KR101490921B1

KR101490921B1 - 자동차 부품의 품질 검사 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101490921B1
Application number: KR20130081600A
Authority: KR
Inventors: 김태호
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2015-02-06
Also published as: CN104280401A; DE102013114167A1; KR20150007535A; DE102013114167B4; US20150019014A1

Abstract

자동차 부품의 품질 검사 장치가 개시된다. 개시된 자동차 부품의 품질 검사 장치는 ⅰ)검사 대상물을 고정 및 지지하는 지그유닛과, ⅱ)로봇 아암의 선단에 장착되고, 터렛 타입으로 회전하며 검사 대상물의 복수 가공 부위를 비전 촬영하는 회전식 비전 촬영수단과, ⅲ)회전식 비전 촬영수단으로부터 비전 데이터를 획득하고 이를 분석 처리하여 가공 부위의 결함을 추출하는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

자동차 부품의 품질 검사 장치 및 그 방법 {QUALITY INSPECTING DEVICE OF AUTOMOTIVE PARTS}

본 발명의 실시예는 자동차 부품의 품질 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입체적으로 복잡한 형상을 지닌 변속기 케이스의 주요 가공 부위들을 자동으로 비전 검사할 수 있도록 한 자동차 부품의 품질 검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 주요 구성품인 변속기의 가공 라인에서는 변속기 케이스, 샤프트류, 기어류 및 마찰 요소 등과 같은 변속기의 각종 주요 구성 부품들을 가공 제작하고 있다. 이 중에서 변속기 케이스에는 변속기의 주요 구성 부품들 및 밸브 바디의 커버 등이 장착된다.

이와 같은 변속기 케이스는 주조 및 기계 가공 등을 통하여 상하 및 내외부의 장착면, 오일홀 및 보어 등의 가공 부위를 형성하고 있다.

한편, 변속기 가공 라인에서는 변속기 가공물들의 품질을 검사하는 검사 공정을 수반한다. 이러한 검사 공정에서는 작업자의 육안으로 변속기 케이스의 가공 부위에 대한 결함, 손상, 가공 누락 등을 검사하고 있다.

그러나, 이와 같은 품질 검사 공정에서는 변속기 케이스의 입체적으로 복잡한 형상으로 인해 작업자의 육안 검사에 어려움이 있으며, 최소 2명 이상의 검사 인원이 필요하고, 작업자의 주관적인 판단에 의존하기 때문에 불량품의 유출이 발생할 수 있다.

이러한 불량품의 유출은 변속기 케이스의 가공 부위 불량에 따른 오일 누유를 야기할 수 있고, 변속기 케이스의 오일 누유에 따른 변속기의 변속 불량 및 변속기 오염 문제 등을 유발할 수 있다.

최근에는 변속기 케이스의 가공 부위를 비전 헤드로 비전 촬영하고, 그 비전 데이터를 분석 처리하여 변속기 케이스의 가공 부위에 대한 결함, 손상 및 가공 누락 등을 자동으로 검사하고 있다.

그런데, 이와 같이 비전 헤드를 이용하여 변속기 케이스의 가공 부위를 자동으로 비전 검사하는 경우, 변속기 케이스가 입체적으로 복잡한 형상을 지니고 있기 때문에, 한 대의 비전 헤드로는 각종 가공 부위들의 완벽한 검사가 불가능하다.

