KR102169025B1 - 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치는 내부에 수용 공간이 마련된 장비, 상기 장비의 수용공간 내에 장착되고, 복수의 장착홈이 구비되는 트레이, 상기 장비에 결합되어 구비되되, 상기 트레이의 상부에서 상기 트레이 상부면을 촬영할 수 있도록 구비되는 촬상장치 및 상기 트레이의 장착홈에 복수개의 선형 레이저를 조사하도록 구비되는 라인레이저 조사장치를 포함하되, 상기 라인레이저 조사장치의 라인레이저 조사 방향은 상기 트레이의 상부면에 수직한 가상의 직선과 평행하지 않은 라인레이저를 포함한다.

Description

라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치 및 방법{An apparatus for calculating the location of the tray groove and detecting misplaced status in the tray with a line laser and a method thereof}

본 발명은 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라인레이저를 트레이 상부에서 경사지게 투사하고, 투사된 라인레이저의 굴곡 및 개수를 검출하여 적재홈의 중심 위치 및 트레이에 적재물이 정상 적재 여부를 확인할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

디스플레이 패널 등 여러 공정을 거쳐 제조되는 물품은 다수의 공정을 수행하는 과정에서 복수의 공정수행 장비 또는 검사장비 등에 적재되거나 적재 상태에서 다시 다른 장치로 이송되는 과정을 거치게 된다.

한편, 제조 대상물의 크기가 작거나 복수의 물품에 동시에 공정 수행이 가능한 경우에는 트레이에 복수의 대상물을 적재한 후 트레이를 장비에 로딩(loading)/언로딩(unloading) 한 후 운반과정을 거쳐 복수의 작업을 수행하게 된다.

상기 트레이에는 물품을 적재할 수 있도록 홈 등이 형성되고, 적재물은 이러한 적재홈에 적재됨으로써 공정 과정 또는 이송 과정에서 그 위치가 변경되거나 트레이로부터 낙하하는 등의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한다.

그러나 트레이의 적재홈에 물품이 정확하게 적재되지 못하거나, 이송 과정에서 물품이 적재홈에서 이탈하는 경우에는 정확한 공정이 수행될 수 없고 물품의 낙하 등의 문제가 발생하게 된다.

그러므로 트레이의 적재홈에 물품이 정확하게 적재되었는지 여부를 확인하는 것이 매우 중요하다.

한편, 트레이에 복수의 물품을 적재하여 복수의 공정을 수행하는 경우에도 특정 공정 또는 최종 공정에서는 상기 트레이의 적재홈에 물품을 하나씩 적재하거나, 적재된 물품을 하나씩 꺼내 이송하는 과정이 필요하다.

이와 같이 적재물을 하나씩 적재하기 위해서는 트레이 적재홈의 각각에 대한 위치를 정확하게 파악하여 이송장치에 전달할 수 있어야 한다.

종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 트레이(11) 상부에서 조명(12)을 투사하고 이를 카메라(13)로 촬영한 후, 획득된 영상에서 조명의 명암 차이를 이용하여 트레이에 물품 적재 상태 및 물품의 위치를 확인하였으나, 조명의 명암 차이만으로는 물품의 경계를 명확하게 파악하기 어려운 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2019-0035202호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 라인레이저를 이용하여 매우 간단하고 정확하게 트레이의 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치 및 방법을 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치는 내부에 수용 공간이 마련된 장비, 상기 장비의 수용공간 내에 장착되고, 복수의 장착홈이 구비되는 트레이, 상기 장비에 결합되어 구비되되, 상기 트레이의 상부에서 상기 트레이 상부면을 촬영할 수 있도록 구비되는 촬상장치 및 상기 트레이의 장착홈에 복수개의 선형 레이저를 조사하도록 구비되는 라인레이저 조사장치를 포함하되, 상기 라인레이저 조사장치는 상기 트레이의 일측 상부에서 상기 트레이를 향해 경사지게 라인레이저를 조사하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 장착홈은 단면이 직사각형 형상이고, 상기 라인레이저는 상기 장착홈의 세로 방향 및/또는 가로 방향 각각에 평행하게 조사될 수 있다.

