KR101360976B1 - 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법 - Google Patents

Abstract

용접의 시작점과 종료점을 고속으로 용이하게 인식할 수 있는 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법에 관한 것으로, 상기 용접로봇의 동작을 제어하는 교시 조작기, 상기 교시 조작기와 연동하여 상기 용접로봇의 작업위치를 지정하는 펜, 상기 용접로봇에 마련되고, 상기 펜의 위치를 실시간으로 xyz 좌표로 추적하는 위치 추적부를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법에 의하면, 스타일러스 펜의 끝 부분에 로봇의 기준좌표계에서 부터 위치가 실시간으로 파악되는 발신기가 장착되어 실시간으로 스타일러스 펜의 끝 위치를 로봇에게 전달하여 용접의 시작점과 종료점을 용이하게 인식할 수 있다.

Description

용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법{Welding Point Aautomatic Recognition System and Recognition Method}

본 발명은 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법에 관한 것으로, 특히 용접의 시작점과 종료점을 고속으로 용이하게 인식할 수 있는 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법에 관한 것이다.

로봇으로 용접을 하기 위해선 용접 시작점과 종료점을 인식해야한다. 기존의 로봇은 토치의 와이어 및 캡을 이용하여 터치(통전) 방식으로 부재의 위치를 측정하였다. 또한 로봇의 끝단에 레이저를 장착하여 부재의 위치를 측정하였다. 그러나 이는 터치 정밀도 문제 및 별도의 추가적인 레이저 창치 장착으로 인한 캘리브레이션 및 장착 위치 등의 문제가 발생한다.

최근에 용접로봇 등에는 교시 조작기가 마련되고 입력 인터페이스로서 키패드 대신 본체에 태블릿(tablet)을 형성하고, 태블릿 표면에 일정한 압력을 가하면 해당 위치 정보가 입력되어 입력된 정보에 따른 기능이 선택되도록 하는 위치 저장 도구로서 스타일러스 펜을 사용하고 있다. 즉 터치스크린에 손으로 터치하는 대신 터치 감도 및 세밀한 버튼 선택을 하기 위하여 제공되는 스타일러스 펜을 사용하는 것이다. 그러나 이 스타일러스 펜은 단순히 감압식으로 누르기 위한 장치로 플라스틱으로 구성되어 있는 펜 형태의 장치이다.

또한, 하기 특허문헌 등에는 용접로봇의 교시위치 또는 용접시작점을 추적하는 기술에 대해 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 터치 센서를 구비한 용접로봇의 교시위치 설정 방법으로서 용접 모재를 용접 지그에 고정시키고, 상기 터치 센서를 통해 상기 용접 모재를 터치 센싱하며, 터치 센싱에 기초하여 센싱 위치를 파악하고 미리 설정된 교시위치의 기준좌표축에 대한 센싱 위치의 위치 편차에 기초하여 새로운 교시위치를 구하는 기술에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 로봇의 좌표를 전송받아 상기 엘브이에스가 영상을 획득하는 엘브이에스영상 획득하고, 획득된 영상을 통해 엘브이에스가 용접 블럭 내의 바닥면, 옆면 및 앞면을 모두 인식하며 동시에 상기 바닥면, 옆면 및 앞면 중 인식된 면에 대해서 상기 로봇 툴 끝단이 일정거리를 유지하도록, 인식된 면의 좌표와 적정 증분값을 가한 로봇 툴 끝단의 좌표로 상기 로봇 툴 끝단의 위치를 이동시키는 기술에 대해 개시되어 있고, 하기 특허문헌 3에는 3차원 비전 카메라, 캐드 데이터로 구성된 데이터베이스와 위치 인식 콘트롤러로 구성되어 작업 대상물을 인식하는 기술에 대해 개시되어 있다.

대한민국 특허공개공보 제2001-0081275호(2001.08.29 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-0859335호(2008.09.12 등록) 대한민국 특허공개공보 제2011-0120549호(2011.11.04 공개)

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 교시 조작기를 단순 터치 패널로 이용할 뿐, 용접로봇의 위치를 파악하기 위해서는 별도의 장치, 예를 들어 인식장치로서 카메라 등을 장착하므로, 시스템의 구조가 복잡하게 된다는 문제가 있었다.

