KR102592197B1 - 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템 - Google Patents
비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 각각의 조선기자재(철의장품)들을 용접하여 조립할 때, 자동화공정을 통해 제조하도록 됨으로써, 생산효율을 향상시키고 불량을 제거하여 제조품질을 향상시킬 수 있도록 되며, 조선기자재(철의장품)의 용접을 위한 자동화컴퓨팅설비를 다중 플랫폼(작업공간 시설)에 적합하게 적용하도록;
선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템에 있어서; 피용접물인 철의장품의 도면정보를 가지는 피용접물도면데이터와 피용접물의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터를 포함하는 피용접물데이터를 생성하는 피용접물데이터생성과정(S100)과, 피용접물의 형상조립공정에 필요한 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 로드(Load)하는 형상조립정보데이터로드과정(S200)과, 피용접물인 철의장품의 피용접물데이터와 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 기반으로 연산하여 형상조립을 위한 로봇용접장치의 형상조립이송정보를 포함하는 형상조립공정데이터를 생성하도록 된 형상조립공정데이터생성과정(S300)과, 형상조립된 피용접물의 용접작업을 수행할 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 용접선검출데이터를 기반으로 연산하여 상기 로봇용접장치의 용접이송정보를 포함하는 용접공정데이터를 생성하도록 된 용접공정데이터생성과정(S400)을 포함하는 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 제공한다.
선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템에 있어서; 피용접물인 철의장품의 도면정보를 가지는 피용접물도면데이터와 피용접물의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터를 포함하는 피용접물데이터를 생성하는 피용접물데이터생성과정(S100)과, 피용접물의 형상조립공정에 필요한 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 로드(Load)하는 형상조립정보데이터로드과정(S200)과, 피용접물인 철의장품의 피용접물데이터와 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 기반으로 연산하여 형상조립을 위한 로봇용접장치의 형상조립이송정보를 포함하는 형상조립공정데이터를 생성하도록 된 형상조립공정데이터생성과정(S300)과, 형상조립된 피용접물의 용접작업을 수행할 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 용접선검출데이터를 기반으로 연산하여 상기 로봇용접장치의 용접이송정보를 포함하는 용접공정데이터를 생성하도록 된 용접공정데이터생성과정(S400)을 포함하는 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은, 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재(철의장품)의 용접제조시 로봇용접장치를 통해 자동화 작업시스템을 구현하도록 된 용접 자동화 시스템에 관한 것이다.
구체적으로는, 각각의 조선기자재(철의장품)들을 형상조립(가용접; tack welding) 및 용접조립(본용접)할 때, 자동화공정을 통해 제조하도록 됨으로써, 생산효율을 향상시키고 불량을 제거하여 제조품질을 증대할 수 있도록 된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템에 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 형상조립 및 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 형상조립 공정 및 용접 공정을 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.
이러한 문제점에 대하여 제안된 종래의 로봇용접 자동화설비의 하나로, 한국특허출원번호 제10-2020-0085135호(명칭: 로봇을 이용한 파이프서포트의 용접 자동화 시스템)이 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 제10-2021-0037746호(명칭: 용접 대상 라인 추적이 가능한 자동 용접 장치)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 관절을 보유한 로봇 암 유닛(100); 상기 로봇 암 유닛의 전단에 설치되는 고정 프레임(200); 상기 고정 프레임에 고정 설치되어, 서로 다른 용접 대상물에 대한 용접 진행 시, 상기 용접 대상물과 소정거리 이격된 위치에서 상기 서로 다른 용접 대상물들 사이에 형성되는 용접 대상 라인을 추적한 신호인 추적 신호를 수집하면서, 상기 로봇 암 유닛의 단부 위치가 고정된 상태에서, 상기 용접 대상물에 소정 범위의 측정 대상 영역을 형성하고, 상기 측정 대상 영역을 스캔하여 상기 추적 신호를 수집하도록 구비되는 센서 유닛(300); 상기 센서 유닛과 통신 연결되면서, 상기 추적 신호를 수집하고, 상기 추적 신호를 기반으로 용접 위치를 결정하는 용접 위치 설정 정보를 생성하도록 마련되는 제어부(400); 상기 고정 프레임에 설치되면서, 상기 용접 위치 설정 정보를 기반으로 구동되는 용접 유닛(500); 및 강관을 포함하는 적어도 하나 이상의 용접 대상물을 회전 가능하게 지지하는 지지 유닛(600);을 포함하고, 상기 센서 유닛(300)은, 상기 고정 프레임에 체결되면서, 상기 용접 유닛의 전방에 설치되는 연결 부재(310); 및 상기 용접 유닛의 전방에 배치된 상태로, 상기 연결 부재(310)의 자유단 단부에 고정 설치되며, 상기 제어부와 통신 연결되고, 상기 용접 대상물과 소정거리 이격된 상태로, 서로 다른 상기 용접 대상물 사이에 형성되는 용접 대상 라인을 추적하여 추적 신호를 획득하도록 구비되는 적어도 하나 이상의 센서 모듈(320);을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 대상 라인 추적이 가능한 자동 용접 장치가 기재되어 있다.
