카메라와 상기 카메라로 부터 촬영된 영상으로 이미지를 구성하는 이미지구성부와 상기 이미지로부터 결함을 검출하는 결함검출부를 포함하며 상기 카메라는 촬영을 위한 촬상소자가 단일라인으로 구성되어 상기 컨베이어벨트를 통하여 이송되는 제품을 라인별로 촬영하며 이미지구성부에서 개별라인을 합쳐 한개의 이미지를 만들도록 한다. 따라서, 라인별 해상도를 높이게 되었으며 이미지의 그레이레벨을 통해 결함을 검출하여 결함 검출능력을 높이도록 하였다.

Description

PFC튜브 생산방법{METHOD FOR PRODUCING PFC-TUBE}

본 발명은 PFC튜브 생산방법에 관한 것이다.

본 발명은 PFC튜브 생산방법에 관한 것으로서 좀 더 자세하게는 영상처리 기술을 이용하여 효과적으로 검사하는 검사장치를 포함하는 생산방법에 관한 것이다.

PFC튜브는 자동차 에어컨 컨덴서에 사용되고 있는데 continous forming 방식으로 생산하며 연결부위가 없이 장대조장 제품을 생산할 수 있는 특징을 가지고 있다. 이러한 PFC튜브를 생산할 때 압출금형, 이송장치, 커팅장치가 중요한데 PFC 튜브가 생산되기 위해서는 권취되어 있는 알루미늄 롤을 압출금형에 통과시켜 성형 후 절단작업을 거쳐 제품으로 생산한다. 이러한 공정에서 원소재의 불량 또는 금형에서의 성형작업이나 이송장치의 이상에 의해서 제품에 천공이 발생하거나 스크래치가 발생하거나 이물질이 묻어 있을 수 있다. 현재는 이러한 결함에 대하여 사람이 직접 육안으로 검사하여 불량품을 선별하는데 작업자의 숙련도, 컨디션에 따라 결함발생률이 달라지고 숙련에 이르기 까지 시간이 걸리는 단점이 있으나 육안검사이외에는 별다른 대안이 없다. 이와 관련하여 PFC 튜브의 표면을 자동으로 검사하는 장치에 대해서는 사용하고 있는 곳이 없으나 대한민국 특허 등록 제100955736호 '표면검사용방법 및 이를 수행하는 장치'등과 같이 다른 분야에서는 표면검사에 자동화된 장치를 사용하는 경우가 있다. PFC 튜브의 표면 결함에 컨베이어벨트, 카메라를 이용하여 결함을 파악하는 시스템이 개발된적이 있으나 통상 사용되는 카메라를 이용하여 PFC 튜브의 표면을 찍는 경우에 사진상에서 노이즈가 발생하고 이러한 노이즈를 제거하는 것이 용이하지 않으며 PFC 튜브와 같이 단일색깔에 광택을 갖는 제품의 경우 사진을 찍는 경우 노이즈가 많이 생기게 되어 이것을 해결하기 위한 방법이 필요하게 된다.

또한 PFC튜브의 전공정을 기존과 차별화하여 수율을 높이는 것이 요구된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 극복하기 위한 것으로서 PFC튜브에 대해서도 결함자동검출이 가능하도록 하여 PFC튜브 생산공정 전체를 자동화하는 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 PFC튜브 생산수율을 높이기 위한 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.

PFC 튜브 생산방법으로서 제품을 이송하기 위한 컨베이어 벨트와

상기 컨베이어 벨트에 의하여 이송되는 제품을 촬영하기 위한 카메라와

상기 카메라로 부터 촬영된 영상으로 이미지를 구성하는 이미지구성부와

상기 이미지로부터 결함을 검출하는 결함검출부를 포함하는데, 상기 카메라는 촬영을 위한 촬상소자가 단일라인으로 구성되어 상기 컨베이어벨트를 통하여 이송되는 제품을 라인별로 촬영하며 이미지구성부에서 개별라인을 합쳐 한개의 이미지를 만드는 PFC 튜브 생산방법

제품의 한면에 한개씩 대응하여 카메라가 한대씩 촬영하며 카메라의 촬영영역을 비추는 조명이 1개씩 대응되는 것일 수 있다.

