KR20130111738A - Welding robot for cylinder circumference using of laser scanning - Google Patents

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KR20130111738A
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Abstract

PURPOSE: A welding robot using laser scan for welding the cylindrical outer periphery of a target object is provided to utilize the information of the position and the depth of laser beams radiated to a welding line, thereby accurately confirming the welding line. CONSTITUTION: A welding robot using laser scan for welding the cylindrical outer periphery of a target object includes a body plate (100), a transferring carriage (200), a robot head (300), a weaving motion driving unit (400), a laser scanning device (500), and a central control unit. The transferring carriage transfers the welding robot along a transferring rail of the cylindrical outer periphery of the target object. A welding rod welding along a welding line is joined to the robot head. The weaving motion driving unit drives the robot head to three axes. The laser scan device radiates diode lasers, thereby confirming the welding line. The central control unit controls the driving of the laser scan device and the weaving motion driving unit. [Reference numerals] (AA) Angle control gear; (BB) Welding rod position; (CC) Weaving motion driving link

Description

레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇{WELDING ROBOT FOR CYLINDER CIRCUMFERENCE USING OF LASER SCANNING}WELDING ROBOT FOR CYLINDER CIRCUMFERENCE USING OF LASER SCANNING}

본 발명은 파이프용접을 위한 용접 자동화 로봇의 구조 및 용접선 추적장치에 관한 것으로, 특히 개시된 내용은 레이저를 이용한 용접선 추적장치에 관한 것으로서 특히 서보모터의 위치제어를 통하여 용접선에 입사되는 레이저빔의 위치 및 깊이 정보를 이용하여 정확한 용접선 추적장치 및 용접로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a welding automation robot for pipe welding and a welding line tracking device, and more particularly, to a welding line tracking device using a laser, in particular, a position of a laser beam incident on a welding line through position control of a servomotor, and The present invention relates to an accurate welding line tracking device and a welding robot using depth information.

일반적으로, 용접로봇은 자동차, 선박등과 같이 금속판재의 접합공정에 사용되며, 작업프로그램에 의해 자동적으로 용접작업을 진행하게 된다. 용접로봇은 작업명령에 따라 로봇팔에 부착된 용접토치를 이동시켜 피용접부재의 용접선을 추종하면서 용접하게 된다.In general, the welding robot is used in the joining process of the metal plate, such as automobiles, ships, etc., and the welding work is automatically performed by the work program. The welding robot moves by welding the welding torch attached to the robot arm in accordance with the operation command to follow the welding line of the member to be welded.

종래기술에서는 용접로봇에 설치된 레이저비전센서를 이용하여 용접선을 추종하며, 레이저비전센서에 의해 획득된 영상으로부터 용접부위를 인식하여 용접작업을 수행할 수 있다. 이와 같이, 레이저비전센서를 이용하여 용접작업을 수행하는 경우 안정적인 용접부위에 대한 영상을 획득하고자 용접속도를 느리게 설정하고 용접토치가 위빙(weaving)하지 않고 용접선을 추종하게 된다. 그러나, 상기 레이저비전센서의 경우 장치가 고가이며 크기가 커서 로봇의 헤드에 장착이 어렵다는 문제점이 있다.In the prior art, a welding line may be followed using a laser vision sensor installed in a welding robot, and a welding operation may be performed by recognizing a welding portion from an image acquired by the laser vision sensor. As such, when performing a welding operation using the laser vision sensor, the welding speed is set to be slow and the welding torch follows the welding line without weaving in order to acquire an image of a stable welding site. However, in the case of the laser vision sensor, the device is expensive and large in size, so that it is difficult to be mounted on the head of the robot.

도 1은 종래의 거울을 이용한 레이저 용접선 추적장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 용접선 추적장치는 레이저 발생기(10), 레이저 스캔을 위한 거울(20), 상기 거울(20)의 각도를 조정하기 위한 각도 조절부(21,22,23) 및 상기 용접 대상체에 반사된 레이저광을 수신하는 광검출기(11)로 구성된다.1 is a view showing the configuration of a laser welding seam tracking device using a conventional mirror. As shown in FIG. 1, the welding line tracking device includes a laser generator 10, a mirror 20 for laser scanning, angle adjusting parts 21, 22, and 23 for adjusting the angle of the mirror 20, and the welding. It consists of a photo detector 11 for receiving the laser light reflected on the object.

