KR20050039350A - 차체 패널 용접용 로봇의 위치 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차체 용접용 로봇의 위치 보정방법은 포터블 레이저 트랙킹 3차원 좌표 측정기를 이용하여 차체 패널 용접용 로봇의 티칭 시간을 단축시키고, 용접점의 위치 정도를 향상시키기 위한 것으로서, 레이저 리프렉터로부터 반사되는 레이저 빔을 측정하는 단계(ST10), 레이저 측정기 메인 컴퓨터 소프트웨어의 CAD 데이터에 측정 포인트를 실시간으로 표시하는 단계(ST20), 메인 컴퓨터 상에서 측정된 포인트로부터 기준축을 생성하여 카 라인의 원점으로 좌표를 변환하는 단계(ST30), 로봇 컨트롤 프로그램, 레이저 측정 프로그램을 시뮬레이션 소프트웨어로 전송하는 단계(ST40), 용접 로봇 6축 관절의 회전 각도로부터 용접 로봇 선단에 설정된 툴 프레임에서 베이스 좌표계에 대한 용접 로봇의 위치 및 툴 센터 포인트를 계산하는 단계(ST50), 및 오차를 보정하는 단계(ST60)를 포함하고 있다.

Description

차체 패널 용접용 로봇의 위치 보정 방법 {METHOD FOR COMPENSATING POSITION OF BODY PANEL WELDING ROBOT}

본 발명은 차체 용접용 로봇의 위치 보정 방법에 관한 것으로서, 포터블 레이저 트랙킹 3차원 좌표 측정기를 이용하여 차체 패널 용접용 로봇의 티칭 시간을 단축시키고, 용접점의 위치 정도를 향상시키는 차체 용접용 로봇의 위치 보정방법에 관한 것이다.

일반적으로 신규 차체 라인의 차체 패널 용접용 로봇의 실제 현장에서의 구동 프로그램은 사전에 시뮬레이션에 의하여 생성된다. 이 시뮬레이션을 위하여 CAD로 모델링된 용접 로봇이나 지그의 위치는 실제 현장에서의 용접 로봇이나 지그의 위치와 상당한 차이를 가지게 된다.

따라서, 실제 현장에서 시뮬레이션된 용접 로봇의 구동 프로그램을 적용하기 위하여, 모델링된 CAD 데이터와 실제 현장에서의 용접 로봇이나 지그의 위치와의 오차를 툴로 보정하는 과정을 거칠 필요가 있다.

이 보정 방법은 다양하며, 그 중 니들 핀을 이용하는 보정 방법은 다음과 같다.

즉, 이 보정 방법은 용접 로봇의 작업 공간 내에 니들 핀을 설치하고, 용접 로봇을 움직여 용접 건 하부 팁 끝이 니들 핀 끝단에 일치되도록 티칭하며, 일치되면 티칭 프로그램을 시뮬레이션 소프트웨어로 전송하고, 시뮬레이션 소프트웨어에서 용접 건의 센터 포인트를 계산하여 오차를 보정한다.

또한, 다우엘 핀 혹은 바디 패널을 이용하는 보정 방법은 패널 혹은 지그의 다우엘 홀에 핀을 설치하고, 용접 로봇을 움직여 용접 건 하부 팁 끝이 패널 혹은 아우엘 핀 끝단에 일치되도록 티칭하며, 일치되면 티칭 프로그램을 시뮬레이션 소프트웨어로 전송하고, 시뮬레이션 소프트웨어에서 용접 로봇과 패널 혹은 다우엘 핀의 위치를 상대적으로 계산하여 오차를 보정한다.

