KR20200052641A - 검사용 지그 및 이를 이용한 부품 검사 방법 - Google Patents

검사용 지그 및 이를 이용한 부품 검사 방법 Download PDF

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KR20200052641A KR1020180135835A KR20180135835A KR20200052641A KR 20200052641 A KR20200052641 A KR 20200052641A KR 1020180135835 A KR1020180135835 A KR 1020180135835A KR 20180135835 A KR20180135835 A KR 20180135835A KR 20200052641 A KR20200052641 A KR 20200052641A
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Abstract

본 발명은 검사용 지그 및 이를 이용한 부품 검사 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 검사용 지그는 상면에 형성되며, 검사용 로봇 그리퍼에 구비된 한 쌍의 위치 결정핀이 목표 경로에 따라 이동하여 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입공; 상기 그리퍼에 의해 파지된 부품이 삽입되는 검사부; 상기 부품 삽입 시 상기 부품에 의해 눌리는 힘의 정도를 센싱하는 로드셀 센서; 상기 그리퍼에 의해 파지된 부품이 상기 검사부에 삽입되면, 상기 그리퍼의 레이저 센서로부터 센싱된 센싱값과, 상기 로드셀 센서로부터 센싱된 센서값을 이용하여 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값과 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출하는 산출부; 상기 산출된 에너지 값들의 합을 기준 에너지 값과 비교하여 상기 부품의 양품 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단 결과를 출력하는 출력부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 로봇 그리퍼에 의해 검사용 지그에 부품이 삽입될 때 다수의 센서에서 센싱되는 값을 이용하여 삽입된 부품의 양품 여부를 자동으로 판별함으로써 검사 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

검사용 지그 및 이를 이용한 부품 검사 방법{INSPECTION JIG AND PARTS INSPECTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 검사용 지그 및 이를 이용한 부품 검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇 그리퍼에 의해 검사용 지그에 부품이 삽입될 때 다수의 센서에서 센싱되는 값을 이용하여 삽입된 부품의 양품 여부를 판별하는 검사용 지그 및 이를 이용한 부품 검사 방법에 관한 것이다.
현 산업현장은 인건비 상승 압력, 품질 제고, 생산성 향상, 작업환경 개선 등의 문제에 부딪쳐 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 로봇에 의한 생산 공정 자동화에 대한 투자는 꾸준히 이루어지고 있으며, 특히 대량 생산체계의 단순 반복 작업이 많은 자동차 산업 분야에 많이 적용되고 있다.
디젤 엔진의 중요 부품인 인젝트를 고정시켜주는 인젝트 클램프 중 승용 디젤용 인젝트 클램프는 비슷한 부품이 여러 차종에 적용됨으로서 이종품 혼입 방지 및 가공, 열처리 불량품의 유출을 방지하기 위해 전수 게이지 검사를 실시하고 있다.
인젝트 클램프의 폭 검사 공정은 제품 검사 시 검사구와 제품 간 잦은 끼임 발생으로 인해 단순 반복 작업에 주로 사용되는 위치 제어 기반의 제조용 로봇만으로는 작업 수행에 어려움이 있어 작업자가 제품을 직접 검사구에 끼웠을때 손에 전해지는 압력의 감각만으로 양품과 불량품을 구분하고 있다. 이러한 방법은 수작업으로 진행되기 때문에 작업자의 숙련도에 따라 작업 속도가 차이나고, 양품 판별시 정확도가 떨어질 뿐만 아니라 높은 인건비가 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 위치 제어 기반 제조용 로봇으로 적용이 어려운 전수 게이지 검사 공정을 개선하기 위한 자동화 로봇의 개발이 필요하다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0857149호(2008. 09. 05. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 로봇 그리퍼에 의해 검사용 지그에 부품이 삽입될 때 다수의 센서에서 센싱되는 값을 이용하여 삽입된 부품의 양품 여부를 판별하는 검사용 지그 및 이를 이용한 부품 검사 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그는, 상면에 형성되며, 검사용 로봇 그리퍼에 구비된 한 쌍의 위치 결정핀이 목표 경로에 따라 이동하여 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입공; 상기 그리퍼에 의해 파지된 부품이 삽입되는 검사부; 상기 부품 삽입 시 상기 부품에 의해 눌리는 힘의 정도를 센싱하는 로드셀 센서; 상기 그리퍼에 의해 파지된 부품이 상기 검사부에 삽입되면, 상기 그리퍼의 레이저 센서로부터 센싱된 센싱값과, 상기 로드셀 센서로부터 센싱된 센서값을 이용하여 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값과 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출하는 산출부; 상기 산출된 에너지 값들의 합을 기준 에너지 값과 비교하여 상기 부품의 양품 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단 결과를 출력하는 출력부를 포함한다.
