KR102244363B1 - Correction Method for Welding Torch location of Welding Robot using Camera and Welding Robot System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로봇의 자세에 따라 로봇 암 끝에 부착된 용접토치가 갖는 팁 바디에 결합된 식별부의 위치영상들을 획득하는 영상획득단계, 상기 카메라가 획득한 식별부의 위치영상들로부터 상기 팁 바디에 상기 식별부가 결합되는 결합위치를 산출하는 결합위치산출단계, 상기 결합위치산출단계로부터 용접로봇의 툴 데이터를 생성하는 툴 데이터생성단계, 및 상기 생성된 툴 데이터를 기준으로 변경된 용접위치를 교정하는 용접위치 교정단계를 포함하는 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법 및 용접로봇 시스템에 관한 것이다.The present invention is an image acquisition step of acquiring position images of an identification unit coupled to a tip body of a welding torch attached to an end of a robot arm according to a pose of the robot, and the identification on the tip body from position images of the identification unit acquired by the camera. A joint position calculation step of calculating the joint position to which additionally is combined, a tool data generation step of generating tool data of the welding robot from the joint position calculation step, and a welding position correction to correct the changed welding position based on the generated tool data. It relates to a welding torch position calibration method and a welding robot system of a welding robot using a camera including the step.

Description

카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법 및 용접로봇 시스템{Correction Method for Welding Torch location of Welding Robot using Camera and Welding Robot System}{Correction Method for Welding Torch location of Welding Robot using Camera and Welding Robot System}

본 발명은 용접공정을 수행하기 위한 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법 및 용접로봇 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a welding torch position calibration method and a welding robot system using a camera for performing a welding process.

선박, 크레인 등의 기구물 내지 구조물 등은 용접공정, 가공공정 등과 같은 여러 가지 공정을 거쳐 제조된다. 예컨대, 한 척의 대형 선박은 수많은 종류의 판재, 파이프 등의 피용접물을 사용목적, 사용위치 등에 맞게 용접하는 용접공정을 거쳐 제조된다. 이러한 피용접물들에 대해 용접공정을 수행하는데 용접로봇이 이용된다.Equipment or structures such as ships and cranes are manufactured through various processes such as welding and processing. For example, one large ship is manufactured through a welding process in which a number of types of plates, pipes, etc. to be welded are welded to suit the purpose of use and location of use. A welding robot is used to perform a welding process on these objects to be welded.

도 1은 일반적인 용접로봇의 용접토치를 나타낸 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view showing a welding torch of a general welding robot.

도 1을 참고하면, 용접로봇은 피용접물에 대한 용접공정을 수행한다. 상기 용접로봇은 와이어 및 가스를 공급하고, 모재 쪽으로 아크를 발생시키는 용접토치(10)를 포함한다. 상기 용접토치(10)는 와이어 및 가스가 통과하는 토치바디(11), 상기 토치바디(11)에 장착되는 팁 바디(12), 상기 팁 바디(12)에 결합되는 용접와이어(13)를 포함한다. 상기 용접와이어(13)는 상기 팁 바디(12)에 체결되는 팁(13a)을 통하여 모재쪽으로 공급된다. 상기 용접로봇은 상기 용접토치(10)가 장착되는 로봇암(14)을 더 포함한다. 상기 용접로봇은 상기 로봇암(14)을 이동시킴으로써, 상기 용접토치(10)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 용접로봇은 피용접물에 대한 용접공정을 수행한다. 용접토치를 정확한 작업위치로 이동시키기 위해서는 정확한 용접토치의 위치정보가 용접로봇 제어시스템에 등록되어야 한다. 그러나, 용접토치 초기 설치 시 용접토치 위치 정보가 없는 경우 이를 수동으로 보정하기 위해서는 많은 시간이 소요된다.Referring to FIG. 1, the welding robot performs a welding process on an object to be welded. The welding robot includes a welding torch 10 that supplies wire and gas and generates an arc toward the base material. The welding torch 10 includes a torch body 11 through which wire and gas pass, a tip body 12 mounted on the torch body 11, and a welding wire 13 coupled to the tip body 12. do. The welding wire 13 is supplied toward the base material through a tip 13a fastened to the tip body 12. The welding robot further includes a robot arm 14 on which the welding torch 10 is mounted. The welding robot may move the welding torch 10 by moving the robot arm 14. Accordingly, the welding robot performs a welding process on the object to be welded. In order to move the welding torch to the correct working position, the exact position information of the welding torch must be registered in the welding robot control system. However, when there is no welding torch position information during initial installation of the welding torch, it takes a lot of time to manually correct it.

또한, 상기 용접로봇은 상기 로봇암(14)을 이동시키는 과정에서 상기 용접토치(10)가 주변에 위치된 기구물 등에 충돌하는 등 여러 가지 요인으로 인해 상기 용접토치(10) 등에 변형이 발생된다. 또한, 상기 용접로봇은 정기적으로 부품이 교체됨에 따라 용접토치(10)의 위치가 변경되므로 용접을 수행하는 최초 용접위치에 정확하게 위치시키는데 오랜 시간이 걸린다. 이와 같이 상기 용접토치(10) 등에 변형 및 위치가 변형된 상태에서, 상기 용접로봇이 계속하여 용접공정을 수행하면 기존에 기록된 용접 작업 위치에서 벗어난 위치에서 용접을 진행하게 되므로 용접공정이 완료된 피용접물에 대한 품질을 저하시키는 문제가 있다.In addition, in the process of moving the robot arm 14, the welding robot may deform the welding torch 10 or the like due to various factors such as colliding with the welding torch 10 and the like. In addition, since the welding robot changes the position of the welding torch 10 as parts are regularly replaced, it takes a long time to accurately position the welding torch 10 at the initial welding position for welding. As described above, if the welding robot continues to perform the welding process in the state where the welding torch 10 is deformed and deformed, the welding process is completed at a position away from the previously recorded welding operation position. There is a problem of deteriorating the quality of the weldment.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 용접토치의 위치가 변형되더라도 신속하게 용접토치의 위치를 측정할 수 있는 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법 및 용접로봇 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention was conceived to solve the problems of the prior art, and a welding torch position calibration method and a welding robot system using a camera capable of quickly measuring the position of the welding torch even if the position of the welding torch is deformed. It is to provide.

본 발명은 용접토치의 위치 정보가 잘못 등록되어 피용접물에 대한 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법 및 용접로봇 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a welding torch position calibration method and a welding robot system using a camera to prevent the quality of the object to be welded from deteriorating due to incorrect registration of the position information of the welding torch.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.In order to solve the problems as described above, the present invention may include the following configuration.

본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법은 로봇의 자세에 따라 로봇 암 끝에 부착된 용접토치가 갖는 팁 바디에 결합된 식별부의 위치영상들을 획득하는 영상획득단계; 상기 카메라가 획득한 식별부의 위치영상들로부터 상기 팁 바디에 상기 식별부가 결합되는 결합위치를 산출하는 결합위치산출단계; 상기 결합위치산출단계로부터 용접로봇의 툴 데이터를 생성하는 툴 데이터생성단계; 및 상기 생성된 툴 데이터를 기준으로 변경된 용접위치를 교정하는 용접위치 교정단계를 포함할 수 있다.The method for calibrating the position of a welding torch of a welding robot using a camera according to the present invention comprises: an image acquisition step of obtaining positional images of an identification unit coupled to a tip body of a welding torch attached to an end of a robot arm according to a position of the robot; A coupling position calculation step of calculating a coupling position at which the identification unit is coupled to the tip body from the position images of the identification unit acquired by the camera; A tool data generation step of generating tool data of the welding robot from the coupling position calculation step; And a welding position correction step of correcting the changed welding position based on the generated tool data.

