KR20230141203A - 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치 - Google Patents

헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치 Download PDF

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KR20230141203A
KR20230141203A KR1020220040483A KR20220040483A KR20230141203A KR 20230141203 A KR20230141203 A KR 20230141203A KR 1020220040483 A KR1020220040483 A KR 1020220040483A KR 20220040483 A KR20220040483 A KR 20220040483A KR 20230141203 A KR20230141203 A KR 20230141203A
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윤영엽
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Abstract

본 발명은 a)헤어핀 권선 모터의 고정자를 스테이지에 안착하는 단계; b)상기 스테이지의 중심을 축으로 제1카메라 및 제2카메라가 경로를 따라 회전하면서, 상기 스테이지에 안착된 고정자의 저면을 촬영하여 고정자 저면에 대한 이미지를 획득하는 단계; c)상기 제1카메라에서 촬영된 이미지에서 고정자의 반경을 인식하고, 인식된 반경에서 내측 엣지를 검출하는 단계; d)검출된 내측 엣지를 기반으로 핏 원(Fit Circle)을 생성하는 단계; e)상기 스테이지의 중심 좌표와, 생성된 핏 원의 중심 좌표를 이용하여 편심량을 산출하는 단계; 및 f)산출된 편심량을 기반으로, 헤어핀의 양품위치 좌표를 보정하는 단계를 포함하여, 헤어핀 권선 모터의 고정자 슬롯에 삽입된 헤어핀의 위치를 검사할 시, 스테이지의 중심을 기준으로 어느 한 편으로 헤어핀 권선 모터의 고정자가 편심되어 안착되어도, 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하고, 산출된 편심량을 반영하여 검사영역이 보정됨에 따라 편심된 헤어핀의 위치가 측정기준범위에서 벗어날지라도, 그 헤어핀의 위치가 양품위치에 위치하는지를 판별할 수 있는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치를 제공한다.

Description

헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치{Stator eccentricity correction method of hairpin winding motor and hairpin inspection device}
본 발명은 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤어핀 권선 모터의 고정자 슬롯에 삽입된 헤어핀의 위치를 검사할 시, 스테이지의 중심을 기준으로 어느 한 편으로 헤어핀 권선 모터의 고정자가 편심되어 안착되어도, 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하고, 산출된 편심량을 반영하여 검사영역이 보정됨에 따라 편심된 헤어핀의 위치가 측정기준범위에서 벗어날지라도, 그 헤어핀의 위치가 양품위치에 위치하는지를 판별할 수 있는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치에 관한 것이다.
최근 전기차, 하이브리드, 수소연료전지 차량 등의 성능 향상을 위하여 모터의 출력 향상을 위한 방안이 활발히연구 개발되고 있다.
일반적으로, 모터의 출력은 고정자 코어에 권선되는 코일의 권취 횟수에 비례하며, 모터의 크기를 늘리지 않고 모터의 가용 출력을 향상시키기 위해서는 고정자의 코어에 권취되는 코일을 증가시키는 방법이 사용되고 있다.
이와 같이 모터의 출력을 높이기 위해 원형단면을 갖는 코일에서 사각 단면을 갖는 각형 코일(flat coil)을 사용하여 방법이 연구되고 있다. 이처럼 연구된 각형 코일(이하 헤어핀)은 두께가 두껍기 때문에 코일 권취 작업이 어려워 다수의 분리된 헤어핀을 고정자 코일에 삽입한 후 헤어핀의 끝단을 용접 접합시켜 코일의 권선부를 형상하는 방식의 모터로 주로 사용되었다.
이러한 헤어핀 권선 모터의 경우 권선기로 인한 장치적 한계를 극복하고, 각형 코일의 경우에도 용이하게 코일 권선 작업이 가능하게 됨으로써 현재 많이 쓰이고 있는 실정이다.
