KR101741997B1

KR101741997B1 - 로봇 암 정렬 장치 및 이를 이용한 정렬 방법

Info

Publication number: KR101741997B1
Application number: KR1020160139168A
Authority: KR
Inventors: 도윤진
Original assignee: 다래비젼주식회사
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2017-05-31

Abstract

본 발명은 로봇 암 정렬 장치 및 이를 이용한 정렬 방법에 관한 것으로 적어도 2개 관절 이상으로 구성되는 로봇 암이 구비되어 이를 제어하는 로봇 제어기와 상기의 로봇 암의 일 측에 결합하여 정렬 대상물을 촬영하는 카메라와 상기의 카메라 주위에 결합하는 링 조명이 구비되는 비전 정렬 PC로 구성되는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법에 있어서, 상기의 로봇 제어기와 비전 정렬 PC 간의 통신을 설정하는 제 1단계와 카메라를 통하여 정렬 대상물의 이미지를 획득하는 제 2단계와 비전 정렬 PC에서 정렬 대상물의 이미지를 통하여 픽셀 값 및 기준 좌표를 설정하는 제 3단계와 로봇 제어기와 비전 정렬 PC의 고유 모델 번호를 입력하여 매칭하고 저장하는 제 4단계와 비전 정렬 PC에 정렬의 기준이 되는 정렬 마크를 등록하고 편집하는 제 5단계와 상기의 로봇 제어기로부터 정렬 명령이 비전 정렬 PC로 전송되면, 비전 정렬 PC에서 픽셀 값 및 기준 좌표를 통하여 좌표 데이터를 생성하는 제 6단계와 상기의 좌표 데이터가 로봇 제어기로 전송된 후, 로봇 제어기에 의하여 로봇 암이 좌표 데이터에 위치하여 정렬을 종료하는 제 7단계로 구성되어 선명한 이미지를 통하여 정렬 대상물의 정확한 위치로 로봇 암을 정렬시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

로봇 암 정렬 장치 및 이를 이용한 정렬 방법{Robot Arm Align Apparatus And Align Method With The Same}

본 발명은 로봇 암 정렬 장치 및 이를 이용한 정렬 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 카메라를 통하여 획득한 정렬 대상물의 이미지를 통하여 로봇 암이 정렬 대상물의 정확한 위치에 위치할 수 있도록 하는 로봇 암 정렬 장치 장치와 이를 이용한 정렬 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 정렬이라 함은 회로나 장치, 시스템을 조정하여 이들의 기능을 동조시키거나 적당한 위치에 배치하는 것으로 특히, 로봇 암 정렬은 로봇 암이 가공 또는 검사하는 대상물의 정확한 위치에서 가공 또는 검사할 수 있도록 로봇 암과 대상물을 정렬시키는 것이다.

이에 따라, 카메라를 이용한 로봇 암 정렬 장치 또는 방법은 다양한 구성과 방법이 공지되어 있으나 카메라에서 촬영된 이미지가 로봇에 움직임에 따라 선명하지 못하여 이미지 보정 등의 복잡한 단계를 수행해야 하는 문제점이 있다.

그리고, 대한민국 등록특허공보 제10-0213096호에는 로봇의 현재 위치로부터 제로 리턴을 실행하는 단계와 제로 리턴의 완료 후, 카메라로부터 캘리브레이션 지그의 이미지 데이터를 얻는 단계 및 상기 얻어진 이미지 데이터와 미리 설정된 캘리브레이션 지그의 기준 데이터를 비교하여 비젼 캘리브레이션을 수행하는 단계로 구성되는 로봇의 캘리브레이션 방법이 기재되어 있으나 이 역시 각 구성의 이미지를 획득하는 구체적인 방법이 누락되어 있으며, 생성된 데이터들로 로봇을 제어하는 구체적인 방법이 누락되어 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0213096호(1999.05.13)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원발명에서는 로봇 암에 움직임에 구애받지 않고 카메라를 통하여 선명한 정렬 대상물의 이미지를 획득하고 이를 통하여 정확한 위치에 정렬이 수행되는 로봇 암 정렬 장치 및 이를 이용한 정렬 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

목적을 달성하기 위한 구성으로는 로봇 암 정렬 장치에 있어서, 적어도 2개 관절 이상으로 구성되는 로봇 암이 구비되어 이를 제어하는 로봇 제어기와 상기의 로봇 암의 일 측에 결합하여 정렬 대상물을 촬영하는 카메라와 상기의 카메라 주위에 결합하는 링 조명이 구비되는 비전 정렬 PC로 구성되어, 상기의 카메라로 획득한 영상을 비전 정렬 PC에서 분석하여 정렬 대상물의 좌표를 생성하고 이를 로봇 제어기에 전송한 후, 상기의 로봇 제어기에 의하여 로봇 암이 좌표를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 정렬 장치이다.

