KR102000907B1

KR102000907B1 - 페라이트 외관 비전 검사방법

Info

Publication number: KR102000907B1
Application number: KR1020190019905A
Authority: KR
Inventors: 김성직
Original assignee: 김성직
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2019-07-16
Anticipated expiration: 2039-02-20

Abstract

본 발명은 페라이트 외관 비전 검사방법에 관한 발명으로, 조명부와 촬영부를 탑재하는 제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300)과, 제어유닛(400)과, 선별유닛(500)으로 이루어지는 검사시스템을 이용한 페라이트 외관 비전 검사방법에 있어서, 제어유닛(400)을 통해 페라이트 모델의 종류에 따라서 검사시스템을 제어하고 설정데이터를 입력하는 사전설정단계(S10); 제1외관검사유닛(100)에 페라이트를 로딩하고 좌측영역(Z1)과, 우측영역(Z2)의 촬영데이터를 생성하는 제1외관검사단계(S20); 제2외관검사유닛(200)에 페라이트를 이송하고 상부중앙영역(Z3)과, 상부좌측영역(Z4)과, 상부우측영역(Z5)의 촬영데이터를 생성하는 제2외관검사단계(S30); 제3외관검사유닛(300)에 페라이트를 이송하고 하부좌측영역(Z6)과, 하부우측영역(Z7)과, 하부중앙영역(Z8)의 촬영데이터를 생성하는 제3외관검사단계(S40); 제어유닛(400)에 상기 영역들에 대한 촬영데이터를 수신하고 머신 비전 영상처리에 의해 판독데이터를 생성하여 결함을 검출하는 판독단계(S50); 및 선별유닛(500)에 페라이트를 이송하고 판독데이터에 따라 페라이트를 선별 배출하는 선별단계(S60);로 이루어져 페라이트의 제조 시 미세 실크랙 등의 결함을 정확하게 효율적으로 검출하는 것이 특징이다.

Description

페라이트 외관 비전 검사방법{APPEARANCE VISION INSPECTION METHOD FOR FERRITE PART}

본 발명은 페라이트 외관 비전 검사방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 페라이트 부품(이하, 페라이트)의 제조 시 미세 실크랙 등 육안으로 식별할 수 없는 결함을 정확하고 신속하게 검출하도록 머신 비전을 이용하는 페라이트 외관 검사방법에 관한 것이다.

산화철에 망간, 니켈, 아연 등을 배합, 소결한 산화물계 자성재료인 페라이트는 다양한 산업 분야에서 이용되고 있다. 예컨대, 자동차의 배기계통과 같이 내열특성을 필요로하는 부품은 수백 ℃의 온도범위에서 내열 및 내산화 특성이 우수한 페라이트계 합금으로 이루어진 부품이 주로 이용된다. 아울러, 자기특성을 요구하는 각종 전자제품에도 페라이트계 자성체로 이루어진 부품을 탑재한다.

한편, 페라이트는 산화철 화합물로 이루어진 합금 소재를 이용해 성형 제조되므로 정련과정을 거치더라도 각종 불순물이 다량 잔존한다. 따라서, 페라이트는 제조과정에서 크랙 또는 미세 실크렉이 발생하거나 압연 등의 가공과정에서 외관의 손상 또는 변형이 발생하는 등의 문제점이 있다.

이와 같이 페라이트에 크랙 등의 결함이 발생된 상태에서 기기 등에 장착될 경우 기기의 성능 및 수명을 저하시키는 원인이 될 수 있으므로 페라이트의 제조시에는 외관을 검사하는 공정을 진행하여 양품 및 불량품을 선별하는 작업이 이루어지고 있다.

통상적인 페라이트의 외관 검사공정은 페라이트를 이송하는 컨베이어의 일측에 검사대를 마련하고 작업자가 직접 육안으로 부품의 외관을 확인하는 방식이 일반적이며, 최근에는 이송되는 페라이트를 카메라로 촬영하여 모니터 화면을 통해 작업자가 이미지를 확인하는 검사 방식으로 이상 여부를 검출하는 기술이 적용되고 있다.

공지된 기술의 일례로서, 한국공개특허 제 10 - 1997 - 0058518 호에는 반원통형 페라이트코어의 외관을 육안으로 검사하는 것에 있어서, 페라이트코어의 외관을 검사하여 양/불량을 판단하는 주제어부와, 주제어부의 제어로 페라이트코어를 로딩시키는 모터부와, 로딩된 페라이트코어를 감지하는 적외선감지센서와, 페라이트코어의 검사위치를 수정하는 프레임/그래버부와, 적외선감지센서에서 페라이트코어의 정위치를 감지시에 다수의 위치에서 페라이트코어의 영상을 찍는 카메라를 포함하는 검사장치를 구성한다.