그러나, 상기와 같은 보정 방법은 위치 정도가 2~20mm로 떨어지므로 실제 현장 용접 로봇의 티칭 시간을 요구하게 되고, 레이 아웃 켈리브레이션을 하기 위하여 4점 이상의 점을 실제 현장에 티칭해야 하며, 적절한 티칭 포인트가 없을 경우 켈리브레이션이 곤란한 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 포터블 레이저 트랙킹 3차원 좌표 측정기를 이용하여 차체 패널 용접용 로봇의 티칭 시간을 단축시키고, 용접점의 위치 정도를 향상시키는 차체 용접용 로봇의 위치 보정방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 차체 용접용 로봇의 위치 보정 방법은,

레이저 리프렉터로부터 반사되는 레이저 빔을 측정하는 단계;

레이저 측정기 메인 컴퓨터 소프트웨어의 CAD 데이터에 측정 포인트를 실시간으로 표시하는 단계;

메인 컴퓨터 상에서 측정된 포인트로부터 기준축을 생성하여 카 라인의 원점으로 좌표를 변환하는 단계;

로봇 컨트롤 프로그램, 레이저 측정 프로그램을 시뮬레이션 소프트웨어로 전송하는 단계;

용접 로봇 6축 관절의 회전 각도로부터 용접 로봇 선단에 설정된 툴 프레임에서 베이스 좌표계에 대한 용접 로봇의 위치 및 툴 센터 포인트를 계산하는 단계; 및

오차를 보정하는 단계를 포함하고 있다.

상기 오차는 툴 센터 포인트, 패널 혹은 지그에 대한 용접 로봇의 상대적인 위치를 의미한다.

본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하겨 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차체 패널 용접용 로봇의 위치 보정 방법이 적용되는 시스템의 개략도로서, 제품 도면상의 카 라인 좌표계를 기준으로 하여 정확한 위치를 알고 있는 4개의 지그 NC 홀에 각각 제1, 2, 3, 4 레이저 리프렉터(NO1, NO2, NO3, NO4)를 설치하고(ST1, ST2), 용접 건(1) 하부 팁(3) 끝단에는 제5 레이저 리프렉터(NO5)를 설치한다.

지그 테이블(5)의 일측에는 레이저 측정기(7)가 구비되어 있다. 이 레이저 측정기(7)는 제어부(9)를 포함하는 메인 컴퓨터(11)와 연결되어 있다.

이 로봇 위치 보정 시스템을 이용한 보정 방법은 도 2에 도시된 바와 같은 순서도에 의하여 진행된다.

먼저, 레이저 리프렉터로부터 반사되는 레이저 빔을 측정하는 단계(ST10)가 진행된다.

이 단계(ST10)는 제품 도면상의 카 라인(CAR LINE) 좌표계를 기준으로 하여 정확하게 위치를 알고 있는 4개의 지그 NC 홀에 장착된 제1, 2, 3, 4 레이저 리프렉터(NO1, NO2, NO3, NO4)에 레이저 측정기(7)의 레이저 빔을 순서대로 조사하여 레이저 측정기(7)의 센서 헤드로 되돌아오는 레이저 빔의 시간에 대한 파장을 계산하여 각각의 거리를 산출한다.

이 단계(ST10)에 이어, 레이저 측정기(7) 메인 컴퓨터 소프트웨어의 CAD 데이터에 측정 포인트를 실시간으로 표시하는 단계(ST20)가 진행된다.

이 단계(ST20)는 지그 테이블(5) 상의 지그 NC 홀 중에 임의의 하나를 원점(NO1)으로 하고, 지그 테이블(5) 상의 임의의 2점(NO2, NO3)을 잇는 선을 X, Y축으로 하며, 3점(NO1, NO2, NO3)으로 이루어지는 평면의 법선을 Z축으로 하여 원점 좌표계(X, Y, Z)를 생성하여 원점 좌표계를 설정 표시한다.

이 단계(ST20)에 이어, 메인 컴퓨터 상에서 측정된 포인트로부터 기준축을 생성하여 카 라인의 원점으로 좌표를 변환하는 단계(ST30)가 진행된다.

이 단계(ST30)는 상기 단계(S20)에서 생성된 원점 좌표계(X, Y, Z)를 레이저 측정기(7)가 카 라인 좌표계로 인식할 수 있도록 레이저 측정기(7)의 제어부(9)에서 원점 좌표계(X, Y, Z; 즉, X1, Y1, Z1 또는 X2, Y2, Z2 또는 X3, Y3, Z3 또는 X4, Y4, Z4 중 임의의 한 좌표)를 설정 좌표계로 변환한다,

이 단계(ST30)에 이어, 로봇 컨트롤 프로그램 및 레이저 측정 프로그램을 시뮬레이션 소프트웨어로 전송하는 단계(ST40)가 진행된다.

