KR20190138939A - 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인서트 너트의 상면부 영상에 대해 조명부의 위치를 달리하는 일렬로 배치된 카메라로부터 상면부 영상을 획득하고 이 영상들의 화소간 연산을 통해 인서트 너트의 상면부 가공 상태에 따라 양품을 선별하기 위한 부품 선별 장치의 상면 검사기를 포함하는, 인서트 너트 선별 장치에 관한 것이다.

Description

일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치{A INSERT NUT SEPARATING APPARATUS USING A SERIES OF VISION INSPECTOR}

본 발명은 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치에 관한 것으로, 특히 인서트 너트의 상면부 영상에 대해 조명부의 위치를 달리하는 일렬로 배치된 카메라로부터 상면부 영상을 획득하고 이 영상들의 화소간 연산을 통해 인서트 너트의 상면부 가공 상태에 따라 양품을 선별하기 위한 부품 선별 장치의 상면 검사기를 포함하는, 인서트 너트 선별 장치에 관한 것이다.

인서트 너트는 자동차 실린더 헤드 커버(Cylinder Head Cover), 에어 인테이크 매니폴더(Air Intake Manifolder) 등과 같은 플라스틱 사출 제품에 대한 볼트 체결 시 체결력을 향상시키고 체결 부위에 대한 파손 보호를 위하여 매입 장착되는 체결구로서, 너트 중앙에는 볼트와의 체결용 탭 홀이 있고 플라스틱 사출물과의 결합성을 높이기 위하여 너트 둘레에 널링 가공이 되어 있는 소형 부품이다. 인서트 너트의 불량은 너트 측면부에 널링 가공이 되어 있지 않은 경우와, 홀 내부에 나사산이 가공되지 않는 경우가 있는데,인서트 너트의 사선방향의 너트 이미지를 획득하여 수월하게 불량을 판별할 수 있다.

상면부 가공시 찍힘에 의한 불량은 카메라와 일정한 각도로 부품을 비추는 조명부에 의하여 생기는 그림자 영상을 비전 처리하여 수월하게 불량을 판별할 수 있다. 하지만 인서트 너트 생산 공정 중 도금 등의 처리과정에서 가공면 평면에 발생하는 얼룩에 대해서 동일한 비전처리를 하게 되면, 양품인데도 불구하고 불량으로 판별되는 현상이 발생한다.

특히, 생산공정에서 발생하는 찍힘과 얼룩이 모두 포함되는 부품의 경우, 이를 구분하여 찍힘은 불량품으로, 얼룩은 양품으로 검사하는 것이 가능해야 한다.

예를 들어, 특허 제1399006호 "대상물 표면 비전 검사 장치"는 대상물의 표면에서 반사된 광을 굴절시켜 굴절 렌즈를 거쳐서 포착된 평면 이미지에 대해 양부를 판단한다. 이 기술처럼 일정한 각도로 배치된 조명부와 카메라에 의해 획득된 영상 처리를 통해서는 찍힘과 얼룩을 구분하지 못하여 양부를 검사하지 못한다.

공개특허 10-2006-0056695호 “표면결함 검사 장치”는 검사체의 표면에 일정 패턴에 따른 그림자가 생성되도록 하고 미세 크랙(crack) 등에 의하여 일정 패턴의 영상이 변형되는 것을 관찰함으로써, 피검체 표면의 미세 크랙 유무를 판별하는 표면 검사장치에 관한 것이다. 이 기술에 따르면 일정한 패턴에 의한 그림자가 발생하는 결함에 대해서는 검사가 용이하지만 일정한 패턴이 아닌 결함이나 그림자가 발생하지 않는 얼룩에 대해서는 검사가 용이하지 않다.

특허 제1380653호 "비전검사장비의 비전검사방법"은 패키지 검사시 스크래치 등을 체크하는 표면 검사와 자재 또는 볼의 치수를 측정하는 높이 검사를 동시에 수행하는 비전 검사방법에 관한 것으로 검사시 4개의 라이트를 독립적으로 제어하여 밝은 쪽에서는 스크래치 등의 표면 검사를 수행하는 동시에 어두운 쪽을 이용하여 백라이트 방식으로 높이 검사를 수행하는 비전 검사 시스템에 대한 것이다. 이 기술처럼 1대의 카메라와 4개의 조명부를 사용하여 측면 영상을 획득하여 처리하는 방식에서는 검사품에 대해 4개의 조명부를 순차적으로 제어하여 영상을 획득해야 하므로 고속 검사에 한계가 있다.

