KR20230060233A - Internal diameter measuring system and method thereof - Google Patents

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KR20230060233A
KR20230060233A KR1020210144726A KR20210144726A KR20230060233A KR 20230060233 A KR20230060233 A KR 20230060233A KR 1020210144726 A KR1020210144726 A KR 1020210144726A KR 20210144726 A KR20210144726 A KR 20210144726A KR 20230060233 A KR20230060233 A KR 20230060233A
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measurement
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inner diameter
cylindrical
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KR1020210144726A
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이훈희
김미루
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한국생산기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a system and a method for measuring the internal diameters of a cylindrical workpiece and, more specifically, to an internal diameter measuring system, which can perform in-line measurement during the production of a workpiece, measures both the internal diameters of upper and lower portions of the workpiece, and predicts machining errors, thereby making work efficient, and a method thereof. The internal diameter measuring system comprises: a detecting module detecting that a cylindrical workpiece is positioned on a measuring device; a position alignment module controlling at least one operation among conveyance, seating, and fixation of the cylindrical workpiece to the measuring device; a measuring module inserted into the cylindrical workpiece positioned on the measuring device to measure both the internal diameters of two or more different portions of the cylindrical workpiece; a calculating module analyzing a measured value calculated by the measuring module to determine the internal diameters of the portions of the cylindrical workpiece; and a predicting and determining module determining whether the cylindrical workpiece is defective or analyzing quality change trends based on predetermined standards, to predict machining errors.

Description

내경 측정 시스템 및 그 방법 {INTERNAL DIAMETER MEASURING SYSTEM AND METHOD THEREOF}Internal diameter measuring system and its method {INTERNAL DIAMETER MEASURING SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 실린더형 가공 대상물의 내경 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상물의 생산공정 중 인라인(In-Line) 측정이 가능하며, 대상물의 상부 및 하부 내경을 동시 측정하고 가공오차를 예측하여 효율적으로 작업을 수행하는 내경 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for measuring the inner diameter of a cylindrical processing object, and more particularly, in-line measurement is possible during the production process of the object, and the upper and lower inner diameters of the object are simultaneously measured and processing errors are reduced. It relates to an internal diameter measuring system and method for predicting and efficiently performing work.

정밀부품가공은 우주항공, 방산, 정밀기계, 반도체 설비부품 등에 광범위하게 활용되고 있고, 첨단 공작기계를 활용한 정밀가공 기술이 활발히 개발되어 오고 있다. 외부 환경변화나 공구의 마모 등으로 가공품의 품질은 복합적으로 저하되고, 따라서 불량을 방지하기 위해서는 가공품의 정밀도 유지가 필요하므로 주요 공차 부위의 지속적인 측정 및 모니터링이 필수적이다. 이를 위해 우주항공, 방산 부품 가공 분야에서는 전용 자동 측정 시스템을 도입하는 등 스마트 팩토리 및 무인화 팹(Fab)이 확산되고 있다. Precision parts processing is widely used in aerospace, defense, precision machinery, semiconductor facility parts, etc., and precision processing technology using advanced machine tools has been actively developed. The quality of workpieces deteriorates complexly due to changes in the external environment or wear of tools, and therefore, to prevent defects, it is necessary to maintain the precision of workpieces, so continuous measurement and monitoring of major tolerance areas is essential. To this end, smart factories and unmanned fabs are spreading, such as introducing dedicated automatic measurement systems in the aerospace and defense parts processing fields.

그 중에 전차 궤도의 부싱과 같이 실린더형 부품은 정밀 가공이 필요한 부품으로 한 부품의 미세한 불량이 전차나 해당 부품의 궤도이탈로 이어져 사고를 유발할 가능성이 높으므로 전수 검사가 필요할 경우가 많다. 그러나 부품의 단가를 고려할 때 고가의 검사기 투입이 어렵고 인력을 최소화할 필요가 있어 경제적이면서 정밀하고 자동화된 측정 시스템이 필요하다. Among them, cylindrical parts, such as the bushings of tram tracks, are parts that require precision processing, and there is a high possibility that a minute defect in one part will lead to the derailment of the tram or the corresponding part and cause an accident, so a total inspection is often required. However, considering the unit cost of parts, it is difficult to input expensive inspection equipment and it is necessary to minimize manpower, so an economical, precise and automated measurement system is required.

또한, 부품들의 전수 측정을 통해 측정된 값들을 지속적으로 모니터링하여 가공 오차를 효과적으로 분석 및 보정할 수 있는 지표를 제공하여 최종적으로 품질을 관리할 수 있는 모니터링 데이터기반 가공 오차 예측 기술이 필요하다. In addition, a monitoring data-based processing error prediction technology that can finally manage quality by providing indicators that can effectively analyze and correct processing errors by continuously monitoring the measured values through total measurement of parts is required.

그러나 3차원 측정기 또는 원통도 측정기를 사용하여 내경을 측정하는 방법으로는 전량 확인이 어렵고, 인력이 별도로 투입되어야 하는 문제점이 있으며, 부싱류의 원통 가공(터닝 공정) 후 즉시 불량 여부를 판단해서 다량의 불량을 방지할 필요가 있다. However, the method of measuring the inner diameter using a three-dimensional measuring machine or cylindricity measuring machine has problems in that it is difficult to check the entire amount and that manpower must be input separately. It is necessary to prevent defects in

이러한 문제점을 해결하기 위해 일본공개특허공보 제2009-257887호에서는 자동화가 용이하고 측정의 정확성을 높이기 위한 내주면 측정 장치를 개시하고 있다. 그러한 내주면 측정 장치는 축방향의 한쪽 단면을 기준면으로 하고 기준면이 맞닿도록 원통형의 피측정 부재인 내륜을 얹는 동시에 내륜을 회전시키는 턴테이블과 턴테이블 상에서 내륜의 위치를 결정하기 위한 모듈, 내륜 회전 중심에서 내륜의 내주면까지의 거리를 측정하는 레이저 측정기, 레이저 측정기를 내륜의 축방향으로 이동시키는 측정기 이동 장치를 사용하여 피측정 부재 내주면의 내경, 진원도, 및 직각도를 마이크로 컴퓨터를 통해 자동으로 산출할 수 있도록 구성되어 있다. In order to solve these problems, Japanese Laid-open Patent Publication No. 2009-257887 discloses an inner circumferential measuring device for easy automation and high measurement accuracy. Such an inner circumferential measuring device has one end surface in the axial direction as a reference surface, a turntable for rotating the inner ring while placing an inner ring, which is a cylindrical member to be measured, so that the reference surface is in contact, a module for determining the position of the inner ring on the turntable, and the inner ring at the center of rotation of the inner ring In order to automatically calculate the inner diameter, roundness, and perpendicularity of the inner circumferential surface of the member to be measured through a microcomputer, using a laser measuring device that measures the distance to the inner circumference of the Consists of.

그러나, 이러한 내주면 측정 장치에서도 실린더 형에서 상부와 하부의 내경 오차를 동시에 측정하기 어렵고 한번에 한 지점의 내경 오차씩 별도로 장착하고 측정해야 하며 인라인(in-line) 측정이 어렵다는 문제점이 있다.However, even in this inner circumference measuring device, it is difficult to simultaneously measure the inner diameter errors of the upper and lower parts of the cylinder type, and the inner diameter errors of one point must be separately mounted and measured at a time, and in-line measurement is difficult.