또한, 한국특허출원번호 제10-2005-0086635호(명칭: 레이저 비전 센서를 이용한 용접 로봇의 스텝 용접 방법 및시스템)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 용접 로봇에 부착된 레이저 비전 센서를 이용하여 피용접물의 스텝을 용접하는 방법으로서, 작업 전에 로봇 제어부의 메모리에 저장된 캐드(CAD) 데이터를 이용하여 용접 로봇을 피용접물의 스텝 부위로 이동시키는 단계; 상기 스텝 부위에서 상기 용접 로봇의 레이저 비전 센서를 통해 측정된 레이저 띠의 스텝점으로부터 상기 스텝의 3차원 위치 정보를 판단 및 저장하는 단계; 및 상기 저장된 스텝의 3차원 위치 정보를 이용하여 상기 스텝 부위에 대한 스텝 용접을 수행하는 단계; 를 포함하되, 상기 레이저 비전 센서는 상기 스텝점을 감지하기 위해 용접 로봇 진행 방향의 수직 자세에서 α°(0° < α < 180°) 기울어진 자세로 교정되어 스텝 부위를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이저 비전 센서를 이용한 용접 로봇의 스텝 용접 방법이 기재되어 있다.
한편, 이에 대하여 본 발명의 출원인은, 공보에 공지된 한국특허등록번호 제10-2424501호(명칭: 비전인식기반 조선기자재 철의장품 로봇용접 자동화시스템)에 공지된 바와 같이, 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 벡터형태의 데이터를 이용하여 상기 로봇용접장치(100)를 구성하는 상기 지지부재(35)의 초기 위치의 값을 가지는오리엔테이션(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 로봇용접자동화시스템을 제안하였다.
그리고, 상기와 같이 본 발명의 출원인에 의해 제안된 로봇용접 자동화시스템은, 철의장품의 형상을 인식하고 연산하는 자동화컴퓨팅설비를 로봇용접이 이루어지는 작업공간마다 각각 시설하도록 되어 비경제적으로 적용되는 문제점이 있었다.
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 추출하되 현장 여건 및 제작 공정상에서 피용접물의 기본적 외곽 형상은 문제없이 검출이 가능하지만, 철의장품과 같은 필렛 용접부에서는 일관성 있는 특징점(예컨대, X, ㄱ자 형태)이 존재하여 적용성이 떨어지는 문제점이 있었다.
아울러, 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.
또한, 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.
그리고, 상기와 같이 본 발명의 출원인에 의해 제안된 로봇용접 자동화시스템은, 철의장품의 형상을 인식하고 연산하는 자동화컴퓨팅설비를 로봇용접이 이루어지는 각기 다른 플랫폼(작업공간 시설)마다 각각 자동화컴퓨팅설비를 시설하도록 되어 비경제적인 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 형상조립과 용접작업의 자동화 작업시스템을 구현하도록 된 것으로, 각각의 조선기자재(철의장품)들을 용접하여 조립할 때, 자동화공정을 통해 제조하도록 됨으로써, 생산효율을 향상시키고 불량을 제거하여 제조품질을 향상시킬 수 있도록 되며, 조선기자재(철의장품)의 용접을 위한 자동화컴퓨팅설비를 다중 플랫폼(작업공간 시설)에 적합하게 적용하도록 최적화된 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템은, 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 시설된 로봇용접설비를 포함하는 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템에 있어서; 피용접물인 철의장품의 도면정보를 가지는 피용접물도면데이터와 피용접물의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터를 포함하는 피용접물데이터를 생성하는 피용접물데이터생성과정(S100)과, 피용접물의 형상조립공정에 필요한 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 로드(Load)하는 형상조립정보데이터로드과정(S200)과, 피용접물인 철의장품의 피용접물데이터와 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 기반으로 연산하여 형상조립을 위한 로봇용접장치의 형상조립이송정보를 포함하는 형상조립공정데이터를 생성하도록 된 형상조립공정데이터생성과정(S300)과, 형상조립된 피용접물의 용접작업을 수행할 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 용접선검출데이터를 기반으로 연산하여 상기 로봇용접장치의 용접이송정보를 포함하는 용접공정데이터를 