KR102154559B1

KR102154559B1 - 로봇 용접 자동화 시스템 및 자동화 방법

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Publication number: KR102154559B1
Application number: KR1020190078551A
Authority: KR
Inventors: 이현; 김호연; 박요한; 남진근
Original assignee: 주식회사 하나비전테크; 주식회사 남산유니텍
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2020-09-11

Abstract

본 발명의 목적은 다양한 사이즈 및 용접 위치의 스트럽 용접 포인터를 로봇의 치칭 없이 자동으로 인식하고, 자동 인식된 용접 포인터에 로봇 용접기를 제어할 수 있으며, 로봇 용접 상황의 양부를 인식할 수 있는 로봇 용접 자동화 시스템 및 자동화 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템은, 미리 정해진 거푸집과 미리 정해진 스트럽을 로봇이 자동으로 용접하는 제조부; 상기 거푸집과 상기 스트럽의 용접을 위해 용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 딥러닝시켜 학습하는 비전부; 및 상기 비전부에 의해 학습된 상기 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 스트럽을 상기 거푸집에 제공하도록 하는 PLC(Programmable Logic Control)부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇 용접 자동화 시스템 및 자동화 방법{AUTOMATION SYSTEM AND AUTOMATION METHOD FOR ROBOT WELDING}

본 발명은 로봇 용접 자동화 시스템 및 자동화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거푸집 로봇 용접 자동화 시스템 및 자동화 방법에 관한 것이다.

거푸집(Formwork)은 콘크리트 구조물을 일정한 형태나 크기로 만들기 위해, 굳지않은 콘크리트를 부어 넣어 원하는 강도에 도달할 때까지 양생 및 지지하는 가설 구조물로 형틀이라고도 한다.

거푸집은 콘크리트, 철근과 더불어 토목, 건축 공사에서 매우 중요한 요소이며, 가설재를 지탱하는 동바리까지 같이 일컫는 말로 쓰이기도 한다.

콘크리트는 시멘트, 모래, 자갈, 물과 기타 혼화재 등의 첨가제로 이루어지며, 이러한 콘크리트를 배합하여 타설한 후 일정한 시간이 경과하면 굳게 되는데, 이때 원하는 모양을 얻기 위해 미리 짜두는 틀이 거푸집이다.

이러한 거푸집의 제작은 현장에서 이루어진다.

거푸집은 콘크리트를 사용하는 공법에서 필요한 요소이기는 하지만, 인력, 원가 절감, 공기 단축, 작업 환경 개선을 위해 최소화하는 것이 바람직하다.

이러한 현장 거푸집 제작을 최소화하는 방법으로, 최근 무해체 보거푸집을 사용하여 거푸집을 영구적으로 사용하는 공법이 이용되고 있다.

무해체 보거푸집은 공장에서 생산된 후, 조립 및 가공 공정을 거쳐 현장에서 바로 설치하여 거푸집의 역할을 수행하게 된다.

이러한 무해체 보거푸집은 경제성, 시공 편의성, 안전성, 고품질, 친환경성이라는 5대 우수성을 지니고 있다.

거푸집 로봇 용접 자동화 시스템은 무해체 보거푸집 생산 공정에서 스트럽을 로봇이 자동으로 용접하고, 용접 후 용접 상태를 비전 검사할 수 있는 용접 자동화 시스템을 말한다.

이러한 거푸집 로봇 용접 자동화 시스템은 다양한 사이즈 및 용접 위치의 스트럽 용접 포인터를 로봇의 티칭 없이 자동으로 인식하는 기술과, 자동 인식된 용접 포인터에 로봇의 용접을 제어할 수 있는 정밀 제어 기술과, 로봇 용접 상황의 양부를 인식할 수 있는 비전 기술이 요구된다.

