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KR102341110B1 - 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법 - Google Patents

리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법 Download PDF

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KR102341110B1
KR102341110B1 KR1020140183332A KR20140183332A KR102341110B1 KR 102341110 B1 KR102341110 B1 KR 102341110B1 KR 1020140183332 A KR1020140183332 A KR 1020140183332A KR 20140183332 A KR20140183332 A KR 20140183332A KR 102341110 B1 KR102341110 B1 KR 102341110B1
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KR
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return spring
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hole
protrusion
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구형서
이남일
강승림
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현대모비스 주식회사
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

본 발명은 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법에 관한 것으로, 브레이크 패드의 영상을 촬영하는 제1카메라, 리턴 스프링의 영상을 촬영하는 제2카메라, 리턴 스프링을 그립하기 위한 그리퍼를 포함하여 브레이크 패드에 상기 리턴 스프링을 조립하는 로봇 및 상기 제1카메라를 통해 촬영된 브레이크 패드 영상에 근거하여 브레이크 패드의 홀(hole)의 위치를 파악하고, 상기 제2카메라를 통해 촬영된 리턴 스프링 영상에 근거하여 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하며, 상기 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 상기 로봇을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법{RETURN SPRING AUTOMATIC ASSEMBLY APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크 패드에 설치되는 리턴 스프링을 자동으로 조립하기 위한 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동 조립 시스템(automated assembling system)은 자동화 생산 시스템의 일부로, 조립의 자동화를 담당하는 시스템을 의미한다. 자동 조립 시스템은 일반적으로 부품의 공급, 부품의 반송 및 조립의 요소 작업으로 구성되며, 조립 대상 제품에 따라 전용 조립 장치를 사용해야 하는 등 자동 가공 시스템에 비해 기술적인 곤란이 존재하는 경우가 많다.
일반적으로 가전제품 등의 기기는 제품설계 시 대량생산을 위한 조립 용이성을 고려하여 단순화를 도모하므로, 전용기기에 의한 고속 자동화가 가능해지는 경우가 많다. 그러나 기능적인 이유로 제품설계를 변경하기 어려운 자동차와 같은 경우에는 조립 공정의 자동화 비율이 낮은 것이 현실이다.
한편 종래 영상촬영을 이용한 자동차 부품 조립 기술의 경우, 단순히 조립 대상의 영상만을 촬영하여 조립 부품을 조립 대상에 결합시키는 방식을 사용하였다. 그런데 이러한 종래 방식은 로봇의 부품 그립에 따른 형상 변형이 없는 경질 부품에는 적용할 수 있으나, 연질 또는 탄성 부품 등과 같이 그립에 의한 힘으로 형상 변형이 발생하는 경우에는 적용할 수 없다는 문제점이 존재하였다.
이에 따라 자동차의 브레이크 패드에 설치되는 리턴 스프링의 경우에는 조립 자동화를 적용하지 못하고 수작업에 의존하고 있는 실정이다.
한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2012-0050864호(2012.05.21)에 개시되어 있다.
