KR101366195B1

KR101366195B1 - 팬너트 비전 검사 장치

Info

Publication number: KR101366195B1
Application number: KR1020130088164A
Authority: KR
Inventors: 이진석
Original assignee: 주식회사 서울금속
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2014-02-25
Anticipated expiration: 2033-07-25

Abstract

본 발명은, 팬너트의 내주면에 형성된 나사산 사이의 영역을 검사하기 위한 팬너트 비전 검사 장치로서, 경사면을 구비하는 광학 유닛; 조명광을 출력하는 광원을 구비하며, 상기 경사면의 외측에 배치되어 상기 조명광을 상기 경사면을 투과하여 상기 나사산 사이의 영역을 향해 경사지게 입사시키는 조명 유닛; 및 상기 경사지게 입사된 조명광에 의해 상기 나사산 사이의 영역에서 1차 반사된 반사광을 상기 경사면을 통해 2차 반사하여 수광함으로써 상기 팬너트의 나사산 사이의 영역에 대한 이미지를 획득하도록 형성되는 카메라 유닛을 포함하는, 팬너트 비전 검사 장치를 제공한다.

Description

팬너트 비전 검사 장치{VISION APPARATUS FOR INSPECTING PAN NUT}

본 발명은 팬너트의 내주면을 검사하기 위한 팬너트 비전 검사 장치에 관한 것이다.

전자 산업의 발전 및 수요 증대에 힘입어 체결요소 부품도 전자제품의 고품질화 트렌드를 뒷받침하기 위해 소형화·정밀화되고 있다. 이러한 전자제품의 고품질화에는 체결요소 부품의 품질 신뢰도 향상도 수반하게 된다. 그에 따라, 체결요소 부품의 검사는 품질관리의 중요한 부분으로 정착되고 있다.

체결요소 부품의 자동화 검사 장비의 하나인 비전 검사 장치는, 체결 요소를 촬영한 이미지를 처리하여 제품의 외관을 검사할 수 있게 구성된 것이다.

이러한 검사 과정에서, 통상적으로 외면의 이미지를 얻으면 되는 나사류와 달리, 너트류는 중공부의 내주면의 나사산에 대한 이미지를 얻어야 하는 점에서 이미지 획득시에 어려움이 있다. 특히, 나사류 중에서도 일 단부가 막힌 팬너트의 경우에는 그 어려움이 더 크다고 할 수 있다.

본 발명의 목적은, 팬너트의 내주면에 형성된 나사산에 대한 보다 분명하면서도 전체적인 이미지를 한번의 촬영만으로도 획득할 수 있게 하는, 팬너트 비전 검사 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 팬너트 비전 검사 장치는, 팬너트의 내주면에 형성된 나사산 사이의 영역을 검사하기 위한 팬너트 비전 검사 장치로서, 경사면을 구비하는 광학 유닛; 조명광을 출력하는 광원을 구비하며, 상기 경사면의 외측에 배치되어 상기 조명광을 상기 경사면을 투과하여 상기 나사산 사이의 영역을 향해 경사지게 입사시키는 조명 유닛; 및 상기 경사지게 입사된 조명광에 의해 상기 나사산 사이의 영역에서 1차 반사된 반사광을 상기 경사면을 통해 2차 반사하여 수광함으로써 상기 팬너트의 나사산 사이의 영역에 대한 이미지를 획득하도록 형성되는 카메라 유닛을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 광학 유닛은, 상기 카메라 유닛 측으로 갈수록 단면적이 넓어지게 형성되고, 상기 카메라 유닛의 촬영축과 경사지게 배치되는 상기 경사면을 구비하는 콘렌즈를 포함할 수 있다.

삭제

여기서, 상기 광원은, 상기 팬너트를 향해서만 조사되는 지향성 조명광을 출력하도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 조명 유닛은, 상기 광원을 둘러싸도록 형성되는 반사체를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 광원은 상기 광학 유닛에 대해 상대 이동 가능하게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 광원은, 상기 경사면의 둘레 방향을 따라 연장 형성된 환형체일 수 있다.

