KR102096897B1 - 3d 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템 및 티칭 방법 - Google Patents

3d 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템 및 티칭 방법 Download PDF

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이승엽
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Abstract

본 발명에 따른 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템은 베이스(Base)판과, 제1 회전축을 통해 상기 베이스판 위에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제1 연결암, 제2 회전축을 통해 상기 제1 연결암의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제2 연결암, 제3 회전축을 통해 상기 제2 연결암의 윗면에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제3 연결암, 상기 제3 연결암의 전면에 장착된 R 회전축을 따라 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되는 제4 연결암, B 회전축을 통해 상기 제4 연결암의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제5 연결암, 및 상기 제5 연결암의 전면에 설치되어 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되고 선단에 카메라가 장착되는 T 회전축으로 구성된 6축 로봇을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러에 입체 가공물에 대한 비전(Vision) 검사를 위해 입체 가공물의 입체 형상에 따라 6축 로봇의 시간에 따른 모션(Motion) 정보를 자동으로 입력하는 자동 티칭(Teaching) 시스템에 있어서, 3D 도면 제작 프로그램으로부터 입체 가공물에 대한 3D 파일(3D File)을 입력받는 3D 파일 입력부와; 상기 3D 파일 입력부로부터 입력받은 3D 파일을 이용하여 입체 가공물을 3D로 시각화하기 위해 입체 가공물에 대한 3D 파일을 3D 렌더링(Rendering)하고 3D 렌더링 과정 중 3차원으로 표현된 입체 가공물의 표면에 삼각형 형태의 텍스처(Texture)를 입히는 3D 파일 전처리부; 상기 카메라 렌즈(Lens) 끝단에서 지그(Jig)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD: Working Distance)를 설정하며 6축 로봇에 장착된 카메라를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 설정하는 작업 환경 설정부; 상기 3D 파일 입력부로부터 입력받은 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(Jig)의 기준 좌표를 일치시키기 위해 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(Jig)의 기준 좌표 사이의 오차값을 구한 다음 상기 오차값으로 상기 입체 가공물의 3D 좌표를 보정하는 좌표 보정부; 상기 6축 로봇에 장착된 카메라가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 6축 로봇이 이동되는 3차원 위치 좌표(x,y,z)와, 상기 카메라가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇의 R 회전축과 B 회전축 T 회전축에 대한 회전 보정치를 계산하는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부; 및 상기 입체 가공물의 촬영 영역 별 상기 6축 로봇의 3차원 위치 좌표(x,y,z)와 6축 로봇의 R 회전축과 B 회전축 T 회전축에 대한 회전 보정치를 상기 6축 로봇을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러에 설정(Teaching)하는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부로 이루어져, 입체 가공물의 관심 영역(ROI: Region Of Interest)에 대해 상기 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부와 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부가 반복적으로 실행되어 6축 로봇을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러에 입체 가공물을 비전(Vision) 검사하기 위한 6축 로봇의 모션 정보를 연속적으로 설정한다.

Description

3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템 및 티칭 방법{The auto teaching system for controlling a robot using a 3D file and teaching method thereof}
본 발명은 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템 및 티칭 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 6축 로봇을 이용하여 입체 가공물을 비전(Vision) 검사할 때 입체 가공물의 3D 도면 파일을 활용하여 6축 로봇의 시간에 따른 모션(Motion)을 자동으로 설정할 수 있는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템 및 티칭 방법에 관한 것이다.
4차 산업이 도래함에 따라 자동화 분야에서 카메라를 활용한 비전 검사 시스템은 이미 여러 기업에서 시도 및 적용되고 있다.
비전 검사 뿐만 아니라, 용접이나, 접착제 도포 등의 분야에서도 기존의 인력에 의한 작업이 산업용 로봇 시스템에 의한 자동화 작업으로 대체되고 있다.
하지만, 현재까지는 산업용 로봇 활용에 있어서, 가공하거나 비전 검사할 대상 물체에 대한 로봇의 모션 티칭(Teaching)시 작업자가 로봇이 움직여야 할 모션에 대한 정보를 직접 눈으로 확인해가며, 수십 또는 수백개의 모션을 수동으로 입력시켜야만 했다.
특히, 비선형 대상 물체에 대한 티층(Teaching)은 6축 로봇의 X, Y, Z축 이외에 R, B, T 회전축도 제어해야 함으로 비선형 대상 물체의 복잡도에 따라 티칭 작업 시간이 길어질 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점은 짧은 시간에 신제품이 개발되는 현대 산업 분야에서는 대응하기 어렵고 작업자는 검사 방법에 대한 숙지가 이루어져야 한다는 기술적인 어려움이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-0626300"호의 "고주파 열처리 시스템"이 출원되어 등록되었는데, 상기 고주파 열처리 시스템은 피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하는 열처리가공부와, 피가공물의 형상을 3차원 데이터로 수집하는 데이터수집부, 상기 데이터수집부에서 수집된 데이터를 자동공정을 위한 NC 좌표로 변환하는 데이터변환부, 상기 데이터변환부에 의해 변환된 NC 좌표에 의해 상기 열처리가공부가 피가공물의 표면을 따라 이동되도록 하는 제어부를 포함하고, 상기 열처리가공부는 상기 제어부에서 전달된 데이터에 따라 3차원 궤적으로 작동되는 이송수단과, 상기 이송수단에 결합되어 피가공물의 표면에 고주파 열처리 작업 및 냉각 작업을 동시에 수행하는 열처리공구로 구성된다.