또 상기와 같은 종래의 시스템에서는 정밀하게 용접의 시작점 또는 종료점을 인식하기 위한 데이터 베이스를 마련하고 이들에 의한 편차를 보정하는 수단을 마련하므로, 시스템이 고가로 된다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 스타일러스 펜의 끝에 로봇의 기준좌표계로부터 펜의 끝의 위치를 파악하는 수단이 장착되어 실시간으로 스타일러스 펜의 끝 위치를 로봇에게 전달하여 용접의 시작점과 종료점을 용이하게 인식할 수 있는 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존에 단순히 세밀한 버튼을 누르기 위해서 교시조작기에 사용한 스타일러스 펜에 용접점을 인식하는 장치를 장착하여 용접점의 인식을 고속으로 용이하게 실현할 수 있는 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템은 용접로봇에서 용접점을 자동으로 인식하는 시스템으로서, 상기 용접로봇의 동작을 제어하는 교시 조작기, 상기 교시 조작기와 연동하여 상기 용접로봇의 작업위치를 지정하는 펜, 상기 용접로봇에 마련되고, 상기 펜의 위치를 실시간으로 xyz 좌표로 추적하는 위치 추적부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템에 있어서, 상기 펜의 끝 부분에는 발신부가 장착되고, 상기 위치 추적부에는 상기 발신부에서 발신된 신호를 수신하는 수신기가 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템에 있어서, 상기 발신부는 레이저 발신기, LED 발광기, RFID 발신기 또는 블루투스 발신기 중의 어느 하나이고, 상기 수신기는 상기 레이저 발신기, LED 발광기, RFID 발신기 또는 블루투스 발신기 중의 어느 하나에 대응하여 마련된 수신기인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템에 있어서, 상기 교시 조작기에는 화면 표시기가 마련되고, 상기 화면 표시기에는 상기 로봇 용접의 시작점과 종료점이 표시되며, 상기 펜의 끝 부분이 상기 시작점과 종료점을 지시하는 것에 의해 상기 로봇은 용접을 실행하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템에 있어서, 상기 펜은 스타일러스 펜으로서, 용접의 시작점과 종료점의 지시는 상기 화면 표시기에서 접촉식 또는 비접촉식으로 실행되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 방법은 (a) 교시 조작기와 연동하여 상기 용접로봇의 작업위치를 지정하는 펜의 위치를 실시간으로 xyz 좌표로 추적하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 추적된 펜의 이동 과정을 추적하는 단계, (c) 상기 펜이 지시한 시작점과 종료점을 인식하는 단계를 포함하고, 상기 용접로봇은 용접 부재에 대해 상기 시작점에서 종료점까지의 용접을 실행하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법에 의하면, 스타일러스 펜의 끝 부분에 로봇의 기준좌표계에서 부터 위치가 실시간으로 파악되는 발신기가 장착되어 실시간으로 스타일러스 펜의 끝 위치를 로봇에게 전달하여 용접의 시작점과 종료점을 용이하게 인식할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법에 의하면, 용접의 시작점과 종료점을 고속으로 인식할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템의 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 용접점 자동 인식 시스템에서의 로봇과 스타일러스 펜의 특정 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 교시 조작기의 표시화면을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템의 블록도 이고, 도 2는 도 1에 도시된 용접점 자동 인식 시스템에서의 로봇과 스타일러스 펜의 특정 구성을 나타내는 블록도 이며, 도 3은 도 1에 도시된 교시 조작기의 표시화면을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 용접로봇(10)의 동작을 제어하는 교시 조작기(20), 상기 교시 조작기(20)와 연동하여 상기 용접로봇(10)의 작업위치를 지정하는 펜(30), 상기 용접로봇(10)에 마련되고, 상기 펜(30)의 위치를 실시간으로 xyz 좌표로 추적하는 위치 추적부(11)를 포함한다.

상기 펜(30)은 스타일러스 펜으로서, 용접의 시작점과 종료점의 지시는 상기 교시 조작기(20)에 마련된 화면 표시기(21)에서 접촉식 또는 비접촉식으로 실행되게 한다. 즉, 상기 교시 조작기(20)에는 화면 표시기(21)가 마련되고, 상기 화면 표시기(21)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로봇용접(10)의 시작점(T1)과 종료점(T2)이 표시되며, 상기 펜(30)의 끝 부분이 상기 시작점(T1)과 종료점(T2)을 지시하는 것에 의해 상기 용접로봇(10)은 용접을 실행하는 것이다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 펜(30)의 끝 부분에는 발신부(31)가 장착되고, 상기 위치 추적부(11)에는 상기 발신부(31)에서 발신된 신호를 수신하는 수신기가 마련된다.

또한 상기 발신부(31)는 적외선 데이터 통신 표준 규격(IrDA) 또는 블루투스(Blue tooth) 표준 규격 등을 채택한 무선 데이터 송수신 모듈로서, 예를 들어 레이저 발신기, LED 발광기, RFID 발신기 또는 블루투스 발신기 중의 어느 하나를 선택하여 사용하며, 상기 수신기는 상기 레이저 발신기, LED 발광기, RFID 발신기 또는 블루투스 발신기 중의 어느 하나에 대응하여 마련된 수신기를 상요한다.

