KR101657546B1 - Apparatus for calibration between robot and displacement sensor and method for calibration using this - Google Patents

Apparatus for calibration between robot and displacement sensor and method for calibration using this Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 캘리브레이션 과정을 자동으로 수행하기 위한 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치 및 이를 이용한 방법이 개시된다. 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치는 로봇 툴과 로봇 툴에 연결되어 1차원 거리 정보를 획득하는 변위센서 간의 캘리브레이션을 수행하기 위한 것으로서, 로봇 툴에 대해 상대적으로 평행 이동되며, 원판 형상으로 이루어진 측정용 지그, 및 측정용 지그의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점에 대한 위치를 측정하도록 로봇 툴의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다. 따라서, 캘리브레이션 과정이 자동화됨에 따라, 정확성 및 정밀성이 크게 향상되며 캘리브레이션에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다.A calibration apparatus between a robot and a displacement sensor for automatically performing a calibration process and a method using the same are disclosed. The calibration apparatus between the robot and the displacement sensor is for performing a calibration between the robot tool and the displacement sensor for acquiring the one-dimensional distance information by being connected to the robot tool. The calibration tool is moved in parallel relative to the robot tool, And a control unit for controlling the driving of the robot tool so as to measure the position of each vertex of the rectangle in contact with the circle of the measuring jig. Thus, as the calibration process is automated, accuracy and precision are greatly improved and the time required for calibration can be reduced.

Description

로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법{Apparatus for calibration between robot and displacement sensor and method for calibration using this}Technical Field [0001] The present invention relates to a calibration apparatus between a robot and a displacement sensor, and a calibration method using the same.

본 발명은 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업 대상물의 위치와 형태를 파악하기 위해 1차원 거리 정보를 로봇이 사용하기 위한 3차원 위치 정보로 변환할 때 사용되는 캘리브레이션 장치 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for calibrating a robot and a displacement sensor, and more particularly, to an apparatus and method for calibrating a position and a shape of a workpiece, And a calibration method using the same.

레이저 변위센서(LDS : Laser Displacement Sensor) 등의 거리 감지 센서로 측정된 1차원 거리 정보를 로봇이 사용하기 위한 3차원 위치 정보로 변환하기 위해서는 캘리브레이션(Calibration)이 반드시 선행된다.In order to convert the one-dimensional distance information measured by a distance sensor such as a laser displacement sensor (LDS) into three-dimensional position information for use by the robot, calibration is necessarily preceded.

종래의 캘리브레이션 작업은 3차원 위치를 정확히 알고 있는 기준점을 사용자가 로봇을 수동 조작하여 여러 자세에서 센서로 반복 측정하고, 로봇의 자세와 센서 측정치를 역으로 계산함으로써 달성되었다.Conventional calibration work is achieved by repeatedly measuring the reference point, which accurately knows the three-dimensional position, from the sensor at various positions by manually manipulating the robot, and computing the attitude of the robot and the measured value of the sensor inversely.

즉, 캘리브레이션을 수행하기 위해서는 로봇 툴(Robot Tool)과 센서 간 3차원 거리 정보와 센서의 측정 방향을 나타내는 3차원 벡터가 필요한데, 종래에는 이와 같은 정보를 사용자의 측정에 의존하여 획득하였다. 따라서, 센서로 정확한 기준점을 측정하기 위해서는 로봇의 정밀한 조작이 요구된다.In other words, in order to perform the calibration, a three-dimensional vector indicating the three-dimensional distance information between the robot tool and the sensor and the measurement direction of the sensor is required. Conventionally, such information is acquired depending on the user's measurement. Therefore, precise manipulation of the robot is required to measure an accurate reference point with the sensor.

하지만, 사용자의 수작업을 통한 로봇의 조작은 사용자의 작업 숙련도에 의존함으로써 고도의 정밀도를 얻을 수 없고 작업의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었으며, 작업에 소요되는 시간이 증가되어 비효율적이었다.However, since the manipulation of the robot by the user's manual operation depends on the skill of the user, high accuracy can not be obtained, reliability of the work is degraded, and work time is increased, which is inefficient.

또한, 사용자가 고휘도의 레이저를 직접 육안으로 관찰할 경우 사고의 위험이 존재하였다.In addition, there was a risk of accident when a user directly observes a high intensity laser with the naked eye.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 캘리브레이션 과정을 자동으로 수행하기 위한 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치 및 이를 이용한 방법을 제공한다.In order to solve such conventional problems, the present invention provides a calibration apparatus between a robot and a displacement sensor for automatically performing a calibration process and a method using the same.

본 발명에 따른 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치는 로봇 툴과 로봇 툴에 연결되어 1차원 거리 정보를 획득하는 변위센서 간의 캘리브레이션을 수행하기 위한 것으로서, 로봇 툴에 대해 상대적으로 평행 이동되며, 원판 형상으로 이루어진 측정용 지그, 및 측정용 지그의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점에 대한 위치를 측정하도록 로봇 툴의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for calibration between a robot and a displacement sensor according to the present invention is for performing a calibration between a robot tool and a displacement sensor for acquiring one-dimensional distance information by being connected to the robot tool. The calibration tool is relatively moved parallel to the robot tool, And a control unit for controlling the driving of the robot tool so as to measure the positions of the measuring jig and the rectangular vertices in contact with the circle of the measuring jig.

이 경우, 측정용 지그는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 측면이 경사질 수 있다.In this case, the measuring jig may be inclined such that the width becomes narrower from the upper part to the lower part.

또한, 제어부는 측정용 지그에 대해 로봇 툴을 각 축 방향으로 이동시키면서 변위센서로 연속 측정하여 경계점을 검출할 수 있다.In addition, the control unit can detect the boundary point by continuously measuring the displacement of the measuring jig while moving the robot tool in the respective axial directions.

또한, 제어부는 측정용 지그의 두께에 비례하여 변위센서의 측정 거리가 감소하는 구간에서 검출된 경계점의 정보를 사용할 수 있다.In addition, the control unit can use the information of the boundary point detected in the interval in which the measurement distance of the displacement sensor decreases in proportion to the thickness of the measurement jig.

또한, 로봇 툴을 측정용 지그의 중심에 자동으로 일치시키는 터치센서를 더 구비할 수 있다.In addition, it is possible to further include a touch sensor that automatically matches the robot tool with the center of the measuring jig.