그리고 헤어핀 권선 모터의 고정자는 고정자 코어의 슬롯들에 헤어핀 타입의 고정자 코일들을 삽입하는 공정, 및 고정자 코일들의 끝단을 용접하는 공정 등을 통해 제조되고 있다.
더 나아가, 헤어핀 권선 모터의 고정자 제조 공정에서는 고정자 코일들에서 3상 또는 4상의 코일 인출부를 인출하며, 각각의 코일 인출부에 터미널 단자를 연결한다.
이와 같이 제조된 헤어핀 권선 타입의 고정자는 비전장치를 통해 외관상 헤어핀의 삽입여부 및 헤어핀의 위치 등을 검사하였는데, 검사대상인 헤어핀 권선 모터의 고정자를 검사영역에 반입 시, 스테이터의 측정위치가 일정하지 않다는 문제점이 있었다.
상기와 같이 고정자를 검사영역 중 해당 정위치에 위치하도록 기계적 얼라인 작업을 하였으나, 기구의 공차, 마모, 변형, 수정에 따른 측정오차와, 외부 충격에 대한 측정오차로 인하여 기계적 얼라인은 불안요소가 존재한다는 한계를 가진다.
종래기술로는 공개특허 제10-2021-0115138호(2021.19.27)를 참조할 수 있다.
본 발명은 헤어핀 권선 모터의 고정자 슬롯에 삽입된 헤어핀의 위치를 검사할 시, 스테이지의 중심을 기준으로 어느 한 편으로 헤어핀 권선 모터의 고정자가 편심되어 안착되어도, 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하고, 산출된 편심량을 반영하여 검사영역이 보정됨에 따라 편심된 헤어핀의 위치가 측정기준범위에서 벗어날지라도, 그 헤어핀의 위치가 양품위치에 위치하는지를 판별할 수 있는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법은 a)헤어핀 권선 모터의 고정자를 스테이지에 안착하는 단계; b)상기 스테이지의 중심을 축으로 제1카메라 및 제2카메라가 경로를 따라 회전하면서, 상기 스테이지에 안착된 고정자의 저면을 촬영하여 고정자 저면에 대한 이미지를 획득하는 단계; c)상기 제1카메라에서 촬영된 이미지에서 고정자의 반경을 인식하고, 인식된 반경에서 내측 엣지를 검출하는 단계; d)검출된 내측 엣지를 기반으로 핏 원(Fit Circle)을 생성하는 단계; e)상기 스테이지의 중심 좌표와, 생성된 핏 원의 중심 좌표를 이용하여 편심량을 산출하는 단계; 및 f)산출된 편심량을 기반으로, 헤어핀의 양품위치 좌표를 보정하는 단계를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 제1카메라는 상기 스테이지의 중심을 축으로 상기 고정자의 반경을 따라 회전하면서, 내측 엣지(내경)를 촬영한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제2카메라는 상기 스테이지의 중심을 축으로 상기 고정자의 반경을 따라 회전하면서, 헤어핀이 삽입된 고정자 슬롯들을 촬영한다.
여기서 본 발명에 따른 상기 제2카메라는 고정자의 반경을 따라 형성된 슬롯들의 이격 각도에 대응하여, 그 이격 각도만큼 순차 회전하면서 헤어핀이 삽입된 고정자 슬롯들을 촬영하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 핏 원(Fit Circle)의 생성은 상기 제1카메라에서 촬영된 이미지에서 검출된 내측 엣지를 따라 복수 개의 도트를 반영하고, 반영된 도트들을 선으로 연결하여 정원(동글한 원)을 이룬다.
그리고 본 발명에 따른 상기 편심량은 아래의 [수학식 10]으로 대입하여 산출한다.
[수학식 10]
Figure pat00001
,
Figure pat00002
이다.
여기서,
Figure pat00003
는 편심된 원의 중심 x축 좌표이고,
Figure pat00004
는 편심된 원의 중심 y축 좌표이고, l은 절대좌표계의 중심에서 편심된 원의 중심까지의 변위 거리이고, T는 절대좌표계의 중심을 기준으로 편심된 원의 중심 변위각도이다.
