KR20210083107A

KR20210083107A - 중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템과 검사항목 누락 방지 및 이력관리에 대한 방법

Info

Publication number: KR20210083107A
Application number: KR1020190175744A
Authority: KR
Inventors: 이지수
Original assignee: 캐논코리아비즈니스솔루션 주식회사
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-07-06

Abstract

중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템과 검사항목 누락 방지 및 이력관리에 대한 방법이 개시된다. , 각 공정에서 비전 장비를 통해 취득한 화상 이미지를 중앙 집중형 서버에서 검사한 후 각 비전 장비에 결과를 통지하기 위한 시스템을 구성하는 기술을 제공하여, 기존의 발명과 현업의 문제점을 해결하는 데에 이바지한다.

Description

중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템과 검사항목 누락 방지 및 이력관리에 대한 방법{Centralized machine vision inspection system and methods for preventing missing items and managing history}

본 발명은 중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템과 검사항목 누락 방지 및 이력관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템의 시스템 구성 방법과 서버 어플리케이션의 운영 방법, 그리고 중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템 내에서 동시다발적으로 입력되는 검사항목의 누락을 방지하기 위한 체크 과정과 검사항목에 대한 이력을 관리하고 조회하기 위한 방법에 관한 것이다.

최근 들어 자동차, 전자기기, 디스플레이, 반도체, 식음료, 스포츠 등 산업 분야 전반에, 머신 비전(machine vision), 로봇, 센서, PLC, 컴퓨터 등의 요소가 결합되어 산업 자동화(industrial automation)가 점차 가속화 되고 있다. 산업 분야 전반에 걸쳐 산업 자동화가 가속화됨에 따라 대량으로 생산되는 제품들이 출하되기 이전에 수행되는 정밀검사 과정을 자동화하기 위한 다양한 기술들이 도입되고 있다. 이와 같은 정밀검사 중 하나인 비전검사(머신 비전 검사)는 사람이 육안으로 판단하던 기존방식을 대신하여 카 메라에 의해 촬영되는 이미지를 통해서 예컨대, 제품의 라벨링 상태나 포장지의 인쇄상태, 바코드의 인쇄상태 등을 검사하는 것이다. 구체적으로, 비전 검사는 검사대상물의 표면을 촬영하여 표면 이미지를 획득하고, 획득된 표면 이미지를 기준 이미지와 비교하여 검사대상물의 불량 유무를 검사하는 방식으로 수행된다. 비전 검사를 위한 장치는, 공정라인 상의 곳곳에 설치되어, 공정라인을 따라 이동하는 제품(이하, 검사대상물) 에 대해 비전 검사를 수행하고 있다. 즉, 제조업체에서는 대규모 생산라인을 형성하고 있고, 각 생산라인마다 IP 카메라 등 다수 개의 비전 장비를 설치하여 각 공정별 불량률이나 품질 검사를 수행한다. 관련 국내 선행 특허로는 다음과 같은 선행 문헌이 있는 것을 확인할 수 있었다. (머신비전 시스템을 위한 검사 장치 및 방법(등록번호 : 1011827680000 (2012.09.07)), 머신 비전 시스템(등록번호 : 1014383400000 (2014.08.29)), 다품종 제품을 위한 머신비전 검사기(공개번호 : 1020120122318 (2012.11.07)))

그런데, 각 공정별로 비전 장비를 통해 검사를 실시하기 위해서는 화상 검사 소프트웨어가 필요하고, 소프트웨어 구동에 필요한 컴퓨터 시스템이 각 공정마다 필요하게 되어 비용이 증가하게 되는 문제가 있고, 결국 비용을 줄이기 위해서는 각 공정에서 취득된 화상 이미지를 중앙 집중형으로 한곳에서 검사해주는 시스템이 필요하게 된다.

중앙 집중형 시스템의 경우에는, 한 개의 동일 제품이지만 다양한 기종(예를 들면 국가별로 다른 사양의 제품)을 생산하는 제조업체의 경우에는 기종별로 검사 항목 또는 순서가 다를 수 있거나, 동일한 검사 항목인데 기준 화상 이미지가 다른 경우(예를 들면 기종명을 확인하는 경우)가 있으므로 이를 모두 고려한 시스템이 구성되어야 한다.

