KR20180065609A

KR20180065609A - 로봇을 이용한 가공상태 검사장치 및 이에 의한 검사방법

Info

Publication number: KR20180065609A
Application number: KR1020160166718A
Authority: KR
Inventors: 김태곤; 이석우; 김효영
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-18
Also published as: KR101882473B1

Abstract

본 발명의 일실시 예는 하나의 장치에 가공부와 검사모듈을 설치하여, 가공 후 동일 영역에서 검사를 수행하거나 가공과 동시에 검사를 수행할 수 있어 공정을 단축시켜 생산 효율성을 증대시킬 수 있는 검사장치 및 이에 의한 검사방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는, 가공물을 지지하고 이송시키는 이송부; 다자유도로 구동하며 말단이 가공물 상을 이동하는 로봇부; 로봇부와 결합하고, 로봇부를 제1축, 제2축 또는 제3축 방향으로 이동시키는 구동모듈; 로봇부의 말단에 결합하고, 이동 및 회전 운동을 수행하여 가공물의 이미지를 획득하는 검사모듈; 로봇부의 말단에 결합하고, 가공물 표면의 분진을 제거하는 분진제거부; 및 이미지를 분석하고, 검사모듈의 위치를 조정하는 조정신호를 로봇부에 전달하는 제어부;를 포함한다.

Description

로봇을 이용한 가공상태 검사장치 및 이에 의한 검사방법{AN APPARATUS FOR INSPECTING THE WORKPIECE AND A METHOD FOR INSPECTIN USING THE SAME}

본 발명은 로봇을 이용한 가공상태 검사장치 및 이에 의한 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 장치에 가공부와 검사모듈을 설치하여, 가공 후 동일 영역에서 검사를 수행하거나 가공과 동시에 검사를 수행할 수 있어 공정을 단축시켜 생산 효율성을 증대시킬 수 있는 검사장치 및 이에 의한 검사방법에 관한 것이다.

CFRP는 Carbon Fiber Reinforced Plastics의 약어로, 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP) 소재는 여러 가지 카본 섬유와 여러 가지 열경화 수지와의 복합재료이다. 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 소재의 특성으로 인해 다양한 형태의 제품을 생산할 수 있기 때문에, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 소재로 이루어진 제품은 복잡한 형상을 포함하기도 한다. 그리고 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 소재가 대형 제품의 형태로 이루어지는 경우가 많아지고 있다.

그리고, 최근에는 다품종 소량 생산을 고속으로 구현하기 위해 공정 시간 또는 공정 절차를 단축시키기 위한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 이를 위해 로봇을 생산 단계에서 다양한 방법으로 이용하는 기술이 제안되고 있다.

