KR100952472B1

KR100952472B1 - 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템 및제어방법

Info

Publication number: KR100952472B1
Application number: KR1020070086262A
Authority: KR
Inventors: 김동호; 윤호중; 강성원; 김수호
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2010-04-12
Also published as: KR20090021619A

Abstract

본 발명은 선박의 제작공정에서 다수의 아크용접로봇과 부가장치인 PLC, 컨베이어, 카메라, VISION/OLP(OFF-LINE PROGRAMMING) 시스템로 구성된 선체 소조립 용접로봇 시스템을 구동하기 위한 시퀀스 및 시스템의 동작상황, 에러상황, 실시간 로봇위치, 작업실적, 주변장치상태 등을 실시간으로 로봇 제어기 정보를 이용하여 원격 모니터링을 할 수 있는 시스템에 관한 것으로, 현장의 사용자의 입력신호에 의해 용접로봇의 제어신호를 출력하는 외부인프라수단(1)와; 대상물의 보정 및 계측을 위한 부재인식 및 OLP(OFF-LINE PROGRAMMING)수단(2)와; 상기 제어부의 제어신호와 부재인식 및 OLP수단(2)의 신호에 의해 용접로봇을 구동하는 로봇제어수단(3)와; 상기 외부인프라수단(1)와 로봇제어수단(3) 및 부재인식 및 OLP수단(2)을 랜에 의해 서로 연결시켜주는 허브(4)과; 상기 부재인식 및 OLP수단(2)과 허브(4) 사이의 랜(LAN)에 연결된 인터넷(5)을; 포함하여 구성되며, 복잡한 로봇 작업 과정을 일련의 버튼 조작만으로 가능하도록 하였으며, 로봇 작업자 1인이 로봇 4대를 동시에 동작시키며, 2인 이상의 작업자 절감 효과를 이룩하였으며, 또한 근골격계 등 산업재해 예방과 노령화로 인한 숙련공 부족 문제도 해결할 수 효과가 있다.

선체소조립, 용접로봇, 용접로봇제어시스템

Description

선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템 및 제어방법{The Monitoring and Control System and Method of Welding Robot for Component assembly in Shipbuilding}

도 1은 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇 시스템을 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템의 전체구성도.

도 3은 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템의 오퍼레이팅판넬 화면.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 작업단계제어부 및 로봇조작부를 나타내는 화면.

도 5는 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템의 프로그램 화면.

도 6는 도 5의 시스템모니터창을 확대한 화면.

도 7은 도 5의 로봇시스템 모니터링창을 확대한 화면.

도 8은 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링의 제어방법을 나타내는 작업흐름도.

도 9 내지 도 14는 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링의 제어방법에서 각 단계별 세부적인 작업흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

1 : 외부인프라수단 2 : 부재인식 및 OLP수단

3 : 로봇제어수단 4 : 허브

5 : 인터넷 11 : 오퍼레이팅판넬

12 : PLC 13 : 카메라갠트리

14 : 정반모션 21 : 카메라

22 : OLP 31 : 로봇제어기

110 : 작업단계제어부 120 : 로봇조작부

121 : 로봇전원버튼 122 : 운전모드변경스위치

123 : 비상정지스위치 124 : 작업패스버튼

125 : 일시정지버튼 126 : 작업재지시버튼

130 : 모니터 300 : 프로그램 제어창

310 : 메인메뉴 320 : 시스템제어창

330 : 시스템모니터링창 331 : 상태정보창

332 : 시스템로그정보창 333 : 로봇위치모니터랑창

334 : 수행작업창 340 : 로봇모니터링수행창

341 : 수동동작모드

본 발명은 선박의 제작공정에서 다수의 아크용접로봇과 부가장치인 PLC, 컨베이어, 카메라, VISION/OLP(OFF-LINE PROGRAMMING) 시스템으로 구성된 선체 소조립 용접로봇 시스템을 구동하기 위한 시퀀스 및 시스템의 동작상황, 에러상황, 실시간 로봇위치, 작업실적, 주변장치상태 등을 실시간으로 로봇 제어기 정보를 이용하여 원격 모니터링을 할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선체 소조립 용접로봇 제어 시스템 CAS(Component Assembly Shop)은 소조립 용접로봇 시스템 전체를 관리하고, 모니터링 하며, 운영할 수 있도록 각각의 개별 컴퍼넌트를 통합한 환경이며, 이를 PLC와 연결하여 전체 시퀀스를 결정하고 실제적으로 개별 장치 혹은 장비들을 제어하고 구동하는 시스템을 의미한다.

다시 말하면 선체 소조립 용접로봇 제어 시스템은 일종의 시퀀스 제어 프로그램으로 사용자들이 종단에 궁극적으로 사용하게 되는 오퍼레이팅판넬(OPERATING PANEL)과 연결되어 시스템을 구동하게 해주는 유저인터페이스프로그램(USER INTERFACE PROGRAM)을 일컫는다.

종래에는 용접로봇 시스템의 제어기 정보를 정확하게 모니터링 하는 기술이 미흡하여 로봇 제어기의 실시간 제어를 구현하지 못하며, 로봇 관리를 위한 다수의 작업자 투입으로 인건비 과대 지출과 근골격계 등의 산업재해 발생 가능성이 존재하게 되었다.

