KR20240050800A - 비접촉식 와류 측정기, 이를 포함하는 비접촉식 검사 시스템 및 비접촉식 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비접촉식 와류 측정기에 관한 것으로, 로봇암에 결합되는 마운팅부; 검사 대상물에 마련된 홀에 삽입되되, 상기 홀과 비접촉한 상태로 상기 홀의 형상을 센싱하는 와류 센서; 상기 마운팅부와 연결되고, 상기 와류 센서를 그립(grip)하여 이동시키는 그립부; 상기 그립부와 연결되어 상기 그립부가 소정의 길이 내에서 직선 이동하도록 가이드하는 가이드부; 및 상기 가이드부의 하측과 연결되어 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 삽입되도록 하는 지그부를 포함한다. 이에 의해 탭 홀과 접촉하지 않은 상태로 홀의 형상을 측정하여 나사산을 파손시키지 않고, 전수 검사를 통해 불량 발생 주기를 확인하는 것은 물론 불량 유형을 선별하여 데이터화 할 수 있다.

Description

비접촉식 와류 측정기, 이를 포함하는 비접촉식 검사 시스템 및 비접촉식 검사 방법{NON-CONTACT EDDY CURRENT METER, NON-CONTACT INSPECTION SYSTEM INCLUDING SAME, AND NON-CONTACT INSPECTION METHOD}

본 발명은 비접촉식 와류 측정기, 이를 포함하는 비접촉식 검사 시스템 및 비접촉식 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비접촉식으로 검사 대상이 되는 대상품에 대한 불량여부를 검사할 수 있는 비접촉식 와류 측정기, 이를 포함하는 비접촉식 검사 시스템 및 비접촉식 검사 방법에 관한 것이다.

암나사를 가공하는 전조탭에 의해 가공된 탭 홀이 마련된 부품들은 가공 후 품질 검사 공정을 수행하여 불량여부를 선별하게 된다.

이때 해당 부품의 정밀 검사는 수작업으로 수행되며, 전수 검사가 아닌 샘플링 검사로 진행되기 때문에 불량 발생 주기를 알 수 없는 것은 물론 어떠한 형상의 불량인지를 선별하기 어렵다는 문제가 있다.

그리고 나사가 규격에 맞게 잘 가공되었는지를 확인하기 위해 직접 나사에 체결하는 도구인 탭 게이지와 같은 수동 검사구를 사용하여 검사를 수행하는 경우 탭 홀에 마련된 나사산이 파손될 우려가 있다.

또한 수동 검사구를 사용하기 때문에 검사 결과를 데이터화 할 수 없다는 문제가 있다.

따라서 품질 검사 공정을 자동화하여 샘플링 검사가 아닌 전수 검사를 가능하게 하는 것은 물론, 부품을 파손시키지 않고 검사 결과를 데이터화 할 수 있는 방법이 필요하다.

한국공개실용신안공보 제20-1998-0017628호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탭 홀과 접촉하지 않은 상태로 홀의 형상을 측정하여 나사산을 파손시키지 않고, 전수 검사를 통해 불량 발생 주기를 확인하는 것은 물론 불량 유형을 선별하여 데이터화 할 수 있는 비접촉식 와류 측정기, 이를 포함하는 비접촉식 검사 시스템 및 비접촉식 검사 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기는, 로봇암에 결합되는 마운팅부; 검사 대상물에 마련된 홀에 삽입되되, 상기 홀과 비접촉한 상태로 상기 홀의 형상을 센싱하는 와류 센서; 상기 마운팅부와 연결되고, 상기 와류 센서를 그립(grip)하여 이동시키는 그립부; 상기 그립부와 연결되어 상기 그립부가 소정의 길이 내에서 직선 이동하도록 가이드하는 가이드부; 및 상기 가이드부의 하측과 연결되어 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 삽입되도록 하는 지그부를 포함한다.

그리고 상기 지그부는, 내측면 일부가 테이퍼링된 지그홀을 포함하는 지그 플레이트; 및 외측면 일부가 테이퍼링되어 상기 지그홀에 삽입되는 센터링 지그를 포함할 수 있다.

또한 상기 지그부는, 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 위치하면 상기 센터링 지그의 외측면과 상기 지그홀의 내측면이 맞물려 상기 지그 플레이트 내에 상기 센터링 지그가 안착되도록 마련될 수 있다.

그리고 상기 그립부는, 상기 마운팅부와 수직하게 연결되는 고정부; 상기 고정부의 하단에서 상기 고정부와 수직한 방향으로 연장형성되고, 상기 와류 센서가 관통되는 관통구를 포함하는 그리퍼; 및 상기 관통구를 관통한 상기 와류 센서가 삽입되는 칼라(collar)를 포함할 수 있다.

또한 상기 칼라는, 상기 그리퍼와 상기 지그 플레이트 간의 간격이 소정의 거리 이내이면, 하면이 상기 센터링 지그의 상면과 접촉하고, 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 위치하지 않으면, 상기 지그홀을 향한 상기 센터링 지그의 삽입이 중단됨에 따라 상기 칼라의 하면이 상기 센터링 지그의 상면과 접촉하여 상기 와류 센서의 하강을 멈추게 할 수 있다.