다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 0158400 호에는 페라이트코어가 이송되는 컨베이어 벨트의 일측에 설치되어 페라이트코어를 협지 및 이송토록 설치되는 코어 이송부와, 컨베이어 벨트의 일측으로 마련된 코어 검사대의 카메라 고정 플레이트와, 카메라 고정 플레이트 양측에 지지대를 개재하여 페라이트코어가 위치되는 코어 안치편의 하측에 설치되는 로드셀과, 코어 안치편 상측으로 카메라 고정 플레이트의 상부중앙에 지지고정되는 CCD 카메라가 설치되어 페라이트코어의 검사작업을 수행토록 설치되는 코어검사부를 포함하는 검사장치를 구성한다.

한국공개특허 제 10 - 1997 - 0058518 호 (1997.07.31) 한국등록특허 제 10 - 0158400 호 (1998.12.15) 한국공개특허 제 10 - 1997 - 0048527 (1997.07.29) 한국공개특허 제 10 - 1997 - 0058491 호 (1997.07.31)

종래에는 페라이트의 제조시 작업자가 육안으로 제품 외관의 불량 여부를 확인하는 방식으로 검사를 실시하는 것이 일반적이다. 그러나, 이와 같은 방식은 작업자의 숙련도나 판단 기준에 따라 검사품질에 차이가 발생하므로 신뢰도가 낮을 뿐만 아니라 인건비의 발생 및 공정시간의 지연에 따른 생산성 및 효율성이 낮은 단점이 있다.

이와 같은 문제로 인해, 최근에는 이송중인 페라이트를 디지털 카메라로 촬영하여 모니터 화면을 통해 작업자가 이미지를 확인하는 검사 방식을 적용하고 있다. 그러나 일반 디지털 카메라를 이용한 검사 방식은 단순히 촬영된 이미지로부터 식별 가능한 수준에서의 결함 검출만이 가능한 한계가 있다.

한편, 종래의 페라이트 검사에 일반 디지털 카메라 대신 2D 라인 스캔 카메라나 3D 라인 스캔 카메라를 적용한 예도 있다. 그러나, 2D 라인 스캔 카메라는 주지된 바와 같이 피검사물 또는 카메라를 선형 이동하면서 촬영이 이루어지는 방식이므로 노이즈 발생에 취약하고 특히 페라이트 특유의 어두운 색상 및 표면질감으로 인해 크랙을 구분하기가 매우 어렵다. 따라서, 미세 실크랙의 경우 검출율이 미미할 뿐만 아니라 소프트웨어적인 영상처리에 의한 검출 효율이 낮은 문제점으로 인해 셔터 속도나 FPS 등 하드웨어에서 고사양이 요구되는 단점이 있다. 아울러, 3D 카메라의 경우 장비 자체가 고가인 점, 및 피검사물 한 단위당 촬영시간이 약 10 ~ 20초 가량 소요되는 점, 촬영된 데이터의 양이 방대하여 그에 따른 처리시간 역시 장시간 소요되는 점 등 사실상 작업 현장에 적용하기에는 실효성이 현저히 낮은 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,

조명부와 촬영부를 탑재하는 제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300)과, 제어유닛(400)과, 선별유닛(500)으로 이루어지는 검사시스템을 이용한 페라이트 외관 비전 검사방법에 있어서,

제어유닛(400)을 통해 페라이트 모델의 종류에 따라서 검사시스템을 제어하고 설정데이터를 입력하는 사전설정단계(S10);

제1외관검사유닛(100)에 페라이트를 로딩하고 좌측영역(Z1)과, 우측영역(Z2)의 촬영데이터를 생성하는 제1외관검사단계(S20);

제2외관검사유닛(200)에 페라이트를 이송하고 상부중앙영역(Z3)과, 상부좌측영역(Z4)과, 상부우측영역(Z5)의 촬영데이터를 생성하는 제2외관검사단계(S30);

제3외관검사유닛(300)에 페라이트를 이송하고 하부좌측영역(Z6)과, 하부우측영역(Z7)과, 하부중앙영역(Z8)의 촬영데이터를 생성하는 제3외관검사단계(S40);

제어유닛(400)에 상기 영역들에 대한 촬영데이터를 수신하고 머신 비전 영상처리에 의해 판독데이터를 생성하여 결함을 검출하는 판독단계(S50); 및

선별유닛(500)에 페라이트를 이송하고 상기 판독데이터에 따라 페라이트를 선별 배출하는 선별단계(S60);를 포함하여 구성함으로써 페라이트의 제조 시 미세 실크랙 등의 결함을 정확하게 효율적으로 검출할 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 페라이트의 제조 및 가공시 발생하는 미세 실크랙 등의 결함을 효율적으로 검출하기 위하여 머신 비전을 이용한 외관 검사방법을 제공한다.

