KR100934393B1 - 용접 로봇의 자세 제어장치 및 방법 - Google Patents

용접 로봇의 자세 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접 로봇 시스템에서 듀얼 레이저빔을 이용하여 용접 로봇과 용접 대상 부재간 정확한 자세 제어가 가능하도록 하는 용접 로봇의 자세 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 용접 로봇 시스템에서 용접 로봇의 자세 제어방법으로서, 용접 로봇의 툴 끝단에 듀얼 레이저빔이 가능한 듀얼 레이저 비전센서를 설치하여 용접 대상 부재로부터 얻어진 듀얼 레이저빔 영상을 이용하여 레이저 비전센서와 용접 대상 부재간 로테이션 매트릭스를 측정함으로써, 아크 용접을 수행할 용접 부재의 설치 위치와 로봇의 자세간 미리 교시된 값과 차이를 판별하여 로봇의 자세를 정확히 보정함으로써 보다 정확한 로봇 용접이 가능하도록 한다.
용접, 로봇, 센서, 듀얼, 레이저빔, 제어

Description

용접 로봇의 자세 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING POSITION OF A WELDING ROBOT}
본 발명은 용접 로봇 시스템에 관한 것으로, 특히 용접 로봇 시스템에서 듀얼 레이저빔을 이용하여 용접 로봇과 용접 대상 부재간 정확한 자세 제어가 가능하도록 하는 용접 로봇의 자세 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 용접로봇 시스템에 있어서 로봇을 제어하여 작업물에 대한 아크 용접 등을 수행하는 경우, 레이저 비전 센서를 로봇 시스템에 장착하여 용접선을 추종함으로써 로봇이 정확한 용접 처리를 수행할 수 있도록 제어한다.
즉, 좀더 상세히 설명하면, 로봇의 툴 끝단(Tool Center Point : TCP)의 진행방향 영역을 레이저 비전 센서로 용접선의 위치를 주기적으로 검출하는 로봇 시스템에서 로봇의 추종(Tracking) 시작자세 및 종료자세를 교시하여 용접선을 추종하는 로봇의 용접선 자세 추종 제어방법에 있어서, 로봇의 툴 끝단의 진행방향에 대해 앞쪽으로 설치된 레이저 비전 센서가 앞선 용접선의 위치를 검출하고 검출한 위치를 제어기 내부 메모리에 저장하였다가 로봇의 툴 끝단이 측정 위치에 도달하면 로봇의 보정량을 저장된 샘플 데이터를 이용하여 상기 로봇의 샘플링 위치 및 자세를 보간하여 상기 로봇의 기준 좌표계 상의 이동 위치 및 자세를 재계산하며, 상기 재계산된 로봇의 이동 위치 및 자세를 로봇의 각 축이 이동할 자세로 환산하여 로봇에게 전송하고, 이를 로봇 제어기가 반영하여 툴 끝단(tcp)의 위치를 추적하는 방식을 사용한다.
그러나, 상술한 바와 같이 종래의 레이저 비전 센서를 이용하여 용접선을 추종하는 방식은 위치에 국한한 응용이 대부분이고, 자세를 보정하는 경우에도 작업 구간에서 단일한 자세를 유지하는 방법에 대한 것이 일반적이다. 따라서, 아크 용접을 수행할 작업물의 설치 위치와 자세가 교시된 위치와 다를 경우에는 이를 해결 할 수 있는 방법이 마련되어 있지 않았다.
