KR0176541B1

KR0176541B1 - 온/오프 센서를 이용한 부품 조립 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR0176541B1
Application number: KR1019950037436A
Authority: KR
Inventors: 송경섭; 신기범
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1999-05-15
Also published as: KR970025352A

Abstract

본 발명은 온/오프(on/off) 센서를 이용한 부품의 조립 방법 및 그 장치에 관해 개시한다.

본 발명에 따른 부품 조립 방법은 미리 그 감지 거리가 결정된 온/오프 센서를 이용하여 센서가 온 상태로부터 감지 거리만큼 하강하여 부품을 픽업 설치함으로써 부품의 높이에 따른 수동 조작을 제거한 이점이 있다. 또한 본 발명은 로보트 핸드에 온/오프 센서가 부착된 부품 조립 장치에 관한 것이기도 하다.

Description

온/오프 센서를 이용한 부품 조립 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 따른 부품 조립 장치를 나타낸 개략적 도면이다.

제2도는 본 발명에 따른 부품 조립 장치의 시스템에 대한 블럭도이다.

제3도는 본 발명에 따른 부품 조립 방법을 나타낸 흐름도이다.

제4도는 본 발명에 따른 부품 조립 방법을 나타낸 흐름도이다.

제5도는 본 발명에 따른 로보트 핸드의 동작 상태를 나타낸 개략적 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 부품 2 : 로보트 핸드

3 : CCD 카메라 4 : X축 모타

5 : Y축 모타 6 : Z축

10 : 온/오프 센서 20 : 작업대

본 발명은 온/오프(on/off) 센서를 이용한 부품의 조립 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 자동화 공정에 있어서 로보트를 이용해 부품을 픽업(pick up) 및 장착할 때 장착되는 부품의 높이를 온/오프 센서를 사용하여 자동으로 감지하여 픽업 및 장착을 용이하게 할 수 있는 부품 조립 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 부품 조립용 로보트 시스템은 조립 부품 및 기판 등을 촬상하여 모니터로 보내는 CCD 카메라, 부품을 픽업 및 장착하는 핸드, 평면이동을 위한 XY로보트, 입출력 장치 및 이들을 콘트롤하는 제어기 등으로 이루어져 있다.

상기와 같은 부품 조립용 로보트를 이용하여 부품을 장착하는 과정은, 먼저 부품을 픽업하기 위해 미리 지정된 좌표까지 로보트 핸드가 이동하고 CCD 카메라를 이용해 부품을 인식한 후 부품을 픽업하여 조립 공정으로 이동한다. 조립될 기판 상으로 상기 로보트 핸드가 이동한 후에는 Z축 방향으로 수직 이동해 부품을 장착하고 다시 복귀하는 공정으로 이루어진다. 이때 CCD 카메라를 이용해 부품 장착 상태를 검사하는 단계도 추가되는 것이 일반적이다.

상기와 같은 종래의 부품 조립용 로보트는 부품의 픽업 및 장착시에 좌표, 예컨대 X축 및 Y축의 좌표와 부품의 기울기 θ등은 화상 인식 장치에 의한 인식이 가능하고 또 이것의 변위에 대한 조절도 가능하다. 그러나, 장착될 부품의 높이 변위에 대해서는 CCD 카메라 등에 의해서도 파악 및 대처할 수 없는 문제점이 있다. 다시 말해, 부품이 적재된 트레이(tray)의 편평도의 차이에 의해 부품 각각의 높이가 다르게 되는데, 이 경우 Z축 방향에 대한 부품의 높이는 CCD 카메라에 의해 감지할 수 없으므로 이러한 부품의 높이에 대해서는 일일히 수동 조작으로 그 높이 변위를 미리 지정해주어야만 했다.

구체적으로, 종래에는 로보트 핸드를 픽업할 부품 상으로 이동시킨 후 각각의 부품 높이에 따라 로보트 핸드의 Z축 이동 거리를 육안으로 관찰한 후 이 값을 조작 패널을 통해 입력하여 픽업 또는 장착하는데 사용하였다. 따라서, 육안에 의존함으로써 미세한 높이 변화에 대한 대응이 어려워 불량률이 높을 뿐만 아니라 일일히 수동 조작을 해야 하는 번거로움 및 시간 손실이 있었다.

