KR100695959B1 - 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치 - Google Patents

패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 로봇 제어기가 공간상의 방향 벡터를 통해 터치할 방향을 센싱하는 센싱패턴을 설정하는 단계, 하나의 용접선에 용접을 실시하는 용접패턴을 설정하는 단계, 하나의 용접선 시작부와 끝부에 용접을 실시하는 돌림패턴을 설정하는 단계, 지그재그 형태로 용접을 실행하는 위빙패턴을 설정하는 단계, 해당 용접선의 시작, 중간, 끝에 따른 각도를 형성하여 전압, 전류 및 그 밖의 용접 조건을 구분하는 아크패턴을 설정하는 단계, 및 각각 설정된 센싱패턴, 용접패턴, 돌림패턴, 위빙패턴 및 아크패턴 중 용접의 필요에 따라 패턴의 선택 및 순서를 정하여 용접의 패턴을 제어하는 패턴 선택단계를 포함하는 패턴을 이용한 용접로봇의 제어방법 및 그 제어장치가 제공된다.
용접로봇, 용접토치, 터치센서부, 센싱패턴

Description

패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치{Method And Apparatus For Controlling Of Robot Welding Using Pattern}
도 1은 본 발명에 따른 패턴을 이용한 용접로봇을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 패턴을 통한 용접로봇의 용접방법 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 패턴을 통한 용접방법 중 패턴선택에 따른 방법을 나타내는 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 용접로봇 200 : 터치센서부
300 : 로봇 제어기 310 : 메모리
320 : 감지부 330 : 로봇 구동부
본 발명은 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접부위의 상태변화를 감지하여 그에 따른 용접작업을 일련의 패턴으로 체계화시켜 작업의 편의를 향상시키도록 하는 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇을 이용하여 용접을 행하는 종래의 용접로봇의 제어방법 또는 용접로봇 제어장치는, 용접전압 또는 용접전류 조건이 용접로봇의 모션에 대하여 하나의 조건을 행하도록 되어 있다.
즉, 용접을 하기 위해 설정된 단일의 조건하에서 일련의 연속적인 용접이 이루어지도록 되어 있다.
따라서, 용접조건을 변경시키기 위해서는, 우선 진행중이던 용접을 중지시킨 다음, 다시 새로운 용접조건을 셋팅하여야 한다.
이에 따라, 용접시간이 오래 걸리게 되며, 용접 완료된 용접부위의 비드도 균일하지 않아서 반드시 그라인딩 작업등의 다소 까다로운 작업을 추가하여 후처리를 하여야 하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 종래의 용접과정을 일련의 작업으로 체계화하여 용접선의 균일함과 작업의 편의를 향상시키도록 하는 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법은 로봇 제어기가 공간상의 방향 벡터를 통해 터치할 방향을 센싱하는 센싱패턴을 설정하는 단계(S10); 하나의 용접선에 용접을 실시하는 용접패턴을 설정하는 단계(S20); 하나의 용접선 시작부와 끝부에 용접을 실시하는 돌림패턴을 설정하는 단계(S30); 지그재그 형태로 용접을 실행하는 위빙패턴을 설정하는 단계 (S40); 해당 용접선의 시작, 중간, 끝에 따른 각도를 형성하여 전압, 전류 및 그 밖의 용접 조건을 구분하는 아크패턴을 설정하는 단계(S50); 및 각각 설정된 센싱패턴, 용접패턴, 돌림패턴, 위빙패턴 및 아크패턴 중 용접의 필요에 따라 패턴의 선택 및 순서를 정하여 용접의 패턴을 제어하는 패턴 선택단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴을 이용한 용접로봇 제어장치는 용접할 부재에 용접을 수행하는 용접로봇(110); 상기 용접로봇을 이용하여 용접할 부재에 용접할 때 터치센서를 통하여 용접점을 센싱하는 터치센서부(200); 및 상기 터치센서부를 이용하여 상기 센싱패턴, 용접패턴, 돌림패턴, 위빙패턴 및 아크패턴에 대한 데이터 처리 및 용접 로봇을 제어하는 로봇 제어기(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치에 대한 일실시예로서는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 일 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 패턴을 이용한 용접장치를 나타내는 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 패턴을 이용한 용접로봇은 용접할 부재에 용접을 수행하는 용접로봇(110), 상기 용접로봇을 이용하여 용접할 부재에 용접할 때 터치센서를 통하여 센싱하는 터치센서부(200), 상기 터치센서부를 이용하여 센싱패턴, 용접패턴, 돌림패턴, 위빙패턴 및 아크패턴에 대한 데이터 처리, 용접로봇의 위치설정 제어 및 용접 로봇을 제어하는 로봇 제어기(300)를 포함한다.