그리고 상기 그리퍼의 상부에 위치하고, 상기 와류 센서의 위치에 기초하여 상기 와류 센서의 상태를 감지하는 감지 센서를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 가이드부는, 상기 고정부의 일면에 연결되고, 상기 지그 플레이트와 수직하게 연결되어 직선 이동하는 이동부 및 레일을 포함하는 크로스 롤러 테이블로 마련될 수 있다.

한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 검사 시스템은, 로봇암에 결합되는 마운팅부, 검사 대상물의 홀에 삽입되되 상기 홀과 비접촉한 상태로 상기 홀의 형상을 센싱하는 와류 센서, 상기 마운팅부와 연결되고, 상기 와류 센서를 그립하여 이동시키는 그립부, 상기 그립부와 연결되어 상기 그립부가 소정의 길이 내에서 직선 이동하도록 가이드하는 가이드부 및 상기 가이드부의 하측과 연결되어 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 삽입되도록 하는 지그부를 포함하는 비접촉식 와류 측정기; 상기 로봇암의 이동을 제어하는 로봇암 컨트롤 장치; 상기 와류 센서로부터 센싱된 데이터를 전달받아 상기 검사 대상물의 불량여부를 판단하는 제어장치; 상기 제어장치로부터 판단된 결과를 전달받아 출력하는 출력장치; 및 상부에 상기 검사 대상물, 상기 로봇암, 상기 비접촉식 와류 측정기 및 상기 출력장치가 위치되고, 상기 로봇암 컨트롤 장치 및 상기 제어장치가 수납되는 수납공간을 포함한다.

한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암에 결합되는 마운팅부, 검사 대상물에 마련되는 홀의 형상을 센싱하는 와류 센서, 상기 와류 센서를 그립하여 이동시키는 그립부, 상기 그립부가 소정의 길이 내에서 직선 이동하도록 가이드하는 가이드부 및 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 삽입되도록 하는 지그부를 포함하는 비접촉식 와류 측정기를 포함하는 비접촉식 검사 시스템에서의 비접촉식 검사 방법은, 검사 테이블 상에 검사 대상물이 놓이는 단계; 상기 지그부가 상기 홀의 중심에 대응되는 위치로 이동되는 단계; 상기 그립부가 하강하여 와류 센서가 상기 홀 내에 삽입되는 단계; 상기 와류 센서가 상기 홀과 비접촉한 상태로 상기 홀의 형상을 센싱하는 단계; 센싱된 데이터에 기초하여 상기 검사 대상물의 불량여부를 판단하는 단계; 판단된 결과를 전달받아 출력하는 단계를 포함한다.

그리고 상기 지그부는 상기 와류 센서가 관통하는 지그홀의 내측면 일부가 테이퍼링된 지그 플레이트 및 외측면 일부가 테이퍼링되어 상기 지그홀에 삽입되는 센터링 지그를 포함하고, 상기 와류 센서가 상기 홀 내에 삽입되는 단계에서는, 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 위치하면 상기 센터링 지그의 외측면과 상기 지그홀의 내측면이 맞물려 상기 지그 플레이트 내에 상기 센터링 지그가 안착될 수 있다.

또한 상기 그립부는, 상기 마운팅부와 수직하게 연결되는 고정부, 상기 고정부의 하단에서 상기 고정부와 수직한 방향으로 연장형성되고 상기 와류 센서가 관통되는 관통구를 포함하는 그리퍼 및 상기 관통구를 관통한 상기 와류 센서가 삽입되는 칼라(collar)를 포함하고, 상기 와류 센서가 상기 홀 내에 삽입되는 단계는, 상기 그리퍼와 상기 지그 플레이트 간의 간격이 소정의 거리 이내이면, 상기 칼라의 하면이 상기 센터링 지그의 상면과 접촉하는 단계; 및 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 위치하지 않으면, 상기 지그홀에 상기 센터링 지그의 삽입이 중단됨에 따라 상기 칼라의 하면이 상기 센터링 지그의 상면과 접촉하여 상기 와류 센서의 하강을 멈추게 하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고 상기 와류 센서가 상기 홀 내에 삽입되는 단계는, 상기 비접촉식 와류 측정기에 포함되는 감지 센서가 상기 와류 센서의 위치에 기초하여 상기 와류 센서의 상태를 감지하는 단계; 및 상기 감지 센서에서 감지된 정보에 기초하여 알림 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 비접촉식 와류 측정기, 이를 포함하는 비접촉식 검사 시스템 및 비접촉식 검사 방법을 제공함으로써, 탭 홀과 접촉하지 않은 상태로 홀의 형상을 측정하여 나사산을 파손시키지 않고, 전수 검사를 통해 불량 발생 주기를 확인하는 것은 물론 불량 유형을 선별하여 데이터화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기를 설명하기 위한 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부를 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기의 움직임을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기가 정상인 대상물을 측정하는 경우에 동작하는 모습을 설명하기 위한 도면,
도 6은 대상물이 정상인 경우와 불량인 경우의 비접촉식 와류 측정기가 동작하는 모습을 비교하기 위한 단면도,
도 7은 도 1의 비접촉식 와류 측정기를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 검사 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7의 비접촉식 검사 시스템에서 수행되는 비접촉식 검사 방법을 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 9는 도 7의 출력장치를 통해 출력되는 정보를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명에 따른 구성요소들은 물리적인 구분이 아니라 기능적인 구분에 의해서 정의되는 구성요소들로써 각각이 수행하는 기능들에 의해서 정의될 수 있다. 각각의 구성요소들은 하드웨어 또는 각각의 기능을 수행하는 프로그램 코드 및 프로세싱 유닛으로 구현될 수 있을 것이며, 두 개 이상의 구성요소의 기능이 하나의 구성요소에 포함되어 구현될 수도 있을 것이다. 따라서 이하의 실시예에서 구성요소에 부여되는 명칭은 각각의 구성요소를 물리적으로 구분하기 위한 것이 아니라 각각의 구성요소가 수행되는 대표적인 기능을 암시하기 위해서 부여된 것이며, 구성요소의 명칭에 의해서 본 발명의 기술적 사상이 한정되지 않는 것임에 유의하여야 한다.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기(100)를 설명하기 위한 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기(100)를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

