KR20220056276A

KR20220056276A - 무빙 타입 비전 검사 장치 및 검사 방법

Info

Publication number: KR20220056276A
Application number: KR1020200140133A
Authority: KR
Inventors: 고국원; 이지연; 안용주
Original assignee: 선문대학교 산학협력단
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2022-05-06
Also published as: KR102506492B1

Abstract

본 발명은 무빙 타입 비전 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지지대에 마련되는 카메라부; 상기 카메라부와 연결되고 상기 카메라부를 왕복 이동시킬 수 있는 구동 수단; 상기 카메라부가 이동하면서 비전 검사를 위해 촬영하는 검사 대상물을 고정시키는 검사 지그; 상기 카메라부로부터 획득된 영상 이미지를 통해 상기 검사 대상물의 불량 여부를 판독하는 비전 처리부를 포함하는 무빙 타입 비전 검사 장치와 검사 방법이 제공될 수 있다.

Description

무빙 타입 비전 검사 장치 및 검사 방법{Moving Type Vision Inspection Apparatus and Inspection Method}

본 발명은 무빙 타입 비전 검사 장치에 관한 것으로서, 특히 대형 검사물을 검사하기에 적합한 비전 검사장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

비전 검사 장치는 검사 대상물을 촬영하고 획득한 이미지를 분석하여 검사 대상물의 외관에 불량이 있는지 여부를 판단하는 것이다.

이러한 비전 검사 장치는 고정된 상태의 1대로 검사를 수행하는 경우, 검사 대상물의 검사 면적이 크게 되면, 영상을 획득하는 카메라 렌즈의 초점 심도를 벗어나는 부분에서 초점이 정확하게 되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

초점이 맞지 않은 상태에서 검사를 수행하면, 정확한 검사가 될 수 없고, 검사 대상물의 형상 왜곡 정도가 심화될 수 있다.

또한, 복수의 비전 검사 장치로 검사를 수행하는 경우에는, 영상 처리를 위한 제반 설비에 따른 비용이 증대되고, 처리 장치의 구조가 복잡해질 수 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 1대의 카메라부를 이동하면서 검사 대상물의 비전 검사를 수행할 수 있도록 한 비전 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 해결 수단은, 지지대에 마련되는 카메라부; 상기 카메라부와 연결되고 상기 카메라부를 왕복 이동시킬 수 있는 구동 수단; 상기 카메라부가 이동하면서 비전 검사를 위해 촬영하는 검사 대상물을 고정시키는 검사 지그; 상기 카메라부로부터 획득된 영상 이미지를 통해 상기 검사 대상물의 불량 여부를 판독하는 비전 처리부를 포함하는 무빙 타입 비전 검사 장치가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명은 획득된 영상 이미지안에 4개의 마커가 포함되는지 여부를 판단하는 제1 단계; 검사 대상물이 안치된 검사 지그에 구비되는 복수의 마커의 순서가 설정된 순번대로 있는지 여부를 체크하는 제2 단계; 설정된 순번에 맞게 4개의 마커가 포함되면, 유효 시야 영역으로 설정하고 발췌하는 제3 단계를 포함하는 무빙 타입 비전 검사 방법이 제공될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 특히 면적이 큰 대형 검사 대상물인 경우, 검사 대상물이 안치되는 검사 지그의 둘레를 따라 복수의 마커를 마련하고, 카메라부를 이동시키면서 촬영하여 영상 이미지를 획득하고, 획득된 영상 이미지중에서 4개의 마커가 포함된 영상 이미지인 경우, 유효 시야 영역으로 설정하고 이를 발췌하여 검사 대상물의 불량 여부를 판단하므로, 보다 정확한 검사가 이루어질 수 있다.

본 발명은 위치 좌표값이 미리 설정된 마커를 통해 검사 대상물의 위치를 정확하게 파악하고, 이를 토대로 정확한 영상 이미지를 추출할 수 있으므로 검사 대상물의 불량 여부 판독시 신속하고 정확하게 판독할 수 있다.