또한, 본 발명에 따른 상기 f)단계인 산출된 편심량을 기반으로, 헤어핀의 양품위치 좌표를 보정하는 단계 후, 다음 단계로, g)보정된 헤어핀의 양품위치 좌표를 기반으로, 제2카메라에서 촬영된 이미지의 헤어핀 위치를 비교하여 검사한다.
본 발명에 따른 헤어핀 검사장치는 헤어핀 권선 모터의 고정자가 안착되는 스테이지; 상기 스테이지의 하부에서 상기 스테이지 중심과 동축을 이루고 선택적으로 회전하는 회전축; 상기 회전축에 구비되는 브라켓; 상기 브라켓의 일측편에 구비되고, 상기 회전축의 회전에 대응하여 상기 스테이지의 중심을 축으로 고정자의 반경을 따라 회전하면서 상기 고정자의 저면을 촬영하는 제1카메라; 상기 브라켓의 타측편에 구비되고, 상기 회전축의 회전에 대응하여 상기 스테이지의 중심을 축으로 고정자의 반경을 따라 회전하면서 헤어핀이 삽입된 고정자의 슬롯을 촬영하는 제2카메라; 및 상기 회전축과, 제1카메라, 제2카메라와 전기적으로 연결되고, 선택적으로 상기 회전축과, 제1카메라, 제2카메라에 제어신호를 인가하는 제어부를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 제어부는 상기 제1카메라 및 제2카메라에서 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하고, 산출된 편심량으로 검사영역을 보정하여, 보정된 헤어핀의 양품위치 좌표를 기반으로, 제2카메라에서 촬영된 이미지의 헤어핀 위치를 비교하여 검사한다.
본 발명에 따른 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
헤어핀 권선 모터의 고정자 슬롯에 삽입된 헤어핀의 위치를 검사할 시, 스테이지의 중심을 기준으로 어느 한 편으로 헤어핀 권선 모터의 고정자가 편심되어 안착되어도, 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하여, 산출된 편심량을 반영하여 검사영역이 보정됨에 따라 편심된 헤어핀의 위치가 측정기준범위에서 벗어날지라도, 그 헤어핀의 위치가 양품위치에 위치하는지를 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법을 단계적으로 간략하게 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자가 헤어핀 검사장치의 스테이지에 동축을 이루도록 안착된 상태 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제1카메라에서 촬영된 이미지를 이용하여 핏 원을 생성한 상태를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 고정자가 헤어핀 검사장치의 스테이지에 편심지게 안착된 상태를 보인 예시도이다.
도 5는 고정자가 헤어핀 검사장치의 스테이지에 편심지게 안착된 상태에서 핏 원 생성 과정 및 제2카메라에 의해 촬영된 헤어핀의 배치를 보인 예시도이다.
도 6은 제1카메라에서 촬영된 이미지를 이용하여 핏 원을 생성하고, 헤어핀 양품위치를 보정하는 상태를 보인 예시도이다.
도 7은
Figure pat00005
와
Figure pat00006
의 편심량을 산출하는 상태를 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 헤어핀 권선 모터의 고정자 슬롯에 삽입된 헤어핀의 위치를 검사할 시, 스테이지의 중심을 기준으로 어느 한 편으로 헤어핀 권선 모터의 고정자가 편심되어 안착되어도, 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하고, 산출된 편심량을 반영하여 검사영역이 보정됨에 따라 편심된 헤어핀의 위치가 측정기준범위에서 벗어날지라도, 그 헤어핀의 위치가 양품위치에 위치하는지를 판별할 수 있는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법 및 헤어핀 검사장치에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 도 2 및 도 4를 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤어핀 검사장치는 스테이지(10), 회전축(20), 브라켓(30), 제1카메라(40), 제2카메라(50), 및 제어부(60)를 포함하는데, 상기 스테이지(10)는 해당 촬영영역인 그 상면에 헤어핀 권선 모터의 고정자가 안착된다.
