KR100542389B1 - Autonomous mobile carriage system for welding - Google Patents

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KR100542389B1
KR100542389B1 KR1020000064822A KR20000064822A KR100542389B1 KR 100542389 B1 KR100542389 B1 KR 100542389B1 KR 1020000064822 A KR1020000064822 A KR 1020000064822A KR 20000064822 A KR20000064822 A KR 20000064822A KR 100542389 B1 KR100542389 B1 KR 100542389B1
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이지형
최상구
박인완
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 용접용 자율주행 캐리지 장치에 관한 것으로, 그 목적은 시각센서에서 획득한 용접선 추적 데이터를 피드백을 하여 용접선 추적 기능을 가지고 스스로 이동방향을 산출하여 이동하도록 하고, 시각센서에서 획득한 용접조건 데이터를 피드백으로 하여 실시간으로 용접선 갭 정보에 맞도록 용접조건 적응제어 하며, 시각센서를 이용하여 용접의 시작점 및 끝점 자동 검출 기능을 가진 자율이동 용접캐리지 장치를 제공하는데 있다.The present invention relates to an autonomous driving carriage device for welding, and its purpose is to feed back the welding line tracking data obtained from the visual sensor and to move by calculating the direction of movement by the welding line tracking function, and the welding condition obtained from the visual sensor. It is to provide the autonomous welding carriage device with automatic detection of welding start point and end point using visual sensor.

본 발명의 구성은 통상의 용접캐리지장치에 있어서, 상기 용접캐리지 몸체 전방부에 장치되어 코너 부위의 진입을 인식하고 미리 정해진 곡선 경로를 따라 움직이도록 제어하는 변위센서(23)와, 상기 용접캐리지 몸체 하단부에 설치되어 자동이동 용접캐래지의 균형을 잡기 위한 전방향 아이들(idle) 보조바퀴(22)와, 상기 용접토치 앞, W축 슬라이드(4)에 설치되어 레이저띠(8)를 주사하여 용접선의 정보를 파악하고, 용접의 시작점 및 끝점을 검출하는 시각센서(7)와, 상기 각 장치들을 제어하는 제어장치로 구성되어 용접선 자동추적 및 용접조건 적응제어가 가능하도록 한 것을 요지로 한다.The construction of the present invention, in the conventional welding carriage apparatus, is installed in the front portion of the welding carriage body recognizes the entry of the corner portion and controls to move along a predetermined curved path and the welding carriage body It is installed at the lower end and installed in the omnidirectional idle wheel 22 for balancing the automatic moving welding carriage, and in front of the welding torch, on the W-axis slide 4 and scanning the laser strip 8 to scan the welding line. A visual sensor 7 for grasping information, detecting a start point and an end point of a welding, and a control device for controlling the above devices are provided to enable automatic welding of the welding line and adaptive control of welding conditions.

용접캐리지 몸체, 변위센서, 용접토치, 시각센서, 레이저 띠 Welding carriage body, displacement sensor, welding torch, vision sensor, laser strip

Description

용접용 자율주행 캐리지 장치{Autonomous mobile carriage system for welding} Autonomous mobile carriage system for welding             

도 1은 종래의 용접캐리지,1 is a conventional welding carriage,

도 2는 본 발명의 시스템을 도시한 자율주행 용접캐리지 개념도,2 is a conceptual diagram of a self-driving welding carriage showing the system of the present invention,

도 3은 본 발명의 실시예에서 위치이동 경로,3 is a position movement path in an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 자율주행 용접캐리지의 구성과 좌표계,4 is a configuration and coordinate system of an autonomous welding carriage of the present invention;

도 5는 본 발명의 작동을 위한 제어기의 주요 블록선도,5 is a main block diagram of a controller for operation of the present invention;

도 6은 본 발명의 필렛 이음부 용접시의 시스템 개념도,6 is a conceptual diagram of the system at the time of welding the fillet seam of the present invention;

도 7은 본 발명의 밀폐된 공간에서 필렛 이음부 용접시 위치이동 경로의 예이다.7 is an example of the position movement path during the fillet seam welding in the closed space of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : 용접캐리지 몸체 (2) : 캐리지용 레일(1): welding carriage body (2): carriage rail

(3) : V축 슬라이드 (4) : W축 슬라이드(3): V-axis slide (4): W-axis slide

(5) : 용접토치 (6) : 용접선 (5): welding torch (6): welding line

(7) : 시각센서 (8) : 레이저 띠(7): Vision sensor (8): Laser strip

(9) : 용접 토치 각도 설정 지그 (20) : 좌측 구동 바퀴(θ1)(9): welding torch angle setting jig (20): left driving wheel (θ 1 )

