KR20040061700A - 원격 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 한 쌍의 용접대상체를 상호 용접한 후, 용접부의 용접상태를 원격으로 제어하기 위한 원격 제어시스템에 관한 것으로서, 상기 용접부를 용접하는 용접기와, 용접 완료된 상기 용접부의 용접상태를 촬상하는 촬상부를 가지고 상기 용접대상체에 이동가능하게 결합되는 로봇과; 상기 로봇에 마련되어 상기 로봇을 구동시키는 한편, 상기 용접기 및 상기 촬상부의 온오프(On/Off) 동작을 제어하는 로봇구동부와; 상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 용접부의 영상을 처리하는 영상처리기와; 상기 로봇과 이격된 위치에서 상기 로봇구동부 및 상기 영상처리기를 원격제어하는 원격제어기와; 상기 원격제어기에 의해 제어된 상기 로봇의 이동위치와 상기 용접부의 용접상태를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 로봇에 의한 용접 작업 및 획득한 용접부의 용접상태를 원거리에서 무선으로 원격제어할 수 있게 되는 것이다.

Description

원격 제어시스템{Remote controlling system}

본 발명은, 원격 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 로봇에 의한 용접 작업 및 획득한 용접부의 용접상태를 원거리에서 무선으로 원격제어할 수있도록 한 원격 제어시스템에 관한 것이다.

원격 제어시스템은 용접작업이 주로 행해지는 다양한 산업분야에 적용할 수 있으나, 이하에서는 선박을 그 작업 대상체로 하여 설명하기로 한다. 선박은 자동차나 가전제품과는 달리 철저한 주문생산으로 고객의 선호에 맞도록 생산되는 특수 제품이다. 그러므로 선주와 조선소간의 상담을 통해 선형, 납기, 선가 등을 포함한 일체의 내용을 협의하여 선박 건조 계약이 체결되는 것이 보통이다.

선박의 건조가 확정되면, 화물, 여객의 적재능력, 선속, 선체구조, 항해능력 및 거주성 등의 선박 재원을 기초자료로 선체선도, 일반배치도, 횡단면도, 강재/기관 배치도 등의 기본설계 및 선각 구조도, 갑판 의장도 및 기관·전기 의장도 등을 포함한 상세설계가 이루어진다.

이 때, 선박의 소재로 주로 채용되는 강재는 크게 강판과 형강의 두 종류로 구분할 수 있다. 강판은 말 그대로 강철로 된 판을 말하며, 그 두께에 따라 6㎜ 이상인 것을 후판, 1~6mm 사이인 것을 중판, 1mm 이하인 것을 박판이라고 하는데, 통상적으로 선박 건조에는 용접성이 우수한 강판이 사용된다. 그리고, 형강은 단면의 모양이 다양한 막대기 모양 압연재의 총칭으로 단면 형상에 따라 ??형, ??형, H형, I형, Z형, T형 등의 종류로 나누어진다.

선박을 가까이에서 바라보면 큰 바둑판 모양처럼 용접되어 있는 것을 알 수 있다. 이는 용도에 따라 절단되고 성형되어 전처리 과정을 거친 강판을 선박으로 건조하기 용이하도록 블록으로 제작한 후, 상호 용접에 의해 결합시킨 것이다.

이처럼 선박 건조시, 용접 작업은 선박 건조의 주된 작업이라 할 수 있을 만큼 많은 시간 및 비용을 요구하고 있으며, 용접 작업에 대한 결과의 신뢰도 또한 상당히 중요한 부분을 차지하게 된다. 만일, 용접부의 상태가 양호하지 않다면 선박으로써의 품위가 떨어질 뿐만 아니라 방수에 치명적인 결점을 안게 되기 때문이다.

한편, 비교적 평탄한 갑판의 바닥면 등은 검수자가 직접 용접을 행하기도 하지만, 검수자가 근접하기 어려운 협소한 영역 및 월의 상부 영역, 족장 위의 용접부 영역 등은, 안전문제로 인해 검수자가 접근하기 어려워 로봇을 이용하게 된다.