여기서, 몸체; 및 상기 콘렌즈를 수용하여 지지할 수 있도록 상기 몸체에 형성되는 수용부를 구비하는 지지 유닛이 더 구비될 수 있다.

여기서, 상기 지지 유닛은, 상기 광원을 수용하며, 상기 몸체에 상기 수용부와 연통되도록 형성되는 안내홈을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 안내홈은, 상기 콘렌즈의 경사면의 경사 방향을 따라 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 팬너트 비전 검사 장치에 의하면, 팬너트의 내주면에 형성된 나사산에 대한 보다 분명하면서도 전체적인 이미지를 한 번의 촬영만으로도 획득할 수 있다.

따라서, 팬너트를 회전시키거나 또는 카메라 유닛을 회전시키는 등을 위한 구성을 사용하지 않을 수 있게 되어, 팬너트에 대한 검사를 간단화할 수 있다.

또한, 팬너트의 길이가 길더라도, 광량의 부족으로 인한 문제를 해소하여 내부 나사산에 대한 분명한 이미지를 획득할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬너트 비전 검사 장치(100)의 평면도이다.
도 2는 도 1의 팬너트 비전 검사 장치(100)의 개념적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 팬너트 비전 검사 장치(100')의 개념적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 팬너트 비전 검사 장치(100'')의 개념적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 팬너트 비전 검사 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬너트 비전 검사 장치(100)의 평면도이다.

본 도면을 참조하면, 팬너트 비전 검사 장치(100)는, 공급 유닛(110), 이송 유닛(120), 대상물 감지 유닛(130), 조명 유닛(140), 광학 유닛(150), 카메라 유닛(160), 형상 측정 유닛(170), 및 배출 유닛(180)을 포함할 수 있다.

공급 유닛(110)은 공급부(111) 및 정렬부(113)를 포함할 수 있다. 공급부(111)는 호퍼(hopper) 형태로 형성되며, 측정할 대상물(N)을 시간당 일정 양만큼 정렬부(113)에 공급한다. 여기서, 대상물(N)은 너트, 볼트, 또는 팬너트와 같은 나사류를 포함할 수 있다.

정렬부(113)는 서로 모여져 있는 대상물(N)을 겹치지 않게 낱개 단위로 분리하고 일정한 자세로 정렬시킨다. 구성적인 측면에 있어서, 정렬부(113)는 볼(bowl) 피더(115), 직선 피더(117), 및 스페이서(119)를 포함할 수 있다.

볼 피더(115)는 대상물(N)이 모여져 있는 상태에서 진동에 의하여 상호 분리되면서 특정 방향을 따라 안내되도록 구성된다. 볼 피더(115)는 대상물(N)을 이송하는 중에 가이드의 형상에 의하여 대상물(N)이 특정 자세를 갖도록 유도하거나 특정된 자세를 갖지 않는 대상물(N)을 탈락시킨다. 종류에 있어서 볼 피더(115)는 계단형, 원추형, 원통형, 접시형, 단종형 등 알려져 있는 다양한 타입으로 형성될 수 있다.

볼 피더(115)에 의해 일정 자세로 공급된 대상물(N)은 직선 피더(117)에 의해 일렬로 이송 유닛(120)에 정렬될 수 있도록 준비된다. 직선 피더(117)는 대상물(N)을 자중에 의해 자연적으로 이송되도록 하여 먼저 진행된 대상물(N)에 밀착시킨다. 공급 속도를 증대시키고 상호 간의 간격을 일정하게 유지하기 위해, 직선 피더(117)에는 공압 노즐과 같은 푸셔(pusher)가 구비될 수 있다. 직선 피더(117)의 끝단에는 한꺼번에 대상물(N)이 복수 개가 공급되는 것(잼)을 방지하기 위한 기계적 또는 전자적 장치가 구비될 수 있다. 그러한 잼 방지 장치로는 스프링에 의해 젖혀질 수 있는 암(arm) 또는 게이트(gate)나 롤러(roller) 등을 채택할 수 있다.