상기 용접로봇(110)은 전체적인 용접 작동을 하는 주 제어기, 주 제어기에 의해 제어되어 피더(Feeder,112)에서 공급되는 용접와이어를 이용하여 용접 대상 부재(150)에 용접을 행하는 용접토치(111)로 구성된다.
상기 터치센서부(200)는 전원을 공급하는 전원부(210), 상기 입력된 전원을 이용하여 상기 용접로봇의 시작점 및 용접의 끝점 용착여부를 감지하도록 구성된 터치센서회로(220), 상기 터치센서회로를 통해 센싱된 데이터를 로봇 제어기(300)로 전송하는 센서 구동부(230)로 구성되어 있다.
센서 구동부(230)는 로봇제어기의 용접선 정보 요청 신호에 따라 상기 터치센서회로(220)를 구동시키고, 상기 터치센서부(200)가 센싱한 데이터 값을 후술되는 로봇제어기의 제어부(340)로 전송하는 기능을 한다.
상기 로봇제어기(300)는 메모리(310), 감지부(320), 로봇 구동부(330) 및 제어부(340)를 포함한다.
또한, 상기 로봇제어기(300)는 상기 터치센서부(200)로부터 측정된 영상 데이터를 용접 토치(111)에 대한 용접의 좌표로 산출하고 용접 로봇(110)의 동작을 제어하는 기능을 더 포함할 수 있다.
상기 메모리(310)는 용접로봇을 이용한 용접과정이 체계화되도록 하기 위해 센싱패턴, 돌림패턴, 용접패턴, 위빙패턴 및 아크패턴에 대한 데이터가 저장되어 있다.
먼저, 센싱패턴은 공간상 좌표(X, Y, Z)의 방향벡터를 통해 터치할 방향을 세우고, 공간상 좌표(X, Y, Z)의 방향벡터를 통해 터치할 방향을 결정하고, 한 점을 판단하는데 몇 개의 터치점이 있는지를 구분하여 터치전의 어프로치량과 터치후 의 백량을 구분한다.
즉, 상기 센싱패턴은 X, Y, Z 축으로 이동된 터치센서부가 피용접물까지의 이동 거리를 감지하여 용접의 시작점 위치를 판단하고, 상기 터치센서부가 X, Y, Z 축으로 이동하여, 피용접물까지의 이동 거리를 감지하여 상기 용접의 시작점에서 일정거리 떨어진 스텝의 시작점 위치를 판단하고, 상기 터치센서부가 X, Y, Z 축으로 이동하여, 피용접물까지의 이동 거리를 감지하여 상기 용접의 시작점에서 일정거리 떨어진 용접의 끝점 위치를 판단한다.
상기와 같은 센싱패턴을 이용한 용접작업은 최초 터치센싱에 의해 용접의 시작점을 알아낸 후 용접을 시작하여 피용접물과 보강재 용접을 진행하다가 본 발명의 용접 끝단을 인식하게 되면 자동적으로 용접을 시작하게 된다.
이때, 상기 센싱패턴은 터치센서를 이용하여 용접하기 위한 방향, 수직, 수평, 사각, 원호의 형태를 감지, 세 점의 센싱 순서, 3차원 방향의 센싱 시작 옵셋과 그에 따른 센싱 자세, 센싱 시 터치 횟수와 방향 또는 오차범위에 따른 터치센서가 동작하는 거리를 나타내는 백량(절대값) 중 어느 하나를 기준으로 하여 판단되어 진다.
돌림패턴은 피용접물에 터치센서를 이용하여 용접할 경우, 용접의 시작점과 끝점이 불완전하기 쉬우므로 끝부분과 모서리 부분에 돌림용접을 수행하여 몇 개의 선으로 원호를 구분할지 결정하고, 타원일 경우, 로봇암의 장축과 단축 길이, 원호인 경우, 반지름을 결정하도록 한다.
상기 돌림패턴은 터치센서를 이용하여 용접하기 위한 방향, 수직, 수평, 사 각, 원호의 형태를 감지, 용접의 시작부와 끝부를 감지, 그에 따른 길이 감지 및 분할개수 중 어느 하나를 기준으로 하여 판단된다.
용접패턴은 하나의 용접선마다 시작, 중간, 끝을 구분하여 시작부 및 끝부는 돌림패턴을, 중간부는 직선, 원호 패턴으로 결정한다.
상기 용접패턴은 터치센서를 이용하여 용접하기 위한 방향, 수직, 수평, 사각, 원호의 형태를 감지, 용접의 시작부 돌림 유무 감지, 중간부의 직선 및 곡선 감지, 용접의 끝단부 돌림 감지 중 어느 하나를 기준으로 하여 판단된다.
위빙패턴은 지그재그 형태로 용접을 실행하고, 해당 용접선의 시작, 중간, 끝에 따른 위빙 패턴을 구분하고, 아크패턴은 해당 용접선의 시작, 중간, 끝에 따른 용접기의 전압, 전류 및 그 밖의 용접조건을 구분한다.