한편, 이러한 수동 조작을 개선하고자 종래에는 스테레오 비젼(Stereo Vision)이나 거리 측정용 레이저 센서를 별도로 장착하여 부품의 높이를 인식하는 방법을 사용하였으나 이 경우 시간적 손실은 줄일 수 있으나 장치의 가격이 고가라는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 온/오프 센서를 이용하여 간단히 부품의 높이를 인식하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 그러한 방법을 제공하는 부품 조립용 로보트 장치를 제공하는 것이기도 하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 견본 부품에 의해 온/오프 센서의 감지 거리(L)를 구하고 이 값을 저장하는 초기화 단계; 장착된 실제 부품 위로 로보트 핸드가 이동하는 이동 단계; Z축의 수직하강에 의해 로보트 핸드 및 온/오프 센서가 상기 실제 부품 위로 하강하는 제1하강 단계; 상기 하강 중 상기 온/오프 센서가 상기 실제 부품을 감지하여 온 상태가 되면 그 때부터 상기 감지 거리(L)만큼 하강하여 상기 실제 부품 위에서 정지하는 제2하강 단계; 및 로보트 핸드로 상기 실제 부품을 픽업하여 조립 위치로 이동하여 상기 실제 부품을 장착하고, 작업 종료 명령 여부를 판단하여 만약 작업 종료 명령이면 작업을 종료하고 그렇지 않으면 상기 이동단계로 복귀하는 실제 부품 조립 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 초기화 단계는, 상기 견본 부품 위로 상기 로보트 핸드가 이동하는 단계; Z축의 수직 하강에 의해 상기 로보트 핸드 및 온/오프 센서가 상기 견본 부품 위로 하강하는 단계; 상기 로보트 핸드 및 온/오프 센서의 하강 중 상기 온/오프 센서가 상기 견본 부품을 감지하여 온 상태가 되면 그때의 Z축 좌표값(Z1)을 저장한 후 계속 하강하는 단계; 및 상기 로보트 핸드 및 온/오프 센서가 상기 견본 부품 픽업 위치까지 하강하면 그 때의 Z축 좌표값(Z2)을 읽어 감지 거리(L)

L = Z1 - Z2

을 구하여 저장하고, 다시 상기 로보트 핸드 및 온/오프 센서가 상승하여 복귀하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 부품 조립 장치는, 부품을 픽업 및 장착하는 로보트 핸드와, 상기 부품 정보를 촬상하는 화상 인식 장치와, 상기 로보트 핸드를 이동시키는 XY로보트 및 Z축 수직이동수단과, 이들을 제어하는 제어기를 포함하는 부품 조립 장치에 있어서, 상기 로보트 핸드에 온/오프 센서를 설치한 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제1도 및 제2도에는 본 발명에 따른 부품 조립 장치 시스템이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 부품 조립 장치는 부품(1)을 픽업 및 장착하는 로보트 핸드(2)와, 화상 인식 장치인 CCD 카메라(3)와, X축 방향으로 이동하기 위한 X축 모타(4) 및 Y축 방향의 이동을 위한 Y축 모타(5)를 포함한다. 또한 로보트 핸드(2)의 수직 이동은 Z축(6) 상에서 이루어지는데, 로보트 핸드(2)의 측부에는 본 발명에 따른 특징적인 구성인 온/오프 센서(10)가 결합되어 있다. 이러한 온/오프 센서(10)는 로보트 핸드(2)의 측부에 설치되는 것에 한정되지 않고 로보트 핸드(2)의 내부 구조 속에 삽입되어 설치될 수도 있다. 또한 상기 Z축(6)은 회전각 θ조절을 위해 회전할 수도 있게 되어 있다. 이외에도, 모니터 및 키보드 등으로 구성된 입출력 장치와 이들을 콘트롤하는 제어기를 갖추고 있다.

본 발명에 따라 상기와 같이 구성된 부품 조립 장치의 작동 방법을 제3도 및 제4도를 참고로 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 부품 조립 방법은 크게 두 가지 과정으로 나눌 수 있는데, 제3도에 나타난 초기화 단계 및 제4도에 나타난 실제 부품 조립 단계가 그것이다.