그러나, 이와 같은 종래의 레이저 용접선 추적장치는 거울의 난반사로 인한 정밀도의 문제가 있을 수 있으며 크기의 제약을 받는 로봇의 헤드에 장착이 어려운 문제점이 있다.However, such a conventional laser welding line tracking device may have a problem of precision due to the diffuse reflection of the mirror, it is difficult to mount on the head of the robot that is limited in size.

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 단가를 낮출 수 있고, 설치 구성이 간단할 뿐만 아니라, 용접 프로세스 운용이 효율적인 원통 외주연 용접로봇을 제공하기 위함이다. 또한, 장치가 가볍고 단가가 낮을 뿐만 아니라, 용접선의 3차원 위치정보를 획득할 수 있다는 점에서 정밀도가 높은 원통 외주연 용접로봇을 제공하기 위함이다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a cylindrical outer peripheral welding robot that can reduce the unit cost, the installation configuration is simple, and the welding process operation is efficient. In addition, it is to provide a cylindrical outer peripheral welding robot with high precision in that the device is not only light and low cost, but also can obtain three-dimensional position information of the welding line.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 원통 외주면을 따라 이동하며 외부를 용접하는 용접로봇에 있어서, 몸체판과; 상기 몸체판의 하단부에 회동 가능하게 설치되는 톱니형 바퀴로 구성되어 원통 외주면의 이송레일을 따라 이동시키는 이송캐리지(200)와; 용접선을 따라 용접하는 용접봉이 체결되는 로봇헤드(300); 상기 몸체판과 고정연결되고 상기 로봇헤드(300)를 3축 구동시키는 위빙모션(weaving motion) 구동부(400); 상기 로봇헤드(300) 측면에 고정연결되어 상기 위빙모션 구동부(400)의 구동에 따라 다이오드 레이저를 조사하여 상기 용접선을 추적하는 레이저 스캔장치(500); 및 상기 레이저 스캔장치(500) 및 상기 위빙모션 구동부(400)의 구동을 제어하는 중앙제어부(600)를 포함한다.Features of the present invention for solving the above problems, the welding robot moving along the cylindrical outer peripheral surface and welding the outside, the body plate; A transport carriage 200 composed of a toothed wheel rotatably installed at a lower end of the body plate to move along a transport rail of a cylindrical outer circumferential surface; Robot head 300 to which the welding rod to be welded along the welding line is fastened; A weaving motion driving unit 400 fixedly connected to the body plate and driving the robot head 300 in three axes; A laser scanning device (500) fixedly connected to a side of the robot head (300) to track the welding line by irradiating a diode laser according to the driving of the weaving motion driver (400); And a central controller 600 for controlling the driving of the laser scanning apparatus 500 and the weaving motion driver 400.

여기서, 상기 이송캐리지(200)에 설치된 용접기 및 상기 원형레일을 따라 회동하기 위한 구동부는 외부의 제어박스와 연결되어 용접수행의 제어가 가능한 것이 바람직하고, 상기 제어박스와의 연결은 무선으로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the welding machine and the driving unit for rotating along the circular rail is installed in the transport carriage 200 is preferably connected to the control box of the outside to control the welding performance, the connection to the control box is made of a wireless. desirable.

또한, 바람직하게는 상기 위빙모션 구동부(400)는, 상기 로봇헤드(300)를 3축으로 구동시키기 위한 3축 서보모터와, 각도 조절 기어와, 위빙모션 구동 링크를 포함하는 것일 수 있고, 상기 레이저 스캔장치(500)는, 상기 용접선 영역에 레이저 광을 조사하는 다이오드 레이저와, 상기 용접선 영역에서 반사되는 레이저 광을 수신하는 광검출기와; 상기 위빙모션 구동에 따른 위치좌표와 상기 광센서의 신호를 분석하여 상기 용접선의 위치정보를 산출하는 마이크로컨트롤러를 포함하는 것일 수 있다.In addition, preferably the weaving motion drive unit 400 may include a three-axis servo motor for driving the robot head 300 in three axes, an angle adjusting gear, and a weaving motion drive link. The laser scanning device 500 includes: a diode laser for irradiating laser light to the weld line region, and a photo detector for receiving laser light reflected from the weld line region; It may include a microcontroller for calculating the position information of the welding line by analyzing the position coordinates according to the weaving motion and the signal of the optical sensor.