기존의 대형 공작 기계에서는 가공 종료 후 별도의 장치에서 검사 공정을 수행하여 가공물 이송 및 고정 등 가공 공정 시간 외에 소요되는 비용이 발생하고, 검사 공정에 있어서 검사 대상인 가공물에 따라 광학계 구성, 초점 거리 등이 상이하여 가공물에 따라 검사 공정이 변경되는 문제점도 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1517929호(발명의 명칭: 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치)에서는, 검사대상물의 외측에 배치된 다관절 로봇과; 상기 다관절 로봇의 아암 선단에 장착되고, 상기 다관절 로봇의 움직임을 따라 상기 검사대상물을 촬영하는 카메라와; 상기 카메라가 상기 검사대상물의 정해진 복수개의 체크포인트를 순차적으로 촬영하도록 상기 다관절 로봇의 움직임을 제어하는 로봇제어부와; 상기 카메라에 촬영된 영상 이미지로부터 상기 검사대상물의 양불을 판정하는 영상분석부를; 포함하되, 상기 로봇제어부는, 상기 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 상기 카메라가 상기 검사대상물을 촬영할 수 있도록 상기 카메라가 상기 검사대상물의 체크포인트에 접근하는 경우 상기 다관절 로봇의 움직임을 감속시키고, 상기 카메라가 상기 검사대상물의 체크포인트를 통과한 경우 상기 다관절 로봇의 움직임을 가속시키는 논스톱 부품 검사가 가능한 고속 로봇비전 장치가 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 제10-1517929호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 가공과 검사를 동시에 수행하여 공정 시간을 단축시킬 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 목적은, 복잡한 형상의 가공물에 대한 검사가 용이하고, 형상이 다른 복수 개의 가공물에 대한 검사가 용이한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 가공물을 지지하고 이송시키는 이송부; 다자유도로 구동하며 말단이 상기 가공물 상을 이동하는 로봇부; 상기 로봇부와 결합하고, 상기 로봇부를 제1축, 제2축 또는 제3축 방향으로 이동시키는 구동모듈; 상기 로봇부의 말단에 결합하고, 이동 및 회전 운동을 수행하여 상기 가공물의 이미지를 획득하는 검사모듈; 상기 로봇부의 말단에 결합하고, 상기 가공물 표면의 분진을 제거하는 분진제거부; 및 상기 이미지를 분석하고, 상기 검사모듈의 위치를 조정하는 조정신호를 상기 로봇부에 전달하는 제어부;를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 구동모듈과 결합하고 다자유도로 구동하며 상기 가공물에 대한 가공을 수행하는 가공부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 검사모듈은 서로 배율이 다른 복수 개의 검사부를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 복수 개의 검사부 각각은 회전을 하여 위치를 변경할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 검사모듈 주위를 둘러싸는 형상이며 상기 검사모듈로부터 상기 가공물 표면의 방향으로 에어쉴드(air shield)를 형성하는 보호부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분진제거부는 상기 가공물 표면의 분진을 흡입하여 분진을 제거할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분진제거부는 상기 가공물 표면에 기체를 분사하여 분진을 제거할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 이송부와 결합하고, 상기 가공물을 지지하며 상기 가공물의 높이를 조절하는 지지부를 복수 개 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 지지부는 상기 가공물 표면에 진공 흡착을 수행하는 흡착부를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 구동모듈은, 상기 로봇부를 제3축 방향으로 이동시키는 제1구동부, 및 상기 제1구동부 및 상기 로봇부를 제1축 또는 제2축 방향으로 이동시키는 제2구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 구동모듈은 복수 개 구비되며, 하나의 구동모듈에 상기 로봇부가 결합하고 다른 구동모듈에 가공을 수행하는 가공부가 결합할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 하나의 구동모듈의 구동에 의해 생성되는 힘을 상기 다른 구동모듈의 구동에 의해 생성되는 힘으로 상쇄시켜 진동을 감소시킬 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, (i) 이송부가 가공물을 검사영역으로 이송시키는 단계; (ii) 구동모듈 및 로봇부를 구동시켜 상기 가공물 상에 검사모듈을 위치시키는 단계; (iii) 상기 검사모듈의 위치를 변경하면서 상기 가공물에 대한 이미지를 수집하는 단계; 및 (iv) 상기 이미지를 분석하여 상기 가공물의 결함 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (iii) 단계에서, 상기 검사모듈은 상기 가공물 검사면에 대해 일정한 간격을 유지하면서 상기 이미지를 수집할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (iii) 단계에서, 상기 로봇부는 상기 검사모듈의 광축과 상기 가공물 검사면의 법선이 일치하도록 상기 검사모듈의 위치를 변경시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (iii) 단계는 상기 가공물에 대한 가공부의 가공과 동시에 수행될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 하나의 장치에 가공부와 검사모듈을 설치하여, 가공 후 동일 영역에서 검사를 수행하거나 가공 중 모니터링을 수행할 수 있어 공정을 단축시켜 생산 효율성을 증대시킬 수 있다는 것이다.

그리고, 본 발명의 효과는, 검사모듈이 로봇부에 의해 구동되고 검사모듈이 가공물 표면에 대해 일정한 거리 및 각도를 유지하면서 검사를 수행하며 진동의 영향을 최소화하여 검사를 수행하므로 정밀한 검사가 가능하다는 것이다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 검사장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 검사모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 검사모듈의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 검사모듈의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 지지부의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 검사장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 검사모듈을 이용한 검사에 대한 실시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 검사장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 검사모듈(100)의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 검사모듈(100)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 검사모듈(100)의 측면도이다.

