KR20190088198A - 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템에 관한 것으로서, 워터젯 가공시 가공 시작점을 인식하고 제어하기 위한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템에 있어서 : 바닥에 고정되는 고정 포스트, 상기 고정 포스트를 따라서 상하로 이동 가능하게 마련되는 이동 포스트, 상기 이동 포스트에서 수평방향으로 돌출 연장되는 포스트 암을 포함하여 이루어지는 비전 포스트 ; 상기 고정 포스트에 대하여 상기 이동 포스트를 상하로 이동시키기 위한 포스트 구동장치 ; 상기 포스트 암에 워터젯 가공장치의 가공 테이블을 향하도록 마련되는 비전 카메라, 상기 포스트 암에 상기 비전 카메라와 동일한 방향을 향하도록 상기 비전 카메라와 나란히 마련되는 비전 조명, 상기 비전 카메라를 통하여 촬영된 이미지를 이용하여 상기 가공 테이블에 거치된 가공소재의 위치 및 형상을 파악하는 프로세싱 유닛을 포함하여 이루어지는 비전 시스템 ; 상기 비전 시스템에서 취득한 가공소재의 위치 및 형상을 기반으로 가공 시작점을 결정하고 상기 워터젯 가공장치를 제어하는 워터젯 가공장치 제어부 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템{STARTING POINT RECOGNITION AND CONTROL SYSTEM FOR WATERJET PROCESSING}
본 발명은 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가공소재를 가공하기 위한 가공 시작점을 인식하고 정확한 위치에서 가공을 시작할 수 있도록 하여 정밀한 가공을 가능하게 하는 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템에 관한 것이다.
워터젯 가공이란 물을 초고압(3000~4000기압)으로 분사하여 물줄기가 가진 에너지를 이용하여 가공소재를 절단하는 가공법이다. 워터젯 가공은 가공소재의 열변형을 유발하지 않고, 가공 과정에서 분진이 발생하지 않으며, 가공 시작점을 자유롭게 선택할 수 있다는 특징이 있다.
워터젯 가공은 가공 시작점을 자유롭게 선택할 수 있으므로, 크기와 모양이 제각각인 가공소재나 가공이 까다로운 난삭재를 가공하기에 적합하다.
그러나 크기와 모양이 제각각인 가공소재나 가공이 까다로운 난삭재를 가공하기 위해서는, 가공 테이블에 거치된 가공소재의 위치와 형태를 정확하게 파악하여야 한다.
최근의 기계가공은 모두 컴퓨터 제어에 의하여 자동으로 수행되는 것을 고려할 때, 가공소재의 위치나 형태를 정밀하게 측정하고 이를 컴퓨터에 입력하여 컴퓨터가 가공 시작점을 정확하게 인식하고 가공을 수행할 수 있도록 하는 것이 중요하다.
종래에는 가공 테이블에 가공소재를 정해진 위치에 거치하기 위하여 가공 테이블의 어느 한쪽에 가공소재의 단부를 접촉시킬 수 있는 가이드용 턱이나 홈이 마련되어 있다.
작업자는 가공 테이블의 가이드용 턱이나 홈에 가공소재를 고정시킴으로써 가공소재의 위치를 파악할 수 있으며, 가이드용 턱이나 홈을 기준으로 가공장치의 위치를 이동시켜 가공 시작점을 설정할 수 있다.
그러나 이와 같은 방식으로 가공 시작점을 설정하는 것은 매우 번거로울 뿐만 아니라 정밀하지 않으므로, 가공소재를 정교하게 가공하기 위하여 가공 시작점을 정밀하게 설정해야 하는 경우, 상기에 제시된 방법과 같이 작업자의 감이나 측정 장치 등을 이용하여 작업하는 것은 효과적이 않다.