그런데, 종래에는 이러한 로봇을 이용하여 용접을 행하고 용접부의 용접상태를 확인하기 위해서는 검수자와 피검수자가 소정의 제어기를 들고 용접부를 일일이 추적해야 하므로 작업이 상당히 번거롭다는 문제점이 있다.

더욱이, 검수자가 근접하기 어려운 협소한 영역 및 월의 상부 영역, 족장 위의 용접부 영역 등은, 제어기 이동에 방해가 되는 요소들이 많이 존재하고 있어 검수작업을 수행하기가 매우 불편하고 위험하다는 결점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 로봇에 의한 용접 작업 및 획득한 용접부의 용접상태를 원거리에서 무선으로 원격제어할 수 있도록 한 원격 제어시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 로봇이 용접대상체에 배치된 상태를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 원격 제어시스템에 대한 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명의 원격 제어시스템에 대한 제어블럭도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

15 : 용접부 18 : 용접기

19 : 로봇구동부 20 : 로봇

30 : 촬상부 30a : 카메라

30b : 조명부재 40 : 영상처리기

50 : 디스플레이부 62 : 비교부

64 : 판단제어부 66 : 표시부

70 : 원격제어기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 한 쌍의 용접대상체를 상호 용접한 후, 용접부의 용접상태를 원격으로 제어하기 위한 원격 제어시스템에 있어서, 상기 용접부를 용접하는 용접기와, 용접 완료된 상기 용접부의 용접상태를 촬상하는 촬상부를 가지고 상기 용접대상체에 이동가능하게 결합되는 로봇과; 상기 로봇에 마련되어 상기 로봇을 구동시키는 한편, 상기 용접기 및 상기 촬상부의 온오프(On/Off) 동작을 제어하는 로봇구동부와; 상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 용접부의 영상을 처리하는 영상처리기와; 상기 로봇과 이격된 위치에서 상기 로봇구동부 및 상기 영상처리기를 원격제어하는 원격제어기와; 상기 원격제어기에 의해 제어된 상기 로봇의 이동위치와 상기 용접부의 용접상태를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 제어시스템을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 로봇은, 더미본체와, 상기 더미본체의 상부에 가로방향을 따라 배치되는 고정부와, 상기 고정부에 대해 수평방향을 따라 왕복이동하는 가동부를 갖는 로봇본체와; 상기 로봇본체의 대향하는 양측에 상호 이격배치되어 상기 한 쌍의 용접대상체를 척킹하는 한 쌍의 그립을 포함하며, 상기 용접기와 상기 촬상부는 상기 가동부에 결합되어 있다.

상기 촬상부는, 카메라와, 상기 카메라가 상기 용접부를 선명하게 촬상할 수 있도록 상기 용접부를 밝히는 조명부재를 포함한다.

이 때, 상기 카메라는 라인스캔카메라(Line Scan Camera) 및 에리아스캔카메라(Area Scan Camera) 중 적어도 어느 하나로 채용되고, 상기 조명부재는 엘이디(LED), 할로겐램프 및 형광램프 중 적어도 어느 하나로 채용될 수 있다.

만일, 상기 디스플레이부에 표시된 상기 용접부의 용접상태를 미리 세팅된 소정의 기준 용접상태와 비교하는 비교부와; 상기 비교부로부터의 결과값에 기초하여 획득한 상기 용접부의 용접상태에 대한 양불량 여부를 자동으로 판단하는 판단제어부와; 상기 판단제어부에 의한 최종의 결과값을 외부로 표시하는 표시부를 더 마련한다면 용접상태의 양불량 여부를 자동으로 인지할 수 있을 것이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 로봇이 용접대상체에 배치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 원격 제어시스템에 대한 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 원격 제어시스템에 대한 제어블럭도이다.