상기와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 시퀀스 제어 기법을 사용하여, 하나의 상위 제어기로 다수의 아크용접 로봇과 부가장치인 PLC, 컨베이어, 카메라, VISION/OLP(OFF-LINE PROGRAMMING) 시스템을 실시간 통합제어 할 수 있도록 하였으며, 작업자가 환경이 열악한 생산현장에서 직접 작업하지 않고, 로봇 컨트롤 룸에서 선체 소조립 용접로봇 시스템을 제어하고, 모니터링 할 수 있는 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템 및 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 선체소조립 용접로봇의 제어시스템에 있어서, 현장 사용자의 입력신호에 의해 용접로봇의 제어신호를 출력하는 외부인프라수단(1)과; 대상물의 보정 및 계측을 위한 부재인식 및 OLP수단(2)과; 상기 외부인프라수단(1)의 제어신호와 부재인식 및 OLP수단(2)의 신호에 의해 용접로봇을 구동하는 로봇제어수단(3)과; 상기 외부인프라수단(1)과 로봇제어수단(3) 및 부재인식 및 OLP수단(2)을 랜(LAN)으로 서로 연결시켜주는 허브(4)와; 상기 부재인식 및 OLP수단(2)과 허브(4) 사이의 랜(LAN)에 연결된 인터넷(5)을; 포함하여 구성되고, 상기 외부인프라수단(1)은 사용자의 입력값을 받게되는 오퍼레이팅판넬(11)과, 상기 오퍼레이팅판넬(11)의 입력에 의해 제어신호를 출력하는 PLC(12)와, 상기 오퍼레이팅판넬(11)의 입력된 값에 의해 상기 PLC(12)의 제어신호에 의해 제어되는 카메라갠트리(13) 및 정반(14)으로 구성되고, 상기 부재인식 및 OLP수단(2)은 부재인식을 위한 카메라(21)와, 동일 공간에서 2대의 용접로봇의 작업으로 인해 발생되는 용접로봇의 충돌방지 및 간섭제어를 위한 OLP(22)로 구성되고, 상기 로봇제어수단(3)은 외부인프라수단(1)의 용접로봇 작업지령을 수신하고 부재인식 및 OLP수단(2)에서 생성된 작업이 FTP로 변환되어 수신되는 로봇제어기(31)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 오퍼레이팅판넬(11)은 중앙의 모니터(130)와, 상기 모니터(130) 하부에 구비되어 전체작업 시퀀스를 제어하기 위한 작업단계제어부(120)와, 상기 모니터(130)의 양측으로 구비된 다수의 로봇조작부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 로봇조작부(120)는 로봇에 전원을 인가하기 위한 로봇전원버튼(121)과, 용접로봇이 작업을 수행하기 위해 PC 또는 TP모드로 변경시키는 운전모드변경스위치(122)와, 로봇제어기(31)의 IO에 직접 연결된 비상정지스위치(123)와, 현재 작업을 종료하지 않고 다음 작업을 수행을 위한 작업패스버튼(114)과, 일시적으로 용접로봇의 작업을 중지시키는 일시정지버튼(125)과, 상기 일시정지버튼(125)에 의해 중지된 용접로봇의 작업을 재수행하기 위한 작업재지시버튼(126)으로 구성될 수 있다.

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 제어 방법에 있어서, 제어 전원을 온(ON)시키고 운전모드를 자동으로 하며, 마커를 부착하고 마커 부착완료 버튼을 누르고 정반을 이송하여 보정하고 이를 계측하기 위해 준비하는 준비단계(S10)와; 상기 준비단계(S10) 후, 정반이송시작버튼을 눌러 정반을 이송시키고 정반 이송이 완료되면, 위치오차값을 반영한 보정치를 입력하여 보정을 진행함으로서 보정값을 생성하는 보정단계(S20)와; 상기 보정단계(S20) 후, 계측 시작을 누르고 카메라(21) 및 카메라 갠트리(13)를 구동하여 계측을 진행하고 계측 프로그램을 이용하여 데이터를 생성 및 계측 완료하여 계측과정을 종료하는 계측단계(S30)와; 상기 보정단계(S20) 및 계측단계(S30)에서 생성한 데이터를 바탕으로 로봇 작업 프로그램을 생성하는 단계로써, 데이터매칭 용접선 계산, 용접선 데이터 생성, 로봇 작업 생성, 생성된 작업을 용접로봇에 전송하는 작업생성 및 전송단계(S40)와; 상기 작업생성 및 전송단계(S40) 후 용접로봇에 전송된 데이터에 의해 로봇 충돌방지와 간섭제어 및 로봇을 제어하여 로봇 작업을 수행하는 것으로, 작업을 로드하고, 작업을 실행하고 작업이 없으면 모든 작업을 종료하는 작업수행단계(S50)를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇 시스템을 구성도. 도 2는 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템의 전체구성도. 도 3은 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템의 오퍼레이팅판넬 화면. 도 4는 도 3의 로봇조작부를 나타내는 화면. 도 5는 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템의 프로그램 화면. 도 6는 도 5의 시스템모니터창을 확대한 화면. 도 7은 도 5의 로봇시스템 모니터링창을 확대한 화면. 도 8은 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링의 제어방법을 나타내는 작업흐름도. 도 9 내지 도 14는 본 발명에 따른 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링의 제어방법에서 각 단계별 세부적인 작업흐름도.

