KR102314092B1

KR102314092B1 - Calibration apparatus and the method for robot

Info

Publication number: KR102314092B1
Application number: KR1020160007537A
Authority: KR
Inventors: 오종규; 김대식; 임현규; 류시현
Original assignee: 현대중공업지주 주식회사
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2021-10-19
Also published as: KR20170087996A

Abstract

본 발명은 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저가의 비용으로 신속하고 용이하게 로봇의 캘리브레이션 작업을 수행할 수 있는 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 로봇 동작의 정확도를 향상시키기 위한 로봇의 캘리브레이션 장치에 있어서, 지면에 고정 배치되고, 복수개의 다중평면을 갖도록 외면이 형성되며, 외면에는 특정 패턴이 인쇄되어 있는 보정판; 및 상기 보정판과 일정 거리를 둔 상태로 로봇의 툴암에 설치되고, 로봇의 동작에 의해 툴암이 기설정된 복수개의 측정점에 위치되면 상기 지면에 고정된 보정판을 촬영하는 카메라;를 포함하며, 상기 카메라가 보정판 외면의 다중평면 중 2개 이상의 면을 포함하도록 촬영하고, 이를 통해 상호간 위치정보를 계산하여 측정점에 위치된 카메라의 위치 데이터를 도출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법을 제공한다.The present invention relates to a robot calibration apparatus and method, and more particularly, to a robot calibration apparatus and method capable of quickly and easily performing a robot calibration operation at a low cost.
To this end, in the calibration apparatus of the robot for improving the accuracy of the robot operation, is fixedly arranged on the ground, the outer surface is formed to have a plurality of multi-plane, the outer surface is a compensation plate on which a specific pattern is printed; and a camera installed on the tool arm of the robot at a certain distance from the compensating plate, and photographing the compensating plate fixed to the ground when the tool arm is positioned at a plurality of preset measurement points by the operation of the robot; It provides an apparatus and method for calibration of a robot, characterized in that by photographing to include two or more surfaces among the multi-planes of the outer surface of the calibration plate, and deriving the position data of the camera located at the measurement point by calculating mutual position information through this.

Description

Calibration apparatus and method for robot

본 발명은 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저가의 비용으로 신속하고 용이하게 로봇의 캘리브레이션 작업을 수행할 수 있는 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot calibration apparatus and method, and more particularly, to a robot calibration apparatus and method capable of quickly and easily performing a robot calibration operation at a low cost.

일반적으로, 현재 산업 현장에서 작업 환경 개선 및 생산성 향상을 목적으로 로봇의 사용이 증가하는 추세이고, 특히 단순 반복 작업이나 인간이 직접 수행하기 어렵고 위험한 작업에 로봇의 사용이 급증하고 있다.In general, the use of robots is increasing for the purpose of improving the working environment and productivity in the current industrial field, and in particular, the use of robots for simple repetitive tasks or tasks that are difficult and dangerous for humans to perform directly is rapidly increasing.

이러한 로봇은 적용 분야에 따른 절대 정확도 및 반복 정밀도를 필요로 하는 데, 이를 위해 로봇 캘리브레이션(Calibration)을 수행하고 있다.These robots require absolute accuracy and repeatability according to application fields, and for this purpose, robot calibration is performed.

로봇 캘리브레이션은 엔드이펙터가 설치되는 로봇 툴암의 방위와 조인트 변수 사이의 정확한 함수관계를 찾아 로봇 제어에 쓰이는 기구변수를 수정해 줌으로써 정밀도를 향상시키는 과정을 의미한다.Robot calibration refers to the process of improving precision by finding the exact functional relationship between the bearing and joint variables of the robot tool arm where the end effector is installed and modifying the instrument variables used for robot control.

현재 사용되는 로봇 베이스의 위치 및 방향, 로봇의 기구학 식을 지배하는 파라미터들, 공구의 설치 위치 및 방향 등을 실제와 동일하도록 바로잡기 위한 작업으로, 기본적으로 로봇 위치좌표 및 회전 좌표를 별도로 설치되는 정밀한 좌표 측정장치를 이용하여 측정하고, 로봇 조인트의 길이 및, 또는 각도를 측정하여 기구학적 해석을 통하여 로봇 위치좌표 및 회전좌표를 계산한 후, 좌표 측정장치를 이용한 측정치와 기구학적 해석을 통한 계산치를 비교하여 그 차이 값을 검출한 후 차이를 최소화하여 로봇의 캘리브레이션을 수행한다.This is an operation to correct the position and direction of the currently used robot base, parameters governing the kinematics of the robot, and the installation position and direction of the tool to be the same as in reality. Basically, the robot position and rotation coordinates are installed separately. Measure using a precise coordinate measuring device, measure the length and/or angle of the robot joint, calculate the robot position coordinates and rotation coordinates through kinematic analysis, and then calculate the measured values using the coordinate measuring device and the calculated values through kinematic analysis After detecting the difference value by comparing , the robot calibration is performed by minimizing the difference.

여기서, 상기 좌표 측정장치로는 관측 물체의 고도 및 수평각을 측정하는 데 사용하는 세오돌라이트(theodolite), 빛의 간섭무늬를 이용하여 측정하는 간섭계(interferometer) 및 레이저를 통해 로봇의 기설정 동작에 따른 툴암의 위치를 추적하는 레이저 트래커 등이 주로 사용된다.Here, as the coordinate measuring device, a theodolite used to measure the elevation and horizontal angle of an observation object, an interferometer that measures using an interference pattern of light, and a laser are used to control the robot's preset motion. A laser tracker that tracks the position of the tool arm is mainly used.

도 1은 종래의 로봇의 캘리브레이션 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional robot calibration apparatus.

도 1을 참조하여 설명하면, 로봇(1)의 툴암(2)에 반사경(10)을 설치하고, 로봇(1)이 측정점(P)마다 위치되도록 이동하면 레이저 트래커(20)가 로봇(1)의 움직임에 따라 위치되는 반사경(10)을 추적하여 각 측정점에 대응하는 로봇(1)의 위치를 측정하고 있다.1, when the reflector 10 is installed on the tool arm 2 of the robot 1, and the robot 1 is moved to be positioned at each measurement point P, the laser tracker 20 moves to the robot 1 The position of the robot 1 corresponding to each measurement point is measured by tracking the reflector 10 positioned according to the movement of the .

하지만, 종래의 로봇의 캘리브레이션 장치(레이저 트래커 방식)의 경우 최초 구동 시 예열시간이 필요하고, 로봇(1)의 툴암(2)에 설치된 반사경(10) 추적 실패에 따라 위치 재측정이 요구됨으로써 측정시간이 증가하는 문제가 발생하며, 현장에 기설치된 로봇(1)에 대한 캘리브레이션 수행이 불가한 문제가 있다.However, in the case of the conventional robot calibration device (laser tracker method), a warm-up time is required for initial operation, and the position re-measurement is required according to the failure to track the reflector 10 installed on the tool arm 2 of the robot 1 There is a problem in that time increases, and there is a problem in that it is impossible to perform calibration on the robot 1 installed in the field.

또한, 이러한 종래의 로봇의 캘리브레이션 장치는 고중량의 장치로써 이동 및 설치가 복잡하고, 장비 가격이 고가이다.In addition, such a conventional robot calibration device is a high-weight device, complicated to move and install, and expensive equipment.