본 발명은 리턴 스프링의 조립 자동화를 구현할 수 있도록 하는 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치는 브레이크 패드의 영상을 촬영하는 제1카메라; 리턴 스프링의 영상을 촬영하는 제2카메라; 리턴 스프링을 그립하기 위한 그리퍼를 포함하여 브레이크 패드에 상기 리턴 스프링을 조립하는 로봇; 및 상기 제1카메라를 통해 촬영된 브레이크 패드 영상에 근거하여 브레이크 패드의 홀(hole)의 위치를 파악하고, 상기 제2카메라를 통해 촬영된 리턴 스프링 영상에 근거하여 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하며, 상기 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 상기 로봇을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 홀의 위치 파악 시, 이미지 프로세싱을 통해 상기 브레이크 패드 영상의 윤곽선을 분석하고, 상기 분석된 브레이크 패드 영상의 윤곽선에 근거하여 상기 홀의 위치를 파악하며, 상기 돌출부의 위치 파악 시, 이미지 프로세싱을 통해 상기 리턴 스프링 영상의 윤곽선을 분석하고, 상기 분석된 리턴 스프링 영상의 윤곽선에 근거하여 상기 돌출부의 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 명암(contrast)의 대비를 통해 밝은 영역과 어두운 영역을 구분하는 방식으로 상기 브레이크 패드 영상의 윤곽선 및 상기 리턴 스프링 영상의 윤곽선 각각을 분석하되, 상기 홀의 위치 파악 시 어두운 영역에 근거하여 상기 홀의 위치를 파악하고, 상기 돌출부의 위치 파악 시 밝은 영역에 근거하여 상기 돌출부의 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 홀의 위치 파악 시, 상기 브레이크 패드 영상에서 홀이 위치한 ROI(Region of Interest)를 선정하고, 상기 선정된 홀이 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석하며, 상기 돌출부의 위치 파악 시, 상기 리턴 스프링 영상에서 돌출부가 위치한 ROI를 선정하고, 상기 선정된 돌출부가 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 브레이크 패드 영상 및 상기 리턴 스프링 영상 중 적어도 하나 이상을 리사이즈(resize)하여 양 영상의 스케일(scale)을 일치시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 로봇 제어 시, 상기 제어부는, 상기 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 상기 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하고, 상기 산출된 각도에 근거하여 상기 로봇을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 로봇 제어 시, 상기 제어부는, 상기 파악된 홀의 위치에 근거하여 상기 브레이크 패드의 홀 사이의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리에 따라 상기 로봇을 제어하여 상기 리턴 스프링의 돌출부 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 브레이크 패드 영상 및 상기 리턴 스프링 영상에 근거하여 상기 브레이크 패드 또는 상기 리턴 스프링의 불량을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 리턴 스프링 자동 조립 방법은 제어부가 브레이크 패드의 영상을 획득하는 단계; 상기 제어부가 리턴 스프링의 영상을 획득하는 단계; 상기 제어부가 상기 획득된 브레이크 패드의 영상에 근거하여 브레이크 패드의 홀(hole)의 위치를 파악하는 단계; 상기 제어부가 상기 획득된 리턴 스프링의 영상에 근거하여 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거해 로봇을 제어하여 상기 브레이크 패드에 상기 리턴 스프링을 조립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 홀의 위치를 파악하는 단계는, 상기 제어부가 이미지 프로세싱을 통해 상기 브레이크 패드의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 분석된 브레이크 패드의 영상의 윤곽선에 근거하여 상기 홀의 위치를 파악하는 단계를 포함하고, 상기 돌출부의 위치를 파악하는 단계는, 상기 제어부가 이미지 프로세싱을 통해 상기 리턴 스프링의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 분석된 리턴 스프링의 영상의 윤곽선에 근거하여 상기 돌출부의 위치를 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 브레이크 패드의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계 또는 상기 리턴 스프링의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계에서, 상기 제어부는, 명암(contrast)의 대비를 통해 밝은 영역과 어두운 영역을 구분하는 방식으로 상기 브레이크 패드의 영상의 윤곽선 또는 상기 리턴 스프링의 영상의 윤곽선을 분석하되, 상기 홀의 위치를 파악하는 단계에서, 상기 제어부는 어두운 영역에 근거하여 상기 홀의 위치를 파악하고, 상기 돌출부의 위치를 파악하는 단계에서, 상기 제어부는 밝은 영역에 근거하여 상기 돌출부의 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 홀의 위치를 파악하는 단계는, 상기 제어부가 상기 브레이크 패드의 영상에서 홀이 위치한 ROI(Region of Interest)를 선정하는 단계를 더 포함하되, 상기 브레이크 패드의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 선정된 홀이 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석하고, 상기 돌출부의 위치를 파악하는 단계는, 상기 