하지만, 무해체 보거푸집을 생산하기 위한 자동화 시스템에 상기 기술이 적용된 시스템은 전무하여, 상술한 바와 같은 기술이 적용된 거푸집 로봇 용접 자동화 시스템이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0092910호 (2018.08.20. 공개)

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다양한 사이즈 및 용접 위치의 스트럽 용접 포인터를 로봇의 티칭 없이 자동으로 인식하고, 자동 인식된 용접 포인터에 로봇의 용접을 제어할 수 있으며, 로봇 용접 상황의 양부를 인식할 수 있는 로봇 용접 자동화 시스템 및 자동화 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템은, 거푸집과, 스트럽의 용접 포인터를 로봇이 자동으로 용접하는 제조부; 상기 용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 딥러닝(Deep Learning)시켜 학습하는 비전부; 상기 비전부에 의해 학습된 상기 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 스트럽을 상기 거푸집에 제공하도록 하는 PLC(Programmable Logic Control)부; 상기 거푸집의 CAD 데이터를 제공하는 거푸집 CAD부; 및 상기 거푸집 CAD부로부터 상기 거푸집 제작을 위한 CAD 데이터를 제공받아, 상기 거푸집과 상기 스크럽의 규격을 자동 파싱하여 용접하기 위한 규격을 인식하고, 상기 규격을 상기 비전부와 상기 PLC부로 제공하는 용접 로봇 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템에서, 상기 제조부는, 일면에 길이 방향을 따라 오목부가 형성되며, 상기 오목부의 위에 상기 거푸집이 거치되는 플레이트; 상기 플레이트 양측에 설치되는 레일; 상기 레일을 따라 이동하는 무빙부; 상기 무빙부 상면과 수직 방향으로 연결되는 수직 프레임 및 상기 수직 프레임을 서로 연결하는 수평 프레임;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템에서, 상기 제조부는, 상기 수평 프레임을 따라 이동하며 상기 거푸집에 제공되는 상기 스트럽을 붙잡고 이동시키는 로딩부; 상기 로딩부와 미리 정해진 간격을 두고 이격된 상태로 상기 수평 프레임을 따라 이동하며 상기 거푸집에 제공되는 상기 스트럽을 하부 방향으로 푸싱하는 다운 푸싱부; 상기 스트럽이 위치하는 영역의 상기 오목부에 위치하며, 상기 다운 푸싱부가 상기 스트럽을 하부 방향으로 푸싱시 상기 스트럽을 상부 방향으로 푸싱하는 업 푸싱부; 및 상기 수직 프레임에서 상기 거푸집을 향해 슬라이딩하면서 상기 거푸집 내에 제공되는 상기 스트럽이 상기 거푸집의 양측에 의해 푸싱되도록 상기 거푸집의 양측을 푸싱하는 사이드 푸싱부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템에서, 상기 비전부는, 상기 용접 포인터의 사이즈 및 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 센싱하는 센서부; 센싱된 상기 용접 포인터 정보를 분석하는 제어부; 및 분석된 상기 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 용접 포인터의 사이즈 및 용접 위치를 반복 학습시키는 딥러닝부;를 더 포함하며, 상기 딥러닝부는 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 포인터 위치를 상기 제어부에 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템에서, 상기 비전부는, 상기 제어부로부터 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 포인터 위치를 제공받아 상기 로봇의 위치를 특정 위치로 이동시키는 로봇 용접 위치 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템에서, 상기 센서부는, 상기 용접 포인터를 촬영하여 3차원 영상을 획득하도록 구성된 카메라; 및 상기 카메라 중심점에서 용접 포인터까지의 거리를 감지하는 거리 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템에서, 상기 PLC부는, 상기 제어부에 의해 제공되는 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보에 의거하여, 상기 스트럽을 붙잡고 이동하도록 상기 로딩부를 구동시키는 로딩 트리거; 및 상기 스트럽을 하부 방향으로 푸싱하도록 함과 아울러 상기 스트럽을 상부 방향으로 푸싱하도록 상기 다운 푸싱부와 상기 업 푸싱부를 상하로 구동시키는 업 다운 푸싱 트리거;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템에서, 상기 PLC부는, 상기 거푸집의 양측을 푸싱하도록 상기 사이드 푸싱부를 수평 방향으로 구동시키는 사이드 푸싱 트리거; 및 상기 레일을 따라 이동하도록 상기 무빙부를 구동하는 무빙 트리거;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 방법은, 용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 딥러닝시켜 학습하는 전처리를 수행하는 제 1 단계(S100); 거푸집에 신규 스트럽이 제공되면, 상기 스트럽의 용접 포인터 사이즈 및 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 센서부에 의해 센싱하는 제 2 단계(S200); 센싱된 상기 용접 포인터 정보를 제어부에 의해 분석하는 제 3 단계(S300); 분석된 상기 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치를 딥러닝부에 의해 상기 제어부에 제공하는 제 4 단계(S400); 상기 제어부에 제공되는 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 신규 스트럽을 이동시키는 제 5 단계(S500); 및 이동된 상기 신규 스트럽의 상기 용접 포인터에 로봇이 이동하여 용접을 수행하는 제 6 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.

