KR20060096892A

KR20060096892A - 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 방법, 그캘리브레이션을 확증하는 방법 및 프로그램 제품, 데이터테이킹 방법, 그리고 공간 포스쳐링 수정용 수정 데이터테이킹 방법

Info

Publication number: KR20060096892A
Application number: KR1020060017495A
Authority: KR
Inventors: 노부타카 니시바시; 카즈아키 야기
Original assignee: 신닛뽄코키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2006-09-13
Also published as: EP1698954A1; JP2006243983A; CN1827314A; US20060196062A1; JP4275632B2; US7356937B2; EP1698954B1; KR101183407B1

Abstract

본 발명은, 지지 플랫폼 상에 지지되는 베이스; 엔드 이펙터; 상기 베이스와 상기 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 각각 상기 베이스와 상기 엔드 이펙터를 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트; 및 운동학 및 역운동학을 사용하여 각각의 상기 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 상기 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치;가 제공되는 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법으로서: 상기 엔드 이펙터에 부착되고 축이 상기 엔드 이펙터의 축과 일치하는 조정 툴을, 상기 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 상기 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에 사전 설정된 다양한 특정 수의 포스쳐로 세팅하는 세팅 단계; 상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다 상기 조정 툴의 포스쳐의 좌표를 취하는 테이킹 단계; 상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다 역운동학에 따라 상기 수치 제어 장치에 의하여 매니퓰레이트되는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 저장하는 저장 단계; 그리고 상기 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표와 상기 드라이버 샤프트의 상기 저장된 좌표에 기초하여 상기 병렬 기구 메카니즘의 운동학에 필요한 기구학적 파라미터를 연산하는 연산 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법을 제공한다. 따라서, 엔드 이펙터의 정확한 포스쳐 정보 및 드라이버 샤프트의 상대 좌표를 얻는 것이 가능하다.

Description

병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 방법, 그 캘리브레이션을 확증하는 방법 및 프로그램 제품, 데이터 테이킹 방법, 그리고 공간 포스쳐링 수정용 수정 데이터 테이킹 방법{METHOD FOR CALIBRATING PARALLEL KINEMATIC MECHANISM, METHOD FOR VERIFYING CALIBRATION, PROGRAM PRODUCT FOR VERIFYING CALIBRATION, METHOD FOR TAKING DATA, AND METHOD FOR TAKING CORRECTION DATA FOR SPATIAL POSTURING CORRECTION}

도 1은 본 발명의 병렬 기구 기계(parallel kinematic machine)의 일실시예의 기계적 형상을 도시하는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 병렬 기구 기계의 주요 구성부 간의 기능적 관계를 도시하는 블록 선도이다.

도 3은 본 발명의 병렬 기구 기계에 채택된 6 자유도 6×6 스튜어트 플랫폼(Stewart platform)의 형상을 도시하는 개략 선도이다.

도 4a 내지 도 4c는 병렬 기구 기계에 실시되는 데이터 테이킹 방법을 도시하는데, 도 4a는 공간 좌표 시스템의 위치화를 도시하고, 도 4b는 각 좌표 시스템의 배향을 도시하고, 그리고 도 4c는 C-축에 대한 기준 위치를 결정하는 것을 도시한다.

도 5는 데이터 테이킹 방법의 제 1 모드의 작동 순서를 도시하는 흐름도이 다.

도 6은 병렬 기구 기계에서 실시되는 캘리브레이션의 순서를 나타내는 흐름도이다.

도 7은 병렬 기구 기계에서 실시되는 공간 포스쳐링 수정을 도시하는 다이어그램이다.

도 8은 공간 위치 수정에서의 수정 값을 등록하는 작동 순서를 도시하는 흐름도이다.

도 9는 병렬 기구 기계에 제공되는 수치 제어 장치에 의하여 실시되는 공간 포스쳐링 수정 순서를 도시하는 흐름도이다.

도 10은 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 캘리브레이션을 검증하는 순서를 도시하는 흐름도이다.

도 11a 내지 도 11c는 병렬 기구 기계에서 실시되는 제 2 데이터 테이킹 방법을 도시하는 다이어그램으로, 도 11a는 공간 좌표 시스템 및 각 좌표 시스템에서의 위치화를 도시하고, 도 11b 및 도 11c는 C-축에 대한 기준 위치를 결정하는 것을 도시한다.

도 12는 병렬 기구 기계에서 실시되는 데이터 테이킹 방법의 제 3 모드를 도시하는 다이어그램이다.

도 14는 데이터 테이킹 방법의 제 3 모드에서의 작동 순서를 도시하는 흐름도이다.

도 15는 병렬 기구 기계에 채택 가능한 6 자유도를 구비하는 3×3 스튜어트 플랫폼 구조를 도시하는 개략적인 다이어그램이다.

도 16은 병렬 기구 기계에서 실시되는 데이터 테이킹 방법의 제 4 모드를 도시하는 다이어그램이다.

본 발명은 포스쳐링(posturing) 후 측정을 요하지 않는 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.

베이스와, 복수 개의 드라이버 샤프트에 의하여 평행하게 연결된 엔드 이펙터(end effecter)가 제공되는 병렬 기계 기구(parallel kinematic mechanism)는 캔틸레버가 제공되는 메카니즘보다 포스쳐링에 있어 보다 높은 강성과 정확도를 구비한다. 스튜어트 플랫폼(Stewart platform)이 병렬 기구 메카니즘의 대표적인 예이다. 스튜어트 플랫폼은 스트레이트 드라이버 샤프트 또는 스트러트를 구비하고 이를 신장 또는 수축시켜 엔드 이펙터의 포스쳐(posture, 위치(position) 및 배향(orientation) 포함)를 제어한다. 하지만, 보다 정확한 포스쳐링을 위하여, 스트러트의 길이, 스트러트와 베이스를 연결하는 조인트, 및 스트러트와 엔드 이펙터를 연결하는 조인트의 좌표와 같은 정확한 기구학적 파라미터(kinematic parameters)를 연산하는 것이 필요하다. 이와 같은 작업은 병렬 기구 메카니즘 캘리브레이션(parallel kinematic mechanism calibration)으로 알려져 있으며, 이는 산업계, 정부 및 학계의 다양한 연구 기관에 의하여 연구되고 있다.

통상적으로, 이와 같은 캘리브레이션은 파라미터의 개수와 동일한 개수의 다중 연립 방정식(multiple simultaneous equations)을 요구한다. 이를 위하여, 결정된 위치 및 결정된 배향으로 엔드 이펙터를 위치시키고, 결정된 상태에서의 위치 정보(X,Y,Z) 및 배향 정보(A,B,C)를 결정하는 것이 필요하다.

일본 특허 공개 공보 제 2002-91522호에는 엔드 이펙터가 주어진 포스쳐로 원형으로 운동하고 원형 운동의 궤적의 반경 오차가 더블 볼 바(DBB, Double Ball Bar) 타입의 거리 측정기(range meter)에 의하여 측정되고, 기구학적 파라미터가 이와 같이 얻어진 측정값에 기초하여 연산되는 기술이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제 2003-200367호에는 다중 연립 방정식을 엔드 이펙터 위치 및 기구학적 파라미터 간의 관계를 나타내는 열한 개 또는 그 이상의 방정식으로 그리고, 엔드 이펙터 배향과 기구학적 파라미터 사이의 관계를 나타내는 한 개의 방정식으로 분리시키고 이들 방정식들을 풀어 기구학적 파라미터를 연산하여 캘리브레이션을 실시하는 기술이 개시된다.

하지만, 앞선 종래 기술에는 적어도 한 개의 기구학적 파라미터가 획득될 수 없는 사실을 언급하고 있다. 또한, 후자의 종래 기술의 방법은 포스쳐링 후에 측정을 요구하며, 특히 어려운 측정을 포함하는 포스쳐에서의 적어도 한 번의 측정을 요구한다.

본 발명의 목적은 종래 기술에 따른 문제점들을 해소하기 위한 새로운 캘리 브레이션 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 병렬 기구 메카니즘용 캘리브레이팅하기 위한 방법, 캘리브레이션 증명 방법, 캘리브레이션 증명 프로그램 제품, 포스쳐링 후에 측정을 요하지 않고 공간 포스쳐링 수정을 하는 데이터 테이킹 방법 및 수정 데이터 테이킹 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일면에 따르면, 지지 플랫폼 상에 지지되는 베이스; 엔드 이펙터; 상기 베이스와 상기 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 각각 상기 베이스와 상기 엔드 이펙터를 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트; 및 운동학 및 역운동학을 사용하여 각각의 상기 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 상기 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치;가 제공되는 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법으로서: 상기 엔드 이펙터에 부착되고 축이 상기 엔드 이펙터의 축과 일치하는 조정 툴을, 상기 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 상기 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에 사전 설정된 다양한 특정 수의 포스쳐로 세팅하는 세팅 단계; 상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다 상기 조정 툴의 포스쳐의 좌표를 취하는 테이킹 단계; 상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다 역운동학에 따라 상기 수치 제어 장치에 의하여 매니퓰레이트되는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 저장하는 저장 단계; 그리고 상기 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표와 상기 드라이버 샤프트의 상기 저장된 좌표에 기초하여 상기 병렬 기구 메카니즘의 운동학에 필요한 기구학적 파라미터를 연산하는 연산 단계;를 포함하는 것을 특징 으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법을 제공한다.

본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징 및 장점들은 첨부되는 도면을 참조하여 더욱 자세하게 될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부되는 도면을 참조하여 기술된다. 본 실시예는 엔드 이펙터의 6 개의 조인트와 베이스의 6 개의 조인트를 포함하는, 더욱 상세하게는 예를 들어 드라이버 샤프트로서 스트러트와 같은 다이렉트 드라이빙 액츄에이터를 구비하는 스튜어트 플랫폼 형태의 6×6 병렬 기구 기계에 대하여 기술한다. 도면에서, 동일한 도면 부호 및 도면 기호가 부여된 구성 요소들은 동일한 작동, 기능 및 과정을 실행한다.

본 발명의 병렬 기구 기계 실시예의 기계적 구성을 도시하는 도 1을 참조하면, 병렬 기구 기계(1, 이하 "기계"로 명명)는 지지 플랫폼(2)에 의하여 지지되는 베이스(10)와 엔드 이펙터(20)를 포함한다. 6 개의 조인트(11 내지 16)가 베이스(10)에 제공되고, 6 개의 조인트(21 내지 26)가 엔드 이펙터(20)에 제공된다. 스트러트(31 내지 36)는 6 개의 조인트(11 내지 16)와 6 개의 조인트(21 내지 26)에 각각 연결된다. 스트러트(31 내지 36)가 수치 제어 장치(numerical control device)에 의하여 각각 신장 및 수축되어 엔드 이펙터(20)를 이동시키고, 가공대(work holder, 3)에 배치된 대상물에 특정 프로세싱을 실행한다. 캘리브레이션의 경우, 엔드 이펙터(20)에는 조정 툴(50)이 부착된다. 조정 툴(50)의 축은 엔드 이펙터(20)의 축에 정렬된다.

본 명세서에서, "운동학(기구학, kinematics)"란 용어는 병렬 기구 기계의 스트러트(31 내지 36)의 길이로부터 엔드 이펙터(20)의 포스쳐(위치 및 배향)를 연산하는 것을 의미한다. 이에 반하여, "역운동학(역기구학, inverse kinematics)"이라는 용어는 엔드 이펙터(20)의 포스쳐로부터 스트러트(31 내지 36)의 길이를 연산하는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 병렬 기구 기계의 기능적 구조의 전체도를 도시하는 블록 다이어그램이다. 도 2에 도시된 각각의 블록은 데이터 테이킹에서 실행되는 각각의 프로세싱을 나타내나, 병렬 기구 기계의 각각의 기능과 필수적으로 일치하지는 않는다. 예를 들어, 병렬 기구 기계에서 좌표 드라이브 제어기(121)와 배향 드라이브 제어기(122)는 모두 수치 제어 장치(100) 내의 역운동학을 통해서 작동할 수도 있다.

지지 플랫폼(2)에 의하여 지지되는 베이스(10), 엔드 이펙터(2), 베이스(10)와 엔드 이펙터(20)를 연결하기 위한 6 개의 스트러트(31 내지 36), 그리고 베이스(10)와 엔드 이펙터(20)에 제공되는 조인트가 제공되는 병렬 기구 기계(1)에는, 수치 제어 장치(10)가 더 제공된다. 수치 제어 장치(100)는 운동학에 따라 각각의 스트러트(31 내지 36)(예를 들어 드라이버 샤프트)의 길이를 나타내는 스트러트 좌표(예를 들어, 드라이버 샤프트 좌표)에 의하여 엔드 이펙터(20)의 포스쳐를 제어하고, 그리고 역운동학에 따라 엔드 이펙터의 포스쳐로부터 스트러트 좌표를 제어한다.

캘리브레이션이 실시되는 경우, 좌표 드라이브 제어기(121)와 배향 드라이브 제어기(122)는 엔드 이펙터(20)에 부착된 조정 툴(50)의 포스쳐를 제어한다. 좌표 드라이브 제어기(121)와 배향 드라이브 제어기(122)는 병렬 기구 기계 외측에 제공된 기준 좌표 시스템에 사전 결정된 포스쳐로 조정 툴(50)의 셋팅(위치 결정 프로세스)을 실시한다. 이와 같은 세팅에서, 조정 툴(50)은 기준 좌표 시스템의 목표 포스쳐로부터 측정 가능하게 떨어진 포스쳐로 설정될 수도 있다. "사전 설정된 포스쳐"는 목표 포스쳐 뿐만 아니라 측정 가능한 상대적 차이를 갖는 포스쳐를 포함하는 포스쳐임을 의미한다. 조정 툴(50)이 사전 설정된 포스쳐로 세팅되는 경우, 검출기(114)가 엔드 이펙터(20)의 포스쳐를 검출한다.