초기화 단계는 온/오프 센서(10)의 감지 거리(L)를 결정하기 위한 단계로서 본격적인 부품 조립 단계 이전의 준비과정인 셈이다. 이 단계에서는 먼저 X,Y 로보트를 이용해 로보트 핸드(2)를 조립될 부품의 견본 즉, 견본 부품(1) 위로 이동시킨다. 바람직하게는, 먼저 화상 인식 장치인 CCD 카메라(3)를 견본 부품(1) 위로 이동시켜 부품을 촬상한 후 모니터로 출력하고 이로부터 부품의 X,Y 좌표 및 회전각 θ를 구해 제어기의 기억장치에 저장한다(S1). 이때 로보트 핸드(2)는 CCD 카메라(3)와 따로 분리되어 있을 수도 있으나 통상 일체로 되어 움직이게 된다. 그러나 로보트 핸드(2)가 여전히 견본 부품 위의 정위치로 이동된 상태는 아니므로 상기에서 저장되었던 부품 정보, 즉 X,Y 좌표 및 회전각 θ를 이용해 로보트 핸드(2)를 견본 부품 위의 정위치로 이동시키게 된다(S2).

일단, 견본 부품 위에 로보트 핸드(2)가 정위치 되면 Z축이 하강한다(S3). Z축이 하강함에 따라 로보트 핸드(2) 및 온/오프 센서(10)가 동시에 하강한다. 이때 로보트 핸드(2) 및 온/오프 센서(10)의 하강은 제5도 (a)에 도시된 바와 같이 처음에 오프 상태인 온/오프 센서(10)가 부품을 감지해 온 상태로 될 때까지 계속된다(S4). 일단 온/오프 센서(10)가 견본 부품을 감지하여 온 상태가 되면 그 때의 Z축 좌표(Z1)를 읽어 들여 이 값을 저장한다(S5). Z1값을 저장한 후 로보트 핸드(2) 및 온/오프 센서(10)는 계속해서 하강하여 견본 부품(1)을 픽업할 수 있는 위치인 제5도 (b)에 이른다. 그러면 이때의 Z축의 좌표값(Z2)을 역시 읽어 들여 저장한다(S6). 마지막으로 단계 S7에서는, 상기 Z1값 및 Z2값을 이용해 감지 거리(L),

L = Z1 - Z2

을 구하여 이를 저장하고 로보트 핸드(2)는 상승 복귀하여 이제는 실제 부품 조립 상태로 진행한다. 상기 감지 거리(L)이 과도하게 크거나 작을 경우에는 온/오프 센서(10)를 조작하여 조정 가능하다.

이제 본격적인 실제 부품 조립 단계로 들어가는데, 이 과정의 처음 몇몇 단계는 상기 초기화 단계의 처음과 비슷하다.

즉, 처음에 로보트 핸드(2)가 조립될 실제 부품(미도시) 위로 이동하는데, 이 과정은 전술한 바와 마찬가지로 CCD 카메라(3)가 먼저 이동하여(S9) 실제 부품을 촬상한 후 부품 정보를 저장하고 이를 기초로 상기 로보트 핸드(2) 및 온/오프 센서(10)를 실제 부품 위에 정위치시키는 것을 포함한다(S9).

그 다음에는, 로보트 핸드(2) 및 온/오프 센서(10)가 Z축을 따라 하강하게 되는데(S10), 이때 하강하는 거리는 전술한 바와 같이 온/오프 센서(10)가 실제 부품을 감지하여 온 상태로 될 때까지이다(S11). 이렇게 온/오프 센서(10)가 온 상태로 된 다음부터 로보트 핸드(2)의 하강 거리는 앞서 초기화 단계에서 저장되었던 감지 거리(L) 만큼이 된다(S12). 그러면 정확하게 실제 부품을 픽업할 수 있는 지점에 로보트 핸드(2)가 도달하게 되고 따라서 실제 부품을 픽업한 다음 조립될 기판으로 로보트 핸드(2)를 이동시켜 장착하면 된다(S13).

바람직하게는, 실제 부품을 장착할 때에 미리 저장된 감지 거리(L)에 부품이 장착되는 기판과 부품의 조립 공차를 가감함으로써 부품 장착의 정밀성을 더 높일 수 있다.

실제 부품 장착이 완료되면 다시 작업 종료 여부를 판단하게 되고(S14), 만약 작업 종료 명령이 있으면 작업을 마치고, 그렇지 않으면 상기 단계 S8로 복귀해서 사이클을 다시 반복하게 된다.

