KR101224875B1 - 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법에 관한 것으로서, 로봇 정면과 측면에 각각 피치 운동 가능하도록 한쌍의 라인 레이저 모듈을 장착한 후, 일정 각도 만큼 라인 레이저 모듈을 회전시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 로봇과 일체화한 라인 레이저를 이용하여 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 용이하게 정렬함으로써 장비의 소형화 및 작업 장비와의 일체화를 통해 작업자의 신체적인 부담을 줄일 뿐만 아니라 작업 능률을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따르면, 로봇과 일체화한 라인 레이저를 이용하여 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 용이하게 정렬함으로써 장비의 소형화 및 작업 장비와의 일체화를 통해 작업자의 신체적인 부담을 줄일 뿐만 아니라 작업 능률을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 위치 정렬 방법에 관한 것으로서, 특히 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬할 수 있는 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법에 관한 것이다.
통상의 6축 수직다관절 로봇을 이용한 생산라인의 경우 로봇이 고정되어 있으며 대량의 동일한 형상의 대상물에 대한 작업 수행 시 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치(변위(displacement), 오리엔테이션(orientation)) 정의가 일정하므로 작업 수행 시 작업 능률이 높다.
그러나, 조선 산업체의 경우 생산품 다시 말해 작업 대상물의 크기가 상대적으로 크고 무게가 상대적으로 무겁기 때문에 작업 대상물이 정지해 있으며 그 대신에 작업을 수행할 로봇이 이동하여 작업을 수행하는 경우가 많다. 이때 로봇 이동 시마다 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 관계 또는 상대 위치를 매번 다시 정의해 주어야 한다. 이에 따라 상대적으로 작업 능률이 낮다.
한편, 오픈 블록(open block)에 사용 중인 6축 수직다관절 로봇의 경우에는 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 관계 정의를 위해 로봇 본체가 실린 카트와 이 카트에 장착된 실린더를 이용하고 있다. 이는 전체 시스템의 중량화 및 대형화를 불러오고, 또한 이 시스템을 적용하기 위해 크레인을 이용하고 있다. 그러나, 더블헐(double hull)의 경우에는 폐쇄 공간이므로 크레인을 이용할 수 없으며, 따라서 이렇게 중량이 큰 시스템을 사용할 수 없는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 여러 기구물을 사용하지 않으면서 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 용이하게 정렬할 수 있는 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법은, 로봇 정면과 측면에 각각 피치 운동 가능하도록 한쌍의 라인 레이저 모듈을 장착한 후, 일정 각도 만큼 라인 레이저 모듈을 회전시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 라인 레이저 모듈의 레이저 라인과, 로봇 전면부 및 좌/우측 바닥면에 위치한 수평 용접선을 일치시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬할 수가 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법은, 로봇 정면에 각각 피치 운동 및 요 운동 가능하도록 한쌍의 라인 레이저 모듈을 장착한 후, 일정 각도 만큼 라인 레이저 모듈을 회전시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 피치 운동 가능한 라인 레이저 모듈의 레이저 라인은 로봇 정면에 위치한 수평 용접선과 일치시키고, 요 운동 가능한 라인 레이저 모듈의 레이저 라인은 로봇 정면에 위치한 수직 용접선과 일치시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬할 수가 있다.
또한, 상기 위치 정렬 방법은 삼각함수 관계를 이용하여 로봇 좌표계 중심과 작업 대상물 좌표계 간의 변위량을 정의하는 단계와; 라인 레이저 모듈과 작업 대상물의 정렬을 이용하여 작업 대상물 좌표계에 대한 로봇 좌표계의 상대 위치를 정의하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 로봇과 일체화한 라인 레이저를 이용하여 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 용이하게 정렬함으로써 장비의 소형화 및 일체화를 통해 작업자의 신체적인 부담을 줄일 뿐만 아니라 장비 이동이 수월하고 작업 능률을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 로봇에 라인 레이저 모듈 장착 개념도.
도 2는 도 1의 라인 레이저 모듈의 상세도.
도 3은 작업 대상물의 수평 용접선을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법의 흐름도.
도 5는 삼각함수 관계를 보여주는 도면.
도 6은 작업 대상물과의 정렬을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 로봇에 라인 레이저 모듈 장착 개념도.
도 8은 도 7의 라인 레이저 모듈의 상세도.
도 2는 도 1의 라인 레이저 모듈의 상세도.
도 3은 작업 대상물의 수평 용접선을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법의 흐름도.
도 5는 삼각함수 관계를 보여주는 도면.
도 6은 작업 대상물과의 정렬을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 로봇에 라인 레이저 모듈 장착 개념도.
도 8은 도 7의 라인 레이저 모듈의 상세도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 로봇에 라인 레이저 모듈 장착 개념도, 도 2는 도 1의 라인 레이저 모듈의 상세도, 도 3은 작업 대상물의 수평 용접선을 보여주는 도면, 도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법의 흐름도, 도 5는 삼각함수 관계를 보여주는 도면, 도 6은 작업 대상물과의 정렬을 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법은 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 방법으로서, 두 개 이상의 라인 타입의 레이저와 레이저 진행방향의 피치각(pitch angle) 또는 요각(yaw angle)을 임의로 조절할 수 있는 소형 장비를 이용하여 작업 대상물의 좌표계와 로봇 좌표계 간의 상대 위치를 정의하는 것이다.