레코더(112)는 조정 툴(50)을 사전 설정된 포스쳐로 세팅하는 경우, 수치 제어 장치(100)에 의하여 역운동학에 따라 제어되는 스트러트 좌표를 레코딩한다. 연산기(113)에는 컴퓨터가 제공되며, 사전 설정된 상이한 포스쳐로 조정 툴(50)을 설정하는 사전 설정된 개수의 포스쳐링에 대하여, 검출기(114)에 의하여 검출되는 엔드 이펙터(20)의 포스쳐 및 레코더(112)에 의하여 레코딩되는 스트러트 좌표에 기초하여 병렬 기구 기계(1)의 운동학에 필요한 기구학적 파라미터의 연산을 실시한다. 캘리브레이션을 위한 작업을 야기하는 프로그램, 다른 필요한 수리 방정식, 테이블 등은 예를 들어 하드 디스크 장치 등에 저장된다. 수치 제어 장치(100)는 저장된 프로그램에 따라 각각의 작동을 제어한다.

병렬 기구 기계(1)에 채택된 6 자유도를 구비하는 6×6 스튜어트 플랫폼 구조를 개략적으로 도시하는 도 3을 참조하면, 기준 좌표 시스템의 원점(예를 들어, 캘리브레이션되어야 할 병렬 기구 기계의 기준 좌표 시스템의 원점)은 O으로 표시 된다. 엔드 이펙터(20)에서 생성된 좌표 시스템인 엔드 이펙터 좌표 시스템의 원점은 O'으로 표시한다. 베이스(10)에 제공되는 6개의 조인트(11 내지 16)는 위치 벡터 N[j][](j=1,2,3,4,5,6)에 의하여 표시되는데, 위치 벡터(N[j][])의 스타팅 포인트는 기준 좌표 시스템의 원점(O)이다. 엔드 이펙터(20)에 제공되는 6개의 조인트(21 내지 26)는 위치 벡터 T[j][](j=1,2,3,4,5,6)에 의하여 표시되는데, 위치 벡터(T[j][])의 스타팅 포인트는 엔드 이펙터 좌표 시스템의 원점(O')이다. 스트러트(31 내지 36)는 위치 벡터 o[j](j=1,2,3,4,5,6)에 의하여 표시되는데, 위치 벡터(o[j])의 스타팅 포인트는 베이스(10)의 6개의 조인트(11 내지 16)이다. 위치 벡터 O[j]는 이하에서 "원점 오프셋(origin offset)"으로 명명된다. 상기 언급된 위치 벡터 N[j][], T[j][] 및 O[j]는 병렬 기구 기계(1)의 기구학적 파라미터이다.

다른 한편으로, 포스쳐링된 엔드 이펙터(20)에서의 조인트(21 내지 26)의 위치는, 시작점이 기준 좌표 시스템의 원점(O)인 위치 벡터 t[][](j=1,2,3,4,5,6)에 의하여 표현되고, 그리고 스트러트(31 내지 36)의 원점(41 내지 46)으로부터의 엔드 이펙터(20)의 조인트(21 내지 26)에 대한 각각의 벡터는 s[j](j=1,2,3,4,5,6)에서 명명된다. 중력 변형, 백래시(backlash)와 같은 기계적 오차 요인 인자가 없는 경우에, 위치 벡터 N[j]와 t[j] 사이의 거리는 벡터 s[j]와 o[j]의 합과 동일하다.

상기 언급한 바와 같이, 캘리브레이션을 실시하는 경우, 조정 툴(50)은 엔드 이펙터(20)에 부착되고 조정 툴(50)의 축은 엔드 이펙터(20)의 축과 일치한다. 조정 툴(50)의 팁의 위치는 기준 좌표 시스템에서 위치 벡터 p[1], p[2], p[3](각각은 X,Y, 및 Z 좌표 값)로 표현되고, 배향 각 좌표는 p[4],p[5],p[6](각각 A,B, 및 C 회전축)에 의하여 도시된다. 엔드 이펙터(20)에 있어, 측면은 엔드 이펙터(20)의 축에 대한 기준 위치를 결정하기 위한 기준 표면(reference surface)으로 특정된다.

캘리브레이션을 실시하는 경우, 기계 테이블 또는 기준 보드(60)가 병렬 기구 기계(1)의 외측에 제공된다. 기준 보드(60)는 병렬 기구 기계(1)로부터 이격된 기준 좌표 시스템을 구비한다. 기준 보드(60)의 일표면은 평활하게 제조되고, 기준 홀(reference hall, 미도시)이 사전 설정된 위치에 사전 설정된 형상을 구비하도록 형성되는 것이 바람직하다. 기준 홀이 형성되고 조정 툴(50)이 삽입되거나 또는 조정 툴(50)과 마주하는 표면은 이하에서 기준 표면으로 언급된다. 본 실시예에서, 엔드 이펙터(20)의 포스쳐는 기준 홀의 부근에 조정 툴(50)을 위치함으로써 고정적으로 유지된다. 기준 보드(60)는 기준 표면 상에 캘리브레이션 지그를 수용하도록 형성될 수도 있다.

기준 보드(60)의 기준 좌표 시스템은 기준 표면을 수직하게 교차하는 Z-축과, 기준 표면에 대하여 수직하게 연장되는 Y-축, 기준 표면에 대하여 수평하게 연장되는 X-축과, 세 개의 축이 서로 교차하는 위치에서의 원점을 구비한다. Z-축은 병렬 기구 기계(1)를 향하여 원점으로부터 양의 값을 구비하고, Y-축은 원점으로부터 위를 향하여 양의 값을 구비하며, X-축은 원점으로부터 뒤를 향하여 양의 값을 갖는데, 즉 이와 같은 기준 좌표는 오른손 카르테시안 좌표계 시스템(right hand cartesian cordinate system)이다. 더욱이, X-축 주변의 회전에서, X-축은 A-회전 축으로 명명되고; Y-축 주변의 회전에서, Y-축은 B-회전 축으로 명명되고; Z-축 주 변의 회전에서, Z-축은 C-회전 축으로 명명된다. 양의 방향으로의 각각의 A-,B-,C-회전 축에 대한 시계 방향 회전은 양의 값을 갖는다.

다음으로, 병렬 기구 기계(1)의 캘리브레이션으로는, 조정 툴(50)로서 다이얼 게이지와 트레이서 헤드(tracer head)를 사용하는 제 1 모드, 조정 툴(50)로서 레이저 측정 장치를 사용하는 제 2 모드, 조정 툴(50)로서 다이얼 게이지를 사용하는 제 3 모드로 기술된다.

제 1 모드:

도 4a 내지 도 4c는 제 1 모드에서의 데이터 테이킹 방식(data taking manner)을 도시하는 다이어그램인데, 도 4a는 공간 좌표 시스템에서의 위치화(위치 결정, positioning)를 도시하고, 도 4b는 각 좌표 시스템에서의 배향(orienting)을 도시하고, 도 4c는 C-축에 대한 기준 위치를 결정하는 것을 도시한다. 이 모드에서, 조정 툴(50)은 트레이서 헤드(좌표 조정 유닛)(51) 및 다이얼 게이지(배향 조정 유닛)(52)를 구비한다. 엔드 이펙트(20)의 기준 측면 상에는 C-축에 대하여 기준 위치를 결정하기 위한 레벨러(leveler, 53, 레벨도 검출)가 배치된다. 즉, C-축에 대하여 기준 위치를 결정하기 위하여, 베이스(10)의 법선이 플럼 라인(plumb line)과 수직하게 교차하는 횡형 병렬 기구 기계(1)를 상정한다. C-축에 대한 기준 위치는 엔드 이펙터(20)의 기준 측면이 수평하게 되도록 결정된다. 병렬 기구 기계(1)가 수직하게 배치되는 경우에는, C-축에 대한 기준 위치는 레이저 측정 장치를 사용하여 결정한다.

본 모드에서, 기준 보드(60)는 기준 홀(reference hall, 61)로 사전 설정된 위치에 형성된다. 기준 홀(61)은 기준 표면을 수직하게 가로지르는 축과, 기준 표면에 평행한 후방 개구와 전방 개구를 구비하는 원통 형상으로 형성된다. 사전 설정된 위치는 알려져 있고, 이는 좌표(x0,y0,z0)로 지시된다. 예를 들어, 기준 홀의 좌표는 기준 홀(61)의 전방 개구의 중심으로 설정된다. 유사하게, 후방 개구의 좌표는, 예를 들어 후방 개구의 중심의 좌표이다. 도 4a 및 도 4b는 한 개의 기준 홀(61)을 도시하나 사전 설정된 개수의 기준 홀들이 기준 보드(60)의 다른 사전 설정된 위치에서 형성될 수도 있다.

트레이서 헤드(51)는 구형 형상이고, 기준 홀(61)보다 큰 지름을 갖는 스타일러스(stylus, 511)와, 스타일러스(511)를 지지하기 위한 지지부(support portion, 512)를 구비한다. 트레이서 헤드(51)에 연결된 수치 제어 장치(100)는 스타일러스(511)의 변형(deformation)에 의하여 생성되는 신호를 수신하고, 신호에 기초하여 X,Y,Z 방향으로 천이 양(shift amount)을 연산한다. 다이얼 게이지(52)는 트레이서 헤드(51)의 지지부(512)에 부착되고, 트레이서 헤드(51)가 축 주위로 회전하는 경우 기준 보드(60)의 기준 표면까지의 거리 간의 상대 차이를 측정한다.

도 5는 제 1 모드의 데이터 테이킹 작업 흐름도를 도시한다. 트레이서 헤드(51)는 엔드 이펙터(20)에 부착되는데, 트레이서 헤드(51)의 축은 엔드 이펙터(20)의 축과 일치하고, 수치 제어 장치(100)의 툴 길이(L)에서의 5-축 변환 기능(5-axis translation function)이 실행된다(단계 S101). 5-축 변환 기능은 길이 L인 툴의 팁 단부에서 엔드 이펙터(20)의 배향을 제어하는 기술이고, 툴 팁 제어 기능이라 명명된다. 이와 같은 기술은 일반적인 5-축 기계용으로 성립되었다. 후속적 으로, 트레이서 헤드(51)는 기준 홀(61) 근처의 위치(x0,y0,z0 + 100,0,0,0)에 배치된다(단계 S102). 이하, 길이는 ㎜(밀리미터)의 단위로 표현된다.

완료 플랙은 "1"로 설정되는데(단계 S103), 천이 양이 특정값(d) 부근에 도달할 때까지, 트레이서 헤드(51)는 Z-축의 음의 방향으로 이동하고, 스타일러스(511)의 변형에 기초하여 천이 양은 X,Y,Z 방향으로 △x,△y,△z이다(단계 S104). 천이 양

또는

가 X 및 Y 방향으로의 허용 가능한 천이 양을 나타내는 ed보다 큰 경우(단계 S105에서의 예), 트레이서 헤드(51)는 X 방향으로 △x의 천이 양만큼, Y 방향으로 △y의 천이 양만큼 이동한다(단계 S106). 그러므로, 흐름은 단계 S103으로 복귀한다.

다른 한편으로, 천이 양 △x 및 △y이 ed에 동일하거나 ed보다 작은 경우(단계 S105에서의 아니오), 공간 좌표 시스템에서의 위치화는 실행된 것으로 판단되고, 흐름은 각 좌표 시스템에서의 배향으로 진행한다. 공간 좌표 시스템에서의 위치화는 좌표 드라이브 제어기(121)의 제어에 따라 실행된다.

각 좌표 시스템에서의 배향에서, 트레이서 헤드(51)는 순차적으로 0,90,180,270도로 축 주위로 회전하여 각각의 회전 위치에서 다이얼 게이지(52)의 천이 양을 검출한다(단계 S107). 각각의 천이 양이 e0,e90,e180 및 e270이라고 가정하면, 기준 좌표 시스템에서의 알려진 배향에 대한 A-축 및 B-축의 차이 △a 및 △b는 다음 식(1) 및 식(2)에 의하여 연산될 수 있다(단계 S108).

(1)

(2)

여기서 tan^-1은 tangent(tan)의 역함수를 의미한다.

식 (1) 및 (2)에 의하여 연산되는 차이

또는

가 A-축 또는 B-축 주위의 허용 가능한 배향각을 의미하는 ea보다 큰 경우(단계 S109에서의 YES), 트레이서 헤드(51)는 A-축 주변의 -△a 및 B-축 주변의 -△b로 회전하고(단계 S110), 그리고 완료 플랙은 "0"으로 설정된다(단계 S111). 즉, 단계 S107 내지 S110의 작동은 기준 보드(60) 및 트레이서 헤드(51)(예를 들어 조정 툴(50)) 사이의 상대 관계를 조정하도록 실행되어, 트레이서 헤드(51)의 회전 평면은 기준 보드(60)의 기준 평면과 평행하게 된다. 결과적으로, 트레이서 헤드(51)(예를 들어 조정 툴(50)의 축의 경사를 나타내는 두 개의 배향 각 좌표가 얻어진다.