한편, 본 발명에 따른 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 방법은 원판 형상의 측정용 지그를 로봇 툴 중심 위치 좌표계의 XY 평면과 평행하게 위치시키는 제1단계와, 로봇 툴을 측정용 지그의 중심에 일치시키는 제2단계와, 로봇 툴을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서, 로봇 툴에 연결된 변위센서를 이용하여 측정용 지그의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점의 경계점을 검출하는 제3단계와, 로봇 툴을 Z축 방향으로 이동시키고 회전각을 변화시키는 제4단계와, 로봇 툴을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서 변위센서를 이용하여 측정용 지그의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점의 경계점을 검출하는 제5단계, 및 제2단계, 제3단계 및 제5단계에 의해 각각 획득된 로봇 툴의 좌표 및 변위센서 측정값을 이용하여 로봇 툴 중심 위치 좌표계에서 관측한 변위센서의 측정 방향 및 로봇 툴 중심 위치 좌표계에서 관측한 변위센서의 측정 원점의 3차원 위치를 획득하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of calibrating a robot and a displacement sensor, the method comprising: a first step of positioning a disc-shaped measuring jig in parallel with an XY plane of a robot tool center position coordinate system; A third step of detecting a boundary point of each vertex of the rectangle in contact with the circle of the measuring jig using a displacement sensor connected to the robot tool while moving the robot tool in at least one direction of the X axis and the Y axis, A fourth step of moving the robot tool in the Z axis direction and changing the rotation angle; and a fourth step of moving the robot tool in at least one direction of the X axis and the Y axis, A fifth step of detecting a boundary point of each of the vertexes of the robot tool, and a fifth step of detecting a boundary point of each vertex of the robot tool using the coordinates of the robot tool and the displacement sensor measured values obtained by the second, And a sixth step of obtaining a three-dimensional position of the measurement origin of the displacement sensor observed in the measurement direction of the displacement sensor observed in the coordinate system and the robot tool center position coordinate system.

이 경우, 제2단계 이후에, 로봇 툴을 Z축 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In this case, after the second step, moving the robot tool in the Z-axis direction may be further included.

또한, 측정용 지그는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 측면이 경사질 수 있다.Further, the measuring jig may be inclined such that its width becomes narrower from the upper part to the lower part.

또한, 제3단계는, 로봇 툴을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서 변위센서를 이용하여 하강 경계점을 검색한 후, 로봇 툴을 타 방향으로 이동시켜가며 변위센서를 이용하여 상승 경계점을 검색할 수 있다.In the third step, the robot tool is moved in at least one direction of the X-axis and the Y-axis, the descending boundary point is detected using the displacement sensor, the robot tool is moved in the other direction, Can be searched.

또한, 제2단계는, 로봇 툴을 측정용 지그 위에 위치시키는 단계와, 측정용 지그 위에 적어도 3 지점을 터치 센서로 측정하는 단계와, 터치 센서로 측정된 결과를 이용하여 로봇 툴의 회전각을 고정시킨 후 측정용 지그에 내접하는 직사각형을 터치 센서로 측정하는 단계, 및 로봇 툴 중심 위치 좌표계의 XY 평면이 측정용 지그에 평행하고 측정용 지그의 중심과 로봇 툴이 일치하도록 로봇 툴을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.The second step includes the steps of positioning the robot tool on the measurement jig, measuring at least three points on the measurement jig with the touch sensor, and calculating the rotation angle of the robot tool using the result measured with the touch sensor Measuring a rectangle in contact with the measuring jig after the robot is fixed by using a touch sensor; and moving the robot tool such that the XY plane of the robot tool center position coordinate system is parallel to the measuring jig and the center of the measuring jig matches the robot tool Step < / RTI >

본 발명에 따르면, 캘리브레이션 과정이 자동화됨에 따라, 정확성 및 정밀성이 크게 향상되며 캘리브레이션에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, as the calibration process is automated, the accuracy and precision are greatly improved and the time required for calibration can be reduced.

또한, 사용자가 고휘도의 레이저를 육안으로 관찰하지 않기 때문에, 작업 안전성이 향상된다.In addition, since the user does not visually observe a high-intensity laser, work safety is improved.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캘리브레이션 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측정용 지그의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캘리브레이션 방법의 흐름도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 변위센서의 구조를 도시한 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 툴과 변위센서 간 3차원 위치관계를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 툴과 변위센서 간 캘리브레이션 과정을 도시한 것이며,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 캘리브레이션 과정을 설명한 것이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측정용 지그의 경계점을 검출하는 과정을 도시한 것이고,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측정용 지그의 경사면의 작용을 설명한 것이며,
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 캘리브레이션의 과정을 도시한 것이고,
도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 센서를 이용한 자동 캘리브레이션의 과정을 도시한 것이다.1 is a perspective view of a calibration apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a perspective view of a measuring jig according to an embodiment of the present invention,
3 is a flow chart of a calibration method according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 illustrates a structure of a displacement sensor according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 illustrates a three-dimensional positional relationship between a robot tool and a displacement sensor according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 illustrates a calibration process between a robot tool and a displacement sensor according to an embodiment of the present invention,
7A and 7B illustrate an automatic calibration process according to an embodiment of the present invention,
FIG. 8 illustrates a process of detecting a boundary point of a measurement jig according to an embodiment of the present invention,
9A and 9B illustrate the operation of the inclined surface of the measuring jig according to the embodiment of the present invention,
10A to 10E illustrate a process of automatic calibration according to an embodiment of the present invention,
11A to 11E illustrate a process of automatic calibration using a touch sensor according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라서 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the calibration apparatus between the robot and the displacement sensor will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캘리브레이션 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 장치는 로봇 툴(10)과 변위센서(20) 간의 캘리브레이션을 수행한다. 변위센서(20)는 로봇 툴(10)에 연결되어 1차원 거리 정보를 획득한다.As shown in FIG. 1, the calibration apparatus performs calibration between the robot tool 10 and the displacement sensor 20. The displacement sensor 20 is connected to the robot tool 10 to obtain one-dimensional distance information.

이러한 캘리브레이션 장치는 측정용 지그(30), 및 제어부(미도시)를 포함한다.Such a calibration apparatus includes a measurement jig 30, and a control unit (not shown).

측정용 지그(30)는 로봇 툴(10)에 대해 상대적으로 평행 이동되며, 원판 형상으로 이루어진다. The measuring jig 30 is moved in parallel relative to the robot tool 10, and is formed in a disc shape.

