KR20200053738A - 튜브 부재의 편심 감지방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 튜브 부재의 편심 감지방법에 관한 것으로서, 프레임 이미지 획득단계와, 차영상 산출단계와, 회전궤적 크기 산출단계와, 비교단계와, 판별단계를 포함한다. 프레임 이미지 획득단계는 회전중심축을 중심으로 회전되는 튜브 부재의 단면에 대한 복수의 프레임 이미지를, 정해진 측정 주기 내에서 순차적으로 획득한다. 차영상 산출단계는 측정 주기 내에서 순차적으로 획득된 모든 프레임 이미지에 대하여, 시간적으로 인접한 한 쌍의 프레임 이미지의 차영상(difference image)을 산출한다. 회전궤적 크기 산출단계는 측정 주기 내에서 산출된 차영상들을 기반으로 하여 튜브 부재의 회전궤적 크기를 산출한다. 비교단계는 튜브 부재의 회전궤적 크기와, 튜브 부재의 실제 단면 크기에 기반한 튜브 부재의 단면 크기를 비교한다. 판별단계는 튜브 부재의 회전궤적 크기가 튜브 부재의 단면 크기보다 클 경우, 튜브 부재의 단면중심과 튜브 부재의 회전중심축이 일치하지 않은 상태에서 튜브 부재가 편심되게 회전하고 있음을 판별한다.

Description

튜브 부재의 편심 감지방법{Method of detecting eccentricity of tube workpiece}
본 발명은 튜브 부재의 편심 감지방법에 관한 것으로서, 튜브 부재가 튜브 부재용 레이저 가공기의 클램핑유닛에 클램핑될 때 튜브 부재가 편심되게 클램핑되었는지 여부를 확인할 수 있는 튜브 부재의 편심 감지방법에 관한 것이다.
일반적으로, 튜브 부재용 레이저 가공장치는 임의의 횡단면 형태를 가지고 길이 방향으로 길게 형성되는 튜브(tube) 형상의 튜브 부재에 레이저빔을 조사하여 원하는 길이로 절단하거나 원하는 형태로 가공하는 장치를 말한다.
이러한 종래의 레이저 가공장치는 한 쌍의 클램핑유닛을 이용하여 튜브 부재를 가공한다. 제1클램핑유닛을 통해 튜브 부재의 일단부를 클램핑하여 튜브 부재를 길이 방향으로 이동시킬 수 있고, 제2클램핑유닛을 통해 튜브 부재의 타측을 구속시켜 튜브 부재를 지지할 수 있다.
일반적인 튜브 부재용 레이저 가공장치에서는 튜브 부재를 클램핑하는 과정에서, 튜브 부재를 클램핑하고 회전시키는 클램핑유닛의 회전중심축(튜브 부재의 회전중심축과 동일)과 튜브 부재의 단면중심이 일치하지 않게 되는 문제가 자주 발생한다.
이에 따라 튜브 부재는 편심되게 클램핑되어 회전하게 되고, 튜브 부재가 회전하는 동안 튜브 부재의 표면과 레이저빔이 조사되는 레이저 헤드 사이의 거리가 변경되는 현상이 발생한다. 이러한 거리 변경으로 인해 회전 위치에 따라 레이저빔이 튜브 부재의 표면에 정상적으로 집속되지 않아 튜브 부재의 가공 품질이 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제2017-0089134호(2017.08.03 공개, 발명의 명칭 : 바형부재의 편심보정장치 및 편심보정방법)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전하는 튜브 부재에 대한 프레임 이미지로 차영상을 산출하고, 차영상을 기반으로 하여 산출된 튜브 부재의 회전궤적 크기를 이용하여 튜브 부재의 편심 여부를 확인함으로써, 튜브 부재의 편심 여부의 확인을 용이하게 수행할 수 있고, 튜브 부재의 가공 품질을 향상시킬 수 있는 튜브 부재의 편심 감지방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 튜브 부재의 편심 감지방법은, 회전중심축을 중심으로 회전되는 튜브 부재의 단면에 대한 복수의 프레임 이미지를, 정해진 측정 주기 내에서 순차적으로 획득하는 프레임 이미지 획득단계; 상기 측정 주기 내에서 순차적으로 획득된 모든 프레임 이미지에 대하여, 시간적으로 인접한 한 