제어부가 상기 리턴 스프링의 영상에서 돌출부가 위치한 ROI를 선정하는 단계를 더 포함하되, 상기 리턴 스프링의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 선정된 돌출부가 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 리턴 스프링 자동 조립 방법은 상기 로봇을 제어하는 단계 전에, 상기 제어부가 파악된 홀의 위치에 대한 좌표 및 파악된 돌출부의 위치에 대한 좌표 중 적어도 하나 이상의 스케일(scale)을 변환하여 양 좌표계를 매칭시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 로봇을 제어하는 단계는, 상기 제어부가 상기 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 상기 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 산출된 각도에 근거하여 상기 로봇을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 로봇을 제어하는 단계는, 상기 제어부가 상기 파악된 홀의 위치에 근거하여 상기 브레이크 패드의 홀 사이의 거리를 계산하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 계산된 거리에 따라 상기 로봇을 제어하여 상기 리턴 스프링의 돌출부 사이의 간격을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 리턴 스프링 자동 조립 방법은 상기 제어부가 상기 브레이크 패드의 영상 및 상기 리턴 스프링의 영상에 근거하여 상기 브레이크 패드 또는 상기 리턴 스프링의 불량을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법은 브레이크 패드와 리턴 스프링의 영상을 각각 촬영하고, 촬영된 영상에 근거해 브레이크 패드의 홀의 위치 및 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하여 브레이크 패드에 리턴 스프링을 조립할 수 있도록 함으로써 리턴 스프링 조립 공정의 자동화를 가능하게 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법은 공정 자동화를 가능하게 함으로써 생산 원가를 절감할 수 있도록 하며, 품질의 향상이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드와 리턴 스프링을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 브레이크 패드의 홀을 인식하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 리턴 스프링의 돌출부를 인식하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 ROI 영역을 설정하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 브레이크 패드의 홀의 위치 및 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드와 리턴 스프링을 설명하기 위한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 브레이크 패드의 홀을 인식하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 리턴 스프링의 돌출부를 인식하는 과정을 설명하기 위한 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 ROI 영역을 설정하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 브레이크 패드의 홀의 위치 및 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하는 과정을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치에서 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 예시도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치는 제어부(100), 제1카메라(110), 제2카메라(120) 및 로봇(130)을 포함한다.
제1카메라(110)는 브레이크 패드의 영상을 촬영할 수 있고, 제2카메라(120)는 리턴 스프링의 영상을 촬영할 수 있다. 예를 들어 제1카메라(110)로는 62.30×46.73mm 및 1600×1200픽셀의 규격을 갖는 2MP 카메라가 채용될 수 있고, 제2카메라(120)로는 99.68×52.96mm 및 2048×1088픽셀의 규격을 갖는 2.1MP 카메라가 채용될 수 있다.
로봇(130)은 제어부(100)의 제어에 따라 브레이크 패드에 리턴 스프링을 조립할 수 있다. 즉 로봇(130)은 리턴 스프링을 그립하기 위한 그리퍼를 포함하며, 브레이크 패드의 홀(hole)에 리턴 스프링의 돌출부를 결합시켜 브레이크 패드에 리턴 스프링을 조립한다.
즉 도 2에 도시된 바와 같이, 브레이크 패드에는 리턴 스프링을 결합하기 위한 홀이 구비되어 있고, 리턴 스프링에는 상기 홀에 결합되는 돌출부가 형성되어 있다. 이러한 브레이크 패드의 홀에는 공차(allowance)가 존재할 수 있으며, 로봇(130)의 그리퍼가 리턴 스프링을 그립할 경우 리턴 스프링의 간격이 변동될 수 있다. 따라서 리턴 스프링 조립의 자동화를 위해서는 공차의 흡수 방안 및 리턴 스프링 간격을 조정할 수 있는 방안이 요구된다.
이를 위해 제어부(100)는 먼저 제1카메라(110)를 통해 촬영된 브레이크 패드 영상에 근거하여 브레이크 패드의 홀(hole)의 위치를 파악하고, 제2카메라(120)를 통해 촬영된 리턴 스프링 영상에 근거하여 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악할 수 있다.
예를 들어 제어부(100)는 이미지 프로세싱을 통해 브레이크 패드 영상의 윤곽선을 분석하고, 상기 분석된 브레이크 패드 영상의 윤곽선에 근거하여 홀의 위치를 파악하며, 이미지 프로세싱을 통해 리턴 스프링 영상의 윤곽선을 분석하고, 상기 분석된 리턴 스프링 영상의 윤곽선에 근거하여 돌출부의 위치를 파악할 수 있다.
