KR100460727B1 - 용접로봇의 위빙동작 구현방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 용접자동화시스템에 관한 것으로, 특히 로봇의 위빙(weaving)동작을 위한 이동교시점들을 구하여 위빙동작을 수행하고, 이들 이동교시점들의 갯수를 이용하여 로봇의 용접 이동자세를 구할 수 있는 용접로봇의 위빙동작 구현방법에 관한 것이다. 본 발명은 용접을 수행할 구간의 시작점, 끝점 및 참고점을 이용하여 상용 로봇의 위빙 이동교시점들을 산출하고, 산출된 이동교시점들의 갯수를 이용하여 용접시 로봇의 이동각도를 계산하여 용접시작점에서 용접끝점까지 계산된 이동각도만큼씩 용접토치자세를 변화하면서 위빙동작을 수행한다.

Description

용접로봇의 위빙동작 구현방법

본 발명은 용접자동화시스템에 관한 것으로, 특히 로봇의 위빙(weaving)동작을 위한 이동교시점들을 구하여 위빙동작을 실현하고, 이들 이동교시점들의 갯수를 이용하여 로봇의 용접 이동자세를 구할 수 있는 용접로봇의 위빙동작 구현방법에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 6축 수직 다관절 로봇의 위빙동작을 구현하기 위해서는 위빙동작에 필요한 위빙동작 궤도(trajectory)를 생성하도록 하는 별도의 경로계획 소프트웨어가 필요하다. 이 경로계획 소프트웨어는 6축 수직 다관절 로봇의 개발단계에서 요구되어진다. 그러므로, 로봇의 위빙동작은 개발단계에서 생성된 별도의 경로 계획 소프트웨어에 의해 제어된다.

그러므로, 상술한 바와같은 상용 로봇의 경우, 미리 위빙 동작이 로봇제어기에 설정되어 판매되기 때문에 사용자가 원하는대로 구현하기가 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 용접구간의 시작점, 끝점 및 참고점을 이용하여 이동교시점들을 산출하고, 산출된 이동교시점들의 갯수를 구하여 로봇의 용접토치자세를 구할 수 있는 용접로봇의 위빙동작 구현방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 용접로봇의 위빙동작 구현방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 2는 도 1의 용접 위빙 이동교시점들을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 도 1에서의 위빙 이동교시점들을 이용해 구해진 로봇이동자세를 설명하기 위한 도면.

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 용접 자동화시스템에서의 용접 위빙 동작을 수행하기 위한 방법에 있어서, 용접구간의 시작점과 끝점 및 이동교시점들을 구하기 위해 상기 시작점과 끝점을 잇는 직선의 수직방향에 위치한 참고점들을 용접초기값으로 읽어들이는 초기점교시단계, 상기 초기점들을 이용하여 이동교시점들을 구하기 위해 필요한 벡터들을 계산하는 벡터계산단계, 주어진 용접데이타들과 상기 계산된 벡터들을 이용해 용접에 필요한 이동교시점들을 산출하고, 이 이동교시점들의 갯수를 산출하는 이동교시점 산출단계, 이동교시점들의 갯수를 이용하여 위빙동작수행시 변화되는 용접토치자세를 구하기 위한 위빙이동각도 계산단계 및 상기 계산된 위빙이동각도만큼씩 용접토치자세를 변화하면서 구해진 이동교시점들을 따라 위빙동작을 수행하는 위빙동작수행단계를 포함하는 용접로봇의 위빙동작 구현방법에 있다.

이하, 첨부한 도면들을 이용하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 용접로봇의 위빙동작 구현방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 도 1의 용접 위빙 이동교시점들을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 용접 위빙을 수행하기 위한 용접초기값을 설정한다(제 110단계). 즉, 도 2에서 점선으로 표시된 용접구간의 시작점(tp1)과 끝점(tp2)을 읽는다. 그리고, 이동교시점들(a1,a2,b1,b2,c1,c2,…)을 구하기 위해 시작점(tp1)과 끝점(tp2)을 잇는 직선의 수직방향에 위치한 참고점들(ref1,ref2)과, 용접 시작점(tp1) 및 끝점(tp2)의 용접토치(torch)자세를 읽는다. 여기서, 시작점의 용접토치자세는 YAW1, PITCH1, ROLL1이고, 끝점의 용접토치자세는 YAW2, PITCH2, ROLL2이다. 그 다음, 인접한 두 이동교시점들 간의 직선성분의 단위벡터(unit vector)(

) 및 참고점들(ref1, ref2)의 참고벡터(

)를 계산한다(제 120단계). 계산된 단위벡터, 참고벡터와 주어진 용접데이타들(용접 속도, 용접 위빙주파수, 용접선 길이 등)을 이용해 다음 수학식 1에 의해 이동교시점들(a1,a2,b1,b2,c1,c2,…) 및 이동교시점의 갯수(i)를 산출한다(제 130단계).