본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법에 있어서, 상기 결합위치산출단계는 용접로봇의 위치좌표에서 로봇 암의 끝 위치좌표를 계산하는 단계, 상기 카메라의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표를 계산하는 단계, 상기 식별부의 위치영상들로부터 카메라 위치좌표와 용접로봇 위치좌표 간의 변환행렬을 계산하는 단계, 상기 카메라의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표를 상기 용접로봇의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표로 변환하는 단계, 상기 로봇 암 끝 위치좌표와 상기 식별부의 위치좌표의 차이를 이용하여 상기 팁 바디 상에서 결합위치를 계산하는 단계, 및 상기 도출된 결합위치에 상기 용접토치가 갖는 용접 팁 및 스틱 아웃의 길이를 추가하는 단계를 포함할 수 있다.In the welding torch position calibration method of a welding robot using a camera according to the present invention, the step of calculating the joint position comprises calculating the end position coordinates of the robot arm from the position coordinates of the welding robot, and the identification unit on the position coordinates of the camera Calculating the position coordinates, calculating a conversion matrix between the camera position coordinates and the welding robot position coordinates from the position images of the identification unit, the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the welding robot on the position coordinates of the camera Converting to position coordinates of the identification unit, calculating a joint position on the tip body using a difference between the position coordinates of the robot arm end position and the position coordinates of the identification unit, and welding the welding torch at the derived joint position It may include the step of adding the length of the tip and stick out.

본 발명에 따른 용접로봇 시스템은 용접토치 및 상기 용접토치를 이동시키기 위한 로봇암을 포함하고, 용접공정을 수행하기 위한 용접로봇; 상기 용접토치가 갖는 팁 바디에 결합되는 식별부; 상기 식별부를 촬영하여 상기 식별부의 위치영상을 획득하기 위한 카메라; 및 상기 카메라가 획득한 식별부의 위치영상으로부터 상기 용접토치의 위치를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 용접로봇 시스템에 있어서, 상기 측정부는, 상기 용접로봇의 위치좌표에서 로봇 암의 끝 위치좌표를 계산하는 단계; 상기 카메라의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표를 계산하는 단계; 상기 식별부의 위치영상들로부터 카메라 위치좌표와 용접로봇 위치좌표 간의 변환행렬을 계산하는 단계; 상기 카메라의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표를 상기 용접로봇의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표로 변환하는 단계; 상기 로봇 암 끝 위치좌표와 상기 식별부의 위치좌표의 차이를 이용하여 상기 팁 바디 상에서 결합위치를 계산하는 단계; 및 상기 도출된 결합위치에 상기 용접토치가 갖는 용접 팁 및 스틱 아웃의 길이를 추가하는 단계를 진행하여, 상기 카메라가 획득한 식별부의 위치영상들로부터 상기 팁 바디에 상기 식별부가 결합되는 결합위치를 산출하게 된다.A welding robot system according to the present invention includes a welding torch and a robot arm for moving the welding torch, and a welding robot for performing a welding process; An identification unit coupled to the tip body of the welding torch; A camera for photographing the identification unit to obtain a location image of the identification unit; And a measuring unit that measures the position of the welding torch from the position image of the identification unit obtained by the camera.
In the welding robot system according to the present invention, the measuring unit includes: calculating an end position coordinate of the robot arm from the position coordinate of the welding robot; Calculating the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the camera; Calculating a conversion matrix between the camera position coordinates and the welding robot position coordinates from the position images of the identification unit; Converting the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the camera to the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the welding robot; Calculating a coupling position on the tip body by using a difference between the robot arm end position coordinate and the position coordinate of the identification unit; And adding the length of the welding tip and stick-out of the welding torch to the derived joint position, so that the joint position at which the identification unit is coupled to the tip body from the position images of the identification unit obtained by the camera. Will be calculated.

본 발명에 따른 용접로봇 시스템에 있어서, 상기 식별부는 상기 팁 바디에 나사체결되게 외주면 또는 내주면에 나사산이 형성되는 결합부재, 및 상기 결합부재에 연결되게 설치되고 식별력을 가지는 식별부재를 포함할 수 있다.In the welding robot system according to the present invention, the identification unit may include a coupling member having a thread formed on an outer circumferential surface or an inner circumferential surface to be screwed to the tip body, and an identification member installed to be connected to the coupling member and having an identification power. .

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.According to the present invention, the following effects can be achieved.

본 발명은 아크용접로봇의 용접토치 초기 설치 시 용접토치의 툴 데이터를 자동으로 신속하게 측정할 수 있도록 구현됨으로써, 시스템 구축 시간을 단축하고 정확한 툴 데이터를 도출할 수 있다.The present invention is implemented so that tool data of a welding torch can be automatically and quickly measured during initial installation of a welding torch of an arc welding robot, so that the system construction time can be shortened and accurate tool data can be derived.

본 발명은 용접토치의 위치가 변형된 상태에서 용접토치의 위치가 변형되기 이전과 동일하게 용접로봇을 이용하여 용접공정이 수행되는 것을 방지함으로써, 용접공정이 완료된 피용접물에 대한 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The present invention prevents the welding process from being performed using a welding robot in the same manner as before the location of the welding torch was changed in a state where the location of the welding torch was deformed, thereby preventing the quality of the object to be welded after the welding process was completed. Can be prevented.

본 발명은 용접토치의 위치를 측정하기 위한 식별부가 용접토치에 나사체결되도록 구현함으로써, 일반적인 표면 부착방법보다 간편하고 신뢰도 있는 식별부 체결이 가능하며 실제 와이어 끝단의 위치를 간단한 산술 연산으로 계산할 수 있다.In the present invention, by implementing the identification unit for measuring the position of the welding torch to be screwed onto the welding torch, it is possible to fasten the identification unit more easily and more reliable than a general surface attachment method, and the actual position of the wire end can be calculated by simple arithmetic operation. .

도 1은 일반적인 용접로봇의 용접토치를 나타낸 개략적인 사시도
도 2는 본 발명에 따른 용접로봇 시스템의 개략적인 블록도
도 3은 본 발명에 따른 용접로봇 시스템에서 용접토치 위치 교정방법을 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 4는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법의 개략적인 순서도
도 5는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법에서 식별부의 결합위치를 산출하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 순서도1 is a schematic perspective view showing a welding torch of a general welding robot
2 is a schematic block diagram of a welding robot system according to the present invention
Figure 3 is a schematic block diagram for explaining a welding torch position calibration method in the welding robot system according to the present invention
4 is a schematic flowchart of a method for calibrating a welding torch position of a welding robot using a camera according to the present invention
5 is a schematic flowchart for explaining a process of calculating the bonding position of the identification unit in the welding torch position calibration method of a welding robot using a camera according to the present invention