즉 제어부(100)는 제1카메라(110) 및 제2카메라(120)를 통해 획득된 이미지를 filtering과 binary 과정을 거쳐 간단한 영상정보로 바꾸고 에지 검출(edge detection) 알고리즘을 거쳐 브레이크 패드 영상 및 리턴 스프링 영상의 윤곽선을 분석할 수 있다. 이때 에지 검출 알고리즘으로는 빛의 세기(intensity)나 명암(contrast)의 차이를 기반으로 경계를 검출하는 상용 디지털 이미지 프로세싱(Digital Image Processing) 방법 등이 채용될 수 있다. 다만 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(100)가 브레이크 패드 영상 및 리턴 스프링 영상의 윤곽선을 분석할 수 있는 다양한 이미지 프로세싱 방식이 채용될 수 있다.
보다 구체적으로 제어부(100)는 명암의 대비를 통해 밝은 영역과 어두운 영역으로 이미지를 구분하는 방식(예를 들어 기준이하의 밝기를 갖는 영역은 1로, 나머지 영역은 0으로 처리)으로 브레이크 패드 영상의 윤곽선 및 리턴 스프링 영상의 윤곽선 각각을 분석할 수도 있다. 이때 제어부(100)는 어두운 영역에 근거하여 홀의 위치를 파악하고, 밝은 영역에 근거하여 돌출부의 위치를 파악할 수 있다.
즉 도 3에서 볼 수 있듯이, 제어부(100)는 밝은 영역으로 둘러싸인 원 형태의 어두운 영역을 브레이크 패드의 홀로 인식할 수 있다. 또한 제어부(100)는 도 4에서 볼 수 있듯이, 어두운 영역으로 둘러싸인 원 형태의 밝은 영역을 리턴 스프링의 돌출부로 인식할 수 있다. 다만 이때 브레이크 패드 영상의 윤곽선을 분석하기 위한 기준밝기와 리턴 스프링 영상의 윤곽선을 분석하기 위한 기준밝기는 서로 다를 수 있다.
한편 제어부(100)는 윤곽선을 분석하기 전에 ROI(Region of Interest) 영역을 선정하고, 선정된 ROI에서만 윤곽선을 분석할 수 있다. 즉 도 5에서 볼 수 있듯이, 제어부(100)는 홀의 위치 파악 시 브레이크 패드 영상에서 홀이 위치한 ROI를 선정하고, 선정된 홀이 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석할 수 있다. 또한 제어부(100)는 돌출부의 위치 파악 시 리턴 스프링 영상에서 돌출부가 위치한 ROI를 선정하고, 선정된 돌출부가 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석할 수 있다.
즉 제어부(100)는 획득된 이미지의 전체가 아닌 ROI에서만 이미지 프로세싱을 수행하여 홀 및 돌출부의 위치 파악 처리 시간을 단축시킬 수 있다. 여기서 홀이 위치한 ROI 및 돌출부가 위치한 ROI의 위치는 미리 설정되어 있을 수 있으며, 차량의 종류에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.
제어부(100)는 이렇게 브레이크 패드의 홀로 인식된 원의 중심 좌표를 홀의 위치를 나타내는 기준좌표로 산출하고, 리턴 스프링의 돌출부로 인식된 원의 중심 좌표를 돌출부의 위치를 나타내는 기준좌표로 산출할 수 있다. 예를 들어 제어부(100)는 원 내부 점들의 무게중심을 중심 좌표로 산출할 수도 있고, 원 주위에 가상의 사각형을 형성하고 형성된 사각형의 중심을 중심 좌표로 산출할 수도 있다.
즉 도 6에서 볼 수 있듯이, 브레이크 패드에 홀이 두 개 존재하고, 이에 상응하게 리턴 스프링에 두 개의 돌출부가 존재하는 경우에, 제어부(100)는 홀의 기준좌표 두 개를 산출하여 홀의 위치를 파악할 수 있다. 또한 이에 상응하게 제어부(100)는 돌출부의 기준좌표 두 개를 산출하여 돌출부의 위치를 파악할 수 있다.