상기 결함검출부는 이미지의 그레이레벨을 추출하여 그레이레벨의 변동이 큰 부분을 결함으로 검출하는 것일 수 있다.

상기 결함검출부는 결함별로 그레이레벨곡선의 형태로 저장된 결함DB에 저장된 데이터와 제품에서 검출되는 그레이곡선을 비교하여 유사한 형태인 경우에 결함으로 검출하는 것일 수 있다.

조명과 제품의 촬영영역이 지나는 곳에는 타 카메라나 조명이 위치 하지 않도록 하는 것일 수 있다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여 본 발명은 PFC튜브에 대해서 결함자동 검출이 가능하도록 하여 PFC튜브 생산공정 전체를 자동화하는 공정을 제공하는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 PFC튜브 생산수율을 높이는 효과를 갖는다.

도1내지 도6은 본 발명에 따른 일실시예를 도시하는 도면

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다.도7은 본 발명에 따른 전체 공정을 도시한 도면이다. 본 발명에 PFC튜브 생산공정은 총 13단계로 구성이 되는데 제1단계 압출단계에서는 PFC튜브생산에 최적화된 압출기를 이용하는데 등온, 등속압출이 가능하도록 하여 PFC튜브를 이루는 압출물의 밀도가 항상 균일하도록 한다. 등온, 등속압출이 이루어지지 않는 경우에 압출물의 밀도가 최종제품의 구석구석마다 차이가 있어 쉽게 깨지는 경우가 발생한다.

제2단계는 예열단계로 금형예열로를 사용하는데 금형을 독립형태로 가열하는데 균일한 금형가열이 가능하며 열손실이 없이 단시간에 가열이 가능하도록 하고 있다. 이러한 빌렛가열로는 열손실이 없이 단시간에 가열이 가능하게 된다.

제3단계는 빌렛가열단계인데 빌렛가열로를 사용하여 시간당 30개의 빌렛을 가열하는데 빌렛히터는 5개의 존으로 구성되어 있으며 테이퍼 히팅이 가능하다. 또한 유도가열의 형태로 빌렛내부까건 일정하게 가열이 가능하도록 한다.

제4단계는 아연용사단계인데 본 공정에서 사용하는 아연용사기는 압출속도에 따른 개별용사량 조절이 가능하도록 하고 있으며 전용부스 사용으로 일정한 용사 제품 생산이 가능하며 전용부스 사용으로 일정한 요사제품 생산이 가능하며 상하좌우로 용사건 조절이 가능하다. 또한 고압의 에어를 사용하므로 용사입자가 미세하여 용사뭉침이 적다. 또한 push&pull 방식으로 아연 와이어 공급이 원활하여 불량발생이 적다.

제5단계는 냉각단계로서 냉각부스를 SUS로 제작하여 부식이 강하다 또한 보충수를 내부센서에 의하여 자동조절이 가능하며 히터교환및 내부청소가 용이하도록 설계가 되어 있다. 또한 수증기 배출이 용이하도록 상부 덮개를 설치하였으며 에어와이퍼를 설치하여 제품의 수분제거가 탁월하다.

제6단계는 건조단계로서 열손실이 없도록 밀폐형으로 건조부스를 설계하였으며 내부온도를 확인할 수 있도록 전면에 온도표시창을 설치하였다. 또한 고성능의 열풍기 설치로 잔여수분및 잉크건조가 탁월하다.

제7단계는 오일도포단계로서 오일을 미스트형태나 오일방울형태로 조절하여 도포를 하며 분사량또한 조절이 가능하다. 압출기 가동및 정지시 자동운전및 정지가 가능하다.

제8단계는 잉크마킹단계로서 제품규결별 검사코일을 사용하여 불량검출능력이 우수하다. 검사코일은 2채널을 채택하여 내부검사및 내부결함 검출이 가능하다. 또한 치수측정장치를 설치하여 치수 불량제품 검출이 가능하다 또한, 누적거리 측정및 불량유형별 회수를 기록하고 출력하는 것이 가능하며 불량신호에 따른 잉크마킹이 가능하며 문자와 도형으로 불량을 마킹하는 것이 가능하다.

