KR101541064B1 - 무선 용접 시스템 - Google Patents

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KR101541064B1 KR1020130091611A KR20130091611A KR101541064B1 KR 101541064 B1 KR101541064 B1 KR 101541064B1 KR 1020130091611 A KR1020130091611 A KR 1020130091611A KR 20130091611 A KR20130091611 A KR 20130091611A KR 101541064 B1 KR101541064 B1 KR 101541064B1
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박상은
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

무선 용접 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 용접 시스템은, 용접 영역의 3차원 CAD 도면이 저장되어 있는 CAD 데이터부; CAD 데이터부로부터 전송받은 3차원 CAD 도면을 기반으로 용접 영역에 3축 좌표를 설정하고, 3축 좌표로 가공된 용접 영역의 블록 구조 정보와 용접부의 위치 정보를 포함한 제 1 정보를 산출하는 정보 제공부; 정보 제공부로부터 전송받은 제 1 정보를 기반으로 작업 스케줄 정보를 포함한 제 2 정보를 산출하는 현장 제어부; 제 2 정보에 기반하여 현장 제어부에 의해 무선 제어되는 적어도 하나의 무인 로봇; 및 무인 로봇으로부터 송신되는 용접부의 상태를 포함한 제 3 정보를 전송받는 관리부를 포함하되, 무인 로봇은 용접부를 용접하는 용접 유닛 및 용접부의 용접 상태를 검사하는 검사 유닛 중 적어도 하나를 포함한다.

Description

무선 용접 시스템{WIRELESS WELDING SYSTEM}
본 발명은 무선 용접 시스템에 관한 것이다.
선박 건조시, 선체의 조립은 대부분의 경우 용접 작업을 통하여 수행되고 있다. 선박 내에는 강판(데크 등)의 연결 부위 또는 보강 부재(거더, 론지 등)의 연결 부위 등과 같이 피용접부가 매우 많이 존재하므로, 이러한 피용접부의 모양과 형상, 피용접물간의 접합방향, 용접방향, 용접작업의 특성 등에 따라서 다양한 형태의 용접 장치들이 개발되어 있는 실정이다.
그러나, 다양한 형태의 용접 장치들이 존재하여도 이와 같은 용접 장치들을 이용하여 용접을 수행하는 것은 결국 전문 용접사인데, 종래에는 소수의 전문 용접사가 용접이 필요한 곳을 일일이 돌아다니며 용접을 수행해야 하는 불편함이 있었다.
위에서 언급한 것처럼 피용접부의 모양, 형상, 접합방향, 용접방향 등은 매우 다양할 수 있기 때문에, 전문 용접사는 피용접부의 조건에 따라 다른 용접 장치를 사용하거나 여러가지 용접 자세를 활용하여 용접을 수행해야 한다.
또한, 용접 작업을 준비하기 위한 장비 세팅 시간, 각종 케이블 세팅 시간이 많이 소요되고, 전문 용접사는 여러 용접 위치에 대하여 용접을 수행할 뿐 아니라 용접이 수행된 곳에 대하여 검사도 수행해야 한다. 전문 용접사의 노동 강도가 매우 높은 이유다.
따라서, 전문 용접사의 노동 강도를 낮추고 보다 편리하게 용접 작업을 수행할 수 있는 용접 로봇 내지 용접 시스템에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이러한 용접 로봇 내지 용접 시스템에 대해서는 한국공개특허 제2011-0067901호(특허문헌 1), 한국공개특허 제2008-0094905호(특허문헌 2) 등에 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 한국공개특허 제2011-0067901호 특허문헌 2 : 한국공개특허 제2008-0094905호
본 발명의 일 실시예는 무인 및 무선으로 용접 작업 및 용접 검사 작업을 수행할 수 있는 무선 용접 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 무인 및 무선으로 수행되는 용접 작업 및 용접 검사를 실시간으로 모니터링 및 관리할 수 있는 무선 용접 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 용접 영역의 3차원 CAD 도면이 저장되어 있는 CAD 데이터부; 상기 CAD 데이터부로부터 전송받은 상기 3차원 CAD 도면을 기반으로 상기 용접 영역에 3축 좌표를 설정하고, 상기 3축 좌표로 가공된 상기 용접 영역의 블록 구조 정보와 용접부의 위치 정보를 포함한 제 1 정보를 산출하는 정보 제공부; 상기 정보 제공부로부터 전송받은 상기 제 1 정보를 기반으로 작업 스케줄 정보를 포함한 제 2 정보를 산출하는 현장 제어부; 상기 제 2 정보에 기반하여 상기 현장 제어부에 의해 무선 제어되는 적어도 하나의 무인 로봇; 및 상기 무인 로봇으로부터 송신되는 상기 용접부의 상태를 포함한 제 3 정보를 전송받는 관리부를 포함하되, 상기 무인 로봇은 상기 용접부를 용접하는 용접 유닛 및 상기 용접부를 검사하는 검사 유닛 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 용접 시스템이 제공된다.