이에, 비전 헤드를 각각 장착한 다수의 로봇을 이용하여 입체적으로 복잡한 변속기 케이스의 각종 가공 부위들을 비전 검사할 수 있는데, 이는 로봇 수의 증가 및 검사 설비의 설치 공간 확보 등으로 인한 초기 투자비의 증가를 유발할 수 있으며, 품질 검사의 사이클 타임이 증가할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 입체적으로 복잡한 형상을 지닌 검사 대상물의 각종 가공 부위들을 멀티 비전 헤드로서 자동 검사할 수 있도록 한 자동차 부품의 품질 검사 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치는 ⅰ)검사 대상물을 고정 및 지지하는 지그유닛과, ⅱ)로봇 아암의 선단에 장착되고, 터렛 타입으로 회전하며 상기 검사 대상물의 복수 가공 부위를 비전 촬영하는 회전식 비전 촬영수단과, ⅲ)상기 회전식 비전 촬영수단으로부터 비전 데이터를 획득하고 이를 분석 처리하여 상기 가공 부위의 결함을 추출하는 제어기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 회전식 비전 촬영수단은 상기 로봇 아암의 선단에 장착 브라켓을 통해 장착되며 스텝 모터에 의해 양 방향으로 일정 구간 회전 가능하게 구비되는 원형 상의 터렛 바디와, 상기 터렛 바디에 방사 상으로 설치되며 상기 검사 대상물의 가공 부위를 비전 촬영하는 다수 개의 비전 헤드들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 비전 헤드들은 상기 스텝 모터에 의해 일정 각도로 회전하는 터렛 바디를 통해 상기 검사 대상물의 내외부 장착면, 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 촬영할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치는, 상기 터렛 바디에 일정 각도로 이격되게 장착되는 상기 다수 개의 비전 헤드로서, 상기 검사 대상물의 내외부 장착면을 비전 검사하기 위한 제1 비전 헤드와, 상기 검사 대상물의 홀 내측면을 비전 검사하기 위한 제2 비전 헤드와, 상기 검사 대상물의 보어 내측면을 비전 검사하기 위한 제3 비전 헤드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 각 비전 헤드는 상기 검사 대상물의 검사 부위를 비전 촬영하는 카메라부와, 상기 검사 부위로 조명광을 조사하는 조명부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 지그유닛은 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블 상에 직립하게 설치되는 다수 개의 지그 프레임들과, 상기 지그 프레임들 중 일부에 설치되며 상기 검사 대상물을 고정하는 고정부재와, 상기 지그 프레임들 중 나머지에 설치되며 상기 검사 대상물을 지지하는 지지부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 베이스 프레임은 회전 테이블에 대응하는 사각 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 베이스 프레임의 중앙에는 상기 회전 테이블과 결합하는 회전축이 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 베이스 프레임에는 상기 회전축을 중심으로 다수 개의 롤러부재들이 방사 상으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 회전 테이블의 각 모서리 부분에는 규제 롤러가 회전 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 규제 롤러에 대응하여 상기 베이스 프레임의 각 모서리 부분에는 상기 규제 롤러를 탄성적으로 지지하며 상기 회전 테이블의 회전 위치를 규제하는 스토퍼가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 베이스 프레임의 각 모서리 부분에 고정되게 설치되는 고정블록과, 상기 규제 롤러의 롤러면을 지지하는 지지홈을 지니며 상기 고정 블록을 관통하는 한 쌍의 가이드 로드를 통해 상기 고정 블록에 이동 가능하게 설치되는 규제블록과, 상기 가이드 로드의 관통 단부에 설치되는 지지블록과, 상기 규제블록과 고정블록 사이에 개재되며 상기 규제블록으로 탄성력을 발휘하는 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 지지블록에는 상기 스프링의 탄성력을 조절하는 조정 노브가 나사 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 고정부재는 상기 지그 프레임에 설치되며 상기 검사 대상물에 구비된 고정홀에 대해 하측에서 상측 방향으로 결합되는 제1 고정핀을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 고정부재는 상기 지그 프레임에 설치되며 상기 검사 대상물에 구비된 고정홀에 대해 상측에서 하측 방향으로 결합되는 제2 고정핀을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 제2 고정핀은 상기 지그 프레임의 상단부에 고정 가능한 고정 브라켓에 구비되며, 그 상단부를 관통하여 상기 고정홀에 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 지지부재는 상기 지그 프레임에 설치되며 상기 검사 대상물의 하측 부위를 지지하는 지지핀을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 지지부재는 상기 지그 프레임에 설치되며 상기 검사 대상물의 하측 부위를 지지하는 지지면을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치에 있어서, 상기 지그유닛은 상기 회전 테이블의 상면에 접혀지게 설치되는 적어도 하나의 손잡이부재를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 방법은, ⅰ)변속기 케이스를 포함하는 검사 대상물을 고정 및 지지하는 지그유닛과, ⅱ)로봇 아암의 선단에 장착 브라켓을 통해 장착되며, 스텝 모터에 의해 양 방향으로 일정 구간 회전 가능하게 구비되는 원형 상의 터렛 바디와, ⅲ)상기 터렛 바디에 방사 상으로 설치되며, 상기 검사 대상물의 가공 부위를 비전 촬영하는 다수 개의 비전 헤드들과, ⅳ)상기 비전 헤드로부터 비전 데이터를 획득하고 이를 분석 처리하여 상기 가공 부위의 결함을 추출하는 제어기를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 방법은, 변속기 케이스를 포함하는 검사 대상물의 가공 부위들을 비전 검사하기 위한 것으로서, (a) 청구항 1의 품질 검사 장치를 제공하며, (b) 상기 검사 대상물을 지그유닛에 셋팅하고, 로봇의 아암 선단에 터렛 바디를 장착하며, (c) 스텝 모터의 구동으로 상기 터렛 바디를 회전시키며, 다수 개의 비전 헤드들 중 어느 하나를 상기 검사 대상물의 내외부 가공 부위 측으로 이동시키고, (d) 상기 비전 헤드를 통해 상기 가공 부위를 촬영하고 그 비전 데이터를 제어기로 출력하며, (e) 상기 제어기를 통해 상기 비전 데이터를 분석 처리하여 상기 가공 부위의 결함 데이터를 추출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 방법은, 상기 지그유닛의 회전 테이블을 90도 간격으로 회전시키고, 상기 터렛 바디를 통해 상기 비전 헤드들을 일정 각도로 회전시키며, 상기 검사 대상물의 내외부 장착면, 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 검사할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 방법은, 상기 회전 테이블의 회전 위치를 스토퍼로서 규제할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 방법은, 상기 제어기에 의해 추출된 결함 데이터와, 상기 검사 대상물의 가공 부위에 대한 결함 여부를 표시수단을 통해 디스플레이 할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 스텝 모터에 의해 회전하는 터렛 바디에 다수 개의 비전 헤드들을 방사 상으로 설치한 터렛형 멀티 비전 헤드를 구성함에 따라, 터렛 바디의 회전으로서 각각의 비전 헤드들을 통해 검사 대상물의 내외부 장착면(가공면), 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 검사할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 한 대의 로봇을 이용하여 입체적으로 복잡한 형상을 지닌 검사 대상물의 각종 가공 부위들을 터렛형 멀티 비전 헤드를 통해 자동으로 비전 검사할 수 있으므로, 품질 검사를 위한 로봇의 수를 감소시킬 수 있고, 좁은 공간에서도 검사 대상물의 로봇 자동 검사를 수행할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 품질 검사를 위한 로봇의 수를 감소시킬 수 있고, 좁은 공간에서도 검사 대상물의 로봇 자동 검사를 수행할 수 있으므로, 초기 투자비를 절감할 수 있으며, 로봇 자동 검사의 효율성을 증대시킬 수 있고, 품질 검사의 사이클 타입을 줄일 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치에 적용되는 지그유닛을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치에 적용되는 지그유닛의 스토퍼를 도시한 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치에 적용되는 터렛형 멀티 비전 헤드를 도시한 사시도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치(100)는 변속기의 주요 구성 부품을 가공 및 조립 제작하는 변속기 가공 라인에 적용될 수 있다.