제어부는 측정용 지그(30)의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점에 대한 위치를 측정하도록, 로봇 툴(10)의 구동을 제어한다. 이 경우, 도면 부호 31은 측정용 지그(30)의 원형인 상면에 내접하는 직사각형을 측정할 때, 변위센서(20)의 레이저 스폿이 이동하는 경로이며, 도면 부호 11은 로봇 툴(10)이 이동하는 경로이다.The control unit controls the driving of the robot tool 10 so as to measure the position of each vertex of the rectangle in contact with the circle of the measuring jig 30. [ In this case, reference numeral 31 denotes a path along which the laser spot of the displacement sensor 20 moves when measuring a rectangle in contact with the upper surface of the measuring jig 30, and reference numeral 11 denotes a robot tool 10 It is a moving path.

결론적으로, 측정용 지그(30) 및 제어부의 구성을 통해, 자동으로 캘리브레이션을 수행하는 것이 가능해진다. 이에 대한 자세한 원리 및 설명은 후술하기로 한다.Consequently, it becomes possible to automatically perform the calibration through the configuration of the measuring jig 30 and the control unit. Details of this principle and description will be described later.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측정용 지그의 사시도이다.2 is a perspective view of a measuring jig according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 측정용 지그(30)는 측면에 경사면(35)이 형성되는 것이 바람직하다. 경사면(35)은 측정용 지그(30)의 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지게 형성된다.Referring to FIG. 2, it is preferable that the measuring jig 30 is formed with a sloped surface 35 on its side surface. The inclined surface 35 is formed to be inclined so as to be narrower from the upper portion of the measuring jig 30 to the lower portion thereof.

또한, 제어부는 측정용 지그(30)에 대해 로봇 툴(10)을 각 축 방향으로 이동시키면서, 변위센서(20)로 연속 측정하여 경계점을 검출하는 것이 바람직하다.It is also preferable that the control unit detects the boundary point by continuously measuring the displacement of the robot tool 10 with the displacement jig 30 while moving the robot tool 10 in each axis direction.

또한, 제어부는 측정용 지그(30)의 두께에 비례하여 변위센서(20)의 측정 거리가 감소하는 구간에서 검출된 경계점의 정보를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the control unit use the information of the boundary point detected in the interval in which the measurement distance of the displacement sensor 20 decreases in proportion to the thickness of the measurement jig 30. [

또한, 캘리브레이션 장치는 터치 센서(미도시)를 더 구비할 수 있다. 터치 센서는 로봇 툴(10)을 측정용 지그(30)의 중심에 자동으로 일치시키는 기능을 하는 것으로, 로봇 툴(10)에 장착될 수 있다.In addition, the calibration device may further include a touch sensor (not shown). The touch sensor has a function of automatically matching the robot tool 10 to the center of the measuring jig 30 and can be mounted on the robot tool 10. [

이와 같은 캘리브레이션 장치의 구성이 갖는 효과는 이후에 설명될 캘리브레이션 방법과 연관지어 상세히 설명하기로 한다.The effect of the configuration of such a calibration apparatus will be described in detail in connection with a calibration method to be described later.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캘리브레이션 방법의 흐름도이다.3 is a flow chart of a calibration method in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 캘리브레이션 방법은 측정용 지그(30)를 로봇 툴(10) 중심 위치 좌표계의 XY 평면과 평행하게 위치시키는 제1단계(S10)와, 로봇 툴(10)을 측정용 지그(30)의 중심에 일치시키는 제2단계(S20)와, 로봇 툴(10)을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서 로봇 툴(10)에 연결된 변위센서(20)를 이용하여 측정용 지그(30)의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점의 경계점을 검출하는 제3단계(S30)와, 로봇 툴(10)을 Z축 방향으로 이동시키고 회전각을 변화시키는 제4단계(S40)와, 로봇 툴(10)을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서 변위센서(20)를 이용하여 측정용 지그(30)의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점의 경계점을 검출하는 제5단계(S50), 및 제2단계(S20), 제3단계(S30) 및 제5단계(S50)에 의해 각각 획득된 로봇 툴(10)의 좌표 및 변위센서(20) 측정값을 이용하여 로봇 툴(10) 중심 위치 좌표계에서 관측한 변위센서(20)의 측정 방향 및 로봇 툴(10) 중심 위치 좌표계에서 관측한 변위센서(20)의 측정 원점의 3차원 위치를 획득하는 제6단계(S60)를 포함한다.1 to 3, the calibration method includes a first step (S10) of positioning the measuring jig 30 in parallel with the XY plane of the center position coordinate system of the robot tool 10, And a displacement sensor 20 connected to the robot tool 10 while moving the robot tool 10 in at least one of X and Y axes A third step (S30) of detecting a boundary point of each vertex of a rectangle in contact with the circle of the measuring jig (30), a fourth step (S30) of moving the robot tool (10) The robot tool 10 is moved in at least one direction of the X axis and the Y axis and the boundary point of each vertex of the rectangle in contact with the circle of the measuring jig 30 is detected using the displacement sensor 20 The coordinate and displacement of the robot tool 10 obtained by the fifth step S50 and the second step S20, the third step S30 and the fifth step S50, respectively, The measurement direction of the displacement sensor 20 observed in the center position coordinate system of the robot tool 10 and the measurement origin of the displacement sensor 20 observed in the center position coordinate system of the robot tool 10 And a sixth step (S60) of acquiring the dimensional position.

이 경우, 제2단계(S20) 이후에, 로봇 툴(10)을 Z축 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable to further include moving the robot tool 10 in the Z-axis direction after the second step S20.

또한, 측정용 지그(30)는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 측면이 경사진 것이 바람직하다.Also, the measuring jig 30 preferably has a side inclined so that its width becomes narrower from the upper part to the lower part.