이 때, 상기 정보 제공부는, 상기 제 1 정보를 산출하는 제 1 정보 산출부; 및 상기 현장 제어부와의 무선 통신을 위한 제 1 무선 통신부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 현장 제어부는, 상기 제 2 정보를 산출하는 제 2 정보 산출부; 상기 제 2 정보에 따른 제어 신호를 송출하여 복수의 상기 무인 로봇의 동작을 제어하는 로봇 제어부; 및 상기 정보 제공부와 복수의 상기 무인 로봇과의 무선 통신을 위한 제 2 무선 통신부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 현장 제어부는 상기 무인 로봇의 배터리를 충전하는 충전부를 더 포함하고, 상기 제 2 정보는 상기 무인 로봇의 충전 상태를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 현장 제어부는 상기 무인 로봇의 위치를 감지하는 위치 감지부를 더 포함하고, 상기 제 2 정보는 상기 무인 로봇의 위치 정보를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 관리부는 상기 제 3 정보를 저장하는 데이터 저장부 및 상기 제 3 정보를 실시간으로 출력하는 모니터링부를 포함하고, 상기 제 3 정보는 상기 용접부의 상태를 촬영한 영상 정보를 포함할 수 있다.
한편, 상기 무인 로봇은, 몸체; 상기 몸체 하부에 형성되어 상기 몸체를 이동시키는 바퀴; 상기 몸체에 연결되는 한 쌍 이상의 다리; 상기 몸체에 설치되어 상기 용접부에서 발생하는 빛을 감지하는 적외선 센서; 상기 몸체에 설치되어 장애물과의 거리를 측정하는 레이저 센서; 상기 용접부를 촬영하는 카메라; 및 상기 현장 제어부와 상기 관리부와의 무선 통신을 위한 제 3 무선 통신부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 용접 유닛은 용접 노즐 및 용접 재료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 검사 유닛은 방사선투과검사, 초음파탐상검사, 자분탐상검사, 침투탐상검사, 와전류검사, 누설검사 및 음향탐상검사 중 적어도 하나를 수행할 수 있는 비파괴 검사 장비를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선으로 무인 로봇을 제어하여 용접부를 용접하거나 용접 상태를 검사함으로써, 작업 안정성과 작업 효율성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 영역의 3차원 CAD 도면을 기반으로 용접 영역의 구조 및 용접부의 위치 정보를 산출하여 무인 로봇을 제어함으로써, 무인 로봇이 정확한 용접 작업 및 용접 검사를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 작업 및 용접 검사를 수행하는 무인 로봇이 용접부의 상태를 실시간으로 전송함으로써, 용접 작업 및 용접 검사를 결과를 효율적으로 관리할 수 있다.
도 1은 용접 영역의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 용접 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 정보 제공부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 용접 영역에 3축 좌표를 설정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 현장 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 용접 시스템에서 무인 로봇을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 2의 관리부의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 용접 영역(S)의 일 예시를 도시한 도면이다.
본 명세서에서, 용접 영역(S)은 특정 장소로 한정되지 않으며 피용접물이 존재하는 영역을 통칭하는 의미이다.
도 1을 참조하면, 용접 영역(S)에는 다양한 형태와 크기를 갖는 블록(1)들이 존재할 수 있다.
본 명세서에서, 블록(1)은 용접 영역(S)에 설치되어 있는 다양한 구조물을 통칭하는 의미이다.
이에 따라, 다양한 형태와 크기를 갖는 복수 개의 블록(1)에 의하여 용접 영역(S)의 모습이 형성될 수 있으며, 용접 영역(S)이 구획될 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 용접 영역(S)에는 복수의 용접부(5)가 존재할 수 있다.
본 명세서에서, 용접부(5)는 용접 작업이 요구되는 둘 이상의 부재 간의 연결 부위를 통칭하는 의미로 사용된다.
예를 들면, 선박에서는 강판(데크 등)의 연결 부위 또는 보강 부재(거더, 론지 등)의 연결 부위 등이 용접부(5)에 해당 될 수 있다.
용접부(5)는 상술한 피용접 부재의 배치에 따라서 다양한 형태로 존재할 수 있으며, 용접부(5)마다 피용접물의 접합 방향, 용접 방향, 용접 작업의 특성 등이 모두 다를 수 있다.