전술한 바와 같이, 선박은 주로 강판을 블록(이하, "용접대상체(10a,10b)")으로 제작한 후, 상호 용접에 의해 결합시킨다. 이 때, 갑판의 저면 용접 등은 용접공이 직접 수행하는 경우도 있으나, 검수자가 근접하기 어려운 협소한 영역 및 월의 상부 영역, 족장 위의 용접부(15) 영역 등은, 안전문제로 인해 검수자가 접근하기 어려워 주로 로봇(20)을 이용한다.

본 발명에 따른 원격 제어시스템은, 로봇(20)과, 로봇(20)을 구동시키는 로봇구동부(19)와, 용접부(15)의 영상을 처리하는 영상처리기(40)와, 로봇구동부(19) 및 영상처리기(40)를 원격제어하는 원격제어기(70)와, 원격제어기(70)에 의해 제어된 로봇(20)의 이동위치와 용접부(15)의 용접상태(A)를 디스플레이하는 디스플레이부(50)를 포함한다.

로봇(20)은 갑판의 저면과 같이 평평한 바닥면을 용접하는 데에도 이용될 수 있을 뿐만 아니라 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 용접대상체(10a,10b)가 수직으로 세워져 있을 경우에도, 수직으로 된 용접대상체(10a,10b)에 붙어 그 용접부(15)를 따라 이동하면서 용접을 수행하게 된다.

이러한 로봇(20)에 대해 간략하게 소개하면, 로봇본체(22)와, 로봇본체(22)의 대향하는 양측에 상호 이격배치되어 한 쌍의 용접대상체(10a,10b)를 척킹하는 한 쌍의 그립(24)을 갖는다.

용접대상체(10a,10b)는 강판으로 된 평평한 평탄부(12)와, 평탄부(12)의 각 변들을 잇는 관부(14)로 이루어지며, 로봇(20)에 형성된 그립(24)은 관부(14)를 척킹하게 된다. 이에, 그립(24)은 관부(14)를 척킹한 후, 일측 핑거(24a)가 타측 핑거(24b)로 이동하면서 관부(14)를 견고하게 척킹할 수 있도록 되어 있다.

로봇본체(22)는 더미본체(22a)와, 더미본체(22a)의 상부에 가로방향을 따라 배치되는 고정부(22b)와, 고정부(22b)에 대해 수평방향을 따라 왕복이동하는 가동부(22c)를 갖는다. 가동부(22c)에는 용접기(18)와 촬상부(30)가 결합되어 있다.

그리고, 로봇(20)에는 로봇(20)이 용접대상체(10a,10b)를 따라 이동하도록 하는 한편, 용접기(18) 및 촬상부(30)의 온오프(On/Off) 동작을 제어하는 로봇구동부(19)가 마련되어 있다.

로봇구동부(19)는 유선으로도 조작가능하지만 본 발명에서는 원격제어기(70)에 의해 제어되도록 하고 있다. 이를 위해, 원격제어기(70)로부터의 제어신호를 처리할 수 있도록 로봇구동부(19)에는 무선랜(19a)이 장착되어 있다.

로봇(20)에 마련되어 용접부(15)를 따라 이동하면서 용접부(15)의 용접상태(A)를 촬상하는 촬상부(30)는, 카메라(30a)와, 카메라(30a)가 용접부(15)를 선명하게 촬상할 수 있도록 용접부(15)를 밝히는 조명부재(30b)를 갖는다. 이 때, 카메라(30a)로는 일반적인 디지털카메라를 채용할 수도 있으나 보다 선명한 용접부(15)의 촬상을 위한다면 소위, 라인스캔카메라(Line Scan Camera) 및 에리아스캔카메라(Area Scan Camera) 중 적어도 어느 하나를 채용할 수도 있다.