(21) : 우측 구동 바퀴(θ2) (22) : 전방향 IDLE 보조 바퀴21: Right drive wheel (θ 2 ) (22): IDLE auxiliary wheel in all directions

(23) : 변위 센서23: displacement sensor

(30) : 자율이동 용접 캐리지의 중심 이동 좌표계(OXYZ)(30): center movement coordinate system (OXYZ) of autonomous welding carriage

(31) : 시각센서 상의 좌표 이동 좌표계(oxyz)(31): coordinate movement coordinate system (oxyz) on visual sensor

(32) : 자율이동 용접캐리지의 이동 경로(32): Movement path of autonomous welding carriage

(33) : 실제의 용접선 (50) : 작업 부재33: actual welding seam 50: working member

(101) : 조작부101: control panel

(102) : 인터페이스(Man-Machine Interface)(102): Interface (Man-Machine Interface)

(105) ; 영상처리부 (106) : 경로궤적 생성부105; Image processor 106: path trajectory generation unit

(107) : 운동제어부 (108) : 구동부107: motion control unit 108: drive unit

(109) : 용접조건 설정부 (121) : 초기 용접조건 설정 데이터 (109): welding condition setting unit (121): initial welding condition setting data

(122) : 용접조건 보정량 (122): Welding condition correction amount

(123) : 초기 주행속도 설정 및 운전지령 (123): Initial travel speed setting and driving command

(124) : 궤적보정량 (125) : 경로궤적 정보(124): trajectory correction amount (125): path trajectory information

(126) : 속도보정 정보 (126): Speed correction information

본 발명은 용접선 자동추적 및 용접조건 적응제어가 가능한 자율주행 용접캐리지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a self-driving welding carriage apparatus capable of automatic welding of the welding line and adaptive control of welding conditions.

일반적으로 용접캐리지는 도 1에 도시된 바와 같이 용접캐리지는 작업자에 의해 용접선(6)과 어느 정도 평행하게 놓여진 레일(2) 위에 놓여진다. In general, the welding carriage is placed on the rail 2 placed in parallel with the welding line 6 by the operator, as shown in FIG.

처음 작업자는 V축 슬라이드(3)와 W축 슬라이드(4)를 이동시켜 용접 토치(5) 높이를 알맞게 설정하고, 용접와이어가 갭의 중앙에 위치하도록 설정한다. Initially, the operator moves the V-axis slide 3 and the W-axis slide 4 to set the welding torch 5 height appropriately, and sets the welding wire to be located at the center of the gap.

그리고 작업자는 용접캐리지의 이동속도를 설정하고, 용접캐리지 몸체(1)는 좌우측 구동바퀴에 의해 레일(2)을 따라 이동한다.And the operator sets the moving speed of the welding carriage, the welding carriage body 1 is moved along the rail 2 by the left and right driving wheels.

그래서 용접캐리지(1)는 용접선(6)과 평행하게 움직이면서 용접을 실시하게 되는데, 이때, 작업자는 용접의 진행상황을 주시하면서 용적선(6)과 용접토치(5)가 일치하지 않을 때에는 V축(3)과 W축(4) 슬라이드를 이용하여 수동으로 용접선 추적을 실시한다. Thus, the welding carriage 1 performs welding while moving in parallel with the welding line 6, where the operator observes the welding progress and the V-axis when the volume line 6 and the welding torch 5 do not coincide. Weld line tracing is performed manually using slides (3) and W-axis (4).

그리고 용접선(6)의 갭이 변화할 때에는 갭의 변화량에 맞도록 작업자가 용접조건(용접전류, 용접전압, 용접속도=용접캐리지 속도)을 적절하게 조절하여 용접을 수행한다. When the gap of the welding line 6 changes, the operator performs welding by appropriately adjusting the welding conditions (welding current, welding voltage, welding speed = welding carriage speed) so as to match the change amount of the gap.

하지만 이와 같은 용접캐리지를 사용한 방법은 용접부재의 크기가 커지고, 경사진 곳에서 작업할 경우, 작업자는 상당한 어려움을 겪게 된다는 단점이 있다.However, this method using the welding carriage has a disadvantage that the size of the welding member is large, the operator will have a considerable difficulty when working in the inclined place.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 시각센서에서 획득한 용접선 추적 데이터를 피드백 하여 용접선 추적 기능을 가지고 스스로 이동방향을 산출하여 이동하도록 하고, 시각센서에서 획득한 용접조건 데이터를 피드백으로 하여 실시간으로 용접선 갭 정보에 맞도록 용접조건 적응제어 하며, 시각센서를 이용하여 용접의 시작점 및 끝점 자동 검출 기능을 가진 자율이동 용접캐리지 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to feedback the welding sea tracing data obtained from the visual sensor to have the welding sea tracing function to calculate the direction of movement by itself, and the welding condition data obtained from the visual sensor to the feedback By adapting welding condition to fit welding line gap information in real time, it provides autonomous welding carriage device with automatic detection of starting and ending point of welding by using visual sensor.