관련하여, 도 1에서는 용접부(5)를 빨간색 선으로 표기하였으나, 이는 하나 의 예시에 불과한 것이며, 피용접물의 접합 방향, 용접 방향, 용접 작업의 특성 등에 따라 용접부(5)는 다양하게 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 용접 시스템(10)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 용접 시스템(10)은 CAD 데이터부(100), 정보 제공부(200), 현장 제어부(300), 무인 로봇(400) 및 관리부(500)를 포함한다.
CAD 데이터부(100)는 용접 영역(S)의 3차원 CAD 도면이 저장되어 있는 구성이다.
본 명세서에서, CAD는 컴퓨터를 이용한 설계(computer aided design)를 통칭하는 것이다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, CAD 데이터부(100)는 작업자 또는 설계자에 의하여 설계된 용접 영역(S)의 3차원 CAD 도면이 저장되어 있는 구성을 의미한다.
정보 제공부(200)는 CAD 데이터부(100)로부터 제공받은 용접 영역(S)의 3차원 CAD 도면을 기반으로 용접 영역(S)의 위치 정보를 산출하고, 현장 제어부(300)에 산출된 위치 정보를 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
이 때, 정보 제공부(200)는 용접 영역(S)에 설치될 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 용접 영역(S)에 설치되지 않을 수도 있다.
한편, 정보 제공부(200)에서 산출하는 용접 영역(S)의 위치 정보는 용접 영역(S)의 블록 구조 정보, 용접부(5)의 위치 정보를 포함할 수 있다.
이 때, 용접 영역(S)의 블록 구조 정보는 용접 영역(S)에 설치 또는 배치되어 있는 다양한 블록(1, 도 1 참조)의 형상, 구조, 위치 등에 관한 정보를 의미한다.
또한, 용접부(5)의 위치 정보는 용접 영역(S)에 존재하는 용접부(5)의 위치 등에 관한 정보를 의미하는데, 용접부(5)는 블록(1)에 존재할 수도 있으며 블록(1)이 아닌 위치에 존재할 수도 있다.
정보 제공부(200)에서 용접 영역(S)의 위치 정보를 산출하는 방법과 정보 제공부(200)의 구체적인 구성과 각 구성의 역할에 대해서는 해당 부분에서 다른 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
현장 제어부(300)는 정보 제공부(200)로부터 용접 영역(S)의 위치 정보를 무선으로 송신받고, 송신받은 위치 정보를 기반으로 하여 용접 영역(S)에서 용접 작업을 수행하는 복수의 무인 로봇(400)의 동작, 이를테면, 무인 로봇(400)의 이동, 용접 작업 수행, 무인 로봇(400)이 구비하는 각종 기능의 구현 등을 제어하는 기능을 수행한다.
이 때, 현장 제어부(300)에서는 정보 제공부(200)로부터 제공받은 위치 정보를 기반으로 작업 스케쥴 정보 등을 산출하게 되고, 산출된 작업 스케쥴 정보에 따른 제어 신호를 무인 로봇(400)에 전송함으로써 무인 로봇(400)을 제어하게 된다.
또한, 현장 제어부(300)는 무인 로봇(400)이 원활한 작업을 수행하도록 무인 로봇(400)의 전원을 충전하거나, 무인 로봇(400)에 용접 와이어 등의 자재를 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 현장 제어부(300)는 용접 영역(S)에 설치될 수 있다.
이는, 무인 로봇(400)과의 통신이 원활할 수 있고, 상술한 것처럼 현장 제어부(300)는 무인 로봇(400)을 유지 보수하는 기능을 가지므로 무인 로봇(400)과 근거리에 설치될 필요성이 있기 때문이다.
또한, 경우에 따라서 현장제어부(300)는 용접 영역(S)에 복수 개 설치되는 것도 가능하다.
다만, 도 2에서는 설명의 편의를 위해 현장 제어부(300)가 용접 영역(S)의 한 곳에만 설치된 경우를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
현장 제어부(300)의 구체적인 구성 및 각 구성의 역할에 대해서는 해당 부분에서 다른 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
무인 로봇(400)은 현장 제어부(300)의 무선 제어에 따라 용접부(5)에 용접을 수행하거나, 용접부(5)의 용접 상태를 검사하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 무인 로봇(400)은 복수 개로 구성될 수 있으며, 관련하여 도 2에서는 두 개의 무인 로봇(400A, 400B)을 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 이에 한정되지 않는다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 무인 로봇(400A)이 현장 제어부(300)의 무선 제어에 따라 용접부(5)에 용접을 수행하고, 제 2 무인 로봇(400B)은 용접이 완료된 용접부(5)에 접근하여 용접 작업이 제대로 수행되었는지를 검사할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 용접 시스템(10)은, 복수의 무인 로봇(400A, 400B)을 제어하여 용접부(5)를 용접하거나 용접부(5)의 용접상태를 검사함으로써 작업자 또는 전문 용접사의 노동 강도를 크게 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 무인 로봇(400A) 및 제 2 무인 로봇(400B) 각각이 용접 작업 및 용접 상태 검사를 모두 수행할 수도 있다.