본 발명에 의하면, 다양한 사이즈 및 용접 위치의 스트럽 용접 포인터를 로봇의 티칭 없이 자동으로 인식하고, 자동 인식된 용접 포인터에 로봇의 용접을 제어할 수 있으며, 로봇 용접 상황의 양부를 인식할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템의 제조부의 구성을 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템의 비전부의 구성을 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템의 PLC부를 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템(1000)은 제조부(100)와, 비전부(200)와, PLC부(300)를 포함한다.

즉, 현장에서 거푸집을 바로 설치하여 사용할 수 있도록, 제조부(100)는 거푸집과 스트럽의 용접 포인터를 로봇이 자동으로 용접하게 된다.

비전부(200)는 스트럽의 용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 딥러닝시켜 학습하는 역할을 수행한다.

또한, PLC(Programmable Logic Control)부는 비전부(200)에 의해 학습된 용접 포인터 정보에 의거하여 스트럽을 거푸집에 제공하도록 하는 역할을 수행한다.

PLC는 복잡한 시??스 시스템을 프로그램으로 바꾸어 사용자가 사용하기 편리하도록 만든 일종의 유닛으로, 본 발명에서는 딥러닝에 의해 학습된 용접 포인터 정보를 이용하여 제조부(100)의 다양한 부품들을 제어하게 된다.

또한, 거푸집 CAD부(400)는 거푸집의 CAD 데이터를 용접 로봇 제어부에 제공하는 역할을 수행한다.

용접 로봇 제어부(500)는 거푸집 CAD부(400)로부터 거푸집 제작을 위한 CAD 데이터를 제공받아, 거푸집과 스크럽의 규격을 자동 파싱하여 용접하기 위한 규격을 인식하고, 상기 규격을 비전부(200)와 PLC부(300)에 제공하는 역할을 수행한다.

도 2는 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템의 제조부의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템(1000)에서, 제조부(100)는 플레이트(110)와, 레일(120)과, 무빙부(130)와, 수직 프레임(140)과, 수평 프레임(150)을 포함한다.

플레이트(110)는 일면에 길이 방향을 따라 오목부(3)가 형성된다.

여기서, 오목부(3)는 플레이트(110)의 일면 중심 부위에 형성되어 트렌치 형상으로 형성된다.

또한, 오목부(3)의 위에는 거푸집(1)이 거치된다.

거푸집(1)은 거푸집을 형성하는 플레이트의 양측이 일 방향으로 휘어진 형상을 가진다.

레일(120)은 플레이트(110)의 양측에 설치된다.

또한, 무빙부(130)는 레일(120)을 따라 이동한다.

도 2에는 무빙부(130)가 우측 레일(120)에만 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 무빙부(130)가 플레이트(110)의 양측 레일(120)에 각각 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 플레이트(110)의 양측 레일(120)을 따라 한 쌍의 무빙부(130)가 이동하게 된다.

수직 프레임(140)은 무빙부(130) 상면과 수직 방향으로 연결되는 프레임이다.

이러한 수직 프레임(140)은 한 쌍의 무빙부(130) 상면에 각각 설치되는 것이 바람직하다.

수평 프레임(150)은 한 쌍의 무빙부(130) 상면에 각각 설치되는 수직 프레임(140)을 서로 연결하는 프레임이다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템(1000)에서, 제조부(100)는 로딩부(160)와, 다운 푸싱부(170)와, 업 푸싱부(180)와, 사이드 푸싱부(190)를 더 포함한다.

로딩부(160)는 일측이 수평 프레임(150)을 따라 이동하며 거푸집(1)에 제공되는 스트럽(2)을 타측이 붙잡고 이동시키는 역할을 수행한다.

다운 푸싱부(170)는 로딩부(160)와 미리 정해진 간격을 두고 이격된 상태로 일측이 수평 프레임(150)을 따라 이동하며 거푸집(1)에 제공되는 스트럽(2)을 하부 방향으로 푸싱하는 역할을 수행한다.