생성하도록 된 용접공정데이터생성과정(S400)을 포함하며; 상기 피용접물데이터생성과정(S100)의 상기 피용접물도면데이터는, 피용접물인 철의장품의 용접 자동화공정설비를 종합적으로 관리하는 공정종합관리서버에서 통신망을 통해 내려받아 로드(Load)하여 생성되고; 상기 피용접물데이터생성과정(S100)의 상기 형상데이터는, 비전인식수단을 통해 피용접물을 다각도로 촬영하여 얻어진 '2차원 이미지'들을 기반으로 연산하여 3차원 형태로 형상화된 '3차원 사물'로 생성되며; 상기 로봇용접장치는, 전원공급부의 전원을 제어하도록 된 로봇용접제어수단의 제어를 통해 전원을 공급받아 용접기를 선택된 이동좌표로 이동시킨 후, 상기 용접기를 구동하여 이동된 좌표에서 용접작업을 수행하도록 된 로봇용접수단과; 상기 로봇용접수단의 이동좌표에 배치되며 피용접물을 고정하고 선택된 방향을 정역회전시켜 원하는 용접부위에 대한 방향을 전환할 수 있도록 된 고정수단을 포함하되; 상기 고정수단은, 작업공간의 바닥에 시설되는 프레임구조체로 이루어지는 장치본체와; 상기 피용접물의 단부를 끼움하여 지지하도록 형성된 고정부재와; 상기 로봇용접제어수단의 제어를 통해 구동되며 일부위에 상기 고정부재가 고정구비되고 상기 고정부재에 끼움지지된 피용접물을 제어에 의해 회전시키도록 된 로봇암장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
각각의 피용접물에 대한 상기 형상조립공정데이터와 상기 용접공정데이터에 의해 수행되는 상기 로봇용접장치의 용접공정에서, 형상조립 및 용접공정 과정을 기록하는 로깅(logging)에서 추출 할 수 있는 '용접물제품 형상', 비드형상, 용접공정에 적용된 용접전류 및 용접전압 파형, 용접제조물 산출량, '용접제조물 품질' 정보를 포함하는 인프라데이터를 실시간으로 공정종합관리서버로 전송하는 인프라데이터통합과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템은, 피용접물데이터생성과정과 형상조립정보데이터로드과정과 형상조립공정데이터생성과정과 용접공정데이터생성과정을 순차적으로 수행하여, 선박의 건조과정에서 선박을 구성하는 조선기자재(철의장품)의 용접제조시 본 용접을 수행하기 이전에 용접 불량을 방지하기 위한 형상조립(가용접)과 본 용접의 순차적인 수행을 로봇용접장치를 통해 자동화 작업시스템을 구현하는 효과를 가진다.
이때, 비전인식수단를 통해 인식된 피용접물의 형상과 용접선 경로 정보에 의해 연산되어 형상조립의 동작 공정을 가지는 형상조립공정데이터와 본 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 제조품질과 경제성이 증대하는 효과를 가진다.
도 1은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 보인 개략 예시도.
도 2는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 구성하는 로봇용접장치를 보인 개략 예시도.
도 3은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 구성하는 로봇용접장치를 보인 개략 평면 예시도.
도 4는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템의 전기적 연결관계를 보인 개략 예시도.
도 5는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템에 적용되는 비전인식수단의 비전인식처리과정을 보인 개략 예시도.
도 6은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템이 적용된 공정에서 피용접물을 비전인식하는 예시를 보인 개략 예시도.
도 7은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템의 인프라데이터통합과정을 통해 구성되는 로봇용접설비들 사이의 정보연계를 보인 개략 예시도.
도 2는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 구성하는 로봇용접장치를 보인 개략 예시도.
도 3은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 구성하는 로봇용접장치를 보인 개략 평면 예시도.
도 4는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템의 전기적 연결관계를 보인 개략 예시도.
도 5는, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템에 적용되는 비전인식수단의 비전인식처리과정을 보인 개략 예시도.
도 6은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템이 적용된 공정에서 피용접물을 비전인식하는 예시를 보인 개략 예시도.
