KR101096068B1 - 로봇 비젼 검사를 위한 휴대용 교시 단말기와 이를 이용한 검사로봇 교시 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비젼카메라가 장착된 검사로봇을 휴대용 교시단말기를 이용하여 교시하는 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 검사로봇 교시방법은, 티칭용 검사대상물을 검사공정영역으로 반입한 후에, 휴대용 교시단말기에 상기 비젼카메라를 검사위치로 이동시키기 위한 자세제어명령이 입력되면 상기 자세제어명령이 제어컴퓨터로 전송되고, 제어컴퓨터는 수신한 자세제어명령에 따라 검사로봇을 제어하여 비젼카메라를 해당 검사위치로 이동시키는 한편 해당 검사위치에 대한 검사로봇의 파라미터값을 획득하고, 이어서 나머지 검사위치에 대해서도 동일한 과정을 반복함으로써 각 검사위치에 대한 파라미터값을 획득하는 점에 특징이 있다.
본 발명에 따르면 작업자가 검사로봇과 검사대상물의 근거리에서 휴대용 교시단말기를 휴대한 채 비젼영상을 확인하면서 검사로봇의 자세를 제어할 수 있고, 검사모델 등록 등의 작업을 수행할 수 있으므로 사용편의성이 높아지고, 이로 인해 검사공정의 효율성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

로봇 비젼 검사를 위한 휴대용 교시 단말기와 이를 이용한 검사로봇 교시 방법{Portable teaching device for robot vision inspection and teaching method using the same}

본 발명은 로봇을 이용한 비젼 검사에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자가 로봇의 자세를 교시(teaching)하거나 검사모델을 등록하는 등의 작업을 편리하게 수행할 수 있는 휴대용 교시 단말기와 이를 이용한 교시 방법에 관한 것이다.

일반적으로 대량생산이 요구되는 산업현장에서는 부품의 이송, 처리, 조립 등의 일련의 과정이 자동화되어 있으며, 최근에는 각 공정의 중간단계나 최종단계에서 수행되는 품질검사도 자동화되는 추세에 있다.

자동화 검사시스템은 통상 비젼카메라에서 획득한 영상과 표준영상을 대비하거나 검사점의 윤곽선을 검사하고, 부품의 색상정도를 구별하여 불량여부를 판단한다. 비젼카메라는 다수의 검사위치에 대한 영상데이터를 획득해야 하므로 특정 검사위치로 자유자재로 이동할 수 있어야 하며, 검사위치가 수시로 변경됨에 따라 위치제어가 가능한 로봇 등에 장착되어 사용된다.

예를 들어 수많은 부품이 조립되는 자동차 엔진의 검사를 위해서는 입체적으로 분산된 수십 개 검사위치를 촬영할 수 있어야 하므로 정밀한 위치제어가 가능한 6축 검사로봇에 비젼카메라를 장착하여 사용하고 있다.

도 1은 이러한 검사시스템을 예시한 구성도로서, 비젼카메라(20)가 장착된 검사로봇(10), 검사로봇(10)의 동작을 제어하는 로봇제어부(12), 검사로봇(10)의 동작에 필요한 파라미터를 설정하고 비젼카메라(20)에서 획득한 비젼영상과 표준영상을 대비하여 불량여부를 판단하는 제어컴퓨터(30)를 포함하여 검사시스템이 구성된다.

이러한 검사시스템에서 비젼검사를 수행하기 위해서는 각 검사위치에 대응하는 검사로봇(10)의 파라미터(위치데이터)를 사전에 설정해 두어야 한다. 이를 위해서는 각 검사위치로 비젼카메라(20)를 이동시켜서 해당 검사위치에 대한 검사로봇(10)의 파라미터를 획득해서 저장해야 하며, 이 과정에서 사용자는 정확한 검사위치에 비젼카메라(20)가 도달하도록 검사로봇(10)을 적절히 조종해야 한다.