또한, 상기 로드셀 센서를 지지하고, 상기 부품에 의해 눌리는 힘을 상기 로드셀 센서에 전달하는 로드셀 고정용 브라켓; 및 상기 검사부의 하부와 상기 로드셀 고정용 브라켓 사이에 삽입되어 상기 로드셀 고정용 브라켓을 보호하는 완충부재를 더 포함하고, 상기 산출부는 상기 완충부재 계수를 반영하여 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출할 수 있다.
또한, 상기 산출부는 다음의 수학식에 의해 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값(
Figure pat00001
)과 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값
Figure pat00002
을 각각 산출할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, F(t)는 상기 로드셀 센서를 통해 센싱된 상기 검사부에 가해진 힘의 정도, l(t)는 상기 레이저 센서를 통해 센싱된 상기 검사부가 눌린 거리, k는 상기 완충부재 계수이다.
또한, 상기 판단부는 다음의 수학식을 만족하는 경우, 상기 부품이 양품인 것으로 판단할 수 있다.
Figure pat00004
여기서,
Figure pat00005
는 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값,
Figure pat00006
는
Figure pat00007
에 대한 가중치,
Figure pat00008
는 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값,
Figure pat00009
는
Figure pat00010
에 대한 가중치,
Figure pat00011
는 상기 기준 에너지 값이다.
또한, 상기 목표 경로는 상기 파지된 부품과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 상기 파지된 부품이 상기 검사용 지그의 위치로 이동되도록 기 산출된 경로이며, 상기 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘은, 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure pat00012
여기서,
Figure pat00013
는 파지된 부품과 검사용 지그간 목표 접촉력,
Figure pat00014
는 파지된 부품과 검사용 지그간 실제 접촉력, e는 목표 경로와 실제 경로의 차이 값, M 과 B는 임피던스 동특성 인자,
Figure pat00015
는 힘 제어 동특성을 실시간으로 조절하기 위한 힘의 오차 함수,
Figure pat00016
은 적응 이득,
Figure pat00017
는 목표 경로의 가속도 값,
Figure pat00018
는 접촉력이 반영된 목표 경로의 최종 가속도 값이다.
또한, 상기 검사부, 상기 로드셀 센서, 상기 로드셀 고정용 브라켓 및 상기 완충부재는 각각 복수개의 동일한 개수로 구비되어 대응하는 개수의 부품에 대해 동시에 양품 여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그를 이용한 부품 검사 방법은, 검사용 로봇 그리퍼에 구비된 한 쌍의 위치 결정핀이 목표 경로에 따라 이동되어 상기 검사용 지그의 상면에 형성되는 한 쌍의 삽입공에 각각 삽입되는 단계; 상기 위치 결정핀이 삽입된 후, 상기 그리퍼에 의해 파지된 부품이 상기 검사용 지그에 구비된 검사부에 삽입되면, 상기 그리퍼의 레이저 센서로부터 센싱된 센싱값과, 상기 검사용 지그에 구비되는 로드셀 센서로부터 센싱된 센서값을 이용하여 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값과 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출하는 단계; 상기 산출된 에너지 값들의 합을 기준 에너지 값과 비교하여 상기 부품의 양품 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과를 출력하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 로봇 그리퍼에 의해 검사용 지그에 부품이 삽입될 때 다수의 센서에서 센싱되는 값을 이용하여 삽입된 부품의 양품 여부를 자동으로 판별함으로써 검사 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 로봇 그리퍼가 복수개 장착되어 동시에 복수개의 부품을 검사하도록 할 수 있어 작업 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 검사용 로봇 그리퍼를 나타낸 사시도이다.
