KR102113636B1

KR102113636B1 - 변위센서를 이용한 차체제조시스템

Info

Publication number: KR102113636B1
Application number: KR1020190172231A
Authority: KR
Inventors: 김영수; 김태영
Original assignee: (주)우신시스템
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-05-20

Abstract

본 발명은 변위센서를 이용한 차체제조시스템에 관한 것으로서, 특히 차체패널에 대한 작업공정영역에 설치되는 다수의 작업로봇과; 정육면체블록이 설치된 지그를 탑재하고, 상기 작업공정영역을 주행하여 기(旣) 설정된 위치에서 멈추는 AGV(Automatic Guided Vehicle)와; 상기 작업공정영역에 구비되고, 상기 정육면체블록에서 서로 접하여 3개의 교선이 형성되는 3면을 9개의 변위센서가 각각 3포인트씩 센싱하여 상기 AGV의 위치를 측정하는 센싱유닛을 포함하여 구성되어, 상기 9개의 변위센서에 의해 측정된 AGV의 위치와 기 설정된 AGV의 위치에 오차가 있는 경우 상기 작업로봇의 암을 그 오차만큼 위치 보정하여 상기 차체패널에 대한 작업을 수행하므로, AGV의 위치와 회전각도 및 자세 등을 정확하게 확인함으로써 높은 정밀도와 높은 품질을 갖는 차체 제조를 할 수 있는 효과가 있다.

Description

변위센서를 이용한 차체제조시스템{A car body manufacturing system using displacement sensor}

본 발명은 차체제조시스템에 관한 것으로서, 특히 변위센서를 이용하여 XYZ축 방향에 대한 AGV의 위치를 정확하게 확인함으로써 차체패널의 정확한 위치에 원하는 작업을 수행할 수 있도록 하는 변위센서를 이용한 차체제조시스템에 관한 것이다.

인공지능, 사물인터넷 등 첨단 정보통신기술(ICT)(Information Communication Technology) 기반의 새로운 산업 시대를 대표하는 '4차 산업혁명'에서 기업들이 제조업의 생산성, 고도화, 글로벌 경쟁력 강화를 위한 대안으로 '스마트 팩토리' 전략을 성장 동력으로 선택하고 있다.

스마트 팩토리는 생산방식에서 설비단위가 지능화되고, 사람 대신 로봇이 작업하며, 운송단위는 무인운반 시스템을 채택하고 있다. 이러한 스마트 팩토리를 지향하는 기업이 증가하면서 무인운반 시스템의 수요도 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.

무인운반 시스템의 수요 증가에 의해 공정간 제품 이송을 위하여 컨베이어 벨트 대신 무인운반차(Automatic Guided Vehicle, AGV)가 차체를 싣고 작업장 내의 경로를 움직이는 방식의 기술개발이 시도되고 있다.

그러나, 아직까지는 무인운반차의 주행 및 정지오차 등의 이유 때문에 물류 이송용도로만 대부분 사용될 뿐 자동차의 차체제조 설비와 같은 설비라인 내에는 실질적으로 투입되지 못하고 있다.

등록특허 10-1884825 (발명의 명칭 : 무인운반차를 이용한 자동화 창고 시스템)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 변위센서를 이용하여 XYZ축 방향에 대한 AGV의 위치를 정확하게 확인하고, 이에 상응되게 로봇암의 위치가 정확하게 보정된 후 차체패널 쪽으로 움직이게 함으로써 높은 품질의 차체패널 제조작업을 수행할 수 있는 변위센서를 이용한 차체제조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템은 차체패널에 대한 작업공정영역에 설치되는 다수의 작업로봇과; 정육면체블록이 설치된 지그를 탑재하고, 상기 작업공정영역을 주행하여 기(旣) 설정된 위치에서 멈추는 AGV(Automatic Guided Vehicle)와; 상기 작업공정영역에 구비되고, 상기 정육면체블록에서 서로 접하여 3개의 교선이 형성되는 3면을 9개의 변위센서가 각각 3포인트씩 센싱하여 상기 AGV의 위치를 측정하는 센싱유닛을 포함하여 구성되어, 상기 9개의 변위센서에 의해 측정된 AGV의 위치와 기 설정된 AGV의 위치에 오차가 있는 경우 상기 작업로봇의 암을 그 오차만큼 위치 보정하여 상기 차체패널에 대한 작업을 수행한다.