대한민국 특허등록번호 10-0626300 (2006.09.20) 대한민국 특허등록번호 10-1719252 (2017.03.23) 대한민국 특허등록번호 10-1906809 (2018.10.12)
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 입체 가공물을 비전(Vision) 검사하는 6축 로봇의 시간에 따른 모션(Motion)을 3D 도면 파일에 포함된 데이터를 활용하여 자동으로 설정할 수 있는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템은 베이스(Base)판과, 제1 회전축을 통해 상기 베이스판 위에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제1 연결암, 제2 회전축을 통해 상기 제1 연결암의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제2 연결암, 제3 회전축을 통해 상기 제2 연결암의 윗면에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제3 연결암, 상기 제3 연결암의 전면에 장착된 R 회전축을 따라 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되는 제4 연결암, B 회전축을 통해 상기 제4 연결암의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제5 연결암, 및 상기 제5 연결암의 전면에 설치되어 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되고 선단에 카메라가 장착되는 T 회전축으로 구성된 6축 로봇을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러에 입체 가공물에 대한 비전(Vision) 검사를 위해 입체 가공물의 입체 형상에 따라 6축 로봇의 시간에 따른 모션(Motion) 정보를 자동으로 입력하는 자동 티칭(Teaching) 시스템에 있어서, 3D 도면 제작 프로그램으로부터 입체 가공물에 대한 3D 파일(3D File)을 입력받는 3D 파일 입력부와; 상기 3D 파일 입력부로부터 입력받은 3D 파일을 이용하여 입체 가공물을 3D로 시각화하기 위해 입체 가공물에 대한 3D 파일을 3D 렌더링(Rendering)하고 3D 렌더링 과정 중 3차원으로 표현된 입체 가공물의 표면에 삼각형 형태의 텍스처(Texture)를 입히는 3D 파일 전처리부; 상기 카메라 렌즈(Lens) 끝단에서 지그(Jig)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD: Working Distance)를 설정하며 6축 로봇에 장착된 카메라를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 설정하는 작업 환경 설정부; 상기 3D 파일 입력부로부터 입력받은 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(Jig)의 기준 좌표를 일치시키기 위해 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(Jig)의 기준 좌표 사이의 오차값을 구한 다음 상기 오차값으로 상기 입체 가공물의 3D 좌표를 보정하는 좌표 보정부; 상기 6축 로봇에 장착된 카메라가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 6축 로봇이 이동되는 3차원 위치 좌표(x,y,z)와, 상기 카메라가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축과 B 회전축 T 회전축에 대한 회전 보정치를 계산하는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부; 및 상기 입체 가공물의 촬영 영역 별 상기 6축 로봇의 3차원 위치 좌표(x,y,z)와 6축 로봇의 R 회전축과 B 회전축 T 회전축에 대한 회전 보정치를 상기 6축 로봇을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러에 설정(Teaching)하는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부로 이루어져, 입체 가공물의 관심 영역(ROI: Region Of Interest)에 대해 상기 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부와 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부가 반복적으로 실행되어 6축 로봇을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러에 입체 가공물을 비전(Vision) 검사하기 위한 6축 로봇의 모션 정보를 연속적으로 설정한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템은 입체 가공물을 비전 검사하는 6축 로봇의 시간에 따른 모션(Motion) 동작을 수동 방식으로 하나 하나 설정할 필요없이 3D 도면 파일에 포함된 데이터를 활용하여 자동으로 설정할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템은 입체 가공물을 비전(Vision) 검사시 로봇의 모션(Motion)에 대한 티칭(Teaching) 작업 시간이 단축된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 짧은 시간에 신제품이 개발되는 현대 산업 분야에서 신제품에 대한 비전(Vision) 검사시 로봇의 모션(Motion) 설정을 신속하게 진행할 수 있다는 장점이 있다.
도면 1은 본 발명의 개념도,
도면 2는 6축 로봇의 사시도,
도면 3은 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템의 제어 블록도,
도면 4는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부의 제어 블록도,
도면 5는 3차원 위치 좌표 계산부의 제어 블록도,
도면 6a와 도면 6b는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법에 대한 플로우 챠트,
도면 7은 3D 파일에 저장된 정보를 설명하기 위한 도면,
도면 8과 도면 9는 OpenGL을 이용하여 입체 가공물의 표면에 삼각형 형태의 텍스처(Texture)를 입힌 3D 도면을 도시한 도면,
도면 10은 삼각형 텍스처의 무게 중심을 구하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도면 11 내지 도면 13은 삼각형 텍스처의 무게 중심을 수직으로 지나는 직선 방정식을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도면 14와 도면 15는 R,B,T 회전축의 회전 각도를 보정하여 카메라를 입체 가공물의 수직이 되도록 조정한 상태도,
도면 16은 6축 로봇의 R 회전축에 대한 회전 보정치를 설명하기 위한 도면,
도면 17은 6축 로봇의 B 회전축에 대한 회전 보정치를 설명하기 위한 도면,
도면 18은 6축 로봇의 T 회전축에 대한 회전 보정치를 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템은 도면 1 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 베이스(Base)판(1)과, 제1 회전축을 통해 상기 베이스판(1) 위에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제1 연결암(2), 제2 회전축(3)을 통해 상기 제1 연결암(2)의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제2 연결암(4), 제3 회전축(5)을 통해 상기 제2 연결암(4)의 윗면에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제3 연결암(6), 상기 제3 연결암(6)의 전면에 장착된 R 회전축(7)을 따라 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되는 제4 연결암(8), B 회전축(9)을 통해 상기 제4 연결암(8)의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제5 연결암(10), 및 상기 제5 연결암(10)의 전면에 설치되어 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되고 선단에 카메라(11)가 장착되는 T 회전축(12)으로 구성된 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 입체 가공물에 대한 비전(Vision) 검사를 위해 입체 가공물의 입체 형상에 따라 6축 로봇(13)의 시간에 따른 모션(Motion) 정보를 자동으로 입력하는 자동 티칭(Teaching) 시스템에 있어서, 3D 도면 제작 프로그램으로부터 입체 가공물에 대한 3D 파일(3D File)을 입력받는 3D 파일 입력부(15)와; 상기 3D 파일 입력부(15)로부터 입력받은 3D 파일을 이용하여 입체 가공물을 3D로 시각화하기 위해 입체 가공물에 대한 3D 파일을 3D 렌더링(Rendering)하고 3D 렌더링 과정 중 3차원으로 표현된 입체 가공물의 표면에 삼각형 형태의 텍스처(Texture)를 입히는 3D 파일 전처리부(16); 상기 카메라(11) 렌즈(Lens) 끝단에서 지그(21)(Jig)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD: Working Distance)를 설정하며 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 설정하는 작업 환경 설정부(17); 상기 3D 파일 입력부(15)로부터 입력받은 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(21)(Jig)의 기준 좌표를 일치시키기 위해 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(21)(Jig)의 기준 좌표 사이의 오차값을 구한 다음 상기 오차값으로 상기 입체 가공물의 3D 좌표를 보정하는 좌표 보정부(18); 상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 6축 로봇(13)이 이동되는 3차원 위치 좌표(x,y,z)와, 상기 카메라가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부(19); 및 상기 입체 가공물의 촬영 영역 별 상기 6축 로봇(13)의 3차원 위치 좌표(x,y,z)와 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 상기 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 설정(Teaching)하는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부(20)로 이루어져, 입체 가공물의 관심 영역(ROI: Region Of Interest)에 대해 상기 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부(19)와 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부(20)가 반복적으로 실행되어 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 입체 가공물을 비전(Vision) 검사하기 위한 6축 로봇(13)의 모션 정보를 연속적으로 설정한다.