도 2는 검사용 로봇 그리퍼를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그를 나타낸 블록구성도이다.
도 6은 검사용 로봇 그리퍼에 의해 부품이 검사용 지그에 삽입되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그를 이용한 부품 검사 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 8a 및 도 8b는 검사용 로봇 그리퍼가 매니퓰레이터에 장착되어 검사용 지그에 부품을 삽입하는 동작을 도시한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그에 삽입된 부품이 불량인 경우를 도시한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 부품 검사 결과를 출력하는 화면의 예시를 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 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.
먼저, 도 1 내지 도 3을 통해 검사용 로봇 그리퍼에 대하여 설명한다.
도 1은 검사용 로봇 그리퍼를 나타낸 사시도이고, 도 2는 검사용 로봇 그리퍼를 나타낸 블록구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼(100)는 6축 다자유도 수직 다관절 로봇 매니퓰레이터(manipulator)의 말단에 부착되어 작동되는 것이 가장 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
도 1 및 도 2에서와 같이 검사용 로봇 그리퍼(100)의 에어 척(120)은 하부에 부품(200)을 파지하기 위한 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)가 결합되고, 상부가 브라켓(150)의 일면에 장착되며 제어 모듈(190)의 제어 신호에 따라 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)를 통해 부품(200)을 파지 및 제거한다.
이때, 그리퍼 핑거(100)에는 부품(200) 파지 시 고정력을 향상시키기 위한 실리콘 소재의 패드(111)가 부착될 수도 있다.
그리고 위치 결정핀(130)은 브라켓(150)의 일면에 장착되되, 자세히는 브라켓(150)의 일측면에 장착되는 위치 결정핀 브라켓(131)에 장착되어, 검사용 지그의 상면에 형성된 삽입공으로 삽입된다.
그리고 RCC(Remote Center Compliance, 160)는 브라켓(150)의 타면에 장착되고, 제어 신호에 따라 파지된 부품(200)의 위치 및 방향을 보정한다. 즉, RCC(160)는 부품(200)의 위치를 하드웨어적으로 보정하여 지그에 삽입시 삽입 위치에 따른 불량률을 저감시킬 수 있다.
그리고 힘-토크(F/T) 센서(180)는 RCC 브라켓(170)에 의해 RCC(160)와 결합되어 위치 결정핀(130)이 지그에 삽입될 때 가해지는 충격을 센싱한다.
그리고 레이저 센서(140)는 브라켓(150)의 일면에 장착되되, 자세히는 브라켓(150)의 일측면에 장착되는 레이저 센서 브라켓(141)에 장착되며, 부품(200)의 이동 거리, 이동 속도 및 부품(200)이 지그에 삽입되는 깊이를 센싱한다.
그리고 제어 모듈(190)은 에어 척(120)의 구동을 제어하고, 그리퍼 핑거(110)에 의해 파지된 부품(200)과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 파지된 부품(200)을 검사용 지그의 위치로 이동시키기 위한 목표 경로를 산출하고, 산출된 목표 경로에 따라 이동된 부품(200)이 지그에 삽입되도록 RCC(160)를 제어하되, 힘-토크 센서(180)로부터 센싱된 값과 레이저 센서(140)로부터 센싱된 값을 반영하여 제어한다.
도 3은 검사용 로봇 그리퍼 제어 장치에서 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 3에서와 같이, 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘은, 다음의 수학식 1로 정의된다.
Figure pat00019
여기서,
Figure pat00020
는 파지된 부품(200)과 검사용 지그간 목표 접촉력,
Figure pat00021
는 파지된 부품(200)과 검사용 지그간 실제 접촉력, e는 목표 경로와 실제 경로의 차이 값, M 과 B는 임피던스 동특성 인자,
Figure pat00022
는 힘 제어 동특성을 실시간으로 조절하기 위한 힘의 오차 함수,
Figure pat00023
은 적응 이득,
Figure pat00024
는 목표 경로의 가속도 값,
Figure pat00025
는 접촉력이 반영된 목표 경로의 최종 가속도 값이다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 통해 검사용 지그에 대하여 설명한다.