또한, 제3단계(S30)는 로봇 툴(10)을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서, 변위센서(20)를 이용하여 하강 경계점을 검색한 후, 로봇 툴(10)을 타 방향으로 이동시켜가며 변위센서(20)를 이용하여 상승 경계점을 검색하는 것이 바람직하다.The third step S30 is to move the robot tool 10 in at least one of the X axis and the Y axis while searching for the descending boundary point using the displacement sensor 20 and then the robot tool 10 It is preferable to search for the rising boundary point by using the displacement sensor 20. [

또한, 제2단계(S20)는 로봇 툴(10)을 측정용 지그(30) 위에 위치시키는 단계와, 측정용 지그(30) 위에 적어도 3 지점을 터치 센서(미도시)로 측정하는 단계와, 터치 센서로 측정된 결과를 이용하여 로봇 툴(10)의 회전각을 고정시킨 후 측정용 지그(30)에 내접하는 직사각형을 터치 센서로 측정하는 단계, 및 로봇 툴(10) 중심 위치 좌표계의 XY 평면이 측정용 지그(30)에 평행하고 측정용 지그(30)의 중심과 로봇 툴(10)이 일치하도록 로봇 툴(10)을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.The second step S20 includes positioning the robot tool 10 on the measurement jig 30 and measuring at least three points on the measurement jig 30 with a touch sensor (not shown) Measuring a rectangle in contact with the measuring jig 30 after fixing the rotation angle of the robot tool 10 by using a result measured by the touch sensor and measuring the rectangle in contact with the XY And moving the robot tool 10 such that the plane is parallel to the measuring jig 30 and the center of the measuring jig 30 and the robot tool 10 coincide with each other.

이제, 본 발명의 일 실시 예에 따른 캘리브레이션 장치 및 방법의 원리 및 작용 효과에 대해 상세히 설명한다.Now, principles and effects of the calibration apparatus and method according to one embodiment of the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 변위센서의 구조를 도시한 것이다.4 illustrates a structure of a displacement sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변위센서(20)는 레이저 변위센서(LDS : Laser Displacement Sensor)의 형태로 구현될 수 있다. LDS는 광 삼각법(Optical Triangulation)을 이용하여 센서와 물체간의 거리를 측정한다. 변위센서(20) 내부에는 레이저 다이오드(21)와 수광부(22)가 구성된다.Referring to FIG. 4, the displacement sensor 20 according to an embodiment of the present invention may be implemented as a laser displacement sensor (LDS). LDS uses optical triangulation to measure the distance between a sensor and an object. A laser diode 21 and a light receiving unit 22 are formed in the displacement sensor 20.

물체(90)(91)와 레이저 다이오드(21) 간 거리의 변화에 따라, 수광부(22)에 의해 측정되는 레이저 반사광의 위치가 변한다. 결국, 수광부(22)에 의해 측정된 레이저 반사광의 위치를 이용하면 역으로 물체(90)(91)와 레이저 다이오드(21) 간의 거리를 계산할 수 있다.The position of the laser reflected light measured by the light receiving section 22 changes in accordance with the change of the distance between the object 90 (91) and the laser diode 21. [ Consequently, by using the position of the laser reflected light measured by the light receiving section 22, the distance between the object 90 (91) and the laser diode 21 can be calculated inversely.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 툴과 변위센서 간 3차원 위치관계를 도시한 것이다.FIG. 5 illustrates a three-dimensional positional relationship between a robot tool and a displacement sensor according to an embodiment of the present invention.

설명의 편의를 위해, 변위센서(20)는 LDS로 나타내며 동일 부호를 사용한다. LDS(20)의 측정 값은 1차원의 거리 정보이며, 이 정보를 사용하기 위해서는 3차원의 위치 정보로 변환하는 과정이 필요하다. LDS(20)는 로봇 툴(10)에 고정하여 사용될 수 있으며, 별도로 설치되는 것도 가능함을 밝혀둔다. 본 실시 예에서는 LDS(20)가 로봇 툴(10)에 고정되며, 이 경우 LDS(20)가 측정한 점은 다음과 같은 과정을 거쳐 3차원 좌표로 변환될 수 있다.For convenience of explanation, the displacement sensor 20 is represented by LDS and uses the same reference numerals. The measured value of the LDS 20 is one-dimensional distance information. In order to use this information, it is necessary to convert it into three-dimensional position information. It is noted that the LDS 20 can be fixedly used to the robot tool 10, or can be installed separately. In this embodiment, the LDS 20 is fixed to the robot tool 10. In this case, the points measured by the LDS 20 can be converted into three-dimensional coordinates through the following process.

Figure 112010037709595-pat00001
Figure 112010037709595-pat00001

이 경우, Base 좌표계는 로봇 툴(10)이 사용하는 좌표계로서 지면에 고정되어 있으며, TCP(Tool Center Position) 좌표계는 로봇 툴(10)에 고정된 좌표계이다.

Figure 112010037709595-pat00002
는 Base 좌표계에서 관측한 TCP 좌표계의 원점의 위치가 기록된 3차원 벡터이며,
Figure 112010037709595-pat00003
는 Base 좌표계에서 관측한 TCP 좌표계의 회전 정보가 기록된 3×3 회전 변환 행렬이다.In this case, the Base coordinate system is fixed to the ground as a coordinate system used by the robot tool 10, and the TCP (Tool Center Position) coordinate system is a coordinate system fixed to the robot tool 10.
Figure 112010037709595-pat00002
Is a three-dimensional vector in which the position of the origin of the TCP coordinate system observed in the base coordinate system is recorded,
Figure 112010037709595-pat00003
Is a 3 × 3 rotation transformation matrix in which rotation information of the TCP coordinate system observed in the base coordinate system is recorded.

따라서,

Figure 112010037709595-pat00004
와
Figure 112010037709595-pat00005
는 로봇의 기구학을 통해 쉽게 계산할 수 있다. D는 LDS(20)의 측정값이며, PLDS 와 P0 간의 거리를 의미한다. TCPu 는 TCP 좌표계에서 관측한 LDS(20)의 측정 방향을 나타내는 단위 벡터이며,
Figure 112010037709595-pat00006
는 TCP 좌표계에서 관측한 LDS(20)의 측정 원점의 3차원 위치이다.therefore,
Figure 112010037709595-pat00004
Wow
Figure 112010037709595-pat00005
Can be easily calculated through the kinematics of the robot. D is the measured value of the LDS 20, which means the distance between P LDS and P 0 . TCP u is a unit vector indicating the measurement direction of the LDS 20 observed in the TCP coordinate system,
Figure 112010037709595-pat00006
Dimensional position of the measurement origin of the LDS 20 observed in the TCP coordinate system.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 툴과 변위센서 간 캘리브레이션 과정을 도시한 것이다.FIG. 6 illustrates a calibration process between a robot tool and a displacement sensor according to an embodiment of the present invention.

