KR20150125561A

KR20150125561A - 작업대상물 형상 측정 시스템 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20150125561A
Application number: KR1020150041239A
Authority: KR
Inventors: 데루아키 미야무라; 유키하루 도키사토; 히데노리 기쿠치
Original assignee: 히라따기꼬오 가부시키가이샤
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2015-11-09
Also published as: JP6280805B2; JP2015210245A; CN105091779A; KR101631184B1

Abstract

작업대상물의 형상 검출 정밀도를 향상시키는데 있다.
판상의 작업대상물을 홀딩하는 홀딩 장치; 상기 홀딩 장치에 홀딩된 상기 작업대상물에 대해 소정 거리 이격되게 설치되고, 그 작업대상물의 형상을 검출하는 검출 장치; 및 상기 검출 장치에 의한 상기 작업대상물의 검출 범위를, 상기 홀딩 장치의 작업대상물 홀딩면을 따라 이동시키기 위해, 상기 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나를 이동시키는 이동 장치;를 구비한 작업대상물의 형상 측정 시스템으로서, 상기 홀딩 장치는 복수의 홀딩 유닛; 및 각각의 상기 홀딩 유닛을, 상기 작업대상물을 홀딩하는 홀딩 위치와 상기 작업대상물로부터 이격된 퇴피 위치 사이에서 이동시키는 이동 기구;를 포함하고, 상기 이동 장치에 의한 상기 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나의 이동에 연동시켜, 상기 이동 기구는 상기 작업대상물의 검출 범위에 위치하는 상기 홀딩 유닛을 상기 퇴피 위치로 이동시킨다.

Description

작업대상물 형상 측정 시스템 및 제어 방법{System for measuring shape of work and control method}

본 발명은 작업대상물 형상을 측정하는 형상 측정 시스템에 관한 것이다.

자동화된 형상 측정 시스템으로서는, 작업대상물(work) 또는 센서 중 어느 하나를 이동시켜 센서의 검출 범위에서 검출된 작업대상물의 에지를 추출하고, 작업대상물 전체의 형상을 측정하는 것이 제안되어 있다. 예컨대, 특허 문헌 1 내지 5에는 작업대상물 또는 센서 중 어느 하나를 이동시켜 작업대상물의 형상을 측정하는 시스템이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본공개특허 1995－229722호 공보 특허문헌 2: 일본공개특허 2002－188905호 공보 특허문헌 3: 일본공개특허 2008－3080호 공보 특허문헌 4: 일본공개특허 2005－241361호 공보 특허문헌 5: 일본공개특허 1994－66523호 공보

자동화된 형상 측정 시스템에서는, 검출한 결과에 노이즈가 섞이는 경우가 있다. 예컨대, 작업대상물을 놓는 안착대가 작업대상물 상방에 배치된 센서의 검출 범위에 비쳐져 노이즈가 되는 경우가 있다. 여기서, 작업대상물의 CAD 데이터가 존재하는 경우에는, 센서가 형상을 검출할 때, CAD 데이터와 비교함으로써, 노이즈를 보정할 수 있는데, CAD 데이터가 존재하지 않는 작업대상물의 형상 측정을 행하는 경우는 노이즈를 보정할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 작업대상물의 형상 검출 정밀도를 향상시키는데 있다.

본 발명에 의하면, 판상의 작업대상물을 홀딩하는 홀딩 장치; 상기 홀딩 장치에 홀딩된 상기 작업대상물에 대해 소정 거리 이격되게 설치되고, 그 작업대상물의 형상을 검출하는 검출 장치; 및 상기 검출 장치에 의한 상기 작업대상물의 검출 범위를, 상기 홀딩 장치의 작업대상물 홀딩면을 따라 이동시키기 위해, 상기 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나를 이동시키는 이동 장치;를 구비한 작업대상물의 형상 측정 시스템으로서, 상기 홀딩 장치는, 복수의 홀딩 유닛; 및 각각의 상기 홀딩 유닛을, 상기 작업대상물을 홀딩하는 홀딩 위치와 상기 작업대상물로부터 이격된 퇴피 위치 사이에서 이동시키는 이동 기구;를 포함하고, 상기 이동 장치에 의한 상기 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나의 이동에 연동시켜, 상기 이동 기구는 상기 작업대상물의 검출 범위에 위치하는 상기 홀딩 유닛을 상기 퇴피 위치로 이동시키는 작업대상물의 형상 측정 시스템이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 판상의 작업대상물을, 복수의 홀딩 유닛을 구비하는 홀딩 장치에 의해 홀딩하는 홀딩 공정; 상기 홀딩 장치에 홀딩된 상기 작업대상물에 대해 소정 거리 이격되게 설치되고, 그 작업대상물의 형상을 검출하는 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나를 이동시키는 이동 공정; 상기 이동 공정에 수반하여, 복수의 상기 홀딩 유닛을 상기 작업대상물을 홀딩하는 홀딩 위치와 상기 작업대상물로부터 이격된 퇴피 위치 사이에서 이동시키는 홀딩 유닛 전환 공정; 및 상기 이동 공정에 수반하여, 상기 검출 장치에 의한 상기 작업대상물의 검출 범위를 주사시키고, 상기 작업대상물의 형상을 검출하는 검출 공정;을 포함하고, 상기 홀딩 유닛 전환 공정은, 상기 이동 공정에 의한 상기 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나의 이동에 연동시켜, 상기 검출 공정에 의한 상기 작업대상물의 검출 범위에 위치하는 상기 홀딩 유닛을 상기 퇴피 위치로 이동시키는 공정을 포함하는 작업대상물의 형상 측정 시스템의 제어 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 작업대상물의 형상 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 형상 측정 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 형상 측정 시스템의 평면도이다.
도 3은 도 1의 형상 측정 시스템의 측면도이다.
도 4는 제어 장치의 블록도이다.
도 5는 도 1의 형상 측정 시스템의 동작 설명도이다.
도 6은 도 1의 형상 측정 시스템의 동작 설명도이다.
도 7은 도 1의 형상 측정 시스템의 동작 설명도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 형상 측정 시스템의 평면도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 작업대상물 형상 측정 시스템인 형상 측정 시스템(1)의 사시도이고, 도 2는 그 평면도이며, 도 3은 그 측면도이다. 도 중 화살표 X 및 Y는 수평 방향으로서 서로 직교하는 2 방향을 나타내며, 화살표 Z는 수직 방향을 나타낸다. 형상 측정 시스템(1)은 작업대상물(2)의 형상을 측정하는 시스템이다. 작업대상물(2)은, 예컨대 대형 박판물인 판상의 강판이며, 조선용의 대형 강판 등이다. 또한, 작업대상물(2)의 재질은 강이나 철에 한정되지 않고, 예컨대, 구조용 판재로서 관용적으로 이용되고 있는 모든 재료, 구체적으로는, 나무, 콘크리트, 티타늄 또는 티타늄 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금이나, FRP, CFRP 등의 복합재 등일 수도 있다.