즉, 상기한 바와 같은 종래의 로봇 캘리브레이션을 실시하기 위해서는 상기에서 언급한 바와 같은 고가의 좌표 측정장치를 필요로 하고, 그 측정 방법이 매우 복잡하며, 작업 시간이 길어지는 문제점이 발생된다.That is, in order to perform the conventional robot calibration as described above, an expensive coordinate measuring device as described above is required, the measuring method is very complicated, and the working time is long.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이동 및 설치가 용이하고, 저가의 비용으로 시스템 구축이 가능하며, 현장에 기설치된 로봇에 대해 신속하게 캘리브레이션 작업을 수행할 수 있는 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, it is easy to move and install, it is possible to build a system at a low cost, and it is possible to quickly perform a calibration operation on a robot already installed in the field. An object of the present invention is to provide a robot calibration apparatus and a method therefor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 로봇 동작의 정확도를 향상시키기 위한 로봇의 캘리브레이션 장치에 있어서, 지면에 고정 배치되고, 복수개의 다중평면을 갖도록 외면이 형성되며, 외면에는 특정 패턴이 인쇄되어 있는 보정판; 및 상기 보정판과 일정 거리를 둔 상태로 로봇의 툴암에 설치되고, 로봇의 동작에 의해 툴암이 기설정된 복수개의 측정점에 위치되면 상기 지면에 고정된 보정판을 촬영하는 카메라;를 포함하며, 상기 카메라가 보정판 외면의 다중평면 중 2개 이상의 면을 포함하도록 촬영하고, 이를 통해 상호간 위치정보를 계산하여 측정점에 위치된 카메라의 위치 데이터를 도출하는 것을 특징으로 한다.
이때, 카메라는 상기 보정판에 표시된 패턴 및 표식부를 통해 각 면에 대해 인식하는 과정을 거치고, 촬영된 2면 이상을 포함하는 영상을 통해 기설정된 보정판의 위치 정보값과 카메라의 상관관계를 계산하여 로봇의 툴암에 설치된 카메라의 위치정보를 획득하는 것을 특징으로 하게 된다.In the technical idea of the present invention for achieving the above object, in the calibration apparatus of the robot for improving the accuracy of robot operation, it is fixedly arranged on the ground, the outer surface is formed to have a plurality of multi-planes, and the outer surface has a calibration plate with a specific pattern printed on it; and a camera installed on the tool arm of the robot at a certain distance from the compensating plate, and photographing the compensating plate fixed to the ground when the tool arm is positioned at a plurality of preset measurement points by the operation of the robot; It is characterized in that the image is taken to include two or more of the multi-planes of the outer surface of the compensation plate, and the position data of the camera located at the measurement point is derived by calculating mutual position information through this.
At this time, the camera undergoes a process of recognizing each side through the pattern and the marking unit displayed on the compensating plate, and calculates the correlation between the position information value of the compensating plate and the camera preset through the image including the captured two or more sides. It is characterized in that it acquires the position information of the camera installed on the tool arm of the.

한편, 로봇 동작의 정확도를 향상시키기 위한 로봇의 캘리브레이션 장치에 있어서, 로봇의 툴암에 설치되고, 복수개의 다중평면을 갖도록 외면이 형성되며, 외면에는 특정 패턴이 인쇄되어 있는 보정판; 및 상기 보정판과 일정 거리를 둔 상태로 지면에 고정 배치되고, 로봇의 동작에 의해 툴암이 기설정된 복수개의 측정점에 위치되면 상기 툴암에 설치된 보정판을 촬영하는 카메라;를 포함하며, 상기 카메라가 보정판 외면의 다중평면 중 2개 이상의 면을 포함하도록 촬영하고, 이를 통해 상호간 위치정보를 계산하여 측정점에 위치된 보정판의 위치 데이터를 도출하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 카메라는 상기 보정판에 표시된 패턴 및 표식부를 통해 각 면에 대해 인식하는 과정을 거치고, 촬영된 2면 이상을 포함하는 영상을 통해 카메라 좌표계를 기준으로 기설정된 보정판의 위치 정보값과 카메라의 상관관계를 계산하여 로봇의 툴암에 설치된 보정판의 위치정보를 획득하는 것을 특징으로 하게 된다.On the other hand, in the calibration apparatus of the robot for improving the accuracy of the robot operation, is installed on the tool arm of the robot, the outer surface is formed to have a plurality of multi-plane, the outer surface is a correction plate on which a specific pattern is printed; and a camera that is fixedly disposed on the ground at a distance from the compensating plate and photographs the compensating plate installed on the tool arm when the tool arm is positioned at a plurality of preset measurement points by the operation of the robot; It is characterized in that the position data of the compensation plate located at the measurement point is derived by photographing to include two or more planes among the multi-planes, and calculating mutual position information through this.
At this time, the camera undergoes a process of recognizing each side through the pattern and the marker displayed on the compensating plate, and the position information value of the preset compensating plate based on the camera coordinate system through the captured image including two or more sides and the camera By calculating the correlation, it is characterized in that the position information of the compensating plate installed on the tool arm of the robot is acquired.

이때, 상기 보정판은, 다중평면을 갖는 외면에는 각 면을 다르게 인식하여 식별할 수 있도록 표식부가 표시되는 것을 특징으로 한다.At this time, the compensation plate, it is characterized in that the marking portion is displayed on the outer surface having a multi-plane so that each surface can be recognized and identified differently.

또한, 상기 표식부는, 숫자, 바코드 및 포인트 중 어느 하나가 선택되어 표시되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that any one of a number, a barcode, and a point is selected and displayed in the marking unit.

한편, 로봇의 캘리브레이션 방법은, 로봇의 툴암에 카메라를 부착하는 카메라 부착단계; 보정판을 상기 카메라와 일정거리를 둔 임의의 위치에 고정 배치하는 보정판 배치단계; 로봇의 동작 위치에 대한 측정점 횟수를 초기화하는 측정점 초기화단계; 기설정된 측정점 횟수와 측정된 횟수를 비교하는 측정점 횟수 비교단계; 상기 측정점 횟수 비교단계에서 기설정된 측정점의 횟수가 측정된 측정점의 횟수보다 클 경우 로봇이 기설정된 측정점으로 이동하는 로봇 이동단계; 로봇이 기설정된 측정점에 위치되면 카메라를 통해 보정판을 촬영하는 보정판 촬영단계; 카메라를 통해 촬영된 보정판 영상을 인식하는 보정판 인식단계; 상기 보정판 인식단계에서 보정판이 인식되면 기설정된 보정판 위치 정보를 통해 카메라와의 위치를 계산하여 해당 측정점의 카메라의 위치를 도출하는 카메라 위치 도출단계; 측정점 횟수를 증가시키는 측정점 횟수 증가단계; 상기 측정점 횟수 비교단계에서 기설정된 측정점의 횟수가 측정된 측정점의 횟수보다 작을 경우 상기 카메라 위치 도출단계에서 획득된 카메라 위치들을 로봇 캘리브레이션 입력값으로 입력하는 카메라 위치값 입력단계; 및 상기 카메라 입력값 입력단계를 거쳐 로봇 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 수행단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 보정판은 복수개의 다중평면을 갖도록 외면이 형성되고, 외면에는 특정 패턴이 인쇄되어 있으며, 상기 보정판의 다중평면을 갖는 외면에는 각 면을 다르게 인식하여 식별할 수 있도록 표식부가 표시되고, 상기 카메라 위치 도출단계에서, 상기 카메라는 상기 보정판에 표시된 패턴 및 표식부를 통해 각 면에 대해 인식하는 과정을 거치고, 촬영된 2면 이상을 포함하는 영상을 통해 기설정된 보정판의 위치 정보값과 카메라의 상관관계를 계산하여 로봇의 툴암에 설치된 카메라의 위치정보를 획득하는 것을 특징으로 하게 된다.On the other hand, the calibration method of the robot, a camera attaching step of attaching a camera to the tool arm of the robot; a compensating plate disposing step of arranging the compensating plate fixedly at an arbitrary position at a predetermined distance from the camera; a measurement point initialization step of initializing the number of measurement points for the operation position of the robot; a measurement point number comparison step of comparing the predetermined number of measurement points with the number of measurements; a robot moving step of moving the robot to a preset measurement point when the number of measurement points preset in the measurement point number comparison step is greater than the number of measurement points measured; Compensation plate photographing step of photographing the correction plate through a camera when the robot is positioned at a preset measurement point; Compensation plate recognition step of recognizing a correction plate image taken through the camera; a camera position deriving step of deriving the position of the camera of the corresponding measurement point by calculating the position with the camera through preset position information on the compensating plate when the compensating plate is recognized in the compensating plate recognition step; increasing the number of measurement points to increase the number of measurement points; a camera position value input step of inputting the camera positions obtained in the camera position derivation step as robot calibration input values when the number of measurement points preset in the measurement point number comparison step is smaller than the number of measurement points measured; and a calibration performing step of performing robot calibration through the camera input value input step.
At this time, the compensation plate has an outer surface formed to have a plurality of multi-planes, a specific pattern is printed on the outer surface, and a marker is displayed on the outer surface having the multi-planes of the compensation plate to recognize and identify each surface differently, and the In the camera position derivation step, the camera undergoes a process of recognizing each side through the pattern and marking unit displayed on the compensation plate, and the correlation between the position information value of the compensation plate and the camera preset through an image including two or more photographed surfaces It is characterized in that the position information of the camera installed on the tool arm of the robot is obtained by calculating the relationship.

