KR20170026802A - 작업 품질관리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리장치는 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나에 구비되어, 사용자 또는 자동화기기의 움직임에 따른 상기 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나의 작업동선을 검출하는 모션 감지부; 상기 모션 감지부의 검출정보를 수집하는 데이터 수집부; 상기 검출정보를 작업정보에 따라 분류한 후, 분류된 분류정보의 표준정보를 추출하는 표준정보 추출부; 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출하는 비교분석부; 및 상기 차이값을 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

Description

작업 품질관리장치 및 방법{Apparatus and Method for managing quality of process management}
본 발명은 작업 품질관리장치 및 방법에 관한 것이다.
작업자의 정밀한 동작이 요구되는 용접작업, 도장작업 등은 작업자의 기량에 따라 제품의 품질, 제품의 생산성 및 제품의 코스트(Cost)가 결정된다.
즉, 숙련자의 기량이 사업 경쟁력을 결정하는 주요 인자인 것이다. 하지만 작업자의 동작은 측정의 어려움으로 정량화가 힘든 분야이다. 물론 고가의 비젼(Vision) 및 모션센서를 이용한 측정 방법이 사용되었으나 작업자의 정밀 동작을 정량화하는데 한계가 있고, 실제 작업 현장에 고가의 측정장치를 적용하는 것은 비용문제로 어려운 일이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0061599호 (발명의 명칭: 신체 중재 디지털 콘텐츠 전송 및 햅틱 피드백 방법 및 장치)
종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 관성 센서의 동작감지 기능을 조합한 스마트 센서를 작업기구(용접 토오치, 도장 스프레이 등) 및 작업 보조장구(장갑 등)에 부착하여 작업자의 동작을 센싱(Sensing)하고, 이를 모션으로 변화함으로써 작업 품질에 문제를 일으키는 동작을 검출함으로써, 작업자의 노하우를 정량화할 수 있고, 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 작업 품질관리장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 수작업 이외에 자동화 장치의 작성 특성 추출, 장비 열화에 의한 운전 패턴 변화 감지에도 적용할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리장치는 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나에 구비되어, 사용자 또는 자동화기기의 움직임에 따른 상기 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나의 작업동선을 검출하는 모션 감지부; 상기 모션 감지부의 검출정보를 수집하는 데이터 수집부; 상기 검출정보를 작업정보에 따라 분류한 후, 분류된 분류정보의 표준정보를 추출하는 표준정보 추출부; 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출하는 비교분석부; 및 상기 차이값을 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 모션 감지부는 관성 센서(Inertia Measurement Unit; IMU), 3차원 자이로스코프, 3차원 가속계, 3차원 자기계, 이미지 센서 또는 CMOS(complementary metaloxide semiconductor) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 비교분석부는 디비에이션 분석 알고리즘을 통해 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리방법은 사용자 또는 자동화기기의 움직임에 따라 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나에 구비된 모션 감지부에서 상기 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나의 작업동선을 검출하는 단계; 상기 모션 감지부의 검출정보를 데이터 수집부에서 수집하는 단계; 표준정보 추출부에서 상기 검출정보를 작업정보에 따라 분류한 후, 분류된 분류정보의 표준정보를 추출하는 단계; 비교분석부에서 디비에이션 분석 알고리즘을 이용하여 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출하는 단계; 및 디스플레이부에서 상기 차이값을 사용자에게 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리장치 및 방법을 이용하면, 작업자의 동작에 기반한 작업 노하우를 수치적으로 정량화하여 품질관리에 적용할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 작업자 기량 정량화 하드웨어 장치, 품질 및 생산성 관련 인자를 도출 알고리즘, 고효율, 고품질 작업이 가능하도록 하는 표준 작업패턴 데이터베이스 등 개별적인 제품의 상품화를 추구할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 개별 제품을 패키지화한 작업 품질관리 시스템 형태의 제품화도 가능하다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이부에서 숙련자와 비숙련자와의 작업정보를 비교한 영상을 보여주는 일 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리장치 및 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리장치를 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리장치(100)는 모션 감지부(110), 데이터 수집부(120), 표준정보 추출부(130), 비교분석부(140) 및 디스플레이부(150)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 모션 감지부(110)와 상기 데이터 수집부(120)는 상호통신을 위한 근거리통신부(미도시)를 포함한다.
여기서, 근거리통신부는 RF(Radio Frequency), WI-FI(WIreless FIdelity), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra Wide Band), 와이브로(Wibro), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 방식 중에서 적어도 어느 하나의 방식을 이용하여 접속이 이루어질 수 있다. 이 경우, 특정 공간 내에 설치된 모션감지부의 개수, 모션감지부와 데이터 수집부간의 거리, 통신혼선 등을 고려하여 통신방식이 결정되어지며, 이러한 통신은 AP(Access Point) 등의 중계기(미도시)를 경유할 수 도 있다.
보다 구체적으로, 상기 모션 감지부(110)는 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나에 구비되어, 사용자 또는 자동화기기의 움직임에 따른 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나의 작업동선을 검출하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 모션 감지부(110)는 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나의 움직임을 검출하기 위하여, 관성 센서(Inertia Measurement Unit; IMU), 3차원 자이로스코프, 3차원 가속계, 3차원 자기계, 이미지 센서(예를 들어, CCD(charged coupled device) 또는 CMOS(complementary metaloxide semiconductor) 및/또는 다른 센서 장치를 포함할 수 있다.
상기 데이터 수집부(120)는 상기 모션 감지부(110)의 검출정보를 작업기구 별 또는 보조작업기구 별로 수집하는 기능을 수행한다.
상기 표준정보 추출부(130)은 상기 검출정보를 작업정보에 따라 분류한 후, 분류된 분류정보의 표준정보(Sampling data)를 추출하는 기능을 수행한다.
상기 비교분석부(140)은 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출하는 기능을 수행한다.
상기 비교분석부(140)은 클러스터링 기법 중 하나인 디비에이션 분석 알고리즘(deviation algorithm)이 프로그래밍되어있어, 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출할 수 있다.
상기 디스플레이부(150)은 상기 차이값을 3차원 그래픽으로 사용자에게 표시하는 기능을 수행한다.
상기 디스플레이부(150)는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이, PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이로 구현될 수 있다. 디스플레이부(150) 내에는 a-si TFT, LTPS(low temperature poly silicon) TFT, OTFT(organic TFT) 등과 같은 형태로 구현될 수 있는 구동 회로, 백라이트 유닛 등도 함께 포함될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이부에서 숙련자와 비숙련자와의 작업정보를 비교한 영상을 보여주는 일 예시도이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이부(150)는 숙련자의 작업정보 및 비숙련자의 작업정보를 사용자에게 보여줄 수 있다.
예컨대, 도 2의 (a)는 표준정보, 예컨대, 숙련자의 동작에 따라 움직인 작업기구의 작업동선을 나타낸 정보를 나타내며, (b)는 검출정보, 예컨대, 비 숙련자의 동작에 따라 움직인 작업기구의 작업동선을 나타낸 정보를 나타내며, (c)는 표준정보와 검출정보의 차이값을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리방법(S100)은 다음과 같은 과정을 수행한다.
먼저, 사용자 또는 자동화기기의 움직임에 따라 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나에 구비된 모션 감지부에서 상기 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나의 작업동선을 검출(S110)하고, 검출한 검출정보를 근거리통신부를 통해 데이터 수집부로 제공하게 된다.
이후, 데이터 수집부(120)는 상기 모션 감지부(110)에서 제공된 검출정보를 작업기구 별 또는 보조작업기구 별로 수집한다. 이후, 수집된 검출정보는 표준정보 추출부로 제공된다. 표준정보 추출부(130)은 검출정보를 작업정보에 따라 분류한 후, 분류된 검출정보의 표준정보를 추출한다.
상기 표준정보는 비교분석부(140)로 제공되고, 비교분석부(140)은 클러스터링 기법 중 하나인 디비에이션 분석 알고리즘을 이용하여 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출한다.
산출된 차이값은 디스플레이부(150)로 제공된다. 상기 디스플레이부(150)은 상기 차이값을 3차원 그래픽으로 사용자에게 표시한다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업 품질관리장치 및 방법을 이용하면, 작업자의 동작에 기반한 작업 노하우를 수치적으로 정량화하여 품질관리에 적용할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 작업자 기량 정량화 하드웨어 장치, 품질 및 생산성 관련 인자를 도출 알고리즘, 고효율, 고품질 작업이 가능하도록 하는 표준 작업패턴 데이터베이스 등 개별적인 제품의 상품화를 추구할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 개별 제품을 패키지화한 작업 품질관리 시스템 형태의 제품화도 가능하다는 이점이 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시 예에서 개시된 “~ 부” 는 컴퓨팅 디바이스일 수 있으며, 상기 컴퓨팅 디바이스는 적어도 하나의 프로세싱 유닛 및 메모리를 포함할 수 있다.
여기서, 프로세싱 유닛은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다.
상기 메모리는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스는 추가적인 스토리지를 포함할 수 있다. 스토리지는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다.
상기 스토리지에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛에 의해 실행되기 위해 메모리에 로딩될 수 있다.
한편, 컴퓨팅 디바이스는 네트워크을 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 온도 측정부, 영점 보정부)와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들) 은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.
상술한 컴퓨팅 디바이스의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "~부"와 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.
이상에서 실시 예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.
따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 작업 품질관리장치
110: 모션 감지부
120: 데이터 수집부
130: 표준정보 추출부
140: 비교분석부
150: 디스플레이부

