KR20240068863A

KR20240068863A - 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20240068863A
Application number: KR1020220148605A
Authority: KR
Inventors: 이찬수
Original assignee: 캠아이 주식회사; 영남대학교 산학협력단
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2024-05-20

Abstract

본 발명은 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 조명 모듈, 비전 모듈과 연동하여 작업물의 위치 및 자세를 제어하는 로봇 모듈을 구성하여, 비전 기반 작업물의 표면 도포 농도 검사를 수행할 수 있는 기술에 관한 것이다.

Description

로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법 {Robot-linked application concentration vision inspection system and method}

본 발명은 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명 모듈, 비전 모듈과 연동되어 작업물의 위치 및 자세를 제어하는 로봇 모듈을 포함하여, 작업물(피도포체)의 표면에 도포용제(도포액)가 기준량 이상 도포되어, 도포 후, 최소한의 요구 기능을 발휘하는 데 문제가 없는지 도포 상태를 검사하는 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

특히, 로봇 모듈의 자세 제어를 통해서, 조명 모듈 및 비전 모듈의 동작 트리거 신호를 생성함으로써, 로봇 모듈에 의해 제어되는 작업물의 정확한 촬영이 가능하여, 작업물의 표면 도포 상태의 분석 결과에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 로봇 연동 도포 농도 비전 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 작업물의 표면에 도포되는 도포용제의 도포 균일성을 검사/판단하여, 도포 상태를 분석할 수 있으며, 이를 위해 작업물의 평면 이미지를 획득하거나, 단층 이미지를 획득하여, 도포 상태의 균일성 검사를 수행하고 있다.

그렇지만, 작업물의 표면에 도포되는 도포용제가 스프레이 형태인 경우에 미세한 입자로 인하여 도포 여부의 판별이 어려우며, 조명 및 주변 빛에 따라 영향을 받으며, 일반적으로 도포한 면 뿐 아니라 작업물이 위치한 배경(주변 환경)을 통해서 빛이 반사됨으로 도포 여부에 따른 차이를 구하기가 쉽지 않다. 결국은 정확한 이미지를 획득할 수 없어 균일성 검사의 정확도가 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 작업물의 고유의 특징(형태 등)으로 인해 이미지 획득을 위한 광 조사 시, 밝기 차이가 발생하여, 이 역시도 정확한 이미지를 획득할 수 없어 균일성 검사의 정확도가 낮아지는 문제점이 있다.

국내 등록특허공보 제10-1640425호(“실러 도포 상태 검사 시스템 및 방법”)에서는 실러 도포 상태를 촬영한 다수의 이미지를 기반으로 실러 상태를 검사할 때, 각 이미지마다 매번 검사 영역을 설정하지 않고, 단 1회의 검사영역 설정만 하더라도, 모든 이미지에 대한 검사영역 설정이 자동으로 이루어질 수 있도록 하는 기술을 개시하고 있다. 이 역시도, 획득한 이미지를 획득하는 과정에서 나타날 수 있는 문제점에 대해서는 전혀 고려하지 않고 있다.

국내 등록 특허 제10-1640425호(등록일자 2016.07.12.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 로봇 모듈의 자세 제어를 통해서, 조명 모듈 및 비전 모듈의 동작 트리거 신호를 생성함으로써, 로봇 모듈에 의해 제어되는 작업물의 정확한 촬영이 가능하여, 작업물의 표면 도포 상태의 분석 결과에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 로봇 연동 도포 농도 비전 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은, 도포 수단을 통해 도포용제가 도포된 작업물의 표면 도포 농도에 대한 비전 검사를 수행하는 시스템에 있어서, 적어도 두 개의 광원 수단을 통해서, 제1 발광 상태 및 제2 발광 상태로, 서로 상이한 스펙트럼 성분을 갖는 각각의 광이 조사되도록 통합 제어하는 조명 모듈, 상기 조명 모듈에 의한 각 발광 상태에 따라 광이 조사되는 작업물을 각각 촬영하여, 적어도 두 개의 이미지 데이터를 획득하는 비전 모듈, 로봇암을 포함하여 구성되며, 도포 작업 전 또는 후의 작업물의 자세 또는, 위치를 제어하는 로봇 모듈 및 상기 조명 모듈, 비전 모듈 및 로봇 모듈의 동작에 대한 제어 신호를 생성하여, 각각의 동작 상태를 제어하는 통합 제어 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은 RGB 채널에 대해 기설정된 가중치를 이용하여, 상기 비전 모듈에 의해 획득되는 각각의 이미지 데이터를 구성하는 픽셀마다 색상값을 계산하고, 두 이미지 데이터에 의한 매칭 픽셀 간의 색상값 차이를 연산하여, 해당 픽셀의 도포 농도값으로 설정하는 도포 농도 분석 모듈 및 설정한 도포 농도값이 기설정된 임계 기준값을 벗어날 경우, 불량 도포 상태로 판정하는 도포 농도 판별 모듈를 더 포함하되, 상기 도포 농도 분석 모듈 및 도포 농도 판별 모듈은 상기 통합 제어 모듈에 의해 생성되는 제어 신호에 의해 동작 상태가 제어되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 조명 모듈은 상기 통합 제어 모듈의 제어 신호에 의해, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되는 스펙트럼을 갖는 제1 발광 상태 및 작업물에 도포된 도포용제가 반사되지 않는 스펙트럼을 갖는 제2 발광 상태로 광이 각각 조사되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 조명 모듈은 상기 통합 제어 모듈의 제어 신호에 의해, 상기 제1 발광 상태 또는, 제2 발광 상태로 광이 조사될 때, 색온도 상태 및 조도 상태 중 적어도 하나 이상을 추가 제어하여 광이 조사되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 로봇 모듈은 상기 통합 제어 모듈의 제어 신호에 의해, 작업물의 자세 또는, 위치를 기설정된 소정 상태로 제어하며, 상기 통합 제어 모듈은 기저장된 동선 정보에 따라 상기 로봇 모듈을 제어하되, 상기 로봇 모듈의 제어가 완료될 경우, 상기 조명 모듈 및 비전 모듈의 동작 트리거 신호를 생성하는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 통합 제어 모듈은 상기 동작 트리거 신호에 의해 상기 조명 모듈 및 비전 모듈의 동작에 대한 제어 신호가 생성되고 난 후, 기설정된 소정 시간이 지난 후, 상기 동선 정보에 따라 상기 로봇 모듈의 추가 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 비전 모듈은 서로 다른 종류의 적어도 두 개의 렌즈를 포함하여, 작업물 전체 영역이나 기설정된 넓은 범위의 검사 영역 또는, 기설정된 좁은 범위의 검사 영역의 이미지 데이터를 선택적으로 획득하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법은, 도포 수단을 통해 도포용제가 도포된 작업물의 표면 도포 농도에 대한 비전 검사를 수행하는 방법에 있어서, 조명 모듈에서, 제어 신호에 의해, 적어도 두 개의 광원 수단을 통해서, 제1 발광 상태 및 제2 발광 상태로, 서로 상이한 스펙트럼 성분을 갖는 각각의 광이 조사되는 조명 제어 단계(S100), 비전 모듈에서, 제어 신호에 의해, 상기 조명 제어 단계(S100)에 의한 각 발광 상태에 따라 광이 조사되는 작업물을 각각 촬영하여, 적어도 두 개의 이미지 데이터를 획득하는 비전 제어 단계(S200), 도포 농도 분석 모듈에서, 제어 신호에 의해, RGB 채널에 대해 기설정된 가중치를 이용하여, 상기 비전 제어 단계(S200)에 의해 획득된 각각의 이미지 데이터를 구성하는 픽셀마다 색상값을 계산하고, 두 이미지 데이터에 의한 매칭 픽셀 간의 색상값 차이를 연산하여, 해당 픽셀의 도포 농도값으로 설정하는 도포 농도 분석 단계(S300) 및 도포 농도 판별 모듈에서, 제어 신호에 의해, 상기 도포 농도 분석 단계(S300)에 의해 설정한 도포 농도값이 기설정된 임계 기준값을 벗어날 경우, 불량 도포 상태로 판정하는 도포 농도 판별 단계(S400)를 포함하며, 도포 작업을 수행하기 전 또는, 수행하고 난 후, 로봇 모듈에서, 제어 신호에 의해, 작업물의 자세 또는, 위치를 제어하는 자세 제어 단계(S10)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 자세 제어 단계(S10)는 상기 조명 제어 단계(S100)를 수행하기 전, 기저장된 동선 정보에 따른 제어 신호에 의해, 작업물의 자세 또는, 위치를 기설정된 소정 상태로 제어하며, 제어가 완료되고 난 후, 상기 조명 제어 단계(S100)의 동작 제어를 위한 동작 트리거 신호가 생성되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 자세 제어 단계(S10)는 상기 도포 농도 판별 단계(S400)를 수행하고 난 후, 불량 도포 상태의 판정 결과에 따라, 상기 동선 정보에 따라 추가 제어를 위한 추가 제어 신호에 의해, 작업물의 자세 또는, 위치를 기설정된 소정 상태로 제어하는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 조명 제어 단계(S100)는 제어 신호에 의해, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되는 스펙트럼을 갖는 제1 발광 상태 및 작업물에 도포된 도포용제가 반사되지 않는 스펙트럼을 갖는 제2 발광 상태로 광이 각각 조사되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 조명 제어 단계(S100)는 제어 신호에 의해, 상기 제1 발광 상태 또는, 제2 발광 상태로 광이 조사될 때, 색온도 상태 및 조도 상태 중 적어도 하나 이상을 추가 제어하여 광이 조사되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 비전 제어 단계(S200)는 서로 다른 종류의 적어도 두 개의 렌즈를 포함하는 비전 모듈을 제어하여, 작업물 전체 영역이나 기설정된 넓은 범위의 검사 영역 또는, 기설정된 좁은 범위의 검사 영역의 이미지 데이터를 선택적으로 획득하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법은 조명 모듈, 비전 모듈과 연동되어 작업물의 위치 및 자세를 제어하는 로봇 모듈을 포함하여, 작업물(피도포체)의 표면에 도포용제(도포액)가 기준량 이상 도포되어, 도포 후, 최소한의 요구 기능을 발휘하는 데 문제가 없는지 도포 상태를 검사할 수 있는 장점이 있다.

