KR20230112359A - 비젼 검사기능 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이송수단에 의해 이송되는 피검사체를 촬영하는 카메라를 포함한 다관절 로봇에 있어서, 상기 카메라가 마련된 헤드부, 말단부에 상기 헤드부가 마련되되, 상기 카메라가 서로 다른 둘 이상의 방향에서 상기 피검사체를 촬영할 수 있도록 자유도를 가진 다관절의 로봇암, 및 기 설정된 둘 이상의 자세에 따라 상기 로봇암의 동작을 제어하고, 상기 피검사체에 대한 영상을 근거로 상기 피검사체의 양품 여부를 판정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇을 제공한다.

Description

비젼 검사기능 다관절 로봇 {MULTI-JOINT ROBOT HAVING VISION INSPECTION FUCTION}

본 발명은 다관절 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피검사체의 양품 여부를 검사하기 위한 비젼 검사기능을 가진 다관절 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계로서, 그 응용분야는 산업용, 의료용, 우주용, 해저용 등으로 매우 다양하다.

최근 공장자동화설비가 마련되어 제품의 고속 및 대량 생산 체제가 갖추어 짐에 따라, 다양한 동작을 수행하는 다관절 로봇이 다양한 목적으로 활용되고 있다.

한편, 종래에는 제품을 이송하는 컨베이어 위에 고정 설치된 카메라를 이용하여 촬영한 영상을 이용하여, 피사체와 양품의 영상을 서로 비교하여, 피사체인 피검사체가 정상인지 여부를 판단한다.

그러나 피검사체에 대한 2차원적인 영상만으로 피검사체가 양품인지 여부를 평면적으로 판정하는 것은 한계가 있다.

점점 수요자의 기호가 다양해지면서, 공장자동화설비에서 자동으로 생산되는 제품의 형태가 점차 복잡화되어, 피검사체를 여러 방향에서 확인하여야만 양품 여부를 정확하게 판정할 수 있기 때문이다.

이러한 문제를 해소하기 위해, 피검사체의 양품 여부를 판정하기 위한 다관절 로봇에 대한 기술을 제시하고자 한다.

KR 10-1161056 B1

본 발명은, 피검사체를 다양한 방향에서 촬영한 영상을 근거로 피검사체의 양품 여부를 정확하게 판정하기 위한 비젼 검사기능 다관절 로봇을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이송수단에 의해 이송되는 피검사체를 촬영하는 카메라를 포함한 다관절 로봇에 있어서, 상기 카메라가 마련된 헤드부, 말단부에 상기 헤드부가 마련되되, 상기 카메라가 서로 다른 둘 이상의 방향에서 상기 피검사체를 촬영할 수 있도록 자유도를 가진 다관절의 로봇암, 및 기 설정된 둘 이상의 자세에 따라 상기 로봇암의 동작을 제어하고, 상기 피검사체에 대한 영상을 근거로 상기 피검사체의 양품 여부를 판정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇을 제공한다.

일 실시예에 따라, 상기 헤드부는, 상기 피검사체를 파지할 수 있는 척킹유닛을 더 포함하고, 상기 제어부는, 불량으로 판정한 상기 피검사체를 파지하여, 인접한 분류함으로 분류할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 피검사체는, 전장부품이고, 상기 제어부는, 서로 다른 둘 이상의 방향에서 상기 피검사체를 촬영한 영상을 이용하여, 상기 피검사체에서 서로 다른 색상을 가진 전선들의 결선 일치 여부, 상기 피검사체에서 서로 다른 색상을 가진 전선들의 교차 횟수, 또는 상기 피검사체에서 어느 한 전선의 단선 여부를 판단하여, 해당하는 상기 피검사체의 양품 여부를 판정할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 피검사체는, 전장부품이고, 상기 제어부는, 서로 다른 둘 이상의 방향에서 상기 피검사체를 촬영한 영상을 이용하여, 상기 피검사체에서 복수의 부품들이 기 설정된 위치에 있는지, 또는 상기 피검사체에서 상기 복수의 부품들 중 적어도 하나가 누락되어 있는지를 판단하여, 해당하는 상기 피검사체의 양품 여부를 판정할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 헤드부는, 상기 피검사체를 파지할 수 있는 척킹유닛을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 피검사체에서 상기 복수의 부품들이 모두 존재하지만, 상기 복수의 부품들의 방향이 기 설정된 방향과 상이한 경우, 상기 척킹유닛으로 상기 피검사체를 파지하여, 해당하는 상기 피검사체를 회전하고, 상기 피검사체를 재검사할 수 있다.

