KR102257488B1 - 재료 스트랜드의 품질 평가를 위한 컴퓨터 어시스트 방법 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

재료 스트랜드의 품질 평가를 위한 컴퓨터 어시스트 방법 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작물(14)의 표면(12)에서 도포 경로(28)를 따라 이동되는 도포 장치에 의해, 공작물(14) 상으로 재료 스트랜드(10), 특히 점착성 접착제 또는 실런트 스트랜스의 도포 시뮬레이션 방법에 관한 것이다. 상기 재료 스트랜드(10) 단면 값(32)이 서로 특정 거리로 도포 경로(28) 상에 배치된 도포 지점(30)으로 할당되며, 상기 단면 값(32)이 재료 스트랜드(10)의 단면 표면 형상 및 크기를 특징으로 하며, 그리고 상기 단면 값(32)은 각 도포 지점(30)에서의 재료 도포에 영향을 미치는 매개변수를 포함하는 각 특정 매개변수 세트로부터 데이터 처리 유닛(52)에 의해 각 도포 지점(30)에서 얻어진다.

Description

재료 스트랜드의 품질 평가를 위한 컴퓨터 어시스트 방법 및 컴퓨터 프로그램
본 발명은 공작물의 표면상에서 도포 경로를 따라 이동되는 도포 지그 (application jig)에 의해 공작물 상에 재료 스트랜드의 도포를 시뮬레이션하기 위한, 특히 컴퓨터로 구현되는 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 접착제 또는 실런트와 같은 점성 재료의 스트랜드는 도포 지그(application jig)가 로봇에 의해 공작물의 표면 위에서 도포 경로를 따라 이동됨으로써 그리고 도포 지그가 재료를 공작물 표면으로 디스펜스함으로써 산업적으로 자동화된 방식으로 공작물 상에서 통상적으로 도포된다. 이 같은 과정에서 많은 수의 매개변수가 공작물 상으로 도포되는 재료 스트랜드 형상 및 크기에 영향을 미친다. 특히 도포 노즐을 통해 재료가 도포되는 체적 유량 및 압력, 노즐에서 공작물 표면까지의 거리, 공작물 표면에 대한 노즐의 속도, 재료 유형 및 재료 온도 그리고 재료, 공작물 및 한경과 관련된 또 다른 매개변수가 언급할 가치가 있는 것들이다. 특히, 도포 지그(application jig)의 시작(strrtup) 중에, 재료 도포가 바람직한 방식으로 일어나고 도포된 재료 스트랜드가 요구 사항을 충족시키도록 조정하는 것이 어려울 수 있다. 온도 변화와 같이 도포 과정에서 매개변수가 변경되더라도 도포된 재료 스트랜드는 원하지 않는 방식으로 변경되는 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 만족스러운 재료 도포에 필요한 매개변수를 결정하기 위한 비용을 감소시키는 것이 본 발명의 과제이다. 이 작업은 청구항 1의 특징을 갖는 시뮬레이션 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 유리한 개선점들은 종속항에 의해 해결되는 주제이다.