형상 측정 시스템(1)은 홀딩 장치(10), 검출 장치(20), 이동 장치(30), 및 가공 유닛(40)을 구비한다.

＜홀딩 장치(10)＞

도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하여 홀딩 장치(10)를 설명하기로 한다. 홀딩 장치(10)는 작업대상물(2)을 수평 자세로 홀딩한다. 홀딩 장치(10)는 복수의 홀딩 유닛(11a~11j), 및 홀딩 유닛(11a~11j) 마다 설치된 이동 기구(12)를 구비한다. 이하, 홀딩 유닛(11a~11j)을 총칭하는 경우, 또는 특정의 홀딩 유닛을 의미하지 않는 경우에는 단순히 홀딩 유닛(11)이라고 한다.

복수의 홀딩 유닛(11)은 본 실시 형태의 경우, 침목 형상으로 Y방향으로 간격을 두고 나란하게 배치되어 있다. 홀딩 유닛(11)은 Y방향에 대해 직각 방향인 X방향으로 연장 설치되어 있는 유닛 본체부(111), 적어도 하나의 지지 부재(112), 및 적어도 하나의 흡착체(113)를 구비한다. 유닛 본체부(111)는, 본 실시 형태에서는, 그 단면이 각형(角型)인 봉상(棒狀)의 부재이다. 지지 부재(112) 및 흡착체(113)는 유닛 본체부(111)의 상면에 설치되어 있다.

지지 부재(112)는 유닛 본체부(111)의 상면으로부터 상방으로 돌출되어 있고, 본 실시 형태의 경우, 선단이 둥글게 마무리되어 볼록면부를 갖는다. 작업대상물(2)은 이 지지 부재(112)의 볼록면부 상에 놓여져 지지된다. 선단을 둥글게 마무리함으로써, 작업대상물(2)에 상처가 나는 것을 저감할 수 있다. 흡착체(113)는 작업대상물(2)을 흡착한다. 흡착체(113)는 본 실시 형태의 경우, 전자석이지만, 진공 척 등, 다른 종류의 흡착체를 이용할 수도 있다. 본 실시 형태의 경우, 각 흡착체(113)는 홀딩 유닛(11) 마다 흡착 및 흡착 해제가 제어된다.

지지 부재(112)의 선단과 흡착체(113)의 상면은 대략 동일 수평면 상(대략 동일한 높이)에 위치하고 있고, 지지 부재(112) 상에 놓인 작업대상물(2)을 흡착체(113)로 흡착함으로써, 작업대상물(2)을 수평 자세로 고정할 수 있다.

본 실시 형태의 경우, 홀딩 유닛(11)에 의해 지지 부재(112) 및 흡착체(113)의 수나 배치가 다르게 되어 있다. 예컨대, 홀딩 유닛(11a)은 3개의 지지 부재(112)와 4개의 흡착체(113)를 가지고 있는데, 홀딩 유닛(11b)은 5개의 지지 부재(112)와 2개의 흡착체(113)를 가지고 있다. 이와 같이 홀딩 유닛(11)의 지지 부재(112) 및 흡착체(113)의 수나 배치를, 작업대상물(2)의 부위에 따라 달리 함으로써, 작업대상물(2)의 부위에 따라 지지 위치나 흡착 위치가 달라지게 되어 작업대상물(2)의 지지와 흡착을 치우침 없이 실시할 수 있다. 물론, 모든 홀딩 유닛(11)에 대해 지지 부재(112) 및 흡착체(113)의 수나 배치를 동일하게 할 수도 있다.

또한, 홀딩 유닛(11a, 11d, 11g, 11j)은 지지 부재(112) 및 흡착체(113)의 수나 배치가 같다. 또한, 홀딩 유닛(11b, 11e, 11h)은 지지 부재(112) 및 흡착체(113)의 수나 배치가 같다. 또한, 홀딩 유닛(11c, 11f, 11i)은 지지 부재(112) 및 흡착체(113)의 수나 배치가 같다. 지지 부재(112) 및 흡착체(113)의 수나 배치가 같은 홀딩 유닛(11)을 분산 배치함으로써, 지지 부재(112) 및 흡착체(113)의 수나 배치가 다른 홀딩 유닛(11)의 종류를 줄이면서, 작업대상물(2)의 지지와 흡착을 치우침 없이 실시할 수 있다.

이동 기구(12)는 홀딩 유닛(11)을 홀딩 위치와 퇴피 위치 사이에서 Z방향으로 이동시킨다. 이동 기구(12)는, 예컨대, 전동 실린더, 에어 실린더, 유압 실린더이고, 개별적으로 제어된다. 홀딩 위치는 작업대상물(2)을 홀딩하기 위한 위치이다. 도 3은, 모든 홀딩 유닛(11)이 홀딩 위치에 위치되어 있는 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 모든 지지 부재(112)의 선단과 모든 흡착체(113)의 상면은 대략 동일 수평면 상에 위치한다. 이 때문에, 지지 부재(112) 상에 놓인 작업대상물(2)을 흡착체(113)로 흡착함으로써, 작업대상물(2)을 수평 자세로 고정할 수 있다. 퇴피 위치는 홀딩 위치로부터 하부로 이격된 위치이며, 후술하는 검출 장치(20)의 검출 범위로부터 홀딩 유닛(11)을 퇴피시키는 위치이다. 홀딩 유닛(11)은, 통상적으로 홀딩 위치에 위치하고, 검출 장치(20)의 검출 범위에 따라 개별적으로 퇴피 위치로 이동된다.