또한, 중앙 집중형 시스템의 경우에는, 한 개의 제품이 순차적으로 모든 공정의 검사가 완료된 후 다음 제품의 검사가 진행되는 환경이 아닌, 여러 제품이 동시에 생산되면서 제품의 순서에 상관없이 화상 검사가 이루어지는 환경이기 때문에, 각각의 검사항목을 실제 제품과 매칭해서 관리 할 수 있는 시스템이어야 한다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 각 공정에서 비전 장비를 통해 취득한 화상 이미지를 중앙 집중형 서버에서 검사한 후 각 비전 장비에 결과를 통지하기 위한 시스템을 구성하는 기술을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 여러 개의 제품이 동시에 생산되는 경우에도, 완성되기까지 각 공정별 비전 장비를 통한 품질 검사 항목이 누락되지 않도록 이력을 관리하는 기술을 제공하고자 하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템은 검사하고자 하는 화상 이미지를 취득할 수 있는 비전 장비, 취득한 이미지의 품질을 검사할 수 있는 화상 검사 소프트웨어를 운용 가능한 중앙 집중형 서버 PC, 검사 이력을 관리할 수 있는 데이터베이스, 비전 장비에서 취득한 화상 이미지를 중앙 집중형 서버 PC로 전송하고 검사결과를 반환할 수 있는 통신을 가능하게 하는 네트워크 환경을 포함한다.

여기서, 상기 비전 장비는 카메라 기능을 가지고, 네트워크 통신이 되며, 촬영 가능한 휴대용 단말기일 수 있다.

여기서, 비전 장비는 스마트폰일 수 있다.

여기서, 비전 장비는 네트워크를 통해 중앙 집중형 서버 PC의 화상 검사 소프트웨어와 특정 규약을 통한 통신이 가능해야 한다.

여기서, 비전 장비는 네트워크를 통해 데이터베이스로부터 데이터 취득이 가능해야 한다.

여기서, 중앙 집중형 서버 PC는 네트워크를 통해 데이터베이스로부터 데이터 취득이 가능해야 한다.

여기서, 중앙 집중형 서버 PC의 화상 검사 소프트웨어는 제품의 모든 품질 검사 항목에 대한 화상 검사가 가능한 설정이 되어 있는 상태이다.

여기서, 데이터베이스는 중앙 집중형 서버 컴퓨터에 설치되거나, 외부 컴퓨터에 설치되어 있을 수 있다.

여기서, 데이터베이스에는 생산하는 제품군, 기종군에 따른 고유 제품구분ID에 의해 공정별로 검사하는 검사 항목의 순서가 미리 정의 되어 있어야 한다.(process테이블)

여기서, 데이터베이스에는 동일검사 항목이지만 기종별로 기준 화상 이미지가 다른 경우를 구분하기 위해서, 별도의 고유한 하위검사ID가 미리 정의 되어 있어야 한다.(product테이블)

여기서, 데이터베이스에는 각 제품마다 전체 검사 항목의 검사가 실시되었는지의 여부를 확인하기 위한 테이블이 미리 정의 되어 있어야 한다.(resultcheck테이블)

본 발명의 검사방법은, 카메라 기능을 갖는 비전 장비를 통해 현재 검사하고자 하는 제품에 대한 바코드를 촬영하는 (a)단계, 촬영된 바코드 화상 이미지를 중앙 집중형 서버 PC의 화상 검사 소프트웨어가 받아서 바코드 정보를 해석해서 비전 장비에게 통지하는 (b)단계, 상기 통지 받은 제품구분ID를 통해 비전 장비가 데이터베이스로부터 공정별 검사항목의 순서를 취득하는 (c)단계, 검사항목 순서에 따라 비전 장비가 검사 항목을 촬영해서 관련 정보와 함께 화상 검사 소프트웨어에게 전달하는 (d)단계, 촬영된 화상 이미지를 중앙 집중형 서버 PC의 화상 검사 소프트웨어가 받아서 화상 검사를 실시하는 (e)단계, 화상 검사 결과를 비전 장비에 통지하고 검사결과가 정상인 경우, 해당 고유ID의 제품에 대한 해당 순서의 검사항목에 대한 확인을 완료했음을 데이터베이스에 보존하는 (f)단계, 현재 검사하는 제품이 모든 순서의 검사항목에 대해 통과했는지를 최종적으로 확인하는 (g)단계를 포함한다.