또한, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 지지부(520)의 정면도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 검사장치의 사시도이다.

도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는, 가공물(10)을 지지하고 이송시키는 이송부(510); 다자유도로 구동하며 말단이 가공물(10) 상을 이동하는 로봇부(200); 로봇부(200)와 결합하고, 로봇부(200)를 제1축, 제2축 또는 제3축 방향으로 이동시키는 구동모듈(300); 로봇부(200)의 말단에 결합하고, 이동 및 회전 운동을 수행하여 가공물(10)의 이미지를 획득하는 검사모듈(100); 로봇부(200)의 말단에 결합하고, 가공물(10) 표면의 분진을 제거하는 분진제거부(120); 및 이미지를 분석하고, 검사모듈(100)의 위치를 조정하는 조정신호를 로봇부(200)에 전달하는 제어부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는, 구체적으로는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 소재로 형성된 제품에 대한 검사 또는 가공을 수행하는 것을 목적으로 하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치를 이용하여 가공 후 동일 영역에서 검사를 수행하거나 가공 중 모니터링을 수행할 수 있다.

로봇부(200)에 구비되어 다자유도로 구동하는 로봇은 2이상의 관절을 구비할 수 있으며, 이는 하단의 가공부(400)에 구비되는 로봇도 마찬가지일 수 있다.

제어부는 상기와 같은 기능에 더하여 가공물(10)에 대한 검사 또는 가공이 용이하도록 구동모듈(300), 이송부(510), 검사모듈(100), 분진제거부(120)를 제어할 수 있으며, 제어부에는 카메라와 디스플레이부가 연결되어 검사 또는 가공 공정을 모니터링 할 수 있으며 이미지 분석에 따른 결함 발견 시 디스플레이부에 결함에 대한 정보를 표시할 수 있다. (제어부는 도시되어 있지 않다.)

본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는, 구동모듈(300)과 결합하고 다자유도로 구동하며 가공물(10)에 대한 가공을 수행하는 가공부(400)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는, 가공과 검사를 동시에 수행 가능하여, 공정 시간을 단축하여 생산 효율성을 증대시킬 수 있다.

가공부(400)도 다관절 로봇을 구비하여 다자유도의 구동이 가능할 수 있고, 구동모듈(300)의 구동과 지지부(520)의 운동에 상호 연동하여 복합적인 가공을 수행할 수 있다.

가공부(400)의 가공은 드릴링, 컷팅, 레이저 가공, 워터젯 가공, 조립 가공을 포함할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.

도 2에서 보는 바와 같이, 검사모듈(100)은 서로 배율이 다른 복수 개의 검사부(110)를 구비할 수 있다.

그리고, 복수 개의 검사부(110) 각각은 회전을 하여 위치를 변경할 수 있다.

구체적으로 도 2에서는 제1검사부(111) 내지 제6검사부(116)가 구비될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 검사모듈(100)에 6개의 검사부(110)가 구비될 수 있다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 검사부(110)의 개수는 변경될 수 있다.

제1검사부(111) 내지 제3검사부(113)는 저배율 검사를 수행하고, 제1검사부(111) 내지 제3검사부(113) 각각의 배율은 상이할 수 있다. 상대적으로 저배율을 구비하는 제1검사부(111) 내지 제3검사부(113)는 가공물(10) 표면의 흡집, 가공 위치 오차 또는 가공물(10)의 형상 불균일을 검사할 수 있다.

그리고, 제4검사부(114) 내지 제6검사부(116)는 고배율 검사를 수행하고, 제4검사부(114) 내지 제6검사부(116) 각각의 배율은 상이할 수 있다. 상대적으로 고배율을 구비하는 제4검사부(114) 내지 제6검사부(116)는 가공물(10) 표면의 미세한 파단, 가공 부위의 미세한 단면 결함 또는 CFRP 소재 가공물(10)의 탄소섬유 결함을 검사할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 검사모듈(100)이 상기와 같은 검사를 수행한다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1검사부(111) 내지 제6검사부(116) 각각은 배율이 다른 렌즈를 구비할 수 있고, 가공물(10)에 대한 이미지를 촬상하는 촬상부는 제1검사부(111) 내지 제6검사부(116) 중 어느 하나와 선택적으로 연결될 수 있다.