도 4 및 도 5에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그(300)의 삽입공(310)은 검사용 지그(300)의 상면에 구비되되, 검사용 로봇 그리퍼(100)에 구비된 한 쌍의 위치 결정핀(130)이 각각 삽입되기 위한 통공 형상으로 구비된다.
즉, 검사용 로봇 그리퍼(100)에 구비된 한 쌍의 위치 결정핀(130)은 검사용 로봇 그리퍼(100)의 제어 모듈(190)에서 산출된 목표 경로에 따라 이동하여 삽입공(310)으로 각각 삽입됨으로써 검사용 로봇 그리퍼(100)를 검사용 지그(300)에 정렬 및 고정시키는 역할을 한다.
그리고 검사부(320)는 지그(300) 상면에 형성되어, 로봇 그리퍼(100)에 의해 파지된 부품(200)이 삽입되도록 형성된다.
그리고 로드셀 센서(330)는 부품(200) 삽입 시 부품(200)에 의해 눌리는 힘의 정도를 센싱한다.
이때, 로드셀 센서(330)는 로드셀 고정용 브라켓(340)에 의해 지지되고, 부품(200)에 의해 로드셀 고정용 브라켓(340)이 눌리는 힘의 정도를 센싱한다.
그리고, 완충부재(350)는 검사부(320)의 하부와 로드셀 고정용 브라켓(340) 사이에 삽입되어 부품(200)에 의해 검사부(320)가 눌리는 경우, 로드셀 고정용 브라켓(340)에 눌리는 힘의 정도를 전달한다.
그리고, 가이드(360)는 검사부(320)가 기 설정된 한계점 이하로는 들어가지 않도록 장착되어 지그(300)의 파손을 방지한다.
도 6은 검사용 로봇 그리퍼에 의해 부품이 검사용 지그에 삽입되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에서와 같이, 로봇 그리퍼(100)의 제어 모듈(190)에 의해 산출된 목표 경로에 따라 이동된 부품(200)이 검사용 지그(300)의 삽입공(310)으로 삽입되도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)가 결합된 에어 척(120), 위치 결정핀(130), 레이저 센서(140)가 각각 복수개로 구비되어 대응하는 개수의 부품(200)이 동시에 지그의 검사부(320)로 각각 삽입되도록 함에 따라 작업 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 산출부(370)는 로봇 그리퍼(100)에 의해 파지된 부품(200)이 검사부(320)로 삽입되면, 레이저 센서(140)로부터 센싱된 센싱값과, 로드셀 센서(330)로부터 센싱된 센서값을 이용하여 부품(200) 삽입시 발생하는 에너지 값과 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출한다.
자세히는, 다음의 수학식 2에 의해 부품(200) 삽입시 발생하는 에너지 값(
Figure pat00026
)과 부품(200) 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값
Figure pat00027
을 각각 산출하되, 완충부재 계수(k)를 반영하여 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값
Figure pat00028
을 산출하는 것이 바람직하다.
Figure pat00029
여기서, F(t)는 로드셀 센서(330)를 통해 센싱된 검사부(320)에 가해진 힘의 정도, l(t)는 레이저 센서(140)를 통해 센싱된 검사부(320)가 눌린 거리, k는 완충부재 계수이다.
그리고, 판단부(380)는 산출부(370)에서 산출된 에너지 값들의 합을 기준 에너지 값과 비교하여 부품(200)의 양품 여부를 판단한다.
자세히는, 다음의 수학식 3을 만족하는 경우, 해당 부품(200)이 양품인 것으로 판단한다.
Figure pat00030
여기서,
Figure pat00031
는 부품(200) 삽입시 발생하는 에너지 값,
Figure pat00032
는
Figure pat00033
에 대한 가중치,
Figure pat00034
는 부품(200) 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값,
Figure pat00035
는
Figure pat00036
에 대한 가중치,
Figure pat00037
는 기준 에너지 값이다.
이때, 기준 에너지 값은 실험 데이터에 의한 평균 값으로 설정될 수 있다.
그리고, 출력부(390)는 판단부(380)의 판단 결과를 출력한다.