즉, 본 발명은 페라이트의 각 영역에 대한 고해상도 촬영데이터를 획득하고 이를 기반으로 머신 러닝 영상처리에 의해 신속하고 정밀하게 외관 검사가 이루어질 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명은 종래 육안 검사 방식 또는 라인 스캐너 카메라를 이용한 이미지 검사 방식에 비해 생산성 및 효율성을 현저히 증대함은 물론, 페라이트의 모델별로 상이한 규격 및 형상에 따른 검사시스템의 세팅 및 검사기준을 사전에 설정하여 검사과정에 용이하게 반영할 수 있으며, 특히 딥러닝에 의한 검사정확도 및 변별력을 현저히 향상할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 페라이트 외관 검사 작업 전반의 자동화를 통해 검출 오류를 최소화하여 검사 결과에 대한 신뢰도를 현저히 향상하고 더 나아가 외관 검사 작업의 무인화를 가능하게 하는 등의 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법의 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법에 이용되는 검사시스템의 개략적인 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법의 제1외관검사단계 내지 제3외관검사단계 및 선별단계의 공정 흐름을 검사시스템 상에 도시한 평면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법의 제1외관검사단계 내지 제3외관검사단계의 실시 예를 도시한 상태도.
도 7 내지 도 12는 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법의 판독단계의 실시 예를 도시한 이미지.

이하, 본 발명의 페라이트 외관 비전 검사방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다. 아울러 하기의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법의 흐름도, 도 2는 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법에 이용되는 검사시스템의 개략적인 블록도, 도 3은 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법의 제1외관검사단계 내지 제3외관검사단계 및 선별단계의 공정 흐름을 검사시스템 상에 도시한 평면도, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법의 제1외관검사단계 내지 제3외관검사단계의 실시 예를 도시한 상태도, 도 7 내지 도 12는 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법의 판독단계의 실시 예를 도시한 이미지이다.

본 발명의 기술이 적용되는 페라이트 외관 비전 검사방법은 페라이트 부품(이하, 페라이트)의 제조 시 육안으로 식별하기 어려운 미세 실크랙과 같은 결함을 보다 정확하게 검출하도록 이루어진 머신 비전을 이용한 외관 검사방법에 관한 것임을 주지한다.

이를 위한 본 발명의 페라이트 외관 비전 검사방법은 페라이트 제조시스템의 후반부에 검사시스템을 구축하여, 예컨대 형삭유닛 및 세정유닛을 거쳐 불순물이 제거된 상태로 취출되는 페라이트를 로딩하여 미세 실크렉, 크렉 및 이물질 여부를 검사하도록 이루어진다. 이하에서는 자동차용 부품으로 널리 이용되는 페라이트코어 제조시스템에 적용하여 피검사물로써 페라이트에 결함을 검출하기 위한 일련의 검사과정을 실시 예로들어 설명한다.

본 발명의 검사방법에 이용되는 검사시스템은 조명부 및 촬영부를 탑재하는 제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300), 및 제어유닛(400)과 선별유닛(500)으로 구성한다. 제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300)에는 페라이트를 이송하여 위치하고 각 영역을 검사하도록 구비한다. 제어유닛(400)은 컴퓨터 및 매체에 저장된 컴퓨터프로그램으로 이루어져 검사 과정 전반을 제어하도록 구비한다. 선별유닛(500)은 제어유닛(400)과 연동하여 페라이트를 판독 결과에 따라 양품, 불량품, 보류품으로 선별 배출하도록 구비한다.

본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법은 상기와 같은 검사시스템을 이용하여 곡면을 가지는 입체 형태로 이루어진 페라이트의 외관을 좌측영역(Z1), 우측영역(Z2), 상부중앙영역(Z3), 상부좌측영역(Z4), 상부우측영역(Z5), 하부좌측영역(Z6), 하부우측영역(Z7), 및 하부중앙영역(Z8)으로 세분화하여 각 영역을 검사하도록 구성하며, 도 1에 도시한 바와 같이 사전설정단계(S10), 제1외관검사단계(S20), 제2외관검사단계(S30), 제3외관검사단계(S40), 판독단계(S50), 및 선별단계(S60)를 포함하여 이루어진다.

상기 사전설정단계(S10)는 제어유닛(400)을 통해 페라이트 모델의 종류에 따라서 검사시스템을 제어하고 설정데이터를 입력하는 단계이다. 즉, 상기 사전설정단계(S10)는 본격적으로 페라이트를 검사시스템에 로딩하기 전에 해당 페라이트 모델에 적합한 검사환경 및 검사기준을 사전에 설정하는 단계이다.

상기 사전설정단계(S10)에서는 제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300)의 촬영부 및 조명부의 작동 상태를 제어하는 제어값을 설정한다. 본 발명에 이용되는 검사시스템에는 상기한 바와 같은 페라이트의 8개 영역에 대한 검사가 이루어지도록 8개소에 촬영부 및 조명부를 탑재하는바, 사전설정단계(S10)에서는 각 촬영부의 촬영 상태 및 조명부의 휘도 제어값을 설정한다.