상기 로봇 구동부(330)는 제어부(340)의 지시에 따라 용접 로봇(110)을 구동시키는 기능을 포함한다.
상기 제어부(340)는 메모리(310)에 저장된 다양한 패턴들의 데이터를 이용하여 로봇 구동부(330)로 용접 로봇을 통해 용접하도록 한다.
상기 센서 구동부(230)는 센싱된 점(용접 시작점 및 용접의 끝점)의 좌표 정보를 터치센서로 전송한다.
도 2는 본 발명에 따른 패턴을 통한 용접로봇의 용접방법 흐름도이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 패턴을 통한 용접로봇의 용접방법은 먼저, 로봇 제어기가 공간상의 방향 벡터를 통해 터치할 방향을 센싱하는 센싱패턴을 설정하는 단계를 수행한다.(S10)
상기 S10 단계는, 로봇 제어기에 센싱패턴을 저장하는 경우, 공간상 좌표(x, y, z)의 방향벡터를 통해 터치할 방향을 세우고, 한 점을 판단하는데 몇 개의 터치점이 있는지를 구분하여 터치전의 어프로치량과 터치후의 백량을 구분하도록 하는 데이터를 기저장시킨다.
다음으로, 로봇 제어기가 하나의 용접선에 용접을 실시하는 용접패턴을 설정하는 단계를 수행한다.(S20)
상기 S20 단계는, 로봇 제어기에 용접패턴을 저장하는 경우, 하나의 용접선마다 시작, 중간 및 끝을 구분하여 시작부 및 끝부는 돌림패턴을, 중간부는 직선 및 원호 패턴으로 결정하도록 하는 데이터를 기저장 시킨다.
다음으로, 로봇제어기가 하나의 용접선 시작부와 끝부에 용접을 실시하는 돌림패턴을 설정하는 단계를 수행한다.(S30)
상기 S30 단계는, 상기 로봇 제어기에 돌림패턴을 저장하는 경우, 어떤 용접부재면 위에 돌림용접을 할 것인지 판단하고, 돌림 용접시에 몇 개의 선으로 원호를 구분할 지를 결정하고, 타원인 경우 장축과 단축의 길이, 원호인 경우 반지름을 결정하도록 하는 데이터를 기저장시킨다.
다음으로, 지그재그 형태로 용접을 실행하는 위빙패턴을 설정하는 단계를 수행하고(S40), 해당 용접선의 시작, 중간, 끝에 따른 각도를 형성하여 전압, 전류 및 그 밖의 용접 조건을 구분하는 아크패턴을 설정하는 단계를 수행한다.(S50)
다음으로, 각각 설정된 센싱패턴, 용접패턴, 돌림패턴, 위빙패턴 및 아크패턴 중 용접의 필요에 따라 패턴의 선택 및 순서를 정하여 용접의 패턴을 제어하는 패턴 선택단계를 수행한다.(S60)
도 3은 본 발명에 따른 패턴을 통한 용접방법 중 패턴선택에 따른 방법을 나타내는 흐름도이다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 패턴 선택에 따른 방법은, 먼저, 로봇 제어기가 공간상의 방향 벡터를 통해 터치할 방향을 센싱하는 센싱패턴, 하나의 용접선에 용접을 실시하는 용접패턴, 하나의 용접선 시작부와 끝부에 용접을 실시하는 돌림패턴, 지그재그 형태로 용접을 실행하는 위빙패턴 및 해당 용접선의 시작, 중간, 끝에 따른 각도를 형성하여 전압, 전류 및 그 밖의 용접 조건을 구분하는 아크패턴에 대한 데이터를 외부로부터 입력받아 각각의 패턴이 저장되어 있다.
다음으로, 상기 로봇 제어기는 센싱패턴의 기준을 이용하여 용접여부를 판단하는 단계를 수행한다.(S62)
상기 센싱패턴은 터치센서를 이용하여 용접하기 위한 방향, 수직, 수평, 사각, 원호의 형태를 감지, 세 점의 센싱 순서, 3차원 방향의 센싱 시작 옵셋과 그에 따른 센싱 자세, 센싱 시 터치 횟수와 방향 또는 오차범위에 따른 터치센서가 동작하는 거리를 나타내는 백량(절대값) 중 어느 하나를 기준으로 하여 판단되어 진다.
이때, 상기 S62 단계의 판단결과, 상기 로봇 제어기가 센싱패턴을 이용하여 용접하지 않을 경우, 용접패턴을 이용하여 용접하는 여부를 판단하게 된다.(S64)
상기 S64 단계의 용접패턴은 터치센서를 이용하여 용접하기 위한 방향, 수직, 수평, 사각, 원호의 형태를 감지, 용접의 시작부 돌림 유무 감지, 중간부의 직선 및 곡선 감지, 용접의 끝부 돌림 감지 중 어느 하나를 기준으로 하여 판단된다.