이때 상기 스테이지(10)는 헤어핀 권선 모터의 고정자 저면이 아래로 투시되도록 투명한 플레이트로 구성하거나, 또는 헤어핀 권선 모터의 고정자가 위치하는 어느 한 공간으로 형성할 수도 있다.
그리고 상기 회전축(20)은 상기 스테이지(10)의 하부에서 상기 스테이지(10) 중심과 동축을 이루는 것이 바람직하고, 상기 제어부(60)에서 인가하는 회전제어신호에 대응하여 선택적으로 회전한다.
여기서 상기 회전축(20)은 선택적으로 회전력을 발생하는 전동모터(도시하지 않음)와 기어박스(도시하지 않음)로 연결되어, 상기 전동모터에서 발생한 회전력으로 회전한다.
따라서 상기 제어부(60)는 상기 전동모터를 제어하여 상기 회전축(20)을 선택적으로 회전시킨다.
또한, 상기 회전축(20)에는 브라켓(30)을 구비하고, 상기 브라켓(30)의 일측편에는 제1카메라(40)가 구비되고, 타측편에는 제2카메라(50)가 된다.
상기 제1카메라(40)는 상기 회전축(20)의 회전에 대응하여 상기 스테이지(10)의 중심을 축으로 고정자의 반경을 따라 회전하면서 상기 고정자의 저면을 촬영하고, 상기 제2카메라(50)는 상기 회전축(20)의 회전에 대응하여 상기 스테이지(10)의 중심을 축으로 고정자의 반경을 따라 회전하면서 헤어핀이 삽입된 고정자의 슬롯을 촬영한다.
상기 제어부(60)는 상기 회전축(20)과, 제1카메라(40), 제2카메라(50)와 전기적으로 연결되고, 선택적으로 상기 회전축(20)과, 제1카메라(40), 제2카메라(50)에 제어신호를 선택적으로 인가한다.
또한, 상기 제어부(60)는 상기 제1카메라(40) 및 제2카메라(50)에서 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하고, 산출된 편심량으로 검사영역을 보정하여, 고정자의 편심으로 헤어핀의 위치가 측정기준범위에서 벗어날지라도, 그 헤어핀의 위치가 양품위치에 위치하는지를 판별할 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법은 a)헤어핀 권선 모터의 고정자를 스테이지에 안착하는 단계와, b)상기 스테이지의 중심을 축으로 제1카메라 및 제2카메라가 경로를 따라 회전하면서, 상기 스테이지에 안착된 고정자의 저면을 촬영하여 고정자 저면에 대한 이미지를 획득하는 단계와, c)상기 제1카메라에서 촬영된 이미지에서 고정자의 반경을 인식하고, 인식된 반경에서 내측 엣지를 검출하는 단계와, d)검출된 내측 엣지를 기반으로 핏 원(Fit Circle)을 생성하는 단계와, e)상기 스테이지의 중심 좌표와, 생성된 핏 원의 중심 좌표를 이용하여 편심량을 산출하는 단계 및 f)산출된 편심량을 기반으로, 헤어핀의 양품위치 좌표를 보정하는 단계로 이루어진다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저 a)단계로, 헤어핀 권선 모터의 고정자를 스테이지(10)에 안착한다.
이때 상기 헤어핀 권선 모터의 고정자는 통상의 모터 고정자와 같이 반경을 따라 형성된 복수 개의 슬롯들에 각각 코일인 헤어핀이 삽입된 것으로, 해당 촬영영역인 스테이지(10)의 상부에 상기 헤어핀 권선 모터의 고정자를 안착한다.