Claims (4)

  1. 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나에 구비되어, 사용자 또는 자동화기기의 움직임에 따른 상기 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나의 작업동선을 검출하는 모션 감지부;
    상기 모션 감지부의 검출정보를 수집하는 데이터 수집부;
    상기 검출정보를 작업정보에 따라 분류한 후, 분류된 분류정보의 표준정보를 추출하는 표준정보 추출부;
    상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출하는 비교분석부; 및
    상기 차이값을 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 포함하는 작업 품질관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모션 감지부는,
    관성 센서(Inertia Measurement Unit; IMU), 3차원 자이로스코프, 3차원 가속계, 3차원 자기계, 이미지 센서 또는 CMOS(complementary metaloxide semiconductor) 중 적어도 하나를 포함하는 작업 품질관리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비교분석부는,
    클러스터링 분석 알고리즘 중 하나인 디비에이션 알고리즘(deviation algorithm)을 통해 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출하는 작업 품질관리장치.
  4. 사용자 또는 자동화기기의 움직임에 따라 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나에 구비된 모션 감지부에서 상기 작업기구 및 작업보조기구 중 적어도 하나의 작업동선을 검출하는 단계;
    상기 모션 감지부의 검출정보를 데이터 수집부에서 수집하는 단계;
    표준정보 추출부에서 상기 검출정보를 작업정보에 따라 분류한 후, 분류된 분류정보의 표준정보를 추출하는 단계;
    비교분석부에서 디비에이션 알고리즘을 이용하여 상기 표준정보와 상기 검출정보의 차이값을 산출하는 단계; 및
    디스플레이부에서 상기 차이값을 사용자에게 표시하는 단계를 포함하는 작업 품질관리방법.
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