더하여, 상기 위치정보는 상기 위빙모션 구동에 따른 위치좌표와 상기 광센서에서 수신된 레이저 광의 출력의 세기 정보를 이용한 3차원 위치정보인 것이 바람직하다.In addition, the position information is preferably three-dimensional position information using the position coordinates of the weaving motion driving and the intensity information of the output of the laser light received from the optical sensor.

이와 같은 본 발명은, 레이저 스캔장치(500)를 로봇헤드(300)에 고정 장착하고, 로봇헤드(300)를 위빙모션 구동부(400)로 동작하여 레이저 스캔을 통한 용접선 추적과 용접을 하나의 구동부로 통일할 수 있다는 점에서 용접로봇의 단가를 낮출 수 있고, 설치 구성이 간단할 뿐만 아니라, 용접 프로세스 운용이 효율적이라는 점에서 큰 장점이 있다.In the present invention, the laser scanning apparatus 500 is fixedly mounted on the robot head 300, and the robot head 300 is operated as the weaving motion driver 400 so that the welding line tracking and welding through the laser scan are performed by one driver. It can lower the unit cost of the welding robot in the unified, and the installation configuration is not only simple, but also has a great advantage in the efficient operation of the welding process.

또한, 소형의 다이오드 레이저를 사용하여, 장치가 가볍고 단가가 낮을 뿐만 아니라, 위빙모션 구동부(400)의 3축 구동에 의한 좌표와, 레이저 스캔에 의한 검출정보를 이용해 용접선의 3차원 위치정보를 획득할 수 있다는 점에서 정밀도가 높아지는 장점이 있다.In addition, by using a small diode laser, the device is light and low in cost, and the three-dimensional position information of the welding line is obtained using coordinates by the three-axis drive of the weaving motion driver 400 and detection information by the laser scan. This has the advantage of increasing precision in that it can be done.

도 1은 종래의 거울을 이용한 레이저 용접선 추적장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇에서 용접 프로세스를 수행하는 구성의 블럭도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇의 용접하는 모식도를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇으로 용접한 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a view showing the configuration of a laser welding seam tracking device using a conventional mirror,
2 is a view showing the configuration of a cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan according to an embodiment of the present invention,
3 is a block diagram of a configuration for performing a welding process in a cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan according to an embodiment of the present invention,
4 is a view showing a schematic diagram of the welding of the cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan according to an embodiment of the present invention,
5 is a graph showing a result of welding with a cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. In addition, parts denoted by the same reference numerals throughout the specification represent the same components.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the components listed before and after. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, components, steps, operations and elements referred to in the specification as " comprises "or" comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원통 외주연 용접로봇은, 몸체판(100)과; 상기 몸체판(100)의 하단부에 회동 가능하게 설치되는 톱니형 바퀴로 구성되어 원통 외주면의 이송레일을 따라 이동시키는 이송캐리지(200)와; 용접선을 따라 용접하는 용접봉이 체결되는 로봇헤드(300); 상기 몸체판(100)과 고정연결되고 상기 로봇헤드(300)를 3축 구동시키는 위빙모션 구동부(400); 상기 로봇헤드(300) 측면에 고정연결되어 상기 위빙모션 구동부(400)의 구동에 따라 다이오드 레이저를 조사하여 상기 용접선을 추적하는 레이저 스캔장치(500); 및 상기 레이저 스캔장치(500) 및 상기 위빙모션 구동부(400)의 구동을 제어하는 중앙제어부(600)를 포함하여 구성한다.2 is a view showing the configuration of a cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 2, the cylindrical outer peripheral welding robot according to an embodiment of the present invention, the body plate 100; A transport carriage 200 composed of a toothed wheel rotatably installed at a lower end of the body plate 100 to move along a transport rail of a cylindrical outer circumferential surface; Robot head 300 to which the welding rod to be welded along the welding line is fastened; A weaving motion driver 400 fixedly connected to the body plate 100 and driving the robot head 300 in three axes; A laser scanning device (500) fixedly connected to a side of the robot head (300) to track the welding line by irradiating a diode laser according to the driving of the weaving motion driver (400); And a central controller 600 for controlling the driving of the laser scanning apparatus 500 and the weaving motion driver 400.