또한, 본 발명이 실시예에 따른 검사용 지그(300)는 검사부(320), 로드셀 센서(330), 로드셀 고정용 브라켓(340) 및 완충부재(350)는 각각 복수개의 동일한 개수로 구비되어 대응하는 개수의 부품(200)에 대해 동시에 양품 여부를 판단할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.
이하에서는 도 7 내지 도 10을 통해 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그를 이용한 부품 검사 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그를 이용한 부품 검사 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 먼저, 검사용 로봇 그리퍼(100)에 구비된 한 쌍의 위치 결정핀(130)이 목표 경로에 따라 이동되어 검사용 지그(300)의 상면에 형성되는 한 쌍의 삽입공(320)에 각각 삽입된다(S710).
그 다음, 위치 결정핀(130)이 삽입된 후, 그리퍼(100)에 의해 파지된 부품이 검사용 지그(300)에 구비된 검사부(320)에 삽입된다(S720).
그 다음, 산출부(370)가 그리퍼(100)의 레이저 센서(140)로부터 센싱된 센싱값과, 검사용 지그(300)에 구비되는 로드셀 센서(330)로부터 센싱된 센서값을 이용하여 부품(200) 삽입시 발생하는 에너지 값과 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출한다(S730).
이때, 부품(200) 삽입시 발생하는 에너지 값과 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값은 상기의 수학식 2에 의해 산출된다.
이때 로드셀 센서(330)는, 로드셀 고정용 브라켓(340)에 의해 지지되고, 부품(200) 삽입 시 부품(200)에 의해 눌리는 힘의 정도를 센싱한다.
그 다음, 판단부(380)가 S730단계에서 산출된 에너지 값들의 합을 기준 에너지 값과 비교한다(S740).
이때, S730단계에서 산출된 에너지 값들의 합을 기준 에너지 값은 상기의 수학식 3을 이용하여 비교한다.
S740 단계의 비교 결과, S730단계에서 산출된 에너지 값들의 합이 기준 에너지 값 이하인 경우, 판단부(380)는 해당 부품(200)이 양품인 것으로 판단한다(S750).
만약, S730단계에서 산출된 에너지 값들의 합이 기준 에너지 값을 초과하는 경우, 판단부(380)는 해당 부품(200)이 불량인 것으로 판단한다(S751).
마지막으로, 출력부(390)는 S740단계의 비교 결과를 출력한다(S760).
도 8a 및 도 8b는 검사용 로봇 그리퍼가 매니퓰레이터에 장착되어 검사용 지그에 부품을 삽입하는 동작을 도시한 예시도이다.
자세히는, 도 8a는 검사용 로봇 그리퍼(100)가 매니퓰레이터(100)에 장착되어 검사용 지그(300)에 부품(200)을 삽입하기 위한 동작을 도시한 것이고, 도 8b는 부품(200) 삽입이 완료된 후 로봇 그리퍼(100)가 초기 위치로 이동한 동작을 도시한 예시도이다.
도 8a에서와 같이 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)를 통해 부품(200)이 파지되어 검사용 지그(300)의 검사부(320)에 삽입되면, 에어 척(120)은 제어 신호에 따라 부품(200)의 파지를 제거하고, 도 8b에서와 같이 초기 위치로 이동한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그에 삽입된 부품이 불량인 경우를 도시한 예시도이다.
로봇 그리퍼(100)에 의해 검사용 지그(300)의 검사부(320)에 삽입된 부품(200)이 불량인 경우에는, 도 9에서와 같이 검사부(320)가 검사용 지그(300) 내부로 들어가게 된다. 이때, 그리퍼 핑거(110)로부터 부품(200)의 파지가 제거되면 검사용 지그(300) 내부로 들어간 검사부(320)는 완충부재(350)에 의해 원위치로 돌아가게 된다. 또한 부품(200)의 크기가 규격 사이즈보다 작은 경우에도 가이드(360)에 의해 검사부(320)가 기 설정된 한계점 이하로는 들어가지 않게 되어 지그(300)가 파손되지 않게 된다.
따라서, 부품(200)이 규격 사이즈에 맞지 않아 검사부(320)에 삽입되는 과정에서 검사부(320)에 뻑뻑하게 삽입되거나 깊이 삽입되는 경우 해당 부품(200)은 불량인 것으로 판단한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 부품 검사 결과를 출력하는 화면의 예시를 나타낸 것이다.