여기서, 상기 (a)단계의 바코드에는 제품구분ID와 각 제품마다의 고유ID(시리얼넘버) 정보가 포함되어 있다.

여기서, 상기 (b)단계의 통지 정보에는 제품구분ID와 고유ID가 포함되어 있다.

여기서, 상기 (c)단계에서는 데이터베이스의 process테이블에 미리 정의되어 있는 검사항목 순서를 취득한다.

여기서, 상기 (d)단계의 관련 정보는 제품구분ID와 고유ID 및 현재 검사항목의 순서가 포함되어 있다.

여기서, 상기 (e)단계에서는 상기 (d)단계에서 포함된 제품구분ID와 현재 검사항목의 순서에 대한 정보를 참고해서, 데이터베이스의 product테이블에서 취득한 하위검사ID로 제품별, 기종별 검사항목을 구분해서 화상검사를 실시한다.

여기서, 상기 (f)단계에서 검사결과가 비정상인 경우에는, 상기 해당 검사항목에 대한 확인을 완료했음을 데이터베이스에 보존하지 않는다.

여기서, 상기 (g)단계는 각 제조 공정별로 최종 순서에서만 실시하고, 각 공정별로 검사 항목에 누락이 없는가를 확인하기 위한 단계이다.

본 발명을 이용하면 머신 비전 검사 시스템을 추가로 설치하는 경우에 화상 검사 소프트웨어에 의한 추가 비용을 감소시키는 효과가 있다.

여기서, '추가 비용'의 의미는, 화상 검사 소프트웨어는 높은 수준의 기술이 필요한 분야이기 때문에 비전 검사 시스템을 도입하려는 제조 업체들이 자체적으로 개발하는 것은 매우 어려운 부분이므로, 화상 검사 소프트웨어는 일반적으로 화상 검사 소프트웨어 전문 개발 업체로부터 라이선스 비용을 지불하고 도입을 하게 되는데, 일반적으로 라이선스 비용은 비전 장비의 개수에 비례해서 증가하게 된다. 따라서, 본 발명은 추가적인 라이선스 비용의 증가 없이 비전 장비를 추가할 수 있다는 의미이다.

또한, 화상 검사 항목별로 제품구분ID와 고유ID 및 순서를 통해 관리하기 때문에, 제조 공정을 유동적으로 변경해서 배치하는 경우라도 항목별 검사 누락을 방지할 수 있고 검사 완료 이력을 관리 할 수 있어 문제되지 않는 유연한 조립 공정 설계가 가능하다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전체적인 시스템 구성도이다.
도 2는 비전장비와 화상 검사 소프트웨어의 연결방식 및 화상 이미지를 보존하는 예이다.
도 3는 화상 검사 소프트웨어로 요청되는 복수의 화상 이미지의 처리 순서의 예이다.
도 4a는 본 발명의 실시 예의 데이터베이스의 process테이블의 예이다.
도 4b는 본 발명의 실시 예의 데이터베이스의 product테이블의 예이다.
도 4c는 본 발명의 실시 예의 데이터베이스의 resultcheck테이블의 예이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 또는 “구비” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1의 비전 장비(100)는 카메라를 가지고 있고, TCP/IP네트워크 통신을 위한 응용프로그램을 실행할 수 있는 운영체제(OS)를 가진 장치이다. 비전 장비(100)는 하나 혹은 그 이상이 될 수 있고 최대는 구성된 네트워크의 사양에 의존한다. 예를들면, 255.255.255.0의 Subnet Mask를 가진 네트워크 환경에서 최대 운용 가능한 IP주소는 xxx.xxx.xxx.0~255까지이므로 최대 256대를 초과할 수 없다.

본 발명에서는 도 1의 중앙 집중형 서버PC의 사양을 제한하지는 않는다. 단, 서버PC의 사양이 높을수록 처리시간이 빨라지므로, 시스템을 구축하는 현장의 환경과 비전 장비(100)의 개수를 적절하게 반영해서 서버PC의 사양을 결정하는 것이 바람직하다. 서버 PC는 비전 장비(100)로부터 전송된 화상 이미지에 대해서 불량 여부를 판단하는 화상 검사 소프트웨어와 검사 결과에 대한 정보를 보존하기 위한 데이터베이스로 구성되어 있다.