한편 제1카메라(110)를 통해 획득된 영상과 제2카메라(120)를 통해 획득된 영상의 스케일(scale)에 차이가 있는 경우에는 상술한 과정을 거쳐 산출된 홀의 기준좌표와 돌출부의 기준좌표 간에 스케일의 차이가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 경우에 제어부(100)는 홀의 기준좌표 및 돌출부의 기준좌표 간의 스케일을 매칭시키기 위해 제1카메라(110)를 통해 획득된 브레이크 패드 영상 및 제2카메라(120)를 통해 획득된 리턴 스프링 영상 중 적어도 하나 이상을 리사이즈(resize)하여 양 영상의 스케일을 일치시킬 수 있다. 또한 이외에도 제어부(100)는 홀의 기준좌표 및 돌출부의 기준좌표 중 적어도 하나 이상의 스케일을 변환하여 양 좌표계를 매칭시킬 수 있다.
제어부(100)는 상술한 과정을 거쳐 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 로봇(130)을 제어할 수 있다. 즉 제어부(100)는 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 브레이크 패드의 홀에 리턴 스프링의 돌출부가 결합되도록 하는 방식으로 브레이크 패드에 리턴 스프링을 조립할 수 있다.
예를 들어 제어부(100)는 파악된 홀의 위치에 근거하여 브레이크 패드의 홀 사이의 거리를 계산하고, 계산된 거리에 따라 로봇(130)을 제어하여 리턴 스프링의 돌출부 사이의 간격을 조절할 수 있다. 즉 홀 및 돌출부가 각각 두 개씩 존재하는 경우에, 홀 사이의 거리는 공차에 의해 달라질 수 있고 그립된 리턴 스프링의 간격은 리턴 스프링의 특성에 의해 달라질 수 있으므로, 제어부(100)는 홀 사이의 거리를 계산하여 리턴 스프링의 간격을 조절할 수 있다. 다시 말해 제어부(100)는 이러한 간격 조절을 통해 브레이크 패드에 리턴 스프링을 정확하게 조립할 수 있다.
또한 홀 및 돌출부가 각각 두 개씩 존재하는 경우에, 양쪽 홀 및 돌출부를 동시에 원활하게 결합시키기 위해서는 홀의 위치에 대한 각도와 돌출부의 위치에 대한 각도가 일치하여야 한다. 즉 도 7에서 볼 수 있듯이, 홀의 기준좌표 두 개를 이은 보조선과 돌출부의 기준좌표 두 개를 이은 보조선은 홀의 공차와 그립에 따른 리턴 스프링의 형상 변형에 의해 평행하지 않을 수 있으므로, 이러한 보조선이 평행해질 수 있도록 하면 양쪽 홀 및 돌출부의 결합이 보다 원활해질 수 있다.
따라서 제어부(100)는 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하고, 산출된 각도에 근거하여 로봇(130)을 제어할 수 있다.
예를 들어 도 8에서 볼 수 있듯이, 제어부(100)는 홀의 기준좌표에 대한 아크탄젠트(arctangent) 계산을 통해 홀에 대한 기준선의 각도를 계산할 수 있고, 돌출부의 기준좌표에 대한 아크탄젠트 계산을 통해 돌출부에 대한 기준선의 각도를 계산할 수 있다.
또한 제어부(100)는 이렇게 계산된 홀에 대한 기준선의 각도 및 돌출부에 대한 기준선의 각도를 비교하여 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출할 수 있으며, 산출된 각도에 대한 회전변환을 통해 리턴 스프링 돌출부의 회전 후 좌표를 계산할 수 있다.
