KR20200102230A - 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 및 조명과 영상처리 기법을 활용하여 신속하게 검사할 수 있도록 한 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치에 관한 것으로, 칼날을 장착하기 위한 칼날 장착부; 상기 칼날 장착부의 일측에 형성되어 상기 칼날을 촬영하며, 촬영된 칼날 영상을 제공하기 위한 카메라부; 상기 칼날 장착부의 다른 일측에 형성되어, 상기 칼날에 조명을 제공하기 위한 조명부; 상기 칼날의 기준 영상을 미리 저장하는 메모리부; 상기 카메라부로부터 칼날 영상을 전달받아 상기 메모리부에 저장된 기준 영상과 비교하여 상기 칼날의 불량 여부를 판단하며, 상기 카메라부와 상기 조명부의 구동을 제어하기 위한 제어부; 및 상기 제어부에서 판단된 불량 여부를 전달받아 디스플레이 하기 위한 디스플레이부를 포함한다.

Description

대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치{Automatic inspecting apparatus for blade condition of dashboard cutting machine}

본 발명은 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치에 관한 것으로, 특히 카메라 및 조명과 영상처리 기법을 활용하여 신속하게 검사할 수 있도록 한 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치에 관한 것이다.

자동차 산업 분야에서 대쉬보드 커팅시 일반적으로 워터젯(Water jet) 커팅장치를 이용하여 커팅하거나, 물리적인 칼날 커팅기로 직접 커팅하는 방법이 이용되고 있다.

여기서, 워터젯 커팅장치는 유압펌프에서 유입된 압력을 증압시켜 고압을 발생시키는 증압기를 이용해 물을 음속의 3배에 달하는 속도로 분사하여 절단 대상물을 절단하는 장치를 일컫는다.

한국등록특허 제10-1202407호(2012.11.12. 등록)는 워터젯 커팅장치에 관하여 기재되어 있으며, 개시된 기술에 따르면, 원형탱크의 외주면에 절단방향을 따라 연장되게 장착되는 가이드레일부와; 상기 가이드레일부를 따라 주행 가능하도록 된 이동유닛과; 상기 이동유닛에 설치되어 고압의 물을 상기 원형탱크의 절단대상부를 향해 분사하는 워터젯 분사노즐을 포함하며, 상기 가이드레일부는 상기 원형탱크의 외주면에 자력 결합되는 마그네트부재와, 상기 마그네트부재에 지지되며 상기 원형탱크의 절단방향을 따라 연장되어 있는 레일바디와, 상기 레일바디의 상면과 하면에 각각 상방과 하방으로 돌출되어 있고 상기 레일바디의 길이방향을 따라 연장되어 있는 돌출부재와, 상기 레일바디의 전면에 형성되어 있는 래크부를 포함하는 레일부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

한국등록특허 제10-0334118호(2002.04.11 등록)는 자동차용 내장재의 성형방법 및 그 성형장치에 관하여 기재되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 열선이 설치된 노즐을 통해 기재 사출액을 상/하 금형의 성형면으로 주입하여 기재를 사출성형함에 있어서, 상기 상/하 금형 사이의 성형면으로 기재 사출액을 주입하여 기재를 소정 형태로 사출 성형하는 제1공정과; 상기 제1공정에 의해 사출 성형된 기재에 사출열이 상당히 잔류되어 누굴누굴한 상태일 때 상금형을 열고 표피재를 공급한 다음 그 상금형으로 상기 표피재를 기재에 접착하면 기재의 누굴누굴한 테두리 측면이 표피재의 두께만큼 밀려나면서 누출되어 그 기재 누액이 표피재의 테두리 저면에 묻게 하는 제2공정과; 상기 제2공정 수행 후 누액에 의해 딱딱해진 표피재의 테두리를 절단 칼날로 트리밍하는 제3공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 종래의 워터젯 커팅장치는 고압의 물을 분사하여 절단하기 때문에 절단면이 거칠어져 이차적으로 재가공해야 하는 번거로움이 있어 칼날을 이용하여 직접 커팅하는 방법이 선호되고 있으나, 칼날을 이용하여 직접 커팅하는 방법은 칼날이 부러져 있거나 휘어져 있을 경우 지속적으로 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

이를 극복하고자 광학 검사 장비를 사용하여 칼날을 검사하는 경우가 있으나, 검사 장비가 매우 고가이거나 불량 검사 결과가 만족스럽게 이루어지지 않는 등의 문제점이 여전히 개선되지 않고 있는 실정이다.