무인 로봇(400A, 400B)의 상세 구성과 용접 작업 및 용접 상태 검사와 관련해서는 다른 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
관리부(500)는 무인 로봇(400A, 400B)으로부터 용접부(5)와 관련한 정보를 전송받는 구성이다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 관리부(500)는 무인 로봇(400A, 400B)으로부터 전송받은 정보를 실시간으로 출력하거나 저장할 수 있는데, 관리부(500)의 상세 구성과 관련하여 다른 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 용접 시스템(10)의 각 구성에 대하여 도면을 달리하여, 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 도 2의 정보 제공부(200)의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정보 제공부(200)는 도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 정보 산출부(210)와 제 1 무선 통신부(220)를 포함할 수 있다.
제 1 정보 산출부(210)는 제 1 정보를 산출하는 기능을 하는 구성이다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 정보는 용접 영역(S)의 블록 구조 정보, 용접부(5)의 위치 정보를 포함하는 정보를 의미한다.
블록 구조 정보, 용접부(5)의 위치 정보에 대해서는 전술하였는 바, 중복 설명은 생략하도록 한다.
또한, 제 1 정보는 용접 영역(S)의 위치 정보와 관련되어 상기 언급한 것들 이외의 정보를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 정보 산출부(210)는 CAD 데이터부(100)로부터 제공받은 용접 영역(S)의 3차원 CAD 도면을 기반으로 제 1 정보를 산출할 수 있다.
보다 상세히, 3차원 CAD 도면을 기반으로 용접 영역(S)에 3축 좌표를 설정한 후에, 3축 좌표로 가공된 블록 구조 정보, 용접부(5)의 위치 정보를 산출한다.
이와 관련하여, 도 4는 도 1의 용접 영역(S)에 3축 좌표를 설정하는 모습을 나 타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제 1 정보 산출부(210)에서는 용접 영역(S)의 3차원 CAD 도면에 3축 좌표를 설정한다.
이 때, 3차원 CAD 도면은 컴퓨터를 이용하여 작성된 용접 영역(S)의 설계 도면에 해당되는 것으로, 작업자 또는 설계자에 의해 정보 제공부(200)에 제공될 수 있다.
또한, 3차원 CAD 도면은 용접 영역(S)의 모습이 축척만 달리한 채로 동일하게 도시되어 있을 수 있다.
한편, 도 4에서는 3축 좌표를 Z1, Z2, 및 Z3으로 표기하였다.
이 때, 센터점(C)을 기준으로 Z1은 X 방향, Z2는 Y방향, Z3은 Z방향을 의미한다.
이와 같이 3차원 CAD 도면에 3축 좌표를 설정하는 경우에는, 3차원 CAD 도면에 도시되어 있는 다양한 구조물들을 좌표값으로 표시할 수 있으며, 용접부(5) 역시 좌표값으로 표시하는 것이 가능하다.
예를 들면, 특정 용접부(5)가 좌표(10,20,30) 지점으로부터 좌표(30,20,30) 지점까지 해당된다고 표시할 수 있다.
따라서, 용접 영역(S)의 세부적인 형태들을 특정 좌표화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신부(220)는 제 1 정보 산출부(210)에서 3축 좌표로 산출되는 제 1 정보를 현장 제어부(300)로 송신할 수 있다.
또한, 반대로 현장 제어부(300)로부터 송신되는 정보들 역시 제 1 무선 통신부(220)를 통하여 수신될 수 있다.
이 때, 제 1 무선 통신부(220)는 상용화된 무선 네트워크 통신 장비를 이용하여 구성될 수 있으며, 이에 대해서는 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 정보 제공부(200)에서는 CAD 데이터부(100)에 저장된 용접 영역(S)의 3차원 CAD 도면을 기반으로 용접 영역(S)의 구조, 용접부(5)의 위치 정보 등을 산출하여 현장 제어부(300)로 제공 가능하므로, 현장 제어부(300)로부터 제어를 받는 무인 로봇(400)들이 정확한 작업 위치를 찾아 용접 작업 및 검사 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
도 5는 도 2의 현장 제어부(300)의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 현장 제어부(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 정보 산출부(310), 제 2 무선 통신부(320), 로봇 제어부(330), 충전부(340) 및 위치 감지부(350)를 포함할 수 있다.
