KR102424501B1 - 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템 - Google Patents

비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102424501B1
KR102424501B1 KR1020220051023A KR20220051023A KR102424501B1 KR 102424501 B1 KR102424501 B1 KR 102424501B1 KR 1020220051023 A KR1020220051023 A KR 1020220051023A KR 20220051023 A KR20220051023 A KR 20220051023A KR 102424501 B1 KR102424501 B1 KR 102424501B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
welding
data
welded
robot
work
Prior art date
Application number
KR1020220051023A
Other languages
English (en)
Inventor
박성옥
명기철
Original Assignee
주식회사 미주산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 미주산업 filed Critical 주식회사 미주산업
Priority to KR1020220051023A priority Critical patent/KR102424501B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102424501B1 publication Critical patent/KR102424501B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005Manipulators for mechanical processing tasks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1684Tracking a line or surface by means of sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1687Assembly, peg and hole, palletising, straight line, weaving pattern movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1694Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697Vision controlled systems
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/04Manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

본 발명은, 각각의 조선기자재(철의장품)들을 조립할 때, 자동화공정을 통해 제조하도록 됨으로써, 생산효율을 향상시키고 불량을 제거하여 제조품질을 증대할 수 있도록;
선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템에 있어서; 피용접물인 철의장품의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터와 용접작업을 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 검출데이터를 기반으로 연산하여 로봇용접장치의 용접이송정보를 포함하는 작업기반데이터를 생성하도록 된 작업기반데이터생성과정(S100)과, 용접조건에 필요한 피용접물의 정보를 가지는 대상물정보데이터를 로드(Load)하는 대상물정보데이터로드과정(S200)과, 상기 대상물정보데이터로드과정(S200)에서 로드된 대상물정보데이터와 상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 생성된 작업기반데이터를 기반으로 연산하여 용접작업 동작 공정을 가지는 용접공정데이터를 생성하는 용접공정데이터생성과정(S300)을 포함하는 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템을 제공한다.

Description

비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템{Vision recognition-based shipbuilding equipment robot welding automation system}
본 발명은, 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재(철의장품)의 용접제조시 로봇용접장치를 통해 자동화 작업시스템을 구현하도록 된 로봇용접 자동화시스템에 관한 것이다.
구체적으로는, 각각의 조선기자재(철의장품)들을 조립할 때, 자동화공정을 통해 제조하도록 됨으로써, 생산효율을 향상시키고 불량을 제거하여 제조품질을 증대할 수 있도록 된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 대형 선박을 건조하는 경우에 선박의 구성 요소에 해당하는 다수의 조선기자재(철의장품)들을 각각의 제조현장들에서 맞춤되게 제조한 후, 별도의 전체 조립현장에서 각각의 구성품들을 조립하여 선박을 건조하게 된다.
즉, 각각의 조선기자재(철의장품)들을 구성하는 각각의 자재(부품)들이 서로 다른 부품제조현장에서 각각 제조된 후, 각각의 조선기자재(철의장품)의 조립현장들에서 각각의 자재(부품)들을 용접하여 설계된 조선기자재(철의장품)가 조립되고, 각각 조립된 다수의 조선기자재(철의장품)들이 선박의 전체 조립현장에서 용접조립되는 과정을 각각 진행하여 선박이 건조된다.
상기에서, 선박을 구성하는 각각의 조선기자재(철의장품)들의 주요 자재(부품)들은, '형강재(H형강,I형강,등형ㄱ형강,찬넬)'로 이루어지며, 단면의 형상이 다각적인 형상을 갖는 조강류의 제품을 사용하여 제품을 생산하게 된다.
한편, 선박 건조 시 사용되는 조선기자재(철의장품)들은, 통상적으로, 척당 7,000~9,000여개가 사용되고 있으며, 선박의 선종 및 선형에 따라 제품형상, 크기, 중량이 매우 다양하게 이루어진다.
이에 따라, 로봇 용접 자동화 시스템을 통해 전체 물량을 자동으로 용접공정을 수행할 경우에는, 생산제품 특성상 전체 제품에 대해 단계적으로 접근할 필요가 있다.
즉, 로봇 용접 자동화 대상으로 되는 피용접물 대상 공정을 선정하기 위해서는, 공정 물량이 많아야 하고(자동화 효과 증대), 공정 난이도가 낮아 작업자 투입이 비효율적이어야 하며, 공정 난이도가 높아 고급 작업자가 필수적이여야 하며, 공장 여건상 로봇 용접 시스템이 설치 운용이 가능하여야 하고, 자동화 시스템 구축 이후 작업자의 관리가 최소화 되어야 하며, 상용 판매 제품으로 단위 부품을 선정하여 시스템을 구성하여야 한다.
이때, 개발 제품으로 시스템을 구성할 경우 유지보수가 어려우며, 시스템 안정성을 보장하기 어려움이 발생하게 된다.
그리고 선박 등과 같은 대형 구조물을 구성하는 철의장품의 경우에는, 피용접물의 공정을 수행하는데 장비 사양이 증대되며, 로봇의 구동 방식이 겐트리 형태로 이동하면서 작업을 수행해야 하므로 작업이 비효율적이고 투자비용이 과다하게 책정되는 문제점이 있으며, 공정 난이도는 비교적 높으나 피용접물 수량이 많아 생산 과정상에 고숙련자 인력 수급이 어려워 고급 용접 작업자가 생산에 투입이 되는 소형 자재를 작업 대상물로 우선 선정하여 로봇 용접 자동화 시스템을 우선 선정하고 점진적 확장이 필요하게 된다.
