KR101782542B1 - 차량 도장표면 검사시스템 및 검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템은, 차량의 도장표면에서의 결함 발생 유무를 감지하기 위해서, 차량 외관을 스캔하여 차량의 이미지를 획득하는 검사장치, 상기 검사장치에서 획득한 차량 이미지를 분석하는 데이터베이스 서버 및 상기 데이터베이스 서버에서 분석한 결과에 기반하여, 상기 차량의 도장표면의 결함 발생 부분에 표식부호(mark)를 표시하는 표시장치를 포함하고, 상기 검사장치는, 상기 차량의 외관을 촬영하는 비전 카메라부, 상기 차량의 외관에 빛을 조사하는 조명부, 상기 검사장치와 상기 차량과의 거리를 감지하는 센서부 및 상기 차량의 도장표면을 미리 정해진 좌표와 경로에 따라서 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록 일정 크기의 영역으로 분할하여, 3차원 위치정보를 포함한 차량 이미지를 획득하도록 상기 비전 카메라부, 조명부, 센서부의 동작과 위치를 제어하는 검사 제어부를 포함할 수 있다.

Description

차량 도장표면 검사시스템 및 검사방법{SYSTEM AND METHOD FOR INSPECTING PAINTED SURFACE OF AUTOMOBILE}
본 발명은 차량 도장표면 검사시스템 및 검사방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 위치정보를 포함한 차량이미지를 획득하고 분석함으로써 자동으로 차량의 도장표면 결함 유무, 결함 위치를 판별하고, 도장표면 결함부분에 표식부호를 표시하는 차량 도장표면 검사시스템 및 검사방법에 관한 것이다.
자동차에서 도장은 차체의 표면을 도료로 피복하는 것으로 차체의 부식을 방지하는 것이 주목적이지만 최근에는 차량 구입에 있어서 선택의 기준이 될 만큼 오너들이 중요시하는 부분으로 자동차의 첫인상을 좌우하고 있으며, 자동차의 외관을 마무리하는 중요한 요소 중의 하나이다.
자동차생산의 도장라인은 크게 도장작업공정과 도장검사공정으로 나눌 수 있으며, 또한 도장작업공정은 전처리과정과 도장과정으로 나누어질 수 있다.
현재 자동차생산의 도장라인에서 이루어지고 있는 차체도장표면 검사방법에는 조명을 이용한 검사, 어두운 곳에서 밝은 곳을 향하여 주시하는 방법, 손의 감각을 이용한 검사, 육안에 의한 검사 등으로 크게 나눌 수 있으며, 이러한 검사방법은 모두 수작업으로 행하여지고 있는 상태이다.
차체도장 공정에서 도장표면 상태 불량 여부의 판정을 대부분 작업자의 시각과 촉각에 의존하는 수작업으로 진행됨에 따라 주의력 저하, 피로도 증가 등의 작업자 요인에 따라 변화하는 작업자의 주관적인 기준에 의존하게 됨으로 검출편차의 발생과 검사누락으로 검출율의 저하는 물론 이로 인한 후 공정에서 수정 및 재작업에 따른 비용발생이 증가하는 문제가 있었다.
또한, 현 도장작업라인에서 도장작업공정은 대부분 로봇에 의한 자동화가 이루어진 반면에 차량 도장표면 검사공정은 대부분 수작업에 의존하고 있어, 자동차 산업의 산업보건에서는 도장검사의 유해인자로 작업자 자세, 조명을 지적하고 있다. 특히, 도장 후 공정으로 검사가 이루어지게 됨으로 도장작업공정에서 가장 문제되는 유해요인인 수십 가지 종류의 유기용제와 각종 안료 및 수지로부터 발생하는 휘발성 물질(VOC)로부터 작업자를 보호할 수 있는 작업환경으로 개선해야 하는 문제점이 존재하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 3차원 위치정보를 포함한 차량이미지를 획득하고 분석함으로써 자동으로 차량의 도장표면 결함 유무, 결함 위치를 판별하고, 도장표면 결함부분에 표식부호를 표시하는 차량 도장표면 검사시스템 및 검사방법 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템은, 차량의 도장표면에서의 결함 발생 유무를 감지하기 위해서, 차량 외관을 스캔하여 차량의 이미지를 획득하는 검사장치, 상기 검사장치에서 획득한 차량 이미지를 분석하는 데이터베이스 서버 및 상기 데이터베이스 서버에서 분석한 결과에 기반하여, 상기 차량의 도장표면의 결함 발생 부분에 표식부호(mark)를 표시하는 표시장치를 포함하고, 상기 검사장치는, 상기 차량의 외관을 촬영하는 비전 카메라부, 상기 차량의 외관에 빛을 조사하는 조명부, 상기 검사장치와 상기 차량과의 거리를 감지하는 센서부 및 상기 차량의 도장표면을 미리 정해진 좌표와 경로에 따라서 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록 일정 크기의 영역으로 분할하여, 3차원 위치정보를 포함한 차량 이미지를 획득하도록 상기 비전 카메라부, 조명부, 센서부의 동작과 위치를 제어하는 검사 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 검사 제어부는, 슬라이딩 레일 위에서 이동하는 차체의 표면형상에 대응하여 일정한 품질의 이미지를 획득하도록 상기 비전 