제9단계는 권취단계로서 보빈과 지관을 겸용으로 사용가능하고 3000kg까지 권취가 가능하며 제품에 따라 텐션조절이 가능하며 일률적인 정려권취가 가능하다 또한 분당 150미터의 정렬권취가 가능하다.

제10단계는 컷팅단계로서 x,y축 분리구동이 가능하며 인버터에 의해 자동속도 제어가 가능하며 오일자동공급장치가 설치되어 있으며 불량 마킹제품을 선별할 수 있으며 절단제품을 자동정렬할 수 있도록 설치되어 있다.

제11단계는 튜브 검사단계로서 광학카메라에 의해 4면검사하는 것이 가능하며 0.05mm크기의 불량도 검출이 가능한데 이에 관해서는 좀더 자세하게 후술한다.

제12단계는 레이저 튜브 검사단계이며 제13단계는 엑스레이 비파괴검사단계이다.

도1은 본 발명에 따른 검사장치의 일실시예를 도시하는데 본 발명에 따른 검사장치는 검사용 제품이송장치, 영상 획득용 CCD카메라, 조명장치, 영상처리용 컴퓨터로 이루어진다.

통상 카메라 스캔을 하기 위하여 사용되는 카메라는 영역스캔 카메라를 많이 사용하는데 주면에서 흔히 사용하는 디지털 카메라, 휴대전화 카메라 등이 영역스캔 카메라에 속하며 대부분의 산업기기용 카메라가 이러한 형태의 카메라에 해당하는데 영역스캔카메라는 멈춘 대상물, 이동속도가 복잡한 피사체를 비교적 간단하게 촬영할 수 있어 범용적으로 사용되는 경우가 많다. 그런데 이러한 카메라는 사진을 찍을때 렌즈에 담겨지는 피사체 전부를 한장으로 받아들이게 되는데 이러한 사진은 피사체의 상태에 따라서 전혀 다른 형태로 보여질 수 있게 되어 왜곡이 발생하는 경우가 많았다. 그렇다고 더욱 선명한 사진을 얻기 위하여 해상도를 무작정 높이면 비용이 올라가고 해상도가 올라간다고 하여도 왜곡 현상이 그에 비례해 줄어드는 것도 아니기 때문에 해상도만 올릴수도 없었다.

그러나 본 발명에서는 이러한 영역스캔카메라가 아니라 다른 형태의 카메라를 사용한다. 즉, 전체 영역을 스캔하는 것이 아니라 세로나 가로방향 한부분으로 길쭉한 형태의 촬상소자를 사용한다. 영역스캔카메라는 촬상소자가 커야 하지만 본 발명에서는 길쭉한 형태의 소자를 사용하기 때문에 영역스캔카메라에 비하여 해상도를 높이더라도 비용증가가 커지지는 않는다.

즉, 영역스캔 카메라는 해상도가 1600*1200과 같이 영역의 넓이로 해상도가 표현되는 것에 비해 본발명에서 사용하는 카메라는1K, 2K, 4K와 같이 1024픽셀, 2048픽셀, 4096픽셀등 으로 표현되는데 이것은 본 발명에서 사용하는 카메라가 1라인 촬상소자이기 때문이며 이 때문에 본 발명과 같이 컨베이어벨트위에서 진행되는 검사의 경우 1라인마다 촬영을 반복하는 분야에서는 더 유리할 수 있다.

즉, 피사체를 몇개의 라인으로 나누어 촬영하기 때문에 한개의 사진을 만드는데 시간은 더 들어갈 수 있지만 각 라인에 따른 해상도를 높이는데 영역스캔카메라에 비해 낮은가격에 높일 수 있게 된다.

도2는 각 구성요소의 기능을 중심으로 한 기본 구성도이다. 컨베이어 벨트위를 움직이는 PFC 튜브를 아래,위 좌,우 4개의 카메라로 촬영을 하는 촬영부와 여기에서 얻어진 데이터를 영상화하며 영상처리부에 전달하고 이러한 신호는 호스트 컴퓨터에 의하여 분석된다.