한편 제어부(100)는 제1카메라(110)를 통해 촬영된 브레이크 패드 영상과 제2카메라(120)를 통해 촬영된 리턴 스프링 영상에 근거하여 브레이크 패드 또는 리턴 스프링의 불량을 검출할 수 있다. 예를 들어 제어부(100)는 브레이크 패드의 홀 사이의 거리가 허용범위를 벗어난 경우, 리턴 스프링에 허용크기 이상의 버(burr)가 존재하는 경우 등에 브레이크 패드 또는 리턴 스프링에 불량이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 또한 제어부(100)는 이렇게 불량이 검출되는 경우 알람 등을 통해 이를 알려 사용자가 후속 조치를 취할 수 있도록 할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 먼저 브레이크 패드의 영상을 획득한다(S200).
이어서 제어부(100)는 리턴 스프링의 영상을 획득한다(S210). 한편 본 실시예에서 상기 단계(S210)는 단계(S200) 이후에 수행되는 것으로 설명하였으나, 상기 단계(S200)와 상기 단계(S210)는 동시에 수행될 수 있으며, 상기 단계(S210)가 상기 단계(S200)보다 먼저 수행될 수도 있다.
상기 단계(S210) 이후 제어부(100)는 상기 단계(S200)에서 획득된 영상에 근거하여 브레이크 패드의 홀(hole)의 위치를 파악한다(S220). 예를 들어 제어부(100)는 이미지 프로세싱을 통해 브레이크 패드 영상의 윤곽선을 분석하고, 상기 분석된 브레이크 패드 영상의 윤곽선에 근거하여 홀의 위치를 파악할 수 있다.
즉 제어부(100)는 상기 단계(S200)에서 획득된 이미지를 filtering과 binary 과정을 거쳐 간단한 영상정보로 바꾸고 에지 검출(edge detection) 알고리즘을 거쳐 브레이크 패드 영상의 윤곽선을 분석할 수 있다. 보다 구체적으로 제어부(100)는 명암의 대비를 통해 밝은 영역과 어두운 영역으로 이미지를 구분하는 방식(예를 들어 기준이하의 밝기를 갖는 영역은 1로, 나머지 영역은 0으로 처리)으로 브레이크 패드 영상의 윤곽선을 분석할 수도 있다. 이때 제어부(100)는 어두운 영역에 근거하여 홀의 위치를 파악할 수 있다.
이어서 제어부(100)는 상기 단계(S210)에서 획득된 영상에 근거하여 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악한다(S230). 상기 단계(S230)에서 제어부(100)는 상기 단계(S220)와 마찬가지의 방식으로 돌출부의 위치를 파악할 수 있다. 다만 이때 제어부(100)는 어두운 영역이 아닌 밝은 영역에 근거하여 돌출부의 위치를 파악할 수 있으며, 밝은 영역과 어두운 영역을 구분하기 위한 기준밝기를 상기 단계(S220)와 다르게 설정할 수 있다.
한편 본 실시예에서 상기 단계(S230)는 단계(S220) 이후에 수행되는 것으로 설명하였으나, 상기 단계(S220)와 상기 단계(S230)는 동시에 수행될 수 있으며, 상기 단계(S230)가 상기 단계(S220)보다 먼저 수행될 수도 있다.
상기 단계(S230) 이후, 제어부(100)는 상기 단계(S220)에서 파악된 홀의 위치에 근거하여 리턴 스프링의 간격을 조절한다(S240). 예를 들어 제어부(100)는 파악된 홀의 위치에 근거하여 브레이크 패드의 홀 사이의 거리를 계산하고, 계산된 거리에 따라 로봇(130)을 제어하여 리턴 스프링의 돌출부 사이의 간격을 조절할 수 있다. 즉 홀 및 돌출부가 각각 두 개씩 존재하는 경우에, 홀 사이의 거리는 공차에 의해 달라질 수 있고 그립된 리턴 스프링의 간격은 리턴 스프링의 특성에 의해 달라질 수 있으므로, 제어부(100)는 홀 사이의 거리를 계산하여 리턴 스프링의 간격을 조절할 수 있다.