카메라부, 조명부, 센서부의 동작과 위치를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 데이터베이스 서버는, 상기 검사장치를 통하여 상기 일정 크기의 영역으로 분할하여 획득한 이미지를 소프트웨어적으로 세부적으로 더 분할하여 이미지별 비교분석을 통하여 도장표면의 결함을 판별하고, 상기 획득한 차량 이미지를 이용하여 차량 자체의 3차원 위치정보로 도장표면 결함의 위치를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 제어부는, 상기 차체가 마운트되어 이동되는 슬라이딩 레일 상에 특이점을 설정하여 초기인식 좌표를 획득하고, 상기 설정된 특이점을 기준으로 상기 비전 카메라부, 조명부가 상대 좌표를 가지도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이미지별 비교분석을 통한 도장표면의 결함 판별은, 상기 차량의 도장표면에서 반사된 스트라이프 패턴의 입력 이미지에서 상기 스트라이프 패턴의 일정 패턴이 가지는 주파수 성분을 제거하고, 상기 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화하여 획득한 이미지를 비교 분석하여 도장표면의 결함을 판별할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 표시장치는, 상기 도장표면의 결함부분에 표식부호를 표시하는 표시부, 상기 표시부를 도장표면 결함 위치로 이동시키는 캐리어부 및 상기 표시부와 캐리어부의 위치와 동작을 제어하는 캐리어 제어부를 포함하고, 상기 캐리어 제어부는, 상기 데이터베이스 서버에서 추정한 도장표면 결함 위치에 대응하여, 상기 캐리어부로 하여금 상기 표시부를 도장표면 결함 위치로 이동하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 센서부는 초음파 센서, 위치 센서, 레이저 센서 및 조도 센서 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사방법은, 차체 검사대상 오브젝트의 표준 샘플 이미지를 획득하는 단계, 상기 차체 검사대상 오브젝트의 실시간 스캐닝 이미지를 획득하는 단계, 상기 표준 샘플 이미지와 상기 스캐닝 이미지를 비교하여, 도장표면에서의 결함 발생 유무를 검사하는 단계 및 상기 검사의 결과에 기반하여, 상기 도장표면의 결함 발생 부분에 표식부호를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 표준 샘플 이미지의 획득 단계는, 차체 검사대상 오브젝트를 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록 일정 크기의 영역으로 분할하여 스캐닝 한 후, 이미지를 평균값으로 병합처리하여 표준 샘플 이미지로 저장하는 단계를 포함하고, 상기 실시간 스캐닝 이미지를 획득하는 단계는 상기 분할하여 스캐닝한 이미지를 더 세분화하여 일정한 크기의 영역과 이미지마다 미리 정해진 이미지 정보, 위치좌표, 번지 주소를 가지도록 소프트웨어적으로 세부적으로 더 분할하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스캐닝 이미지는, 차량 도장표면에서 반사된 스트라이프 패턴의 입력 이미지에서 상기 스트라이프 패턴의 일정 패턴이 가지는 주파수 성분을 제거하고, 상기 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화하여 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 표준 샘플 이미지의 획득단계는, 상기 차체 검사대상 오브젝트에 대하여, 카티아(CATIA) 프로그램을 이용하여 워킹 패스(working path)를 계획하여 그리드(grid)를 생성하고, 상기 생성한 그리드에 따라서 워킹 포인트(working point)를 생성하여 상기 표준 샘플 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예로써, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템 및 검사방법에 의하면, 자동차생산라인의 도장작업공정에서도 차체의 도장표면 검사공정을 자동화함으로써 작업시간을 단축시키고, 검사의 정확성을 제고할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템 및 검사방법에 의하면, 차체의 도장표면 검사공정 및 표시공정을 자동화함으로써, 유해요인인 유기용매와 각종 안료 및 수지로부터 발생하는 휘발성물질로부터 작업자를 보호할 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 작업자의 건강 등을 보호할 수 있다는 점에서 산업보건 측면에서의 효과도 거둘 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템 및 검사방법에 의하면, 도장결함에 따른 생산라인에서 신속하게 대처함으로써 