본 발명의 실시예에 따른 용접로봇은 원통(cylinder) 외연을 따라 회동하는 이송캐리지(200)가 톱니형 레일(210)이 중심부에 형성된 원형레일을 따라 이동하며 상기 원통의 용접부위를 용접봉이 체결된 로봇 헤드가 용접하는 장치로서, 이송캐리지(200) 하단부에 톱니형 바퀴가 구비되어 톱니형 레일(210)과 맞물려 회동 되도록 구성되어 있다. 여기서 이송캐리지(200)는 몸체판(100), 회동을 위해 몸체판(100) 하단부에 톱니형 바퀴와, 이를 구동시키기 위한 구동부를 포함하여 구성된다.In the welding robot according to the embodiment of the present invention, the transfer carriage 200 which is rotated along the outer edge of a cylinder moves along a circular rail having a toothed rail 210 formed at the center thereof, and a welding rod is fastened to the welding portion of the cylinder. As a device for welding the robot head, a gear wheel is provided at the lower end of the transport carriage 200, and is configured to rotate in engagement with the gear rail 210. Here, the transport carriage 200 is configured to include a body plate 100, a toothed wheel at the lower end of the body plate 100 for rotation, and a drive unit for driving it.

이에 더하여 몸체판(100)에 중앙제어부(600)가 설치되어 상기 스캔장치, 이송캐리지(200), 로봇헤드(300)의 구동을 제어하고, 필요에 따라 로봇헤, 이송캐리지(200) 및 스캔장치의 작동 제어를 위한 외부의 제어박스가 유선 또는 무선으로 연결되는 것도 가능하다.In addition, the central control unit 600 is installed on the body plate 100 to control the driving of the scanning device, the transfer carriage 200 and the robot head 300, and if necessary, the robot head, the transfer carriage 200 and the scan. It is also possible that an external control box for controlling the operation of the device is connected by wire or wirelessly.

이 제어박스를 통하여 이송캐리지(200)에 설치된 센서 등(도시하지 않음)을 통하여 용접의 상태 및 진행상황을 체크 할 수 있게 되고, 속도 및 시스템 on-off를 제어할 수 있게 됨으로써 훨씬 용이하게 용접작업을 수행할 수 있게 된다.Through this control box, it is possible to check the state and progress of welding through a sensor or the like (not shown) installed in the transport carriage 200, and to control the speed and the system on-off so that welding is much easier. You can do your work.

또한, 톱니형 바퀴의 맞물림을 통한 회동은 외부의 진동 또는 이송캐리지(200) 및 로봇헤드(300)의 진동 등이 발생하더라도 앞 또는 뒤로 미끄러질 염려가 없고 원하는 지점에서 안정적으로 용접을 수행되도록 하는 장점이 있다. 종래의 길이 방향의 단순한 레일에서 나타나는 미끄러짐 현상이 나타나지 않는다.In addition, the rotation through the engagement of the toothed wheel has the advantage that the welding can be stably performed at the desired point without fear of slipping forward or backward even if external vibration or vibration of the transport carriage 200 and the robot head 300 occurs There is this. There is no slipping phenomenon seen in conventional longitudinal simple rails.

그리고, 본 발명의 핵심적 특징은 용접선을 따라 용접하는 용접봉이 체결되는 로봇헤드(300)와, 상기 몸체판(100)과 고정연결되고 상기 로봇헤드(300)를 3축 구동시키는 위빙모션 구동부(400)와, 상기 로봇헤드(300) 측면에 고정연결되어 상기 위빙모션 구동부(400)의 구동에 따라 다이오드 레이저를 조사하여 상기 용접선을 추적하는 레이저 스캔장치(500)에 있다.In addition, a key feature of the present invention is a robot head 300 to which a welding rod to be welded along a welding line is fastened, and a weaving motion driver 400 fixedly connected to the body plate 100 and driving the robot head 300 in three axes. And a laser scanning device 500 fixedly connected to the side of the robot head 300 to track the welding line by irradiating a diode laser according to the driving of the weaving motion driver 400.