여기서, 다운 푸싱부(170)와 로딩부(160)는 일정 간격을 두고 이격된 상태로 각각 수평 프레임(150)을 따라 이동한다.

즉, 로딩부(160)가 스트럽(2)을 거푸집(1)에 제공하는 동안 다운 푸싱부(170)는 일측에서 대기하고 있다.

이후, 로딩부(160)가 새로운 스트럽(2)을 붙잡기 위해 이동하는 동안 다운 푸싱부(170)가 이동하여 거푸집(1)에 제공된 스트럽(2)을 하부 방향으로 푸싱하게 된다.

업 푸싱부(180)는 스트럽(2)이 위치하는 영역의 오목부(3)에 위치한다.

이러한 업 푸싱부(180)는 다운 푸싱부(170)가 스트럽(2)을 하부 방향으로 푸싱시 스트럽(2)을 상부 방향으로 푸싱하는 역할을 수행한다.

즉, 다운 푸싱부(170)와, 업 푸싱부(180)는 스트럽(2)을 상하부에서 동시에 푸싱하게 된다.

물론, 다운 푸싱부(170)와, 업 푸싱부(180)가 시간차를 두고 각각 푸싱할 수도 있지만, 다운 푸싱부(170)와, 업 푸싱부(180)는 스트럽(2)을 고정하는 역할을 수행하기 때문에, 다운 푸싱부(170)와, 업 푸싱부(180)는 스트럽(2)을 상하부에서 동시에 푸싱하는 것이 바람직하다.

사이드 푸싱부(190)는 수직 프레임(140)에서 거푸집(1)을 향해 슬라이딩하면서 거푸집(1) 내에 제공되는 스트럽(2)이 거푸집(1)의 양측에 의해 푸싱되도록 거푸집(1)의 양측을 푸싱하는 역할을 수행한다.

즉, 거푸집(1) 내에 스트럽(2)이 제공된 상태에서 다운 푸싱부(170)와, 업 푸싱부(180)와, 사이드 푸싱부(9)의 푸싱에 의해 스트럽(2)이 거푸집 내에 고정된다.

이와 같은 상태에서 로봇(4)이 용접을 수행하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템의 비전부의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템(1000)에서, 비전부(200)는 센서부(210)와, 제어부(220)와, 딥러닝부(230)와, 로봇 용접 위치 결정부(240)를 포함한다.

센서부(210)는 용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 센싱하는 역할을 수행한다.

여기서, 센서부(210)는 카메라와 거리 감지부와 추가적인 접촉 센서 등을 더 포함할 수 있다.

카메라는 용접 포인터를 촬영하여 3차원 영상을 획득하는 역할을 수행한다.

또한, 거리 감지부는 용접 로봇 토치 끝점에서 용접 포인터까지의 거리를 감지하는 역할을 수행하고, 기타 추가적인 접촉 센서 등은 용접 토치 끝부분이 용접 포인트에 접촉 유/무를 센싱하는 역할을 수행한다.

이러한 센서부(210)는 로봇(4)에 장착될 수도 있고, 로봇(4)이 아닌 임의의 고정된 위치에 장착될 수도 있다.

이에 의해 용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 수집하게 된다.

제어부(220)는 센서부(210)에 의해 센싱된 용접 포인터 정보, 예를 들면 광학 정보(미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치)를 분석하는 역할을 수행한다.

또한, 딥러닝부(230)는 제어부(220)에 의해 분석된 용접 포인터 정보에 의거하여 용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치를 반복 학습시키는 역할을 수행한다.

이러한 반복 학습에 의해, 딥러닝부(230)는 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치를 제어부(220)에 제공하게 된다.

한편, 로봇 용접 위치 결정부(240)는 제어부(220)로부터 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치를 제공받아 로봇의 위치를 특정 위치로 이동시키는 역할을 수행한다.

이에 의해, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템(1000)에서는, 다양한 사이즈 및 다양한 용접 위치의 스트럽 용접 포인터를 로봇 티칭 없이 자동으로 로봇이 인식하게 된다.

