KR102338329B1 - 차체 자동화 용접 시스템 및 차체 자동화 용접 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라로 촬영된 촬영 영상을 이용하여 차체의 정렬 위치에 상관없이 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하여 용접의 정밀도와 정확도를 향상시킬 수 있게 하는 차체 자동화 용접 시스템 및 차체 자동화 용접 방법에 관한 것으로서, 생산 라인을 따라 이동되어 정렬 위치에 정렬된 차체를 촬영할 수 있도록 차체를 향하여 설치되는 카메라; 및 기입력된 정렬 기준 영상과 상기 카메라로부터 수집된 촬영 영상을 비교하여 오차값을 측정하고, 측정된 상기 오차값을 반영하여 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

차체 자동화 용접 시스템 및 차체 자동화 용접 방법{System and method for robot welding of vehicle body}

본 발명은 차체 자동화 용접 시스템 및 차체 자동화 용접 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라로 촬영된 촬영 영상을 이용하여 차체의 실제 정렬 위치에 따라 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하여 용접의 정밀도와 정확도를 향상시킬 수 있게 하는 차체 자동화 용접 시스템 및 차체 자동화 용접 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 양산 현장에서 차체 및 부품은 자동화된 생산 라인을 따라 조립 과정 또는 접합 과정이 수행될 수 있다.

접합 방법은 매우 다양할 수 있으나, 저항 점용접 또는 아크 용접이 대표적인 접합 방법으로 널리 이용되고 있다.

차체가 생산 라인을 따라 각 접합 공정 라인의 정렬 위치에 안착되면 자동화된 용접 로봇들이 용접 조건에 따라 용접 공정을 실시할 수 있다.

그러나, 이러한 생산 라인은 통상적으로 컨베이어 방식의 이송 장치를 이용하는 것으로서 차체가 이동 중에 지정된 정렬 위치를 벗어나는 등 차체가 생산 라인을 따라 이송되다가 정렬 위치에 항상 정확하게 안착되기 어렵기 때문에, 기준 정렬 위치와 실제 안착 위치 간의 오차가 발생되고, 이러한 오차로 인하여 용접 로봇들이 잘못된 위치를 용접하는 경우, 용접 결함 현상이나, 용접 미채움 현상 등 각종 용접 불량 현상들이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 차체가 기준 정렬 위치에 정확하게 정렬된 경우라도, 실제 차체는 이상적인 설계 수치와는 차이가 있어서 미세한 오차가 자연적으로 발생되는 데, 종래에는 각 용접 포인트별로 이를 수정할 수 있는 수단이 없어서 용접 포인트에 따라 용접 불량 현상이 지속적으로 발생되는 등 많은 문제점들이 있었다.