본 발명의 다른 특징으로는 적어도 2개 관절 이상으로 구성되는 로봇 암이 구비되어 이를 제어하는 로봇 제어기와 상기의 로봇 암의 일 측에 결합하여 정렬 대상물을 촬영하는 카메라와 상기의 카메라 주위에 결합하는 링 조명이 구비되는 비전 정렬 PC로 구성되는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법에 있어서, 상기의 로봇 제어기와 비전 정렬 PC 간의 통신을 설정하는 제 1단계와 카메라를 통하여 정렬 대상물의 이미지를 획득하는 제 2단계와 비전 정렬 PC에서 정렬 대상물의 이미지를 통하여 픽셀 값 및 기준 좌표를 설정하는 제 3단계와 로봇 제어기와 비전 정렬 PC의 고유 모델 번호를 입력하여 매칭하고 저장하는 제 4단계와 비전 정렬 PC에 정렬의 기준이 되는 정렬 마크를 등록하고 편집하는 제 5단계와 상기의 로봇 제어기로부터 정렬 명령이 비전 정렬 PC로 전송되면, 비전 정렬 PC에서 픽셀 값 및 기준 좌표를 통하여 좌표 데이터를 생성하는 제 6단계와 상기의 좌표 데이터가 로봇 제어기로 전송된 후, 로봇 제어기에 의하여 로봇 암이 좌표 데이터에 위치하여 정렬을 종료하는 제 7단계로 구성되는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법이다.

본 발명의 또 다른 특징으로는 상기의 제 1단계에서 연결, 연결 해제 메뉴를 통하여 통신 연결 또는 해제를 선택하며 통신 포트, 통신 속도를 선택할 수 있고, 데이터 전송 메뉴를 통하여 로봇 제어기와 비전 정렬 PC의 기 설정된 통신 연결 상태를 테스트할 수 있으며, 상기의 제 3단계에서 정렬 대상물의 이미지 픽셀 값과 기준 좌표계 방향을 설정하며, 정렬 대상물의 픽셀 값 계산 범위를 설정하고, 설정된 픽셀 값 계산 범위의 실제 거리를 'mm' 단위로 입력하고 픽셀 값 계산 범위와 실제 거리 값을 이용하여 카메라의 픽셀 값을 계산하고 저장하며, 상기의 제 5단계에서 등록된 정렬 마크의 편집은 정렬 마크에 불필요한 부분을 마스킹하는 것과 정렬 마크의 경계 면을 평탄화하는 것으로 구성되고, 상기의 제 5단계 완료 후 로봇 제어기와 비전 정렬 PC 간의 통신이 해제된 상태로 비전 정렬 PC 내에서 좌표 데이터를 생성 및 확인하는 테스트 단계를 수행할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치 및 이를 이용한 정렬 방법은 로봇 암 움직임에 구애받지 않고 정렬 대상물의 선명한 이미지를 획득할 수 있으며, 선명한 이미지를 통하여 정렬 대상물의 정확한 위치로 로봇 암을 정렬시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 로봇 암 정렬 방법을 위한 각각의 단계마다 독립된 인터페이스에서 설정 및 실행할 수 있으므로 사용 편의성이 증대되는 효과가 있다.

도 1은 기존의 로봇 캘리브레이션 방법의 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 제 1단계 설정 인터페이스.
도 5는 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 제 3단계 설정 인터페이스.
도 6은 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 제 4단계 설정 인터페이스.
도 7은 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 제 5단계 설정 인터페이스.

도 2는 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치의 구성도로서 이를 참고하여 본원 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치의 구성을 설명하면 하기와 같다.