대한민국 등록실용신안 제20-0310439호 "워터젯 턴테이블 컷팅기" (2003. 4. 1. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 워터젯 가공장치를 이용하여 가공소재를 가공하는데 있어서, 가공 테이블에 거치된 가공소재의 이미지를 촬영하여 가공소재의 워터젯 가공 시작점을 인식하고 제어할 수 있도록 하는 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템을 제시하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 워터젯 가공시 가공 시작점을 인식하고 제어하기 위한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템에 있어서 : 바닥에 고정되는 고정 포스트, 상기 고정 포스트를 따라서 상하로 이동 가능하게 마련되는 이동 포스트, 상기 이동 포스트에서 수평방향으로 돌출 연장되는 포스트 암을 포함하여 이루어지는 비전 포스트 ; 상기 고정 포스트에 대하여 상기 이동 포스트를 상하로 이동시키기 위한 포스트 구동장치 ; 상기 포스트 암에 워터젯 가공장치의 가공 테이블을 향하도록 마련되는 비전 카메라, 상기 포스트 암에 상기 비전 카메라와 동일한 방향을 향하도록 상기 비전 카메라와 나란히 마련되는 비전 조명, 상기 비전 카메라를 통하여 촬영된 이미지를 이용하여 상기 가공 테이블에 거치된 가공소재의 위치 및 형상을 파악하는 프로세싱 유닛을 포함하여 이루어지는 비전 시스템 ; 상기 비전 시스템에서 취득한 가공소재의 위치 및 형상을 기반으로 가공 시작점을 결정하고 상기 워터젯 가공장치를 제어하는 워터젯 가공장치 제어부 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 비전 시스템에는 상기 비전 카메라 및 상기 비전 조명을 이물질로부터 보호하기 위한 유압식 자동 개폐형 보호커버가 더 마련되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 포스트 구동장치는 구동기어와 상기 구동기어를 작동시키기 위한 구동모터를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 의한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템은, 정형화된 형태를 갖지 않고 제작각의 모양과 크기를 갖는 가공소재도 비전 시스템을 이용하여 위치와 형태를 정확하게 파악할 수 있으며, 이를 이용하여 워터젯 가공 시작점을 정확하게 인식하고 정밀하게 제어할 수 있다.
특히, 가공소재의 크기에 따라서 비전 포스트의 높이가 자동으로 가변되며, 가공소재에 조명을 조사하여 가공소재의 위치 및 형상을 정확하게 인식하고 이를 수치적으로 인식하고 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템의 측면도,
도 2는 도 1의 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템의 평면도,
도 3은 도 1의 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템의 배면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시례를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시례에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템의 측면도이며, 도 2는 도 1의 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템의 평면도이며, 도 3은 도 1의 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템의 배면도이다.
본 발명의 일 실시례에 의한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템은 비전 포스트(100), 포스트 구동장치(200), 비전 시스템(300), 워터젯 가공장치 제어부(미도시)를 포함하여 이루어진다.
본 실시례의 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템은, 워터젯 가공시 가공 시작점을 인식하고 이를 기반으로 워터젯 가공장치를 제어하기 위한 것이다.
비전 포스트(100)는 바닥에 고정되어 수직으로 입설되는 고정 포스트(110)와, 고정 포스트(110)의 상부에 마련되어 고정 포스트(110)를 따라서 상하방향으로 이동되는 이동 포스트(120), 그리고 이동 포스트(120)에서 수평방향으로 돌출 연장되는 포스트 암(130)을 포함하여 이루어진다.
고정 포스트(110)는 이동 가능한 베이스 프레임(미도시)에 설치되거나 워터젯 가공장치의 주변 바닥에 직접 고정되도록 설치되는 것일 수 있다.
고정 포스트(110)의 상부에 마련되는 이동 포스트(120)는 포스트 암(130)과 함께 포스트 암(130)에 고정될 비전 시스템(300)을 상하로 이동시키기 위한 것으로서, 포스트 구동장치(200)에 의하여 작동된다.
포스트 구동장치(200)는 구동기어(미도시)와 구동기어를 작동시키기 위한 구동모터(미도시)를 포함하여 이루어진다. 구동기어와 구동모터로 이루어지는 포스트 구동장치(200)는 일례일 뿐이며, 워터젯 가공장치 제어부에 의하여 자동으로 제어될 수 있도록 한다면 어떤 형태로도 실시될 수 있다.
비전 포스트(100)의 포스트 암(130)에는 비전 시스템(300)이 마련된다. 비전 시스템(300)은 워터젯 가공장치의 가공 테이블을 향하도록 마련되는 비전 카메라(310)와, 비전 카메라(310)와 동일한 방향을 향하도록 비전 카메라(310)와 나란히 마련되는 복수의 비전 조명(320), 그리고 비전 카메라(310)로 촬영한 이미지를 이용하여 가공소재의 위치 및 형상을 파악하는 프로세싱 유닛(미도시)를 포함하여 이루어진다.
비전 카메라(310)는 가공 테이블에 거치된 가공소재의 평면상의 이미지를 촬영하기 위한 것으로서, 컴퓨터 비전(computer vision)에 일반적으로 사용되는 카메라이다.
비전 조명(320)은 가공 테이블에 거치된 가공소재에 빛을 조사하여 비전 카메라(310)로 이미지를 촬영할 때, 음영이 생기지 않고 뚜렷한 이미지를 얻을 수 있도록 하기 위한 것으로서, 비전 카메라(310)와의 상대적인 위치가 고정되어 항상 균일한 밝기로 가공소재를 조사하도록 마련된다.