도 1은 종래 단일 레이저빔을 이용하여 획득 가능한 영상정보를 도시한 것으로, 위 도 1에서 보여지는 바와 같이, 단일 레이저 빔을 이용한 영상 정보로부터 얻을 수 있는 정보는 로봇의 툴 끝단의 코디네이터에서의 z방향(작업 대상물에 대한 전후 이동량) 및 y방향(작업 대상물에 대한 좌우 수평 이동량)과 용접 대상 부재의 블록 사이에 상대적 끼인각에 대한 정보뿐이어서, 로봇 툴 코디네이터와 블록 코디네이터간 트랜스폼 매트릭스(transform matrix)를 정확히 구할 수 없어, 로봇 툴 끝단과 레이저 빔 센서간 틀어진 위치에 대한 정확한 보간이 불가능하였으며, 이에 따라 결과적으로 용접 툴 끝단에서의 용접 자세의 정확한 교정이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 용접 로봇 시스템에서 듀얼 레이저빔을 이용하여 용접 로봇과 용접 대상 부재간 정확한 자세 제어가 가능하도록 하는 용접 로봇의 자세 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 본 발명은 용접 로봇의 자세 제어 장치로서, 듀얼 레이저빔에 의해 조사된 용접 대상 부재로부터 얻어지는 듀얼 레이저빔 영상을 처리하는 영상 처리부와, 상기 듀얼 레이저빔 영상을 분석하여 용접 대상 부재의 블록 코디네이터와 상기 용접 로봇의 툴 끝단에 설치되는 레이저 비전 센서의 코디네이터간 좌표 정보를 추출하는 좌표 변환부와, 상기 좌표 변환부로부터 측정된 두 코디네이터 좌표 정보로부터 두 코디네이터간 로테이션 매트릭스를 산출하여, 상기 용접 대상 부재에 대한 로봇 툴의 어긋난 자세를 파악한 후, 이를 보상하기 위한 로봇의 코디네이터 변환 값을 제공하는 코디네이터 보간부와, 상기 코디네이터 보간부로부터 재계산된 로봇 툴의 코디네이터 변환 값에 따라 로봇의 자세를 변환시켜 상기 로봇의 자세가 상기 용접 대상 부재에 대해 정확하게 위치되도록 제어하는 로봇 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 용접 로봇의 자세 제어방법으로서, (a)상기 용접 로봇의 툴 끝단에 진행방향으로 앞쪽에 설치된 듀얼 레이저빔 센서를 이용하여 용접 대상 부재에 대한 듀얼 레이저빔 영상을 획득하는 단계와, (b)상기 듀얼 레이저빔 영상으로부터 상기 듀얼 레이저빔 센서와 상기 용접 부재의 블록 코디네이터 간 로테이션 매트릭스를 산출하는 단계와, (c)상기 산출된 로테이션 매트릭스를 이용하여 상기 용접 부재에 대한 상기 로봇 툴의 어긋난 자세를 보상하기 위한 상기 로봇 툴의 코디네이터 변환 값을 재계산하는 단계와, (d)상기 로봇 툴의 코디네이터 변환 값에 따라 상기 로봇의 자세를 변환시켜 상기 로봇의 자세가 상기 용접 부재에 대해 정확하게 위치되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 용접 로봇 시스템에서 용접 로봇의 자세 제어방법으로서, 용접 로봇의 툴 끝단에 듀얼 레이저빔이 가능한 듀얼 레이저 비전센서를 설치하여 용접 대상 부재로부터 얻어진 듀얼 레이저빔 영상을 이용하여 레이저 비전센서와 용접 대상 부재간 로테이션 매트릭스를 측정함으로써, 아크 용접을 수행할 용접 부재의 설치 위치와 로봇의 자세간 미리 교시된 값과 차이를 판별하여 로봇의 자세를 정확히 보정함으로써 보다 정확한 로봇 용접이 가능하도록 하는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 레이저빔을 이용하여 로봇 자세의 정확한 제어가 가능한 로봇 용접 시스템의 블록 구성을 도시한 것이다.
위 도 2를 참조하면, 듀얼 레이저 비전 센서를 이용한 용접 로봇 시스템은 크게 로봇 제어반(200)과 센서 제어반(210)으로 구성된다.
먼저 로봇 제어반(200)은 로봇 제어부(202), 타이머(timer)(204), 메모리(memory)(206), 로봇 구동부(208)로 이루어져 센서 제어반(210)으로부터 산출된 용접 부재에 대한 좌표값을 이용하여 용접 로봇(220)을 해당 용접 대상 부재(226) 쪽으로 이동시켜 용접이 지시된 부분에 용접을 수행하게 된다.
타이머(204)는 용접 로봇(220)을 제어시키기 위한 프로세서가 탑재된 로봇 제어부(202)로 용접 로봇(220)의 주기적인 제어를 위한 타이밍 신호를 제공한다. 메모리(206)는 로봇 제어부에서 용접 로봇의 제어를 위한 실행 프로그램과 프로그램의 실행 중에 처리해야할 정보들을 저장한다. 로봇 구동부(208)는 로봇 제어부(202)의 제어에 따라 로봇을 구동시킨다. 로봇 제어부(202)는 센서 제어반(210)으로부터 재계산된 로봇 툴(220)의 코디네이터 변환 값에 따라 로봇 구동부(208)를 통해 용접 로봇(220)의 자세를 제어하여 상기 용접 로봇(220)의 자세가 상기 용접 대상 부재(226)에 대해 정확하게 위치되도록 한다.