본 발명의 편의상 초기화 단계의 견본 부품과 부품 조립 단계의 실제 부품이 나누어 설명되었으나, 실제로 상기 견본 부품은 실제 장착될 부품으로 대체되는 것으로 이해되어야 한다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 부품 조립 장치는 부품 상태에 따른 높이를 일일히 수동으로 조작 내지는 입력하지 않고 간단히 저가인 온/오프 센서를 채용하여 부품을 정확하게 픽업하여 장착시킴으로써 불량률을 줄이고, 생산 능률을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

견본 부품에 의해 온/오프 센서의 감지 거리(L)를 구하고 이 값을 저장하는 초기화 단계; 장착된 실제 부품 위로 로보트 핸드가 이동하는 이동 단계; Z축의 수직하강에 의해 로보트 핸드 및 온/오프 센서가 상기 실제 부품 위로 하강하는 제1하강 단계; 상기 하강 중 상기 온/오프 센서가 상기 실제 부품을 감지하여 온 상태가 되면 그 때부터 상기 감지 거리(L)만큼 하강하여 상기 실제 부품 위에서 정지하는 제2하강 단계; 및 로보트 핸드로 상기 실제 부품을 픽업하여 조립 위치로 이동하여 상기 실제 부품을 장착하고, 작업 종료 명령 여부를 판단하여 만약 작업 종료 명령이면 작업을 종료하고 그렇지 않으면 상기 이동단계로 복귀하는 실제 부품 조립 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온/오프 센서를 이용한 부품 조립 방법.
제1항에 있어서, 상기 초기화 단계는, 상기 견본 부품 위로 상기 로보트 핸드가 이동하는 단계; Z축의 수직 하강에 의해 상기 로보트 핸드 및 온/오프 센서가 상기 견본 부품 위로 하강하는 단계; 상기 로보트 핸드 및 온/오프 센서의 하강 중 상기 온/오프 센서가 상기 견본 부품을 감지하여 온 상태가 되면 그때의 Z축 좌표값(Z1)을 저장한 후 계속 하강하는 단계; 및 상기 로보트 핸드 및 온/오프 센서가 상기 견본 부품 픽업 위치까지 하강하면 그 때의 Z축 좌표값(Z2)을 읽어 감지 거리(L) L = Z1 - Z2을 구하여 저장하고, 다시 상기 로보트 핸드 및 온/오프 센서가 상승하여 복귀하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온/오프 센서를 이용한 부품 조립 방법.
제2항에 있어서, 상기 로보트 핸드가 상기 견본 부품 위로 이동하는 단계는, 화상 인식 장치를 상기 견본 부품 위로 이동시켜 견본 부품을 촬상한 후 견본 부품의 X,Y 좌표 및 회전각 θ를 읽어 들여 저장하는 단계; 및 상기 저장된 좌표 및 회전각 정보에 의해 로보트 핸드를 상기 견본 부품 위에 정위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온/오프 센서를 이용한 부품 조립 방법.
제1항에 있어서, 상기 장착된 실제 부품 위로 로보트 핸드가 이동하는 이동 단계는, 화상 인식 장치를 상기 실제 부품 위로 이동시켜 실제 부품을 촬상한 후 실제 부품의 X,Y 좌표 및 회전각 θ를 읽어 들여 저장하는 단계; 및 상기 저장된 좌표 및 회전각 정보에 의해 상기 로보트 핸드를 상기 실제 부품 위에 정위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온/오프 센서를 이용한 부품 조립 방법.
부품을 픽업 및 장착하는 로보트 핸드와, 상기 부품의 좌표 인식을 위한 화상 인식 장치와, 상기 로보트 핸드를 이동시키는 X,Y 로보트 및 Z축 수직이동수단과, 이들을 제어하는 제어기를 포함하는 부품 조립 장치에 있어서, 상기 로보트 핸드에 부품을 감지하는 감지 거리(L)를 조정할 수 있는 온/오프 센서를 설치한 것을 특징으로 하는 부품 조립 장치.
제5항에 있어서, 상기 온/오프 센서는 상기 로보트 핸드의 일측부에 설치된 것을 특징으로 하는 부품 조립 장치.
제5항에 있어서, 상기 온/오프 센서는 상기 로보트 핸드 내부에 포함되어 설치된 것을 특징으로 하는 부품 조립 장치.