로봇 암 정렬 장치에 있어서, 적어도 2개 관절 이상으로 구성되는 로봇 암(11)이 구비되어 이를 제어하는 로봇 제어기(10);와 상기의 로봇 암(11)의 일 측에 결합하여 정렬 대상물(O)을 촬영하는 카메라(21)와 상기의 카메라(21) 주위에 결합하는 링 조명(22)이 구비되는 비전 정렬 PC(20);로 구성되어, 상기의 카메라(21)로 획득한 영상을 비전 정렬 PC(20)에서 분석하여 정렬 대상물(O)의 좌표를 생성하고 이를 로봇 제어기(11)에 전송한 후, 상기의 로봇 제어기(10)에 의하여 로봇 암(11)이 좌표를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 정렬 장치이다.

상기의 링 조명(22)은 카메라(21) 주위에 원형으로 구비되어 정렬 대상물(O)을 카메라로 촬영하므로 로봇 암에 움직임이나 기타 구조물 등에 의한 그림자로 인하여 발생하는 선명하지 못한 영상을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 순서도로서 이를 참조하여 본원 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 구성은 하기와 같다.

적어도 2개 관절 이상으로 구성되는 로봇 암(11)이 구비되어 이를 제어하는 로봇 제어기(10);와 상기의 로봇 암(11)의 일 측에 결합하여 정렬 대상물(O)을 촬영하는 카메라(21)와 상기의 카메라(21) 주위에 결합하는 링 조명(22)이 구비되는 비전 정렬 PC(20);로 구성되는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법에 있어서, 상기의 로봇 제어기(10)와 비전 정렬 PC(20) 간의 통신을 설정하는 제 1단계(S10);와 카메라(21)를 통하여 정렬 대상물(O)의 이미지를 획득하는 제 2단계(S20);와 비전 정렬 PC(20)에서 정렬 대상물(O)의 이미지를 통하여 픽셀 값 및 기준 좌표를 설정하는 제 3단계(S30);와 로봇 제어기(10)와 비전 정렬 PC(20)의 고유 모델 번호를 입력하여 매칭하고 저장하는 제 4단계(S40);와 비전 정렬 PC(20)에 정렬의 기준이 되는 정렬 마크(M)를 등록하고 편집하는 제 5단계(S50);와 상기의 로봇 제어기(10)로부터 정렬 명령이 비전 정렬 PC(20)로 전송되면, 비전 정렬 PC(20)에서 픽셀 값 및 기준 좌표를 통하여 좌표 데이터를 생성하는 제 6단계(S60);와 상기의 좌표 데이터가 로봇 제어기(10)로 전송된 후, 로봇 제어기(10)에 의하여 로봇 암(11)이 좌표 데이터에 위치하여 정렬을 종료하는 제 7단계(S70);로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법이다.

그리고, 상기의 제 1단계(S10) 내지 제 5단계(S50)는 각각 하나의 인터페이스에서 설정되므로 숙련된 사용자가 아닐지라도 어려움 없이 각 단계의 설정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 4는 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 제 1단계 설정 인터페이스로서 이를 참고하면, 상기의 제 1단계(S10)에서 연결, 연결 해제 메뉴를 통하여 통신 연결 또는 해제를 선택하며 통신 포트, 통신 속도를 선택할 수 있고, 데이터 전송 메뉴를 통하여 로봇 제어기(11)와 비전 정렬 PC(20)의 기 설정된 통신 연결 상태를 테스트할 수 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 도 5는 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 제 3단계 설정 인터페이스로서 이를 참고하면, 상기의 제 3단계(S30)에서 정렬 대상물(O)의 이미지 픽셀 값과 기준 좌표계 방향을 설정하며, 정렬 대상물(O)의 픽셀 값 계산 범위를 설정하고, 설정된 픽셀 값 계산 범위의 실제 거리를 'mm' 단위로 입력하고 픽셀 값 계산 범위와 실제 거리 값을 이용하여 카메라의 픽셀 값을 계산하고 저장하는 것을 특징으로 한다. 이는 캘리브레이션을 수행하는 단계로 구체적인 계산 방법은 공지된 기술 적용이 가능하다.