다음으로 센서 제어반(210)은, 본 발명에 따른 듀얼 레이저 비전 센서를 구동하기 위한 센서 구동부(212)와 영상 처리부(214), 좌표 변환부(216), 코디네이터 보간부(218)로 이루어진다.
영상 처리부(214)는 듀얼 레이저빔에 의해 조사된 용접 대상 부재(226)로부터 얻어지는 듀얼 레이저빔 영상을 처리한다. 좌표 변환부(216)는 상기 듀얼 레이저빔 영상을 분석하여 용접 대상 부재(226)의 블록 코디네이터(block coordinate)와 상기 용접 로봇의 툴(222) 끝단에 설치되는 레이저 비전 센서(224)의 코디네이터간 좌표 정보를 추출한다.
코디네이터 보간부(218)는 상기 좌표 변환부(216)로부터 측정된 두 코디네이터 좌표 정보로부터 두 코디네이터간 로테이션 매트릭스(Rotation Matrix : RM)를 산출하여, 상기 용접 대상 부재(226)에 대한 로봇 툴(222)의 어긋난 자세를 파악한 후, 이를 보상하기 위한 로봇의 코디네이터 변환 값을 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 레이저빔을 이용하는 용접 로봇 시스템에서 로봇의 용접 툴 끝단과 듀얼 레이저를 구비하는 듀얼 레이저 비전 센서간 정렬 불일치를 보상하기 위한 로봇의 자세 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하 위 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
먼저, 용접 로봇을 이용한 용접이 지시되는 경우 로봇 제어부(202)는 (S300)단계에서 로봇 구동부(208)를 제어하여 용접 대상 부재(226)로 용접 로봇(220)을 이동시킨 후, 미리 교시된 용접 대상 부재(226)에 대한 용접 시작 위치(desired location)에 로봇의 용접 툴 끝단(TCP)(222)이 위치하도록 한다.
이어 로봇 제어부(202)는 (S302)단계에서 센서 제어반(210)의 센서 구동부(212)를 제어하여 상기 용접 대상 부재(226)의 용접 시작 위치로 이동된 용접 로봇의 툴 끝단(222)에서 본 발명에 따른 듀얼 레이저 비전 센서(224)를 이용하여 용접 대상 부재(226)의 블록 계측을 수행한 후, 용접선 정보 추출을 위한 용접 부재 영상을 획득한다.
이때 위 센서 구동부(212)에 연결되는 듀얼 레이저 비전 센서(224)를 통해 획득되는 용접 대상 부재(226)의 용접선 추출을 위한 영상은 도 4에서 보여지는 바와 같이 나타나게 된다. 이에 따라 종래 단일 레이저 비전 센서로부터 획득된 영상과는 달리, 두 개의 레이저빔으로부터 레이저 비전센서(224)가 용접 부재(226)를 향하고 있는 방향 벡터값의 계산이 가능하게 되어, 레이저 비전 센서(224)와 용접 부재(226) 블록의 코디네이터간 x, y, z축 회전 성분(Rx, Ry, Rz)의 산출이 가능하게 된다.
즉, 센서 제어반(210)의 좌표 변환부(216)는 듀얼 레이저빔 영상에 따라 용접 대상 부재(226)의 블록 코디네이터와 상기 용접 로봇의 툴 끝단(222)에 설치되는 레이저 비전 센서(224)의 코디네이터간 좌표 정보를 추출하여 제공하며, 이에 따라 코디네이터 보간부(218)는 (S304)단계에서 위 듀얼 레이저빔을 구비한 레이저 비전 센서(224)를 통해 획득된 영상으로부터 용접 로봇의 툴 끝단(222)에 설치된 레이저 비전 센서(224)가 실제 용접 부재(226)를 향하고 있는 방향 벡터값을 계산한 후, 이를 근거로 레이저 비전 센서(224)와 용접 부재(226)의 블록 코디네이터간 x, y, z축간 회전 성분(Rx, Ry, Rz)을 산출하여 처음 교시된 위치로 이동한 용접 로봇의 툴 끝단(222) 위치와 용접 부재(226)의 블록 계측된 위치정보간 자세의 차이를 비교하게 된다.