로봇헤드(300)는 용접봉이 체결되어 원통 외주연에 표시된 용접선 라인을 따라 용접하는 장치이고, 위빙모션 구동부(400)는 상기 로봇헤드(300)와 고정 연결되어 3축으로 구동할 있도록 연결된 장치이다. 위빙모션 구동부(400)는 상기 로봇헤드(300)를 3축으로 구동시키기 위한 3축 서보모터와, 각도 조절 기어와, 위빙모션 구동 링크를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.Robot head 300 is a welding rod is fastened is a device for welding along the welding line line marked on the outer periphery of the cylinder, the weaving motion drive unit 400 is a device connected to be fixed to the robot head 300 to drive in three axes. . The weaving motion driver 400 is preferably configured to include a three-axis servo motor, an angle adjustment gear, and a weaving motion drive link for driving the robot head 300 in three axes.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇에 적용된 레이저 스캔장치(500)는, 로봇헤드(300)의 측면에 장착된 레이저 스캔장치(500)에 의해 용접선을 추적하고 상기 용접선의 위치정보를 이용해 자동으로 용접하는 프로세스를 수행하는 장치로, 종래의 자동 용접로봇에서 독립된 구동부에 의해 스캔장치의 모션을 구동하거나, 레이저 광의 조사각도를 변화시키는 거울을 별도의 구동부에 의해 용접선을 추적하는 장치와 달리, 용접을 위해 위빙모션 구동을 하는 로봇헤드(300)에 직접 장착되어 하나의 위빙모션 구동부(400)의 구동과 함께 레이저를 조사하고, 반사된 레이저 광을 검출하여 상기 위빙모션 구동부(400)의 좌표정보와 레이저 광의 검출 신호를 분석하여 용접선의 위치정보를 정밀하고 용이하게 산출할 수 있는 장치라는 점이 그 특징이 있다.
That is, the laser scanning apparatus 500 applied to the cylindrical outer circumferential welding robot using the laser scanning according to the embodiment of the present invention tracks the welding line by the laser scanning apparatus 500 mounted on the side of the robot head 300. A device for automatically welding by using the position information of the welding line, the drive of the scanning device by a separate drive unit in the conventional automatic welding robot, or a mirror for changing the irradiation angle of the laser light by a separate drive unit Unlike the apparatus for tracking the welding line, the welding is directly mounted to the robot head 300 for the weaving motion drive for welding to irradiate the laser with the driving of one weaving motion driver 400, and detect the reflected laser light A device capable of accurately and easily calculating the position information of the welding line by analyzing the coordinate information of the weaving motion driver 400 and the detection signal of the laser light. There is a problem that characteristic.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇에서 용접 프로세스를 수행하는 구성의 블럭도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 용접을 수행하기 위한 구동장치는 레이저 스캔장치(500)의 MCU(Micro Control Unit)(550)와, 위빙모션 구동부(400) 및 중앙제어부(600)가 서로 연동하여 연결되는 구성이다. 3 is a block diagram of a configuration for performing a welding process in a cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, a driving device for performing welding is a microcontrol unit (MCU) 550, a weaving motion driving unit 400, and a central control unit 600 of the laser scanning apparatus 500 connected to each other. It is a configuration.