또한, 상기 라인레이저의 조사방향은 상기 트레이에 수직한 직선에 대해 소정 각도 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 각도는 10°내지 20°일 수 있다.

한편, 상기 장치를 이용한 라인레이저를 이용한 트레이 오적재 검출 및 트레이 적재물의 길이 산출 방법은, 장치에 트레이를 적제하는 제1단계, 상기 트레이의 적재홈 각각에 라인레이저를 조사하는 제2단계, 상기 장치의 상부에서 촬상장치를 이용하여 트레이 상부의 이미지를 획득하는 제3단계, 상기 획득된 이미지를 식별하여 적재홈의 중심점을 산출하는 제4단계, 상기 산출된 적재홈의 중심점 값을 이용하여 상기 적재홈에 적재물을 적재하는 제5단계, 상기 적재물이 모두 적재된 이후 각각의 적재물에 라인레이저를 재조사하는 제6단계, 상기 촬상장치를 이용하여 트레이 상부의 이미지를 재획득하는 제7단계 및 상기 재획득된 이미지를 이용하여 오적재 여부를 판단하는 제8단계를 포함한다.

또한, 상기 제8단계는 조사된 라인레이저의 개수와 이미지에 나타난 라인레이저의 개수를 비교하여, 상기 이미지에 나타난 라인레이저의 개수가 많을 경우 오적재로 판단하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제4단계는 상기 적재홈의 단부에서 발생하는 라인레이저의 굴곡을 이용하여 중심점을 산출하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 트레이의 적재홈 위치를 빠르고 정확하게 산출할 수 있다.

종래의 조명을 이용한 방법과 비교하여 라인레이저는 가시성이 매우 뛰어나 적재홈의 경계에서 레이저의 굴곡을 정확하게 확인할 수 있고, 이를 통해 적재홈의 위치를 명확하게 산출할 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 적재홈의 위치를 정확하게 산출하게 되면, 적재물을 상기 적재홈에 정확하게 위치시킬 수 있는 장점이 있다.

둘째, 적재물의 트레이 오적재 여부를 빠르고 정확하게 산출할 수 있다.

레이저는 직진성 및 투과성이 뛰어나 디스플레이 화면에서 반사되거나 관통되는 빛을 눈으로 쉽게 확인할 수 있다. 오적재 시에는 적재물 표면에서의 반사광과 적재홈 바닥면에서의 반사광이 서로 다른 방향으로 출사되므로, 조사된 레이저보다 더 많은 수의 레이저가 나타나게 된다. 이를 이용하면 라인레이저의 조사만으로 오적재 여부를 빠르고 정확하게 확인할 수 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1는 종래의 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치를 나타내는 사시도
도 2은 본 발명에 따른 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치를 나타내는 사시도
도 3(a)는 트레이에 라인레이저가 조사된 상태를 나타내는 상면도, 도 3(b)는 트레이의 단면도
도 4는 트레이 적재홈에 라인레이저가 조사된 상태를 나타내는 사진 및 적재홈 위치 산출 방법을 나타내는 개념도
도 5는 오적재 상태에서 조사된 라인레이저를 나타내는 사진

실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2(a)는 본 발명에 따른 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치를 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치는 공정 장비(100), 상기 장비(100) 내에 구비되는 트레이 적재대(200), 상기 트레이 적재대(200) 상부에 구비되는 카메라(120) 및 상기 트레이 적재대(200)의 상부 일측에 구비되는 라인레이저 조사장치(130)를 포함한다.

상기 트레이 적재대(200)에는 빈 트레이(110)가 적재되는데, 상기 트레이(110)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 물품이 적재되는 적재홈(114)이 구비되어 있다.

이후, 상기 빈 트레이(110)의 적재홈(114)에 물건을 담게 되는데, 이때 이송로봇은 적재홈(114)의 위치값을 이용하여 적재물을 상기 적재홈(114)에 정확하게 적재시킬 수 있다.