제 2 정보 산출부(310)는 제 2 정보를 산출하는 기능을 하는 구성이다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 정보는 전술한 제 1 정보를 기반으로 가공된 작업 스케쥴 정보를 포함할 수 있다.
이 때, 작업 스케쥴 정보는 용접부(5)의 크기, 위치, 용접 또는 검사 작업의 수행 예상 시간 등을 종합하여 산출된 시간에 따른 작업 스케쥴을 의미한다.
또한, 제 2 정보는 작업 스케쥴과 관련하여 전술한 것들 이외의 정보를 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제 2 무선 통신부(320)는 정보 제공부(200)로부터 제 1 정보를 수신하거나, 제 2 정보 산출부(310)로부터 제공되는 제 2 정보를 무인 로봇(400)으로 송신하는 구성이다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 무선 통신부(320)는 후술할 로봇 제어부(330)로부터 제공되는 제어 신호를 무인 로봇(400)에 송신할 수 있으며, 무인 로봇(150)으로부터 제공되는 정보들을 수신하여 제 2 정보를 산출하는 제 2 정보 산출부(310)로 전송할 수 있다.
이 때, 무인 로봇(400)으로부터 제공되는 정보들에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 제 2 무선통신부(320)는 전술한 제 1 무선 통신부(220)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있으므로 중복 설명은 생략하도록 한다.
로봇 제어부(330)는 제 2 정보 산출부(310)에서 산출된 제 2 정보에 따라 복수의 무인 로봇(300)의 동작을 제어하는 기능을 하는 구성으로, 복수의 무인 로봇(400)의 동작을 제어하는 제어 신호를 산출할 수 있다.
이 때, 제어 신호는 무인 로봇 장치를 제어하는 데에 사용되는 공지의 기술을 이용하여 산출될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 제어부(330)는 복수의 무인 로봇(400) 각각을 제어하는 제어 신호를 각각 산출할 수 있다.
이 때, 전술하였듯이, 로봇 제어부(330)에서 산출된 제어 신호는 제 2 무선 통신부(320)를 통하여 무인 로봇(400)에 송신될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 현장 제어부(300)는 무인 로봇(400)들의 유지 보수 기능을 추가적으로 수행할 수 있으며, 이를 위해서, 무인 로봇(400)의 배터리를 충전하는 충전부(340) 및 무인 로봇(400)의 위치를 감지하는 위치 감지부(350)를 포함할 수 있다.
무인 로봇(400)은 현장 제어부(300)에서 대기하고 있다가 용접 작업 또는 용접 검사 작업을 수행할 때에 해당 용접부(5)로 이동할 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무인 로봇(400)이 현장 제어부(300)에서 대기하고 있을 때에는 충전부(340)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
예를 들어, 무인 로봇(400)은 구비된 배터리(battery)를 통하여 전원을 공급받을 수 있고, 이 때 배터리는 충전부(340)에서 충전될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 현장 제어부(300)에서는 상용화된 위치 감지 센서를 이용하여 복수의 무인 로봇(400)의 현재 위치를 실시간으로 감지할 수 있으며, 이와 같은 기능은 위치 감지부(350)에서 수행될 수 있다.
예를 들어, 위치 감지부(350)에 설치된 위치 감지 센서와, 위치 감지 센서와 무선 연결되어 무인 로봇(400)에 설치되는 다른 위치 감지 센서 사이의 신호 교환을 통하여 무인 로봇(400)의 위치를 실시간으로 감지하는 것이 가능하다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 감지부(350)를 구성하는 위치 감지 센서들은 정보 제공부(200)의 제 1 정보 산출부(210)에서 설정된 3축 좌표와 대응되도록, 용접 영역(S)에 설치될 수 있다.
예를 들면, 위치 감지부(350)는 제 1 정보 산출부(210)에서 설정된 3축 좌표와 같이 기준점이 되는 센터점에 설치되는 센서, 센터점을 기준으로 X방향의 위치를 감지하는 센서, 센터점을 기준으로 Y방향의 위치를 감지하는 센서 및 센터점을 기준으로 Z방향의 위치를 감지하는 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
이 때, 정보 제공부(200)의 제 1 정보 산출부(210)에서 산출되는 좌표 정보를 별도의 변환 없이 그대로 무인 로봇(400)의 위치와 비교할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 현장 제어부(300)는 무인 로봇(400)들의 용접 작업 및 용접 검사 작업에 사용되는 작업 재료를 제공하는 작업재 제공부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 작업재 제공부에서는 용접 작업에 사용되는 용접용 와이어 또는 침투 탐상 방식을 이용한 용접부의 비파괴 검사에 사용되는 침투액 등의 작업 재료를 현장 제어부(300)에서 대기하고 있는 무인 로봇(400)에 공급할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 충전부(340), 위치 감지부(350) 및 작업재 제공부에서는 각각 무인 로봇(400)의 충전 상태, 현재의 위치 상태 및 작업 재료의 잔량 상태 등에 관한 정보를 생산할 수 있다.