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and that the inventors can appropriately define the concept of terms in order to describe their invention in the best way. Based on the principle, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 용접로봇 시스템의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a welding robot system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 용접로봇 시스템의 개략적인 블록도, 도 3은 본 발명에 따른 용접로봇 시스템에서 용접토치 위치 교정방법을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram of a welding robot system according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic block diagram for explaining a method of calibrating a welding torch position in the welding robot system according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 선박, 크레인 등을 제조하는 과정에서 용접로봇(110)을 이용하여 피용접물에 대한 용접공정을 수행하기 위한 것이다. 상기 용접로봇(110)은 용접공정을 수행하기 위해 이동하는 로봇 암(110a), 및 상기 로봇 암(110a)에 장착되는 용접토치(120)를 포함한다. 상기 용접토치(120)는 상기 로봇 암(110a)에 장착되는 토치바디(120a), 상기 토치바디(120a)에 장착되는 용접 노즐(120b), 상기 용접노즐(120b)에 결합되는 팁 바디(120c) 및 상기 팁 바디(120c) 내부에 형성되는 결합공(120d)을 포함한다. 상기 결합공(120d)에는 종래 팁이 결합되고, 팁에는 와이어가 결합되었다.2 and 3, the welding robot system 100 according to the present invention is for performing a welding process on the object to be welded using the welding robot 110 in the process of manufacturing a ship, a crane, etc. . The welding robot 110 includes a robot arm 110a that moves to perform a welding process, and a welding torch 120 mounted on the robot arm 110a. The welding torch 120 includes a torch body 120a mounted on the robot arm 110a, a welding nozzle 120b mounted on the torch body 120a, and a tip body 120c coupled to the welding nozzle 120b. ) And a coupling hole 120d formed in the tip body 120c. A conventional tip is coupled to the coupling hole 120d, and a wire is coupled to the tip.

상기 용접로봇(110)은 용접라인을 따라 상기 로봇 암(110a)을 이동시킴으로써, 상기 용접토치(120)를 이동시켜 피용접물에 대한 용접공정을 수행한다.The welding robot 110 moves the robot arm 110a along a welding line, thereby moving the welding torch 120 to perform a welding process on the object to be welded.

여기서, 상기 용접로봇(110)이 상기 로봇 암(110a)을 이동시키는 과정에서 상기 용접토치(120)가 주변에 위치된 기구물 등에 충돌하는 등 여러 가지 요인으로 인해 상기 용접토치(120)에 변형이 발생될 수 있다. 예컨대, 상기 용접노즐(120b)에 기울어짐이 발생하거나, 상기 팁 바디(120c)가 휘는 등 상기 용접토치(120)에는 다양한 변형이 발생될 수 있다. 또한, 상기 용접토치(120)는 정기적으로 부품을 교체하는 용접로봇(110)으로 인해 용접을 수행하는 용접위치가 변경될 수 있다.Here, in the process of moving the robot arm 110a by the welding robot 110, the welding torch 120 may be deformed due to various factors such as colliding with an object located around the welding torch 120. Can occur. For example, various deformations may occur in the welding torch 120 such as tilting of the welding nozzle 120b or bending of the tip body 120c. In addition, the welding position of the welding torch 120 may be changed due to the welding robot 110 that regularly replaces parts.

본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 위치좌표를 파악하기 위한 식별부(130), 상기 식별부의 위치영상을 획득하기 위한 카메라(140), 및 상기 식별부의 위치영상으로부터 용접토치의 위치를 측정하는 측정부(150)를 포함한다.The welding robot system 100 according to the present invention includes an identification unit 130 for determining the position coordinates of the welding torch 120, a camera 140 for obtaining a position image of the identification unit, and a position image of the identification unit. It includes a measuring unit 150 for measuring the position of the welding torch from.

상기 식별부(130)는 상기 용접토치(120)가 갖는 팁 바디(120c) 에 나사체결되게 외주면 및 내주면 중 적어도 하나에 나사산이 형성되는 결합부재(130a) 및 식별력을 가지는 식별부재(130b)를 포함한다. 상기 카메라(140)는 상기 용접로봇(110)으로부터 이격되게 설치되고, 로봇의 자세에 따라 상기 식별부(130)의 다양한 위치를 촬영하여 영상을 획득할 수 있다. 상기 측정부(150)는 상기 식별부의 다양한 위치영상들을 이용하여 상기 용접토치(120)의 위치를 측정할 수 있다.The identification unit 130 includes a coupling member 130a having a threaded thread formed on at least one of an outer circumferential surface and an inner circumferential surface so as to be screwed to the tip body 120c of the welding torch 120 and an identification member 130b having an identification force. Includes. The camera 140 may be installed to be spaced apart from the welding robot 110 and may acquire images by photographing various positions of the identification unit 130 according to the attitude of the robot. The measurement unit 150 may measure the position of the welding torch 120 using various position images of the identification unit.

예컨대, 상기 측정부(150)는 상기 용접로봇의 위치좌표에서 상기 로봇 암(110a) 끝까지의 위치좌표, 상기 용접로봇의 위치좌표에서 상기 카메라(140)까지의 위치좌표, 및 상기 팁 바디 팁 결합부(120c)에 결합된 식별부의 위치좌표에서 상기 카메라(140)까지의 위치좌표를 이용하여 상기 용접토치(120)의 위치를 측정할 수 있다.For example, the measurement unit 150 is a position coordinate from the position coordinate of the welding robot to the end of the robot arm (110a), the position coordinate from the position coordinate of the welding robot to the camera 140, and the tip body tip coupling The position of the welding torch 120 may be measured using the position coordinate of the identification unit coupled to the part 120c to the camera 140.

이에 따라, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.Accordingly, the welding robot system 100 according to the present invention can achieve the following operational effects.

첫째, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 다양한 위치영상을 바탕으로 상기 용접토치(120)의 위치가 저장된 툴 데이터를 자동으로 생성함으로써, 툴 데이터가 없는 아크용접로봇 시스템에서 수동으로 툴 데이터를 생성하는 방법보다 용접토치(120)의 위치를 더 빠르게 파악할 수 있다.First, the welding robot system 100 according to the present invention automatically generates tool data in which the position of the welding torch 120 is stored based on various position images of the welding torch 120, thereby arc welding without tool data. The position of the welding torch 120 can be determined faster than a method of manually generating tool data in a robot system.

둘째, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 위치에 변형이 발생된 경우에도 신속하게 변형된 용접토치(120)의 위치를 파악할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 변형을 빠르게 판단하고 이를 자동으로 교정하여 정확한 툴 데이터에 맞게 용접토치(120)의 위치를 변경할 수 있다.Second, the welding robot system 100 according to the present invention can quickly grasp the position of the deformed welding torch 120 even when the position of the welding torch 120 is deformed. Accordingly, the welding robot system 100 according to the present invention can quickly determine the deformation of the welding torch 120 and automatically correct the deformation to change the position of the welding torch 120 according to accurate tool data.

셋째, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 용접토치(120)의 위치를 파악함으로써, 용접위치에서 벗어난 위치에서 용접을 진행하여 용접공정이 완료된 피용접물에 용접불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 위치에 변형이 발생되더라도 용접공정이 완료된 피용접물에 대한 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Third, the welding robot system 100 according to the present invention can prevent the occurrence of welding defects in the welded object for which the welding process is completed by performing welding at a position away from the welding position by grasping the position of the welding torch 120. have. Accordingly, the welding robot system 100 according to the present invention can prevent deterioration of the quality of the welded object for which the welding process has been completed even if the deformation occurs in the position of the welding torch 120.

이하에서는 상기 용접로봇(110), 상기 용접토치(120), 상기 식별부(130), 상기 카메라(140), 및 상기 측정부(150)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the welding robot 110, the welding torch 120, the identification unit 130, the camera 140, and the measurement unit 150 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 용접로봇(110)은 피용접물에 대해 용접공정을 수행한다. 상기 용접로봇(110)은 상기 용접토치(120)가 장착되는 로봇 암(110a)을 포함한다. 상기 용접로봇(110)은 상기 로봇 암(110a)을 이동시킴으로써, 상기 용접토치(120)를 이동시켜 피용접물에 대한 용접공정을 수행할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the welding robot 110 performs a welding process on an object to be welded. The welding robot 110 includes a robot arm 110a on which the welding torch 120 is mounted. The welding robot 110 may perform a welding process on the object to be welded by moving the welding torch 120 by moving the robot arm 110a.