또한, 상기 사전설정단계(S10)에서는 피검사물인 페라이트의 모델을 선택하고 해당 모델에 발생한 결함면적 및 치수에 대한 선별 기준값을 설정한다. 페라이트는 모델에 따라 치수 등의 물리적 특성이 상이하며 제조 과정에서 발생하는 결함의 형태 역시 다양한 양상으로 나타난다. 따라서, 사전설정단계(S10)를 통해 페라이트 모델에 따라 선별 기준값을 설정하여 추후 판독단계(S50)에 적용한다.

상기 사전설정단계(S10)는 제어유닛(400)의 처리모듈(410) 및 제어모듈(420)의 인터페이스를 통해 작업자가 수동 입력하거나 자동 설정을 적용할 수 있도록 구성하며 설정 상태는 모니터 화면을 통해 표시한다.

상기 제1외관검사단계(S20)는 제1외관검사유닛(100)에 페라이트를 로딩하고 좌측영역(Z1)과, 우측영역(Z2)의 촬영데이터를 생성하는 단계이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제1외관검사유닛(100)은 페라이트를 위치시키는 제1이송모듈(110)의 좌, 우측에 각각 좌측면검사모듈(120)과 우측면검사모듈(130)을 상호 대향하도록 구비한다. 좌측면검사모듈(120)에는 제1좌측조명부(121) 및 제1좌측촬영부(122)가 제1좌측위치부(123)에 장착되어 수평으로 배치되고 우측면검사모듈(130)에는 제1우측조명부(131) 및 제1우측촬영부(132)가 제1우측위치부(133)에 장착되어 수평으로 배치된다.

따라서, 상기 제1외관검사단계(S20)에서는 우선 페라이트의 좌, 우측면이 각각 좌측면검사모듈(120) 및 우측면검사모듈(130)을 향하도록 제1이송모듈(110)로 이송하되 제1좌측조명부(121)와 제1우측조명부(131) 사이의 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시킨다. 페라이트와 양측 조명부 사이의 거리는 제어유닛(400)에 의해 제어되는 제1조정수단(116)에 의해 설정한다. 제1좌측조명부(121) 및 제1우측조명부(131)의 후방에 위치하는 제1좌측촬영부(122) 및 제1우측촬영부(132)는 페라이트 크기의 3배 면적에 해당하는 충분한 시야각(FOV)을 확보하게 된다.

페라이트가 위치하면 제1좌측조명부(121)와 제1우측조명부(131)에서 페라이트의 좌측영역(Z1)과 우측영역(Z2)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사한다. 파장영역이 긴 광원은 특유의 표면질감을 가지는 페라이트에 조사 시 난반사율이 높아 촬영데이터로부터 머신 비전과 같은 소프트웨어적 영상처리 기술에 의한 결함의 검출이 매우 어렵다. 따라서 상기 휘도 및 파장영역 범위를 가지는 청색톤의 빛을 조사하여 페라이트의 질감과 미세 크랙의 구분이 가능하도록 구성한다.

조명부가 세팅되면 제1좌측촬영부(122)와 제1우측촬영부(132)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 좌측영역(Z1)과 우측영역(Z2)을 촬영한다. 페라이트의 제조 과정에서 발생하는 미세 실크랙의 경우 100㎛ 이하 크기로 형성된 것들은 일반 중,저해상도 카메라로 촬영된 영상으로는 식별이 불가능하므로 본 단계에서는 상기 해상도 범위에서 분해능이 약 10.5㎛ 수준으로 도출되도록 페라이트의 좌측영역(Z1)과 우측영역(Z2)을 촬영하여 촬영데이터를 생성한다.

촬영이 완료되면 좌측영역(Z1)과 우측영역(Z2)의 촬영데이터를 제어유닛(400)에 전송한다. 제1외관검사유닛(100)과 제어유닛(400) 사이는 PLC통신을 통해 실시간 전송이 이루어지도록 구성한다.

상기 제2외관검사단계(S30)는 제2외관검사유닛(200)에 페라이트를 이송하고 상부중앙영역(Z3)과, 상부좌측영역(Z4)과, 상부우측영역(Z5)의 촬영데이터를 생성하는 단계이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제2외관검사유닛(200)은 페라이트를 위치시키는 제2이송모듈(210)의 수직 상측에 상부중앙검사모듈(220)을 구비하고, 그 후방에서 제2이송모듈(210)의 사선 방향 상부좌측과 사선 방향 상부우측에 각각 상부좌측검사모듈(230)과 상부우측검사모듈(240)을 상호 대칭하도록 구비한다. 상부중앙검사모듈(220)에는 제2중앙조명부(221) 및 제2중앙촬영부(222)가 제2중앙위치부(223)에 장착되어 수직으로 배치되고 상부좌측검사모듈(230)에는 제2좌측조명부(231) 및 제2좌측촬영부(232)가 제2좌측위치부(233)에 장착되어 사선 방향으로 배치되며 상부우측검사모듈(240)에는 제2우측조명부(241) 및 제2우측촬영부(242)가 제2우측위치부(243)에 장착되어 사선 방향으로 배치된다.