수정비용을 절감시킬 수 있고, 제조단계에서 최종소비자에 이르기까지 단계별 클레임을 줄일 수 있어, 최종 소비자의 클레임에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템에서 검사장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도장표면의 결함 유무 검사를 위해 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록, 차량을 일정 크기의 영역으로 분할한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 제어부가 이동하는 차체의 표면형상에 대응하여 일정 품질의 이미지의 획득이 가능하도록 검사장치를 제어하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 베이스 서버가 차량의 외관에서 분할 획득한 이미지를 소프트웨어적으로 세부적으로 더 분할하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템에서 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조광(structure light)에서 스트라이프 패턴을 도장표면에 투영하였을 때 입력받은 이미지를 이용하여 도장표면의 결함을 검출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 센서와 스테레오 비전 카메라를 이용한 도장표면 검사 모델을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사방법을 나타낸 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 카티아 정보로부터 좌표 검출 프로세서를 나타낸 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표검출 과정의 카티아 환경을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 카티아 프로그램에 의한 좌표검출 상태의 예시를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템(1000)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량 도장표면 검사시스템(1000)은 자동차 차체의 카티아 정보를 토대로 레이저 센서, 조도 센서, 비전 카메라(112), 조명부(120) 등을 포함한 검사장치(100)로 자동차 외관 및 도장 표면을 스캔하여 이미지로 획득할 수 있다. 검사장치(100)에서 획득한 차체 도장 표면 이미지를 통신부(예컨대, 무선통신모듈, WiFi, 블루투스, LAN, WLAN 등의 통신용 모듈)(400)를 통하여 데이터 베이스 서버(200)인 비전 시스템으로 전송하고, 비전 시스템에서는 도장표면 상태 검사 알고리즘을 수행하여 도장표면 결함부분의 위치를 3차원 위치 좌표(예컨대, 3차원 위치 정보)로 추출한 후 카티아에서 추출한 좌표 파일에 위치 좌표를 저장할 수 있다. 비전(검사) 시스템은 저장된 카티아 파일의 3차원 위치 좌표를 표시장치(300)로 전송하고, 표시장치(300)는 전송받은 위치 좌표에 따라 도장표면 결함부분에 재도색을 위해서 도장 결함의 표식부호를 표시할 수 있다. 카티아 파일은 CAD 파일을 의미할 수 있다. 카티아는 3D 설계 프로그램의 일종으로 프로이(Pro-engineer), 솔리드 웍스, 인벤트 등의 설계 툴을 사용하여 3D 좌표 추출이 가능할 수 있다. 카티아 환경은 초기에 설계 데이터로부터 차체표면의 3차원 위치정보를 획득할 때에만 활용될 수도 있다. 검사 및 표시단계에서는 기 획득하여 저장된 3차원 위치정보의 데이터가 이용될 수 있다.
즉, 차량 도장표면 검사 시스템(1000)은 검사장치(100)를 이용하여 카티아 정보를 토대로 자동차 외관의 이미지를 스캔 및 획득하고, 데이터 베이스 서버(200)를 이용하여 획득한 차량 이미지를 분석하여 도장표면 결함 위치를 확인하고, 표시장치(300)를 이용하여 표식부호를 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템(1000)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 차량 도장표면 검사시스템(1000)은 차량 외관을 스캔하여 차량의 이미지를 획득하는 검사장치(100), 검사장치에서 획득한 차량이미지를 분석하는 데이터 베이스 서버(200) 및 분석한 결과에 기반하여, 차량의 도장표면 결함부분에 표식부호(marking)를 표시하는 표시장치(300)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 검사장치(100)는 도장 표면을 검사할 차량의 외관을 촬영하는 비전 카메라부(110), 도장 표면 검사를 위해서 일정 이상의 조도를 유지하도록 빛을 조사하는 조명부(120), 검사 장치와 차량과의 거리를 감지하는 센서부(130) 및 비전 카메라부(110), 조명부(120), 센서부(130)를 제어할 수 있는 검사 제어부(140)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템(1000)에서 검사장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 검사장치(100)는 검사할 차량의 외관의 이미지를 스캔 및 획득하기 위한 비전 카메라부(110)로서 비전 카메라(112), 카메라 브라켓(114) 등을 포함하며, 일정 이상의 조도를 유지하도록 하는 조명부(120)로서 스폿 조명(122), 조명 브라켓(124) 등을 포함하고, 검사 제어부(140)에 의해서 위치나 동작이 제어되는 선형 액추에이터(142), 로터리 액추에이터(144) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검사 제어부(140)는 센서부(130)를 제어하여 거리 및 조도 정보를 감지하고, 스폿 조명(122)을 제어하여 일정 이상의 조도를 유지하도록 하고, 선형 액추에이터(142) 및 로터리 액추에이터(144)를 제어하여 비전 카메라(112)와 차량과의 거리가 일정 거리를 유지하도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템(1000)의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템(1000)의 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 검사장치(100)는 외부 조도의 영향을 최소화 하기 위해 차광터널(410) 내에 설치될 수 있다. 일정조도를 유지하기 위해서 검사장치(100)는 조명부(120)를 구비하고 있으나, 외부 조도의 영향을 최소화 하기 위해서, 검사장치(100)는 차광터널 내에 설치될 수 있다. 즉, 검사장치(100) 주위로 터널형 차광막을 설치하여 외부로부터 간섭 광을 차단하고 차량 유리 표면으로부터 반사되는 빛은 흡수하도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도장표면의 결함 유무 검사를 위해 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록, 차량을 일정 크기의 영역으로 분할한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 각각의 비전 카메라(112)는 차량 도장표면에 계획된 분할 영역(610)에 준하여 배치될 수 있고, 획득 이미지의 경계부분의 사각영역을 없애기 위해서 획득 이미지의 경계를 일정 폭 중복하면서 분할 영역의 이미지를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 검사장치(100)는 높은 신뢰도를 가지고 도장표면의 결함을 판단하기 위해서, 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록 차량을 일정 크기의 영역으로 분할하여 검사할 수 있다. 예를 들어, 카티아 정보를 토대로, 차량을 3차원 표면 영역이 균일하도록 미리 차량을 일정 크기의 영역으로 분할할 수 있고, 검사 제어부(140)의 제어에 따라 비전 카메라부(110)가 각 영역을 스캔하여 이미지를 획득할 수 있다. 다시 말하면, 비전 카메라(112)가 검사해야 할 분할영역(610)이 카티아 정보를 토대로 미리 위치가 지정되어 있고, 검사 제어부(140)는 각 비전 카메라(112)로 하여금 각 분할 영역에서 이미지를 스캔하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비전 카메라부(110)는 차량 도장표면에서 결함 발생 유무를 감지하기 위해서, 차량의 외관을 스캔하여 차량의 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 비전 카메라(110)는 카티아 정보를 토대로 미리 정해진 좌표와 경로에 따라서 차체 도장표면 영역이 균일하도록 일정 크기의 영역으로 분할된 차량의 도장 표면을 스캔하여, 3차원 위치정보를 포함한 차량 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 비전 카메라(110)는 각 분할 영역에서 획득된 이미지가 차량 전체 이미지의 3차원 정보와 합치될 수 있도록, 각 분할영역의 경계마다 일정 폭 중첩하여 차량의 외관을 스캔할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조명부(120)는 도장표면에서 조도가 일정하게 유지되도록 차량의 외관에 빛을 조사할 수 있다. 도장표면의 결함 검사에 있어서, 조도가 확보되지 않으면 도장표면의 결함을 판단할 수 없기 때문에, 조명은 외부의 조도에 영향을 받지 않도록 일정하게 유지될 필요가 있다. 따라서, 조명부(120)는 비전 카메라부(110)를 통한 차량 외관의 스캔 및 이미지 획득에서 일정 이상의 조도를 공급하도록 제어될 수 있다. 또한, 검사장치(100)가 차광 터널 내에 설치된 경우에는 차광 터널 내 차량 도장표면에서 조도가 일정하게 유지되도록, 조명부(120)는 터널형 조명으로 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(130)는 도장표면 결함 검사를 위하여, 차량과의 거리를 감지하거나 조도를 감지할 수 있다. 최상의 이미지로 스캔하기 위해서는 카메라의 초점 거리, 조도 등을 감지하여 차량과 일정 거리를 유지해야 하는데, 검사장치(100)는 센서부(130)를 이용하여 차량과의 거리 및 조도를 감지할 수 있다. 센서부(130)는 초음파 센서, 위치 센서, 레이저 센서 및 조도 센서 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 검사 제어부(140)는 비전 카메라부(110), 조명부(120) 및 센서부(130)를 제어하여, 검사 장치의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 검사 제어부(140)는 센서부(130)를 제어하여 차량과의 거리, 조도 등의 정보를 획득할 수 있으며, 조도 정보에 따라 조명부를 제어하여 차량에 빛을 조사하도록 하여 일정 조도를 유지하게 할 수 있다. 또한, 검사 제어부(140)는 센서부(130)에서 획득한 차량과의 거리, 조도 등의 정보를 이용하여 비전 카메라부(110)의 초점 거리, 위치, 자세 등을 제어하여 검사장치(100)에서 최적으로 차량을 스캔하고 이미지를 획득하도록 제어할 수 있다. 또한, 검사 제어부(140)는 카티아 정보를 토대로 일정 크기의 영역으로 분할된 차량 도장표면을 각 비전 카메라(112)가 정해진 좌표와 경로에 따라서 스캔하도록 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 제어부(140)가 이동하는 차체의 표면형상에 대응하여 일정 품질의 이미지의 획득이 가능하도록 검사장치(100)를 제어하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 검사 제어부(140)는 비전 카메라부(110), 조명부(120) 및 센서부(130)를 이용하여 슬라이딩 레일 위에서 이동하는 차체의 표면형상에 대응하여 일정한 품질의 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 차체의 3차원 도장 표면에서 가상으로 분할 할당된 영역은 슬라이딩 레일 속도에 따라서 이동하게 되므로, 검사 제어부(140)는 센서부(130)로 하여금 거리, 조도를 측정하게 하고, 조명 각도, 카메라 각도를 제어하여, 카메라의 초점거리를 일정하게 유지하도록 함으로써 일정 품질의 이미지를 획득할 수 있다. 여기서 일정한 품질이라 함은 사용자가 미리 설정한 기준을 만족하는 수준을 의미하고, 사용자에 의하여 도장 표면의 균일도, 색 구현도, 도장 두께 등이 품질 판단 기준으로 미리 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 검사 제어부(140)는 차체가 마운트되어 이동되는 슬라이드 레일 상에 특이점을 설정하여 초기 인식 좌표를 획득하고, 설정된 특이점을 기준으로 비전 카메라부(110), 조명부(120)가 상대 좌표를 가지도록 제어할 수 있다. 여기에서, 차량표면 위치좌표는 카티아 정보나 차량설계 3차원 캐드 데이터로부터 추출하여 이용할 수 있다.
또한, 검사 제어부(140)에 의한 차량 외관 이미지 스캔 설정은 분할 영역별 이미지 획득 영역의 크기, 슬라이딩 레일의 속도, 카메라의 샘플링 시간 등이 고려되어 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 베이스 서버(200)는 검사장치(100)로부터 차량 이미지를 전송 받고, 검사 알고리즘을 이용하여 차량 이미지를 분석하여 차량 도장표면 결함 유무를 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 베이스 서버(200)가 차량의 외관에서 분할 획득한 이미지를 소프트웨어적으로 세부적으로 더 분할하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 데이터 베이스 서버(200)는 검사장치(100)로부터 계획된 좌표와 경로에 따라 일정크기로 분할되어 획득된 이미지를 소프트웨어적으로 세부적으로 더 분할할 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이, 검사장치(100)로부터 획득된 이미지 H00V00은 데이터 베이스 서버(200)에서 소프트웨어적으로 H00V00-N11~H00V00-N44 로 세부적으로 더 분할되어 분석될 수 있다. 즉, 데이터 베이스 서버(200)는 세부적으로 더 분할된 이미지들을 이미지별 비교 분석을 통하여 도장표면의 결함을 판별할 수 있다. 또한, 데이터 베이스 서버(200)는 검사장치(100)로부터 획득된 차량 이미지 또는 카티아 정보를 이용하여, 판별한 도장표면 결함의 위치를 차량 자체의 3차원 위치 정보로 추정하고, 저장할 수 있다.
또한, 데이터 베이스 서버(200)는 이미지의 소프트웨어적 분할 및 분할 이미지의 비교 분석을 위하여 컴퓨터 및 이에 준하는 연산, 처리장치를 포함할 수 있다. 데이터 베이스 서버(200)는 MCU(Micro Controller Unit), CPU(Central Processing Unit), AP(Application Processor) 및 CP(Communication Processor) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사시스템(1000)에서 표시장치(300)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 표시장치(300)는 돔형 레일(340) 상에 설치되어, 도장표면의 결함부분에 표식부호(marking)를 표시하는 표시부(310), 표시부(310)를 도장표면 결함부분의 위치로 이동시키는 캐리어부(320) 및 표시장치(300)의 동작을 전반적으로 제어하는 표시 제어부(330)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시부(310)는 도장표면의 결함부분에 표식부호를 표시하는 장치로서, 구동기(312), 분사 시스템(또는 터치 시스템)(314) 및 분사 노즐(또는 터치 팁)(316)을 포함할 수 있다. 표시부(310)는 분사 시스템(314)을 이용하여 도장표면의 결함 부분에 미리 정해진 색깔이나 기호로 분사액을 분사하여 결함 부위를 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어부(320)는 데이터 베이스 서버(200)로부터 전달된 도장표면 결함부분의 3차원 위치 좌표 정보에 따라서 표시부(310)를 도장표면 결함부분의 위치로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 제어부(330)는 표시장치(300)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 표시 제어부(330)는 데이터 베이스 서버(200)로부터 전달된 도장표면 결함부분의 3차원 위치 좌표 정보에 따라서 캐리어부(320)로 하여금 도장표면 결함부분의 위치로 이동하도록 제어하고, 도장표면 결함부분의 위치로 이동한 후에 표시부(310)로 하여금 도장표면의 결함부분에 표식부호를 표시하도록 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조광(structure light)에서 스트라이프 패턴을 도장표면에 투영하였을 때 입력받은 이미지를 이용하여 도장표면의 결함을 검출하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 10의 (a)는 구조광(structure light)을 이용하여 스트라이프 패턴을 도장표면에 투영 시 비전 카메라로의 입력 모델을 나타내는 도면이고, 도 10의 (b)는 도장표면에서 반사된 입력 이미지를 나타낸 도면이고, 도 10의 (c)는 반사된 입력 이미지에서 스트라이프 모양의 일정 패턴이 가지는 주파수 성분을 제거한 이미지를 나타낸 도면이고, 도 10의 (d)는 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 10의 (a) 내지 도 10의 (d)를 참조하면, 구조광에서 스트라이트 패턴을 차량의 도장표면에 투영하면, 차량 도장표면에서 반사된 스트라이트 패턴의 이미지를 비전 카메라(112)가 입력받아 데이터 베이스 서버(200)에 저장할 수 있다. 데이터 베이스 서버(200)는 반사된 입력 이미지에서 스트라이프 모양의 일정 패턴이 가지는 주파수 성분을 제거하고, 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화할 수 있다. 즉, 도 10의 (d)와 같이, 주파수 성분을 제거한 이미지는 도장표면의 결함부분만 이미지화 할 수 있다. 데이터 베이스 서버(200)는 이진화한 이미지를 차량의 표준 샘플 이미지와 비교하여 도장표면의 결함부분 및 결함부분의 3차원 위치 정보를 추정할 수 있다..
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 센서와 스테레오 비전 카메라를 이용한 도장표면 검사 모델을 나타낸 도면이다.
레이저 센서로 차량 도장표면과의 거리를 파악하고, 좌우에 설치된 스테레오 비전 카메라를 이용하여 좌우에서 차량 도장표면 이미지를 획득하면, 도장표면 결함부분의 3차원 정보를 추정할 수 있다. 즉, 레이저 센서와 스테레오 비전 카메라를 이용하면, 도장표면 결함부분의 3차원 이미지를 획득할 수 있고, 육안으로 판별이 어려운 도장표면의 결함도 판별할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사방법을 나타낸 순서도이다.
도 12를 참조하면, 단계 S10에서, 도장표면 결함 검사를 수행하기 위해서, 검사장치(100)는 차체 검사대상 오브젝트의 표준 샘플 이미지를 획득할 수 있다. 스캔 이미지는 조명, 표면 조도, 차체 색상 주위 환경에 따라서 달라질 수 있기 때문에, 이미지 비교 분석의 기준이 될 수 있는 표준 샘플 이미지가 필요하게 된다.
예를 들어, 검사장치(100)는 차체 검사대상 오브젝트를 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록 일정 크기의 영역으로 분할하여 스캐닝 한 후, 이미지를 평균값으로 병합처리하여 표준 샘플 이미지로 저장하여 표준 샘플 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 표준 샘플 이미지는 분할하여 스캐닝한 이미지를 미리 정해진 분할 영역의 크기와 스캐닝 횟수에 대응한 평균값으로 병합처리한 후 저장함으로써 획득할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 카티아 정보로부터 좌표 검출 프로세서를 나타낸 순서도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표검출 과정의 카티아 환경을 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 카티아 프로그램에 의한 좌표검출 상태의 예시를 나타낸 도면이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 카티아(CATIA) 프로그램은 차체 정보에 3차원 위치 정보를 포함하도록 실행 및 저장될 수 있으므로. 표준 샘플 이미지는 카티아 프로그램의 카티아 좌표 정보와 함께 획득될 수 있다.
즉, 데이터 베이스 서버(200)는 차체 검사대상 오브젝트에 대하여, 카티아 프로그램을 이용하여 워킹 패스(working path)를 계획하여 그리드(grid)를 생성하고, 생성한 그리드에 따라서 워킹 포인트(working point)를 생성하여 표준 샘플 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 데이터 베이스 서버(200)는 표준 샘플 이미지에 3차원 위치정보가 포함되도록, 카티아 좌표 정보를 이용하여 표준 샘플 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 표준 샘플 이미지를 획득하기 위한 분할 스캐닝 과정에서 카티아 정보를 토대로 분할 스캐닝하여 3차원 위치 정보가 포함된 표준 샘플 이미지를 획득할 수 있다.
단계 S20에서, 검사장치(100)는 표준 샘플 이미지와 비교하기 위해서, 차체 검사대상 오브젝트의 실시간 스캐닝 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 검사장치(100)는 분할하여 스캐닝한 이미지를 더 세분화하여 일정한 크기의 영역과 이미지마다 미리 정해진 이미지 정보, 위치좌표, 번지 주소를 가지도록 소프트웨어적으로 세부적으로 더 분할하여 저장하여 실시간 스캐닝 이미지를 획득할 수 있다.
단계 S30에서, 데이터 베이스 서버(200)는 획득한 이미지들을 비교하여, 도장표면의 결함의 발생 유무를 검사할 수 있다. 즉, 차량 전체의 표준 샘플 이미지와 실시간 스캐닝 이미지를 비교하여 도장표면의 결함의 발생 유무를 검사할 수 있다.
또한, 표준 샘플 이미지와 실시간 스캐닝 이미지를 비교하는 방법은 전술한 도 10의 구조광에서 스트라이프 패턴을 도장표면에 투영한 방법을 이용할 수 있다. 즉, 실시간 스캐닝 이미지는, 차량 도장표면에서 반사된 스트라이프 패턴의 입력 이미지에서 스트라이프 패턴의 일정 패턴이 가지는 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화하여 획득할 수 있다. 예를 들어, 표준 샘플 이미지와 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화한 이미지를 비교하는 방법 또는 표준 샘플 이미지를 이진화한 이미지와 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화한 이미지를 비교하는 방법 등으로 도장표면의 결함 발생 유무를 판별할 수 있다.
단계 S40에서, 표시장치(300)는 검사 결과에 기반하여, 도장표면 결함부분에 표식부호를 표시할 수 있다. 즉, 데이터 베이스 서버(200)는 획득한 이미지 분석 결과에 의해서, 도장표면 결함의 유무와 결함부분을 파악할 수 있고, 결함부분의 3차원 위치 좌표를 추정할 수 있다. 데이터 베이스 서버(200)가 추정한 결함부분의 3차원 위치 좌표 정보를 표시 제어부(330)에 전송하면, 표시 제어부(330)는 전송받은 3차원 위치 좌표 정보에 대응하여 캐리어부(320)를 제어하여 표시부(310)를 도장표면 결함부분으로 이동시킬 수 있다. 도장표면 결함부분에 도달한 표시부(310)는 표시 제어부(330)의 제어에 따라서 결함부분에 표식부호를 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 도장표면 검사 방법에 관련하여서는 전술한 차량 도장표면 검사시스템에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 차량 도장표면의 검사 방법과 관련하여, 전술한 차량 도장표면 검사시스템에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
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.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.
100: 검사장치
110: 비전 카메라부 112: 비전 카메라
114: 카메라 브라켓 120: 조명부
122: 스폿 조명 124: 조명 브라켓
130: 센서부 140: 검사 제어부
142: 선형 액추에이터 144: 로터리 액추에이터
200: 데이터 베이스 서버(비전 시스템)
300: 표시장치 310: 표시부
312: 구동기 314: 분사 시스템(또는 터치 시스템)
316: 분사 노즐(또는 터치 팁) 320: 캐리어부
330: 표시 제어부 340: 돔형 레일
400: 통신부 410: 차광터널
610: 차량 도장표면에서 일정 크기의 분할 영역
1000: 차량 도장표면 검사시스템

Claims (12)

  1. 차량 도장표면 검사시스템에 있어서,
    차량의 도장표면에서의 결함 발생 유무를 감지하기 위해서, 차량 외관을 스캔하여 차량의 이미지를 획득하는 검사장치;
    상기 검사장치에서 획득한 차량 이미지를 분석하는 데이터베이스 서버; 및
    상기 데이터베이스 서버에서 분석한 결과에 기반하여, 상기 차량의 도장표면의 결함 발생 부분에 표식부호(mark)를 표시하는 표시장치; 를 포함하고,
    상기 검사장치는,
    상기 차량의 외관을 촬영하는 비전 카메라부;
    상기 차량의 외관에 빛을 조사하는 조명부;
    상기 검사장치와 상기 차량과의 거리를 감지하는 센서부; 및
    상기 차량의 도장표면을 미리 정해진 좌표와 경로에 따라서 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록 일정 크기의 영역으로 분할하여, 3차원 위치정보를 포함한 차량 이미지를 획득하도록 상기 비전 카메라부, 조명부, 센서부의 동작과 위치를 제어하는 검사 제어부; 를 포함하고,