상기 로봇 암(110a)은 구동부(미도시)에 의해 동작한다. 상기 로봇 암(110a)이 상기 구동부에 의해 동작함에 따라, 상기 용접토치(120)는 피용접물에 대한 용접공정을 수행할 수 있다. 상기 로봇 암(110a)은 수평방향 및 수직방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동하도록 동작함으로써, 상기 용접토치(120)를 상기 수평방향 및 수직방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 로봇 암(110a)은 서로 다른 축을 중심으로 회전하는 복수개의 관절부를 포함할 수도 있다. 상기 구동부는 유압실린더 또는 공압실린더를 이용한 실린더방식, 모터와 볼스크류(Ball Screw) 등을 이용한 볼스크류방식, 모터와 랙기어(Rack Gear)와 피니언기어(Pinion Gear) 등을 이용한 기어방식, 모터와 풀리와 벨트 등을 이용한 벨트방식, 코일과 영구자석 등을 이용한 서보모터(Servo Motor) 등을 이용하여 상기 로봇 암(110a)을 동작시킬 수 있다.The robot arm 110a is operated by a driving unit (not shown). As the robot arm 110a is operated by the driving unit, the welding torch 120 may perform a welding process on the object to be welded. The robot arm 110a operates to move in at least one of a horizontal direction and a vertical direction, thereby moving the welding torch 120 in at least one of the horizontal and vertical directions. The robot arm 110a may include a plurality of joints rotating around different axes. The drive unit is a cylinder method using a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder, a ball screw method using a motor and a ball screw, a gear method using a motor, rack gear and pinion gear, and a motor. The robot arm 110a may be operated using a belt method using a pulley and a belt, a servo motor using a coil and a permanent magnet, or the like.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 용접토치(120)는 상기 로봇 암(110a)에 장착된다. 상기 용접토치(120)는 상기 로봇 암(110a)이 이동함에 따라 이동하면서, 피용접물에 대한 용접공정을 수행할 수 있다. 상기 용접토치(120)는 상기 토치바디(120a), 상기 용접노즐(120b), 팁 바디(120c) 및 상기 결합공(120d)을 포함할 수 있다.2 and 3, the welding torch 120 is mounted on the robot arm 110a. The welding torch 120 may perform a welding process on the object to be welded while moving as the robot arm 110a moves. The welding torch 120 may include the torch body 120a, the welding nozzle 120b, a tip body 120c, and the coupling hole 120d.

상기 토치바디(120a)는 상기 로봇 암(110a) 및 상기 용접노즐(120b) 사이에 위치되게 상기 로봇 암(110a)에 장착된다. 상기 토치바디(120a)와 상기 용접노즐(120b)은 내부에 팁 바디(120c) 및 팁을 포함하고 있으며 피용접물에 대한 용접공정을 수행하기 위해 용접 와이어 및 가스를 통과시킨다. 상기 용접로봇(110)이 아크 용접로봇인 경우, 상기 토치바디(120a)는 아크 불꽃을 발생시킬 수 있다. 상기 토치바디(120a)는 전체적으로 소정 지점에서 소정 각도로 휘어진 봉 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다른 다양한 형태로 형성될 수 있다.The torch body 120a is mounted on the robot arm 110a to be positioned between the robot arm 110a and the welding nozzle 120b. The torch body 120a and the welding nozzle 120b include a tip body 120c and a tip therein, and pass a welding wire and gas to perform a welding process on the object to be welded. When the welding robot 110 is an arc welding robot, the torch body 120a may generate an arc flame. The torch body 120a may be formed in a rod shape that is bent at a predetermined angle at a predetermined point as a whole, but is not limited thereto and may be formed in various other shapes.

상기 용접노즐(120b)은 상기 토치바디(120a)에 장착되고, 상기 팁 바디(120c)를 내부에 포함하고 있다. 상기 용접노즐(120b)은 전체적으로 원통 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다른 다양한 형태로 형성될 수 있다.The welding nozzle 120b is mounted on the torch body 120a and includes the tip body 120c therein. The welding nozzle 120b may be formed in a cylindrical shape as a whole, but is not limited thereto and may be formed in various other shapes.

상기 팁 바디(120c)는 상기 용접노즐(120b)을 통과하여 상기 토치바디(120a)와 연결된다. 상기 팁 바디(120c)는 내부에 상기 식별부(130)의 결합부재(130a)가 결합되는 결합공(120d)을 포함한다. 상기 결합공(120d)은 일반적인 경우 용접 와이어를 통과시키고 용접 전류를 통전시키는 용접 팁을 체결하기 위하여 사용된다. 상기 팁 바디(120c)는 전체적으로 봉 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다른 다양한 형태로 형성될 수 있다.The tip body 120c passes through the welding nozzle 120b and is connected to the torch body 120a. The tip body 120c includes a coupling hole 120d into which the coupling member 130a of the identification portion 130 is coupled. In a general case, the coupling hole 120d is used to pass a welding wire and fasten a welding tip to conduct a welding current. The tip body 120c may be formed in a rod shape as a whole, but is not limited thereto and may be formed in various other shapes.

상기 결합공(120d)은 상기 팁 바디(120c)의 내부에 형성된다. 상기 결합공(120d)에는 상기 식별부(130)의 결합부재(130a)가 삽입될 수 있다. 상기 결합부재(130a)는 상기 결합공(120d)에 나사체결되게 외주면에 나사산이 형성될 수 있다.The coupling hole 120d is formed in the tip body 120c. The coupling member 130a of the identification part 130 may be inserted into the coupling hole 120d. The coupling member 130a may have a screw thread formed on the outer circumferential surface so as to be screwed into the coupling hole 120d.

도 2를 참조하여 설명하면, 상기 식별부(130)는 상기 용접토치(120)가 갖는 팁 바디(120c)에 결합된다. 상기 식별부(130)는 상기 팁 바디(120c)를 기준으로 상기 용접노즐(120b)의 반대편에 위치된다. 즉, 상기 식별부(130)는 상기 팁 바디(120c)의 끝단에 위치된다. 상기 식별부(130)는 상기 카메라(140)에 촬영됨으로써 상기 팁 바디(120c)의 끝단 위치 즉, 상기 용접토치(120)의 위치를 대신 알려줄 수 있다. 상기 식별부(130)는 상기 팁 바디(120c)에 나사체결될 수 있다. 이를 위해, 상기 식별부(130)는 결합부재(130a) 및 식별부재(130b)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the identification unit 130 is coupled to the tip body 120c of the welding torch 120. The identification part 130 is located on the opposite side of the welding nozzle 120b with respect to the tip body 120c. That is, the identification part 130 is located at the end of the tip body 120c. The identification unit 130 may be photographed by the camera 140 to inform the end position of the tip body 120c, that is, the position of the welding torch 120 instead. The identification unit 130 may be screwed to the tip body 120c. To this end, the identification unit 130 may further include a coupling member 130a and an identification member 130b.