그러나 앞서 살펴본 바와 같이, 종래의 조명을 이용하여 적재홈의 위치를 확인하는 경우, 홈이 형성된 부분과 그렇지 않은 부분 사이의 명암 차이가 명확하지 못하다. 특히 트레이가 검은색인 경우가 대부분이므로, 카메라를 통해 획득된 이미지를 이용하여 명암차이를 확인하는 것이 매우 어렵다.

또한, 상기 명암을 이용한 방법으로 계산된 트레이(110) 적재홈(114)의 중심 좌표값은 정확하지 못해, 적재물이 상기 트레이(110)의 적재홈(114)에 정확히 적재되지 못하고 오적재되는 문제가 빈번하게 발생한다.

본 발명에서는 라인레이저 조사장치(130)를 이용하여, 트레이(110)에 형성된 적재홈(114)의 중심 위치를 확인할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 라인레이저 조사장치(130)를 이용하여 상기 적재홈(114) 각각에 수직한 두 개의 라인레이저(112, 113)를 조사한다. 이후 카메라(120)를 이용하여 라인레이저가 조사된 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상을 제어부(미도시)로 전송한다.

상기 라인레이저 조사장치(130)에 의해 조사된 일방향의 라인레이저는 도 4에 도시된 바와 같이, 트레이(110)의 적재홈(114) 경계에서 굴곡이 발생하는데, 이때 두 개의 굴곡 점의 중심이 트레이(110)의 횡방향 중심점(X)이 된다.

또한, 상기 일방향에 수직한 라인레이저의 두 개의 굴곡점의 중심이 트레이(110) 종방향 중심점(Y)이 된다.

이렇게 획득된 중심점의 좌표(X, Y)를 이송로봇의 제어부로 전송하여 적재물을 트레이(110)의 적재홈(114)에 정확하게 적재할 수 있다.

다만, 상기 적재홈(114)의 경계에서 라인레이저의 굴곡 발생을 더욱 명확하게 확인하기 위하여, 상기 라인레이저 조사장치(130)는 트레이(110)에 경사지게 라인레이저를 조사하는 것이 바람직하다.

한편, 적재홈(114)의 위치를 정확하게 파악하였더라도, 트레이 자체의 오적재 및 적재홈(114)의 불량 이송로봇이 적재물을 파지하는 과정에서 생긴 오차 등에 의해 적재물이 적재홈(114)에 정확하게 안착하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

상기 트레이(110)에 적재물이 오적재된 상태에서 다음 공정으로 이송되는 경우 트레이에 적재된 제품 전체에 불량이 발생하거나, 공정 장비에 이상이 생기는 등의 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에서는 트레이(110)에 적재가 완료된 이후 라인레이저 조사장치(130)를 통해 라인레이저를 재조사하여 조사된 영상을 획득한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 만일 트레이(110)의 적재홈(114)에 물건이 올라타는 등의 오적재가 발생하면 조사된 라인레이저가 두 줄로 나타난다.

이는 트레이(110)의 적재홈(114)에 물건이 오적재된 경우 적재물과 상기 적재홈(114)의 바닥면 사이에 이격이 발생하게 되고, 상기 적재물을 투과한 빛이 상기 적재홈(114)의 바닥면에서 반사되어 다시 적재물을 투과하여 보여지기 때문이다.

즉, 적재물에 의한 라인레이저의 굴절에 의해, 적재물 표면에서 반사된 빛과 바닥면에서 반사된 빛의 위치가 상이하므로 상부에 적재물을 바라보았을 때 레이저가 두 줄로 나타나게 된다.

다만, 상기 라인레이저가 두 줄로 나타나기 위해서는 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 라인레이저가 적재물의 표면 법선(h)에 대해 소정각도(θ)를 형성하는 위치에서 조사되어야 한다.

적재물의 표면에 수직하게 라인레이저를 조사하는 경우에는 적재물 표면에서 반사된 빛과 적재홈(114) 바닥면에서 반사된 빛이 동일한 위치에 나타나므로 라인레이저가 두 줄로 나타나지 않는다.