여기서 상기 스테이지(10)는 헤어핀 권선 모터의 고정자 저면이 아래로 투시되는 투명한 플레이트로 구성하거나, 또는 헤어핀 권선 모터의 고정자가 위치하는 어느 한 공간일 수 있고, 상기 스테이지(10)의 하부에는 상기 스테이지(10)의 중심과 동축을 이루는 회전축(20)을 구비한다.
상기 회전축(20)에는 제1카메라(40) 및 제2카메라(50)가 결합된 브라켓(30)이 구비되는데, 상기 제1카메라(40) 및 제2카메라(50)는 상기 브라켓(30)에 서로 대향하는 방향에 각각 구비되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 회전축(20)은 제어부(60)와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부(60)에서 인가된 회전제어신호에 대응하여 회전을 실시하게 된다.
따라서 상기 회전축(20)은 상기 제어부(60)의 회전제어신호를 인가받아 회전하게 되고, 상기 회전축(20)이 회전하면 상기 브라켓(30)이 상기 회전축(20)을 축으로 회전하며, 상기 브라켓(30)의 회전에 연동하여 상기 제1카메라(40) 및 제2카메라(50)는 상기 스테이지(10)의 중심을 축으로 회전하게 된다.
또한, 상기 제1카메라(40)는 스테이지 중심점(0,0)에서 카메라 FOV(Field of view) 중심까지의 거리(R1)를 두고 회전하고, 상기 제2카메라(50)는 스테이지 중심점(0,0)에서 카메라 FOV(Field of view) 중심까지의 거리(R2)를 두고 회전한다.
다음은 b)단계로, 상기 스테이지(10)의 중심을 축으로 제1카메라(40) 및 제2카메라(50)가 회전하면서, 상기 스테이지(10)에 안착된 고정자의 반경을 촬영하여 고정자 반경에 대한 이미지를 획득한다.
이때 상기 제1카메라(40)는 상기 스테이지(10)의 중심에서 거리(R1)를 두고 상기 스테이지(10)의 중심을 축으로, 360°로 회전하면서 모터 고정자의 내측 엣지(내경)을 촬영하게 되고, 상기 제2카메라(50)는 상기 스테이지(10)의 중심에서 거리(R2)를 두고 상기 스테이지(10)의 중심을 축으로 360°로 회전하면서 모터 고정자의 헤어핀이 삽입된 슬롯들을 촬영하게 된다.
여기서 상기 제1카메라(40) 및 상기 제2카메라(50) 역시, 상기 제어부()와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부(60)에서 인가받아 촬영제어신호를 기반으로 촬영을 실시하고, 상기 제2카메라(50)는 상기 제어부(60)에 의해 상기 고정자의 반경을 따라 일정한 간격으로 형성된 슬롯의 이격 각도로 순차 회전한다.
일례로 고정자의 반경을 따라 형성된 슬롯의 이격 각도가 7.5°각도(슬롯들이 고정자의 반경을 따라 48개가 형성됨.)인 경우, 이에 대응하여 상기 제2카메라(50)는 7.5° 각도씩 순차 회전하면서, 헤어핀이 삽입된 고정자의 슬롯들을 모두 촬영하게 된다.
이때 슬롯의 이격 각도는 상기 제어부(60)에 기설정되는 것이 바람직하고, 상기 제어부(60)가 기설정된 슬롯의 이격 각도를 기반으로 회전축(20)의 회전을 제어하여, 상기 제2카메라(50)의 회전이 제어된다.
여기서 상기 제1카메라(40) 역시, 상기 제2카메라(50)와 함께 하나의 브라켓(30)에 구비됨에 따라 연동하여 7.5°각도씩 순차 회전한다.
다음은 c)단계로, 상기 제1카메라(40)에서 촬영된 이미지에서 고정자의 반경을 인식하고, 인식된 반경에서 내측 엣지(내경)를 검출한다.
