KR20150116087A - 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템 - Google Patents

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KR20150116087A
KR20150116087A KR1020140040473A KR20140040473A KR20150116087A KR 20150116087 A KR20150116087 A KR 20150116087A KR 1020140040473 A KR1020140040473 A KR 1020140040473A KR 20140040473 A KR20140040473 A KR 20140040473A KR 20150116087 A KR20150116087 A KR 20150116087A
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서갑호
박성호
윤성조
박정우
박용식
성동진
하수영
최장욱
전현환
류혁수
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아진산업(주)
한국로봇융합연구원
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Abstract

본 발명은 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상의 프레스 장치를 통해 배출되는 성형물에 대한 검사 이미지를 획득하여 비전 검사를 수행하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템에 있어서, 상기 성형물을 촬영하고, 상기 촬영된 검사 이미지를 분석하여 불량 여부를 검출하는 비전 검사모듈; 상기 프레스 장치의 프레스 동작시 상기 비전 검사 위치에서 발생되는 진동을 학습하여 진동 관련 데이터를 수집하는 학습 모듈; 상기 진동 관련 데이터를 기초로 모션 노이즈(Motion Noise)의 발생률이 임계값 이상인 진동 신호를 발생 함수로 식별하여 진동 함수로 모델링을 수행하는 진동 모델링 모듈; 및 상기 적어도 하나 이상의 프레스 장치를 포함한 작업 환경에서 발생되는 전체 진동에 대한 발생 함수를 합산하여 총 발생 함수를 산출하고, 상기 총 발생 함수에서 각 발생 함수간의 휴지 시간 동안 검사 이미지를 획득하는 검사 이미지 획득 요청 신호를 상기 비전 검사 모듈로 송출하는 진동회피 제어모듈을 포함한다. 따라서, 본 발명은 복수의 프레스 장치에 의한 주기적인 진동 신호를 비전 검사 위치에서 학습에 의해 미리 예측하여 모델링하고, 진화 연산에 기초하여 모션 노이즈를 많이 포함하고 있는 발생함수를 산출한 후 발생 함수의 경보가 사라지면 검사 이미지를 획득할 수 있어, 모션 흔들림이 제거된 검사 이미지를 이용하여 프레스 장치에 의한 성형물의 정밀한 비전 검사를 수행할 수 있고, 게다가 공정의 자동화를 이룰 수 있다.

Description

진동 회피 가능한 비전 검사 시스템{ Vision Examination System for avoiding vibration }
본 발명은 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 프레스 장치에 의한 주기적인 진동을 비전 검사 위치에서 모델링하고, 진화 연산을 기초로 모션 노이즈를 많이 포함하고 있는 발생함수를 산출하여 발생함수의 경보가 사라지면 이미지를 획득할 수 있는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템에 관한 것이다.
현재 많은 기업에서는 사람의 눈과 손에 의해 이루어지는 대부분의 검사, 측정 작업 환경하에서 보다 효율적이며 고성능의 작업 수행에 대한 요구가 증가하고 있다. 또한, 사람이 하는 검사 및 측정 작업에는 개인의 피로도나 숙련도에 따라 발생하는 오차가 크며, 실시간 검사 및 전수검사가 곤란하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 산업 현장에서는 비전 검사 장치가 도입되어 사용되고 있다.
비전 검사(Vision inspection) 장치는 사람의 눈으로 보고 직접 검사 혹은 측정해 오던 작업을 대신하여 카메라를 통해 얻은 영상 정보를 컴퓨터가 자동 분석 처리함으로써, 인쇄회로기판 상에서 검사 대상물의 위치를 보정하거나, 검사 대상물의 외관에서 발생하는 불량을 검출할 수 있다.
자동차 분야에서 생산되는 생산 부품들의 정밀도와 품질향상은 자동차 및 전산업에 커다란 영향을 주고 있다. 자동차 부품 중 상당 부분은 프레스 성형 방식에 의해 제조되며, 프레스 성형된 부품의 완성도에 대한 요구가 높아지고 있어 프레스 금형의 후단에 비전 검사 장비를 설치하여 성형이 완료된 부품의 불량 여부를 확인하고 있다.