한편, 로봇용접 자동화설비의 하나로, 한국특허출원번호 제10-2020-0085135호(명칭: 로봇을 이용한 파이프서포트의 용접 자동화 시스템/2020.07.10.)가 있으며, 공보에 공지된 바와 같이, 레일, 로봇암 및 제어기를 주요하게 포함하는 로봇을 이용한 파이프서포트의 용접 자동화 시스템에 있어서, 상기 로봇암은 상기 레일의 일측에서 레일 상면에 용접을 수행하도록 구성되되, 용접을 수행하는 용접건과, 상기 레일 상의 파이프서포트의 구성품의 형태를 식별하기 위한 센서를 포함하되, 상기 로봇암은 상기 레일의 일측에서 레일 상면에 용접을 수행하도록 구성되되, 용접을 수행하는 용접건과, 상기 레일 상의 파이프서포트의 구성품의 형태를 식별하기 위한 센서를 포함하되, 상기 로봇암은, 전, 후, 좌, 우, 상 및 하 모두의 방향으로 구동 가능한 다관절 로봇암이고, 상기 제어기는, 상기 로봇암에 구성된 용접건으로 용접소스를 공급하고, 로봇암의 센서로부터 식별된 구성품의 형태에 기반한 용접을 수행하도록 제어하는 기능을 수행하며, 선박의 3D설계정보 혹은 조선소의 3D설계정보를 기반으로 파이프서포트의 형태정보를 추출하여 저장하는, 형태정보추출부와; 상기 형태정보추출부를 통해 추출된 형태정보에 기반하여, 용접정보를 추출하여 저장하는, 용접정보추출부와; 상기 로봇암에 구성된 센서의 센서값을 수신하고, 수신된 센서값에 기반하여 파이프서포트의 구성품의 형태를 파악하는, 센서값수신부와; 상기 센서값수신부에 의해 파악된 구성품의 형태를, 상기 형태정보추출부를 통해 추출된 형태와 비교하고, 해당 형태에 따른 용접정보를 로딩하는, 비교 및 용접정보 로딩부와; 상기 비교 및 용접정보 로딩부에 의해 로딩된 용접정보에 기반하여 로봇암이 용접을 수행할 수 있도록 제어하는, 용접제어부;를 포함하여 구성되고, 상기 레일은, 상면에서부터 하방으로 오목한 홈부를 포함하며, 상기 홈부는 레일의 폭방향으로 2개가 마주하는 방향으로 형성되어, 2개의 홈부가 레일의 길이방향으로 일정간격마다 다수 개 형성되도록 하되, 각 홈부에는 바(bar)가 홈부의 폭방향을 따라 이동될 수 있도록 구성되고, 상기 바의 안정적인 가이드를 위하여 바의 홈부의 내측벽에 닿는 일측으로 돌기를 형성하고, 상기 홈부의 내측벽에는 오목하되 폭방향으로 연장된 가이드홈이 형성되어 상기 돌기가 가이드홈에 내삽된 상태로 고정되도록 하며, 상기 돌기와 가이드홈은 그 형상이 '凸'의 다단 형상을 가지도록 구성하고, 상기 레일의 단부방향에 해당하는 홈부의 내측면에서부터 바의 일면까지는 다수 개의 스프링이 연결되어 바에 탄성을 제공하고, 상기 바의 다른 방향의 일면으로는 전자석이 바의 내측에 내장되도록 구성함으로써, 2개의 대칭방향으로 마주하는 홈부 내에 위치된 각각의 바는, 바(bar) 사이에 상술된 구성품이 위치된 상태로, 전자석이 온(On) 제어되는 경우, 2개의 바가 구성품을 향해 움직이면서 폭을 좁혀 구성품을 잡아주게 되어 정렬이 가능하도록 하고, 전자석이 오프(Off) 제어되는 경우, 바는 스프링의 탄성에 의해 다시 구성품으로부터 멀어지도록 하는 로봇을 이용한 파이프서포트의 용접 자동화 시스템이 기재되어 있다.
그리고, 한국특허출원번호 제10-2019-0078277호(명칭: 철의장 제작 공정 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램/2019.06.28.)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 모델링 서버를 포함하는 철의장 제작 공정 시스템으로서, 상기 모델링 서버는, 3D 모델 데이터를 생성하는 모델링부; 상기 3D 모델 데이터에 기초하여 제작 정보를 추출하는 전처리부; 및 상기 제작 정보를 제작 장치로 전달하는 제작 정보 전달부; 를 포함하는 철의장 제작 공정 시스템이 기재되어 있다.
한편, 한국특허출원번호 제10-2014-0066702호(명칭: 용접로봇의 용접품질 향상방법/2014.06.02.)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 컨테이너선에서 피팅콘을 용접하기 위해 용접로봇을 이송하는 과정에서 발생되는 충격과 변형에 의해 용접 정밀도가 떨어지는 것을 방지하도록 용접로봇을 포함하는 로봇카트에 구비된 터치센서를 이용하여 실제 용접시와 동일한 방식으로 용접로봇을 움직여 용접 패스 포인트를 찾고, 이를 파일로 저장하는 용접 패스 포인트 서치 작업파일 실행단계; 상기 패스 포인트 서치 작업파일 실행단계를 통해 찾은 실제 용접 패스 포인트에 맞춰 용접카트를 움직이면서 용접로봇을 통해 용접하는 용접작업 실행단계; 용접된 용접부위의 품질을 판단하여, 품질불량이 면 원점 캘리브레이션 후 용접 패스 포인트 서치 작업파일 실행단계로 피드백되고, 정상범위이면 해당 용접을 종료하는 용접품질 이상유무 판단단계;를 포함하는 용접로봇의 용접품질 향상방법이 기재되어 있다.
또한, 한국특허출원번호 제10-2014-0003700호(명칭: 용접 DB 내장 및 용접기 특성 보상기능을 가진 전자세 필렛 용접 캐리지/2014.01.13.)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 메모리 기능을 구비하며, 몸체부의 하부에 설치된 바퀴를 이용하여 이동하면서 용접 토치를 이용하여 자동으로 용접하는 자동 용접 캐리지로서, 상기 용접 토치가 회전 가능하게 결합되며 상기 몸체부에 전후 이동 가능하게 설치되어 용접 위치에 따라 용접 토치가 전후 이동되도록 하는 토치 지지블록 및 이의 고정을 위한 시키는 블록 고정노브와; 용접 각도에 따라 회전된 상기 용접 토치를 고정하도록 상기 토치 지지블록에 결합되는 용접각 고정노브와; 원통형 구조물의 외측면 또는 직선형 구조물의 일측면에 접하여 회전되는 가이드 롤러가 선단부에 설치되고, 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 몸체부에 결합되며, 상기 몸체부에 일정 간격으로 이격되게 배치되는 한 쌍의 수평 이동부재 및 이의 고정을 위한 고정부재와; 원통형구조물의 내측면 또는 직선형 구조물의 타측면에 접하여 회전되는 가이드 롤러가 선단부에 설치되는 브래킷과; 상기 수평 이동부재와 동일한 방향으로 이동할 수 있도록 상기 토치 지지블록의 하단 부분에 전후 이동 가능하게 설치되며, 선단부에 상기 브래킷이 힌지 결합된 직선 이동부재 및 이의 위치를 결정하기 위한 위치결정 노브와; 수평 자세와 수직 자세 및 오버 헤드 자세의 전(全)자세에 각각 대응하는 용접 전류와 용접 전압 및 용접이동 속도를 비롯한 용접 데이터로 이루어진 용접 DB를 구비하여, 용접 조건에 대응하여 상기 용접 DB로부터 용접 데이터를 선택하고 선택된 용접 데이터에 따라 용접이 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함하는 용접 캐리지가 기재되어 있다.