또한 상기 위치 추적부(11)에는 기 설정된 xyz 좌표에 관한 데이터와 발신부(31)에서 전송된 발신 정보에 따른 위치 데이터를 연산하기 위한 연산기 및 메모리 등을 구비한다. 이러한 연산기 및 메모리는 통상의 마이크로프로세서에 의해 용이하게 실현할 수 있다.

다음에 상술한 바와 같은 용접점 자동 인식 시스템의 동작에 대해 도 4에 따라 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 용접점 자동 인식 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 용접을 위한 특정 위치에 장착된 용접로봇(10)은 펜(30)의 현재위치를 감지한다. 즉 펜(30)의 끝 부분에 마련된 발신부(31)에서의 발신 정보를 용접로봇(10)에 마련된 위치 추적부(11)의 수신기에서 수신하여 펜(30)의 xyz 좌표를 실시간으로 판단하여 펜(30)의 위치를 측정한다(S10).

이어서 위치 추적부(11)는 펜(30)의 현재 위치를 측정한 후, 펜(30)의 이동과정을 측정한다(S20).

그 후, 펜(30)이 교시 조작기(20)의 화면 표시기(21)에 위치한 것을 측정하고, 펜(30)이 시작점(T1)을 접촉식 또는 비접촉식으로 지정한 것을 인식한다(S30). 이에 따라 용접로봇(10)은 용접을 시작할 위치를 인식하게 된다.

다음에 펜(30)의 끝 부분이 이동하여 종료점(T2)을 지시하는 경우, 위치 추적부(11)는 종료점(T2)을 인식하고(S40), 용접로봇(10)은 용접의 종료될 위치를 인식하게 된다.

상기 단계 S30 및 S40에 의해 용접로봇(10)은 용접의 시작점(T1)과 종료점(T2)을 인식하고, 교시 조작기(20)를 통해 용접의 개시 명령이 전달되면, 용접 부재의 시작점(T1)에서 종료점(T2)까지의 용접을 실행한다(S50).

상술한 바와 같이, 위치 추적부(11)와 발신부(31)를 마련하는 것에 의해 펜(30)의 위치를 측정하여 로봇의 기준좌표계에서부터 상대 위치를 파악할 수다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 용접점 자동 인식 시스템 및 인식 방법을 사용하는 것에 의해 용접의 시작점과 종료점을 용이하게 인식할 수 있는 용접로봇을 마련할 수 있다.

10 : 로봇
11 : 위치 추적부
20 : 교시 조작기
30 : 스타일러스 펜
31 : 발신부

Claims (6)

1. 용접로봇에서 용접점을 자동으로 인식하는 시스템으로서,
   상기 용접로봇의 동작을 제어하는 교시 조작기,
   상기 교시 조작기와 연동하여 상기 용접로봇의 작업위치를 지정하는 펜,
   상기 용접로봇에 마련되고, 상기 펜의 위치를 실시간으로 xyz 좌표로 추적하는 위치 추적부를 포함하고,
   상기 교시 조작기에는 화면 표시기가 마련되고,
   상기 화면 표시기에는 상기 로봇 용접의 시작점과 종료점이 표시되며,
   상기 펜의 끝 부분이 상기 시작점과 종료점을 지시하는 것에 의해 상기 로봇은 용접을 실행하는 것을 특징으로 하는 용접점 자동 인식 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 펜의 끝 부분에는 발신부가 장착되고,
   상기 위치 추적부에는 상기 발신부에서 발신된 신호를 수신하는 수신기가 마련된 것을 특징으로 하는 용접점 자동 인식 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 발신부는 레이저 발신기, LED 발광기, RFID 발신기 또는 블루투스 발신기 중의 어느 하나이고,
   상기 수신기는 상기 레이저 발신기, LED 발광기, RFID 발신기 또는 블루투스 발신기 중의 어느 하나에 대응하여 마련된 수신기인 것을 특징으로 하는 용접점 자동 인식 시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 펜은 스타일러스 펜으로서, 용접의 시작점과 종료점의 지시는 상기 화면 표시기에서 접촉식 또는 비접촉식으로 실행되는 것을 특징으로 하는 용접점 자동 인식 시스템.
6. 용접로봇에서 용접점을 자동으로 인식하여 용접을 실행하는 방법으로서,
   (a) 교시 조작기와 연동하여 상기 용접로봇의 작업위치를 지정하는 펜의 위치를 실시간으로 xyz 좌표로 추적하는 단계,
   (b) 상기 단계 (a)에서 추적된 펜의 이동 과정을 추적하는 단계,
   (c) 상기 펜이 지시한 시작점과 종료점을 인식하는 단계를 포함하고,
   상기 교시 조작기를 통해 용접의 개시 명령이 전달되면, 상기 용접로봇은 용접 부재에 대해 상기 시작점에서 종료점까지의 용접을 실행하는 것을 특징으로 하는 용접점 자동 인식 방법.

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