도 1은 일반적인 공장의 생산 환경과 비전 검사 장비를 설명하는 도면이고, 도 2는 비전 검사 장비에 의한 모션 흔들림이 발생한 이미지를 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 일반적으로 적어도 하나 이상의 프레스 장치가 설치된 생산 환경에서는 프레스 장치가 동작하면서 주기적으로 큰 수직 진동을 발생하고, 이러한 기계 및 기계 구조물의 진동 운동은 소음의 원인이 된다.
비전 검사 장치는 적어도 하나 이상의 프레스 장치, 조명, 카메라, 컨베이터 벨트 등으로 구성되고, 육안 검사시 안정적으로 검사 조건을 설정해야 카메라로부터 정확한 검사 이미지를 수집할 수 있다.
그런데, 비전 검사 장치는 프레스 장치에 의한 주기적인 진동을 고려하지 않으면, 도 2에 도시된 바와 같이 카메라로부터 획득한 검사 이미지에 모션 흔들림이 발생되어 크기나 위치 등의 물리적 특성을 결정하기 매우 어렵게 되므로 정상 제품이 결함으로 측정되거나 검사 자체가 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-1158680호는 평판형상 프레임용 비전검사기에 관한 것으로서, 컨베이어 벨트 시스템을 기반으로 이루어지며, 한 쌍의 이동카메라유닛과 검사대상물을 일정한 위치에 정지시키기 위한 스톱퍼유닛을 구비하여, 검사대상물의 진행방향의 검사부위를 제외한 타측의 검사를 실시하기 위한 제1검사부와 검사대상물의 이동방향에 위치한 검사부위를 검사하기 위해 평면카메라와 측면검사카메라를 구비한 제2검사부로 구성되는 검사부를 제공하고 있다.
종래의 평판형상 프레임용 비전 검사기는 제1검사부와 제2검사부의 이송벨트의 일측에는 완충브러쉬를 구비하고 있어, 검사대상물이 검사부로 이송될 때 충격을 완화시켜 진동을 방지하도록 한다.
그런데, 종래의 평판형상 프레임용 비전 검사기는 검사부에도 미세한 진동이 가해지고, 이 진동에 의해 검사대상물에 모션 흔들림이 발생되어 비전 검사기는 선명한 이미지를 획득할 수 없어 검사의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
이와 같이, 비전 검사 장치는 특성상 가능한 안정된 생산 환경에서 검사가 이루어져야 하므로 진동이 가해지는 프레스 장치와의 사용 공간을 다르게 하거나 육안 검사로 대체하고 있는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-0939541호 " 자동 영상 검사 시스템 및 그 시스템에서의 자동 영상 검사방법 " 한국 등록특허 제10-1158680호 " 평판형상 프레임용 비전검사기 "
본 발명은 복수의 프레스 장치에 의한 주기적인 진동 신호를 비전 검사 위치에서 학습에 의해 미리 예측하여 모델링하고, 진화 연산에 기초하여 모션 노이즈를 많이 포함하고 있는 발생함수를 산출한 후 발생 함수의 경보가 사라지면 검사 이미지를 획득할 수 있는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템을 제공한다.
실시예들 중에서, 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템은, 적어도 하나 이상의 프레스 장치를 통해 배출되는 성형물에 대한 검사 이미지를 획득하여 비전 검사를 수행하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템에 있어서, 상기 성형물을 촬영하고, 상기 촬영된 검사 이미지를 분석하여 불량 여부를 검출하는 비전 검사모듈; 상기 프레스 장치의 프레스 동작시 상기 비전 검사 위치에서 발생되는 진동을 학습하여 진동 관련 데이터를 수집하는 학습 모듈; 상기 진동 관련 데이터를 기초로 모션 노이즈(Motion Noise)의 발생률이 임계값 이상인 진동 신호를 발생 함수로 식별하여 진동 함수로 모델링을 수행하는 진동 모델링 모듈; 및 상기 적어도 하나 이상의 프레스 장치를 포함한 작업 환경에서 발생되는 전체 진동에 대한 발생 함수를 합산하여 총 발생 함수를 산출하고, 상기 총 발생 함수에서 각 발생 함수간의 휴지 시간 동안 검사 이미지를 획득하는 검사 이미지 획득 요청 신호를 상기 비전 검사 모듈로 송출하는 진동회피 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 진동 관련 데이터는 진동 크기, 비감쇠 고유 진동수, 감쇠비, 감쇠 주파수, 위상차, 진동 발생 시간을 포함한 진동 신호의 학습 데이터인 것을 특징으로 한다.