일 실시예에 따라, 일면에 상기 로봇암이 결합되되, 기 마련된 가이드레일을 따라 주행하는 이송부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 이송부는, 상기 가이드레일 위에서 상기 가이드레일에 의해 지지되어 주행하거나, 또는 상기 레일에 매달려 주행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 피검사체를 다양한 방향에서 촬영한 영상을 근거로 피검사체의 양품 여부를 정확하게 판정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇의 외관을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송장치를 나타낸 도면이다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇이 피검사체를 검사하는 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함한다" 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇의 외관을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송장치를 나타낸 도면이며, 도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇이 피검사체를 검사하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇은, 이송수단에 의해 이송되는 피검사체를 촬영하는 카메라를 포함한 다관절 로봇으로서, 카메라가 마련된 헤드부와, 말단부에 헤드부가 마련되되 상기 카메라가 서로 다른 둘 이상의 방향에서 상기 피검사체를 촬영할 수 있도록 자유도를 가진 다관절의 로봇암과, 기 설정된 둘 이상의 자세에 따라 상기 로봇암의 동작을 제어하고, 상기 피검사체에 대한 영상을 근거로 상기 피검사체의 양품 여부를 판정하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시에에 따른 로봇암(10)은 복수의 축(일 예로, 5축, 6축, 7축, 8축 등)을 중심으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 회동하여, 임의의 방향이나 임의의 지점 등으로 이동할 수 있는 자유도를 갖는 다관절일 수 있다.

제어부는 다관절 로봇(1)의 전반적인 동작을 제어하는 수단으로서, 다관절 로봇(1)의 각 구성요소와 연동하여 각종 응용 프로그램을 실행하고, 그와 관련된 동작을 수행토록 할 수 있다. 즉 제어부는 다관절 로봇(1)의 구성요소들을 통해 입출력되는 신호 또는 데이터 등을 처리하거나, 저장부에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 다관절 로봇(1)의 구동을 제어할 수 있다.

구체적인 일 실시예에 따라 제어부는 저장부에 저장된 소정의 단계로 이루어진, 기 설정된 시퀀스(sequence)에 따라 로봇암(10)의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 각 단계는 공간 내 로봇암 말단부의 위치 및 방향, 그리고 헤드부의 자세 등을 포함할 수 있다.

이에 따라 컨베이어 따위와 같은 이송수단을 따라 이송되어 온 피검사체를, 다관절 로봇은 다양한 방향에서 촬영한 영상을 근거로 피검사체의 양품 여부를 정확하게 판정할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 헤드부는, 피검사체를 촬영할 수 있는 카메라 이외에, 피검사체를 파지할 수 있는 척킹유닛을 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 제어부는 척킹유닛을 이용하여 불량으로 판정한 피검사체를 파지하여, 인접한 분류함으로 분류할 수 있다(도 4 참조).

구체적으로, 상기 피검사체가, 전장부품 즉 전기장치부품으로서, 전선과 전자소자를 포함하고 있는 경우, 제어부는, 서로 다른 둘 이상의 방향에서 피검사체를 촬영한 영상과, 기 저장된 둘 이상의 양품을 촬영한 기준영상을 서로 비교하여, 피검사체에서 서로 다른 색상을 가진 전선들이 서로 엇갈리지 않게 서로 다른 색상을 가진 전선들 각각이 의도된 위치에 결선이 이루어졌는지 확인하기 위해, 서로 다른 색상을 가진 전선들의 결선이 일치하는지 여부를 확인할 수 있고, 피검사체에서 서로 다른 색상을 가진 전선들 간에 꼬여있지 않은지 확인하기 위해 서로 다른 색상을 가진 전선들 간의 교차 횟수를 확인할 수 있으며, 상기 피검사체에서 어느 한 전선의 단선 여부를 확인함으로써, 해당하는 상기 피검사체의 양품 여부를 판정할 수 있다.