쌍의 프레임 이미지의 차영상(difference image)을 산출하는 차영상 산출단계; 상기 측정 주기 내에서 산출된 차영상들을 기반으로 하여 튜브 부재의 회전궤적 크기를 산출하는 회전궤적 크기 산출단계; 상기 튜브 부재의 회전궤적 크기와, 튜브 부재의 실제 단면 크기에 기반한 튜브 부재의 단면 크기를 비교하는 비교단계; 및 상기 튜브 부재의 회전궤적 크기가 상기 튜브 부재의 단면 크기보다 클 경우, 튜브 부재의 단면중심과 튜브 부재의 회전중심축이 일치하지 않은 상태에서 튜브 부재가 편심되게 회전하고 있음을 판별하는 판별단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법에 있어서, 상기 회전궤적 크기 산출단계는, 상기 측정 주기 내에서 산출된 차영상들에 대하여, 각각 대응하는 픽셀끼리의 세기값을 합산하는 합산단계; 및 픽셀끼리의 세기값이 합산된 합산 세기값이 미리 정해진 문턱 세기값보다 큰 픽셀들을 튜브 부재의 회전 내측 영역으로 포함시키고, 상기 튜브 부재의 회전 내측 영역을 기반으로 하여 상기 튜브 부재의 회전궤적 크기로 결정하는 회전궤적 크기 결정단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법에 있어서, 상기 회전궤적 크기 산출단계는, 상기 합산단계 이후, 상기 합산 세기값을 합산된 차영상들의 수량으로 나누는 정규화 과정을 통해 상기 합산 세기값에 대한 정규화된 합산 세기값을 구하는 정규화 단계;를 더 포함하고, 상기 회전궤적 크기 결정단계는, 상기 정규화된 합산 세기값과 정규화된 문턱 세기값을 비교할 수 있다.
본 발명에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법에 있어서, 상기 프레임 이미지 획득단계에서 획득된 튜브 부재의 프레임 이미지는 튜브 부재의 본체부 영역과, 튜브 부재의 단면부 영역을 포함하고, 상기 프레임 이미지 획득단계 이후, 상기 튜브 부재의 본체부 영역을 노이즈 처리하여 상기 프레임 이미지로부터 제거하는 노이즈 제거단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법에 있어서, 튜브 부재의 회전중심축에 대하여 튜브 부재의 단면중심이 편심된 방향을 감지하는 편심 방향 감지단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법에 있어서, 상기 편심 방향 감지단계는, 상기 측정 주기 내의 임의의 구간에서 산출된 차영상들에 대하여 영상처리할 수 있다.
본 발명에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법에 있어서, 상기 편심 방향 감지단계는, 상기 측정 주기 내의 임의의 구간에서 산출된 차영상들을 기반으로 하여 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기를 산출하는 서브 회전궤적 크기 산출단계; 상기 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기와, 상기 튜브 부재의 단면 크기를 비교하는 서브 비교단계; 및 상기 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기와 상기 튜브 부재의 단면 크기의 상대 비교 결과에 따라, 튜브 부재의 회전중심축에 대하여 튜브 부재의 단면중심이 편심된 방향을 판별하는 방향 판별단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 튜브 부재의 편심 감지방법에 따르면, 튜브 부재의 편심 여부의 확인을 용이하고 명확하게 수행할 수 있고, 튜브 부재의 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 튜브 부재의 편심 감지방법에 따르면, 튜브 부재의 회전궤적 크기를 가시화할 수 있다.