상기 진동 모델링 모듈은, 상기 발생 함수를 하기 수학식에 의해 산출하는 산출부; 상기 적어도 하나 이상의 프레스 장치를 포함한 작업 환경에서 발생되는 전체 진동 신호에서 상기 발생 함수를 식별하는 식별부; 및 상기 식별한 발생 함수를 매개변수로 하고 비감쇠 관련 조건들 간의 유사도를 참고하여 상기 진동 신호의 모델링을 수행하는 모델링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 총 발생 함수(Vtotal)는 진화 연산을 기반으로 하여 각 발생 함수의 논리의 조합(
Figure pat00001
)으로 이루어진다.
상기 진화 연산에 기초한 발생 함수는 하기 수학식에 의한 적합도(fitness)에 의해 평가하는 단계를 더 포함하고, fd는 실제 신호, fc는 발생 시간과 전체 테스트 시간 간의 차이에 계산된 발생 함수의 상보 함수이며, cardi(:)는 전체 테스트 시간에 관한 기수인 것을 특징으로 한다.
상기 학습 모듈은 상기 프레스 장치에 의한 진동 신호 또는 생산 환경에 의한 환경 신호를 감지하는 가속도 센서 또는 관성 측정 유닛에 의해 진동 관련 데이터를 수집하는 것을 특징으로 한다.
상기 진동 회피 제어 모듈은, 상기 비전 검사 모듈이 고정된 경우에 상기 검사 이미지 촬영 관련한 명령데이터를 상기 검사 이미지 획득 요청 신호에 포함하고, 상기 비전 검사 모듈이 이동되는 경우에 진동 회피용 위치 이동 데이터, 상기 검사 이미지 촬영 관련한 명령데이터를 상기 검사 이미지 획득 요청 신호에 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템은, 복수의 프레스 장치에 의한 주기적인 진동 신호를 비전 검사 위치에서 학습에 의해 미리 예측하여 모델링하고, 진화 연산에 기초하여 모션 노이즈를 많이 포함하고 있는 발생함수를 산출한 후 발생 함수의 경보가 사라지면 검사 이미지를 획득할 수 있어, 모션 흔들림이 제거된 검사 이미지를 이용하여 프레스 장치에 의한 성형물의 정밀한 비전 검사를 수행할 수 있고, 게다가 공정의 자동화를 이룰 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 공장의 생산 환경과 비전 검사 장비를 설명하는 도면이다.
도 2는 비전 검사 장비에 의한 모션 흔들림이 발생한 이미지를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템을 설명하는 도면이다.
도 4는 진동 신호를 주기적 발생 상태를 설명하는 도면이다.
도 5는 진동 신호 또는 환경 신호를 감지하는 가속도 센서 또는 관성 측정 유닛을 설명하는 도면이다.
도 6은 발생 함수와 총 발생 함수를 도식화한 도면이다.
도 7은 진화 연산을 기반으로 하여 발생 함수를 산출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 원시 신호와 발생 함수, 원시 신호와 발생 함수의 비교 신호를 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템을 설명하는 도면이고, 도 4는 진동 신호를 주기적 발생 상태를 설명하는 도면이며, 도 5는 진동 신호 또는 환경 신호를 감지하는 가속도 센서 또는 관성 측정 유닛을 설명하는 도면이다.
도 3을 참고하면, 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템은, 학습 모듈(110), 진동 모델링 모듈(120), 진동회피 제어 모듈(130), 저장 모듈(140) 및 비전 검사 모듈(150)을 포함하지만, 시간 측정을 위한 타이머, 위치 교정을 위한 교정 수단 등을 더 포함할 수 있다.