다른 한편으로, 식 (1) 및 (2)에 의하여 연산되는 차이 △a 및 △b가 ea와 같거나 보다 작은 경우(단계 S109에서 아니오), A-축 및 B-축에 대한 포스쳐링은 완료되도록 판단되고, 흐름은 C-축에 대하여 포스쳐링되도록 진행된다. 단계 S110에서 차이 △a 및 △b로 주어진 표시(예를 들어 + 또는 -)는 다이얼 게이지(52)의 부착 방향이 변함에 따라 변동된다.

C-축에 대한 포스쳐링에 있어서, 먼저 기준 측면의 경사 △c가 엔드 이펙터(20)의 기준 측면에 배치된 레벨러(53)에 의하여 검출된다(단계 S112). 경사

가 ea보다 큰 경우(단계 S113에서의 예), 트레이서 헤드(51)는 C-축 주위의 -△c로 회전하고(단계 S114), 그리고 완료 플랙은 "0"으로 설정된다(단계 S115). 다른 한편으로, 경사

가 ea와 같거나 보다 작은 경우(단계 S113에서 아니오), 완료 플랙은 "1"로 유지된다.

단계 S116에서, 완료 플랙이 "1"인지 아닌지 판단된다. 완료 플랙이 "0"으로 판단되는 경우(단계 S116에서 아니오), 단계 S111 및/또는 S115에서의 작동이 스킵되기 때문에, 즉 A-축, B-축 또는 C-축에 대한 포스쳐링은 완료되지 않기 때문에 흐름은 단계 S103으로 복귀된다. 하지만, 완료 플랙이 "1"로 판단되는 경우(단계 S116에서 예), X-축, Y-축, Z-축, A-축, B-축, 및 C-축은 완료되는 것으로 판단된다. 각 좌표 시스템에서의 배향은 배향 드라이브 제어기(122)에 의하여 실행된다.

다음으로, 정밀 포스쳐링 위치(fine posturing position)가 결정된다. 특히, 트레이서 헤드(51)의 팁 위치에 대한 보정 양(w)은 식 (3)으로 연산된다(단계 S117).

(3)

여기서, R은 트레이서 헤드의 스타일러스(511)의 반경을 나타내고, r은 기준 홀(61)의 반경을 나타낸다. 이러한 방식으로, 정밀 포스쳐링 위치(x0-u,y0-v,z0-w)가 얻어지는데, 여기서 u 및 v는 각각 트레이서 헤드(51)의 주축에 대한 X 및 Y 방향으로의 스타일러스(511)의 중심의 편차를 나타낸다. 또한, 배향 각은 (0,0,0)으로 설정된다(단계 S118). 정밀 포스쳐링 위치 및 배향 각이 결정된 후, 수치 제어 장치(100) 상에 디스플레이되는 스트러트 좌표가 판독된다(단계 S119). 결과적 으로, 병렬 기구 기계(1)의 기구학적 파라미터를 연산하는데 필요한 데이터가 얻어진다.

다음으로, 상기한 방식으로 얻어진 데이터를 사용한 병렬 기구 기계(1)의 캘리브레이션에 대하여 기술된다. 도 6은 본 실시예에 따른 캘리브레이션의 흐름도를 도시한다. 단계 S151에서, 먼저 예를 들어 단계 S118에서 얻어지는 데이터인 포스쳐링 좌표 p[i][]와, 예를 들어 단계 S119에서 수치 제어 장치(100)로부터 얻어지는 데이터인 스트러트 좌표 s[i][]는 도 5에 도시된 흐름도에서 취해진다. 브래킷 []은 1 내지 6의 숫자 중의 하나가 배치되고, [1],[2],[3]은 각각 X,Y,Z-축(예를 들어 공간 위치 좌표)를 나타내고, [4],[5],[6]은 각각 A-,B-,C-축(예를 들어 배향 각 좌표)를 나타내며, [i]의 "i"는 정수 또는 i=1,2,3,...을 나타내는데, 여기서 "n"은 필요한 데이터 세트의 숫자를 나타낸다.

예를 들어, 6×6 스튜어트 플랫폼의 경우, 42 좌표 데이터가: 18개의 데이터(3×6, 3은 X-,Y-,Z-축을 의미함)는 엔드 이펙터(20)의 6 조인트의 위치를 특정하기 위하여; 18개의 데이터(3×6)는 베이스(10)의 6 조인트의 위치를 특정하기 위하여; 6개의 데이터는 6개의 스트러트에 대한 원점 오프셋을 특정하기 위하여; 요구된다. 따라서, 한 개의 포스쳐가 취해지는 경우, 6 개의 스트러트에 대한 방정식이 얻어진다. 따라서, 7 개 혹은 그 이상의 데이터 세트가 요구된다. 3차원 측정 장치로 엔드 이펙터(20)에서의 조인트의 위치를 측정하는 경우, 전체 24 개의 데이터가 요구된다. 따라서, 이 경우, 4 개 또는 그 이상의 데이터 세트가 요구된다.

단계 S152에서, 후속적으로, 방정식(4)을 최소화하는 스트러트의 원점 오프 셋 o[j], 베이스(10)의 조인트의 위치 N[j][ii], 및 엔드 이펙터(20)에서의 조인트의 위치 T[j][ii]는 예를 들어 뉴턴-랩슨 방식(Newton-Raphson method) 등에 의하여 연산된다.

(4)

여기서, t[i][j][ii]=p[i][ii]+T[j][1]×m[i][1][ii]+T[j][2]×m[i][2][ii]+T[j][3]×m[i][3][ii]이다. 항목 "m[][][]"은 엔드 이펙터(20)의 배향을 나타내는 매트릭스를 표시한다. 즉, m[i][1][ii](ii=1,2,3)은 i-번째 데이터의 포스쳐 p[i][]의 배향에서 엔드 이펙터에 고정된 엔드 이펙터 기준 좌표 시스템에서의 X-축 코사인을 의미한다. 유사하게, m[i][2][ii] 및 m[i][3][ii]는 각각 Y-축 코사인과, Z-축 코사인을 의미한다. 이러한 좌표는 취해진 데이터(테이킹 테이터)의 포스쳐 p[i][j]로부터 연산될 수 있다.

엔드 이펙터(20)에서의 조인트의 위치 T[j][ii]가 3차원 측정 장치에 의하여 측정되는 경우, 방정식 (4)를 최소화시키는 스트러트의 원점 오프셋 o[j] 및 베이스(10) 조인트의 위치 N[j][ii]가 연산된다. 뉴튼-랩슨 방식은 디폴트 값을 요구한다. 이 경우, 수치 제어 장치(100)에 즉시 설정된 기구학적 파라미터가 디폴트 값으로 채택될 수 있다.

방정식 4는 중력 변형 및 백 래시와 같은 기계적 오차 요인이 없는 조건 하에서, N[j] 및 t[j] 사이의 차이와 s[j] 및 o[j]의 합은 동일한데, 이는 양자 모두 스트러트의 길이이기 때문이다. 즉, 다음 방정식 (5) 및 (6)에 의하여 정의되는 스트러트 좌표들과, 베이스(10)의 조인트로부터 엔드 이펙터(20)의 조인트까지의 거리 간의 차이의 제곱의 합을 나타내는 방정식 (4)을 최소화시키는 기구학적 파라미터를 연산하기에 충분한다.

(5)

(6)

따라서, 통상적으로 복잡하게 고려되는 캘리브레이션 알고리즘을 간단한 최소화 값 연산으로 대체하는 것이 가능하다. 즉, 복잡한 전형적인 기법 대신, 취해진 데이터에 기초한 모든 스트러트에 대한 방정식 (4)을 최소화하는 기구학적 파라미터를 연산함으로써, 캘리브레이션이 달성될 수 있다.

단계 S153에서, 원점 오프셋 o[j], 베이스(10) 조인트의 위치 N[j][ii], 및 단계 S153에서 연산된 엔드 이펙터(20)의 조인트의 위치 T[j][ii]을 구비하는 스튜어트 플랫폼의 수치 모델을 생성하고, 수치 모델의 운동학을 사용하여 스트러트 좌표 s[i][]에 대응하는 조정 툴(50)의 팁 엔드의 위치 p2[1][]을 연산하고, 그리고 포스쳐링 오차 또는 보정 값으로서 p2[i][] 및 p[i][] 사이의 차이를 연산하는 작업이 실행된다. 취해진 데이터의 숫자가 필요한 숫자보다 크고 불규칙한 중력 변형이 있다면, 연산된 포스쳐링 오차는 무시될 수 없는 값임을 나타낸다. 이 경우, 공간 포스쳐링 수정 또는 공간 오차 보상의 기능을 사용하여 수정 또는 보상이 실시된다.

도 7은 공간 포스쳐링 수정 과정을 기술하도록 병렬 기구 기계(1)의 이동 가 능한 공간 내에서의 작업 공간을 도시하는 선도이다. 선도에서 검은 공으로 표시되는 격자점은 이미 알려진 포스쳐링 위치를 나타낸다. 수정 값이 각각의 격자점에 대하여 등록된다.

도 8은 공간 포스쳐링 수정 과정에 대하여 수정 값을 등록시키는 작업의 흐름을 도시하는 흐름도이다. 공간 포스쳐링 수정 과정을 실시하기 전에, 캘리브레이션의 결과가 수치 제어 장치(100)에서 등록된다. 후속적으로, 기준 좌표 시스템에서의 사전 결정된 포스쳐링(예를 들어, 도 4에 도시된 기준 홀(61))은 정확하게 결정된다(단계 S401). 이와 같은 포스쳐링 방식은 캘리브레이션 시점에 취해지는 데이터의 값과 동일하다.

후속적으로, 포스쳐링의 시점에 수치 제어 장치(100)에 디스플레이되는 조정 툴(50)의 포스쳐링의 좌표 값(XYZ,ABC)이 판독된다(단계 S402). 판독된 좌표 값과 기준 좌표 시스템에서의 정밀 포스쳐링의 위치 좌표 간의 차이는 포스쳐링 오차를 의미한다. 이와 같은 배향을 포함한 포스쳐링 오차는 기준 좌표 시스템에서의 정밀 포스쳐링의 좌표와 함께 등록된다(단계 S403).

상기 언급된 작업들은 X- 및 Y-축 방향으로 요구되는 회수로 반복된다. 반복 작업 중에, 단계 S401에서의 사전 설정된 포스쳐링은 선행 포스쳐링과 상이하다. X- 및 Y- 방향으로의 필요한 개수의 데이터 세트의 데이터 테이킹(data taking)이 완료되는 경우(단계 S404에서 예), Z- 방향으로 데이터 테이킹이 필요하다면(단계 S405에서 아니오), 적절한 지그 플레이트가 기준 보드(60)의 기준 표면에 배치되어 도 7에 도시된 △Z 만큼 Z- 방향으로 거리(높이)를 변화시킨다(단계 S406).

상기 언급된 작업이 X-,Y-,Z- 방향에 대하여 요구되는 회수로 반복되고, 포스쳐링 오차는 기준 좌표 시스템에서의 정밀 포스쳐링의 위치 좌표와 함께 저장된다. 데이터 테이킹이 완료된 후(단계 S405에서 예), 이때까지 저장된 정밀 포스쳐링의 위치 좌표와 포스쳐링 오차는 공간 포스쳐링 수정 테이블에 등록된다(단계 S407). 이에 의하여, 공간 포스쳐링 수정 과정에 대한 데이터 테이킹과 공간 포스쳐링 수정 과정에 대한 파라미터의 세팅이 완성된다.

다음으로, 상기 언급된 작동 흐름에 의하여 준비되는 공간 포스쳐링 수정 테이블을 사용한 공간 포스쳐링 수정 과정에 대하여 기술한다. 도 9는 공간 포스쳐링 수정 과정을 실시하는 수치 제어 장치(100)의 작업 흐름을 도시하는 흐름도이다. 본 흐름도에서, 엔드 이펙터(20)는 현재 포스쳐링으로부터 지정된 최종 포스쳐링으로 이동된다.

엔드 이펙터(20)의 현재 포스쳐링이 P1(x1,y1,z1,a1,b1,c1)에 있다고 가정하면, 수치 제어 장치(100)는 최종 포스쳐링 P2(x2,y,2,z,2,a2,b2,c2)를 지시하는 이동 명령을 수신하고(단계 S501), P1과 P2 사이의 공간을 미세 디비젼으로 분할하여, 공간 포스쳐링 수정 테이블에 기초한 각각의 분할 포스쳐링(divisional posturing) P(x,y,z,a,b,c)에서의 포스쳐링 오차(ex,ey,ez,ea,eb,ec)를 연산한다. 후속적으로, 수정 포스쳐링 Q(x-ex, y-ey,z-ez,a-ea,b-eb,c-ec)는 분할 포스쳐링 P와 분할 포스쳐링 P에서의 오차로부터 연산된다(단계 S503).