특히, 로봇 모듈의 자세 제어를 통해서, 조명 모듈 및 비전 모듈의 동작 트리거 신호를 생성함으로써, 로봇 모듈에 의해 제어되는 작업물의 정확한 촬영이 가능하여, 작업물의 표면 도포 상태의 분석 결과에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 도포용제의 색상에 대응하여 작업물에 조사되는 조명의 색상을 제어함으로써, 도포 수단을 통해 도포용제가 도포된 작업물의 표면 도포 상태의 비교적 정확하게 분석할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템의 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법에서 동작을 수행하는 로봇 모듈의 구성 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법에서 작업물의 선택되는 어느 하나의 검사 영역에 대한 도포 상태 분석 이미지로서, 정상 도포와 비정상 도포를 나타낸 예시 이미지이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법에서 작업물의 각 검사 영역 별 도포 상태 분석 결과에 따른 전체 검사 결과 정보를 나타낸 예시 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법을 나타낸 순서 예시도이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

더불어, 시스템은 필요한 기능을 수행하기 위하여 조직화되고 규칙적으로 상호 작용하는 장치, 기구 및 수단 등을 포함하는 구성 요소들의 집합을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템 및 그 방법은, 도포 수단을 통해 도포용제가 도포된 작업물의 표면 도포 상태의 비교적 정확하게 분석하기 위한 기술이다. 그 특징으로는 도포용제의 색상에 대응하여 작업물에 조사되는 조명의 색상을 제어하되, 조명 모듈 및 비전 모듈과 연동하여 동작을 수행하도록 로봇 모듈의 동작을 제어함으로써, 작업물의 위치 및 자세 설정, 비전 검사가 효과적으로 이루어지도록 지원하게 된다.

전반적으로 기재되어 있는 도포용제는 작업물의 표면에 도포되어, 작업물에 소정의 목적(기능)을 달성하기 위한 물질을 의미하고, 도포 농도는 스프레이나 이와 유사한 방식으로 작업물의 표면에 접착제나 페인트 등의 도포용제가 도포됨에 따라, 전체 도포되어야 하는 면적에서 도포용제가 도포된 면적이 차지하는 비율을 백분율로 나타낸 것이다. 또한, 판별하고자 하는 정상 도포 상태는 도포용제가 수행하고자 하는 최소한의 기능(목적)을 달성하는데 문제가 없을 정도로 작업물의 표면에 도포된 양(도포 농도)을 의미한다.

이러한 점을 고려하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템에 대해서 설명하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 조명 모듈(100), 비전 모듈(200), 로봇 모듈(300) 및 통합 제어 모듈(1000)을 포함하게 되며, 각 구성들은 컴퓨터, CPU 등을 포함하는 연산 처리 수단에 포함되어 동작을 수행하는 것이 바람직하다. 각 구성들은 PLC 통신(Power Line Communication)을 이용하여 연결되는 것이 바람직하나, 반드시 PLC 통신으로 한정하는 것은 아니다.

또한, 조명 모듈(100), 비전 모듈(200) 및 로봇 모듈(300)은 통합 제어 모듈(1000)에 의한 제어 신호에 따라, 각 동작 상태의 제어가 이루어지게 된다.

즉, 통합 제어 모듈(1000)은 조명 모듈(100), 비전 모듈(200) 및 로봇 모듈(300)에 대한 제어 신호를 생성하며, 생성한 제어 신호는 상술한 바와 같이, PLC 통신 등을 이용하여 각 모듈로 전송되게 된다.

조명 모듈(100)은 RGB 컬러 제어가 가능한 적어도 두 개의 광원 수단을 포함하는 것이 바람직하다.

적어도 두 개의 광원 수단은 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 따라 제1 발광 상태 및 제2 발광 상태로 제어되어, 서로 상이한 스펙트럼 성분을 갖는 각각의 광을 조사하게 된다.

조명 모듈(100)은 각 광원 수단을 제어하여, 작업물의 전 영역에 대하여 균일하게 광이 조사될 수 있도록 제어하는 것이 바람직하다.

RGB 컬러 제어가 가능한 광원 수단은 도포용제의 색상에 대응하여 작업물에 조사되는 색상을 제어할 수 있다. 상세하게는, 도포용제의 색상을 잘 반사하는 스펙트럼(제1 발광 상태)으로, 도포용제의 색상을 반사하지 않는 스펙트럼(제2 발광 상태)으로 색상을 제어할 수 있으며, 이를 통해서, 도포된 작업물의 표면 상태를 용이하고 정확하게 판별할 수 있는 장점이 있다.

비전 모듈(200)은 조명 모듈(100)에 의한 각 발광 상태(제1 발광 상태 및 제2 발광 상태)에 따라 광이 조사되는 작업물을 촬영하여, 적어도 두 개의 이미지 데이터를 획득하는 것이 바람직하다.

이 때, 비전 모듈(200)은 조명 모듈(100)을 통해서 작업물의 전 영역에 대하여 균일하게 광이 조사되는 과정에서, 각 작업물 별 미리 설정된 검사 영역 별로, 보다 상세하게는, 미리 설정된 검사 영역 별의 검사 순서에 맞추어 해당하는 검사 영역에 대한 정확한 이미지를 획득하는 것이 바람직하다.