(특허문헌 1) JP 2009-257887 A (Patent Document 1) JP 2009-257887 A

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 실린더형 가공 대상물의 생산공정 중 인라인(in-line) 자동 측정 및 점검이 가능한 자동화된 내경측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The technical problem to be achieved by the present invention has been made to solve the above problems, and the purpose is to provide an automated inner diameter measurement system capable of in-line automatic measurement and inspection during the production process of a cylindrical object to be processed. to be

또한, 본 발명은 실린더형 가공 대상물의 내경 측정 원호 데이터부터 해당 가공품들의 연속된 측정을 통해 공정시간에 따른 원호 가공 품질 변화 추이 분석이 가능한 내경 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide an inner diameter measurement system capable of analyzing a change in arc processing quality according to a process time through continuous measurement of the corresponding workpiece from the inner diameter measurement arc data of a cylindrical object to be processed.

또한, 본 발명은 멀티프로브를 채택하여 실린더형 가공 대상물의 상부 및 하부 내경을 동시에 측정할 수 있는 내경 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide an inner diameter measurement system capable of simultaneously measuring the upper and lower inner diameters of a cylindrical object to be processed by employing a multi-probe.

또한, 본 발명은 그러한 멀티 내경 측정을 통해 측정된 값들을 산출하고 가공오차를 예측하여 예측된 데이터를 기반으로 공구정보 보정시기 및 교체 시기를 판단하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a system for determining a tool information correction time and replacement time based on the predicted data by calculating values measured through such multi-inner diameter measurements and predicting machining errors.

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.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더형 가공 대상물의 내경을 측정하는 시스템은, In order to achieve the above technical problem, a system for measuring the inner diameter of a cylindrical object according to an embodiment of the present invention,

상기 실린더형 가공 대상물이 상기 측정 장치 상에 위치되는 것을 감지하는 감지 모듈;a sensing module for sensing that the cylindrical processing object is positioned on the measuring device;

상기 실린더형 가공 대상물의 상기 측정 장치 상으로 반송, 안착, 고정 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 위치 정렬 모듈;a position alignment module for controlling at least one operation of conveying, seating, and fixing the cylindrical workpiece onto the measuring device;

상기 측정 장치 상에 위치된 상기 실린더형 가공 대상물에 삽입되어 상기 실린더형 가공 대상물의 서로 상이한 두 부분 이상의 내경을 동시에 측정하는 측정 모듈;a measurement module that is inserted into the cylindrical processing object located on the measuring device and measures inner diameters of at least two different parts of the cylindrical processing object at the same time;

상기 측정 모듈에 의해 산출된 측정값을 분석하여 상기 실린더형 가공 대상물의 측정 부분의 내경을 결정하는 연산 모듈; 및an arithmetic module for determining an inner diameter of a measuring portion of the cylindrical object to be processed by analyzing the measured value calculated by the measuring module; and

상기 실린더형 가공 대상물의 미리정해진 규격에 기초하여 불량 여부를 판단하거나 품질 변화 추이를 분석하여 가공오차를 예측하는 예측 판단 모듈;을 포함할 수 있다. It may include; a prediction judgment module for determining whether or not a defect is present or predicting a processing error by analyzing a quality change trend based on a predetermined standard of the cylindrical object to be processed.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 내경 측정 시스템은 상기 실리더형 대상물의 생산공정 중 인라인(In-Line) 측정이 가능한 시스템일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the inner diameter measurement system may be a system capable of in-line measurement during the production process of the cylindrical object.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 위치 정렬 모듈은 엑추에이터일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the position alignment module may be an actuator.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 측정 모듈은, 상기 대상물 내에 위치되어 상기 대상물의 서로 상이한 두 부분의 내경을 동시에 측정하는 측정부; 상기 측정부와 연결되며 상기 대상물의 축과 상기 측정부의 회전축 방향을 미세 정렬하는 힌지부; 상기 힌지부와 연결되고 상기 측정부를 회전시키는 구동부;를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the measurement module, the measuring unit is located in the object and measures the inner diameter of two different parts of the object at the same time; a hinge portion connected to the measurement unit and finely aligning the axis of the object and the direction of the rotation axis of the measurement unit; A driving unit connected to the hinge unit and rotating the measuring unit may be included.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 예측 판단 모듈은 분석 알고리즘을 더 포함하고, 상기 분석 알고리즘은 예측된 가공 품질에 따라 상기 불량 대상물에 대한 공정을 멈추거나, 공정 보정 값을 제안할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the prediction judgment module further includes an analysis algorithm, and the analysis algorithm may stop a process for the defective object or suggest a process correction value according to the predicted processing quality.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더형 가공 대상물의 내경을 측정하는 장치는, In order to achieve the above technical problem, an apparatus for measuring the inner diameter of a cylindrical object to be processed according to another embodiment of the present invention,

상기 대상물 내에 위치되어 상기 대상물의 서로 상이한 두 부분의 내경을 동시에 측정하는 측정부;a measuring unit positioned within the object and simultaneously measuring inner diameters of two different parts of the object;

상기 측정부와 연결되며 상기 대상물의 축과 상기 측정부의 회전축 방향을 미세 정렬하는 힌지부;a hinge portion connected to the measurement unit and finely aligning the axis of the object and the direction of the rotation axis of the measurement unit;

상기 힌지부와 연결되고 상기 측정부를 회전시키는 구동부;를 포함할 수 있다. A driving unit connected to the hinge unit and rotating the measuring unit may be included.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 내경 측정 장치는 상기 구동부와 연결되고 상기 대상물의 축에 상기 측정부의 회전축 중심 위치를 미세 정렬하는 오프셋 조절부를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the inner diameter measuring device may further include an offset adjusting unit that is connected to the driving unit and finely aligns the center position of the rotating shaft of the measuring unit to the axis of the object.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 측정부는, 원통형 센서 홀더; 및 상기 센서 홀더의 둘 이상의 상이한 위치에 각각 위치되고, 상기 대상물의 서로 상이한 두 부분 이상의 내경을 동시에 측정하는, 두 개 이상의 내경 측정 센서를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the measuring unit, a cylindrical sensor holder; and two or more inner diameter measuring sensors respectively positioned at two or more different positions of the sensor holder and simultaneously measuring inner diameters of two or more different parts of the object.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 힌지부는 상기 측정부가 상기 구동부에 의해 회전할 때, 상기 센서 홀더의 중심축이 상기 구동부 회전축의 중심과 일치하는 방향으로 위치할 수 있도록, 적어도 하나 이상의 슬롯을 형성하여 상기 센서 홀더의 중심축의 각도를 미세 조정하는 틸팅(Tilting) 모션을 수행하도록 구성될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the hinge portion has at least one slot so that the center axis of the sensor holder can be positioned in a direction coincident with the center of the axis of rotation of the drive unit when the measurement unit rotates by the drive unit It may be formed to perform a tilting motion for finely adjusting the angle of the central axis of the sensor holder.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 구동부는 구동 모터; 및 상기 구동 모터가 삽입되는 모터 홀더를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the driving unit may include a driving motor; And it may include a motor holder into which the driving motor is inserted.