그런데 PFC 튜브가 컨베이어 벨트위를 움직일 때 각각의 카메라가 한번에 PFC 튜브의 각 부분을 촬영하는 것이 아니라 PFC 튜브의 각 부분을 촬영하게 된다.

이것은 각부분의 촬영시에 촬영대상부분에 대한 조명이 이루어져야 하는데 여러 부분에 대한 조명이 한꺼번에 이루어지는 경우에 조명이 서로 간섭하여 다른 카메라로 부터 찍히는 영상에 영향을 미칠 가능성이 있기 때문에 각각의 카메라와 조명은 서로 간섭되지 않는 곳에 위치하도록 한다. 즉, 카메라와 조명은 촬영영역을 미리 정해놓고 해당 영역을 제품이 지나가는 순간 촬영하여 각각의 방향에서 각각 한개의 이미지를 만들게 된다

피사체가 되는 제품과 조명사이에 직선을 그었을때 상기 직선의 연장선상에 반대편의 카메라나 조명이 위치하지 않도록 한다. 따라서, 카메라끼리는 직선 혹은 180도보다 작은 각도를 이루게 되고 조명끼리도 180도보다 작은 각도를 이루도록 한다.

또한, 조명을 사용한다고 하더라도 조명의 위치와 카메라의 위치에 따라 음영이 발생할 수 있기 때문에 이러한 효과를 최대한 줄이기 위하여 카메라와 조명은 PFC 튜브의 두께의 절반되는 부분과 동일한 높이에 있도록 한다. PFC 튜브의 측면이 둥글게 튀어나온 형태이기 때문에 조명이 PFC 튜브의 측면부분보다 높거나 낮은 부분에 위치하게 되면 조명이 되지 않는 부분은 음영이 생기기 때문이다.

이때 조명은 직접조명 방식을 사용하는데 거울을 이용하여 반사시키는 방식은 거울에 이물질이 묻어 있거나 하는 경우 양품을 불량으로 오인할 가능성이 높아 반사거울에 대해서도 별도의 관리를 해야 하기 때문에 이러한 불편을 줄이기 위하여 직접 조명방식을 사용한다.

도3은 본 발명에 따른 결함검출 방법을 보다 자세하게 설명한다. 각각의 카메라에서 취득된 영상은 프레임별로 저장이 되어 검출시스템이 있는 호스트로 보내어 진다. 기본적으로 한개의 소자에 의하여 촬영된 영상은 표면의 폭부분에 대하여 표면의 상태에 따라서 다른 그레이 레벨을 갖게 되는데 이물질, 찍힘, 파손, 천공등에 따라 다른 형태의 그레이 레벨을 갖게 된다.

그레이레벨이 특정범위를 벗어나서 특별히 높거나 낮게 나오는 부분이 있는 경우 해당부분을 결함으로 인정한다. 같은 유형의 제품이라고 하더라도 조금씩 그레이 레벨이 달라질 수 있는데 그레이 레벨이 수평선이라고 할 수 있는 선을 이루지 못하고 급격히 올라거나 내려가는 부분이 생기는 경우 평평해야할 그레이레벨선은 한개이상의 봉을 갖는 산모양이나 이를 거꾸로 한 모양을 갖게 된다.

이때 해당부분의 픽셀수로 부터 결함이 생긴 해당부분의 크기 역시 검출할 수 있기 때문에 결함이 생기부분의 크기와 그레이레벨의 크기를 종합적으로 검토하여 결함여부를 최종판별한다.

해당부분의 크기를 고려하지 않는 경우에 제품표면의 미세흠집등도 결함으로 판독될 수 있기 때문에 일정크기 이상의 결함만 결함으로 인정한다

그러나 결함의 크기가 작다고 하여도 그레이레벨이 어느 선이상으로 굉장히 높거나 낮아서 천공이 의심되는 경우 평균적인 결함인정범위보다 작다고 하여고 결함으로 인정한다. PFC 튜브와 같은 경우 천공이 있는 경우 해당 PFC 튜브를 사용한 제품 전체가 폐기외어야 하는 경우도 있기 때문에 천공으로 의심되는 경우는 좀 더 엄격하게 검사한다.