상기 결합부재(130a)는 상기 팁 바디(120c)에 결합된다. 상기 결합부재(130a)는 상기 팁 바디(120c)의 내부에 형성된 상기 결합공(120d)에 삽입되게 결합될 경우, 외주면에 나사산이 형성되므로써 상기 팁 바디(120c)와 나사체결될 수 있다. 이 경우, 상기 팁 바디(120c)의 내주면에도 나사산이 형성될 수 있다. 상기 결합부재(130a)는 상기 팁 바디(120c)가 내부로 삽입되게 결합될 경우, 내주면에 나사산이 형성되므로써 상기 팁 바디(120c)와 나사체결될 수 있다. 이 경우, 상기 팁 바디(120c)의 외주면에도 나사산이 형성될 수 있다. 상기 결합부재(130a)는 상기 팁 바디(120c)의 직경에 따른 다양한 와이어 돌출거리를 반영하여 상기 팁 바디(120c)에 체결 가능하며 상기 용접토치(120)의 규격에 따라 직경이 달라질 수 있다.The coupling member 130a is coupled to the tip body 120c. When the coupling member 130a is coupled to be inserted into the coupling hole 120d formed in the tip body 120c, a screw thread is formed on the outer circumferential surface, so that the tip body 120c and the tip body 120c may be screwed together. In this case, a thread may also be formed on the inner circumferential surface of the tip body 120c. When the coupling member 130a is coupled so that the tip body 120c is inserted into the inner circumferential surface, the coupling member 130a may be screwed with the tip body 120c by forming a thread on the inner circumferential surface thereof. In this case, a thread may also be formed on the outer peripheral surface of the tip body 120c. The coupling member 130a may be fastened to the tip body 120c by reflecting various wire protrusion distances according to the diameter of the tip body 120c, and the diameter may vary according to the standard of the welding torch 120.

상기 식별부재(130b)는 상기 팁 바디(120c)에 결합되는 상기 결합부재(130a)의 일단과 반대되는 상기 결합부재(130a)의 타단에 결합된다. 상기 식별부재(130b)는 영상 인식을 위해 패턴이 인쇄된 정사면체 또는 정육면체 형태의 구조물로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 카메라(140)에 인식될 수 있으면 숫자, 글자 등 다른 형태로 형성될 수도 있다.The identification member (130b) is coupled to the other end of the coupling member (130a) opposite to one end of the coupling member (130a) coupled to the tip body (120c). The identification member 130b may be formed as a structure in the form of a tetrahedron or a regular hexahedron on which a pattern is printed for image recognition, but is not limited thereto and may be formed in other forms such as numbers and letters if it can be recognized by the camera 140. May be.

이에 따라, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 식별부(13)가 상기 팁 바디(120c)에 나사체결되도록 구현됨으로써, 상기 용접노즐(120b)이 용접으로 인해 손상되거나 상기 용접토치(120)를 교체하는 경우에도 상기 팁 바디(120c)에 용이하게 결합될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 위치가 변형된 경우에도 신속하게 변형된 용접토치(120)의 위치를 측정하여 교정할 수 있다.Accordingly, the welding robot system 100 according to the present invention is implemented such that the identification part 13 is screwed to the tip body 120c, so that the welding nozzle 120b is damaged due to welding or the welding torch ( Even when 120) is replaced, it may be easily coupled to the tip body 120c. Therefore, even when the position of the welding torch 120 is deformed, the welding robot system 100 according to the present invention can quickly measure and correct the position of the deformed welding torch 120.

도 2를 참조하여 설명하면, 상기 카메라(140)는 로봇의 자세에 따라 로봇 암 끝에 부착된 상기 팁 바디(120c)에 결합된 식별부(130)의 다양한 위치영상들을 획득한다. 상기 카메라(140)는 상기 용접로봇(110)으로부터 소정거리 이격되게 설치된다. 상기 카메라(140)는 상기 식별부(130)를 향하는 방향으로 고정되게 설치된다. 이에 따라, 상기 카메라(140)는 상기 식별부(130)의 다양한 위치 영상을 촬영할 수 있다. 예컨대, 상기 카메라(140)는 상기 용접토치(120)가 변형되기 이전에 상기 팁 바디(120c)에 결합된 식별부(130)의 최초 위치 영상을 촬영하여 획득할 수 있다. 이 경우, 상기 식별부(130)의 최초 위치는 상기 용접토치(120)를 정확한 작업위치로 교정하기 위한 툴 데이터로 사용될 수 있다. 상기 카메라(140)는 상기 식별부(130)가 상기 카메라(140)로부터 멀리 이격된 위치에 위치될수록 작은 크기의 식별부(130) 영상을 획득할 수 있다. 상기 카메라(140)는 상기 식별부(130)가 상기 카메라(140)에 가까워진 위치에 위치될수록 큰 크기의 식별부(130) 영상을 획득할 수 있다. 이와 같이 상기 카메라(140)는 상기 식별부(130)의 위치에 따라 식별부(130)의 다양한 위치영상을 획득할 수 있다. 이는 상기 툴 데이터를 기준으로 상기 용접토치(120)의 변형된 위치를 신속하게 파악할 수 있도록 한다. 상기 카메라(140)는 무선통신 및 유선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 측정부(150)에 연결됨으로써, 획득한 식별부(130)의 영상정보를 상기 측정부(150)에 제공할 수 있다.Referring to FIG. 2, the camera 140 acquires various positional images of the identification unit 130 coupled to the tip body 120c attached to the end of the robot arm according to the pose of the robot. The camera 140 is installed to be spaced apart from the welding robot 110 by a predetermined distance. The camera 140 is fixedly installed in a direction toward the identification unit 130. Accordingly, the camera 140 may capture images of various locations of the identification unit 130. For example, the camera 140 may acquire an initial position image of the identification unit 130 coupled to the tip body 120c before the welding torch 120 is deformed. In this case, the initial position of the identification unit 130 may be used as tool data for calibrating the welding torch 120 to an accurate working position. The camera 140 may acquire an image of the identification unit 130 having a smaller size as the identification unit 130 is located at a position farther away from the camera 140. The camera 140 may acquire an image of the identification unit 130 having a larger size as the identification unit 130 is positioned closer to the camera 140. In this way, the camera 140 may acquire various location images of the identification unit 130 according to the location of the identification unit 130. This makes it possible to quickly grasp the deformed position of the welding torch 120 based on the tool data. The camera 140 may provide the acquired image information of the identification unit 130 to the measurement unit 150 by being connected to the measurement unit 150 through at least one of wireless communication and wired communication.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 측정부(150)는 상기 카메라(140)가 획득하여 제공하는 식별부(130)의 위치영상으로부터 상기 용접토치(120)의 위치를 측정한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the measurement unit 150 measures the position of the welding torch 120 from the position image of the identification unit 130 obtained and provided by the camera 140.

우선, 상기 용접로봇(110)의 위치좌표로부터 로봇 암(110a)의 끝 위치좌표까지의 행렬좌표(A, 도 3에 도시됨), 상기 카메라(140)의 위치좌표 상에서 상기 식별부(130)의 위치좌표까지의 행렬좌표(C, 도 3에 도시됨), 상기 측정부(150)가 획득한 상기 식별부(130)의 영상정보로부터 상기 카메라(140)의 위치좌표에서 상기 용접로봇(110)의 위치좌표까지의 행렬좌표(B, 도 3에 도시됨)를 계산한다.First, the matrix coordinates from the position coordinates of the welding robot 110 to the end position coordinates of the robot arm 110a (A, shown in FIG. 3), the identification unit 130 on the position coordinates of the camera 140 The welding robot 110 in the position coordinate of the camera 140 from the matrix coordinate up to the position coordinate of (C, shown in Fig. 3), the image information of the identification unit 130 obtained by the measurement unit 150 The matrix coordinates (B, shown in Fig. 3) up to the position coordinates of) are calculated.