예를 들면, 변속기 가공 라인에서는 주조 및 기계 가공을 통해 입체적으로 형상이 복잡한 변속기 케이스를 제작하고, 이 변속기 케이스에 변속기의 주요 구성 부품들 및 밸브 바디의 커버 등을 조립한다.

이러한 변속기 가공 라인에는 상기에서와 같은 변속기 가공물들의 품질을 검사하는 검사 공정을 수행하는데, 이 검사 공정에서는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치(100)를 통해 검사 대상물(1)로서 변속기 케이스에 대한 결함, 손상, 가공 누락 등을 검사하게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치(100)는 검사 대상물(1)의 각종 내외부 가공 부위를 검사하는 바, 그 검사 대상물(1)의 내외부 장착면(가공면), 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 검사할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 자동차 부품의 품질 검사 장치(100)는 한 대의 로봇을 이용하여 입체적으로 복잡한 형상을 지닌 검사 대상물(1)의 각종 가공 부위들을 멀티 비전 헤드 방식으로 자동 검사할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치(100)는 기본적으로, 지그유닛(10)과, 터렛 바디(70)와 다수 개의 비전 헤드들(81, 82, 83)을 포함하는 회전식 비전 촬영수단과, 제어기(90)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치에 적용되는 지그유닛을 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 지그유닛(10)은 검사 대상물(1: 이하 도 1 참조)을 고정 및 지지하기 위한 것으로, 베이스 프레임(11), 회전 테이블(13), 지그 프레임들(15), 고정부재(17) 및 지지부재(19)를 포함한다.

베이스 프레임(11)은 검사 대상물(1)의 검사 공정이 이루어지는 작업장의 바닥에 설치된다. 베이스 프레임(11)의 사각 틀 형태로 이루어지며, 하면의 각 모서리 부분에는 지지레그(21)가 설치되어 있다.

그리고, 베이스 프레임(11)의 중앙에는 뒤에서 더욱 설명될 회전 테이블(13)이 결합될 회전축(23)이 설치된다. 또한 베이스 프레임(11)에는 회전축(23)을 중심으로 다수 개의 롤러부재들(25)이 방사 상으로 회전 가능하게 설치된다.

이 경우, 롤러부재들(25)은 회전 테이블(13)의 하면에 접촉되며 회전하는 구름 롤러로서 그 회전 테이블(13)의 회전을 지지하는 기능을 하게 된다.

상기에서 회전 테이블(13)은 베이스 프레임(11)의 상면에서 양 방향으로 회전 가능한 것으로, 베이스 프레임(11)에 대응하는 사각 형상으로 이루어지며, 베이스 프레임(11)의 회전축(23)에 결합된다. 즉, 회전 테이블(13)의 중앙 부분은 회전축(23)이 결합되며, 이의 하면은 위에서 언급한 바 있는 롤러부재들(25)에 구름 접촉된다.

여기서, 회전 테이블(13)의 상면 모서리 부분에는 그 회전 테이블(13)의 회전 각도를 규제하기 위한 규제 롤러(27)가 각각 회전 가능하게 설치되어 있다.