본 발명은 재료 스트랜드의 도포를 시뮬레이트하는 아이디어에 기초하며, 특히 도포 지그의 시작 전에 재료 스트랜드의 도포를 시뮬레이트하는 것에 기초한다. 이를 위해 재료 스트랜드의 단면 값에 영향을 미치는 매개변수를 포함하는 매개변수 세트가 지정되며, 데이터 메모리에 저장된다. 상기 재료 스트랜드의 단면 값(cross-sectional values)은 그 형상과 크기와 관련하여 단면적을 특징으로 한다. 매개변수는 재료의 유형, 재료의 점도 또는 온도와 같은 재료를 특징짓는 매개변수, 체적 유량, 재료에 가해지는 압력, 도포 노즐의 단면적, 공작물 표면으로부터의 거리, 또는 공작물 표면과 관련된 속도 등과 같은 도포의 매개변수, 그리고 예를 들어 주위 온도와 같은 환경의 매개변수 일 수 있다. 재료 도포를 시뮬레이션하는 동안 각각의 도포 지점에서 명시된 매개변수 세트로부터 결정된 하나의 단면 값이 도포 경로에 위치하는 도포 지점으로 할당된다. 편의상, 많은 매개변수 세트와 각 매개변수 세트에 대해 실험적으로 결정된 단면 값이 데이터 메모리에 저장된다. 편의상 컴퓨터인 데이터 처리 유닛은 각 매개변수 세트에 대해 데이터 메모리에 의해 할당된 단면 값들을 결정하거나 데이터 메모리로부터 이들을 판독한다. 그러나 데이터 처리 유닛이 알고리즘을 사용하여 특정 매개변수 세트로부터 단면 값을 계산하는 것도 가능하다. 이러한 방식으로, 도포 지점의 시리즈 형 배치에 대응하는 특정 상호 거리에 배치된 단면 값의 직렬 형 배열이 도포 경로를 따라 생성된다.
도포 지점들 사이의 재료 스트랜드의 시뮬레이션을 얻기 위해, 도포 지점들 사이의 재료 스트랜드 시뮬레이션이 보간법에 의해 발생하는 것이 바람직하며, 여기에서 보간법에 의해 결정된 단면 값은 데이터 처리 유닛에 의해 도포 지점들 사이의 각 지점으로 할당된다. 따라서 도포 지점을 서로 너무 가깝게 배치할 필요가 없으며 엄청난 컴퓨팅 성능을 필요로한다.
도포 경로는 직선일 수 있으며, 이 직선상에서 도포 지점은 지정된 거리에 선형으로 배열된다. 대부분의 실제 사례에서 직선은 실제 도포 경로를 적절하게 단순화한 것이며, 일반적으로 여러 번 구부러져 있다. 그러나 도포 경로가 최소 2차원 라인이 될 수도 있으므로 시뮬레이션 중에 피크와 계곡 모양뿐만 아니라 곡선도 표시할 수 있다.
바람직한 실시 예는 특정 매개변수 세트에 기초한 도포 지점에서 결정된 단면 값이 재료 스트랜드의 품질을 평가하기 위한 특정 목표 값과 비교되는 것을 제공한다. 이러한 방식으로 시뮬레이션 된 재료 스트랜드를 품질면에서 평가할 수 있으며 필요한 경우 목표 값과의 편차가 너무 클 경우 변경된 매개변수를 갖는 또 다른 재료스트랜드를 시뮬레이션 할 수 있다. 또한, 도포 지점들 사이의 지점에서 보간법에 의해 결정된 단면 값은 마찬가지로 재료 스트랜드의 품질을 평가하기 위해 특정 목표 값과 비교되는 것이 바람직하다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시 예에 기초하여보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 공작물 표면에 적용된 재료 스트랜드(strand)를 도시한 도면.
도 2는 시뮬레이트된 재료 스트랜드 일부를 도시한 도면.
도 3은 개별적인 서브-부분의 식별된 품질을 갖는 시뮬레이트된 재료 스트랜드 일부를 도시한 도면.
도 4는 접착제 도포 지그(jig)를 도시한 도면.
도 5는 시뮬레이션 방법의 블록도를 도시한 도면.
점성 재료, 특히 접착제 또는 실런트의 도 1에 도시된 재료 스트랜드(10)가 공작물(14)의 표면(12) 상에 도포된다. 도 1에 따른 도면은 단지 예로서 보여 질 것이며, 전형적인 재료 스트랜드의 다이어그램과 실질적으로 일치한다. 재료 스트랜드(10)는 시작점(16)에서 시작하여 종점(18)에서 끝난다. 큰 단면적(20)의 영역뿐만 아니라 작은 단면적(22)의 영역을 가지며, 직선 부(24) 그리고 곡선 부(26)로 나뉘어 진다.