그런데 사용자가 조작해야 하는 제어컴퓨터(30)는 안전상의 이유로 검사로봇(10)과 상당히 떨어져 설치된 경우가 대부분이므로 사용자로서는 검사로봇(10)이나 검사대상물을 육안으로 확인하지 못하고 제어컴퓨터(30)의 화면을 통해 비젼카메라(20)에서 획득한 비젼영상을 확인하면서 검사로봇(10)을 조정할 수밖에 없다. 그러나 비젼카메라(20)에서 획득한 한정된 범위의 비젼영상에는 검사대상물(예, 자동차 엔진)의 전체적인 형상이 나타나지 않으므로 사용자가 검사로봇(10)을 조종하여 비젼카메라(20)를 여러 검사위치로 신속히 이동시키는 데 어려움이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 제어컴퓨터(30)에 노트북 컴퓨터를 연결하고, 노트북 컴퓨터의 화면과 제어컴퓨터(30)의 화면을 동기시킨 후에 사용자가 노트북 컴퓨터를 소지한 채 검사로봇(10)의 옆에서 직접 검사로봇(10)을 제어하는 경우도 있다. 그러나 이 경우에도 사용자는 노트북 컴퓨터를 통해 검사로봇(10)을 조종하는 것이 아니라 검사로봇(10)에 장착된 제어패널을 조작하여 검사로봇(10)을 직접 제어해야 하므로 여전히 사용상 불편이 따른다.

한편 자동차 엔진은 모델이나 사양이 매우 다양하고, 모델이나 사양에 따라 검사위치도 약간씩 다르기 때문에 자동차엔진 검사공정의 경우에는 검사로봇(10)에 대한 파라미터 설정작업이 매우 빈번하게 수행된다. 따라서 종래와 같은 방법으로는 검사로봇(10)에 대한 파라미터 설정작업에 장시간 소요되고, 이로 인해 검사공정의 속도와 효율성을 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 검사공정의 효율성과 정확성을 향상시키고 사용자의 사용편의성을 높일 수 있는 방안을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 사용자가 휴대한 채 사용할 수 있고, 검사로봇에 장착된 비젼카메라에서 촬영한 검사대상물의 비젼영상을 표준영상과 대비하여 불량여부를 판단하는 제어컴퓨터와 통신하는 교시 단말기(teaching device)로서, 상기 제어컴퓨터로부터 상기 비젼영상을 수신하고, 상기 검사로봇의 동작을 제어하는 자세제어명령을 상기 제어컴퓨터로 전송하는 통신부; 상기 제어컴퓨터로부터 수신한 상기 비젼영상을 표시하는 디스플레이부; 사용자가 상기 자세제어명령을 입력하는 입력부를 포함하는 휴대용 교시단말기를 제공한다.

본 발명에 따른 휴대용 교시단말기는, 상기 디스플레이부가 화면을 다수의 영역으로 분할하여 표시하고, 상기 다수의 영역은 상기 비젼영상을 나타내는 비젼영상표시영역, 상기 자세제어명령을 입력하는 자세제어영역, 상기 검사대상물의 모델을 등록하거나 수정하는 검사모델 등록 및 수정영역, 상기 검사로봇의 상태를 나타내는 검사로봇표시영역 중에서 2개 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명은, 비젼카메라가 장착된 검사로봇; 상기 검사로봇을 제어하는 로봇미들웨어가 탑재되고, 미리 저장된 표준영상과 상기 비젼카메라에서 획득한 검사대상물의 비젼영상을 대비하여 불량여부를 판단하는 판단수단을 구비하는 제어컴퓨터; 상기 제어컴퓨터로부터 수신한 상기 비젼영상을 표시하는 디스플레이부와, 상기 검사로봇의 자세제어명령을 입력하는 입력부와, 상기 제어컴퓨터와의 통신을 지원하는 통신부를 구비하는 휴대용 교시단말기를 포함하는 로봇 비젼 검사 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은, 상기 로봇 비젼 검사 시스템을 이용한 검사로봇의 교시 방법(teaching method)에 있어서, (a) 티칭용 검사대상물을 검사공정영역으로 반입하는 단계; (b) 상기 휴대용 교시단말기에서 상기 검사로봇에 대한 자세제어명령이 입력되면, 상기 자세제어명령이 상기 제어컴퓨터로 전송되는 단계; (c) 상기 제어컴퓨터가 상기 자세제어명령에 따라 상기 검사로봇을 제어하여 상기 비젼카메라를 제1 검사위치로 이동시키고, 상기 제1 검사위치에 대한 상기 검사로봇의 파라미터값을 획득하는 단계; (d) 상기 티칭용 검사대상물의 상기 제1 검사위치와 다른 제2 검사위치에 대하여 상기 (b)단계와 상기 (c)단계를 반복하여 수행함으로써 상기 제2검사위치에 대한 상기 검사로봇의 파라미터값을 획득하는 단계를 포함하는 교시방법을 제공한다.