이때 상기 제1카메라(40) 및 제2카메라(50)에서 촬영된 이미지는 상기 제어부(60)로 송출되어 상기 제어부(60)에 구비된 메모리에 저장되고, 상기 제어부(60)는 촬영된 이미지 중 상기 제1카메라(40)에서 촬영된 이미지로 내측 엣지(내경)를 검출한다.
도 2 및 도 5, 도 6을 참조한 일례로, 상기 제어부(60)는 제1카메라(40)에서 촬영된 이미지 중, 고정자의 내측 엣지로 판단되는 부분의 픽셀을 따라 복수 개의 도트를 반영하여 내측 엣지를 검출하고, 반영된 각 도트들에는 이차원적 좌표값(x, y)이 부여될 수 있다.
여기서 고정자가 상기 스테이지(10) 중심에서 어느 한 측으로 편심지게 안착되면, 내측 엣지 및 헤어핀의 위치 역시, 해당 기준영역에서 어느 한 측으로 편심진다.
다음은 d)단계로, 검출된 내측 엣지를 기반으로 핏 원(Fit Circle)을 생성한다.
이때 상기 제어부(60)는 상기 c)단계에서 검출된 내측 엣지에 대응하는 도트들을 이용하여 정원(동글한 원)인 핏 원(Fit Circle)을 생성한다.
여기서 핏 원 과정을 살펴보면 최소자승법을 사용하여 최적의 핏 원을 형성하는데, 최소자승법은 원 둘레에서 데이터 점까지의 평균 제곱 거리의 합을 최소화하는 방법을 기반으로 하는 것으로, 주어진 n개의 도트(점(xi, yi)), 1<=i<=n에 의해 목적 함수는 아래의 [수학식 1]과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00007
여기서, di는 도트(xi, yi)에서 둘레까지의 거리이다.
상기한 원의 방정식은 아래의 [수학식 2]와 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00008
여기서, (a, b)는 원의 중심이고, R은 반경이다.
이때 di는 아래의 [수학식 3]에 의해 구할 수 있다.
Figure pat00009
최소자승법의 방정식은 아래의 [수학식 4]와 같이 다시 쓸 수 있다.
Figure pat00010
여기서, B=-2a, C=-2b 및
Figure pat00011
이다.
그리고 B, C, D에 대해 F를 미분하면, 아래의 [수학식 5]와 같이 선형 방정식이 성립된다.
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
그리고 B, C, D는 아래의 [수학식 6]과 같이 행렬식으로 풀어서 풀 수 있다.
Figure pat00015
Figure pat00016
=Matrix X
Figure pat00017
=Matrix B
상기한 행렬 계산 방정식은 아래의 [수학식 7]과 같이 다시 쓸 수 있다.
Figure pat00018
이때 X는 아래의 [수학식 8]에 따른 방정식으로 구할 수 있다.
Figure pat00019
여기서,
Figure pat00020
은 A의 역행렬으로, 따라서 행렬 X는 B, C, D를 얻기 위해 LU분해를 사용하여 구할 수 있다.
이때 중심(a)의 x 좌표는 -B/2, y 좌표는 중심(b) -C/2와 같고, 반경(R)은 아래의 [수학식 9]와 같다.
Figure pat00021
따라서 상기 제어부(60)는 최소승자법에 따른 상기한 [수학식 1] 내지 [수학식 9]를 통해 정원(동글한 원)인 핏 원(Fit Circle)을 생성한다.
또한, 고정자의 본래 형상에 대응하여 핏 타원(Fit Ellipse)으로 생성할 수도 있다.
다음은 e)단계로, 상기 스테이지의 중심 좌표와, 생성된 핏 원의 중심 좌표를 이용하여 편심량을 산출한다.
이때 상기 제어부(60)는 편심량을 산출하기 위해 상기 카메라들(40, 50)의 회전 중심(x=0, y=0)이 절대좌표계로 설정하고, 상기 카메라들(40, 50)이 회전하면서 찾은 도트를 절대좌표계에 대입한다.