수치 제어 장치(100)는 역운동학에 의하여 수정 포스쳐링 Q를 스트러트 좌표 로 변환하고, 엔드 이펙터(20)가 이동하도록 한다(단계 S504). 이동 후의 위치가 최종 포스쳐링 P2에 도달하지 않는 것으로 판단되는 경우(단계 S505에서 아니오), 차회 분할 포스쳐링이 지시되고(단계 S506), 그리고 흐름은 단계 S502로 복귀된다. 이와 같은 작업의 순서는 엔드 이펙터(20)가 공간 포스쳐링 수정 과정이 종료되는 최종 포스쳐링 P2에 도달하는 것으로 판단될 때까지 반복된다(단계 S505에서 예). 엔드 이펙터(20)가 상당히 경사지는 경우, 이와 같은 공간 포스쳐링 수정 과정은 불완전한 수정을 초래하기 쉽다. 하지만, 배향 각 좌표(ABC)가 영에 근접하는 경우, 이러한 공간 포스쳐링 수정 과정은 적절한 수정을 실행할 수 있다.

실제 기계에 대한 캘리브레이션의 검증은, 상기 기술된 공간 포스쳐링 수정 과정에 대한 수정 값의 연산을 통하여 획득되는 포스쳐링 오차를 체크함으로써 확증될 수 있다. 하지만, 백래시 및 반복 정확도와 같은 오차 인자가 실제 기계에서 잔존하는 경우, 이와 같은 오차 인자로 인하여 실제 기계에 대한 캘리브레이션의 검증을 실행하는 것이 불가능하다. 그러므로, 실시예에서, 가상 기계가 컴퓨터 상에 생성되고, 캘리브레이션의 검증은 이와같은 가상 기계에 대하여 실행된다.

도 10은 시뮬레이션 소프트웨어를 사용한 캘리브레이션 검증을 위한 작업의 흐름을 도시한다. 먼저, 캘리브레이션 전에 수치 제어 장치(100)에 설정된 기구학적 파라미터를 구비하는 스튜어트 플랫폼의 수치 모델(이하 NC 모델이라 함)과, 실제 디멘젼(dimensions)에 대응하는 기구학적 파라미터를 구비하는 스튜어트 플랫폼의 수치 모델(이하, 실제 모델이라 함)이 개인용 컴퓨터에 생성된다(단계 S601). 이러한 개인용 컴퓨터는 병렬 기구 기계(1)와 연결될 수도 있고, 병렬 기구 기계 (1)와 연결되지 않을 수도 있다. 다음으로, 연산이 이루어져 실제 모델의 기준 홀(61)에 조정 툴(50)을 포스쳐링시키는 때의 엔드 이펙터(20)의 조인트의 위치를 획득한다(단계 S602).

후속적으로, NC 모델의 스트러트의 좌표(예를 들어, NC 스터러트 좌표)는 엔드 이펙터(20)의 연산된 조인트 위치, NC 모델의 베이스의 조인트 위치 및 스트러트의 원점 오프셋으로부터 연산되고, 캘리브레이션 데이터로서 기준 홀(61)의 좌표와 함께 출력된다(단계 S603). 단계 S601 내지 단계 S603의 작업의 순서는 요구되는 캘리브레이션 데이터 세트가 출력될 때까지 필요한 회수만큼 반복된다(단계 S604). 필요한 숫자는 확인되는 기구학적 파라미터의 숫자에 의존하여 달라진다. 모든 기구학적 파라미터를 확인하는 경우, 7개 혹은 그 이상의 데이터 세트가 필요하다. 엔드 이펙터(20)의 조인트 위치가 3차원 측정 장치에 의하여 측정되고 상수로서 사용되는 경우, 4 개 혹은 그 이상의 데이터 세트가 필요하다. 모든 기구학적 파라미터를 불규칙한 중력 변형의 영향을 억제하기 위하여 확인하는 경우, 10 개 혹은 그 이상의 데이터 세트가 선호될 수 있다. 엔드 이펙터(20)의 조인트 위치를 상수로 사용하는 경우, 데이터 세트의 최적 숫자는 6이다.

캘리브레이션 알고리즘을 구비하는 소프트웨어가 시뮬레이터에서 실행되어 기구학 파리미터를 연산한다(단계 S605). 캘리브레이션 알고리즘 기능이 정상적으로 실행되는지에 대한 확증은, 연산된 기구학적 파라미터가 수치 제어 장치(100)의 반올림 오차의 영향의 범위 내에서 실제 모델의 기구학적 파라미터와 일치하는 지를 판단함으로써 실행된다. 더욱 신뢰가능한 확증을 위하여, 캘리브레이션에 획득 한 기구학적 파라미터가 NC 모델에 설정된다(단계 S606). 그런 후, NC 모델 및 재설정된 실제 모델을 사용함으로써 주어진 포스쳐링에서의 오차가 체크될 수 있다.

다양한 포스쳐링 명령은 NC 모델에서 실행되는데, 각각의 포스쳐링 명령에 대응하여 수치 제어 장치(100)에 의하여 연산되는 NC 스트러트 좌표는 역운동학을 사용하여 연산된다(단계 S607). 후속적으로, 연산되는 NC 스트러트 좌표에 대응하는 실제 모델에서의 엔드 이펙터(20)의 포스쳐링은 운동학을 사용하여 연산된다(단계 S608). 실제 모델에서의 조정 툴(50)의 포스쳐링과 NC 모델에서의 원래의 포스쳐링 명령 사이의 차이가 포스쳐링 오차로서 연산되고 출력된다(단계 S609). 상기 작업의 순서는 각각의 포스쳐링에 대하여 실행되어 캘리브레이션 결과가 정상인지 아닌지가 신뢰 가능하게 판단되는 것에 기초되는 포스쳐링 오차를 연산한다.

다음으로, 제 2 모드가 기술된다. 제 2 모드에서, 특별 툴(54)이 제 1 모드에서의 트레이서 헤드(51)를 대체하여 캘리브레이션을 위한 데이터 테이킹에 사용된다. 특별 툴(54)은, 툴 팁에서의 X- 및 Y- 방향으로 거리를 측정하기 위한 팁 단부에 제공되는 레이저 측정 장치(542)와, 각각의 0,90,180, 및 270도 각도 회전에서 거리 측정을 위한 축으로부터 기준 표면까지 충분히 이격된 위치로 제공되는 레이저 측정 장치(541)와, Z-방향으로 거리를 측정하기 위한 레이저 측정 장치(543)를 포함한다.

도 11a 내지 도 11c는 제 2 모드에서의 데이터 테이킹 방법을 도시하는데, 도 11a는 공간 좌표 시스템 및 각 좌표 시스템에서의 포스쳐링을 도시하고, 도 11b 및 도 11c는 C-축 주위로 기준 위치의 결정을 도시한다. 도 11b는 X-축의 음의 방 향으로의 YZ 평면도를 도시하고, 도 11c는 Z-축의 양의 방향으로 XY 평면도를 도시한다. 본 모드에서, 조정 툴(50)은 공간 툴(54)에 의하여 대체되는데, 공간 툴(54)은 지지 섹션(549)을 포함하고, 지지 섹션의 축은 엔드 이펙터(20)의 축과 일치하며, 레이저 측정 장치(541 내지 543)는 지지 섹션(549)에 의하여 부착된다. 이러한 모드에서, 제 1 모드와 같이, 기준 보드(60)는 원통 기준 홀(61)로 형성되는데, 원통 기준 홀은 기준 표면 및 이의 사전 설정된 위치에서 기준 표면에 평행한 평면에 수직한 방향의 축을 구비한다. 이러한 위치는 알려져 있고, 좌표는 (x0, y0, z0)이다. 도 11a는 단지 기준 홀(61)을 도시하고, 사전 설정된 홀의 개수는 사전 설정된 위치로 형성된다.

레이저 측정 장치(제 3 레이저 측정 장치)(541)는 AB-축을 조정하는데 사용되고, 그리고 지지 섹션(549)이 축 주위로 회전하는 동안 기준 보드(60)의 기준 표면까지의 거리를 측정한다. 레이저 측정 장치(제 1 레이저 측정 장치)(542)는 XY-축을 조정하는데 사용되고, 기준 홀(61)의 내부 주위 벽까지의 거리를 측정한다. 레이저 측정 장치(제 2 레이저 측정 장치)(543)는 Z-축을 조정하는데 사용되고, 기준 홀(61)의 바닥면까지의 거리를 측정한다. 레이저 측정 장치(542 및 543)는 위치 좌표 조정 유니트로서 기능하고, 레이저 측정 장치(541)는 배향 조정 유니트로서 작동한다.

제 2 모드에서의 데이터를 취득하는 작동의 흐름을 도시하는 도 12를 참조하면, 먼저, 레이저 측정 장치(541-543)의 각각의 엔드 포인트는 영 기준으로 리셋된다. 후속적으로, 연산이 실시되고 거리 L을 갖는 툴의 팁 단부와 레이저 측정 장 치(543)의 영 기준 사이의 거리(z2), 레이저 측정 장치(541)와 툴(54)의 축 사이의 X 방향 거리, 및 기준 홀(61)의 바닥면과 레이저 측정 장치(543) 사이의 거리를 측정하기 위하여 실행된다. 레이저 측정 장치(541, 542)의 영 기준 세팅은, 측정되는 값이 상대적인 값으로 사용되기 때문에 러프(rough)할 수도 있다.

다음으로, C-축 방향을 검출하기 위하여 레이저 측정 장치(제 4 및 제 5 레이저 측정 장치)(544 및 545)는 영으로 리셋된다. 이는 기준 좌표 시스템의 Z-축에 수직하고 X-축에 평행한 XZ 평면까지 동일한 거리를 가지도록, 레이저 측정 장치(544 및 545)를 조정함으로써 달성된다. 이 때, 레이저 측정 장치(544)와 다른 레이저 측정 장치(545) 사이의 간극(G)가 획득된다. 더욱이, 유사한 조정이 레이저 측정 장치(546 및 547)에 대하여 실행된다. 이러한 리셋팅은 단계 S200에서 실행된다.

그런 후, 특별 툴(54)이 엔드 이펙터(20)에 부착되고 특별 툴(54)의 축은 엔드 이펙터(200)의 축과 일치하도록 제조되며, 툴 길이 L에서의 수치 제어 장치(100)의 5 축 기능이 실시된다(단계 S201). 이 경우, 툴 길이는 L+z2일 수도 있다. 특별 툴(54)이 엔드 이펙터(20)에 부착되는 경우, 레이저 측정 장치(541)는 0도의 회전 위치에서 특별 툴(54)의 축에 대하여만 X 방향으로 실질적으로 벗어나는 것이 요구된다. 앞서 특정된 기준 좌표 시스템의 원점은 수치 제어 장치(100)에서의 기구학적 파라미터를 위한 좌표 시스템의 현재 원점과 일치하도록 만들어진다. 이러한 원점 일치 작업은 특별 툴(54)이 기준 홀(61)에 대하여 Z 방향으로 아래로 이동되는 경우 아무런 간섭을 야기하지 않도록 하는 정확도로 모든 포스쳐링에 대 하여 한 번 정도 실행된다. 또한, 원점 오프셋은 수치 제어 장치(100)에서 특정된다.

후속적으로, 특별 툴(54)은 기준 홀(61) 이상의 포스쳐링(x0, y0, z0+100, 0, 0, 0)으로 설정되고(단계 S202), 레이저 측정 장치(543)가 z3의 사전 설정된 측정 값을 나타낼 때까지 Z-방향으로 하강 이동한다.

완료 플랙이 "1"로 설정되고(단계 S204), 그리고 특별 툴(54)이, 레이저 측정 장치(541 및 542)의 측정 값이 판독되는 0, 90, 180 및 270도의 회전 위치로 회전된다(단계 S205). 레이저 측정 장치(541)의 측정 값은 e0, e90, e180, 및 e270으로 되고, 레이저 측정 장치(542)의 측정 값은 x0,y90,x180, 및 y270으로 된다. 이러한 판독된 값으로부터, 엔드 이펙터(20)의 A-축 및 B-축의 배향과 기준 홀(61)에서 정의되는 기준 좌표 시스템의 A-축 및 B-축의 알려진 배향 사이의 차이 또는 오차 △a 및 △b와, 엔드 이펙터(20)의 X-축 및 Y-축 상의 위치 및 기준 좌표 시스템의 X-축 및 Y-축 상의 위치 간의 차이 또는 오차 △X 및 △Y는 다음 방정식 (7) 내지 (10)에 따라 연산된다.

(7)

(8)

(9)

(10)

e0 및 e180 사이의 차이 또는 e270 및 e90 사이의 차이가 작은 경우, 방정식 (7) 및 (8)은 거의 다음과 같이 표현될 수 있다.

(11)

(12)

단계 S206에서 연산되는 XY 위치 오차가 ed인 경우(

또는

)(단계 S207에서 예), 특별 툴(54)은 △X만큼 X-방향으로, 그리고 △Y만큼 Y-방향으로 이동한다(단계 S208). 완료 플랙은 "0"으로 설정된다(단계 S209). 다른 한편으로, X-방향 및 Y-방향으로의 △X 및 △Y 각각이 허용 값 ed와 동일하거나 보다 작은 경우(단계 S207에서 아니오), 완료 플랙은 "1"로 유지되고, 흐름은 배향 각 좌표 시스템의 조정으로 진행한다.

단계 S206에서 연산된 차이 △a 및 △b가 허용값 ea(

또는

)보다 큰 경우(단계 S210에서 예), 특별 툴(54)은 A-축을 중심으로 -△a만큼 또는 B-축을 중심으로 -△b만큼 회전하고(단계 S211), 그리고 완료 플랙은 "0"으로 설정된다(단계 S212). 이러한 방식으로, A- 및 B- 축을 중심으로한 기준 포스쳐링이 완료된다. C-축을 중심으로하는 기준 포스쳐링으로 흐름이 진행된다.