스페이서(119)는 직선 피더(117)에 의해 이송 유닛(120)에 놓여진 대상물(N)이 이송 유닛(120) 상에서 일정한 위치에 놓여 지도록 안내한다. 이송 유닛(120)에 놓여진 대상물(N)은 관성 또는 흔들림에 의해 설정된 위치에서 벗어나 있을 수 있다. 이를 맞추기 위해, 스페이서(119)는 대상물(N)과 접촉하여 대상물(N)을 이송 유닛(120)의 반경방향으로 이동할 수 있게 구성된다.

도 1에는 이송 유닛(120)의 상면에 대상물(N)이 '놓여 지는' 방식으로서 정렬부(113)도 그에 적용될 수 있는 일 예를 보인 것이나, 정렬을 위한 메커니즘은 대상물(N)에 따라 다양한 형태가 될 수 있다. 그러한 예로서, 정렬부(113)는 대상물(N)이 끼워지는 홈이 일정한 간격으로 외주 측면에 형성된 원형판을 포함할 수 있다.

이송 유닛(120)은 일정한 회전 속도를 갖는 원형의 회전판(121)을 구비할 수 있다. 대상물(N)은 회전판(121)에 놓여지게 되며, 이송 유닛(120)은 대상물(N)을 이송하는 동안 단계적으로 측정(검사)을 받도록 하고 측정이 마쳐진 후 배출되도록 한다. 회전판(121)의 구동을 위하여 회동부 및 속도 제어를 위한 감속 장치 등이 포함될 수 있다. 회전판(121)은 대상물(N)을 상면에 배치하고 회전판(121)의 저면에서도 측정이 가능하도록 투명 글라스 형태로 형성될 수 있다. 이외에도 회전판(121)은 외주의 측면에 대상물(N)이 끼워질 수 있는 홈이 일정 간격으로 형성된 타입으로 형성될 수도 있다.

대상물 감지 유닛(130)은 이송 유닛(120)에 옮겨진 대상물(N)을 감지한다. 대상물 감지 유닛(130)은 대상물(N)이 대상물 감지 유닛(130)을 지나쳐서 검사 영역으로 향하는지 감지하여 위치 및 대상물(N) 간의 간격에 관한 정보를 데이터 처리부에 전송한다. 대상물(N)의 감지를 위하여 광센서, 근접센서 등이 사용될 수 있다. 이외에도 대상물 감지 유닛(130)은 엔코더 형태로 구현될 수 있다.

조명 유닛(140), 광학 유닛(150), 및 카메라 유닛(160)은 대상물(N)이 검사 영역 내에 왔을 때 대상물(N)의 표면에 대한 정보를 얻을 수 있게 구성된다. 얻어진 정보는 본 도면에 도시되지 않은 처리 유닛에 의해 나사산의 결손 또는 크랙과 같은 결함의 유무를 평가하는데 활용된다. 조명 유닛(140), 광학 유닛(150), 및 카메라 유닛(160)의 상세한 구성 및 작동 방식에 대하여는 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술한다.

다시 도 1을 참조하면, 형상 측정 유닛(170)은 대상물(N)의 헤드 규격, 몸체의 직경, 몸체의 길이 등 다양한 크기적 요소를 측정할 수 있게 구성된다. 형상 측정 유닛(170)은 대상물(N)의 일측에 배치되는 백라이트와, 백라이트의 반대쪽에 배치되는 촬영기를 갖춤으로써 대상물(N)의 실루엣을 검사할 수 있게 구성될 수 있다.