선체 소조립 용접로봇 제어 시스템은 도 1에서 보는 것과 마찬가지로 현장 인프라 제어 파트, 로봇 운영 파트, 충돌방지 파트, 외부 프로그램 운영 파트, 작업 실적 집계 모듈등의 많은 기능들을 하게 되는데 각각의 기능은 다음과 같다.

우선 현장 인프라 제어 파트는 로봇을 제외한 다른 장치(OPERATING PANEL, GRAPHIC PANEL, CAMERA)등을 운용하고, 모니터링을 수행하는데 필수적인 부분이다. 현장 인프라 제어 파트는 또 크게 2가지의 모듈로 나누어지는데 하나가 OPERATING PANEL 제어, 그리고 나머지 하나가 카메라 구동 모듈로 나누어 지게 된다.

상기 카메라구동모듈은 카메라를 이동시키고 동작하는데 필요한 동작신호와 센서의 신호 그리고 동작 모니터링 신호를 발신하고, 수신하는데 쓰여지는 모듈이다.

상기 로봇 운영 파트는 선체 소조립 용접로봇 시스템에서 가장 중요한 부분으로, 실제적으로 용접을 수행할 로봇을 사용할 때 사용되는 모듈들로 구성되어 있다. 크게 작업지령 전송을 담당하는 로봇 제어 운용 모듈, 로봇의 위치 및 상태 모니터링 모듈로 구성되어 있다.

상기 충돌방지파트의 로봇 충돌 방지 및 간섭제어 모듈은 로봇이 동일 공간에 2대가 작업함으로 인하여 발생 될지도 모르는 충돌 혹은 간섭을 회피하기 위해서 만들어진 모듈이다.

상기 외부프로그램 운영 파트는 대상물을 보정/계측하는 VISION 인식 관련 모듈과 로봇 작업을 생성하게 되는 작업생성 프로그램 운영 모듈로 구성되어 있다.

상기 작업 실적 집계 모듈은 현재 개발 중에 있는 부분으로 작업이 수행된 이후 혹은 작업 수행 중에 현재까지의 작업 실적을 리포팅 할 수 있는 모듈로서 현재까지 작업한 용접선의 길이, 일일 작업 물량 분석등을 실적으로 집계할 수 있는 모듈이다.

작업 실적 집계 모듈은 CRYSTAL REPORT 10을 사용하여 구성하였으며, 실적집계는 TACT별, 일별, 월별 통계를 그래프와 함께 출력 할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 EXCEL과 PDF 파일로 출력이 가능하도록 구성이 되어 있기 때문에 파일의 전송 및 전환이 자유롭다.

실적집계의 종류는 용접선 길이 정보와 제어기 동작시간 등의 정보를 출력할 수 있으며, 아래에 포함된 것 같이 용접선 길이정보는 선체 소조립 용접로봇 시스템 내부에 포함되어 있으나, 제어기 동작시간 정보는 선체 소조립 용접로봇 시스템 밖에 떨어져 있는 프로그램으로 구성되어 있다.

선체 소조립 용접로봇 제어 시스템은 도 2에서 나타낸 것과 마찬가지로 많은 장치들과 LAN(LOCAL AREA NETWORK)으로 연결되게 되어 있으며, 실시간 모니터링 제어하기 위한 도 1과 같은 현장 인프라 제어 파트, 로봇 운영 파트, 충돌방지 파트, 외부 프로그램 운영 파트, 작업 실적 집계 모듈의 기능을 가진 실시간 모니터링 제어 시스템인 것이다.

선체 소조립 용접로봇 시스템은 도 2에서 나타낸 것과 마찬가지로 PLC(12), 오퍼레이팅판넬(11), 카메라갠트리(13), 정반(14) 등의 외부 인프라 수단(1)와, 6축 로봇(32) 와 로봇 갠트리(33), 고속 용접을 위한 회전토치(34)를 움직이기 위한 로봇 컨트롤러(31)로 구성된 로봇 제어수단(3)과, 마지막으로 부재 인식을 위한 카메라(21) 및 부재인식을 위한 S/W 와 H/W, 인식된 부재의 정보를 바탕으로 로봇 프로그램을 생성하는 OLP(OFF-LINE PROGRAMMING)소프트웨어와 하드웨어인 OLP(22)를 포함한 부재인식 및 OLP(OFF-LINE PROGRAMMING)수단(2)등의 많은 장치들과 LAN(LOCAL AREA NETWORK)으로 연결되게 된다.

상기 외부 인프라수단(1)와 로봇 제어수단(3) 및 부재인식 및 OLP(OFF-LINE PROGRAMMING)수단(2)을 랜에 의해 서로 연결시켜주는 허브(4)과; 상기 부재인식 및 OLP(OFF-LINE PROGRAMMING) 시스템(2)과 허브(4) 사이의 랜(LAN)에 연결된 인터넷(5)로 구성된다.