본 발명에 따른 검사로봇의 교시방법은 상기 (c)단계에서는 상기 비젼카메라가 촬영한 상기 제1 검사위치의 영상을 상기 제어컴퓨터에 표준영상으로 저장하는 과정을 포함하고, 상기 (d)단계에서는 상기 비젼카메라가 촬영한 상기 제2 검사위치의 영상을 상기 제어컴퓨터에 표준영상으로 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면 작업자가 검사로봇과 검사대상물의 근거리에서 휴대용 교시단말기를 휴대한 채 비젼영상을 확인하면서 검사로봇의 자세를 제어할 수 있고, 검사모델 등록 등의 작업을 수행할 수 있으므로 사용편의성이 높아지고, 이로 인해 검사공정의 효율성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 비젼 검사 시스템의 개략 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비젼 검사 시스템의 개략 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 교시 단말기의 블록도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 교시 단말기의 화면구성을 예시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비젼 검사 시스템의 동작을 나타낸 흐름도

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 비젼 검사 시스템(100)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명에 따른 로봇 비젼 검사 시스템(100)은 비젼카메라(20)가 장착된 검사로봇(10), 검사로봇(10)의 동작을 제어하는 로봇제어부(12), 검사로봇(10)의 동작에 필요한 파라미터를 설정하고 비젼카메라(20)에서 획득한 비젼영상과 정상제품의 표준영상을 대비하여 불량여부를 판단하는 제어컴퓨터(30), 제어컴퓨터(30)와 무선으로 통신하는 휴대용 교시단말기(100)를 포함한다.

검사로봇(10)은 각종 검사위치로 유연하게 이동할 수 있어야 하므로 6축로봇이 사용되는 것이 바람직하지만, 그 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.

제어컴퓨터(30)에는 로봇과의 통신 및 제어를 위한 로봇미들웨어(32)가 탑재된다. 또한 제어컴퓨터(30)는 사용자가 각종 명령을 입력하는 입력부(34), 비젼카메라(20)에서 획득한 비젼영상을 표시하는 디스플레이부(36), 휴대용 교시 단말기(30)와의 통신을 지원하는 무선통신부(38)를 포함한다. 또한 도면에는 나타내지 않았지만 비젼영상과 표준영상을 대비하여 불량여부를 판단하는 프로그램 등이 저장된 저장수단과 제어수단을 포함한다.

휴대용 교시단말기(100)는 도 3의 블록도에 나타낸 바와 같이, 모델등록 및 수정명령, 로봇자세제어명령 등을 입력할 수 있는 입력부(102), 제어컴퓨터(30)로부터 수신한 비젼영상을 표시하는 디스플레이부(104), 제어컴퓨터(30)와의 무선통신을 지원하는 무선통신부(106)를 포함한다. 또한 도면에는 나타내지 않았지만 입력부(102), 디스플레이부(104), 무선통신부(106) 등의 동작을 제어하는 제어수단, 관련 프로그램이 저장된 저장수단 등을 포함한다.

입력부(102)에는 키패드, 버튼 등이 사용될 수도 있고, 디스플레이부(104)와 결합된 터치스크린이 사용될 수도 있다.

디스플레이부(104)는 LCD패널 등이 사용될 수 있으며, 도 4에 예시한 바와 같이 화면을 비젼영상표시영역(110), 자세제어영역(120), 검사모델등록 및 수정영역(130), 로봇상태표시영역(140) 등으로 분할하여 표시할 수 있다.

