KR100859334B1 - 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및끝단부 감지 방법 및 시스템 - Google Patents

아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및끝단부 감지 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법 및 시스템에 관한 것으로, 레이저비젼 센서로부터 획득한 영상데이터에 의한 용접선의 3차원좌표 및 아크 센서로부터 측정한 팁-부재간의 거리 변화에 따른 전류 및 전압에 의한 2차원 좌표를 비교하여, 용접선의 추적 및 용접선의 시작점과 끝단부의 정확히 검출할 수 있도록 한 것이다.
또한, 본 발명은 아크 센서를 이용 및 레이저비젼 센서를 이용하여, 용접 중에 용접 부재의 갭(Gap)이 넓어져서 용접을 할 수 없을 경우, 간격을 보정하여 용접할 수 있도록 함으로써, 용접품질이 향상시킬 수 있는 것이다.
특히, 본 발명은 레이저비젼 센서에서 측정된 점과 아크 센서에서 측정된 점 간의 거리에 차이가 발생하는 경우, 거리의 차이가 최소한이 되는 점으로 로봇을 이동시키고 거리 오차를 줄여 용접하도록 함으로써, 용접품질을 향상시킴은 물론 시스템 및 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
아크 센서, 레이저비젼 센서, 로봇제어부, 센서 제어부, 용접 로봇

Description

아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법 및 시스템{The method and system for tracking welding line and detecting end-point using arc-sensor and laser vision sensor}
도 1a 및 도 1b는 종래의 레이저비젼 센서의 문제점을 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2c는 종래의 아크 센서의 문제점을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용하여 용접선 추적 및 끝단부 감지 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3을 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 아크 센서 및 레이저비젼 센서로 측정한 용접 토치와 용접선 간의 좌표를 측정하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 아크 센서부 200 : 레이저비젼 센서부
300 : 데이터 처리부 310 : 센서 처리부
311 : 제1 변환부 312 : 제1 증폭부
313 : 제1 비례게인 산출부 320 : 영상 처리부
321 : 제2 변환부 322 : 제2 증폭부
323 : 제2 비례게인 산출부 400 : 메모리부
500 : 로봇 제어부
본 발명은 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저비젼 센서로부터 획득한 영상데이터에 의한 용접선의 3차원좌표 및 아크 센서로부터 측정한 팁-부재간의 거리 변화에 따른 전류 및 전압에 의한 2차원 좌표를 비교하여, 용접선의 추적 및 용접선의 시작점과 끝단부의 정확한 검출이 가능하도록 한 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 아크 센서를 이용 및 레이저비젼 센서를 이용하여, 용접 중에 용접 부재의 갭(Gap: 이하 ‘간격’과 혼용함)이 넓어져서 용접을 할 수 없을 경우, 간격을 보정하여 용접할 수 있도록 함으로써, 용접품질이 향상시킬 수 있는 것이다.
일반적으로 널리 알려진 자동화 용접시스템 중 하나로는, 도 1a 및 도 1b에 나타난 바와 같이, 레이저비젼 센서를 이용하여 용접토치가 용접선을 따라 위빙하면서 용접작업을 수행하도록 하는 시스템이 있다.
그러나, 용접로봇의 툴 오차 존재 시 레이저띠(3)를 형성하여 레이저비젼 센 서로 센싱한 용접선의 위치(4)로 용접토치를 이동할 경우, 실제 로봇의 툴위치(1)와 로봇이 조립변수로 알고 있는 툴위치(2)가 서로 다르기 때문에, 레이저비젼 센서로 센싱한 인식점에 용접오차(5)가 발생한다.
다른 자동화 용접시스템으로는, 도 2a 및 도 2c에 나타난 바와 같이, 아크 센서를 이용하여 용접선을 추적, 용접작업을 수행하도록 하는 시스템이 있으며, 팁(11)과 부재간의 거리값(12)이 변할 때마다 전류 값은 그 거리의 제곱에 반비례하게 되므로, 전류 및 전압값을 측정함으로써 용접선을 추적, 용접작업을 수행하게 된다.