한국특허출원번호 제10-2020-0085135호(2020.07.10.) 한국특허출원번호 제10-2019-0078277호(2019.06.28.) 한국특허출원번호 제10-2014-0066702호(2014.06.02.) 한국특허출원번호 제10-2014-0003700호(2014.01.13.)
그러나, 상기와 같은 로봇이 적용된 용접 자동화시설 및 시스템들은, 조선기자재(철의장품)들을 자동 용접하는 것에는 적용하기 힘든 문제점이 있었다.
즉, 자동용접을 하기 위하여 용접 특징점을 자동으로 추출해야 하지만 현장 여건 및 제작 공정상에서 해당 제품은 제작 도면(CAD 파일)이 제공되기 어려워 적용성이 떨어지는 문제점이 있었다.
아울러, 정형화된 형상의 제품에 국한되어 있음은 물론, 용접하고자 하는 제품의 형상마다 로봇의 작업 교시를 수동으로 티칭(로봇의 작업 동작 공정을 프로그래밍)하여 사용하도록 되어 있어, 새로운 작업물의 형상마다 티칭을 다시 해야하기 때문에 로봇용접작업의 사용이 원활하지 못하고 유지보수 고비용으로 설비 투자가 어려운 문제점이 있었다.
이와 더불어, 특히 선박 형강재는 일품일도면의 특성으로 인해 각 제품별 도면화를 수행하고 공정 Data를 생성하는 과정이 적용됨에 있어, 생산성 저하와, 부재 변형에 의한 용접선 불일치 등의 문제점을 실시간으로 인지하고 시스템을 보정하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하게 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재(철의장품)의 용접제조시 로봇용접장치를 통해 자동화 작업시스템을 구현하도록 된 것으로, 각각의 조선기자재(철의장품)들을 용접하여 조립할 때, 자동화공정을 통해 제조하도록 됨으로써, 생산효율을 향상시키고 불량을 제거하여 제조품질을 증대할 수 있도록 된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템을 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템은, 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템에 있어서; 피용접물인 철의장품의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터와 용접작업을 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 검출데이터를 기반으로 연산하여 로봇용접장치의 용접이송정보를 포함하는 작업기반데이터를 생성하도록 된 작업기반데이터생성과정과, 용접조건에 필요한 피용접물의 정보를 가지는 대상물정보데이터를 로드(Load)하는 대상물정보데이터로드과정과, 상기 대상물정보데이터로드과정에서 로드된 대상물정보데이터와 상기 작업기반데이터생성과정에서 생성된 작업기반데이터를 기반으로 연산하여 용접작업 동작 공정을 가지는 용접공정데이터를 생성하는 용접공정데이터생성과정을 포함하며; 상기 작업기반데이터생성과정에서 상기 형상데이터는, 비전인식수단을 통해 피용접물의 형상을 라인(Line)형태로 인식하여 추출한 뒤 분석하고 3차원 벡터(Vector)들로 변형하는 연산과정을 통해 3차원 형태로 형상화된 '3차원 사물'로 생성되고; 상기 작업기반데이터생성과정에서 상기 검출데이터는, 레이저비전인식수단을 통해 피용접물의 특이점들을 검출하여 라인(Line)형상의 경로로 인식하고 추적해서 분석된 용접선 경로 정보로 이루어지도록 생성되며; 상기 작업기반데이터생성과정에서 작업기반데이터는, 상기 형상데이터와 상기 검출데이터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 로봇용접장치는, 전원공급부의 전원을 제어하도록 된 제어수단의 제어를 통해 전원을 공급받아 용접기를 선택된 이동좌표로 이동시킨 후, 상기 용접기를 구동하여 이동된 좌표에서 용접작업을 수행하도록 된 로봇용접수단과; 상기 로봇용접수단의 이동좌표에 배치되며 상기 피용접물을 고정하며 선택된 방향을 역회전시켜 원하는 용접부위에 대한 방향을 전환할 수 있도록 된 고정수단;을 포함하며; 상기 고정수단은, 작업공간의 바닥에 시설되는 프레임구조체로 이루어지는 장치본체와; 상기 장치본체에 수평적으로 눕혀진 상태에서 공회전가능하게 구비되며 양단이 관통되어 내부가 중공된 고정드럼과; 상기 제어수단의 제어를 통해 정역회전력을 발생시키도록 된 정역모터에서 발생된 회전력을 상기 고정드럼으로 전달하여 상기 고정드럼을 정역회전시키도록 된 동력전달부재와; 상기 고정드럼의 전단 내부에 구비되며 상기 피용접물의 하단을 끼움하여 지지하는 다수의 지지홈들이 다단으로 형성된 지지부재와; 상기 제어수단의 제어를 통해 구동되는 가압실린더를 통해 상기 고정드럼의 전단에 내부에서 상기 지지부재측 방향으로 직선왕복운동하여 상기 지지홈의 일단이 지지되는 상기 피용접물의 타단부를 가압하여 고정하도록 된 가압부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 용접공정데이터생성과정에서 상기 용접공정데이터는, 상기 작업기반데이터생성과정에서 생성된 작업기반데이터를 구성하는 피용접물의 '3차원 사물' 형상과 용접선 경로들을 라인(Line)으로 두어 분석한 뒤 벡터(vector) 형태의 데이터로 변형하고, 변형된 벡터 형태의 데이터를 이용하여 상기 로봇용접장치를 구성하는 상기 지지부재의 초기 위치의 값을 가지는 오리엔테이션(Orientation) 및 상기 정역모터에 의해 정역회전되어 상기 오리엔테이션에 대하여 변위를 가지는 상기 지지부재에 고정된 피용접물의 용접부 표면과 상기 용접기의 전면부가 이루는 각도의 값을 가지는 베타 앵글(Beta angle)에 따른 3차원 상에서의 피용접물 자세 분석을 기반으로 용접작업의 동작 공정 스케줄로 생성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
각각의 피용접물에 대한 상기 작업기반데이터에 따라 연산되어 생성되는 각각의 상기 용접공정데이터에 의해 수행되는 상기 로봇용접장치의 용접공정에서, 용접공정 과정을 기록하는 로깅(logging)에서 추출 할 수 있는 비드형상, 용접공정에 적용된 용접전류 및 용접전압 파형, 용접제조물 산출량, 용접제조물 품질 정보를 포함하는 인프라데이터를 실시간으로 클라우드서버로 전송하는 클라우드통합과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템은, 작업기반데이터추출과정과 대상물정보데이터로드과정과 용접공정데이터생성과정을 순차적으로 수행하여, 선박의 건조과정에서 선박을 구성하는 조선기자재(철의장품)의 용접제조시 로봇용접장치를 통해 자동화 작업시스템을 구현하는 효과를 가진다.
