KR0176546B1 - 로보트 장치 및 그것의 작업 위치 자동 교시 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 프레임(11,17)과; 상기 프레임(11,17)중 하나에 설치된 로보트(12)와; 상기 로보트(12)의 작동부(13) 각각의 작업 위치를 상기 로보트(12)에 교시할 수 있는 교시 장치;를 구비한 로보트 장치에 있어서, 상기 프레임(11,17) 상의 각각의 위치에 대한 평면 좌표를 검출할 수 있도록 상기 로보트(12)의 일측에 설치된 카메라(14); 및, 상기 프레임(11,17) 상의 각각의 위치에 대한 수직 좌표를 측정할 수 있도록 상기 로보트(12)의 일측에 설치된 거리 감지 수단(15);을 더 구비한 것을 특징으로 하는 로보트 장치 및, 그를 이용한 작업 위치의 자동 교시 방법이 제공된다. 본 발명의 자동 교시 방법을 이용하면 수동으로 이루어지던 교시 작업이 작업자의 숙련도에 상관없이 자동으로 수행될 수 있으므로 설정 시간이 단축되고 정확도가 향상되는 장점이 있다.

Description

로보트 장치 및 그것의 작업 위치 자동 교시 방법

제1도는 본 발명에 따른 로보트 장치의 개략적인 사시도.

제2도는 로보트상의 3 차원 좌표 검출 시스템에 대한 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 프레임 12 : 직교 좌표 로보트

13 : 핸드 14 : 카메라

15 : 레이저 센서 16 : 부품 공급 장치

17 : 작업 프레임 18 : 작업부

본 발명은 로보트 장치 및 그것의 작업 위치 자동 교시 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 로보트의 작업이 수행되는 작업 위치에 대한 3 차원 좌표값이 자동적으로 인식될 수 있는 로보트 장치 및 그것의 작업 위치 자동 교시 방법에 관한 것이다.

통상적으로 로보트를 이용하는 설비에서는 교시 장치(teaching box)를 이용하여 로보트의 작업 위치 좌표를 설정한다. 교시 장치는 로보트의 핸드와 같은 작동부가 작업을 수행하여야할 작업 위치를 입력할 수 있게 하는 장치로서, 이를 이용한 작업 위치 교시 방법에서는 작업자가 시행 착오법으로 작업 위치를 설정하게 되므로 설정 작업에 대한 정확도 및 작업 위치 설정에 소요되는 시간은 전적으로 작업자의 숙련도에 달려 있다. 또한 로보트를 이용한 작업을 수행하다가 작업 위치에 관련한 오차가 발생할 경우 이를 보정하려면 처음과 같이 작업자가 시행 착오법으로 작업 위치를 설정하여야 한다.

교시 장치를 이용한 수동 작업 위치 설정에서는 교시용 지그(jig)를 사용하여 목시 검사를 수행한다. 작업자는 교시용 지그를 작업 위치에 배치하고 로보트를 조작하면서 작업 위치 데이터를 검출한다. 예를 들어 전자 부품 실장용 로보트의 경우에는 부품 공급용 트레이나 기타의 부품 공급용 장치에 교시용 지그를 배치한 후에 이를 로보트의 흡착 노즐로 흡착하여 인쇄 회로 기판에 장착하면서 목시 검사로서 각각의 위치에 대한 데이타를 교시 장치에 교시한다. 교시 작업이 종료되면 실제로 부품 실장 작업을 수행해보고, 각각의 위치에 대한 교시 작업이 정확하게 이루어졌는가를 검증한다.

만일 부품 실장 작업이 제대로 이루어지지 않는다면 교시된 위치 데이타가 정확하지 않다는 것을 의미하므로 작업을 중지하고 다시 교시 작업을 수행한다. 또한 최초의 교시 작업이 정확하게 수행되었을지라도 작업 도중에 발생하는 오차에 의해 로보트의 작업이 지장을 받게되면 다시 교시 작업을 수행하여야 한다.

위와 같은 종래 기술에서 로보트의 작업 위치에 대한 교시 방법은 상술한 바와 같이 전적으로 작업자의 목시 검사에 의존하므로 작업자의 숙련도에 따라 소요 시간 및 정확도가 일정하지 않는다는 문제점이 있다. 특히 로보트가 설치된 프레임과 로보트의 작업이 이루어지는 프레임이 분리된 경우에는 프레임 상호간의 미세한 위치 변동에 따라 수시로 작업 위치를 보정하여야만 하는데, 그때마다 작업자가 목시 검사를 통해 수동적인 교시 작업을 수행하는 것은 시간의 낭비와 작업 효율의 저하를 초래하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 로보트 장치의 각각의 작업 위치에 대한 교시 작업이 자동적으로 수행될 수 있는 로보트 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 로보트 장치의 각각의 작업 위치에 대한 교시 작업이 자동적으로 수행될 수 있는 작업 위치 자동 교시 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 카메라 및 레이저 장치를 이용하여 로보트의 각각의 위치에 대한 3 차원 좌표가 자동적으로 검출되고 그에 대한 교시 작업이 자동적으로 수행될 수 있는 작업 위치 자동 교시 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 프레임들과; 상기 프레임중 하나에 설치된 로보트와; 상기 로보트의 작동부 각각의 작업 위치를 상기 로보트에 교시할 수 있는 교시 장치;를 구비한 로보트 장치에 있어서, 상기 프레임 상의 각각의 위치에 대한 평면 좌표를 검출할 수 있도록 상기 로보트의 일측에 설치된 카메라; 및, 상기 프레임 상의 각각의 위치에 대한 수직 좌표를 측정할 수 있도록 상기 로보트의 일측에 설치된 거리 감지 수단;을 더 구비한 것을 특징으로 하는 로보트 장치가 제공된다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 거리 감지 수단은 레이저 센서이다.