이 때, 작업물에 형태, 크기 등에 따라, 검사 영역이 전 영역일 수도 있으며, 검사 영역이 반드시 둘 이상으로 구성되는 것은 아니다.

비전 모듈(200)에서 작업물에 대한 정확한 이미지를 획득하기 위하여, 작업물의 자세 또는, 위치는 로봇 모듈(300)에 의해 제어되며, 이러한 로봇 모듈(300)의 상세 동작은 자세히 후술하도록 한다.

비전 모듈(200)은 조명 모듈(100)의 제1 발광 상태에서의 이미지 데이터와 제2 발광 상태에서의 이미지 데이터를 획득하게 된다.

비전 모듈(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 종류의 적어도 두 개의 렌즈 수단을 포함하는 것이 바람직하며, 광각 렌즈 또는, 표준 렌즈로 구성되는 하나의 렌즈 수단과, 망원 렌즈(줌 렌즈)로 구성되는 또다른 하나의 렌즈 수단과, 각 렌즈 수단에 연결된 이미지 센서 수단 및 데이터 라인을 포함하게 된다.

비전 모듈(200)은 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 따라, 작업물의 이미지 데이터를 획득하기 위한 렌즈 수단을 하나씩 또는 동시에 선택하여, 이미지 데이터를 순차적으로 또는 동시에 획득하게 된다.

이를 통해서, 광각 렌즈 또는, 표준 렌즈로 구성되는 하나의 렌즈 수단이 선택될 경우, 작업물의 전 영역에 대한 이미지 데이터의 획득이 가능하며, 망원 렌즈로 구성되는 또다른 하나의 렌즈 수단이 선택될 경우, 작업물의 전 영역을 나눈 보다 작은 영역에 대한 이미지 데이터의 획득이 가능하다.

즉, 비전 모듈(200)은 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 따라, 작업물의 전체 영역이나, 미리 설정된 넓은 범위의 검사 영역 또는, 미리 설정된 좁은 범위의 검사 영역에 대한 이미지 데이터의 획득이 가능하다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은, 각 작업물 별로 최상의 도포 농도 비전 검사를 수행하기 위하여, 최초 동작 수행 시, 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 따라, 조명 모듈(100)을 제어하여, 미리 설정된 기본 발광 상태로 광원 수단을 제어하는 것이 바람직하다.

여기서, 미리 설정된 기본 발광 상태란, 말 그대로 기본 조명을 의미하며, 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.

이어서, 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 따라, 비전 모듈(200)을 제어하여, 조명 모듈(100)의 기본 발광 상태에 따라 광이 조사되는 작업물의 전 영역에 대한 기본 이미지 데이터를 획득하게 된다.

통합 제어 모듈(1000)은 획득한 기본 이미지 데이터를 분석하여, 조명 모듈(100)의 제어를 위한, 다시 말하자면, 제1 발광 상태로 제어하기 위한 제어 신호와, 제2 발광 상태로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하게 된다.

상세하게는, 통합 제어 모듈(1000)은 획득한 기본 이미지 데이터를 분석하여, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되는 스펙트럼을 설정하여, 해당 스펙트럼을 갖는 발광 상태를 제1 발광 상태로 설정하고, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되지 않는 스펙트럼을 설정하여, 해당 스펙트럼을 갖는 발광 상태를 제2 발광 상태로 설정하게 된다.

각 발광 상태의 설정 스펙트럼은 작업물에 도포된 도포용제에 따라 상이하기 때문에, 스펙트럼 자체에 대해서 한정하는 것은 아니다. 다만, 도포용제에 대응되어 작업물을 비추는 조명이 도포용제의 색상을 잘 반사하는 스펙트럼을 갖도록 발광 상태를 제어하거나 또는, 도포용제에 대응되어 작업물을 비추는 조명이 도포용제의 색상을 반사하지 않는 스펙트럼을 갖도록 발광 상태를 제어하는 것에 대해서 한정하는 것이다.

이와 같이, 도포용제에 대응되어 스펙트럼으로 발광 상태를 보다 정확하게 제어하기 위하여, 조명 모듈(100)은 상술한 RGB 컬러 제어가 가능한 광원 수단 외에, 도 1에 도시된 바와 같이, 색온도 제어가 가능한 광원 수단을 포함하여 색온도 제어를 통해서, 제1 발광 상태와 제2 발광 상태의 추가 제어를 수행할 수도 있다.

색온도 제어가 가능한 광원 수단은 낮은 색온도 조명(Warm White)과 높은 색온도 조명(Cool White)의 조합을 활용하여 구성되어, 색온도를 조절/제어할 수 있다. 이를 통해서, 연속적인 스펙트럼에서 조명 스펙트럼의 분포의 변화를 유도할 수 있는 장점이 있다.

또한, 작업물의 윤곽 형태, 작업물의 표면 재질 등에 따라, 동일한 광이 조사되더라도 획득한 이미지의 채도 차이가 발생할 수 밖에 없다. 이러한 점을 해소하기 위하여, 통합 제어 모듈(1000)은 획득한 기본 이미지 데이터를 분석하여, 작업물의 미리 설정된 검사 영역 별로, 조도 상태에 대한 제어 신호를 생성하여, 조명 모듈(100)의 제1 발광 상태와 제2 발광 상태의 추가 제어를 수행하는 것이 바람직하다.

이러한 조도 제어를 통해서 작업물에 광을 조사하는 광원 수단의 광량을 제어하게 된다. 즉, 작업물의 검사 영역 별로, 조도를 상이하게 제어함으로써, 작업물의 각 검사 영역 별 도포 농도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

이 때, 통합 제어 모듈(1000)은 광원 수단에서 조사된 광이 작업물에 반사되어 이미지 센서(카메라 등)로 들어가는 광이 많을수록 동일한 도포 농도를 가진 표면이라고 할지라도 높은 채도를 갖게 된다. 이를 고려하여, 조도 제어를 통해서, 각 검사 영역 별로 상이한 채도를 균일하게 보정하는 것이 바람직하다.

로봇 모듈(300)은 로봇암과 로봇 구동 제어 수단을 포함하여 구성되며, 도포 작업 전 또는, 후의 작업물의 자세 또는, 위치를 제어하게 된다.

로봇 모듈(300)은 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇암에 작업물이 부착되어 자세 또는 위치가 제어되게 된다. 도 2에 도시된 로봇 모듈(300)은 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 로봇 모듈(300) 자체의 구성이나 형태에 대해서 한정하는 것은 아니다.

다만, 로봇 모듈(300)을 통해서 작업물의 자세 또는, 위치가 제어되며, 이러한 로봇 모듈(300)은 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 의해 동작을 수행하게 된다.

통합 제어 모듈(1000)은 사전에 작업물의 검사 영역 별로 조명 모듈(100)과 비전 모듈(200)의 위치를 고려하여 저장된 로봇 동선 정보를 포함하는 로봇 동작 순서 프로그램에 맞추어, 로봇 모듈(300)의 제어 신호를 생성하게 된다.

이에 따라, 로봇 모듈(300)은 조명 모듈(100)을 통해서 작업물의 전 영역에, 특히, 검사 영역에 균일하게 광이 조사되도록 작업물의 자세 또는, 위치를 제어함과 동시에, 비전 모듈(200)에서 검사 영역 위주로 정확한 이미지를 획득할 수 있도록 작업물의 자세 또는, 위치를 제어하게 된다.

이러한 점을 고려하여, 통합 제어 모듈(1000)은 로봇 모듈(300)의 제어가 완료될 경우, 조명 모듈(100) 및 비전 모듈(200)의 동작 트리거 신호를 생성하게 된다.