그리고, 회전 테이블(13)의 상면 가장자리 부분에는 그 회전 테이블(13)을 수동으로서 회전시키기 위한 다수 개의 손잡이부재들(29)이 설치되어 있다.

손잡이부재(29)는 검사 작업자의 파지가 가능한 "ㄷ"의 형태로 이루어지며, 이의 양단부가 회전 테이블(13)의 상면에 회전 가능하게 결합되며, 그 회전 테이블(13)의 상면으로 접혀지게 설치될 수 있다.

지그 프레임들(15)은 회전 테이블(13)의 상면에 직립하게 설치되는 수직 프레임으로서, 검사 대상물(1)을 실질적으로 지지한다.

예를 들면, 이러한 지그 프레임들(15)은 회전 테이블(13)의 상면에 5개로 설치될 수 있다. 4개의 지그 프레임(15)은 회전 테이블(13)의 대략 모서리 부분 측에 설치되며, 나머지 하나는 어느 하나의 모서리 부분 측에 설치될 수 있다.

이들 각각의 지그 프레임(15) 상단에는 뒤에서 더욱 설명될 고정부재(17) 및 지지부재(19)를 설치하기 위한 지지브라켓(31)이 설치된다.

상기에서 고정부재(17)는 검사 대상물(1)을 실질적으로 고정하기 위한 것이며, 지그 프레임들(15) 중 일부로서 서로 대칭하는 회전 테이블(13)의 모서리 부분에 설치된 두 개의 지그 프레임(15)에 구비될 수 있다.

이러한 고정부재(17)는 두 개의 지그 프레임(15) 중 어느 하나의 지그 프레임(15)에 설치되는 제1 고정핀(33)을 포함한다. 제1 고정핀(33)은 지그 프레임(15) 상단부의 지지브라켓(31)에 수직 방향으로 설치되며, 검사 대상물(1)에 구비된 고정홀(3: 이하 도 1 참조)에 대해 하측에서 상측 방향으로 결합될 수 있다.

또한, 고정부재(17)는 두 개의 지그 프레임(15) 중 다른 하나의 지그 프레임(15)에 설치되는 제2 고정핀(35)을 포함한다. 제2 고정핀(35)은 지그 프레임(15) 상단부의 지지브라켓(31)에 수직 방향으로 설치되며, 검사 대상물(1)에 구비된 다른 고정홀(3: 이하 도 1 참조)에 대해 상측에서 하측 방향으로 결합될 수 있다.

여기서, 제2 고정핀(35)은 지그 프레임(15) 상단부의 지지브라켓(31)에 고정 가능한 고정 브라켓(37)에 설치될 수 있다.

지지부재(19)는 검사 대상물(1)의 하측 부위를 실질적으로 지지하기 위한 것이며, 지그 프레임들(15) 중 고정부재(17)가 설치된 지그 프레임들(15)을 제외한 나머지 세 개의 지그 프레임들(15)에 구비될 수 있다.

이러한 지지부재(19)는 세 개의 지그 프레임들(15) 중 두 개의 지그 프레임(15)에 각각 설치되는 지지핀(38)을 포함한다. 지지핀(38)은 검사 대상물(1)의 하측 모서리 부분을 지지하는 것으로, 지그 프레임(15) 상단부의 지지브라켓(31)에 수직 방향으로 설치된다.

그리고, 지지부재(19)는 세 개의 지그 프레임들(15) 중 나머지 하나의 지그 프레임(15)에 설치되는 지지면(39)을 포함한다. 지지면(39)은 검사 대상물(1)의 하측 모서리 부분이 안착되는 것으로, 지그 프레임(15) 상단부의 지지브라켓(31)에 고정된 블록의 상면으로서 구비된다.

한편, 본 발명의 실시예에서 위에서 언급한 바 있는 회전 테이블(13)의 규제 롤러(27)에 대응하여 베이스 프레임(11)의 각 모서리 부분에는 그 규제 롤러(27)를 탄성적으로 지지하면서 회전 테이블(13)의 회전 위치를 실질적으로 규제하기 위한 스토퍼(41)가 설치된다.

본 발명의 실시예에 의한 스토퍼(41)는 도 3에서와 같이, 고정 블록(43), 규제 블록(45), 지지블록(47), 스프링(49) 그리고 조정 노브(51)를 포함하고 있다.

고정 블록(43)은 베이스 프레임(11)의 각 모서리 부분에 고정되게 설치된다. 규제 블록(45)은 규제 롤러(27)의 롤러면을 지지하는 지지홈(53)을 지니며 고정 블록(43)을 관통하는 한 쌍의 가이드 로드(55)를 통해 그 고정 블록(43)에 이동 가능하게 설치된다.

