KR102048160B1

KR102048160B1 - 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR102048160B1
Application number: KR1020180144893A
Authority: KR
Inventors: 김주현; 김민규; 김무림; 박상현
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2019-11-22

Abstract

본 발명은 신발의 아웃솔 제작에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 아웃솔(10)을 이송하는 이송수단; 이송수단에 놓인 아웃솔(10)을 스캔하여 스캔데이터(x_i,y_i,z_i) (200)를 생성하는 스캐너(110); 스캔데이터(200)로부터 중심점(x_c,y_c)(12)을 연산하는 연산수단; 중심점(12)으로부터 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)상의 각 지점마다의 위치각(θ)을 생성하는 위치각수단; 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200), 중심점(x_c,y_c)(12) 및 위치각(θ)에 기초하여 로봇의 작업 위치데이터(220)를 생성하는 제 1 생성수단; 로봇의 작업 위치데이터(220)에 기초하여 로봇의 중심점으로부터의 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하는 제 2 생성수단; 및 최종 위치데이터에 기초하여 접착제를 도포하는 상기 로봇(130);이 제공된다.

Description

신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치 및 방법{Robot control device for adhesives spraying of an outsole and method thereof}

본 발명은 신발의 아웃솔 제작에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 신발 제조의 대부분은 수작업으로 이루어지고 있다. 따라서, 제조원가중 인건비 부담이 높고 이로 인해 신발 제조공장은 주로 중국, 베트남 등 개발도상국가에 몰려 있다.

그런데, 최근에는 자동화 기술과 로봇 제어 기술이 발달함에 따라 종래보다 좀 더 디테일한 작업까지도 로봇에게 맡기는 경향이 커지고 있다. 예를 들어, 독일의 대표적인 스포츠웨어 기업은 2017년부터 완전 자동화된 운동화 생산공장을 자국에서 운영하고 있다.

이처럼 신발의 생산의 자동화가 세계적인 추세임에도 불구하고 아직도 각 공정마다 작업자의 숙련을 요하는 분야가 많아서 전체적인 완전 자동화는 아직도 요원한 상태이다. 한편, 국내 신발 생산 기술은 외국 브랜드의 OEM 생산이나 소량의 자체 브랜드 생산을 혼용하고 있다. 이로 인해 국내 신발 생산 기술은 아직도 종래 수작업 방식에 의존하면서 영세한 수준을 벗어나지 못하고 있다.

특히 이러한 공정들중 갑피와 부착하기 위해 아웃솔(신발 바닥)에 접착제를 도포하는 공정은 아웃솔의 3차원 형상으로 인해 자동화가 어려웠다. 아웃솔에 접착제를 신속하면서도 균일하게 도포하여야만 일정한 접착력을 발휘하기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 접착제 도포 공정을 자동화하려는 시도가 있었다. 그러나, 아웃솔의 3차원 형상을 단순화시켜 2차원으로 인식하면서 도포 불량이 발생하였고, 접착제의 점성으로 인해 분사가 불안정하며, 신발 모델의 빈번한 교체로 작업이 매우 번거롭다는 단점이 있었다.

대한민국 특허공개 제 10-2016-0136512 호(2016년 11월 30일 공개)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 아웃솔(10)을 이송하는 이송수단; 이송수단에 놓인 아웃솔(10)을 스캔하여 스캔데이터(x_i,y_i,z_i) (200)를 생성하는 스캐너(110); 스캔데이터(200)로부터 중심점(x_c,y_c)(12)을 연산하는 연산수단; 중심점(12)으로부터 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)상의 각 지점마다의 위치각(θ)을 생성하는 위치각수단; 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200), 중심점(x_c,y_c)(12) 및 위치각(θ)에 기초하여 로봇의 작업 위치데이터(220)를 생성하는 제 1 생성수단; 로봇의 작업 위치데이터(220)에 기초하여 로봇의 중심점으로부터의 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하는 제 2 생성수단; 및 최종 위치데이터에 기초하여 접착제를 도포하는 로봇(130);을 포함하는 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치에 의해 달성될 수 있다.

또한, 위치각수단은 타원방정식에 기초하여 위치각(θ)을 생성한다.

또한, 제 1 생성수단은, X-Y평면상에서 아웃솔(10)과 로봇(130)의 노즐(135)사이의 거리(d)를 더 기초로 하여 X-Y 평면상의 평면 위치데이터(x_s,y_s)를 로봇의 작업 위치데이터(220)로 생성한다.