본 발명은 카메라부가 구비된 지지대의 수직 지지대 저면에 진동 흡수를 위한 방진 부재를 마련하여 카메라부가 이동하면서 영상 이미지를 획득하는 과정에서 발생하는 진동을 최대한 흡수하여 카메라부의 흔들림 없이 촬영할 수 있고, 그에 따라 초점이 맞춰진 영상 이미지를 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 비전 검사 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 비전 검사 장치의 제어 과정을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 검사 지그의 설치 구조를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 검사 지그가 작업 테이블상에 고정된 모습을 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 3의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 검사 지그에 구비되는 마커의 배열 상태를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 카메라부에 의해 획득한 영상 이미지의 유효 시야 영역을 나타낸 설명도이다.
도 8은 도 5와 유사한 영상 이미지로서, 유효 시야 영역이 도 5와 반대측에 쏠린 상태를 나타낸 설명도이다.
도 9는 본 발명의 카메라부에 의해 획득된 영상 이미지로서 마커가 없는 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 카메라부에 의해 획득된 영상 이미지로서 4개의 마커가 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 카메라부에 의해 획득된 영상 이미지로서 2개의 마커가 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 비전 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 비전 검사 장치의 사시도, 도 2는 본 발명의 비전 검사 장치의 제어 과정을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 비전 검사 장치(1)는 지지대(10)의 상부에 마련되는 카메라부(20), 카메라부(20)와 연결되고 카메라부(20)를 왕복 이동시킬 수 있는 구동 수단(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 검사 대상물(2)을 검사하기 위해 하부에 고정시키는 검사 지그(100)가 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 검사 대상물(2)은 2차 전지용 대면적 극판 등일 수 있다.

카메라부(20)는 검사 대상물(2)을 촬영하여 영상 이미지를 획득하고, 획득된 영상 이미지는 비전 처리부(40)에 저장되고, 비전 처리부(40)에서는 미리 입력된 검사 대상물(2)의 이미지와 비교하여 검사 대상물(2)의 불량 여부를 판별할 수 있다.

비전 처리부(40)는 제어부(50)에 의해 제어될 수 있고, 제어부(50)는 제어 프로그램에 의해 카메라부(20)에 의해 촬영된 영상 이미지의 처리와 구동 모터(31)이 동작을 제어하며, 검사 작업 수행 및 데이터 연산 작업을 수행하고, 검사 작업 수행 결과를 모니터를 통해 출력하는 출력 장치를 제어하고, 작업자가 비전 검사를 위해 필요한 제반 사항을 입력하는 입력 장치를 제어하는 등의 비전 검사 장치 전반에 걸친 제어를 담당할 수 있다.

지지대(10)는 바닥면으로부터 소정의 높이로 세워지는 수직 지지대(11)와, 수직 지지대(11)의 사이에 연결되는 수평 지지대(12)로 이루어질 수 있다.

수직 지지대(11)의 저면에는 카메라부(20)의 이동시 진동을 흡수하여 방지 기능이 발휘되도록 하는 방진 부재가 구비될 수 있다.

방진 부재는 진동을 흡수할 수 있는 고무재로 이루어지거나, 또는 방진용 마운트의 내부에 스프링이 갖추어지고, 방진용 마운트는 수직 지지대(11)의 하중을 지탱하면서 내장된 스프링에 의해 진동을 흡수할 수 있다.

물론, 수직 지지대(11)는 카메라부(20)의 이동시 흔들리는 경우가 발생하지 않도록 고정된 상태를 확실하게 유지할 수 있다.

카메라부(20)는 높이 조절 부재(22)에 의해 높이 조절이 가능하도록 구비될 수 있다.

따라서, 카메라부(20)는 검사 지그(100)상의 검사 대상물과의 초점 거리를 조절할 수 있다.

구동 수단(30)은 구동 모터(31), 구동 모터(31)와 연결되어서 회전하는 볼 스크류(32), 볼 스크류(32)에 직선 이동 가능하게 결합되는 이동편(33)으로 이루어질 수 있다.

구동 수단(30)은 볼 스크류 타입에 한정되지 않고, 다른 다양한 구조로 구성할 수 있다. 예를 들어 벨트 구동 타입 또는 리드 스크류 타입 등 다양한 동력 전달 구조를 포함할 수 있다.

또한, 구동 수단(30)은 간격을 두고 수평 지지대(12)상에 고정되는 고정대(34)가 마련될 수 있다.

카메라부(20)는 높이 조절 부재(22)와 결합되고, 높이 조절 부재(22)는 연결 부재(24)와 결합되며, 연결 부재(24)는 고정 부재(26)와 결합되며, 고정 부재(26)는 이동편(33)과 결합되어 연동될 수 있다. 연결 부재(24)는 높이 조절 부재(22)와 볼트 또는 나사와 같은 체결 부재를 통해 분리 가능하게 체결될 수 있다.