또한, 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 방법은, 로봇의 툴암에 보정판을 부착하는 보정판 부착단계; 카메라를 상기 보정판과 일정거리를 둔 임의의 위치에 고정 배치하는 카메라 배치단계; 로봇의 동작 위치에 대한 측정점 횟수를 초기화하는 측정점 초기화단계; 기설정된 측정점 횟수와 측정된 횟수를 비교하는 측정점 횟수 비교단계; 상기 측정점 횟수 비교단계에서 기설정된 측정점의 횟수가 측정된 측정점의 횟수보다 클 경우 로봇이 기설정된 측정점으로 이동하는 로봇 이동단계; 로봇이 기설정된 측정점에 위치되면 카메라를 통해 보정판을 촬영하는 보정판 촬영단계; 카메라를 통해 촬영된 보정판 영상을 인식하는 보정판 인식단계; 상기 보정판 인식단계에서 보정판이 인식되면 기설정된 보정판 위치 정보를 통해 카메라와의 위치를 계산하여 해당 측정점의 보정판의 위치를 도출하는 보정판 위치 도출단계; 측정점 횟수를 증가시키는 측정점 횟수 증가단계; 상기 측정점 횟수 비교단계에서 기설정된 측정점의 횟수가 측정된 측정점의 횟수보다 작을 경우 상기 보정판 위치 도출단계에서 획득된 보정판의 위치들을 로봇 캘리브레이션 입력값으로 입력하는 보정판 위치값 입력단계; 및 상기 보정판 입력값 입력단계를 거쳐 로봇 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 수행단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 보정판은 복수개의 다중평면을 갖도록 외면이 형성되고, 외면에는 특정 패턴이 인쇄되어 있으며, 상기 보정판의 다중평면을 갖는 외면에는 각 면을 다르게 인식하여 식별할 수 있도록 표식부가 표시되고, 상기 보정판 위치 도출단계에서, 상기 카메라는 상기 보정판에 표시된 패턴 및 표식부를 통해 각 면에 대해 인식하는 과정을 거치고, 촬영된 2면 이상을 포함하는 영상을 통해 카메라 좌표계를 기준으로 기설정된 보정판의 위치 정보값과 카메라의 상관관계를 계산하여 로봇의 툴암에 설치된 보정판의 위치정보를 획득하는 것을 특징으로 하게 된다.In addition, the calibration method of the robot according to another embodiment, the correction plate attachment step of attaching the correction plate to the tool arm of the robot; a camera arrangement step of fixedly disposing a camera at an arbitrary position at a predetermined distance from the compensating plate; a measurement point initialization step of initializing the number of measurement points for the operation position of the robot; a measurement point number comparison step of comparing the predetermined number of measurement points with the number of measurements; a robot moving step of moving the robot to a preset measurement point when the number of measurement points preset in the measurement point number comparison step is greater than the number of measurement points measured; Compensation plate photographing step of photographing the correction plate through a camera when the robot is positioned at a preset measurement point; Compensation plate recognition step of recognizing a correction plate image taken through the camera; a compensating plate position deriving step of deriving the position of the compensating plate at the corresponding measurement point by calculating the position with the camera through preset position information on the compensating plate when the compensating plate is recognized in the compensating plate recognition step; increasing the number of measurement points to increase the number of measurement points; Compensation plate position value input step of inputting the positions of the correction plate obtained in the step of deriving the position of the correction plate as robot calibration input values when the number of measurement points preset in the measurement point number comparison step is smaller than the number of measurement points measured; and a calibration performing step of performing robot calibration through the calibration plate input value input step.
At this time, the compensation plate has an outer surface formed to have a plurality of multi-planes, a specific pattern is printed on the outer surface, and a marker is displayed on the outer surface having the multi-planes of the compensation plate to recognize and identify each surface differently, and the In the step of deriving the position of the compensating plate, the camera undergoes a process of recognizing each side through the pattern and the marker displayed on the compensating plate, and the position information of the preset compensating plate based on the camera coordinate system through the captured image including two or more sides It is characterized in that the position information of the compensation plate installed on the tool arm of the robot is obtained by calculating the correlation between the value and the camera.

상기와 같은 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The robot calibration apparatus and method according to the present invention as described above have the following effects.

로봇의 툴암에 카메라를 설치하고, 카메라에서 일정 거리를 둔 상태로 지면에 보정판을 고정 배치하여, 로봇이 복수개의 측정점으로 이동하고 카메라가 이동된 측정점마다 지면에 배치된 보정판을 촬영하여 로봇의 카메라 위치값을 도출할 수 있게 된다.A camera is installed on the tool arm of the robot, and the compensating plate is fixed on the ground at a certain distance from the camera, and the robot moves to a plurality of measuring points. position values can be derived.

또한, 로봇의 툴암에 보정판을 설치하고, 보정판에서 일정 거리를 둔 상태로 지면에 카메라를 고정 배치하여, 로봇이 복수개의 측정점으로 이동하고 카메라가 이동된 측정점마다 툴암에 설치된 보정판을 촬영하여 로봇의 보정판 위치값을 도출할 수 있게 된다.In addition, a compensation plate is installed on the tool arm of the robot, and the camera is fixedly placed on the ground at a certain distance from the compensation plate, the robot moves to a plurality of measurement points, and the compensation plate installed on the tool arm is photographed for each measurement point where the camera is moved. It is possible to derive the correction plate position value.

이에 따라, 현장에 기설치된 로봇에 대해서 카메라 및 보정판을 용이하게 설치할 수 있고, 로봇의 이동된 좌표값을 측정하는 과정을 간소화시켜 로봇의 캘리브레이션 작업에 소요되는 작업시간을 단축시킬 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있으며, 저가의 비용으로 로봇의 캘리브레이션 장치를 구성할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, it is possible to easily install a camera and a calibration plate for a robot already installed in the field, and to simplify the process of measuring the robot's moved coordinate value, thereby reducing the working time required for the robot's calibration work, thereby improving productivity. It has the effect of composing the calibration device of the robot at a low cost.

도 1은 종래의 로봇의 캘리브레이션 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치의 보정판을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치를 이용한 캘리브레이션 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치를 이용한 캘리브레이션 방법을 나타낸 순서도.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional robot calibration device.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the calibration device of the robot according to the present invention.
3 is a block diagram showing the configuration of a calibration apparatus for a robot according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a correction plate of the calibration device of the robot according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a calibration method using the robot calibration apparatus according to the present invention.
6 is a flowchart illustrating a calibration method using a robot calibration apparatus according to another embodiment of 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.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6 attached thereto.