이때, 상기 용접 로봇의 자세 제어를 위한, 위 레이저 비전 센서(224)와 용접 부재(226)의 블록 코디네이터간 x, y, z축간 회전 성분(Rx, Ry, Rz)의 차이에 따른 로테이션 매트릭스(Rotation Matrix)(
Figure 112007050498614-pat00001
) 산출 방법은 도 5에 자세히 도시하였다.
즉, 위 도 5를 참조하면,
Figure 112007050498614-pat00002
는 하위 레이저빔의 원점에서 바라본 상위 레이저빔의 용접선과 레이저빔이 만나는 점의 x, y, z좌표이며,
Figure 112007050498614-pat00003
는 하위 레이저빔의 원점에서 바라본 상위 레이저빔과 왼쪽/오른쪽 면과의 교선 위의 임의의 한 점의 x, y, z 좌표이다.
또한
Figure 112007050498614-pat00004
는 상위 레이저빔의 원점에서 바라본 하위 레이저빔의 용접선과 레이저빔이 만나는 점의 x, y, z좌표이며,
Figure 112007050498614-pat00005
는 상위 레이저빔의 원점에서 바라본 하위 레이저빔과 왼쪽/오른쪽 면과의 교선 위의 임의의 한 점의 x, y, z 좌표이다.
위와 같은 듀얼 레이저빔의 좌표값을 이용하면 용접 부재(226)의 블록 코디네이터와 듀얼 레이저빔 센서(224)의 코디네이터 사이의 방향 벡터값(a, b)을 아래의 [수학식 1]에서와 같이 얻을 수 있으며,
Figure 112007050498614-pat00006
Figure 112007050498614-pat00007
따라서, 위 방향벡터값의 각 성분을 노멀라이즈(normalize)하여 용접 부재(226) 블록에 대한 x, y, z축의 회전 성분을 연산하면, 아래의 [수학식 2]와 같다.
Figure 112007050498614-pat00008
이를 이용하여 듀얼 레이저 비전 센서(224)와 용접 부재(226)의 블록 코디네이터간 로테이션 매트릭스(
Figure 112007050498614-pat00009
)를 아래의 [수학식 3]과 같이 산출한 후, 오일러 공식을 이용하여 블록 코디네이터와 듀얼 레이전 비전 센서(224)의 회전각 차이인 Rx, Ry, Rz값을 구함으로써, 미리 교시된 위치로 이동한 용접 로봇(220)의 용접 대상 부재(226)에 대한 실제 자세 차이 값을 산출하게 되는 것이다.
Figure 112007050498614-pat00010
다시 상기 도 3의 동작 제어 흐름도에 따라 설명하면, 위와 같이 로봇 제어부(202)는 위 센서 제어반(210)으로부터 분석된 용접 로봇(220)의 자세 차이 값에 따라 상기 (S304)단계에서 용접 부재(226)의 블록 계측된 정보와 미리 교시된 위치의 용접 로봇의 툴 끝단(222)간 자세 차이가 있는지를 검사한다.
이때 만일 로봇의 툴 끝단의 자세가 미리 교시된 바와 같이 용접 부재(226) 블록에 정확하게 위치되어 블록의 계측된 정보와 차이가 없는 것으로 검사되는 경우 로봇 제어부(202)는 (S306)단계에서 (S308)단계로 진행해서, 센서 제어반(210)의 듀얼 레이저 비전센서(224)로부터 검출된 용접선 정보에 따라 용접 대상 부재(226)에 대한 용접을 실시하게 된다.
즉, 위에 언급한 바와 같이 용접 로봇의 툴 끝단과 용접 부재 블록의 위치가 정확히 정렬되었다는 것은 도 6a에서 보여지는 바와 같이, 아크 용접을 수행할 용접 부재(226)의 설치 위치와 용접 로봇(220)의 자세가 미리 교시된 위치와 같은 것을 의미하는 것으로, 이는 로봇의 툴 끝단과 레이저 비전센서(224)의 코디네이터간 관계가 이미 알고 있는 것과 같다는 것을 의미한다.
