KR100373084B1 - 조립용로보트의위치제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 조립용 로보트의 위치제어방법은 영상처리영역 전체에서 물체를 잡을 위치를 상기 물체를 포함하는 최소 영역에서 무게중심과 각도를 계산하는 전처리 단계와; 로보트 툴의 템플레이트 각도를 물체의 각도만큼 회전시켜 상기 전처리 단계에서 찾은 물체를 포함하는 최소영역에 대해 템플레이트 정합도를 계산한 후 계산된 정합도가 설정치 보다 크면 중심좌표를 계산하고 후보영역으로 등록하는 단계와, 상기 후보영역의 중심좌표 값 중에서 전처리 단계에서 계산된 물체의 무게 중심 좌표와 가장 가까이 있는 좌표를 찾아 로보트가 잡을 위치로 결정한 후 계산된 영상좌표계 좌표를 로보트 좌표계로 변환하여 로보트를 이동시키도록 한 것을 특징으로 상기와 같이 물체를 포함하는 최소영역을 찾아 물체의 무게중심과 각도를 계산하므로 계산량 및 계산시간을 줄일 수 있으며, 실제로 물체를 잡을 툴을 고려한 템플레이트를 사용하므로 물체가 잡을 수 있는 위치좌표를 결정하기 때문에 로보트가 보다 효과적으로 안정적으로 물체를 잡을 수 있다.

Description

조립용 로보트의 위치제어방법.

본 발명은 조립공정에 이용되는 시각기능을 가진 로보트(robot)에 관한 것으로, 특히 내부에 구멍이 있거나 링타입(ring type)의 물체를 안정적이고 효과적으로 잡을 수 있도록 하기 위한 조립용 로보트의 위치제어방법에 관한 것이다.

최근들어 경제상장과 함께 노동력 부족, 3D 기피현상, 노사문제 등으로 인해 산업현장에서는 생산 자동화 시스템이 필요하게 되고, 생산체재도 과거와 같이 고 생산성 체제에서 작업 변경 및 제어의 용이성 등이 요구되는 다품종 소량 생산체제로의 전환이 필요하게 되었다.

또한, 조립라인에서 많이 사용되고 있는 조립용 로보트의 기능에서는 생산시스템에 보다 유연하고 능동적으로 대처하기 위해 조립대상체를 계측, 검사, 판별하여 조립하는 고기능이 요구되며, 이를 위해서는 상기 로보트가 물체를 잡기 위해 물체가 놓여 있는 위치와 각도를 알아야만 작업을 수행할 수 있으므로 보다 정확하고 안정적인 위치를 찾아 물체를 잡게 하는 것이 매우 중요하다.

종래의 경우, 제 1도에 도시한 바와 같이 실제 조립작업을 수행하기 위한 로보트(1)와, 영상처리장치(2)와, 영상표시모니터(3)와, 물체를 잡는 툴(4)과, 카메라(5)로 구성된 시스템에서, 상기 물체를 잡는 자세를 결정하는 방법으로, 입력된 영상에서 물체의 무게 중심과 각도를 계산한 후 로보트 좌표계로 변환하는 방법과,로보트 툴에 의한 모양을 템플레이트 정합도를 계산하여 정합도가 가장 큰 영역의 영상좌표를 로보트 좌표계로 변환하는 방법 등의 두 가지가 주로 사용되고 있는데, 이를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 전자의 경우, 제 3도에 도시한 바와 같이 단순히 물체의 무게 중심좌표와 각도만을 사용하는 것으로, 제 2도와 같은 영상데이터에서 물체인 부분을 1로, 배경인 부분을 0으로 이치화하고, 다시 상기 물체영역을 분할한 후 다음식에 따라 모멘트(M)를 이용하여 x방향 및 y방향에 대한 무게중심(uij)을 계산한 후 계산된 영상좌표계 값을 로보트가 움직일 수 있는 로보트 좌표계 값으로 변환하여 로보트를 이동시켜 물체를 잡는다.

그리고, 후자의 경우에는 제 5도에 도시한 바와 같이 카메라를 통해 영상을 취득한 후 로보트 툴의 모양을 물체로 보고 전체 영역에서 정합도를 계산하여 그 영상중심 좌표를 로보트 좌표계로 변환하여 물체를 잡는다.

그러나 상기한 전자의 방법은, 제 4도에 도시한 바와 같이 작업대상체의 구멍들이 있거나, 환영인 경우에 단순히 무게중심점들만 계산하여 로보트가 물체를잡을 수 없는 위치를 계산하게 되며, 후자의 방법은 상기 템플레이트 정합도를 계산하고, 또한 템플레이트 각도와 물체의 각도가 일치하지 않는 경우가 대부분이므로 템플레이트를 회전하면서 정합도를 계산해야 하기 때문에 많은 계산량과 시간이 요구되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하여 신속하고 간단하게 템플레이트 정합도를 계산할 수 있으며, 정확하게 로보트가 물체를 잡을 수 있는 위치좌표를 결정함으로써 로보트가 안정적으로 물체를 잡도록 하기 위한 조립용 로보트의 위치제어방법을 제공하는 것이다.