[수학식 1]

여기서, Δ=(용접 속도/용접 위빙주파수)를, i=용접선 길이/Δ를,

는 단위벡터(unit vector)를 나타낸다.

산출된 이동교시점의 갯수(i)를 이용하여 로봇의 연속 이동시 필요한 위빙 이동각도를 계산한다(제 140단계). 여기서, 위빙이동각도는 용접 끝점의 각도에서 용접 시작점의 각도를 뺀 각도를 이동갯수(i)로 나눈 것으로 다음의 수학식 2로 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

여기서, Δy, Δp, Δr은 용접 토치자세를 나타내는 YAW, PITCH, ROLL의 변화량을 나타낸 것이다. 상술한 수학식 2를 통해 용접 끝점에서의 로봇의 위빙 이동각도를 계산한후, 용접 시작점에서 용접 끝점으로 계산된 용접 이동각도만큼씩 용접토치자세를 변화하여 위빙 동작을 수행한다(제 150단계). 따라서, 최종 용접 토치자세는 다음 수학식 3과 같다.

[수학식 3]

도 3은 도 1에서 구해진 이동교시점들을 이용한 용접 위빙토치자세를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, A는 용접 시작점에서의 용접토치자세(YAW1, PITCH1, ROLL1)를 나타낸 것이고, B는 용접 끝점에서의 용접토치자세(YAW2, PITCH2, ROLL2)를 나타낸 것이다. 그러므로, 제 130단계에서 구해진 용접 이동교시점들을 차례로 위빙하는데 있어서, 시작점의 용접토치자세(A)에서부터 계산된 위빙이동각도만큼씩 용접토치자세를 변화하여 끝점의 용접토치자세(B)까지 용접을 수행한다.

따라서, 본 발명은 상용 로봇의 위빙동작을 구현하기 위해 용접구간의 시작점, 끝점 및 참고점을 이용하여 직선 위빙을 하기위한 로봇의 이동 교시점들을 구하고, 이 구해진 이동교시점들의 갯수를 이용해 용접토치자세를 변화하여 용접 위빙동작을 구현할 수 있으므로 용접 로봇을 사용자가 원하는 대로 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 용접 자동화시스템에서의 용접 위빙 동작을 수행하기 위한 방법에 있어서,

   용접구간의 시작점과 끝점 및 이동교시점들을 구하기 위해 상기 시작점과 끝점을 잇는 직선의 수직방향에 위치한 참고점들을 용접초기값으로 읽어들이는 초기점교시단계;

   상기 초기점들을 이용하여 이동교시점들을 구하기 위해 필요한 벡터들을 계산하는 벡터계산단계;

   주어진 용접데이타들과 상기 계산된 벡터들을 이용해 용접에 필요한 이동교시점들을 산출하고, 이 이동교시점들의 갯수를 산출하는 이동교시점 산출단계;

   이동교시점들의 갯수를 이용하여 위빙동작수행시 변화되는 용접토치자세를 구하기 위한 위빙이동각도 계산단계; 및

   상기 계산된 위빙이동각도만큼씩 용접토치자세를 변화하면서 구해진 이동교시점들을 따라 위빙동작을 수행하는 위빙동작수행단계를 포함하는 용접로봇의 위빙동작 구현방법.
2. 제 1항에 있어서, 위빙이동각도 계산단계는 용접 끝점의 각도에서 용접 시작점의 각도를 뺀 각도를 이동갯수로 나누어 위빙이동각도를 구하는 것을 특징으로 하는 용접로봇의 위빙동작 구현방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 위빙동작수행단계는 용접 끝점에서의 로봇의 위빙자세를 구하고, 용접 시작점부터 용접 끝점까지 상기 위빙이동각도만큼씩 로봇의 이동자세를 변화하면서 위빙동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 용접로봇의 위빙동작 구현방법.

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