또한, 본 발명의 튜브 부재의 편심 감지방법에 따르면, 튜브 부재의 회전궤적 크기를 산출하는 과정에서 발생할 수 있는 오류의 위험을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 튜브 부재의 편심 감지방법에 따르면, 향후 튜브 부재의 편심을 보정하는 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법을 순차적으로 나타내는 순서도이고,
도 2는 정지된 튜브 부재의 단면에 대한 프레임 이미지의 예시를 나타내는 도면이고,
도 3은 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 프레임 이미지 획득단계를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 노이즈 제거단계를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 회전궤적 크기 산출단계를 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 편심 방향 감지단계에서 튜브 부재의 단면중심이 회전중심축의 상측에 위치한 경우를 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 편심 방향 감지단계에서 튜브 부재의 단면중심이 회전중심축의 하측에 위치한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법을 순차적으로 나타내는 순서도이고, 도 2는 정지된 튜브 부재의 단면에 대한 프레임 이미지의 예시를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 프레임 이미지 획득단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 노이즈 제거단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 회전궤적 크기 산출단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 편심 방향 감지단계에서 튜브 부재의 단면중심이 회전중심축의 상측에 위치한 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 1의 튜브 부재의 편심 감지방법의 편심 방향 감지단계에서 튜브 부재의 단면중심이 회전중심축의 하측에 위치한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 튜브 부재의 편심 감지방법은, 튜브 부재가 튜브 부재용 레이저 가공기의 클램핑유닛에 클램핑될 때 튜브 부재가 편심되게 클램핑되었는지 여부를 확인할 수 있는 것으로서, 프레임 이미지 획득단계(S110)와, 노이즈 제거단계(S120)와, 차영상 산출단계(S130)와, 회전궤적 크기 산출단계(S140)와, 비교단계(S150)와, 판별단계(S160)와, 편심 방향 감지단계(S170)를 포함한다.
상기 프레임 이미지 획득단계(S110)는 회전중심축(C)을 중심으로 회전되는 튜브 부재(10)의 단면에 대한 복수의 프레임 이미지(FI)를, 정해진 측정 주기 내에서 순차적으로 획득한다.
도 2를 참조하면, 정지된 튜브 부재의 단면에 대한 프레임 이미지에는 튜브 부재의 단면 영역(12), 튜브 부재의 내부 영역(16), 튜브 부재의 외측인 배경 영역(17)을 포함할 수 있다.
일반적으로 조명광을 조사할 경우, 튜브 부재의 단면 영역(12)은 조명광이 반사하는 영역으로 프레임 이미지(FI)에서 해당 영역의 픽셀들의 세기값이 상대적으로 높고, 튜브 부재의 내부 영역(16)은 조명광이 흡수, 산란하는 영역으로 프레임 이미지(FI)에서 해당 영역의 픽셀들의 세기값이 상대적으로 낮다.
튜브 부재의 외측인 배경 영역(17)은 프레임 이미지(FI)에서 해당 영역의 픽셀들의 세기값이 튜브 부재의 단면 영역(12)과 튜브 부재의 내부 영역(16)의 사이값을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 프레임 이미지 획득단계(S110)는 회전중심축(C)을 중심으로 회전되는 튜브 부재(10)의 단면에 대하여 초당 수십 개에 해당하는 프레임 이미지(FI1, FI2 등)를 순차적으로 획득한다. 정해진 측정 주기 내에서 이러한 프레임 이미지(FI1, FI2 등)를 순차적으로 획득하는데, 예를 들어, 측정 주기는 튜브 부재(10)가 360도 회전하는 동안의 시간으로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 노이즈 제거단계(S120)는 튜브 부재의 본체부 영역(13)을 노이즈 처리하여 프레임 이미지(FI)로부터 제거한다.
도 4를 참조하면, 프레임 이미지 획득단계(S110)에서 획득된 튜브 부재의 프레임 이미지(FI)는 튜브 부재의 본체부 영역(13)과, 튜브 부재의 단면부 영역(14)을 포함한다. 튜브 부재의 단면부 영역(14)은 도 2에서 설명한 튜브 부재의 단면 영역(12)과, 튜브 부재의 내부 영역(16)을 포괄하는 개념으로 정의한다.
후술할 차영상 산출단계(S130), 회전궤적 크기 산출단계(S140) 등에서의 이미지 처리 과정에서 튜브 부재의 단면부 영역(14)이 중요한 데이터이고, 튜브 부재의 본체부 영역(13)은 쓸모없는 데이터이다.
따라서, 본 실시예에서는 튜브 부재의 본체부 영역(13)을 프레임 이미지(FI)로부터 제거함으로써, 튜브 부재의 회전궤적 크기(D1)를 보다 정확하게 산출할 수 있다.