이어서 제어부(100)는 상기 단계(S220)에서 파악된 홀의 위치 및 상기 단계(S230)에서 파악된 돌출부의 위치에 근거하여 위치 보정 데이터를 산출한다(S250). 예를 들어 제어부(100)는 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 위치 보정 데이터로 산출할 수 있다. 즉 제어부(100)는 홀의 기준좌표에 대한 아크탄젠트(arctangent) 계산을 통해 홀에 대한 기준선의 각도를 계산할 수 있고, 돌출부의 기준좌표에 대한 아크탄젠트 계산을 통해 돌출부에 대한 기준선의 각도를 계산할 수 있으며, 이렇게 계산된 홀에 대한 기준선의 각도 및 돌출부에 대한 기준선의 각도를 비교하여 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출할 수 있다.
상기 단계(S250) 이후, 제어부(100)는 상기 단계(S250)에서 산출된 데이터에 따라 로봇(130)을 제어하여 브레이크 패드에 스프링을 조립한다(S260). 즉 제어부(100)는 로봇(130)을 제어하여 브레이크 패드의 홀에 리턴 스프링의 돌출부가 결합되도록 하는 방식으로 브레이크 패드에 리턴 스프링을 조립할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스프링 자동 조립 장치 및 방법은 브레이크 패드와 리턴 스프링의 영상을 각각 촬영하고, 촬영된 영상에 근거해 브레이크 패드의 홀의 위치 및 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하여 브레이크 패드에 리턴 스프링을 조립할 수 있도록 함으로써 리턴 스프링 조립 공정의 자동화를 가능하게 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 리턴 스프링 자동 조립 장치 및 방법은 공정 자동화를 가능하게 함으로써 생산 원가를 절감할 수 있도록 하며, 품질의 향상이 가능하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 제어부
110: 제1카메라
120: 제2카메라
130: 로봇

Claims (16)

  1. 브레이크 패드의 영상을 촬영하는 제1카메라;
    리턴 스프링의 영상을 촬영하는 제2카메라;
    리턴 스프링을 그립하기 위한 그리퍼를 포함하여 브레이크 패드에 상기 리턴 스프링을 조립하는 로봇; 및
    상기 제1카메라를 통해 촬영된 브레이크 패드 영상에 근거하여 브레이크 패드의 홀(hole)의 위치를 파악하고, 상기 제2카메라를 통해 촬영된 리턴 스프링 영상에 근거하여 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하며, 상기 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거하여 상기 로봇을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 브레이크 패드의 홀 및 상기 리턴 스프링의 돌출부는 각각 두 개씩 구비되어 있으며,
    상기 로봇 제어 시, 상기 제어부는,
    상기 파악된 홀의 위치에 따른 홀의 기준좌표 두 개를 이은 보조선 및 상기 파악된 돌출부의 위치에 따른 돌출부의 기준좌표 두 개를 이은 보조선에 근거하여 상기 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하고, 상기 산출된 각도에 근거하여 상기 로봇을 제어하며,
    상기 파악된 홀의 위치에 근거하여 상기 브레이크 패드의 홀 사이의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리에 따라 상기 로봇을 제어하여 상기 리턴 스프링의 돌출부 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 홀의 위치 파악 시, 이미지 프로세싱을 통해 상기 브레이크 패드 영상의 윤곽선을 분석하고, 상기 분석된 브레이크 패드 영상의 윤곽선에 근거하여 상기 홀의 위치를 파악하며,
    상기 돌출부의 위치 파악 시, 이미지 프로세싱을 통해 상기 리턴 스프링 영상의 윤곽선을 분석하고, 상기 분석된 리턴 스프링 영상의 윤곽선에 근거하여 상기 돌출부의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    명암(contrast)의 대비를 통해 밝은 영역과 어두운 영역을 구분하는 방식으로 상기 브레이크 패드 영상의 윤곽선 및 상기 리턴 스프링 영상의 윤곽선 각각을 분석하되,
    상기 홀의 위치 파악 시 어두운 영역에 근거하여 상기 홀의 위치를 파악하고, 상기 돌출부의 위치 파악 시 밝은 영역에 근거하여 상기 돌출부의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 홀의 위치 파악 시, 상기 브레이크 패드 영상에서 홀이 위치한 ROI(Region of Interest)를 선정하고, 상기 선정된 홀이 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석하며,
    상기 돌출부의 위치 파악 시, 상기 리턴 스프링 영상에서 돌출부가 위치한 ROI를 선정하고, 상기 선정된 돌출부가 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 브레이크 패드 영상 및 상기 리턴 스프링 영상 중 적어도 하나 이상을 리사이즈(resize)하여 양 영상의 스케일(scale)을 일치시키는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 브레이크 패드 영상 및 상기 리턴 스프링 영상에 근거하여 상기 브레이크 패드 또는 상기 리턴 스프링의 불량을 검출하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 장치.