그러나, 이와 달리 미리 교시된 위치로 이동한 로봇의 툴 끝단(222)의 자세가 미리 교시된 바와 달리 용접 부재(226) 블록에 정확하게 위치되지 않아 블록의 계측된 정보와 차이가 있는 것으로 검사되는 경우 로봇 제어부(202)는 (S306)단계에서 (S310)단계로 진행해서 상기 (S304)단계에서 계산된 용접 부재(226) 블록과 레이저 비전센서(224)간 로테이션 매트릭스를 기반으로 로봇의 자세가 용접 대상 부재에 대해 미리 교시된 바와 같이 정확하게 조정되도록 로봇의 자세를 보정시킨다.
즉, 차이가 있다는 것은 도 6b에서와 같이, 아크 용접을 수행할 용접 부재의 설치 위치와 로봇의 자세가 교시된 위치와 다른 것을 의미하는 것으로, 이는 로봇의 툴(222) 끝단과 레이저 비전센서(224)의 코디네이터간 관계가 상기 (S304)단계에서 계산된 차이만큼 서로 다르다는 것을 의미한다.
이에 따라 로봇 제어부(202)는 상기 (S310)단계에서 위 계산된 차이만큼 로봇의 위치를 이동시켜 이를 보상시키게 됨으로써, 도 7에서 보여지는 바와 같이, 용접 부재에 대해 어긋나게 실제 위치되는 용접 로봇의 툴(322)의 위치(700)가 원래 처음에 사용자에 의해 교시된 위치(702)로 조정됨으로써, 정확한 용접이 가능하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 용접 로봇 시스템에서 용접 로봇의 자세 제어방법으로서, 용접 로봇의 툴 끝단에 듀얼 레이저빔이 가능한 듀얼 레이저 비전센서를 설치하여 용접 대상 부재로부터 얻어진 듀얼 레이저빔 영상을 이용하여 레이저 비전센서와 용접 대상 부재간 로테이션 매트릭스를 측정함으로써, 아크 용접을 수행할 용접 부재의 설치 위치와 로봇의 자세간 미리 교시된 값과 차이를 판별하여 로봇의 자세를 정확히 보정함으로써 보다 정확한 로봇 용접이 가능하도록 한다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
도 1은 종래 단일 레이저빔 장치 및 단일 레이저빔의 영상 예시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용접 로봇의 자세 제어장치의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용접 로봇의 자세 제어를 위한 동작 제어 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 레이저빔 영상 예시도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 레이저빔 영상으로부터 로테이션 매트릭스 산출 개념도,
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇과 레이저빔 센서, 블록 간 코디네이터 관계 예시도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 자세 보정 결과 예시도.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
202 : 로봇 제어부 204 : 타이머
206 : 메모리 208 : 로봇 구동부
212 : 센서 구동부 214 : 영상 처리부
216 : 좌표 변환부 218 : 코디네이터 보간부

Claims (5)

  1. 용접 로봇의 자세 제어 장치로서,
    듀얼 레이저빔 조사된 용접 대상 부재로부터 얻어지는 듀얼 레이저빔 영상을 처리하는 영상 처리부와,
    상기 듀얼 레이저빔 영상을 분석하여 용접 대상 부재의 블록 코디네이터와 상기 용접 로봇의 툴 끝단에 설치되는 레이저 비전 센서의 코디네이터간 좌표 정보를 추출하는 좌표 변환부와,
    상기 좌표 변환부로부터 측정된 두 코디네이터 좌표 정보로부터 두 코디네이터간 로테이션 매트릭스를 산출하여, 상기 용접 대상 부재에 대한 로봇 툴의 어긋난 자세를 파악한 후, 이를 보상하기 위한 로봇의 코디네이터 변환 값을 제공하는 코디네이터 보간부와,
    상기 코디네이터 보간부로부터 재계산된 로봇 툴의 코디네이터 변환 값에 따라 로봇의 자세를 변환시켜 상기 로봇의 자세가 상기 용접 대상 부재에 대해 정확하게 위치되도록 제어하는 로봇 제어부
    를 포함하는 용접 로봇의 자세 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코디네이터 보간부는,
    상하 듀얼 레이저빔의 z축 방향 성분을 이용하여 상기 용접 부재 블록 코디 네이터의 z축 방향 벡터를 산출하고, 상기 z축 방향 벡터를 이용하여 y축 노멀 벡터 성분을 산출하며, 상기 z축 방향 벡터와 y축 벡터 성분을 크로스하여 상기 블록 코디네이터 x축 벡터 성분을 산출한 후, 상기 블록 코디네이터의 x,y,z의 벡터 성분을 이용하여 상기 듀얼 레이저빔 센서의 코디네이터와 블록 코디네이터간 로테이션 매트릭스를 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 로봇의 자세 제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코디네이터 보간부는, 상기 로테이션 매트릭스를 오일러 공식으로 계산하여 상기 듀얼 레이저빔 센서의 코디네이터에 대해 상기 블록 코디네이터의 Rx, Ry, Rz 로테이션 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 용접 로봇의 자세 제어장치.