상기 작업 환경 설정부(17)에 의해 설정되는 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)은 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)에 대한 가로폭(mm)과 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)에 대한 세로폭(mm)을 곱한 값이고, 상기 입체 가공물의 촬영 영역에 대한 가로폭은 (카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD))(mm) * (카메라(11) CCD 센서의 가로폭)(mm) / (카메라(11) 렌즈의 화각)(mm)이며, 상기 입체 가공물의 촬영 영역에 대한 세로폭은 (카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD))(mm) * (카메라(11) CCD 센서의 세로폭)(mm) / (카메라(11) 렌즈의 화각)(mm)이다.
상기 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부(19)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물로부터 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영하고자 할 때 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하는 3차원 위치 좌표 계산부(191)와; 상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 회전 보정치 계산부(192)를 포함한다.
상기 3차원 위치 좌표 계산부(191)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처(Texture)의 무게 중심(G) 좌표를 구하는 무게 중심 좌표 산출부(1911)와; 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 법선 벡터를 구하는 법선 벡터 산출부(1912); 상기 법선 벡터를 이용하여 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 직선 방정식을 구하는 직선 방정식 산출부(1913); 및 최종적으로 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하기 위해 상기 무게 중심(G) 좌표에서 상기 작업 환경 설정부(17)에서 설정한 이격 거리(WD)만큼 떨어진 상기 직선 방정식의 3차원 위치 좌표를 구하는 3차원 위치 좌표 산출부(1914)를 포함한다.
상기 무게 중심 좌표 산출부(1911)는 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처 PQR의 3 꼭지점 위치 좌표가 각각
Figure 112020020709734-pat00001
,
Figure 112020020709734-pat00002
,
Figure 112020020709734-pat00003
일 때
Figure 112020020709734-pat00244
를 이용하여 무게 중심(G) 좌표를 구한다.
상기 3차원 위치 좌표 산출부(1914)는
Figure 112018132189388-pat00005
를 이용하여
Figure 112018132189388-pat00006
를 도출하고,
Figure 112018132189388-pat00007
를 이용하여
Figure 112018132189388-pat00008
를 도출하며,
Figure 112018132189388-pat00009
를 이용하여
Figure 112018132189388-pat00010
를 도출한다.
여기서, 상기
Figure 112018132189388-pat00011
는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 x축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00012
는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 y축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00013
는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 z축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00014
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00015
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00016
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00017
는 상기 법선 벡터의 x축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00018
는 상기 법선 벡터의 y축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00019
는 상기 법선 벡터의 z축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00020
는 카메라(11) 렌즈와 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD), 및 상기
Figure 112018132189388-pat00021
,
Figure 112018132189388-pat00022
,
Figure 112018132189388-pat00023
,
Figure 112018132189388-pat00024
,
Figure 112018132189388-pat00025
,
Figure 112018132189388-pat00026
,
Figure 112018132189388-pat00027
는 상수이다.
상기 회전 보정치 계산부(192)에 의해 계산되는 상기 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)에 대한 회전 보정치는 x축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 z=0과
Figure 112018132189388-pat00028
사이의 각도이고, 상기 6축 로봇(13)의 B 회전축(9)에 대한 회전 보정치는 y축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 z=0과
Figure 112018132189388-pat00029
사이의 각도이며, 상기 6축 로봇(13)의 T 회전축(12)에 대한 회전 보정치는 x축과 y축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 y=0과
Figure 112018132189388-pat00030
사이의 각도이다.
여기서, 상기
Figure 112018132189388-pat00031
는 상기 법선 벡터의 x축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00032
는 상기 법선 벡터의 y축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00033
는 상기 법선 벡터의 z축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00034
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00035
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00036
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표이다.
한편, 본 발명에 따른 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법은 도면 6a 내지 도면 6b에 도시한 바와 같이, 베이스(Base)판과, 제1 회전축을 통해 상기 베이스판(1) 위에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제1 연결암(2), 제2 회전축(3)을 통해 상기 제1 연결암(2)의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제2 연결암(4), 제3 회전축(5)을 통해 상기 제2 연결암(4)의 윗면에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제3 연결암(6), 상기 제3 연결암(6)의 전면에 장착된 R 회전축(7)을 따라 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되는 제4 연결암(8), B 회전축(9)을 통해 상기 제4 연결암(8)의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제5 연결암(10), 및 상기 제5 연결암(10)의 전면에 설치되어 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되고 선단에 카메라가 장착된 T 회전축(12)으로 구성된 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 입체 가공물에 대한 비전(Vision) 검사를 위해 입체 가공물의 입체 형상에 따라 6축 로봇(13)의 시간에 따른 모션(Motion) 정보를 자동으로 입력하는 자동 티칭 방법에 있어서, PC(22)가 3D 도면 제작 프로그램으로부터 입체 가공물에 대한 3D 파일(3D File)을 입력받는 제1 단계(S1)와; PC(22)가 입체 가공물을 3D로 시각화하기 위해 입력받은 입체 가공물에 대한 3D 파일을 3D 렌더링(Rendering)하고 3D 렌더링 과정 중 3차원으로 표현된 입체 가공물의 표면에 삼각형 형태의 텍스처(Texture)를 입히는 제2 단계(S2); PC(22)가 상기 T 회전축(12)의 선단에 장착된 카메라(11)의 렌즈(Lens) 끝단에서 지그(21)(Jig)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD: Working Distance)를 설정하고 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 설정하는 제3 단계(S3); 상기 PC(22)가 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(21)(Jig)의 기준 좌표를 일치시키기 위해 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(21)(Jig)의 기준 좌표 사이의 오차값을 구한 다음 상기 오차값으로 상기 입체 가공물의 3D 좌표를 보정하는 제4 단계(S4); 상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)이 이동되는 3차원 위치 좌표(x,y,z)와, 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 제5 단계(S5); 상기 입체 가공물의 촬영 영역 별 상기 6축 로봇(13)의 3차원 위치 좌표(x,y,z)와 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 상기 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 설정(Teaching)하는 제6 단계(S6); 및 상기 PC(22)가 입체 가공물의 관심 영역(ROI: Region Of Interest)에 대해 상기 제5 단계, 그리고 제6 단계를 반복적으로 시행하여 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 입체 가공물을 비전(Vision) 검사하기 위한 6축 로봇(13)의 모션 정보를 연속적으로 설정하는 제7 단계(S7)로 이루어진다.