본 실시 형태의 경우, 모든 홀딩 유닛(11)에 이동 기구(12)를 설치하여 상하 이동 가능하게 하였지만, 반드시 모든 홀딩 유닛을 이동 가능하게 할 필요는 없으며, 고정된 홀딩 유닛이 존재할 수도 있다. 예컨대, 홀딩 유닛(11a)이나 홀딩 유닛(11j)과 같이, 단부에 위치하는 홀딩 유닛을 홀딩 위치에 고정할 수도 있다.

＜검출 장치(20)＞

검출 장치(20)는 홀딩 장치(10)에 홀딩된 작업대상물(2)의 형상을 검출한다. 검출 장치(20)는 지지 부재(21)와, 지지 부재(21)에 지지된 촬상 장치(22)와, 지지 부재(21)에 지지된 조명 장치(23)를 구비한다. 지지 부재(21)가, 후술하는 이동 장치(30)의 빔 부재(323)에 장착됨으로써, 검출 장치(20)는 이동 장치(30)에 의해 X방향 및 Y방향으로 이동할 수 있다. 일방, 검출 장치(20)는 Z방향에 있어서 고정되어 있어서 Z방향으로는 이동할 수 없으므로, 검출 장치(20)(촬상 장치(22))와 작업대상물(2)과의 이격 거리는 항상 일정하게 된다. 이 이격 거리에 맞추어 촬상 장치(22)의 피사계 심도(후술)가 조정된다.

본 실시 형태의 경우, 촬상 장치(22)로는, 라인 센서 카메라나, 에리어 센서 카메라 등의 비전 센서를 채용할 수 있다. 그리고, 촬상 장치(22)는 그 하부에 배치된 작업대상물(2)을 촬영하기 위해 작업대상물(2)로부터 소정 거리 이격된 상방 위치에 배치되어 있다. 또한, 촬상 장치(22)로는 가시광선, 적외선, 자외선 등을 검출할 수 있는 광학 센서를 채용할 수 있고, 촬상 소자로서 CCD, CMOS 센서 등으로 구성되는 것을 채용할 수도 있다.

라인 센서 카메라를 채용한 경우에는, 라인 센서 카메라의 검출 범위의 방향이 X방향으로 연장되도록 배치하고, 또한 X방향의 작업대상물(2)의 폭 만큼의 모두를 카메라의 시야(촬상 범위)에 넣기 위해, 라인 센서 카메라를 작업대상물(2)로부터 상방의 보다 높은 위치에 배치할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 작업대상물(2)의 X방향에서의 소정폭 만큼의 촬영을 행하기 위해, 라인 센서 카메라를 X방향으로 이동시킬 필요가 없다. 그리고, 라인 센서 카메라의 촬영과 동시에, 이동 장치(30)에 의해 라인 센서 카메라를 Y방향으로 이동시킴으로써, 작업대상물(2) 전체를 효율적으로 촬영할 수 있다. 따라서, 대형의 작업대상물(2)이라 하더라도, 라인 센서 카메라를 Y방향으로 이동, 주사시키는 것만으로, 작업대상물(2) 전체의 형상 검출을 짧은 시간에 행할 수 있다.

구체적으로는 크기 수m×수m(예컨대, 약 2~3m×약 5~6m)의 대형 강판의 형상을 검출하는 경우, 라인 센서 카메라로서 화소수 1만 화소 이상의 것을 채용하고, 또한, 작업대상물(2)로부터 라인 센서 카메라까지의 이격 거리는 작업대상물(2)의 크기나 조명 장치(23)의 휘도에 따라 적절히 선택되는 것이지만, 전술한 크기의 대형 강판의 경우, 검출 정도를 고려하면 약 2~3m가 된다.

조명 장치(23)는 X방향으로 연장 설치되고, 검출 장치(20)의 이동 방향인 Y방향에 대해 촬상 장치(22)와 대략 동일한 위치이며, Z축방향으로 촬상 장치(22) 보다 작업대상물(2)에 가까운 위치, 즉 낮은 위치의 한 곳에 배치되어 있다. 조명 장치(23)는 촬상 장치(22)의 검출 범위에 광을 조사하는 광원을 구비하고 있고, 그 하방을 비출 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 조명 장치(23)로는, 예컨대 LED 라인 조명을 채용할 수 있고, 이를 촬상 장치(22)의 X방향의 검출 범위의 폭에 따라 복수개 나란하게 배치할 수 있다.

또한, 광원으로는 LED에 한정되지 않으며, 형광등이나 백열등을 이용할 수도 있고, 가시광선 이외에 적외선, 자외선을 조사하는 것 등으로 구성할 수도 있다. 또한, 본 실시 형태의 경우, 조명 장치(23)는 검출 장치(20)의 이동 방향에 대해 촬상 장치(22)의 상류측(도 3에서는 좌측)에 한군데만 배치되어 있는데, 이에 한정되지 않으며, 예컨대, 상류측과 하류측에 배치하고, 이것들을 연결하도록 Y방향으로 2열 배치하고, 촬상 장치(22)를 둘러싸는 직사각형상을 형성하도록 복수 개소에 배치할 수도 있다. 광원은 작업대상물(2)이 존재하는 위치에서 촬상 장치(22)에 의한 촬영에 적절한 휘도가 되도록 조도, 조사 범위 등이 조정되어 있어, 작업대상물(2)이 존재하는 위치로부터 거리가 멀어질수록 조도는 낮아진다.