따라서, 도 2의 제1검사부(111) 위치인 a지점에 어느 하나의 검사부(110)가 위치하는 경우 해당 검사부(110)에 의한 검사를 수행할 수 있다. 그리고, 검사 목적에 따라 제1검사부(111) 내지 제6검사부(116) 중 어느 하나의 검사부(110)가 a지점에 위치할 수 있도록, 제1검사부(111) 내지 제6검사부(116)는 회전을 하여 위치를 변경할 수 있다.

본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는, 검사모듈(100) 주위를 둘러싸는 형상이며 검사모듈(100)로부터 가공물(10) 표면의 방향으로 에어쉴드(air shield)를 형성하는 보호부(130)를 더 포함할 수 있다.

보호부(130)는 검사모듈(100)의 둘레방향으로 형성되는 분출구(131)를 구비할 수 있고, 분출구(131)에서 기체가 분출하여 에어쉴드를 형성함으로써, 가공물(10)에 대한 가공 중 검사 시 검사모듈(100)이 분진이나 파편에 손상되지 않도록 방지를 할 수 있다.

분출구(131)에서 분출되는 기체는 공기일 수 있으며, 분출되는 기체는 보호부배관(132)을 통해 보호부(130)로 유입될 수 있다. 보호부배관(132)은 펌프와 연결될 수 있고, 펌프의 압력 조절로 기체의 압력을 조절하여 분출구(131)에서 분출되는 기체의 강도를 제어하도록, 제어부에서 펌프로 제어신호를 전달할 수 있다. 펌프는 구동모듈(300)에 설치될 수 있다.

도 2 및 도 4에서 보는 바와 같이, 분진제거부(120)는 가공물(10) 표면의 분진을 흡입하여 분진을 제거할 수 있다.

또는, 도 3에서 보는 바와 같이, 분진제거부(120)는 가공물(10) 표면에 기체를 분사하여 분진을 제거할 수 있다.

하나의 실시 예로써, 분진제거부(120)는, 분진이 직접 흡입되는 분진흡입부(121)와 흡입된 분진을 외부로 배출하는 분진배출관(122)을 구비하고, 펌프가 분진배출관(122)에 흡입 압력을 제공하여 분진 흡입이 수행될 수 있다.

다른 실시 예로써, 분진제거부(120)는, 가공물(10)의 표면에 직접 기체를 분사하여 가공물(10) 표면의 분진을 제거하는 기체분사부(123)와 기체분사부(123)에 고압의 기체를 유입시키는 기체유입관(124)을 구비하고, 펌프가 기체유입관(124)에 기체 분사 압력을 제공하여 기체 분사가 수행될 수 있다. 이 때, 기체는 공기일 수 있다.

분진배출관(122)과 또는 기체유입관(124)은 유연한 소재로 형성될 수 있다. 이에 따라, 로봇부(200)가 다자유도로 운동하더라도 분진배출관(122) 또는 기체유입관(124)은 유연하게 변형될 수 있다.

도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는, 이송부(510)와 결합하고, 가공물(10)을 지지하며 가공물(10)의 높이를 조절하는 지지부(520)를 복수 개 더 포함할 수 있다.

지지부(520)는 가공물(10) 표면에 진공 흡착을 수행하는 흡착부(523)를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 이송부(510)가 하나의 검사장치에 한정되게 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 검사장치 또는 가공장치와 같은 외부 장치와 연결될 수 있다. 이에 따라, 지지부(520)도 외부 장치로부터 본 발명의 검사장치로 이송부(510)의 구동에 따라 이동할 수 있다.

도 5에서 보는 바와 같이, 지지부(520)는, 이송부(510)와 결합하는 제1지지대(521)와 제1지지대(521)에 인입되어 상하로 직선운동을 하는 제2지지대(522)를 포함할 수 있다. 제2지지대(522)는 유압에 의해 왕복으로 직선운동을 수행할 수 있다. 가공물(10)에 대한 검사모듈(100)의 검사가 용이하게 수행되도록 하거나 가공물(10)의 하단이 이송부(510)와 이격되도록 하기 위해 제2지지대(522)의 노출 길이가 조절되어 이송부(510)를 기준으로 한 가공물(10)의 높이가 조절될 수 있다.