도 2는 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치의 구성을 나타낸 구성도, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치의 구성을 나타낸 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치의 보정판을 나타낸 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치를 이용한 캘리브레이션 방법을 나타낸 순서도, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치를 이용한 캘리브레이션 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a robot calibration apparatus according to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a robot calibration apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 4 is a robot calibration according to the present invention A perspective view showing a calibration plate of the device, FIG. 5 is a flowchart illustrating a calibration method using the robot calibration apparatus according to the present invention, and FIG. 6 is a flowchart illustrating a calibration method using the robot calibration apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 로봇 동작의 정확도를 향상시키기 위한 로봇의 캘리브레이션 장치에 관한 것으로, 저가의 비용으로 시스템을 구성할 수 있고, 현장에 기설치된 로봇에 대해서 용이하게 설치 가능하고, 신속한 캘리브레이션 작업을 수행할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot calibration apparatus for improving the accuracy of robot operation, a system can be configured at a low cost, can be easily installed with respect to a robot already installed in the field, and can perform a quick calibration operation It relates to a calibration device for a robot and a method therefor to improve productivity.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치는 크게, 보정판(100) 및 카메라(200)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the robot calibration apparatus according to the present invention largely includes a calibration plate 100 and a camera 200 .

먼저, 보정판(100)은 후술하는 카메라(200)의 촬영 대상이 되는 것으로, 외면이 복수개의 평면을 갖도록 형성된다.First, the compensating plate 100 is an object to be photographed by a camera 200 to be described later, and is formed so as to have a plurality of planes on its outer surface.

상기 보정판(100)은 임의로 설정된 지면 위치에 고정되도록 배치된다.The compensating plate 100 is arranged to be fixed at an arbitrarily set ground position.

이때, 지면으로부터 일정 위치의 높이만큼 위치되도록 하기 위해 받침대 등이 사용될 수 있다.In this case, a pedestal or the like may be used so as to be positioned as much as a height of a certain position from the ground.

또한, 상기 보정판(100)은 복수개의 평면을 갖도록 형성되며, 즉, 각 하나의 면과 면이 접하는 부분에 일정 각도가 형성될 수 있고, 하나의 면에는 특정 패턴(110)이 인쇄된다.In addition, the compensating plate 100 is formed to have a plurality of planes, that is, a predetermined angle may be formed at a portion in contact with one surface, and a specific pattern 110 is printed on one surface.

또한, 상기 패턴(110)에는 복수개의 평면 중 각 면을 다르게 인식하여 식별할 수 있도록 표식부(120)가 표시된다.In addition, the marking unit 120 is displayed on the pattern 110 so that each surface of the plurality of planes can be differently recognized and identified.

이러한 상기 표식부(120)는 각각의 평면을 구분하여 식별하기 위한 것으로, 임의로 설정한 표식일 수 있으며, 숫자, 바코드 및 포인트 중 어느 하나가 선택되어 표시되는 것이 바람직하다.The mark unit 120 is for distinguishing and identifying each plane, and may be an arbitrarily set mark, and it is preferable that any one of a number, a barcode, and a point is selected and displayed.

즉, 상기 보정판(100)은 복수개의 다중평면에 있어 각 하나의 평면에는 특정 패턴(110)이 인쇄되고, 이와 더불어 패턴(110) 내에 임의로 설정한 표식부(120)가 포함되도록 형성되게 되는 것이다.That is, the compensation plate 100 is formed such that a specific pattern 110 is printed on each one plane in a plurality of multi-planes, and the marker unit 120 arbitrarily set in the pattern 110 is included. .

이때, 상기 보정판(100)은 최소 6면 이상의 다중평면을 갖는 다면체로 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the compensating plate 100 is preferably composed of a polyhedron having at least six or more multi-planes.

즉, 어느 한 방향에서 보정판(100)을 촬영했을 때 2개 이상의 면이 확인되어 촬영가능하도록 다중평면을 갖도록 형성된다.That is, when the compensating plate 100 is photographed in any one direction, two or more surfaces are identified and formed to have multiple planes to be photographed.

한편, 상기 보정판(100)의 각 면에 표시된 패턴(110) 및 표식부(120)의 정보를 토대로 사전에 보정판(100)의 각 면에 대한 3차원 위치 좌표값을 설정하는 것이 선행된다.On the other hand, based on the information of the pattern 110 and the marker 120 displayed on each side of the compensating plate 100, it is preceded to set the three-dimensional position coordinate values for each side of the compensating plate 100 in advance.

따라서, 로봇의 캘리브레이션 작업을 수행함에 있어 보정판(100)의 위치좌표, 즉, 보정판(100)의 각 면의 위치에 대한 3차원 좌표값(위치 및 코너점)은 사전에 설정될 수 있고, 이러한 보정판(100)의 위치 정보는 캘리브레이션 작업 시 로봇과(1)의 위치정보 계산 시 좌표계 기준값으로 이용된다.Therefore, in performing the calibration of the robot, the position coordinates of the compensating plate 100, that is, the three-dimensional coordinate values (positions and corner points) for the position of each side of the compensating plate 100 may be set in advance. The position information of the compensating plate 100 is used as a reference value of the coordinate system when calculating the position information of the robot unit 1 during the calibration operation.

다음으로, 카메라(200)는 상기 보정판(100)을 촬영하기 위한 것이다.Next, the camera 200 is for photographing the compensation plate 100 .

상기 카메라(200)는 상기 보정판(100)과 일정 거리를 둔 상태로 로봇(1)의 툴암(2)에 설치된다.The camera 200 is installed on the tool arm 2 of the robot 1 at a predetermined distance from the compensating plate 100 .

또한, 상기 카메라(200)는 로봇(1)의 동작에 의해 툴암(2)이 기설정된 복수개의 측정점(P)에 위치되면 지면에 고정된 보정판(100)을 촬영하게 된다.In addition, when the tool arm 2 is positioned at a plurality of preset measurement points P by the operation of the robot 1 , the camera 200 takes a picture of the compensating plate 100 fixed to the ground.

그리고 상기 카메라(200)는 각 측정점(P)에 위치될 경우 보정판(100)을 향하도록 툴암(2)에 고정될 수 있다.And the camera 200 may be fixed to the tool arm 2 so as to face the compensation plate 100 when positioned at each measurement point (P).

여기서, 측정점(P)은 복수개로 가상의 공간상에 위치를 설정하고, 12포인트 정도로 형성되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that a plurality of measurement points P are positioned in a virtual space, and are formed of about 12 points.

이에 따라, 카메라(200)는 보정판(100)의 어느 한 방향을 촬영하고, 보정판(100)의 2개 이상의 면이 포함되도록 촬영될 수 있으며, 촬영된 2개 이상의 면을 포함하는 영상을 판독하여 보정판(100)과 카메라(200)간의 위치정보를 계산하여 측정점(P)에 위치된 카메라(200)의 위치 데이터를 획득할 수 있게 된다.Accordingly, the camera 200 may be photographed so as to include two or more surfaces of the compensating plate 100 by photographing any one direction of the compensating plate 100, and by reading an image including the captured two or more surfaces. It is possible to obtain position data of the camera 200 located at the measurement point P by calculating the position information between the compensation plate 100 and the camera 200 .

즉, 보정판(100)에 표시된 패턴(110) 및 표식부(120)를 통해 각 면에 대해 인식하는 과정을 거치고, 촬영된 2면 이상을 포함하는 영상을 통해 기설정된 보정판(100)의 위치 정보값과 카메라의 상관관계를 계산하여 로봇(1)의 툴암(2)에 설치된 카메라(200)의 위치정보를 획득할 수 있게 된다.That is, through the process of recognizing each surface through the pattern 110 and the marking unit 120 displayed on the compensating plate 100, the preset position information of the compensating plate 100 through an image including two or more photographed surfaces By calculating the correlation between the value and the camera, it is possible to obtain position information of the camera 200 installed on the tool arm 2 of the robot 1 .

여기서 상기 카메라(200)는 별도의 영상판독부(미도시)를 구성하여 카메라(200)를 통해 촬영된 보정판(100)의 영상을 판독하여 카메라(200)의 위치정보를 도출할 수 있게 된다.Here, the camera 200 configures a separate image reading unit (not shown) to read the image of the compensation plate 100 photographed through the camera 200 to derive position information of the camera 200 .

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치는 카메라(200)가 지면에 설치되고, 보정판(100)은 로봇(1)의 툴암(2)에 설치될 수도 있다.Meanwhile, in the robot calibration apparatus according to another embodiment of the present invention, the camera 200 may be installed on the ground, and the calibration plate 100 may be installed on the tool arm 2 of the robot 1 .