또한, 로봇의 작업 위치데이터(220)중 Z축 좌표는 스캔데이터상의 Z축 좌표(z_i)를 사용한다.

또한, 제 2 생성수단은 다음의 수학식,

x_g(i) = x_s(i) + d cos θ(i) + x_f

y_g(i) = y_s(i) + d sin θ(i) + y_f

z_g(i) = z_i(i) + z_f

에 의해 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하고, 여기서, i는 스캐너(110)에 의해 제공되는 점의 갯수, x_f, y_f, z_f는 로봇(130)의 중심점으로부터 중심점(12)까지의 오프셋 값이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 또 다른 카테고리로써, 이송수단이 아웃솔(10)을 이송하는 단계(S100); 스캐너(110)가 이송수단에 놓인 아웃솔(10)을 스캔하여 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)를 생성하는 단계(S110); 연산수단이 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)로부터 중심점(x_c,y_c)(12)을 연산하는 단계(S120); 위치각수단이 중심점(12)으로부터 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)상의 각 지점마다의 위치각(θ)을 생성하는 단계(S130); 제 1 생성수단이 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200), 중심점(x_c,y_c)(12) 및 위치각(θ)에 기초하여 로봇의 작업 위치데이터(220)를 생성하는 단계(S140); 제 2 생성수단이 로봇의 작업 위치데이터(220)에 기초하여 로봇의 중심점으로부터의 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하는 단계(S150); 및 로봇이 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)에 접착제를 도포하는 단계(S160);을 포함하는 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 제 2 생성수단은 다음의 수학식,

x_g(i) = x_s(i) + d cos θ(i) + x_f

y_g(i) = y_s(i) + d sin θ(i) + y_f

z_g(i) = z_i(i) + z_f

에 의해 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하고, 여기서, i는 스캐너(110)에 의해 제공되는 점의 갯수, d는 X-Y평면상에서 아웃솔(10)과 로봇(130)의 노즐(135)사이의 거리, x_f, y_f, z_f는 로봇(130)의 중심점으로부터 중심점(12)까지의 오프셋 값이다.

또한, X-Y평면상에서 아웃솔(10)과 로봇(130)의 노즐(135)사이의 거리(d)는 사용자에 의해 입력 가능하다.

또한, 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g) 생성단계(S150)를 통해 1차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성한 후, 작업 위치데이터(220)를 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)로 대체하여 S120 단계 내지 S150 단계를 수행하여 2차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하는 단계(S152);를 더 포함할 수 있다.

또한, 2차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g) 생성단계(S152)이후, S152단계가 n차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)가 생성될때까지 반복되고, n은 2보다 큰 자연수이다.

또한, 도포단계(S160)는 로봇이 이송수단의 이송속도(125)와 연동하여 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)에 접착제를 도포하는 단계(S160)이다.

또한, 도포단계(S160)는 로봇이 접근각(A)에 따라 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)에 접근하여 접착제를 도포하는 단계(S160)이다.

또한, 접근각(A)은 사용자에 의해 입력 가능하다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 신발 아웃솔의 접착제 도포 공정을 로봇에 의해 자동화할 수 있는 효율성이 있다.

특히, 아웃솔을 멈추지 않고 컨베이어 상에서 이송하면서 접착제를 도포할 수 있으며, 다양한 모델의 아웃솔을 혼재하여 생산하는 FMS(유연 생산 방식)에서도 적용할 수 있는 특징이 있다.

그리고, 컨베이어 상에서 아웃솔이 고정된 위치에 놓인 지그에 의해 이송되는 것이 아니라 임의 위치와 방향으로 놓여진 채로 이송되더라도 이를 인식하여 자동으로 접착제를 도포할 수 있는 특징이 있다.