＜이동 장치(30)＞

이동 장치(30)는 홀딩 장치(10)에 홀딩된 작업대상물(2)의 검출 범위로 검출 장치(20)를 이동시킨다. 본 실시 형태의 경우, 이동 장치(30)는 작업대상물(2)의 상방에서 검출 장치(20)를 2차원적(X방향 및 Y방향)으로 이동시킨다. 다만, 상기한 촬상 장치(22)로서 라인 카메라를 채용하였을 때, 이동 장치(30)가 검출 장치(20)를 X방향으로 이동시킬 필요가 없는 경우에 대해서는, 이동 장치(30)는 검출 장치(20)를 Y방향으로만 수평 이동시킬 수도 있다.

이동 장치(30)는 Y방향으로 연장 설치된 한쌍의 안내 부재(31, 31)와 이동체(32)를 구비한다. 한 쌍의 안내 부재(31, 31)는 홀딩 장치(10)의 양측부에 위치하도록, X방향으로 서로 이격되게 설치되어 있다. 본 실시 형태의 경우, 한쌍의 안내 부재(31, 31)는 홀딩 장치(10)의 양측을 따라 Y방향으로 연장 설치되어 있다.

이동체(32)는 한쌍의 안내 부재(31, 31)에 가설(架設)되어 있고, 안내 부재(31)에 안내되어 Y방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 이동체(32)는 한쌍의 슬라이더(321, 321), 한쌍의 기둥 부재(322, 322), 및 한쌍의 기둥 부재(322, 322) 사이에 가설된 빔 부재(323)를 구비한다. 슬라이더(321)는 안내 부재(31)와 걸어맞춤하여 안내 부재(31)를 따라 이동 가능하다. 기둥 부재(322)는 슬라이더(321) 상에 세워져 설치되어 있다. 빔 부재(323)는 X방향으로 연장 설치되어 있다.

이동체(32)는 구동 기구(미도시)에 의해 이동된다. 구동 기구로는 랙피니언 기구, 벨트 전동 기구, 볼-스크류 기구 등 각종의 구동 기구가 채용 가능하다. 랙피니언 기구를 채용하는 경우, 예컨대, 한 쌍의 슬라이더(321, 321)의 일방에, 피니언 붙이 모터를 고정하고, 안내 부재(31)를 따라 랙을 설치할 수도 있다.

빔 부재(323)는 구동 기구(미도시)에 의해 검출 장치(20)를 X방향으로 이동시킬 수 있다. 검출 장치(20)의 지지 부재(21)는 빔 부재(323)와 걸어맞춤하고, 빔 부재(323)를 따라 X방향으로 이동 가능하다. 구동 기구로는 랙피니언 기구, 벨트 전동 기구, 볼-스크류 기구 등 각종의 구동 기구가 채용 가능하다.

이동 장치(30)는 후술하는 가공 유닛(40)을 구동하기 위한, 이동체(32)에 지지된 이동체(33, 34)를 더 구비한다. 이동체(33)는 빔 부재(323)와 걸어맞춤하여 빔 부재(323)를 따라 X방향으로 이동 가능하다. 이동체(34)는 이동체(33)와 걸어맞춤하여 이동체(33)를 따라 Z방향으로 이동 가능하다. 이동체(33, 34)는 구동 기구(미도시)에 의해 이동된다. 구동 기구로는 랙피니언 기구, 벨트 전동 기구, 볼-스크류 기구 등 각종의 구동 기구가 채용 가능하다.

＜가공 유닛(40)＞

가공 유닛(40)은 홀딩 장치(10)에 홀딩된 작업대상물(2)의 가공 대상 부위에 대해 가공을 행하는 유닛으로서, 공구(41)를 가진다. 작업대상물(2)에 가공을 행하지 않고, 작업대상물(2)의 형상 측정만을 행하는 경우에는, 가공 유닛(40)을 설치하지 않는 구성도 채용 가능하다. 본 실시 형태의 경우, 공구(41)는 작업대상물(2)의 끝가장자리의 절삭 가공을 행하는 밀링 커터(예컨대, 엔드밀)이고, 가공 유닛(40)은 공구(41)의 회전 구동을 행한다.

또한, 교환용 공구가 배치된 공구 랙(미도시)을 구비하고 있어, 이동 장치(30)에 의한 가공 유닛(40)의 이동에 의해, 자동적으로 공구를 교환하는 것도 가능하다. 즉, 이동체(32)에는 공통의 지지 부재가 되는 빔 부재(323)를 통해 검출 장치(20)와 더불어 가공 유닛(40)도 탑재되어 있다. 그리고, 이동 장치(30)를 검출 장치(20)와 더불어 가공 유닛(40)의 이동 기구로서 겸용할 수 있어 시스템의 간소화를 꾀할 수 있다. 또한, 검출 장치(20)와 가공 유닛(40)을 별도의 이동 장치(30)에 의해 이동시키는 경우에 비해, 각각의 이동량의 오차를 고려할 필요가 없고, 검출 장치(20)에서 측정한 작업대상물(2)의 형상 데이터에 따라 이동량 오차의 수정을 행하지 않고, 바로 가공 유닛(40)에 의한 작업대상물(2)의 가공을 행할 수 있다.

가공 유닛(40)은 이동체(34)에 지지되어 있다. 그리고, 이동체(34)의 이동에 따라 Z방향으로, 이동체(33)의 이동에 의해 X방향으로, 이동체(32)의 이동에 의해 Y방향으로, 각각 가공 유닛(40)을 이동시킬 수 있다. 가공 유닛(40)으로는, 작업대상물(2)의 절단 테두리의 모따기 가공 이외의 가공에도 적용 가능하다. 예컨대, 구멍 뚫기, 절단 등, 절삭 가공 이외의 각종 기계 가공에 적용 가능하다. 또한, 레이저 가공 등에도 적용 가능하다. 가공 유닛(40)이나 공구는 그 가공 내용에 상응하는 것이 적절히 선택되게 된다.