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치는 크게, 보정판(100) 및 카메라(200)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the robot calibration apparatus according to another embodiment of the present invention largely includes a calibration plate 100 and a camera 200 .

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치는 보정판(100)이 로봇(1)의 툴암(2)에 설치되고, 카메라(200)는 상기 보정판(100)과 일정 거리를 둔 상태로 임의로 설정한 지면에 서포트(210)를 통해 고정 배치될 수 있다.In the calibration apparatus of the robot according to another embodiment of the present invention, the calibration plate 100 is installed on the tool arm 2 of the robot 1, and the camera 200 is arbitrarily set at a predetermined distance from the calibration plate 100. It may be fixedly arranged through the support 210 on one ground.

즉, 보정판(100)은 로봇(1)의 동작에 따라 측정점(P)에 위치되도록 이동되고, 이때 지면에 고정된 카메라(200)가 보정판(100)을 인식하고 촬영하게 되는 것이다.That is, the compensating plate 100 is moved to be positioned at the measurement point P according to the operation of the robot 1 , and at this time, the camera 200 fixed to the ground recognizes the compensating plate 100 and takes a picture.

따라서, 카메라(200) 좌표계를 기준으로 기설정된 보정판(100)의 위치 정보값과 카메라(200)가 촬영하여 획득한 영상을 판독하여 상호간 위치정보를 계산하여 보정판(100)의 위치정보를 도출할 수 있게 된다.Therefore, by reading the position information value of the preset compensation plate 100 based on the camera 200 coordinate system and the image captured by the camera 200 to calculate mutual position information, the position information of the compensation plate 100 can be derived. be able to

즉, 상기 로봇의 캘리브레이션 장치는 로봇(1) 베이스의 위치 및 방향, 로봇(1)의 기구학식을 지배하는 파라미터들, 공구의 설치 위치 및 방향 등을 실제와 동일하도록 보정하기 위해, 카메라(200)를 통해 보정판(100)을 촬영하여 카메라(200) 및 보정판(100)이 설치되는 로봇(1)의 툴암(2)의 위치좌표를 획득하고 로봇(1)의 캘리브레이션 입력값으로 입력하여, 상기 방법에 따라 획득한 툴암(2)의 위치좌표에 근거하여 로봇(1)의 기구학적 구조 해석에 따라 로봇(1)의 캘리브레이션을 수행할 수 있게 된다.That is, the calibration device of the robot uses the camera 200 to correct the position and direction of the base of the robot 1, parameters governing the kinematics of the robot 1, and the installation position and direction of the tool to be the same as in reality. ) to obtain the position coordinates of the tool arm 2 of the robot 1 in which the camera 200 and the compensating plate 100 are installed by photographing the compensating plate 100 through It is possible to perform calibration of the robot 1 according to the kinematic structure analysis of the robot 1 based on the position coordinates of the tool arm 2 obtained according to the method.

이하에서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 상기 설명한 로봇의 캘리브레이션 장치를 이용한 로봇의 캘리브레이션 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a robot calibration method using the above-described robot calibration apparatus will be described with reference to FIGS. 5 to 6 .

먼저, 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 방법은 크게, 카메라 부착단계(S111), 보정판 배치단계(S112), 측정점 초기화단계(S113), 측정점 횟수 비교단계(S114), 로봇 이동단계(S115), 보정판 촬영단계(S116), 보정판 인식단계(S117), 카메라 위치 도출단계(S118), 측정점 횟수 증가단계(S119), 카메라 위치값 입력단계(S120), 캘리브레이션 수행단계(S121)를 포함한다.First, referring to FIG. 5 , the calibration method of the robot according to the present invention largely includes a camera attachment step (S111), a calibration plate arrangement step (S112), a measurement point initialization step (S113), a measurement point count comparison step (S114), Robot moving step (S115), compensating plate photographing step (S116), compensating plate recognition step (S117), camera position deriving step (S118), measuring point count increase step (S119), camera position value input step (S120), calibration performing step ( S121).

먼저, 카메라 부착단계(S111)는 로봇(1)의 툴암(2)에 카메라(200)를 부착하는 단계이다.First, the camera attaching step ( S111 ) is a step of attaching the camera 200 to the tool arm 2 of the robot 1 .

이때, 카메라(200)는 보정판(100)과 일정 거리를 둔 상태로 로봇(1)의 툴암(2)에 설치한다.At this time, the camera 200 is installed on the tool arm 2 of the robot 1 at a predetermined distance from the compensating plate 100 .

다음으로, 보정판 배치단계(S112)는 보정판(100)을 카메라(200)와 일정거리를 둔 임의의 위치에 고정 배치하는 단계이다.Next, the compensating plate arrangement step (S112) is a step of arranging the compensating plate 100 in a fixed position at a predetermined distance from the camera 200.

즉, 로봇(1)과 일정거리를 두고 복수개의 측정점(P) 공간을 확보한 상태로 지면에 보정판(100)을 설치하게 된다.That is, the compensating plate 100 is installed on the ground in a state in which the space of a plurality of measurement points P is secured at a predetermined distance from the robot 1 .

다음으로, 측정점 초기화단계(S113)는 로봇(1)의 동작 위치에 대한 측정점(P) 횟수를 초기화하는 단계이다.Next, the measurement point initialization step ( S113 ) is a step of initializing the number of measurement points P with respect to the operation position of the robot 1 .

이는, 복수개의 기설정된 측정점(P)의 횟수를 초기화하는 시작단계에 해당한다.This corresponds to a starting step of initializing the number of the plurality of preset measurement points P.

따라서, 상기 측정점 초기화단계(S113)를 통해 측정점(P) 측정에 대한 횟수가 제로(O)로 카운트 되도록 하는 작업이 이루어진다.Accordingly, the number of times of measuring the measuring point P is counted as zero (O) through the measuring point initialization step S113 is performed.

다음으로, 측정점 횟수 비교단계(S114)는 기설정된 측정점(P) 횟수와 측정된 측정점(P) 횟수를 비교하는 단계이다.Next, the measuring point number comparison step ( S114 ) is a step of comparing the preset number of measuring points (P) with the measured number of measuring points (P).

즉, 카메라(200)가 반복적으로 측정점(P)을 이동하면서 지면에 설치된 보정판(100)을 촬영하여 측정점(P)의 위치를 측정하는 과정에서 기설정된 측정점(P) 횟수를 초과하는지 여부를 확인하기 위한 단계로서, 예컨대, 12포인트를 측정점(P)으로 설정한 경우 측정된 측정점(P)이 12포인트에 도달했는지 여부를 판단한다.That is, in the process of measuring the position of the measuring point P by photographing the compensating plate 100 installed on the ground while the camera 200 repeatedly moves the measuring point P, it is checked whether the preset number of measuring points P is exceeded. As a step for doing this, for example, when 12 points are set as the measurement point P, it is determined whether the measured measurement point P has reached the 12 points.

다음으로, 로봇 이동단계(S115)는 상기 측정점 횟수 비교단계(S114)에서 기설정된 측정점(P)의 횟수가 측정된 측정점(P)의 횟수보다 클 경우 로봇(1)이 기설정된 다음 측정점(P)으로 이동하는 단계이다.Next, in the robot moving step (S115), if the number of measurement points (P) preset in the measurement point number comparison step (S114) is greater than the number of measurement points (P) measured, the robot 1 sets the next measurement point (P) ) to move to

즉, 반복적으로 측정점(P)을 측정한 횟수가 기설정된 측정점(P) 횟수보다 작다는 의미로 최종 마지막 측정점(P)까지 도달하기 전까지 로봇(1)이 측정점(P)을 이동하는 동작이 수행되게 된다.In other words, it means that the number of times the measurement point (P) is repeatedly measured is smaller than the preset number of measurement points (P), and the robot 1 moves the measurement point (P) until it reaches the last measurement point (P). will become

다음으로, 보정판 촬영단계(S116)는 로봇(1)이 기설정된 측정점(P)에 위치되면 카메라(200)를 통해 지면에 설치된 보정판(100)을 촬영하는 단계이다.Next, the compensating plate photographing step ( S116 ) is a step of photographing the compensating plate 100 installed on the ground through the camera 200 when the robot 1 is positioned at a preset measurement point P .