또한, 센서부(210)의 카메라는 로봇의 용접 포인터에 대한 용접 전후의 상황을 촬영함으로써, 용접하기 전 용접할 수 있는 상태인지 여부를 판별할 수 있는 기능과 용접 후에는 용접한 상태에 대한 양부를 인식할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템의 PLC부를 나타내는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템(1000)에서, PLC부(300)는 로딩 트리거(310)와, 사이드 푸싱 트리거(320)와, 업다운 푸싱 트리거(330)와, 무빙 트리거(340)를 더 포함한다.

이러한 로딩 트리거(310)와, 사이드 푸싱 트리거(320)와, 업다운 푸싱 트리거(330)와, 무빙 트리거(340)는 제어부에 의해 제공되는 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 자동 인식하여 로딩부와, 사이드 푸싱부와, 다운 푸싱부와, 업 푸싱부가 스트럽에 도달하도록 제어하는 역할을 수행하게 된다.

로딩 트리거(310)는 스트럽을 붙잡고 이동하도록 로딩부를 구동시키는 역할을 수행한다.

사이드 푸싱 트리거(320)는 거푸집의 양측을 푸싱하도록 사이드 푸싱부를 수평 방향으로 구동시키는 역할을 수행한다.

업 다운 푸싱 트리거(330)는 스트럽을 하부 방향으로 푸싱하도록 함과 아울러 스트럽을 상부 방향으로 푸싱하도록, 다운 푸싱부와 업 푸싱부를 각각 구동시키는 역할을 수행한다.

무빙 트리거(340)는 레일을 따라 이동하도록 무빙부를 구동하는 역할을 수행한다.

도 5는 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 방법은 다음과 같다.

용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 딥러닝시켜 학습하는 전처리 단계를 수행(S100)한다.

거푸집(1)에 신규 스트럽(2)이 제공되면, 스트럽(2) 용접 포인터의 사이즈 및 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 센서부(210)에 의해 센싱(S200)한다.

센싱된 용접 포인터 정보를 제어부(220)에 의해 분석(S300)한다.

분석된 용접 포인터 정보에 의거하여 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치를 딥러닝부(230)에 의해 제어부(220)에 제공(S400)한다.

제어부(220)에 의해 제공되는 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보에 의거하여 신규 스트럽(2)을 이동(S500)시킨다.

이때, 스트럽(2)을 붙잡고 이동하도록 로딩부(160)를 로딩 트리거(310)에 의해 구동시킨다.

또한, 스트럽(2)을 하부 방향으로 푸싱하도록 함과 아울러 스트럽(2)을 상부 방향으로 푸싱하도록, 업 다운 푸싱 트리거(330)에 의해 다운 푸싱부(170)와 업 푸싱부(180)를 상하로 구동시킨다.

한편, 거푸집(1)의 양측을 푸싱하도록, 사이드 푸싱 트리거(320)에 의해 사이드 푸싱부(190)를 수평 방향으로 구동시킨다.

이후, 이동된 신규 스트럽(2)의 용접 포인터에 로봇(4)이 이동하여 용접을 수행(S600)한다.

이와 같이 본 발명에 따른 로봇 용접 자동화 시스템(1000)에 의해, 다양한 사이즈 및 용접 위치의 스트럽 용접 포인터를 로봇의 티칭 없이 자동으로 인식하고, 자동 인식된 용접 포인터에 로봇 용접기를 제어할 수 있으며, 로봇 용접 상황의 양부를 인식할 수 있는 효과가 있다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

1 : 거푸집
2 : 스트럽
3 : 오목부
4 : 로봇
100 : 제조부
110 : 플레이트
120 : 레일
130 : 무빙부
140 : 수직 프레임
150 : 수평 프레임
160 : 로딩부
170 : 다운 푸싱부
180 : 업 푸싱부
190 : 사이드 푸싱부
200 : 비전부
210 : 센서부
220 : 제어부
230 : 딥러닝부
240 : 로봇 용접 위치 결정부
300 : PLC부
310 : 로딩 트리거
320 : 사이드 푸싱 트리거
330 : 업다운 푸싱 트리거
340 : 무빙 트리거
1000 : 로봇 용접 자동화 시스템