C-축을 중심으로 하는 기준 포스쳐링에서, 기준 표면까지의 엔드 이펙터(20) 거리(14,15또는 16,17)가 측정된다(단계 S213). 측정값(14,15)의 세트 및 다른 측정값(16,17)의 세트 중의 어느 하나가 사용될 수도 있다. 측정값(14,15)을 사용하는 경우, 엔드 이펙터(20)의 차이 또는 배향 오차(△c)가 다음 방정식(13)을 따라 연산된다(단계 S214).

(13)

배향 오차(△c)가 허용 값(ea)보다 크다면(

>ea)(단계 S215에서 예), 특별 툴(54)은 C-축을 중심으로 -△c만큼 회전하고(단계 S216), 그리고 완료 플랙은 "0"으로 설정된다(단계 S217). 다른 한편으로, 배향 오차(△c)가 허용 값(ea)과 동일하거나 작은 경우(단계 S215에서 아니오), 완료 플랙은 "1"로 유지된다. 이러한 방식으로, C-축을 중심으로 하는 기준 포스쳐링이 완료된다.

단계 S218에서 완료 플랙이 "1"인지 아닌지 판단된다. 완료 플랙이 "0"으로 판단되는 경우(단계 S218에서 아니오), 단계 S209, S212 및 S217의 어느 단계에서의 작동이 스킵되는 것으로 판단되는 경우, 즉, XY 위치 조정, 또는 A-,B-, 또는 C-축을 중심으로 하는 기준 포스쳐링이 완료되지 않은 것으로 판단되는 경우, 단계 S204로 흐름이 복귀하여 공간 좌표 시스템을 리셋한다. 다른 한편으로, 완료 플랙이 "1"로 판단되는 경우(단계 S218에서 예), X-,Y-,Z-축 및 A-,B-,C-축의 모든 세팅이 완료된 것으로 판단된다. 공간 좌표 시스템에서의 포지션닝이 좌표 드라이브 제어기(121)에 의하여 실행되고, 반면 각 좌표 시스템에서의 배향은 배향 드라이브 제어기(122)에 의하여 실행된다.

X-,Y-,Z-축 및 A-,B-,C-축의 모든 세팅이 완료된 후, 정밀 포스쳐링에 대한 위치 및 각의 결정이 실행된다. 먼저, 레이저 측정 장치(543)가 거리(zl)를 측정하고(단계 S219), 그리고 다음 방정식(14)을 따라 툴 팁 단부 위치의 수정 양(w)이 연산된다(단계 S220).

(14)

이에 의하여, 정밀 포스쳐링 위치가 (x0,y0,z0-w)로 결정된다. 배향 각이 (0,0,0)으로 결정된다(단계 S221). 정밀 포스쳐링에 대한 위치 결정이 완료된 후, 수치 제어 장치(100)에 디스플레이된 스트러트 좌표가 판독된다(단계 S222). 이러한 방식으로, 병렬 기구 기계(1)의 기구학적 파라미터의 연산에 필요한 데이터 테이킹이 완료된다.

상기 언급된 배향 조정에 있어서, 수치 제어 장치(100)에 설정된 기구학적 파라미터가 부정확한 값을 구비하고, 이동하지 않은 부분이 비제어가능하게 천이되기 쉽다. 이러한 관점에서, 조정이 한 개의 축에 적용되는 경우, 상기 언급된 전체 조정을 다시 실행하는 것이 필요하다. 모든 축에 대한 재조정은 개별적으로 또는 모두 함께 이루어질 수 있다. 하지만, 조정이 단지 한 개의 축에 적용되는 경우, 흐름은 단계 S204로 복귀되어 작업을 다시 실행하여야 한다.

대안적으로, 러프한 포스쳐링을 실행하고 재조정 작업을 하지 않을 수도 있다. 특히, 정밀 포스쳐링에 대한 위치 및 각 결정은, 레이저 측정 장치로 특별 툴(54)의 조정을 엄밀하게 실행하여 기준 홀(61)의 위치 및 배향 좌표에서의 상대 오차를 연산하고, 그리고 기준 좌표 시스템에 기준 홀(61)의 위치 및 배향 좌표에 오차를 부가함으로써 실행된다. 이러한 결정은, 기준 값에 대한 상대 오차가 상대 값으로부터 정확하게 연산될 수 있다는 점에 의하여 실행될 수 있다.

상기 언급된 제 2 모드에서, 레이저 측정 장치(544 및 545)의 세트 또는 다른 레이저 측정 장치(546 및 547) 세트 중의 어느 하나가 C-축을 중심으로 기준 포스쳐링을 결정하는데 사용된다. 하지만, 제 1 모드에 기술된 바와 같이, 엔드 이펙터(20)의 기준 표면에서의 레벨러를 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우, 도 12의 단계 S200에서, 레벨러의 영점이 조정될 필요가 있다.

상기 언급된 데이터 테이킹 작업에서 취해진 데이터를 사용하는 병렬 기구 기계(1)의 캘리브레이션과, 캘리브레이션에서 얻어진 기구학적 파라미터를 수치 제어 장치(100)에 리셋팅할 때 발생하고 무시될 수 없는 오차의 공간 수정에 대한 어떠한 언급도 되지 않았으나, 이는 이들이 제 1 모드에 기술된 것과 동일하기 때문이다.

다음으로, 제 3 모드를 기술한다. 제 1 및 제 2 모드에서, 데이터 테이킹은 툴을 사용하여 자동적으로 실행된다. 제 3 모드에서, 정밀 포스쳐링에 대한 데이터가 수동 핸들을 작동함으로써 취해진다. 이 모드는, 수치 제어 장치(100)에서 설정된 기구학적 파라미터에 대한 좌표 시스템의 원점이, 기준 보드(60)에서 새로이 정의된 기준 좌표 시스템에서의 원점과 상이한 경우에 적용될 수 있다. 이 모드에 따르면, 엔드 이펙터(20)가 각각의 X-,Y-,Z- 및 A-,B-,C-축에 대한 포스쳐링을 수동적으로 핸들을 조작함으로써 실행되어 지그 플레이트(70)의 기준 홀(70)에 배치된다. 핸들을 사용하는 이 수동 포스쳐링은 통상적인 5축 기계의 조정과 유사하여, 따라서 기계 작업자가 용이하게 작업을 습득할 수 있다. 더욱이, 이 모드는 어떠한 설계 변경없이 이미 장착된 기계에 대하여 캘리브레이션을 실행할 수 있는 특징을 구비한다.

병렬 기구 기계(1)에는 수동 핸들 모드를 선택하기 위한 푸쉬 버튼 또는 선택 스위치와, 수동 핸들에 의하여 작동되는 E1-,E2-,E3-,E4-,E5-,E6- 스트러트 축, X-,Y-,Z-축, 및 A-,B-,C-축 등을 포함하는 12 개의 축 중의 하나(이상)를 선택하는 선택 스위치가 제공된다. 병렬 기구 기계(1)에 제공되는 수동 핸들은 수동 핸들의 회전에 따라 선택되는 축에 대한 엔드 이펙터(20)를 이동시키기 위한 양 또는 음의 이동 펄스를 생성한다. 더욱이, 병렬 기구 기계(1)에는 수동 핸들의 특정 부에 제공되는 스케일의 눈금 당 이동 양의 단위를 선택하기 위한 선택 스위치가 제공된다. 병렬 기구 기계(1)는 선택되는 축에 대한 이동 명령으로서 생성되는 이동 펄스를 수신하는 수치 제어 기능을 구비하고, 현재 좌표에 대한 이동 펄스에 대응하는 좌표를 부가함으로써 이동한 후의 좌표를 연산하여, 엔드 이펙터(20)의 배향을 변화시킨다.

하지만, 다음에는, X-,Y-,Z-축에 대한 엔드 이펙터(20)의 조정이 엔드 이펙터(20)의 위치를 변화시키도록 사용되고, A-,B-,C-축에 대한 엔드 이펙터(20)의 조정이 엔드 이펙터(20)의 배향을 변화시키는데 사용되나, E1-,E2-,E3-,E4-,E5-,E6- 스트러트 축에 대한 엔드 이펙터(20)의 조정은 실행되지 않는 경우에 대하여 기술된다.

도 13은 제 3 모드에서의 데이터 테이킹을 실행하기 위한 배열을 도시한다. 이 모드에서, 조정 툴(50)은 엔드 이펙터(20)에 부착된 기준 툴(55)을 포함하는데, 기준 툴(55)의 축은 엔드 이펙터(20)의 축과 일치한다. 기준 툴(55)에는 다이얼 게이지(56 및 57)가 부착된다. 이 모드에서, 지그 플레이트(70)는 기준 보드(60)의 기준 표면에 배치된다. 지그 플레이트(70)는 원통형 기준 홀(71)로 형성되는데, 원통형 기준 홀은 지그 플레이트(70)의 기준 표면에 직교하는 방향으로 연장되는 축을 구비하고, 지그 플레이트(70)의 기준 표면에 평행한 상하면을 구비한다. 기준 홀(71)이 형성되는 위치는 알려진 위치(x0,y0,z0)이다.

기준 홀(71)은 하부면이 없이, 지그 플레이트(70)의 기준 표면으로부터 반대 표면까지의 관통공을 구비한다. 하지만, 기준 홀(71)은 하부 벽을 구비할 수도 있다. 또한, 지그 플레이트(70)에 단일 기준 홀(71) 또는 복수 개의 기준 홀(71)이 형성될 수도 있다.

도 14에는 제 3 모드에서의 데이터 테이킹을 실행하는 작업의 흐름이 도시된다. 병렬 기구 기계(1)의 작업자는 선택 스위치를 통하여 수동 핸들 모드를 선택하고(단계 S301), 완료 플랙은 "1"로 설정된다(단계 S302). 작업자는 X-,Y-,Z-축, 및 A-,B-,C-축 중에서 선택 스위치를 통하여 목표 축 조정을 선택한 후, 수동 핸들의 원하는 이동 유니트를 선택하여(단계 S303), 수동 핸들을 회전시킨다(단계 S304).

수치 제어 장치(100)는 선택되는 이동 유니트와 수동 핸들의 회전 양이 가리키는 눈금을 감지하고, 선택되는 축에 대한 엔드 이펙터(20)의 이동 양을 연산하여, 이동 후 엔드 이펙터(20)의 위치 또는 각을 연산한다. 이동되는 위치 또는 각은 엔드 이펙터(20)의 현재 위치 또는 각에 연산된 이동 양을 부가한다. 수치 제어 장치(100)는 연산된 위치 또는 역운동학에 기초하여 스트러트 좌표를 연산하고, 엔드 이펙터(20)가 드라이빙 스트러트에 의하여 이동되도록 한다(단계 S305). 이와 같은 수동 핸들 작동 모드에서, 5-축 변환 기능이 유효하다. 즉, A-,B-,C-축에 대한 작업 변화가 툴의 팁 단부에서 실행된다.

다음으로, 작업자는 수동적으로 기준 툴(55)을 360도 회전시키고 엔드 이펙터(20)가 이동하는 것을 방지한다(단계 S306). 이 경우, 작업자는 다이어 게이지(56 및 57)에서의 변화를 관찰하여, 변화가 허용치 안에 있는 지를 판단한다(단계 S307). 변화가 허용치를 초과하는 경우(단계 S307에서 아니오), 흐름은 단계 S303으로 복귀한다. 다른 한편으로, 변화가 허용치 안에 있는 경우(단계 S307에서 예), 흐름은 Z-방향으로 위치화(위치 결정, positioning)를 진행한다.

이 모드에서, Z-방향으로의 위치화(positioning)는 지그 플레이트(70)의 기준 표면과 기준 툴(55)의 팁 단부 사이에 알려진 두께를 구비하는 블록 게이지(72)를 삽입함으로서 실행된다(단계 S308).

C-축에 대한 기준 포스쳐링을 실행하는 후속적인 단계 S309 내지 S316은 도 5에 도시된 제 1 모드에서의 단계 S112 내지 S119와 동일하다. 따라서, 이들 단계의 상세한 설명은 생략한다. 하지만, 단계 S117 내지 S118에 언급된 수정 양(w)은 제 3 모드에서의 블록 게이지(72)의 두께와 등가이다.

다이얼 게이지(56 및 57)는 Z-축을 중심으로 하는 각각의 회전에 게이지의 측정이 영점 이하인 방식으로 기준 홀(71)의 내부 주위 벽과 기준 표면과 접하도록 제조된다. X-,Y-,A-, 및 B-축에서의 천이 양의 절대 값을 얻는 것은 불필요하다.

제 3 모드의 상기 언급된 작업에서 취해진 데이터를 사용하는 병렬 기구 기 계(1)의 캘리브레이션과, 캘리브레이션에서 얻어진 기구학적 파라미터를 수치 제어 장치(100)에 재설정할 때 발생하는 중요 오차의 공간 수정은 제 1 모드에 기술된 바와 동일하다. 따라서, 이들 작업에 대하여는 설명하지 않는다.

앞선 실시예들에서, 병렬 기구 기계의 캘리브레이션이 기술되었다. 하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고, 로보트, 매니퓰레이터와 같은 병렬 기구 메카니즘에 제공되는 장치들에도 적용될 수 있다.

통상적으로, 본 발명의 실시예들을 실시하는데 실행되는 루틴 또는 흐름은, 특정 어플레이케이션 또는 작동 시스템의 일부, 컴포넌트, 프로그램, 객체, 모듈 또는 명령 시퀀스로 실시되건, "프로그램"이라 칭해질 것이다. 프로그램은 하나 또는 그 이상의 인스트럭션(instruction)을 포함하는데, 인스트럭션은 컴퓨터의 저장 장치 및 다양한 메모리에 수 회에 걸쳐 상주하고, 컴퓨터가 본 발명의 다양한 면을 구현하는 단계 및 요소들을 실행하는데 필요한 단계들을 수행하도록 한다.

본 발명의 실시예는 컴퓨터 및 컴퓨터 시스템을 기능화하는 컨텍스트(context, 상황)로 기술된다. 하지만, 당업자라면 본 발명의 다양한 실시예가 다양한 형태의 프로그램 제품으로서 배포될 수 있고, 본 발명은 실제 배포하는데 사용되는 시그널 베어링 미디어(signal bearing media)의 특정 타입에 무관하게 동일하게 적용된다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 시그널 베어링 미디어의 예는 휘발성 및 비휘발성 메모리 장치, 플로피 및 다른 리무버블 디스크, 하드 디스크, 광학 디스크(예를 들어, CD-ROM, DVD 등) 등과 같은 저장 가능한 타입의 미디어와, 인터넷을 포함한 디지털 및 아날로그 통신 링크와 같은 전달 타입 미디어를 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

더욱이, 본 발명은 다음과 같이 구현될 수도 있다.

(A) 앞선 실시예에서, 6×6 병렬 기구 기계(엔드 이펙터의 6 조인트와 베이스의 6 조인트)에 대하여 기술되었다. 하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고, 다른 병렬 기구 기계, 예를 들어 도 15에 도시된 3×3 병렬 기구 기계(엔드 이펙터의 3 조인ㅌ와 베이스의 3 조인트)에 적용될 수도 있다.

모든 파라미터를 특정하는 경우에, 테이킹되는 데이터의 적절한 세트 수는 4 개 또는 그 이상이고, 3차원 측정 장치에 의하여 엔드 이펙터(20)의 조인트의 위치 측정을 상수로 사용하는 경우 3 개 또는 그 이상이다. 불규칙한 중력 변형의 영향을 억제하기 위하여 모드 파라미터를 특정하고자 하는 경우, 취해지는 데이터 세트의 적절한 숫자는 6이다. 엔드 이펙터(20)의 조인트의 위치 측정이 상수로 사용되는 경우, 적절한 데이터 세트의 개수는 4 이다.

(B) 앞선 실시예에서, 스튜어트 플랫폼은 엔드 이펙터의 배향 및 위치를 제어하도록 신장 가능한 스트레이트 드라이빙 샤프트 또는 스트러트를 구비하는 병렬 기구 기계의 예로서 기술되었다. 하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고, 회전 축에 대한 각 및 조인트의 각을 제어하여 구동하는 다른 병렬 기구 기계에 적용될 수도 있다. 또한, 본 발명은 병렬 기구 기계가 6 자유도 또는 그 이하인 경우에도, 운동학 및 역운동학을 정의하는 비선형 연립 방정식에 따라 제어되는 어떠한 병렬 기구 기계에도 적용될 수 있다.

(C) 상기 언급된 제 2 모드에서, 기준 보드(60)는 하부 면을 구비하는 기준 홀(61)로 형성되는데, 레이저 측정 장치(543)는 하부 면에 거리를 측정하도록 제공된다. 하지만, 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 기준 보드(60)를 통하여 원통형 기준 홀(61), 기준 보트(60)의 기준 표면에 직교하는 축을 구비하는 기준 홀(61)을 형성하는 것으로 이해할 수도 있다. 이 경우, 레이저 측정 장치(543)의 기능은 도 16에 도시된 레이저 측정 장치(541)에 의하여 실행될 수도 있다. 즉, 제 2 모드에서 레이저 측정 장치(543)에 의하여 실행되는 기준 표면에 직교하는 방향의 좌표 축의 조정은, 레이저 측정 장치(541)에 의하여 측정되는 기준 표면까지의 거리가 사전 설정된 거리가 되도록 위치화에 의하여 실행될 수 있다.

(D) 상기 언급된 실시예에서, 기준 좌표 시스템의 X-축 및 Y-축은 기준 표면(60)(또는 지그 플레이트(70))의 기준 표면이다. 하지만, 본 발명은 본 실시예에 한정되지는 않는다. 기준 좌표 시스템은 기준 보드(60)(또는 지그 플레이트(70))의 기준 표면에 대하여 원하는 포스쳐에 배치될 수도 있다. 또한, 앞선 실시예에서, 기준 홀(61 또는 71)의 축은 기준 좌표 시스템의 X 및 Y 평면에 직교한다. 하지만, 기준 좌표 시스템에 대하여 원하는 포스쳐에 기준 홀의 축을 배치하는 것으로 이해될 수도 있다. 더욱이, 기준 홀(61 및 71)의 각각의 축은 상이한 포스쳐로 배치될 수도 있다. 이 경우, 트레이서 헤드(51) 또는 특별 툴(54)에 의하여 기준 좌표 시스템의 X-, 및 Y-축이 결정되지는 않지만, 기준 홀(61)의 상부 표면(기준 표면)에 평행한 두 개의 방향에서의 공간 좌표가 결정된다.

(E) 상기 언급된 실시예에서, 배향을 포함하는 포스쳐링 위치 p[i][]와 포스쳐링 위치에 대응하는 스트러트 좌표 s[i][]가 얻어진다. 하지만, 본 발명은 실시 예에 한정되지는 않고, 배향을 포함하는 포스쳐링 정보의 일부가 얻어지는 경우에 적용될 수도 있다. 예를 들어, 주축 중심으로 배향의 일부인 배향 각 좌표 C가 특정될 수 없는 경우, 제 1 모드에서 기술된 방정식 4를 최소화시키는 기구학적 파라미터가 최소값 문제로서 연산된다. 특히, 연산되는 기구학적 파라미터와, p[1][6],p[2][6],...p[n][6]는 알려져 있지 않다. 즉, 알려지지 않은 숫자는 측정 개수인 n을 증가시킨다. 이는 제 1 모드에서의 연산과 상이하다. 방정식 4에서 항 "m[][][]"은 다음 방정식으로 전개되고, 최소값 문제에 사용된다.

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

이와 같은 변형은 주축에 대한 배향각을 특정하지 않고 수정 기구학적 파라미터를 연산할 수 있고, 경사진 평면 상에 기준 홀을 구비하는 경우에 대하여 유리하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 캘리브레이션 방법은, 지지 플렛폼 상에 지지되는 베이스; 엔드 이펙터; 베이스와 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 각각 베이스와 엔드 이펙터에 연결되는 복수 개의 드라이버 샤프트와; 그리고 운동학 또는 역운동학을 사용하여 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이터함으로써 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치가 제공되는 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이션하기 위하여 채택된다. 캘래브레이션 방법은: 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하기 위하여 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에 사전 설정된 상이한 특정 개수의 포스쳐로 엔드 이펙터에 부착되고 축이 엔드 이펙터의 축과 일치하는 조정 툴을 세팅하는 세팅 단계와; 포스쳐로 조정 툴이 배치될 때마다 조정 툴의 포스쳐의 좌표를 취하는 테이킹 단계와; 조정 툴이 포스쳐에 배치될 때마다 역운동학에 따라 수치 제어 장치에 의하여 각각의 드라이버 샤프트가 매니퓰레이트되는 저장 좌표의 저장 단계와; 그리고 드라이버 샤프트의 저장 좌표와 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표에 기초하여 병렬 기구 메카니즘의 운동학에 필요한 기구학적 파라미터를 연산하는 연 산 단계;를 포함한다.

이와 같은 캘리브레이션 방법에 있어서, 포스쳐링은 이미 알려진 포스쳐로 실행된다. 따라서, 포스쳐링 후의 측정이 더 이상 요구되지 않는다. 측정이 어려운 위치에서의 작업의 생략은 더욱 정확한 캘리브레이션을 확보할 수 있다.

조정 툴은 좌표 조정 유니트 및 배향 조정 유니트를 포함하고, 세팅 단계는: 기준 좌표 시스템의 사전 설정된 위치에 형성되고 기준 표면에 수직하게 교차하는 축을 중심으로 원통형 내부 원주 표면을 구비하는 기준 홀의 좌표와 그리고 좌표 조정 유니트의 측정에 기초하여 조정 툴의 위치를 특정하도록 하는 위치에 조정 툴을 세팅하여 공간 좌표를 결정하고; 기준 표면과 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전하여 배향 조정의 회전 평면 사이의 상대 거리에 기초하여 엔드 이펙터의 축 배향을 나타내는 두 개의 배향 각 좌표를 특정하여 두 개의 배향 각 좌표를 결정하고, 엔드 이펙터의 기준 측면이 사전 설정된 선분에 평행하도록 엔드 이펙터의 배향을 조정하고, 엔드 이펙터의 축을 중심으로 엔드 이펙터의 배향 각 좌표를 결정하도록 하는 위치로 조정 툴을 세팅하는 단계를 포함한다.

따라서, 좌표 조정 유니트 및 배향 조정 유니트의 제공은 개별적인 좌표 조정 및 배향 조정을 가능하게 한다.

좌표 조정 유니트는 기준 홀의 지름보다 큰 지름을 구비하는 스타일러스를 포함하는 트레이서 헤드를 포함하는 것이 보다 바람직할 수 있는데, 공간 좌표는 스타일러스가 기준 홀과 접촉하는 경우 기준 표면에 직교하는 방향으로의 힘만을 받도록 조정 툴을 위치화함으로써 결정된다.

이러한 배치는, 단일 트레이서 헤드가 X-,Y-,Z- 방향으로 공간 좌표의 위치화를 달성하기 때문에 보다 효율적인 위치화를 확보할 수 있다.

기준 홀은 바닥 면을 구비하고, 좌표 조정 유니트가 기준 홀에 삽입 가능하고 기준 표면에 평행한 방향으로 레이저 광선을 출력하는 제 1 레이저 측정 장치 및 기준 표면에 직교하는 방향으로 레이저 광선을 출력하는 제 2 레이저 측정 장치를 포함하고, 세팅 단계는: 제 1 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 기준 홀의 내부 주위 표면에 대한 거리를 동등하게 하도록 하거나 또는 제 1 레이저 측정 장치의 측정 및 기준 홀의 좌표에 기초하여 기준 표면에 평행한 두 개의 방향으로의 공간 좌표를 특정하는 위치로 조정 툴을 세팅하여 기준 표면에 평행한 두 개의 방향으로 공간 좌표를 결정하는 단계; 제 2 측정 장치에 의하여 측정되는 바닥 표면 홀에 대한 거리가 사전 설정된 값에 도달하도록 하거나, 또는 제 2 레이저 측정 장치의 측정 또는 기준 홀의 바닥 면의 좌표에 기초한 기준 표면에 수직한 방향으로 공간 좌표를 특정하는 위치로 조정 툴을 세팅하여 기준 표면에 수직한 방향으로 공간 좌표를 결정하도록 하는 단계를 포함한다.

이러한 배치에서, 바닥 면 또는 기준 홀의 내부 주위 표면까지의 거리는 레이저 측정 장치를 통하여 정확하게 측정될 수 있다. 따라서, X-,Y-,Z- 방향의 공간 좌표는 더욱 정확하게 결정될 수 있다.

배향 조정 유니트는, 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전되는 배향 조정 유니트의 모든 회전 각도에서 다이얼 게이지에 의하여 측정되는 기준 표면에 대한 거리가 균등화되도록 조정 툴의 배향을 조정함으로써 배향 조정 유니트의 회전 평면이 기준 표면에 평행하도록 하기 위한 다이얼 게이지가 제공되는 것이 더 바람직할 수도 있다.

이러한 배치로, 엔드 이펙터의 축의 경사를 특정하는 두 개의 배향 각 좌표는 다이얼 게이지를 구비하는 단순한 구조에 의하여 더욱 효과적으로 결정될 수 있다.

배향 조정 유니트는 제 3 레이저 측정 장치가 제공되는 것이 더욱 바람직할 수도 있다. 이 경우, 세팅 단계는, 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전되는 배향 조정 유니트의 모든 회전 각으로 제 3 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 기준 표면에 대한 거리를 균등화시키거나 또는 제 3 레이저 측정 장치의 측정에 기초한 엔드 이펙터의 배향을 정의하는 세 개의 배향 각 좌표 중에서 엔드 일펙터의 축의 배향을 정의하는 두 개의 배향 각 좌표를 특정하는 위치로 조정 툴을 세팅함으로써 두 개의 배향 각 좌표를 결정함으로써 달성될 수도 있다.

이러한 배치로, 두 개의 배향 각 좌표는 엔드 이펙터의 축의 경사를 특정하는 두 개의 배향 각 좌표가 기준 표면까지의 거리를 정확하게 측정하는 레이저 측정 장치의 사용에 의하여 보다 정확하게 측정될 수도 있다.