본 발명에 따른 방법은 공작물(14) 상에 재료 스트랜드(10)의 도포 시뮬레이션을 가능하게한다. 재료 스트랜드(10)의 단면의 크기 및 형상은 그 각각의 지점에서 다수의 매개변수에 의존한다. 이들 매개변수는, 예를 들어, 도포 중에 재료가 받게 되는 체적 유량 또는 압력과 같은, 재료의 도포를 위해 사용된 도포 지그(application jig) 매개변수를 포함하며, 재료가 나오게 되는 노즐 타입, 이와 관련하여 특히 그 단면적, 노즐이 공작물 (14)에 대해 상대적으로 이동되는 속도 및 공작물 표면(12)으로부터의 거리를 포함한다. 스트랜드 단면의 모양 및 크기에 영향을 미치는 매개변수는 재료의 종류 및 재료의 점도뿐만 아니라 온도와 같은 재료-특정 매개변수, 그리고 주변 온도, 상대 습도 등과 같은 환경 관련 매개변수가 있다.
시뮬레이션은 데이터 메모리(54)가 제공된 데이터 처리 유닛(52)에 의해 실행된다.(도 4 참조) 상기 언급된 매개변수 각각에 대한 값을 각각 포함하는 많은 수의 매개변수 세트가 데이터 메모리(54)에 저장된다. 이들 매개변수 세트 각각으로, 실험적으로 결정된 재료 스트랜드(10)의 단면 값이 데이터 메모리(54)에 할당되고 저장되며, 이때 상기 단면 값으로는 매개변수 세트에서 특정된 매개변수로 재료 도포 중에 달성되는 재료 스트랜드(10) 단면적의 크기 및 형상을 포함한다. 본 발명에 따른 시뮬레이션 동안, 서로 특정된 거리에서 공작물 표면(12)상의 도포 경로(28)를 따라 배치되는 몇 개의 도포 지점(30)이 우선 재료 도포를 위한 매개변수를 포함하는 매개변수 세트를 할당받는다. 그 다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 문제의 도포 지점(30)에서 특정된 매개변수 세트에 속하는 것으로서 데이터 메모리 (54)로부터 판독된 스트랜드 단면의 2차원 표현이 도포 지점(30)에 할당된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디스크로서 시각화될 수 있는 단면 값(32)은 이미, 문제의 매개변수 세트가 존재하는 경우 각각의 도포 지점(application points)(30)에서 예상되는 재료 스트랜드(10)의 양호한 시각적 표현을 형성한다. 도포 지점(30)들 사이에서, 재료 스트랜드(10)의 시뮬레이션은 보간법에 의해 발생하며, 여기서 데이터 처리 장치(52)에 의한 보간법에 의해 결정된 단면 값은 도포 지점(30) 사이의 각 지점에 할당되고, 이와 같이 하여 도포 지점(30) 사이의 중간 공간이 채워진다.
시뮬레이션에 의해 얻어진 재료 스트랜드(10)의 표현은 도 3에 도시된 바와 같이 목표 값과 비교될 수 있다. 따라서, 도포 공정 중에 선택된 매개변수 세트가 원하는 형상의 재료 스트랜드(10)를 생성하는 데 적합한가를 검사하는 것이 가능하다. 이 검사에서, 시뮬레이션에 의해 달성된 단면 값(32)은 목표 값과 비교되고, 재료 스트랜드(10)는 부분(34)들로 가시화하여 나눠지며, 목표 값으로부터 목표 값으로부터의 편차가 용인되지 않는 또 다른 부분(36)으로 벗어나지 않거나 벗어나더라도 허용 가능한 한도로 벗어난다. 상기 가시화에서, 부분(34, 36)은 유색으로 강조될 수 있다. 그런 다음, 시뮬레이션은 또 다른 부분(36)에 대한 매개변수 세트를 변경함으로써 반복될 수 있다. 시뮬레이션 동안 사용 가능한 것으로 보이는 재료 스트랜드(10)가 얻어지는 경우, 시뮬레이션 동안 사용된 특정 매개변수 세트가 실제 재료 스트랜드(10)의 도포 동안 사용될 수 있다.