상기 외부 인프라 장치(1)는 사용자의 입력값을 받게되는 오퍼레이팅판넬(11)과, 상기 오퍼레이팅판넬(11)의 입력에 의해 제어신호를 출력하는 PLC(12)와, 상기 오퍼레이팅판넬(11) 입력된 값에 의해 상기 PLC(12)의 제어신호에 의해 제어되는 카메라갠트리(13) 및 정반(14)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부재인식 및 OLP(OFF-LINE PROGRAMMING) 수단(2)은 부재인식을 위한 카메라(21)가 대상물을 비전 카메라로 인식하고, 캐드 인터페이스를 이용하여, 현 작업대상물과 캐드데이터를 매칭한 다음 작업프로그램을 생성하는 것이다.

상기 로봇제어수단(3)는 외부인프라수단(1)의 용접로봇 작업지령을 수신하고 부재인식 및 OLP수단(2)에서 생성된 작업이 FTP를 통하여 수신되는 로봇제어기(31)로 구성되는 데 상기 용접로봇을 제어 운용하여 작업을 수행하고 또 수행하기 위해서 로봇 제어기(31)로 명령을 송신하고 로봇 작업 로딩, 로봇 작업 모드 변경, 로봇 작업 실행, 로봇 일시 정지 등의 작업지령을 송신하며, 상기 부재인식 및 OLP수단(2)에서의 OLP(OFFLINE PROGRAM) 시스템 및 비전 인식 프로그램으로 생성된 작업을 FTP(FILE TRANSFER PROTOCOL)를 사용하여, 로봇제어기(31)로 송신하게 되는 것이다.

도 3 및 도 4a, 4b를 참조하여 구성을 구체적으로 살펴보면, 작업단계제어부(110)는 전체 작업 시퀀스를 나타내는 부분이며, 상기 로봇조작부(120)는 로봇 조작과 관련된 부분이다.

도 3을 참조하면, 상기 오퍼레이팅판넬(11)은 중앙의 모니터(130)와, 상기 모니터(130) 하부에 구비되어 전체작업 시퀀스를 제어하기 위한 작업단계제어 부(110)와, 상기 모니터(130)의 양측으로 구비된 다수의 로봇조작부(120)로 구성되며, 상기 오퍼레이팅(OPERATING PANEL : 11)의 제어는 현장에서 사용자(작업자)의 입력을 받게 되는 부분이다.

작업의 대부분의 과정이 주변환경이 열악한 곳에서 이루어 지기 때문에 선체 소조립 용접로봇 시스템을 작업이 이루어지는 장소에 바로 배치하지는 않고, PLC(12)로 연결된 판넬(PANEL)을 통하여 작업의 시작, 작업 모니터링, 작업의 중지, 전체작업의 종료 등을 수행하게 되며, PLC(12)와의 통신도 앞서 언급한 것과 마찬가지로 랜(LAN)을 통하여 이루어지며, 데이터를 송수신 동작을 수행하게 된다.

한편, 도 4a는 상기 작업단계제어부(110)를 나타내는 것으로 상기 작업단계제어부(110)는 앞서 설명한 것과 마찬가지로 전체 작업 시퀀스에 관련된 부분으로 사용자의 입력을 전체 작업 순서에 맞게 입력받아 선체 소조립 용접로봇 시스템이 로봇의 작업을 할 수 있도록 해주는 부분으로 시스템의 전원을 ON/OFF하는 제어전원스위치(111)에서 ON으로 하여 전원을 인가시키고, 운전모드를 자동/수동으로 전환시키는 운전 모드스위치(112)를 통해 자동으로 전환하게 되며, 부재에 마커의 부착이 완료됨을 표시하는 마커부착완료버튼(113)을 누르고, 정반(14)를 이송시키기 위한 정반이송시작버튼(114)을 눌러 정반(14)의 이송이 완료되면, 용접기(-)동작 버튼(115)이 깜박이게 되고 버튼을 누르면 용접기(-)가 동작된다. 보정시작버튼(116)을 누르고 보정을 시작한다. 계측시작버튼(117)을 누르고 계측을 시작한다. 계측과정이 종료되면 C/R(CONTROL ROOM)이동버튼(117)이 깜빡거리게 되고 C/R(CONTROL ROOM)이동버튼(117)을 눌러 확인 한 다음 C/R 이동한다. 선체 소조립 용접로봇 시스템에서 작업 생성을 마치고, 작업 준비를 모두 누르고 OP로 협조작업을 수행하기 위해서 내려온다.

부재에서 마커를 탈착하고, 마커탈착완료버튼(118)을 누르게 되면 수직 및 수평용접시작램프(119a, 119b)가 깜박인다. 하지만 해당 협조 작업이 없거나 완료되었다면 깜박이지 않고, 램프가 들어오게 된다.

깜박이는 수직 및 수평용접시작램프(119a, 119b) 버튼을 누르면 작업이 수행되고 완료되면 깜박이지 않고 점등된 상태로 계속 유지되며, 모든 작업이 완료되면 전체 작업 완료 버튼이 켜지면서 선체 소조립 용접로봇 시스템은 초기화 되고, 작업자는 용접기(-) 해제버튼(119c)를 누르게 된다.