한국등록특허 제10-1202407호 한국등록특허 제10-0334118호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카메라와 조명을 제어하여 촬영된 칼날 영상을 여러 영상처리 기법을 활용하여 칼날의 불량 여부를 판단할 수 있도록 한 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치를 제공한다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 특징에 따르면, 칼날을 장착하기 위한 칼날 장착부; 상기 칼날 장착부의 일측에 형성되어 상기 칼날을 촬영하며, 촬영된 칼날 영상을 제공하기 위한 카메라부; 상기 칼날 장착부의 다른 일측에 형성되어, 상기 칼날에 조명을 제공하기 위한 조명부; 상기 칼날의 기준 영상을 미리 저장하는 메모리부; 상기 카메라부로부터 칼날 영상을 전달받아 상기 메모리부에 저장된 기준 영상과 비교하여 상기 칼날의 불량 여부를 판단하며, 상기 카메라부와 상기 조명부의 구동을 제어하기 위한 제어부; 및 상기 제어부에서 판단된 불량 여부를 전달받아 디스플레이 하기 위한 디스플레이부를 포함하는 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치를 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는, 분석 알고리즘에 의해 상기 카메라부로부터 전달받은 칼날 영상에서 칼날의 윤곽선을 추출하며, 상기 메모리부에 저장된 기준 칼날의 윤곽선과 비교하여 상기 칼날의 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 카메라부로부터 전달받은 칼날 영상을 분석하여 상기 칼날의 길이나 너비를 추출하며, 상기 메모리부에 저장된 기준 칼날의 길이나 너비를 비교하여 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 카메라부를 X축, Y축 및 Z 축 상으로 이송하기 위한 카메라 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 조명부를 X축, Y축 및 Z 축 상으로 이송하기 위한 조명 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 카메라와 조명을 제어하여 정상적으로 촬영된 칼날 영상을 여러 영상처리 기법을 활용하여 칼날의 불량 여부를 판단함으로써, 매우 빠르고 정확하게 검사하여 칼날이 불량인지의 여부를 판별할 수 있다.

따라서 제조공정에서 불량이 발생하거나, 불필요한 작업이 배제되어 제조시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 단시간에 보다 정확한 검사가 가능하므로 생산되는 제품의 품질 또한 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 영상처리 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 영상처리 방법에 의해 처리된 영상을 나타내는 예시이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치를 설명하는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치는, 칼날 장착부(100), 카메라부(200), 조명부(300), 메모리부(400), 제어부(500), 디스플레이부(600)를 포함한다.

칼날 장착부(100)는, 불량 여부를 판단하기 위한 검사의 대상이 되는 대쉬보드 커팅기의 칼날을 장착한다.

일 실시 예에서, 칼날 장착부(100)는, 산업용 로봇, 컨베이어 벨트 등의 이송 수단에 의해 이송되는 칼날을 장착할 수 있다.

카메라부(200)는, 칼날 장착부(100)의 일측에 형성되어 칼날 장착부(100)에 장착된 칼날을 촬영하며, 촬영된 칼날 영상을 제어부(500)로 전달한다.

일 실시 예에서, 카메라부(200)는, 조명부(300)의 조명이 제공된 상태에서 칼날을 촬영할 수 있으며, CCD(Charhe coupled device) 카메라로 이루어질 수 있다.

일 실시 예에서, 카메라부(200)는, 바람직하게는 하나의 카메라로 구비되어 가격을 절감하고 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치의 크기를 최소화할 수 있으나, 필요에 따라 다수개의 카메라로 구비되어 3차원 영상을 제공할 수도 있다.

일 실시 예에서, 카메라부(200)는, 칼날을 효과적으로 촬영하기 위해 오토 포커싱 기능이 적용될 수 있다.