따라서, 상기 제2외관검사단계(S30)에서는 우선 페라이트의 상부 좌, 우측면이 각각 상부좌측검사모듈(230) 및 상부우측검사모듈(240) 방향으로 위치하도록 제1이송모듈(110)로 이송하되 제2중앙조명부(221)의 하측 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시킨다. 페라이트와 상측 조명부 사이의 거리는 제어유닛(400)에 의해 제어되는 제3조정수단(224)에 의해 설정한다. 제2중앙조명부(221)의 후방에 위치하는 제2중앙촬영부(222)는 페라이트 크기의 3배 면적에 해당하는 충분한 시야각을 확보하게 된다.

페라이트가 위치하면 제2중앙조명부(221)에서 페라이트의 상부중앙영역(Z3)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사한다. 페라이트의 상부중앙영역(Z3)에 형성되는 곡면은 파장영역이 긴 광원을 조사 시 난반사율이 높으므로 상기 휘도 및 파장영역 범위를 가지는 청색톤의 빛을 조사하여 페라이트의 표면질감과 미세 크랙의 구분이 가능하도록 구성한다.

조명부가 세팅되면 제2중앙촬영부(222)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 상부중앙영역(Z3)을 촬영한다. 상기 해상도 범위에서 분해능이 약 10.5㎛ 수준으로 도출되도록 페라이트의 상부중앙영역(Z3)을 촬영하여 100㎛ 이하 크기의 미세 실크랙의 식별이 가능하도록 촬영데이터를 생성한다.

상부중앙영역(Z3)에 대한 촬영이 완료되면 제2이송모듈(210)로 페라이트를 제2좌측조명부(231)와 제2우측조명부(241) 사이의 사선 방향 하측 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시킨다. 페라이트와 양측 조명부 사이의 사선 방향 거리는 제어유닛(400)에 의해 제어되는 제2조정수단(216)과, 제4조정수단(234) 및 제5조정수단(244)에 의해 설정한다. 제2좌측조명부(231) 및 제2우측조명의 후방에 위치하는 제2좌측촬영부(232) 및 제2우측촬영부(242)는 페라이트 크기의 3배 면적에 해당하는 충분한 시야각을 확보하게 된다.

페라이트가 위치하면 제2좌측조명부(231)와 제2우측조명부(241)에서 페라이트의 상부좌측영역(Z4)과 상부우측영역(Z5)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사한다. 페라이트의 상부좌측영역(Z4) 및 상부우측영역(Z5)에 형성되는 곡면 및 모서리부는 파장영역이 긴 광원을 조사 시 난반사율이 높으므로 상기 휘도 및 파장영역 범위를 가지는 청색톤의 빛을 조사하여 페라이트의 표면질감 및 모서리와 미세 크랙의 구분이 가능하도록 구성한다.

조명부가 세팅되면 제2좌측촬영부(232)와 제2우측촬영부(242)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 상부좌측영역(Z4)과 상부우측영역(Z5)을 촬영한다. 상기 해상도 범위에서 분해능이 약 10.5㎛ 수준으로 도출되도록 페라이트의 상부좌측영역(Z4) 및 상부우측영역(Z5)을 촬영하여 100㎛ 이하 크기의 미세 실크랙의 식별이 가능하도록 촬영데이터를 생성한다.

촬영이 완료되면 상부중앙영역(Z3)과 상부좌측영역(Z4)과 상부우측영역(Z5)의 촬영데이터를 제어유닛(400)에 전송한다.

상기 제3외관검사단계(S40)는 제3외관검사유닛(300)에 페라이트를 이송하고 하부좌측영역(Z6)과, 하부우측영역(Z7)과, 하부중앙영역(Z8)의 촬영데이터를 생성하는 단계이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제3외관검사유닛(300)은 페라이트를 위치시키는 제3이송모듈(310)의 사선 방향 하부좌측과 사선 방향 하부우측에 각각 하부좌측검사모듈(320)과 하부우측검사모듈(330)을 상호 대칭하도록 구비하고, 그 후방에서 제3이송모듈(310)의 수직 하측에 하부중앙검사모듈(340)을 구비한다. 하부좌측검사모듈(320)에는 제3좌측조명부(321) 및 제3좌측촬영부(322)가 제3좌측위치부(323)에 장착되어 사선 방향으로 배치되고 하부우측검사모듈(330)에는 제3우측조명부(331) 및 제3우측촬영부(332)가 제3우측위치부(333)에 장착되어 사선 방향으로 배치되며 하부중앙검사모듈(340)에는 제3중앙조명부(341) 및 제3중앙촬영부(342)가 제3중앙위치부(343)에 장착되어 수직으로 배치된다.