지지블록(47)은 고정 블록(43)을 관통한 가이드 로드(55)의 관통 단부에 설치된다. 스프링(49)은 규제 블록(45)과 고정 블록(43) 사이에 개재되며 그 규제 블록(45)으로 탄성력을 발휘한다.

그리고, 조정 노브(51)는 스프링(49)의 탄성력을 조절하기 위한 것으로서, 지지블록(47)에 나사 결합된다. 조정 노브(51)는 지지블록(47)에 나사 결합되며, 고정 블록(43)에 자유 회전 가능하게 설치된다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에서 회전식 비전 촬영수단은 다관절 로봇(7: 이하 도 1 참조)의 아암 선단에 장착되고, 터렛 타입으로 회전하며 검사 대상물(1)의 복수 가공 부위를 비전 촬영하는 기능을 하게 된다.

상기 회전식 비전 촬영수단은 앞서 언급한 바와 같은 터렛 바디(70)와 다수 개의 비전 헤드들(81, 82, 83)을 포함하는 터렛형 멀티 비전 헤드로서 구성되는 바, 이러한 터렛형 멀티 비전 헤드는 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 터렛 바디(70)는 로봇(7)의 아암 선단에 장착 브라켓(71)을 통해 장착되며, 스텝 모터(73)에 의해 양 방향으로 일정 구간 회전 가능하게 구비된다.

상기에서 장착 브라켓(71)에는 로봇(7)의 아암과 결합하는 툴 체인저(도면에 도시되지 않음)가 설치될 수 있다.

그리고, 스텝 모터(73)는 원하는 각도로 자유롭게 회전이 가능하도록 200펄스에 1회전하는 것으로, 1스텝당 1.8도로 회전 제어가 가능하다. 스텝 모터(73)는 고정자 코일에서 합성된 전자력에 대해 흡인 및 반발하면서 고정자의 자극 회전에 의해 회전자가 회전하는 구성으로 이루어진다.

이러한 스텝 모터(73)는 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 스텝 모터로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 터렛 바디(70)는 스텝 모터(73)의 구동축에 결합되며, 그 스텝 모터(73)에 의해 일정 각도로 회전하는 원형의 바디로 구비된다.

본 발명의 실시예에서, 비전 헤드들(81, 82, 83)은 지그유닛(10)에 로딩된 검사 대상물(1)의 각종 가공 부위(검사 부위)를 비전 촬영하기 위한 것이다.

비전 헤드들(81, 82, 83)은 터렛 바디(70)에 일정 각도로서 설치되는 바, 연결 브라켓(85)을 통하여 터렛 바디(70)에 방사 상으로 설치될 수 있다.

여기서, 비전 헤드들(81, 82, 83)은 스텝 모터(73)에 의해 일정 각도로 회전하는 터렛 바디(70)에 의해 회전하면서 검사 대상물(1)의 내외부 장착면(가공면), 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 촬영할 수 있다.

비전 헤드들(81, 82, 83)은 본 발명의 실시예에서 검사 대상물(1)의 내외부 장착면을 비전 검사하기 위한 제1 비전 헤드(81)와, 검사 대상물(1)의 홀 내측면을 비전 검사하기 위한 제2 비전 헤드(82)와, 검사 대상물(1)의 보어 내측면을 비전 검사하기 위한 제3 비전 헤드(83)로 구분할 수 있다.

제1 내지 제3 비전 헤드들(81, 82, 83)은 광학계를 지니며 검사 대상물(1)의 가공 부위를 비전 촬영하는 카메라부(87)와, 그 가공 부위로 조명광을 조사하는 조명부(89)를 각각 포함하고 있다.

이러한 비전 헤드들(81, 82, 83)의 카메라부(87) 및 조명부(89)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 2D 카메라 및 LED 조명으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에서는 터렛 바디(70)에 방사 상으로 설치되는 비전 헤드들(81, 82, 83)이 세 개로서 구비되는 예를 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 터렛 바디(70)의 크기에 따라 네 개 이상의 개수로서 구비될 수도 있다.

한편, 도 1에서와 같은 제어기(90)는 본 장치(100)의 전반적인 운용을 제어하며, 비전 헤드들(81, 82, 83)의 카메라부(87)로부터 비전 데이터를 획득하고 이를 분석 처리하여 가공 부위(검사 부위)의 결함을 추출하기 위한 것이다.

즉, 제어기(90)는 비전 헤드들(81, 82, 83)의 카메라부(87)에 의해 취득된 비전 데이터를 기준 데이터와 비교 분석하여 검사 대상물(1)의 가공 부위에 대한 결함 데이터를 추출할 수 있다.

이 경우, 제어기(90)는 검사 대상물(1)의 가공 부위에 대한 결함 데이터와, 그 결함 데이터에 의한 검사 대상물(1) 가공 부위의 결함 여부를 표시수단(95)을 통해 디스플레이시킬 수도 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치(100)를 이용한 자동차 부품의 품질 검사 방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시예에서는 도 1에서와 같이 검사 대상물(1)로서 변속기 케이스를 지그유닛(10)에 로딩한다.