상기 차영상 산출단계(S130)는, 측정 주기 내에서 순차적으로 획득된 모든 프레임 이미지(FI)에 대하여, 시간적으로 인접한 한 쌍의 프레임 이미지(FI)의 차영상(difference image)을 산출한다.
튜브 부재(10)가 회전중심축(C)을 중심으로 하여 회전하는 동안, 프레임 이미지(FI)의 특정 위치의 픽셀의 세기값이 계속하여 변할 경우 차영상에서 해당 위치의 픽셀의 세기값은 큰 값을 가지게 된다. 반면에, 튜브 부재(10)가 회전중심축(C)을 중심으로 하여 회전하는 동안, 프레임 이미지(FI)의 특정 위치의 픽셀의 세기값이 일정하게 유지될 경우 차영상에서 해당 위치의 픽셀의 세기값은 작은 값(거의 0에 가까운 값)을 가지게 된다.
이와 같은 원리에 따르면, 튜브 부재(10)가 회전중심축(C)을 중심으로 하여 회전하는 동안 튜브 부재의 단면 영역(12)과 튜브 부재의 내부 영역(16)이 경유하는 영역 내에 존재하는 세기값이 큰 순간과 세기값이 작은 순간이 교대로 발생하므로 차영상에서 상대적으로 큰 세기값을 가지게 된다.
반면에, 튜브 부재(10)가 회전중심축(C)을 중심으로 하여 회전하는 동안 튜브 부재의 배경 영역(17)이 경유하는 영역 내에 존재하는 픽셀들은 세기값이 변하지 않고 일정하게 유지되므로 차영상에서 상대적으로 작은 세기값을 가지게 된다.
본 실시예의 차영상 산출단계(S130)에서는 회전하는 동안 획득된 복수의 프레임 이미지(FI)를 이용하여 픽셀마다 고유의 세기값 정보를 가지는 복수의 차영상을 산출한다. 예를 들어, 순차적으로 획득한 제1프레임 이미지와 제2프레임 이미지의 차를 통해 제1차영상을 산출하고, 순차적으로 획득한 제2프레임 이미지와 제3프레임 이미지의 차를 통해 제2차영상을 산출할 수 있다.
상기 회전궤적 크기 산출단계(S140)는, 측정 주기 내에서 산출된 차영상들을 기반으로 하여 튜브 부재의 회전궤적 크기(D1)를 산출한다. 본 실시예의 회전궤적 크기 산출단계(S140)는 합산단계(S141)와, 정규화 단계(S142)와, 회전궤적 크기 결정단계(S143)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 합산단계(S141)는 측정 주기 내에서 산출된 차영상들에 대하여, 각각 대응하는 픽셀끼리의 세기값을 전부 합산한다.
차영상 산출단계(S130)에서 산출된 복수의 차영상들을 합산하면, 차영상들이 합산된 합산 영상(SI)의 픽셀은 차영상들의 대응하는 픽셀끼리의 세기값이 합산된 합산 세기값을 가진다.
합산 영상(SI)의 픽셀의 합산 세기값을 살펴보면, 튜브 부재의 단면 영역(12)과 튜브 부재의 내부 영역(16)이 경유하는 영역 내에 존재하는 픽셀의 합산 세기값은 상대적으로 크고, 튜브 부재의 배경 영역(17)이 경유하는 영역 내에 존재하는 픽셀의 합산 세기값은 상대적으로 작게 된다.
합산 영상(SI)의 픽셀의 합산 세기값은 아래 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, P(x,y)는 합산 영상(SI)의 픽셀의 합산 세기값이고, I(x,y)는 프레임 이미지 획득단계(S110)에서 획득된 프레임 이미지(FI)의 픽셀의 세기값을 나타낸다.
상기 회전궤적 크기 결정단계(S143)는 튜브 부재의 회전 내측 영역(A1)을 기반으로 하여 튜브 부재의 회전궤적 크기(D1)로 결정한다.
차영상 산출단계(S130)에서 산출된 복수의 차영상들을 합산한 합산 영상(SI)을 튜브 부재의 회전 내측 영역(A1)과 튜브 부재의 회전 외측 영역(A2)으로 구분하기 위하여, 문턱 세기값을 미리 설정한다.