따라서, 상기 제3외관검사단계(S40)에서는 우선 페라이트의 하부 좌, 우측면이 각각 하부좌측검사모듈(320) 및 하부우측검사모듈(330) 방향으로 위치하도록 제3이송모듈(310)로 페라이트를 픽업하여 이송하되 제3좌측조명부(321)와 제3우측조명부(331) 사이의 사선 방향 상측 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시킨다. 페라이트와 조명부 사이의 거리는 제어유닛(400)에 의해 제어되는 제6조정수단(324) 및 제7조정수단(334)에 의해 설정한다. 제3좌측조명부(321) 및 제3우측조명부(331)의 후방에 위치하는 제3좌측촬영부(322) 및 제3우측촬영부(332)는 페라이트 크기의 3배 면적에 해당하는 충분한 시야각을 확보하게 된다.

페라이트가 위치하면 제3좌측조명부(321)와 제3우측조명부(331)에서 페라이트의 하부좌측영역(Z6)과 하부우측영역(Z7)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사한다. 페라이트의 하부좌측영역(Z6) 및 하부우측영역(Z7)에 형성되는 곡면 및 모서리부는 파장영역이 긴 광원을 조사 시 난반사율이 높으므로 상기 휘도 및 파장영역 범위를 가지는 청색톤의 빛을 조사하여 페라이트의 표면질감 및 모서리와 미세크랙의 구분이 가능하도록 구성한다.

조명부가 세팅되면 제3좌측촬영부(322)와 제3우측촬영부(332)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 하부좌측영역(Z6)과 하부우측영역(Z7)을 촬영한다. 상기 해상도 범위에서 분해능이 약 10.5㎛ 수준으로 도출되도록 페라이트의 하부좌측영역(Z6) 및 하부우측영역(Z7)을 촬영하여 100㎛ 이하 크기의 미세 실크랙의 식별이 가능하도록 촬영데이터를 생성한다.

하부좌측영역(Z6) 및 하부우측영역(Z7)에 대한 촬영이 완료되면 제3이송모듈(310)로 페라이트를 제3중앙조명부(341)의 상측 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시킨다. 페라이트와 조명부 사이의 거리는 제어유닛(400)에 의해 제어되는 제8조정수단(344)에 의해 설정한다. 제3중앙조명부(341)의 후방에 위치하는 제3중앙촬영부(342)는 페라이트 크기의 3배 면적에 해당하는 충분한 시야각을 확보하게 된다.

페라이트가 위치하면 제3중앙조명부(341)에서 페라이트의 하부중앙영역(Z8)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사한다. 페라이트의 상부중앙영역(Z3)에 형성되는 요입 곡면은 파장영역이 긴 광원을 조사 시 난반사율이 높으므로 상기 휘도 및 파장영역 범위를 가지는 청색톤의 빛을 조사하여 페라이트의 표면질감과 미세 크랙의 구분이 가능하도록 구성한다.

조명부가 세팅되면 제3중앙촬영부(342)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 하부중앙영역(Z8)을 촬영한다. 상기 해상도 범위에서 분해능이 약 10.5㎛ 수준으로 도출되도록 페라이트의 하부중앙영역(Z8)을 촬영하여 100㎛ 이하 크기의 미세 실크랙의 식별이 가능하도록 촬영데이터를 생성한다.

촬영이 완료되면 하부우측영역(Z7)과 하부좌측영역(Z6)과 하부중앙영역(Z8)의 촬영데이터를 제어유닛(400)에 전송한다.

한편, 상기 판독단계(S50)는 제어유닛(400)에 상기 영역들에 대한 촬영데이터를 수신하고 머신 비전 영상처리에 의해 판독데이터를 생성하여 결함을 검출하는 단계이다.

제어유닛(400)은 컴퓨터 및 매체에 저장된 컴퓨터프로그램으로 이루어져 상기 제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300)과 후술하게 될 선별유닛(500)과 연동하여 제어하도록 구비한다.

따라서, 상기 판독단계(S50)에서는 우선 제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300)으로부터 전송된 페라이트의 8개 영역에 대한 촬영데이터를 영상처리하여 명암차를 강조하고 잔상을 제거한다.