그리고 상기 카메라들(40, 50)에서 찾은 도트의 좌표는 늘 카메라 왼쪽 상단기준 (0,0)으로부터의 상대좌표이기 때문에 이를 절대좌표계로 변환한다.
도 7을 참조한 상기 핏 원을 이용하여 도트의 최적화된 원을 구하므로, 카메라 중심(0,0)으로부터 편심된 원의 중심을 구할 수 있다.
Figure pat00022
일 때,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
여기서. T는 절대좌표계의 중심을 기준으로 편심된 원의 중심 변위각도(회전에 따른 두 좌표계의 각 편차)이다.
따라서
Figure pat00025
일 때
Figure pat00026
와
Figure pat00027
의 편심량은 아래의 [수학식 10]을 이용하여 구할 수 있다.
Figure pat00028
여기서,
Figure pat00029
는 편심된 원의 중심 x축 좌표이고,
Figure pat00030
는 편심된 원의 중심 y축 좌표이고, l은 절대좌표계의 중심에서 편심된 원의 중심까지의 변위 거리이다.
그리고
Figure pat00031
인데, 여기서
Figure pat00032
는 카메라의 회전각(슬롯의 회전각)이다.
상기
Figure pat00033
,
Figure pat00034
는 회전각도마다 달라지므로, 슬롯마다
Figure pat00035
,
Figure pat00036
의 값이 다르므로, 각각의 슬롯마다
Figure pat00037
,
Figure pat00038
에 대한 값을 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 고정자의 반지름(r)을 적용할 때, 핏 원(Fit Circle)은 고정자의 내측 엣지를 토대로 정원(동글한 원)을 찾아내어 반지름 추출하여, 모든 슬롯마다 동일한 반지름을 적용한다.
더불어 핏 타원(Fit Ellipse)일 경우, 고정자의 내측 엣지를 토대로 타원을 찾아내어 반지름 추출하여, 각각의 슬롯마다 각기 다른 반지름을 적용한다.
다음은 f)단계로, 산출된 편심량을 기반으로, 헤어핀의 양품위치 좌표를 보정한다.
이때 상기 제어부(60)는 상기 [수학식 10]에 의해 산출된
Figure pat00039
,
Figure pat00040
을 기반으로 헤어핀의 양품위치 좌표를 보정한다.
다음은 g)단계로, 보정된 헤어핀의 양품위치 좌표를 기반으로, 제2카메라에서 촬영된 이미지의 헤어핀 위치를 비교하여 검사한다.
보정된 헤어핀의 양품위치와 상기 제2카메라에서 촬영된 이미지의 헤어핀 위치를 비교하여, 상기 제2카메라에서 촬영된 이미지의 헤어핀 위치가 양품위치에 위치하는지를 검사한다.
따라서 상기한 과정에 의해 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법은 헤어핀 권선 모터의 고정자 슬롯에 삽입된 헤어핀의 위치를 검사할 시, 스테이지의 중심을 기준으로 어느 한 편으로 헤어핀 권선 모터의 고정자가 편심되어 안착되어도, 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하고, 산출된 편심량을 반영하여 검사영역이 보정됨에 따라 편심된 헤어핀의 위치가 측정기준범위에서 벗어날지라도, 그 헤어핀의 위치가 양품위치에 위치하는지를 판별할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 스테이지
20: 회전축
30: 브라켓
40: 제1카메라
50: 제2카메라
60: 제어부

Claims (9)

  1. 한 쌍의 카메라가 촬영한 이미지를 기반으로 고정자의 편심을 보정하는 방법에 있어서,
    a)헤어핀 권선 모터의 고정자를 스테이지에 안착하는 단계;
    b)상기 스테이지의 중심을 축으로 제1카메라 및 제2카메라가 경로를 따라 회전하면서, 상기 스테이지에 안착된 고정자의 저면을 촬영하여 고정자 저면에 대한 이미지를 획득하는 단계;
    c)상기 제1카메라에서 촬영된 이미지에서 고정자의 반경을 인식하고, 인식된 반경에서 내측 엣지를 검출하는 단계;
    d)검출된 내측 엣지를 기반으로 핏 원(Fit Circle)을 생성하는 단계;
    e)상기 스테이지의 중심 좌표와, 생성된 핏 원의 중심 좌표를 이용하여 편심량을 산출하는 단계; 및
    f)산출된 편심량을 기반으로, 헤어핀의 양품위치 좌표를 보정하는 단계를 포함하는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1카메라는
    상기 스테이지의 중심을 축으로 상기 고정자의 반경을 따라 회전하면서, 내측 엣지(내경)를 촬영하는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2카메라는
    상기 스테이지의 중심을 축으로 상기 고정자의 반경을 따라 회전하면서, 헤어핀이 삽입된 고정자 슬롯들을 촬영하는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법.