그러나, 상기 팁(11)과 부재간의 거리값(12)이 일정하더라도 실제 전류차는 팁과 부재간의 거리값을 대표하는 전류차이보다도 더 큰 정도의 차이를 나타내기 때문에 이러한 전류차이만을 가지고 팁과 부재간의 상대적 거리를 판단하기에는 큰 어려움이 있었다.
즉, 종래에 사용되던 아크 센서는 전극봉과 부재 사이의 거리에 따른 전류값 측정 시 금속이행모드(Metal Transfer)에 의해 전류 및 전압값의 변화가 매우 심했으며, 또한 전기적인 잡음(Noise)에 의해 측정되는 용접전류 신호의 신뢰성도 떨어지는 문제점을 가지고 있었다. 이는 아크 센서(Are Sensor)의 정밀도 및 기능을 저하시키는 요인이 되었다.
더구나, 종래의 아크 센서를 이용한 용접선 추적 방법은 용접시의 위빙 중에 흐르는 전압/전류의 변화를 측정하여 용접선에서 벗어나는지의 여부를 판단하는 방법인데, 위빙을 하는 경우에 용접심을 정확히 찾을 수는 있으나, 위빙을 하지 않는 경우에는 용접심 추적이 불가능한 문제점이 발생되었다.
또한, 종래의 용접선 추적 방법은 용접 진행 중에 용접의 시작, 끝점을 판단하지 못하여 시작점과 끝점을 터치센서를 이용하여 찾아주는 불편함이 발생되었다.
특히, 위빙 시 발생하는 팁(Tip)-부재 간의 거리변화에 따라 측정되는 전류에 심한 변동(Fluctuation)으로 인해 용접선의 선형성(Llinearity)를 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 레이저비젼 센서로부터 획득한 영상데이터에 의한 용접선의 3차원좌표 및 아크 센서로부터 측정한 팁-부재간의 거리 변화에 따른 전류 및 전압에 의한 2차원 좌표를 비교하여, 용접선의 추적 및 용접선의 시작점과 끝단부의 정확한 검출이 가능하도록 한 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명은 레이저비젼 센서에서 측정된 점과 아크 센서에서 측정된 점 간의 거리에 차이가 발생하는 경우, 거리의 차이가 최소한이 되는 점으로 로봇을 이동시키고 거리 오차를 줄여 용접하도록 한 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법은, a) 레이저비젼 센서를 이용 하여 용접선의 시작점을 인식하는 단계; b) 상기 시작점으로부터 용접이 시작되면, 아크 센서를 이용하여 용접토치의 팁과 부재간의 전류 및 전압을 측정하는 단계; c) 상기 레이저비젼 센서를 이용하여 인식된 데이터 및 아크 센서를 이용하여 측정된 데이터에 기초하여 용접선을 추적하고 용접부재간 갭을 측정하는 단계; d) 상기 측정된 갭이 기준값보다 작으면, 상기 추적한 용접선에 의해 용접을 진행하는 단계; 및 e) 상기 레이저비젼 센서에 의해 용접선의 끝단부가 검출되면 용접을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 시스템은, 용접토치의 팁과 부재간의 전류 및 전압을 감지하여 제1 측정점을 출력하는 아크 센서부; 용접부위의 영상정보를 감지하여 제2 측정점을 출력하는 레이저비젼 센서부; 상기 제1 측정점 및 제2 측정점에 기초하여, 상기 아크 센서부 및 레이저비젼 센서부의 비례게인값을 산출하는 데이터 처리부; 및 상기 데이터 처리부에서 산출된 비례게인값에 기초하여 용접로봇을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 로봇 제어부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법 및 시스템에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용하여 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법을 수행하기 위한 시스템의 일 예를 나타낸 것으로, 아크 센서부(100), 레이저비젼 센서부(200), 데이터 처리부(300), 메모리부(400), 로봇 제어부(500)를 포함하여 구성한다.
상기 아크 센서부(100)는 상기 용접토치의 팁과 부재 사이의 거리에 상응하는 전류값을 측정하고, 이 측정값(제1 측정점의 1차원 좌표값)을 데이터 처리부(300)로 전송한다.