＜제어 장치(50)＞

도 4는, 형상 측정 시스템(1)의 제어를 실시하는 제어 장치(50)의 블록도이다. 제어 장치(50)는 처리부(51), 기억부(52), 및 인터페이스부(53)를 구비하고, 이것들은 서로 버스(미도시)에 의해 접속되어 있다. 처리부(51)는 기억부(52)에 기억된 프로그램을 실행한다. 처리부(51)는, 예컨대 CPU이다. 기억부(52)는, 예컨대, RAM, ROM, 하드 디스크 등이다. 인터페이스부(53)는 처리부(51)와 외부 디바이스(호스트 컴퓨터(56), 센서(54), 액추에이터(55))와의 사이에 설치되며, 예컨대, 통신 인터페이스나, I/O 인터페이스 등이다.

센서(54)에는, 예컨대, 검출 장치(20)의 위치를 검출하는 센서(예컨대, 이동체(32)의 위치를 검출하는 센서), 촬상 장치(22)의 촬상 소자 등이 포함된다. 액추에이터(55)에는 흡착체(113) 및 이동 기구(12)의 구동원, 이동 장치(30)가 구비하는 각 구동원, 가공 유닛(40)의 구동원 등이 포함된다.

제어 장치(50)는 호스트 컴퓨터(56)의 지시에 의해, 형상 계측 시스템(1)을 제어함과 아울러, 홀딩 유닛을 홀딩 위치와 퇴피 위치로 이동시키는 홀딩 유닛 전환 장치로서도 기능한다. 이하, 제어예에 대해 설명하기로 한다.

＜제어예＞

＜형상의 검출＞

도 5 및 도 6을 참조하여, 홀딩 장치(10) 상에 놓인 작업대상물(2) 형상의 검출예에 대해 설명하기로 한다. 도 5 및 도 6은, 검출 장치(20)에 의한 형상 검출 과정의 각 상태(ST11~ST13)를 평면에서 본 경우(도 5)와, 측면에서 본 경우(도 6)를 나타낸다.

작업대상물(2)은, 예컨대, 다른 반송 장치(미도시) 등에 의해 홀딩 장치(10) 상으로 옮겨진다. 그러면, 제어 장치(50)는 형상 검출 처리를 개시한다. 상태 ST11은 이동체(32)가 초기 위치에 있는 경우를 나타내고 있다. 검출 장치(20)는 홀딩 장치(10)에 홀딩된 작업대상물(2)로부터 Y방향의 도면 좌측 단부로 어긋난 위치에 있다. 이 위치로부터 작업대상물(2) 형상의 검출을 개시한다. 이 상태에서는 작업대상물(2) 아래에 존재하는 모든 홀딩 유닛(11)이 작업대상물(2)을 홀딩하는 홀딩 위치에 고정되어 있다.

검출 장치(20)가 작업대상물(2)의 형상을 검출할 때는, 우선 조명 장치(23)가 작업대상물(2)로 광 조사를 개시하고, 그 후 검출 장치(20)의 촬상 장치(22)가 작업대상물(2)의 촬영을 개시한다. 검출 장치(20)는 이동 장치(30)에 의해 Y방향으로 수평 이동한다. 이 때, 홀딩 장치(10)는 작업대상물(2)을 수평 자세로 홀딩하고 있으므로, 검출 장치(20)는 작업대상물(2)의 상방을 수평으로 이동함과 동시에, 수평 자세로 홀딩된 작업대상물(2)과의 거리를 일정하게 유지한 상태로 이동할 수 있다. 그 때문에 촬상 장치(22)의 초점 거리는 사전에 작업대상물(2)과의 거리에 맞추어져 있다.　초점 거리는 고정으로 할 수도 있고, 가변으로 할 수도 있다. 초점 거리가 가변인 경우, 초점 거리는 형상 검출 개시 전에 한 번 맞추어지면, 형상 검출 중에 변경되는 경우는 없다. 또한, 조명 장치(23)는 작업대상물(2)의 표면에 대해 비스듬하게 광을 조사하도록, 작업대상물(2)의 표면에 대해 경사져서 설치되는 것이 좋다. 이 때, 조명 장치(23)의 Z방향의 배치는 촬상 장치(22)와 비교하여 상대적으로 낮은 위치에 배치된다. 이와 같이 함으로써, 작업대상물(2)에 형성된 가장자리 부분의 음영을 두드러지게 할 수 있고, 이 음영을 촬상 장치(22)가 검출하여 작업대상물(2)의 형상을 검출할 수 있다.

이어서, 상태 ST12로 나타낸 바와 같이 이동체(32)를 이동시키고, 홀딩 장치(10) 상에 놓여 있는 작업대상물(2)을 주사한다. 홀딩 유닛(11)이 홀딩 위치에 있을 때, 그 상단이 동일 평면 상에 위치하고, 이것이 작업대상물 홀딩면을 구성한다. 이동체(32)가 이동하면, 촬상 장치(22)는 작업대상물 홀딩면을 따라 이동(주사)하면서 촬영하게 된다. 그 때문에, 결과적으로, 작업대상물 홀딩면 상의 작업대상물(2)이 주사, 촬영되게 된다. 이 때, 도 6에 도시한 바와 같이, 촬상 장치(22)의 검출 범위에 있는 홀딩 유닛(11e, 11f)은 퇴피 위치에 있고, 그 외의 홀딩 유닛(11)은 홀딩 위치에 있다.　또한 홀딩 유닛(11)에 대해서는, 적어도 검출 범위에 있는 홀딩 유닛을 퇴피 위치로 하면 되고, 다른 홀딩 유닛에 대해서는 홀딩 위치 또는 퇴피 위치 중 어느 위치를 취해도 무방하다. 다만, 다른 홀딩 유닛을 홀딩 위치로 함으로써, 작업대상물(2)을 견고하게 홀딩할 수 있어, 형상 검출 중에 작업대상물(2)이 이동하지 않고, 정확한 형상 검출이 가능하다.