그리고, 도 6은 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 제 4단계 설정 인터페이스로서 이를 참고하면 로봇 제어기(10)와 비전 정렬 PC(20)의 고유 모델 번호를 입력하여 매칭하고 저장하는 것을 통하여 추후, 동일한 정렬 대상물(O)에 정렬을 수행할 경우 상기의 제 2, 3단계(S20, 30)를 생략하고 제 7단계(S70)를 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법의 제 5단계 설정 인터페이스로서 이를 참고하면 상기의 제 5단계(S50)에서 등록된 정렬 마크(M)의 편집은 정렬 마크(M)에 불필요한 부분을 마스킹하는 것과 정렬 마크(M)의 경계 면을 평탄화하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이는 정렬 마크의 인식성을 높이고 불필요한 영역을 삭제함으로써 제 6단계(S60)에서 수행되는 연산을 보다 신속하게 수행할 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 상기의 제 5단계(S50) 완료 후, 로봇 제어기(10)와 비전 정렬 PC(20) 간의 통신이 해제된 상태로 비전 정렬 PC(20) 내에서 좌표 데이터를 생성 및 확인하는 테스트 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다. 이는 상기의 제 3 내지 5단계(S30 ~ S50)의 설정 및 수행이 제대로 되었는지 확인하기 위한 테스트로서 정렬이 제대로 수행되지 않을 경우 로봇 제어기(10)에 의한 오류인지 정렬 PC(20)에 의한 오류인지를 명확하게 판별할 수 있다.

본 발명은 특정의 실시 예 및 적용 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

10. 로봇 제어기 11. 로봇 암
20. 비전 정렬 PC 21. 카메라
22. 링 조명 O. 정렬 대상물
M. 정렬 마크
S10. 제 1단계 S20. 제 2단계
S30. 제 3단계 S40. 제 5단계
S50. 제 5단계 S60. 제 6단계

Claims

삭제
적어도 2개 관절 이상으로 구성되는 로봇 암(11)이 구비되어 이를 제어하는 로봇 제어기(10);와 상기의 로봇 암(11)의 일 측에 결합하여 정렬 대상물(O)을 촬영하는 카메라(21)와 상기의 카메라(21) 주위에 결합하는 링 조명(22)이 구비되는 비전 정렬 PC(20);로 구성되는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법에 있어서,
상기의 로봇 제어기(10)와 비전 정렬 PC(20) 간의 통신을 설정하는 제 1단계(S10);와
카메라(21)를 통하여 정렬 대상물(O)의 이미지를 획득하는 제 2단계(S20);와
비전 정렬 PC(20)에서 정렬 대상물(O)의 이미지를 통하여 픽셀 값 및 기준 좌표를 설정하는 제 3단계(S30);와
로봇 제어기(10)와 비전 정렬 PC(20)의 고유 모델 번호를 입력하여 매칭하고 저장하는 제 4단계(S40);와
비전 정렬 PC(20)에 정렬의 기준이 되는 정렬 마크(M)를 등록하고 편집하는 제 5단계(S50);와
상기의 로봇 제어기(10)로부터 정렬 명령이 비전 정렬 PC(20)로 전송되면, 비전 정렬 PC(20)에서 픽셀 값 및 기준 좌표를 통하여 좌표 데이터를 생성하는 제 6단계(S60);와
상기의 좌표 데이터가 로봇 제어기(10)로 전송된 후, 로봇 제어기(10)에 의하여 로봇 암(11)이 좌표 데이터에 위치하여 정렬을 종료하는 제 7단계(S70);로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법.
제 2항에 있어서,
상기의 제 1단계(S10)에서 연결, 연결 해제 메뉴를 통하여 통신 연결 또는 해제를 선택하며 통신 포트, 통신 속도를 선택할 수 있고, 데이터 전송 메뉴를 통하여 로봇 제어기(11)와 비전 정렬 PC(20)의 기 설정된 통신 연결 상태를 테스트할 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법.
제 2항에 있어서,
상기의 제 3단계(S30)에서 정렬 대상물(O)의 이미지 픽셀 값과 기준 좌표계 방향을 설정하며, 정렬 대상물(O)의 픽셀 값 계산 범위를 설정하고, 설정된 픽셀 값 계산 범위의 실제 거리를 'mm' 단위로 입력하고 픽셀 값 계산 범위와 실제 거리 값을 이용하여 카메라의 픽셀 값을 계산하고 저장하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법.
제 2항에 있어서,
상기의 제 5단계(S50)에서 등록된 정렬 마크(M)의 편집은 정렬 마크(M)에 불필요한 부분을 마스킹하는 것과 정렬 마크(M)의 경계 면을 평탄화하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법.
제 2항에 있어서,
상기의 제 5단계(S50) 완료 후, 로봇 제어기(10)와 비전 정렬 PC(20) 간의 통신이 해제된 상태로 비전 정렬 PC(20) 내에서 좌표 데이터를 생성 및 확인하는 테스트 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 정렬 장치를 이용한 정렬 방법.