먼저, 레이저 스캔장치(500)에서 다이오드 레이저(510)가 용접 영역을 직접조사하여 반사된 레이저 광을 광검출기(530)가 수신하는 동시에, MCU(550)가 미리 설정된 범위에서 상기 레이저 광의 조사 각도를 변경하여 용접선을 추적하기 위해 상기 위빙모션 구동부(400)에 필요한 구동을 명령하고, 상기 구동에 따라 용접선 영역을 스캔하여 용접선의 위치정보를 산출하게 된다. 그리고, 중앙제어부(600)는 몸체판(100) 내부에 설치되어 상기 위빙모션 구동부(400)와 레이저 스캔장치(500)의 MCU(550)를 통합제어함으로써, 시스템 효율 및 정밀성을 높일 수 있게 된다.First, the photodetector 530 receives the laser light reflected by the diode laser 510 directly irradiating the welding area in the laser scanning apparatus 500, and the irradiation angle of the laser light in the MCU 550 preset range. In order to track the welding seam by changing the command to drive the weaving motion driving unit 400, and according to the driving to scan the welding seam area to calculate the position information of the welding seam. In addition, the central control unit 600 is installed inside the body plate 100 to control the weaving motion driver 400 and the MCU 550 of the laser scanning apparatus 500 to increase system efficiency and precision. .

이처럼, 종래에는 용접봉 모션 구동부와, 레이저 스캔장치(500) 구동부가 서로 독립되어 별도로 동작 구동하는 장치여서, 구동부의 추가설치에 따른 비용 증가와 그 설치가 복잡하다는 문제점이 있었으나, 본 발명의 실시예에서는 레이저 스캔장치(500)를 로봇헤드(300)에 고정 장착하고, 로봇헤드(300)를 위빙모션 구동부(400)로 동작하여 레이저 스캔을 통한 용접선 추적과 용접을 하나의 구동부로 통일할 수 있다는 점에서 용접로봇의 단가를 낮출 수 있고, 설치 구성이 간단할 뿐만 아니라, 용접 프로세스 운용이 효율적이라는 점에서 큰 장점이 있다.As such, in the related art, the electrode motion driving unit and the laser scanning device 500 driving unit are driven separately and independently from each other, and thus, there is a problem in that the cost is increased and the installation is complicated due to the additional installation of the driving unit. In the laser scanning device 500 is fixedly mounted on the robot head 300, the robot head 300 is operated as the weaving motion drive unit 400 to unify the welding seam tracking and welding through the laser scan to a single drive unit. In this regard, the cost of the welding robot can be lowered, the installation configuration is simple, and the welding process can be operated efficiently.

또한, 본 발명의 실시예에서 적용되는 레이저 스캔장치(500)는 대형 레이저 발진기를 사용하는 것이 아니고, 소형의 다이오드 레이저를 사용하여, 장치가 가볍고 단가가 낮을 뿐만 아니라, 위빙모션 구동부(400)의 3축 구동에 의한 좌표와, 레이저 스캔에 의한 검출정보를 이용해 용접선의 3차원 위치정보를 획득할 수 있다는 점에서 정밀도가 높아지는 장점이 있다.
In addition, the laser scanning apparatus 500 applied in the embodiment of the present invention does not use a large laser oscillator, but uses a small diode laser, and the device is light and low in cost, and the weaving motion driving unit 400 The accuracy is improved in that the three-dimensional positional information of the welding line can be obtained using the coordinates by the three-axis drive and the detection information by the laser scan.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇의 용접하는 모식도를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇으로 용접한 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a view showing a schematic diagram of the welding of the cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is welded by a cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan according to an embodiment of the present invention A graph showing the results.

도 4에 나타낸 바와 같이, 용접 대상체에는 용접선이 표시되어 있거나 일정 홈이 형성되어 있으므로, 상기 레이저 스캔장치(500)로 지그재그 모션 또는 위빙모션으로 용접선 영역을 스캔하고 반사된 레이저 광을 검출하여, 위빙모션 구동부(400)의 좌표정보와 함께 용접선(L)의 3차원 위치정보를 획득하게 된다. As shown in FIG. 4, since a welding line is displayed or a predetermined groove is formed on the welding object, the laser scanning apparatus 500 scans the welding line region in a zigzag motion or weaving motion, detects the reflected laser light, and weaves the welding object. The 3D position information of the welding line L is obtained together with the coordinate information of the motion driver 400.