상기와 같은 목적은 작업 부재 상에 레일 없이 주행할 수 있는 용접캐리지 몸체와, V축 슬라이드와 W축 슬라이드가 있고, 그리고 W축에 용접토치가 부착되고 용접토치 앞에 용접선의 정보를 파악할 수 있는 시각센서로 구성된 용접캐리지를 구비하여, 이를 제어하는 제어장치에 의해 용접선 자동추적 및 용접조건 적응제어가 가능한 자율주행 용접캐리지 장치를 제공함으로서 달성된다.The above object is a welding carriage body that can run without rail on the work member, the V-axis slide and the W-axis slide, the welding torch is attached to the W-axis and the time to grasp the information of the welding line in front of the welding torch It is achieved by providing a self-driving welding carriage device having a welding carriage composed of a sensor, which enables automatic welding of the welding line and adaptive control of welding conditions by a control device for controlling the welding carriage.

이러한 장치는 작업자가 작업초기에 자율주행 용접캐리지를 용접선과 어느 정도 평행하게 위치시키고 용접캐리지를 작동시키면 용접이 끝날 때까지 시각센서에 의해 자동으로 용접선 추적을 수행하며, 용접조건 역시 시각센서에 의해 현재의 용접선의 정보에 맞도록 적절하게 조절되어 지는 장치이다.
When the operator places the autonomous welding carriage parallel to the welding line at the beginning of operation and operates the welding carriage, the welding line tracking is automatically performed by the visual sensor until the welding is completed. The device is properly adjusted to match the current welding line information.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 용접캐리지장치는 그 구성이 용접선(6)을 따라 작업부재(50)를 용접하도록 좌우측 구동바퀴(20, 21)에 의해 움직이는 용접캐리지 몸체와(1), 이 용접캐리지 몸체에 부착된 수평방향으로 움직이는 V축 슬라이드(3) 및 수직방향으로 움직이는 W축 슬라이드(4)와, W축 슬라이드(4)에 부착된 용접토치(5)로 구성된 통상의 용접캐리지장치에 있어서,Welding carriage device of the present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for removing the conventional defects, the left and right drive wheels 20, 21 so that the configuration welds the working member 50 along the welding line (6) Attached to the welding carriage body (1), the horizontally moving V-axis slide (3) and the vertically moving W-axis slide (4), and the W-axis slide (4) attached to the welding carriage body. In the conventional welding carriage device composed of a welding torch 5,

상기 용접캐리지 몸체 전방부에 장치되어 코너 부위의 진입을 인식하고 미리 정해진 곡선 경로를 따라 움직이도록 제어하는 변위센서(23)와, Displacement sensor 23 is installed in the front portion of the welding carriage body to recognize the entry of the corner portion and to control to move along a predetermined curved path,

상기 용접캐리지 몸체 하단부에 설치되어 자동이동 용접캐래지의 균형을 잡기 위한 전방향 아이들(idle) 보조바퀴(22)와,It is installed on the lower end of the welding carriage body and the omni-directional idle wheel 22 for balancing the automatic moving welding carriage,

상기 용접토치 앞, W축 슬라이드(4)에 설치되어 레이저띠(8)를 주사하여 용접선의 시각 정보를 파악하고, 용접의 시작점 및 끝점을 검출하는 시각센서(7)와,A visual sensor (7) mounted on the W-axis slide (4) in front of the welding torch to scan the laser strip (8) to grasp the visual information of the welding line, and to detect the start and end points of the welding;

상기 각 장치들을 제어하는 제어장치로 구성되어 용접선 자동추적 및 용접조건 적응제어가 가능하도록 한 자율주행 용접캐리지장치이다.It is composed of a control device for controlling the respective devices is an autonomous driving welding carriage device to enable automatic control of welding seams and welding conditions.