도 4에 따른 자동차용 몸체 부분(42) 상에 접착제를 도포하기 위한 도포 지그(40)에 로봇(44)이 제공되며, 로봇 아암(46) 상에 접착제 용 도포 장치(48)가 장착된다. 도포 장치(48)에는 도포 노즐(50)이 제공되고, 도포 노즐(50)은 공작물(42) 표면으로부터 일정 거리 떨어져서 도포 경로를 따라 로봇(44)에 의해 이동된다. 압력에 의해 도포 노즐(50)로부터 압출된 접착제가 공작물(42) 상에 가해진다. 로봇(44)의 이동, 따라서 공작물(42)에 대한 도포 장치(48)의 이동은 로봇 제어 유닛에 의해 제어되며, 상기 로봇 제어 유닛은 재료 도포를 제어하는 도포 제어 장치와 함께 제어 장치(56)의 일부이다. 도포 장치(48)의 이동 이외에 공작물(42)의 이동이 또한 가능하며, 본 발명에서 도포 장치(48)와 공작물(42)이 서로에 대해 상대적으로 움직일 수 있음은 자명한 것이다. 또한, 제어 장치(56)에는 데이터 처리 유닛(52)이 제공되고, 데이터 처리 유닛(52)은 접착제 도포의 제어를 위해 시뮬레이션 동안 미리 결정된 매개변수를 제공한다.
도 5에서, 시뮬레이션 방법이 블록도로서 도시되어있다. 이와 관련하여, 방법 단계 (60)는 도포 경로(28) 상의 도포 지점(30)의 정의에 관한 것이고, 프로세스 단계 (62)는 매개변수 세트의 판독 및 도포 지점(30)에 대한 이들 매개변수 세트의 할당에 관한 것이다. 방법 단계(64)는 매개변수 세트에 속하는 스트랜드 단면 표시의 판독과 관련되고, 방법 단계(66)는 도포 지점(30)에 대한 이들 표시의 할당에 관련된다. 선택적인 방법 단계(68)는 도포 지점(30) 사이의 보간법에 관련되며, 방법 단계(70)는 도포 지점(30)에 할당된 스트랜드 단면을 목표 값과 비교함에 관한 것이다. 모든 스트랜드 단면적이 목표 값 주위의 허용 오차 범위 내에 있다면, 매개변수 세트를 도포 지그(40)에 전달함이 방법 단계(72)에서 발생한다. 개별 또는 모든 스트랜드 단면적이 각각의 목표 값으로부터 너무 많이 벗어난다면, 방법 단계(62)가 반복되고, 너무 심하게 벗어난 스트랜드 단면을 생성한 매개변수 세트의 개별 매개변수가 변경된다.
요약하면, 다음이 주장될 수 있다: 본 발명은 공작물(14)의 표면(12)에서 도포 경로를 따라 이동되는 도포 지그(jig)에 의해, 공작물(14) 상으로 재료 스트랜드(10), 특히 점착성 접착제 또는 실런트의 도포 시뮬레이션 방법에 관한 것이며, 형상과 크기와 관련하여 재료 스트랜드(10)의 단면적을 특징으로 하는 재료 스트랜드(10) 단면 값(32)이 도포 경로(28) 상의 특정한 상호 떨어진 거리에 배치된 도포 지점(30)으로 할당되며, 각 도포 지점(30)에서의 상기 단면 값(32)이 특정 매개변수 세트로부터 데이터 처리 유닛(52)에 의해 각각 결정되며, 상기 특정 매개변수 세트로는 각 도포 지점(30)에서의 재료 도포에 영향을 미치는 매개변수를 포함한다.