한국특허출원번호 제10-2014-0057791

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 수십 포인트가 넘는 차체의 각각의 용접 포인트를 차체의 실제 위치에 따라 개별적으로 보정하여 용접 불량 현상을 방지할 수 있고, 이로 인하여 정상적인 강도 및 내구성을 가진 차량을 생산하여 승객의 안전을 확보할 수 있고, 비록 실제 차량이 설계 수치와 미세하게 다르다 하더라도 이를 각각의 용접 포인트별로 수정하여 모든 용접 포인트를 정확하고 정밀하게 용접할 수 있으며, 혹시라도 용접 불량이 발생되는 경우, 이를 경고할 수 있게 하는 차체 자동화 용접 시스템 및 차체 자동화 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 차체 자동화 용접 시스템은, 생산 라인을 따라 이동되어 정렬 위치에 정렬된 차체를 촬영할 수 있도록 차체를 향하여 설치되는 카메라; 및 기입력된 정렬 기준 영상과 상기 카메라로부터 수집된 촬영 영상을 비교하여 오차값을 측정하고, 측정된 상기 오차값을 반영하여 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 정렬 기준 영상은, 상기 차체와 대응되도록 서로 일정한 간격으로 배치된 복수개의 수직선과 수평선으로 이루어지는 격자 무늬 영상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 정렬 기준 영상은, 상기 수직선과 상기 수평선 사이에 표시되는 기준 용접 포인트;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 화면 상에 격자 무늬가 표시되는 상기 격자 무늬 영상 또는 상기 기준 용접 포인트가 상기 정렬 기준 영상으로 입력되는 격자 영상 입력부; 상기 카메라로부터 수집된 상기 촬영 영상에 상기 정렬 기준 영상을 오버랩하는 차체 영상 인식부; 상기 정렬 기준 영상을 기준으로 상기 촬영 영상의 오차값을 측정하는 오차 측정부; 및 상기 오차값을 반영하여 상기 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하고, 보정된 보정 정보를 용접 로봇 콘트롤러로 인가하는 보정 명령부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 카메라로부터 용접 이후 영상을 인가받아서 용접 불량을 판별하고, 이를 경고하는 용접 불량 경고부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 카메라는 적어도 상기 차체의 X축 정렬 위치를 촬영하는 X축 카메라, 상기 차체의 Y축 정렬 위치를 촬영하는 Y축 카메라, 상기 차체의 Z축 정렬 위치를 촬영하는 Z축 카메라 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 차체 자동화 용접 방법은, (a) 카메라를 이용하여 생산 라인을 따라 이동되어 정렬 위치에 정렬된 차체를 촬영하는 단계; 및 (b) 기입력된 정렬 기준 영상과 상기 카메라로부터 수집된 촬영 영상을 비교하여 오차값을 측정하고, 측정된 상기 오차값을 반영하여 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 (b) 단계는, (b-1) 화면 상에 격자 무늬가 표시되는 상기 격자 무늬 영상 또는 상기 기준 용접 포인트가 상기 정렬 기준 영상으로 입력되는 단계; (b-2) 상기 카메라로부터 수집된 상기 촬영 영상에 상기 정렬 기준 영상을 오버랩하는 단계; (b-3) 상기 정렬 기준 영상을 기준으로 상기 촬영 영상의 오차값을 측정하는 단계; 및 (b-4) 상기 오차값을 반영하여 상기 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하고, 보정된 보정 정보를 용접 로봇 콘트롤러로 인가하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 (b) 단계는, (b-5) 상기 카메라로부터 용접 이후 영상을 인가받아서 용접 불량을 판별하고, 이를 경고하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 수십 포인트가 넘는 차체의 각각의 용접 포인트를 차체의 위치에 따라 개별적으로 보정하여 용접 불량 현상을 방지할 수 있고, 이로 인하여 정상적인 강도 및 내구성을 가진 차량을 생산하여 승객의 안전을 확보할 수 있고, 비록 실제 차량이 설계 수치와 미세하게 다르다 하더라도 이를 각각의 용접 포인트별로 수정하여 모든 용접 포인트를 정확하고 정밀하게 용접할 수 있으며, 혹시라도 용접 불량이 발생되는 경우, 이를 경고할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차체 자동화 용접 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 차체 자동화 용접 시스템의 오차 측정 과정을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차체 자동화 용접 방법을 나타내는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차체 자동화 용접 시스템(100)을 나타내는 개념도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차체 자동화 용접 시스템(100)은, 적어도 하나의 카메라(10) 및 제어부(20)를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 카메라(10)는, 컨베이어 방식 등의 생산 라인(2)을 따라 이동되어 정렬 위치에 정렬된 차체(1)를 촬영할 수 있도록 차체(1)를 향하여 설치되는 일종의 영상 취득 장치일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 카메라(10)는, 적어도 상기 차체(1)의 X축 정렬 위치를 촬영하는 X축 카메라(11), 상기 차체(1)의 Y축 정렬 위치를 촬영하는 Y축 카메라(12), 상기 차체(1)의 Z축 정렬 위치를 촬영하는 Z축 카메라(13) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.

따라서, 상기 카메라(10)를 이용하여 상기 차체(1)의 2차원적인 또는 3차원적인 실제 정렬된 위치를 정확하게 촬영할 수 있다.

그러나, 이러한 상기 카메라(10)는 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 다양한 개수로 다양한 위치에 다양한 종류 또는 형태의 카메라들이 모두 적용될 수 있다.

도 2는 도 1의 차체 자동화 용접 시스템(100)의 오차 측정 과정을 나타내는 개념도이다.