다시 말하자면, 통합 제어 모듈(1000)은 미리 저장된 로봇 동선 정보를 포함하는 로봇 동작 순서 프로그램에 맞추어, 로봇 모듈(300)을 통해서 작업물을 도포 농도 비전 검사를 위한 최적의 위치 또는, 자세로 배치한 후, 조명 모듈(100)에서 광을 조사하고 비전 모듈(200)에서 이미지 데이터를 획득하도록 각 모듈의 동작 트리거 신호를 생성하게 된다.

상세하게는, 통합 제어 모듈(1000)은 로봇 모듈(300)이 미리 저장된 로봇 동선 정보에 따라, 미리 설정된 소정 영역(좌표 등)에 위치할 경우, 해당 시점에서의 로봇 모듈(300)의 제어가 완료된 것으로 판단하고, 다시 말하자면, 작업물의 배치가 완료된 것으로 판단하고, 조명 모듈(100)과 비전 모듈(200)을 제어하기 위한 동작 트리거 신호를 생성하게 된다.

통합 제어 모듈(1000)은 조명 모듈(100)과 비전 모듈(200)의 동작 트리거 신호를 생성한 후, 효과적인 이미지 데이터 획득을 위해, 미리 설정된 소정 시간 동안 로봇 모듈(300)의 움직임을 제한한 후, 상술한 바와 같이, 조명 모듈(100)을 통해 광을 조사하고, 비전 모듈(200)을 통해 광이 조사되는 작업물에 대한 이미지 데이터를 획득하게 된다. 여기서, 미리 설정된 소정 시간이란 충분히 광을 조사하고, 이미지 데이터를 획득하는 시간으로 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.

통합 제어 모듈(1000)은 미리 설정된 소정 시간이 지난 후, 미리 저장된 로봇 동선 정보에 따라, 다시 로봇 모듈(300)의 추가 제어를 위한 제어 신호를 생성하게 된다.

즉, 어느 작업물이 A, B 검사 영역으로 설정되어 있고, 미리 저장된 로봇 동작 순서 프로그램이 A 검사 영역 -> B 검사 영역일 경우, 통합 제어 모듈(1000)은 로봇 모듈(300)로 제어 신호를 전송하여 작업물의 A 검사 영역의 이미지 데이터가 잘 획득될 수 있는 자세 또는, 위치로 배치한 후, 미리 설정된 소정 시간 동안 로봇 모듈(300)의 움직임을 제한하면서 조명 모듈(100)과 비전 모듈(200)로 제어 신호를 전송하게 된다.

이 후, 통합 제어 모듈(1000)은 로봇 모듈(300)로 다시 제어 신호를 전송하여 작업물의 B 검사 영역의 이미지 데이터가 잘 획득될 수 있는 자세 또는, 위치로 배치한 후, 미리 설정된 소정 시간 동안 로봇 모듈(300)의 움직임을 제한하면서 조명 모듈(100)과 비전 모듈(200)로 제어 신호를 전송하게 된다.

이와 같이, 로봇 모듈(300)과 연동하여 작업물의 위치 또는, 자세를 제어하여, 원하는 검사 영역에 대한 정확한 이미지 데이터를 획득하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 비전 모듈(200)에 의해 획득한 이미지 데이터를 분석하여 도포 농도를 검사하기 위한 모듈인 도포 농도 분석 모듈(400) 및 도포 농도 판별 모듈(500)을 더 포함하게 된다.

도포 농도 분석 모듈(400) 및 도포 농도 판별 모듈(500) 역시도, 조명 모듈(100), 비전 모듈(200) 및 로봇 모듈(300)과 마찬가지로, 통합 제어 모듈(1000)에 의한 제어 신호에 따라, 각 동작 상태의 제어가 이루어지게 되며, 제어 신호는 PLC 통신 등을 이용하여 전송받게 된다.

도포 농도 분석 모듈(400)은 RGB 채널에 대해 미리 설정된 가중치를 이용하여, 비전 모듈(200)에 의해 획득한 각 이미지 데이터(제1 발광 상태에서의 이미지 데이터와 제2 발광 상태에서의 이미지 데이터)를 구성하는 픽셀마다 색상값을 계산하는 것이 바람직하다.

즉, 각 픽셀마다 RGB 채널을 기준으로 색상을 분석하여, RGB 채널에 대해 미리 설정된 가중치를 적용하여, 각 픽셀의 색상값을 계산하게 된다.

이 때, 각 이미지 데이터 별 픽셀의 색상값이 계산되기 때문에, 두 개의 이미지 데이터에 의한 매칭되는 픽셀 간의 색상값 차이를 연산할 수 있다. 연산한 차이값을 해당하는 픽셀의 도포 농도값으로 설정하는 것이 바람직하다.

각 픽셀 별 연산한 차이값을 도포 농도값으로 설정하는 것은, 조명 모듈(100)에 의한 발광 상태 차이로 인한 분석으로, 두 개의 이미지 데이터에 의한 색상값 차이를 통해서, 얼마나 충분히 도포용제의 도포가 이루어졌는지 알 수 있는 도포 농도값의 설정이 가능하다.

일 예를 들자면, 도포용제가 충분히 도포되지 않을 경우, 제1 발광 상태에 의한 이미지 데이터의 색상값과 제2 발광 상태에 의한 이미지 데이터의 색상값 차이가 거의 발생하지 않기 때문에, 도포 농도값이 낮게 설정된다. 즉, 도포 농도값이 낮다는 것은, 얇은 도포 상태임을 의미한다. 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 정상 도포 상태와 불량 도포 상태에 따른 도포 농도값 차이가 발생하게 된다.

상세하게는, 도포 농도 분석 모듈(400)은 도 1에 도시된 바와 같이, 도포 영역 지정 기능, 도포 영역 변환 기능, 검사 영역 마스킹 기능 및 도포농도 임계값 설정 기능을 수행하게 된다.

도포 영역 지정 기능은, 도포 농도를 검사하고자 하는 영역 지정을 의미하며, 이는, 사전에 각 작업물 별로 미리 설정된 검사 영역 중 검사하고자 하는 영역을 선택하고, 좌표 범위를 지정하게 된다.

이 때, 각 작업물 별로 미리 설정된 검사 영역에 따라, 다각형 또는 곡선으로 좌표 범위의 지정이 가능하며, 곡선으로 지정한 경우에는, 곡선을 내접하거나 외접하는 다각형으로 근사화하여 좌표 범위를 지정하는 것이 바람직하다.

도포 영역 변환 기능은, 미리 저장된 영상 처리 기법을 이용하여, 각 이미지 데이터의 특징점을 검출하여, 특징점 매칭을 통해 픽셀을 매칭시키는 것이 바람직하다.

특히, 작업물의 작업 과정에 따라, 작업물이 고정되어 있지 않고, 도포 수단을 통해 도포용제가 도포되는 과정에 작업물 자체가 컨베이어 벨트 등을 통해서 이동될 경우, 제1 발광 상태에 의해 획득된 이미지 데이터와 제2 발광 상태에 의해 획득된 이미지 데이터가 상이한 위치 좌표를 갖게 된다.

이 때, 각 이미지 데이터의 특징점을 검출하여, 특징점 매칭을 통해 픽셀을 매칭시키는 것이 바람직하다.

물론, 작업물이 고정된 상태에서 제1 발광 상태에 의해 획득된 이미지 데이터와 제2 발광 상태에 의해 획득된 이미지 데이터가 획득되더라도, 이미지 센서의 장착 위치에 따라, 상이한 위치 좌표를 가질 수 있기 때문에, 각 이미지 데이터의 특징점을 검출하여, 특징점 매칭을 통해 픽셀을 매칭시키는 것이 바람직하다.