상기 레이저비젼 센서부(200)는 용접토치에 대향하는 용접부위에 레이저를 주사하여 용접선을 촬영하고, 이 촬영데이터(제2 측정점의 2차원 좌표값)을 데이터 처리부(300)로 전송한다.
상기 데이터 처리부(300)는 아크 센서부(100) 및 레이저비젼 센서부(200)로부터 전송된 데이터를 변환하여 각각의 비례게인값을 산출하는 것으로, 센서 처리부(310) 및 영상 처리부(320)를 포함하여 구성한다.
상기 센서 처리부(310)는 수신한 용접토치의 팁과 부재간의 상대적 변위를 이용하여 상기 제1 측정점의 1차원좌표를 2차원좌표로 변환한다.
상기 영상 처리부(320)는 변환 매트릭스를 사용하여 상기 레이저비젼 센서부(200)를 통해 입력된 제2 측정점의 2차원 좌표를 3차원 좌표로 변환한다.
또한, 상기 센서 처리부(310)는 상기 변환된 제1 측정점의 2차원 좌표와, 상기 영상 처리부(320)에서 변환된 제2 측정점의 3차원 좌표를 비교하여 아크 센서부(100)의 제1 비례게인값을 산출한다.
그리고, 상기 영상 처리부(320)는 상기 변환된 제2 측정점의 3차원 좌표와, 상기 센서 처리부(310)에서 변환된 제1 측정점의 2차원 좌표를 비교하여 레이저비 젼 센서부(200)의 제2 비례게인값을 산출한다.
상기 센서 처리부(310)에서 산출된 제1 비례게인값 및 영상 처리부(320)에서 산출된 제2 비례게인값은 로봇 제어부(500)로 전송된다.
상기 메모리부(400)는 아크 센서부(100)와 레이저비젼 센서부(200)를 통해 입력된 부재와 팁과의 전류 정보 및 영상데이터의 정보가 저장되고, 용접로봇을 피용접물의 용접할 위치로 이동시키기 위해 피용접물의 캐드(CAD) 데이터 및 위빙정보가 기 저장되어 있다.
또한, 상기 메모리부(400)에는 센서처리부(310)를 통해 변환된 2차원좌표 정보와 영상 처리부(320)를 통해 변환된 3차원좌표 및 위빙좌표에 대한 정보가 저장되고, 그에 해당되는 용접선 정보 및 레이저 비젼센서부(320)를 통해 촬영된 용접부재간의 갭(Gap) 정보가 저장된다.
상기 로봇제어부(500)는 상기 데이터 처리부(300)에서 산출된 제1 비례게인값 및 제2 비례게인값에 의해 용접선 좌표 및 상기 메모리부(400)에 저장된 위빙정보에 근거하여 상기 용접로봇을 구동시키기 위한 로봇 제어신호를 출력한다.
특히, 상기 로봇제어부(500)는 상기 아크 센서부(100)로부터 측정된 용접토치와 부재 사이의 용접 전류값을 비교 연산하여 용접로봇을 제어함으로써, 상기 용접토치와 부재 사이의 거리를 일정하게 유지한다.
또한, 이러한 거리측정값에 따라 로봇 제어부(500)는 부재를 따라 용접되는 용접부분의 용접선을 추종하도록 용접로봇을 제어한다.
또한, 상기 로봇 제어부(500)는 아크 센서부(100)에서 측정한 용접선 위치와 레이저비젼 센서부(200)에서 측정한 용접선의 위치를 산출하고, 두 용접선 위치간의 방향 벡터를 구하여, 이동위치가 실제 용접선과의 거리가 최소가 되는 점으로 오차를 구하여 반영하게 된다.
상기 로봇제어부(354)는 아크 센서부(100)로부터 측정한 용접토치의 팁과 부재간의 전류 및 전압 변화 정보와 레이저비젼 센서(200)부로부터 측정한 용접선의 위치 정보를 산출하여 방향 벡터를 구하고, 상기 제1 비례게인값 및 제2 비례게인값을 통해 용접선좌표를 산출하여 용접로봇을 구동시킨다.
이하에서, 도 4를 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 시스템의 동작을 살펴보기로 한다.