아울러 자동화 공정중 사용되는 일부 파라미터에 대해서는 디폴트값 이외에도 작업자에 의해 별도 입력이 가능하도록 하여 생산자의 눈높이 맞춘 신발 생산이 가능하도록 한 장점이 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치의 개략적인 시스템 구성도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 사용되는 작업변수들중 로봇의 중심점과 아웃솔의 중심점 사이의 오프셋(P_offset = [x_f, y_f, z_f])을 나타내는 개념도,
도 2b는 본 발명의 일실시예에 사용되는 작업변수들중 X-Y 평면상에서 아웃솔과 노즐 사이의 거리(d)를 나타내는 개념도,
도 2c는 본 발명의 일실시예에 사용되는 작업변수들중 노즐의 수직 접근각(A)을 나타내는 개념도,
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)의 3차원 그래프,
도 3b는 도 3a에 도시된 3차원 그래프에서 X-Y평면상의 중심점(12)을 나타내는 그래프,
도 3c는 도 3b의 그래프에서 타원방정식을 이용하여 중심점(12)으로부터 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)상의 각 지점마다의 위치각(θ)을 생성하는 개념을 나타내는 그래프,
도 3d는 도 3c의 그래프로부터 로봇의 작업 위치데이터(x_s, y_s, z_i)(220)를 나타내는 그래프,
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따라 1차 최종 위치데이터(240)와 2차 최종 위치데이터(260)를 도식적으로 나타내는 평면도,
도 4b는 도 4a에 따른 도포작업 이후 수행할 3차 최종 위치데이터(270)를 함께 나타내는 평면도,
도 4c는 도 4b에 따른 도포작업 이후 수행할 4차 최종 위치데이터(280)를 함께 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)중 x_g를 생성하는 원리를 설명하기 위한 개념도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

실시예의 구성

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치의 개략적인 시스템 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 스캐너(110), 로봇(130)과 로봇구동부(140), 컨베이어(120)와 컨베이어구동부(150)와 연결된다.

스캐너(110)는 컨베이어(120)위에서 이송중인 아웃솔(10)을 스캔하여 3차원 영상과 위치데이터를 생성한다. 스캐너(110)는 3D 스캐너가 될 수 있고, 보다 구체적으로는 카메라와 조명(예 : 레이저)을 포함한다.

컨베이어(120)와 이를 제어하는 컨베이어 구동부(150)는 아웃솔(10)의 이송수단이다. 컨베이어 구동부(150)는 제어부(100)와 연결되어 컨베이어(120)를 일정한 속도로 동작시키고, 이송속도(125)를 스캐너(110) 및 로봇구동부(140)와 연동한다. 따라서, 로봇(130)은 이송중인 아웃솔(10)을 멈추지 않고도 접착제 도포 작업이 가능하다.

로봇(130)은 접착제(137)를 분사하는 노즐(135)이 끝단에 설치된 다자유도의 관절 로봇이다. 로봇(130)은 로봇구동부(140)의 지령에 따라 위치를 이동하고 해당 위치에서 접착제(137)를 도포하거나 도포정지를 한다.

로봇구동부(140)는 로봇(130)과 제어부(100) 사이에 설치되어 제어부(100)에서 전달되는 명령을 변환하여 로봇(130)에게 전달한다. 이러한 로봇구동부(140)는 로봇(130)과 함께 일체로 판매되곤 한다.

제어부(100)는 추후 설명하는 연산수단, 위치각수단, 제 1, 2 생성수단을 실제로 구현하는 구성요소이다. 이를 위해 제어부(100)는 퍼스널 컴퓨터와 미리 프로그램된 실행파일로 구현할 수 있다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 사용되는 작업변수들중 로봇(130)의 중심점(15)과 아웃솔(10)의 중심점(12) 사이의 오프셋(P_offset = [x_f, y_f, z_f])을 나타내는 개념도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 로봇(130)의 중심점(15)은 로봇(130)의 베이스가 설치된 위치로서 고정된 값이다. 아웃솔(10)은 로봇(130)의 앞에서 이동하는 컨베이어(120)상에서 임의 위치에 놓여진 아웃솔(10)이다. 그리고, 아웃솔(10)의 중심점(12)은 스캔한 아웃솔(10)의 스캔데이터(200)중 둘레 가장자리의 중심점(12)을 의미한다.