이때, 비전인식수단를 통해 인식된 피용접물의 형상과 레이저비전인식수단을 통해 검출된 용접선 경로 정보에 의해 연산된 작업기반데이터와, 피용접물의 정보를 가지는 대상물정보데이터를 기반으로 연산하여 용접작업 동작 공정을 가지는 용접공정데이터를 통해, 다양한 조선기자재(철의장품)들에 대하여 각각 맞춤되는 자동용접을 수행할 수 있어, 선박의 제조에 대한 자동화공정을 통해 구현하고, 생산효율을 향상시키며, 불량을 제거하여 제조품질을 증대하는 효과를 가진다.
도 1은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템을 보인 개략 예시도.
도 2는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템을 보인 개략 예시도.
도 3 및 도 4는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템을 구성하는 로봇용접장치를 보인 개략 예시도.
도 5 및 도 6은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템을 구성하는 고정수단을 보인 개략 예시도.
도 7은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템을 구성하는 고정수단의 피용접물 고정상태를 보인 개략 예시도.
도 8은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템의 전기적 연결관계를 보인 개략 예시도.
도 9는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템이 적용된 공정에서 피용접물을 비전인식하는 예시를 보인 개략 예시도.
도 10은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템의 클라우드통합과정을 통해 구성되는 클라우드 컴퓨팅 환경을 보인 개략 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1 내지 도 10은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템(1)을 보인 도면으로, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템(1)은, 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 되어 작업공정의 자동화를 구현하도록 된 것으로, 특히, 다품종 소량 생산이 수행되는 선박의 조선기자재 철의장품을 전기에너지를 사용하여 용접전류, 용접전압의 제어를 통해 용접하는 전기용접조립하는 것에 적합하게 적용된다.
즉, 다품종 소량 생산에 의한 선박의 각각의 조선기자재 철의장품들에 각각 맞춤되는 용접솔루션을 실시간으로 제공하여 적합한 용접공정을 실시간으로 수행하도록 됨에 따라, 작업성 및 작업품질을 극대화하는 것에 적합하게 적용된다.
이러한 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템(1)은, 피용접물(10)인 철의장품의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터와 용접작업을 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 검출데이터를 기반으로 연산하여 로봇용접장치(100)의 용접이송정보를 포함하는 작업기반데이터를 생성하도록 된 작업기반데이터생성과정(S100)과, 용접조건에 필요한 피용접물(10)의 정보를 가지는 대상물정보데이터를 로드(Load)하는 대상물정보데이터로드과정(S200)과, 상기 대상물정보데이터로드과정(S200)에서 로드된 대상물정보데이터와 상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 생성된 작업기반데이터를 기반으로 연산하여 용접작업 동작 공정을 가지는 용접공정데이터를 생성하는 용접공정데이터생성과정(S300)을 포함한다.
즉, 상기 작업기반데이터추출과정과 상기 대상물정보데이터로드과정(S200)과 상기 용접공정데이터생성과정(S300)을 순차적으로 수행하여, 선박의 건조과정에서 선박을 구성하는 조선기자재(철의장품)의 용접제조시 로봇용접장치(100)를 통해 자동화 작업시스템을 구현하게 된다.
이에 따라, 용접하고자 하는 각각의 새로운 피용접물(10)마다 상기 로봇용접장치의 작업 교시를 수동으로 티칭(로봇의 작업 동작 공정을 프로그래밍)하지 않고도 사용할 수 있게 되어, 로봇용접작업의 사용성이 증대되고 티칭에 대한 고비용의 유지보수가 발생하지 않아 경제성이 극대화된다.
상기에서 로봇용접장치(100)는, 전원공급부(42)의 전원을 제어하도록 된 제어수단(41)의 제어를 통해 전원을 공급받아 용접기(21)를 선택된 이동좌표로 이동시킨 후, 상기 용접기(21)를 구동하여 이동된 좌표에서 용접작업을 수행하도록 된 로봇용접수단(2)과; 상기 로봇용접수단(2)의 이동좌표에 배치되며 상기 피용접물(10)을 고정하며 선택된 방향을 역회전시켜 원하는 용접부위에 대한 방향을 전환할 수 있도록 된 고정수단(3);을 포함할 수 있다.
즉, 상기 로봇용접수단(2)과 상기 고정수단(3)이 작업공간에 각각 배치된 상태에서, 상기 고정수단(3)에 상기 피용접물(10)을 고정한 후, 상기 제어수단(41)의 제어와 상기 용접공정데이터에 따른 상기 피용접물(10)의 용접부를 선택적으로 방향전환하여 상기 용접기(21)에 맞춤되게 위치시킨 후, 상기 제어수단(41)의 제어를 통해 상기 용접기(21)를 구동하여 상기 피용접물(10)에 대한 용접작업을 수행하게 될 수 있다.