본 발명에 따르면, 프레임과; 상기 프레임중 하나에 설치된 로보트와; 상기 로보트의 작동부 각각의 작업 위치를 상기 로보트에 교시할 수 있는 교시 장치와; 상기 로보트의 일측에 부착된 카메라와; 상기 로보트의 일측에 부착된 거리 감지 수단을구비한 로보트 장치의 위치 교시 방법에 있어서, 상기 카메라를 상기 프레임상의 각각의 위치를 촬상할 수 있는 위치로 이동시키는 이동 단계, 상기 프레임상의 각각의 위치에 대한 평면 좌표를 검출할 수 있도록 상기 카메라를 이용하여 촬상하는 촬상 단계 및, 상기 프레임상의 각각의 위치에 대한 수직 좌표를 검출할 수 있도록 상기 거리 감지 수단을 이용하여 거리를 구하는 수직 거리 측정 단계를 포함하는 로보트 장치의 위치 교시 방법이 제공된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명하기로 한다.

제1도에는 본 발명에 따라서 작업 위치 자동 교시 방법이 자동적으로 수행될 수 있는 로보트 장치를 개략적으로 사시도로서 도시한 것이다. 이것은 직교 좌표 로보트(12)가 설치된 프레임(11)과, 소기의 작업이 이루어지는 작업 프레임(17)이 상호 분리된 형태로 설계된 것이다. 직교 좌표 로보트(12)에는 핸드(13)가 설치되며, 핸드(13)는 직교 좌표 로보트(12)의 작동에 따라 프레임(11,17)의 상부에 형성된 공간에서 평면 방향 및 수직 방향으로 3 차원 운동을 할 수 있다. 핸드(13)는 프레임(11)상에 설치된 부품 공급 장치(16)로부터 부품(20)을 집어올려 작업 프레임(17)상에 배치된 작업부(18)의 소정 위치로 이동시키는 작업을 수행할 수 있다.

핸드(13)가 부착된 헤드(19)의 일측에는 카메라(14)와 레이저 센서(15)가 설치된다. 카메라(14)는 헤드(19)의 평면 운동에 따라 촬상 영역내에 들어오는 로보트 프레임(11) 및 작업 프레임(17)의 모든 위치에 대한 평면 좌표를 검출할 수 있다.

레이저 센서(15)는 레이저를 목적물에 조사한 후에 반사되는 것을 감지하여 목적물의 거리를 감지할 수 있다. 레이저 센서(15)도 헤드(19)의 일측에 설치되어 있으므로, 헤드(19)의 평면 운동에 따라 헤드의 수직 하방에 위치한 로보트 프레임(11) 및 작업 프레임(17)의 모든 위치에 대한 직선 거리를 검출할 수 있다. 따라서 위에 설명된 카메라(14)와 레이저 센서(15)를 이용하면 헤드(19)의 이동 영역내에 있는 모든 위치에 대한 3 차원 좌표를 검출할 수 있다.

제2도에는 카메라와 레이저 센서를 이용한 좌표 검출 시스템이 블록도로서 도시되어 있다. 특정 위치에 대하여 레이저 센서로부터 검출된 직선 거리는 제어기를 통해 비젼 시스템으로 전송되며, 카메라에서 검출된 평면 좌표와 함께 3 차원 좌표를 형성한다. 비젼 시스템에서 형성된 3 차원 좌표는 로보트 제어기로 전송됨으로써 로보트의 핸드가 부품 공급 장치(16)로부터 부품을 들어올리거나 작업부(18)상에 부품을 내려놓을 위치를 설정할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 로보트의 자동 교시 방법을 설명하기로 한다.

우선 로보트의 헤드(19)를 평면상으로 이동시켜서 작업부(18)의 작업 위치가 카메라(15)의 촬상 영역내에 들어올 수 있도록 한다. 특정 작업 위치가 카메라 모니터에 들어오면 3 차원 위치 정보 요구 신호를 입력함으로써 작업 위치에 대한 3 차원 좌표를 검출한다. 이것은 위에서 설명한 바와 같이 카메라와 레이저 센서를 이용하여 자동적으로 이루어질 수 있다.