  4. 용접 로봇의 자세 제어방법으로서,
    (a)상기 용접 로봇의 툴 끝단에 진행방향으로 앞쪽에 설치된 듀얼 레이저빔 센서를 이용하여 용접 대상 부재에 대한 듀얼 레이저빔 영상을 획득하는 단계와,
    (b)상기 듀얼 레이저빔 영상으로부터 상기 듀얼 레이저빔 센서와 상기 용접 부재의 블록 코디네이터 간 로테이션 매트릭스를 산출하는 단계와,
    (c)상기 산출된 로테이션 매트릭스를 이용하여 상기 용접 부재에 대한 상기 로봇 툴의 어긋난 자세를 보상하기 위한 상기 로봇 툴의 코디네이터 변환 값을 재계산하는 단계와,
    (d)상기 로봇 툴의 코디네이터 변환 값에 따라 상기 로봇의 자세를 변환시켜 상기 로봇의 자세가 상기 용접 부재에 대해 정확하게 위치되도록 제어하는 단계
    를 포함하는 용접 로봇의 자세 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (b)단계는, (b1)상하 듀얼 레이저빔의 z축 방향 성분을 이용하여 상기 용접 부재 블록 코디네이터의 z축 방향 벡터를 산출하는 단계와,
    (b2)상기 z축 방향 벡터를 이용하여 y축 노멀 벡터 성분을 산출하는 단계와,
    (b3)상기 z축 방향 벡터와 y축 벡터 성분을 크로스하여 상기 블록 코디네이터 x축 벡터 성분을 산출하는 단계와,
    (b4)상기 블록 코디네이터의 x,y,z의 벡터 성분을 이용하여 상기 듀얼 레이저빔 센서의 코디네이터와 블록 코디네이터간 로테이션 매트릭스를 산출하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 로봇의 자세 제어방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104400279A (zh) * 2014-10-11 2015-03-11 南京航空航天大学 基于ccd的管道空间焊缝自动识别与轨迹规划的方法及系统
CN106736057A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 北京卫星制造厂 一种移动式自动寻址的焊接机器人系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101224875B1 (ko) * 2010-12-21 2013-01-22 대우조선해양 주식회사 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법
CN106671079B (zh) * 2015-11-06 2019-06-18 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司 一种实现变位机协同的焊接机器人运动控制方法
CN110039523A (zh) * 2019-05-20 2019-07-23 北京无远弗届科技有限公司 一种工业机器人视觉伺服系统、伺服方法及装置
CN111730186A (zh) * 2020-07-13 2020-10-02 马鞍山思卡瑞自动化科技有限公司 一种基于机器人视觉的焊点定位装置及其实施方法
KR102442940B1 (ko) * 2021-12-17 2022-09-14 주식회사 지아이피앤이 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100530763B1 (ko) * 2002-12-31 2005-11-24 삼성중공업 주식회사 용접선 추적 제어장치
KR20060012385A (ko) * 2004-08-03 2006-02-08 현대중공업 주식회사 로봇의 연속 용접선 추종 제어 시스템 및 그 제어방법
KR20070002466A (ko) * 2005-06-30 2007-01-05 삼성중공업 주식회사 용접선 추적용 레이저 비전 센서

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100530763B1 (ko) * 2002-12-31 2005-11-24 삼성중공업 주식회사 용접선 추적 제어장치
KR20060012385A (ko) * 2004-08-03 2006-02-08 현대중공업 주식회사 로봇의 연속 용접선 추종 제어 시스템 및 그 제어방법
KR20070002466A (ko) * 2005-06-30 2007-01-05 삼성중공업 주식회사 용접선 추적용 레이저 비전 센서

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104400279A (zh) * 2014-10-11 2015-03-11 南京航空航天大学 基于ccd的管道空间焊缝自动识别与轨迹规划的方法及系统
CN106736057A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 北京卫星制造厂 一种移动式自动寻址的焊接机器人系统

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