배출 유닛(180)은 검사가 완료되었거나 재검사가 필요한(측정되지 않은) 대상물(N)을 분류하여 배출시킨다. 배출 유닛(180)은 적어도 하나의 양품 배출부(181, 182), 불량품 배출부(183), 및 재검사품 배출부(184)를 포함할 수 있다. 정확한 배출을 위하여 배출 유닛(180)은 공압으로 대상물(N)을 이동시키는 공압 노즐을 포함할 수 있다.

이외에도 팬너트 비전 검사 장치(100)는 각 전자 부품들을 제어하거나 감지 또는 측정된 결과를 받는 데이터 처리부와, 검사 상태를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다. 데이터 처리부는 양품과 불량품, 및 재검사품을 구별하기 위한 알고리즘이 포함된 소프트웨어를 내장하고, 또한 사용자의 조작 또는 알림을 용이하게 하기 위한 시각적 사용자 인터페이스(graphic user interface: GUI)를 갖출 수 있다. 이하에서는, 상술한 팬너트 비전 검사 장치(100)의 조명 유닛(140), 광학 유닛(150), 및 카메라 유닛(160)에 대해 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1의 팬너트 비전 검사 장치(100)의 개념적인 단면도이다. 본 실시예에서, 대상물은 팬너트(N)일 수 있다. 팬너트(N)는 헤드부(NH) 및 몸체부(NB)를 가질 수 있다. 여기서, 몸체부(NB)는 중공부(NC)를 가질 수 있으며, 중공부(NC)의 내주면(NI)에는 나사산이 형성될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예와 관련된 팬너트 비전 검사 장치(100)의 주요 부분에 대해 설명한다. 본 도면을 참조하면, 팬너트 비전 검사 장치(100)는 이송 유닛(120), 조명 유닛(140), 광학 유닛(150), 및 카메라 유닛(160)을 포함할 수 있다.

이송 유닛(120)은 팬너트(N)를 이송하는 요소이다. 이송 유닛(120)은 회전판(121)을 포함할 수 있다. 여기서, 팬너트(N)는 그 헤드부(NH)가 회전판(121)에 놓여진 상태로 이송될 수 있다.

조명 유닛(140)은 팬너트(N)에 조명광(L1)을 조사하는 요소이다. 조명 유닛(140)은 광원(141)을 포함할 수 있다.

광원(141)은 조명광(L1)을 출력하는 요소이다. 광원(141)은 팬너트(N)의 중공부(NC)를 향해 조명광(L1)을 조사하도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 광원(141)은 팬너트(N) 측으로만 조사되는 지향성 조명광(L1)을 출력할 수 있다. 광원(141)은 후술하는 광학 유닛(150)의 둘레 방향을 따라 연장되는 환형체의 형태를 가질 수 있다.

광학 유닛(150)은 팬너트(N)에서 반사되는 반사광(L2)의 진행 방향을 변경시키는 요소이다. 광학 유닛(150)은 콘렌즈(151)를 포함할 수 있다.

콘렌즈(151)는 팬너트(N)의 내주면(NI)에서 반사되는 반사광(L2)을 카메라 유닛(160)으로 입사시키는 요소이다. 이를 위해, 콘렌즈(151)는 카메라 유닛(160) 측으로 벌어지는 방향을 따라 카메라 유닛(160)의 촬영축(X)과 경사지게 형성되는 경사면(151a)을 가질 수 있다. 이와 함께, 콘렌즈(151)는 상측면(151b), 및 하측면(151c)을 가질 수 있다.

카메라 유닛(160)은 팬너트(N)를 촬영하는 요소이다. 카메라 유닛(160)은 콘렌즈(151)에서 반사되는 반사광(L2)으로부터 팬너트(N)의 내주면(NI)에 대한 이미지를 획득할 수 있다.

이하에서는, 상술한 팬너트 비전 검사 장치(100)의 작동 방식에 대해 설명한다.

