KR102428841B1 - 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템은 연마 대상을 연마하는 연마 로봇과, 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하는 구조광 모듈과, 구조광이 투사된 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라 및 연마 로봇, 구조광 모듈 및 카메라를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 카메라에 의해 획득된 영상에서 구조광의 패턴 변형과 왜곡을 분석하여 현재 연마 대상의 형상 정보를 획득하고, 획득된 현재 연마 대상의 형상 정보와 기준 연마 대상의 형상 정보를 비교하여 기준 연마 대상에 대비한 현재 연마 대상의 틀어짐량을 판단하고, 판단된 틀어짐량을 근거로 연마 로봇에 대한 기준 티칭 데이터를 보정하고, 보정된 티칭 데이터를 근거로 연마 로봇을 제어한다.

Description

구조광을 이용한 연마 로봇 시스템 및 그 제어방법{GRINDING ROBOT SYSTEM USING STRUCTURED LIGHT AND CONTROL METHOD THEREOF}
개시된 발명은 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연마 작업의 특성상 작업자가 유해한 환경에 노출되는 것을 방지하기 위하여 연마 로봇을 이용하여 연마 공정을 수행한다.
생산 공정은 제품 입고 공정, 연마 공정, 도장 공정, 건조 공정으로 이루어진다. 연마 공정은 제품 표면의 이물질을 제거하고 도막의 부착력을 증가시키는 공정이다.
연마 공정 특성상 제품과 연마 로봇의 연마지(Sand Paper)의 접촉이 필요하며 연마품질을 위해 적정한 압력을 유지할 필요가 있다.
또한, 연마 공정의 특성상 제품의 정위치가 요구되지만 2톤의 중량물과 지게차를 이용한 작업대 안착으로 인해 제품을 정해진 위치에 정확히 놓기 쉽지 않다. 이로 인해, 작업자의 추가적인 위치 맞춤 작업이 필요하다.
따라서, 기존에는 연속적인 자동 연마 작업이 어려워 자동화 생산 라인을 구축하는 데 한계가 있다.
공개특허공보 제10-2001-0028247호(2001.04.06. 공개)
개시된 발명의 일 측면은 연마 대상이 놓인 위치와 자세에 관계없이 연속적인 자동 연마 작업을 수행할 수 있는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은 연마 대상을 연마하는 연마 로봇; 상기 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하는 구조광 모듈; 상기 구조광이 투사된 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라; 및 상기 연마 로봇, 구조광 모듈 및 카메라를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 카메라에 의해 획득된 영상에서 상기 구조광의 패턴 변형과 왜곡을 분석하여 상기 구조광 패턴의 정합점을 탐색하고 그 점의 3차원 좌표로부터 현재 연마 대상의 3차원 형상 정보를 획득하고, 상기 획득된 현재 연마 대상의 3차원 형상 정보와 기준 연마 대상의 3차원 형상 정보를 비교하여 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상과 상기 기준 연마 대상의 3차원 형상의 일치율이 미리 설정된 값보다 높으면, 상기 기준 연마 대상에 대비한 상기 현재 연마 대상의 틀어짐량을 판단하고, 상기 판단된 틀어짐량을 근거로 상기 연마 로봇이 상기 기준 연마 대상을 연마하기 위한 단위 움직임의 모임인 기준 티칭 데이터를 상기 기준 티칭 데이터에서 상기 현재 연마 대상이 틀어진 좌표를 보정한 1회성의 티칭 데이터로 보정하고, 상기 보정된 티칭 데이터를 근거로 상기 연마 로봇을 제어하고, 상기 기준 연마 대상의 3차원 형상 정보와 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상정보는 3차원 좌표를 갖는 3차원 포인트 클라우드로 이루어지며, 각 포인트 간의 거리와 각도를 포함하는 포인트 클라우드 치수와, 각 포인트 간의 법선, 곡률 반사강도를 포함하는 포인트 클라우드 속성과, 각 포인트 간의 쳐짐, 왜곡 및 변위를 포함하는 포인트 클라우드 편차를 이용하여 상기 기준 연마 대상에 대비하여 상기 현재 연마 대상이 틀어진 위치와 각도를 판단하고, 상기 판단된 틀어짐 위치와 각도를 근거로 상기 현재 연마 대상이 상기 기준 연마 대상에 대비하여 위치와 자세가 틀어졌는지 여부와 틀어짐량을 판단하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템이 제공될 수 있다.
상기 제어부는 상기 현재 연마 대상의 형상 정보를 획득하기 전에, 상기 구조광 모듈을 통해 상기 기준 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하고, 상기 구조광이 투사된 기준 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상을 분석하여 상기 기준 연마 대상의 형상 정보를 획득 및 저장할 수 있다.
상기 제어부는 상기 획득된 기준 연마 대상의 형상 정보에 따른 작업 이동 경로에 따라 상기 연마 로봇을 티칭하고, 상기 티칭된 연마 로봇에 대한 기준 티칭 데이터를 생성하고, 상기 생성된 기준 티칭 데이터를 저장할 수 있다.
삭제
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개시된 발명의 다른 측면은 연마 대상을 연마하는 연마 로봇을 제어하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어방법에 있어서, 구조광 모듈을 통해 현재 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하고, 카메라를 통해 상기 구조광이 투사된 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상의 패턴 변형과 왜곡을 분석하여 상기 구조광 패턴의 정합점을 탐색하고 그 점의 3차원 좌표로부터 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상 정보를 획득하고, 상기 획득된 현재 연마 대상의 3차원 형상 정보와 기준 연마 대상의 3차원 형상 정보를 비교하고, 비교결과에 따라 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상과 상기 기준 연마 대상의 3차원 형상의 일치율이 미리 설정된 값보다 높으면, 상기 기준 연마 대상에 대비한 상기 현재 연마 대상의 틀어짐량을 판단하고, 상기 판단된 틀어짐량을 근거로 상기 연마 로봇이 상기 기준 연마 대상을 연마하기 위한 단위 움직임의 모임인 기준 티칭 데이터를 상기 기준 티칭 데이터에서 상기 현재 연마 대상이 틀어진 좌표를 보정한 1회성의 티칭 데이터로 보정하고, 상기 보정된 티칭 데이터를 근거로 상기 연마 로봇을 제어하는 것을 포함하고, 상기 현재 연마 대상의 틀어짐량을 판단하는 것은, 상기 기준 연마 대상의 3차원 형상 정보와 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상정보는 3차원 좌표를 갖는 3차원 포인트 클라우드로 이루어지며, 각 포인트 간의 거리와 각도를 포함하는 포인트 클라우드 치수와, 각 포인트 간의 법선, 곡률 반사강도를 포함하는 포인트 클라우드 속성과, 각 포인트 간의 쳐짐, 왜곡, 변위 등의 포인트 클라우드 편차를 이용하여 상기 기준 연마 대상에 대비하여 상기 현재 연마 대상이 틀어진 위치와 각도를 판단하고, 상기 판단된 틀어짐 위치와 각도를 근거로 상기 현재 연마 대상이 상기 기준 연마 대상에 대비하여 위치와 자세가 틀어졌는지 여부와 틀어짐량을 판단하는 것을 포함하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.
상기 현재 연마 대상의 형상 정보를 획득하기 전에, 상기 구조광 모듈을 통해 상기 기준 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하고, 상기 구조광이 투사된 기준 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상을 분석하여 상기 기준 연마 대상의 형상 정보를 획득 및 저장할 수 있다.
상기 현재 연마 대상의 형상 정보를 획득하기 전에, 상기 획득된 기준 연마 대상의 형상 정보에 따른 작업 이동 경로에 따라 상기 연마 로봇을 티칭하고, 상기 티칭된 연마 로봇에 대한 기준 티칭 데이터를 생성하고, 상기 생성된 기준 티칭 데이터를 저장할 수 있다.
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개시된 발명의 일 측면에 따르면, 연마 대상이 놓인 위치와 자세에 관계없이 연속적인 자동 연마 작업을 수행할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어블록을 도시한다.
도 2는 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 구성을 도시한다.
도 3은 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템에서 연마 대상이 작업대에 정상적으로 입고된 상태와 틀어져 입고된 상태를 도시한다.
도 4는 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템에서 기준 연마 대상의 형상 정보와 연마 로봇에 대한 티칭 데이터를 획득 및 저장하는 방법을 도시한다.
도 5는 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어방법을 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에”위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어블록을 도시하고, 도 2는 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 구성을 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 연마 로봇 시스템(1)은 연마 로봇(10), 구조광 모듈(20), 카메라(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
연마 로봇(10)은 연마 대상을 연마한다. 연마 로봇(10)은 6축 다관절 연마 로봇일 수 있다. 연마 로봇(10)은 몸체(11)의 말단의 핸드(12)에 결합된 연마지(13)를 이용하여 작업대(50)에 올려진 연마 대상(60)을 연마한다. 일실시예에서는 연마 로봇으로 6축 로봇을 도시하였지만, 스카라 로봇이 적용될 수도 있다. 이때, 6축 로봇은 팬/틸트 동작이 가능한 연결부재를 통하여 연결되며, 6축으로 회전 가능하도록 사람의 어깨, 팔, 팔꿈치, 손목과 같은 관절을 가지고 있어서 사람과 비슷하게 운동할 수 있도록 제작된 로봇이다. 스카라 로봇은 팔의 기계 구조가 평행축인 회전 조인트를 가지며, 축에 직교하는 평면 내에서 컴플라이언스를 가진 로봇으로 4축 로봇과 비슷한 형상이지만 자유도가 더 추가되어 있어서 정밀한 정렬이 가능하다.
연마 대상(60)은 예를 들면, 지게차의 전복을 방지하기 위한 무게추 역할을 하는 카운트 웨이트(Counter Weight; CTWT)일 수 있다. 카운트 웨이트(CTWT)는 지게차 후면에 장착되는 주물소재의 부품이다.
구조광 모듈(20)은 구조광(structured light)을 연마 대상(60)에 투사할 수 있다. 구조광 모듈(20)은 연마 대상(60)의 형상을 추정하기 위한 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사할 수 있다. 구조광 모듈(20)은 빔 프로젝터 또는 레이저 등을 포함할 수 있다.
카메라(30)는 구조광 모듈(20)에 의해 투사된 구조광이 맺힌 연마 대상(60)을 촬영하여 영상을 획득한다. 구조광 모듈(20) 및 카메라(30)는 단일 장치로 구현될 수 있다. 연마 로봇(10), 구조광 모듈(20) 및 카메라(30)는 천장에 설치될 수 있다.
제어부(40)는 연마 로봇 시스템(1)의 전반적인 제어를 수행한다. 제어부(40)는 연마 로봇(10), 구조광 모듈(20) 및 카메라(30)를 제어한다.
제어부(40)는 연마 로봇(10), 구조광 모듈(20), 카메라(30) 각각에 설치된 개별 제어기와, 각 개별 제어기를 통합적으로 제어하는 상위 컴퓨터를 포함할 수 있다.
제어부(40)는 프로세서와 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 프로세서의 처리 또는 제어를 위한 프로그램과, 연마 로봇 시스템(1)의 작동을 위한 각종 데이터를 저장할 수 있다. 메모리는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory, ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서는 연마 로봇 시스템(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(40)는 천장에 설치된 연마 로봇(10), 구조광 모듈(20) 및 카메라(30)의 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 제어부(40)에는 캘리브레이션 결과에 의해 얻은 각 구성요소의 위치 좌표가 저장되어 있다.
일반적으로, 물체의 3차원 정보를 인식하는 대표적인 방식으로는 2대의 카메라를 이용한 스테레오 비전방식과 특정한 패턴의 광원과 1대의 카메라로 구성되는 구조광 방식을 들 수 있다. 이 중에서 스테레오 비전방식은 2대의 카메라의 시선이 일치하는 점을 계산하여 3차원 정보를 얻어낼 수 있으나 각 카메라의 영상 좌표를 일치시키는데 상당한 처리시간이 걸리므로 산업용 로봇 비전 분야에 사용하기에는 제약이 있다. 구조광 방식은 광삼각법을 이용하여 3차원 정보를 계산하는 방식으로 시스템의 구성이 간단하며 처리시간이 빠르다는 장점으로 인해 검사 및 측정, 로봇응용 분야에 많이 사용되고 있다.
구조광 방식은 미리 설정된 패턴을 정지한 물체에 투사하고 미리 설정된 패턴이 투사된 물체의 환경을 카메라로 촬영하여 얻은 정보를 바탕으로 그 패턴의 변형과 왜곡을 분석해 물체의 3차원 데이터를 추출한다. 사용되는 패턴에 따라 여러 방법이 존재하며 물체의 특징에 따라 이진, 컬러, 줄무늬 등 색상과 모양이 다양한 패턴이 사용된다.
제어부(40)는 공지된 구조광 방식을 이용하여 연마 대상(60)의 형상을 인식한다. 보다 구체적으로, 구조광을 연마 대상(60)에 투사한 후 구조광이 투사된 연마 대상(60)을 촬영하여 영상을 획득하고, 획득된 영상에서 구조광 패턴의 정합점을 탐색하고, 그 점의 3차원 좌표를 획득하는 방식으로 연마 대상(60)의 3차원 형상을 인식한다.
예를 들면, 구조광 스캐닝을 통해 얻은 스캔 데이터는 3차원 좌표를 갖는 3차원 점 집합(3차원 포인트 클라우드)의 형식으로 저장된다. 각 스캔 장면의 데이터에서 공통으로 나타나는 지점들이 한 위치로 합쳐질 수 있도록 각 스캔 데이터를 좌표 변환하며, 위치적으로 하나로 합쳐진 포인트 클라우드를 얻는다. 정합 후 합쳐진 포인트 클라우드에서 불필요한 부분은 영역을 선택해 삭제한다. 특정 기준점을 원점으로 지정하면 전체 포인트 클라우드를 좌표 변환할 수 있다. 실좌표로 변환된 후에는 각 점의 좌표는 실세계 좌표값을 가지게 된다. 구조광 방식을 이용하여 물체의 형상을 인식하는 방법은 공지된 기술이므로 더이상 자세한 설명은 생략한다.
도 3은 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템에서 연마 대상이 작업대에 정상적으로 입고된 상태와 틀어져 입고된 상태를 도시한다.
도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 연마 대상(60)이 작업대(50)에 위치가 틀어지지 않고 바르게 정렬되어 작업대(50)에 입고된 모습을 도시하고, 도 3의 (b)는 연마 대상(60)의 위치가 어느 한 쪽으로 틀어져 작업대(50)에 입고된 모습을 도시한다.
도 3의 (a)의 경우 연마 로봇(10)이 미리 설정된 작업 이동 경로와 관련된 티칭 데이터에 따라 연마 대상(60)에 대한 연마 작업이 가능하지만, 도 3의 (b)의 경우는 연마 대상(60)의 위치가 틀어져 연마 로봇(10)이 등록된 티칭 데이터로는 연마 작업을 수행할 수 없기 때문에 작업자의 추가적인 위치 맞춤 작업이 필요하다.
즉, 연마 공정의 특성상 연마 대상(60)이 작업대(50)에 정확한 위치에 놓여야 하지만, 연마 대상(60)의 중량이 무겁고 지게차를 이용하여 작업대(50)에 위치시키기 때문에 연마 대상(60)을 정해진 위치에 정확히 놓기 어려워 작업자의 추가적인 위치 맞춤 작업이 필요하다. 따라서, 기존에는 연속적인 자동 연마 작업이 어려워 자동화 생산 라인을 구축하는 데 한계가 있다.
일실시예에 따른 연마 로봇 시스템(1)은 구조광을 이용하여 기준 모델의 연마 대상을 스캔하고 스캔 결과로부터 기준 모델의 연마 대상의 형상을 획득하여 저장한다. 일실시예에 따른 연마 로봇 시스템(1)은 이후 정위치에 놓이지 않은 연마 대상이 투입되면, 구조광을 이용하여 정위치에 놓이지 않은 연마 대상의 형상을 획득하고, 기준 모델의 연마 대상의 형상과 비교하여 틀어진 정도를 계산하고, 계산된 틀어진 정도에 따라 연마 로봇(10)에 대한 기준 티칭 데이터를 보정한 1회성 상대 티칭 데이터를 생성하고, 연마 로봇(10)은 생성된 1회성 상대 티칭 데이터를 기반으로 작업대(10)에 임의의 위치에 놓인 연마 대상의 표면에 연마지(13)를 접촉시켜 연속적인 연마 작업을 수행한다. 기준 티칭 데이터는 연마 로봇(10)이 기준 모델의 연마 대상을 연마하기 위한 단위 움직임의 모임이다. 상대 티칭 데이터는 기준 티칭 데이터에 대하여 정위치에 놓이지 않은 연마 대상의 틀어진 좌표를 보정한 1회성의 티칭 데이터이다.
일실시예에 따른 연마 로봇 시스템(1)은 기준 모델의 연마 대상인 기준 연마 대상을 작업대에 안착시킨 후 구조광 방식을 이용하여 기준 연마 대상의 형상 정보를 획득하여 등록 및 저장하고, 기준 연마 대상의 형상 정보에 따라 연마 로봇(10)에 대한 티칭을 수행한 후 수행된 티칭에 따른 작업 이동 경로와 관련된 티칭 데이터를 등록 및 저장한다.
도 4는 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템에서 기준 연마 대상의 형상 정보와 연마 로봇에 대한 티칭 데이터를 획득 및 저장하는 방법을 도시한다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 연마 로봇 시스템(1)은 기준 연마 대상을 작업대(50)에 투입하고(100), 기준 연마 대상에 구조광을 투사하고(102), 구조광이 투사된 기준 연마 대상을 촬영하고(104), 촬영된 영상을 분석하여 기준 연마 대상의 형상 정보를 획득 및 저장하고(106), 획득된 형상 정보에 따른 작업 이동 경로에 따라 연마 로봇(10)을 티칭하고(108), 티칭된 연마 로봇에 대한 기준 티칭 데이터를 생성하고(110), 생성된 기준 티칭 데이터를 저장한다(112).
한편, 일실시예에 따른 연마 로봇 시스템(1)은 실제 연마 대상이 작업대(50)에 들어오면 구조광 방식을 이용하여 실제 연마 대상의 형상 정보를 획득하고, 기준 연마 대상의 형상 정보와 실제 연마 대상의 형상 정보를 비교하여 기준 연마 대상에 대비하여 실제 연마 대상의 위치 또는/및 자세가 틀어진 틀어짐 량을 판단하고, 결정된 틀어짐 량을 근거로 미리 저장된 기준 티칭 데이터를 보정하고, 보정된 티칭 데이터를 근거로 연마 로봇(10)을 제어하여 연마 작업을 수행한다.
도 5는 일실시예에 따른 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어방법을 도시한다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 연마 로봇 시스템(1)은 연마할 실제 연마 대상을 작업대(50)에 투입하고(200), 투입된 실제 연마 대상에 구조광을 투사하고(202), 구조광이 투사된 실제 연마 대상을 촬영하고(204), 촬영된 영상을 분석하여 실제 연마 대상의 형상 정보를 획득한다(206).
연마 로봇 시스템(1)은 기준 연마 대상과 실제 연마 대상이 일치하는지를 판단한다(208). 연마 로봇 시스템(1)은 기준 연마 대상과 실제 연마 대상의 형상 일치율이 미리 설정된 값보다 높으면 서로 일치하는 것으로 판단할 수 있다.
연마 로봇 시스템(1)은 기준 연마 대상과 실제 연마 대상이 일치하면, 기준 연마 대상과 실제 연마 대상의 형상을 비교하고(210), 비교 결과에 따라 기준 연마 대상에 대비하여 실제 연마 대상의 위치와 자세가 틀어졌는지를 판단한다(212).
만약, 연마 로봇 시스템(1)은 실제 연마 대상의 위치와 자세가 틀어지지 않았으면, 도 4에서 저장된 기준 티칭 데이터에 따라 연마 로봇(10)을 제어하여 실제 연마 대상의 연마를 제어한다(214).
한편, 연마 로봇 시스템(1)은 실제 연마 대상의 위치와 자세가 틀어졌으면, 기준 연마 대상에 대하여 실제 연마 대상이 틀어진 틀어짐 량을 판단한다(216). 연마 로봇 시스템(1)은 기준 연마 대상의 형상정보와 실제 연마 대상의 형상정보는 3차원 좌표를 갖는 3차원 포인트 클라우드로 이루어지며, 각 포인트 간의 거리와 각도 등의 포인트 클라우드 치수와, 각 포인트 간의 법선, 곡률 반사강도 등의 포인트 클라우드 속성과, 각 포인트 간의 쳐짐, 왜곡, 변위 등의 포인트 클라우드 편차를 이용하여 기준 연마 대상에 대비하여 실제 연마 대상이 틀어진 위치와 각도 등을 판단하고, 이를 이용하여 실제 연마 대상이 기준 연마 대상에 대비하여 위치와 자세가 틀어졌는지 여부와 틀어짐 량을 판단할 수 있다.
연마 로봇 시스템(1)은 판단된 틀어짐 량을 근거로 도 4에서 저장된 기준 티칭 데이터를 보정한다(218).
연마 로봇 시스템(1)은 보정된 티칭 데이터에 따라 연마 로봇(10)을 제어하여 실제 연마 대상의 연마를 제어한다(220).
따라서, 실제 연마 대상이 작업대에 정확한 위치와 자세로 놓이지 않더라도 연마 로봇(10)이 보정된 티칭 데이터에 따라 실제 연마 대상의 첫 시작점을 찾아가서 연마 작업을 진행할 수 있다. 또한, 불특정위치의 연마 대상에 대하여 표면 접촉형 작업이 가능한 자동생산 라인을 구축할 수 있다. 또한, 연마 대상의 정위치 목적의 지그 개발 및 추가적인 설비투자 등 비용발생 없이 현재 공정을 유지할 수 있다. 또한, 생산 제품의 정위치가 불가한 중량물, 구조물 등을 생산하는 산업 분야의 자동화 공정 구현이 가능하다.
한편, 전술한 제어부 및/또는 그 구성요소는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어를 저장하는 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체와 결합된 하나 이상의 프로세서/마이크로프로세서(들)를 포함할 수 있다. 프로세서/마이크로프로세서(들)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어를 실행하여 전술한 기능, 동작, 단계 등을 수행할 수 있다.
상술한 제어부 및/또는 그 구성요소는 컴퓨터로 읽을 수 있는 비 일시적 기록 매체 또는 컴퓨터로 읽을 수 있는 일시적인 기록 매체로 구현되는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 전술한 제어부 및/또는 그 구성요소에 의해 제어될 수 있으며, 전술한 제어부 및/또는 그 구성요소에 전달되거나 그로부터 수신되는 데이터를 저장하도록 구성되거나 전술한 제어부 및/또는 그 구성요소에 의해 처리되거나 처리될 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
개시된 실시예는 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 프로세서/마이크로프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 데이터 저장 장치와 같은 컴퓨터로 읽을 수 있는 비 일시적 기록 매체 일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예로는 하드 디스크 드라이브(HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 실리콘 디스크 드라이브(SDD), 읽기 전용 메모리 (ROM), CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광학 데이터 저장 장치 등이 있다.
10 : 연마 로봇 11 : 몸체
12 : 핸드 13 : 연마지
20 : 구조광 모듈 30 : 카메라
40 : 제어부 50 : 작업대
60 : 연마 대상

Claims (10)

  1. 연마 대상을 연마하는 연마 로봇;
    상기 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하는 구조광 모듈;
    상기 구조광이 투사된 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라; 및
    상기 연마 로봇, 구조광 모듈 및 카메라를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 카메라에 의해 획득된 영상에서 상기 구조광의 패턴 변형과 왜곡을 분석하여 상기 구조광 패턴의 정합점을 탐색하고 그 점의 3차원 좌표로부터 현재 연마 대상의 3차원 형상 정보를 획득하고, 상기 획득된 현재 연마 대상의 3차원 형상 정보와 기준 연마 대상의 3차원 형상 정보를 비교하여 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상과 상기 기준 연마 대상의 3차원 형상의 일치율이 미리 설정된 값보다 높으면, 상기 기준 연마 대상에 대비한 상기 현재 연마 대상의 틀어짐량을 판단하고, 상기 판단된 틀어짐량을 근거로 상기 연마 로봇이 상기 기준 연마 대상을 연마하기 위한 단위 움직임의 모임인 기준 티칭 데이터를 상기 기준 티칭 데이터에서 상기 현재 연마 대상이 틀어진 좌표를 보정한 1회성의 티칭 데이터로 보정하고, 상기 보정된 티칭 데이터를 근거로 상기 연마 로봇을 제어하고,