특허 제0573039호 “비전 카메라를 이용한 부품의 검사장치”는 복수의 비전 카메라를 컨베이어를 통해 이송되는 부품의 전체적인 외형검사, 표면검사, 이면검사, 표면절단면 검사, 이면 절단면 거사 등을 차례로 수행하여 부품의 검사가 이뤄진다. 일련의 카메라는 각각 특정한 검사 목적으로 배치된 것으로 얼룩과 찍힘이 동시에 발생하는 부품의 경우 검사가 용이하지 않다.

본 발명의 목적은 찍힘과 얼룩이 존재하는 인서트 너트의 상면부 가공면에 대해 카메라와 LED 조명부의 위치를 달리하는 일련의 비전 카메라가 획득한 영상들의 화소간 연산을 통하여 부품의 가공 상태에 따라 고속으로 부품을 선별할 수 있는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 머신 비전 장치를 이용하여 부품의 상면부에 존재하는 찍힘과 얼룩을 구분하기 위하여 일련의 비전 카메라로부터 획득된 영상들에 대해 화소간 연산 등을 통해 불량 여부를 검사하는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 찍힘과 얼룩을 구분하기 위한 부품 상면부 가공 영상을 획득하기 위하여 일련의 비전 카메라를 사용하고, 일련의 비전 카메라는 LED 조명부의 배치 각도를 각각 달리하여 상면부 영상을 획득하고 찍힘과 얼룩을 구분하기 위한 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치는

인서트 너트를 공급하는 볼피더(Bowl Feeder);

인서트 너트를 일렬로 이송하기 위해 순차적으로 구성된 직진피더(Linear Feeder) 및 직진피더 가이드레일;

직진피더 및 직진피더 가이드레일에 이어지며, 스테핑 모터에 의해 동작하는 컨베이어 벨트;

컨베이어 벨트 상부로 이송된 인서트 너트를 감지하는 광화이버 센서;

상기 컨베이어 벨트 상부에 이송된 3개의 인서트 너트의 상면부 가공상태를 검사하기 위한 일련의 비전 검사기; 및

양품을 양품 이송관로로 이송시키기 위한 에어건을 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

바람직하게는, 비전 검사기는, LED 조명부 고정용 브라켓 상단에 설치되는 렌즈; 상기 렌즈 상부에 위치하는 카메라; 및 LED 조명부 고정용 브라켓의 일 측면에 설치되는 LED 조명부를 포함한다.

바람직하게는, LED 조명부 고정용 브라켓은 6면의 측면을 갖는다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치는 부품의 상면부 가공면에 대하여 획득된 영상 데이터를 기반으로 고속으로 부품을 선별할 수 있다.

본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치의 상부 검사 수단은 부품의 가공 상태 중 주로 찍힘에 의한 결함을 검사하고, 도금에 의한 얼룩이 불량으로 선별되지 않도록 하여, 양품이 불량품으로 판정되어 2차적인 선별 작업을 해야하는 문제를 해결하고 검사 비용을 절감할 수 있다.

찍힘과 얼룩을 구분하기 위한 부품의 상면부 영상을 획득하기 위하여 n(n≥2)개의 조명과 1개의 카메라로 영상을 획득하는 경우, 영상 획득시간이 n배 걸려 고속으로 부품을 선별하는데 어려움이 있다. 반면, 본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치는 영상을 획득하는데 n개의 카메라와 n개의 조명을 독립적으로 사용하여 영상 획득 시간의 큰 차이 없이 고속으로 인서트 너트를 선별할 수 있다.