만일, 어두운 영역이라든지 저녁 무렵에는 용접부(15)를 선명하게 촬상하기가 쉽지 않다. 이럴 경우에는 카메라(30a)와 함께 이동하면서 용접부(15)를 조명하는 조명부재(30b)를 사용하게 되는데, 조명부재(30b)는 엘이디(LED), 할로겐램프 및 형광램프 중 적어도 어느 하나가 될 수 있을 것이다.

영상처리기(40)는 촬상부(30)에 의해 용접부(15)의 용접상태(A)가 촬상된 영상을 처리하여 디스플레이부(50)로 전달한다. 이 때, 영상처리기(40) 역시, 직접 디스플레이부(50)와 유선으로 연결되어 작동할 수도 있으나, 본 발명에서는 원격제어기(70)에 의해 제어되도록 하고 있다. 이를 위해, 원격제어기(70)로부터의 제어신호를 처리할 수 있도록 영상처리기(40)에도 무선랜(40a)이 장착되어 있다.

원격제어기(70)는 종래와 같이, 검수자가 로봇(20)을 항상 따라다녀야 하는 작업의 불편함 및 위험부담을 줄이기 위해 마련되어 있다. 즉, 원격제어기(70)를 통해 작업장과 원거리에서도 로봇구동부(19)를 통해 로봇(20)의 움직임 및 동작을 제어하거나 혹은, 촬상부(30)를 제어할 수 있으며, 소저의 영상은 영상처리기(40)를 통해 디스플레이부(50)에 출력할 수 있다. 이를 위해, 원격제어기(70)에도 로봇구동부(19) 및 영상처리기(40)와 원거리 무선 통신을 행할 수 있는 무선랜(70a)이 마련되어 있다.

이에, 원격제어기(70)를 원거리에서 무선으로 조작하여 무선랜(19a)을 통해 로봇구동부(19)를 구동시키면, 로봇(20)은 용접대상체(10a,10b)의 용접부(15)따라 이동하면서 용접기(18)에 의해 용접부(15)를 용접하게 된다. 이어 촬상부(30)의 동작이 제어되면, 조명부재(30b)가 온(On)되고 카메라(30a)가 용접된 용접부(15)의 용접상태(A)를 촬상하기 시작한다.

이 때, 로봇구동부(19)에 의한 로봇(20)의 이동위치와 용접부(15)의 용접상태(A)에 대한 영상은 무선랜(40a)을 통해 영상처리기(40)를 거쳐 디스플레이부(50)로 전송되고, 디스플레이부(50)에서는 이 영상들을 화면으로 출력한다.

그러면, 검수자는 디스플레이부(50)에 출력된 로봇(20)의 이동위치와 용접상태(A)를 확인하면서, 로봇(20)의 이동위치를 제어하는 한편 용접상태(A)에 대한 양불량 여부를 결정하게 된다.

결국, 검수자가 근접하기 어려운 협소한 영역 및 월의 상부 영역, 족장 위의 용접부(15) 영역 등은, 안전문제로 인해 검수자가 접근하기 어렵지만, 본 발명의 원격 제어시스템에 의하면 이들 영역까지도 용이하게 로봇(20)을 제어할 수 있고 또한, 용접부(15)에 대한 용접상태(A)를 확인할 수 있는 이점을 가지게 된다.

한편, 상기의 과정에서는 검수자가 디스플레이부(50)의 화면을 육안으로 직접 보면서 용접상태(A)의 양불량 여부를 판단하였다. 그러나, 용접상태(A)의 양불량 여부가 검수자의 판단에 의하지 않고 소정의 조건 하에 자동으로 인지되도록 할 수도 있다.

이러한 경우에는, 디스플레이부(50)에 표시된 용접부(15)의 용접상태(A)를미리 세팅된 소정의 기준 용접상태(A)와 비교하는 비교부(62)와, 비교부(62)로부터의 결과값에 기초하여 획득한 용접부(15)의 용접상태(A)에 대한 양불량 여부를 자동으로 판단하는 판단제어부(64)와, 판단제어부(64)에 의한 최종의 결과값을 외부로 표시하는 표시부(66)를 더 마련하면 된다.