여기서, 검사 대상물(1)은 지그유닛(10)의 회전 테이블(13) 상에서 지그 프레임들(15)의 고정부재(17) 및 지지부재(19)를 통해 그 지그 프레임들(15)에 로딩될 수 있다.

이 경우 검사 대상물(1)은, 고정부재(17)의 제1 고정핀(33)이 검사 대상물(1)의 고정홀(3)에 대해 하측에서 상측 방향으로 결합되고, 제2 고정핀(35)이 검사 대상물(1)의 다른 고정홀(3)에 대해 상측에서 하측 방향으로 결합됨으로써, 지그 프레임들(15)에 고정될 수 있다.

그리고, 검사 대상물(1)은, 지지부재(19)의 지지핀(38)이 검사 대상물(1)의 하측 모서리 부분을 지지하고, 지지면(39)이 검사 대상물(1)의 다른 하측 모서리 부분을 지지함으로써, 지그 프레임들(15)에 지지될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 로봇(7)의 아암 선단에 장착 브라켓(71)을 통해 터렛 바디(70)가 장착된 상태에 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 지그유닛(10)의 회전 테이블(13)을 90도 간격으로 회전시키며, 그 회전 테이블(13)을 정위치시킨다.

이 경우, 회전 테이블(13)은 베이스 프레임(11)의 회전축(23)을 중심으로 회전하는데, 이의 하면이 그 베이스 프레임(11)의 롤러부재들(25)에 구름 접촉되면서 회전할 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 회전 테이블(13)의 각 모서리 부분에 설치된 규제 롤러(27)와, 베이스 프레임(11)의 각 모서리 부분에 설치된 스토퍼(41)에 의해 회전 테이블(13)의 회전각도(90도)를 규제할 수 있다.

구체적으로, 회전 테이블(13)을 회전시키게 되면, 회전 테이블(13)이 90도로 회전한 경우에 규제 롤러(27)는 스토퍼(41)의 규제 블록(45)에 구비된 지지홈(53)에 결합된다.

이 때, 규제 블록(45)은 가이드 로드(55)를 통해 고정 블록(43)에 지지된 상태로, 규제 롤러(25)의 간섭에 의해 스프링(49)의 탄성력을 극복하며 후진하게 된다.

그리고 규제 롤러(25)가 규제 블록(45)의 지지홈(53)에 결합되면서 규제 블록(45)은 스프링(49)의 탄성력에 의해 원래의 위치로 전진하게 된다. 여기서, 스프링(49)의 탄성력은 조정 노브(51)를 회전시키며 규제 블록(45)을 전후 방향으로 이동시킴으로써 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 회전 테이블(13)이 회전하는 경우에 규제 롤러(25)가 스토퍼(41)의 규제 블록(45)에 지지됨과 아울러 그 규제 블록(45)에 스프링(49)의 탄성력이 작용하기 때문에, 회전 테이블(13)의 회전 위치를 90도 간격으로 규제할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 지그 프레임들(15)에 검사 대상물(1)이 로딩되어 있는 회전 테이블(13)을 검사 대상물(1)의 검사 항목에 따라 소정의 위치로 회전시킨 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 로봇(7)을 통해 터렛 바디(70)를 검사 대상물(1)의 가공 부위(검사 부위) 측으로 이동시킨다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시예에서는 검사 대상물(1)의 가공 부위에 따라 스텝 모터(73)의 구동으로서 터렛 바디(70)를 일정 각도로 회전시키며, 비전 헤드들(81, 82, 83) 중 해당 가공 부위에 대응하는 비전 헤드(81 or 82 or 83)를 그 가공 부위 측으로 근접케 한다.

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 도 7a 내지 도 7c에서와 같이 각각의 비전 헤드(81, 82, 83)를 통해 검사 대상물(1)의 내외부 장착면(가공면), 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 촬영할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시예에서는 도 7a에서와 같이 제1 비전 헤드(81)를 통해 검사 대상물(1)의 내외부 장착면을 비전 촬영하고, 도 7b에서와 같이 제2 비전 헤드(82)를 통해 검사 대상물(1)의 홀 내측면을 비전 촬영하며, 도 7c에서와 같이 제3 비전 헤드(83)를 통해 검사 대상물(1)의 보어 내측면을 비전 촬영할 수 있다.

이 때, 각각의 비전 헤드들(81, 82, 83)은 조명부(89)를 통해 검사 대상물(1)의 가공 부위(검사 부위)로 조명광을 조사한 상태에서, 카메라부(87)를 통해 그 가공 부위를 비전 촬영할 수 있다.

상기한 바와 같이 비전 헤드들(81, 82, 83)을 통하여 검사 대상물(1)의 가공 부위를 비전 촬영하게 되면, 그 비전 헤드들(81, 82, 83)에 의해 획득된 비전 데이터는 제어기(90)로 입력된다.