여기서, 도 7의 (A) 및 도 7의 (B)를 이용하여, 홀딩 유닛(11e, 11f)을 퇴피 위치로 이동시키는 과정을 상세하게 설명하기로 한다.　또한 도 7의 (A) 및 (B)에 있어서, 촬상 장치(22), 조명 장치(23), 홀딩 유닛(11e, 11f)의 배치는 설명을 위한 개념을 나타내기 위한 위치이므로, 상기한 실시 형태에서의 배치와는 다르다.

도 7의 (A)는, 검출 장치(20)가, 도 5 및 도 6의 상태 ST12에 나타내는 위치로 이동되고, 홀딩 유닛(11e, 11f)이 퇴피 위치로 이동하기 전의 홀딩 위치의 상태를 나타내고 있다. 이 때, 검출 장치(20)의 촬상 장치(22)는 작업대상물(2)의 하나의 가공 대상 부위(P5)의 상방에 위치하고 있다. 도 7의 (A)에 있어서, 작업대상물(2)의 일부가 중도에 잘려 있는 부분이, 가공 대상 부위(P5)에 해당한다.　설명을 위해, 작업대상물(2)의 X방향에서의 가공 대상 부위(P5)가 형성되지 않은 부분의 도시는 생략하였다.

여기서, 도 7의 (A) 및 (B) 중 촬상 장치(22)의 피사계 심도를 포함하는 영역을 편의상 파선으로 둘러싸는 직사각형상으로 나타내고, 이를 작업대상물(2)의 검출 범위(RD)로 한다. 이 도면에서는, 파선으로 둘러싸는 직사각형상의 상변과 하변 사이를 피사계 심도 영역으로 한다. 피사계 심도는, 이 사이에서 촬상 장치(22)의 초점이 맞는 것처럼 보이는 피사체측의 거리의 범위이다.　파선으로 둘러싸는 직사각형상의 측변은 촬상 장치(22)의 촬영 가능 범위이다. 본 실시 형태의 경우, 피사계 심도를 포함하여 촬상 장치(22)의 검출 범위(RD)로 하고 있다.

도 7의 (A)에 도시한 검출 범위(RD) 중에는, 홀딩 유닛(11e, 11f)이 존재하고, 조명 장치(23)의 광선(R)에 의해 홀딩 유닛(11e)의 선단의 볼록면부로부터 발생한 그림자(S)가 존재한다. 이 때 홀딩 유닛(11e, 11f)은 피사계 심도 영역 내에 존재한다. 이 때문에, 홀딩 유닛(11e, 11f)에 대해 포커싱되어 촬영되어 버린다. 또한, 그림자(S)도, 동일한 피사계 심도 영역 내에 위치하기 때문에, 촬상 장치(22)의 검출 범위(RD) 내(촬상 영역 내)에 비쳐져 버린다. 그 결과, 홀딩 유닛(11e, 11f)이나 그림자(S)는, 가공 대상 부위(P5)에서 촬상 장치(22)가 작업대상물(2)의 형상을 식별할 때, 노이즈가 되게 된다. 즉, 홀딩 유닛(11e, 11f) 및 그림자(S)가 비쳐짐으로써, 실제로는 작업대상물(2)의 외연(外緣)이 존재하지 않는 부위라 하더라도, 홀딩 유닛(11e, 11f)이나 그림자(S)의 존재가 작업대상물(2)의 외연으로서 오검출될 우려가 있다.

따라서, 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이, 검출 범위 내에 존재하는 홀딩 유닛(11e, 11f)을 퇴피 위치로 이동시킴으로써, 홀딩 유닛(11e, 11f)을 피사계 심도 영역 외로 퇴피시키고, 그림자(S)에 대해서도 검출 범위(RD) 내에 비치지 않도록 하였다. 이와 같이 함으로써, 퇴피 위치로 이동한 홀딩 유닛(11e, 11f)에 포커싱되어 촬영되는 일이 없고, 또한 그림자(S)가 오검출되는 경우도 없으므로, 촬상 장치(22)가 작업대상물(2)의 형상을 식별할 때의 노이즈가 되는 요인이 검출 범위로부터 배제된다. 또한, 퇴피 위치로 퇴피한 홀딩 유닛(11e, 11f)과 조명 장치(23)의 거리가 멀어짐으로써, 홀딩 위치에 비해 퇴피 위치에서의 광선(R)에 의한 조도는 약해진다. 따라서, 퇴피 위치에 있어서, 홀딩 유닛(11e, 11f)에서 반사된 광선(R)이 촬상 장치(22)에 비치더라도, 작업대상물(2)에서 반사된 광선(R) 보다 휘도가 낮고, 휘도차가 크기 때문에, 오검출이 되는 경우는 없다.

구체적인 홀딩 유닛(11e, 11f)의 퇴피 위치로의 이동에 대해 설명하기로 한다. 검출 장치(20)의 이동에 의한 검출 범위(RD)의 이동에 연동하여, 가공 대상 부위(P5)에 위치하고 있는 홀딩 유닛(11f)의 흡착체(113)를 정지시키고 홀딩을 해제한다. 그리고, 홀딩 유닛(11f)을 이동시키는 이동 기구(12)를 구동하여 홀딩 유닛(11f)의 위치를, 홀딩 위치로부터 퇴피 위치로 전환한다(위치 변경 공정). 이와 마찬가지로, 피사계 심도 영역에 존재하는 홀딩 유닛(11e)에 대해서도, 동일한 위치 변경 공정을 행한다.

그리고, 검출 범위(RD)로부터 홀딩 유닛(11e, 11f)이 배제된 상태에서 촬상 장치(22)가 촬영을 행한다. 촬영이 종료되고, 검출 장치(20)의 이동과 동시에, 검출 범위(RD)가 이동한다. 이 이동에 연동하여, 퇴피 위치에 있는 홀딩 유닛(11e, 11f)은 검출 범위(RD)로부터 벗어남으로써, 홀딩 위치로 이동하고, 도 7의 (A)에 도시한 상태로 되돌아온다.