따라서, 연결 부재(24)를 기준으로, 높이 조절 부재(22)의 결합 위치를 수직 방향으로 조절함으로써 높이가 가변되고, 그에 따라 카메라부(20)의 설치 위치가 가변될 수 있다.

높이 조절부재(22)에는 복수의 체결공(22a)이 형성되고, 체결 부재를 통해 이동편(33)과 결합될 수 있다.

또한, 연결 부재(24)의 상부에는 조절 노브(24a)가 마련될 수 있다. 조절 노브(24a)를 회전시키면, 연결 부재(24)는 고정 부재(26)로부터 승강될 수 있다.

또한, 수평 지지대(12)에는 가이드 레일(14)이 형성되고, 가이드 레일(14)을 따라 이동편(33)이 가이드되면서 안정되게 왕복 이동할 수 있다.

검사 지그(100)는 검사 대상물을 안치하여 카메라부(20)를 통해 영상을 촬영하여 검사를 수행할 수 있다.

검사 지그(100)의 프레임부(110)의 안쪽에는 평평한 면으로 이루어지거나 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 검사 지그(100)의 안쪽에 삽입홈을 형성하고, 검사 대상물(2)을 안치할 수 있다. 또한, 검사 지그(100)의 삽입홈 대신에 삽입공이 형성되어서 검사 대상물(2)이 삽입되어 지지될 수 있다.

프레임부(110)에는 간격을 두고 복수의 마커(120)가 마련될 수 있다.

마커(120)는 식별이 용이하도록 다양한 형태로 이루어질 수 있고, 검사 지그(100)의 프레임부(110)에 나사와 같이 착탈 가능하게 체결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 검사 지그(100)의 설치 구조를 나타낸 개략적인 평면도, 도 4는 본 발명의 검사 지그가 작업 테이블상에 고정된 모습을 나타낸 측면도, 도 5는 도 3의 정면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 검사 지그(100)는 작업 테이블(200)위에 안치될 수 있고, 작업 테이블(200)상에는 검사 지그(100)의 일측면과 대면되면서 정지시키는 가이드 돌기(210)가 형성되고, 타측에는 검사 지그(100)를 고정시키기 위한 바이스(220)가 하나 이상 구비될 수 있다.

바이스(220)는 작업 테이블(200)상에 고정되는 고정 부재(221)와, 고정 부재(221)로부터 이동가능하게 나사결합되는 가압 부재(222)로 이루어질 수 있다.

바이스(220)는 가압 부재(222)를 회전시켜서 검사 지그(100)의 측면을 가압하여 고정시킬 수 있다.

가압 부재(222)는 고정 부재(221)로부터 회전하면서 입출 동작을 하고, 그에 따라 검사 지그(100)의 크기가 달라지더라도 관계없이 지지해줄 수 있다.

따라서, 본 발명의 검사 지그(100)는 작업 테이블(200)상의 가이드 돌기(210)에 대면한 상태에서, 작업자가 x축 방향으로 자유롭게 안치하더라도 바이스(220)에 의해 고정시킬 수 있다.

검사 지그(100)는 작업 테이블(200)상에 형성된 가이드 돌기(210)에 의해 y축 방향으로의 셋팅 위치가 자동적으로 설정될 수 있다.

검사 지그(100)를 고정시키는 바이스(220) 구조에 한정되지 않고, 다른 구조 즉, 실린더 등으로 회동 가능한 클램프로 이루어져서 검사 지그(100)의 프레임부(110) 상면을 가압하여 고정시킬 수 있다.

도 5를 참조하면, 작업 테이블(200)의 하부에는 다리부(202)이 마련될 수 있다,

본 발명의 카메라부(20)는 수평 지지대(12)를 따라 이동하면서 검사 대상물을 스캐닝하여 이미지를 획득할 수 있다.

카메라부(20)의 이동시에는 구동 수단(30)에 의해 왕복 직선 이동이 가능할 수 있다.

즉, 구동 모터(31)가 회전하면, 볼 스크류(32)가 회전하고, 그러면 볼 스크류(32)에 이동가능하게 결합된 이동편(33)이 직선 이동하며, 이때 이동편(33)은 연결 부재(24)를 통해 높이 조절 부재(22) 및 카메라부(20)이 결합되어 있으므로, 카메라부(20)가 동시에 이동할 수 있다.

구동 모터(31)의 정역 구동에 의해 이동편(33)은 볼 스크류(32)의 길이 방향을 따라 왕복 이동하고, 그러면 카메라부(20)도 동시에 왕복 이동할 수 있다.