여기서, 상기 센싱유닛은 상기 작업공정영역 내의 작업로봇 암(Arm) 또는 상기 암에 부착되는 어태치먼트에 설치될 수 있다.

그리고, 상기 센싱유닛은 상기 작업로봇의 암 또는 어태치먼트에 설치되는 브라켓과; 상기 브라켓에 설치되어 상기 정육면체블록의 3면을 각각 3포인트씩 센싱하는 9개의 변위센서;로 구성된다.

또한, 상기 센싱유닛은 상기 정육면체블록에 부착되어 상기 변위센서와 정육면체블록 사이에 위치되는 자석이 조립된 보조블록;을 더 포함한다.

또한, 상기 다수의 작업로봇에는 각각 로봇 본체에 대한 베이스(Base) 좌표와 로봇암에 대한 티시피(TCP,Teaching Point) 좌표가 설정되어 로봇 본체와 로봇암의 상대적 위치가 일정하게 유지된다.

여기서, 상기 AGV의 위치에 오차가 있는 경우, 상기 티시피 좌표를 기준으로 그 오차만큼 작업로봇의 암이 위치 보정된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 변위센서를 이용한 차체제조시스템은 서로 접하여 3개의 교선이 형성되는 정육면체블록의 3면을 9개의 변위센서로 각각 3포인트씩 센싱하여 지그의 위치를 감지하기 때문에, XYZ축 방향에 대한 지그의 위치와 회전각도 및 자세 등을 정확하게 확인할 수 있고, 이를 통해 XYZ축 방향에 대한 AGV의 위치와 회전각도 및 자세 등을 정확하게 확인함으로써, 오차가 있을 경우 로봇암의 위치 보정을 정확하게 수행하여 정확한 위치에 로봇암이 이동되도록 함으로써 높은 정밀도와 높은 품질을 갖는 차체제조를 할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템을 보인 도.
도 2는 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템의 센싱유닛을 보인 도.
도 3은 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템의 지그와 정육면체블록을 보인 도.
도 4는 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템으로 정육면체블록을 센싱하는 모습을 보인 도.

이하, 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템을 보인 도이고, 도 2는 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템의 센싱유닛을 보인 도이며, 도 3은 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템의 지그와 정육면체블록을 보인 도이다.

그리고, 도 4는 본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템으로 정육면체블록을 센싱하는 모습을 보인 도이다.

본 발명에 의한 변위센서를 이용한 차체제조시스템은 차체패널에 대한 작업공정영역에 설치되는 다수의 작업로봇(10)과, 지그(20)를 탑재하고 주행하는 AGV(30)와, 상기 작업공정영역에 구비되는 센싱유닛(40)를 포함하여 구성된다.

상기 다수의 작업로봇(10)은 차체패널을 지그(20)에 로딩(loading)하는 로봇이나 지그(20)에 로딩되어 있는 차체패널을 언로딩(unloading)하는 로봇 또는 지그(20)에 로딩된 차체패널을 용접하는 로봇 등을 포함한다.

이러한 다수의 작업로봇(10)은 할당된 작업을 수행할 수 있도록 각각에 할당된 작업공정영역에 배치되고, 각 로봇 본체에 대한 베이스(Base) 좌표와 로봇암에 대한 티시피(TCP,Teaching Point) 좌표가 설정되어 있다. 따라서, 작업로봇(10)의 암이 할당된 작업공정을 수행하고 원위치로 복귀할 경우 티시피 좌표 쪽으로 이동하기 때문에 로봇 본체와 로봇암의 상대적 위치가 일정하게 유지된다.