다음, 상기 측정부(150)는 상기 계산된 행렬좌표로부터 아래 수학식 1에 따라 연산을 수행함으로써, 상기 식별부(130)의 위치좌표에서 상기 로봇 암(110a)의 끝 위치좌표까지의 행렬좌표(L, 도 3에 도시됨)를 도출할 수 있다.Next, the measurement unit 150 performs an operation according to Equation 1 below from the calculated matrix coordinates, so that the matrix coordinates from the position coordinates of the identification unit 130 to the end position coordinates of the robot arm 110a (L, shown in FIG. 3) can be derived.

Figure 112015061900253-pat00001
Figure 112015061900253-pat00001

다음, 상기 측정부(150)는 상기 도출한 행렬좌표로부터 상기 용접토치(120)가 갖는 용접 팁(미도시)의 길이 및 스틱 아웃(미도시)의 길이를 추가함으로써 상기 식별부(130)의 결합위치 좌표, 즉 상기 팁 바디(120c)의 끝단 좌표를 측정할 수 있다.Next, the measuring unit 150 adds the length of the welding tip (not shown) and the length of the stick-out (not shown) of the welding torch 120 from the derived matrix coordinates. It is possible to measure the coupling position coordinates, that is, the end coordinates of the tip body 120c.

상기 용접로봇(110)의 위치좌표로부터 상기 로봇 암(110a)의 끝 위치좌표까지의 행렬좌표(A, 도 3에 도시됨), 상기 카메라(140)의 위치좌표 상에서 상기 식별부(130)의 위치좌표까지의 행렬좌표(C, 도 3에 도시됨), 상기 측정부(150)가 획득한 상기 식별부(130)의 영상정보로부터 상기 카메라(140)의 위치좌표와 상기 용접로봇(110)의 위치좌표까지의 행렬좌표(B, 도 3에 도시됨)는 작업자에 의해 미리 설정될 수도 있다.Matrix coordinates from the position coordinates of the welding robot 110 to the end position coordinates of the robot arm 110a (A, shown in Fig. 3), the identification unit 130 on the position coordinates of the camera 140 The matrix coordinates up to the position coordinates (C, shown in Fig. 3), the position coordinates of the camera 140 and the welding robot 110 from the image information of the identification unit 130 obtained by the measurement unit 150 The matrix coordinate (B, shown in FIG. 3) up to the position coordinate of may be set in advance by the operator.

상기 측정부(150)는 X축, Y축, Z축 각각에서 상기 용접로봇(110)에서 상기 로봇 암(110a)의 끝까지의 거리(A, 도 3에 도시됨), 상기 카메라(140)에서 상기 식별부(130)까지의 거리(C, 도 3에 도시됨), 상기 카메라(140)에서 상기 용접로봇(110)까지의 거리(B, 도 3에 도시됨)를 계산하여 상기 식별부(130)에서 상기 로봇 암(110a)의 끝까지의 거리(L, 도 3에 도시됨)를 도출할 수도 있다. 이 경우, 상기 용접로봇(110)에서 상기 로봇 암(110a)의 끝까지의 거리(A, 도 3에 도시됨), 상기 카메라(140)에서 상기 식별부(130)까지의 거리(C, 도 3에 도시됨), 상기 카메라(140)에서 상기 용접로봇(110)까지의 거리(B, 도 3에 도시됨)는 작업자에 의해 미리 설정될 수도 있다.The measuring unit 150 is the distance from the welding robot 110 to the end of the robot arm 110a in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis (A, shown in FIG. 3), and the camera 140 By calculating the distance to the identification unit 130 (C, shown in Fig. 3) and the distance from the camera 140 to the welding robot 110 (B, shown in Fig. 3), the identification unit ( 130) to the end of the robot arm 110a (L, shown in FIG. 3) may be derived. In this case, the distance from the welding robot 110 to the end of the robot arm 110a (A, shown in FIG. 3), and the distance from the camera 140 to the identification unit 130 (C, FIG. 3 ), the distance (B, shown in FIG. 3) from the camera 140 to the welding robot 110 may be preset by an operator.

상기 측정부(150)가 측정한 상기 식별부(130)의 결합위치 좌표는 상기 용접토치(120)의 위치좌표를 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 용접토치(120)의 변형된 위치좌표는 상기 식별부(130)의 결합위치 좌표를 통해 알 수 있다.The coordinates of the coupling position of the identification unit 130 measured by the measurement unit 150 may represent the position coordinates of the welding torch 120. Therefore, the modified position coordinates of the welding torch 120 can be known through the coupling position coordinates of the identification unit 130.

이에 따라, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 카메라(140)가 획득한 상기 식별부(130)의 위치영상으로부터 상기 용접토치(120)의 변형된 위치를 신속하게 파악할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 위치가 변형된 상태에서 상기 용접토치(120)의 위치가 변형되기 이전과 동일하게 용접로봇을 이용하여 용접공정이 수행되는 것을 방지함으로써, 용접공정이 완료된 피용접물에 대한 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the welding robot system 100 according to the present invention can quickly determine the deformed position of the welding torch 120 from the position image of the identification unit 130 obtained by the camera 140. Therefore, in the welding robot system 100 according to the present invention, the welding process is performed using the welding robot in the same manner as before the position of the welding torch 120 is deformed in a state where the position of the welding torch 120 is deformed. By preventing the welding process, it is possible to prevent the quality of the object to be welded from being deteriorated.

이하에서는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a method for calibrating a welding torch position of a welding robot using a camera according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법의 개략적인 순서도, 도 5는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법에서 식별부의 결합위치를 산출하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.4 is a schematic flowchart of a method for calibrating a welding torch position of a welding robot using a camera according to the present invention, and FIG. 5 is a process of calculating a bonding position of an identification unit in a method of calibrating a welding torch position of a welding robot using a camera according to the present invention. It is a schematic flow chart for explaining.

도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법은 상기 용접로봇 시스템(100)을 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, a method of calibrating a welding torch position of a welding robot using a camera according to the present invention may be performed using the welding robot system 100. A method of calibrating a welding torch position of a welding robot using a camera according to the present invention may include the following configuration.

우선, 로봇의 자세에 따라 로봇 암 끝에 부착된 용접토치(120)가 갖는 팁 바디(120c)에 나사결합된 식별부(130)의 위치영상들을 획득한다(S100). 이러한 공정(S100)은 로봇의 자세에 따라 상기 카메라(140)가 상기 팁 바디(120c)에 결합된 상기 식별부(130)의 다양한 위치영상들을 촬영하여 저장함으로써 이루어질 수 있다.First, position images of the identification unit 130 screwed to the tip body 120c of the welding torch 120 attached to the end of the robot arm according to the robot's posture are obtained (S100). This process (S100) may be performed by photographing and storing various positional images of the identification unit 130 coupled to the tip body 120c by the camera 140 according to the attitude of the robot.