이 때, 상기 정보들은 제 2 정보 산출부(310)에서 산출되는 제 2 정보에 포함될 수 있으며, 이 경우에는 보다 정밀한 작업 스케쥴 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 복수 개의 무인 로봇(400) 각각의 충전 상태, 위치 상태 및 작업 재료의 잔량 상태에 대한 데이터를 기반으로, 개별적으로 무인 로봇(400)을 제어하기 위한 작업 스케쥴 정보가 제 2 정보 산출부(131)에서 산출될 수 있다.
이에 따라, 복수 개의 무인로봇(400)을 제어하는 경우에도 각 무인 로봇(400)간의 중복 작업이 발생되지 않을 뿐 아니라, 일부의 무인 로봇(400)은 용접 작업을 수행하도록 하고 다른 일부의 무인 로봇(400)은 용접 검사 작업을 수행하도록 함으로써 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 용접 시스템에서 무인 로봇(400)을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무인용접로봇(400)은 도 6에 도시된 바와 같이, 몸체(410), 몸체(410)를 이동시키는 바퀴(452), 몸체(410)에 연결되는 한 쌍 이상의 다리(454), 빛을 감지하는 적외선 센서(462), 장애물과의 거리를 측정하는 레이저 센서(464), 카메라(470), 용접 유닛(430), 검사 유닛(440) 및 제 3 무선 통신부(420)를 포함할 수 있다.
한편, 무인 로봇(400)의 형태는 다양하게 구성될 수 있으며 도 6에 도시된 형태로 한정되지 않는다.
몸체(410)는 무인 로봇(400)에 몸체에 해당하는 것으로 각종 부품들이 설치될 수 있다.
바퀴(452)는 몸체(410)의 하부에 적어도 하나 설치되어 무인 로봇(400)을 이동시키는 기능을 한다.
또한, 다리(454)도 몸체(410)에 적어도 한 쌍 이상 연결되어 무인 로봇(400)을 이동시키는 기능을 한다.
이 때, 도 6에서는 3등분 되어 있는 몸체부(410)에 각각 한 쌍씩의 다리(454)가 연결된 모습을 도시하였으나, 본 발명의 무인 로봇(400)이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 바퀴(452)와 다리(454)는 둘 다 무인 로봇(400)을 이동시키는 기능을 한다는 점에서는 공통되지만, 그 쓰임새는 각각 다를 수 있다.
이를테면, 바퀴(452)는 무인 로봇(400)이 평평한 바닥면을 이동할 때에 사용될 수 있으며, 다리(454)는 무인 로봇(400)이 바닥면에 존재할 수 있는 돌출부를 넘어가거나, 천정 및 벽면 등을 이동할 때에 사용될 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다리(454)는 다관절 구조로 형성될 수 있으며, 다리(454)의 관절을 적절하게 변형시킴으로써 무인 로봇(400)이 바퀴(452)를 통해 이동할 때에 다리(454)의 존재가 이동에 장애가 되지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다리(454)의 하단에는 전자석(455)이 결합될 수 있다.
이 때, 전자석(455)은 다리(454)를 특정 위치에 자력으로 고정시키기 위한 것으로, 자력이 온오프(on/off)될 수 있으므로 무인 로봇(400)이 천정 또는 벽면 등을 이동할 때에 이용될 수 있다.
적외선 센서(462)는 몸체(410)에 설치되는 것으로, 몸체(410)의 전방을 포함한 복수의 위치에 설치될 수 있다.
이 때, 적외선 센서(462)는 상용화된 적외선 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적외선 센서(462)는 무인 로봇(400)이 용접부(5)에 접근하여 용접 작업을 수행하고자 할 때에는 용접부(5)에서 발생하는 빛(예를 들면, 부재와 부재 사이의 틈에서 발생하는 빛)을 감지함으로써, 정확한 용접 부위를 감지하는 기능을 수행한다.
또한, 적외선 센서(462)는 무인 로봇(400)이 용접부(5)에 접근하여 용접부(5)의 용접 검사 작업을 수행하고자 할 때에는 용접부(5)에서 빛이 발생하는지 여부를 측정함으로써 용접 작업이 제대로 수행되었는지를 확인하는 기능을 수행할 수도 있다.
레이저 센서(464)는 몸체(410)에 설치되는 것으로, 몸체(410)의 전방을 포함한 복수의 위치에 설치될 수 있다.