상기 PC(22)가 3D 도면 제작 프로그램으로부터 입체 가공물에 대한 3D 파일(3D File)을 입력받는 제1 단계(S1)에서 입체 가공물에 대한 3D 파일은 wrl 확장자를 갖는 VRML(Virtual Reality Modeling Language) 파일이다.
상기 PC(22)가 입체 가공물을 3D로 시각화하기 위해 입력받은 입체 가공물에 대한 3D 파일을 3D 렌더링(Rendering)하고 3D 렌더링 과정 중 3차원으로 표현된 입체 가공물의 표면에 삼각형 형태의 텍스처(Texture)를 입히는 제2 단계(S2)에서 상기 PC(22)는 3D 파일에서 추출된 데이터를 OpenGL(Open Graphics Library)을 이용하여 시각화한다.
VRML(Virtual Reality Modeling Language) 형식으로 저장된 3D 파일에는 도면 7에 도시한 바와 같이, 점(Point)들과, 상기 점(Point)들에 대한 순번(CoordIndex), 그리고, 방향성을 지니는 벡터(Vector) 정보로 이루어진다.
상기 PC(22)는 도면 8 내지 도면 9에 도시한 바와 같이, OpenGL을 이용하여 입체 가공물의 표면에 텍스처(Texture)를 입힐 때 삼각형을 사용한다.
상기 PC(22)가 상기 T 회전축(12)의 선단에 장착된 카메라(11)의 렌즈(Lens) 끝단에서 지그(21)(Jig)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD: Working Distance)를 설정하고 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 설정하는 제3 단계(S3)에서 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)은 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)에 대한 가로폭(mm)과 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)에 대한 세로폭(mm)을 곱한 값이고, 상기 입체 가공물의 촬영 영역에 대한 가로폭은 (카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD))(mm) * (카메라(11) CCD 센서의 가로폭)(mm) / (카메라(11) 렌즈의 화각)(mm)이며, 상기 입체 가공물의 촬영 영역에 대한 세로폭은 (카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD))(mm) * (카메라(11) CCD 센서의 세로폭)(mm) / (카메라(11) 렌즈의 화각)(mm)이다.
예를 들어, 상기 카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD)가 200mm로 고정되고 상기 카메라(11) CCD 센서 사이즈가 1/1.8 inch (Width: 7.18mm, Height: 5.32mm)이며, 상기 카메라(11) 렌즈의 화각(mm)이 65mm일 때, FOV Width = 200mm * 7.18mm / 65mm로서 FOV Width는 22.092mm이고, FOV Height = 200mm * 5.32mm / 65mm로서 FOV Height는 16.369mm이다.
따라서, 최종 FOV는 약 22*16(mm)로 산출 될 수 있다.
상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)이 이동되는 3차원 위치 좌표(x,y,z)와, 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 제5 단계(S5)는 상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물로부터 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영할 때 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하는 단계와; 상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 단계로 이루어지고, 상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물로부터 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영할 때 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하는 단계는 상기 PC(22)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 구하는 단계와; 상기 PC(22)가 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 법선 벡터를 구하는 단계; 상기 법선 벡터를 이용하여 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 직선 방정식을 구하는 단계; 및 최종적으로 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하기 위해 상기 무게 중심(G) 좌표에서 이격 거리(WD)만큼 떨어진 상기 직선 방정식의 3차원 위치 좌표를 구하는 단계로 이루어진다.
상기 PC(22)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 구하는 단계는 도면 10에 도시한 바와 같이, 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처 PQR의 3 꼭지점 위치 좌표가 각각
Figure 112020020709734-pat00037
,
Figure 112020020709734-pat00038
,
Figure 112020020709734-pat00039
일 때 무게 중심(G)의 좌표는
Figure 112020020709734-pat00243
이다.
상기 PC(22)가 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 법선 벡터를 구하는 단계는 도면 11 내지 도면 13에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 상기 삼각형 텍스처 PQR의 각 꼭지점에 대한 위치 좌표가 P(0,0,0), Q(2,4,6), R(-1,2,7)일 때 삼각형 텍스처 PQR의 법선 벡터는 벡터 PQ와 벡터 PR에 공통으로 수직한 벡터가 된다.
따라서, 벡터 PQ와 벡터 PR의 외적(크로스(Cross) 곱)이 법선 벡터가 된다.
예를 들어, 벡터 PQ는
Figure 112018132189388-pat00041
이고, 벡터 PR은
Figure 112018132189388-pat00042
이 된다.
따라서, 상기 법선 벡터는
Figure 112018132189388-pat00043
이 되므로, 상기 식을 전개하면,
Figure 112018132189388-pat00044
Figure 112018132189388-pat00045
Figure 112018132189388-pat00046
Figure 112018132189388-pat00047
가 되어 삼각형 PQR의 법선 벡터는 (4,-5,2)가 된다.
한편, 평면 형태의 삼각형 PQR의 방정식은
Figure 112018132189388-pat00048
이므로, 상기 평면 형태의 삼각형 PQR 방정식에 법선 벡터를 대입하면,
Figure 112018132189388-pat00049
이 되고, 여기에 상기 P,Q,R의 위치 좌표를 대입하여 상수 'd'를 계산한다.