다음, 상기 카메라(140)가 획득한 식별부(130)의 위치영상으로부터 상기 팁 바디(120c)에 상기 식별부(130)가 결합되는 결합위치를 산출한다(S200). 이러한 공정(S200)은 상기 측정부(150)가 상기 카메라(140)로부터 유선통신 및 무선통신 중 하나의 방법으로 상기 식별부(130)의 위치영상을 제공받아 상기 용접로봇(110), 상기 로봇 암(110a)의 끝, 상기 식별부(130), 및 상기 카메라(140) 서로 간의 위치좌표를 계산함으로써 이루어질 수 있다. 상기 위치좌표 계산은 작업자에 의해 미리 설정된 변환행렬식을 이용하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 식별부(130)의 결합위치산출단계(S200)는 다음과 같은 구성을 더 포함할 수 있다.Next, from the position image of the identification unit 130 obtained by the camera 140, a combined position at which the identification unit 130 is coupled to the tip body 120c is calculated (S200). In this process (S200), the measurement unit 150 receives the position image of the identification unit 130 from the camera 140 by one of wired communication and wireless communication, and the welding robot 110 and the robot The end of the arm 110a, the identification unit 130, and the camera 140 may be formed by calculating positional coordinates between each other. The calculation of the position coordinates may be performed using a transformation matrix equation set in advance by an operator. Specifically, the step (S200) of calculating the coupling position of the identification unit 130 may further include the following configuration.

우선, 상기 용접로봇(110)의 위치좌표로부터 상기 로봇 암(110a)의 끝까지의 위치좌표를 계산한다(S210). 이러한 공정(S210)은 상기 측정부(150)가 상기 용접로봇(110)의 위치좌표 및 상기 로봇 암(110a)의 끝 위치좌표로부터 작업자에 의해 기설정된 변환행렬식을 이용함으로써 이루어질 수 있다.First, the position coordinates from the position coordinates of the welding robot 110 to the end of the robot arm 110a are calculated (S210). This process (S210) may be performed by the measurement unit 150 using a transformation matrix equation preset by an operator from the position coordinates of the welding robot 110 and the end position coordinates of the robot arm 110a.

다음, 상기 카메라(140)의 위치좌표 상에서 상기 식별부(130)의 위치좌표를 계산한다(S220). 이러한 공정(S220)은 상기 측정부(150)가 상기 카메라(140)의 위치좌표 및 상기 식별부(130)의 위치좌표로부터 작업자에 의해 기설정된 변환행렬식을 이용함으로써 이루어질 수 있다.Next, the position coordinate of the identification unit 130 is calculated on the position coordinate of the camera 140 (S220). This process (S220) may be performed by the measurement unit 150 using a conversion matrix equation preset by an operator from the position coordinates of the camera 140 and the position coordinates of the identification unit 130.

다음, 상기 식별부(130)의 위치영상들로부터 상기 카메라(140)의 위치좌표와 상기 용접로봇(110)의 위치좌표 간의 변환행렬을 계산한다(S230). 이러한 공정(S230)은 상기 측정부(150)가 상기 카메라(140)의 위치좌표 및 상기 용접로봇(110)의 위치좌표로부터 작업자에 의해 기설정된 변환행렬식을 이용함으로써 이루어질 수 있다.Next, a conversion matrix between the position coordinates of the camera 140 and the position coordinates of the welding robot 110 is calculated from the position images of the identification unit 130 (S230). This process (S230) may be performed by the measurement unit 150 using a conversion matrix equation preset by an operator from the position coordinates of the camera 140 and the position coordinates of the welding robot 110.

다음, 상기 카메라(140)의 위치좌표 상에서 상기 식별부(130)의 위치좌표를 상기 용접로봇(110)의 위치좌표 상에서 상기 식별부(130)의 위치좌표로 변환한다(S240). 이러한 공정(S240)은 상기 측정부(150)가 상기 카메라(140)의 위치좌표 상에서 상기 식별부(130)의 위치좌표 및 상기 용접로봇(110)의 위치좌표 상에서 상기 식별부(130)의 위치좌표로부터 작업자에 의해 기설정된 변환행렬식을 이용함으로써 이루어질 수 있다.Next, the position coordinates of the identification unit 130 on the position coordinates of the camera 140 are converted to the position coordinates of the identification unit 130 on the position coordinates of the welding robot 110 (S240). In this process (S240), the measurement unit 150 is the position of the identification unit 130 on the position coordinates of the camera 140 and the position of the identification unit 130 on the position coordinates of the welding robot 110 It can be achieved by using a transformation matrix equation preset by the operator from the coordinates.

다음, 상기 공정(S210, S220, S230, S240)들로부터 상기 로봇 암(110a)의 끝 위치좌표와 상기 식별부(130)의 위치좌표의 차이를 이용하여 상기 팁 바디(120c) 상에서 결합위치를 계산한다(S250). 이러한 공정(S250)은 상기 측정부(150)가 상기 공정(S210, S220, S230, S240)들로부터 계산된 값(A, B, C)을 상기

Figure 112015061900253-pat00002
에 대입하여 연산함으로써 이루어질 수 있다. 상기 공정(S210, S220, S230, S240)들은 작업자에 의해 미리 설정된 값으로 수행될 수도 있다.Next, from the processes (S210, S220, S230, S240), using the difference between the end position coordinates of the robot arm (110a) and the position coordinates of the identification unit (130) on the tip body (120c) Calculate (S250). In this process (S250), the measurement unit 150 calculates the values (A, B, C) calculated from the processes (S210, S220, S230, S240).
Figure 112015061900253-pat00002
It can be done by substituting in and calculating. The processes (S210, S220, S230, S240) may be performed with a preset value by an operator.

다음, 상기 도출된 결합위치에 상기 용접토치(120)가 갖는 용접 팁 및 스틱 아웃의 길이를 추가한다(S260). 이러한 공정(S260)은 상기 측정부(150)가 상기 도출된 결합위치좌표에 상기 용접 팁 및 상기 스틱 아웃의 위치좌표를 추가함으로써 이루어질 수 있다.Next, the length of the welding tip and stick-out of the welding torch 120 is added to the derived joint position (S260). This process (S260) may be performed by the measurement unit 150 adding the position coordinates of the welding tip and the stick-out to the derived joint position coordinates.

다음, 상기 결합위치산출단계(S200)로부터 상기 용접로봇(110)의 툴 데이터를 생성한다(S300). 이러한 공정(S300)은 상기 식별부(130)의 다양한 위치영상으로부터 상기 측정부(150)가 측정한 상기 식별부(130)의 다양한 결합위치들을 저장부(미도시)에 저장함으로써 이루어질 수 있다.Next, the tool data of the welding robot 110 is generated from the coupling position calculation step (S200) (S300). This process (S300) may be performed by storing various coupling positions of the identification unit 130 measured by the measurement unit 150 from various position images of the identification unit 130 in a storage unit (not shown).

다음, 툴 데이터를 기준으로 변경된 용접위치를 교정한다(S400). 이러한 공정(S400)은 상기 측정부(150)에 무선통신 및 유선통신 중 적어도 하나의 방법으로 연결된 제어부(미도시)가 저장된 툴 데이터를 바탕으로 상기 용접로봇(110)을 제어함으로써 수행될 수 있다. 구체적으로, 이러한 공정(S400)은 제어부가 상기 카메라(140)가 획득한 상기 식별부(130)의 위치좌표와 상기 툴 데이터에 저장된 위치좌표를 비교한 후 동일한 위치좌표가 아닐 경우 정확한 용접위치가 아니라고 판단하여, 상기 용접로봇(110)이 상기 로봇 암(110a)을 툴 데이터의 위치좌표로 교정함으로써 이루어질 수 있다.Next, the changed welding position is corrected based on the tool data (S400). This process (S400) may be performed by controlling the welding robot 110 based on tool data stored by a control unit (not shown) connected to the measurement unit 150 by at least one of wireless communication and wired communication. . Specifically, in this process (S400), the control unit compares the position coordinates of the identification unit 130 acquired by the camera 140 with the position coordinates stored in the tool data, and if not the same position coordinates, the correct welding position is determined. By determining that it is not, the welding robot 110 may correct the robot arm 110a to the position coordinates of the tool data.