Claims

거푸집과, 스트럽의 용접 포인터를 로봇이 자동으로 용접하는 제조부;
상기 용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 딥러닝(Deep Learning)시켜 학습하는 비전부;
상기 비전부에 의해 학습된 상기 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 스트럽을 상기 거푸집에 제공하도록 하는 PLC(Programmable Logic Control)부;
상기 거푸집의 CAD 데이터를 제공하는 거푸집 CAD부; 및
상기 거푸집 CAD부로부터 상기 거푸집 제작을 위한 CAD 데이터를 제공받아, 상기 거푸집과 상기 스트럽의 규격을 자동 파싱하여 용접하기 위한 규격을 인식하고, 상기 규격을 상기 비전부와 상기 PLC부로 제공하는 용접 로봇 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제조부는,
일면에 길이 방향을 따라 오목부가 형성되며, 상기 오목부의 위에 상기 거푸집이 거치되는 플레이트;
상기 플레이트 양측에 설치되는 레일;
상기 레일을 따라 이동하는 무빙부;
상기 무빙부 상면과 수직 방향으로 연결되는 수직 프레임 및 상기 수직 프레임을 서로 연결하는 수평 프레임;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제조부는,
상기 수평 프레임을 따라 이동하며 상기 거푸집에 제공되는 상기 스트럽을 붙잡고 이동시키는 로딩부;
상기 로딩부와 미리 정해진 간격을 두고 이격된 상태로 상기 수평 프레임을 따라 이동하며 상기 거푸집에 제공되는 상기 스트럽을 하부 방향으로 푸싱하는 다운 푸싱부;
상기 스트럽이 위치하는 영역의 상기 오목부에 위치하며, 상기 다운 푸싱부가 상기 스트럽을 하부 방향으로 푸싱시 상기 스트럽을 상부 방향으로 푸싱하는 업 푸싱부; 및
상기 수직 프레임에서 상기 거푸집을 향해 슬라이딩하면서 상기 거푸집 내에 제공되는 상기 스트럽이 상기 거푸집의 양측에 의해 푸싱되도록 상기 거푸집의 양측을 푸싱하는 사이드 푸싱부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 비전부는,
상기 용접 포인터의 사이즈 및 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 센싱하는 센서부;
센싱된 상기 용접 포인터 정보를 분석하는 제어부; 및
분석된 상기 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 용접 포인터의 사이즈 및 용접 위치를 반복 학습시키는 딥러닝부;를 더 포함하며,
상기 딥러닝부는 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치를 상기 제어부에 제공하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 비전부는,
상기 제어부로부터 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치를 제공받아 상기 로봇의 위치를 특정 위치로 이동시키는 로봇 용접 위치 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 용접 포인터를 촬영하여 3차원 영상을 획득하도록 구성된 카메라; 및
상기 카메라 중심점에서 용접 포인터까지의 거리를 감지하는 거리 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 PLC부는,
상기 제어부에 의해 제공되는 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보에 의거하여,
상기 스트럽을 붙잡고 이동하도록 상기 로딩부를 구동시키는 로딩 트리거; 및
상기 스트럽을 하부 방향으로 푸싱하도록 함과 아울러 상기 스트럽을 상부 방향으로 푸싱하도록 상기 다운 푸싱부와 상기 업 푸싱부를 상하로 구동시키는 업 다운 푸싱 트리거;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 PLC부는,
상기 거푸집의 양측을 푸싱하도록 상기 사이드 푸싱부를 수평 방향으로 구동시키는 사이드 푸싱 트리거; 및
상기 레일을 따라 이동하도록 상기 무빙부를 구동하는 무빙 트리거;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 시스템.
용접 포인터의 미리 정해진 사이즈 및 미리 정해진 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 딥러닝시켜 학습하는 전처리를 수행하는 제 1 단계(S100);
거푸집에 신규 스트럽이 제공되면, 상기 스트럽의 용접 포인터 사이즈 및 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보를 센서부에 의해 센싱하는 제 2 단계(S200);
센싱된 상기 용접 포인터 정보를 제어부에 의해 분석하는 제 3 단계(S300);
분석된 상기 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치를 딥러닝부에 의해 상기 제어부에 제공하는 제 4 단계(S400);
상기 제어부에 제공되는 상기 용접 포인터의 최적 사이즈 및 최적 용접 위치에 대한 용접 포인터 정보에 의거하여 상기 신규 스트럽을 이동시키는 제 5 단계(S500); 및
이동된 상기 신규 스트럽의 상기 용접 포인터에 로봇이 이동하여 용접을 수행하는 제 6 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
로봇 용접 자동화 방법.