KR100568626B1

KR100568626B1 - 용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 장치

Info

Publication number: KR100568626B1
Application number: KR1020030101499A
Authority: KR
Inventors: 임형득; 오규현
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2006-04-07
Also published as: KR20050069418A

Abstract

레이저를 발사하여 용접위치를 알아내는 LVS(130), 용접토치(120) 및 로봇아암(130)으로 구성되는 용접로봇(100)을 포함하는 용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 방법에 있어서, 상기 LVS(130)에서 발사된 상기 레이저를 수신하는 부분의 몸체 부분이 V형 곡선으로 이루어져 있으며, 상기 레이저를 수신하는 부분에 눈금이 표시되어 있는 캘리브레이션 지그(170)와, 상기 캘리브레이션 지그(170)를 상기 LVS(130)방향으로 수평으로 이동시킬 수 있도록 하며, 상기 캘리브레이션 지그(170)와 상기 LVS(130) 간의 거리를 측정할 수 있는 거리조정 프레임(160)로 구성되며, 부품 결함으로 인한 보정치가 필요없게 되고, 또한, 조립시에 발생할 수 있는 왜곡값은 캘리브레이션값에 포함시켜 센서의 정밀도를 높인 효과가 있고, 또한, 실제 용접시에 나타나는 레이저 띠현상에 따라 캘리브레이션 지그를 브이(V)자형 블록으로 구성함으로써, 캘리브레이션 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.

V자형, 눈금, 캘리브레이션, 지그, 용접, 로봇

Description

용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 장치{EQUIPMENT FOR CALIBRATION OF LASER VISION SENSOR}

도 1은 종래의 기술에 따른 용접로봇의 레이저 비전 센서 및 캘리브레이션 지그를 상부면에서 바라본 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 용접로봇의 정면도 및 캘리브레이션 지그의 정면 및 평편을 함께 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100 : 용접로봇 110 : 로봇아암

120 : 토치 130 : LVS

150 : 지그 160 : 거리조정 프레임

170 : 캘리브레이션 지그

본 발명은 용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캘리브레이션 지그의 형상을 브이자형으로 만들어 사용 하고, 캘리브레이션 지그를 일체형으로 제작한 용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 장치에 관한 것이다.

종래에는 용접로봇의 지그를 가지고 레이저비전센서(Laser Vision Sensor ; LVS)에서 출력되는 신호를 수집시에 그 용접로봇의 지그가 분리형으로 되어 있어 캘리브레이션 이후에 용접지그를 조립하여 사용하였기 때문에 보정오차가 그 오차값이 폭이 넓어지게 되어 LVS의 데이터를 신뢰할 수 없는 문제점이 있었다.

도 1은 종래의 기술에 따른 용접로봇의 레이저 비전 센서 및 캘리브레이션 지그를 상부면에서 바라본 평면도이다. 도 1을 참조하여 보면, 계단형 지그의 블록(20)은 그 계단의 모서리 부분 즉(A, B)이 흔들리거나 퍼지게 되어 정밀도가 떨어지게 되는 문제점이 있지만, 그 LVS(10)에서 측정하는 범위가 범위가 넓기 때문에 그 측정횟수는 줄어들게 된다. 또한, 여기서 도 1 내의 각각의 그림의 차이는 레이저가 도달하는 면이 계단형 지그의 내측으로 가장 가깝게 도달하는 것을 나타낸 것이 맨 왼쪽에 도시된 도면이며, 다음으로 내측으로 가깝게 도달하는 것을 나타낸 것이 가운데 도면이고, 마지막으로 레이저가 가장 외측으로 도달하는 것을 나타낸 것이 우측의 도면이다.

여기서 살펴보면, LVS(10)에서 발사된 레이저가 도 1a의 계단형 블록(20)의 최 외측의 계단에 도달한 자료는 쓸모없게 되어 버렸다. 이와 같이 데이터의 변수가 많으며, 오차도 심한 문제점이 있다.

또한, 계단형 지그(20)와 LVS(10)가 분리된 상태에서 고정하여 사용하므로 이에 따른 오차가 발생하며, 또한 계단형 지그(20)에서 발생하는 오차와 합하여져 그 오차가 커지게 되면, 용접의 오류가 발생하여 돌이킬 수 없게 되는 결과를 초래할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 캘리브레이션 지그와 레이저비전 센서를 일체형으로 구성함으로써, 부품 결함으로 인한 보정치가 필요없게 되고, 또한, 조립시에 발생할 수 있는 왜곡값은 캘리브레이션값에 포함시켜 센서의 정밀도를 높이며, 실제 용접시에 나타나는 레이저띠 현상에 따라 캘리브레이션 지그를 브이(V)자형 블록으로 구성함으로써, 캘리브레이션 정밀도를 높일 수 있는 용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 장치을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명은 레이저를 발사하여 용접위치를 알아내며는 용접위치를 알아내는 LVS, 용접토치 및 로봇아암으로 구성되는 용접로봇(100)을 포함하는 용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 방법에 있어서, 상기 LVS에서 발사된 상기 레이저를 수신하는 부분의 몸체 부분이 V형 곡선으로 이루어져 있으며, 상기 레이저를 수신하는 부분에 눈금이 표시되어 있는 캘리브레이션 지그와, 상기 캘리브레이션 지그를 상기 LVS방향으로 수평으로 이동시킬 수 있도록 하며, 상기 캘리브레이션 지그와 상기 LVS 간의 거리를 측정할 수 있는 거리조정 프레임로 구성된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세하게 기술하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 용접로봇의 정면도 및 캘리브레이션 지그의 정면 및 평편을 함께 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하여 보면, 본 발명은 크게 보면 용접로봇(100)과 지그(150)로 구성된다. 용접로봇(100)은 로봇아암(110)과 토치(120) 및 LVS(130)로 구성되며, 지그(150)는 거리조정 프레임(160)과, 캘리브레이션 지그(170)로 구성된다.