도1은 본 발명의 검사 장치를 이용하여 선별하는 인서트 너트의 형태이다.
도2는 본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치 중 부품의 상면부 영상을 획득하기 위한 장치의 정면도이다.
도3은 본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치 중 부품의 상면부 영상을 획득하기 위한 부분을 나타낸 사시도이다.
도4는 본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치 중 120도 간격으로 LED 조명부 설치가 가능한 카메라-렌즈 조명 모듈의 사시도이다.
도5는 본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치의 검사 방식에 대해 찍힘이 있는 인서트 너트에 대해 조명부 배치에 대한 예이다.
도6 내지 도8은 본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치의 검사 방식에 의해 찍힘이 있는 인서트 너트의 상면부 영상을 획득하여 찍힘이 있는 부분을 처리한 예이다.
도 9는 찍힘이 존재하지 않는 양품 인서트 너트의 예시적인 상면부 영상이다.
도 10은 찍힘이 존재하는 불량품 인서트 너트의 예시적인 상면부 영상이다.
도 11은 1대의 카메라와 1대의 조명부를 사용한 결과, 양품 인서트 너트지만, 불량으로 선별처리된 인서트 너트의 예시적인 상면부 영상이다.

본 발명은 인서트 너트의 공급, 불량 여부 판정, 양품과 불량품 분류에 이르기까지 자동으로 이루어지는 일련의 비전 검사수단을 갖는 인서트 너트 선별 장치에 관한 것으로, 상부 비전 검사 수단은 총 3대의 카메라를 사용하여 인서트 너트 상면부의 전체 영상을 획득하고 이를 기반으로 하여 양품 판정 및 분류를 하는 것이 특징이다.

LED 조명부 위치를 달리하는 일련의 카메라를 이용하여 인서트 너트 상면부 영상을 취득하는 해야 하는 이유는, 인서트 너트의 표면에 찍힘과 얼룩이 발생할 수 있지만, 찍힘의 경우에는 불량품으로, 얼룩의 경우에는 양품으로 판별해야 한다. 이 경우 1대의 카메라로부터 획득된 영상으로는 찍힘과 얼룩의 구분이 용이하지 않기 때문이다.

인서트 너트를 컨베이어 벨트에 이동시키면서 상면부 영상을 순차적으로 획득하는 이유는 인서트 너트를 정지시켜 조명을 순차적으로 제어하여 획득하는 경우보다 고속으로 처리할 수 있으며, 장치의 제어가 용이하기 때문이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시 예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 인서트 너트 검사 장치는 한쪽 방향으로 일렬로 정렬된 인서트 너트를 순차적으로 이송하는 부품 공급부(도시 안됨), 부품 공급부로부터 이어지는 컨베이어벨트(100), 컨베이어 벨트를 구동하는 스테핑모터(1), 인서트 너트의 상면 가공 불량을 검사하기 위한 일련의 카메라(11, 12, 13) 및 각 카메라에 상이한 각도로 배치된 조명부(20), 양품을 이송하기 위한 에어건(3)을 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 따르는 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치는 인서트 너트의 길이 비전 검사 수단 및 인서트 너트의 측면 가공 상태를 검사하는 수단을 추가로 포함할 수 있다.

인서트 너트 검사 장치에 연결되는 부품 공급부는 제조 공정을 거친 인서트 너트를 저장하는 호퍼(도시되지 않음), 호퍼로부터 엘리베이터에 의해 이송된 인서트 너트를 일정한 방향과 위치로 정렬하는 볼피더(bowl feeder, 도시되지 않음), 볼피더에서 인서트 너트를 일렬로 정렬하여 순차적으로 이송하는 리니어 피더(linear feeder, 도시되지 않음)를 포함하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도3에 도시된 바와 같이, 일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치는 광 화이버 센서(4)로부터 감지된 신호를 기준으로 스테핑 모터(1)가 작동하여 컨베이어 벨트(100)가 회전한다. 이때 스테핑 모터(1)의 입력 펄스 신호를 카운트하여 카메라 작동 트리거 신호와 에어건 작동 신호를 생성할 때 사용한다. 또한 제품이 광 화이버 센서(4)를 통과할 때, 스테핑 모터 입력 펄스의 카운트 수를 기준으로 1번 카메라(11), 2번 카메라(12) 및 3번 카메라(13)의 촬영 트리거 신호를 발생시켜 각 카메라(11, 12, 13) 위치에 도달하는 시점에서 인서트 너트의 상면부 영상을 획득한다.

제1 내지 3 카메라는 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 각도를 달리하여 고정용 브라켓의 측면에 배치된 LED 조명부(20)를 포함한다. 3대의 카메라로부터 획득된 영상은 화소간 연산을 통해 찍힘을 검출하여 양품을 선별한다.