이 때, 레이저 센서(464)는 상용화된 레이저 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 센서(464)는 전방으로 레이저를 방출함으로써, 무인 로봇(400)과 전방의 임의 지점까지의 거리를 측정하는 기능을 수행할 수 있다.
이에 따라, 무인 로봇(400)은 현장제어부(300)로부터 제공받은 용접부(5)의 위치 정보와 레이저 센서(452)로부터 측정된 전방의 거리를 비교해 가면서 위치 파악 및 각종 작업을 수행할 수 있다.
카메라(470)는 몸체(410)에 설치되는 것으로, 복수 개로 구성될 수 있다.
이 때, 카메라(470)는 영상을 촬영하는 장비로서, 사진 및 동영상을 촬영할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 카메라(470)는 무인 로봇(400)의 용접 작업 및 검사 작업 시에 작업 부위 또는 용접부(5)의 상태를 촬영할 수 있다.
용접 유닛(430)는 용접을 수행하는 기능을 하는 구성으로, 적어도 하나의 용 접 노즐 및 용접 와이어 등과 같은 용접 재료를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 용접 유닛(430)는 일반적으로 이용되는 용접 로봇이 구비하는 용접 수행을 위한 구성들과 동일 또는 유사하게 구성될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
검사 유닛(440)는 용접 작업이 행해진 용접 부위의 상태를 검사하는 기능을 하는 구성으로, 비파괴 검사를 수행할 수 있는 장비를 포함하여 구성될 수 있다.
이 때, 비파괴 검사란, 용접부의 균열, 결함 등을 외부에서 검사하는 방법을 모두 포함하며, 예를 들어, 방사선투과검사, 초음파탐상검사, 자분탐상검사, 침투탐상검사, 와전류검사, 누설검사 및 음향탐상검사 등을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검사 유닛(440)은 전술한 다양한 방법의 비파괴 검사 중 적어도 하나를 수행할 수 있는 장비를 포함할 수 있으며, 이 때, 검사 유닛(440)은 일반적인 비파괴 검사 장비들과 동일 또는 유사하게 구성될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
제 3 무선 통신부(420)는 현장 제어부(300)로부터 제어 신호를 수신하거나, 무인 로봇(400)의 위치 정보, 전원 상태에 관한 정보, 용접 재료 상태에 관한 정보 등을 현장 제어부(300)로 송신할 수 있다.
또한, 제 3 무선 통신부(420)는 후술할 관리부(500)와의 무선 통신에도 이용될 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 3 무선 통신부(420)는 무인 로봇(400)에 의해 수집된 제 3 정보를 관리부(500)로 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
이 때, 제 3 정보는 용접부(5)의 상태와 관련된 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 용접 작업 시에 용접부(5)가 용접되는 영상이나, 검사 작업 시에 검사 결과를 나타내는 용접부(5)의 이미지 및 영상 등의 정보를 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 3 정보는 카메라(470)에 의하여 촬영된 영상 정보를 포함할 수 있다.
한편, 제 3 무선통신부(420)는 전술한 제 1 무선통신부(220) 또는 제 2 무선 통신부(320)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있으므로, 중복 설명은 생략하도록 한다.
도 7은 도 2의 관리부(500)의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 관리부(500)는 도 7에 도시된 바와 같이, 무인 로봇(400)으로부터 제 3 정보를 전송받으며, 데이터 저장부(510) 및 모니터링부(520)를 포함할 수 있다.
이 때, 데이터 저장부(510)는 제 3 정보를 저장하는 구성이며, 모니터링부(520)는 제 3 정보를 출력하는 구성이다.
전술하였듯이, 무인 로봇(400)에 의해서 수행되는 용접 작업 또는 용접 검사 작업에 의한 용접부(5)의 상태를 나타내는 영상 정보 등을 포함하는 제 3 정보는 관리부(500)로 전송될 수 있는데, 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 3 정보는 무인 로봇(400)으로부터 관리부(500)에 구비된 통신 모듈(미도시)을 통하여 전송받을 수 있으며, 전송받은 제 3 정보는 데이터 저장부(510)에 저장되거나, 모니터링부(520)를 통해 출력될 수 있다.
이 때, 데이터 저장부(510)에 저장된 제 3 정보는 관리자가 필요에 따라 모니터링부(520)를 통해 열람하여 확인함으로써, 용접 작업 및 검사 작업을 용이하게 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링부(520)는 무인 로봇(400)으로부터 전송받는 제 3 정보를 실시간으로 출력할 수 있다.
이에 따라, 관리자는 무인 로봇(400)에 의한 용접 작업 및 검사 작업을 실시간으로 확인 및 관리할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 용접 시스템(10)은, 무선으로 무인 로봇(400)을 제어하여 용접부(5)를 용접하거나 용접 상태를 검사함으로써, 작업 안정성과 작업 효율성이 향상될 수 있다.