도 2는 서버PC의 화상 검사 소프트웨어와 여러대의 비전 장비(100)들이 동시에 연결되는 예에서의 연결 방식과 화상 이미지를 화상 검사 소프트웨어내에서 관리하는 방식에 대한 도식을 나타낸 그림이다. 화상 검사 소프트웨어는 여러 개의 비전 장비(100)와 동시에 여러 개의 1:1연결을 생성하고, 비전 장비(100)로부터 전송된 화상 이미지는 연결을 구성한 순서대로 큐형태의 자료구조로 관리한다.

도 3은 화상 이미지의 처리 순서에 대한 도식을 나타낸 그림이다. 상기 큐형태의 자료구조에 보존한 화상이미지는 1번 순서부터 화상 검사를 실시하게 되고, 1번의 화상 검사가 종료한 이후에 2번 화상 이미지에 대한 화상검사를 실시하는 구조이다. 또한, 각 연결에 대한 화상 검사가 완료될때까지 비전장비와의 연결을 유지함으로써, 각 화상 이미지에 해당하는 비전 장비(100)에 검사 결과의 통지가 가능하게 되는 구조이다.

도면 4a부터 도 4c는 검사항목 누락 방지 및 이력관리를 위한 데이터베이스 테이블의 구성도이다.

도면 4a는 제품별로 제조공정마다 어떤 순서로 검사를 실시하는가를 미리 정의해놓은 테이블이다. 테이블 상에 명시되어 있는 Process필드는 각 비전장비가 사용되는 실제 제조공정을 구분하기 위한 정보이고, 비전 장비(100)상에서 설정되는 정보이다. 각 비전장비는 화상 검사를 실시하기 이전에, 각 제품별로 가지고 있는 제품구분ID와 제조공정 정보를 통해서 상기 데이터베이스 테이블로부터 해당 제품이 해당 공정에서 어떤 순서의 화상 검사를 실시하게 되는지 미리 알 수 있다. 따라서, 각 비전장비는 현재 촬영하는 제품이 무엇인지와 검사 항목이 무엇인지를 화상 검사 소프트웨어에 알려줄 수 있다.

도면 4b는 검사항목이 동일하지만 제품별로 실제 확인되어야 하는 기준 화상 이미지가 다른 경우를 구분하기 위해 검사항목별로 제품구분ID마다 실제 검사해야하는 하위검사ID를 정의해놓은 테이블이다. 비전 장비(100)로부터 화상 검사를 요청받은 화상 검사 소프트웨어는 화상 이미지와 함께 전달된 제품구분ID와 검사항목 정보를 통해서 실제 검사를 실시해야 하는 하위검사ID가 무엇인지를 상기 데이터베이스 테이블로부터 확인해서 제품마다 상이한 검사를 실시한다.

도면 4c는 각 제품마다 각 검사항목에 대한 검사 통과 시 기록되는 테이블이다. 각 제품은 제품고유ID를 가지고 있으므로, 제품고유ID별로 각 검사항목마다 검사 통과 여부를 기록하고, 각 공정의 마지막 검사 순서에서 상기의 테이블에 기록된 검사 통과 여부를 조회해서, 현재 공정의 모든 검사항목에 대한 검사를 완료했는가를 판단하는 용도로 사용되며, 이를 통해 제품별 검사 항목의 누락을 방지할 수 있다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

100: 비전 장비
200: 중앙 집중형 서버 PC

Claims

중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템과 검사항목 누락 방지 및 이력관리에 대한 방법에 있어서.
적어도 1개 이상 구비되는 비전 장비;
상기 적어도 1개 이상 구비되는 비전 장비에서 측정한 데이터를 모을 수 있는 중앙 집중형 서버 PC;
상기 중앙 집중형 서버 PC 내에 구비되며 상기 비전 장비에서 전송된 화상 이미지에 대해 불량 여부를 판단하기 위해 구비되는 화상 검사 소프트웨어;와
상기 중앙 집중형 서버 PC 내에 구비되며 상기 화상 검사 소프트웨어의 판단 단계를 거친 검사 결과 정보를 저장하기 위한 데이터베이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중형 머신 비전 검사 시스템과 검사항목 누락 방지 및 이력관리에 대한 방법.