가공물(10)에 대한 직접적인 지지를 수행하는 제2지지대(522)는 가공물(10)을 지지하는 말단에 흡착부(523)를 구비할 수 있다. 흡착부(523)는 진공 흡착에 의해 가공물(10)을 고정하며, 흡착부(523)와 제2지지대(522)의 결합 부위는 각 조절이 가능하여 곡면인 가공물(10)의 표면에 대한 흡착부(523)의 흡착이 용이할 수 있다. 흡착부(523)는 유연한 소재로 형성되어 진공 흡착력을 증대시킬 수 있다.

구동모듈(300)은, 로봇부(200)를 제3축 방향으로 이동시키는 제1구동부(310), 및 제1구동부(310) 및 로봇부(200)를 제1축 또는 제2축 방향으로 이동시키는 제2구동부(320)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1축 방향은 x축 방향이고, 제2축 방향은 y축 방향이며, 제3축 방향은 z축 방향일 수 있다.

도 1에서 보는 바와 같이, 구동모듈(300)은 2개의 제1구동부(310)를 구비하고, 제1-1구동부(311)에는 로봇부(200)가 결합하고, 제1-2구동부(312)에는 가공부(400)가 결합할 수 있다. 이에 따라, 로봇부(200)와 가공부(400)는 별도로 구동하여 복합적으로 가공과 검사를 수행할 수 있다.

도 6에서 보는 바와 같이, 구동모듈(300)은 복수 개 구비되며, 하나의 구동모듈(300)에 로봇부(200)가 결합하고 다른 구동모듈(300)에 가공을 수행하는 가공부(400)가 결합할 수 있다. 이러한 경우, 로봇부(200)와 가공부(400)는 제2축 방향(y축 방향)으로 서로 간 거리를 조절할 수 있다. 이에 따라, 대형의 가공물(10)에 대해서도 가공과 검사를 동시에 수행하는데 용이할 수 있다.

그리고, 하나의 구동모듈(301)의 구동에 의해 생성되는 힘을 다른 구동모듈(302)의 구동에 의해 생성되는 힘으로 상쇄시켜 진동을 감소시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는 제1구동모듈(301)과 제2구동모듈(302)를 포함하고, 제1구동모듈(301)은 제1-1구동부(311) 및 제2-1구동부(321)로 구성되고, 제2구동모듈(302)은 제1-2구동부(312) 및 제2-2구동부(322)로 구성될 수 있다. 그리고, 제1구동모듈(301) 또는 제2구동모듈(302)에는 진동센서가 구비될 수 있다.

z축(제3축) 상의 하나의 방향으로 제1구동모듈(301)의 제1-1구동부(311)가 검사모듈(100)을 구동시켜 힘이 생성되면, 상기된 z축(제3축) 상의 하나의 방향에 반대인 z축(제3축) 상의 다른 방향으로 제2구동모듈(302)의 제1-2구동부(312)가 가공부(400)를 구동시켜 반대 힘을 생성함으로써, 제1구동모듈(301)에 의한 힘을 상쇄시키고 진동을 감소시킬 수 있다.

그리고, x축(1축) 상의 하나의 방향으로 제1구동모듈(301)의 제2-1구동부(321)가 제1-1구동부(311)를 구동시켜 힘이 생성되면, 상기된 x축(1축) 상의 하나의 방향에 반대인 x축(1축) 상의 다른 방향으로 제2구동모듈(302)의 제2-2구동부(322)가 제1-2구동부(312)를 구동시켜 반대 힘을 생성함으로써, 제1구동모듈(301)에 의한 힘을 상쇄시키고 진동을 감소시킬 수 있다.

마찬가지로, y축(2축) 상의 하나의 방향으로 제1구동모듈(301)의 제2-1구동부(321)가 제1-1구동부(311)를 구동시켜 힘이 생성되면, 상기된 y축(2축) 상의 하나의 방향에 반대인 y축(2축) 상의 다른 방향으로 제2구동모듈(302)의 제2-2구동부(322)가 제1-2구동부(312)를 구동시켜 반대 힘을 생성함으로써, 제1구동모듈(301)에 의한 힘을 상쇄시키고 진동을 감소시킬 수 있다.