본 발명의 비접촉식 와류 측정기(100, 이하 측정기)는 전조탭에 의해 가공되어 검사 대상물에 마련된 홀의 불량여부를 판단하기 위한 것으로, 본 실시예에 따른 측정기(100)는 홀의 내면과 비접촉한 상태로 홀의 위치, 깊이, 직경 등을 포함하는 홀의 형상을 센싱할 수 있다. 그리고 측정기(100)는 로봇암에 체결되어 로봇암에 의해 검사 대상물로 이동할 수 있다.

이러한 측정기(100)는 마운팅부(110), 와류 센서(130), 감지 센서(140), 그립부(150), 가이드부(170) 및 지그부(190)를 포함하여 마련될 수 있다.

마운팅부(110)는 로봇암에 결합되기 위해 마련된다. 마운팅부(110)는 나사 결합 등을 통해 로봇암과 체결되기 위해 복수의 구멍(113)을 포함할 수 있다.

또한 마운팅부(110)는 측정기(100)가 로봇암에 탈부착될 때 항상 로봇암과 동일한 위치에 체결될 수 있도록 로케이션 핀(111)을 포함할 수 있다. 예컨대 로케이션 핀(111)은 상면으로 돌출 형성되어 로봇암에 마련되는 구성 중 로테이션 핀(111)에 대응되는 구성과 결합될 수 있다.

따라서 로봇암과 결합된 마운팅부(110)에 의해서 측정기(100)의 위치 및 높이가 변경될 수 있다.

한편 와류 센서(130)는 검사 대상물에 마련된 홀에 삽입되되, 홀과 비접촉한 상태로 홀의 형상을 센싱하기 위해 마련될 수 있다. 와류 센서(130)는 금속형의 검사 대상물에 마련된 홀에 삽입되고, 와전류를 이용해 홀의 위치, 깊이, 직경 등을 포함하는 형상을 센싱할 수 있다. 이러한 와류 센서(130)는 예컨대 와전류 변위센서로 구비될 수 있다.

그리고 와류 센서(130)는 헤드(131)보다 작은 직경을 갖는 제1 단(133) 및 제2 단(135)을 포함할 수 있다.

제1 단(133)은 와류 센서(130)가 후술할 칼라(155)에 의해 들어올려지거나 와류 센서(130)가 하부 방향으로 빠지는 것을 방지하기 위해 마련된다. 이를 위해 제1 단(133)의 직경은 헤드(131)보다는 작고, 제2 단(135)의 직경보다는 크게 마련된다.

제2 단(135)은 홀에 삽입되는 부분으로 제1 단(133)의 직경보다 작은 직경으로 마련된다. 그리고 제2 단(135)은 후술할 그리퍼(153) 및 지그홀(1911)을 관통하는 부분이다.

이러한 와류 센서(130)는 측정기(100)가 사용되지 않을 경우에는 중력에 의해 제1 단(133)이 칼라(155)의 상단에 안착된 상태를 유지하지만, 하부에서 상부로 밀어올리는 외력에 의해서는 상부방향으로 들어올려 질 수 있다.

한편 감지 센서(140)는 와류 센서(130)의 위치에 기초하여 와류 센서(130)의 상태를 감지하기 위해 마련된다.

구체적으로 감지 센서(140)는 와류 센서(130)가 이탈, 충돌 등에 의해 감지 범위를 벗어나는 경우, 이벤트 신호를 생성하여 후술할 시스템(10)의 제어장치(100C)로 전달하여 알림 신호가 출력되도록 할 수 있다.

이러한 감지 센서(140)는 와류 센서(130)를 사이에 두고 한 쌍으로 마련될 수 있으며, 후술할 그리퍼(153)의 상부에 위치할 수 있다.

한편 그립부(150)는 마운팅부(110)와 연결되고 와류 센서(130)를 그립(grip)하여 이동시키기 위해 마련될 수 있다.

이러한 그립부(150)는 고정부(151), 그리퍼(153) 및 칼라(collar)(155)를 포함하여 마련될 수 있다.