도 5에서 설명된 TCPu 와

Figure 112010037709595-pat00007
는 LDS(20)가 로봇 툴(10)에 대해 어떻게 장착되어 있는지를 묘사하는 변수들로서 그 자세한 관계는 도 6에 도시된 바와 같다. PLDS 는 LDS(20)의 측정 원점, 즉 D가 0인 점을 나타내며 u는 LDS(20)의 레이저 투사선과 일치하는 크기가 1인 방향 벡터로서 LDS(20)의 측정 각도를 나타낸다. TCP u and < RTI ID = 0.0 >
Figure 112010037709595-pat00007
Are variables that describe how the LDS 20 is mounted to the robot tool 10, and the detailed relationship thereof is as shown in Fig. P LDS denotes a measurement origin of the LDS 20, that is, a point where D is zero, and u denotes a measurement angle of the LDS 20 as a direction vector having a size equal to the laser projection line of the LDS 20.

이 두 변수들의 값은 항상 일정하지 않고, 로봇을 사용하면서 발생하는 충돌이나 진동, 열 등에 의해 변한다. 그러므로, 그 값을 수시로 측정하여 보정해 주어야 하며, 그 특성상 LDS(20)를 이용하여 여러 자세에서 반복 측정한 후, 로봇의 측정 자세와 LDS(20)의 측정값을 [수학식 1]에 역으로 대입하여 최소 자승적인 관점(Least Square Sense)에서 추측한다.The values of these two variables are not always constant, but are changed by collisions, vibrations, heat, and the like that occur while using the robot. Therefore, it is necessary to measure and correct the value from time to time. After repeatedly measuring the LDS 20 in various postures using the LDS 20, the measurement attitude of the robot and the measured value of the LDS 20 are converted into [Equation 1] (Least Square Sense).

결국, 본 발명에 따른 캘리브레이션 장치 및 방법은 이와 같은 로봇과 LDS 간 캘리브레이션 과정을 자동화 함으로써, 캘리브레이션의 정밀성 및 정확성을 향상시키고, 시간적 손실을 최소화할 수 있다.As a result, the calibration apparatus and method according to the present invention can improve the precision and accuracy of calibration and minimize the time loss by automating the calibration process between the robot and the LDS.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 캘리브레이션 과정을 설명한 것이다.7A and 7B illustrate an automatic calibration process according to an embodiment of the present invention.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 측정용 지그(30)는 평면이 원형을 이루고 있으며, 하나의 원과 그 원에 내접하는 두 개의 직사각형을 이용하여 자동 캘리브레이션을 수행하게 된다. 원에 내접하는 직사각형은 반드시 그 중심이 원의 중심과 일치하고, 그 대각선의 길이는 원의 지름과 일치한다. 따라서, 도 7a에 도시된 직사각형과 도 7b에 도시된 직사각형의 대각선의 길이는 동일하므로 아래의 식이 성립된다.Referring to FIGS. 7A and 7B, the measuring jig 30 has a circular shape in a plane, and performs automatic calibration using one circle and two rectangles which are in contact with the circle. A rectangle tangent to a circle must have its center coincident with the center of the circle, and the length of its diagonal line coincides with the diameter of the circle. Therefore, since the lengths of the rectangles shown in Fig. 7A and the diagonal lines shown in Fig. 7B are the same, the following equations are established.

Figure 112010037709595-pat00008
Figure 112010037709595-pat00008

또한, 원점이 원의 중심과 일치하고 그 축이 직사각형의 변들과 평행하도록 내부 좌표계를 선택할 경우, 직사각형의 각 꼭지점의 좌표는 xda 와 yda 또는 xdb 와 ydb 의 2개의 파라미터만을 이용하여 표현할 수 있다. 수식으로 표현할 경우 아래와 같다.Further, when selecting the internal coordinate system coincides with the center of the origin is cool and such that the axes are parallel to the sides of a rectangle, the coordinates of each vertex of the rectangle by using only two parameters, x da and y da or x db and y db Can be expressed. The expression is expressed as follows.

Figure 112010037709595-pat00009
Figure 112010037709595-pat00009

Figure 112010037709595-pat00010
Figure 112010037709595-pat00010

결국, LDS를 이용하여 직사각형의 각 꼭지점에 해당하는 부위를 측정하게 되면, LDS의 측정 각도나 장착 위치를 역을 계산해 낼 수 있다.As a result, by measuring the area corresponding to each vertex of the rectangle using the LDS, it is possible to calculate the inverse of the measurement angle and the mounting position of the LDS.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측정용 지그의 경계점을 검출하는 과정을 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates a process of detecting a boundary point of a measurement jig according to an embodiment of the present invention.

측정용 지그(30)에 내접하는 직사각형을 측정하기 위해 도 8과 같이 LDS(20)로 연속 측정하면서 로봇을 각 축 방향으로 이동시켜 경계점을 검출한다. 경계점 부근에서는 LDS(20)의 측정값이 D1 -> D2 로 급변하므로, 용이하게 경계점을 검출할 수 있다. 경계점은 도 8의 좌측에 도시된 상승 경계점과 도 8의 우측에 도시된 하강 경계점 두 가지가 존재하며, 캘리브레이션을 위해 사용하는 경계점은 상승 경계점의 값을 사용하는 것이 바람직하다. 하강 경계점은 경계점을 지난 직후에 검출이 가능하기 때문에 측정 정밀도가 상승 경계점에 비해 떨어진다.In order to measure a rectangle in contact with the measuring jig 30, a boundary point is detected by moving the robot in each axis direction while continuously measuring the LDS 20 as shown in Fig. In the vicinity of the boundary points the measurement value of the LDS (20) D 1 - therefore changing to a> D 2, it is possible to readily detect a boundary point. There are two boundary points, the rising boundary point shown on the left side of FIG. 8 and the falling boundary point shown on the right side of FIG. 8, and the boundary point used for calibration is preferably the value of the rising boundary point. Since the descending boundary point can be detected immediately after the boundary point, the measurement accuracy is lower than the rising boundary point.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측정용 지그의 경사면의 작용을 설명한 것이다.9A and 9B illustrate the action of the inclined surface of the measuring jig according to an embodiment of the present invention.