상기와 같이, x축(1축) 내지 z축(제3축) 중 하나 이상의 축에 대해 제1구동모듈(301)이 구동하여 힘을 생성하면, x축(1축) 내지 z축(제3축) 중 하나 이상의 축에 대해 제2구동모듈(302)이 구동하여 반대 힘을 생성하고, 제1구동모듈(301)의 힘과 제2구동모듈(302)의 반대 힘은 서로 상쇄되고 결과적으로 진동을 감소시킬 수 있다.

여기서, 제2구동모듈(302)이 구동하여 생성된 힘을 제1구동모듈(301)이 구동하여 생성된 반대 힘이 상쇄시켜 진동을 감소시킬 수 있는 것은 당연하다.

상기와 같은 제1구동모듈(301) 또는 제2구동모듈(302)의 진동 감소를 위한 구동은 제어부에 의한 제어신호를 전달 받아 수행될 수 있고, 제어부는 진동센서에 의한 정보를 판단하여 제1구동모듈(301) 또는 제2구동모듈(302)로 제어신호를 전달할 수 있다.

본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP) 소재로 형성된 제품에 대한 공정에 이용될 수 있으며, 이에 따라, CFRP 가공 시스템에 포함될 수 있다.

이하, 로봇을 이용한 가공상태 검사장치에 의한 검사방법에 대해 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 검사모듈(100)을 이용한 검사에 대한 실시도이다.

첫째 단계에서, 이송부(510)가 가공물(10)을 검사영역으로 이송시킬 수 있다.

둘째 단계에서, 구동모듈(300) 및 로봇부(200)를 구동시켜 가공물(10) 상에 검사모듈(100)을 위치시킬 수 있다.

셋째 단계에서, 검사모듈(100)의 위치를 변경하면서 가공물(10)에 대한 이미지를 수집할 수 있다.

여기서, 도 7에서 보는 바와 같이, 검사모듈(100)은 가공물(10) 검사면에 대해 일정한 간격을 유지하면서 이미지를 수집할 수 있다.

또한, 로봇부(200)는 검사모듈(100)의 광축과 가공물(10) 검사면의 법선이 일치하도록 검사모듈(100)의 위치를 변경시킬 수 있다.

여기서, 가공물(10) 검사면은 가공물(10) 표면일 수 있다. 그리고, 가공물(10) 검사면은 절단이나 홀 생성에 의한 단면일 수 있다.

검사모듈(100)은 센서부를 구비할 수 있고, 센서부는 a지점과 가공물(10)의 검사면 간 거리를 센싱하거나 가공물(10) 검사면의 법선을 센싱할 수 있다.

센서부는 레이저 센서를 구비하고, 가공물(10) 검사면에 대해 레이저를 조사하여 반사되는 레이저를 센싱하여 거리와 법선 각도를 측정할 수 있다.

셋째 단계는 가공물(10)에 대한 가공부(400)의 가공과 동시에 수행될 수 있다.

넷째 단계에서, 이미지를 분석하여 가공물(10)의 결함 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 이미지 분석은 디스플레이부를 통해 작업자가 직접 육안으로 판단하여 수행될 수 있다. 또는, 이미지 분석은, 가공물(10)이 정상 상태인 경우의 각 부위 기준 이미지를 제어부에 저장하고, 상기와 같은 기준 이미지와 실시간으로 수집되는 검사 이미지를 비교하여 차이가 발생하는 경우 제어부에서 결함 발생을 판단하여 수행될 수 있다.