선체 소조립 용접로봇 시스템과 연관된 버튼에 대해서 다시 한번 더 설명을 한다면 아래와 같다.

보정시작버튼(116)은 앞서 시스템 제어창(320)의 보정 시작(321)버튼을 클릭하는 것과 동일한 효과를 가지며, 보정 시작하기 전 단계에서 에어 퍼징 및 카메라의 커버를 여는 과정을 수행하게 된다.

계측시작버튼(117)은 앞서 시스템 제어창(320)의 계측 시작버튼(322)을 클릭하는 것과 동일한 효과를 가지며, 계측 시작하기 전 단게에서 에어 퍼징 및 카메라의 커버를 여는 과정을 수행하게 된다.

도 4b는 상기 로봇조작부(120)를 나타내는 것으로 로봇에 전원을 인가하기 위한 로봇전원버튼(121)과, 용접로봇이 작업을 수행하기 위해 PC 또는 TP모드로 변경시키는 운전모드변경스위치(122)와, 로봇제어기(31)의 IO에 직접 연결된 비상정 지스위치(123), 현재 작업을 종료하지 않고 다음 작업을 수행을 위한 작업패스버튼과(124), 일시적으로 용접로봇의 작업을 중지시키는 일시정지버튼(125)과, 상기 일시정지버트(125)에 의해 중지된 용접로봇의 작업을 재수행하기 위한 작업재지시버튼(126)으로 구성된다.

상기 로봇조작부(120)는 로봇 조작과 관련된 부분으로 로봇 에러 발생시 대처할 수 있는 유일한 부분이므로 매우 중요한 부분이며, 로봇 운용에 있어서 핵심적인 부분이라 할 것이다

각 호기별로 버튼의 배열과 기능은 같으므로, 1호기 버튼에 관해서만 설명 하도록 하겠다.

로봇 전원 버튼(121)은 로봇을 구동시키기 위해서는 가장 먼저 스위치를 ON 상태로 만들어야 한다. 이 과정은 어느 과정보다 먼저 이루어져야 한다.

운전 모드 변경 스위치(122)는 선체 소조립 용접로봇 시스템을 이용하여 작업을 수행하기 위해서는 항상 PC 모드로 맞추어져 있어야 한다. TP모드로 사용시에는 에러를 발생시킬 요소가 있다.

상기 비상정지 스위치(123)는 로봇 제어기(31)의 IO와 직접 연결이 되어 있어, 로봇제어기(31)의 비상정지, TP의 비상정지와 동일한 효과를 가진다. 비상 정지 스위치를 누르면 일시정지 램프가 점등이 되는데 이 부분은 선체 소조립 용접로봇 시스템을 컨트롤하는 부분으로 작업자는 일시정지 램프가 점등된 상태에서는 로봇이 자동으로 움직이지 않으므로 로봇의 에러 처리 및 TP를 사용하여 수동작업을 수행할 수 있다. 만일 일시정지 램프가 점등되지 않은 상태에서 로봇을 수동 조작 하게 된다면, 예기치 않은 에러를 발생시킬 여지가 있으며, 선체 소조립 용접로봇 시스템에 의해서 작업이 자동으로 실행될 소지가 있으므로 안전상으로도 위험하다 하겠다.

로봇에 에러가 발생하여 혹은 여러 다른 이유로 로봇에 접근하여 로봇을 수동 조작 해야한다면 무조건 일시정지 램프가 점등되었는지 확인하고 접근해야 한다.

일시정지 램프는 두가지 방법에 의해서 점등이 되는데, 비상정지스위치(123)를 누르게 되면 무조건 일시정지 램프가 점등되게 된다.

일시정지 버튼(125)을 눌러서 작동시켜도 일시정지 램프가 점등이 되기도 하는데, 일시정지 버튼이 작동되는 시기는 현재 작업이 스케줄 파일에 따라서 실행되고 있는 도중에만 일시정지 버튼이 작동되므로 로봇 작동중이 아닐 때는 비상정지를 사용하여 일시정지 램프를 점등시키는 것이 좋다고 하겠다.

상기 작업 패스 버튼(124)는 현재 작업을 종료하지 않고 넘겨 다음 작업을 수행하고 싶을 때 사용하게 되는 버튼이다. 작업 패스 버튼을 누르게 되면 한 개의 작업씩 작업이 넘어가게 되며 전체 작업 이후에는 다시 첫번째 작업으로 넘어 간다. 넘겨진 작업들은 모두 처음부터 시작하게 된다.

GP(GRAPHIC PANEL)에 보면 작업 점프라는 기능이 있다. 이 기능은 많은 작업이 존재하는 경우 하나씩 작업을 패스해야 함으로 걸리게 되는 시간을 줄여주며, 바로 작업을 선택하여 시작할 수 있도록 해준다. 작업 점프를 사용하여 작업을 건너뛰거나 혹은 원하는 작업을 새로 시작할 수 있다.

일시정지 버튼(125)은 작업이 수행중에 잠시 정지하겠다 라는 의미이다. 따라서 앞서 설명한 것과 마찬가지로 현재 작업이 스케줄 파일에 따라서 실행되고 있을 때만 작동된다.