이에 따라, 본 발명에 따른 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법은 용접토치 초기 설치 시 용접토치의 툴 데이터를 자동으로 신속하게 측정할 수 있도록 구현됨으로써, 시스템 구축 시간을 단축하고 정확한 툴 데이터를 도출할 수 있다.Accordingly, the welding torch position calibration method of a welding robot using a camera according to the present invention is implemented to automatically and quickly measure the tool data of the welding torch during initial installation of the welding torch, thereby reducing system construction time and accurate tool data. Can be derived.

또한, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 피용접물을 용접하기 위한 용접위치에 상기 용접토치(120)가 위치되도록 상기 툴 데이터를 이용하여 상기 용접로봇(110)을 제어함으로써 용접 각도를 교정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 위치가 변형되어도 신속하게 용접토치(120)의 변형된 위치를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 툴 데이터를 이용하여 피용접물에 대한 정확한 용접위치를 교정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 용접로봇 시스템(100)은 상기 용접토치(120)의 위치가 변형된 상태에서 용접공정이 수행되는 것을 방지함으로써, 용접공정이 완료된 피용접물에 대한 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the welding robot system 100 according to the present invention corrects the welding angle by controlling the welding robot 110 using the tool data so that the welding torch 120 is positioned at a welding position for welding an object to be welded. can do. Accordingly, even if the position of the welding torch 120 is deformed, the welding robot system 100 according to the present invention can quickly measure the deformed position of the welding torch 120, as well as using the tool data. It is possible to correct the exact welding position for the object to be welded. Therefore, the welding robot system 100 according to the present invention prevents the welding process from being performed in a state where the location of the welding torch 120 is deformed, thereby preventing the quality of the object to be welded from being completed with the welding process from deteriorating. I can.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be carried out with modifications and variations within the scope not departing from the gist of the present invention, and such modifications and variations are also to be considered as belonging to the technical idea of the present invention .

100 : 용접로봇 시스템 110 : 용접로봇
120 : 용접토치 130 : 식별부
140 : 카메라 150 : 측정부100: welding robot system 110: welding robot
120: welding torch 130: identification unit
140: camera 150: measuring unit

Claims (4)

로봇의 자세에 따라 로봇 암 끝에 부착된 용접토치가 갖는 팁 바디에 결합된 식별부의 위치영상들을 획득하는 영상획득단계;
카메라가 획득한 식별부의 위치영상들로부터 상기 팁 바디에 상기 식별부가 결합되는 결합위치를 산출하는 결합위치산출단계;
상기 결합위치산출단계로부터 용접로봇의 툴 데이터를 생성하는 툴 데이터생성단계; 및
상기 생성된 툴 데이터를 기준으로 변경된 용접위치를 교정하는 용접위치 교정단계를 포함하며,
상기 결합위치산출단계는
용접로봇의 위치좌표에서 로봇 암의 끝 위치좌표를 계산하는 단계;
상기 카메라의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표를 계산하는 단계;
상기 식별부의 위치영상들로부터 카메라 위치좌표와 용접로봇 위치좌표 간의 변환행렬을 계산하는 단계;
상기 카메라의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표를 상기 용접로봇의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표로 변환하는 단계;
상기 로봇 암 끝 위치좌표와 상기 식별부의 위치좌표의 차이를 이용하여 상기 팁 바디 상에서 결합위치를 계산하는 단계; 및
상기 도출된 결합위치에 상기 용접토치가 갖는 용접 팁 및 스틱 아웃의 길이를 추가하는 단계를 포함하는 카메라를 이용한 용접로봇의 용접토치 위치 교정방법.An image acquisition step of obtaining positional images of the identification unit coupled to the tip body of the welding torch attached to the end of the robot arm according to the robot's posture;
A coupling position calculation step of calculating a coupling position at which the identification unit is coupled to the tip body from the position images of the identification unit acquired by a camera;
A tool data generation step of generating tool data of the welding robot from the coupling position calculation step; And
A welding position correction step of correcting the changed welding position based on the generated tool data,
The step of calculating the bonding position is
Calculating the end position coordinates of the robot arm from the position coordinates of the welding robot;
Calculating the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the camera;
Calculating a conversion matrix between the camera position coordinates and the welding robot position coordinates from the position images of the identification unit;
Converting the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the camera to the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the welding robot;
Calculating a coupling position on the tip body by using a difference between the robot arm end position coordinate and the position coordinate of the identification unit; And
A method of calibrating a welding torch position of a welding robot using a camera, comprising the step of adding a length of a welding tip and stick-out of the welding torch to the derived joint position. 삭제delete 용접토치 및 상기 용접토치를 이동시키기 위한 로봇암을 포함하고, 용접공정을 수행하기 위한 용접로봇;
상기 용접토치가 갖는 팁 바디에 결합되는 식별부;
상기 식별부를 촬영하여 상기 식별부의 위치영상을 획득하기 위한 카메라; 및
상기 카메라가 획득한 식별부의 위치영상으로부터 상기 용접토치의 위치를 측정하는 측정부를 포함하며,
상기 측정부는,
상기 용접로봇의 위치좌표에서 로봇 암의 끝 위치좌표를 계산하는 단계;
상기 카메라의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표를 계산하는 단계;
상기 식별부의 위치영상들로부터 카메라 위치좌표와 용접로봇 위치좌표 간의 변환행렬을 계산하는 단계;
상기 카메라의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표를 상기 용접로봇의 위치좌표 상에서 상기 식별부의 위치좌표로 변환하는 단계;
상기 로봇 암 끝 위치좌표와 상기 식별부의 위치좌표의 차이를 이용하여 상기 팁 바디 상에서 결합위치를 계산하는 단계; 및
상기 도출된 결합위치에 상기 용접토치가 갖는 용접 팁 및 스틱 아웃의 길이를 추가하는 단계를 진행하여, 상기 카메라가 획득한 식별부의 위치영상들로부터 상기 팁 바디에 상기 식별부가 결합되는 결합위치를 산출하는 용접로봇 시스템.A welding robot including a welding torch and a robot arm for moving the welding torch, and for performing a welding process;
An identification unit coupled to the tip body of the welding torch;
A camera for photographing the identification unit to obtain a location image of the identification unit; And
It includes a measuring unit for measuring the position of the welding torch from the position image of the identification unit obtained by the camera,
The measuring unit,
Calculating the end position coordinates of the robot arm from the position coordinates of the welding robot;
Calculating the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the camera;
Calculating a conversion matrix between the camera position coordinates and the welding robot position coordinates from the position images of the identification unit;
Converting the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the camera to the position coordinates of the identification unit on the position coordinates of the welding robot;
Calculating a coupling position on the tip body by using the difference between the robot arm end position coordinate and the position coordinate of the identification unit; And
Proceeding to the step of adding the length of the welding tip and stick-out of the welding torch to the derived joint position, the joint position at which the identification unit is coupled to the tip body is calculated from the position images of the identification unit obtained by the camera. Welding robot system. 제3항에 있어서, 상기 식별부는
상기 팁 바디에 나사체결되게 외주면 또는 내주면에 나사산이 형성되는 결합부재; 및 상기 결합부재에 연결되게 설치되고 식별력을 가지는 식별부재를 포함하는 용접로봇 시스템.The method of claim 3, wherein the identification unit
A coupling member having a screw thread formed on an outer circumferential surface or an inner circumferential surface to be screwed to the tip body; And an identification member installed to be connected to the coupling member and having an identification force.
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