본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템 및 방법에 따르면, 부싱과 같은 실린더형 가공 대상물의 내경을 생산공정 중 인라인(in-line) 자동 측정하여 가공 후 즉시 부싱의 내경을 측정하여 불량여부를 판단하고, 내경 측정 원호 데이터부터 해당 가공 대상물의 연속된 측정을 통해 공정시간에 따른 원호 가공 품질 변화 추이 분석이 가능한 자동화 내경 측정 시스템을 제공할 수 있다. According to the inner diameter measuring system and method according to an embodiment of the present invention, the inner diameter of a cylindrical processing object such as a bushing is automatically measured in-line during the production process, and the inner diameter of the bushing is measured immediately after processing to determine whether or not it is defective. It is possible to provide an automated inner diameter measurement system capable of analyzing the trend of arc processing quality change according to process time through continuous measurement of the object to be processed from the inner diameter measurement arc data.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템 및 방법에 따르면, 멀티프로브 구조를 채용하여 실린더형 가공 대상물의 상부 및 하부 내경을 동시에 측정할 수 있도록 함으로서 가공대상물이 공구길이 또는 장비의 가공성능으로 인해 부싱의 상부와 하부의 가공을 두번의 터닝 공정으로 나누어 하더라도 상부와 하부 간의 가공 오차의 발생을 동시에 효율적으로 확인할 수 있다. 이러한 시스템에 따르면, 실린더형 가공 대상물의 상부와 하부의 내경을 동시에 측정할 수 있어 검사에 필요한 측정 시간을 단축할 수 있다.In addition, according to the internal diameter measuring system and method according to an embodiment of the present invention, the multi-probe structure is employed to simultaneously measure the upper and lower inner diameters of a cylindrical object to be processed, so that the object to be processed is the length of the tool or the machining performance of the equipment. Due to this, even if the machining of the upper and lower parts of the bushing is divided into two turning processes, it is possible to efficiently check the occurrence of machining errors between the upper and lower parts at the same time. According to this system, it is possible to simultaneously measure the inner diameters of the upper and lower parts of the cylindrical object to be processed, thereby reducing the measurement time required for inspection.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템 및 방법에 따르면, 그러한 멀티 내경 측정을 통해 측정된 값들을 산출하고 가공오차를 예측하여 예측된 데이터를 기반으로 공구정보 보정시기 및 교체 시기를 정확하게 판단할 수 있다. In addition, according to the inner diameter measuring system and method according to an embodiment of the present invention, the measured values are calculated through such multi-inner diameter measurement, machining errors are predicted, and tool information correction time and replacement time are accurately determined based on the predicted data. can judge

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 4자유도 정렬장치로 대상물과 측정 센서의 축을 미세 정렬할 수 있어 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있으며, 오정렬로 인한 측정 오차를 감소시킬 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to finely align the axis of the target and the measurement sensor with the 4 degree of freedom alignment device, so that precise measurement results can be obtained and measurement errors due to misalignment can be reduced.

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.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 내경 측정 시스템의 측정 모듈을 형성하는 내경 측정 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 장치의 구성을 나타내는 분해도이다.
도 4는 힌지부에서 측정부의 회전축 정렬을 수행하는 동작을 도식화한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템이 생산공정에 인라인으로 설치되어 적용된 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더형 가공 대상물의 내경 측정 방법의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 대상물의 생산공정 중 인라인 측정이 가능한 내경 측정 시스템의 내경 모니터링 및 가공품질 예측 과정의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 8 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템에 사용되는 예시적인 전용 소프트웨어 구동 화면을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템의 측정 성능을 평가하는 예시적인 사진이다.1 is a block diagram showing the configuration of an internal diameter measurement system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of an internal diameter measuring device forming a measurement module of the internal diameter measuring system of FIG. 1 .
3 is an exploded view showing the configuration of an internal diameter measuring device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an operation of aligning the rotational axis of the measuring unit in the hinge unit.
5 is a photograph of an internal diameter measurement system according to an embodiment of the present invention installed and applied in-line to a production process.
6 is a flow chart showing the flow of a method for measuring the inner diameter of a cylindrical object to be processed according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart showing the flow of the inner diameter monitoring and processing quality prediction process of the inner diameter measurement system capable of in-line measurement during the production process of an object according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing an exemplary dedicated software driving screen used in the internal diameter measuring system according to an embodiment of the present invention.
9 is an exemplary photograph for evaluating measurement performance of an internal diameter measurement system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

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.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템(100)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템(100)은 실린더형 가공 대상물의 내경을 측정하는 시스템으로서, 감지 모듈(110), 위치 정렬 모듈(120), 측정 모듈(130), 연산 모듈(140), 예측 판단 모듈(150)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템(100)은 데이터베이스(160) 및 제어 모듈(170)을 더 포함할 수 있다. 1 is a block diagram showing the configuration of an internal diameter measurement system 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the inner diameter measurement system 100 according to an embodiment of the present invention is a system for measuring the inner diameter of a cylindrical object to be processed, and includes a detection module 110, a position alignment module 120, and a measurement module 130. ), a calculation module 140, and a prediction judgment module 150. The internal diameter measuring system 100 according to an embodiment of the present invention may further include a database 160 and a control module 170 .

상기 감지 모듈(110)은, 상기 실린더형 가공 대상물이 상기 측정 시스템 상에 위치되는 것을 감지할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 감지 모듈(110)은 예컨대 적외선 센서일 수 있으나, 이러한 센서에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 감지 모듈(110)은 상기 실린더형 가공 대상물이 상기 측정 시스템 상에 위치되는 것뿐 아니라, 상기 실린더형 가공 대상물의 형상을 더 감지할 수도 있다. The detection module 110 may detect that the cylindrical workpiece is positioned on the measurement system. According to one embodiment of the present invention, the detection module 110 may be, for example, an infrared sensor, but is not limited to such a sensor. According to another embodiment of the present invention, the sensing module 110 may further detect the shape of the cylindrical object to be processed as well as the location of the cylindrical object to be processed on the measurement system.

상기 위치 정렬 모듈(120)은, 상기 실린더형 가공 대상물이 상기 측정 모듈(130) 상으로 반송하고, 안착하고, 고정되도록 하는 동작을 수행할 수 있다. 본 발명의 일시시예에 따르면 상기 위치 정렬 모듈(120)은 상기 실린더형 가공 대상물을 상기 측정 모듈 상으로 이송하고 안착시키고 고정시킬 수 있도록 구동하는 액추에이터가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The position aligning module 120 may perform an operation of transporting, seating, and fixing the cylindrical workpiece onto the measurement module 130 . According to a temporary embodiment of the present invention, the alignment module 120 may be an actuator that drives the cylinder-shaped object to be processed on the measurement module, seated, and fixed, but is not limited thereto.

상기 측정 모듈(130)은, 상기 위치 정렬 모듈(120)에 의해 상기 실린더형 가공 대상물이 측정 위치에 고정된 후에 상기 실린더형 가공 대상물 내주면 내에 삽입될 수 있으며, 상기 실린더형 가공 대상물의 상부와 하부와 같이 서로 상이한 두 부분 이상의 내경을 동시에 측정할 수 있다. 상기 실린더형 가공 대상물의 내경은 적어도 2 개 이상의 LVDT(Linear Variable Differential Transformer) 센서를 통해 측정될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The measurement module 130 may be inserted into the inner circumferential surface of the cylindrical object to be processed after the cylindrical object is fixed to the measuring position by the alignment module 120, and the upper and lower parts of the cylindrical object to be processed It is possible to measure the inner diameter of two or more different parts at the same time. The inner diameter of the cylindrical object to be processed may be measured using at least two LVDT (Linear Variable Differential Transformer) sensors, but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 측정 모듈(130)은 상기 실린더형 가공 대상물 내에 위치되어 상기 대상물의 내주면의 서로 상이한 둘 이상의 원호 부분의 내경을 동시에 측정할 수 있도록 하는 다중 센서를 포함하는 측정부(210), 상기 측정부(210)와 연결되며 상기 대상물의 축과 상기 측정부의 회전축 방향을 미세 정렬하는 힌지부(220), 상기 힌지부(220)와 연결되고 상기 측정부(210)를 회전시키는 구동부(230)를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the measuring module 130 is located in the cylindrical processing object and includes multiple sensors to simultaneously measure the inner diameters of two or more different arc portions of the inner circumferential surface of the object. A hinge part 210 connected to the measuring part 210 and finely aligning the axis of the object and the direction of the rotation axis of the measuring part connected to the hinge part 220 and the measuring part 210 It may include a driving unit 230 that rotates.