고정부(151)는 그립부(150)가 로봇암에 의해 이동되기 위해 마련되며, 마운팅부(110)와 수직하게 연결된다. 이러한 고정부(151)는 마운팅부(110)와 그리퍼(153)가 사이에 위치할 수 있다. 그리고 고정부(151)의 일면 하측은 그리퍼(153)와 연결되고, 고정부(151)의 타면 상측은 마운팅부(110)와 연결될 수 있다.

한편 그리퍼(153)는 와류 센서(130)를 그립하기 위해 마련될 수 있다.

그리퍼(153)는 고정부(151)를 사이에 두고 마운팅부(110)와 대향되게 고정부(151)의 하단에서 고정부(151)와 수직한 방향으로 연장형성될 수 있다. 구체적으로 그리퍼(153)는 고정부(151)의 일면 하측의 일부로부터 연장형성될 수 있다.

그리고 그리퍼(153)는 와류 센서(130)가 관통되는 관통구(1531)를 포함하여 관통구(1531)에 삽입된 와류 센서(130)를 그립할 수 있다. 또한 관통구(1531)에는 칼라(155)가 삽입될 수 있다. 이러한 관통구(1531)의 직경은 칼라(155)의 상단 직경보다 작고, 상기 칼라의 하단 직경보다는 크게 마련될 수 있다. 따라서 관통구(1531)는 칼라(155) 및 칼라(155)를 관통하는 와류 센서(130)가 그리퍼(153)로부터 하부방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

한편 칼라(155)는 튜브 형상으로 마련되어 내측으로 와류 센서(130)가 삽입될 수 있다. 그리고 칼라(155)의 높이는 관통구(1531)의 높이보다 길게 마련된다.

그리고 칼라(155)는 그리퍼(153)와 후술할 지그 플레이트(191) 간의 간격이 소정의 거리 이내이면, 하면이 후술할 센터링 지그(193)의 상면과 접촉한다.

이러한 칼라(155)는 그리퍼(153)와 지그 플레이트(191) 간의 간격이 소정의 거리 이내이지만, 와류 센서(130)가 홀의 중심에 위치하지 않으면, 와류 센서(130)의 하강을 멈추게 할 수 있다. 이는 도 6에서 보다 자세히 후술하기로 한다.

이러한 칼라(155)의 내주면은 상기 와류 센서(130)의 제1 단(133)의 직경보다 크게 마련될 수 있다.

한편 가이드부(170)는 그립부(150)와 연결되어 그립부(150)가 소정의 길이 내에서 직선 이동하도록 마련될 수 있다.

이를 위해 가이드부(170)는 그리퍼(153)가 연결된 고정부(151)의 일면에 연결될 수 있다. 그리고 가이드부(170)는 후술할 지그 플레이트(191)와 연결되어 직선 이동하기 위해 레일(171) 및 이동부(173)를 포함할 수 있다.

레일(171)은 고정부(151)의 일면에 연결되고, 레일(171) 내에는 이동부(173)가 삽입되어 이동부(173)가 레일 내에서 직선 이동할 수 있다.

그리고 이동부(173)는 지그 플레이트(191)와 수직하게 연결된다. 보다 구체적으로 가이드부(170)는 크로스 롤러 테이블로 구비될 수 있다.

이동부(173)의 하측은 지그부(190)와 연결되고, 이동부(173)의 이동에 따라 그립부(150)와 가이드부(170)간의 간격이 변경될 수 있다.

지그부(190)는 가이드부(170)의 하측과 연결되고, 와류 센서(130)가 홀의 중심에 삽입되도록 하기 위해 마련된다.

지그부(190)는 지그 플레이트(191), 센터링 지그(193) 및 이탈 방지 커버(195)를 포함할 수 있다.

지그 플레이트(191)는 내측면 일부가 테이퍼링된 지그홀(1911)을 포함할 수 있으며, 이동부(173)와 연결된다. 그리고 이러한 지그 플레이트(191)의 하단에는 대상물의 상면과 접촉하여 지그 플레이트(191)의 하단이 대상물의 상면과 소정의 거리를 유지하도록 하는 지지대를 포함할 수 있다.

구체적으로 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부(190)를 설명하기 위한 단면도이다.

지그 플레이트(191)에 마련된 지그홀(1911)의 내측면은 상광하협의 형상으로 테이퍼링된 제1 경사구간(19111)과 직경이 일정하게 유지되는 제1 직선구간(19113)을 포함한다.

제1 경사구간(19111)은 후술할 센터링 지그(193)의 제2 경사구간(1931)과 동일한 높이 및 기울기를 갖는 닮은꼴로써 제2 경사구간(1931)의 직경보다는 큰 직경으로 마련될 수 있다.

그리고 제1 직선구간(19113)의 직경은 센터링 지그(193)의 제2 직선구간(1933) 직경보다 크게 마련되어 제2 직선구간(1933)이 삽입될 수 있다.

다시 말해 지그홀(1911)은 전체적으로 센터링 지그(193)의 직경보다 큰 직경으로 마련됨으로써 센터링 지그(193)와 헐거운 끼움 결합을 유지할 수 있다.

한편 센터링 지그(193)는 와류 센서(130)가 홀의 중심에 삽입되도록 하기 위해 마련된다. 이를 위해 센터링 지그(193)는 도 3과 같이 튜브 형상으로 마련되어 내주면에는 와류 센서(130)의 제2 단(135)이 관통할 수 있다.

그리고 센터링 지그(193)는 외측면 일부가 테이퍼링되어 지그홀(1911)에 삽입될 수 있다.

구체적으로 센터링 지그(193)는 지그홀(1911)의 제1 경사구간(19111)에 대응되는 제2 경사구간(1931) 및 제1 직선구간(19113)에 대응되는 제2 직선구간(1933)을 포함할 수 있다.

이를 통해 와류 센서(130)가 홀의 중심에 위치하면 센터링 지그(193)의 외측면과 지그홀(1911)의 내주면이 맞물려 지그 플레이트(191) 내에 센터링 지그(193)가 안착될 수 있다.

또한 그립부(150)의 하면과 지그부(190)의 상면 간의 거리가 소정의 거리 이내이면 센터링 지그(193)의 상면, 즉 제2 경사구간(1931)의 상면은 칼라(155)의 하면과 접촉하게 된다.

한편 이탈 방지 커버(195)는 지그홀(1911)의 상부에 위치하여 센터링 지그(193)가 지그홀(1911)로부터 소정의 높이를 초과하여 지그 플레이트(191)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 마련될 수 있다.

이를 위해 이탈 방지 커버(195)에는 센터링 지그(193)의 경사면 일부가 수용될 수 있도록 홈(1951)을 포함할 수 있다. 예컨대, 이탈 방지 커버(195)의 홈(1951)의 높이는 1.8mm로 마련될 수 있다. 또한 홈(1951)의 직경은 센터링 지그(193)의 제2 경사구간(1931)의 최대 직경보다 크게 마련될 수 있다.

그리고 이탈 방지 커버(195)의 중심에는 와류 센서(130)가 관통되는 중공이 마련된다. 또한 이탈 방지 커버(195)의 중공의 직경은 칼라(155)의 하단의 외직경보다는 크게 마련되어 지그 플레이트(191)와 그리퍼(153) 간의 거리가 일정 거리 이내가 되면 칼라(155)의 하면이 센터링 지그(193)의 상면과 접촉할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정기(100)가 동작하는 과정들에 대해서 설명하기로 한다.

먼저, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기(100)의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 (a)는 측정기(100)가 대기 상태일 때의 도면이고, 도 4 (b)는 측정기(100)가 측정을 수행하는 경우의 도면이다.

측정기(100)가 대상물을 측정하기 전인 대기 또는 측정하기 위해 이동할 때는 도 4 (a)와 같이 이동부(173)가 노출된 상태로 유지되어 그립부(150)와 지그부(190)가 일정 거리(L1)만큼 간격을 유지할 수 있다.

예컨대 일정 거리(L1)는 가이드부(170)에 포함되는 이동부(173)의 스트로크로써 50mm일 수 있다. 물론, 이는 설명의 편의를 위한 예시적 사항으로, 이러한 스트로크 길이는 측정 대상이 되는 홀의 깊이 또는 길이에 따라 얼마든지 변경 가능할 것이다.

그리고 센터링 지그(193)가 홀의 중심에 위치하여 지그 플레이트(191)가 대상물의 상면과 접촉하면 측정기(100)가 하부 방향으로 가압되면서 이동부(173)가 레일(171) 내에 삽입된다.

따라서 도 4 (b)와 같이 그립부(150)의 하면과 지그부(190) 간의 거리가 소정의 거리 이내가 될 때까지 와류 센서(130)가 하부 방향으로 이동되고, 홀에 삽입될 수 있다.

보다 구체적으로 도 5는 홀(H)의 깊이, 직경 및 위치 등이 모두 정상인 대상물(S)의 홀(H)에 와류 센서(130)가 삽입되어 측정기(100)가 정상인 대상물(S)을 측정하는 경우에 동작하는 모습을 도시한 도면이다.

정상 대상물의 홀(H)에 센터링 지그(193)가 삽입되면, 지그 플레이트(191)의 제1 경사구간(19111) 및 제1 직선구간(19113) 각각에 센터링 지그(193)의 제2 경사구간(1931) 및 제2 직선구간(1933)이 맞물려 안착됨으로써, 센터링 지그(193)의 제2 경사구간(1931)의 상면이 지그 플레이트(191)의 상면과 동일 선상에 위치하게 된다.

이를 통해 칼라(155)가 센터링 지그(193)의 제2 경사구간(1931)의 상면과 접촉한 상태에서도 와류 센서(130)의 높이가 감지 센서(140)의 감지 범위 내에 위치할 수 있다.

한편 도 6은 대상물(S)이 정상인 경우와 불량인 경우의 비접촉식 와류 측정기(100)가 동작하는 모습을 구체적으로 비교하기 위한 단면도이다.

도 6 (a)는 대상물(S)이 불량인 경우이고, 도 6 (b)는 도 5에서와 같이 대상물(S)이 정상인 경우이다.

구체적으로 도 6 (a)는 대상물(S)의 홀(H)의 직경이 기설정된 직경보다 작게 가공되거나 홀(H)의 센터가 맞지 않을 경우 동작하는 도면이다. 도 6 (a)에서 알 수 있듯이, 불량 대상물(S)의 홀(H)을 측정하는 경우에는 센터링 지그(193)가 제1 경사구간(19111) 및 제1 직선구간(19113)을 포함하는 지그홀(1911)에 안착하지 못하게 된다.

다시 말해 지그홀(1911)에 삽입이 중단, 즉 대기 시에는 지그홀(1911)에 안착된 상태였던 센터링 지그(193)가 지그홀(1911)로부터 최대 홈(1951)의 높이(L2)까지 돌출될 수 있다.

이때 그리퍼(153)와 지그 플레이트(191) 간의 간격은 소정의 거리 이내이므로 칼라(155)의 하면은 센터링 지그(193)의 상면에 접촉하게 된다. 따라서 센터링 지그(193)가 돌출된 높이(L2)만큼 센터링 지그(193)와 접촉한 칼라(155)에 의해 와류 센서(130)의 하강은 중단될 수 있다.

다시 말해 와류 센서(130)가 홀(H)의 중심에 위치하지 않으면, 지그홀(1911)을 향한 센터링 지그(193)의 삽입이 중단됨에 따라 칼라(155)의 하면이 센터링 지그(193)의 상면과 접촉하게 되므로 와류 센서(130)의 하강을 멈추게 할 수 있다.

그리고 도 6 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 센터링 지그(193)가 지그홀(1911)에 안착한 경우와, 안착하지 못한 경우 칼라(155)에 의해 와류 센서(130)의 위치가 달라지므로, 감지 센서(140)가 이를 감지할 수 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 와류 측정기를 통해 수작업 검사에 따른 휴먼에러의 발생을 방지하는 것은 물론, 홀(H)과 접촉하지 않고 홀(H)의 형상 측정이 가능하므로 형상 보존에 유리할 수 있다.

또한 수작업을 위한 작업자의 인건비를 절감할 수 있어 경제적이며 전수 작업이 가능하고, 대상물(S)의 검사 결과를 데이터화 할 수 있어 대상물(S)의 불량 유형과 불량 발생 주기를 알 수 있게 되어 생산 효율성을 증대시킬 수 있다.

한편 도 7은 도 1의 비접촉식 와류 측정기(100)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 검사 시스템(10)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 검사 시스템(10)은 비접촉식 와류 측정기(100), 로봇암(R), 로봇암 컨트롤 장치(RC), 제어장치(100C), 출력장치(D) 및 검사 테이블(T)을 포함할 수 있다.

비접촉식 와류 측정기(100)는 상술한 도 1 내지 도 6에 도시된 비접촉식 와류 측정기(100)와 동일하거나 이로부터 충분히 유추가능한 바 자세한 설명은 생략하기로 한다.

로봇암(R)은 비접촉식 와류 측정기(100)와 연결되어 비접촉식 와류 측정기(100)를 사전에 설정된 좌표값이나 사용자로부터 입력되는 정보에 기초하여 비접촉식 와류 측정기(100)를 이동시킬 수 있다

로봇암 컨트롤 장치(RC)는 로봇암(R)을 제어하기 위해 마련되며, 로봇암 컨트롤 장치(RC)는 비접촉식 검사 방법을 수행하기 위한 소프트웨어(어플리케이션)가(이) 설치되어 실행될 수 있다.

제어장치(100C)는 측정기(100)의 와류 센서(130)로부터 센싱된 데이터를 전달받아 검사 대상물(S)의 불량여부를 판단할 수 있다.

그리고 제어장치(100C)는 측정기(100)로부터 센싱된 데이터를 전달받아 이를 데이터화하고, 대상물(S)의 불량 발생주기를 계산할 수 있다.

또한 제어장치(100C)는 대상물(S)의 불량 유형을 분류하여 카테고리화할 수 있다.

이를 위해 제어장치(100C)는 비접촉식 검사 방법을 수행하기 위한 소프트웨어(어플리케이션)가(이) 설치되어 실행될 수 있다.

한편 출력장치(D)는 제어장치(100C)로부터 판단된 결과를 전달받아 출력할 수 있으며, 예컨대 디스플레이일 수 있다.

검사 테이블(T)에는, 상부에 검사 대상물(S), 로봇암(R), 비접촉식 와류 측정기(100) 및 출력장치(D)가 위치할 수 있다.

그리고 검사 테이블(T)은 로봇암 컨트롤 장치(RC) 및 제어장치(100C)가 수납되는 수납공간을 포함할 수 있다.

또한 검사 테이블(T)은 하부에 캐스터(C)가 구비되어 이동 가능할 수 있다. 따라서 검사 테이블(T)을 통해 검사를 위한 공간에 구애받지 않을 수 있으므로 공간 확보에 유리할 수 있다.

도 8은 도 7의 비접촉식 검사 시스템(10)에서 수행되는 비접촉식 검사 방법을 설명하기 위한 도면, 그리고, 도 9는 도 7의 출력장치(D)를 통해 출력되는 정보를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 검사 방법은 도 1 내지 도 7에 도시된 비접촉식 와류 측정기(100) 및 비접촉식 검사 시스템(10)과 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 1 내지 도 7에 도시된 비접촉식 와류 측정기(100) 및 비접촉식 검사 시스템(10)과 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저 검사 테이블(T) 상에 검사 대상물(S)이 놓일 수 있다(S110).

그리고나서 로봇암(R)에 의해 측정기(100)의 지그부(190)가 대상물(S)에 마련되는 홀(H)의 중심에 대응되는 위치로 이동할 수 있다(S120).

이후 로봇암(R)에 의해 측정기(100)의 그립부(150)가 하강하여 와류 센서(130)가 홀(H) 내에 삽입될 수 있다(S130).

상술한 바와 같이 지그부(190)는 와류 센서(130)가 관통하는 지그홀(1911)의 내측면 일부가 테이퍼링된 지그 플레이트(191) 및 외측면 일부가 테이퍼링되어 지그홀(1911)에 삽입되는 센터링 지그(193)를 포함할 수 있다.

이에 와류 센서(130)가 홀(H) 내에 삽입되는 단계(S130)에서는, 와류 센서(130)가 홀(H)의 중심에 위치하면 센터링 지그(193)의 외측면과 지그홀(1911)의 내측면이 맞물려 지그 플레이트(191) 내에 센터링 지그(193)가 안착될 수 있다.

그리고 와류 센서(130)가 홀(H) 내에 삽입되는 단계(S130)는, 그리퍼(153)와 지그 플레이트(191) 간의 간격이 소정의 거리 이내이면, 칼라(155)의 하면이 센터링 지그(193)의 상면과 접촉하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고 와류 센서(130)가 홀(H) 내에 삽입되는 단계(S130)는, 와류 센서(130)가 홀(H)의 중심에 위치하지 않으면, 지그홀(1911)을 향한 센터링 지그(193)의 삽입이 중단됨에 따라 칼라(155)의 하면이 센터링 지그(193)의 상면과 접촉하여 와류 센서(130)의 하강을 멈추게 하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 와류 센서(130)가 홀(H) 내에 삽입되는 단계(S130)는, 감지 센서(140)가 와류 센서(130)의 위치에 기초하여 와류 센서(130)의 상태를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.

이후 감지 센서(140)에서 감지된 정보에 기초하여 제어장치(100C)가 알림 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고나서 로봇암(R)에 의해 와류 센서(130)가 홀(H)과 비접촉한 상태로 홀(H)의 형상을 센싱할 수 있다(S140).

제어장치(100C)가 와류 센서(130)에서 센싱된 데이터에 기초하여 검사 대상물(S)의 불량여부를 판단할 수 있다(S150).

그리고 출력장치(D)가 제어장치(100C)에서 판단된 결과를 전달받아 출력할 수 있다(S160). 도 9에 도시된 바와 같이, 제어장치(100C)는 검사 대상물의 종류에 대한 정보와 함께 측정되는 홀(H)의 명칭, 결과값, 판정값, 종합 판정을 포함하는 검사 모니터링 결과값(Inspection monitoring)이 출력되도록 할 수 있다.

또한 제어장치(100C)는 사전에 설정된 시간 또는 사전에 설정된 개수 단위로 검사를 수행한 누적 데이터가 출력되도록 할 수 있다. 누적 데이터가 출력되는 경우에는 도면에서와 같이 검사가 수행된 횟수, 정상으로 판단된 홀(H)의 개수, 불량으로 판단된 홀(H)의 개수, 불량 유형별로 산출된 그래프 등을 포함하는 품질 분석결과(Quality Analytics)가 출력되도록 할 수 있다. 이러한 도 9에 도시된 출력장치(D)를 통해 출력되는 화면은 예시적 사항에 불과할 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 본 발명의 비접촉식 검사 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10 : 비접촉식 검사 시스템 100 : 비접촉식 와류 측정기
110 : 마운팅부 130 : 와류 센서
140 : 감지 센서 150 : 그립부
170 : 가이드부 190 : 지그부
R : 로봇암 RC : 로봇암 컨트롤 장치
100C : 제어장치 D : 출력장치
T : 검사 테이블 C : 캐스터

Claims (12)

