KR19980073860A - 산업용 로봇의 기구 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 로봇의 기구 보정장치에 관한 것으로, 종래에는 단지 X-Y 평면만을 고려한 보정을 구현하여 세 개의 축 이상인 직교좌표 로봇이나 수평다관절 로봇인 경우에 Z축이나 W축을 고려하지 못한 상태에서 보정을 실행하게 되므로, 결국 기계적인 치구장치로는 X-Y에 대한 위치오차만을 보정하고, Z축이나 W축에 대한 보정은 별도의 3차원 측정장치를 사용하여야 하거나, 또는 기구 보정후에 정밀도를 측정할 수 없어 단순히 기구 보정장치만의 역할을 수행하게 되는 문제점이 있었던 바, 본 발명에서는 소정 로봇의 로봇팔 단부에 인식마크가 부착된 영상인식 툴을 장착하고, 그 영상인식 툴과 각각 대향되도록 제1,제2 카메라를 설치하며, 그 각 카메라에 입력되는 영상에서 영상인식 툴의 영상을 추출하는 영상처리기를 각 카메라와 연결 설치하고, 상기 로봇을 각각의 측정점으로 차례차례 이동시키도록 구성함으로써, 별도의 장치를 추가하지 않고도 기구 보정시 Z축이나 W축에 대한 측정이 가능함은 물론 기구 보정 이후에도 그 정밀도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

산업용 로봇의 기구 보정장치

본 발명은 영상처리를 이용한 로봇의 기구 보정장치에 관한 것으로, 특히 직교좌표 로봇 및 수평다관절 로봇의 기구부 위치 오차를 측정 및 보정하는데 적합한 산업용 로봇의 기구 보정장치에 관한 것이다.

근래에 들어 산업용 로봇이 CAD/CAM 시스템과 함께 생산공정의 자동화에 많은 기여와 역할을 수행하고 있음은 주지의 사실이다. 특히 산업이 고도화되면서 산업용 로봇은 과거 단순 반복적인 작업에서 벗어나 보다 정교하고 복잡한 작업을 수행하고 있다. 이때, 로봇 제어기에서 로봇 기구부의 제원을 정확하게 알고 있어야만이 복잡하고 정교한 작업을 수행할 수 있음은 물론 로봇 기구부의 양산 및 조립과정에서 발생되는 기구부 오차를 측정할 수 있게 되는 것이다.

종래의 기구부 오차를 측정하기 위한 장치를 도 1에 도시하였다.

즉, 소정의 고정판(1)에 로봇(2)이 고정되고, 그 로봇(2)의 일측에 가공정밀도가 우수한 복수개의 측정치구(3,3')가 설치되는데, 그 각 측정치구(3,3') 사이의 간격은 이미 알고 있다. 상기 로봇(2)의 일측에는 각각의 측정점으로 로봇(2)을 이동시키기 위한 로봇 제어기(4)가 설치되며, 상기 고정판(1)과 별도의 위치에는 각 측정점들에 대한 로봇(2)의 관절좌표값을 읽어들여 두 좌표계의 관계식이 입력된 계산장치(5)가 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호인 2a는 로봇팔이다.

상기와 같이 구성된 기구 보정장치의 위치오차 측정방법은 다음과 같다.

즉, 이미 두 측정치구간의 간격을 알고 있는 상태에서 두 점 이상의 측정점에 측정치구(3,3')들을 설치한 후 서보(미도시)를 끄고 모터(미도시)를 프리상태로 한 다음에 상기 로봇팔(2a)의 단부와 고정판에 장착된 치구(3,3')가 동일선 상에 놓이도록 로봇(2)을 이동시켜 제어기(4)에서 읽어들이는 측정점의 관절좌표값을 측정하는 일련의 과정을 설치된 치구가 놓인 측정점의 수 만큼 반복하는 것이었다.

상기의 과정들을 통해 얻어진 측정점들의 관절좌표값들과 이미 알고 있는 측점점의 직교좌표값들 간의 대응관계를 로봇팔(2a)의 길이와 옵셋을 변수로 하는 로봇의 기구 특성을 고려한 기구학 및 역기구학을 고려한 관계식으로 유도하여 그 해를 구해 설치된 로봇의 기구 오차를 보정할 수 있는 값을 측정하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기구 보정장치에서는, 단지 X-Y 평면만을 고려한 보정을 구현하여 세 개의 축 이상인 직교좌표 로봇이나 수평다관절 로봇인 경우에 Z축이나 W축을 고려하지 못한 상태에서 보정을 실행하게 되므로, 결국 기계적인 치구장치로는 X-Y에 대한 위치오차만을 보정하고, Z축이나 W축에 대한 보정은 별도의 3차원 측정장치를 사용하여야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 기구 보정장치에서는 기구 보정후에 정밀도를 측정할 수 없어 단순히 기구 보정장치만의 역할을 수행하게 되는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 별도의 장치를 추가하지 않고도 기구 보정시 Z축이나 W축에 대한 측정이 가능함은 물론 기구 보정 이후에도 그 정밀도를 측정할 수 있는 산업용 로봇의 기구 보정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 산업용 로봇의 기구 보정장치를 보인 개략도.