즉, 중앙제어부(600)에서 엔코더 등을 통하여 위빙모션 구동부(400)의 움직임으로 산출되는 좌표정보를 획득하고, 상기 좌표정보와 함께 레이저 스캔장치(500)의 다이오드 레이저에 용접선 영역에 조사하고 반사된 레이저 광을 광검출기(530)가 검출하여 검출정보를 수신받아, 상기 좌표정보에 따른 X 및 Y축의 좌표정보와 용접선(L)에서 생성되는 깊이 정보(Z)를 조합하여 3차원의 용접선 위치정보를 획득할 수 있게 된다.That is, the central controller 600 acquires coordinate information calculated by the movement of the weaving motion driver 400 through an encoder, etc., and irradiates the welding line region to the diode laser of the laser scanning apparatus 500 together with the coordinate information and reflects it. The photodetector 530 detects the received laser light and receives the detection information, and combines the coordinate information of the X and Y axes according to the coordinate information with the depth information Z generated from the weld line L to position the three-dimensional weld line. Information can be obtained.

도 5에 나타낸 바와 같이, 위빙모션 또는 지그재그의 형태로 용접선을 레이저 스캔하게 되면, 광검출기에서 검출된 검출신호 그래프가 용접선 영역의 용접 대상체의 표면상태에 따라 파형을 그리며 형성하게 되는데, 상기 파형 중 가장 높은 피크점이 용접선(L)이 표시된 위치라는 것을 명확하게 알 수 있다. 또한, 이와 같은 1차원 또는 2차원의 위치정보를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 위빙모션 구동부(400)의 좌표정보와 함께 보다 정밀한 3차원 용접선 위치정보도 획득할 수 있게 된다.
As shown in FIG. 5, when the welding line is laser scanned in the form of weaving motion or zigzag, a detection signal graph detected by the photodetector is formed by drawing a waveform according to the surface state of the welding object in the welding line region. It can be clearly seen that the highest peak point is the position where the weld line L is indicated. In addition, not only the one-dimensional or two-dimensional positional information can be detected, but also the coordinate information of the weaving motion driver 400 can be obtained more accurate three-dimensional weld line position information.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.

100: 몸체판, 200: 이송캐리지, 300: 로봇헤드, 400: 위빙모션 구동부,
500: 레이저 스캔장치, 510: 다이오드 레이저, 530: 광검출기,
550: MCU, 600: 중앙제어부100: body plate, 200: transfer carriage, 300: robot head, 400: weaving motion drive,
500: laser scanning device, 510: diode laser, 530: photodetector,
550: MCU, 600: central control unit

Claims (6)