본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치는 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP) 소재로 형성된 제품에 대한 공정에 이용될 수 있으며, 이에 따라, 상기된 본 발명의 로봇을 이용한 가공상태 검사장치에 의한 검사방법을 이용하여 CFRP 제품에 대한 검사를 수행할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 가공물 100 : 검사모듈
110 : 검사부 111 : 제1검사부
112 : 제2검사부 113 : 제3검사부
114 : 제4검사부 115 : 제5검사부
116 : 제6검사부 120 : 분진제거부
121 : 분진흡입부 122 : 분진배출관
123 : 기체분사부 124 : 기체유입관
130 : 보호부 131 : 분출구
132 : 보호부배관 200 : 로봇부
300 : 구동모듈 301 : 제1구동모듈
302 : 제2구동모듈 310 : 제1구동부
311 : 제1-1구동부 312 : 제1-2구동부
320 : 제2구동부 321 : 제2-1구동부
322 : 제2-2구동부 400 : 가공부
510 : 이송부 520 : 지지부
521 : 제1지지대 522 : 제2지지대
523 : 흡착부

Claims

가공물을 지지하고 이송시키는 이송부;
다자유도로 구동하며 말단이 상기 가공물 상을 이동하는 로봇부;
상기 로봇부와 결합하고, 상기 로봇부를 제1축, 제2축 또는 제3축 방향으로 이동시키는 구동모듈;
상기 로봇부의 말단에 결합하고, 이동 및 회전 운동을 수행하여 상기 가공물의 이미지를 획득하는 검사모듈;
상기 로봇부의 말단에 결합하고, 상기 가공물 표면의 분진을 제거하는 분진제거부; 및
상기 이미지를 분석하고, 상기 검사모듈의 위치를 조정하는 조정신호를 상기 로봇부에 전달하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항1에 있어서,
상기 구동모듈과 결합하고 다자유도로 구동하며 상기 가공물에 대한 가공을 수행하는 가공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항1에 있어서,
상기 검사모듈은 서로 배율이 다른 복수 개의 검사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 3에 있어서,
상기 복수 개의 검사부 각각은 회전을 하여 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 검사모듈 주위를 둘러싸는 형상이며 상기 검사모듈로부터 상기 가공물 표면의 방향으로 에어쉴드(air shield)를 형성하는 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분진제거부는 상기 가공물 표면의 분진을 흡입하여 분진을 제거하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분진제거부는 상기 가공물 표면에 기체를 분사하여 분진을 제거하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이송부와 결합하고, 상기 가공물을 지지하며 상기 가공물의 높이를 조절하는 지지부를 복수 개 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 8에 있어서,
상기 지지부는 상기 가공물 표면에 진공 흡착을 수행하는 흡착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동모듈은,
상기 로봇부를 제3축 방향으로 이동시키는 제1구동부, 및
상기 제1구동부 및 상기 로봇부를 제1축 또는 제2축 방향으로 이동시키는 제2구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 10에 있어서,
상기 구동모듈은 복수 개 구비되며, 하나의 구동모듈에 상기 로봇부가 결합하고 다른 구동모듈에 가공을 수행하는 가공부가 결합하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 11에 있어서,
상기 하나의 구동모듈의 구동에 의해 생성되는 힘을 상기 다른 구동모듈의 구동에 의해 생성되는 힘으로 상쇄시켜 진동을 감소시키는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치.
청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 의해 제조되는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 CFRP 가공 시스템.
(i) 이송부가 가공물을 검사영역으로 이송시키는 단계;
(ii) 구동모듈 및 로봇부를 구동시켜 상기 가공물 상에 검사모듈을 위치시키는 단계;
(iii) 상기 검사모듈의 위치를 변경하면서 상기 가공물에 대한 이미지를 수집하는 단계; 및
(iv) 상기 이미지를 분석하여 상기 가공물의 결함 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치에 의한 검사방법.
청구항 14에 있어서,
상기 (iii) 단계에서, 상기 검사모듈은 상기 가공물 검사면에 대해 일정한 간격을 유지하면서 상기 이미지를 수집하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치에 의한 검사방법.
청구항 14에 있어서,
상기 (iii) 단계에서, 상기 로봇부는 상기 검사모듈의 광축과 상기 가공물 검사면의 법선이 일치하도록 상기 검사모듈의 위치를 변경시키는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치에 의한 검사방법.
청구항 14에 있어서,
상기 (iii) 단계는 상기 가공물에 대한 가공부의 가공과 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치에 의한 검사방법.
청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 의해 수행되는 로봇을 이용한 가공상태 검사장치에 의한 검사방법을 이용한 CFRP 제품 검사방법.