카메라부(20)의 이동에 따라, 하부에 배치된 검사 지그(100)상에 안치된 검사 대상물은 스캔되어서 검사 작업이 이루어질 수 있다.

여기서, 본 발명은 검사 대상물을 비전 검사하기 위해서, 다음과 같은 검사 방법으로 구현될 수 있다.

도 6을 참조하면, 카메라부(20)는 이동하면서 제1 영역(A1)을 촬영하고, 다음에 제2 영역(A2) 및 제3 영역(A3)을 순차적으로 촬영한 다음, 마커(120)를 기준으로 검사 대상물의 좌측과 우측의 가장 자리 위치 값을 산출한다.

검사 대상물의 가장 자리 위치 값은 제어부(50)에서 산출할 수 있다.

마커(120)는 1열에 2개씩 4열의 마커가 구비될 수 있다. 즉, 1열에는 제1 마커(121a)와 제2 마커(121b), 2열에는 제3 마커(122a)와 제4 마커(122b), 3열에는 제5 마커(123a)와 제6 마커(123b), 4열에는 제7 마커(124a)와 제8 마커(124b)로 이루어질 수 있다.

각 마커들에 대한 좌표값은 제어부(50)에 미리 파악된 상태일 수 있다.

본 발명은 카메라부(20)에 의해 n개의 영상 이미지를 획득하는 경우, n+1열의 마커가 마련될 수 있다. 1열인 경우, 2개의 마커가 검사 지그(100)의 프레임부(110) 상부 및 하부에 각각 구비될 수 있다.

획득한 영상 이미지의 갯수보다 1열이 더 많게 마커(120)를 구비함으로써, 하기 검사 방법에 의한 수행시 검사 대상물의 검사 작업이 정확하게 이루어질 수 있다.

도 12는 본 발명의 검사 방법을 나타낸 순서도로서, 도 11을 참조하면, 제 1단계(S10)는 획득된 영상 이미지(VI)안에 4개의 마커가 포함되는지 여부를 판단한다.

따라서, 본 발명은 검사 지그(100)의 프레임부(110)에 셋팅된 마커(120)중 4개의 마커가 보이면, 검사 대상물(2)의 정확한 위치를 파악할 수 있고, 그에 따라 검사 대상물(2)의 불량 여부를 판단할 수 있는 영상 이미지임을 나타낼 수 있는 것이다.

제2 단계(S20)는 마커(120)의 순서가 설정된 순서대로 있는지 여부를 체크할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 있어서, 총 8개의 마커는 제1 마커(121a) 부터 제8 마커(124b)로 이루어진 총 4열로서 순번이 매겨진 상태일 수 있다.

이러한 마커(120)의 순서는 미리 마커 순번 체크부(41)에 의해 저장되어서 판단할 수 있다.

제3 단계(S30)는 설정된 순번에 맞게 4개의 마커인 제1 마커(121a), 제2 마커(121b), 제3 마커(122a), 제4 마커(122b)가 포함된다면, 이를 유효 시야 영역(FOV)으로 설정하고 발췌할 수 있다.

카메라부(20)에 의해 획득된 영상 이미지(VI)가 유효 시야 영역(FOV)으로 설정된다는 의미는 검사 대상물(2)의 영상 이미지가 정확하게 획득되었음을 의미할 수 있다.

도 9는 제1 영상 이미지(VI1)이고, 도 9는 제2 영상 이미지(VI2), 도 10은 제3 영상 이미지(VI3)를 나타낸 도면으로서, 제1 영상 이미지(VI1)는 마커(120)가 없는 상태, 제2 영상 이미지(VI2)는 4개의 마커가 포함된 상태, 제3 영상 이미지(VI3)는 2개의 마커가 포함된 상태일 수 있다.

따라서, 본 발명은 비전 처리부(40)에서 제2 영상 이미지(VI2) 상태를 유효 시야 영역(FOV)으로 판단하고 채택 및 발췌하여 미리 입력된 검사 대상 이미지와 비교하여 검사 대상물의 불량 여부를 판별할 수 있다.