다음에 로보트의 헤드(19)를 부품 공급 장치(16)의 상부로 이동시키고 부품 공급 장치에서 공급되는 부품의 평면 좌표를 검출한다. 통상적으로 부품 공급 장치에 배치된 부품(20)의 수직 좌표는 부품의 높이가 미리 입력되므로 별도로 그에 대한 3 차원 좌표를 검출하지 않아도 된다. 그러나 부품의 종류가 변경되거나 작업 환경이 변화될 경우 작업의 필요성에 따라 부품 공급 장치상의 부품에 대한 3 차원 좌표를 검출할 수도 있다.

위와 같이 검출된 각각의 위치 데이타는 로보트의 제어기로 전송되며, 도시되지 아니한 교시 장치에 의해 자동적으로 교시 작업이 이루어지고, 교시된 데이타에 따라 소정의 작업이 수행될 수 있다. 일정 시간에 걸쳐 작업이 반복 수행된 이후에 발생하는 오차에 대해서는 보정 작업이 이루어져야만 한다. 이것은 각각의 작업 위치에 대한 3 차원 좌표를 검출한 후에, 기존 좌표값과의 차이를 계산하여 허용 범위내에 있는가를 판단함으로써 수행된다. 허용 범위 이상의 위치 오차가 발생한 경우에는 각각의 위치에 대한 재촬상 및 수직 거리를 구함으로써 3 차원 좌표를 다시 검출하고, 그에 따른 새로운 데이타로 작업을 수행한다.

본 발명은 부품의 핸들링용 로보트를 예로 들어 설명하였으나 이는 일 실시예에 불과하며, 그 위에도 로보트를 이용하는 모든 설비에서도 적용 가능할 것이다. 특히 분리된 프레임에서 로보트의 작업이 수행되는 경우처럼 각각의 작업 위치가 최초 상태로부터 이탈될 가능성이 많은 로보트 장치에 유용하게 적용될 수 있다.

본 발명의 자동 교시 방법을 이용하면 수동으로 이루어지던 교시 작업이 작업자의 숙련도에 상관없이 자동으로 수행될 수 있으므로 설정 시간이 단축되고 정확도가 향상되는 장점이 있다. 또한 각각의 위치에 대한 3 차원 좌표 및 2 차원 평면 좌표에 대한 선별적인 자동 교시가 이루어질 수 있으므로 작업자는 필요에 따라 선택적인 좌표 검출 및 설정을 수행할 수 있다. 이외에도 설비를 일정 시간동안 가동한 이후에 발생할 수 있는 작업 위치 변동에 대해서도 능동적으로 대응할 수 있는 장점을 지닌다.

Claims (2)

1. 프레임(11,17)과; 상기 프레임(11,17)중 하나에 설치되며 작동부(13)가 설치된 헤드(19)를 가지는 로보트(12)와; 상기 로보트(12)의 작동부(13) 각각의 작업 위치를 상기 로보트(12)에 교시할 수 있는 교시 장치;를 구비한 로보트 장치에 있어서, 상기 프레임(11,17) 상의 각각의 위치에 대한 평면 좌표를 검출할 수 있도록 상기 로보트(12)의 헤드(19) 일측에 설치된 카메라(14); 및, 상기 프레임(11,17) 상의 각각의 위치에 대한 수직 좌표를 측정할 수 있도록 상기 로보트(12)의 헤드(19) 일측에 설치된 거리 감지용 레이저 센서(15);를 더 구비하며, 상기 카메라(14) 및 상기 거리 감지 수단(15)에서 검출된 3 차원 좌표는 상기 교시 장치로 전송되며, 상기 3 차원 좌표를 기초로 상기 핸드(19)의 작업 위치를 자동적으로 교시하는 것을 특징으로 하는 로보트 장치.
2. 프레임(11,17)과; 상기 프레임(11,17)중 하나에 설치된 로보트(12)와; 상기 로보트(12)의 작동부(13) 각각의 작업 위치를 상기 로보트(12)에 교시할 수 있는 교시 장치와; 상기 로보트(12)의 헤드(19) 일측에 부착된 카메라(13)와; 상기 로보트(12)의 헤드(19) 일측에 부착된 거리 감지용 레이저 센서(15)를 구비한 로보트 장치의 위치 교시 방법에 있어서, 상기 카메라(13)를 상기 프레임(11,12)상의 각각의 위치를 촬상할 수 있는 위치로 이동시키는 이동 단계, 상기 프레임(11,12)상의 각각의 위치에 대한 평면 좌표를 검출할 수 있도록 상기 카메라(13)를 이용하여 촬상하는 촬상 단계 및, 상기 프레임(11,12)상의 각각의 위치에 대한 수직 좌표를 검출할 수 있도록 상기 거리 감지용 레이저 센서(15)를 이용하여 거리를 구하는 수직 거리 측정 단계를 포함하는 로보트 장치의 위치 교시 방법.