조명부(300)는, 칼날 장착부(100)의 다른 일측에 형성되어 칼날 장착부(100)에 장착된 칼날에 조명을 제공하여 카메라부(200)가 칼날을 촬영할 때 외부 조명이나 자연광으로 인한 인식 오류를 줄인다.

일 실시 예에서, 조명부(300)는, 칼날 장착부(100)의 상측에 형성되어 하부 방향으로 조명을 발산하거나, 칼날 장착부(100)의 하측에 형성되어 상부 방향으로 조명을 발산할 수 있다.

일 실시 예에서, 조명부(300)는, LED 램프수단(미도시), 디밍수단(미도시), 방열수단(미도시)로 이루어질 수 있다.

LED 램프수단은, 복수개의 LED를 구비하여 빛을 발산하며, 각도가 조절가능하게 구성된다.

디밍수단은, 제어부(500)의 구동 제어에 의해 LED 램프수단을 디밍하는 역할을 수행한다.

일 실시 예에서, 디밍수단은, 제어부로(500)부터 구동신호를 수신하고 구동신호에 따라 조명부(300)로 공급되는 구동전원의 전압출력레벨을 가변하여 LED램프수단으로 공급할 수 있다.

방열수단은, LED 램프수단에 설치되어, LED 램프수단에서 발생되는 열을 외부로 방열하여 LED 램프수단을 보호한다.

일 실시 예에서, 방열수단은, 히트 싱크, 방열 패드 등 다양한 수단으로 이루어질 수 있다.

메모리부(400)는, 정상 칼날의 기준 영상 및 제어부(500)의 구동에 필요한 데이터를 미리 저장해둔다.

제어부(500)는, 카메라부(200)로부터 칼날 영상을 전달받아 메모리부(400)에 저장된 기준 영상과 비교하여 칼날의 불량 여부를 판단하며, 카메라부(200)와 조명부(300)의 구동을 제어한다.

일 실시 예에서, 제어부(500)는, 메모리부(400)에 저장된 분석 알고리즘에 의해 카메라부(200)로부터 전달받은 칼날 영상에서 칼날의 윤곽선을 추출하며, 메모리부(400)에 저장된 기준 칼날의 윤곽선과 비교하여 칼날의 불량 여부를 판단할 수 있다.

일 실시 예에서, 제어부(500)는, 칼날 영상의 노이즈를 제거하고, 칼날 영상을 명암기준으로 이진화처리한 후 윤곽선을 추출할 수 있다.

일 실시 예에서, 제어부(500)는, 카메라부(200)로부터 전달받은 칼날 영상을 분석하여 칼날의 길이나 너비를 추출하며, 메모리부(400)에 저장된 기준 칼날의 길이나 너비를 비교하여 불량 여부를 판단할 수 있다.

일 실시 예에서, 제어부(500)는, 카메라부(200)로부터 전달받은 칼날 영상에서 칼날의 좌표 정보 및 기울기 정보를 연산할 수 있다.

디스플레이부(600)는, 제어부(500)에서 판단된 칼날의 불량 여부를 전달받아 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이 한다.

일 실시 예에서, 디스플레이부(600)는, 제어부(500)로부터 수신되는 구동정보에 따라 이에 대응하여 카메라제어화면, 조명제어화면 등을 디스플레이해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 지닌 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치는, 카메라 이송부(700), 조명 이송부(800)를 더 포함할 수 있다.

카메라 이송부(700)는, 카메라부(200)를 X축, Y축 및 Z축 상으로 이송시킨다.

일 실시 예에서, 카메라 이송부(700)는, 카메라부(200)를 X축 상으로 이송시키는 X축 이송가이드, 카메라부(200)를 Y축 상으로 이송시키는 Y축 이송가이드, 카메라부(200)를 Z축 상으로 이송시키는 Z축 이송가이드로 구성될 수 있다. 여기서, 이송가이드들은 모터, 볼 스크류 등으로 이루어져 촬영위치를 자동으로 제어할 수 있다.

이에 따라, 카메라부(200)는, 카메라 이송부(700)에 의해 X축, Y축 및 Z축 상으로 이송되면서 칼날 장착부(100)에 장착된 칼날을 정확하게 촬영할 수 있다.