그리고, 오프셋(P_offset = [x_f, y_f, z_f])은 로봇(130)의 중심점(15)과 아웃솔(10)의 중심점(12) 사이의 거리 좌표이다. 로봇(130)은 고정되어 있으나 아웃솔(10)이 일정하게 이송되기 때문에 오프셋(P_offset = [x_f, y_f, z_f])의 좌표는 일정하게 변하게 된다. 이를 연산하기 위해 컨베이어구동부(150)는 이송속도(125)를 제어부(100)와 연동시킨다.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 사용되는 작업변수들중 X-Y 평면상에서 아웃솔(10)과 노즐(135) 사이의 거리(d)를 나타내는 개념도이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 노즐(135)에서는 접착제(137)가 스프레이 형태로 분사되기 때문에 접착영역이 원형으로 형성된다. 따라서, X-Y 평면상에서 아웃솔(10)과 노즐(135) 사이의 거리(d)는 접착영역의 반경이 될 수 있다. 이러한 거리(d)는 기본값으로 설정되어 있으나 작업자의 필요에 따라 입력이 가능하다. 즉, 거리(d)가 큰값이면 노즐(135)이 아웃솔(10)에서 멀리 떨어져 신속하게 접착제를 도포할 수 있고, 거리(d)가 작은값이면 노즐(135)이 아웃솔(10)과 가까워서 촘촘하게 접착제를 도포할 수 있다.

도 2c는 본 발명의 일실시예에 사용되는 작업변수들중 노즐(135)의 수직 접근각(A)을 나타내는 개념도이다. 접근각(A)은 수직축(Z축)을 기준으로 기울어진 각도로 정의되며, 로봇의 작업위치에 어느 정도 기울어진 각도로 접근하는지를 결정한다. 접근각(A)은 0°가 되어 아웃솔(10)과 직각을 이루면서 도포 작업이 진행될 수도 있고, 3차원 굴곡을 감안하여 0° ~ 45°범위에서 입력이 가능하다.

실시예의 동작

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법의 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이,

먼저, 이송수단인 컨베이어 구동부(150)를 컨베이어(120)를 일정한 이송속도(125)로 이송시켜 아웃솔(10)을 이송한다(S100).

그 다음, 스캐너(110)가 컨베이어(120)에 놓인 아웃솔(10)을 스캔하여 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)를 생성한다(S110). 도 3a는 이러한 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)의 3차원 그래프이다. 즉, 아웃솔(10)의 둘레 가장자리를 인식하여 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)를 생성한다.

그 다음, 연산수단이 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)로부터 중심점(x_c,y_c)(12)을 연산한다(S120). 도 3b는 도 3a에 도시된 3차원 그래프에서 X-Y평면상의 중심점(12)을 나타내는 그래프이다. 중심점(x_c,y_c)은 X-Y 평면상에서 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)중 X축 좌표값의 평균 및 Y축 좌표값의 평균으로 산출할 수 있다. 그 외에도 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200) 내부에 위치하는 무게중심 또는 도형 중심 등을 산출하기 위한 다양한 알고리즘들이 선택될 수 있다.

그 다음, 위치각수단이 중심점(12)으로부터 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)상의 각 지점마다의 위치각(θ)을 생성한다(S130). 도 3c는 도 3b의 그래프에서 타원방정식을 이용하여 중심점(12)으로부터 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)상의 각 지점마다의 위치각(θ)을 생성하는 개념을 나타내는 그래프이다. 즉, 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)가 원형이 아닌 타원형에 더 가까우므로 [수학식 1]과 같은 일반적인 타원형 방정식을 사용한다.

여기서, a는 x축 절편, b는 y축 절편이다. 그리고, 위치각(θ)은 중심점(12)을 기준으로 x축으로부터 반시계방향으로 회전하면서 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)의 각 지점이 x축과 이루는 각이다.

그 다음, 제 1 생성수단이 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200), 중심점(x_c,y_c)(12), X-Y평면상에서 아웃솔(10)과 로봇(130)의 노즐(135)사이의 거리(d) 및 위치각(θ)에 기초하여 로봇의 작업 위치데이터(220)를 생성한다(S140). 도 3d는 도 3c의 그래프로부터 로봇의 작업 위치데이터(x_s, y_s, z_i)(220)를 나타내는 그래프이다. 먼저, X-Y 평면상의 평면 위치데이터(x_s,y_s)를 로봇의 작업 위치데이터(220)로 생성하고, Z축 좌표는 스캔데이터상의 Z축 좌표(z_i)를 그대로 사용한다. 도 5에 도시된 바와 같이, X-Y평면상의 로봇의 작업 위치데이터(x_s, y_s)(220)는 스캔데이터(200)로부터 거리(d)만큼 이격되고, 아웃솔(10)의 둘레로부터 내측에 위치한다.