LVS(130)에서 발사된 레이저는 그 수신데이터가 2차원적이기 때문에 정확한 용접위치를 알기 위해서는 3차원 데이터로 변환시켜 주어야 한다. 이 때, 기준 좌표에 대한 레이저의 피치각을 캘리브레이션 매트릭스에 적용할 수 없기 때문에 눈금자가 있는 캘리브레이션 지그(170)를 활용하여 LVS(130)와 캘리브레이션 지그(170)의 거리 및 레이저 빔의 높이, 즉 피치각을 측정한다.

LVS(130)로부터 발사된 레이저가 캘리브레이션 지그(170)에 맺히는 상이 매우 작은 경우, 즉 피치각이 매우 작은 경우, 다른말로 하면, 캘리브레이션 지그(170)의 눈금자에 맺힌 LVS(130)의 레이저 이미지가 기준점에 점으로 나타나 그 높이를 시각적으로 구하는 것이 거의 불가능한 경우에는 LVS(130)를 사용하는 영역(W1)안에서 H1 및 H2값을 거의 같다고 가정하여 실제 레이저 빔의 높이를 기준면에 대한 W1 내의 높이를 사용하면 된다. 그러면 용접위치의 3차원 지점을 추론할 수 있게 된다.

예컨대, 캘리브레이션 지그(170)를 통해 측정하는 용접위치가 매우 가까움에 따라 그 피치각, 즉 캘리브레이션 지그에 나타난 LVS(130)에서 쏜 레이저의 높이가 점으로 타나나 거의 높이를 측정할 수 없는 경우에는 토치(120)로부터 얼마 떨어져 있지 않은 기준위치의 높이를 H1 = H2로 가정하고, W1 영역의 높이(H1 또는 H2)를 사용하게 된다.

예컨대, 피치각의 높이가 뚜렷하게 나타나는 경우에는 눈금자에 나타난 높이를 피치각으로 인식하여 용접위치의 3차원 좌표를 계산한다. 이와 같이 계산된 데이터에 따라 로봇아암(110)과 토치(120)를 움직여 측정된 용접점을 용접하도록 한다.

여기서 지그(150)의 거리조정 프레임(160)은 캘리브레이션 지그(170)를 수평적 좌표, 즉 z좌표를 슬라이딩하며 이동할 수 있도록 하며, 이와 같은 거리조정 프레임(160)에는 그 센서에 의해 LVS(130)와 캘리브레이션 지그(170)의 거리를 알 수 있게 된다. 이와 같은 데이터를 가지고 용접점의 3차원 지점을 계산해낼 수 있게 된다.

본 발명은 캘리브레이션 지그와 레이저비전 센서를 일체형으로 구성함으로써, 부품 결함으로 인한 보정치가 필요없게 되고, 또한, 조립시에 발생할 수 있는 왜곡값은 캘리브레이션값에 포함시켜 센서의 정밀도를 높인 효과가 있다.

또한, 본 발명은 실제 용접시에 나타나는 레이저띠 현상에 따라 캘리브레이션 지그를 브이(V)자형 블록으로 구성함으로써, 캘리브레이션 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

레이저를 발사하여 피용접물의 위치를 알아내는 LVS(130), 용접토치(120) 및 로봇아암(130)을 포함하는 용접로봇(100)과, 거리조정 프레임(160), 캘리브레이션 지그(170)를 포함하는 지그(150)로 구성되는 용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 장치에 있어서,

상기 LVS(130)에서 발사된 상기 레이저를 수신하는 부분의 몸체 부분이 V형 블록으로 구성되며, 상기 레이저를 수신하는 부분에 눈금이 표시되어 있는 캘리브레이션 지그(170)와;

상기 캘리브레이션 지그(170)를 상기 LVS(130)방향으로 수평으로 이동시킬 수 있도록 하며, 상기 캘리브레이션 지그(170)와 상기 LVS(130) 간의 거리를 측정할 수 있는 거리조정 프레임(160)을 포함하며,

상기 피용접물의 위치 정보를 인식함에 있어 상기 캘리브레이션 지그(170)와 LVS(130)의 부품 결함으로 인한 보정치가 필요 없도록 상기 캘리브레이션 지그(170)와 LVS(130)가 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용접로봇의 레이저 비전 센서 캘리브레이션 장치.
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