도 7은, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템의 인프라데이터통합과정을 통해 구성되는 로봇용접설비들 사이의 정보연계를 보인 개략 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템을 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 7은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)을 보인 도면으로, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)은, 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 시설된 로봇용접설비(100)에서 형상조립(가용접)과 용접조립(본용접)을 연속적으로 바로 수행하도록 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 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)은, 피용접물(10)인 철의장품의 도면정보를 가지는 피용접물도면데이터와 피용접물의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터를 포함하는 피용접물데이터를 생성하는 피용접물데이터생성과정(S100)과, 피용접물(10)의 형상조립공정에 필요한 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 로드(Load)하는 형상조립정보데이터로드과정(S200)과, 피용접물(10)인 철의장품의 피용접물데이터와 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 기반으로 연산하여 형상조립을 위한 로봇용접장치(110)의 형상조립이송정보를 포함하는 형상조립공정데이터를 생성하도록 된 형상조립공정데이터생성과정(S300)과, 형상조립된 피용접물(10)의 용접작업을 수행할 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 용접선검출데이터를 기반으로 연산하여 상기 로봇용접장치(110)의 용접이송정보를 포함하는 용접공정데이터를 생성하도록 된 용접공정데이터생성과정(S400)을 포함한다.
즉, 상기 피용접물데이터생성과정(S100)과 상기 형상조립정보데이터로드과정(S200)과 상기 형상조립공정데이터생성과정(S300)과 상기 용접공정데이터생성과정(S400)을 순차적으로 수행하여, 선박의 건조과정에서 선박을 구성하는 조선기자재(철의장품)의 용접제조시 로봇용접장치(110)를 통해 자동화 작업시스템을 구현하게 된다.
이에 따라, 용접하고자 하는 각각의 새로운 피용접물(10)마다 상기 로봇용접장치(110)의 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(110)는, 전원공급부(42)의 전원을 제어하도록 된 로봇용접제어수단(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 피용접물(10)을 고정하고 선택된 방향을 정역회전시켜 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, 용접(본용접) 작업을 원활히 수행하도록 용접을 진행할 피용접물(10)들이 서로 용접되는 정위치에서 어긋나지 않게 수행하는 형상조립(가용접) 작업을 상기 제어수단(41)의 제어와 상기 형상조립공정데이터에 따라 상기 피용접물(10)의 형상조립(가용접) 부위를 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 형상조립(가용접) 작업을 수행하게 될 수 있다.
아울러, 형상조립 작업을 수행한 이후, 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(21)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, 작업공간의 바닥에 시설되는 프레임구조체로 이루어지는 장치본체(31)와; 상기 피용접물(10)의 단부를 끼움하여 지지하도록 형성된 고정부재(32)와; 상기 로봇용접제어수단(41)의 제어를 통해 구동되며 일부위에 상기 고정부재(32)가 고정구비되고 상기 고정부재(32)에 끼움지지된 피용접물(10)을 제어에 의해 회전시키도록 된 로봇암장치(33);를 포함할 수 있다.
즉, 상기 피용접물(10)이 상기 고정부재(32)에 일단이 고정된 상태에서 상기 형상조립공정데이터를 기반으로 하는 상기 로봇용접제어수단(41)의 제어를 통해 상기 로봇암장치(33)에 고정구비된 상기 고정부재(32)를 정역회전하여 상기 피용접물(10)의 형상조립 부위의 위치를 선택적으로 전환하면서 형상조립 작업을 수행하게 될 수 있다.
아울러, 형상조립(가용접) 작업을 수행한 이후, 상기 용접공정데이터를 기반으로 기반으로 하는 상기 로봇용접제어수단(41)의 제어에 의한 상기 로봇암장치(33)의 회전구동을 통해 형상조립(가용접)된 피용접물(10)에 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.
이에 따라, 조선기자재 철의장품을 상기 고정수단(3)에 의한 회전을 통해 3차원 형태의 조립작업을 진행할 수 있게 된다.
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.
상기에서 고정부재(32)는, 형상조립을 위해 가공된 다양한 피용접물(앵글, 잔넬, H빔, PIPE 등)의 규격에 따라 알맞은 클램핑 구조를 가지면서 형성되어 상기 로봇암장치(33)에 탈부착가능하면서 고정구비되도록 구성될 수 있는 것으로, 종래 공지된 기술들 중에서 사용자에 의해 선택된 구성 및 구조가 적합하게 적용될 수 있다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)에서, 상기 형상조립공정데이터생성과정(S300)에서 생성되는 상기 형상조립공정데이터는, 각기 다른 피용접물(10)들에 대한 '형상조립의 우선 순위'데이터를 더 포함할 수 있으며; 상기 '형상조립의 우선 순위'데이터는, 상기 형상조립정보데이터와 상기 피용접물데이터를 기반으로 연산하여 '우선 순위'를 지정할 수 있다.
즉, 조선기자재 철의장품(피용접물)의 조립 중에 각기 다른 피용접물(10)들의 크기와 무게 의해 발생될 수 있는 'Turn Over'와 같은 조립사고를 방지하고 안전성을 향상시키기 위해 용접 대상이 되는 피용접물(10)의 무게, 길이, 전체적인 크기를 고려하여 형상조립의 공정 순서를 지정할 수 있다.