이때, 문턱 세기값보다 큰 합산 세기값을 가지는 픽셀들을 튜브 부재의 회전 내측 영역(A1)으로 포함시키는데, 앞서 설명한 바와 같이 튜브 부재의 단면 영역(12)과 튜브 부재의 내부 영역(16)이 경유하는 영역 내에 존재하는 픽셀들이 이에 해당한다. 튜브 부재의 회전 내측 영역(A1)이 확정되면, 튜브 부재의 회전궤적 크기(D1)를 결정할 수 있다.
문턱 세기값보다 작은 합산 세기값을 가지는 픽셀들은 튜브 부재의 회전 외측 영역(A2)으로 포함시킨다. 튜브 부재의 배경 영역(17)이 경유하는 영역 내에 존재하는 픽셀이 이에 해당한다.
상기 정규화 단계(S142)는 합산 세기값을 합산된 차영상들의 수량으로 나누는 정규화 과정을 통해 합산 세기값에 대한 정규화된 합산 세기값을 구한다.
정규화된 합산 세기값은 아래 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, ξ(x,y)는 정규화된 합산 세기값이고, n은 프레임 이미지 획득단계(S110)에서 획득된 프레임 이미지(FI)의 수량을 나타낸다. 따라서, n-1은 합산된 차영상들의 수량을 나타낸다.
이와 같은 정규화 단계(S142)를 통해, 합산 영상(SI)의 각각의 픽셀들은 0에서 255 사이의 값을 가질 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 영상처리되어 가시화될 수 있다.
이러한 정규화 단계(S142)는 합산단계(S141) 이후, 회전궤적 크기 결정단계(S143) 이전에 수행되는 것이 바람직하고, 또한, 정규화 단계(S142)를 거칠 경우, 회전궤적 크기 결정단계(S143)에서는, 합산 세기값과 문턱 세기값을 비교하지 않고, 정규화된 합산 세기값과 정규화된 문턱 세기값을 비교함으로써, 주변 빛의 밝기나 부재의 반사 특성 등에 대한 환경적 영향을 제거할 수 있다.
상기 비교단계(S150)는 튜브 부재의 회전궤적 크기(D1)와, 튜브 부재의 실제 단면 크기에 기반한 튜브 부재의 단면 크기(D2)를 비교한다.
본 실시예에서 튜브 부재의 단면 크기(D2)는 튜브 부재의 실제 단면의 지름과 동일한 수치가 설정될 수도 있고, 튜브 부재의 실제 단면의 지름에 허용 오차를 가감한 수치가 설정될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 회전중심축(C)에 대하여 튜브 부재의 단면중심(11)이 편심된 상태로 회전할 경우, 튜브 부재의 회전궤적 크기(D1)는 튜브 부재의 단면 크기(D2)보다 크게 형성된다. 반면에, 회전중심축(C)과 튜브 부재의 단면중심(11)이 일치한 상태로 회전할 경우, 튜브 부재의 회전궤적 크기(D1)는 튜브 부재의 단면 크기(D2)와 실질적으로 동일하게 형성된다.
상기 판별단계(S160)는 튜브 부재의 회전궤적 크기(D1)가 튜브 부재의 단면 크기(D2)보다 클 경우, 튜브 부재의 단면중심(11)과 튜브 부재의 회전중심축(C)이 일치하지 않은 상태에서 튜브 부재(10)가 편심되게 회전하고 있음을 판별한다.
위와 같은 판별 과정을 통해, 튜브 부재(10)가 편심되게 클램핑되어 있음을 확인할 수 있고, 튜브 부재(10)의 가공 품질을 향상시키기 위하여 튜브 부재(10)의 편심을 보정하는 공정을 후속으로 진행할 수 있다.
상기 편심 방향 감지단계(S170)는 튜브 부재의 회전중심축(C)에 대하여 튜브 부재의 단면중심(11)이 편심된 방향을 감지한다. 본 실시예의 편심 방향 감지단계(S170)는 서브 회전궤적 크기 산출단계(S171)와, 서브 비교단계(S172)와, 방향 판별단계(S173)를 포함한다.