먼저, 메모리부(400)에 기 저장된 피용접물의 캐드 데이터 및 위빙정보 등 용접선 정보가 로봇 제어부(500)로 전송되고, 상기 로봇 제어부(500)는 전송된 용접선 정보에 기초하여 용접 로봇(600)을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.
상기 용접 로봇(600)은 로봇 제어부(500)에서 출력된 제어신호에 의해 용접을 수행하게 되며, 이때 아크 센서부(100) 및 레이저비젼 센서부(200)가 용접 로봇(600)의 용접토치에 대한 위치정보를 검출하게 된다.
상기 아크 센서부(100)에 의해 검출된 제1 측정점의 1차원좌표는 센서 처리부(310)의 제1 변환부(311)를 통해 2차원좌표로 변환되고, 상기 레이저비젼 센서부(200)에 의해 검출된 제2 측정점의 2차원좌표는 영상 처리부(320)의 제2 변환부(321)를 통해 3차원좌표로 변환된다.
상기 제1 변환부(311)에서 변환된 제1 측정점의 2차원좌표 및 제2 변환부(321)에서 변환된 제2 측정점의 3차원좌표는 제1 증폭부(312) 및 제2 증폭부(322)로 입력되며, 상기 제1 증폭부(312) 및 제2 증폭부(322)는 입력된 좌표간의 상대적 차이에 대한 데이터를 출력한다.
제1 비례게인 산출부(313) 및 제2 비례게인 산출부(323)는 상기 제1 증폭부(312) 및 제2 증폭부(322)에서 출력된 제1 측정점의 2차원좌표 및 제2 측정점의 3차원좌표의 상대적 차이에 따라, 각각 아크 센서부(100)의 제1 비례게인값(Karc값)과 레이저비젼 센서부(200)의 제2 비례게인값(Klvs값)을 산출하여, 로봇 제어부(500)로 피드백 전송한다.
즉, 아크 센서부(100)로부터 측정된 팁-부재간의 거리변화에 따른 전류 및 전압값 변화를 이용하여 용접토치와 용접선간의 상대적좌표를 구하여 툴 오차를 산출하고, 레이저비젼 센서부(200)를 통해 얻은 용접선 정보에 따라 캐드(CAD) 오차를 반영하여 용접토치의 위치정보를 산출하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 시스템의 동작에 대하여, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 보다 상세히 살펴보면, 로봇 제어부(500)는 레이저비젼 센서부(200)를 통해 촬영되고 영상 처리부(320)에서 처리된 3차원좌표로부터 용접을 수행하기 위한 시작점을 인식하게 된다(S101).
이때, 시작점 센싱과 함께 측정된 시작 부위의 용접부재간 갭 정보를 통해 용접을 실시할 것인지에 대한 여부를 판단하고, 갭이 일정 크기 이하가 되면 용접 을 실시하고 일정 크기 이상이면 용접을 실시하지 않는다. 이는 갭의 크기가 일정 크기보다 넓을 경우 정상적인 용접이 실시되지 않기 때문이다.
이러한 용접부재간 갭 정보는 레이저비젼 센서부(200)를 통해 촬영된 3차원좌표에 기초하여 측정되며, 상기 용접 실행을 위한 조건은 당업자의 요구에 따라 다양하게 적용할 수 있으므로 특정한 것에 한정하지 않는다.
상기 갭이 일정 크기 이하일 경우, 로봇 제어부(500)는 용접로봇(600)이 용접을 실행하도록 제어하며(S102), 용접이 실행되면 아크 센서부(100)에 의해 측정된 용접토치의 팁과 부재간의 전류 및 전압 변화를 측정한다(S103).
상기 아크 센서부(100) 및 레이저비젼 센서부(200)를 통해 측정되는 정보는 데이터 처리부(300)에서 처리되어 로봇 제어부(500)로 전송되는 바, 상기 로봇 제어부(500)는 상기 데이터 처리부(300)에서 처리된 정보, 즉, 제1 측정점의 2차원좌표 및 제2 측정점의 3차원좌표, 제1 비례게인값 및 제2 비례게인값 등에 기초하여 용접선을 추적하고 용접부재간 갭 간격을 지속적으로 측정한다(S104).