또한, 통상 발생되는 결함의 크기나 모양은 어느 정도 유사한 모양을 갖는 경우가 많다. 예를 들어 금형의 특성이나 압출물의 상태에 따라 특정부분에 결함이 자주 발생하는 부분이 있을 수 있는데 이러한 결함들은 유사한 형태의 그레이레벨곡선을 형성하게 되는 경우가 많다. 따라서, 많이 발생하거나 극히 위험한 형태의 그레이레벨의 곡선을 미리 저장하여 놓고 특정부분에서 발생하는 그레이레벨곡선이 저장된 곡선과 비슷한 형태를 가지는 경우에 결함으로 간주할 수 있다.

이것은 모양만으로 결정될 수 있는 것이기 때문에 결함의 크기에 상관없이 검출이 가능하다. 위에서 설명한 천공의 경우나 종종 발생하는 찍힘과 같은 경우 이상모양이 나타난 부분의 크기만으로는 검출이 불가능한 경우가 많기 때문에 그레이레벨의 모양으로 검출하게 되면 좀더 많은 형태의 결함이 검출가능하다.

도4는 결함검출이 실시되고 있는 맵그래프를 도시한다. 세로축은 진행거리를 나타내고 가로축은 검사제품의 가로폭을 나타낸다. PFC 튜브 1매의 결함을 위주로 검출하는데 결함의 위치와 분포를 한번에 알아볼 수 있도록 되어 있다. 결함의 종류에 따라 다른 형태로 표시하여 육안으로 직접 확인해야할 필요가 있거나 중대한 결함이 있는 경우에도 한눈에 알아볼 수 있도록 할 수 있다.

도5는 실시간으로 검출프로그램에서 전송받은 결함을 화면에 나타내어 주는 리스트업 화면이다. 결함의 가로, 세로 위치와 검출된 결함의 가로, 세로크기 및 넓이를 나타내어 주는데 우측 이미지 윈도우는 실시간으로 전송받은 결함 영상을 화면에 보여주고 진행된 결함의 이미지를 확인할 때에는 리스트 상의 결함을 클릭하면 이미지 창에 선택된 결함을 중심으로 전후 2개의 이미지를 같이 보여주게 된다.

Claims (5)

1. PFC 튜브 결함검출장치로서,
   제품을 이송하기 위한 컨베이어 벨트와
   상기 컨베이어 벨트에 의하여 이송되는 제품을 촬영하기 위한 카메라와
   상기 카메라로 부터 촬영된 영상으로 이미지를 구성하는 이미지구성부와
   상기 이미지로부터 결함을 검출하는 결함검출부를 포함하는데,
   상기 카메라는 촬영을 위한 촬상소자가 단일라인으로 구성되어 상기 컨베이어벨트를 통하여 이송되는 제품을 라인별로 촬영하며 이미지구성부에서 개별라인을 합쳐 한개의 이미지를 만드는, PFC 튜브 결함검출장치
2. 제1항에 있어서, 제품의 한면에 한개씩 대응하여 카메라가 한대씩 촬영하며 카메라의 촬영영역을 비추는 조명이 1개씩 대응되는 것을 특징으로 하는, PFC 튜브 결함검출장치
3. 제2항에 있어서, 상기 결함검출부는 이미지의 그레이레벨을 추출하여 그레이레벨의 변동이 큰 부분을 결함으로 검출하는 것을 특징으로 하는,PFC 튜브 결함검출장치
4. 제3항에 있어서, 상기 결함검출부는 결함별로 그레이레벨곡선의 형태로 저장된 결함DB에 저장된 데이터와 제품에서 검출되는 그레이곡선을 비교하여 유사한 형태인 경우에 결함으로 검출하는 것을 특징으로 하는, PFC 튜브 결함검출장치
5. 제3항에 있어서, 조명과 제품의 촬영영역이 지나는 곳에는 타 카메라나 조명이 위치 하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는, PFC 튜브 결함검출장치

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