미리 저장된 영상 처리 기법으로는, 코너점과 같은 기본 특징을 검출하거나, HOG(Histogram of Oriented Gradients)와 같은 복잡한 특징을 검출하는 기법을 적용하는 것이 바람직하며, 통상의 영상 처리 기법으로 그 종류에 대해서 한정하는 것은 아니다.

다만, 특징점을 검출한 후, 특징점 매칭을 통해 픽셀을 매칭시키는 과정에서, 특징점 매칭의 오류를 줄이기 위하여, 해당하는 검사 영역의 주변부에 위치한 특징점들을 찾아서 매칭할 수 있도록 검사 영역을 바탕으로 마스크를 생성하는 것이 바람직하다. 이 후, 마스크의 팽창(dilation)과 침식(erosion) 연산을 통하여 검사 영역 주변의 특징점 만을 매칭시키도록 마스크를 최종 설정함으로써, 특징점 매칭의 정확도를 향상시킬 수 있다.

검사 영역 마스킹 기능은, 상이한 조명 발광 상태(제1 발광 상태, 제2 발광 상태)에 따른 이미지 데이터에 의한 매칭 픽셀 간의 색상값 차이를 연산함에 있어서, 검사 영역만을 대상으로 영상 처리가 이루어질 수 있도록 미리 저장된 영상 처리 기법을 이용하여, 마스크 기능을 수행하는 것이 바람직하다. 이를 통해서, 각 이미지 데이터의 마스킹 처리를 통해, 해당하는 검사 영역이 아닌 다른 검사 영역의 차이값이 도포 농도값 설정에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

이 때, 미리 저장된 영상 처리 기법은 통상의 영상 처리 기법으로 그 종류에 대해서 한정하는 것은 아니다.

도포 농도 임계값 설정 기능은, 도포 농도 판별 모듈(500)에서, 불량 도포 상태의 판정을 위한 기준을 설정하는 것으로, 본 발명에서는 표준 샘플을 이용하여, 50% 내외의 도포 농도가 되도록 설정하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 작업물의 목적/기능, 도포용제의 소정의 목적/기능에 따라 상이하게 설정할 수 있으며, 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.

도포 농도 판별 모듈(500)은 각 픽셀 별 설정한 도포 농도값이 미리 설정된 임계 기준값을 벗어날 경우, 해당 픽셀에 대해서 불량 도포 상태로 판정하게 된다. 여기서, 미리 설정된 임계 기준값으로는 상술한 기술적 특징에 따라 50%로 설정하고 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 또한 도포 농도의 범위는 기준 도포 농도에서 증가할 수 있는 범위 또는 감소할 수 있는 범위, 가령 50%를 기준 도포 농도로 설정할 경우, 이를 기준으로 40 ~ 60%를 도포 농도 범위(임계 기준값, 임계 기준값 범위)로 설정할 수 있다. 물론, 기준 도포 농도나, 이를 이용한 도포 농도 범위는 작업물 별, 작업물의 검사 영역마다 상이하게 설정할 수 있다.

이에 따라, 도포 농도 판별 모듈(500)은 각 검사 영역 별, 각 픽셀 별 도포 농도 분석 모듈(400)에 의한 도포 농도값이 미리 설정된 임계 기준값을 벗어날 경우, 불량 도포 상태로 판정하게 된다.

상세하게는, 도포 농도 판별 모듈(500)은 작업물의 미리 설정된 검사 영역 별로, 각 검사 영역에 해당하는 전체 픽셀의 수 대비 불량 도포 상태로 판정된 픽셀의 수의 비율을 이용하여, 해당하는 검사 영역의 도포 농도 점수를 연산하고, 미리 설정된 판단 기준 비율을 이용하여 도포 농도 점수를 통해 해당하는 검사 영역이 정상 도포 상태 또는, 불량 도포 상태에 해당하는지 판단하는 것이 바람직하다.

일 예를 들자면, 선택되는 검사 영역에 10개의 픽셀이 포함되고 있으며, 이 중 7개의 픽셀이 50% 미만의 도포 농도값을 가질 경우, 해당하는 검사 영역의 도포 농도 점수는 불량 도포 상태의 비율인 70%이다. 미리 설정된 판단 기준 비율에 따라 해당하는 검사 영역의 정상 도포 상태 또는, 불량 도포 상태가 판단된다.

이 때, 미리 설정된 판단 기준 비율 역시, 작업물의 목적/기능, 도포용제의 소정의 목적/기능에 따라 상이하게 설정할 수 있으며, 이에 대해서 한정하는 것은 아니다. 즉, 미리 설정된 판단 기준 비율에 따라, 해당하는 검사 영역에 대한 전체 픽셀의 정상 도포 상태의 비율이 30%에 불과하더라도 정상 도포 상태로 판단될 수 있다.

다만, 도포 농도 판별 모듈(500)은 작업물의 전체 검사 영역 중 어느 한 영역에 의한 불량 도포 상태 판단이 이루어질 경우, 해당하는 작업물을 불량품으로 최종 판정하는 것이 바람직하다.

즉, 도 4를 참고로, 영역 1 내지 3은 정상 도포 상태로 분석되었지만, 영역 4는 불량 도포 상태로 분석됨으로써, 해당하는 작업물의 전체 검사 결과, 불량품으로 최종 판정하게 된다.

도포 농도 판별 모듈(500)의 또다른 예를 들자면, 작업물의 미리 설정된 검사 영역 별로, 각 검사 영역에 해당하는 전체 픽셀의 수 대비 불량 도포 상태로 판정된 픽셀의 수의 비율을 이용하여, 해당하는 검사 영역의 도포 농도 점수를 연산하고, 작업물의 전체 검사 영역에 대한 도포 농도 점수의 합산값 또는, 평균값을 이용하여, 합산값 또는, 평균값이 미리 설정된 소정값 범위를 벗어날 경우, 해당하는 작업물을 불량품으로 최종 판정하게 된다.

다시 말하자면, 각 검사 영역의 불량 도포 상태의 비율을 합산하거나 평균내어, 미리 설정된 소정값 범위를 벗어날 경우, 해당하는 작업물을 불량품으로 최종 판정하게 된다.

이를 통해서, 개별 검사 영역에 대해서는 불량 도포 상태로 판단되지 않았지만, 전체 점수(합산값 또는 평균값)가 소정값 범위를 벗어날 경우, 다수의 검사 영역에서 불량 도포에 가까운 판정이 이루어진 것으로 분석할 수 있다.

이 때, 미리 설정된 소정값 범위 역시, 작업물의 목적/기능, 도포용제의 소정의 목적/기능에 따라 상이하게 설정할 수 있으며, 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 결과 처리 모듈(600)을 더 포함하게 된다.

결과 처리 모듈(600)은 도포 농도 판별 모듈(500)에 의한 작업물의 최종 판정 결과가 불량품일 경우, 외부로 알람을 발생시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 이더넷으로 연결되어 있는 통합 제어 모듈(1000)을 통하여, 불량 발생을 통보하여 이에 따른 사후 조치가 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은, 각 모듈에서 생성되거나, 송수신되는 이미지 데이터들을 모두 수집하여 저장 및 관리하는 이력 저장 모듈(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이력 저장 모듈은 각 모듈에서 생성되거나, 송수신되는 이미지 데이터 외에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템의 동작이 수행되는 전 과정을 녹화한 시계열 영상 데이터를 수집하여 저장 및 관리할 수도 있다.

이를 통해서, 비전 검사 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 불량 도포 상태로 판정된 작업물의 이력 관리를 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은, 각 모듈에서 생성되거나, 송수신되는 이미지 데이터들을 미리 설정된 양식에 맞추어 도 5에 도시된 바와 같은 결과 정보로 생성하고, 이를 연계되어 있는 외부 모니터링 모듈(미도시)로 전송할 수 있다.