작업재지시버튼(126)은 일시정지 램프가 점등된 상태에서 재시작을 누르게 되면, 중지된 작업을 중지된 부분부터 수행하게 된다. 그리고 작업패스버튼(114) 설명 시 언급하였지만 작업을 패스 한 다음(작업 패스 램프가 점등된다)에 작업 재시작을 누르게 되면 어떠한 작업이든 작업이 처음부터 새롭게 시작된다. 어떠한 상태이든지 작업 재시작을 누르게 되면 일시정지 램프와, 작업패스 램프는 소등되게 된다.

새로운 작업이 수행되면 재시작 버튼의 램프가 꺼진 상태에서 작업을 수행하게 되고, 중단된 작업을 재시작 할때는 재시작 램프가 켜진 상태에서 작업을 수행하게 된다. 따라서 이것을 이용하면 현재 진행되고 있는 작업의 개략적인 정보도 알 수 있다.

참고로 일시정지 혹은 작업패스 램프가 점등된 상태라면 점등된 호기는 절대 작동하지 않는다. 따라서 협조작업을 수행할 때에는 무조건 작업 재시작을 눌러 일시정지 혹은 작업 패스 램프를 소등하여야 한다.

작업재지시버튼(126)을 누른다고 하여 무조건 재시작하는 것은 아니다. 충돌방지 시퀀스에 의해서 충돌이 예상되면 제자리에 서 있을 수도 있고, 혹은 회피잡을 수행할 수도 있다. 따라서 재시작을 눌렀음에도 움직이지 않는다고 해서 시스템 오류 상황이 아니라는 것이다. 이때에는 충돌방지 램프를 참고하면 된다

도 5 내지 도 7은 선체 소조립 용접로봇 프로그램 제어창(300)을 나타내는 것으로 도 5를 참조하면, 메인메뉴(310)는 로봇 호기별 작업전송, 로봇 호기별 접속 및 접속상태, 로봇 호기별 상태 정보 보기, PLC 수동동작, 수리중 모드, 다시계측, 실적집계의 메뉴가 있다.

시스템제어창(320)은 PLC와 용접로봇 및 카메라을 제어하기 위한 것으로 실제적으로 선체 소조립 용접로봇 시스템이 하위의 시스템들을 제어할 수 있도록 만들어 놓은 부분으로 기본적으로 PLC제어, 로봇 제어, 그리고 비전 시스템 제어를 할 수 있으며, 각각의 단위 작업을 할 수 있도록 하기 위하여 작업자의 입력을 받을 수 있도록 구성되어 있다.

시스템모니터링창(330)은 각각의 용접로봇의 상태를 모니터링하기 위한 것으로 PLC(11)에 실시간으로 인터페이스 되어 PLC에 나타난 진행정보를 실시간으로 모니터링하기 위한 모니터링 상태정보창(331)과, 용접로봇의 현재작업상태, 에러상태, 입출력상태를 나타내는 시스템 로그정보창(332)과, 용접로봇의 현재 위치정보를 나타내는 로봇위치모니터링창(333)과, 수행된 작업을 안내하는 수행작업창(334)으로 구성된다.

여기서 상기 모니터링 상태정보창(331)은 전체작업 진행정보는 실시간으로 PLC쪽과 인터페이스 하여 PLC에 나타난 진행 상황 정보를 실시간으로 선체 소조립 용접로봇 시스템에서도 모니터링 할 수 있도록 한 메뉴이고, 로봇 모니터링 상태정보 및 PLC 모니터링 상태정보는 현재 로봇과 PLC의 모니터링 상태를 나타내는 창이다.

시스템 로그정보창(332)은 시스템 로그정보는 현재 작업 상태, 에러 상태, 입력, 출력 상태 등을 나타내는 창으로 삭제 및 FILE로 저장이 가능하도록 되어 있다. 실시간으로 업데이트를 중지하고 창에서 검색을 하기 위해서는 업데이트 중지에 체크 표시를 하면 업데이트가 중지되어 로그정보창을 검색할 수 있다.

로봇위치모니터링창(333)은 로봇 위치 모니터링창은 1~4호기 까지 위치정보를 실시간으로 업데이트 하여 작업자가 정확하게 위치를 알 수 있도록 한 부분으로 선체 소조립 용접로봇 시스템에서 본 창을 이용하여 로봇의 현재 위치를 파악 할 수 있다.

수행작업창(334)은 아크온 작업 즉 수행한 작업에 대한 안내를 하는 창이다.

또한, 로봇모니터링수행창(340)은 용접로봇 시스템을 모니터링 하고 수동 작업을 수행할 수 있도록 하는 메뉴로서, 로봇 위치정보, 로봇 작업 스케줄, 로봇 상태정보 등을 아래에서 보는 것과 같이 표시해 주고 로봇의 현재 작업 이름과 현재 작업번호도 표시해 준다.

만일 작업 스케줄에서 몇 개의 작업을 지우고 싶다면, 창에서 로봇 작업을 클릭 한 이후에 선택작업 삭제를 누르면 로봇 작업 스케줄에서 작업이 삭제가 되고, 협조작업을 수행할 때 삭제된 해당 작업을 수행하지 않도록 한다.