구체적으로 트레이(110)의 상부면(111)에 수직한 직선과 상기 라인레이저 조사장치의(130)의 라인레이저 조사방향은 상기 각도(θ)가 10° 내지 20° 이내에서 결정되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 경사지게 조사되는 라인레이저 조사장치(130)를 이용하여 트레이(110)의 적재홈(114) 위치를 계산하는 방법 및 오적재를 검출하는 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 빈 트레이(110)를 장비 내에 투입한다.

이후 트레이(110)에 형성된 적재홈(114) 각각에 라인레이저를 조사한다.

카메라(120)를 이용하여 트레이(110) 상부에서 촬영 이미지를 획득한다.

이후 촬영 이미지 내에 굴곡점을 이용하여 트레이 적재홈(114) 각각의 중심좌표를 계산한다.

이후 중심좌표 정보를 제어부에 전달한다.

제어부는 해당 중심좌표를 이용하여 적재물을 각각의 적재홈(114)에 적재한다.

적재가 완료된 후 카메라(120)를 이용하여 촬영 이미지를 재획득한다.

상기 촬영 이미지에서 각각의 적재홈(114)에 라인레이저의 개수를 확인하고, 이상이 없는 것으로 판단되면, 적재물이 적재된 트레이(110)를 다음 단계의 장비로 이송한다.

만일, 조사된 라인레이저의 개수보다 촬영 이미지의 라인레이저가 많은 경우 오적재로 판단하고, 경고음을 발생시킨다.

이상과 같은 단계를 통해 트레이에 정확하게 물건을 적재할 수 있을 뿐만 아니라, 오적재 된 경우에 사용자에게 이를 알려 공정을 중단하는 등의 후속 조치를 취할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 라인레이저를 이용하여 트레이 적재홈의 위치를 정확하게 파악할 수 있음은 물로 오적재 상태를 손쉽게 확인할 수 있는 장점이 있다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 공정장치
110: 트레이
111: 트레이 상부
112, 113: 라인레이저
114: 적재홈
120: 카메라
130: 라인레이저 조사장치
200: 적재대

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 내부에 수용 공간이 마련된 장비; 상기 장비의 수용공간 내에 장착되고, 복수의 장착홈이 구비되는 트레이; 상기 장비에 결합되어 구비되되, 상기 트레이의 상부에서 상기 트레이 상부면을 촬영할 수 있도록 구비되는 촬상장치; 및 상기 트레이의 장착홈에 복수개의 라인레이저를 조사하도록 구비되는 라인레이저 조사장치를 포함하되, 상기 라인레이저 조사장치는 상기 트레이의 일측 상부에서 상기 트레이를 향해 경사지게 라인레이저를 조사하도록 구성된 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 장치를 이용한 트레이 오적재 검출 및 트레이 적재물의 길이 산출 방법에 있어서,
   상기 장비에 트레이를 적재하는 제1단계;
   상기 트레이의 적재홈 각각에 라인레이저를 조사하는 제2단계;
   상기 장비의 상부에서 촬상장치를 이용하여 트레이 상부의 이미지를 획득하는 제3단계;
   상기 획득된 이미지를 식별하여 적재홈의 중심점을 산출하는 제4단계;
   상기 산출된 적재홈의 중심점 값을 이용하여 상기 적재홈에 적재물을 적재하는 제5단계;
   상기 적재물이 모두 적재된 이후 각각의 적재물에 라인레이저를 재조사하는 제6단계;
   상기 촬상장치를 이용하여 트레이 상부의 이미지를 재획득하는 제7단계; 및
   상기 재획득된 이미지를 이용하여 오적재 여부를 판단하는 제8단계;를 포함하는 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제8단계는 조사된 라인레이저의 개수와 이미지에 나타난 라인레이저의 개수를 비교하여, 상기 이미지에 나타난 라인레이저의 개수가 많을 경우 오적재로 판단하는 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제4단계는 상기 적재홈의 단부에서 발생하는 라인레이저의 굴곡을 이용하여 적재홈의 중심점을 산출하도록 구성된 라인레이저를 이용한 트레이 적재홈 위치 산출 및 트레이 오적재 검출 방법.
   

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