비젼영상표시영역(110)은 비젼카메라(20)에서 획득한 영상을 제어컴퓨터(30)로부터 수신하여 표시하는 영역이고, 자세제어영역(120)은 검사로봇(10)을 정확한 검사위치로 이동시키기 위해 사용자가 자세제어명령을 입력하는 영역이다. 자세제어명령은 x, y, z 축 방향의 이동명령과 Rx, Ry, Rz 회전축을 중심으로 하는 회전명령을 포함한다. 검사모델등록 및 수정영역(130)에는 검사대상물의 모델을 등록하거나 수정할 수 있는 메뉴가 표시된다. 로봇상태표시영역(140)은 검사로봇(10)의 자세값, 구동모터의 상태, 검사로봇(10)의 동작여부, 에러정보 등이 표시되는 영역이다.

무선통신부(106)는 무선랜, 블루투스, 지그비(Zigbee) 등의 근거리무선통신을 지원하는 것이 바람직하지만, 통신규격이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 휴대용 교시단말기(100)를 사용하면 사용자가 검사로봇(10)의 가까이에서 검사대상물의 각 검사위치와 검사로봇(10)의 동작을 육안으로 확인할 수도 있고, 교시단말기(100)의 화면에 표시되는 비젼영상을 확인하면서 자세제어명령을 입력할 수 있기 때문에 정확하고 신속한 티칭 작업이 가능해진다.

이하에서는 도 5의 순서도와 도 2 내지 도 4 를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 로봇 비젼 검사 시스템의 동작을 설명한다.

먼저 검사로봇의 파라미터 설정과 표준영상 획득을 위하여 검사공정영역에 티칭용 검사대상물을 반입하여 위치시켜야 한다. 티칭용 검사대상물은 정상제품으로 판정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그래야만 파라미터 설정과 함께 표준영상을 획득할 수 있기 때문이다. (ST11)

사용자는 휴대용 교시단말기(100)의 검사모델등록 및 수정영역(130)을 통해 티칭용 검사대상물의 모델을 등록하거나 수정해야 하며, 입력된 내용은 제어컴퓨터(30)로 전송되어 저장된다. (ST12)

한편 제어컴퓨터(30)는 비젼카메라(20)에서 획득된 비젼영상을 수신하여 자신의 디스플레이부(104)에 나타내는 한편, 휴대용 교시단말기(100)로 비젼영상을 전송한다. 휴대용 교시단말기(100)는 수신한 비젼영상을 비젼영상표시영역(110)에 실시간으로 표시한다. (ST13)

검사모델을 등록 또는 수정한 이후에, 사용자는 휴대용 교시단말기(100)의 화면에 나타난 비젼영상을 보면서 자세제어영역(120)을 통해 자세제어명령을 입력한다. 입력된 명령은 제어컴퓨터(30)로 전송되어 로봇미들웨어(32)를 통해 검사로봇(10)으로 전송되며, 검사로봇(10)은 수신한 자세제어명령에 따라 동작을 하여 비젼카메라(20)를 검사위치로 이동시킨다. (ST14)

이 과정에서 해당 검사위치에 대한 검사로봇(20)의 파라미터(위치데이터)가 획득되며, 획득된 데이터는 제어컴퓨터(30)와 휴대용 교시단말기(100)에 저장된다. 또한 이 과정에서 비젼카메라(20)는 티칭용 검사대상물의 각 검사위치를 촬영하여 표준영상을 획득하고, 획득한 표준영상을 제어컴퓨터(30)에 저장할 수 있다. 표준영상을 다른 절차에서 획득하여 제어컴퓨터(30)에 저장해 두는 것도 가능하지만, 파라미터 설정과정과 동시에 진행하면 티칭 작업의 효율성을 보다 높일 수 있을 것이다.

하나의 검사위치에 대한 검사로봇(20)의 파라미터값이 설정되고 표준영상이 저장된 이후에, 사용자는 다시 자세제어영역(120)을 통해 자세제어명령을 입력하여 검사로봇(20)을 동작시킴으로써 비젼카메라(20)를 다른 검사위치로 이동시킨다. 이러한 과정을 반복하여 수행함으로써 모든 검사위치에 대한 검사로봇(20)의 파라미터값과 표준영상이 획득되어 제어컴퓨터(30)에 저장된다. (ST15)

이러한 과정을 거쳐 티칭작업이 완료되면, 본격적인 검사공정을 진행하기 위하여 검사대상물이 검사공정영역으로 반입된다. 이어서 검사로봇(20)이 설정된 파라미터값에 따라 동작하여 비젼카메라(20)를 각 검사위치로 순차적으로 이동시키고, 비젼카메라(20)는 각 검사위치에 대한 비젼영상을 획득한다. (ST16)