상기에서 로봇용접수단(2)의 구성 및 구조는, 용접작업을 수행하도록 된 상기 용접기(12)가 구비된 로봇의 관절프레임이 다수 개의 '서보모터'를 통해 정밀한 위치 이동이 가능하도록 되며 사용자에 의해 조작되는 '로봇컨트롤러'의 제어에 의해 상기 서보모터들을 제어하도록 구성될 수 있는 것으로, 종래 공지된 기술들 중에서 사용자에 의해 선택된 구성 및 구조가 적합하게 적용될 수 있다.
상기에서 고정수단(3)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 작업공간의 바닥에 시설되는 프레임구조체로 이루어지는 장치본체(31)와; 상기 장치본체(31)에 수평적으로 눕혀진 상태에서 공회전가능하게 구비되며 양단이 관통되어 내부가 중공된 고정드럼(32)과; 상기 제어수단(41)의 제어를 통해 정역회전력을 발생시키도록 된 정역모터(33)에서 발생된 회전력을 상기 고정드럼(32)으로 전달하여 상기 고정드럼(32)을 정역회전시키도록 된 동력전달부재(34)와; 상기 고정드럼(32)의 전단 내부에 구비되며 상기 피용접물(10)의 하단을 끼움하여 지지하는 다수의 지지홈(351)들이 다단으로 형성된 지지부재(35)와; 상기 제어수단(41)의 제어를 통해 구동되는 가압실린더(36)를 통해 상기 고정드럼(32)의 전단에 내부에서 상기 지지부재(35)측 방향으로 직선왕복운동하여 상기 지지홈(351)의 일단이 지지되는 상기 피용접물(10)의 타단부를 가압하여 고정하도록 된 가압부재(37);를 포함할 수 있다.
즉, 상기 피용접물(10)이 상기 지지부재(35)의 지지홈(351)에 일단이 고정된 상태에서 상기 가압부재(37)가 상기 피용접물(10)의 타단부를 가압하여 고정하게 된다.
아울러, 상기 고정드럼(32)이 상기 용접공정데이터를 기반으로 하는 상기 제어수단(41)의 제어를 통해 정역회전하여 상기 피용접물(10)의 용접부의 위치를 선택적으로 전환하면서 용접작업을 수행하게 될 수 있다.
이에 따라, 상기 고정드럼(32)의 정역회전에 따른 상기 피용접물(10)의 용접부에 대한 공간좌표의 전환과 상기 로봇용접수단(2)의 용접기(21)에 대한 이동좌표의 전환을 복합적으로 연산수행하여 상기 피용접물(10)의 용접작업에 대한 3차원공간좌표를 구현하게 될 수 있어, 각각의 개별적 형상과 크기를 가지는 피용접물(10)의 용접작업에 대한 자동화를 맞춤되게 구현하게 될 수 있다.
따라서, 다양한 조선기자재(철의장품)들에 대하여 각각 맞춤되는 자동용접을 수행할 수 있어, 선박의 제조에 대한 자동화공정을 통해 구현하고, 생산효율을 향상시키며, 불량을 제거하여 제조품질을 증대하게 될 수 있다.
상기 로봇용접장치(100)가 시설된 작업공간에는, 상기 로봇용접장치(100)를 중심으로 하여 평면상 '직사각형' 형상에서 각각의 꼭짓점이 되는 위치에는, 작업공간에 대하여 수직으로 길이를 가지는 '관' 형상의 수직프레임들과, 상기 수직프레임들의 사이에 배치되며 상기 수직프레임들 사이에 서로 마주보는 면들에 별도의 고정요소(고정볼트, 고정너트 등)로 고정되는 수평프레임을 포함하는 안전휀스(51)와; 상기 안전휀스(51)의 일단에 구비되어 사용자(작업자)가 자동화로 용접작업중인 상기 로봇용접장치(100)에 접근하는 것을 방지하여 사용자의 안전을 도모하도록 감지하는 접근인식센서(52)가 설치될 수 있다.
즉, 상기 로봇용접장치(100)가 자동화공정으로 용접공정을 수행하고 있을 때 사용자가 무단으로 상기 로봇용접장치(100)로 접근하는 것을 차단하고 사용자와 일정한 안전 거리를 유지할 수 있도록 상기 안전휀스(51)가 시설되며, 상기 접근인식센서(52)가 작업공간에 구비되어 사용자가 일정한 안전 거리 범위 내로 접근되었을 경우 경고알림을 발생시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 현장에서 발생할 수 있는 위험사고(예컨대, 로봇팔에 의한 부상)를 미연에 방지할 수 있어 안전성이 확보된다.
한편, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템(1)에서, 상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 상기 형상데이터는, 비전인식수단(200)을 통해 피용접물(10)의 형상을 라인(Line)형태로 인식하여 추출한 뒤 분석하고 3차원 벡터(Vector)들로 변형하는 연산과정을 통해 3차원 형태로 형상화된 '3차원 사물'로 생성되고; 상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 상기 검출데이터는, 레이저비전인식수단(300)을 통해 피용접물(10)의 특이점들을 검출하여 라인(Line)형상의 경로로 인식하고 추적해서 분석된 용접선 경로 정보로 이루어지도록 생성되며; 상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 작업기반데이터는, 상기 형상데이터와 상기 검출데이터를 더 포함한다.
즉, 상기 작업기반데이터와 상기 대상물정보데이터로드과정(S200)에 의해 로드된 대상물정보데이터로 용접작업 동작 공정을 생성하는 과정에서, 상기 작업기반데이터를 구성하는 상기 로봇용접장치(100)의 용접이송정보와 상기 대상물정보데이터를 기반으로 연산을 수행할 때, 상기 비전인식수단(200)를 통해 피용접물(10)의 형상이 검출된 입체적데이터(형상데이터)와 상기 레이저비전인식수단(300)을 통해 검출된 용접선 경로의 정보(검출데이터)를 연산과정에 포함하도록 하여 용접 경로의 정밀도를 높이면서 용접공정을 생성하게 된다.