  4. 청구항 3에 있어서
    상기 제2카메라는
    고정자의 반경을 따라 형성된 슬롯들의 이격 각도에 대응하여, 그 이격 각도만큼 순차 회전하면서 헤어핀이 삽입된 고정자 슬롯들을 촬영하는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 핏 원(Fit Circle)의 생성은
    상기 제1카메라에서 촬영된 이미지에서 검출된 내측 엣지를 따라 복수 개의 도트를 반영하고, 반영된 도트들을 선으로 연결하여 정원(동글한 원)을 이루는 것을 특징으로 하는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 편심량은 아래의 [수학식 10]으로 대입하여 산출하는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법.
    [수학식 10]
    Figure pat00041
    ,
    Figure pat00042
    이다.
    여기서,
    Figure pat00043
    는 편심된 원의 중심 x축 좌표이고,
    Figure pat00044
    는 편심된 원의 중심 y축 좌표이고, l은 절대좌표계의 중심에서 편심된 원의 중심까지의 변위 거리이고, T는 절대좌표계의 중심을 기준으로 편심된 원의 중심 변위각도((회전에 따른 두 좌표계의 각 편차))이다.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 f)단계인 산출된 편심량을 기반으로, 헤어핀의 양품위치 좌표를 보정하는 단계 후, 다음 단계로,
    g)보정된 헤어핀의 양품위치 좌표를 기반으로, 제2카메라에서 촬영된 이미지의 헤어핀 위치를 비교하여 검사하는 단계를 포함하는 헤어핀 권선 모터의 고정자 편심 보정방법.
  8. 한 쌍의 카메라가 촬영한 이미지를 기반으로 고정자의 편심을 보정하여, 보정된 헤어핀 양품위치를 기반으로 헤어핀의 위치를 검사하는 헤어핀 검사장치에 있어서,
    헤어핀 권선 모터의 고정자가 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지의 하부에서 상기 스테이지 중심과 동축을 이루고 선택적으로 회전하는 회전축;
    상기 회전축에 구비되는 브라켓;
    상기 브라켓의 일측편에 구비되고, 상기 회전축의 회전에 대응하여 상기 스테이지의 중심을 축으로 고정자의 반경을 따라 회전하면서 상기 고정자의 저면을 촬영하는 제1카메라;
    상기 브라켓의 타측편에 구비되고, 상기 회전축의 회전에 대응하여 상기 스테이지의 중심을 축으로 고정자의 반경을 따라 회전하면서 헤어핀이 삽입된 고정자의 슬롯을 촬영하는 제2카메라;
    상기 회전축과, 제1카메라, 제2카메라와 전기적으로 연결되고, 선택적으로 상기 회전축과, 제1카메라, 제2카메라에 제어신호를 인가하는 제어부를 포함하는 헤어핀 검사장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1카메라 및 제2카메라에서 촬영된 고정자 반경의 이미지를 토대로 편심량을 산출하고, 산출된 편심량으로 검사영역을 보정하는 것을 특징으로 하는 헤어핀 검사장치.
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