기준 홀은 관통 공간(throughout space)을 구비하고, 기준 홀의 축에 평행한 원통형 내부 주위 표면을 구비하고; 좌표 조정 유니트가 기준 홀에 삽입 가능하고, 기준 표면에 평행한 방향으로 레이저 광선을 출력하는 제 1 레이저 측정 장치를 포함하고; 배향 조정 유니트가 기준 표면까지 레이저 광선을 출력하는 제 2 레이저 측정 장치를 포함하며; 세팅 단계가: 제 1 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 기 준 홀의 내부 주위 표면에 대한 거리를 균등화시키거나 또는 제 1 레이저 측정 장치의 측정 및 기준 홀의 좌표에 기초한 기준 표면에 평행한 두 개의 방향으로 공간 좌표를 특정하는 위치로 조정 툴을 설정함으로써 기준 표면에 평행한 두 개의 방향으로 공간 좌표를 결정하도록 하는 단계; 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전하는 배향 조정 유니트의 모든 회전 각으로 제 2 레이저 측정 장치에 이하여 기준 표면에 대한 거리를 균등화시키거나 기준 표면까지의 거리 및 제 2 레이저 측정 장치의 측정에 기초한 기준 표면에 직교하는 방향으로 공간 좌표를 특정하는 위치로 조정 툴을 세팅함으로써 기준 표면에 직교하는 방향으로 공간 좌표를 결정하도록 하는 단계를 포함하고, 균등한 거리는 사전 설정된 값을 갖는다.

이러한 구조는 X-,Y-,Z-방향으로의 공간 좌표와 두 개의 배향 각 좌표를 제 1 및 제 2 레이저 측정 장치만을 사용하여 간단한 형상에 의하여 정확하게 결정하는 것을 가능하게 한다.

기준 좌표 시스템의 XY 평면 상의 방향으로 레이저 광선을 출력하기 위한 제 4 레이저 측정 장치 및 제 5 레이저 측정 장치를 더욱 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우, 세팅 단계는, 제 4 및 제 5 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 기준 측면까지의 거리에 기초한 사전 설정된 선분과 평행한 엔드 이펙터의 기준 측면을 허용하는 포스쳐로 조정 툴을 세팅함으로써 엔드 이펙터의 축에 대한 조정 툴의 배향을 결정하도록 하는 단계를 포함할 수도 있다.

이러한 구성에서, 제 4 및 제 5 레이저 측정 장치는 기준 측면까지의 거리를 정확하게 측정하고, 그 거리가 엔드 이펙터의 축을 중심으로 보다 정확한 배향 각 좌표의 기준 위치를 결정하는 것을 가능하게 한다.

지지 플랫폼에 의하여 지지되는 베이스의 법선 방향(normal direction)은 수직 방향(vertical direction)에 직교하고, 레벨러는 엔드 이펙터의 기준 측면에 제공되며, 엔드 이펙터가 조정되어 엔드 이펙터의 기준 측면이 레벨러의 결과에 기초한 사전 설정된 라인과 평행하게 하여 엔드 이펙터의 축에 대하여 조정 툴의 배향 각을 결정하도록 한다.

보다 구조적으로 단순하게는 레벨러의 제공으로 엔드 이펙터의 축을 중심으로 배향 각 좌표의 기준 위치의 정확한 결정을 확보할 수 있다.

연산 단계에서, 평행 기구학 메카니즘의 운동학을 위하여 필요한 기구학적 파라미터는, 포스쳐에서의 엔드 이펙터의 조인트와 베이스의 조인트 사이의 거리가 서로조인트로 연결되는 각각의 드라이버 샤프트의 저장된 좌표와 각각의 드라이버 샤프트의 원점의 천이 양을 나타내는 오프셋 좌표의 합과 동일한 환경에 기초하여 연산된다.

기구학적 파라미터는 거리가 푸리에 시리즈 또는 부분 적분과 같은 복잡한 연산없이, 거리가 합과 동일한 조건에 기초하여 연산될 수 있다. 따라서, 방정식이 명확하고, 연산되는 파라미터가 정확하다.

본 발명의 수정 데이터 테이킹 방법은: 상기 언급된 본 발명의 캘리브레이션 방법의 연산 단계에서 연산된 기구학적 파라미터를 수치 제어 장치에 입력하는 단계; 포스쳐에 조정 툴을 세팅하는 단계; 수정 값으로서 운동학에 기초한 수치 제어 장치에 의하여 제어되는 조정 툴의 좌표 및 포스쳐링된 조정 툴의 취해진 좌표 간 의 차이를 연산하는 단계; 그리고 기준 좌표 시스템에서 포스쳐링되는 조정 툴의 좌표에 대응하여 연산되는 수정 값을 저장하는 단계를 포함한다.

이러한 방법은 수정 데이터를 취득하여 불규칙한 중력 변형에 의하여 야기되고 캘리브레이션 후에도 잔존하는 포스쳐 오차를 수정하는 것을 가능하게 한다.

확증적인 방법이 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 확증하도록 채택되는데, 지지 플랫폼 상에 지지되는 베이스, 엔드 이펙터, 베이스와 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 엔드 이펙터와 베이스를 각각 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트와, 운동학 또는 역운동학을 사용하여 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 메니퓰레이트함으로써 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치가 제공된다. 이러한 방법은: 병렬 기구 메카니즘을 나타내는 수학 모델을 포함하는 NC 모델과, 캘리브레이션 전에 수치 제어 장치에서 설정되는 오차를 생성하는 단계; 수학적 모델, 실제 디멘젼에 등가인 기구학적 파라미터를 포함하는 실제 모델을 생성하는 단계; 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 병렬 기구 메카니즘이 외측으로 제공되는 기준 좌표 시스템에서 상이하게 사전 설정된 포스쳐의 특정된 개수로 에드 이펙터에 부착되며 축이 엔드 이펙터의 축과 일치하는 조정 툴을 세팅하는 단계; 조정 툴이 포스쳐에 배치될 때마다 NC 모델에서 역 기구학과 일치하도록 수치 제어 장치에 의하여 매니퓰레이트되는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 저장하는 단계; NC 모델에서 드라이버 샤프트의 저장된 좌표와 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표에 기초하여 병렬 기구 메카니즘의 운동학에 필요한 기구학적 파라미터를 연산하는 단계; 그리고 실제 모델의 기구학적 파라미 터와 연산된 기구학적 파라미터가 일치하는지를 판단하는 단계를 포함한다.

이러한 구성에 있어서, 캘리브레이션이 우수한지 아닌지의 판단이, 실제 장치에서 예상되는 정확도를 반복하고 백래시와 같은 오차 유발 인자가 없는 수학적 모델을 사용하기 때문에, 보다 높은 정확도로 이루어질 수 있다.

본 발명의 프로그램 제품은 지지 플랫폼에서 지지되는 베이스, 엔드 이펙터, 베이스와 엔드 이펙터를 베이스와 엔드 이펙터에 각각 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트, 그리고 운동학 또는 역운동학을 사용하여 각각의 드라이버 샤프틀의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치가 제공되는 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 확증하기 위하여 채택된다. 프로그램 제품은: 병렬 기구 메카니즘을 나타내는 수학적 모델을 포함하는 NC 모델과, 캘리브레이션 전에 수치 제어 장치에 설정되는 오차를 생성하도록 형성하고; 수학적 모델, 실제 치수와 등가의 기구학적 파라미터를 포함하는 실제 모델을 생성하고; 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에서 상이하게 사전 설정되는 포스쳐의 특정 개수의 포스쳐로 엔드 이펙터에 부착되고 그 축이 엔드 이펙터의 축과 일치하는 조정 툴을 설정하고; 포스쳐에 조정 툴이 배치될 때마다 NC 모델에서 역운동학과 일치하는 수치 제어 장치에 의하여 매니퓰레이트되는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 저장하고; NC 모델의 드라이버 샤프트의 저장된 좌표와 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표에 기초하여 병렬 기구 메카니즘에 필요한 기구학적 파라미터를 연산하며; 그리고 실제 모델의 기구학적 파라미터와 연산된 기구학적 파라미터가 일치하는 지를 판단하도록 형성된 프로그램과; 프로그램을 탑재하는 시그널 베어링 미디어를 포함한다.

프로그램 제품은 실제 장치에서 예상되는 정확도를 반복하고 백래시와 같은 오차 유발 인자를 수학적 모델이 구비하지 않기 때문에 캘리브레이션이 우수한지 아닌지에 대한 정확한 판단이 가능하다.

본 발명의 데이터 테이킹 방법은, 지지 플랫폼에 지지되는 베이스, 엔드 이펙터, 베이스와 엔드 이펙터를 베이스와 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 각각 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트, 그리고 운동학 또는 역운동학을 사용하여 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치가 제공되는 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 위해 데이터를 테이킹하도록 채택되는데, 상기 방법은: 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에 상이하게 사전 설정되는 포스쳐의 특정 수로 엔드 이펙터에 부착되는 조정 툴을 설정하는 단계와; 엔드 이펙터의 위치 및 배향을 연산하는 단계를 포함한다.

데이터 테이킹 방법은 포스쳐링이 알려진 포스쳐에서 실행되기 때문에 포스쳐링 후에 어떠한 측정도 요구하지 않는다. 상이한 위치에서의 측정 작업이 요구되지 않기 때문에, 보다 정확한 캘리브레이션을 확보하는 데이터가 용이하게 얻어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 병렬 기구 메카니즘용 캘리브레이팅하기 위한 방법, 캘리브레이션 증명 방법, 캘리브레이션 증명 프로그램 제품, 포스쳐링 후에 측정을 요하지 않고 공간 포스쳐링 수정을 하는 데이터 테이킹 방법 및 수정 데이터 테이킹 방법 등이 제공될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

지지 플랫폼 상에 지지되는 베이스;

엔드 이펙터;

상기 베이스와 상기 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 각각 상기 베이스와 상기 엔드 이펙터를 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트; 및

운동학 및 역운동학을 사용하여 각각의 상기 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 상기 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치;가 제공되는 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법으로서:

상기 엔드 이펙터에 부착되고 축이 상기 엔드 이펙터의 축과 일치하는 조정 툴을, 상기 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 상기 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에 사전 설정된 다양한 특정 수의 포스쳐로 세팅하는 세팅 단계;

상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다 상기 조정 툴의 포스쳐의 좌표를 취하는 테이킹 단계;

상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다 역운동학에 따라 상기 수치 제어 장치에 의하여 매니퓰레이트되는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 저장하는 저장 단계; 그리고

상기 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표와 상기 드라이버 샤프트의 상기 저장된 좌표에 기초하여 상기 병렬 기구 메카니즘의 운동학에 필요한 기구학적 파라미터를 연산하는 연산 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 1항에 있어서,

상기 조정 툴은 좌표 조정 유니트와 배향 조정 유니트를 포함하고,

상기 세팅 단계는:

상기 기준 좌표 시스템에서 사전 설정된 위치에 형성되고 기준 표면을 수직하게 교차하는 기준 홀의 축을 중심으로 원통형 내면을 구비하는 기준 홀의 좌표 및 상기 좌표 조정 유니트의 측정에 기초하여 상기 조정 툴의 위치를 특정하도록 하는 위치에 상기 조정 툴을 세팅하여 공간 좌표를 결정하는 단계와;

상기 기준 표면 및 상기 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전되는 상기 배향 조정 유니트의 회전 평면 사이의 상대 거리에 기초하여 상기 엔드 이펙터의 축의 배향을 나타내는 두 개의 배향 각 좌표를 특정하도록 하는 위치에 상기 조정 툴을 세팅하여 상기 두 개의 배향 각 좌표를 결정하고, 상기 엔드 이펙터의 기준 측면이 사전 설정된 선분에 평행하도록 상기 엔드 이펙터의 배향을 조정하며, 상기 엔드 이펙터의 축을 중심으로 상기 엔드 이펙터의 배향 각 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 2항에 있어서,

상기 좌표 조정 유니트는 상기 기준 홀의 직경보다 큰 직경을 구비하는 스타일러스를 포함하는 트레이서 헤드를 구비하고, 그리고 상기 스타일러스가 상기 기준 홀과 접하는 경우에 상기 스타일러스는 상기 기준 표면에 직교하는 방향으로의 힘만 받도록 상기 조정 툴을 위치시킴으로써 상기 공간 좌표가 결정되는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 2항에 있어서,

상기 기준 홀은 바닥 면을 구비하고; 그리고

상기 좌표 조정 유니트는 상기 기준 홀에 삽입 가능하고, 상기 기준 표면에 평행한 방향으로 레이저 광선을 출력하는 제 1 레이저 측정 장치와 상기 기준 표면에 수직한 방향으로 레이저 광선을 출력하는 제 2 레이저 측정 장치를 포함하고;

상기 세팅 단계는:

상기 제 1 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 상기 기준 홀의 내주 표면에 대한 거리를 균등하게 하거나 또는 상기 제 1 레이저 측정 장치의 측정과 상기 기준 홀의 좌표에 기초하여 상기 기준 표면에 평행한 두 개의 방향의 공간 좌표를 특정하는 위치에 상기 조정 툴을 세팅함으로써 상기 기준 표면에 평행한 두 개의 방향으로 공간 좌표를 결정하는 단계;

상기 제 2 레이저 측정 장치에 의하여 측정된 상기 바닥 면에 대한 상기 거리가 사전 설정된 값에 도달하도록 하거나 또는 상기 제 2 레이저 측정 장치의 측정 및 상기 기준 홀의 바닥 면의 좌표에 기초하여 상기 기준 표면에 수직한 방향의 공간 좌표를 특정하는 위치에 상기 조정 툴을 세팅함으로써 상기 기준 표면에 직교하는 방향으로 공간 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 4항에 있어서,