상기 단계 S104를 보다 상세히 살펴보면 도 5b에 나타난 바와 같다.
레이저비젼 센서부(200)를 통해 측정된 제2 측정점의 2차원좌표가 영상 처리부(320)에서 3차원좌표로 변환되고(S201), 아크 센서부(100)를 통해 측정된 제1 측정점의 1차원좌표가 센서 처리부(310)에서 2차원좌표로 변환된 후(S202) 상기 데이터 처리부(300)로 전송되면, 상기 데이터 처리부(300)는 상기 제1 측정점의 및 제2 측정점 사이의 거리 및 방향벡터를 산출한다(S203).
그리고, 데이터 처리부(300)는 산출된 두 측정점의 차이가 최소화되는 점을 용접점으로 선택하여, 아크 센서부(100) 및 레이저비젼 센서부(200)의 비례게인값을 조정한다(S204).
상기 로봇 제어부(500)는 데이터 처리부(300)에서 조정된 비례게인값을 수신하여 용접로봇(600)을 보정하기 위한 보정값을 산출하고(S205), 산출된 보정값에 의해 상기 용접로봇(600)의 위치 등을 제어하게 되는 것이다.
한편, 상기 측정이 지속되는 과정에서, 측정된 갭의 간격이 기준값을 초과하게 될 경우(S105), 용접을 중지하고 관리자 등에게 용접불가능 등의 이상상태를 알려주며(S108), 상기한 이상상태가 해결될 경우(S109) 용접을 재개하게 된다(S102). 여기서, 상기 기준값은 정상적인 용접이 가능한 최소의 갭 크기이다.
상기 측정이 지속되는 과정에서, 정상적인 용접이 진행될 경우, 로봇 제어부(500)는 레이저비젼 센서부(200)에 의해 촬영되어 데이터 처리부(300)에서 변환된 3차원좌표에 기초하여 용접선의 끝단부를 검출한다(S106). 예를 들어, 상기 레이저비젼 센서부(200)를 통해 비정상적인 용접선이 검출되면, 상기 로봇 제어부(500)는 이를 끝단부로 인식하게 되는 것이다.
상기와 같이 용접선의 끝단부가 검출되면, 상기 로봇 제어부(500)는 끝단부의 좌표값을 메모리부(400)에 저장하고 용접을 종료하게 된다(S107). 여기서, 상기 메모리부(400)에는 용접선의 끝단부 좌표값과 더불어 시작점 및 위빙정보가 저장될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 아크 센서 및 레이저비젼 센서로 측정한 용접토치와 용접선간의좌표를 변환하는 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 아크 센서 및 레이저비젼 센서를 통해 측정한 용접토치와 용접선간의좌표를 통해 현재 위치를 산출하기 위한 과정은 상기 로봇제어부가 아크 센서부로 측정한 팁의 현재 위치(xr,yr,zr)와 레이저 비젼센서부로 측정한 용접선의 위치(xtg, ytg, ztg)를 지정하여 다음과 같은 수학식을 도출한다.
Figure 112006098013102-pat00001
Figure 112006098013102-pat00002
Figure 112006098013102-pat00003
Figure 112006098013102-pat00004
Figure 112006098013102-pat00005
Figure 112006098013102-pat00006
Figure 112006098013102-pat00007
Figure 112006098013102-pat00008
상기 도 6에 도시된 바와 같이 아크 센서부로 측정한 용접선 위치를 (xr,yr,zr)로 정의하고, 레이저 비젼센서부로 측정한 용접선의 위치를 (xtg, ytg, ztg)로 정의한다.
이때, 레이저 비젼센서부로 측정한 용접선의 위치는 수학식 1 내지 4를 통해 구한 후 측정한 점과 가장 가까운 레이저 비젼센서부의 측정점을 선택한다.
이를 통해, 아크 센서부로 측정된 점과 레이저 비젼센서부(LVS)로 측정된 점간의 거리와 방향 벡터를 구한다.