이때, 상기 로봇 제어기가 용접패턴을 이용하지 않을 경우, 돌림패턴을 이용하여 용접여부를 판단하는 단계를 수행한다.(S66)
상기 S66 단계의 돌림패턴은 터치센서를 이용하여 용접하기 위한 방향, 수직, 수평, 사각, 원호의 형태를 감지, 용접의 시작부와 끝부를 감지, 그에 따른 길이 감지 및 분할개수 중 어느 하나를 기준으로 하여 판단된다.
다음으로, 상기 로봇 제어기는 상기 선택된 패턴에 의하여 용접의 시작점을 감지하고(S68), 감지된 시작점으로부터 선택된 패턴을 이용하여 용접을 하는 단계를 수행한다.(S70)
이상에서 본 발명에 의한 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치에 대해 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기와 같은 본 발명은 용접과정을 일련의 작업으로 체계화하여 균일한 용접선을 얻고, 그에 따른 작업의 편의를 향상시키도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저장된 용접패턴을 이용하여 용접하고자 하는 부분에 적합한 패턴을 자동으로 찾아내어 작업의 정확성을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 로봇 제어기가 공간상의 방향 벡터를 통해 터치할 방향을 센싱하는 센싱패턴을 설정하는 단계(S10);
    하나의 용접선에 용접을 실시하는 용접패턴을 설정하는 단계(S20);
    하나의 용접선 시작부와 끝부에 용접을 실시하는 돌림패턴을 설정하는 단계(S30);
    지그재그 형태로 용접을 실행하는 위빙패턴을 설정하는 단계(S40);
    해당 용접선의 시작, 중간, 끝에 따른 각도를 형성하여 전압, 전류 및 그 밖의 용접 조건을 구분하는 아크패턴을 설정하는 단계(S50); 및
    각각 설정된 센싱패턴, 용접패턴, 돌림패턴, 위빙패턴 및 아크패턴 중 용접의 필요에 따라 패턴의 선택 및 순서를 정하여 용접의 패턴을 제어하는 패턴 선택단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 선택 단계(S60)는,
    상기 로봇 제어기가 센싱패턴을 이용하여 용접여부를 판단하는 단계(S62);
    상기 S62 단계의 판단결과, 상기 로봇 제어부가 상기 센싱패턴을 이용하여 용접하지 않을 경우, 용접패턴을 이용하여 용접하는 여부를 판단하는 단계(S64);
    상기 로봇 제어기가 상기 용접패턴을 이용하지 않을 경우, 돌림패턴을 이용 하여 용접여부를 판단하는 단계(S66);
    상기 로봇 제어기가 용접의 시작점을 감지하는 단계(S68); 및
    상기 로봇 제어기가 상기 패턴에 의하여 용접을 하는 단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 S62 단계의 센싱패턴은,
    터치센서를 이용하여 용접하기 위한 방향, 용접부분의 수직, 수평, 사각, 원호의 형태 감지, 센싱할 세 점에 따른 센싱 순서, 3차원 방향의 센싱점과 그에 따른 센싱 자세, 센싱 시 터치 횟수와 방향 또는 오차범위에 따른 터치센서가 동작하는 거리를 나타내는 백량(절대값) 중 어느 하나를 기준으로 하여 판단되는 것을 특징으로 하는 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 S64 단계의 용접패턴은,
    용접의 시작부 돌림 유무 감지, 중간부의 직선 및 곡선 감지, 용접의 끝단부 돌림 감지 중 어느 하나를 기준으로 하여 판단되는 것을 특징으로 하는 패턴을 이용한 용접로봇의 제어방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 S66 단계의 돌림패턴은,
    용접의 시작부와 끝부를 감지하여 그에 따른 용접 길이감지 및 분할개수를 기준으로 하여 판단되는 것을 특징으로 하는 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법.
  6. 용접할 부재에 용접을 수행하는 용접로봇(110);
    상기 용접로봇을 이용하여 용접할 부재에 용접할 때 터치센서를 통하여 용접점을 센싱하는 터치센서부(200); 및
    상기 터치센서부를 이용하여 상기 센싱패턴, 용접패턴, 돌림패턴, 위빙패턴 및 아크패턴에 대한 데이터 처리 및 용접로봇을 제어하는 로봇 제어기(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴을 이용한 용접로봇 제어장치.
KR1020060017584A 2006-02-23 2006-02-23 패턴을 이용한 용접로봇 제어방법 및 그 제어장치 KR100695959B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101409367B1 (ko) * 2012-02-16 2014-06-19 대우조선해양 주식회사 접근 홀 메공 용접 캐리지

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