일 예로, 조립 중에 'Turn Over'의 사고 발생에 대한 안전성을 고려하면 피용접물(10)의 무게 중심이 바닥에 대하여 가깝게 하여야 하며, 이에 따라 조립과정의 1순위로 형강재(피용접물)의 무게가 제일 무거운 것, 2순위로 형강재(피용접물)의 길이가 제일 긴 것, 3순위로 형강재(피용접물)의 전체적인 크기가 제일 큰 것을 우선으로 하여 조립하도록 하고, 그것에 해당되지 않는 형강재(피용접물)들은 설계된 모델링의 순서대로 조립하도록 공정과정을 연산하여 도출할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)에서, 상기 피용접물데이터생성과정(S100)의 상기 피용접물도면데이터는, 피용접물(10)인 철의장품의 용접 자동화공정설비를 종합적으로 관리하는 공정종합관리서버(400)에 저장된 도면정보를 통신망(300)을 통해 내려받아 로드(Load)하여 생성되고; 상기 피용접물데이터생성과정(S100)의 상기 형상데이터는, 비전인식수단(200)을 통해 피용접물(10)을 다각도로 촬영하여 얻어진 '2차원 이미지'들을 기반으로 연산하여 3차원 형태로 형상화된 '3차원 사물'로 생성된다.
즉, 피용접물(10)인 철의장품이 생산 및 가공되는 철의장 업체에서 제작된 철의장품의 도면정보를 철의장 업체에서 상기 공정종합관리서버(400)에 전송하여 저장하면, 철의장품의 용접작업에 필요한 철의장품(피용접물)의 도면정보를 로봇용접설비가 시설된 로봇용접공장에서 상기 공정종합관리서버(400)에 접속하여 내려받아 로드(Load)하여 사용할 수 있게 된다.
아울러, 상기 비전인식수단(200)을 통해 실제로 용접작업을 진행할 상기 고정수단에 고정된 피용접물(10)을 촬영하여 '3차원 사물'의 데이터로 생성하여 상기 피용접물도면데이터의 형상을 기반으로 실제로 고정된 피용접물(10)의 형상과의 오차를 교정할 수 있게 된다.
이에 따라, 피용접물(10) 크기 및 위치에 따른 오차에 대한 용접 불량을 제거하여 제조품질을 증대하게 될 수 있다.
상기에서 로봇용접설비(100)는, 상기 로봇용접장치(110)와, 상기 로봇용접장치(110)가 수행하는 용접공정을 제어하도록 구성된 메인제어부(120)와, 상기 메인제어부(120)의 제어를 통해 통신망(300)에 접속가능하도록 구성된 메인통신부(130)를 포함한다.
즉, 상기 로봇용접설비(100)는 로봇용접공장의 작업공간에 시설되되, 피용접물(10)의 형상조립 및 용접 공정을 제어하는 메인제어부(120)의 제어에 의해 상기 로봇용접장치(110)가 피용접물(10)의 형상조립 및 용접 작업을 수행하고, 상기 메인통신부(130)를 통해 용접공정에 필요한 데이터를 통신망(300)을 통해 제공받도록 구성하여 철의장품(피용접물)에 대한 용접공정을 수행하는 하나의 플랫폼 단위로 구성될 수 있게 된다.
상기에서 피용접물도면데이터를 구성하는 피용접물(10)의 정보는, 기존의 다양한 각각의 조선기자재(철의장품)의 형상(주로, I, ㄱ, ㄷ, ㄲ, T 형 등)에 따른 피용접물(10)의 높이 및 너비, 부재 재질, 두께 등이 포함될 수 있다.
상기에서 형상조립정보데이터로드과정(S200)의 상기 형상조립정보데이터는, 피용접물(10)인 철의장품의 용접 자동화공정설비를 종합적으로 관리하는 공정종합관리서버(400)에 저장된 형상조립정보를 통신망(300)을 통해 내려받아 로드(Load)하여 생성된다.
즉, 피용접물(10)인 철의장품(피용접물)이 용접된 용접물의 설계정보를 용접공정을 진행하기 이전에 상기 공정종합관리서버(400)에 전송하여 저장하고, 피용접물(10)의 용접공정을 수행할 때 통신망(300)을 통해 로봇용접설비(100)가 시설된 로봇용접공장에서 상기 공정종합관리서버(400)에 접속하여 철의장품의 형상조립에 필요한 형상조립정보를 내려받아 로드(Load)하여 사용하도록 구성할 수 있다.