또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(20)는, 기입력된 정렬 기준 영상(E1)과 상기 카메라(10)로부터 수집된 촬영 영상(E2)을 비교하여 오차값을 측정하고, 측정된 상기 오차값을 반영하여 용접 로봇(3)의 용접 포인트를 보정하는 제어 회로, 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치, 연산 처리 장치, 연산 회로부, 인쇄 회로 기판, 집적 회로, 반도체 칩, 컴퓨터, 프로그램이 저장된 저장 장치, 명령 입력 장치, 데이터 입력 장치, 디스플레이어, 모니터, 스피커, 경광 장치 등의 각종 데이터 처리 장치일 수 있다.

여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 정렬 기준 영상(E1)은, 상기 차체(1)와 대응되도록 서로 일정한 간격으로 배치된 복수개의 수직선과 수평선으로 이루어지는 격자 무늬 영상(E11) 및 상기 수직선과 상기 수평선 사이에 표시되는 기준 용접 포인트(E12)를 포함할 수 있다.

따라서, 특정 단위 구역으로 분할된 격자 무늬를 판단의 기준으로 하기 때문에 비록 실제 차량이 부분적으로 설계 수치와 미세하게 다르다 하더라도 이를 단위 구역별로 분할하여 설계 수치와 대비하여 매우 정확하고 정밀하게 오차를 측정할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(20)는, 화면 상에 격자 무늬가 표시되는 상기 격자 무늬 영상(E11) 또는 상기 기준 용접 포인트(E12)가 상기 정렬 기준 영상(E1)으로 입력되는 격자 영상 입력부(21)와, 상기 카메라(10)로부터 수집된 상기 촬영 영상(E2)에 상기 정렬 기준 영상(E1)을 오버랩하는 차체 영상 인식부(22)와, 상기 정렬 기준 영상(E1)을 기준으로 상기 촬영 영상(E2)의 오차값을 측정하는 오차 측정부(23)와, 상기 오차값을 반영하여 상기 용접 로봇(3)의 용접 포인트를 보정하고, 보정된 보정 정보를 용접 로봇 콘트롤러(4)로 인가하는 보정 명령부(24) 및 상기 카메라(10)로부터 용접 이후 영상을 인가받아서 용접 불량을 판별하고, 이를 경고하는 용접 불량 경고부(25)를 포함할 수 있다.

따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차체 자동화 용접 시스템(100)의 용접 과정을 설명하면, 먼저, 상기 카메라(10)를 이용하여 생산 라인(2)을 따라 이동되어 정렬 위치에 정렬된 차체(1)를 촬영할 수 있다.

이어서, 기존에 이미 입력된 정렬 기준 영상(E1)과 상기 카메라(10)로부터 수집된 실제 촬영 영상(E2)을 비교하여 오차값을 측정하고, 측정된 상기 오차값을 반영하여 용접 로봇(3)의 용접 포인트를 보정할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 화면 상에 격자 무늬가 표시되는 상기 격자 무늬 영상(E11) 또는 상기 기준 용접 포인트(E12)가 상기 정렬 기준 영상(E1)으로 입력된 이후에, 상기 카메라(10)로부터 수집된 상기 촬영 영상(E2)에 상기 정렬 기준 영상(E1)을 오버랩할 수 있다.

이어서, 상기 정렬 기준 영상(E1)을 기준으로 오버랩된 상기 촬영 영상(E2)의 오차값을 측정할 수 있다.

이 때, 예컨대, 이러한 오차값은 이상적으로 바람직한 3차원 적인 정렬 기준 위치로부터 벗어난 X축, Y축 및 Z축 오차값들을 포함할 수 있다.

이어서, 이러한 각각의 상기 오차값들을 반영하여 상기 용접 로봇(3)의 용접 포인트를 2차원적 또는 3차원적으로 보정하고, 보정된 보정 정보를 용접 로봇 콘트롤러(4)로 인가할 수 있다.

따라서, 상기 용접 로봇(3)은 보정된 정보를 근거로 수정된 용접 포인트에 용접을 수행함으로써 상기 차체(1)의 위치나 상기 차체(1)의 미세 오차 등에 상관없이 매우 정확하고 정밀하게 용접을 수행할 수 있다.

이어서, 상기 카메라(10)로부터 용접 이후 영상을 인가받아서 용접 불량을 판별하고, 이를 경고하는 것도 가능하다.