이를 통해 별도의 기구물을 사용하지 않으면서 전체 시스템의 소형화 및 경량화를 가능하게 한다.
도 1,2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법은, 라인 레이저를 이용하여 위치를 정렬하기 위해, 먼저 로봇(100)의 정면과 우측면 또는 좌측면에 각각 피치 운동 가능하도록 한쌍의 라인 레이저 모듈(110),(120)을 장착한다. 그리고, 적정한 각도 만큼 라인 레이저 모듈(110),(120)을 회전시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬한다.
이때, 라인 레이저 모듈(110),(120)의 레이저 라인과, 로봇(100)의 전면부 및 좌/우측 바닥면에 위치한 용접 작업을 수행할 수평 용접선을 일치시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치(변위, 오리엔테이션)를 정렬할 수가 있다. 도 3에서 부호 L은 작업 대상물인론지를 의미하고, 부호 F는 플로어를 의미한다.
이를 통해, 전체 장비 시스템의 경량화 및 소형화가 가능하므로 더블헐(double hull) 선체 내부에서 용접작업 시 큰 효과를 얻을 수가 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법은 도 5에 도시한 바와 같이, 삼각함수 관계를 이용하여 로봇 좌표계 중심과 작업 대상물 좌표계 간의 변위량을 정의한다(S110).
그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 라인 레이저 모듈(110),(120)과 작업 대상물의 정렬을 이용하여 작업 대상물 좌표계에 대한 로봇 좌표계의 오리엔테이션, 즉 상대 위치를 정의한다(S120).
도 7는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 로봇에 라인 레이저 모듈 장착 개념도, 도 8는 도 7의 라인 레이저 모듈의 상세도이다.
도 7,5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법은, 라인 레이저를 이용하여 위치를 정렬하기 위해, 로봇(200)의 정면에 각각 피치 운동 및 요 운동 가능하도록 한쌍의 라인 레이저 모듈(210),(220)을 장착한다. 그리고, 적정한 각도 만큼 라인 레이저 모듈(210),(220)을 회전시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬한다.
이때, 피치 운동 가능한 라인 레이저 모듈(210)의 레이저 라인은 로봇(200)의 정면에 위치한 수평(horizontal) 용접선과 일치시키고, 요 운동 가능한 라인 레이저 모듈(220)의 레이저 라인은 로봇(200)의 정면에 위치한 수직(vertical) 용접선과 일치시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치(변위, 오리엔테이션)를 정렬할 수 있다.
이를 통해, 전체 장비 시스템의 경량화 및 소형화가 가능하므로 더블헐(double hull) 선체 내부에서 용접작업 시 큰 효과를 얻을 수가 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법은, 상기 제1 실시형태에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법과 동일하게 삼각함수 관계를 이용하여 로봇 좌표계 중심과 작업 대상물 좌표계 간의 변위량을 정의하고, 라인 레이저 모듈(210),(220)과 작업 대상물의 정렬을 이용하여 작업 대상물 좌표계에 대한 로봇 좌표계의 오리엔테이션, 즉 상대 위치를 정의한다.
상술한 바와 같이, 로봇과 일체화한 라인 레이저를 이용하여 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 간편하게 정렬할 수 있기 때문에 장비의 소형화를 구현할 수가 있으며, 장비의 일체화를 통해 작업자의 신체적인 부담을 줄일 수가 있으며, 작업 진행 속도의 향상을 통해 작업 능률을 향상시킬 수가 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200 : 로봇
110,120,210,220 : 라인 레이저 모듈
111,121,211,221 : 라인 레이저
110,120,210,220 : 라인 레이저 모듈
111,121,211,221 : 라인 레이저
Claims (5)
- 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 방법으로서,
로봇 정면과 측면에 각각 피치 운동 가능하도록 한쌍의 라인 레이저 모듈을 장착한 후, 일정 각도 만큼 라인 레이저 모듈을 회전시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 것을 특징으로 하는 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법. - 청구항 1항에 있어서,
라인 레이저 모듈의 레이저 라인과, 로봇 전면부 및 좌/우측 바닥면에 위치한 수평 용접선을 일치시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 것을 특징으로 하는 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법. - 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 방법으로서,
로봇 정면에 각각 피치 운동 및 요 운동 가능하도록 한쌍의 라인 레이저 모듈을 장착한 후, 일정 각도 만큼 라인 레이저 모듈을 회전시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 것을 특징으로 하는 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법. - 청구항 3항에 있어서,
피치 운동 가능한 라인 레이저 모듈의 레이저 라인은 로봇 정면에 위치한 수평 용접선과 일치시키고, 요 운동 가능한 라인 레이저 모듈의 레이저 라인은 로봇 정면에 위치한 수직 용접선과 일치시켜 로봇 좌표계와 작업 대상물 좌표계 간의 상대 위치를 정렬하는 것을 특징으로 하는 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법. - 청구항 1항 또는 3항에 있어서,
삼각함수 관계를 이용하여 로봇 좌표계 중심과 작업 대상물 좌표계 간의 변위량을 정의하는 단계와;
라인 레이저 모듈과 작업 대상물의 정렬을 이용하여 작업 대상물 좌표계에 대한 로봇 좌표계의 상대 위치를 정의하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 라인 레이저를 이용한 위치 정렬 방법.
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