상기 AGV(Automatic Guided Vhicle,30)는 무선통신이나 그 외의 방법으로 데이터 및 위치정보를 주고받으면서 작업공정영역을 자동 주행하는 무인운반차로서, 작업공정영역을 주행하면서 차체패널에 대한 할당된 작업공정을 수행하기 위해 기(旣) 설정된 위치에서 정지한다. 여기에서 말하는 기(旣) 설정된 위치란 차체패널의 특정 위치에 대해 로봇암이 할당된 작업공정을 정확하게 수행하기 위해 약속된 최적의 위치를 말한다.

한편, 작업공정영역을 주행하는 AGV(30)가 작업로봇(10)의 근처에 와서 정지를 하였는데 AGV(30)의 정지 위치에 오차가 있는 경우라고 하는 것은, AGV(30)가 정지를 하였으나 기(旣) 설정된 위치에 정지하지 못하고 설정된 위치를 지나가서 정지하였거나 설정된 위치에 도달하지 못하고 정지하였거나 또는 반듯하게 정지하지 못하고 일정각도 회전되어 틀어진 상태로 정지하는 것 등을 말한다.

이렇게 AGV(30)의 정지 위치에 오차가 있는 경우에는 로봇암에 대한 티시피 좌표를 기준으로 그 오차만큼 작업로봇(10)의 암이 위치를 보정하여 이동한다. 즉 AGV(30)가 정지한 위치의 좌표와 로봇암의 티시피 좌표를 비교한 후 그 좌표간의 차이만큼 보정을 한 후 로봇암을 이동시키는 것이다.

그리고, AGV(30)의 상면에는 정육면체블록(21)이 설치된 지그(20)가 탑재된다.

상기 지그(20)는 AGV(30)의 상면에 안정적으로 탑재되어 AGV(30)와 함께 이동하고, 상면에는 정육면체블록(21) 뿐만 아니라 차체패널이 적재되어 있다.

상기 정육면체블록(21)은 AGV(30)의 정확한 위치와 회전각도 및 자세 등을 변위센서(42)로 측정하기 위하여 지그(20)의 상면에 고정 설치되어 있다.

상기 센싱유닛(40)은 정육면체블록(21)의 6면 중에서 3면을 9개의 변위센서(42)로 센싱하여 AGV(30)의 위치를 측정하는 것이다. 이러한 센싱유닛(40)은 작업공정영역 내의 작업로봇(10)의 암(Arm)이나 암에 부착되는 어태치먼트(11)에 설치된다.

좀 더 자세히 설명하면, 상기 센싱유닛(40)은 브라켓(41)과, 상기 브라켓(41)에 설치되는 9개의 변위센서(42)와, 상기 변위센서(42)와 정육면체블록(21) 사이에 위치되는 보조블록(43)으로 구성된다.

상기 브라켓(41)은 작업로봇(10)의 암 또는 어태치먼트(11)에 설치된다. 본 발명의 도면에서는 차체패널을 파지하여 로딩 또는 언로딩하는 그립퍼에 센싱유닛(40)이 설치되는 것으로 도시하였으나, 브라켓(41)은 그립퍼 뿐만 아니라 작업로봇(10)의 암에 설치될 수도 있고 다른 어태지먼트에 설치될 수도 있다.

상기 9개의 변위센서(42)는 정육면체블록(21)의 6면 중에서 3면을 각각 3포인트씩 센싱한다.

좀 더 자세히 설명하면, 9개의 변위센서(42)는 정육면체블록(21)의 6면 중에서 서로 접하여 3개의 교선이 형성되는 3면을 3포인트씩 센싱한다. 따라서, 3개의 변위센서(42)가 정육면체블록(21)의 어느 한 면을 센싱하고, 다른 3개의 변위센서(42)가 앞의 한 면과 접하는 다른 한 면을 센싱하며, 나머지 3개의 변위센서(42)가 앞의 두 면과 접하는 다른 한 면을 센싱한다. 그리고, 각 면을 센싱하는 3개의 변위센서(42)는 각 면을 센싱할 때 3각 형태로 형성되는 3개의 포인트를 센싱한다.