상기 상수 'd'는 '0'이므로 평면 삼각형 PQR의 방정식은
Figure 112018132189388-pat00050
이 된다.
상기 법선 벡터를 이용하여 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 직선 방정식을 구하는 단계에서 상기 직선 방정식은
Figure 112018132189388-pat00051
이다.
여기서,
상기 x는 상기 직선 방정식의 x축 미지수,
상기 y는 상기 직선 방정식의 y축 미지수,
상기 z는 상기 직선 방정식의 z축 미지수,
상기
Figure 112018132189388-pat00052
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표,
상기
Figure 112018132189388-pat00053
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표,
상기
Figure 112018132189388-pat00054
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표,
상기
Figure 112018132189388-pat00055
는 상기 법선 벡터의 x축 값,
상기
Figure 112018132189388-pat00056
는 상기 법선 벡터의 y축 값,
상기
Figure 112018132189388-pat00057
는 상기 법선 벡터의 z축 값,
및 상기
Figure 112018132189388-pat00058
,
Figure 112018132189388-pat00059
,
Figure 112018132189388-pat00060
,
Figure 112018132189388-pat00061
,
Figure 112018132189388-pat00062
,
Figure 112018132189388-pat00063
는 상수이다.
상기 최종적으로 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표
Figure 112018132189388-pat00064
를 계산하기 위해 상기 무게 중심(G) 좌표
Figure 112018132189388-pat00065
에서 이격 거리(WD)만큼 떨어진 상기 직선 방정식의 3차원 위치 좌표
Figure 112018132189388-pat00066
를 구하는 단계는
Figure 112018132189388-pat00067
를 이용하여
Figure 112018132189388-pat00068
를 도출하고,
Figure 112018132189388-pat00069
를 이용하여
Figure 112018132189388-pat00070
를 도출하며,
Figure 112018132189388-pat00071
를 이용하여
Figure 112018132189388-pat00072
를 도출한다.
여기서, 상기
Figure 112018132189388-pat00073
는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 x축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00074
는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 y축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00075
는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 z축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00076
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00077
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00078
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00079
는 상기 법선 벡터의 x축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00080
는 상기 법선 벡터의 y축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00081
는 상기 법선 벡터의 z축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00082
는 카메라 렌즈와 입체 가공물의 이격 거리(WD), 및 상기
Figure 112018132189388-pat00083
,
Figure 112018132189388-pat00084
,
Figure 112018132189388-pat00085
,
Figure 112018132189388-pat00086
,
Figure 112018132189388-pat00087
,
Figure 112018132189388-pat00088
,
Figure 112018132189388-pat00089
는 상수이다.
상기 최종적으로 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표
Figure 112018132189388-pat00090
를 계산하기 위해 상기 무게 중심(G) 좌표
Figure 112018132189388-pat00091
에서 카메라(11) 렌즈와 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD)만큼 떨어진 상기 직선 방정식의 3차원 위치 좌표
Figure 112018132189388-pat00092
를 구하는 단계에 대해 보다 상세히 설명하면, 도면 13에 도시한 바와 같이, 3차원 공간안에서 상기 무게 중심(G) 좌표
Figure 112018132189388-pat00093
와 상기 무게 중심(G) 좌표
Figure 112018132189388-pat00094
에서 이격 거리(WD)만큼 떨어진 상기 직선 방정식의 3차원 위치 좌표
Figure 112018132189388-pat00095
사이의 이격 거리(WD)는
Figure 112018132189388-pat00096
이고, 상기 직선 방정식에서
Figure 112018132189388-pat00097
이고,
Figure 112018132189388-pat00098
이므로 상기
Figure 112018132189388-pat00099
를 통해
Figure 112018132189388-pat00100
를 도출할 수 있다.
또, 상기 직선 방정식에서
Figure 112018132189388-pat00101
이고,
Figure 112018132189388-pat00102
이므로 상기
Figure 112018132189388-pat00103
를 통해
Figure 112018132189388-pat00104
를 도출할 수 있다.
또, 상기 직선 방정식에서
Figure 112018132189388-pat00105
이고,
Figure 112018132189388-pat00106
이므로 상기
Figure 112018132189388-pat00107
를 통해
Figure 112018132189388-pat00108
를 도출할 수 있다.
상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 단계에서 상기 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)에 대한 회전 보정치는 x축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 z=0과
Figure 112018132189388-pat00109
사이의 각도이고, 상기 6축 로봇(13)의 B 회전축(9)에 대한 회전 보정치는 y축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 z=0과
Figure 112018132189388-pat00110
사이의 각도이고, 상기 6축 로봇(13)의 T 회전축(12)에 대한 회전 보정치는 x축과 y축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 y=0과
Figure 112018132189388-pat00111
사이의 각도이다.
여기서, 상기
Figure 112018132189388-pat00112
는 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 수직으로 통과하는 법선 벡터의 x축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00113
는 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 수직으로 통과하는 법선 벡터의 y축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00114
는 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 수직으로 통과하는 법선 벡터의 z축 값, 상기
Figure 112018132189388-pat00115
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00116
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표, 상기
Figure 112018132189388-pat00117
는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표이다.
상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 단계를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)에 대한 회전 보정치를 계산하는 방법으로는 삼각형 텍스처의 무게 중심 좌표
Figure 112018132189388-pat00118
를 수직으로 지나는 직선의 방정식이
Figure 112018132189388-pat00119
이므로, 이를 x,z 평면에서 본다면, 도면 16에 도시한 바와 같이,
Figure 112018132189388-pat00120
가 되고, 이를 미지수 x에 관해서 정리하면
Figure 112018132189388-pat00121
가 되므로 2차원 평면 x,z에서의 법선 벡터는
Figure 112018132189388-pat00122
의 기울기를 가진 직선이 된다.
따라서, R 회전축(7)에 대한 회전 보정치는 x축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 z=0과
Figure 112018132189388-pat00123
사이의 각도가 된다.