수동 작업 실행 버튼은 만일 한 두개의 작업이 수행되지 않았을 때에 해당 작업만 수행할 경우 이용할 수 있으며, 작업이 수행됨과 동시에 스케줄에서는 해당 작업이 삭제되게 된다.

HOME 버튼은 해당 호기를 입력된 홈 위치로 보내는 버튼이며 클릭함과 동시 에 해당 호기는 홈으로 가게 된다.

작업 수동 입력 버튼은 작업의 이름을 알고 있을 때 작업 이름을 수동으로 입력하여 수동 실행 가능하도록 스케줄에 삽입하는 기능을 한다. 하지만 모든 수동조작 버튼은 로봇 작업 수행중에는 충돌방지 시퀀스가 실시간으로 돌아가면서 새롭게 스케줄링을 하기 때문에 사용하지 않는 것이 원칙이며, 실제적으로는 수동 동작 모드는 어떠한 상황이라도 사용하지 않는 것이 원칙이라 하겠다. 다만 어쩔 수 없는 상화에서만 사용하는 것을 권장한다. 만일 수동 조작 메뉴를 잘못 조작하여, 삭제하지 말아야 할 파일을 삭제하거나 스케줄 파일을 고쳤다면 수동 전송 메뉴에서 작업을 재전송 하면 처음의 스케줄이 적용되어 표시된다.

수동 작업 실행, HOME, 수동작업 입력 등의 버튼은 수동 동작 모드에서만 작동하게 되어 있으며, 수동 동작모드에 체크가 되어 있으면 활성화 된다.

지금까지 설명한 것과 같이 다양하고 많은 부가 장치들을 정해진 시퀀스에 맞도록 제어하고, 장치의 동작상황을 모니터링 하는 것이 바로 선체 소조립 용접로봇 제어 시스템의 목적이라 할 수 있을 것이다.

선체 소조립 용접로봇 제어 시스템은 동시에 여러개의 장치들을 제어해야 하기 때문에 멀티태스킹 환경이 기본적으로 제공되어야 하며, 이는 멀티스레딩(MULTI THREADING)을 통하여 구현 가능하다.

여기서 멀티스레딩이란 컴퓨터 프로그래밍에서 다수의 사용자를 동시에 처리할 수 있는 프로그램이 각각의 사용과 관련해 갖고 있는 정보를 뜻하기도 한다. 만약 다수의 사용자가 프로그램을 쓰고 있거나 다른 프로그램들로부터 동시 요청이 발생했을 때 각각의 사용자나 프로그램들을 위해 만들어지고 유지된다. 현재 어떤 사용자가 프로그램 서비스를 받고 있는지를 파악하게 해주어 다른 사용자들을 위해 재 진입해야 할 것인지를 선택할 수 있게 해준다. 즉 프로그램의 나머지 부분이 동작하고 있는 동안에도 자신의 일을 수행하게 되도록 하는 컴퓨터 리소스의 공유 개념이다.

도 8 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 선체 소조립 용접로봇 시스템의 제어 시퀀스를 설명하면 다음과 같다.

도 8에 나타낸 것과 같이 전체 작업 흐름도는 크게 5개의 단계로 나뉘게 되는데, 1번째 단계가 정반 이송, 보정 및 계측 준비단계(S10)이며, 2번째 단계는 보정 단계(S20), 3번째는 계측단계(S30), 4번째는 작업 생성단계(S40), 마지막 5번째 단계는 로봇 작업 수행단계(S50)이다.

전 과정에 거쳐 로봇을 운용하게 되므로, 로봇 컨트롤러 모니터링과, 실적집계 모듈은 전 과정에 모두 포함되어 있으며, 각각의 스테이지에 포함되는 모듈은 모듈의 사용여부에 따라서 포함된다.

도 9에서 도 14는 도 8을 상세히 설명한 것이다.

우선, 상기 준비단계(S10)는 제어 전원을 온(ON)시키고 운전모드를 자동으로 하며, 마커를 부착하고 마커 부착완료 버튼을 누르고 정반의 이송하여 보정하고 이를 계측을 준비하는 단계이다.

상기 보정단계(S20)는 준비단계(S10) 후 정반이송시작버튼을 눌러 정반을 이송시키고 정반 이송이 완료되면, 위치오차값을 반영한 보정치를 입력하게 되고, 보 정을 진행하여 보정값을 생성하게 된다.

상기 계측단계(S30)는 보정단계(S20) 후 계측 시작을 누르고 카메라(21) 및 카메라 갠트리(13)를 구동하여 계측을 진행하고 계측 프로그램을 이용하여 데이터를 생성 및 계측 완료하여 계측과정이 종료한다.

작업생성 및 전송단계(S40)은 보정단계(S20) 및 계측단계(S10)에서 생성한 데이터를 바탕으로 로봇 작업 프로그램을 생성하는 단계로써, 데이터매칭 용접선 계산, 용접선 데이터 생성, 로봇 작업 생성하고 생성된 작업을 용접로봇에 전송하게 되는 과정이다.