이제, 측정용 지그의 측면에 경사면이 형성되어야 하는 이유를 설명한다. 만약, LDS(20)가 기울어져 장착되어 있을 경우, 도 9a에 도시된 것처럼 측정용 지그(30')에 θ가 없으면 경계점 전후의 LDS(20) 측정값이 연속적으로 변하므로 정확한 검출이 불가능하다. 하지만, 도 9b에 도시된 것처럼 측정용 지그(30)에 θ가 존재하면 LDS(20)가 기울어져 장착되어 있어도 정확한 경계점의 검출이 가능하다.Now, the reason why the inclined surface should be formed on the side surface of the measuring jig will be explained. If the LDS 20 is inclined and mounted, as shown in FIG. 9A, if there is no? In the measuring jig 30 ', the measured values of the LDS 20 before and after the boundary point continuously change, . However, if? Exists in the measurement jig 30 as shown in FIG. 9B, accurate boundary points can be detected even if the LDS 20 is inclined.

이제, 바람직한 실시 예를 통해 캘리브레이션 방법을 더욱 상세히 설명하기로 한다.Now, the calibration method will be described in more detail through a preferred embodiment.

도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 캘리브레이션의 과정을 도시한 것이다.10A to 10E illustrate a process of automatic calibration according to an embodiment of the present invention.

먼저, 측정용 지그(30)를 로봇 TCP 좌표계의 XY 평면과 평행하게 위치시킨다. 그리고, 로봇 툴(10)을 측정용 지그(30)의 중심에 일치시킨다. 이때 로봇 툴(10)의 좌표를 T0 라고 한다.First, the measuring jig 30 is positioned in parallel with the XY plane of the robot TCP coordinate system. Then, the robot tool 10 is made to coincide with the center of the measuring jig 30. The coordinates of a robot tool (10) will be referred to as T 0.

이후에, 측정 모션에서 로봇 툴(10)과 측정용 지그(30)의 충돌을 방지하기 위해 로봇 툴(10)을 +Z 방향으로 일정거리 이동시킨다.Thereafter, the robot tool 10 is moved a certain distance in the + Z direction in order to prevent collision between the robot tool 10 and the measurement jig 30 in the measurement motion.

이후에, 로봇 툴(10)을 +X, +Y 방향으로 평행 이동시키면서 LDS(20)를이용하여 하강 경계점을 검색한다. 그 후 로봇 툴(10)을 -Y 방향으로 저속으로 이동시키면서 LDS(20)를이용하여 상승 경계점을 정밀하게 검출한다. 검출된 경계점을 P1a, 경계점을 측정하기 위한 로봇 툴(10)의 좌표계를 T1a, LDS(20) 측정값을 D1a 라고 한다.Thereafter, the robot tool 10 is moved in parallel in the + X and + Y directions, and the LDS 20 is used to search for a descending boundary point. Then, the robot tool 10 is moved at a low speed in the -Y direction while the LDS 20 is used to accurately detect the rising boundary point. The coordinate system of the robot tool 10 for measuring the detected boundary point is P 1a , the coordinate system of the robot tool 10 is T 1a , and the measured value of LDS (20) is D 1a .

이후에, 로봇 툴(10)을 -Y 방향으로 평행 이동시키면서 LDS(20)를 이용하여 하강 경계점을 검색한다. 그 후 로봇 툴(10)을 +Y 방향으로 저속으로 이동시키면서 LDS(20)를 이용하여 상승 경계점을 정밀하게 검출한다. 검출된 경계점을 P2a, 경계점을 측정하기 위한 로봇 툴(10)의 좌표계를 T2a, LDS(20) 측정값을 D2a 라고 한다.Thereafter, while the robot tool 10 is moved in parallel to the -Y direction, the LDS 20 is used to search for a descending boundary point. Then, the robot tool 10 is moved at a low speed in the + Y direction while the LDS 20 is used to accurately detect the rising boundary point. The detected boundary point is P 2a , the coordinate system of the robot tool 10 for measuring the boundary point is T 2a , and the measured value of LDS (20) is D 2a .

이후에, 로봇 툴(10)을 -X 방향으로 평행 이동시키면서 LDS(20)를 이용하여 하강 경계점을 검색한다. 그 후 로봇 툴(10)을 +X 방향으로 저속으로 이동시키면서 LDS(20)를 이용하여 상승 경계점을 정밀하게 검출한다. 검출된 경계점을 P3a, 경계점을 측정하기 위한 로봇 툴(10)의 좌표계를 T3a, LDS(20) 측정값을 D3a 라고 한다.Thereafter, the robot tool 10 is moved in parallel to the -X direction while using the LDS 20 to search for a descending boundary point. Then, the robot tool 10 is moved at a low speed in the + X direction while the LDS 20 is used to accurately detect the rising boundary point. The detected boundary point is P 3a , the coordinate system of the robot tool 10 for measuring the boundary point is T 3a , and the measured value of LDS (20) is D 3a .

이후에, 로봇 툴(10)을 +Y 방향으로 평행 이동시키면서 LDS(20)를 이용하여 하강 경계점을 검색한다. 그 후 로봇 툴(10)을 -Y 방향으로 저속으로 이동시키면서 LDS(20)를 이용하여 상승 경계점을 정밀하게 검출한다. 검출된 경계점을 P4a, 경계점을 측정하기 위한 로봇 툴(10)의 좌표계를 T4a, LDS(20) 측정값을 D4a 라고 한다.Thereafter, the robot tool 10 is moved in parallel in the + Y direction while the LDS 20 is used to search for a descending boundary point. Then, the robot tool 10 is moved at a low speed in the -Y direction while the LDS 20 is used to accurately detect the rising boundary point. The detected boundary point is P 4a , the coordinate system of the robot tool 10 for measuring the boundary point is T 4a , and the measured value of the LDS (20) is D 4a .

이와 같은 과정을 거친 후, 로봇 툴(10)을 +Z 방향으로 일정거리 이동시키고 로봇 툴(10)을 일정각 회전시켜 회전각을 변화시킨다. 이후에, 상술한 P1a ~ P4a 경계점 검출의 과정을 반복한다. 이때 측정된 경계점을 각각 P1b, P2b, P3b, P4b 라고 하고, 경계점을 측정하기 위한 로봇 툴(10)의 좌표계를 각각 T1b, T2b, T3b, T4b 라고 하며, LDS(20) 측정값을 각각 D1b, D2b, D3b, D4b 라고 한다.After this process, the robot tool 10 is moved by a predetermined distance in the + Z direction, and the rotation angle of the robot tool 10 is changed by a certain angle. Thereafter, the process of detecting the boundary points P 1a to P 4a described above is repeated. At this time, as the measured feature points, respectively P 1b, P 2b, P 3b , P 4b and, and the coordinate system of the robot tool (10) for measuring the boundary point that each T 1b, T 2b, T 3b, T 4b, LDS ( 20) measurement values are referred to as D 1b , D 2b , D 3b , and D 4b , respectively.