본 실시예에서, 콘렌즈(151)는 팬너트(N)의 내주면(NI)에 대한 정확한 이미지를 획득하기 위하여, 그 하측면(151c)이 팬너트(N)와 상당히 좁은 간격을 두고 이격되도록 배치될 수 있으며, 또한 그 하측면(151c)의 지름(d1)이 중공부(NC)의 지름(d2)보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘렌즈(151)의 하측면(151c)과 팬너트(N)의 사이에 별도의 조명을 설치하기 어려워, 팬너트(N)의 내주면(NI)에 대한 명확한 이미지를 획득하기가 쉽지 않을 수 있다.

본 실시예에 따르면, 팬너트(N)가 이송 유닛(120)에 의해 검사 영역에 도달하면, 콘렌즈(151)의 경사면(151a)의 외측에 배치된 광원(141)이 조명광(L1)을 출력할 수 있고, 이 조명광(L1)은 콘렌즈(151)의 경사면(151a)을 투과하여 팬너트(N)의 중공부(NC)로 입사될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 조명광(L1)이 내주면(NI)에 비스듬히 입사되므로, 나사산에 의해 생성되는 그림자를 최소화할 수 있어 나사골에 대한 명확한 이미지를 획득할 수 있다.

또한, 광원(141)은 팬너트(N) 측으로만 조사되는 지향성 조명광(L1)을 출력할 수 있으므로, 카메라 유닛(160) 측에서 바라볼 때 팬너트(N)의 내주면(NI)에서 반사되는 반사광(L2)과 간섭되지 않을 수 있다. 따라서, 팬너트(N)의 내주면(NI)에 대한 명확한 이미지를 획득할 수 있다.

조명광(L1)이 팬너트(N)의 중공부(NC)에 조사되면, 팬너트(N)의 내주면(NI)에서 1차 반사되는 반사광(L2)은 콘렌즈(151)의 경사면(151a)에서 2차 반사될 수 있다. 2차 반사된 재반사광(L2)은 카메라 유닛(160)으로 입사될 수 있고, 이에 의해 카메라 유닛(160)은 팬너트(N)의 내주면(NI)에 대한 이미지를 획득할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 팬너트 비전 검사 장치(100')의 개념적인 단면도이다. 본 도면을 참조하면, 팬너트 비전 검사 장치(100')는 상술한 요소들 이외에 지지 유닛(190)을 더 포함할 수 있다.

지지 유닛(190)은 콘렌즈(151)를 지지하는 요소이다. 지지 유닛(190)은 몸체(191), 수용부(193), 및 안내홈(195)을 포함할 수 있다.

몸체(191)는 카메라 유닛(160)과 팬너트(N) 사이에 고정될 수 있도록 팬너트 비전 검사 장치(100)의 고정형 요소 또는 외부의 고정형 요소와 연결될 수 있다.

수용부(193)는 몸체(191)의 두께 방향으로 관통 형성될 수 있다. 수용부(193)는 콘렌즈(151)의 경사면(151a)과 접하여 이를 지지할 수 있도록 콘렌즈(151)의 경사면(151a)에 대응하는 형상을 가질 수 있다.

안내홈(195)은 수용부(193)의 내면에 콘렌즈(151)의 경사면(151a)의 경사 방향(S)을 따라 형성될 수 있다. 안내홈(195)에는 광원(141)이 이동 가능하게 수용될 수 있다.

이하에서는, 상술한 팬너트 비전 검사 장치(100')의 작동 방식에 대해 설명한다. 팬너트(N)는 그 형태에 따라 복수의 종류로 분류될 수 있다. 구체적으로, 팬너트(N)는 중공부(NC)의 폭이 좁고 길이가 긴 것으로부터 폭이 넓고 길이가 짧은 것까지 그 종류에 따라 복수의 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 팬너트(N)의 형태에 따라 이에 적합한 조명광(L1)이 요구될 수 있다.