이에 따라, 상기 용접공정데이터를 생성할 때 용접 경로의 불량을 제거하면서 다양한 조선기자재(철의장품)들에 대하여 각각 맞춤되는 자동용접을 수행하게 될 수 있다.
상기에서 용접공정데이터를 생성시 기반이 되는 대상물정보데이터는, 기존의 다양한 조선기자재(철의장품)의 형상(주로, I, ㄱ, ㄷ, ㄲ, T 형 등)에 따른 베이스형상데이터와, 기존의 다양한 조선기자재(철의장품)의 용접선(주로 사선, 수직선, 수평선 등)에 따른 용접선데이터를 기반으로 설정될 수 있다.
즉, 상기 베이스형상데이터와 상기 용접선데이터를 기반으로 사용자에 의해 상기 조선기자재(철의장품)의 형상에 따른 상기 대상물정보데이터가 선택적으로 설정되며, 용접작업하고자 하는 상기 피용접물(10)의 형상과 크기가 상기 비전인식수단(200)을 통해 검출되어, 상기 대상물정보데이터와의 비교연산하여 용접공정데이터를 생성하게 된다.
또한, 사용자에 의해 상기 베이스형상데이터와 상기 용접선데이터가 입력되어 데이터베이스(Database : DB)에 저장된 피용접물의 정보를 용접공정데이터를 생성할 때 로드(load)하여 정보를 제공받을 수 있다.
이에 따라, 피용접물에 대한 별도의 설계도면 및 작업도면이 없어도, 실시간으로 용접공정데이터를 획득하면서 용접작업을 수행하게 될 수 있다.
상기에서 비전인식수단(200)은, 사물을 카메라 촬영하여 생성된 이미지를 컴퓨터를 이용해서 이미지패턴 분석을 통해 인식하도록 구성될 수 있는 것으로, 종래 공지된 기술들 중에서 사용자에 의해 선택된 구성 및 구조가 적합하게 적용될 수 있다.
상기에서 레이저비전인식수단(300)은, 레이저를 쏴서 측정되는 레이저 변위를 검출하여 대상물의 용접선을 탐색하는 '레이저 비전 센서'로 이루어질 수 있는 것으로, 종래 공지된 기술들 중에서 사용자에 의해 선택된 구성 및 구조가 적합하게 적용될 수 있다.
상기에서 작업기반데이터를 구성하는 용접이송정보는, 로봇용접장치(100)가 용접을 하기 위해 이동되어야 하는 좌표, 이동속도, 회전 각도 등이 포함될 수 있다.
상기에서 대상물정보데이터를 구성하는 피용접물(10)의 정보는, 피용접물(10)의 높이 및 너비, 부재 재질, 두께 등이 포함될 수 있다.
상기 용접공정데이터생성과정(S300)에서 상기 용접공정데이터는, 상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 생성된 작업기반데이터를 구성하는 피용접물(10)의 '3차원 사물' 형상과 용접선 경로들을 라인(Line)으로 두어 분석한 뒤 벡터(vector) 형태의 데이터로 변형하고, 변형된 벡터 형태의 데이터를 이용하여 상기 로봇용접장치(100)를 구성하는 상기 지지부재(35)의 초기 위치의 값을 가지는 오리엔테이션(Orientation) 및 상기 정역모터(33)에 의해 정역회전되어 상기 오리엔테이션에 대하여 변위를 가지는 상기 지지부재(35)에 고정된 피용접물(10)의 용접부 표면과 상기 용접기(21)의 전면부가 이루는 각도의 값을 가지는 베타 앵글(Beta angle)에 따른 3차원 상에서의 피용접물(10) 자세 분석을 기반으로 용접작업의 동작 공정 스케줄로 생성되어 이루어질 수 있다.
즉, 상기 피용접물(10)이 상기 지지부재(35)에 고정되어 용접작업을 수행할 때, 상기 로봇용접수단(2)의 상기 용접기(21)가 상기 피용접물(10)의 용접부 표면에 용접이 제대로 수행되도록 안착하고 용접을 수행하기 위해서 상기 로봇용접수단(2)의 용접 자세를 잡기 위한 이송정보(로봇용접수단의 회전, 용접기의 좌표이동 등)를 벡터 형태의 데이터를 이용하여 피용접물(10)과 용접기(21) 사이의 베타 앵글을 구하게 된다.
이에 따라, 각각의 개별적 형상과 크기를 가지는 피용접물(10)의 용접작업을 수행하려 할 때, 구하게 되는 베타 앵글의 값을 통해 상기 용접기(21)와 상기 피용접물(10) 사이의 거리 차이를 구하고 서로 용접할 수 있는 위치(좌표)로 이동할 수 있는 이송정보를 연산하여 각각의 피용접물(10)의 자동화가 가능하도록 용접공정의 스케줄을 구현할 수 있게 된다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템(1)은, 각각의 피용접물(10)에 대한 상기 작업기반데이터에 따라 연산되어 생성되는 각각의 상기 용접공정데이터에 의해 수행되는 상기 로봇용접장치(100)의 용접공정에서, 용접공정 과정을 기록하는 로깅(logging)에서 추출 할 수 있는 비드형상, 용접공정에 적용된 용접전류 및 용접전압 파형, 용접제조물 산출량, 용접제조물 품질 정보를 포함하는 인프라데이터를 실시간으로 클라우드서버(400)로 전송하는 클라우드통합과정(S400);을 더 포함한다.
즉, 상기 클라우드통합과정(S400)을 통해 구성되는 클라우드 컴퓨팅 환경에서 로봇용접공장에 시설되는 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템(1)이 적용된 각각의 공정들이 상기 클라우드서버(400)에 접속하여 인프라데이터를 전송하고, 상기 클라우드서버(400)에 전송된 타 공정에서 진행했던 용접공정 과정의 인프라데이터를 내려받는 정보교환 과정을 통해 정보연계를 효율적으로 구현하게 된다.