제 1도는 종래의 기술에 의한 시각기능을 가진 로보트의 구성도.

제 2도는 제 1도의 모니터에 나타난 영상.

제 3도는 종래의 기술에 의한 로보트가 임의의 물체를 잡기위해 무게중심을 계산하는 방법을 도시한 흐름도.

제 4도는 종래의 기술에 의한 로보트의 무게중심계산방법이 실패할 물체의 영상.

제 5도는 종래의 기술에 의한 로보트가 임의의 물체를 잡기위해 템플레이트 정합도를 이용하는 방법을 도시한 흐름도.

제 6도는 본 발명에 의한 조립용 로보트 툴의 템플레이트.

제 7도는 본 발명에 의한 임의의 물체를 잡기 위한 조립용 로보트의 위치제어방법을 도시한 흐름도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 로보트 2 : 영상처리장치

3 : 영상표시모니터 4 : 로보트 툴

5 : 카메라 6 : 잡을 대상 물체

7 : 로보트 제어기 8 : 로보트 티칭 박스

9 : 로보트 툴 템플레이트 회전축 10 : 로보트 툴이 잡을 영역

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조립용 로보트의 위치제어방법은, 영상처리영역 전체에서 물체를 포함하는 최소영역을 찾아 물체의 무게중심과 각도를 계산하는 전처리과정과, 상기 전처리과정에서 찾은 영역에 대해 템플레이트 정합도 및 정합도에 따른 중심좌표를 계산하여 상기 정합도에 따른 중심좌표와 상기 전처리과정에서 계산된 물체의 무게중심좌표가 가장 가까운 위치좌표를 로보트가 물체를 잡을 위치로 결정하는 위치결정과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명의 조립용 로보트의 위치제어방법은, 제 7도에 도시한 바와 같이 크게 전처리과정(20)과 위치결정과정(30)으로 나눌 수 있는데, 상기 전처리과정(20)에서는 영상처리 영역전체에서 물체를 잡을 위치를 잡으면 많은 시간이 소요되므로물체를 최소로 포함하는 영역을 찾아 찾은 영역에서 종래의 방법으로 물체의 무게 중심과 각도를 계산한다.

이때 상기 템플레이트는 제 6도의 (다)도 및 (나)도에 도시한 패러럴 저 타입의 로보트 툴에 대한 템플레이트와, 진공패트 타입의 로보트 툴에 대한 템플레이트와 같이 각각의 로보트 툴과 작업 대상체의 크기에 따라 변한다.

이어서, 상기 템플레이트 정합도가 계산되면 설정값과 비교하여 크면 중심좌표를 계산하여 후보영역에 등록하며, 최종적으로 물체를 잡을 위치를 결정하기 위해 등록된 후보영역이 중심좌표 값 중에서 상기 전처리과정에서 계산된 물체의 무게중심좌표와 가장 가까이 있는 좌표를 찾아 로보트가 잡을 위치로 결정한 후 계산된 영상좌표계 좌표를 로보트 좌표계로 변환하여 로보트를 이동시켜 물체를 잡는다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 상기와 같이 물체를 포함하는 최소영역을 찾아 물체의 무게중심과 각도를 계산하므로 계산량 및 계산시간을 줄일 수 있으며, 실제로 물체를 잡을 툴을 고려한 템플레이트를 사용하므로 물체가 잡을 수 있는 위치좌표를 결정하기 때문에 로보트가 보다 효과적이고 안정적으로 물체를 잡을 수 있다.

Claims (1)

1. 카메라로부터 촬영된 영상데이터에서 물체인 부분과 배경인 부분을 "1"과 "0"으로 이치화하고, 상기 물체영역을 분할하여 x방향 및 y방향에 대한 무게중심을 산출하며, 상기 계산된 영상 좌표계 값으로 로보트가 움직일 수 있는 로보트 좌표계 값으로 변환한 후 상기 로보트를 이동시켜 물체를 잡을 수 있도록 하는 로보트의 위치제어방법에 있어서,

   영상처리영역 전체에서 상기 물체를 잡을 위치를 상기 물체를 포함하는 최소 영역에서 무게중심과 각도를 계산하는 전처리 단계와;

   로보트 툴의 템플레이트 각도를 물체의 각도만큼 회전시켜 상기 전처리 단계에서 찾은 물체를 포함하는 최소영역에 대해 템플레이트 정합도를 계산한 후 계산된 정합도가 설정치 보다 크면 중심좌표를 계산하고 후보영역으로 등록하는 단계와;

   상기 후보영역의 중심좌표 값 중에서 전처리 단계에서 계산된 물체의 무게중심 좌표와 가장 가까이 있는 좌표를 찾아 로보트가 잡을 위치로 결정한 후 계산된 영상좌표계 좌표를 로보트 좌표계로 변환하여 로보트를 이동시키도록 한 것을 특징으로 하는 조립용 로보트의 위치제어방법.