조명 이송부(800)는, 조명부(300)를 X축, Y축 및 Z축 상으로 이송시킨다.

일 실시 예에서, 조명 이송부(800)는, 조명부(300)를 X축 상으로 이송시키는 X축 이송가이드, 조명부(300)를 Y축 상으로 이송시키는 Y축 이송가이드, 조명부(300)를 Z축 상으로 이송시키는 Z축 이송가이드로 구성될 수 있다. 여기서, 이송가이드들은 모터, 볼 스크류 등으로 이루어져 조명을 비추는 위치를 자동으로 제어할 수 있다.

이에 따라, 조명부(300)는, 조명 이송부(300)에 의해 X축, Y축 및 Z축 상으로 이송되면서 칼날 장착부(100)에 장착된 칼날이 정상적으로 촬영되도록 적절한 위치에 조명을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 지닌 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치는, 카메라부(200)와 조명부(300)를 제어하여 정상적으로 촬영된 칼날 영상을 여러 영상처리 기법을 활용하여 칼날의 불량 여부를 판단함으로써, 단시간에 매우 빠르고 정확하게 검사하여 칼날이 불량인지의 여부를 판별할 수 있다. 따라서 제조공정에서 불량이 발생하거나, 불필요한 작업이 배제되어 제조시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 단시간에 보다 정확한 검사가 가능하므로 생산되는 제품의 품질 또한 크게 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 영상처리 방법의 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 영상처리 방법에 의해 처리된 영상을 나타내는 예시이다.

도 2를 참조하면, 제어부(500)가 카메라부(200)로부터 칼날 영상을 전달받으며, 전달받은 칼날 영상을 그레이 스케일(Gray-Scale)로 변환한 후 에지(Edge) 메모리부(400)에 저장된 분석 알고리즘을 이용하여 잡음을 제거해 윤곽선을 검출하게 된다.

이때, 에지(Edge) 분석 알고리즘은 Canny 알고리즘을 이용하여 외곽선을 추출하거나, Otsu 알고리즘을 이용하여 윤곽선을 추출할 수 있다.

이후에 제어부(500)는 수직, 수평, 직선 검출을 통해 기준선 선정 후 칼날의 길이, 기울기 정보 등을 연산하며, 메모리부(400)에 저장된 기준 칼날 정보와 비교하여 칼날의 불량 여부를 판단할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 칼날 장착부
200 : 카메라부
300 : 조명부
400 : 메모리부
500 : 제어부
600 : 디스플레이부
700 : 카메라 이송부
800 : 조명 이송부

Claims (5)

1. 칼날을 장착하기 위한 칼날 장착부;
   상기 칼날 장착부의 일측에 형성되어 상기 칼날을 촬영하며, 촬영된 칼날 영상을 제공하기 위한 카메라부;
   상기 칼날 장착부의 다른 일측에 형성되어, 상기 칼날에 조명을 제공하기 위한 조명부;
   상기 칼날의 기준 영상을 미리 저장하는 메모리부;
   상기 카메라부로부터 칼날 영상을 전달받아 상기 메모리부에 저장된 기준 영상과 비교하여 상기 칼날의 불량 여부를 판단하며, 상기 카메라부와 상기 조명부의 구동을 제어하기 위한 제어부; 및
   상기 제어부에서 판단된 불량 여부를 전달받아 디스플레이 하기 위한 디스플레이부를 포함하는 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   분석 알고리즘에 의해 상기 카메라부로부터 전달받은 칼날 영상에서 칼날의 윤곽선을 추출하며, 상기 메모리부에 저장된 기준 칼날의 윤곽선과 비교하여 상기 칼날의 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 카메라부로부터 전달받은 칼날 영상을 분석하여 상기 칼날의 길이나 너비를 추출하며, 상기 메모리부에 저장된 기준 칼날의 길이나 너비를 비교하여 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 카메라부를 X축, Y축 및 Z 축 상으로 이송하기 위한 카메라 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 조명부를 X축, Y축 및 Z 축 상으로 이송하기 위한 조명 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대쉬보드 커팅기의 칼날 상태 자동 검사 장치.

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