도 7 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 처리에 의해 페라이트의 좌측영역(Z1), 우측영역(Z2), 상부중앙영역(Z3), 상부좌측영역(Z4), 상부우측영역(Z5), 하부좌측영역(Z6), 하부우측영역(Z7), 및 하부중앙영역(Z8) 촬영데이터에 명암이 강조된 상태에서 촬영데이터를 이진화 영상처리하여 블롭(Blob)을 추출하고 블롭 면적을 연산하여 결함의 종류별로 판독데이터를 산출한다. 이진화 영상처리는 촬영데이터 상의 모든 픽셀을 임계값을 기준으로 흑과 백으로 처리하여 명암차를 명확하게 표시한다. 임계값은 촬영데이터의 모든 픽셀에 대한 명도의 평균값을 산출하여 이용할 수 있으며 그 밖에 페라이트 모델에 따라서 변수를 적용할 수 있을 것이다. 이진화된 촬영데이터로부터 블롭이 추출되면 도 12에 도시한 바와 같이 블롭 면적의 크기에 따라서 예컨대 실크랙, 테두리깨짐, 세로크랙, 가로크랙, 어두운점 결함, 밝은점 결함 등 결함의 종류별로 판독데이터를 산출한다.

또한, 상기 사전설정단계(S10)에서 기입력된 설정데이터를 기반으로 판독데이터를 비교 분석하여 선별 기준값에 따라 양품, 불량품, 보류품에 해당하는 제어신호를 생성하고 선별유닛(500)에 전송한다.

아울러, 상기 판독단계(S50)에서는 페라이트의 가공치수에 대한 정확도를 검출하는 단계를 포함한다. 즉, 촬영데이터에서 픽셀 위치에 따라 기울기가 가장 큰 두 지점에 대해 미분함수를 적용하여 경계선을 산출하고 그 치수를 연산하여 판독데이터를 산출하며 설정데이터와 비교하여 결함을 검출한다.

한편, 상기 판독단계(S50)에서는 머신 비전 딥러닝 기술을 적용하여 판독데이터를 학습하는 단계를 포함하여 추후 결함의 검출에 참조하도록 구성한다. 즉, 촬영데이터를 영상처리하여 판독하는 과정에서 임의의 다양한 양상으로 형성되는 미세 실크랙 등에 대한 판독데이터를 학습함으로써 변별력을 증대하고 신속한 검출능력을 확보하도록 한다. 딥러닝 알고리즘에 관해서는 주지된 기술을 참고하면 될 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 선별단계(S60)는 선별유닛(500)에 페라이트를 이송하고 상기 판독데이터에 따라 페라이트를 선별 배출하는 단계이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 선별유닛(500)에는 제1배출대 내지 제3배출대(510~530)를 구비하고 제어유닛(400)에서 전송하는 제어신호에 따라 페라이트의 배출 방향을 선택하는 제1선별핸들(540) 및 제2선별핸들(550)을 구비한다.

따라서, 상기 선별단계(S60)에서는 상기 판독단계(S50)를 거친 페라이트가 양품, 불량품, 보류품으로 판독되면 그에 따른 각각의 제어신호에 따라 제1선별핸들(540)을 작동하여 제1배출대(510)로 배출하거나 제2선별대를 작동하여 제2배출대(520)로 배출하거나 혹은 제3배출대(530)로 배출한다.

상기와 같이 제1배출대 내지 제3배출대(510~530)를 통해 선별 배출되는 페라이트는 적재수단에 언로딩하며, 소정의 자율주행대차를 운행하여 이송함으로써 페라이트의 외관 검사 및 물류 작업 전반의 전자동 무인화를 실현할 수 있을 것이다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 페라이트 외관 비전 검사방법은 페라이트의 제조 과정에서 생성된 미세 실크랙 등의 결함을 효과적으로 검출하는 검사방법을 제공한다.

즉, 본 발명은 곡면이나 모서리 등이 형성되고 특유의 표면질감을 가지는 페라이트를 좌측영역(Z1), 우측영역(Z2), 상부중앙영역(Z3), 상부좌측영역(Z4), 상부우측영역(Z5), 하부좌측영역(Z6), 하부우측영역(Z7), 하부중앙영역(Z8)으로 세분화하고 각 영역에 대한 고해상도 촬영데이터를 기반으로 머신 비전 영상처리에 의해 정밀한 외관 검사가 이루어지도록 구성한다.

그러므로, 본 발명은 페라이트 외관 검사 작업 전반의 자동화를 구현할 수 있고 검출 오류를 최소화하여 검사 결과에 대한 신뢰도를 현저히 향상하는 등의 다양한 이점이 있으므로 산업상 이용 가능성이 매우 클 것으로 기대된다.

S10: 사전설정단계
S20: 제1외관검사단계
S30: 제2외관검사단계
S40: 제3외관검사단계
S50: 판독단계
S60: 선별단계
100: 제1외관검사유닛
200: 제2외관검사유닛
300: 제3외관검사유닛
400: 제어유닛
500: 선별유닛