1.. 비전 검사 장치 2... 검사 대상물
10... 지지대 11... 수직 지지대
12... 수평 지지대 14... 가이드 레일
20... 카메라부 22... 높이 조절 부재
22a... 체결공 24... 연결 부재
24a... 조절 노브 26... 고정 부재
30... 구동 수단 31... 구동 모터
32... 볼 스크류 33... 이동편
34... 고정대 40... 비전 처리부
50... 제어부
100... 검사 지그 110... 프레임부
120... 마커 121a... 제1 마커
121b... 제2 마커 122a... 제3 마커
122b... 제4 마커 123a... 제5 마커
123b... 제6 마커 124a... 제7 마커
124b... 제8 마커 200... 작업 테이블
202... 다리부 210... 가이드 돌기
220... 바이스 221... 고정 부재
222... 가압 부재
A1... 제1 영역 A2... 제2 영역
A3... 제3 영역
FOV... 유효 시야 영역 S10... 제1 단계
S20... 제2 단계 S30... 제3 단계
VI... 영상 이미지
VI1... 제1 영상 이미지 VI2... 제2 영상 이미지
VI3... 제3 영상 이미지

Claims

지지대에 마련되는 카메라부;
상기 카메라부와 연결되고 상기 카메라부를 왕복 이동시킬 수 있는 구동 수단;
상기 카메라부가 이동하면서 비전 검사를 위해 촬영하는 검사 대상물을 고정시키는 검사 지그;
상기 카메라부로부터 획득된 영상 이미지를 통해 상기 검사 대상물의 불량 여부를 판독하는 비전 처리부;
를 포함하는 무빙 타입 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 지지대는 바닥면으로부터 소정의 높이로 세워지는 수직 지지대와, 수직 지지대의 사이에 연결되는 수평 지지대로 이루어지고,
상기 수직 지지대의 저면에는 진동을 흡수할 수 있는 방진 부재가 마련되는 무빙 타입 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 구동 수단은,
상기 구동 모터, 상기 구동 모터와 연결되어서 회전하는 볼 스크류, 볼 스크류에 직선 이동 가능하게 결합되고, 상기 카메라부와 연결되는 이동편으로 이루어지는 무빙 타입 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 구동 수단은 상기 카메라부를 이동시키는 이동편이 마련되고,
상기 카메라부는 연결 부재를 통해 상기 이동편과 결합되어 연동되며,
상기 연결 부재는 높이 조절 부재와 분리 가능하게 체결되고,
상기 카메라부의 설치 위치가 가변되도록 상기 연결 부재를 기준으로 상기 높이 조절 부재의 결합 위치를 수직 방향으로 조절하는 무빙 타입 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 검사 지그는,
프레임부, 상기 프레임부에 간격을 두고 각기 다른 형태로 복수 마련되는 마커로 이루어지고,
상기 마커의 위치 좌표값은 상기 비전 처리부에 미리 설정되어서 상기 검사 대상물의 위치를 파악하는 무빙 타입 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 검사 지그는 작업 테이블에 마련되고,
상기 작업 테이블에는 검사 지그의 일측을 지지해주는 가이드 돌기가 형성되며,
상기 검사 지그의 타측에는 검사 지그를 고정해주기 위한 바이스가 마련되고,
상기 바이스는 상기 검사 지그의 크기에 따라 가변적으로 검사 지그를 고정하기 위해 상기 작업 테이블에 고정되는 고정 부재, 상기 고정 부재를 관통하여 이동 가능하게 나사결합되는 무빙 타입 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 비전 처리부는
상기 카메라부가 구동 수단에 의해 이동하면서 획득된 영상 이미지를 제공 받아서 미리 저장된 상기 검사 대상물의 이미지와 비교하여 불량 여부를 판별하는 무빙 타입 비전 검사 장치.
제7 항에 있어서,
상기 비전 처리부는,
상기 카메라부에 의해 획득한 영상 이미지중에서 4개의 마커가 포함된 영상 이미지가 획득되면, 이를 유효 시야 영역으로 설정하고 발췌하여 검사 대상물의 불량 여부를 판독하기 위해 저장된 검사 대상물의 이미지와 비교하는 이미지로 처리되는 무빙 타입 비전 검사 장치.
획득된 영상 이미지안에 4개의 마커가 포함되는지 여부를 판단하는 제1 단계;
검사 대상물이 안치된 검사 지그에 구비되는 복수의 마커의 순서가 설정된 순번대로 있는지 여부를 체크하는 제2 단계;
설정된 순번에 맞게 4개의 마커가 포함되면, 유효 시야 영역으로 설정하고 발췌하는 제3 단계;
를 포함하는 무빙 타입 비전 검사 방법.
제9 항에 있어서,
상기 영상 이미지는 카메라부에 의해 획득되고,
상기 마커는 획득된 영상 이미지의 갯수보다 1열 더 많게 마련되는 무빙 타입 비전 검사 방법.