상기 작업수행단계(S50)는 상기 작업생성 및 전송단계(S40) 후 용접로봇에 전송된 데이터에 의해 로봇 충돌방지와 간섭제어 및 로봇을 제어하여 로봇 작업을 수행하는 것으로, 작업을 로드하고, 작업을 실행하고 작업이 없으면 모든 작업을 종료하는 것을 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 복잡한 로봇 작업 과정을 일련의 버튼 조작만으로 가능하도록 하였으며, 로봇 작업자 1인이 로봇 4대를 동시에 동작시키 며, 2인 이상의 작업자 절감 효과를 이룩하였으며, 또한 근골격계 등 산업재해 예방과 노령화로 인한 숙련공 부족 문제도 해결할 수 효과가 있다.

Claims

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선체소조립 용접로봇의 제어시스템에 있어서,

현장 사용자의 입력신호에 의해 용접로봇의 제어신호를 출력하는 외부인프라수단(1)과;

대상물의 보정 및 계측을 위한 부재인식 및 OLP수단(2)과;

상기 외부인프라수단(1)의 제어신호와 부재인식 및 OLP수단(2)의 신호에 의해 용접로봇을 구동하는 로봇제어수단(3)과;

상기 외부인프라수단(1)과 로봇제어수단(3) 및 부재인식 및 OLP수단(2)을 랜(LAN)으로 서로 연결시켜주는 허브(4)와;

상기 부재인식 및 OLP수단(2)과 허브(4) 사이의 랜(LAN)에 연결된 인터넷(5)을; 포함하여 구성되고,

상기 외부인프라수단(1)은 사용자의 입력값을 받게되는 오퍼레이팅판넬(11)과, 상기 오퍼레이팅판넬(11)의 입력에 의해 제어신호를 출력하는 PLC(12)와, 상기 오퍼레이팅판넬(11)의 입력된 값에 의해 상기 PLC(12)의 제어신호에 의해 제어되는 카메라갠트리(13) 및 정반(14)으로 구성되고,

상기 부재인식 및 OLP수단(2)은 부재인식을 위한 카메라(21)와, 동일 공간에서 2대의 용접로봇의 작업으로 인해 발생되는 용접로봇의 충돌방지 및 간섭제어를 위한 OLP(22)로 구성되고,

상기 로봇제어수단(3)은 외부인프라수단(1)의 용접로봇 작업지령을 수신하고 부재인식 및 OLP수단(2)에서 생성된 작업이 FTP로 변환되어 수신되는 로봇제어기(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇 시스템의 실시간 모니터링 제어시스템.
제 2항에 있어서,

상기 오퍼레이팅판넬(11)은 중앙의 모니터(130)와, 상기 모니터(130) 하부에 구비되어 전체작업 시퀀스를 제어하기 위한 작업단계제어부(120)와, 상기 모니터(130)의 양측으로 구비된 다수의 로봇조작부(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇 시스템의 실시간 모니터링 제어시스템.
제 3항에 있어서,

상기 로봇조작부(120)는 로봇에 전원을 인가하기 위한 로봇전원버튼(121)과, 용접로봇이 작업을 수행하기 위해 PC 또는 TP모드로 변경시키는 운전모드변경스위치(122)와, 로봇제어기(31)의 IO에 직접 연결된 비상정지스위치(123)와, 현재 작업을 종료하지 않고 다음 작업을 수행을 위한 작업패스버튼(114)과, 일시적으로 용접로봇의 작업을 중지시키는 일시정지버튼(125)과, 상기 일시정지버튼(125)에 의해 중지된 용접로봇의 작업을 재수행하기 위한 작업재지시버튼(126)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇 시스템의 실시간 모니터링 제어시스템.
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선체 소조립 용접로봇의 제어 방법에 있어서,

제어 전원을 온(ON)시키고 운전모드를 자동으로 하며, 마커를 부착하고 마커 부착완료 버튼을 누르고 정반을 이송하여 보정하고 이를 계측하기 위해 준비하는 준비단계(S10)와;

상기 준비단계(S10) 후, 정반이송시작버튼을 눌러 정반을 이송시키고 정반 이송이 완료되면, 위치오차값을 반영한 보정치를 입력하여 보정을 진행함으로서 보정값을 생성하는 보정단계(S20)와;

상기 보정단계(S20) 후, 계측 시작을 누르고 카메라(21) 및 카메라 갠트리(13)를 구동하여 계측을 진행하고 계측 프로그램을 이용하여 데이터를 생성 및 계측 완료하여 계측과정을 종료하는 계측단계(S30)와;

상기 보정단계(S20) 및 계측단계(S30)에서 생성한 데이터를 바탕으로 로봇 작업 프로그램을 생성하는 단계로써, 데이터매칭 용접선 계산, 용접선 데이터 생성, 로봇 작업 생성, 생성된 작업을 용접로봇에 전송하는 작업생성 및 전송단계(S40)와;

상기 작업생성 및 전송단계(S40) 후 용접로봇에 전송된 데이터에 의해 로봇 충돌방지와 간섭제어 및 로봇을 제어하여 로봇 작업을 수행하는 것으로, 작업을 로드하고, 작업을 실행하고 작업이 없으면 모든 작업을 종료하는 작업수행단계(S50)를; 포함하는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇 시스템의 실시간 모니터링 제어방법.