이 때, 외부 모니터링 모듈은 다양한 단말기로 구성될 수 있으며, 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법을 나타낸 순서 예시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법은 조명 제어 단계(S100), 비전 제어 단계(S200), 도포 농도 분석 단계(S300) 및 도포 농도 판별 단계(S400)를 포함하게 되며, 도포 작업을 수행하기 전 또는, 수행하고 난 후 동작을 수행하는 자세 제어 단계(S10)를 포함하게 된다.

각 단계는 연산 처리 수단에 의해 동작이 수행되는 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템을 통해서 수행되게 되며, 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 의해, 미리 저장된 로봇 동작 순서 프로그램에 따라, 순차적으로, 조명 제어 단계(S100), 비전 제어 단계(S200), 도포 농도 분석 단계(S300) 및 도포 농도 판별 단계(S400)의 동작을 반복 수행하는 것이 바람직하며, 반복 수행의 전, 후 단계로 자세 제어 단계(S10)를 수행하게 된다.

각 단계에 대해서 자세히 알아보자면,

조명 제어 단계(S100)는 조명 모듈(100)에서, RGB 컬러 제어가 가능한 적어도 두 개의 광원 수단을 통해서, 서로 상이한 스펙트럼 성분을 갖는 제1 발광 상태 및 제2 발광 상태로 제어되어 각각의 광을 조사하게 된다.

여기서, 제1 발광 상태 및 제2 발광 상태는, 도포 상태 분석 방법의 최초 동작 수행 시, 별도의 동작을 통해 설정되게 된다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법은 각 작업물 별로 최상의 도포 상태 분석을 수행하기 위하여, 전체 이미지 획득 단계, 조명 제어 단계, 조명 추가 제어 단계를 더 포함하게 된다.

전체 이미지 획득 단계는 조명 모듈(100)에서, 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 의해, 미리 설정된 기본 발광 상태로 광원 수단을 통합 제어하고, 비전 모듈(200)에서, 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 의해, 기본 발광 상태에 따라 광이 조사되는 작업물의 전 영역에 대한 기본 이미지 데이터를 획득하게 된다.

조명 제어 단계는 전체 이미지 획득 단계에 의한 기본 이미지 데이터를 분석하여, 조명 모듈(100)의 제어를 위한, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되는 스펙트럼을 갖는 제1 발광 상태에 대한 제어 신호를 생성하고, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되지 않는 스펙트럼을 갖는 제2 발광 상태에 대한 제어 신호를 생성하게 된다.

획득한 기본 이미지 데이터를 분석하여, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되는 스펙트럼을 설정하여, 해당 스펙트럼을 갖는 발광 상태를 제1 발광 상태로 설정하고, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되지 않는 스펙트럼을 설정하여, 해당 스펙트럼을 갖는 발광 상태를 제2 발광 상태로 설정하게 된다.

이와 같이, 도포용제에 대응되어 스펙트럼으로 발광 상태를 보다 정확하게 제어하기 위하여, 상술한 RGB 컬러 제어가 가능한 광원 수단 외에, 조명 추가 제어 단계를 통해서, 색온도 제어가 가능한 광원 수단을 포함하여 색온도 제어를 통해서, 제1 발광 상태와 제2 발광 상태의 추가 제어를 수행할 수도 있다.

또한, 작업물의 윤곽 형태, 작업물의 표면 재질 등에 따라, 동일한 광이 조사되더라도 획득한 이미지의 채도 차이가 발생할 수 밖에 없다. 이러한 점을 해소하기 위하여, 조명 추가 제어 단계를 통해서, 전체 이미지 획득 단계에 의한 기본 이미지 데이터를 분석하여, 작업물의 미리 설정된 검사 영역 별로, 조도 상태에 대한 제어 신호를 생성하여, 조명 모듈(100)의 제1 발광 상태와 제2 발광 상태의 추가 제어를 수행하게 된다.

이를 통해서, 조명 제어 단계(S100)는 가장 최적으로 도포용제에 대응되는, 다시 말하자면, 도포용제의 색상을 가장 잘 반사하는 스펙트럼을 갖는 제1 발광 상태로 광원 수단을 제어하거나 또는, 도포용제의 색상이 가장 잘 반사되지 않는 스펙트럼을 갖는 제2 발광 상태로 광원 수단을 제어하게 된다.

비전 제어 단계(S200)는 비전 모듈(200)에서, 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 의해, 조명 제어 단계(S100)에 의한 각 발광 상태(제1 발광 상태/제2 발광 상태)에 따라 광이 조사되는 작업물을 각각 촬영하여, 적어도 두 개의 이미지 데이터를 획득하게 된다.

이 때, 비전 제어 단계(S200)은 조명 제어 단계(S100)을 통해서 작업물의 전 영역에 대하여 균일하게 광이 조사되는 과정에서, 각 작업물 별 미리 설정된 검사 영역 별로, 보다 상세하게는, 미리 설정된 검사 영역 별의 검사 순서에 맞추어 해당하는 검사 영역에 대한 정확한 이미지를 획득하게 된다.

비전 제어 단계(S200)를 통해서, 작업물에 대한 정확한 이미지를 획득하기 위하여, 작업물의 자세 또는, 위치는 로봇 모듈(300)에 의해 제어되는 자세 제어 단계(S10)를 더 수행하게 된다. 이에 대해서 자세히 후술하도록 한다.

비전 제어 단계(S200)는 제1 발광 상태에서의 이미지 데이터와 제2 발광 상태에서의 이미지 데이터를 획득하게 된다.

이 때, 비전 제어 단계(S200)는 서로 다른 종류의 적어도 두 개의 렌즈를 포함하는 비전 모듈을 제어하여, 이를 하나씩 또는 동시에 선택하여, 작업물 전 영역 또는, 미리 설정된 검사 영역의 이미지 데이터를 순차적으로 또는 동시에 획득하게 된다.

이를 통해서, 광각 렌즈 또는, 표준 렌즈로 구성되는 하나의 렌즈 수단이 선택될 경우, 작업물의 전 영역에 대한 이미지 데이터의 획득이 가능하며, 망원 렌즈로 구성되는 또다른 하나의 렌즈 수단이 선택될 경우, 작업물의 전 영역을 나눈 보다 작은 영역에 대한 이미지 데이터의 획득이 가능하다. 즉, 비전 제어 단계(S200)는 작업물의 전 영역이나, 미리 설정된 넓은 범위의 검사 영역 또는, 미리 설정된 좁은 범위의 검사 영역에 대한 이미지 데이터의 획득이 가능하다.

상술한 조명 제어 단계(S100)에 의해 작업물로 광을 조사하거나, 비전 제어 단계(S200)에 의해 광이 조사되는 작업물의 이미지 데이터를 획득하기 전, 다시 말하자면, 조명 제어 단계(S100)를 수행하기 전, 도 6에 도시된 바와 같이, 자세 제어 단계(S10)를 수행하게 된다.

자세 제어 단계(S10)는 사전에 작업물의 검사 영역 별로 조명 모듈(100)과 비전 모듈(200)의 위치를 고려하여 저장된 로봇 동선 정보를 포함하는 로봇 동작 순서 프로그램에 맞추어 통합 제어 모듈(1000)을 통해서 생성되는 제어 신호에 따라, 로봇 모듈(300)에서 동작을 수행하게 된다.

상세하게는, 자세 제어 단계(S10)는 조명 모듈(100)을 통해서 작업물의 전 영역에, 특히, 검사 영역에 균일하게 광이 조사되도록 작업물의 자세 또는, 위치를 제어함과 동시에, 비전 모듈(200)에서 검사 영역 위주로 정확한 이미지를 획득할 수 있도록 작업물의 자세 또는, 위치를 제어하게 된다.

이에 따라, 조명 제어 단계(S100)를 수행하기 전 수행되는 자세 제어 단계(S10)는 로봇 모듈(300)의 제어가 완료될 경우, 조명 제어 단계(S100)의 동작 제어를 위한 동작 트리거 신호가 생성되게 된다.

상세하게는, 통합 제어 모듈(1000)은 로봇 모듈(300)이 미리 저장된 로봇 동선 정보에 따라, 미리 설정된 소정 영역(좌표 등)에 위치할 경우, 해당 시점에서의 로봇 모듈(300)의 제어가 완료된 것으로 판단하고, 다시 말하자면, 작업물의 배치가 완료된 것으로 판단하고, 조명 모듈(100)을 제어하기 위한 동작 트리거 신호를 생성하게 된다.

동작 트리거 신호를 생성한 후, 효과적인 이미지 데이터 획득을 위해, 미리 설정된 소정 시간 동안 로봇 모듈(300)의 움직임을 제한한 후, 조명 제어 단계(S100)에 의해 작업물로 광을 조사하고, 비전 제어 단계(S200)에 의해 광이 조사되는 작업물의 이미지 데이터를 획득하게 된다. 여기서, 미리 설정된 소정 시간이란 충분히 광을 조사하고, 이미지 데이터를 획득하는 시간으로 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.

도포 농도 분석 단계(S300)는 도포 농도 분석 모듈(400)에서, 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 의해, RGB 채널에 대해 미리 설정된 가중치를 이용하여, 비전 제어 단계(S200)에 의해 획득한 각 이미지 데이터(제1 발광 상태에서의 이미지 데이터와 제2 발광 상태에서의 이미지 데이터)를 구성하는 픽셀마다 색상값을 계산하고, 두 이미지 데이터에 의한 매칭 픽셀 간의 색상값 차이를 연산하여, 해당 픽셀의 도포 농도값으로 설정하게 된다.

상세하게는, 도포 농도 분석 단계(S300)는 도포 영역 지정 기능, 도포 영역 변환 기능, 검사 영역 마스킹 기능 및 도포 농도 임계값 설정 기능을 수행하게 된다.

도포 농도 임계값 설정 기능은, 도포 농도 판별 단계(S400)에서, 불량 도포 상태의 판정을 위한 기준을 설정하는 것으로, 본 발명에서는 표준 샘플을 이용하여, 50% 내외의 도포 농도가 되도록 설정하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 작업물의 목적/기능, 도포용제의 소정의 목적/기능에 따라 상이하게 설정할 수 있으며, 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.

도포 농도 판별 단계(S400)는 도포 농도 판별 모듈(500)에서, 통합 제어 모듈(1000)의 제어 신호에 의해, 도포 농도 분석 단계(S300)에 의해 설정한 도포 농도값이 기설정된 임계 기준값을 벗어날 경우, 불량 도포 상태로 판정하게 된다.

상세하게는, 도포 농도 판별 단계(S400)는 각 픽셀 별 설정한 도포 농도값이 미리 설정된 임계 기준값을 벗어날 경우, 해당 픽셀에 대해서 불량 도포 상태로 판정하게 된다. 여기서, 미리 설정된 임계 기준값으로는 상술한 기술적 특징에 따라 50%로 설정하고 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 또한 도포 농도의 범위는 기준 도포 농도에서 증가할 수 있는 범위 또는 감소할 수 있는 범위, 가령 50%를 기준 도포 농도로 설정할 경우, 이를 기준으로 40 ~ 60%를 도포 농도 범위(임계 기준값, 임계 기준값 범위)로 설정할 수 있다. 물론, 기준 도포 농도나, 이를 이용한 도포 농도 범위는 작업물 별, 작업물의 검사 영역마다 상이하게 설정할 수 있다.

즉, 도포 농도 판별 단계(S400)는 작업물의 미리 설정된 검사 영역 별로, 각 검사 영역에 해당하는 전체 픽셀의 수 대비 불량 도포 상태로 판정된 픽셀의 수의 비율을 이용하여, 해당하는 검사 영역의 도포 농도 점수를 연산하고, 미리 설정된 판단 기준 비율을 이용하여 도포 농도 점수를 통해 해당하는 검사 영역이 정상 도포 상태 또는, 불량 도포 상태에 해당하는지 판단하는 것이 바람직하다.

다만, 작업물의 전체 검사 영역 중 어느 한 영역에 의한 불량 도포 상태 판단이 이루어질 경우, 해당하는 작업물을 불량품으로 최종 판정하는 것이 바람직하다.

또다른 예를 들자면, 작업물의 미리 설정된 검사 영역 별로, 각 검사 영역에 해당하는 전체 픽셀의 수 대비 불량 도포 상태로 판정된 픽셀의 수의 비율을 이용하여, 해당하는 검사 영역의 도포 농도 점수를 연산하고, 작업물의 전체 검사 영역에 대한 도포 농도 점수의 합산값 또는, 평균값을 이용하여, 합산값 또는, 평균값이 미리 설정된 소정값 범위를 벗어날 경우, 해당하는 작업물을 불량품으로 최종 판정하게 된다.

더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 도포 농도 판별 단계(S400)를 수행하고 난 후, 또다시 자세 제어 단계(S10)를 수행하게 된다.

도포 농도 판별 단계(S400)를 수행하고 난 후 수행되는 자세 제어 단계(S10)는 도포 농도 판별 단계(S400)의 판정 결과, 정상 도포 상태로 판정된 작업물을 다음 단계로 진행하기 위한 동작을 수행하게 된다.

일 예를 들자면, 어느 작업물이 A, B 검사 영역으로 설정되어 있고, 미리 저장된 로봇 동작 순서 프로그램이 A 검사 영역 -> B 검사 영역일 경우, 통합 제어 모듈(1000)은 로봇 모듈(300)로 제어 신호를 전송하여 작업물의 A 검사 영역의 이미지 데이터가 잘 획득될 수 있는 자세 또는, 위치로 배치한 후, 미리 설정된 소정 시간 동안 로봇 모듈(300)의 움직임을 제한하면서 조명 모듈(100)과 비전 모듈(200)로 제어 신호를 전송하게 된다.

이 후, 통합 제어 모듈(1000)은 도포 농도 판별 단계(S400)의 판정 결과에 따라, A 검사 영역이 정상 도포 상태로 판정될 경우, 작업물의 B 검사 영역의 이미지 데이터가 잘 획득될 수 있는 자세 또는, 위치로 배치한 후, 미리 설정된 소정 시간 동안 로봇 모듈(300)의 움직임을 제한하면서 조명 모듈(100)과 비전 모듈(200)로 제어 신호를 전송하게 된다.

이 경우, 통합 제어 모듈(1000)은 도포 농도 판별 단계(S400)의 판정 결과에 따라, A 검사 영역이 불량 도포 상태로 판정될 경우, 자세 제어 단계(S10)를 통해서, 작업물의 B 검사 영역의 이미지 데이터가 잘 획득될 수 있는 자세 또는, 위치로 배치하지 않고, 미리 설정되어 있는 불량품 영역으로 이동시키는 것이 바람직하다.