이에 따라, 실시간 양방향 정보 전달 및 저장이 가능하도록 시스템을 구성할 수 있어, 상기 피용접물(10)의 용접부에서 추출 할 수 있는 비드형상, 용접전류/전압 파형, 생산성 등을 포함하고 용접 자동화 사양개발 및 확장을 위한 인프라데이터의 확보가 가능하게 되며, 상기 클라우드서버(400)를 중심으로 네트워크 협업이 가능하게 된다.
이에 따라, 용접공정 과정 중과 후에 취득 가능한 용접공정데이터의 선정 및 로깅작업과, 용접공정/품질 분석 및 용접전류/전압/비드형상 저장 기능의 수행과, 로봇 용접 자동화 시스템 연계를 위한 주요 모듈간 통신체계 수립될 수 있어, 이를 통해 클라우드 기반 용접품질 관리 스마트 시스템의 구현될 수 있으며, 추후 품질 생산관리와 용접 품질 저하와 관련된 요소를 파악할 수 있도록 피드백이 가능하게 실현될 수 있다.
또한, 상기 비전인식수단과 상기 레이저비전인식수단과 같은 사물을 인식하고 검출하는 비전 시스템을 활용하여 용접 자동화공정을 로깅한 것을 상기 클라우드서버에 지속적으로 저장함으로써, 저장된 용접공정시 발생된 용접불량의 상황들을 인공지능을 통해 학습하여 피용접부(10)의 용접부를 학습된 비전 시스템을 통해 보다 정확한 위치로 검출하도록 정밀도를 보정할 수 있게 된다.
이에 따라, 용접부 예측을 통한 품질 분석 및 개선 활동이 이루어지고 실패 비용이 저감되어 경제성이 증대된다.
이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템
10 : 피용접물 100 : 로봇용접장치
200 : 비전인식수단 300 : 레이저비전인식수단
400 : 클라우드서버
2 : 로봇용접수단 21 : 용접기
3 : 고정수단 31 : 장치본체
32 : 고정드럼 33 : 정역모터
34 : 동력전달부재 35 : 지지부재
36 : 가압실린더 37 : 가압부재
41 : 제어수단 42 : 전원공급부
51 : 안전휀스 52 : 접근인식센서

Claims (2)

  1. 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템(1)에 있어서;
    피용접물(10)인 철의장품의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터와 용접작업을 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 검출데이터를 기반으로 연산하여 로봇용접장치(100)의 용접이송정보를 포함하는 작업기반데이터를 생성하도록 된 작업기반데이터생성과정(S100)과, 용접조건에 필요한 상기 피용접물(10)의 정보를 가지는 대상물정보데이터를 로드(Load)하는 대상물정보데이터로드과정(S200)과, 상기 대상물정보데이터로드과정(S200)에서 로드된 대상물정보데이터와 상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 생성된 작업기반데이터를 기반으로 연산하여 용접작업 동작 공정을 가지는 용접공정데이터를 생성하는 용접공정데이터생성과정(S300)을 포함하며;
    상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 상기 형상데이터는,
    비전인식수단(200)을 통해 상기 피용접물(10)의 형상을 라인(Line)형태로 인식하여 추출한 뒤 분석하고 3차원 벡터(Vector)들로 변형하는 연산과정을 통해 3차원 형태로 형상화된 '3차원 사물'로 생성되고;
    상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 상기 검출데이터는,
    레이저비전인식수단(300)을 통해 상기 피용접물(10)의 특이점들을 검출하여 라인(Line)형상의 경로로 인식하고 추적해서 분석된 용접선 경로 정보로 이루어지도록 생성되며;
    상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 작업기반데이터는,
    상기 형상데이터와 상기 검출데이터를 더 포함하고;
    상기 로봇용접장치(100)는,
    전원공급부(42)의 전원을 제어하도록 된 제어수단(41)의 제어를 통해 전원을 공급받아 용접기(21)를 선택된 이동좌표로 이동시킨 후 상기 용접기(21)를 구동하여 이동된 좌표에서 용접작업을 수행하도록 된 로봇용접수단(2)과, 상기 로봇용접수단(2)의 이동좌표에 배치되며 상기 피용접물(10)을 고정하며 선택된 방향을 역회전시켜 원하는 용접부위에 대한 방향을 전환할 수 있도록 된 고정수단(3)을 포함하며;
    상기 고정수단(3)은,
    작업공간의 바닥에 시설되는 프레임구조체로 이루어지는 장치본체(31)와, 상기 장치본체(31)에 수평적으로 눕혀진 상태에서 공회전가능하게 구비되며 양단이 관통되어 내부가 중공된 고정드럼(32)과, 상기 제어수단(41)의 제어를 통해 정역회전력을 발생시키도록 된 정역모터(33)에서 발생된 회전력을 상기 고정드럼(32)으로 전달하여 상기 고정드럼(32)을 정역회전시키도록 된 동력전달부재(34)와, 상기 고정드럼(32)의 전단 내부에 구비되며 상기 피용접물(10)의 하단을 끼움하여 지지하는 다수의 지지홈(351)들이 다단으로 형성된 지지부재(35)와, 상기 제어수단(41)의 제어를 통해 구동되는 가압실린더(36)를 통해 상기 고정드럼(32)의 전단에 내부에서 상기 지지부재(35)측 방향으로 직선왕복운동하여 상기 지지홈(351)의 일단이 지지되는 상기 피용접물(10)의 타단부를 가압하여 고정하도록 된 가압부재(37)를 포함하고;
    상기 용접공정데이터생성과정(S300)에서 상기 용접공정데이터는,
    상기 작업기반데이터생성과정(S100)에서 생성된 작업기반데이터를 구성하는 상기 피용접물(10)의 '3차원 사물' 형상과 용접선 경로들을 라인(Line)으로 두어 분석한 뒤 벡터(vector) 형태의 데이터로 변형하고, 변형된 벡터 형태의 데이터를 이용하여 상기 로봇용접장치(100)를 구성하는 상기 지지부재(35)의 초기 위치의 값을 가지는 오리엔테이션(Orientation) 및 상기 정역모터(33)에 의해 정역회전되어 상기 오리엔테이션에 대하여 변위를 가지는 상기 지지부재(35)에 고정된 상기 피용접물(10)의 용접부 표면과 상기 용접기(21)의 전면부가 이루는 각도의 값을 가지는 베타 앵글(Beta angle)에 따른 3차원 상에서의 상기 피용접물(10) 자세 분석을 기반으로 용접작업의 동작 공정 스케줄로 생성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템.