이와 같이 하여, 다시 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 촬상 장치(22)에 의해 작업대상물(2)의 형상이 차례로 촬영되고, 그 화상 데이터와 위치 정보가 기억부(82)에 보존된다. 즉, 검출 장치(20)의 이동에 수반하여, 적어도 검출 장치(20)의 검출 범위 내에 있는 홀딩 유닛(11)만을 퇴피 위치로 이동시키고, 촬영 종료 후, 퇴피 위치로 이동시킨 홀딩 유닛(11)을 다시 홀딩 위치로 이동시킨다. 이를 반복함으로써, 작업대상물(2)을 휘게 하지 않고, 또한 홀딩 유닛(11)을 불필요하게 검출하지 않는다.　 검출 범위 내에 존재하지 않는 홀딩 유닛(11)도, 필요하다면 적절히 퇴피 위치로 이동시켜도 좋다.

마지막으로, 상태 ST13에 나타낸 바와 같이, 이동체(32)가 작업대상물(2)로부터 Y방향 도면 중 우측단으로 어긋난 위치(반환 위치)까지 도달하면 촬영을 종료한다.　또한 본 실시 형태에서는 형상 측정 시스템(1)의 동작은 호스트 컴퓨터(56)의 지시에 의한 것이지만, 오퍼레이터가 퇴피 위치로 이동시킬 필요가 있는 홀딩 유닛을 개별적으로 지정하여 형상 측정 시스템(1)을 동작시킬 수도 있다.

이 촬영의 결과, 예컨대, 도 6에 도시한 작업대상물(2)의 형상 데이터(2d)를 얻을 수 있다. 이 형상 데이터(2d)는 작업대상물(2)의 외형과, 그 위치 정보(좌표 데이터)를 나타낸다. 본 실시 형태에 의하면, CAD 데이터가 존재하지 않는 작업대상물(2)의 형상 측정을 행하는 경우에도, 홀딩 유닛(11)이나, 홀딩 유닛(11)에 의한 그림자 등을 촬상 장치(22)의 검출 범위로부터 배제할 수 있으므로, 검출 장치(20)의 검출 정밀도를 향상시킨 형상 측정 시스템(1)을 제공할 수 있다. 취득한 형상 데이터(2d)의 좌표는 미리 취득하고 있던 홀딩 장치(10)의 평면 데이터와 이동체(32)를 구동하는 모터의 엔코더를 조합함으로써 인식한다.

＜가공＞

상기 형상 측정 시스템(1)에 의해 얻어진 작업대상물(2)의 형상 데이터(2d)에 기초하여, 이동 장치에 장착된 가공 유닛(40)을 이용하여 작업대상물(2)의 피가공부를 가공할 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 이러한 처리는 이동체(32)의 1회의 왕복 이동에 의해 행한다. 구체적으로, 작업대상물(2)의 형상 검출은 이동체(32)의 왕로(往路) 이동 중에 행하고, 작업대상물(2)의 가공은 이동체(32)의 복로(復路)이동 중에 행한다.

본 실시 형태의 경우, 촬상 장치(22)와 가공 유닛(40)이 공통의 지지 부재를 통해 이동 장치에 장착되어 있으므로, 왕로 이동 중에 작성한 형상 데이터의 가공 대상 부위의 위치 정보와, 가공 유닛(40)이 가공을 행할 때 고려해야 할 위치 정보 사이의 오차를 고려할 필요가 없다. 이와 같이 함으로써, 이동 장치의 왕로에서 작성한 작업대상물(2)의 형상 데이터(2d)를 이용하여, 복로에서 가공 유닛(40)이 작업대상물(2)에 대해 즉석에서 가공을 행할 수 있게 되어 있다.

또한, 가공 유닛(40)이 작업대상물(2)을 가공할 때, 가공 유닛(40)의 공구가 작업대상물(2)의 하방에 존재하는 홀딩 유닛(11)과 간섭하는 경우가 있다. 이러한 경우, 형상 데이터(2d)에 기초하여, 예컨대, 가공 대상 부위(P1)에 위치하고 있는 홀딩 유닛(11)을 특정하고, 해당하는 홀딩 유닛(11)을 퇴피 위치로 이동시킨다. 그 후, 가공 유닛(40)을 강하시킴과 동시에 가공 유닛(40)을 구동하여 공구(41)에 의해 가공 대상 부위(P1)의 가공을 개시한다. 가공 유닛(40)의 이동은 형상 데이터(2d)에 기초하여 이동 장치(30)에 의해 실시할 수 있다.

이 때, 홀딩 유닛(11)은 퇴피 위치에 있어, 공구(41)와 간섭되는 경우는 없다. 바꾸어 말하면, 홀딩 유닛(11)을 퇴피 위치로 이동시킴으로써, 홀딩 장치(10)에서의 홀딩 유닛 부분이, 작업대상물(2)을 놓고 지지하는 베이스로서가 아닌, 작업대상물(2)에서의 가공 대상 부위(P1)의 작업 에리어(작업 공간)로서 기능하게 된다. 따라서, 홀딩 유닛(11)이 가공에 방해가 되거나, 공구(41)에 의해 손상되거나 하는 일도 없다. 또한, 퇴피 위치의 홀딩 유닛(11) 이외의 다른 홀딩 유닛(11)은 홀딩 위치에 있고, 작업대상물(2)을 홀딩하고 있다. 따라서, 가공 중에 작업대상물(2)의 위치가 어긋나는 일도 없다.

＜다른 실시 형태＞

이어서, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 설명하기로 한다. 도 8에는, 본 발명의 다른 실시 형태인 형상 측정 시스템(3)이 개시되어 있다. 도 8에 도시한 형상 측정 시스템(3)은, 도 1 내지 도 3에 도시한 형상 측정 시스템(1)이 계측의 대상으로 하는 작업대상물(2) 보다 큰 작업대상물(2)을 대상으로 하는 시스템이다.