원통 외주면을 따라 이동하며 외부를 용접하는 용접로봇에 있어서,
몸체판(100)과;
상기 몸체판(100)의 하단부에 회동 가능하게 설치되는 톱니형 바퀴로 구성되어 원통 외주면의 이송레일을 따라 이동시키는 이송캐리지(200)와;
용접선을 따라 용접하는 용접봉이 체결되는 로봇헤드(300);
상기 몸체판(100)과 고정연결되어 상기 로봇헤드(300)를 3축 구동시키는 위빙모션 구동부(400);
상기 로봇헤드(300) 측면에 고정연결되어 상기 위빙모션 구동부(400)의 구동에 따라 다이오드 레이저를 조사하여 상기 용접선을 추적하는 레이저 스캔장치(500); 및
상기 레이저 스캔장치(500) 및 상기 위빙모션 구동부(400)의 구동을 제어하는 중앙제어부(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇.
In the welding robot that moves along the outer peripheral surface of the cylinder and welds the outside,
Body plate 100;
A transport carriage 200 composed of a toothed wheel rotatably installed at a lower end of the body plate 100 to move along a transport rail of a cylindrical outer circumferential surface;
Robot head 300 to which the welding rod to be welded along the welding line is fastened;
A weaving motion driver 400 fixedly connected to the body plate 100 to drive the robot head 300 in three axes;
A laser scanning device (500) fixedly connected to a side of the robot head (300) to track the welding line by irradiating a diode laser according to the driving of the weaving motion driver (400); And
Cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan, characterized in that it comprises a central control unit 600 for controlling the driving of the laser scanning device 500 and the weaving motion driver 400.
제1항에 있어서,
상기 이송캐리지(200)에 설치된 용접기 및 상기 원형레일을 따라 회동하기 위한 구동부는 외부의 제어박스와 연결되어 용접수행의 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇.
The method of claim 1,
A welding machine installed in the transfer carriage 200 and a driving unit for rotating along the circular rail are connected to an external control box to control welding performance.
제2항에 있어서,
상기 제어박스와의 연결은 무선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇.
3. The method of claim 2,
Connection to the control box is a cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan, characterized in that the wireless.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위빙모션 구동부(400)는,
상기 로봇헤드(300)를 3축으로 구동시키기 위한 3축 서보모터와,
각도 조절 기어와,
위빙모션 구동 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The weaving motion drive unit 400,
A three axis servo motor for driving the robot head 300 in three axes;
With angle adjusting gear,
Cylindrical outer peripheral welding robot using a laser scan, characterized in that it comprises a weaving motion drive link.
제4항에 있어서,
상기 레이저 스캔장치는,
상기 용접선 영역에 레이저 광을 조사하는 다이오드 레이저와,
상기 용접선 영역에서 반사되는 레이저 광을 수신하는 광검출기와;
상기 위빙모션 구동에 따른 위치좌표와 상기 광센서의 신호를 분석하여 상기 용접선의 위치정보를 산출하는 마이크로컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇.
5. The method of claim 4,
The laser scanning device,
A diode laser for irradiating laser light to the weld line region;
A photodetector for receiving laser light reflected from the weld line region;
And a microcontroller configured to calculate positional information of the welding line by analyzing positional coordinates of the weaving motion and signals of the optical sensor.
제5항에 있어서,
상기 위치정보는 상기 위빙모션 구동에 따른 위치좌표와 상기 광센서에서 수신된 레이저 광의 출력의 세기 정보를 이용한 3차원 위치정보인 것을 특징으로 하는 레이저 스캔을 이용한 원통 외주연 용접로봇.The method of claim 5,
The position information is a cylindrical outer peripheral welding robot using laser scan, characterized in that the three-dimensional position information using the position coordinates according to the weaving motion and the intensity information of the output of the laser light received from the optical sensor.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104400270A (en) * 2014-11-14 2015-03-11 慈溪市鑫昶工业产品设计有限公司 Cylinder body welded joint welding device for hydraulic cylinder with shockproof base
KR101646197B1 (en) * 2015-06-11 2016-08-05 김지혜 Automatic production system for leisure boat and thereof automatic production method
CN113996982A (en) * 2021-12-17 2022-02-01 贵阳淦鑫钢模制造有限公司 Walking type tracking welding device for steel die
WO2024010429A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 주식회사 엘지에너지솔루션 Welding machine
CN113996982B (en) * 2021-12-17 2024-05-28 贵阳淦鑫钢模制造有限公司 Walking type tracking welding device for steel die

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110017789B (en) * 2019-03-22 2020-12-04 淮阴工学院 Vehicle collision deformation depth measuring device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100823551B1 (en) * 2006-10-23 2008-04-22 삼성중공업 주식회사 Apparatus and method for pipe automatic welding
KR20100025368A (en) * 2008-08-27 2010-03-09 주식회사 프로테크닉스 Auto welding machine for cylendr circumference
KR101225782B1 (en) * 2009-02-25 2013-01-23 현대제철 주식회사 Automatic welding apparatus and control method thereof
KR20110029781A (en) * 2009-09-16 2011-03-23 대우조선해양 주식회사 Automatic welding carriage with multi-joint

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104400270A (en) * 2014-11-14 2015-03-11 慈溪市鑫昶工业产品设计有限公司 Cylinder body welded joint welding device for hydraulic cylinder with shockproof base
KR101646197B1 (en) * 2015-06-11 2016-08-05 김지혜 Automatic production system for leisure boat and thereof automatic production method
CN113996982A (en) * 2021-12-17 2022-02-01 贵阳淦鑫钢模制造有限公司 Walking type tracking welding device for steel die
CN113996982B (en) * 2021-12-17 2024-05-28 贵阳淦鑫钢模制造有限公司 Walking type tracking welding device for steel die
WO2024010429A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 주식회사 엘지에너지솔루션 Welding machine

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