상기 제어장치는 초기 용접조건 설정 데이터(용접전류, 용접전압)(121) 및 초기 주행속도 설정 및 운전지령(123)을 입력하여 인터페이스(102)를 통해 전달하는 조작부(101)와, The control device includes an operation unit 101 for inputting initial welding condition setting data (welding current, welding voltage) 121, an initial traveling speed setting, and an operation command 123 to be transmitted through the interface 102;

용접선(6)이 자율이동 용접캐리지의 주행방향과 일치하지 않을 경우, 경로 오차를 시각센서(7)에서 획득하여 궤적보정량 데이터(124)와 용접선의 갭(Gap) 정 보(갭 크기, 단차, 그루브 면적 등)를 이용하여 용접조건 보정량 데이터(122)를 산출하는 영상 처리부(105)와,If the welding line 6 does not coincide with the traveling direction of the autonomous welding carriage, the path error is obtained from the visual sensor 7 and the gap compensation data 124 and the gap information of the welding line (gap size, step, Image processing unit 105 for calculating welding condition correction amount data 122 using groove area, etc .;

궤적보정량 데이터(124)를 입력받아 변위센서(23)가 설정값 이하를 감지하여 OFF되었을 때에는 자율이동 용접캐리지가 샘플링 시간(Sampling Time) 동안 이동할 XY값 및 용접 토치(5)의 높이를 제어용 W값을 산출하고, 변위센서(23)가 설정값 이상을 감지하여 ON 되었을 경우, 코너 부위의 진입을 인식하고 미리 정해진 곡선 경로를 따라 움직이도록 제어하는 경로궤적 생성부(106)와,W for controlling the XY value and the height of the welding torch 5 to be moved during the sampling time when the displacement sensor 23 detects the set value or less and receives the locus correction data 124. Calculates a value, and when the displacement sensor 23 detects a set value or more and is turned on, recognizes the entry of a corner portion and controls the path trajectory generation unit 106 to move along a predetermined curved path;

시각센서(7)가 용접토치(5)와의 거리를 보상하여 산출된 값인 경로궤적정보(125)를 입력받아 실제 자율주행 용접캐리지의 양측 구동 바퀴(20, 21) 및 VW축 슬라이드(3, 4)를 제어하기 위한 속도보정정보(126)를 산출하여 구동부(108)를 제어하는 운동제어부(107)와,The visual sensor 7 receives the path trajectory information 125, which is a value calculated by compensating the distance from the welding torch 5, and the driving wheels 20 and 21 and the VW axis slides 3 and 4 of the actual autonomous welding carriage. Motion control unit 107 for controlling the drive unit 108 by calculating the speed correction information 126 for controlling the;

영상처리부(105)에서 얻어진 용접조건 보정량 데이터(122)를 입력받아 현재의 용접선의 갭(Gap) 정보에 맞는 용접조건을 설정하게 되어, 갭의 변화에 따른 실시간 용접조건 적응제어를 하는 용접조건 설정부(109)로 구성된다.Welding condition correction amount data 122 obtained from the image processing unit 105 is input to set welding conditions suitable for gap information of the current welding line, and welding condition setting for real-time welding condition adaptive control according to the gap change is performed. Section 109.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 시스템의 주요 부분 구성을 나타낸 개념도인데, 2 is a conceptual diagram showing the major parts of the system of the present invention,

좌측 구동바퀴(20), 우측 구동 바퀴(21) 및 자동이동 용접캐래지의 균형을 잡기 위한 전방향 아이들(IDLE) 보조 바퀴(22)를 구동하여 작업부재(50)상의 용접 선(6)을 따라 움직이는 용접캐리지 몸체(1)와, 이 용접캐리지 몸체(1)에 탑재되어 수평방향 이동하는 V축 방향 슬라이드(3)와, V축 방향 슬라이드(3)의 일측단에 설치되어 수직방향 이동하는 W축 방향 슬라이드(4)와, W축 방향 슬라이드(4)와 연동하여 움직이는 용접토치(5)와, 용접선(6)의 정보를 획득하기 위해 작업부재 상에 레이저 띠(8)를 주사하는 시각센서(7)로 구성된다.Along the welding line 6 on the work member 50, driving an idle idle auxiliary wheel 22 for balancing the left drive wheel 20, the right drive wheel 21 and the automatic mobile welding carriage. A moving welding carriage body (1), a V-axis slide (3) mounted on the welding carriage body (1) and moving in a horizontal direction, and mounted on one side end of the V-axis slide (3) and moving vertically (W). A visual sensor that scans the laser strip 8 on the work member to obtain information about the axial slide 4, the welding torch 5 moving in conjunction with the W axial slide 4, and the welding line 6. It consists of (7).

30은 자율이동 용접캐리지 중심의 이동 좌표계이다. 30 is a moving coordinate system of the center of the autonomous welding carriage.

도 3은 본 발명의 한 실시 예에 관계된 위치이동 경로이다. 3 is a position movement path according to an embodiment of the present invention.