이 과정에서 로봇(1)의 동작에 따라 툴암(2)이 각 측정점(P)에 위치되면 보정판(100)을 카메라(200)가 촬영하여 카메라(200)의 위치를 도출하는 과정이 이루어진다.In this process, when the tool arm 2 is positioned at each measurement point P according to the operation of the robot 1 , the camera 200 captures the compensating plate 100 to derive the position of the camera 200 .

다음으로, 보정판 인식단계(S117)는 상기 보정판 촬영단계(S116)에서 카메라(200)를 통해 촬영된 보정판(100) 영상을 인식하는 단계이다.Next, the compensating plate recognition step (S117) is a step of recognizing the compensating plate 100 image captured by the camera 200 in the compensating plate photographing step (S116).

즉, 카메라(200)를 통해 촬영된 보정판(100)의 영상을 인식하여 보정판(100)에 표시된 패턴(110) 및 표식부(120)를 확인하는 과정이 이루어진다.That is, a process of recognizing the image of the compensating plate 100 photographed by the camera 200 to check the pattern 110 and the marking unit 120 displayed on the compensating plate 100 is performed.

다음으로, 카메라 위치 도출단계(S118)는 상기 보정판 인식단계(S117)에서 보정판(100)이 인식되면 기설정된 보정판(100) 위치 정보를 통해 카메라(200)와의 위치를 계산하여 해당 측정점(P)의 카메라(200)의 위치를 도출하는 단계이다.Next, in the camera position deriving step (S118), when the compensation plate 100 is recognized in the compensation plate recognition step (S117), the position with the camera 200 is calculated through the preset compensation plate 100 position information and the corresponding measurement point (P) This is a step of deriving the position of the camera 200 of

이때, 보정판(100)의 기설정된 위치정보와 카메라(200)를 통해 촬영된 보정판(200) 영상 정보를 판독하여 카메라(200)가 설치된 로봇(1)의 툴암(2) 위치를 도출할 수 있게 된다.At this time, by reading the preset position information of the compensation plate 100 and the image information of the compensation plate 200 photographed through the camera 200, the position of the tool arm 2 of the robot 1 in which the camera 200 is installed can be derived. do.

다음으로, 측정점 횟수 증가단계(S119)는 측정점(P) 횟수를 증가시키는 단계이다.Next, the step of increasing the number of measurement points (S119) is a step of increasing the number of measurement points (P).

이는, 상기 카메라 위치 도출단계(S118) 과정까지 완료되면 측정점(P)의 횟수를 증가시켜 다음 위치에 해당하는 측정점(P) 측정을 위해 측정점(P) 횟수를 증가시키는 것이다.This is to increase the number of measurement points (P) to measure the measurement point (P) corresponding to the next position by increasing the number of measurement points (P) when the camera position deriving step (S118) process is completed.

이렇게, 측정점 횟수 증가단계(S119)까지 완료되면 증가된 측정점(P) 횟수에 대응하여 다시 측정점 횟수 비교단계(S114)로 이동하여 기설정된 측정점(P)까지 도달했는지 여부를 다시 판단하게 된다.In this way, when the number of measurement points increasing step (S119) is completed, it moves to the measurement point number comparison step (S114) again in response to the increased number of measurement points (P), and it is determined again whether or not the preset measurement point (P) has been reached.

상기 측정점 횟수 비교단계(S114)에서 기설정된 측정점(P)의 횟수보다 측정된 측정점(P)이 크다고 판단되면 다음 과정으로 이동한다.If it is determined that the number of measured points P is greater than the preset number of measurement points P in the comparing step S114 of the number of measurement points, the process moves to the next step.

다음으로, 카메라 위치값 입력단계(S120)는 상기 측정점 횟수 비교단계(S114)에서 기설정된 측정점(P)의 횟수가 측정된 측정점(P)의 횟수보다 작을 경우, 즉, 상기 측정점 횟수 비교단계(S114)에서 기설정된 측정점(P)의 횟수보다 측정된 측정점(P)이 크다고 판단되면 상기 카메라 위치 도출단계(S118)에서 획득된 카메라(200) 위치들을 로봇(1) 캘리브레이션 입력값으로 입력하는 단계이다.Next, the camera position value input step (S120) is performed when the number of measurement points (P) preset in the measurement point number comparison step (S114) is smaller than the number of measurement points (P), that is, the number of measurement points comparison step ( When it is determined that the measured measurement point P is greater than the preset number of measurement points P in S114), the camera 200 positions obtained in the camera position derivation step S118 are input to the robot 1 as a calibration input value. am.

다음으로, 캘리브레이션 수행단계(S121)는 상기 카메라 입력값 입력단계(S120)를 거쳐 최종적으로 로봇 캘리브레이션을 작업을 수행하는 단계이다.Next, the calibration performing step (S121) is a step of finally performing robot calibration through the camera input value input step (S120).

상기 과정을 거쳐 로봇(1)이 복수개의 기설정된 측정점(P)에 대한 카메라(200)의 위치값을 도출하고, 도출된 카메라(200) 위치값을 입력하여 로봇(1)의 캘리브레이션 작업을 수행하면 일련의 캘리브레이션 방법이 완료된다.Through the above process, the robot 1 derives the position value of the camera 200 for a plurality of preset measurement points P, and inputs the derived camera 200 position value to perform the calibration of the robot 1 This completes a series of calibration methods.

다음으로, 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션 방법은 크게, 보정판 부착단계(S211), 카메라 배치단계(S212), 측정점 초기화단계(S213), 측정점 횟수 비교단계(S214), 로봇 이동단계(S215), 보정판 촬영단계(S216), 보정판 인식단계(S217), 보정판 위치 도출단계(S218), 측정점 횟수 증가단계(S219), 보정판 위치값 입력단계(S220), 캘리브레이션 수행단계(S221)를 포함한다.Next, referring to FIG. 6 , the calibration method of the robot according to another embodiment of the present invention is largely divided into a compensating plate attachment step (S211), a camera arrangement step (S212), a measurement point initialization step (S213), and a comparison of the number of measurement points. Step (S214), robot moving step (S215), compensating plate photographing step (S216), compensating plate recognition step (S217), compensating plate position deriving step (S218), measuring point increase step (S219), compensating plate position value input step (S220) , including a calibration performing step (S221).

먼저, 보정판 부착단계(S211)는 로봇(1)의 툴암(2)에 보정판(100)을 부착하는 단계이다.First, the compensating plate attachment step ( S211 ) is a step of attaching the compensating plate 100 to the tool arm 2 of the robot 1 .

이때, 보정판(100)은 카메라(200)와 일정 거리를 둔 상태로 로봇(1)의 툴암(2)에 설치한다.At this time, the compensating plate 100 is installed on the tool arm 2 of the robot 1 at a predetermined distance from the camera 200 .

다음으로, 카메라 배치단계(S212)는 카메라(200)를 보정판(100)과 일정거리를 둔 임의의 위치에 고정 배치하는 단계이다.Next, the camera arrangement step ( S212 ) is a step of fixedly disposing the camera 200 at an arbitrary position at a predetermined distance from the compensating plate 100 .

즉, 로봇(1)과 일정거리를 두고 복수개의 측정점(P) 공간을 확보한 상태로 지면에 서포트(210)를 이용하여 카메라(200)를 설치하게 된다.That is, the camera 200 is installed using the support 210 on the ground in a state in which the space of a plurality of measurement points P is secured at a predetermined distance from the robot 1 .

다음으로, 측정점 초기화단계(S213)는 로봇(1)의 동작 위치에 대한 측정점(P) 횟수를 초기화하는 단계이다.Next, the measurement point initialization step (S213) is a step of initializing the number of measurement points (P) for the operation position of the robot (1).