이러한 구성에 따르면 상기 실린더형 가공 대상물의 가공 과정 중에 3차원 측정기가 없이도 즉시 내경을 측정할 수 있을 뿐 아니라, 상기 실린더형 가공 대상물의 상부와 하부의 원호를 자동으로 동시에 측정할 수 있게 되어 검사 시간을 단축시키면서 정확성을 높이는 등 효율적인 측정이 가능하게 된다. According to this configuration, it is possible to immediately measure the inner diameter without a 3D measuring device during the processing of the cylindrical workpiece, as well as automatically and simultaneously measure the upper and lower arcs of the cylindrical workpiece, reducing inspection time. Efficient measurement is possible, such as shortening the time and increasing the accuracy.

상기 연산 모듈(140)은 상기 측정 모듈(130)에 의해 산출된 측정값을 분석하여 상기 실린더형 가공 대상물의 측정 부분의 내경을 결정할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 실린더형 가공 대상물의 내경은 상기 LVDT 센서의 길이 측정 데이터로부터 산출할 수 있으며, 최소 3개 이상의 길이 데이터로부터 최소자승법(least squares method)을 활용한 최적 원(best fit circle)으로 결정할 수 있다. 상기 최적 원의 크기는 식(1)과 같이 측정값

Figure pat00001
으로부터 원호 내경
Figure pat00002
과 편심
Figure pat00003
,
Figure pat00004
를 정의하고, 식(2)와 같이 matrix 형태로 정리한 뒤 식(3)과 같이 선형 방정식으로
Figure pat00005
과
Figure pat00006
,
Figure pat00007
를 추정할 수 있다. The calculation module 140 may analyze the measurement value calculated by the measurement module 130 to determine the inner diameter of the measurement portion of the cylindrical object to be processed. According to one embodiment of the present invention, the inner diameter of the cylindrical object can be calculated from the length measurement data of the LVDT sensor, and the optimal circle using the least squares method from at least three length data ( The best fit circle) can be determined. The size of the optimal circle is a measured value as shown in Equation (1)
Figure pat00001
Circular inner diameter from
Figure pat00002
and eccentric
Figure pat00003
,
Figure pat00004
is defined, arranged in matrix form as shown in Equation (2), and then converted into a linear equation as shown in Equation (3).
Figure pat00005
class
Figure pat00006
,
Figure pat00007
can be estimated.

Figure pat00008
Figure pat00008

이와 같은 구성에 따르면 상기 실린더형 가공 대상물의 상부 및 하부 내경을 동시에 측정하여 진원도를 산출하고 그 데이터로부터 원통도도 동시에 산출할 수 있다. According to this configuration, the roundness can be calculated by simultaneously measuring the upper and lower inner diameters of the cylindrical object to be processed, and the cylindricity can also be simultaneously calculated from the data.

상기 예측 판단 모듈(150)은 상기 실린더형 가공 대상물의 미리 정해진 규격에 기초하여 불량 여부를 판단할 수 있으며, 품질 변화 추이를 분석하여 가공 오차를 예측할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 예측 판단 모듈(150)은 분석 알고리즘을 더 포함할 수 있으며, 상기 분석 알고리즘은 예측된 가공 품질에 따라 상기 불량 대상물에 대한 공정을 멈추거나 공정 보정 값을 제안할 수도 있다.The prediction determination module 150 may determine whether the cylindrical object is defective based on a predetermined standard, and may predict a processing error by analyzing a quality change trend. According to one embodiment of the present invention, the prediction judgment module 150 may further include an analysis algorithm, and the analysis algorithm stops the process for the defective object or proposes a process correction value according to the predicted processing quality. You may.

상기 데이터베이스(160)는 감지 모듈(110), 위치 정렬 모듈(120), 측정 모듈(130), 연산 모듈(140), 예측 판단 모듈(150) 중 적어도 하나 이상이 수신, 측정, 분석, 또는 예측한 데이터를 저장할 수 있다. The database 160 receives, measures, analyzes, or predicts at least one of the sensing module 110, the position alignment module 120, the measurement module 130, the calculation module 140, and the prediction determination module 150. data can be stored.

상기 제어 모듈(170)은 상기 실린더형 가공 대상물에 대하여 내경 측정, 모니터링, 분석, 또는 예측을 수행하도록 하기 위해 감지 모듈(110), 위치 정렬 모듈(120), 측정 모듈(130), 연산 모듈(140), 예측 판단 모듈(150), 데이터베이스(160) 중 적어도 하나 이상을 자동적으로 제어하도록 동작할 수 있다. The control module 170 includes a sensing module 110, a position alignment module 120, a measurement module 130, a calculation module ( 140), the prediction determination module 150, and the database 160 may be operated to automatically control at least one or more.

상기 내경 측정 시스템(100)은 피측정물인 실린더형 가공 대상물의 내경 측정 원호 데이터로부터 피측정물들의 연속된 측정을 통해 공정 시간에 따른 원호 가공 품질 변화 추이 분석을 수행할 수도 있다. The inner diameter measurement system 100 may perform an analysis of changes in arc processing quality according to process time through continuous measurement of objects to be measured from inner diameter measurement arc data of a cylindrical object to be measured.

상기 내경 측정 시스템(100)은 상기 실린더형 가공 대상물의 내경을 자동으로 측정할 수 있다. 이를 위해 내경 측정 시스템(100)은 가공 공정 장비와 연결되어 인라인(In-line) 자동 반송 시스템과 인터페이스될 수도 있다. The inner diameter measuring system 100 may automatically measure the inner diameter of the cylindrical object to be processed. To this end, the inner diameter measuring system 100 may be interfaced with an in-line automatic conveyance system by being connected to processing equipment.

본 발명의 일 실시예에 따른 내경 측정 시스템(100)은 예컨대 PLC(Programing Logic Controller) 기반의 인라인 자동 반송 시스템으로부터 측정 전과 후의 트리거 신호를 마이크로컨트롤러의 I/O 포트 통신으로 하여 자동 측정될 수도 있다. 이 경우, 측정 과정은 피측정물인 실린더형 가공 대상물을 투입하면, 감지 모듈(110)이 투입여부와 위치를 감지하고, 위치 정렬 모듈(120)이 상기 피측정물을 측정 모듈(130) 부근으로 반송하여 안착하고 고정하며, 고정이 완료되면 상기 측정 모듈(130)이 피측정물의 내부로 삽입된다. 삽입 신호 종료 후 측정 시작 신호가 전달되고 n 분할 구간 회전을 통해 피측정물의 내경 측정이 수행회며, 측정 데이터를 연산 모듈(140)이 수신하여 피측정물의 내경을 연산한다. 상기 연산 결과를 분석하여 상기 예측 판단 모듈(150)은 가공 품질 상태 신호를 표시하고, 측정이 종료된 후에는 배출 신호가 상기 내경 측정 시스템(100)에 전달되어 측정 모듈(130)이 상기 피측정물의 내부로부터 배출되고, 상기 피측정물이 상기 내경 측정 시스템(100) 외부로 반송된다. The internal diameter measurement system 100 according to an embodiment of the present invention may automatically measure trigger signals before and after measurement from a PLC (Programming Logic Controller)-based inline automatic conveyance system as I/O port communication of a microcontroller, for example. . In this case, in the measurement process, when the cylindrical processing object, which is the object to be measured, is input, the sensing module 110 detects whether or not the object is inserted and the position, and the alignment module 120 moves the object to be measured to the vicinity of the measurement module 130. It is transported, seated, and fixed. When the fixing is completed, the measurement module 130 is inserted into the object to be measured. After the insertion signal is terminated, the measurement start signal is transmitted, and the inner diameter of the object to be measured is measured through the rotation of n divisions, and the calculation module 140 receives the measurement data and calculates the inner diameter of the object to be measured. By analyzing the calculation result, the prediction judgment module 150 displays a processing quality status signal, and after the measurement is finished, an ejection signal is transmitted to the inner diameter measurement system 100 so that the measurement module 130 can perform the measurement Water is discharged from the inside, and the object to be measured is transported outside the inside diameter measuring system 100 .