도면 중 30은 자율주행 용접캐리지의 중심에 위치한 이동 좌표계, 31은 시각센서 상의 이동 좌표계, 32는 자율이동 용접캐리지의 이동경로, 33은 실제의 용접선을 나타낸다. 30 shows a moving coordinate system located at the center of the autonomous welding welding carriage, 31 a moving coordinate system on the visual sensor, 32 a moving path of the autonomous mobile welding carriage, and 33 an actual welding line.

도 4는 본 발명의 자율이동 용접캐리지의 간단한 구성과 좌표계를 나타낸다.Figure 4 shows a simple configuration and coordinate system of the autonomous mobile welding carriage of the present invention.

도면 중, 20은 좌측 구동 바퀴이고, 21은 우측 구동 바퀴로써 독립적으로 구동될 수 있다. In the figure, 20 is a left drive wheel and 21 can be driven independently as a right drive wheel.

22는 자동이동 용접캐래지의 균형을 잡기 위한 전방향 아이들(IDLE) 보조 바퀴이다.22 is an IDLE auxiliary wheel for balancing the automatic welding carriage.

도 5는 본 발명의 작동을 위한 제어기의 주요 블록선도인데, 그 구성은 초기 용접조건(121) 및 속도,운전지령(123) 입력부인 조작부(101)와, 작업자와 시스템간 의 인터페이스(Man-Machine Interface ,102)와, 용접토치(5)와, 용접선 추적 및 용접조건 적응제어를 위해 용접선 정보를 파악하기 위한 시각센서(7)와, 시각센서로부터 입력받은 영상 데이터를 처리하기 위한 영상처리부(105)와, 경로궤적 생성부(106)와, 운동제어부(107)와, 모터를 구동하기 위한 구동부(108)와, 용접조건 설정부(109)와, 변위센서(23)와, 용접조건 초기설정 데이터(A, V)(121)와, 용접 조건 보정량 데이터(△A, △V)(122)와, 용접속도 및 운전지령 데이터(123)와, 궤적 보정량 데이터 (△x, △y, △z)(124)와, 경로 궤적 정보 (X, Y, V, W)(125)와, 속도 보정 정보(Vθ1, V θ2, Vv, Vw)(126)로 구성되어 있다. 5 is a main block diagram of the controller for the operation of the present invention, the configuration is the initial welding condition 121 and the operation unit 101 which is the input portion of the speed, operation command 123, and the interface between the operator and the system (Man- Machine Interface 102, welding torch 5, visual sensor 7 for grasping weld line information for welding seam tracking and welding condition adaptive control, and image processing unit for processing image data received from the visual sensor ( 105, path trajectory generation unit 106, motion control unit 107, drive unit 108 for driving a motor, welding condition setting unit 109, displacement sensor 23, initial welding condition Setting data (A, V) 121, welding condition correction amount data (ΔA, ΔV) 122, welding speed and operation command data 123, and trajectory correction amount data (Δx, Δy, Δ) z) it consists of 124, and a path locus information (X, Y, V, W) (125), and a speed correction information (V θ1, θ2 V, V v, V w) (126).

상기와 같은 본 발명 구성품들의 작동을 자세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the components of the present invention as described above in detail.

작업초기에 작업자는 용접토치(5)의 중앙에 있는 용접 와이어를 용접선(6)의 중앙에 두고 자율이동 용접캐리지의 이동방향을 용접선의 방향과 비슷하게 일치시킨다. At the beginning of the operation, the operator places the welding wire in the center of the welding torch 5 in the center of the welding line 6 and matches the moving direction of the autonomous welding carriage with the direction of the welding line.

그리고 조작부(101)를 이용하여 용접속도 및 용접조건(용접전류, 용접전압) 초기 설정을 하고 용접을 시작한다. Then, the welding speed and welding conditions (welding current, welding voltage) are initially set using the operation unit 101, and welding is started.

자율이동 용접캐래지 몸체(1)는 도 4에 나타나 있듯이 X축 방향으로 좌ㆍ우측 구동 바퀴(20, 21)에 의해 주어진 용접속도로 구현하면서 용접선(6)을 따라 이동한다. As shown in FIG. 4, the autonomous welding welding carriage body 1 moves along the welding line 6 while implementing the welding speed given by the left and right driving wheels 20 and 21 in the X-axis direction.

용접선(6)이 자율이동 용접캐리지의 주행방향과 일치하지 않을 경우, 경로 오차를 시각센서(7)에서 획득하여 영상 처리부(105)에서 궤적보정량 데이터(124)와 용접선의 갭(Gap) 정보(갭 크기, 단차, 그루브 면적 등)를 이용하여 용접조건 보정량 데이터(122)를 산출한다.If the welding line 6 does not coincide with the traveling direction of the autonomous welding carriage, the path error is acquired by the visual sensor 7 and the image processing unit 105 tracks the gap compensation data 124 and the gap information of the welding line ( Welding condition correction amount data 122 is calculated using the gap size, the step height, the groove area, and the like.