그러면, 제어기(90)에서는 비전 데이터를 임시 저장하고, 그 저장된 비전 데이터를 기준 데이터와 비교 분석하여 검사 대상물(1)에 대한 가공 부위의 결함 데이터를 추출하고, 그 결함 데이터에 의한 가공 부위의 결함 여부를 판정한다.

또한, 제어기(90)는 가공 부위의 결함 데이터와 그 결함 데이터에 의한 가공 부위의 결함 여부를 표시수단(95)을 통해 디스플레이시킨다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 일련의 과정을 통하여 입체적으로 형상이 복잡한 변속기 케이스와 같은 검사 대상물(1)의 가공 부위에 대한 품질 결함을 자동으로 전수 검사할 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 부품의 품질 검사 장치(100)에 의하면, 스텝 모터(73)에 의해 회전하는 터렛 바디(70)에 다수 개의 비전 헤드들(81, 82, 83)을 방사 상으로 설치한 터렛형 멀티 비전 헤드를 구성함에 따라, 터렛 바디(70)의 회전으로서 각각의 비전 헤드들(81, 82, 83)을 통해 검사 대상물(1)의 내외부 장착면(가공면), 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 검사할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 한 대의 로봇(7)을 이용하여 입체적으로 복잡한 형상을 지닌 검사 대상물(1)의 각종 가공 부위들을 터렛형 멀티 비전 헤드를 통해 자동으로 비전 검사할 수 있으므로, 품질 검사를 위한 로봇의 수를 감소시킬 수 있고, 좁은 공간에서도 검사 대상물(1)의 로봇 자동 검사를 수행할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 품질 검사를 위한 로봇의 수를 감소시킬 수 있고, 좁은 공간에서도 검사 대상물(1)의 로봇 자동 검사를 수행할 수 있으므로, 초기 투자비를 절감할 수 있으며, 로봇 자동 검사의 효율성을 증대시킬 수 있고, 품질 검사의 사이클 타입을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 검사 대상물 3... 고정홀
7... 로봇 10... 지그유닛
11... 베이스 프레임 13... 회전 테이블
15... 지그 프레임 17... 고정부재
19... 지지부재 21... 지지레그
23... 회전축 25... 롤러부재
27... 규제 롤러 29... 손잡이부재
31... 지지브라켓 33... 제1 고정핀
35... 제2 고정핀 37... 고정 브라켓
38... 지지핀 39... 지지면
41... 스토퍼 43... 고정 블록
45... 규제 블록 47... 지지블록
49... 스프링 51... 조정 노브
53... 지지홈 55... 가이드 로드
70... 터렛 바디 71... 장착 브라켓
73... 스텝 모터 81... 제1 비전 헤드
82... 제2 비전 헤드 83... 제3 비전 헤드
85... 연결 브라켓 87... 카메라부
89... 조명부 90... 제어기
95... 표시수단