그 다음, 제 2 생성수단이 로봇의 작업 위치데이터(220)에 기초하여 로봇의 중심점으로부터의 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성한다(S150). 이때, 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)는 다음의 [수학식 2] ~ [수학식4]에 의해 생성되고, 도 5는 이러한 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)중 x_g를 생성하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

[수학식 2]

x_g(i) = x_s(i) + d cos θ(i) + x_f

[수학식 3]

y_g(i) = y_s(i) + d sin θ(i) + y_f

[수학식 4]

z_g(i) = z_i(i) + z_f

여기서, i는 스캐너(110)에 의해 제공되는 점의 갯수(예 : 70 ~ 200개), d는 X-Y평면상에서 아웃솔(10)과 로봇(130)의 노즐(135)사이의 거리(예 : 20mm), x_f, y_f, z_f는 로봇(130)의 중심점(15)으로부터 아웃솔(10)의 중심점(12)까지의 오프셋 값이다.

특히, 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)에 따른 최종 위치 궤적(P_g)은 [수학식 5]를 사용한다.

[수학식 5]

P_g = [x_g, y_g, z_g,θ, A, T]

여기서, θ, A, T는 Z-Y-Z 오일러의 각(Euler Angle)으로써, A는 노즐의 접근각이고, T는 0°또는 90°이다.

이렇게 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g) 생성단계(S150)를 통해 1차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(240)를 생성한 후, 작업 위치데이터(220)를 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)로 대체하여 S120 단계 내지 S150 단계를 수행하여 2차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(260)를 생성한다(S152). 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따라 1차 최종 위치데이터(240)와 2차 최종 위치데이터(260)를 도식적으로 나타내는 평면도이다. 그러면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 스캔데이터(200)를 따라 1차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(240)와 2차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(260)가 생성된다. 도 4a에 도시된 작은 원은 접착제(137)가 스프레이 되는 영역을 도시한 것이고, 작업방향(160)의 화살표는 로봇(130)의 작업 방향을 나타낸다.

그 다음, 2차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(260) 생성단계(S152)이후, S152단계가 n차(예 : 4차) 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)가 생성될 때까지 반복된다. 도 4b는 도 4a에 따른 도포작업 이후 수행할 3차 최종 위치데이터(270)를 함께 나타내는 평면도이고, 도 4c는 도 4b에 따른 도포작업 이후 수행할 4차 최종 위치데이터(280)를 함께 나타내는 평면도이다.

그 다음, 로봇이 1차, 2차, 3차, 4차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(240, 260, 270, 280)에 순차적으로 접착제를 도포한다(S160).

이와 같은 과정을 통해, 아웃솔(10)이 이송될 때 스캔, 최종 위치데이터 생성 및 접착제 도포의 과정이 완료된다. 만약, 이후 새로운 모델의 아웃솔(10)이 투입된다면 상기 S100단계부터의 과정이 새롭게 실시간으로 진행된다. 따라서, 다양한 모델의 아웃솔(10)이 임의의 위치와 방향으로 이송되더라도 로봇은 이를 실시간으로 인식하여 접착제를 도포할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 아웃솔,
12 : 중심점(x_c,y_c),
15 : 로봇의 중심점,
100 : 제어부,
110 : 스캐너,
120 : 컨베이어,
125 : 이송속도,
130 : 로봇,
135 : 노즐,
137 : 접착제,
140 : 로봇구동부,
150 : 컨베이어 구동부,
160 : 작업방향,
200 : 스캔데이터(x_i,y_i,z_i),
220 : 작업위치데이터(x_s,y_s,z_i),
240 : 1차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g),
260 : 2차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g),
270 : 3차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g),
280 : 4차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g),
d : X-Y 평면상에서 아웃솔과 노즐 사이의 거리
A : 노즐의 접근각.