다음, 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)의 B 회전축(9)에 대한 회전 보정치를 계산하는 방법으로는 삼각형 텍스처의 무게 중심 좌표
Figure 112018132189388-pat00124
를 수직으로 지나는 직선의 방정식이
Figure 112018132189388-pat00125
이므로, 이를 y,z 평면에서 본다면, 도면 17에 도시한 바와 같이,
Figure 112018132189388-pat00126
가 되고, 이를 미지수 y에 관해서 정리하면
Figure 112018132189388-pat00127
가 되므로 2차원 평면 y,z에서의 법선 벡터는
Figure 112018132189388-pat00128
의 기울기를 가진 직선이 된다.
따라서, B 회전축(9)에 대한 회전 보정치는 y축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 z=0과
Figure 112018132189388-pat00129
사이의 각도가 된다.
다음, 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)의 T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 방법으로는 삼각형 텍스처의 무게 중심 좌표
Figure 112018132189388-pat00130
를 수직으로 지나는 직선의 방정식이
Figure 112018132189388-pat00131
이므로, 이를 x,y 평면에서 본다면, 도면 18에 도시한 바와 같이,
Figure 112018132189388-pat00132
가 되고, 이를 미지수 x에 관해서 정리하면
Figure 112018132189388-pat00133
가 되므로 2차원 평면 x,y에서의 법선 벡터는
Figure 112018132189388-pat00134
의 기울기를 가진 직선이 된다.
따라서, T 회전축(12)에 대한 회전 보정치는 x축과 y축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 y=0과
Figure 112018132189388-pat00135
사이의 각도가 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템은 입체 가공물을 비전 검사하는 6축 로봇(13)의 시간에 따른 모션(Motion) 동작을 수동 방식으로 하나 하나 설정할 필요없이 3D 도면 파일에 포함된 데이터를 활용하여 자동으로 설정할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템은 입체 가공물의 비전(Vision) 검사시 로봇의 시간에 따른 모션(Motion)에 대한 티칭(Teaching) 작업 시간이 단축된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 짧은 시간에 신제품이 개발되는 현대 산업 분야에서 신제품의 가공 작업이나 비젼 검사시 로봇의 이동 좌표 설정을 신속하게 진행할 수 있다는 장점이 있다.
1. 베이스판 2. 제1 연결암
3. 제2 회전축 4. 제2 연결암
5. 제3 회전축 6. 제3 연결암
7. R 회전축 8. 제4 연결암
9. B 회전축 10. 제5 연결암
11. 카메라 12. T 회전축
13. 6축 로봇 14. 6축 로봇 컨트롤러
15. 3D 파일 입력부 16. 3D 파일 전처리부
17. 작업 환경 설정부 18. 좌표 보정부
19. 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부
191. 3차원 위치 좌표 계산부 192. 회전 보정치 계산부
1911. 무게 중심 좌표 산출부 1912. 법선 벡터 산출부
1913. 직선 방정식 산출부 1914. 3차원 위치 좌표 산출부
20. 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부
21. 지그 22. PC

Claims (15)

  1. 베이스(Base)판(1)과, 제1 회전축을 통해 상기 베이스판(1) 위에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제1 연결암(2), 제2 회전축(3)을 통해 상기 제1 연결암(2)의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제2 연결암(4), 제3 회전축(5)을 통해 상기 제2 연결암(4)의 윗면에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제3 연결암(6), 상기 제3 연결암(6)의 전면에 장착된 R 회전축(7)을 따라 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되는 제4 연결암(8), B 회전축(9)을 통해 상기 제4 연결암(8)의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제5 연결암(10), 및 상기 제5 연결암(10)의 전면에 설치되어 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되고 선단에 카메라가 장착되는 T 회전축(12)으로 구성된 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 입체 가공물에 대한 비전(Vision) 검사를 위해 입체 가공물의 입체 형상에 따라 6축 로봇(13)의 시간에 따른 모션(Motion) 정보를 자동으로 입력하는 자동 티칭(Teaching) 시스템에 있어서,
    3D 도면 제작 프로그램으로부터 입체 가공물에 대한 3D 파일(3D File)을 입력받는 3D 파일 입력부(15)와;
    상기 3D 파일 입력부(15)로부터 입력받은 3D 파일을 이용하여 입체 가공물을 3D로 시각화하기 위해 입체 가공물에 대한 3D 파일을 3D 렌더링(Rendering)하고 3D 렌더링 과정 중 3차원으로 표현된 입체 가공물의 표면에 삼각형 형태의 텍스처(Texture)를 입히는 3D 파일 전처리부(16);
    상기 카메라(11) 렌즈(Lens) 끝단에서 지그(21)(Jig)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD: Working Distance)를 설정하며 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 설정하는 작업 환경 설정부(17);
    상기 3D 파일 입력부(15)로부터 입력받은 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(21)(Jig)의 기준 좌표를 일치시키기 위해 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(21)(Jig)의 기준 좌표 사이의 오차값을 구한 다음 상기 오차값으로 상기 입체 가공물의 3D 좌표를 보정하는 좌표 보정부(18);
    상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 6축 로봇(13)이 이동되는 3차원 위치 좌표(x,y,z)와, 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부(19);
    및 상기 입체 가공물의 촬영 영역 별 상기 6축 로봇(13)의 3차원 위치 좌표(x,y,z)와 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 상기 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 설정(Teaching)하는 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부(20)로 이루어져,
    입체 가공물의 관심 영역(ROI: Region Of Interest)에 대해 상기 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부(19)와 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 설정부(20)가 반복적으로 실행되어 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 입체 가공물을 비전(Vision) 검사하기 위한 6축 로봇(13)의 모션 정보를 연속적으로 설정하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 작업 환경 설정부(17)에 의해 설정되는 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)은 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)에 대한 가로폭(mm)과 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)에 대한 세로폭(mm)을 곱한 값이고,
    상기 입체 가공물의 촬영 영역에 대한 가로폭은 (카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD))(mm) * (카메라(11) CCD 센서의 가로폭)(mm) / (카메라(11) 렌즈의 화각)(mm)이며,
    상기 입체 가공물의 촬영 영역에 대한 세로폭은 (카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD))(mm) * (카메라(11) CCD 센서의 세로폭)(mm) / (카메라(11) 렌즈의 화각)(mm)인 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 3차원 위치 좌표 및 회전 보정치 계산부(19)는 상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물로부터 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영하고자 할 때 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하는 3차원 위치 좌표 계산부(191)와;
    상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 회전 보정치 계산부(192)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 3차원 위치 좌표 계산부(191)는 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처(Texture)의 무게 중심(G) 좌표를 구하는 무게 중심 좌표 산출부(1911)와;
    상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 법선 벡터를 구하는 법선 벡터 산출부(1912);
    상기 법선 벡터를 이용하여 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 직선 방정식을 구하는 직선 방정식 산출부(1913);
    및 최종적으로 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하기 위해 상기 무게 중심(G) 좌표에서 상기 작업 환경 설정부(17)에서 설정한 이격 거리(WD)만큼 떨어진 상기 직선 방정식의 3차원 위치 좌표를 구하는 3차원 위치 좌표 산출부(1914)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 무게 중심 좌표 산출부(1911)는 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처 PQR의 3 꼭지점 위치 좌표가 각각
    Figure 112020020709734-pat00136
    ,
    Figure 112020020709734-pat00137
    ,
    Figure 112020020709734-pat00138
    일 때
    Figure 112020020709734-pat00245
    를 이용하여 무게 중심(G) 좌표를 구하는 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 3차원 위치 좌표 산출부(1914)는
    Figure 112018132189388-pat00140
    를 이용하여
    Figure 112018132189388-pat00141
    를 도출하고,
    Figure 112018132189388-pat00142
    를 이용하여
    Figure 112018132189388-pat00143
    를 도출하며,
    Figure 112018132189388-pat00144
    를 이용하여
    Figure 112018132189388-pat00145
    를 도출하는 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템.