도 2는 도 1의 내경 측정 시스템의 측정 모듈(130)을 형성하는 내경 측정 장치(200)의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 장치(200)의 구성을 나타내는 분해도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 장치(200)는, 상기 실린더형 가공 대상물의 내주면의 둘 이상의 원호 부분의 내경을 측정하는 장치로서, 측정부(210), 힌지부(220), 구동부(230), 오프셋 조절부(240), 어댑터(250)를 포함할 수 있다. Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the internal diameter measuring device 200 forming the measurement module 130 of the internal diameter measuring system of Figure 1, Figure 3 is the configuration of the internal diameter measuring device 200 according to an embodiment of the present invention is an exploded view showing Referring to Figures 2 and 3, the inner diameter measuring device 200 according to an embodiment of the present invention is a device for measuring the inner diameter of two or more arc portions of the inner circumferential surface of the cylindrical object to be processed, the measuring unit 210, It may include a hinge part 220, a driving part 230, an offset adjusting part 240, and an adapter 250.

상기 측정부(210)는 상기 실린더형 가공 대상물 내에 위치되어 상기 실린더형 가공 대상물의 내주면의 서로 상이한 둘 이상의 원호 부분의 내경을 동시에 측정할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 측정부(210)는 센서 홀더(211) 및 상기 센서 홀더(211)의 둘 이상의 상이한 위치에 각각 위치되는 두 개 이상의 측정 센서(213, 213)을 포함할 수 있다. 상기 측정 센서(212, 213)는 상기 실린더형 가공 대상물의 서로 상이한 두 부분 이상의 내경을 동시에 측정할 수 있다. 상기 측정 센서는 접촉식 변위센서(212, 213)일 수 있다. 상기 측정 센서(212, 213)는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer) 센서로 구성될 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 측정 센서(212, 213)는 내경을 측정하기 용이하도록 L자형태의 소형 LVDT일 수 있다. The measurement unit 210 may be located within the cylindrical object to simultaneously measure the inner diameters of two or more different circular arc portions of the inner circumferential surface of the cylindrical object to be processed. According to one embodiment of the present invention, the measurement unit 210 may include a sensor holder 211 and two or more measurement sensors 213 and 213 respectively positioned at two or more different locations of the sensor holder 211. there is. The measurement sensors 212 and 213 may simultaneously measure the inner diameters of two or more different parts of the cylindrical object to be processed. The measurement sensor may be a contact type displacement sensor (212, 213). The measuring sensors 212 and 213 may be composed of LVDT (Linear Variable Differential Transformer) sensors, but are not limited thereto. The measuring sensors 212 and 213 may be L-shaped small LVDTs to easily measure the inner diameter.

상기 힌지부(220)는 상기 측정부(210)와 연결되며, 상기 실린더형 가공 대상물의 축과 상기 측정부(210)의 회전축 방향을 미세 정렬할 수 있다. 상기 힌지부(210)는 상기 측정부가 상기 구동부에 의해 회전할 때, 상기 센서 홀더의 중심축이 상기 구동부 회전축의 중심과 일치하는 방향으로 위치할 수 있도록, 적어도 하나 이상의 슬롯을 형성하여 상기 센서 홀더의 중심축의 각도를 미세 조정하는 틸팅(Tilting) 모션을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 힌지부(220)는 피측정물인 실린더형 가공 대상물 축과 측정 센서(212, 213)의 회전축 방향을 2자 유도로 정밀하게 정렬할 수 있다. The hinge part 220 is connected to the measuring part 210 and can finely align the rotation axis direction of the measuring part 210 with the axis of the cylindrical object to be processed. The hinge part 210 forms at least one slot so that the center axis of the sensor holder can be positioned in a direction coincident with the center of the rotation axis of the driving part when the measuring part is rotated by the driving part, so that the sensor holder It is possible to perform a tilting motion that finely adjusts the angle of the central axis of . According to one embodiment of the present invention, the hinge part 220 can precisely align the axis of the cylindrical object to be measured and the direction of the rotational axis of the measurement sensors 212 and 213 through two-way induction.

상기 구동부(230)는 상기 힌지부(220)와 연결되어 상기 측정부(210)를 회전시킬 수 있다. 본 발명에 따른 일실시예에 따르면 상기 구동부(230)는 구동 모터(231) 및 상기 구동 모터(231)가 삽입되는 모터 홀더(232)를 포함할 수 있으며, 상기 구동 모터(231)가 구동함에 따라 상기 접촉식 변위센서(212, 213)가 상기 실린더형 가공 대상물의 내부에서 회전하면서 내경을 측정할 수 있다.The driving unit 230 may be connected to the hinge unit 220 to rotate the measurement unit 210 . According to one embodiment according to the present invention, the driving unit 230 may include a driving motor 231 and a motor holder 232 into which the driving motor 231 is inserted, and the driving motor 231 is driven. Accordingly, the contact-type displacement sensors 212 and 213 may measure the inner diameter while rotating inside the cylindrical object to be processed.

상기 오프셋 조절부(240)는 상기 구동부(230)와 연결되고 상기 실린더형 가공 대상물의 축에 상기 측정부(210)의 회전축 중심 위치를 미세 정렬할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 오프셋 조절부(240)는 피측정물인 실린더형 가공 대상물의 축에 측정 센서(212, 213)의 회전축 중심 위치를 2자 유도로 정밀하게 정렬할 수 있다. The offset adjusting unit 240 is connected to the driving unit 230 and can finely align the center position of the rotating shaft of the measuring unit 210 with the axis of the cylindrical object to be processed. According to one embodiment of the present invention, the offset adjusting unit 240 can precisely align the center position of the rotation axis of the measurement sensors 212 and 213 with the axis of the cylindrical object to be measured through two-way induction.

상기 어댑터(250)는 상기 내경 측정 장치(200)를 가공 공작 장비 상에 위치하도록 연결할 수 있다. The adapter 250 may connect the inside diameter measuring device 200 to be positioned on a machining tool.