튜브 부재(10)가 편심되게 클램핑되어 있음을 확인함과 동시에, 튜브 부재의 단면중심(11)이 편심된 방향을 감지하면, 향후 튜브 부재(10)의 편심을 보정하는 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 서브 회전궤적 크기 산출단계(S171)는 측정 주기 내의 임의의 구간에서 산출된 차영상들을 기반으로 하여 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기(D11, D12)를 산출한다.
예를 들어, 튜브 부재(10)가 360도 회전하는 동안의 시간으로 설정된 측정 주기 중 0도부터 90도까지 회전하는 동안의 구간에서 프레임 이미지들(FI)을 획득하고, 이러한 프레임 이미지들(FI)로부터 차영상들을 산출할 수 있다. 앞서 설명한 바와 동일하게, 차영상들을 합산하고 합산 영상(SI1, SI2)의 픽셀의 합산 세기값을 이용하여 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기(D11, D12)를 산출할 수 있다.
상기 서브 비교단계(S172)는 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기(D11, D12)와, 튜브 부재의 단면 크기(D2)를 비교한다.
도 6을 참조하면, 튜브 부재의 단면중심(11)이 회전중심축(C)의 상측에 위치할 경우, 합산 영상(SI1)의 픽셀의 합산 세기값을 이용하여 산출한 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기(D11)는 튜브 부재의 단면 크기(D2)보다 크게 나타날 수 있다.
이와 대비하여, 도 7을 참조하면, 튜브 부재의 단면중심(11)이 회전중심축(C)의 하측에 위치할 경우, 합산 영상(S2)의 픽셀의 합산 세기값을 이용하여 산출한 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기(D12)는 튜브 부재의 단면 크기(D2)보다 작게 나타날 수 있다.
상기 방향 판별단계(S173)는 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기(D11, D12)와 튜브 부재의 단면 크기(D2)의 상대 비교 결과에 따라, 튜브 부재의 회전중심축(C)에 대하여 튜브 부재의 단면중심(11)이 편심된 방향을 판별한다.
도 6과 같이, 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기(D11)가 튜브 부재의 단면 크기(D2)보다 크게 나타날 경우, 튜브 부재의 단면중심(11)이 회전중심축(C)의 상측으로 편심됨을 파악할 수 있고, 도 7과 같이, 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기(D12)가 튜브 부재의 단면 크기(D2)보다 작게 나타날 경우, 튜브 부재의 단면중심(11)이 회전중심축(C)의 하측으로 편심됨을 파악할 수 있다.
편심 방향 감지단계(S170)는 상술한 예에 한정하지 않고, 측정 주기 내의 임의의 구간을 다양하게 설정함으로써, 회전중심축(C)에 대하여 튜브 부재의 단면중심(11)이 편심된 임의의 방향을 감지할 수 있다.
본 발명의 편심 방향 감지단계(S170)는 판별단계(S160) 이후에 수행될 수도 있지만, 차영상 산출단계(S130), 회전궤적 크기 산출단계(S140), 비교단계(S150) 및 판별단계(S160)가 수행되는 동안 동시에 수행될 수도 있다.
한편, 도 1 내지 도 7를 참조하면, 본 실시예에서는 단면 형상이 원형 형상인 튜브 부재를 예로 들어 설명하였으나, 단면 형상이 사각 형상, I자 형상, L자 형상 등 다양한 단면 형상의 튜브 부재에도 본 발명이 적용 가능하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 튜브 부재의 편심 감지방법은, 회전하는 튜브 부재에 대한 프레임 이미지로 차영상을 산출하고, 차영상을 기반으로 하여 산출된 튜브 부재의 회전궤적 크기를 이용하여 튜브 부재의 편심 여부를 확인함으로써, 튜브 부재의 편심 여부의 확인을 용이하고 명확하게 수행할 수 있고, 튜브 부재의 가공 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 튜브 부재의 편심 감지방법은, 차영상들을 합산한 합산 영상의 픽셀의 합산 세기값을 정규화함으로써, 튜브 부재의 회전궤적 크기를 가시화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 튜브 부재의 편심 감지방법은, 튜브 부재의 본체부 영역을 프레임 이미지로부터 제거함으로써, 튜브 부재의 회전궤적 크기를 산출하는 과정에서 발생할 수 있는 오류의 위험을 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 튜브 부재의 편심 감지방법은, 튜브 부재의 단면중심이 편심된 방향을 감지함으로써, 향후 튜브 부재의 편심을 보정하는 공정을 용이하게 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10 : 튜브 부재