학습 모듈(110)은 프레스 장치(10)의 프레스 동작시 비전 검사 위치에서 발생되는 진동을 학습하여 진동 관련 데이터를 수집한다. 이때, 진동 관련 데이터는 프레스 장치의 프레스 동작시 발생되는 진동 신호에 대한 진동 크기, 비감쇠 고유 진동수, 감쇠비, 감쇠 주파수, 위상차, 진동 발생 시간을 포함한 학습 데이터이다.
진동 모델링 모듈(120)은 진동 관련 데이터를 기초로 모션 노이즈(Motion Noise)의 발생률이 임계값 이상인 진동 신호를 발생 함수로 식별하고, 식별한 발생 함수와 비감쇠 관련된 정보들 간의 유사도를 참고하여 진동 함수로 모델링을 수행한다.
이러한 진동 모델링 모듈(120)은 발생 함수를 산출하는 산출부(121)와, 복수의 프레스 장치에서 발생되는 전체 진동 신호에서 산출부(121)에서 산출된 발생 함수를 식별하는 식별부(122) 및 발생 함수를 매개변수로 하여 정확한 진동 신호의 모델링을 수행하는 모델링부(123)를 포함한다.
진동 모델링 모듈(120)은 비감쇠 조건에서의 진동 모델링을 수행하고 있지만 비감쇠 조건에서의 파라미터들은 부족 감쇠 조건의 파라미터들과 유사하므로 부족 감쇠 조건에서도 진동 모델링을 수행할 수 있다. 단, 진동 모델링 모듈(120)은 부족 감쇠 조건의 경우에 점성 감쇠 계수가 추가된다는 것이 고려하여 진동 모델링을 수행한다.
진동회피 제어 모듈(130)은 진동 모델링 모듈(120)과 연동하여 복수의 프레스 장치(10)에서 발생되는 전체 진동에 대한 발생 함수를 합산하여 총 발생 함수를 산출하고, 총 발생 함수에서 각 발생 함수간의 휴지 시간 동안 검사 이미지를 획득하는 검사 이미지 획득 요청 신호를 상기 비전 검사 모듈(150)로 송출한다.
저장 모듈(140)은 프레스 동작시 주기적으로 상당한 소음과 진동이 유발되므로, 진동을 회피하면서 정확한 검사 이미지를 획득하여 비전 검사가 이루어지도록 진동 회피 알고리즘과 발생함수 추정을 위한 진화연산 접근 알고리즘을 저장한다. 또한, 저장 모듈(140)은 진동 관련 데이터, 발생 함수, 총 발생 함수, 진동 모델링 관련 데이터들을 저장한다.
비전 검사 모듈(150)은 프레스 장치(10)에서 성형된 성형물이 배출되는 경로 상에 설치되어 성형물을 바로 촬영하거나 컨베이어 벨트 등의 이송 수단에 의해 이송되는 성형물을 촬영하고, 촬영된 검사 이미지를 분석하여 불량 여부를 검출한다.
이러한 비전 검사 모듈(150)은 적어도 하나 이상의 카메라와 조명수단, 이송 수단, 위치 고정 수단 등을 포함한다.
따라서, 진동회피 제어 모듈(130)은 비전 검사 모듈(150)이 고정된 형태일 경우에 촬영 개시, 조명 제어, 촬영 종료를 포함한 명령 데이터를 검사 이미지 획득 요청 신호에 포함하지만, 비전 검사 모듈(150)이 이동 형태일 경우에 진동 회피용 위치 이동을 위한 좌표 데이터, 촬영 개시, 조명 제어, 촬영 종료를 포함한 명령 데이터를 검사 이미지 획득 요청 신호에 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
진동회피 제어 모듈(130)은 진동 회피 알고리즘을 실행하여 프레스 동작시 비전 검사 위치에서 발생되는 진동을 학습하여 진동 관련 데이터를 수집한다.