이러한 본 발명의 내경 측정 장치(200)의 구성에 따르면, 상기 힌지부(220)에서 2자 유도로 상기 피측정물의 축과 측정 센서(212, 213)의 회전축 방향을 정밀하게 정렬함과 함께 오프셋 조절부(240)에서 2자 유도로 상기 피측정물의 축과 측정 센서(212, 213)의 회전축 중심 위치를 정밀하게 정렬하게 되어 4자 유도 정렬로 측정 정확성을 개선할 수 있어 오정렬로 인한 측정오차를 대폭 감소시킬 수 있다. 따라서, 종래에 정밀한 측정 결과를 얻기 위해 측정 센서와 실린더형 가공 대상물의 축의 정밀 정렬이 사전에 수행되어 있어야 하고 효과적인 정렬을 위해 측정 시스템에 이러한 사전 정렬 시스템이 구비되어 있어야 하는 문제점을 해결하고, 실린더형 가공 대상물의 상부와 하부가 동시에 측정될 수 있도록 정밀 정렬이 가능하여 측정 오차를 개선할 수 있다. According to the configuration of the inner diameter measuring device 200 of the present invention, the axis of the object to be measured and the direction of the rotational axis of the measuring sensors 212 and 213 are precisely aligned by the two-way induction at the hinge part 220, and the offset The control unit 240 precisely aligns the axis of the object to be measured and the center position of the rotation axis of the measurement sensors 212 and 213 by two-way induction, so that measurement accuracy can be improved by four-way induction alignment, resulting in measurement errors due to misalignment. can be drastically reduced. Therefore, in order to obtain precise measurement results in the prior art, the precision alignment of the measurement sensor and the axis of the cylindrical processing object must be performed in advance, and the measurement system must be equipped with such a pre-alignment system for effective alignment. Precision alignment is possible so that the upper and lower parts of the mold processing object can be measured simultaneously, thereby reducing measurement errors.

도 4는 힌지부(400)에서 측정부의 회전축 정렬을 수행하는 동작을 도식화한 도면이다. 도 2의 힌지부(220)에 대응하는 본 발명의 일실시예에 따른 힌지부(400)는 정렬 부품 유연 힌지(Alignment part flexure hinge) 일 수 있다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 내경 측정 장치(200)가 측정을 위해 피측정물인 대상물 내부에 삽입시 구동 모터(231)의 회전축과 센서 홀더(211, 450)의 중심축(430)이 평행이 되는 것이 측정오차를 최소화시키고 정확성을 높이기 위해 이상적이다. 따라서, 상기 내경 측정 장치(200)가 상기 대상물 내부에 삽입되었을 때 미세하게 부정확한 삽입이 발생하면 센서 홀더(211, 420)의 중심축(440)과 구동 모터 (231)의 회전축이 평행하지 않고 각이 형성되게 되며 이는 도 5의 상부에 도시되어 있다. 여기에서 R및 R'는 센서 홀더(231)의 반경이다. 이러한 경우, 힌지부(400)는 회전모터의 회전축(450)에 대하여 2자유도 각도 조절 메커니즘을 적용하여 센서 홀더(420)의 각도 미세조절을 가능하게 하며 이에 따라 도 5의 하부의 센서 홀더(420')의 중심축(440')이 회전모터(430)의 중심축(450)과 평행하도록 배열되게 된다. 상기 각도 조절 메커니즘은, 예를 들어 유연 힌지와 힌지의 변위를 발생시키는 볼트(bolt)와 같은 기계적 조절 장치를 사용하여 센서 홀더(420)의 2자유도의 틸트(tilt) 각도 미세조절을 수행하는 것이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of aligning the rotational axis of the measuring unit in the hinge unit 400. Referring to FIG. The hinge part 400 according to one embodiment of the present invention corresponding to the hinge part 220 of FIG. 2 may be an alignment part flexure hinge. 2 and 5, when the internal diameter measuring device 200 is inserted into an object to be measured for measurement, the rotational axis of the drive motor 231 and the central axis 430 of the sensor holders 211 and 450 are parallel. It is ideal to minimize measurement errors and increase accuracy. Therefore, when the inside diameter measuring device 200 is inserted into the object, if a minutely inaccurate insertion occurs, the central axis 440 of the sensor holders 211 and 420 and the rotational axis of the drive motor 231 are not parallel. An angle is formed and is shown at the top of FIG. 5 . Here, R and R' are the radii of the sensor holder 231. In this case, the hinge part 400 enables fine adjustment of the angle of the sensor holder 420 by applying a two-degree-of-freedom angle adjustment mechanism with respect to the rotary shaft 450 of the rotary motor, and accordingly, the lower sensor holder of FIG. 5 ( The central axis 440' of 420' is arranged in parallel with the central axis 450 of the rotary motor 430. The angle adjustment mechanism performs fine adjustment of the tilt angle of the two degrees of freedom of the sensor holder 420 using, for example, a flexible hinge and a mechanical adjustment device such as a bolt that generates displacement of the hinge. It may be, but is not limited thereto.

따라서, 도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템(100)에서는 측정을 위해 공급되는 대상물의 정렬을 위하여 우선 위치 정렬 모듈(120)을 사용하여 2자유도의 정렬을 이루고, 구동 모터의 회전축에 대한 센서 홀더의 각도 미세정렬을 통해 2자유도 정렬을 이루어 결과적으로 4자유도 정렬이 가능하게 되어 측정시 정렬 오차를 최소화시킬 수 있다. Therefore, referring to FIGS. 1 and 2, in the internal diameter measurement system 100 according to an embodiment of the present invention, alignment of two degrees of freedom is performed by first using the position alignment module 120 to align an object supplied for measurement. 2 degree of freedom alignment is achieved through micro-alignment of the angle of the sensor holder with respect to the rotational axis of the drive motor, and as a result, 4 degree of freedom alignment is possible, thereby minimizing alignment errors during measurement.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템이 생산공정에 인라인으로 설치되어 적용된 사진이다. 도 4를 참조하면, 피측정물인 부싱은 슬라이드 유닛에 의해 도 2 및 3에서의 내경 측정 장치(200)로 형성될 수 있는 도 1의 내경 측정 시스템(100)의 측정 모듈(130) 앞에 측정을 위해 반송 및 안착되어 있다. 5 is a photograph of an internal diameter measurement system according to an embodiment of the present invention installed and applied in-line to a production process. Referring to FIG. 4 , a bushing as a measured object is measured in front of the measuring module 130 of the inner diameter measuring system 100 of FIG. 1 which can be formed as the inner diameter measuring device 200 in FIGS. 2 and 3 by a slide unit. returned and settled for

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더형 가공 대상물의 내경 측정 방법의 흐름을 나타낸 흐름도이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 내경 측정 방법은, 측정 대상물을 투입시 내경 측정 시스템(100)의 감지 모듈(110)이 그 대상물의 위치 및/또는 형상을 감지하고 (S310), 위치 정렬 모듈(120)이 상기 대상물을 측정 스테이션에서 측정 모듈(130)에 인접하게 위치를 정렬시킨다(S320). 그 후, 상기 대상물 내부에 상기 측정 모듈(130)이 삽입되어 측정 모듈(130)의 측정 센서를 이용하여 대상물이 측정되고 (S330), 측정된 데이터는 측정 모듈(130)에서 연산 모듈(140)로 전달되어 그 측정된 데이터를 기반으로 상기 대상물의 내경이 연산된다 (S340). 연산된 결과값은 예측 판단 모듈(150)로 그 결과값에 기초하여 오차 측정 및 가공 품질이 분석 및 예측된다 (S350). 6 is a flow chart showing the flow of a method for measuring the inner diameter of a cylindrical object to be processed according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 4, the inner diameter measurement method detects the position and/or shape of the object by the detection module 110 of the inner diameter measurement system 100 when the object to be measured is input (S310), and the position is aligned. The module 120 aligns the position of the object adjacent to the measurement module 130 at the measurement station (S320). Thereafter, the measurement module 130 is inserted into the object, and the object is measured using the measurement sensor of the measurement module 130 (S330), and the measured data is calculated by the calculation module 140 in the measurement module 130. and the internal diameter of the object is calculated based on the measured data (S340). The calculated result value is analyzed and predicted based on the result value by the prediction judgment module 150 (S350).