이에 따라, 용접공정을 수행할 때마다 용접물의 설계자에게 도면을 별도로 제공받지 않고도 형상조립(가용접)에 필요한 설계정보를 추출할 수 있게 된다.
상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)에서, 상기 용접공정데이터를 생성시 기반이 되는 상기 용접선검출데이터는, 상기 비전인식수단(200)을 통해 피용접물(10)의 특이점들을 검출하여 라인(Line)형상의 경로로 인식하고 추적해서 분석된 용접선 경로 정보로 이루어지도록 생성된다.
즉, 상기 용접공정데이터생성과정(S400)에 의해 용접(본용접) 작업 동작 공정을 가지는 용접공정데이터를 생성하는 과정에서, 상기 용접공정데이터를 구성하는 상기 로봇용접장치(100)의 용접이송정보(용접경로)를 연산할 때 필요한 용접선 경로를 상기 비전인식수단(200)을 통해 검출시킬 수 있게 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 구성하는 용접이송정보는, 로봇용접장치(110)가 용접을 하기 위해 이동되어야 하는 좌표, 이동속도, 회전 각도 등이 포함될 수 있다.
상기에서 비전인식수단(200)은, 상기 로봇용접설비(100)가 시설되는 작업공간에 구비되며 상기 로봇용접장치(100)의 상기 로봇용접제어수단(41)의 제어신호에 의해 사물을 카메라 촬영하여 영상이미지를 생성하는 비전카메라모듈(210)과, 상기 비전카메라모듈(210)에서 촬영된 영상이미지를 분석하여 피용접물(10)의 형상과 용접가공부분을 추출하는 이미지분석부(220)와, 상기 비전카메라모듈(210)에서 촬영된 영상이미지를 상기 메인통신부(130)를 통해 통신망(300)을 거쳐 전송받으며 영상이미지를 상기 이미지분석부(220)로 보내고 상기 이미지분석부(220)에서 추출된 피용접물(10)의 형상과 용접가공부분을 기반으로 상기 로봇용접장치(110)의 용접이송정보를 연산하여 상기 로봇용접설비(100)로 송신하는 비전프로세싱서버(230)를 포함하며; 상기 비전프로세싱서버(230)와 상기 이미지분석부(220)는, 통신망(300)을 통해 인터넷 기반으로 컴퓨터 시스템 리소스를 제공하도록 구성된 클라우드컴퓨팅서버(500)에 설치되어 운용될 수 있다.
즉, 상기 메인제어부(120)에서 용접공정을 수행하기 위해 상기 비전인식수단(200)을 통해 피용접물(10)을 촬영하여 피용접물의 형상과 용접선을 검출하여 형상조립이송정보와 용접이송정보를 연산할 때, 상기 메인제어부(120)가 상기 비전인식수단(200)의 상기 비전인식카메라모듈(210)에 비전인식을 시도하는 비전인식제어신호를 송신하여 상기 비전카메라모듈(210)의 촬영준비(초기화)를 진행한다.
그리고, 촬영을 하여 생성된 영상이미지를 상기 로봇용접설비(100)가 시설된 각각의 로봇용접공장에서가 아닌 상기 클라우드컴퓨팅서버(500)의 상기 비전프로세싱서버(230)로 전송하며, 전송된 영상이미지를 상기 이미지분석부(220)에서 분석하게 된다.
아울러, 영상이미지를 분석하여 추출된 피용접물(10)의 형상, 용접가공부분등의 정보를 기반으로 상기 비전프로세싱서버(230)에서 상기 로봇용접장치가 수행할 용접공정에 대한 용접이송정보, 형상조립이송정보가 연산되어 생성된다.
상기와 같이 연산된 용접공정에 필요한 정보들을 상기 메인통신부(130)로 송신하여 상기 메인통신부(130)와 전기적으로 연결된 상기 메인제어부(120)에서 송신된 정보들을 기반으로 상기 로봇용접장치의 제어연산을 수행하여 용접공정을 진행하게 된다.
또한, 조선기자재(철의장품)의 용접공정을 수행하는 로봇용접설비(100)를 다수의 로봇용접공장(플랫폼)들의 형태로 운용할 때, 초기 설치비용이 많이 들고 다중으로 설치시 유지보수가 어려운 비전인식을 수행하는 상기 비전인신수단(200)의 상기 이미지분석부(220)와 같은 컴퓨팅설비를 단일의 설비로 설치하여 적용할 수 있게 된다.
이에 따라, 유지보수성과 확장성 및 경제성이 증대하는 효과를 가진다.