지그(300)에 삽입된 부품(200)의 양품 여부가 모니터(미도시)를 통해 출력되는데, 도 10에서와 같이 색상을 달리하여 불량 여부 판단이 용이하도록 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 검사용 지그 및 이를 이용한 부품 검사 방법은 로봇 그리퍼에 의해 검사용 지그에 부품이 삽입될 때 다수의 센서에서 센싱되는 값을 이용하여 삽입된 부품의 양품 여부를 자동으로 판별함으로써 검사 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 로봇 그리퍼가 복수개 장착되어 동시에 복수개의 부품을 검사하도록 할 수 있어 작업 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 로봇 그리퍼 110 : 그리퍼 핑거
111 : 실리콘 패드 120 : 에어 척
130 : 위치 결정핀 140 : 레이저 센서
150 : 브라켓 160 : RCC
170 : RCC 브라켓 180 : 힘-토크 센서
190 : 제어 모듈 200 : 부품
300 : 검사용 지그 310 : 삽입공
320 : 검사부 330 : 로드셀 센서
340 : 로드셀 고정용 브라켓 350 : 완충부재
360 : 가이드 370 : 산출부
380 : 판단부 390 : 출력부
1000 : 매니퓰레이터

Claims (12)

  1. 상면에 형성되며, 검사용 로봇 그리퍼에 구비된 한 쌍의 위치 결정핀이 목표 경로에 따라 이동하여 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입공;
    상기 그리퍼에 의해 파지된 부품이 삽입되는 검사부;
    상기 부품 삽입 시 상기 부품에 의해 눌리는 힘의 정도를 센싱하는 로드셀 센서;
    상기 그리퍼에 의해 파지된 부품이 상기 검사부에 삽입되면, 상기 그리퍼의 레이저 센서로부터 센싱된 센싱값과, 상기 로드셀 센서로부터 센싱된 센서값을 이용하여 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값과 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출하는 산출부;
    상기 산출된 에너지 값들의 합을 기준 에너지 값과 비교하여 상기 부품의 양품 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단 결과를 출력하는 출력부를 포함하는 검사용 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로드셀 센서를 지지하고, 상기 부품에 의해 눌리는 힘을 상기 로드셀 센서에 전달하는 로드셀 고정용 브라켓; 및
    상기 검사부의 하부와 상기 로드셀 고정용 브라켓 사이에 삽입되어 상기 로드셀 고정용 브라켓을 보호하는 완충부재를 더 포함하고,
    상기 산출부는,
    상기 완충부재 계수를 반영하여 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출하는 검사용 지그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산출부는,
    다음의 수학식에 의해 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값(
    Figure pat00038
    )과 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값
    Figure pat00039
    을 각각 산출하는 검사용 지그:
    Figure pat00040

    여기서, F(t)는 상기 로드셀 센서를 통해 센싱된 상기 검사부에 가해진 힘의 정도, l(t)는 상기 레이저 센서를 통해 센싱된 상기 검사부가 눌린 거리, k는 상기 완충부재 계수이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는,
    다음의 수학식을 만족하는 경우, 상기 부품이 양품인 것으로 판단하는 검사용 지그:
    Figure pat00041

    여기서,
    Figure pat00042
    는 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값,
    Figure pat00043
    는
    Figure pat00044
    에 대한 가중치,
    Figure pat00045
    는 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값,
    Figure pat00046
    는
    Figure pat00047
    에 대한 가중치,
    Figure pat00048
    는 상기 기준 에너지 값이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 목표 경로는,
    상기 파지된 부품과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 상기 파지된 부품이 상기 검사용 지그의 위치로 이동되도록 기 산출된 경로이며,
    상기 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘은,
    다음의 수학식으로 정의되는 검사용 지그:
    Figure pat00049

    여기서,
    Figure pat00050
    는 파지된 부품과 검사용 지그간 목표 접촉력,
    Figure pat00051
    는 파지된 부품과 검사용 지그간 실제 접촉력, e는 목표 경로와 실제 경로의 차이 값, M 과 B는 임피던스 동특성 인자,
    Figure pat00052
    는 힘 제어 동특성을 실시간으로 조절하기 위한 힘의 오차 함수,
    Figure pat00053
    은 적응 이득,
    Figure pat00054
    는 목표 경로의 가속도 값,
    Figure pat00055
    는 접촉력이 반영된 목표 경로의 최종 가속도 값이다.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 검사부, 상기 로드셀 센서, 상기 로드셀 고정용 브라켓 및 상기 완충부재는 각각 복수개의 동일한 개수로 구비되어 대응하는 개수의 부품에 대해 동시에 양품 여부를 판단하는 검사용 지그.