구체적인 구성으로는, 큰 작업대상물(2)에 맞추어 홀딩 장치(10)를 X방향으로 2열 배치하고, 이에 수반하여 이동 장치(30)의 빔 부재(323)를 대형화한 것이다. 검출 장치(20)가 빔 부재(323)에 대해 X방향으로 이동 가능하므로, 검출 장치(20)의 위치에 맞추어 X방향의 일방의 열의 해당하는 홀딩 유닛(11)만을 퇴피 위치로 이동시키는 것도 가능하다. 본 실시예에 있어서, 홀딩 유닛(11)을 퇴피 위치로 이동시키는 과정에 대해서는, 도 7에 상세히 설명한 과정과 동일하고, 그 외의 형상의 검출 과정도 상기한 도 5 및 도 6에 도시한 실시 형태와 마찬가지이다.

본 실시 형태의 경우, 작업대상물(2)의 형상의 검출은, 이동체(32)의 왕로 이동 중에 행하고, 작업대상물(2)의 가공은 이동체(32)의 복로 이동 중에 행한다고 하였지만, 작업대상물(2)의 형상을 검출하면서, 작업대상물(2)의 가공을 행하는 것도 가능하다. 예컨대, 이동체(32)가 초기 위치로부터 반환 위치로 이동하는 동안에, 작업대상물(2)의 형상을 검출하면서, 그 검출 결과에 따라 작업대상물(2)의 가공을 실시할 수도 있다.

본 실시 형태의 경우, 고정된 홀딩 장치(10) 상의 작업대상물(2)에 대해, 검출 장치(20)을 구비하는 이동 장치(30)가 이동하는 구성을 채용하였지만, 이에 한정되지 않으며, 고정된 검출 장치(20)에 대해, 이동 가능한 홀딩 장치(10)가 이동하는 구성을 채용할 수도 있다.

Claims

판상의 작업대상물을 홀딩하는 홀딩 장치;
상기 홀딩 장치에 홀딩된 상기 작업대상물에 대해 소정 거리 이격되게 설치되고, 그 작업대상물의 형상을 검출하는 검출 장치; 및
상기 검출 장치에 의한 상기 작업대상물의 검출 범위를, 상기 홀딩 장치의 작업대상물 홀딩면을 따라 이동시키기 위해, 상기 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나를 이동시키는 이동 장치;를 구비한 작업대상물의 형상 측정 시스템으로서,
상기 홀딩 장치는,
복수의 홀딩 유닛; 및
각각의 상기 홀딩 유닛을, 상기 작업대상물을 홀딩하는 홀딩 위치와 상기 작업대상물로부터 이격된 퇴피 위치 사이에서 이동시키는 이동 기구;를 포함하고,
상기 이동 장치에 의한 상기 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나의 이동에 연동시켜, 상기 이동 기구는 상기 작업대상물의 검출 범위에 위치하는 상기 홀딩 유닛을 상기 퇴피 위치로 이동시키는 작업대상물의 형상 측정 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 이동 기구에 의한 상기 홀딩 유닛의 상기 퇴피 위치로의 이동에 따라, 상기 작업대상물의 검출 범위에 위치하는 상기 홀딩 유닛을 제외한 다른 홀딩 유닛을 상기 홀딩 위치로 이동시키는 홀딩 유닛 전환 장치를 더 구비하는 작업대상물 형상 측정 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 검출 장치는, 광원과 라인 센서 카메라를 구비한 작업대상물 형상 측정 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 라인 센서 카메라의 이동 방향에 대해 직교하는 방향에서 적어도 상기 작업대상물의 폭 만큼의 촬상 범위를 가지도록, 상기 라인 센서 카메라를 상기 작업대상물로부터 이격 배치하는 작업대상물 형상 측정 시스템.
청구항 1에 있어서,
형상이 검출된 상기 작업대상물의 피가공부에 대해 가공을 행하는 가공 유닛을 더 구비하고,
상기 가공 유닛은 상기 이동 장치에 의해 이동되는 작업대상물 형상 측정 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 가공 유닛과 상기 검출 장치는 공통의 지지 부재에 장착되어 상기 이동 장치에 의해 이동되는 작업대상물 형상 측정 시스템.
청구항 1에 있어서,
복수의 상기 홀딩 유닛이 상기 검출 장치의 이동 방향을 따라 이격 배치되고,
각각의 상기 홀딩 유닛이 상기 검출 장치의 이동 방향에 대해 직각 방향으로 연장 설치되는 작업대상물 형상 측정 시스템.
판상의 작업대상물을, 복수의 홀딩 유닛을 구비하는 홀딩 장치에 의해 홀딩하는 홀딩 공정;
상기 홀딩 장치에 홀딩된 상기 작업대상물에 대해 소정 거리 이격되게 설치되고, 그 작업대상물의 형상을 검출하는 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나를 이동시키는 이동 공정;
상기 이동 공정에 수반하여, 복수의 상기 홀딩 유닛을 상기 작업대상물을 홀딩하는 홀딩 위치와 작업대상물로부터 이격된 퇴피 위치 사이에서 이동시키는 홀딩 유닛 전환 공정; 및
상기 이동 공정에 수반하여, 상기 검출 장치에 의한 상기 작업대상물의 검출 범위를 주사시키고, 작업대상물의 형상을 검출하는 검출 공정;을 포함하고,
상기 홀딩 유닛 전환 공정은,
상기 이동 공정에 의한 상기 검출 장치 및 상기 홀딩 장치 중 적어도 하나의 이동에 연동시켜,
상기 검출 공정에 의한 상기 작업대상물의 검출 범위에 위치하는 상기 홀딩 유닛을 상기 퇴피 위치로 이동시키는 공정을 포함하는 작업대상물의 형상 측정 시스템의 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 홀딩 유닛 전환 공정은 상기 작업대상물의 검출 범위에 위치하는 상기 홀딩 유닛을 제외한 다른 홀딩 유닛을 상기 홀딩 위치로 이동시키는 공정을 더 포함하는 작업대상물의 형상 측정 시스템의 제어 방법.
청구항 8 또는 9에 있어서,
상기 검출 공정에서 검출한 상기 작업대상물의 형상에 따라 상기 작업대상물의 가공 대상 부위를 가공하는 가공 공정을 더 포함하는 작업대상물의 형상 측정 시스템의 제어 방법.