일반적으로 진동에 대한 간단한 방정식은 수학식 1로 나타내고, 무차원 파라미터(
Figure pat00002
)와 m에 의해 나누면 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure pat00003
Figure pat00004
수학식 2에서,
Figure pat00005
은 비감쇠 고유 진동수를 나타내고 점성 감쇠 비율이다.
부족 감쇠 조건을 가정하면, 프레스 장치에서 발생되는 진동 신호는 도 4에 도시된 바와 같이 검사하는 전체 테스트 시간 동안 주기적으로 발생하고, 주기 함수는 수학식 3과 같이 주기적 진동 신호로 표현될 수 있다. 도 4는 다양한
Figure pat00006
값들을 위한 응답을 표현한 것이고, 이러한 응답은 점성 감쇠 계수의 증가와 함께 다양화된다. (x0=0, v0=1,
Figure pat00007
= 7)
Figure pat00008
이때,
Figure pat00009
는 감쇠 자연 주파수이고,
Figure pat00010
와 동일하다. 그리고, A는 진동 크기,
Figure pat00011
는 감쇠비,
Figure pat00012
은 고유 주파수,
Figure pat00013
는 위상차를 각각 의미한다.
수학식 3을
Figure pat00014
과
Figure pat00015
의 파라미터들의 함수로 정리하면 수학식 4와 같이 된다.
Figure pat00016
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 프레스 장치(10)에 의한 진동 신호 또는 생산 환경에서 발생되는 환경 신호는 가속도 센서 또는 관성 측정 유닛(20)에 의해 감지되고, 가속도 센서 또는 관성 측정 유닛(20)은 프레스 장치#1와 프레스 장치#2의 중앙에 배치될 수 있다. 가속도 센서 또는 관성 측정 유닛(20)은 중력 방향에 따른 가속도를 사용하여 수직 진동 신호를 측정한다.
진동 모델링 모듈(120)은 진동 신호의 정확한 모델링을 수행하기 전에 진동 관련 데이터를 기초로 모션 노이즈(Motion Noise)의 발생률이 임계값 이상인 진동 신호를 수학식 5와 같이 발생 함수로 식별한다. 진동 모델링 모듈(120)은 식별한 발생 함수와 비감쇠 관련된 정보들 간의 유사도를 참고하여 진동 함수로 모델링을 수행한다.
Figure pat00017
수학식 5에서, P는 진동 신호의 주기, t0는 시작 시간,
Figure pat00018
는 임계값 레벨 이상의 진동 지속 시간이다. 이와 같이, 발생 함수는 상당한 진동 신호가 발생하는 것을 의미한다.
모션 노이즈가 임계값 이상인 상태가 지속되는 동안에 비전 검사 모듈(150)이 촬영한 검사 이미지는 모션 흔들림 등으로 인해 비전 검사에 사용될 수 없다.
복수의 프레스 장치(10)가 설치된 실제 생산 환경에서의 진동은 수학식 6과 같이 연산자(
Figure pat00019
)에 의한 각 발생 함수의 논리 조합으로 표현되는 총 발생 함수(Vtotal)가 될 수 있다. 이때, 진동회피 제어 모듈(130)은 진화연산 접근 알고리즘에 의해 총 발생 함수를 산출하고, 총 발생 함수에 필요한 발생 함수의 개수(n)를 실제의 원시 신호에 의해 산출할 수 있다.
Figure pat00020
진동회피 제어 모듈(130)은 총 발생 함수가 진동 신호의 테스트를 위한 전체 시간을 포함하고 있으므로, 도 6에 도시된 바와 같이 총 발생 함수의 휴지 시간(tr)을 이용하여 비전 검사 모듈(150)이 검사 이미지를 획득할 수 있도록 검사 이미지 획득 요청 신호를 송출한다.
도 6은 발생 함수와 총 발생 함수를 도식화한 도면이고, 도 7은 진화 연산을 기반으로 하여 발생 함수를 산출하는 과정을 설명하는 도면이며, 도 8은 원시 신호와 발생 함수, 원시 신호와 발생 함수의 비교 신호를 설명하는 도면이다.