비젼카메라(20)에서 촬영된 영상은 제어컴퓨터(30)로 전송되고, 제어컴퓨터(30)는 미리 저장해 둔 정상제품의 각 검사위치에 대한 표준영상과 수신한 비젼영상을 대비하여 불량여부를 판단한다. 검사방법에는 표준영상과 비젼영상의 색상을 대비하는 방법, 형상을 대비하는 방법 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

불량여부 판단작업은 각 검사위치에 대한 비젼영상을 획득한 이후에 즉시 진행될 수도 있고, 모든 검사위치에 대한 비젼영상을 획득한 이후에 일괄적으로 진행될 수도 있다. (ST17)

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명이 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어 본 발명의 휴대용 교시단말기(100)는 사용자가 휴대한 채 검사로봇(20)을 제어하는 점에 특징이 있으므로 제어컴퓨터(30)와 무선으로만 통신하지 않고 유선으로 통신하는 것도 가능하다. 또한 휴대용 교시단말기(100)의 화면구성은 전술한 것에 한정되지 않으므로 다양한 형태로 변형될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 포함된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

100: 휴대용 교시 단말기 102: 입력부
104: 디스플레이부 106: 무선통신부
110: 비젼영상표시영역 120: 자세제어영역
130: 모델등록및수정영역 140: 로봇상태표시영역

Claims (5)

1. 비젼카메라가 장착된 검사로봇; 상기 비젼카메라에서 획득한 검사대상물의 비젼영상과 미리 저장된 표준영상을 대비하여 불량여부를 판단하는 제어컴퓨터; 디스플레이부와, 상기 검사로봇의 자세제어명령을 입력하는 입력부와, 상기 제어컴퓨터와 통신할 수 있는 통신부를 구비하는 휴대용 교시단말기를 포함하는 로봇 비젼 검사 시스템에서 상기 휴대용 교시단말기를 이용하여 검사로봇을 교시하는 방법에 있어서,
   (a) 티칭용 검사대상물을 검사공정영역으로 반입하는 단계;
   (b) 상기 휴대용 교시단말기가 상기 비젼카메라를 제1 검사위치로 이동시키기 위한 자세제어명령을 입력받아 상기 제어컴퓨터로 전송하는 단계;
   (c) 상기 제어컴퓨터가 상기 (b)단계에서 수신한 자세제어명령에 따라 상기 검사로봇을 제어하여 상기 비젼카메라를 상기 제1 검사위치로 이동시키고, 상기 제1 검사위치에 대한 상기 검사로봇의 파라미터값을 획득하는 단계;
   (d) 상기 휴대용 교시단말기가 상기 비젼카메라를 제2 검사위치로 이동시키기 위한 자세제어명령을 입력받아 상기 제어컴퓨터로 전송하는 단계;
   (e) 상기 제어컴퓨터가 상기 (d)단계에서 수신한 자세제어명령에 따라 상기 검사로봇을 제어하여 상기 비젼카메라를 상기 제2 검사위치로 이동시키고, 상기 제2 검사위치에 대한 상기 검사로봇의 파라미터값을 획득하는 단계;
   를 포함하는 검사로봇 교시방법
2. 제1항에 있어서,
   상기 (c)단계는 상기 비젼카메라가 촬영한 상기 제1 검사위치의 영상을 상기 제어컴퓨터에 표준영상으로 저장하는 과정을 포함하고,
   상기 (e)단계는 상기 비젼카메라가 촬영한 상기 제2 검사위치의 영상을 상기 제어컴퓨터에 표준영상으로 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사로봇 교시방법
3. 제1항에 있어서,
   상기 휴대용 교시단말기의 상기 디스플레이부의 화면은 비젼영상표시영역과 자세제어영역을 포함하는 다수의 영역으로 분할되어 표시되고,
   상기 (b)단계와 상기 (d)단계에서는, 상기 비젼카메라에서 획득한 비젼영상이 상기 비젼영상표시영역에 표시되는 상태에서 상기 자세제어영역을 통해 상기 자세제어명령이 입력되는 것을 특징으로 하는 검사로봇 교시방법
4. 삭제
5. 삭제

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