그러므로, 수십 포인트가 넘는 차체의 각각의 용접 포인트를 차체의 위치에 따라 개별적으로 보정하여 용접 불량 현상을 방지할 수 있고, 이로 인하여 정상적인 강도 및 내구성을 가진 차량을 생산하여 승객의 안전을 확보할 수 있고, 비록 실제 차량이 설계 수치와 미세하게 다르다 하더라도 이를 각각의 용접 포인트별로 수정하여 모든 용접 포인트를 정확하고 정밀하게 용접할 수 있으며, 혹시라도 용접 불량이 발생되는 경우, 이를 경고할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차체 자동화 용접 방법을 나타내는 개념도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차체 자동화 용접 방법은, (a) 카메라(10)를 이용하여 생산 라인(2)을 따라 이동되어 정렬 위치에 정렬된 차체(1)를 촬영하는 단계 및 (b) 기입력된 정렬 기준 영상(E1)과 상기 카메라(10)로부터 수집된 촬영 영상(E2)을 비교하여 오차값을 측정하고, 측정된 상기 오차값을 반영하여 용접 로봇(3)의 용접 포인트를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 (b) 단계는, (b-1) 화면 상에 격자 무늬가 표시되는 상기 격자 무늬 영상(E11) 또는 상기 기준 용접 포인트(E12)가 상기 정렬 기준 영상(E1)으로 입력되는 단계와, (b-2) 상기 카메라(10)로부터 수집된 상기 촬영 영상(E2)에 상기 정렬 기준 영상(E1)을 오버랩하는 단계와, (b-3) 상기 정렬 기준 영상(E1)을 기준으로 상기 촬영 영상(E2)의 오차값을 측정하는 단계와, (b-4) 상기 오차값을 반영하여 상기 용접 로봇(3)의 용접 포인트를 보정하고, 보정된 보정 정보를 용접 로봇 콘트롤러(4)로 인가하는 단계 및 (b-5) 상기 카메라(10)로부터 용접 이후 영상을 인가받아서 용접 불량을 판별하고, 이를 경고하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 차체
2: 생산 라인
3: 용접 로봇
4: 용접 로봇 콘트롤러
10: 카메라
11: X축 카메라
12: Y축 카메라
13: Z축 카메라
E1: 정렬 기준 영상
E11: 격자 무늬 영상
E12: 기준 용접 포인트
E2: 촬영 영상
20: 제어부
21: 격자 영상 입력부
22: 차체 영상 인식부
23: 오차 측정부
24: 보정 명령부
25: 용접 불량 경고부
100: 차체 자동화 용접 시스템

Claims (9)

1. 생산 라인을 따라 이동되어 정렬 위치에 정렬된 차체를 촬영할 수 있도록 차체를 향하여 설치되는 카메라; 및
   기입력된 정렬 기준 영상과 상기 카메라로부터 수집된 촬영 영상을 비교하여 오차값을 측정하고, 측정된 상기 오차값을 반영하여 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하는 제어부; 를 포함하고,
   상기 정렬 기준 영상은,
   상기 차체와 대응되도록 서로 일정한 간격으로 배치된 복수개의 수직선과 수평선으로 이루어지는 격자 무늬 영상; 및
   상기 수직선과 상기 수평선 사이에 표시되는 기준 용접 포인트; 를 포함하고,
   상기 카메라는 적어도 상기 차체의 X축 정렬 위치를 촬영하는 X축 카메라, 상기 차체의 Y축 정렬 위치를 촬영하는 Y축 카메라, 상기 차체의 Z축 정렬 위치를 촬영하는 Z축 카메라 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는, 차체 자동화 용접 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   화면 상에 격자 무늬가 표시되는 상기 격자 무늬 영상 또는 상기 기준 용접 포인트가 상기 정렬 기준 영상으로 입력되는 격자 영상 입력부;
   상기 카메라로부터 수집된 상기 촬영 영상에 상기 정렬 기준 영상을 오버랩하는 차체 영상 인식부;
   상기 정렬 기준 영상을 기준으로 상기 촬영 영상의 오차값을 측정하는 오차 측정부; 및
   상기 오차값을 반영하여 상기 용접 로봇의 용접 포인트를 보정하고, 보정된 보정 정보를 용접 로봇 콘트롤러로 인가하는 보정 명령부;
   를 포함하는, 차체 자동화 용접 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 카메라로부터 용접 이후 영상을 인가받아서 용접 불량을 판별하고, 이를 경고하는 용접 불량 경고부;
   를 더 포함하는, 차체 자동화 용접 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

Images