도 6을 참고하면, 발생 함수(f)는 모델링 전의 관심 신호이고, 총 발생 함수(Vtotal)는 진화 연산을 기반으로 하여 각 발생 함수의 논리의 조합으로 이루어진다.
진화 연산을 기반으로 하여 발생 함수를 산출하는 과정은 발생 함수를 의미하는 염색체(도 7의 (a))와 선택된 부모로부터 크로스 오버와 돌연변이 작업을 수행하는 연산자( 도 7의 (b))을 포함한다.
총 발생 함수의 휴지 시간에 획득한 검사 이미지의 정확도를 높이기 위해서는 휴지 시간 각 발생 함수간의 최소화된 적용 범위를 찾아 극대화시킬 수 있다. 또한, 주기적 진동 서열을 회피하여 획득한 검사 이미지에서 모션 흔들림을 감소시키기 위해 원래의 진동 신호와 진동 모델링에 의한 발생 함수가 정확히 일치하여야 한다.
이를 위해, 각 발생 함수의 파라미터들은 진화 연산(GA)을 통해 결정되고, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 각각의 유전자가 그 경계 내의 실제 값으로 인코딩된다.
유전자 조작에서 크로스오버 동작은 선택 프로세스에서 얻어진 부모 염색체 P1과 P2에서 주로 정보를 교환하는 것이고, 돌연변이 작업은 염색체의 유전자를 변경하는 것이다.
이때, P1과 P2는 크로스오버1로 2개, 크로스오버2로 1개, 돌연변이로 1개의 총 4개의 염색체를 생성한다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 크로스오버1은 1포인트 크로스 오버로서 유전자가 무작위로 선택된 점에서 교환된다. 크로스오버1에 의한 새로운 자손들은 염색체 문자열을 교환한 후 새성된다.
크로스오버2는 두 부모와 평균값으로, 선택한 부모는 자신의 가치를 공유하므로 부모간의 더 나은 가치를 수렴하기 위해 중간 포인트를 생성한다. 돌연변이는 무작위로 선택된 제어 지점에서의 임의의 값으로, 이 값은 무작위로 각 값을 미리 정의된 상한과 하한 사이에서 선택된다.
진화 연산에 기초한 발생 함수는 수학식 7에 의한 적합도(fitness)에 의해 평가된다. 최적화 문제는 적합도를 최소화하기 위해 해결해야하는 것으로 정의된다. 더좋은 발생 함수는 이 과정에서 더 낮은 값으로 리턴된다.
Figure pat00021
수학식 7에서, fd는 실제 신호, fc는 발생 시간과 전체 테스트 시간 간의 차이에 계산된 발생 함수의 상보 함수이며, cardi(:)는 전체 테스트 시간에 관한 기수이다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 중력 방향에 의한 원시 신호는 노이즈를 포?함하고 있으므로 사용자가 모션 노이즈의 임계값을 설정하고, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 진화연산을 통해 발생 함수와 총 발생 함수를 산출한다. 원시 신호와 산출된 발생 함수를 비교하면 진화 연산에 의한 발생 함수가 제대로 예측된 것을 확인할 수 있다.
일반적으로, 생산 환경에서의 진동은 일정 레벨 이상의 소음을 동반하므로 일정 거리 이내에서 소음이 진동보다 빠르게 비전 검사 시스템에 도달하게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템은 소음을 감지하는 소음 감지 수단을 추가하고, 소음 감지 수단에서 감지한 소음의 크기와 소음 도착 시간 등을 진동회피 제어 모듈(130)로 전달한다.
진동회피 제어 모듈(130)은 소음 도착 시간과 소음 크기, 진동 도착 시간을 반영하여 소음이 검출된 후에 소음 도착 시간과 진동 도착 시간간의 시차가 경과한 시점에 비전 검사 모듈(150)이 동작되도록 할 수 있다.
진동회피 제어 모듈(130)은 진동과 소음을 모두 반영하여 비전 검사 모듈(150)의 동작을 제어하므로 더욱 정밀한 제어가 가능할 뿐만 아니라 모션 흔들림이 없는 검사 이미지를 획득할 수 있는 확률이 더욱 높아진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 학습 모듈 120 : 진동 모델링 모듈
130 : 진동회피 제어 모듈 140 : 저장 모듈
150 : 비전 검사 모듈

Claims (7)

  1. 적어도 하나 이상의 프레스 장치를 통해 배출되는 성형물에 대한 검사 이미지를 획득하여 비전 검사를 수행하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템에 있어서,
    상기 성형물을 촬영하고, 상기 촬영된 검사 이미지를 분석하여 불량 여부를 검출하는 비전 검사모듈;
    상기 프레스 장치의 프레스 동작시 상기 비전 검사 위치에서 발생되는 진동을 학습하여 진동 관련 데이터를 수집하는 학습 모듈;
    상기 진동 관련 데이터를 기초로 모션 노이즈(Motion Noise)의 발생률이 임계값 이상인 진동 신호를 발생 함수로 식별하여 진동 함수로 모델링을 수행하는 진동 모델링 모듈; 및
    상기 적어도 하나 이상의 프레스 장치를 포함한 작업 환경에서 발생되는 전체 진동에 대한 발생 함수를 합산하여 총 발생 함수를 산출하고, 상기 총 발생 함수에서 각 발생 함수간의 휴지 시간 동안 검사 이미지를 획득하는 검사 이미지 획득 요청 신호를 상기 비전 검사 모듈로 송출하는 진동회피 제어모듈을 포함하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동 관련 데이터는 진동 크기, 비감쇠 고유 진동수, 감쇠비, 감쇠 주파수, 위상차, 진동 발생 시간을 포함한 진동 신호의 학습 데이터인 것을 특징으로 하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진동 모델링 모듈은,
    상기 발생 함수를 하기 수학식에 의해 산출하는 산출부;
    상기 적어도 하나 이상의 프레스 장치를 포함한 작업 환경에서 발생되는 전체 진동 신호에서 상기 발생 함수를 식별하는 식별부; 및
    상기 식별한 발생 함수를 매개변수로 하고 비감쇠 관련 조건들 간의 유사도를 참고하여 상기 진동 신호의 모델링을 수행하는 모델링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템.
    Figure pat00022

    여기서, P는 진동 신호의 주기, t0는 시작 시간,
    Figure pat00023
    는 임계값 레벨 이상의 진동 지속 시간임.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 총 발생 함수(Vtotal)는 진화 연산을 기반으로 하여 각 발생 함수의 논리의 조합(
    Figure pat00024
    )으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진화 연산에 기초한 발생 함수는 하기 수학식에 의한 적합도(fitness)에 의해 평가하는 단계를 더 포함하고, fd는 실제 신호, fc는 발생 시간과 전체 테스트 시간 간의 차이에 계산된 발생 함수의 상보 함수이며, cardi(:)는 전체 테스트 시간에 관한 기수인 것을 특징으로 하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템.
    Figure pat00025

  6. 제1항에 있어서,
    상기 학습 모듈은, 상기 프레스 장치에 의한 진동 신호 또는 생산 환경에 의한 환경 신호를 감지하는 가속도 센서 또는 관성 측정 유닛에 의해 진동 관련 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 진동 회피 제어 모듈은,
    상기 비전 검사 모듈이 고정된 경우에 상기 검사 이미지 촬영 관련한 명령데이터를 상기 검사 이미지 획득 요청 신호에 포함하고,
    상기 비전 검사 모듈이 이동되는 경우에 진동 회피용 위치 이동 데이터, 상기 검사 이미지 촬영 관련한 명령데이터를 상기 검사 이미지 획득 요청 신호에 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 회피 가능한 비전 검사 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190123638A (ko) 2018-04-24 2019-11-01 주식회사 강한이노시스 모션 연동형 스마트 비전 시스템
KR20190135979A (ko) 2019-11-29 2019-12-09 주식회사 강한이노시스 모션 연동형 스마트 비전 시스템
JP2022096190A (ja) * 2020-12-17 2022-06-29 株式会社クボタ 検査装置及び検査方法

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