이와 같은 과정을 통해 T0, T1a ~ T4a, T1b ~ T4b, D1a ~ D4a, D1b ~ D4b 를 얻을 수 있다. [수학식 1]과 [수학식 2]을 위의 단계 중 P1a 경계점 검출의 과정에 대응되게 다시 유도하면 다음과 같다.T 0 , T 1a to T 4a , T 1b to T 4b , D 1a to D 4a , and D 1b to D 4b can be obtained through the above process. [Equation 1] and [Equation 2] are re-induced corresponding to the process of detecting the P 1a boundary point among the above steps.

Figure 112010037709595-pat00011
Figure 112010037709595-pat00011

Figure 112010037709595-pat00012
Figure 112010037709595-pat00012

Figure 112010037709595-pat00013
Figure 112010037709595-pat00013

이와 같이 유도된 벡터에 관한 식을 분해하면 다음과 같이 8개의 변수를 갖는 3개의 스칼라 식을 얻을 수 있다.The decomposition of the expression for this derived vector yields three scalar equations with eight variables as follows.

Figure 112010037709595-pat00014
또는
Figure 112010037709595-pat00014
or

Figure 112010037709595-pat00015
Figure 112010037709595-pat00015

위의 과정에서 로봇 툴(10)은 모두 평행 이동하므로 다음 관계가 성립한다.In the above process, all the robot tools 10 move in parallel, so that the following relationship holds.

Figure 112010037709595-pat00016
Figure 112010037709595-pat00016

Figure 112010037709595-pat00017
Figure 112010037709595-pat00017

Figure 112010037709595-pat00018
Figure 112010037709595-pat00018

Figure 112010037709595-pat00019
(1≤i≤4)
Figure 112010037709595-pat00019
(1? I? 4)

이 과정을 모든 측정 결과에 대해 반복하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.By repeating this procedure for all measurement results, the following equation can be obtained.

Figure 112010037709595-pat00020
Figure 112010037709595-pat00020

위 식의 A행렬은 Da 가 Db 와 일치하지 않을 경우에는 항상 행렬의 계수가 10으로 x벡터의 열 수와 동일하므로 계산이 가능하다. 따라서, 구하고자 하는 캘리브레이션 변수인

Figure 112010037709595-pat00021
와
Figure 112010037709595-pat00022
의 모든 계산을 수행할 수 있다.The matrix A in the above equation can be calculated because the coefficient of the matrix is always equal to the number of columns of the x vector when D a does not coincide with D b . Therefore, the calibration variable
Figure 112010037709595-pat00021
Wow
Figure 112010037709595-pat00022
Can be performed.

그러므로,therefore,

Figure 112010037709595-pat00023
의 관계가 성립된다.
Figure 112010037709595-pat00023
.

한편, 도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 센서를 이용한 자동 캘리브레이션의 과정을 도시한 것이다.11A to 11E illustrate a process of automatic calibration using a touch sensor according to an embodiment of the present invention.

터치 센서는 로봇 툴(10)을 측정용 지그(30)의 중심에 자동으로 일치시키는 것으로, 그 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.The touch sensor automatically aligns the robot tool 10 with the center of the measuring jig 30. The process will be described in detail as follows.

먼저, 로봇 툴(10)을 측정용 지그(30) 위에 위치시킨다. 이후에, 도 11a와 같이 측정용 지그(30) 위에 3 점을 터치 센서로 측정한다. 이 점을 각각 Pt1, Pt2, Pt3 라고 한다.First, the robot tool 10 is placed on the measurement jig 30. Thereafter, as shown in FIG. 11A, three points are measured with the touch sensor on the measuring jig 30. FIG. These points are referred to as P t1 , P t2 , and P t3 , respectively.

측정 결과를 이용하여 아래의 수식과 같이 Object 좌표계를 선정하고 TCP 좌표계와의 관계를 계산한다.Using the measurement results, we select the object coordinate system as shown in the following equation and calculate the relation with the TCP coordinate system.

Figure 112010037709595-pat00024
Figure 112010037709595-pat00024

Figure 112010037709595-pat00025
Figure 112010037709595-pat00025

Figure 112010037709595-pat00026
Figure 112010037709595-pat00026

Figure 112010037709595-pat00027
Figure 112010037709595-pat00027

Figure 112010037709595-pat00028
Figure 112010037709595-pat00028

Figure 112010037709595-pat00029
Figure 112010037709595-pat00029

이후에, 로봇 툴(10)의 회전각을

Figure 112010037709595-pat00030
와 일치시킨 뒤, 도 11a 내지 도 11e에 도시된 바와 같이 측정용 지그(30)에 내접하는 직사각형을 터치 센서로 측정한다. 이 경우, 각 꼭지점을 Pt4 ~ Pt7이라 한다.Thereafter, the rotation angle of the robot tool 10
Figure 112010037709595-pat00030
11A to 11E, a rectangle in contact with the measuring jig 30 is measured with a touch sensor. In this case, each vertex is referred to as P t4 to P t7 .

이후에, 아래의 수식을 참고하여 TCP 좌표계의 XY 평면이 측정용 지그(30)에 평행하고 그 중심과 로봇 툴(10)이 일치하도록 로봇 툴(10)을 이동시킨다.Then, referring to the following equation, the robot tool 10 is moved such that the XY plane of the TCP coordinate system is parallel to the measuring jig 30 and the center thereof coincides with the robot tool 10.

Figure 112010037709595-pat00031
,
Figure 112010037709595-pat00032
Figure 112010037709595-pat00031
,
Figure 112010037709595-pat00032

Figure 112010037709595-pat00033
,
Figure 112010037709595-pat00033
,

Figure 112010037709595-pat00034
Figure 112010037709595-pat00034

Figure 112010037709595-pat00035
(4≤i≤7)
Figure 112010037709595-pat00035
(4? I? 7)

지금까지 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the calibration apparatus between the robot and the displacement sensor and the calibration method using the same have been described with reference to the embodiments shown in the drawings, the present invention is merely illustrative and any person skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments . Accordingly, the scope of the true technical protection should be determined by the technical idea of the appended claims.