    상기 기준 연마 대상의 3차원 형상 정보와 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상정보는 3차원 좌표를 갖는 3차원 포인트 클라우드로 이루어지며, 각 포인트 간의 거리와 각도를 포함하는 포인트 클라우드 치수와, 각 포인트 간의 법선, 곡률 반사강도를 포함하는 포인트 클라우드 속성과, 각 포인트 간의 쳐짐, 왜곡 및 변위를 포함하는 포인트 클라우드 편차를 이용하여 상기 기준 연마 대상에 대비하여 상기 현재 연마 대상이 틀어진 위치와 각도를 판단하고, 상기 판단된 틀어짐 위치와 각도를 근거로 상기 현재 연마 대상이 상기 기준 연마 대상에 대비하여 위치와 자세가 틀어졌는지 여부와 틀어짐량을 판단하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 현재 연마 대상의 형상 정보를 획득하기 전에, 상기 구조광 모듈을 통해 상기 기준 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하고, 상기 구조광이 투사된 기준 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상을 분석하여 상기 기준 연마 대상의 형상 정보를 획득 및 저장하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 획득된 기준 연마 대상의 형상 정보에 따른 작업 이동 경로에 따라 상기 연마 로봇을 티칭하고, 상기 티칭된 연마 로봇에 대한 기준 티칭 데이터를 생성하고, 상기 생성된 기준 티칭 데이터를 저장하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 연마 대상을 연마하는 연마 로봇을 제어하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어방법에 있어서,
    구조광 모듈을 통해 현재 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하고,
    카메라를 통해 상기 구조광이 투사된 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하고,
    상기 획득된 영상의 패턴 변형과 왜곡을 분석하여 상기 구조광 패턴의 정합점을 탐색하고 그 점의 3차원 좌표로부터 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상 정보를 획득하고,
    상기 획득된 현재 연마 대상의 3차원 형상 정보와 기준 연마 대상의 3차원 형상 정보를 비교하고,
    비교결과에 따라 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상과 상기 기준 연마 대상의 3차원 형상의 일치율이 미리 설정된 값보다 높으면, 상기 기준 연마 대상에 대비한 상기 현재 연마 대상의 틀어짐량을 판단하고,
    상기 판단된 틀어짐량을 근거로 상기 연마 로봇이 상기 기준 연마 대상을 연마하기 위한 단위 움직임의 모임인 기준 티칭 데이터를 상기 기준 티칭 데이터에서 상기 현재 연마 대상이 틀어진 좌표를 보정한 1회성의 티칭 데이터로 보정하고,
    상기 보정된 티칭 데이터를 근거로 상기 연마 로봇을 제어하는 것을 포함하고,
    상기 현재 연마 대상의 틀어짐량을 판단하는 것은,
    상기 기준 연마 대상의 3차원 형상 정보와 상기 현재 연마 대상의 3차원 형상정보는 3차원 좌표를 갖는 3차원 포인트 클라우드로 이루어지며, 각 포인트 간의 거리와 각도를 포함하는 포인트 클라우드 치수와, 각 포인트 간의 법선, 곡률 반사강도를 포함하는 포인트 클라우드 속성과, 각 포인트 간의 쳐짐, 왜곡, 변위 등의 포인트 클라우드 편차를 이용하여 상기 기준 연마 대상에 대비하여 상기 현재 연마 대상이 틀어진 위치와 각도를 판단하고, 상기 판단된 틀어짐 위치와 각도를 근거로 상기 현재 연마 대상이 상기 기준 연마 대상에 대비하여 위치와 자세가 틀어졌는지 여부와 틀어짐량을 판단하는 것을 포함하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 현재 연마 대상의 형상 정보를 획득하기 전에,
    상기 구조광 모듈을 통해 상기 기준 연마 대상에 미리 설정된 패턴의 구조광을 투사하고, 상기 구조광이 투사된 기준 연마 대상을 촬영하여 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상을 분석하여 상기 기준 연마 대상의 형상 정보를 획득 및 저장하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 현재 연마 대상의 형상 정보를 획득하기 전에,
    상기 획득된 기준 연마 대상의 형상 정보에 따른 작업 이동 경로에 따라 상기 연마 로봇을 티칭하고, 상기 티칭된 연마 로봇에 대한 기준 티칭 데이터를 생성하고, 상기 생성된 기준 티칭 데이터를 저장하는 구조광을 이용한 연마 로봇 시스템의 제어방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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