상기 점간 거리와 방향 벡터를 통해 후술되는 수학식 5를 도출하면, 로봇은 레이저 비젼센서부로 측정한 점과 아크 센서부로 측정된 점과의 거리가 멀수록, 즉, 간격거리인 탄젠트(Tangent) 방향이 커질수록 제어 이득을 증가시키게 된다.
Figure 112006098013102-pat00009
상기 수학식들을 이용하여 로봇이 용접선을 추종한다.
다시 말해, 본 발명의 아크 센서 및 레이저비젼 센서로 측정한 팁의 현재위치는 레이저비젼 센서에서 측정된 점과 아크 센서로 측정된 점과의 차이가 발생하게 되면, 이러한 차이가 최소한이 되는 점으로 로봇을 이동시키며, 이때 이동위치의 실제 용접선과의 거리가 최소가 되는 점으로써 오차를 줄이게 된다.
이상에서 본 발명에 의한 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법에 대하여 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 터치센서를 이용해서 끝점을 찾는 종래의 방법에 비하여, 아크 센서를 이용하여 용접선을 추적하고 동시에 레이저비젼 센서에서 용접선을 주기적으로 측정하여 정확한 용접선의 추적이 가능함은 물론, 용접부재의 끝부분에서 용접선 형상이 변화되는 것을 감지하여, 용접선의 끝단부를 보다 정확히 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 아크 센서를 이용 및 레이저비젼 센서를 이용하여, 용접 중에 용접 부재의 갭(Gap)이 넓어져서 용접을 할 수 없을 경우, 간격을 보정하여 용접할 수 있도록 함으로써, 용접품질이 향상시킬 수 있는 것이다.
특히, 본 발명은 레이저비젼 센서에서 측정된 점과 아크 센서에서 측정된 점 간의 거리에 차이가 발생하는 경우, 거리의 차이가 최소한이 되는 점으로 로봇을 이동시키고 거리 오차를 줄여 용접하도록 함으로써, 용접품질을 향상시킴은 물론 시스템 및 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. a) 레이저비젼 센서를 이용하여 용접선의 시작점을 인식하는 단계;
    b) 상기 시작점으로부터 용접이 시작되면, 아크 센서를 이용하여 용접토치의 팁과 부재간의 전류 및 전압을 측정하는 단계;
    c) 상기 레이저비젼 센서를 이용하여 인식된 데이터 및 아크 센서를 이용하여 측정된 데이터에 기초하여 용접선을 추적하고 용접부재간 갭을 측정하는 단계;
    d) 상기 측정된 갭이 기준값보다 작으면, 상기 추적한 용접선에 의해 용접을 진행하는 단계; 및
    e) 상기 레이저비젼 센서에 의해 용접선의 끝단부가 검출되면 용접을 완료하는 단계를 포함하는 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단계 c)는,
    c-1) 아크 센서에서 측정된 제1 측정점의 1차원좌표를 2차원좌표로 변환하는 과정;
    c-2) 레이저 비젼센서에서 측정된 제2 측정점의 2차원좌표를 3차원좌표로 변환하는 과정;
    c-3) 상기 제1 측정점 및 제2 측정점 사이의 거리 및 방향벡터를 산출하는 과정;
    c-4) 상기 산출된 제1 및 제2 측정점 사이의 거리 및 방향벡터에 기초하여 레이저비젼 센서 및 아크 센서의 비례게인값을 조정하는 과정; 및
    c-5) 상기 레이저비젼 센서 및 아크 센서의 비례게인값에 의해 용접로봇의 보정값을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 단계 e)는,
    e-1) 상기 레이저비젼 센서에 의해 용접선을 지속적으로 추적하는 과정과,
    e-2) 비정상적인 용접선이 지속적으로 검출되면 용접선의 끝단부로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 d)는,
    d-1) 상기 측정된 갭이 기준값보다 크면 용접을 중지하는 과정;
    d-2) 상기 용접이 중지되면, 이상상태를 알려주는 과정; 및
    d-3) 상기 이상상태가 해제되면 용접을 재개하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 센서와 레이저비젼 센서를 이용한 용접선 추적 및 끝단부 감지 방 법.
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