만약, 이송수단 위에 안착되어 있는 상기 피검사체의 위치 및/또는 방향이 현재 다관절 로봇의 위치를 기준으로 다를 수 있으며, 다양한 방향에서 피검사체를 촬영하기 위해, 피검사체의 위치 및/또는 방향의 정렬이 필요하다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇이 피검사체에 대한 양품 여부를 판정하기 위해, 제어부는 사전에 상기 피검사체의 위치 및/또는 방향을 확인하여, 정렬이 필요한지 판단할 수 있고, 제어부는 상기 피검사체에서 상기 복수의 부품들이 모두 존재하지만, 복수 부품들의 방향이 기 설정된 방향과 상이한 경우, 상기 척킹유닛으로 피검사체를 파지하여, 기 설정된 방향과 상이한 각도만큼 상기 피검사체를 회전시킨 다음에, 상기 피검사체를 재검사할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가, 이송수단 위에 안착되어 있는 상기 피검사체의 위치 정렬이 필요한지 여부를 판단하기 위해, 피검사체에서 복수 부품들의 방향을 기준으로 판단할 수 있지만, 피검사체의 노출된 면에 인쇄되어 있는 기준식별표지를 이용할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암(10)은, 어느 일 지점에 고정 설치될 수 있으나, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 상기 로봇암(10)은 가이드레일을 따라 주행하는 이송부(미도시)에 결합될 수 있다.

로봇암(10)은 이송부에 결합되어, 이송부가 가이드레일을 따라 주행함에 따라, 상기 로봇암(10)도 함께 상기 가이드레일을 따라 주행할 수 있다.

이때 일 실시예에 따라, 가이드레일에 주행가능하도록 설치된 이송부는 상기 가이드레일에 의해 지지될 수 있도록 상기 가이드레일의 위에 마련되어, 로봇암(10)은 상향 설치될 수 있고, 또 다른 일 실시예에 따라, 상기 이송부는 상기 가이드레일에 매달릴 수 있도록 상기 가이드레일의 하부에 마련되어, 로봇암(10)은 하향 설치될 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 다관절 로봇
10: 로봇암

Claims (7)

1. 이송수단에 의해 이송되는 피검사체를 촬영하는 카메라를 포함한 다관절 로봇에 있어서,
   상기 카메라가 마련된 헤드부;
   말단부에 상기 헤드부가 마련되되, 상기 카메라가 서로 다른 둘 이상의 방향에서 상기 피검사체를 촬영할 수 있도록 자유도를 가진 다관절의 로봇암; 및
   기 설정된 둘 이상의 자세에 따라 상기 로봇암의 동작을 제어하고, 상기 피검사체에 대한 영상을 근거로 상기 피검사체의 양품 여부를 판정하는 제어부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드부는, 상기 피검사체를 파지할 수 있는 척킹유닛;
   을 더 포함하고,
   상기 제어부는, 불량으로 판정한 상기 피검사체를 파지하여, 인접한 분류함으로 분류하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 피검사체는, 전장부품이고,
   상기 제어부는, 서로 다른 둘 이상의 방향에서 상기 피검사체를 촬영한 영상을 이용하여, 상기 피검사체에서 서로 다른 색상을 가진 전선들의 결선 일치 여부, 상기 피검사체에서 서로 다른 색상을 가진 전선들의 교차 횟수, 또는 상기 피검사체에서 어느 한 전선의 단선 여부를 판단하여, 해당하는 상기 피검사체의 양품 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 피검사체는, 전장부품이고,
   상기 제어부는, 서로 다른 둘 이상의 방향에서 상기 피검사체를 촬영한 영상을 이용하여, 상기 피검사체에서 복수의 부품들이 기 설정된 위치에 있는지, 또는 상기 피검사체에서 상기 복수의 부품들 중 적어도 하나가 누락되어 있는지를 판단하여, 해당하는 상기 피검사체의 양품 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 헤드부는, 상기 피검사체를 파지할 수 있는 척킹유닛;
   을 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 피검사체에서 상기 복수의 부품들이 모두 존재하지만, 상기 복수의 부품들의 방향이 기 설정된 방향과 상이한 경우, 상기 척킹유닛으로 상기 피검사체를 파지하여, 해당하는 상기 피검사체를 회전하고, 상기 피검사체를 재검사하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇.
6. 제 1 항에 있어서,
   일면에 상기 로봇암이 결합되되, 기 마련된 가이드레일을 따라 주행하는 이송부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 이송부는,
   상기 가이드레일 위에서 상기 가이드레일에 의해 지지되어 주행하거나, 또는 상기 가이드레일에 매달려 주행하는 것을 특징으로 하는 비젼 검사기능 다관절 로봇.