Claims (13)

  1. 공작물(14, 42)의 표면(12) 상에 뻗어 있는 도포 경로(28)를 따라 이동되는 도포 지그(application jig)에 의한 공작물(14, 42) 상으로의 재료 스트랜드(material strand)(10)의 도포를 시뮬레이션하는 방법으로서, 상기 방법은
    재료 스트랜드의 형상과 크기와 관련하여 재료 스트랜드(10)의 단면적을 특징 짓는 재료 스트랜드(10)의 단면 값(32)을 도포 경로(28) 상의 지정된 상호 이격된 거리에 배치된 복수의 도포 지점(30)에 할당하는 단계 - 각각의 도포 지점(30)에서의 단면 값(32)은 특정된 매개변수 세트로부터 데이터 처리 유닛(52)에 의해 결정되며, 상기 특정된 매개변수 세트는 각각의 도포 지점(30)에서의 재료 도포에 영향을 미치는 매개변수를 포함함 - , 및
    상기 특정된 매개변수 세트로부터 결정된 각각의 도포 지점(30)의 단면 값(32)을 재료 스트랜드(10)의 품질 평가를 위한 특정된 목표 값과 비교하는 단계
    를 포함하는, 시뮬레이션하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 재료 스트랜드(10)의 시뮬레이션은 도포 지점(30) 사이에서 보간법에 의해 수행되고, 상기 보간법에 의해 결정된 단면 값은 상기 데이터 처리 유닛 (52)에 의해 도포 지점(30) 사이의 각 지점으로 할당됨을 특징으로 하는 시뮬레이션하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 매개변수 세트에 대해 실험적으로 결정된 복수의 매개변수 세트 및 단면 값(32)이 데이터 메모리(54)에 저장되고, 각각의 특정된 매개변수 세트에 대해 상기 데이터 처리 유닛(52)은 데이터 메모리(54)로부터 상기 데이터 처리 유닛으로 할당된 단면 값(32)을 판독함을 특징으로 하는 시뮬레이션하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터 처리 유닛(52)은 알고리즘에 의해 상기 특정된 매개변수 세트로부터 단면 값(32)을 계산함을 특징으로 하는 시뮬레이션하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도포 경로(28)는 직선이고, 상기 도포 지점(30)은 서로 특정 거리에서 선형으로 배열됨을 특징으로 하는 시뮬레이션하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도포 경로(28)는 적어도 2차원 라인인 것을 특징으로 하는 시뮬레이션하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도포 지점(30) 사이의 지점에서 보간법에 의해 결정된 단면 값은 재료 스트랜드(10)의 품질을 평가하기 위한 특정 목표 값과 비교됨을 특징으로 하는 시뮬레이션하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 재료 스트랜드(10)는 부분(34)으로 나눠지며, 재료 스트랜드(10)는 목표 값으로부터 벗어나지 않거나 벗어나더라도 목표 값으로부터의 편차가 허용 가능한 한도로 벗어나며, 목표 값으로부터의 편차가 허용되지 않는 또 다른 부분(36)으로 더욱 나눠짐을 특징으로 하는 시뮬레이션하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 시뮬레이션이 반복되고, 상기 또 다른 부분(36)에 대한 매개변수 세트가 변경됨을 특징으로 하는 시뮬레이션하는 방법.
  11. 컴퓨터(52)로 로드되어 컴퓨터(52)에서 실행될 때, 청구항 제1항 또는 제2항에 따르는 시뮬레이션하는 방법의 단계를 수행하기 위한 프로그램 코드를 가지며, 컴퓨터 판독형 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  12. 도포 노즐(50)을 구비하고 공작물(14, 42)과 관련하여 이동 가능한 도포 장치(48) 그리고 재료 도포 제어를 위한 제어 장치(56)를 이용하여, 공작물(14, 42) 상으로 점성 재료의 도포를 위한 지그(Jig)로서, 상기 제어 장치(56)에 컴퓨터(52)가 제공되고, 제11항에 따른 컴퓨터 프로그램이 로드됨을 특징으로 하는 점성 재료의 도포를 위한 지그(Jig).
  13. 제1항에 있어서, 상기 재료 스트랜드는 점착성 접착제 또는 실런트 스트랜드인, 시뮬레이션하는 방법.
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