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 대상물의 생산공정 중 인라인 측정이 가능한 내경 측정 시스템의 내경 모니터링 및 가공품질 예측 과정의 흐름을 나타낸 흐름도이다.7 is a flow chart showing the flow of the inner diameter monitoring and processing quality prediction process of the inner diameter measurement system capable of in-line measurement during the production process of an object according to an embodiment of the present invention.

예를 들어 피측정물이 부싱인 경우, 부싱의 공작물 가공(S552)이 완료되면, 측정 스테이션으로 반송시스템에 의해 상기 부싱이 측정 스테이션으로 전송(S510)되고, 측정 스테이션에서 내경 측정 장치가 삽입되어 부싱 내의 내경 측정 위치가 지정된다(S520). 그 후 상기 지정된 위치에서 측정 모듈(130)이 내경을 측정하여 내경측정 데이터를 생성(S530)하고 난 후, 연산 모듈(140)에서 예컨대 아디이노를 이용한 분석 소프트웨어와 같은 분석 알고리즘을 사용하여 상기 부싱의 상부 및 하부에 대한 최적 맞춤 원을 계산하고 (S540) 나서, 예측 판단 모듈(150)에서 그 측정값이 상기 부싱에 대하여 미리정해진 규격 한계 (Specification limitation) 범위에 속하는지 판정할 수 있다(S550). 그 측정값이 상기 미리정해진 규격 한계 범위 내에 존재하는 경우 최소한의 요구되는 가공품질을 만족시키는 것으로 표시된다. 그 측정값이 규격 한계 범위 밖에 존재하는 경우, 상기 부싱은 원하는 가공품질을 만족시키지 못하는 불량품으로 판정되고, 따라서 불량품을 양산하는 가공이 오차가 있음을 인지하고 경보를 표시하거나 공작기계를 정지시킬 수 있다 (S551). For example, when the object to be measured is a bushing, when the bushing workpiece processing (S552) is completed, the bushing is transmitted to the measuring station by the transfer system to the measuring station (S510), and the inner diameter measuring device is inserted at the measuring station. An inner diameter measuring position in the bushing is designated (S520). Then, after the measuring module 130 measures the inner diameter at the designated location and generates inner diameter measurement data (S530), the calculation module 140 uses an analysis algorithm such as analysis software using ADINO to determine the bushing. After calculating the optimal fit circle for the upper and lower parts of (S540), the prediction judgment module 150 may determine whether the measured value falls within a predetermined specification limitation range for the bushing (S550). ). If the measured value is within the predetermined specification limits, it is marked as satisfying the minimum required processing quality. If the measured value is outside the specification limits, the bushing is determined as a defective product that does not satisfy the desired processing quality, and therefore, an error may be recognized in the processing that mass-produces the defective product, and an alarm may be displayed or the machine tool may be stopped. Yes (S551).

그 측정값이 상기 미리정해진 규격 한계 범위 내에 존재하는 경우에, 다시 그 측정값이 상기 부싱에 대하여 미리정해진 규격 관리 한계 범위 내에 존재하는지 판정한다(S560). 상기 규격 관리 한계 범위는 예를 들어 상기 부싱에 대하여 미리정해진 규격 한계 범위의 통계 분포의 상한과 하한의 80% 이내로 설정할 수 있다. 다시 말하면 그 측정값이 상기 규격 한계 범위에서 상한과 하한에 20% 이내로 근접한 값이 되는 경우, 해당 부싱을 계속적으로 사용하는 경우 마모 또는 충격이나 작은 손상으로 인해 곧 상기 규격 한계 범위를 벗어나 불량 상태로 될 가능성이 높은 것을 나타낸다. 따라서, 이 경우, 연산 모듈(140) 또는 예측 판단 모듈(150)에서 상기 부싱에 대한 측정 데이터에 기초하여 공구 보정값을 산출하여 이 데이터로 다시 재공작물 가공을 수행한다. When the measured value is within the predetermined standard limit range, it is determined whether the measured value is within the predetermined standard management limit range for the bushing (S560). The specification management limit range may be set within 80% of the upper and lower limits of the statistical distribution of the predetermined specification limit range for the bushing, for example. In other words, if the measured value is within 20% of the upper and lower limits of the above specification limits, if the bushing is continuously used, it will soon be out of the above specification limits due to wear or impact or minor damage and become defective. indicates a high probability of being Therefore, in this case, the calculation module 140 or the prediction determination module 150 calculates a tool correction value based on the measurement data for the bushing, and again processes the workpiece again with this data.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템에 사용되는 예시적인 전용 소프트웨어 구동 화면을 나타내는 도면이다. 이 화면에서 우측은 도 3의 센서 홀더(211)에 연결된 상부 측정 센서(212)의 내경 측정 화면이고, 좌측은 센서 홀더(211)에 연결된 하부 측정 센서(213)의 내경 측정 화면이다. 상기 소프트웨어는 도 7의 화면에서 볼 수 있는 바와 같이, 측정 센서(212, 213)의 측정 데이터에 기초하여 우선 피측정물의 상부 측정 영역 및 하부 측정 영역의 원호에 대한 최적 맞춤 원을 산출할 수 있다. 도 7의 화면에서 Interval은 측정 간격(예컨대 각도 간격)이고 REPEAT은 측정 반복 횟수를 나타낸다. 8 is a diagram showing an exemplary dedicated software driving screen used in the internal diameter measurement system according to an embodiment of the present invention. In this screen, the right side is the inner diameter measurement screen of the upper measurement sensor 212 connected to the sensor holder 211 of FIG. 3, and the left side is the inner diameter measurement screen of the lower measurement sensor 213 connected to the sensor holder 211. As can be seen on the screen of FIG. 7 , the software may first calculate an optimal fitting circle for the arcs of the upper measurement area and the lower measurement area of the object to be measured based on the measurement data of the measurement sensors 212 and 213. . In the screen of FIG. 7, Interval is a measurement interval (eg, angular interval) and REPEAT represents the number of repetitions of measurement.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템의 측정 성능을 평가하는 예시적인 사진이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내경 측정 시스템의 원호 측정 성능은 도 9와 같은 CMM으로 측정된 내경정보를 가진 피측정물인 부싱을 100회 반복측정하여 표준불확도를 계산함으로써 평가할 수 있다. 표준불확도는 상부와 하부의 원호를 30도 간격으로 한바퀴 측정하여 최적원의 크기를 산출하고 100개의 원호 크기 데이터를 산출하였다. 이 때 본 발명의 일 실시예에 따른 내경 측정 시스템은 도 5에서 본 바와 같이 인라인 현장에 설치하여 CMM으로 측정하여 불량과 양품 판정이 된 13개의 부싱 시편의 내경 불량검측 성능을 검증하였다. 내경 공차가 상/하부 46.5+0.4mm 인 부싱으로 CMM으로 측정된 10개의 공차 내 시편(양품)과 공차를 벗어난 3개의 시편(불량)을 대상으로 측정 및 비교 결과 본 발명의 일실시예에 따른 도 5의 내경 측정 시스템은 검출 오류 없이 정확하게 측정되었음을 확인하였다. 9 is an exemplary photograph for evaluating measurement performance of an internal diameter measurement system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, the circular arc measurement performance of the inner diameter measuring system according to an embodiment of the present invention can be evaluated by calculating the standard uncertainty by repeatedly measuring the bushing, which is a measured object having the inner diameter information measured by the CMM as shown in FIG. 9, 100 times. can For the standard uncertainty, the size of the optimal circle was calculated by measuring the upper and lower arcs once at 30 degree intervals, and 100 arc size data was calculated. At this time, the inner diameter measurement system according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, was installed in the inline field and measured with a CMM to verify the inner diameter defect detection performance of 13 bushing specimens that were judged to be defective or good. As a result of measurement and comparison of 10 specimens within tolerance (good) and 3 specimens out of tolerance (defect) measured by CMM with a bushing with an inner diameter tolerance of 46.5 + 0.4 mm at the upper and lower parts, according to an embodiment of the present invention It was confirmed that the internal diameter measurement system of FIG. 5 was accurately measured without detection errors.