상기에서 비전카메라모듈(210)은, 사물을 카메라 촬영하여 이미지를 생성하는 '카메라모듈'로 구성 및 구조될 수 있는 것으로, 종래 공지된 기술들 중에서 사용자에 의해 선택된 구성 및 구조가 적합하게 적용될 수 있다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)은, 각각의 피용접물(10)에 대한 상기 형상조립공정데이터와 상기 용접공정데이터에 의해 수행되는 상기 로봇용접장치(110)의 용접공정에서, 형상조립 및 용접공정 과정을 기록하는 로깅(logging)에서 추출 할 수 있는 '용접물제품 형상', 비드형상, 용접공정에 적용된 용접전류 및 용접전압 파형, 용접제조물 산출량, '용접제조물 품질' 정보를 포함하는 인프라데이터를 실시간으로 공정종합관리서버(400)로 전송하는 인프라데이터통합과정(S500);을 더 포함한다.
즉, 상기 인프라데이터통합과정(S500)을 통해 로봇용접공장에 시설되는 본 실시 예에 의한 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)이 적용된 각각의 공정들이 상기 종합공정관리서버(400)에 접속하여 로봇용접공장의 공정에서 생성되는 인프라데이터를 전송하고, 상기 종합관리서버(400)에 전송된 타 공정에서 진행했던 용접공정 과정의 인프라데이터를 누적시키면서 저장하게 되며, 이후 추가로 시설되는 타 로봇용접공장과 통신망(300)을 통해 상기 종합공정관리서버(400)에 접속해서 인프라데이터를 내려받는 정보교환 과정을 통해 정보연계를 효율적으로 구현하게 된다.
이에 따라, 실시간 양방향 정보 전달 및 저장이 가능하도록 시스템을 구성할 수 있으며, 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 공정종합관리서버(400)를 중심으로 로봇용접공장 사이의 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 비전인식수단(200)과 같은 사물을 인식하고 검출하는 비전 시스템을 활용하여 생성된 피용접물 및 용접물을 대상으로 용접 자동화공정을 로깅한 것을 상기 공정종합관리서버(400)에 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 있는 데이터를 확보할 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 : 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템
10 : 피용접물 100 : 로봇용접설비
110 : 로봇용접장치 120 : 메인제어부
130 : 메인통신부 200 : 비전인식수단
210 : 비전카메라모듈 220 : 이미지분석부
230 : 비전프로세싱서버
300 : 통신망 400 : 공정종합관리서버
500 : 클라우드컴퓨팅서버
2 : 로봇용접수단 21 : 용접기
3 : 고정수단 31 : 장치본체
32 : 고정부재 33 : 로봇암장치
41 : 로봇용접제어수단 42 : 전원공급부
10 : 피용접물 100 : 로봇용접설비
110 : 로봇용접장치 120 : 메인제어부
130 : 메인통신부 200 : 비전인식수단
210 : 비전카메라모듈 220 : 이미지분석부
230 : 비전프로세싱서버
300 : 통신망 400 : 공정종합관리서버
500 : 클라우드컴퓨팅서버
2 : 로봇용접수단 21 : 용접기
3 : 고정수단 31 : 장치본체
32 : 고정부재 33 : 로봇암장치
41 : 로봇용접제어수단 42 : 전원공급부
Claims (2)
- 선박의 건조시에 선박을 구성하는 조선기자재 철의장품을 용접조립하도록 시설된 로봇용접설비(100)를 포함하는 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템(1)에 있어서;
피용접물(10)인 철의장품의 도면정보를 가지는 피용접물도면데이터와 피용접물(10)의 형상을 인식하여 얻는 형상데이터를 포함하는 피용접물데이터를 생성하는 피용접물데이터생성과정(S100)과, 피용접물(10)의 형상조립공정에 필요한 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 로드(Load)하는 형상조립정보데이터로드과정(S200)과, 피용접물(10)인 철의장품의 피용접물데이터와 형상조립용접물의 정보를 가지는 형상조립정보데이터를 기반으로 연산하여 형상조립을 위한 로봇용접장치(110)의 형상조립이송정보를 포함하는 형상조립공정데이터를 생성하도록 된 형상조립공정데이터생성과정(S300)과, 형상조립된 피용접물(10)의 용접작업을 수행할 경로인 용접선을 검출하여 얻는 검출된 용접선검출데이터를 기반으로 연산하여 상기 로봇용접장치(110)의 용접이송정보를 포함하는 용접공정데이터를 생성하도록 된 용접공정데이터생성과정(S400)을 포함하며;
상기 피용접물데이터생성과정(S100)의 상기 피용접물도면데이터는,
피용접물(10)인 철의장품의 용접 자동화공정설비를 종합적으로 관리하는 공정종합관리서버(400)에서 통신망(300)을 통해 내려받아 로드(Load)하여 생성되고;
상기 피용접물데이터생성과정(S100)의 상기 형상데이터는,
비전인식수단(200)을 통해 피용접물(10)을 다각도로 촬영하여 얻어진 '2차원 이미지'들을 기반으로 연산하여 3차원 형태로 형상화된 '3차원 사물'로 생성되며;
상기 로봇용접장치(110)는,
전원공급부(42)의 전원을 제어하도록 된 로봇용접제어수단(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 피용접물(10)을 고정하고 선택된 방향을 정역회전시켜 원하는 용접부위에 대한 방향을 전환할 수 있도록 된 고정수단(3)을 포함하되;
상기 고정수단(3)은,
작업공간의 바닥에 시설되는 프레임구조체로 이루어지는 장치본체(31)와; 상기 피용접물(10)의 단부를 끼움하여 지지하도록 형성된 고정부재(32)와; 상기 로봇용접제어수단(41)의 제어를 통해 구동되며 일부위에 상기 고정부재(32)가 고정구비되고 상기 고정부재(32)에 끼움지지된 피용접물(10)을 제어에 의해 회전시키도록 된 로봇암장치(33)를 포함하며;
상기 로봇용접장치(110)의 용접공정에서 형상조립(가용접) 작업 과정은,
상기 형상조립공정데이터를 기반으로 상기 로봇용접제어수단(41)의 제어를 통해 상기 고정부재(32)를 정역회전하여 상기 피용접물(10)의 형상조립 부위의 위치를 선택적으로 전환해서 상기 용접기(21)에 맞춤되게 위치시킨 후, 상기 용접기(21)를 구동하여 상기 피용접물(10)에 대한 형상조립(가용접) 작업을 수행하고;
상기 로봇용접장치(110)의 용접공정에서 용접(본용접) 작업 과정은,
상기 용접공정데이터를 기반으로 하는 상기 로봇용접제어수단(41)의 제어에 의한 상기 로봇암장치(33)의 회전구동을 통해 형상조립(가용접)된 피용접물(10)에 대한 공간좌표의 전환과 상기 로봇용접수단(2)의 용접기(21)에 대한 이동좌표의 변환을 복합적으로 연산수행하여 상기 피용접물(10)의 용접(본용접) 작업에 대한 3차원공간좌표를 구현해서 상기 피용접물(10)의 개별적 형상과 크기에 맞춤되게 상기 피용접물(10)의 용접부를 상기 용접기(21)에 맞춤되게 위치시킨 후, 상기 용접기(21)를 구동하여 상기 피용접물(10)에 대한 용접(본용접) 작업을 수행하며;
각각의 피용접물(10)에 대한 상기 형상조립공정데이터와 상기 용접공정데이터에 의해 수행되는 상기 로봇용접장치(110)의 용접공정에서는,
형상조립 및 용접공정 과정을 기록하는 로깅(logging)에서 추출 할 수 있는 '용접물제품 형상', 비드형상, 용접공정에 적용된 용접전류 및 용접전압 파형, 용접제조물 산출량, '용접제조물 품질' 정보를 포함하는 인프라데이터를 실시간으로 공정종합관리서버(400)로 전송하는 인프라데이터통합과정(S500)을 더 포함하고;
상기 로봇용접설비(100)에서 형상조립(가용접) 작업과 용접조립(본용접) 작업이 연속적으로 수행되는 것을 통해 다양한 조선기자재 철의장품들에 대하여 각각 맞춤되는 자동용접이 수행되어 선박의 제조에 대한 자동화공정이 구현되는 것을 특징으로 하는 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템. - 삭제
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| KR1020230064459A KR102592197B1 (ko) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템 |
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| KR1020230064459A KR102592197B1 (ko) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 비전인식기반 조선기자재 철의장품 형상조립 및 용접 자동화 시스템 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050086635A (ko) | 2002-11-13 | 2005-08-30 | 다 탕 모바일 커뮤니케이션즈 이큅먼트 코포레이션 리미티드 | 확산 스펙트럼 계수 가변의 다중 사용자 복조 방법 |
| KR102034541B1 (ko) * | 2018-07-10 | 2019-10-21 | 주식회사 성우하이텍 | 부품 조립용 로봇 시스템의 제어방법 |
| 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 |
| KR20210037746A (ko) | 2014-01-25 | 2021-04-06 | 소니 인터랙티브 엔터테인먼트 아메리카 엘엘씨 | 머리-장착형 디스플레이에서의 메뉴 내비게이션 |
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