따라서, 상기 측정점 초기화단계(S213)를 통해 측정점(P) 측정에 대한 횟수가 제로(O)로 카운트 되도록 하는 작업이 이루어진다.Therefore, the number of times of measuring the measuring point P is counted as zero (O) through the measuring point initialization step S213 is performed.

다음으로, 측정점 횟수 비교단계(S214)는 기설정된 측정점(P) 횟수와 측정된 측정점(P) 횟수를 비교하는 단계이다.Next, the measuring point number comparison step (S214) is a step of comparing the preset number of measurement points (P) and the measured number of measurement points (P).

즉, 로봇(1)이 반복적으로 측정점(P)을 이동하면서 툴암(2)에 설치된 보정판(100)을 카메라(200)가 촬영하여 측정점(P)의 위치를 측정하는 과정에서 기설정된 측정점(P) 횟수를 초과하는지 여부를 확인하기 위한 단계로서, 예컨대, 12포인트를 측정점(P)으로 설정한 경우 측정된 측정점(P)이 12포인트에 도달했는지 여부를 판단한다.That is, in the process of measuring the position of the measuring point P by the camera 200 photographing the compensating plate 100 installed on the tool arm 2 while the robot 1 repeatedly moves the measuring point P, the preset measuring point P ) as a step for checking whether the number of times is exceeded, for example, when 12 points are set as the measurement point (P), it is determined whether the measured measurement point (P) reaches the 12 points.

다음으로, 로봇 이동단계(S215)는 상기 측정점 횟수 비교단계(S214)에서 기설정된 측정점(P)의 횟수가 측정된 측정점(P)의 횟수보다 클 경우 로봇(1)이 기설정된 다음 측정점(P)으로 이동하는 단계이다.Next, in the robot moving step (S215), when the number of measurement points (P) preset in the measurement point number comparison step (S214) is greater than the number of measurement points (P) measured, the robot 1 is set to the next measurement point (P) ) to move to

다음으로, 보정판 촬영단계(S216)는 로봇(1)이 기설정된 측정점(P)에 위치되면 카메라(200)를 통해 툴암(2)에 설치된 보정판(100)을 촬영하는 단계이다.Next, the compensating plate photographing step ( S216 ) is a step of photographing the compensating plate 100 installed on the tool arm 2 through the camera 200 when the robot 1 is positioned at the preset measurement point P .

이 과정에서 로봇(1)의 동작에 따라 툴암(2)이 각 측정점(P)에 위치되면 보정판(100)을 카메라(200)가 촬영하여 보정판(100)의 위치를 도출하는 과정이 이루어진다.In this process, when the tool arm 2 is positioned at each measurement point P according to the operation of the robot 1 , the camera 200 captures the compensating plate 100 to derive the position of the compensating plate 100 .

다음으로, 보정판 인식단계(S217)는 상기 보정판 촬영단계(S216)에서 카메라(200)를 통해 촬영된 보정판(100) 영상을 인식하는 단계이다.Next, the compensating plate recognition step (S217) is a step of recognizing the compensating plate 100 image captured by the camera 200 in the compensating plate photographing step (S216).

다음으로, 보정판 위치 도출단계(S218)는 상기 보정판 인식단계(S217)에서 보정판(100)이 인식되면 기설정된 보정판(100) 위치 정보를 통해 카메라(200)와의 위치를 계산하여 해당 측정점(P)의 보정판(100)의 위치를 도출하는 단계이다.Next, in the compensation plate position deriving step (S218), when the compensation plate 100 is recognized in the compensation plate recognition step (S217), the position with the camera 200 is calculated through preset compensation plate 100 position information and the corresponding measurement point (P) It is a step of deriving the position of the correction plate 100 of.

이때, 보정판(100)의 기설정된 위치정보와 카메라(200)를 통해 촬영된 보정판(200) 영상 정보를 판독하여 보정판(100)이 설치된 로봇(1)의 툴암(2) 위치를 도출할 수 있게 된다.At this time, by reading the preset position information of the compensating plate 100 and the image information of the compensating plate 200 photographed through the camera 200, the position of the tool arm 2 of the robot 1 in which the compensating plate 100 is installed can be derived. do.

다음으로, 측정점 횟수 증가단계(S219)는 측정점(P) 횟수를 증가시키는 단계이다.Next, the step of increasing the number of measurement points ( S219 ) is a step of increasing the number of measurement points (P).

이는, 상기 보정판 위치 도출단계(S218) 과정까지 완료되면 측정점(P)의 횟수를 증가시켜 다음 위치에 해당하는 측정점(P) 측정을 위해 측정점(P) 횟수를 증가시키는 것이다.This is to increase the number of measurement points (P) by increasing the number of measurement points (P) to measure the measurement points (P) corresponding to the next positions when the correction plate position deriving step (S218) process is completed.

이렇게, 측정점 횟수 증가단계(S219)까지 완료되면 증가된 측정점(P) 횟수에 대응하여 다시 측정점 횟수 비교단계(S214)로 이동하여 기설정된 측정점(P)까지 도달했는지 여부를 다시 판단하게 된다.In this way, when the number of measurement points increasing step (S219) is completed, it moves back to the measurement point number comparison step (S214) in response to the increased number of measurement points (P) to determine again whether or not the preset measurement point (P) has been reached.

상기 측정점 횟수 비교단계(S214)에서 기설정된 측정점(P)의 횟수보다 측정된 측정점(P)이 크다고 판단되면 다음 과정으로 이동한다.If it is determined that the number of measured points P is greater than the preset number of measurement points P in the comparing step S214 of the number of measurement points, the process moves to the next step.

다음으로, 보정판 위치값 입력단계(S220)는 상기 측정점 횟수 비교단계(S214)에서 기설정된 측정점(P)의 횟수가 측정된 측정점(P)의 횟수보다 작을 경우, 즉, 상기 측정점 횟수 비교단계(S214)에서 기설정된 측정점(P)의 횟수보다 측정된 측정점(P)이 크다고 판단되면 상기 보정판 위치 도출단계(S218)에서 획득된 보정판(100)의 위치들을 로봇(1) 캘리브레이션 입력값으로 입력하는 단계이다.Next, the correction plate position value input step (S220) is performed when the number of measurement points (P) preset in the measurement point number comparison step (S214) is smaller than the number of measurement points (P), that is, the number of measurement points comparison step ( When it is determined that the measured measurement point P is greater than the number of the preset measurement points P in S214), the positions of the compensation plate 100 obtained in the compensation plate position derivation step S218 are input to the robot 1 as a calibration input value. is a step

다음으로, 캘리브레이션 수행단계(S221)는 상기 보정판 입력값 입력단계(S220)를 거쳐 최종적으로 로봇 캘리브레이션을 작업을 수행하는 단계이다.Next, the calibration performing step (S221) is a step of finally performing robot calibration through the correction plate input value input step (S220).

상기 과정을 거쳐 로봇(1)이 복수개의 기설정된 측정점(P)에 대한 보정판(100)의 위치값을 도출하고, 도출된 보정판(100) 위치값을 입력하여 로봇(1)의 캘리브레이션 작업을 수행하면 일련의 캘리브레이션 방법이 완료된다.Through the above process, the robot 1 derives the position values of the compensating plate 100 for a plurality of preset measurement points P, and inputs the derived compensating plate 100 position values to perform the calibration of the robot 1 This completes a series of calibration methods.

한편, 상기 로봇의 캘리브레이션 방법을 수행함에 있어, 보정판(100)이 제작상의 편차로 오차가 발생할 경우 이를 감안하여 카메라(200)의 캘리브레이션 작업과 병행해서 이루어질 수도 있다.Meanwhile, in performing the robot calibration method, if an error occurs due to manufacturing deviation of the calibration plate 100 , it may be performed in parallel with the calibration operation of the camera 200 in consideration of this.