상기 배향 유니트는 상기 조정 툴의 배향을 조정하기 위한 다이얼 게이지를 포함하고, 상기 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전되는 상기 배향 조정 유니트의 모든 회전 각도에서 상기 다이얼 게이지에 의하여 측정되는 상기 기준 표면에 대한 거리가 동일하도록 함으로써 상기 배향 조정 유니트의 회전 평면이 상기 기준 표면에 평행하도록 하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 4항에 있어서,

상기 배향 조정 유니트는 제 3의 레이저 측정 장치를 포함하고, 상기 세팅 단계는:

상기 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전되는 상기 배향 조정 유니트의 모든 회전 각에서 상기 제 3 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 상기 기준 표면에 대한 거리를 균등하게 하거나, 또는 상기 제 3 레이저 측정 장치의 측정에 기초하여 상기 엔드 이펙터의 배향을 정의하는 세 개의 배향 좌표 중에서 상기 엔드 이펙터의 축의 배향을 정의하는 두 개의 배향 각 좌표를 특정하는 위치에 상기 조정 툴을 세팅함으로써, 상기 두 개의 배향 각 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 2항에 있어서,

상기 기준 홀은 관통 공간(throughout space)과, 상기 기준 홀의 축에 평행한 원통형 내주면을 구비하고;

상기 좌표 조정 유니트는 상기 기준 홀에 삽입 가능하고, 상기 기준 표면에 평행한 방향으로 레이저 광선을 출력하는 제 1 레이저 측정 장치를 포함하고;

상기 배향 조정 유니트는 상기 기준 표면까지 레이저 광선을 출력하는 제 2 레이저 측정 장치를 포함하고;

상기 세팅 단계는:

상기 제 1 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 상기 기준 홀의 내주면에 대한 거리를 균등화하거나 또는 상기 제 1 레이저 측정 장치의 측정 및 상기 기준 홀의 좌표에 기초하여 상기 기준 표면에 평행한 두 개의 방향으로 공간 좌표를 특정하도록 하는 위치에 상기 조정 툴을 세팅함으로써, 상기 기준 표면에 평행한 두 개의 방향으로 공간 좌표를 결정하는 단계;

상기 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전되는 상기 배향 조정 유니트의 모든 회전 각도에서 상기 제 2 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 상기 기준 표면에 대한 사전 설정된 값을 갖는 거리를 균등화하거나 또는 상기 제 2 레이저 측정 장치의 측정 및 상기 기준 표면까지의 거리에 기초하여 상기 기준 표면에 직교하는 방향으로 공간 좌표를 특정하도록 하는 위치에 상기 조정 툴을 세팅함으로써, 상기 기준 표면에 직교하는 방향으로 공간 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 7항에 있어서,

상기 기준 좌표 시스템의 XY 평면 상의 방향으로 레이저 광선을 출사하기 위한 제 4 레이저 측정 장치 및 제 5 레이저 측정 장치를 더 포함하고,

상기 세팅 단계는 상기 제 4 및 제 5 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 상기 기준 측면까지의 거리에 기초하여 상기 엔드 이펙터의 기준 측면이 상기 사전 설정된 선분과 평행하도록 허용하는 포스쳐로 상기 조정 툴을 세팅함으로써, 상기 엔드 이펙터에 대한 상기 조정 툴의 배향을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 7항에 있어서,

상기 지지 플랫폼에 의하여 지지되는 상기 베이스의 법선 방향은 수직 방향에 직교하고, 그리고 레벨러는 상기 엔드 이펙터의 기준 측면에 제공되고, 상기 엔드 이펙터는 상기 엔드 이펙터의 기준 측면이 상기 레벨러의 결과에 기초하여 사전 설정된 선분과 평행하도록 조정됨으로써, 상기 엔드 이펙터의 축에 대하여 상기 조정 툴의 배향 각도를 결정하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 9항에 있어서,

상기 연산 단계에서, 상기 평행 기구 메카니즘의 운동학에 필요한 기구학 파마리터는, 상기 포스쳐에서의 상기 엔드 이펙터의 조인트와 상기 베이스의 조인트 사이의 거리가 서로 상기 조인트를 연결하는 각각의 드라이버 샤트트의 저장된 좌표와 각각의 드라이버 샤프트의 원점의 천이 양을 나타내는 오프셋 좌표의 합과 동일하다는 조건에 기초하여 연산되는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 2항에 있어서,

상기 배향 조정 유니트는 상기 조정 툴의 배향을 조정하기 위한 다이얼 게이지를 포함하고, 상기 다이얼 게이지에 의하여 측정되는 상기 기준 표면에 대한 거리가 상기 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전되는 배향 조정 유니트의 모든 회전 각에서 동일하도록 함으로써, 상기 배향 조정 유니트의 회전 평면이 상기 기준 평면에 평행하게 하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 2항에 있어서,

상기 배향 조정 유니트는 제 3 레이저 측정 장치를 포함하고, 상기 세팅 단계는:

상기 제 3 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 상기 기준 표면에 대한 거리가 상기 엔드 이펙터의 축을 중심으로 회전되는 상기 배향 조정 유니트의 모든 회전 각에서 균등하게 하거나 또는 상기 제 3 레이저 측정 장치의 측정에 기초하여 상기 엔드 이펙터의 배향을 정의하는 세 개의 배향 각 좌표 중에서 상기 엔드 이펙터의 축의 배향을 정의하는 두 개의 배향 각 좌표를 특정하도록 하는 위치에 상기 조정 툴을 세팅함으로써, 두 개의 배향 각 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 2항에 있어서,

상기 기준 좌표 시스템의 XY 평면에서의 방향으로 레이저 광선을 출사하는 제 4 레이저 측정 장치 및 제 5 레이저 측정 장치를 포함하고, 상기 세팅 단계는 상기 제 4 및 제 5 레이저 측정 장치에 의하여 측정되는 상기 기준 측면까지의 거리에 기초하여 상기 사전 설정된 선분과 상기 엔드 이펙터의 상기 기준 측면이 평행하게 허용하도록 하는 포스쳐로 상기 조정 툴을 세팅함으로써, 상기 엔드 이펙터의 축에 대한 상기 조정 툴의 배향을 결정하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 2항에 있어서,

상기 지지 플랫폼에 의하여 지지되는 상기 베이스의 법선 방향은 수직 방향에 직교하고, 그리고 레벨러는 상기 엔드 이펙터의 기준 측면에 제공되고, 그리고 상기 레벨러의 결과에 기초하여 사전 설정된 선분과 상기 엔드 이펙터의 상기 기준 측면이 평행하게 되도록 상기 엔드 이펙터가 조정함으로써, 상기 엔드 이펙터의 축에 대하여 상기 조정 툴의 배향을 결정하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
제 1항에 있어서,

상기 연산 단계에서, 상기 포스쳐에서의 상기 엔드 이펙터의 조인트와 상기 베이스의 조인트 사이의 거리가, 서로 상기 조인트를 연결하는 각각의 드라이버 샤프트의 저장된 좌표와 각각의 드라이버 샤프트의 원점의 천이 양을 나타내는 오프셋 좌표의 합과 동일하다는 조건에 기초하여 연산되는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘을 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 방법.
지지 플랫폼에 지지되는 베이스;

엔드 이펙터;

상기 베이스 및 상기 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 상기 베이스 및 상기 엔드 이펙터를 각각 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트; 그리고

운동학 또는 역운동학을 사용하여 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 상기 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치;가 제공되는 평행 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 위한 공간 포스쳐링 수정용 수정 데 이터 테이킹 방법으로서,

상기 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 상기 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에서 사전 설정된 상이한 특정 개수의 포스쳐에 상기 엔드 이펙터에 부착되고 축이 상기 엔드 이펙터의 축과 일치하는 상기 조정 툴을 세팅하는 단계;

상기 포스쳐에 상기 조정 툴이 배치될 때마다 상기 조정 툴의 포스쳐의 좌표를 취하는 단계;

상기 수치 제어 장치에 의하여 매니퓰레이트되는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다 역운동학에 따라 저장하는 단계;

상기 드라이버 샤프트의 저장된 좌표와 상기 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표에 기초하여 상기 병렬 기구 메카니즘의 운동학에 필요한 기구학적 파라미터를 연산하는 단계;

상기 연산된 기구학적 파라미터를 상기 수치 제어 장치에 입력하는 단계;

상기 조정 툴을 포스쳐에 세팅하는 단계;

상기 포스쳐링된 조정 툴의 취해진 좌표와 수정 값으로서 상기 운동학에 기초하여 상기 수치 제어 장치에 의하여 제어되는 상기 조정 툴의 좌표 간의 차이를 연산하는 단계; 및

상기 기준 좌표 시스템에 포스쳐된 상기 조정 툴의 좌표에 대응하는 상기 연산된 수정 값을 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평행 기구 메카니 즘의 캘리브레이션을 위한 공간 포스쳐링 수정용 수정 데이터 테이킹 방법.
지지 플랫폼 상에 지지되는 베이스, 엔드 이펙터, 상기 베이스 및 상기 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 각각 상기 베이스 및 상기 엔드 이펙터를 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트, 및 운동학 또는 역운동학을 사용하는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 상기 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치가 제공되는 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 확증하기 위한 방법으로서,

상기 병렬 기구 메카니즘을 표현하는 수학적 모델 및 상기 캘리브레이션 전에 상기 수치 제어 장치에 세팅되는 오차를 포함하는 NC 모델을 생성하는 단계;

상기 수학적 모델과, 실제 디멘젼에 등가인 기구학적 파라미터를 포함하는 실제 모델을 생성하는 단계;

상기 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하기 위한 상기 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에 상이한 사전 설정된 특정 개수의 포스쳐에 상기 엔드 이펙터에 부착되고 축이 상기 엔드 이펙터의 축과 일치하는 상기 조정 툴을 세팅하는 단계;

상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다 상기 NC 모델에서 상기 조정 툴의 포스쳐의 좌표를 취하는 단계;

상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다, 상기 NC 모델의 역운동학에 일치하도록 상기 수치 제어 장치에 의하여 매니퓰레이트되는 각각의 드라이버 샤프 트의 좌표를 저장하는 단계;

상기 NC 모델에서 드라이버 샤프트의 저장된 좌표 및 상기 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표에 기초하여 상기 병렬 기구 메카니즘의 운동학을 위하여 필요한 기구학적 파라미터를 연산하는 단계; 및

상기 실제 모델의 기구학적 파라미터와 상기 연산된 기구학적 파라미터가 일치하는 지를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 확증하기 위한 방법.
지지 플랫폼 상에 지지되는 베이스, 엔드 이펙터, 상기 베이스와 상기 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 각각 상기 베이스 및 상기 엔드 이펙터를 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트, 및 운동학 및 역운동학을 사용하는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 상기 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치가 제공되는 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 확증하는 프로그램 제품으로서,

상기 병렬 기구 메카니즘을 표현하는 수학적 모델, 및 상기 캘리브레이션 전에 상기 수치 제어 장치에 세팅되는 오차를 포함하는 NC 모델을 생성하고;

상기 수학적 모델, 및 실제 치수에 등가인 기구학적 파라미터를 포함하는 실제 모델을 생성하고;

상기 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 상기 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에 상이한 사전 설정된 특정 개수의 포스 쳐로 상기 엔드 이펙터에 부착되고 축이 상기 엔드 이펙터의 축과 일치하는 조정 툴을 세팅하고;

상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다, 상기 NC 모델에서의 상기 조정 툴의 포스쳐의 좌표를 취하고;

상기 조정 툴이 상기 포스쳐에 배치될 때마다, 상기 수치 제어 장치에 의하여 매니퓰레이트되는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 상기 NC 모델에서의 상기 역운동학과 일차하도록 저장하고;

상기 드라이버 샤프트의 포스쳐의 취해진 좌표 및 상기 NC 모델에서의 드라이버 샤프트의 저장된 좌표에 기초하여 상기 병렬 기구 메카니즘의 운동학에 필요한 기구학적 파라미터를 연산하고; 그리고

상기 연산된 기구학적 파라미터가 상기 실제 모델의 기구학적 파라미터와 일치하는지를 판단;하도록 형성되는 프로그램과,

상기 프로그램을 탑재한 신호 베어링 미디어;를 포함하는 것을 특징으로 하는,병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 확증하는 프로그램 제품.
지지 플랫폼 상에 지지되는 베이스, 엔드 이펙터, 상기 베이스와 상기 엔드 이펙터에 제공되는 복수 개의 조인트를 통하여 각각 상기 베이스와 상기 엔드 이펙터를 연결하는 복수 개의 드라이버 샤프트, 및 운동학 또는 역운동학을 사용하는 각각의 드라이버 샤프트의 좌표를 매니퓰레이트함으로써 상기 엔드 이펙터의 포스쳐를 제어하기 위한 수치 제어 장치가 제공되는 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이 션을 위한 데이터 테이킹 방법으로서,

상기 병렬 기구 메카니즘의 기준 좌표 시스템을 정의하는 상기 병렬 기구 메카니즘 외측에 제공되는 기준 좌표 시스템에 상이한 사전 설정된 특정 개수의 포스쳐에 상기 엔드 이펙터에 부착되고 축이 상기 엔드 이펙터의 축과 일치하는 조정 툴을 세팅하는 단계; 그리고

상기 엔드 이펙터의 위치 및 배향을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬 기구 메카니즘의 캘리브레이션을 위한 데이터 테이킹 방법.