  2. 제 1항에 있어서;
    각각의 상기 피용접물(10)에 대한 상기 작업기반데이터에 따라 연산되어 생성되는 각각의 상기 용접공정데이터에 의해 수행되는 상기 로봇용접장치(100)의 용접공정에서,
    용접공정 과정을 기록하는 로깅(logging)에서 추출 할 수 있는 비드형상, 용접공정에 적용된 용접전류 및 용접전압 파형, 용접제조물 산출량, 용접제조물 품질 정보를 포함하는 인프라데이터를 실시간으로 클라우드서버(400)로 전송하는 클라우드통합과정(S400);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템.
KR1020220051023A 2022-04-25 2022-04-25 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템 KR102424501B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220051023A KR102424501B1 (ko) 2022-04-25 2022-04-25 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220051023A KR102424501B1 (ko) 2022-04-25 2022-04-25 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102424501B1 true KR102424501B1 (ko) 2022-07-25

Family

ID=82608961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220051023A KR102424501B1 (ko) 2022-04-25 2022-04-25 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102424501B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102592197B1 (ko) 2023-05-18 2023-10-20 주식회사 미주산업 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템
KR20240041596A (ko) 2022-09-23 2024-04-01 김선화 선박용 철의장품의 도색용 지그

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090117757A (ko) * 2007-02-19 2009-11-12 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우 용접용 로봇을 제어하기 위한 방법 및 장치
KR20110065198A (ko) * 2009-12-09 2011-06-15 주식회사 에이치케이알 파이프 위치조절장치 및 이를 구비한 커팅기
KR20140003700A (ko) 2012-06-23 2014-01-10 이용철 전복 양식용 쉘터설치대
KR20140066702A (ko) 2011-08-16 2014-06-02 후지필름 가부시키가이샤 광전 변환 소자 및 그 사용 방법, 촬상 소자, 그리고, 광 센서
KR101645947B1 (ko) * 2015-12-29 2016-08-05 조회수 파이프 내경 용접비드 제거장치
KR20190078277A (ko) 2017-12-26 2019-07-04 주식회사 포스코 방청 피막
KR20200085135A (ko) 2019-01-04 2020-07-14 대한민국(농림축산식품부 농림축산검역본부장) H5N8형 재조합 인플루엔자 A 바이러스 및 이를 포함하는 clade 2.3.4.4A에 속하는 H5 혈청형 인플루엔자 A 바이러스에 대한 백신 조성물
KR102213712B1 (ko) * 2019-11-19 2021-02-08 주식회사 비앤케이매크로 스마트공장 적용을 위한 실시간 용접 모니터링 시스템

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090117757A (ko) * 2007-02-19 2009-11-12 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우 용접용 로봇을 제어하기 위한 방법 및 장치
KR20110065198A (ko) * 2009-12-09 2011-06-15 주식회사 에이치케이알 파이프 위치조절장치 및 이를 구비한 커팅기
KR20140066702A (ko) 2011-08-16 2014-06-02 후지필름 가부시키가이샤 광전 변환 소자 및 그 사용 방법, 촬상 소자, 그리고, 광 센서
KR20140003700A (ko) 2012-06-23 2014-01-10 이용철 전복 양식용 쉘터설치대
KR101645947B1 (ko) * 2015-12-29 2016-08-05 조회수 파이프 내경 용접비드 제거장치
KR20190078277A (ko) 2017-12-26 2019-07-04 주식회사 포스코 방청 피막
KR20200085135A (ko) 2019-01-04 2020-07-14 대한민국(농림축산식품부 농림축산검역본부장) H5N8형 재조합 인플루엔자 A 바이러스 및 이를 포함하는 clade 2.3.4.4A에 속하는 H5 혈청형 인플루엔자 A 바이러스에 대한 백신 조성물
KR102213712B1 (ko) * 2019-11-19 2021-02-08 주식회사 비앤케이매크로 스마트공장 적용을 위한 실시간 용접 모니터링 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240041596A (ko) 2022-09-23 2024-04-01 김선화 선박용 철의장품의 도색용 지그
KR102592197B1 (ko) 2023-05-18 2023-10-20 주식회사 미주산업 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102424501B1 (ko) 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템
CN112059363B (zh) 一种基于视觉测量的无人爬壁焊接机器人及其焊接方法
KR100311663B1 (ko) 여유축을이용하여물체의외형을추적하는장치및방법
EP2965835B1 (en) Metrology-based system for operating a flexible manufacturing system
US5380978A (en) Method and apparatus for assembly of car bodies and other 3-dimensional objects
CN110102855A (zh) 一种机器人智能化焊接系统、设备和方法
CN106737688B (zh) 一种基于多传感器的集箱管座机器人自动装配系统和方法
US20170129039A1 (en) System for Processing a Workpiece
EP1123769A2 (en) Robot welding
CN110884884B (zh) 移动夹具装置和方法
CN111745266A (zh) 基于3d视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法及系统
CN106238969A (zh) 基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统
CN204470838U (zh) 一种焊接机器人控制系统
CN112427777A (zh) 用于船舶中组立的机器人自适应智能焊接系统及焊接方法
CN212329961U (zh) 一种基于视觉测量的无人爬壁焊接机器人
CN115958322A (zh) 一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法
CN105983802A (zh) 一种焊接机器人控制系统和方法
EP3630404A1 (en) An apparatus and a method for automated seam welding of a work piece comprising a base plate with a pattern of upstanding profiles
Geng et al. A method of welding path planning of steel mesh based on point cloud for welding robot
CN110207619B (zh) 基于全方位移动平台搭载协作机械臂的测量系统及方法
CN116117373A (zh) 用于船舶中小组立构件的智能焊接方法及系统
RU2756190C1 (ru) Устройство вторичного позиционирования высокоточного мобильного робота
CN115717868B (zh) 一种实时在线的三维自动化扫描测量系统
Mun et al. Sub-assembly welding robot system at shipyards
KR102592197B1 (ko) 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant