KR102055113B1 - 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법에 관한 것으로서, 작업대상물에 실러를 토출하는 실러토출로봇의 외면 일측에 결합되고, ON/OFF 반복하면서 실러 도포대상영역에 광을 조사하는 조명부와, 상기 실러토출로봇의 외면 타측에 설치되고, 상기 실러 도포대상영역을 촬상하여 영상을 취득하되, 상기 조명이 on된 경우의 제1 영상과, 상기 조명이 off된 경우의 제2 영상을 취득하는 카메라 및 상기 조명부 및 상기 카메라와 전기적으로 연결되고, 상기 카메라로부터 취득한 상기 제1 영상 및 제2 영상을 이진화한 후 상기 제1 영상과 상기 제2 영상에 설정된 관심영영역 내 음영차를 비교하여 상기 음영차가 미리 설정된 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하고, 상기 검출영역에 기초하여 상기 실러의 토출상태를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실러의 토출상태 검사장치 및 실러의 토출상태 검사방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 조명을 on/off 반복 제어하여 취득한 제1 영상 및 제2 영상의 특정 관심영역 음영차를 비교하여 음영차가 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하고, 이에 기초하여 실러의 토출상태를 검사함으로써 조명광, 특히 외부광의 영향에 의한 검사오류를 미연에 방지할 수 있고, 검사의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법{Discharge state inspection apparatus of sealer and method of inspecting discharge state of sealer using the same}

본 발명은 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조명광, 특히 외부광의 영향에 의한 검사오류를 미연에 방지할 수 있고, 검사의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 생산공정 중에는 자동차 차체의 방청, 방진 및 방열을 위한 목적과 더불어 재료들 사이의 접합이나, 내·외부 사이에 수밀성 및 기밀성을 확보하기 위해 실링(sealing)을 하게 되며, 이러한 실링을 위해 실러(sealer)를 도포하는 도포건(sealing gun)이 사용되었다.

이러한, 도포건(sealing gun)은 작업자의 악력에 의해 배출량이 설정되는 수동형과 작업자가 도포건의 배출구가 개방되도록 조작하면 압축공기에 의해 설정된 압력으로 실러가 자동 도출되는 자동형으로 구분될 수 있는데, 이전에는 작업자가 상기한 도포건을 이용하여 패널, 브라켓, 가스켓 등의 작업대상물에 수작업으로 실러를 도포하는 방법이 널리 사용되었다.

그러나, 상기와 같은 방법은 수작업으로 실러를 도포하여야 하기 때문에 균일한 작업이 이루어지기 어렵고, 작업자의 숙련도에 따라 작업대상물의 완성도에 차이가 발생하는 문제점이 있었다.

이에 근래에는 설비의 자동화로 인하여 작업대상물에 실러를 자동으로 도포하는 실러도포장치가 사용되고 있으며, 그 일예가 도1에 도시되어 있다.

도1은 종래의 실러도포장치를 도시한 도면이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래의 실러도포장치(100)는 지지대(110)와, 지지대(110)의 상부에 설치되어 하방으로 실러를 토출하는 실러노즐부(120)와, 실러도포영역 부근에 설치되어 실러의 도포상태를 검사하는 검사장치(130)로 구성되며, 작업대상물을 파지한 로봇암이 구동되면서 실러노즐부(120)와 대응되는 위치로 작업대상물을 위치하는 경우 하방으로 실러를 도포함에 따라 자동으로 실러도포작업이 이루어지게 된다.

이때, 검사장치(130)는 작업대상물의 일측 중 실러 도포대상영역을 촬상하여 영상을 취득하고, 취득한 영상을 분석하여 실러의 도포상태, 도포폭, 위치이탈등을 검출하여 실러의 도포상태를 검사하게 된다.

이러한, 종래의 실러의 도포상태를 검사하는 검사장치(130)는 실러 도포대상영역의 영상을 취득하고, 영상 내 실러의 색상을 검출하여 실러의 유무, 즉 실러의 도포상태를 검사하게 되는데, 종래의 실러 도포상태를 검사하는 검사장치(130)는 조명이 on되어 있는 상태에서 검사동작이 이루어지는 바 조명광 또는 태양광과 같은 외부광 영향에 의해 영상 내 빛반사 또는 영상이 하얗게 나타나는 영상포화등과 같은 현상으로 인해 실러의 색상검출에 실패함으로써 검사오류가 빈번하게 이루어지거나 검사의 신뢰도가 현격히 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조명을 on/off 반복 제어하여 취득한 제1 영상 및 제2 영상의 특정 관심영역 음영차를 비교하여 음영차가 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하고, 이에 기초하여 실러의 토출상태를 검사함으로써 조명광, 특히 외부광의 영향에 의한 검사오류를 미연에 방지할 수 있고, 검사의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 작업대상물에 실러를 토출하는 실러토출로봇의 외면 일측에 결합되고, ON/OFF 반복하면서 실러 도포대상영역에 광을 조사하는 조명부와, 상기 실러토출로봇의 외면 타측에 설치되고, 상기 실러 도포대상영역을 촬상하여 영상을 취득하되, 상기 조명이 on된 경우의 제1 영상과, 상기 조명이 off된 경우의 제2 영상을 취득하는 카메라 및 상기 조명부 및 상기 카메라와 전기적으로 연결되고, 상기 카메라로부터 취득한 상기 제1 영상 및 제2 영상을 이진화한 후 상기 제1 영상과 상기 제2 영상에 설정된 관심영영역 내 음영차를 비교하여 상기 음영차가 미리 설정된 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하고, 상기 검출영역에 기초하여 상기 실러의 토출상태를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실러의 토출상태 검사장치를 제공한다.

그리고, 상기 제어부는 상기 검출영역 폭과 대응하는 상기 실러의 폭 비율에 대한 기준데이터가 미리 저장되고, 상기 검출영역의 폭과 대응되는 화소의 수를 연산한 후 이와 대응되는 실러의 폭을 상기 기준데이터로부터 추출하여 상기 실러의 폭을 검출하는 것이 바람직하다.

한편, 준비된 조명을 제어하여 작업대상물의 일측 중 실러 도포대상영역 방향으로 광을 조사하되, 상기 조명을 ON/OFF 반복제어하는 조명제어단계와, 상기 실러 도포대상영역을 촬상하여 상기 조명이 on된 경우의 제1 영상과, 상기 조명이 off된 경우의 제2 영상을 취득하는 영상 취득단계와, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 중 실러가 도포되는 영역 일측을 관심영역으로 설정하는 관심영역 설정단계와, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 각각 이진화하는 이진화 단계 및 상기 제1 영상과 상기 제2 영상에 설정된 관심영영역 내 음영차를 비교하여 상기 음영차가 미리 설정된 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하고, 상기 검출영역에 기초하여 상기 실러의 토출상태를 판단하는 분석단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실러의 토출상태 검사방법을 제공한다.

또한, 상기 분석단계는 상기 제1 영상과 상기 제2 영상에 설정된 관심영영역 내 음영차를 비교하여 상기 음영차가 미리 설정된 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하는 검출영역 특정단계와, 상기 검출영역의 음영 크기를 분석하는 음영 크기 분석단계 및 분석된 상기 검출영역의 음영 크기가 미리 설정된 기준값 이상인 경우 정상으로 판단하고, 상기 음영 크기가 미리 설정된 기준값 미만인 경우 불량으로 판단하는 판단단계를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 조명을 on/off 반복 제어하여 취득한 제1 영상 및 제2 영상의 특정 관심영역 음영차를 비교하여 음영차가 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하고, 이에 기초하여 실러의 토출상태를 검사함으로써 조명광, 특히 외부광의 영향에 의한 검사오류를 미연에 방지할 수 있고, 검사의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 실러도포장치를 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법을 이용한 검사장치를 개략적으로 도시한 도면,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법을 이용한 검사장치의 각 구성간 연결관계를 개략적으로 도시한 블럭도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태 검사방법을 도시한 logic 흐름도,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 조명유닛이 광을 조사하는 상태를 도시한 도면,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 관심영역이 설정되는 상태를 도시한 도면,
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 관심영역 내에서 음영을 검출하는 상태를 도시한 도면,
도8은 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태를 검사한 결과가 디스플레이된 상태를 촬영한 사진.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법을 이용한 검사장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태 검사장치 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법을 이용한 검사장치의 각 구성간 연결관계를 개략적으로 도시한 블럭도이다.

먼저, 도2 및 도3에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태 검사장치(1)의 각 구성을 살펴보면, 실러토출로봇(S)의 외면 일측에 설치되고 실러 도포대상영역으로 광을 조사하는 조명부(10)와, 실러토출로봇(S)의 외면 타측에 설치되고 실러 도포대상영역을 촬상하여 영상을 취득하는 카메라(20) 및 카메라(20)에서 취득한 영상을 인가받고 이를 분석하여 실러의 토출상태를 판단하는 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

조명부(10)는 앞서 설명한 바와 같이 실러토출로봇(S)의 외면 일측에 설치되고, 일측에 다수의 광원이 형성되어 실러 도포대상영역으로 광을 조사함으로써 후술하는 카메라(20)가 실러 도포대상영역을 촬영함에 있어서 요구되는 빛을 제공하는 역할을 한다.

카메라(20)는 실러 도포대상영역의 영상을 취득하고, 이를 제어부(30)로 제공하는 역할을 하는데, 조명부(10)가 on된 경우의 제1 영상과, 조명부(10)가 off된 경우 제2 영상을 취득하여 이를 제어부(30)에 제공한다.

제어부(30)는 취득한 제1 영상 및 제2 영상 중 서로 대응되는 실러 도포영역의 일측을 관심영역으로 지정하고, 각 제1 영상의 관심영역 및 제2 영상의 관심영역의 음영차를 비교하여 검출영역을 특정하며, 특정한 검출영역을 분석함으로써 실러의 토출상태를 분석하는 역할을 하는데, 이러한 제어부(30)의 동작은 후술하는 동작설명에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도4는 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태 검사방법을 도시한 logic 흐름도이고, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 조명유닛이 광을 조사하는 상태를 도시한 도면이며, 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 관심영역이 설정되는 상태를 도시한 도면이고, 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 관심영역 내에서 음영을 검출하는 상태를 도시한 도면이며, 도8은 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태를 검사한 결과가 디스플레이된 상태를 촬영한 사진이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 실러 토출상태 검사방법을 첨부된 도4 내지 도8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 실러의 토출상태 검사장치(1) 및 이를 이용한 실러의 토출상태 검사방법은 조명제어단계와, 영상 취득단계와, 관심영역 설정단계와, 이진화 단계 및 분석단계를 포함하여 이루어지는데, 이하에서 각 단계별 세부동작을 살펴보도록 한다.

설명에 앞서 이하에서 설명하는 실러의 토출상태를 검사하는 방법은 실제로 실러토출로봇(S)의 실러 토출동작과 거의 동시에 이루어지는 것이나, 설명의 이해를 돕기 위해 각 단계적으로 순차 설명하도록 한다.

조명제어단계

먼저, 실러토출로봇(S) 하부에 설치되는 지그에 작업대상물을 로딩하면, 실러토출로봇(S) 설정된 가상 궤도를 따라 이동하면서 작업대상물 중 실러도표대상영역에 실러를 토출한다.

이때, 조명부(10)에서 실러 도포대상영역에 광을 조사하는데, 제어부(30)에서는 조명부(10)를 on/off 반복제어함으로써 실러 도포대상영역이 조명부(10)의 on/off 동작에 따라 단속적으로 조명된다.

영상 취득단계

카메라(20)는 일반적인 CCD카메라(20)가 사용될 수 있으며, 실러토출로봇(S)과 동반이동하면서 실러 도포대상영역을 촬상하여 영상을 취득하되, 조명부(10)가 ON된 경우의 제1 영상과, 조명부(10)가 OFF된 경우의 제2 영상을 취득하고, 이를 제어부(30)로 전달한다.

한편, 본 실시예에서는 카메라(20)에서 제1 영상과, 제2 영상을 취득하는 것으로 설명하고 있으나, 실제 제1 영상과 제2 영상의 취득동작은 카메라(20)가 실러 도포대상영역을 촬영함에 따라 다수의 프레임을 취득하는 바 상기한 제1 영상과 제2 영상의 표현은 본 발명 동작의 이해를 돕기위해 조명부(10)가 ON된 경우의 프레임과, 조명부(10)가 OFF된 경우의 프레임을 개념적으로 표현한 것이다.

아울러, 카메라(20)는 취득한 제1 영상 및 제2 영상을 제어부(30)로 전달함과 동시에 이를 외부의 데이터베이스에 전송하여 해당 영상이 데이터베이스에 저장되도록 한다.

관심영역 설정단계

제어부(30)에서 카메라(20)에서 취득한 제1 영상과 제2 영상을 전달받고, 제1 영상과 제2 영상 중 실러가 도포되는 어느 한 영역을 관심영역으로 설정한다.

이는 제1 영상과 제2 영상의 전체영역 중 어느 한 영역으로 관심영역, 즉 분석영역으로 지정함에 따라 분석영역을 영상 전체에서 일부 영역으로 축소함으로써 추후 분석단계에서 분석시간이 단축될 수 있도록 하기 위함이다.

이진화 단계

이진화 단계에서는 실러 검출, 즉 음영을 검출하기 위해 제1 영상 및 제2 영상을 이진화 함으로써 흑백 영상으로 변환하는 단계이며, 이진화 단계 전에는 카메라(20)에서 취득한 RGB방식의 제1 영상 및 제2 영상을 YUV방식의 영상으로 변환하는 작업이 선행될 수 있는데, RGB방식의 영상을 YUV방식의 영상으로 변환하는 작업은 일반적으로 비전 검사방법에서 주로 사용되고 있는 방법으로서, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

분석단계

제어부(30)는 제1 영상과 제2 영상의 관심영역 내 이미지의 음영차를 비교하고, 각 영상의 관심영역 중 미리 설정된 기준값보다 높은 음영차를 갖는 픽셀들을 검출하한 후 이들에 기초하여 검출영역을 특정하며, 특정된 검출영역의 음영 크기를 분석한다.

이후, 분석한 검출영역의 음영 크기가 미리 설정된 음영 크기, 즉 임계값이상인 경우 실러의 토출상태가 정상인 것으로 판단하고, 그 이하인 경우 불량으로 판단하여 이를 외부의 디스플레이 장치에 표시한다.

추가적으로 본 실시예는 실러의 토출상태를 검사하기 전에 검출영역의 폭과, 실제 도포된 실러의 폭 비율에 대한 기준데이터를 미리 수집하여 저장할 수 있다.

이는 분석단계에서 특정한 검출영역의 폭을 분석하고, 측정된 검출영역의 폭과 기준데이터를 비교하여 도포된 실러의 폭을 검출하기 위한 것으로서, 검출된 실러의 폭을 미리 설정된 기준값과 비교하여 검출된 실러의 폭이 기준값의 ±2mm 오차 이하인 경우 정상으로 판단하고, 그 이하인 경우 불량으로 판단하여 외부의 디스플레이 장치에 표시한다.

그리고, 분석된 실러의 토출상태 데이터들은 외부의 데이터베이스에 저장된다.

이와 같이 실러토출로봇(S)이 이동하면서 상기한 실러의 토출상태 검사방법을 반복적으로 수행함으로써 작업대상물에 도포된 실러의 토출상태를 전체적으로 검사할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 조명부 20 : 카메라
30 : 제어부

Claims (4)

1. 작업대상물에 실러를 토출하는 실러토출로봇의 외면 일측에 결합되고, ON/OFF 반복하면서 실러 도포대상영역에 광을 조사하는 조명부와;
   상기 실러토출로봇의 외면 타측에 설치되고, 상기 실러 도포대상영역을 촬상하여 영상을 취득하되, 상기 조명이 on된 경우의 제1 영상과, 상기 조명이 off된 경우의 제2 영상을 취득하는 카메라; 및
   상기 조명부 및 상기 카메라와 전기적으로 연결되고, 상기 카메라로부터 취득한 상기 제1 영상 및 제2 영상을 이진화한 후 상기 제1 영상과 상기 제2 영상에 설정된 관심영영역 내 음영차를 비교하여 상기 음영차가 미리 설정된 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하고, 상기 검출영역에 기초하여 상기 실러의 토출상태를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실러의 토출상태 검사장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 검출영역 폭과 대응하는 상기 실러의 폭 비율에 대한 기준데이터가 미리 저장되고, 상기 검출영역의 폭과 대응되는 화소의 수를 연산한 후 이와 대응되는 실러의 폭을 상기 기준데이터로부터 추출하여 상기 실러의 폭을 검출하는 것을 특징으로 하는 실러의 토출상태 검사장치.
   
3. 준비된 조명을 제어하여 작업대상물의 일측 중 실러 도포대상영역 방향으로 광을 조사하되, 상기 조명을 ON/OFF 반복제어하는 조명제어단계와;
   상기 실러 도포대상영역을 촬상하여 상기 조명이 on된 경우의 제1 영상과, 상기 조명이 off된 경우의 제2 영상을 취득하는 영상 취득단계와;
   상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 중 실러가 도포되는 영역 일측을 관심영역으로 설정하는 관심영역 설정단계와;
   상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 각각 이진화하는 이진화 단계; 및
   상기 제1 영상과 상기 제2 영상에 설정된 관심영영역 내 음영차를 비교하여 상기 음영차가 미리 설정된 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하고, 상기 검출영역에 기초하여 상기 실러의 토출상태를 판단하는 분석단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실러의 토출상태 검사방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 분석단계는
   상기 제1 영상과 상기 제2 영상에 설정된 관심영영역 내 음영차를 비교하여 상기 음영차가 미리 설정된 기준값 이상인 영역을 검출영역으로 특정하는 검출영역 특정단계와;
   상기 검출영역의 음영 크기를 분석하는 음영 크기 분석단계; 및
   분석된 상기 검출영역의 음영 크기가 미리 설정된 기준값 이상인 경우 정상으로 판단하고, 상기 음영 크기가 미리 설정된 기준값 미만인 경우 불량으로 판단하는 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실러의 토출상태 검사방법.

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