    여기서,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00146
    는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 x축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00147
    는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 y축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00148
    는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 z축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00149
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00150
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00151
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00152
    는 상기 법선 벡터의 x축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00153
    는 상기 법선 벡터의 y축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00154
    는 상기 법선 벡터의 z축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00155
    는 카메라(11) 렌즈와 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD),
    및 상기
    Figure 112018132189388-pat00156
    ,
    Figure 112018132189388-pat00157
    ,
    Figure 112018132189388-pat00158
    ,
    Figure 112018132189388-pat00159
    ,
    Figure 112018132189388-pat00160
    ,
    Figure 112018132189388-pat00161
    ,
    Figure 112018132189388-pat00162
    는 상수이다.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 회전 보정치 계산부(192)에 의해 계산되는 상기 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)에 대한 회전 보정치는 x축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 z=0과
    Figure 112018132189388-pat00163
    사이의 각도이고,
    상기 6축 로봇(13)의 B 회전축(9)에 대한 회전 보정치는 y축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 z=0과
    Figure 112018132189388-pat00164
    사이의 각도이며,
    상기 6축 로봇(13)의 T 회전축(12)에 대한 회전 보정치는 x축과 y축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 y=0과
    Figure 112018132189388-pat00165
    사이의 각도인 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 시스템.

    여기서, 상기
    Figure 112018132189388-pat00166
    는 상기 법선 벡터의 x축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00167
    는 상기 법선 벡터의 y축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00168
    는 상기 법선 벡터의 z축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00169
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00170
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00171
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표이다.
  8. 베이스(Base)판과, 제1 회전축을 통해 상기 베이스판(1) 위에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제1 연결암(2), 제2 회전축(3)을 통해 상기 제1 연결암(2)의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제2 연결암(4), 제3 회전축(5)을 통해 상기 제2 연결암(4)의 윗면에 축 고정되어 좌우 수평 방향으로 축 회전되는 제3 연결암(6), 상기 제3 연결암(6)의 전면에 장착된 R 회전축(7)을 따라 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되는 제4 연결암(8), B 회전축(9)을 통해 상기 제4 연결암(8)의 측면에 축 고정되어 상하 수직 방향으로 축 회전되는 제5 연결암(10), 및 상기 제5 연결암(10)의 전면에 설치되어 시계 방향이나 반시계 방향으로 축 회전되고 선단에 카메라(11)가 장착된 T 회전축(12)으로 구성된 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 입체 가공물에 대한 비전(Vision) 검사를 위해 입체 가공물의 입체 형상에 따라 6축 로봇(13)의 시간에 따른 모션(Motion) 정보를 자동으로 입력하는 자동 티칭 방법에 있어서,
    PC(22)가 3D 도면 제작 프로그램으로부터 입체 가공물에 대한 3D 파일(3D File)을 입력받는 제1 단계(S1)와;
    PC(22)가 입체 가공물을 3D로 시각화하기 위해 입력받은 입체 가공물에 대한 3D 파일을 3D 렌더링(Rendering)하고 3D 렌더링 과정 중 3차원으로 표현된 입체 가공물의 표면에 삼각형 형태의 텍스처(Texture)를 입히는 제2 단계(S2);
    PC(22)가 상기 T 회전축(12)의 선단에 장착된 카메라(11)의 렌즈(Lens) 끝단에서 지그(21)(Jig)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD: Working Distance)를 설정하고 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 설정하는 제3 단계(S3);
    상기 PC(22)가 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(21)(Jig)의 기준 좌표를 일치시키기 위해 입체 가공물의 3D 도면에 대한 기준 좌표와 상기 입체 가공물이 설치되는 지그(21)(Jig)의 기준 좌표 사이의 오차값을 구한 다음 상기 오차값으로 상기 입체 가공물의 3D 좌표를 보정하는 제4 단계(S4);
    상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)이 이동되는 3차원 위치 좌표(x,y,z)와, 상기 T 회전축(12)이 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 제5 단계(S5);
    상기 입체 가공물의 촬영 영역 별 상기 6축 로봇(13)의 3차원 위치 좌표(x,y,z)와 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 상기 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 설정(Teaching)하는 제6 단계(S6);
    및 상기 PC(22)가 입체 가공물의 관심 영역(ROI: Region Of Interest)에 대해 상기 제5 단계, 그리고 제6 단계를 반복적으로 시행하여 6축 로봇(13)을 제어하는 6축 로봇 컨트롤러(14)에 입체 가공물을 비전(Vision) 검사하기 위한 6축 로봇(13)의 모션 정보를 연속적으로 설정하는 제7 단계(S7)로 이루어진 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 PC(22)가 상기 T 회전축(12)의 선단에 장착된 카메라(11)의 렌즈(Lens) 끝단에서 지그(21)(Jig)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD: Working Distance)를 설정하고 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 설정하는 제3 단계(S3)에서 카메라(11)를 통해 보여지는 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)은 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)에 대한 가로폭(mm)과 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)에 대한 세로폭(mm)을 곱한 값이고,
    상기 입체 가공물의 촬영 영역에 대한 가로폭은 (카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD))(mm) * (카메라(11) CCD 센서의 가로폭)(mm) / (카메라(11) 렌즈의 화각)(mm)이며,
    상기 입체 가공물의 촬영 영역에 대한 세로폭은 (카메라(11) 렌즈 끝단에서 지그(21)에 설치된 입체 가공물 사이의 이격 거리(WD))(mm) * (카메라(11) CCD 센서의 세로폭)(mm) / (카메라(11) 렌즈의 화각)(mm)인 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)이 이동되는 3차원 위치 좌표(x,y,z)와, 상기 T 회전축(12)이 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 제5 단계(S5)는
    상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물로부터 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영할 때 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하는 단계와;