이 때, 용접 영역(S)의 3차원 CAD 도면을 기반으로 용접 영역(S)의 구조 및 용접부(5)의 위치 정보를 산출하여 무인 로봇(400)을 제어함으로써, 보다 정확한 용접 작업 및 용접 검사를 수행할 수 있다.
또한, 용접 작업 및 용접 검사를 수행하는 무인 로봇(400)이 용접부(5)의 상태를 실시간으로 전송함으로써, 용접 작업 및 용접 검사를 결과를 효율적으로 관리할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
S 용접 영역 1 블록
5 용접부 10 무선 용접 시스템
100 CAD 데이터부 200 정보 제공부
210 제 1 정보 산출부 220 제 1 무선 통신부
300 현장 제어부 310 제 2 정보 산출부
320 제 2 무선 통신부 330 로봇 제어부
340 충전부 350 위치 감지부
400 무인 로봇 410 몸체
420 제 3 무선 통신부 430 용접 유닛
440 검사 유닛 452 바퀴
454 다리 462 적외선 센서
464 레이저 센서 470 카메라
500 관리부 510 데이터 저장부
520 모니터링부

Claims (9)

  1. 용접 영역의 3차원 CAD 도면이 저장되어 있는 CAD 데이터부;
    상기 CAD 데이터부로부터 전송받은 상기 3차원 CAD 도면을 기반으로 상기 용접 영역에 3축 좌표를 설정하고, 상기 3축 좌표로 가공된 상기 용접 영역의 블록 구조 정보와 용접부의 위치 정보를 포함한 제 1 정보를 산출하는 정보 제공부;
    상기 정보 제공부로부터 전송받은 상기 제 1 정보를 기반으로 작업 스케줄 정보를 포함한 제 2 정보를 산출하는 현장 제어부;
    상기 제 2 정보에 기반하여 상기 현장 제어부에 의해 무선 제어되는 적어도 하나의 무인 로봇; 및
    상기 무인 로봇으로부터 송신되는 상기 용접부의 상태를 포함한 제 3 정보를 전송받는 관리부를 포함하되,
    상기 정보 제공부는,
    상기 제 1 정보를 산출하는 제 1 정보 산출부 및 상기 현장 제어부와의 무선 통신을 위한 제 1 무선 통신부를 포함하고,
    상기 무인 로봇은 상기 용접부를 용접하는 용접 유닛 및 상기 용접부의 용접 상태를 검사하는 검사 유닛 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 용접 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 현장 제어부는,
    상기 제 2 정보를 산출하는 제 2 정보 산출부;
    상기 제 2 정보에 따른 제어 신호를 송출하여 복수의 상기 무인 로봇의 동작을 제어하는 로봇 제어부; 및
    상기 정보 제공부와 복수의 상기 무인 로봇과의 무선 통신을 위한 제 2 무선 통신부를 포함하는, 무선 용접 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 현장 제어부는 상기 무인 로봇의 배터리를 충전하는 충전부를 더 포함하고,
    상기 제 2 정보는 상기 무인 로봇의 충전 상태를 더 포함하는, 무선 용접 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 현장 제어부는 상기 무인 로봇의 위치를 감지하는 위치 감지부를 더 포함하고,
    상기 제 2 정보는 상기 무인 로봇의 위치 정보를 더 포함하는, 무선 용접 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 관리부는 상기 제 3 정보를 저장하는 데이터 저장부 및 상기 제 3 정보를 실시간으로 출력하는 모니터링부를 포함하고,
    상기 제 3 정보는 상기 용접부의 상태를 촬영한 영상 정보를 포함하는, 무선 용접 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 무인 로봇은,
    몸체;
    상기 몸체 하부에 형성되어 상기 몸체를 이동시키는 바퀴;
    상기 몸체에 연결되는 한 쌍 이상의 다리;
    상기 몸체에 설치되어 상기 용접부에서 발생하는 빛을 감지하는 적외선 센서;
    상기 몸체에 설치되어 장애물과의 거리를 측정하는 레이저 센서;
    상기 용접부를 촬영하는 카메라; 및
    상기 현장 제어부와 상기 관리부와의 무선 통신을 위한 제 3 무선 통신부를 더 포함하는, 무선 용접 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 용접 유닛은 용접 노즐 및 용접 재료를 포함하는, 무선 용접 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 검사 유닛은 방사선투과검사, 초음파탐상검사, 자분탐상검사, 침투탐상검사, 와전류검사, 누설검사 및 음향탐상검사 중 적어도 하나를 수행할 수 있는 비파괴 검사 장비를 포함하는, 무선 용접 시스템.
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