  7. 검사용 지그를 이용한 부품 검사 방법에 있어서,
    검사용 로봇 그리퍼에 구비된 한 쌍의 위치 결정핀이 목표 경로에 따라 이동되어 상기 검사용 지그의 상면에 형성되는 한 쌍의 삽입공에 각각 삽입되는 단계;
    상기 위치 결정핀이 삽입된 후, 상기 그리퍼에 의해 파지된 부품이 상기 검사용 지그에 구비된 검사부에 삽입되면, 상기 그리퍼의 레이저 센서로부터 센싱된 센싱값과, 상기 검사용 지그에 구비되는 로드셀 센서로부터 센싱된 센서값을 이용하여 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값과 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 에너지 값들의 합을 기준 에너지 값과 비교하여 상기 부품의 양품 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과를 출력하는 단계를 포함하는 부품 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 로드셀 센서는,
    로드셀 고정용 브라켓에 의해 지지되고, 상기 부품 삽입 시 상기 부품에 의해 눌리는 힘의 정도를 센싱하고,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 상기 검사부의 하부와 상기 로드셀 고정용 브라켓 사이에 삽입되어 상기 로드셀 고정용 브라켓을 보호하는 완충부재 계수를 반영하여 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값을 산출하는 부품 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    다음의 수학식에 의해 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값(
    Figure pat00056
    )과 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값
    Figure pat00057
    을 각각 산출하는 부품 검사 방법:
    Figure pat00058

    여기서, F(t)는 상기 로드셀 센서를 통해 센싱된 상기 검사부에 가해진 힘의 정도, l(t)는 상기 레이저 센서를 통해 센싱된 상기 검사부가 눌린 거리, k는 상기 완충부재 계수이다.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    다음의 수학식을 만족하는 경우, 상기 부품이 양품인 것으로 판단하는 부품 검사 방법:
    Figure pat00059

    여기서,
    Figure pat00060
    는 상기 부품 삽입시 발생하는 에너지 값,
    Figure pat00061
    는
    Figure pat00062
    에 대한 가중치,
    Figure pat00063
    는 상기 삽입 종료 후 저장되는 에너지 값,
    Figure pat00064
    는
    Figure pat00065
    에 대한 가중치,
    Figure pat00066
    는 상기 기준 에너지 값이다.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 목표 경로는,
    상기 파지된 부품과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 상기 파지된 부품이 상기 검사용 지그의 위치로 이동되도록 기 산출된 경로이며,
    상기 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘은,
    다음의 수학식으로 정의되는 부품 검사 방법:
    Figure pat00067

    여기서,
    Figure pat00068
    는 파지된 부품과 검사용 지그간 목표 접촉력,
    Figure pat00069
    는 파지된 부품과 검사용 지그간 실제 접촉력, e는 목표 경로와 실제 경로의 차이 값, M 과 B는 임피던스 동특성 인자,
    Figure pat00070
    는 힘 제어 동특성을 실시간으로 조절하기 위한 힘의 오차 함수,
    Figure pat00071
    은 적응 이득,
    Figure pat00072
    는 목표 경로의 가속도 값,
    Figure pat00073
    는 접촉력이 반영된 목표 경로의 최종 가속도 값이다.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 검사부, 상기 로드셀 센서, 상기 로드셀 고정용 브라켓 및 상기 완충부재는 각각 복수개의 동일한 개수로 구비되어 대응하는 개수의 부품에 대해 동시에 양품 여부를 판단하는 부품 검사 방법.
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