    상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물로부터 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영할 때 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하는 단계는
    상기 PC(22)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 구하는 단계와;
    상기 PC(22)가 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 법선 벡터를 구하는 단계;
    상기 법선 벡터를 이용하여 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 직선 방정식을 구하는 단계;
    및 최종적으로 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표(x,y,z)를 계산하기 위해 상기 무게 중심(G) 좌표에서 이격 거리(WD)만큼 떨어진 상기 직선 방정식의 3차원 위치 좌표를 구하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 PC(22)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 구하는 단계는 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중심에 배치된 삼각형 텍스처 PQR의 3 꼭지점 위치 좌표가 각각
    Figure 112020020709734-pat00172
    ,
    Figure 112020020709734-pat00173
    ,
    Figure 112020020709734-pat00174
    일 때 무게 중심(G)의 좌표는
    Figure 112020020709734-pat00246
    인 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 법선 벡터를 이용하여 상기 무게 중심(G) 좌표를 통과하면서 상기 입체 가공물의 촬영 영역의 중심에 배치된 삼각형 텍스처를 수직으로 통과하는 직선 방정식을 구하는 단계에서 상기 직선 방정식은
    Figure 112018132189388-pat00176
    인 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법.

    여기서,
    상기 x는 상기 직선 방정식의 x축 미지수,
    상기 y는 상기 직선 방정식의 y축 미지수,
    상기 z는 상기 직선 방정식의 z축 미지수,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00177
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00178
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00179
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00180
    는 상기 법선 벡터의 x축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00181
    는 상기 법선 벡터의 y축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00182
    는 상기 법선 벡터의 z축 값,
    및 상기
    Figure 112018132189388-pat00183
    ,
    Figure 112018132189388-pat00184
    ,
    Figure 112018132189388-pat00185
    ,
    Figure 112018132189388-pat00186
    ,
    Figure 112018132189388-pat00187
    ,
    Figure 112018132189388-pat00188
    는 상수이다.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 최종적으로 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표
    Figure 112018132189388-pat00189
    를 계산하기 위해 상기 무게 중심(G) 좌표
    Figure 112018132189388-pat00190
    에서 이격 거리(WD)만큼 떨어진 상기 직선 방정식의 3차원 위치 좌표
    Figure 112018132189388-pat00191
    를 구하는 단계는
    Figure 112018132189388-pat00192
    를 이용하여
    Figure 112018132189388-pat00193
    를 도출하고,
    Figure 112018132189388-pat00194
    를 이용하여
    Figure 112018132189388-pat00195
    를 도출하며,
    Figure 112018132189388-pat00196
    를 이용하여
    Figure 112018132189388-pat00197
    를 도출하는 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법.

    여기서,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00198
    는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 x축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00199
    는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 y축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00200
    는 6축 로봇(13)이 이동될 3차원 위치 좌표의 z축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00201
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00202
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00203
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00204
    는 상기 법선 벡터의 x축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00205
    는 상기 법선 벡터의 y축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00206
    는 상기 법선 벡터의 z축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00207
    는 이격 거리(WD),
    및 상기
    Figure 112018132189388-pat00208
    ,
    Figure 112018132189388-pat00209
    ,
    Figure 112018132189388-pat00210
    ,
    Figure 112018132189388-pat00211
    ,
    Figure 112018132189388-pat00212
    ,
    Figure 112018132189388-pat00213
    ,
    Figure 112018132189388-pat00214
    는 상수이다.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 6축 로봇(13)에 장착된 카메라(11)가 상기 입체 가공물과 설정된 이격 거리(WD: Working Distance)만큼 떨어진 위치에서 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV: Field Of View)을 촬영한다고 할 때 상기 카메라(11)가 상기 입체 가공물의 촬영 영역(FOV)의 중앙에 수직이 되도록 상기 PC(22)가 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)과 B 회전축(9) T 회전축(12)에 대한 회전 보정치를 계산하는 단계에서
    상기 6축 로봇(13)의 R 회전축(7)에 대한 회전 보정치는 x축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 z=0과
    Figure 112018132189388-pat00215
    사이의 각도이고,
    상기 6축 로봇(13)의 B 회전축(9)에 대한 회전 보정치는 y축과 z축으로 구성된 2차원 평면에서 z=0과
    Figure 112018132189388-pat00216
    사이의 각도이며,
    상기 6축 로봇(13)의 T 회전축(12)에 대한 회전 보정치는 x축과 y축으로 구성된 2차원 평면에서 두 직선 y=0과
    Figure 112018132189388-pat00217
    사이의 각도인 것을 특징으로 하는 3D 도면 파일을 이용하여 로봇 제어에 필요한 자동 티칭 방법.

    여기서, 상기
    Figure 112018132189388-pat00218
    는 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 수직으로 통과하는 법선 벡터의 x축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00219
    는 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 수직으로 통과하는 법선 벡터의 y축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00220
    는 삼각형 텍스처의 무게 중심(G) 좌표를 수직으로 통과하는 법선 벡터의 z축 값,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00221
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 x축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00222
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 y축 좌표,
    상기
    Figure 112018132189388-pat00223
    는 상기 삼각형 텍스처의 무게 중심(G)의 z축 좌표이다.
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