이 단계(ST40)에 이어, 용접 로봇 6축 관절의 회전 각도로부터 용접 로봇(13) 선단에 설정된 툴 프레임에서 베이스 좌표계에 대한 용접 로봇의 위치 및 툴 센터 포인트를 계산하는 단계(ST50)가 진행된다.

이 단계(ST50)는 용접 로봇(13)의 용접 건(1) 하부 팁(3) 끝단에 제5 레이저 리프렉터(NO5)를 설치한 상태로 제5 레이저 리프렉터(NO5)에 레이저 측정기(7)의 레이저 빔을 조사하여, 레이저 측정기(7)의 센서 헤드로 되돌아오는 레이저 빔의 시간에 대한 파장을 계산하여 거리를 산출함으로서, 용접 건(1)의 하부 팁(3) 끝단을 제1 축으로 하여 좌표(X', Y', Z')를 생성한다.

상기 단계(ST10, ST50)로부터 측정된 좌표(X, Y, Z 및 X', Y', Z')를 이용하여 NC 홀과 용접 건(1) 하부 팁(3) 끝단과의 상대거리를 계산하여 용접 건(1) 하부 팁(3) 끝단의 절대좌표(계산치)를 계산하고, 동시에 용접 로봇(13)의 베이스 축(15)을 제3 축으로 좌표(X"', Y"', Z"')형성하여, 제3축에 대한 상기 용접 건(1) 하부 팁(3) 끝단의 제1 축(X',Y',Z')의 위치를 계산함으로서 용접 로봇(13)의 위치 및 자세를 계산하여 용접 로봇의 위치를 설정한다.

그 다음에, 용접 로봇(13)의 용접 건(1) 하부 팁(3) 끝단을 기준점으로 하여 용접 로봇(13)을 4가지 이상의 자세로 티칭시킨 후, 상기 단계(ST50)로부터 측정된 용접 로봇(13)의 위치 좌표와 로봇 티칭 프로그램 데이터를 메인 컴퓨터(11)로 전송한다.

이 단계(ST50)에 이어, 오차를 보정하는 단계(ST60)가 진행된다.

이 단계(ST60)는 메인 컴퓨터에서 전송된 로봇 티칭 프로그램을 구동하여 용접 건(1) 하부 팁(3) 끝단의 한 점으로 모여지지 않은 4개 이상의 점들을 기준점으로 위치 보정하고, 측정된 지그상의 다수개의 점들을 고려하여 시뮬레이션으로 모델링된 데이터와 비교하여 현장 기준에 일치하도록 오차를 보정한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차체 용접용 로봇의 위치 보정 방법은 포터블 레이저 트랙킹 3차원 좌표 측정기를 이용하여 카 라인에 적용되는 용접 로봇, 용접 건, 및 지그의 위치를 보정하므로 로봇 차체 패널 용접용 로봇의 티칭 시간을 단축시키고, 용접점의 위치 정도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차체 패널 용접용 로봇의 위치 보정 방법이 적용되는 시스템의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 차체 패널 용접용 로봇의 위치 보정 방법의 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 용접 건 3 : 하부 팁

5 : 지그 테이블 7 : 레이저 측정기

9 : 제어부 11 : 메인 컴퓨터

13 : 용접 로봇 15 : 베이스 축

Claims (1)

1. 레이저 리프렉터로부터 반사되는 레이저 빔을 측정하는 단계;

   레이저 측정기 메인 컴퓨터 소프트웨어의 CAD 데이터에 측정 포인트를 실시간으로 표시하는 단계;

   메인 컴퓨터 상에서 측정된 포인트로부터 기준축을 생성하여 카 라인의 원점으로 좌표를 변환하는 단계;

   로봇 컨트롤 프로그램, 레이저 측정 프로그램을 시뮬레이션 소프트웨어로 전송하는 단계;

   용접 로봇 6축 관절의 회전 각도로부터 용접 로봇 선단에 설정된 툴 프레임에서 베이스 좌표계에 대한 용접 로봇의 위치 및 툴 센터 포인트를 계산하는 단계; 및

   오차를 보정하는 단계를 포함하는 차체 용접용 로봇의 위치 보정 방법.