    상기 데이터베이스 서버는,
    상기 검사장치를 통하여 상기 일정 크기의 영역으로 분할하여 획득한 이미지를 소프트웨어적으로 세부적으로 더 분할하여 이미지별 비교분석을 통하여 도장표면의 결함을 판별하고, 상기 획득한 차량 이미지를 이용하여 차량 자체의 3차원 위치정보로 도장표면 결함의 위치를 추정하고,
    상기 이미지별 비교분석을 통한 도장표면의 결함 판별은,
    상기 조명부를 이용하여 상기 차량의 도장표면에 구조광(structure light)의 스트라이프 패턴을 투영한 후에 상기 차량의 도장표면에서 반사된 스트라이프 패턴의 입력 이미지를 획득하고, 상기 획득된 스트라이프 패턴의 입력 이미지에서 상기 스트라이프 패턴의 일정 패턴이 가지는 주파수 성분을 제거하고, 상기 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화하여 획득한 이미지를 비교 분석하여 도장표면의 결함을 판별하는 차량 도장표면 검사시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사 제어부는, 슬라이딩 레일 위에서 이동하는 차체의 표면형상에 대응하여 일정한 품질의 이미지를 획득하도록 상기 비전 카메라부, 조명부, 센서부의 동작과 위치를 제어하는 차량 도장표면 검사시스템.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 검사 제어부는, 상기 차체가 마운트되어 이동되는 슬라이딩 레일 상에 특이점을 설정하여 초기인식 좌표를 획득하고, 상기 설정된 특이점을 기준으로 상기 비전 카메라부, 조명부가 상대 좌표를 가지도록 제어하는 차량 도장표면 검사시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시장치는, 상기 도장표면의 결함부분에 표식부호를 표시하는 표시부;
    상기 표시부를 도장표면 결함 위치로 이동시키는 캐리어부; 및
    상기 표시부와 캐리어부의 위치와 동작을 제어하는 캐리어 제어부; 를 포함하고,
    상기 캐리어 제어부는, 상기 데이터베이스 서버에서 추정한 도장표면 결함 위치에 대응하여, 상기 캐리어부로 하여금 상기 표시부를 도장표면 결함 위치로 이동하도록 제어하는 차량 도장표면 검사시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는 초음파 센서, 위치 센서, 레이저 센서 및 조도 센서 중의 적어도 하나를 포함하는 차량 도장표면 검사시스템.
  8. 차량 도장표면 검사방법에 있어서,
    차체 검사대상 오브젝트의 표준 샘플 이미지를 획득하는 단계;
    상기 차체 검사대상 오브젝트의 실시간 스캐닝 이미지를 획득하는 단계;
    상기 표준 샘플 이미지와 상기 스캐닝 이미지를 비교하여, 도장표면에서의 결함 발생 유무를 검사하는 단계; 및
    상기 검사의 결과에 기반하여, 상기 도장표면의 결함 발생 부분에 표식부호를 표시하는 단계; 를 포함하고,
    상기 표준 샘플 이미지의 획득 단계는,
    차체 검사대상 오브젝트를 차체 3차원 표면 영역이 균일하도록 일정 크기의 영역으로 분할하여 스캐닝 한 후, 이미지를 평균값으로 병합처리하여 표준 샘플 이미지로 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 실시간 스캐닝 이미지를 획득하는 단계는,
    상기 분할하여 스캐닝한 이미지를 더 세분화하여 일정한 크기의 영역과 이미지마다 미리 정해진 이미지 정보, 위치좌표, 번지 주소를 가지도록 소프트웨어적으로 세부적으로 더 분할하여 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 스캐닝 이미지는,
    조명부를 이용하여 상기 차량의 도장표면에 구조광(structure light)의 스트라이프 패턴을 투영한 후에 상기 차량의 도장표면에서 반사된 스트라이프 패턴의 입력 이미지에서 상기 스트라이프 패턴의 일정 패턴이 가지는 주파수 성분을 제거하고, 상기 주파수 성분을 제거한 이미지를 이진화하여 획득되는 차량 도장표면 검사방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 표준 샘플 이미지의 획득단계는, 상기 차체 검사대상 오브젝트에 대하여, 설계 프로그램을 이용하여 워킹 패스(working path)를 계획하여 그리드(grid)를 생성하고, 상기 생성한 그리드에 따라서 워킹 포인트(working point)를 생성하여 상기 표준 샘플 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 차량 도장표면 검사방법.
  12. 제 8 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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