10 : 로봇 툴 20 : 변위센서
30 : 측정용 지그10: Robot tool 20: Displacement sensor
30: Measuring jig

Claims (10)

로봇 툴과, 상기 로봇 툴에 연결되어 1차원 거리 정보를 획득하는 변위센서 간의 캘리브레이션을 수행하기 위한 것으로서,
상기 로봇 툴에 대해 상대적으로 평행 이동되며, 원판 형상으로 이루어진 측정용 지그; 및
상기 측정용 지그의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점에 대한 위치를 측정하도록, 상기 로봇 툴의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치.A method for performing calibration between a robot tool and a displacement sensor connected to the robot tool to obtain one-dimensional distance information,
A measurement jig that is moved in parallel relative to the robot tool and formed in a disk shape; And
And a controller for controlling the driving of the robot tool so as to measure a position of each vertex of the rectangle in contact with the circle of the measuring jig. 청구항 1에 있어서,
상기 측정용 지그는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 측면이 경사진 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치.The method according to claim 1,
Wherein the measuring jig has a side inclined so that the width gradually decreases from the upper portion to the lower portion. 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 측정용 지그에 대해 상기 로봇 툴을 각 축 방향으로 이동시키면서 상기 변위센서로 연속 측정하여 경계점을 검출하는 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control unit continuously measures the jig with the displacement sensor while moving the robot tool in each axial direction to detect a boundary point. 청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 상기 측정용 지그의 두께에 비례하여 상기 변위센서의 측정 거리가 감소하는 구간에서 검출된 경계점의 정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치.The method of claim 3,
Wherein the control unit uses the information of the boundary point detected in a section in which the measurement distance of the displacement sensor decreases in proportion to the thickness of the measurement jig. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로봇 툴을 상기 측정용 지그의 중심에 자동으로 일치시키는 터치센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a touch sensor for automatically matching the robot tool to the center of the measuring jig. 원판 형상의 측정용 지그를 로봇 툴 중심 위치 좌표계의 XY 평면과 평행하게 위치시키는 제1단계;
상기 로봇 툴을 상기 측정용 지그의 중심에 일치시키는 제2단계;
상기 로봇 툴을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서, 상기 로봇 툴에 연결된 변위센서를 이용하여 상기 측정용 지그의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점의 경계점을 검출하는 제3단계;
상기 로봇 툴을 Z축 방향으로 이동시키고 회전각을 변화시키는 제4단계;
상기 로봇 툴을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서, 상기 변위센서를 이용하여 상기 측정용 지그의 원에 내접하는 직사각형의 각 꼭지점의 경계점을 검출하는 제5단계; 및
상기 제2단계, 제3단계 및 제5단계에 의해 각각 획득된 상기 로봇 툴의 좌표 및 상기 변위센서 측정값을 이용하여, 상기 로봇 툴 중심 위치 좌표계에서 관측한 상기 변위센서의 측정 방향 및 상기 로봇 툴 중심 위치 좌표계에서 관측한 상기 변위센서의 측정 원점의 3차원 위치를 획득하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 방법.A first step of positioning a disk-like measuring jig in parallel with the XY plane of the robot tool center position coordinate system;
A second step of aligning the robot tool with the center of the measuring jig;
A third step of detecting a boundary point of each vertex of a rectangle in contact with a circle of the measuring jig using a displacement sensor connected to the robot tool while moving the robot tool in at least one direction of an X axis and a Y axis;
A fourth step of moving the robot tool in a Z-axis direction and changing a rotation angle;
A fifth step of detecting a boundary point of each vertex of a rectangle in contact with a circle of the measuring jig using the displacement sensor while moving the robot tool in at least one direction of an X axis and a Y axis; And
Measuring a position of the displacement sensor in the robot tool center position coordinate system and a measurement direction of the displacement sensor measured in the robot tool center position coordinate system using the coordinates of the robot tool and the displacement sensor measurement values obtained by the second, And a sixth step of obtaining a three-dimensional position of the measurement origin of the displacement sensor, which is observed in the tool center position coordinate system. 청구항 6에 있어서,
상기 제2단계 이후에, 상기 로봇 툴을 Z축 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 방법.The method of claim 6,
Further comprising moving the robot tool in the Z-axis direction after the second step. 청구항 6에 있어서,
상기 측정용 지그는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 측면이 경사진 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 방법.The method of claim 6,
Wherein the measuring jig has a side inclined such that the width gradually decreases from the upper portion to the lower portion. 청구항 6에 있어서,
상기 제3단계는,
상기 로봇 툴을 X축과 Y축 중 적어도 일 방향으로 이동시키면서, 상기 변위센서를 이용하여 하강 경계점을 검색한 후, 상기 로봇 툴을 타 방향으로 이동시켜가며 상기 변위센서를 이용하여 상승 경계점을 검색하는 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 방법.The method of claim 6,
In the third step,
The robot tool is moved in at least one direction of the X axis and the Y axis and the descending boundary point is searched using the displacement sensor and the robot tool is moved in the other direction to detect a rising edge point using the displacement sensor And a displacement sensor for detecting a displacement between the robot and the displacement sensor. 청구항 6에 있어서,
상기 제2단계는:
상기 로봇 툴을 상기 측정용 지그 위에 위치시키는 단계;
상기 측정용 지그 위에 적어도 3 지점을 터치 센서로 측정하는 단계;
상기 터치 센서로 측정된 결과를 이용하여 상기 로봇 툴의 회전각을 고정시킨 후, 상기 측정용 지그에 내접하는 직사각형을 상기 터치 센서로 측정하는 단계; 및
상기 로봇 툴 중심 위치 좌표계의 XY 평면이 상기 측정용 지그에 평행하고 상기 측정용 지그의 중심과 상기 로봇 툴이 일치하도록 상기 로봇 툴을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇과 변위센서 간 캘리브레이션 방법.The method of claim 6,
Said second step comprising:
Positioning the robot tool on the measurement jig;
Measuring at least three points on the measurement jig with a touch sensor;
Measuring a rectangle in contact with the measurement jig using the touch sensor after fixing the rotation angle of the robot tool using the measurement result with the touch sensor; And
And moving the robot tool such that the XY plane of the robot tool center position coordinate system is parallel to the measuring jig and the center of the measuring jig and the robot tool coincide with each other. Way.
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