본 실시예에서, 광원(141)은 이동 가능하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 광원(141)은 안내홈(195)을 따라 이동 가능하게 형성될 수 있고, 여기서 안내홈(195)은 콘렌즈(151)의 경사면(151a)의 경사 방향(S)을 따라 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 팬너트(N)의 형태에 따라 조명광(L1)의 조명 방향 및 조명 범위를 변화시킬 수 있어, 팬너트(N)의 내주면(NI)에 대한 보다 명확한 이미지를 획득할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 팬너트 비전 검사 장치(100'')의 개념적인 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 팬너트 비전 검사 장치(100'')의 조명 유닛(140'')은 상술한 광원(141) 이외에 반사체(143)를 더 포함할 수 있다. 반사체(143)는 광원(141)의 조명광(L1)의 조사 방향을 가이드하는 요소이다. 반사체(143)는 광원(141)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 광원(141)에서 출력되는 조명광(L1)은 반사체(143)에 의해 반사되어 중공부(NC)로 입사되므로, 팬너트(N)의 내주면(NI)에서 반사되는 반사광(L2)과 비간섭될 수 있다. 이에 따라, 보다 정확한 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 콘렌즈(151)의 상측면(151b)으로 진행하는 조명광(L1)의 광량을 최소화할 수 있어 전력 대비 효율성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 팬너트 비전 검사 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100: 팬너트 비전 검사 장치 110: 공급 유닛
120: 이송 유닛 130: 대상물 감지 유닛
140: 조명 유닛 150: 광학 유닛
160: 카메라 유닛 170: 형상 측정 유닛
180: 배출 유닛 190: 지지 유닛

Claims

팬너트의 내주면에 형성된 나사산 사이의 영역을 검사하기 위한 팬너트 비전 검사 장치로서,
경사면을 구비하는 광학 유닛;
조명광을 출력하는 광원을 구비하며, 상기 경사면의 외측에 배치되어 상기 조명광을 상기 경사면을 투과하여 상기 나사산 사이의 영역을 향해 경사지게 입사시키는 조명 유닛; 및
상기 경사지게 입사된 조명광에 의해 상기 나사산 사이의 영역에서 1차 반사된 반사광을 상기 경사면을 통해 2차 반사하여 수광함으로써 상기 팬너트의 나사산 사이의 영역에 대한 이미지를 획득하도록 형성되는 카메라 유닛을 포함하는, 팬너트 비전 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학 유닛은,
상기 카메라 유닛 측으로 갈수록 단면적이 넓어지게 형성되고, 상기 카메라 유닛의 촬영축과 경사지게 배치되는 상기 경사면을 구비하는 콘렌즈를 포함하는, 팬너트 비전 검사 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 광원은,
상기 팬너트를 향해서만 조사되는 지향성 조명광을 출력하도록 형성되는, 팬너트 비전 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 조명 유닛은,
상기 광원을 둘러싸도록 형성되는 반사체를 포함하는, 팬너트 비전 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은 상기 광학 유닛에 대해 상대 이동 가능하게 형성되는, 팬너트 비전 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은,
상기 경사면의 둘레 방향을 따라 연장 형성된 환형체인, 팬너트 비전 검사 장치.
제2항에 있어서,
몸체; 및
상기 콘렌즈를 수용하여 지지할 수 있도록 상기 몸체에 형성되는 수용부를 구비하는 지지 유닛을 더 포함하는, 팬너트 비전 검사 장치.
제8항에 있어서,
상기 지지 유닛은,
상기 광원을 수용하며, 상기 몸체에 상기 수용부와 연통되도록 형성되는 안내홈을 더 포함하는, 팬너트 비전 검사 장치.
제9항에 있어서,
상기 안내홈은,
상기 콘렌즈의 경사면의 경사 방향을 따라 형성되는, 팬너트 비전 검사 장치.