Claims

아웃솔(10)을 이송하는 이송수단;
상기 이송수단에 놓인 상기 아웃솔(10)을 스캔하여 스캔데이터(x_i,y_i,z_i) (200)를 생성하는 스캐너(110);
상기 스캔데이터(200)로부터 중심점(x_c,y_c)(12)을 연산하는 연산수단;
상기 중심점(12)으로부터 상기 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)상의 각 지점마다의 위치각(θ)을 생성하는 위치각수단;
상기 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200), 상기 중심점(x_c,y_c)(12) 및 상기 위치각(θ)에 기초하여 로봇의 작업 위치데이터(220)를 생성하는 제 1 생성수단;
상기 로봇의 작업 위치데이터(220)에 기초하여 상기 로봇의 중심점으로부터의 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하는 제 2 생성수단; 및
상기 최종 위치데이터에 기초하여 접착제를 도포하는 상기 로봇(130);을 포함하는 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 위치각수단은 타원방정식에 기초하여 상기 위치각(θ)을 생성하는 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 생성수단은, X-Y평면상에서 상기 아웃솔(10)과 상기 로봇(130)의 노즐(135)사이의 거리(d)를 더 기초로 하여 상기 X-Y 평면상의 평면 위치데이터(x_s,y_s)를 상기 로봇의 작업 위치데이터(220)로 생성하는 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치.
제 3 항에 있어서,
상기 로봇의 작업 위치데이터(220)중 Z축 좌표는 상기 스캔데이터상의 Z축 좌표(z_i)를 사용하는 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 생성수단은 다음의 수학식,
x_g(i) = x_s(i) + d cos θ(i) + x_f
y_g(i) = y_s(i) + d sin θ(i) + y_f
z_g(i) = z_i(i) + z_f
에 의해 상기 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하고, 여기서, i는 상기 스캐너(110)에 의해 제공되는 점의 갯수, x_f, y_f, z_f는 상기 로봇(130)의 중심점으로부터 상기 중심점(12)까지의 오프셋 값인 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어장치.
이송수단이 아웃솔(10)을 이송하는 단계(S100);
스캐너(110)가 상기 이송수단에 놓인 상기 아웃솔(10)을 스캔하여 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)를 생성하는 단계(S110);
연산수단이 상기 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)로부터 중심점(x_c,y_c)(12)을 연산하는 단계(S120);
위치각수단이 상기 중심점(12)으로부터 상기 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)상의 각 지점마다의 위치각(θ)을 생성하는 단계(S130);
제 1 생성수단이 상기 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200), 상기 중심점(x_c,y_c)(12) 및 상기 위치각(θ)에 기초하여 로봇의 작업 위치데이터(220)를 생성하는 단계(S140);
제 2 생성수단이 상기 로봇의 작업 위치데이터(220)에 기초하여 상기 로봇의 중심점으로부터의 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하는 단계(S150); 및
상기 로봇이 상기 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)에 접착제를 도포하는 단계(S160);을 포함하는 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제 2 생성수단은 다음의 수학식,
x_g(i) = x_s(i) + d cos θ(i) + x_f
y_g(i) = y_s(i) + d sin θ(i) + y_f
z_g(i) = z_i(i) + z_f
에 의해 상기 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)를 생성하고, 여기서, i는 상기 스캐너(110)에 의해 제공되는 점의 갯수, d는 X-Y평면상에서 상기 아웃솔(10)과 상기 로봇(130)의 노즐(135)사이의 거리, x_f, y_f, z_f는 상기 로봇(130)의 중심점으로부터 상기 중심점(12)까지의 오프셋 값인 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법.
제 7 항에 있어서,
상기 X-Y평면상에서 상기 아웃솔(10)과 상기 로봇(130)의 노즐(135)사이의 거리(d)는 사용자에 의해 입력 가능한 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법.
제 6 항에 있어서,
상기 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g) 생성단계(S150)를 통해 1차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(240)를 생성한 후,
상기 작업 위치데이터(220)를 상기 스캔데이터(x_i,y_i,z_i)(200)로 대체하여 상기 S120 단계 내지 상기 S150 단계를 수행하여 2차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(260)를 생성하는 단계(S152);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 2차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)(260) 생성단계(S152)이후,
상기 S152단계가 n차 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)가 생성될때까지 반복되고, n은 2보다 큰 자연수인 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법.
제 6 항에 있어서,
상기 도포단계(S160)는 상기 로봇이 상기 이송수단의 이송속도(125)와 연동하여 상기 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)에 접착제를 도포하는 단계(S160);인 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법.
제 6 항에 있어서,
상기 도포단계(S160)는 상기 로봇이 접근각(A)에 따라 상기 최종 위치데이터(x_g, y_g, z_g)에 접근하여 상기 접착제를 도포하는 단계(S160);인 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법.
제 12 항에 있어서,
상기 접근각(A)은 사용자에 의해 입력 가능한 것을 특징으로 하는 신발 아웃솔의 접착제 도포를 위한 로봇 제어방법.