궤적보정량 데이터(124)를 입력받은 경로궤적 생성부(106)는 변위센서(23)가 설정값 이하를 감지하여 OFF되었을 때에는 자율이동 용접캐리지가 샘플링 시간(Sampling Time) 동안 이동할 XY값 및 용접 토치(5)의 높이를 제어용 W값을 산출한다. The path trajectory generation unit 106 receiving the trajectory correction amount data 124 detects the set value below the set value, and when the displacement sensor 23 is turned off, the XY value and the welding torch to which the autonomous welding carriage will move during the sampling time. The W value for controlling the height of (5) is calculated.

변위센서(23)가 설정값 이상을 감지하여 ON 되었을 경우, 도 7에 도시된 것처럼 코너 부위의 진입을 인식하고 미리 정해진 곡선 경로를 따라 움직이도록 제어된다. When the displacement sensor 23 is turned on by detecting a set value or more, it is controlled to recognize the entry of the corner portion and move along a predetermined curve path as shown in FIG. 7.

코너부위를 용접할 때에는 미용접장의 길이를 줄이기 위해 V축 슬라이드(3)와 W축 슬라이드(4)를 가변시켜 용접을 실시하게 된다. When welding corners, the welding is performed by varying the V-axis slide 3 and the W-axis slide 4 in order to reduce the length of the cosmetic surgery.

경로궤적정보(125)는 시각센서(7)가 용접토치(5)보다 용접방향의 전단에 부착되어 있으므로, 이러한 거리를 보상하여 산출된 값들이다. The path trajectory information 125 is a value calculated by compensating for this distance since the visual sensor 7 is attached to the front end of the welding direction rather than the welding torch 5.

시각센서는 용접선 추적, 뿐만 아니라 용접 시작점 및 용접 끝점을 자동으로 검출할 수 있기 때문에 용접작업의 완전자동화를 구현할 수 있다.The visual sensor can automatically detect the welding start point and the welding end point as well as the welding line tracking, so that the welding operation can be fully automated.

운동제어부(107)는 경로궤적정보(125)를 입력받아 실제 자율주행 용접캐리지의 양측 구동 바퀴(20, 21) 및 VW축 슬라이드(3, 4)를 제어하기 위한 속도보정정보(126)를 산출하여 구동부(108)를 제어한다. The motion controller 107 receives the path trace information 125 and calculates the speed compensation information 126 for controlling the driving wheels 20 and 21 and the VW shaft slides 3 and 4 of the actual autonomous welding carriage. To control the driving unit 108.

용접조건 설정부(109)는 영상처리부(105)에서 얻어진 용접조건 보정량 데이터(122)를 입력받아 현재의 용접선의 갭(Gap) 정보에 맞는 용접조건을 설정하게 되어, 갭의 변화에 따른 실시간 용접조건 적응제어가 이루어지게 된다.The welding condition setting unit 109 receives welding condition correction amount data 122 obtained from the image processing unit 105 to set welding conditions suitable for the gap information of the current welding line, thereby real-time welding according to the gap change. Condition adaptive control is achieved.

이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.Hereinafter is a preferred embodiment of the present invention.

(실시예 1)(Example 1)

도 6은 본 발명의 필렛 이음부에 대한 실시 예이다. 6 is an embodiment of the fillet joint of the present invention.

도 2에서 보인 평판 용접이 아니라, 필렛(Fillet) 이음부의 용접 예이다. It is not a flat plate welding shown in FIG. 2 but an example of welding a fillet joint.

용접 토치 각도 설정 지그(9)를 이용하여 필렛 용접에 맞도록 설정하고 용접을 수행하는 예이다. The welding torch angle setting jig 9 is set to fit to fillet welding and welding is performed.

시각센서(7)가 일정 각도를 유지하고 있으므로, 시각센서 상의 이동 좌표계(31)도 기울어져 있다. Since the visual sensor 7 maintains a constant angle, the moving coordinate system 31 on the visual sensor is also inclined.

영상처리부(105)는 현재의 상태에서 그대로 궤적보정량(124)을 산출하고, 경로궤적 생성부(106)에서 기울어진 각도를 보상하기 위해 좌표 변환하여 자율이동 용접캐리지 상의 이동 좌표계(30)로 나타낸 경로궤적정보(125)를 산출한다.The image processing unit 105 calculates the trajectory correction amount 124 as it is in the current state, converts the coordinates to compensate for the inclination angle of the path trajectory generation unit 106, and indicates the movement coordinate system 30 on the autonomous mobile welding carriage. The path trace information 125 is calculated.