즉, 카메라(200)가 보정판(100)을 촬영 후 영상을 판독하여 위치정보를 도출하는 과정에서 보정판(100)의 제작 오차에 대한 부분을 감안하여 영상 판독 시 카메라(200)의 초점거리, 각도 및 높이 등을 고려하여 자체 보정을 거쳐 보정판(100) 또는 카메라(200)의 위치값 계산을 수행할 수 있게 된다.That is, in the process of deriving position information by the camera 200 taking the compensating plate 100 and then reading the image, the focal length and angle of the camera 200 when reading the image in consideration of the manufacturing error of the compensating plate 100 . And it is possible to perform the calculation of the position value of the compensation plate 100 or the camera 200 through self-correction in consideration of the height and the like.

상기 설명한 바와 같이, 로봇(1)의 툴암(2)에 카메라(200)를 설치하고, 카메라(200)에서 일정 거리를 둔 상태로 지면에 보정판(100)을 고정 배치하여, 로봇(1)이 복수개의 측정점(P)으로 이동하고 카메라가 이동된 측정점마다 지면에 배치된 보정판을 촬영하여 로봇의 카메라 위치값을 도출할 수 있게 된다.As described above, the camera 200 is installed on the tool arm 2 of the robot 1, and the compensating plate 100 is fixedly disposed on the ground at a certain distance from the camera 200, so that the robot 1 is It is possible to derive the camera position value of the robot by moving to a plurality of measurement points (P) and photographing a compensating plate disposed on the ground at each measurement point to which the camera is moved.

이에 따라, 현장에 기설치된 로봇에 대해서 카메라 및 보정판을 용이하게 설치할 수 있고, 로봇의 이동된 좌표값을 측정하는 과정을 간소화시켜 로봇의 캘리브레이션 작업에 소요되는 작업시간을 단축시킬 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있으며, 저가의 비용으로 로봇의 캘리브레이션 장치를 구성할 수 있는 특징이 있는 것이다.Accordingly, it is possible to easily install a camera and a calibration plate for a robot already installed in the field, and to simplify the process of measuring the robot's moved coordinate value, thereby reducing the working time required for the robot's calibration work, thereby improving productivity. It has the characteristics of composing the calibration device of the robot at a low cost.

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 embodiment, but can be implemented with modifications and variations within the scope without departing from the gist of the present invention, and it should be considered that such modifications and variations are also included in the technical spirit of the present invention. .

1: 로봇 2: 툴암
100: 보정판 110: 패턴
120: 표식부 200: 카메라
210: 서포트 P: 측정점1: Robot 2: Tool arm
100: correction plate 110: pattern
120: mark 200: camera
210: support P: measuring point

Claims

In the calibration apparatus of the robot for improving the accuracy of the robot operation,
a correction plate fixedly disposed on the ground, the outer surface is formed to have a plurality of multi-planes, and a specific pattern is printed on the outer surface; and
A camera installed on the tool arm of the robot at a predetermined distance from the compensating plate and photographing the compensating plate fixed to the ground when the tool arm is positioned at a plurality of preset measurement points by the operation of the robot;
It is characterized in that the camera is photographed so as to include two or more of the multi-planes of the outer surface of the compensation plate, and the position data of the camera located at the measurement point is derived by calculating mutual position information through this,
A marker is displayed on the outer surface having multiple planes of the compensation plate so that each surface can be recognized and identified differently,
The camera undergoes a process of recognizing each side through the pattern and marking unit displayed on the compensation plate, and calculates the correlation between the position information value of the compensation plate and the camera preset through the image including the two or more surfaces photographed, A robot calibration device, characterized in that it acquires the position information of the camera installed on the tool arm.

In the calibration apparatus of the robot for improving the accuracy of the robot operation,
It is installed on the tool arm of the robot, the outer surface is formed so as to have a plurality of multi-plane, the outer surface is a compensation plate on which a specific pattern is printed; and
and a camera that is fixed on the ground at a distance from the compensating plate and photographs the compensating plate installed on the tool arm when the tool arm is positioned at a plurality of preset measurement points by the operation of the robot; and
The camera is photographed so as to include two or more of the multi-planes of the outer surface of the compensating plate, and through this, mutual position information is calculated to derive the position data of the compensating plate located at the measurement point,
A marker is displayed on the outer surface having multiple planes of the compensation plate so that each surface can be recognized and identified differently,
The camera undergoes a process of recognizing each side through a pattern and a marker displayed on the compensating plate, and the correlation between the position information value of the compensating plate and the camera preset based on the camera coordinate system through the captured image including two or more sides A calibration device for a robot, characterized in that by calculating the position information of the correction plate installed on the tool arm of the robot.

delete

The method of claim 1,
The label is
A calibration device for a robot, characterized in that any one of a number, a barcode, and a point is selected and displayed.

A camera attachment step of attaching a camera to the tool arm of the robot;
a compensating plate disposing step of arranging the compensating plate fixedly at an arbitrary position at a predetermined distance from the camera;
a measurement point initialization step of initializing the number of measurement points for the operation position of the robot;
a measurement point number comparison step of comparing the predetermined number of measurement points with the number of measurements;
a robot moving step of moving the robot to a preset measurement point when the number of measurement points preset in the measurement point number comparison step is greater than the number of measurement points measured;
Compensation plate photographing step of photographing the correction plate through a camera when the robot is positioned at a preset measurement point;
Compensation plate recognition step of recognizing a correction plate image taken through the camera;
a camera position deriving step of deriving the position of the camera of the corresponding measurement point by calculating the position with the camera through preset position information on the compensating plate when the compensating plate is recognized in the compensating plate recognition step;
increasing the number of measurement points to increase the number of measurement points;
a camera position value input step of inputting the camera positions obtained in the camera position derivation step as robot calibration input values when the number of measurement points preset in the measurement point number comparison step is smaller than the number of measurement points measured; and
and a calibration performing step of performing robot calibration through the camera position value input step;
The compensation plate has an outer surface formed to have a plurality of multi-planes, a specific pattern is printed on the outer surface, and a marker is displayed on the outer surface having the multi-planes of the compensation plate to recognize and identify each surface differently,
In the step of deriving the camera position, the camera undergoes a process of recognizing each side through the pattern and marking unit displayed on the compensating plate, and the position information value of the preset compensation plate and the camera through the image including two or more photographed sides A method of calibration of a robot, characterized in that it obtains position information of a camera installed on a tool arm of the robot by calculating a correlation.

Compensating plate attachment step of attaching the compensating plate to the tool arm of the robot;
a camera arrangement step of fixedly disposing a camera at an arbitrary position at a predetermined distance from the compensating plate;
a measurement point initialization step of initializing the number of measurement points for the operation position of the robot;
a measurement point number comparison step of comparing the predetermined number of measurement points with the number of measurements;
a robot moving step of moving the robot to a preset measurement point when the number of measurement points preset in the measurement point number comparison step is greater than the number of measurement points measured;
Compensation plate photographing step of photographing the correction plate through a camera when the robot is positioned at a preset measurement point;
Compensation plate recognition step of recognizing a correction plate image taken through the camera;
a compensating plate position deriving step of deriving the position of the compensating plate at the corresponding measurement point by calculating the position with the camera through preset position information on the compensating plate when the compensating plate is recognized in the compensating plate recognition step;
increasing the number of measurement points to increase the number of measurement points;
Compensation plate position value input step of inputting the positions of the correction plate obtained in the step of deriving the position of the correction plate as robot calibration input values when the number of measurement points preset in the measurement point number comparison step is smaller than the number of measurement points measured; and
and a calibration performing step of performing robot calibration through the step of inputting the position value of the correction plate.
The compensation plate has an outer surface formed to have a plurality of multi-planes, a specific pattern is printed on the outer surface, and a marker is displayed on the outer surface having the multi-planes of the compensation plate to recognize and identify each surface differently,
In the step of deriving the position of the compensating plate, the camera undergoes a process of recognizing each side through the pattern and the marker displayed on the compensating plate, and the position of the preset compensating plate based on the camera coordinate system through the captured image including two or more sides A calibration method of a robot, characterized in that by calculating the correlation between the information value and the camera, the position information of the correction plate installed on the tool arm of the robot is obtained.