Claims

검사 대상물을 고정 및 지지하는 지그유닛;
로봇 아암의 선단에 장착되고, 터렛 타입으로 회전하며 상기 검사 대상물의 복수 가공 부위를 비전 촬영하는 회전식 비전 촬영수단; 및
상기 회전식 비전 촬영수단으로부터 비전 데이터를 획득하고 이를 분석 처리하여 상기 가공 부위의 결함을 추출하는 제어기;를 포함하며,
상기 회전식 비전 촬영수단은, 상기 로봇 아암의 선단에 장착 브라켓을 통해 장착되며 스텝 모터에 의해 양 방향으로 일정 구간 회전 가능하게 구비되는 원형 상의 터렛 바디와, 상기 터렛 바디에 방사 상으로 설치되며 상기 검사 대상물의 가공 부위를 비전 촬영하는 다수 개의 비전 헤드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 비전 헤드들은,
상기 스텝 모터에 의해 일정 각도로 회전하는 터렛 바디를 통해 상기 검사 대상물의 내외부 장착면, 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 촬영하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제3 항에 있어서,
상기 터렛 바디에 일정 각도로 이격되게 장착되는 상기 다수 개의 비전 헤드들은,
상기 검사 대상물의 내외부 장착면을 비전 검사하기 위한 제1 비전 헤드와,
상기 검사 대상물의 홀 내측면을 비전 검사하기 위한 제2 비전 헤드와,
상기 검사 대상물의 보어 내측면을 비전 검사하기 위한 제3 비전 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제4 항에 있어서,
상기 각 비전 헤드는,
상기 검사 대상물의 검사 부위를 비전 촬영하는 카메라부와, 상기 검사 부위로 조명광을 조사하는 조명부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 지그유닛은,
베이스 프레임과,
상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전 테이블과,
상기 회전 테이블 상에 직립하게 설치되는 다수 개의 지그 프레임들과,
상기 지그 프레임들 중 일부에 설치되며, 상기 검사 대상물을 고정하는 고정부재와,
상기 지그 프레임들 중 나머지에 설치되며 상기 검사 대상물을 지지하는 지지부재
를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제6 항에 있어서,
상기 베이스 프레임은 회전 테이블에 대응하는 사각 형상으로 이루어지며, 상기 베이스 프레임의 중앙에는 상기 회전 테이블과 결합하는 회전축이 설치되고,
상기 베이스 프레임에는 상기 회전축을 중심으로 다수 개의 롤러부재들이 방사 상으로 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제6 항에 있어서,
상기 베이스 프레임은 회전 테이블에 대응하는 사각 형상으로 이루어지며,
상기 회전 테이블의 각 모서리 부분에는 규제 롤러가 회전 가능하게 설치되며,
상기 규제 롤러에 대응하여 상기 베이스 프레임의 각 모서리 부분에는 상기 규제 롤러를 탄성적으로 지지하며 상기 회전 테이블의 회전 위치를 규제하는 스토퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제8 항에 있어서,
상기 스토퍼는,
상기 베이스 프레임의 각 모서리 부분에 고정되게 설치되는 고정블록과,
상기 규제 롤러의 롤러면을 지지하는 지지홈을 지니며 상기 고정 블록을 관통하는 한 쌍의 가이드 로드를 통해 상기 고정 블록에 이동 가능하게 설치되는 규제블록과,
상기 가이드 로드의 관통 단부에 설치되는 지지블록과,
상기 규제블록과 고정블록 사이에 개재되며, 상기 규제블록으로 탄성력을 발휘하는 스프링
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제9 항에 있어서,
상기 지지블록에는 상기 스프링의 탄성력을 조절하는 조정 노브가 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제6 항에 있어서,
상기 고정부재는,
상기 지그 프레임에 설치되며, 상기 검사 대상물에 구비된 고정홀에 대해 하측에서 상측 방향으로 결합되는 제1 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제11 항에 있어서,
상기 고정부재는,
상기 지그 프레임에 설치되며, 상기 검사 대상물에 구비된 고정홀에 대해 상측에서 하측 방향으로 결합되는 제2 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제12 항에 있어서,
상기 제2 고정핀은 상기 지그 프레임의 상단부에 고정 가능한 고정 브라켓에 구비되며, 그 상단부를 관통하여 상기 고정홀에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제6 항에 있어서,
상기 지지부재는,
상기 지그 프레임에 설치되며, 상기 검사 대상물의 하측 부위를 지지하는 지지핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제14 항에 있어서,
상기 지지부재는,
상기 지그 프레임에 설치되며, 상기 검사 대상물의 하측 부위를 지지하는 지지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
제6 항에 있어서,
상기 지그유닛은,
상기 회전 테이블의 상면에 접혀지게 설치되는 적어도 하나의 손잡이부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
변속기 케이스를 포함하는 검사 대상물을 고정 및 지지하는 지그유닛;
로봇 아암의 선단에 장착 브라켓을 통해 장착되며, 스텝 모터에 의해 양 방향으로 일정 구간 회전 가능하게 구비되는 원형 상의 터렛 바디;
상기 터렛 바디에 방사 상으로 설치되며, 상기 검사 대상물의 가공 부위를 비전 촬영하는 다수 개의 비전 헤드들; 및
상기 비전 헤드로부터 비전 데이터를 획득하고 이를 분석 처리하여 상기 가공 부위의 결함을 추출하는 제어기
를 포함하는 자동차 부품의 품질 검사 장치.
변속기 케이스를 포함하는 검사 대상물의 가공 부위들을 비전 검사하는 자동차 부품의 품질 검사 방법으로서,
청구항 17의 품질 검사 장치를 제공하며;
상기 검사 대상물을 지그유닛에 셋팅하고, 로봇의 아암 선단에 터렛 바디를 장착하며;
스텝 모터의 구동으로 상기 터렛 바디를 회전시키며, 다수 개의 비전 헤드들 중 어느 하나를 상기 검사 대상물의 내외부 가공 부위 측으로 이동시키고;
상기 비전 헤드를 통해 상기 가공 부위를 촬영하고 그 비전 데이터를 제어기로 출력하며;
상기 제어기를 통해 상기 비전 데이터를 분석 처리하여 상기 가공 부위의 결함 데이터를 추출하는 자동차 부품의 품질 검사 방법.
제18 항에 있어서,
상기 지그유닛의 회전 테이블을 90도 간격으로 회전시키고, 상기 터렛 바디를 통해 상기 비전 헤드들을 일정 각도로 회전시키며, 상기 검사 대상물의 내외부 장착면, 홀의 내측면 및 보어의 내측면을 비전 검사하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 방법.
제19 항에 있어서,
상기 회전 테이블의 회전 위치를 스토퍼로서 규제하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품의 품질 검사 방법.