도 2는 본 발명 산업용 로봇의 기구 보정장치를 보인 개략도.

도 3은 본 발명 산업용 로봇의 기구 보정장치에 있어서, 영상인식 툴을 보인 측면도 및 저면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 고정판 12 : 로봇

12a : 로봇팔 13 : 영상인식 툴

13a : 인식마크 14,14' : 제1,제2 카메라

15 : 영상처리기 16 : 로봇 제어기

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정의 고정판에 고정 설치된 로봇의 로봇팔 단부에 인식마크가 부착되어 장착되는 영상인식 툴과, 그 영상인식 툴과 각각 대향되도록 상기 고정판에 설치되는 제1,제2 카메라와, 그 각 카메라와 연결되어 카메라에 입력되는 영상에서 영상인식 툴의 영상을 추출하는 영상처리기와, 상기 로봇을 각각의 측정점으로 차례차례 이동시키는 로봇 제어기로 구성함을 특징으로 하는 산업용 로봇의 기구 보정장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 산업용 로봇의 기구 보정장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 기구 보정장치는 소정 로봇팔의 단부에 영상인식을 위한 인식마크를 장착하는 한편 그 인식마크와 대응되는 카메라를 소정의 영상처리기와 연결 설치함으로써, 그 영상처리기로 입력된 영상에서 영상좌표를 계산한 다음 추출된 영상좌표를 소정의 관계식으로 매핑하여 로봇의 X축 및 Y축 좌표를 측정하고, W축 회전시 영상 인식마크의 변화량을 측정하여 W축 및 Z축에 대한 기구보정을 하는 것은 물론 로봇의 측정위치를 반복 이동시켜 위치정밀도를 측정하는 것으로, 이를 위한 장치가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.

즉, 소정의 고정판(11)에 로봇(12)이 고정되고, 그 로봇(12)의 로봇팔(12a) 단부에 인식마크(13a)가 부착된 영상인식 툴(13)이 장착되고, 그 영상인식 툴(13)과 대향되도록 제1,제2 카메라(14,14')가 소정 간격을 두고 상기 고정판(11)에 설치되며, 그 각 카메라(14,14')와 연결되어 카메라(14,14')에 입력된 영상에서 영상인식 툴(13)의 영상을 추출하는 영상처리기(15)가 상기 고정판(11)과는 별도로 설치되고, 상기 로봇(12)의 일측에는 로봇을 각각의 측정점으로 차례차례 이동시키기 위한 로봇 제어기(16)가 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 기구 보정장치의 위치오차 측정방법은 다음과 같다.

상기 로봇(12)의 영상인식 툴(13)이 제1 카메라(14)가 설치된 위치를 제1 측정위치로 하여 인식마크(13a)를 영상 인식한 후에 영상 표시의 무게 중심좌표를 로봇의 직교좌표로 매핑하는 관계식을 이용해 로봇의 X축 및 Y축의 직교좌표를 측정하고, 이미 알고 있는 Z축 높이변화에 따른 영상 상에서의 면적 변화비율을 사용하여 로봇의 Z축 좌표를 측정하는데, 이때 W축을 회전시키면 로봇팔(12a)의 단부에 부착된 영상마크(13a)도 같이 회전하므로 회전하기 전후의 영상마크 좌표를 계산하면 로봇의 W축 좌표도 측정할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 로봇 제어기(16)에서 로봇의 관절좌표값을 읽어 들이면 제1 측정위치에서 측정이 끝나며 위와 같은 측정을 제2 카메라가 설치된 제2 측정위치로 로봇(12)을 이동시켜 반복하면 제1 측정위치와 제2 측정위치에서 측정된 좌표값들을 로봇팔(12a)의 길이와 옵셋을 변수로 하는 기구학 및 역기구학을 고려한 관계식으로 유도하여 그 해를 로봇의 기구오차를 보정값으로 계산하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 산업용 로봇의 기구 보정장치는, 소정 로봇의 로봇팔 단부에 인식마크가 부착된 영상인식 툴을 장착하고, 그 영상인식 툴과 각각 대향되도록 제1,제2 카메라를 설치하며, 그 각 카메라에 입력되는 영상에서 영상인식 툴의 영상을 추출하는 영상처리기를 각 카메라와 연결 설치하고, 상기 로봇을 각각의 측정점으로 차례차례 이동시키도록 구성함으로써, 별도의 장치를 추가하지 않고도 기구 보정시 Z축이나 W축에 대한 측정이 가능함은 물론 기구 보정 이후에도 그 정밀도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소정의 고정판에 고정 설치된 로봇의 로봇팔 단부에 인식마크가 부착되어 장착되는 영상인식 툴과, 그 영상인식 툴과 각각 대향되도록 상기 고정판에 설치되는 제1,제2 카메라와, 그 각 카메라와 연결되어 카메라에 입력되는 영상에서 영상인식 툴의 영상을 추출하는 영상처리기와, 상기 로봇을 각각의 측정점으로 차례차례 이동시키는 로봇 제어기로 구성함을 특징으로 하는 산업용 로봇의 기구 보정장치.