1. 로봇암에 결합되는 마운팅부;
   검사 대상물에 마련된 홀에 삽입되되, 상기 홀과 비접촉한 상태로 상기 홀의 형상을 센싱하는 와류 센서;
   상기 마운팅부와 연결되고, 상기 와류 센서를 그립(grip)하여 이동시키는 그립부;
   상기 그립부와 연결되어 상기 그립부가 소정의 길이 내에서 직선 이동하도록 가이드하는 가이드부; 및
   상기 가이드부의 하측과 연결되어 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 삽입되도록 하는 지그부를 포함하는, 비접촉식 와류 측정기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지그부는,
   내측면 일부가 테이퍼링된 지그홀을 포함하는 지그 플레이트; 및
   외측면 일부가 테이퍼링되어 상기 지그홀에 삽입되는 센터링 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 와류 측정기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 지그부는,
   상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 위치하면 상기 센터링 지그의 외측면과 상기 지그홀의 내측면이 맞물려 상기 지그 플레이트 내에 상기 센터링 지그가 안착되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 와류 측정기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 그립부는,
   상기 마운팅부와 수직하게 연결되는 고정부;
   상기 고정부의 하단에서 상기 고정부와 수직한 방향으로 연장형성되고, 상기 와류 센서가 관통되는 관통구를 포함하는 그리퍼; 및
   상기 관통구를 관통한 상기 와류 센서가 삽입되는 칼라(collar)를 포함하는, 비접촉식 와류 측정기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 칼라는,
   상기 그리퍼와 상기 지그 플레이트 간의 간격이 소정의 거리 이내이면, 하면이 상기 센터링 지그의 상면과 접촉하고,
   상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 위치하지 않으면, 상기 지그홀을 향한 상기 센터링 지그의 삽입이 중단됨에 따라 상기 칼라의 하면이 상기 센터링 지그의 상면과 접촉하여 상기 와류 센서의 하강을 멈추게 하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 와류 측정기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 그리퍼의 상부에 위치하고, 상기 와류 센서의 위치에 기초하여 상기 와류 센서의 상태를 감지하는 감지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 와류 측정기.
7. 제4항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 고정부의 일면에 연결되고, 상기 지그 플레이트와 수직하게 연결되어 직선 이동하는 이동부 및 레일을 포함하는 크로스 롤러 테이블로 마련되는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 와류 측정기.
8. 로봇암에 결합되는 마운팅부, 검사 대상물의 홀에 삽입되되 상기 홀과 비접촉한 상태로 상기 홀의 형상을 센싱하는 와류 센서, 상기 마운팅부와 연결되고, 상기 와류 센서를 그립하여 이동시키는 그립부, 상기 그립부와 연결되어 상기 그립부가 소정의 길이 내에서 직선 이동하도록 가이드하는 가이드부 및 상기 가이드부의 하측과 연결되어 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 삽입되도록 하는 지그부를 포함하는 비접촉식 와류 측정기;
   상기 로봇암의 이동을 제어하는 로봇암 컨트롤 장치;
   상기 와류 센서로부터 센싱된 데이터를 전달받아 상기 검사 대상물의 불량여부를 판단하는 제어장치;
   상기 제어장치로부터 판단된 결과를 전달받아 출력하는 출력장치; 및
   상부에 상기 검사 대상물, 상기 로봇암, 상기 비접촉식 와류 측정기 및 상기 출력장치가 위치되고, 상기 로봇암 컨트롤 장치 및 상기 제어장치가 수납되는 수납공간을 포함하며, 캐스터가 구비되어 이동가능한 검사 테이블을 포함하는 비접촉식 검사 시스템.
9. 로봇암에 결합되는 마운팅부, 검사 대상물에 마련되는 홀의 형상을 센싱하는 와류 센서, 상기 와류 센서를 그립하여 이동시키는 그립부, 상기 그립부가 소정의 길이 내에서 직선 이동하도록 가이드하는 가이드부 및 상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 삽입되도록 하는 지그부를 포함하는 비접촉식 와류 측정기를 포함하는 비접촉식 검사 시스템에서의 비접촉식 검사 방법에 있어서,
   검사 테이블 상에 검사 대상물이 놓이는 단계;
   상기 지그부가 상기 홀의 중심에 대응되는 위치로 이동되는 단계;
   상기 그립부가 하강하여 와류 센서가 상기 홀 내에 삽입되는 단계;
   상기 와류 센서가 상기 홀과 비접촉한 상태로 상기 홀의 형상을 센싱하는 단계;
   센싱된 데이터에 기초하여 상기 검사 대상물의 불량여부를 판단하는 단계;
   판단된 결과를 전달받아 출력하는 단계를 포함하는, 비접촉식 검사 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 지그부는 상기 와류 센서가 관통하는 지그홀의 내측면 일부가 테이퍼링된 지그 플레이트 및 외측면 일부가 테이퍼링되어 상기 지그홀에 삽입되는 센터링 지그를 포함하고,
    상기 와류 센서가 상기 홀 내에 삽입되는 단계에서는,
    상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 위치하면 상기 센터링 지그의 외측면과 상기 지그홀의 내측면이 맞물려 상기 지그 플레이트 내에 상기 센터링 지그가 안착되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 검사 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 그립부는,
    상기 마운팅부와 수직하게 연결되는 고정부, 상기 고정부의 하단에서 상기 고정부와 수직한 방향으로 연장형성되고 상기 와류 센서가 관통되는 관통구를 포함하는 그리퍼 및 상기 관통구를 관통한 상기 와류 센서가 삽입되는 칼라(collar)를 포함하고,
    상기 와류 센서가 상기 홀 내에 삽입되는 단계는,
    상기 그리퍼와 상기 지그 플레이트 간의 간격이 소정의 거리 이내이면, 상기 칼라의 하면이 상기 센터링 지그의 상면과 접촉하는 단계; 및
    상기 와류 센서가 상기 홀의 중심에 위치하지 않으면, 상기 지그홀에 상기 센터링 지그의 삽입이 중단됨에 따라 상기 칼라의 하면이 상기 센터링 지그의 상면과 접촉하여 상기 와류 센서의 하강을 멈추게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 검사 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 와류 센서가 상기 홀 내에 삽입되는 단계는,
    상기 비접촉식 와류 측정기에 포함되는 감지 센서가 상기 와류 센서의 위치에 기초하여 상기 와류 센서의 상태를 감지하는 단계; 및
    상기 감지 센서에서 감지된 정보에 기초하여 알림 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 검사 방법.