(실시예 2)(Example 2)

도 7은 본 발명의 밀폐된 공간에서의 필렛 이음부 용접시 자율이동 용접캐리지의 위치이동 경로를 나타낸 것이다. Figure 7 shows the position movement path of the autonomous movement welding carriage when welding the fillet seam in the closed space of the present invention.

도시된 바와 같이 밀폐된 공간에서 필렛 이음부를 용접할 경우의 자율이동 용접캐리지의 이동경로(32)와 실제 용접선(33)을 나타낸 것이다. As shown in the drawing, the movement path 32 and the actual welding line 33 of the autonomous mobile welding carriage when welding the fillet joint in the enclosed space are shown.

도 6에서처럼 필렛용접일 경우, 시각센서(7) 및 용접토치(5)가 토치 각도 설정용 지그(9)에 의해 일정 각도를 유지하고 있으므로, 자율이동 용접캐리지(1)가 구석진 곳을 용접할 때에는 V축 슬라이드(3)가 길어져야 한다. In the case of the fillet welding as shown in FIG. 6, since the visual sensor 7 and the welding torch 5 maintain a constant angle by the torch angle setting jig 9, the autonomous welding carriage 1 can weld the corner. In this case, the V-axis slide 3 should be long.

코너 부위에 진입하기 전에 자율이동 용접캐리지 전면에 부착되어 있는 변위센서(23)가 코너 부위 진입 여부를 감지하고, 진입이 되면 자율이동 용접캐리지는 코너 부위를 돌기 위해 미리 준비되어진 곡선 경로를 따라 진행을 하게 된다. Before entering the corner, the displacement sensor 23 attached to the front of the autonomous welding carriage detects whether or not the corner is entered, and when entering, the autonomous welding carriage proceeds along a curved path prepared in advance to turn the corner. Will be

코너 부위를 빠져 나오면 그 때부터 시각센서가 용접선을 인식하여 다시 자율이동 용접캐리지는 용접선을 자동 추적하게 된다. When you exit the corner area, the visual sensor recognizes the welding line from then on and the autonomous mobile welding carriage automatically tracks the welding line.

51은 시각센서(7)가 전면 벽에 닿기 전부터 코너 부위를 빠져 나올 때까지의 미용접 부위(Dead Zone)를 나타낸다.Denoted at 51 is a dead zone before the visual sensor 7 reaches the front wall and exits the corner.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

본 발명은 앞에서 기술한 것처럼 용접선 자동추적과 용접조건 적응제어가 실시간으로 제어되는 자율이동 용접캐리지이므로, 종래의 방법에서 레일을 정확하게 용접선과 일치하도록 설치해야 하고, 용접 중 작업자가 용접 진행과정을 주시하면서 용접선을 추적하도록 각 축 슬라이드를 수동 조작하는 행위, 뿐만 아니라 용접조건을 용접선 갭(Gap) 정보에 맞도록 용접조건을 수동으로 조절해야 하는 비효율 적인 작업을 대신해 줄 수 있기 때문에, 용접작업에서 작업의 편의성 및 생산성 향상 등의 효과가 있다.

















Since the present invention is an autonomous mobile welding carriage in which the welding line automatic tracking and the welding condition adaptive control are controlled in real time as described above, the rail must be installed exactly in line with the welding line in the conventional method, and the operator observes the welding progress during welding. In addition to the manual manipulation of each axis slide to track the weld line, it also replaces the inefficient task of manually adjusting the weld condition to match the weld gap information. There is an effect such as convenience and productivity improvement.

















Claims (3)