도4에 도시된 바와 같이, 카메라와 렌즈(6) 및 LED 조명부(20)는 일체화되어 별도의 조명 설치용 거치대가 필요하지 않으며, LED 조명부 고정용 브라켓(5)을 조정하여 검사 대상 제품에 조사되는 빛의 방향을 다르게 한다. LED 조명부 고정용 브라켓은 6면의 측면을 갖도록 구성되어, 필요에 따라 60도 간격으로 브라켓의 각각의 측면에 LED 조명부를 각각 부착할 수 있다. 즉, LED 조명부를 1개 내지 6개까지의 다양한 조합으로 브라켓 측면에 부착할 수 있어, LED 상면부에 다양한 방향에서 조명을 비출 수 있다.

도5에 도시된 바와 같이 찍힘이 있는 인서트 너트에 대하여 각 카메라는 상이한 각도의 LED 조명부에 대해 찍힘 부분의 그림자를 만드는 상면부 영상을 획득하여 처리한다.

도6은 획득된 인서트 너트의 상면부에 찍힘이 있는 부분에 대한 도식화된 예이며, 도7은 찍힘이 있는 인서트 너트 상면부에 대해 조명의 위치에 따라 다른 영상이 획득된 예이다. 이 영상들은 이진화되고 이진화된 영상의 화소간 논리적 연산을 통해 찍힘과 얼룩을 구분할 수 있다.

도8에 도시된 바와 같이 인서트 너트 상면부의 얼룩은 조명의 영향을 받지 않아 동일한 영상이 획득되고, 따라서 이진화된 영상간 논리적 연산 결과 식별되지 않으며, 이는 찍힘이 있는 경우와 상이한 결과이다. 바람직하게는 논리적 연산으로 배타적 논리합이나 차 등을 활용할 수 있다.

도 9는 찍힘이 존재하지 않는 양품 인서트 너트의 예시적인 상면부 영상이며, 도 10은 찍힘이 존재하는 불량품 인서트 너트의 예시적인 상면부 영상이다. 도 11에 도시된 인서트 너트의 예시적인 상면부 영상은, 종래의 기술에서 1대의 카메라와 1대의 조명으로 획득한 영상의 처리에 의해서 불량품으로 판별되지만, 본 발명에 따른 인서트 너트 선별장치에서는 양품으로 선별된 인서트 너트의 상면부 영상들이다.

본 발명에서는 선별장치의 오작동으로 인해 불량인 인서트 너트가 양품에 섞이는 현상를 방지하기 위해, 불량으로 판정된 인서트 너트는 그대로 이송시켜 불량처리하고, 양품은 에어건(3)을 동작시켜 이송시킴으로서 양품 처리한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사항을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 스테핑 모터
3 : 에어건
4 : 광화이버 센서
5 : LED 조명부 고정용 브라켓
6 : 렌즈
11, 12, 13 : 카메라
20 : LED 조명부

Claims (3)

1. 인서트 너트를 공급하는 볼피더(Bowl Feeder);
   인서트 너트를 일렬로 이송하기 위해 순차적으로 구성된 직진피더(Linear Feeder) 및 직진피더 가이드레일;
   직진피더 및 직진피더 가이드레일에 이어지며, 스테핑 모터에 의해 동작하는 컨베이어 벨트;
   컨베이어 벨트 상부로 이송된 인서트 너트를 감지하는 광화이버 센서;
   상기 컨베이어 벨트 상부에 이송된 3개의 인서트 너트의 상면부 가공상태를 검사하기 위한 일련의 비전 검사기; 및
   양품을 양품 이송관로로 이송시키기 위한 에어건을 포함하는 것을 특징으로 하는
   일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 비전 검사기는
   LED 조명부 고정용 브라켓 상단에 설치되는 렌즈;
   상기 렌즈 상부에 위치하는 카메라; 및
   LED 조명부 고정용 브라켓의 일 측면에 설치되는 LED 조명부를 포함하는 것을 특징으로 하는
   일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 LED 조명부 고정용 브라켓은 6면의 측면을 갖는 것을 특징으로 하는
   일련의 비전 검사 수단을 이용하는 인서트 너트 선별 장치.

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