  9. 제어부가 브레이크 패드의 영상을 획득하는 단계;
    상기 제어부가 리턴 스프링의 영상을 획득하는 단계;
    상기 제어부가 상기 획득된 브레이크 패드의 영상에 근거하여 브레이크 패드의 홀(hole)의 위치를 파악하는 단계;
    상기 제어부가 상기 획득된 리턴 스프링의 영상에 근거하여 리턴 스프링의 돌출부의 위치를 파악하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 파악된 홀의 위치 및 돌출부의 위치에 근거해 로봇을 제어하여 상기 브레이크 패드에 상기 리턴 스프링을 조립하는 단계를 포함하고,
    상기 브레이크 패드의 홀 및 상기 리턴 스프링의 돌출부는 각각 두 개씩 구비되어 있으며,
    상기 로봇을 제어하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 파악된 홀의 위치에 근거하여 상기 브레이크 패드의 홀 사이의 거리를 계산하는 단계;
    상기 제어부가 상기 계산된 거리에 따라 상기 로봇을 제어하여 상기 리턴 스프링의 돌출부 사이의 간격을 조절하는 단계;
    상기 제어부가 상기 파악된 홀의 위치에 따른 홀의 기준좌표 두 개를 이은 보조선 및 상기 파악된 돌출부의 위치에 따른 돌출부의 기준좌표 두 개를 이은 보조선에 근거하여 상기 리턴 스프링을 회전시킬 각도를 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 산출된 각도에 근거하여 상기 로봇을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 홀의 위치를 파악하는 단계는,
    상기 제어부가 이미지 프로세싱을 통해 상기 브레이크 패드의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 분석된 브레이크 패드의 영상의 윤곽선에 근거하여 상기 홀의 위치를 파악하는 단계를 포함하고,
    상기 돌출부의 위치를 파악하는 단계는,
    상기 제어부가 이미지 프로세싱을 통해 상기 리턴 스프링의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 분석된 리턴 스프링의 영상의 윤곽선에 근거하여 상기 돌출부의 위치를 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 브레이크 패드의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계 또는 상기 리턴 스프링의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계에서, 상기 제어부는, 명암(contrast)의 대비를 통해 밝은 영역과 어두운 영역을 구분하는 방식으로 상기 브레이크 패드의 영상의 윤곽선 또는 상기 리턴 스프링의 영상의 윤곽선을 분석하되,
    상기 홀의 위치를 파악하는 단계에서, 상기 제어부는 어두운 영역에 근거하여 상기 홀의 위치를 파악하고,
    상기 돌출부의 위치를 파악하는 단계에서, 상기 제어부는 밝은 영역에 근거하여 상기 돌출부의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 홀의 위치를 파악하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 브레이크 패드의 영상에서 홀이 위치한 ROI(Region of Interest)를 선정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 브레이크 패드의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 선정된 홀이 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석하고,
    상기 돌출부의 위치를 파악하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 리턴 스프링의 영상에서 돌출부가 위치한 ROI를 선정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 리턴 스프링의 영상의 윤곽선을 분석하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 선정된 돌출부가 위치한 ROI에서만 윤곽선을 분석하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 로봇을 제어하는 단계 전에,
    상기 제어부가 파악된 홀의 위치에 대한 좌표 및 파악된 돌출부의 위치에 대한 좌표 중 적어도 하나 이상의 스케일(scale)을 변환하여 양 좌표계를 매칭시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 브레이크 패드의 영상 및 상기 리턴 스프링의 영상에 근거하여 상기 브레이크 패드 또는 상기 리턴 스프링의 불량을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리턴 스프링 자동 조립 방법.
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