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 실시예들은 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.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

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.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100 : 내경 측정 시스템 110 : 감지 모듈
120 : 위치 정렬 모듈 130 : 측정 모듈
140 : 연산 모듈 150 : 예측 판단 모듈
160 : 데이터 베이스 170 : 제어 모듈
200 : 내경 측정 장치 210 : 측정부
211 : 센서 홀더 212, 213 : 측정 센서
220, 400 : 힌지부 230 : 구동부
231 : 구동 모터 232 : 모터 홀더
240 : 오프셋 조절부 250 : 어댑터100: inner diameter measurement system 110: detection module
120: position alignment module 130: measurement module
140: calculation module 150: prediction judgment module
160: database 170: control module
200: inner diameter measuring device 210: measuring unit
211: sensor holder 212, 213: measurement sensor
220, 400: hinge part 230: driving part
231: drive motor 232: motor holder
240: offset control unit 250: adapter

Claims (10)

실린더형 가공 대상물의 내경을 측정하는 시스템으로서,
상기 실린더형 가공 대상물이 상기 측정 장치 상에 위치되는 것을 감지하는 감지 모듈;
상기 실린더형 가공 대상물의 상기 측정 장치 상으로 반송, 안착, 고정 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 위치 정렬 모듈;
상기 측정 장치 상에 위치된 상기 실린더형 가공 대상물에 삽입되어 상기 실린더형 가공 대상물의 서로 상이한 두 부분 이상의 내경을 동시에 측정하는 측정 모듈;
상기 측정 모듈에 의해 산출된 측정값을 분석하여 상기 실린더형 가공 대상물의 측정 부분의 내경을 결정하는 연산 모듈; 및
상기 실린더형 가공 대상물의 미리정해진 규격에 기초하여 불량 여부를 판단하거나 품질 변화 추이를 분석하여 가공오차를 예측하는 예측 판단 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내경 측정 시스템.A system for measuring the inner diameter of a cylindrical object to be processed,
a sensing module for sensing that the cylindrical processing object is positioned on the measuring device;
a position alignment module for controlling at least one operation of conveying, seating, and fixing the cylindrical workpiece onto the measuring device;
a measurement module that is inserted into the cylindrical processing object located on the measuring device and measures inner diameters of at least two different parts of the cylindrical processing object at the same time;
an arithmetic module for determining an inner diameter of a measuring portion of the cylindrical object to be processed by analyzing the measured value calculated by the measuring module; and
The internal diameter measurement system comprising a; predictive judgment module for determining whether or not there is a defect based on a predetermined standard of the cylindrical processing object or analyzing a quality change trend to predict a processing error. 제 1항에 있어서,
상기 내경 측정 시스템은 상기 실리더형 대상물의 생산공정 중 인라인(In-Line) 측정이 가능한 시스템인 것을 특징으로 하는 내경 측정 시스템.According to claim 1,
The inner diameter measuring system is characterized in that the system capable of in-line measurement during the production process of the cylindrical object. 제 1항에 있어서,
상기 위치 정렬 모듈은 엑추에이터인 것을 특징으로 하는 내경 측정 시스템. According to claim 1,
The position alignment module is an inner diameter measuring system, characterized in that the actuator. 제 1항에 있어서,
상기 측정 모듈은 상기 대상물 내에 위치되어 상기 대상물의 서로 상이한 두 부분의 내경을 동시에 측정하는 측정부;
상기 측정부와 연결되며 상기 대상물의 축과 상기 측정부의 회전축 방향을 미세 정렬하는 힌지부;
상기 힌지부와 연결되고 상기 측정부를 회전시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내경 측정 시스템.According to claim 1,
The measuring module may include a measuring unit located in the object and simultaneously measuring inner diameters of two different parts of the object;
a hinge portion connected to the measurement unit and finely aligning the axis of the object and the direction of the rotation axis of the measurement unit;
Internal diameter measurement system comprising a; driving unit connected to the hinge and rotating the measuring unit. 제 1항에 있어서,
상기 예측 판단 모듈은 분석 알고리즘을 더 포함하고, 상기 분석 알고리즘은 예측된 가공 품질에 따라 상기 불량 대상물에 대한 공정을 멈추거나, 공정 보정 값을 제안하는 것을 특징으로 하는 내경 측정 시스템.According to claim 1,
The prediction judgment module further comprises an analysis algorithm, wherein the analysis algorithm stops the process for the defective object or proposes a process correction value according to the predicted processing quality. 실린더형 가공 대상물의 내경을 측정하는 장치로서,
상기 대상물 내에 위치되어 상기 대상물의 서로 상이한 두 부분의 내경을 동시에 측정하는 측정부;
상기 측정부와 연결되며 상기 대상물의 축과 상기 측정부의 회전축 방향을 미세 정렬하는 힌지부;
상기 힌지부와 연결되고 상기 측정부를 회전시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내경 측정 장치.As a device for measuring the inner diameter of a cylindrical processing object,
a measuring unit positioned within the object and simultaneously measuring inner diameters of two different parts of the object;
a hinge portion connected to the measurement unit and finely aligning the axis of the object and the direction of the rotation axis of the measurement unit;
Internal diameter measuring device comprising a; driving unit connected to the hinge and rotating the measuring unit. 제 6항에 있어서,
상기 내경 측정 장치는 상기 구동부와 연결되고 상기 대상물의 축에 상기 측정부의 회전축 중심 위치를 미세 정렬하는 오프셋 조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내경 측정 장치.According to claim 6,
The inner diameter measuring device further comprises an offset adjusting unit connected to the drive unit and finely aligning the center position of the rotational axis of the measuring unit to the axis of the object. 제 6항에 있어서,
상기 측정부는,
원통형 센서 홀더; 및
상기 센서 홀더의 둘 이상의 상이한 위치에 각각 위치되고, 상기 대상물의 서로 상이한 두 부분 이상의 내경을 동시에 측정하는, 두 개 이상의 내경 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 내경 측정 장치.According to claim 6,
The measuring unit,
Cylindrical sensor holder; and
and two or more inner diameter measuring sensors, respectively positioned at two or more different positions of the sensor holder, and simultaneously measuring inner diameters of two or more different parts of the object. 제 6항에 있어서,
상기 힌지부는 상기 측정부가 상기 구동부에 의해 회전할 때, 상기 센서 홀더의 중심축이 상기 구동부 회전축의 중심과 일치하는 방향으로 위치할 수 있도록, 적어도 하나 이상의 슬롯을 형성하여 상기 센서 홀더의 중심축의 각도를 미세 조정하는 틸팅(Tilting) 모션을 수행하는 것을 특징으로 하는 내경 측정 장치.According to claim 6,
The hinge part forms at least one slot so that when the measuring part is rotated by the driving part, the central axis of the sensor holder is positioned in a direction coincident with the center of the rotational axis of the driving part, and the angle of the central axis of the sensor holder is determined. Internal diameter measuring device, characterized in that for performing a tilting (Tilting) motion to fine-tune the. 제 6항에 있어서,
상기 구동부는 구동 모터; 및 상기 구동 모터가 삽입되는 모터 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 동시 내경 측정 장치.According to claim 6,
The driving unit may include a driving motor; and a motor holder into which the driving motor is inserted.
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