Claims

조명부와 촬영부를 탑재하는 제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300)과, 제어유닛(400)과, 선별유닛(500)으로 이루어지는 검사시스템을 이용한 페라이트 외관 비전 검사방법에 있어서,
제어유닛(400)을 통해 페라이트 모델의 종류에 따라서 검사시스템을 제어하고 설정데이터를 입력하는 사전설정단계(S10)와,
제1외관검사유닛(100)에 페라이트를 로딩하고 좌측영역(Z1)과, 우측영역(Z2)의 촬영데이터를 생성하는 제1외관검사단계(S20)와,
제2외관검사유닛(200)에 페라이트를 이송하고 상부중앙영역(Z3)과, 상부좌측영역(Z4)과, 상부우측영역(Z5)의 촬영데이터를 생성하는 제2외관검사단계(S30)와,
제3외관검사유닛(300)에 페라이트를 이송하고 하부좌측영역(Z6)과, 하부우측영역(Z7)과, 하부중앙영역(Z8)의 촬영데이터를 생성하는 제3외관검사단계(S40)와,
제어유닛(400)에 상기 영역들에 대한 촬영데이터를 수신하고 머신 비전 영상처리에 의해 판독데이터를 생성하여 결함을 검출하는 판독단계(S50) 및
선별유닛(500)에 페라이트를 이송하고 상기 판독데이터에 따라 페라이트를 선별 배출하는 선별단계(S60)를 포함하고,
상기 제1외관검사단계(S20)는,
제1좌측조명부(121)와 제1우측조명부(131) 사이의 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시키는 단계와,
제1좌측조명부(121)와 제1우측조명부(131)에서 페라이트의 좌측영역(Z1)과 우측영역(Z2)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사하는 단계와,
제1좌측촬영부(122)와 제1우측촬영부(132)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 좌측영역(Z1)과 우측영역(Z2)을 촬영하는 단계와,
좌측영역(Z1)과 우측영역(Z2)의 촬영데이터를 제어유닛(400)에 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트 외관 비전 검사방법.
제 1 항에 있어서,
상기 사전설정단계(S10)에서는,
제1외관검사유닛 내지 제3외관검사유닛(100~300)의 조명부 및 촬영부의 작동 상태를 제어하는 제어값을 설정하고,
피검사물인 페라이트의 모델을 선택하고 해당 모델에 발생한 결함면적 및 치수에 대한 판독 기준값을 설정하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트 외관 비전 검사방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제2외관검사단계(S30)는,
제2중앙조명부(221)의 하측 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시키는 단계와,
제2중앙조명부(221)에서 페라이트의 상부중앙영역(Z3)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사하는 단계와,
제2중앙촬영부(222)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 상부중앙영역(Z3)을 촬영하는 단계와,
제2좌측조명부(231)와 제2우측조명부(241) 사이의 사선 방향 하측 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시키는 단계와,
제2좌측조명부(231)와 제2우측조명부(241)에서 페라이트의 상부좌측영역(Z4)과 상부우측영역(Z5)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사하는 단계와,
제2좌측촬영부(232)와 제2우측촬영부(242)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 상부좌측영역(Z4)과 상부우측영역(Z5)을 촬영하는 단계와,
상부중앙영역(Z3)과 상부좌측영역(Z4)과 상부우측영역(Z5)의 촬영데이터를 제어유닛(400)에 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트 외관 비전 검사방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제3외관검사단계(S40)는,
제3좌측조명부(321)와 제3우측조명부(331) 사이의 사선 방향 상측 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시키는 단계와,
제3좌측조명부(321)와 제3우측조명부(331)에서 페라이트의 하부좌측영역(Z6)과 하부우측영역(Z7)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사하는 단계와,
제3좌측촬영부(322)와 제3우측촬영부(332)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 하부좌측영역(Z6)과 하부우측영역(Z7)을 촬영하는 단계와,
제3중앙조명부(341)의 상측 중심부 상에서 40 ~ 80mm의 거리로 페라이트를 위치시키는 단계와,
제3중앙조명부(341)에서 페라이트의 하부중앙영역(Z8)에 휘도가 50 ~ 150cd/㎡ 범위이고 파장영역이 470nm 이하인 빛을 조사하는 단계와,
제3중앙촬영부(342)에서 해상도가 20M pixel 이상이고 초당 프레임 수가 6fps 이상으로 페라이트의 하부중앙영역(Z8)을 촬영하는 단계와,
하부우측영역(Z7)과 하부좌측영역(Z6)과 하부중앙영역(Z8)의 촬영데이터를 제어유닛(400)에 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트 외관 비전 검사방법.
제 1 항에 있어서,
상기 판독단계(S50)는,
촬영데이터를 영상처리하여 명암차를 강조하고 잔상을 제거하는 단계와,
이진화 영상처리하여 블롭을 추출하고 블롭 면적을 연산하여 결함의 종류별로 판독데이터를 산출하는 단계와,
사전설정단계(S10)에서 기입력된 설정데이터를 기반으로 판독데이터를 비교 분석하여 선별을 위한 제어신호를 생성하고 선별유닛(500)에 전송하는 단계와,
머신 비전 딥러닝 기술을 적용하여 판독데이터를 학습하는 단계를 포함하여 결함의 검출에 참조하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트 외관 비전 검사방법.