그러면, 촬상부(30)로부터 촬상된 용접상태(A)는 영상처리기(40)를 통해 디스플레이부(50)로 전송된 후, 비교부(62) 및 판단제어부(64)를 차례로 거쳐 표시부(66)를 통해 양불량 여부가 출력된다. 출력된 결과는 사람의 판단이 아닌 기계적 장치에 의한 값이므로 그 결과의 신뢰도는 보다 높다 할 수 있을 것이다.

이 때, 결과값을 표시부(66)로는 벨과 같이 소리에 의해 양불량 여부를 출력하는 방법이나 혹은, 램프와 같이 빛에 의해 양불량 여부를 표시하는 방법 중 어떠한 것을 채용하여도 좋다. 후자를 채용한다면, 용접부(15)의 용접상태(A)가 양호할 경우, 녹색의 램프가 점등되도록 하고 용접상태(A)가 양호하지 않다면 적색의 램프가 점등되도록 하면 간단할 것이다.

이와 같이, 본 발명의 원격 제어시스템에 의하면, 검수자와 피검수자가 소정의 제어기를 들고 용접부를 일일이 추적해야 하는 수작업의 한계와 더불어, 안전상의 문제로 검수자가 접근하기 어려운 영역일지라도 로봇(20)의 이동위치와 용접부(15)에 대한 검사를 명확하게 수행하고 이를 자동으로 인지할 수 있도록 함으로써 용접부(15)에 대한 검사의 신뢰도 등을 현격하게 높일 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 로봇에 의한 용접 작업 및 획득한 용접부의 용접상태를 원거리에서 무선으로 원격제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 한 쌍의 용접대상체를 상호 용접한 후, 용접부의 용접상태를 원격으로 제어하기 위한 원격 제어시스템에 있어서,

   상기 용접부를 용접하는 용접기와, 용접 완료된 상기 용접부의 용접상태를 촬상하는 촬상부를 가지고 상기 용접대상체에 이동가능하게 결합되는 로봇과;

   상기 로봇에 마련되어 상기 로봇을 구동시키는 한편, 상기 용접기 및 상기 촬상부의 온오프(On/Off) 동작을 제어하는 로봇구동부와;

   상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 용접부의 영상을 처리하는 영상처리기와;

   상기 로봇과 이격된 위치에서 상기 로봇구동부 및 상기 영상처리기를 원격제어하는 원격제어기와;

   상기 원격제어기에 의해 제어된 상기 로봇의 이동위치와 상기 용접부의 용접상태를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 제어시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 로봇은,

   더미본체와, 상기 더미본체의 상부에 가로방향을 따라 배치되는 고정부와, 상기 고정부에 대해 수평방향을 따라 왕복이동하는 가동부를 갖는 로봇본체와;

   상기 로봇본체의 대향하는 양측에 상호 이격배치되어 상기 한 쌍의 용접대상체를 척킹하는 한 쌍의 그립을 포함하며,

   상기 용접기와 상기 촬상부는 상기 가동부에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 원격 제어시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 촬상부는, 카메라와, 상기 카메라가 상기 용접부를 선명하게 촬상할 수 있도록 상기 용접부를 밝히는 조명부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 제어시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 카메라는 라인스캔카메라(Line Scan Camera) 및 에리아스캔카메라(Area Scan Camera) 중 적어도 어느 하나로 채용되고, 상기 조명부재는 엘이디(LED), 할로겐램프 및 형광램프 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원격 제어시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 디스플레이부에 표시된 상기 용접부의 용접상태를 미리 세팅된 소정의 기준 용접상태와 비교하는 비교부와;

   상기 비교부로부터의 결과값에 기초하여 획득한 상기 용접부의 용접상태에 대한 양불량 여부를 자동으로 판단하는 판단제어부와;

   상기 판단제어부에 의한 최종의 결과값을 외부로 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 제어시스템.