이를 통해서, 정상 제품과 불량 제품을 명확히 구분하여, 이에 대한 사후 조치가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 통합 제어 모듈(1000)에 저장되어 있는 로봇 동작 순서 프로그램 또는, 제어 기준 등에 따라, 도포 농도 판별 단계(S400)의 결과와 무관하게 순차적으로 작업물의 검사 영역에 대한 이미지 데이터를 획득이 이루어질 경우, 비전 제어 단계(S200)를 수행하고 난 후, 자세 제어 단계(S10)가 수행되어, 작업물이 자세 또는, 위치가 다음 검사 영역에 알맞게 변경되게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도포 상태 분석 방법은 도포 농도 판별 단계(S400)에 의한 작업물의 최종 판정 결과가 불량품일 경우, 외부로 알람을 발생시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 이더넷으로 연결되어 있는 통합 제어 모듈(1000)을 통하여, 불량 발생을 통보하여 이에 따른 사후 조치가 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에서는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술적 사상으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해지는 것이 아니며, 후술하는 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 조명 모듈
200 : 비전 모듈
300 : 로봇 모듈
400 : 도포 농도 분석 모듈
500 : 도포 농도 판별 모듈
1000 : 통합 제어 모듈

Claims

도포 수단을 통해 도포용제가 도포된 작업물의 표면 도포 농도에 대한 비전 검사를 수행하는 시스템에 있어서,
적어도 두 개의 광원 수단을 통해서, 제1 발광 상태 및 제2 발광 상태로, 서로 상이한 스펙트럼 성분을 갖는 각각의 광이 조사되도록 통합 제어하는 조명 모듈;
상기 조명 모듈에 의한 각 발광 상태에 따라 광이 조사되는 작업물을 각각 촬영하여, 적어도 두 개의 이미지 데이터를 획득하는 비전 모듈;
로봇암을 포함하여 구성되며, 도포 작업 전 또는 후의 작업물의 자세 또는, 위치를 제어하는 로봇 모듈; 및
상기 조명 모듈, 비전 모듈 및 로봇 모듈의 동작에 대한 제어 신호를 생성하여, 각각의 동작 상태를 제어하는 통합 제어 모듈;
을 포함하는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템은
RGB 채널에 대해 기설정된 가중치를 이용하여, 상기 비전 모듈에 의해 획득되는 각각의 이미지 데이터를 구성하는 픽셀마다 색상값을 계산하고, 두 이미지 데이터에 의한 매칭 픽셀 간의 색상값 차이를 연산하여, 해당 픽셀의 도포 농도값으로 설정하는 도포 농도 분석 모듈; 및
설정한 도포 농도값이 기설정된 임계 기준값을 벗어날 경우, 불량 도포 상태로 판정하는 도포 농도 판별 모듈;
를 더 포함하되,
상기 도포 농도 분석 모듈 및 도포 농도 판별 모듈은
상기 통합 제어 모듈에 의해 생성되는 제어 신호에 의해 동작 상태가 제어되는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 조명 모듈은
상기 통합 제어 모듈의 제어 신호에 의해,
작업물에 도포된 도포용제가 반사되는 스펙트럼을 갖는 제1 발광 상태 및 작업물에 도포된 도포용제가 반사되지 않는 스펙트럼을 갖는 제2 발광 상태로 광이 각각 조사되는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 조명 모듈은
상기 통합 제어 모듈의 제어 신호에 의해,
상기 제1 발광 상태 또는, 제2 발광 상태로 광이 조사될 때, 색온도 상태 및 조도 상태 중 적어도 하나 이상을 추가 제어하여 광이 조사되는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 로봇 모듈은
상기 통합 제어 모듈의 제어 신호에 의해,
작업물의 자세 또는, 위치를 기설정된 소정 상태로 제어하며,
상기 통합 제어 모듈은
기저장된 동선 정보에 따라 상기 로봇 모듈을 제어하되, 상기 로봇 모듈의 제어가 완료될 경우, 상기 조명 모듈 및 비전 모듈의 동작 트리거 신호를 생성하는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템.
제 5항에 있어서,
상기 통합 제어 모듈은
상기 동작 트리거 신호에 의해 상기 조명 모듈 및 비전 모듈의 동작에 대한 제어 신호가 생성되고 난 후, 기설정된 소정 시간이 지난 후, 상기 동선 정보에 따라 상기 로봇 모듈의 추가 제어를 위한 제어 신호를 생성하는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 비전 모듈은
서로 다른 종류의 적어도 두 개의 렌즈를 포함하여, 작업물 전체 영역이나 기설정된 넓은 범위의 검사 영역 또는, 기설정된 좁은 범위의 검사 영역의 이미지 데이터를 선택적으로 획득하는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 시스템.
도포 수단을 통해 도포용제가 도포된 작업물의 표면 도포 농도에 대한 비전 검사를 수행하는 방법에 있어서,
조명 모듈에서, 제어 신호에 의해, 적어도 두 개의 광원 수단을 통해서, 제1 발광 상태 및 제2 발광 상태로, 서로 상이한 스펙트럼 성분을 갖는 각각의 광이 조사되는 조명 제어 단계(S100);
비전 모듈에서, 제어 신호에 의해, 상기 조명 제어 단계(S100)에 의한 각 발광 상태에 따라 광이 조사되는 작업물을 각각 촬영하여, 적어도 두 개의 이미지 데이터를 획득하는 비전 제어 단계(S200);
도포 농도 분석 모듈에서, 제어 신호에 의해, RGB 채널에 대해 기설정된 가중치를 이용하여, 상기 비전 제어 단계(S200)에 의해 획득된 각각의 이미지 데이터를 구성하는 픽셀마다 색상값을 계산하고, 두 이미지 데이터에 의한 매칭 픽셀 간의 색상값 차이를 연산하여, 해당 픽셀의 도포 농도값으로 설정하는 도포 농도 분석 단계(S300); 및
도포 농도 판별 모듈에서, 제어 신호에 의해, 상기 도포 농도 분석 단계(S300)에 의해 설정한 도포 농도값이 기설정된 임계 기준값을 벗어날 경우, 불량 도포 상태로 판정하는 도포 농도 판별 단계(S400);
를 포함하며,
도포 작업을 수행하기 전 또는, 수행하고 난 후, 로봇 모듈에서, 제어 신호에 의해, 작업물의 자세 또는, 위치를 제어하는 자세 제어 단계(S10);
를 더 포함하는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법.
제 8항에 있어서,
상기 자세 제어 단계(S10)는
상기 조명 제어 단계(S100)를 수행하기 전,
기저장된 동선 정보에 따른 제어 신호에 의해, 작업물의 자세 또는, 위치를 기설정된 소정 상태로 제어하며,
제어가 완료되고 난 후, 상기 조명 제어 단계(S100)의 동작 제어를 위한 동작 트리거 신호가 생성되는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법.
제 9항에 있어서,
상기 자세 제어 단계(S10)는
상기 도포 농도 판별 단계(S400)를 수행하고 난 후,
불량 도포 상태의 판정 결과에 따라, 상기 동선 정보에 따라 추가 제어를 위한 추가 제어 신호에 의해, 작업물의 자세 또는, 위치를 기설정된 소정 상태로 제어하는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법.
제 8항에 있어서,
상기 조명 제어 단계(S100)는
제어 신호에 의해, 작업물에 도포된 도포용제가 반사되는 스펙트럼을 갖는 제1 발광 상태 및 작업물에 도포된 도포용제가 반사되지 않는 스펙트럼을 갖는 제2 발광 상태로 광이 각각 조사되는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법.
제 11항에 있어서,
상기 조명 제어 단계(S100)는
제어 신호에 의해, 상기 제1 발광 상태 또는, 제2 발광 상태로 광이 조사될 때, 색온도 상태 및 조도 상태 중 적어도 하나 이상을 추가 제어하여 광이 조사되는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법.
제 8항에 있어서,
상기 비전 제어 단계(S200)는
서로 다른 종류의 적어도 두 개의 렌즈를 포함하는 비전 모듈을 제어하여, 작업물 전체 영역이나 기설정된 넓은 범위의 검사 영역 또는, 기설정된 좁은 범위의 검사 영역의 이미지 데이터를 선택적으로 획득하는, 로봇 연동 도포 농도 비전 검사 방법.