비전 조명(320)은 도 2에 도시된 바와 같이 4개로 마련되어 비전 카메라(310)를 일정한 간격으로 둘러싸도록 배치된다. 비전 조명(320)으로 빛을 조사하여 깨끗한 이미지를 얻으면, 이후 프로세싱 유닛에서 이미지를 쉽게 처리할 수 있다.
프로세싱 유닛은 비전 카메라(310)에서 촬영된 이미지를 처리하여 수치적인 정보를 추출하기 위한 것이다. 프로세싱 유닛에서 이미지를 이용하여 수치적인 정보를 추출하는 컴퓨터 비전(computer vision) 처리 방법은 종래에 널리 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
상기 비전 시스템에서 취득한 가공소재의 위치 및 형상을 기반으로 워터젯 가공 시작점(좌표값)을 결정하고 워터젯 가공장치를 제어하기 위한 워터젯 가공장치 제어부(미도시)가 마련된다.
워터젯 가공장치 제어부(미도시)는 일반적인 컴퓨터 시스템으로 대체될 수 있으며, 컴퓨터 시스템으로 대체되는 경우 비전 시스템에 별도의 프로세싱 유닛이 마련될 필요 없이 촬영한 가공소재의 이미지를 컴퓨터 시스템에서 처리하도록 구성될 수 있다.
본 실시례에서는 별도의 컴퓨터 시스템을 이용하지 않고 워터젯 가공장치를 본 실시례에 의한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템과 연동할 수 있도록, 워터젯 가공장치 제어부가 함께 마련된다.
한편, 본 실시례의 비전 시스템(300)에는 비전 카메라(310) 및 비전 조명(320)을 이물질로부터 보호하기 위한 유압식 자동 개폐형 보호커버(미도시)가 마련된다.
유압식 자동 개폐형 보호커버는 유입으로 작동되는 커버로서, 가공소재의 이미지 정보가 팔요할 때에는 개방되어 비전 시스템(300)을 정상적으로 운용할 수 있도록 하며, 워터젯 가공장치에 의하여 가공이 시작되어 새로운 이미지 정보가 필요하기 전가지는 폐쇄되어 비전 시스템(300)에 이물질이 유입되지 않도록 보호한다.
본 발명의 일 실시례에 의한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템은 컴퓨터 비전을 이용한 시스템이다. 따라서 정형화되지 않은 형태의 가공소재를 가공 테이블에 거치하고 워터젯 가공장치를 이용하여 가공할때 위치 및 형상 정보를 신속하고 정확하게 파악하고 워터젯 가공장치를 정밀하게 제어하여, 완전히 자동화된 워터젯 가공 시스템을 구현할 수 있도록 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시례들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 비전 포스트 110 : 고정 포스트
120 : 이동 포스트 130 : 포스트 암
200 : 포스트 구동장치
300 : 비전 시스템 310 : 비전 카메라
320 : 비전 조명

Claims (3)

  1. 워터젯 가공시 가공 시작점을 인식하고 제어하기 위한 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템에 있어서 :
    바닥에 고정되는 고정 포스트, 상기 고정 포스트를 따라서 상하로 이동 가능하게 마련되는 이동 포스트, 상기 이동 포스트에서 수평방향으로 돌출 연장되는 포스트 암을 포함하여 이루어지는 비전 포스트 ;
    상기 고정 포스트에 대하여 상기 이동 포스트를 상하로 이동시키기 위한 포스트 구동장치 ;
    상기 포스트 암에 워터젯 가공장치의 가공 테이블을 향하도록 마련되는 비전 카메라, 상기 포스트 암에 상기 비전 카메라와 동일한 방향을 향하도록 상기 비전 카메라와 나란히 마련되는 비전 조명, 상기 비전 카메라를 통하여 촬영된 이미지를 이용하여 상기 가공 테이블에 거치된 가공소재의 위치 및 형상을 파악하는 프로세싱 유닛을 포함하여 이루어지는 비전 시스템 ;
    상기 비전 시스템에서 취득한 가공소재의 위치 및 형상을 기반으로 가공 시작점을 결정하고 상기 워터젯 가공장치를 제어하는 워터젯 가공장치 제어부 ;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비전 시스템에는 상기 비전 카메라 및 상기 비전 조명을 이물질로부터 보호하기 위한 유압식 자동 개폐형 보호커버가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포스트 구동장치는 구동기어와 상기 구동기어를 작동시키기 위한 구동모터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 워터젯 가공 시작점 인식 및 제어 시스템.
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