용접선(6)을 따라 작업부재(50)를 용접하도록 좌우측 구동바퀴(20, 21)에 의해 움직이는 용접캐리지 몸체와(1), 이 용접캐리지 몸체에 부착된 수평방향으로 움직이는 V축 슬라이드(3) 및 수직방향으로 움직이는 W축 슬라이드(4)와, W축 슬라이드(4)에 부착된 용접토치(5)로 구성된 통상의 용접캐리지장치에 있어서,A welding carriage body (1) moved by the left and right driving wheels (20, 21) to weld the work member (50) along the welding line (6), and a horizontally moving V-axis slide (3) attached to the welding carriage body. And a W-axis slide 4 moving in the vertical direction and a welding torch 5 attached to the W-axis slide 4, 상기 용접캐리지 몸체 전방부에 장치되어 코너 부위의 진입을 인식하고 미리 정해진 곡선 경로를 따라 움직이도록 제어하는 변위센서(23)와, Displacement sensor 23 is installed in the front portion of the welding carriage body to recognize the entry of the corner portion and to control to move along a predetermined curved path, 상기 용접캐리지 몸체 하단부에 설치되어 자동이동 용접캐래지의 균형을 잡기 위한 전방향 아이들(idle) 보조바퀴(22)와,It is installed on the lower end of the welding carriage body and the omni-directional idle wheel 22 for balancing the automatic moving welding carriage, 상기 용접토치 앞, W축 슬라이드(4)에 설치되어 레이저띠(8)를 주사하여 용접선의 시각 정보를 파악하고, 용접의 시작점 및 끝점을 검출하는 시각센서(7)와,A visual sensor (7) mounted on the W-axis slide (4) in front of the welding torch to scan the laser strip (8) to grasp the visual information of the welding line, and to detect the start and end points of the welding; 상기 각 장치들을 제어하는 제어장치로 구성되어 용접선 자동추적 및 용접조건 적응제어가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 용접용 자율주행 캐리지 장치.Self-driving carriage device for welding characterized in that it is composed of a control device for controlling each device to enable automatic control of welding seams and welding conditions. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어장치는 초기 용접조건 설정 데이터(용접전류, 용접전압)(121) 및 초기 주행속도 설정 및 운전지령(123)을 입력하여 인터페이스(102)를 통해 전달하는 조작부(101)와, The control device includes an operation unit 101 for inputting initial welding condition setting data (welding current, welding voltage) 121, an initial traveling speed setting, and an operation command 123 to be transmitted through the interface 102; 용접선(6)이 자율이동 용접캐리지의 주행방향과 일치하지 않을 경우, 경로 오차를 시각센서(7)에서 획득하여 궤적보정량 데이터(124)와 용접선의 갭(Gap) 정보(갭 크기, 단차, 그루브 면적 등)를 이용하여 용접조건 보정량 데이터(122)를 산출하는 영상 처리부(105)와,If the welding line 6 does not coincide with the traveling direction of the autonomous welding carriage, the path error is obtained from the visual sensor 7 and the gap compensation data 124 and the gap information (gap size, step, groove) of the welding line are obtained. An image processor 105 for calculating the welding condition correction amount data 122 using an area, etc.); 궤적보정량 데이터(124)를 입력받아 변위센서(23)가 설정값 이하를 감지하여 OFF되었을 때에는 자율이동 용접캐리지가 샘플링 시간(Sampling Time) 동안 이동할 XY값 및 용접 토치(5)의 높이를 제어용 W값을 산출하고, 변위센서(23)가 설정값 이상을 감지하여 ON 되었을 경우, 코너 부위의 진입을 인식하고 미리 정해진 곡선 경로를 따라 움직이도록 제어하는 경로궤적 생성부(106)와,W for controlling the XY value and the height of the welding torch 5 to be moved during the sampling time when the displacement sensor 23 detects the set value or less and receives the locus correction data 124. Calculates a value, and when the displacement sensor 23 detects a set value or more and is turned on, recognizes the entry of a corner portion and controls the path trajectory generation unit 106 to move along a predetermined curved path; 시각센서(7)가 용접토치(5)와의 거리를 보상하여 산출된 값인 경로궤적정보(125)를 입력받아 실제 자율주행 용접캐리지의 양측 구동 바퀴(20, 21) 및 VW축 슬라이드(3, 4)를 제어하기 위한 속도보정정보(126)를 산출하여 구동부(108)를 제어하는 운동제어부(107)와,The visual sensor 7 receives the path trajectory information 125, which is a value calculated by compensating the distance from the welding torch 5, and the driving wheels 20 and 21 and the VW axis slides 3 and 4 of the actual autonomous welding carriage. Motion control unit 107 for controlling the drive unit 108 by calculating the speed correction information 126 for controlling the; 영상처리부(105)에서 얻어진 용접조건 보정량 데이터(122)를 입력받아 현재의 용접선의 갭(Gap) 정보에 맞는 용접조건을 설정하게 되어, 갭의 변화에 따른 실시간 용접조건 적응제어를 하는 용접조건 설정부(109)로 구성된 것을 특징으로 하는 용접용 자율주행 캐리지 장치.Welding condition correction amount data 122 obtained from the image processing unit 105 is input to set welding conditions suitable for gap information of the current welding line, and welding condition setting for real-time welding condition adaptive control according to the gap change is performed. Autonomous driving carriage for welding, characterized in that consisting of a portion (109). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용접토치(5)는 필렛 용접일 경우, 필렛 용접에 맞도록 설정하고 용접을 수행하는도록 용접 토치 각도 설정 지그(9)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 용접용 자율주행 캐리지 장치.When the welding torch 5 is a fillet welding, the welding torch angle setting jig (9) further comprises a welding torch angle setting jig to be set to fit the fillet welding and performing welding.
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