이렇게 9개의 변위센서(42)에 의해 측정된 정육면체블록(21)의 위치를 통해 지그(20)의 위치를 측정할 수 있고, 결과적으로 지그(20)를 탑재하고 있는 AGV(30)의 위치를 측정할 수 있다. 9개의 변위센서(42)에 의해 AGV(30)의 위치가 측정되면 이 AGV(30)의 위치와 기(旣) 설정된 AGV(30)의 위치에 오차가 있는 경우 작업로봇(10)의 암을 그 오차만큼 위치 보정하여 차체패널에 대한 작업을 수행한다.

부연하면, 9개의 변위센서(42)를 사용하면 9개의 변위값을 측정할 수 있고, 프로그래밍에 의해서 이 9개의 변위값으로 3개의 평명방정식을 구할 수 있으며, 이 평면방정식을 통해 3개의 교선에 대한 3개의 직선방정식(X축 직선방정식, Y축 직선방정식, Z축 직선방정식)과 XYZ축에 대한 방향벡터를 구할 수 있다, 그리고, 이렇게 구한 값들을 통해 AGV(30)의 위치와 자세 및 회전각도 등을 알 수 있다.

상기 보조블록(43)은 자석(43a)이 조립된 블록으로서, 정육면체블록(21)의 표면에 부착되되 변위센서(42)와 정육면체블록(21) 사이에 위치된다. 이러한 보조블록(43)은 AGV(30)의 좌표나 베이스 좌표 및 TCP 좌표 등을 용이하게 하기 위하여 선택적으로 설치된다. 즉 작업로봇(10)의 암을 이동시켜 브라켓(41)에 설치된 변위센서(42)가 보조블록(43)의 끝단에 밀착시키기만 하면 앞에서 말한 각 좌표를 용이하게 측정할 수 있다.

10: 작업로봇 11: 어태치먼트
20: 지그 21: 정육면체블록
30: AGV 40: 센싱유닛
41: 브라켓 42: 변위센서
43: 보조블록 43a: 자석

Claims

차체패널에 대한 작업공정영역에 설치되는 다수의 작업로봇(10)과;
정육면체블록(21)이 설치된 지그(20)를 탑재하고, 상기 작업공정영역을 주행하여 기(旣) 설정된 위치에서 멈추는 AGV(Automatic Guided Vehicle,30)와;
상기 작업공정영역에 구비되고, 상기 정육면체블록(21)에서 서로 접하여 3개의 교선이 형성되는 3면을 9개의 변위센서(42)가 각각 3포인트씩 센싱하여 상기 AGV(30)의 위치를 측정하는 센싱유닛(40)을 포함하여 구성되어,
상기 9개의 변위센서(42)에 의해 측정된 AGV(30)의 위치와 기 설정된 AGV(30)의 위치에 오차가 있는 경우 상기 작업로봇(10)의 암을 그 오차만큼 위치 보정하여 상기 차체패널에 대한 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 변위센서를 이용한 차체제조시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 센싱유닛(40)은 상기 작업공정영역 내의 작업로봇(10) 암(Arm) 또는 상기 암에 부착되는 어태치먼트(11)에 설치되는 것을 특징으로 하는 변위센서를 이용한 차체제조시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 센싱유닛(40)은 상기 작업로봇(10)의 암 또는 어태치먼트(11)에 설치되는 브라켓(41)과;
상기 브라켓(41)에 설치되어 상기 정육면체블록(21)의 3면을 각각 3포인트씩 센싱하는 9개의 변위센서(42);로 구성되는 것을 특징으로 하는 변위센서를 이용한 차체제조시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 센싱유닛(40)은 상기 정육면체블록(21)에 부착되어 상기 변위센서(42)와 정육면체블록(21) 사이에 위치되는 자석(43a)이 조립된 보조블록(43);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변위센서를 이용한 차체제조시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 작업로봇(10)에는 각각 로봇 본체에 대한 베이스(Base) 좌표와 로봇암에 대한 티시피(TCP,Teaching Point) 좌표가 설정되어 로봇 본체와 로봇암의 상대적 위치가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 변위센서를 이용한 차체제조시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 AGV(30)의 위치에 오차가 있는 경우, 상기 티시피 좌표를 기준으로 그 오차만큼 작업로봇(10)의 암이 위치 보정되는 것을 특징으로 하는 변위센서를 이용한 차체제조시스템.