11 : 튜브 부재의 단면중심
12 : 튜브 부재의 단면 영역
17 : 튜브 부재의 배경 영역
D1 : 튜브 부재의 회전궤적 크기
D2 : 튜브 부재의 단면 크기
A1 : 튜브 부재의 회전 내측 영역
A2 : 튜브 부재의 회전 외측 영역

Claims (7)

  1. 회전중심축을 중심으로 회전되는 튜브 부재의 단면에 대한 복수의 프레임 이미지를, 정해진 측정 주기 내에서 순차적으로 획득하는 프레임 이미지 획득단계;
    상기 측정 주기 내에서 순차적으로 획득된 모든 프레임 이미지에 대하여, 시간적으로 인접한 한 쌍의 프레임 이미지의 차영상(difference image)을 산출하는 차영상 산출단계;
    상기 측정 주기 내에서 산출된 차영상들을 기반으로 하여 튜브 부재의 회전궤적 크기를 산출하는 회전궤적 크기 산출단계;
    상기 튜브 부재의 회전궤적 크기와, 튜브 부재의 실제 단면 크기에 기반한 튜브 부재의 단면 크기를 비교하는 비교단계; 및
    상기 튜브 부재의 회전궤적 크기가 상기 튜브 부재의 단면 크기보다 클 경우, 튜브 부재의 단면중심과 튜브 부재의 회전중심축이 일치하지 않은 상태에서 튜브 부재가 편심되게 회전하고 있음을 판별하는 판별단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 부재의 편심 감지방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전궤적 크기 산출단계는,
    상기 측정 주기 내에서 산출된 차영상들에 대하여, 각각 대응하는 픽셀끼리의 세기값을 합산하는 합산단계; 및
    픽셀끼리의 세기값이 합산된 합산 세기값이 미리 정해진 문턱 세기값보다 큰 픽셀들을 튜브 부재의 회전 내측 영역으로 포함시키고, 상기 튜브 부재의 회전 내측 영역을 기반으로 하여 상기 튜브 부재의 회전궤적 크기로 결정하는 회전궤적 크기 결정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 부재의 편심 감지방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전궤적 크기 산출단계는,
    상기 합산단계 이후, 상기 합산 세기값을 합산된 차영상들의 수량으로 나누는 정규화 과정을 통해 상기 합산 세기값에 대한 정규화된 합산 세기값을 구하는 정규화 단계;를 더 포함하고,
    상기 회전궤적 크기 결정단계는, 상기 정규화된 합산 세기값과 정규화된 문턱 세기값을 비교하는 것을 특징으로 하는 튜브 부재의 편심 감지방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 이미지 획득단계에서 획득된 튜브 부재의 프레임 이미지는 튜브 부재의 본체부 영역과, 튜브 부재의 단면부 영역을 포함하고,
    상기 프레임 이미지 획득단계 이후, 상기 튜브 부재의 본체부 영역을 노이즈 처리하여 상기 프레임 이미지로부터 제거하는 노이즈 제거단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 부재의 편심 감지방법.
  5. 제1항에 있어서,
    튜브 부재의 회전중심축에 대하여 튜브 부재의 단면중심이 편심된 방향을 감지하는 편심 방향 감지단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 부재의 편심 감지방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편심 방향 감지단계는, 상기 측정 주기 내의 임의의 구간에서 산출된 차영상들에 대하여 영상처리하는 것을 특징으로 하는 튜브 부재의 편심 감지방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 편심 방향 감지단계는,
    상기 측정 주기 내의 임의의 구간에서 산출된 차영상들을 기반으로 하여 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기를 산출하는 서브 회전궤적 크기 산출단계;
    상기 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기와, 상기 튜브 부재의 단면 크기를 비교하는 서브 비교단계; 및
    상기 튜브 부재의 서브 회전궤적 크기와 상기 튜브 부재의 단면 크기의 상대 비교 결과에 따라, 튜브 부재의 회전중심축에 대하여 튜브 부재의 단면중심이 편심된 방향을 판별하는 방향 판별단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 부재의 편심 감지방법.
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