KR20060130934A - 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법 - Google Patents

론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 론지(Longi) 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 론지 하부를 따라 평행하게 이동하며, 상기 론지와의 거리를 측정하는 제1 변위 센서; 상기 제1 변위 센서의 상단에 이격되어 위치하며, 상기 론지와의 거리를 측정하는 제 2 변위 센서를 포함하는 론지 측정 장치에 있어서, 상기 제1 변위 센서와 주행방향에 대해 횡축선으로 동일선상에 위치하며, 반대편 론지와의 거리를 측정하는 제 3 변위 센서와; 상기 전송된 거리정보들로부터 직진도, 수직도 및 론지간의 간격을 계산하고, 사전에 설정된 기준값과 비교, 분석하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 기존의 수작업으로 이루어지던 론지의 직진도, 수직도 및 간격의 측정을 자동화된 방식을 이용하여 측정 오차를 줄일 수 있으며, 론지 정도 관리를 위한 데이터 수집이 가능하게 되었다.
론지(Longi), 직진도, 수직도, 간격 측정, 변위 센서, 슬리트(SLIT) 공법

Description

론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법{Apparatus for measuring straight, perpendicular and interval of Longi and Method thereof}
도 1은 종래의 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 실시예의 센서부를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 실시예의 론지 직진도 및 수직도 측정 방법을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시한 실시예의 론지 간격 측정 방법을 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 론지(Longi) 110 : 용접기 구동부
112 : 엔코더(Encoder) 120 : 센서부
122 : 제 1 변위 센서 124 : 제 2 변위 센서
126 : 제 3 변위 센서 130 : 갠트리(Gantry)
150 : 서버(Server)
본 발명은 론지 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬리트 홀의 재절단 문제의 가장 큰 원인이 되는 론지의 직진도, 수직도 및 간격을 측정하는 론지 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 배의 바깥 표면은 수밀 구조로 되어 있어야 하며, 각종 외력에 대해 충분히 견딜 수 있는 견고한 구조를 가져야 한다. 즉 골재 등으로 판 구조를 보강하고 있다.
한편 배의 구조는 충분한 강도를 확보할 수 있게 되어 있을 뿐만 아니라 가능한 한 가볍고 간단한 구조로 되어 있어야 하며, 건조가 용이하고 여러 기능을 발휘할 수 있도록 부재의 치수나 배치가 결정되어야 한다.
흔히 배의 건조는 블록(Block) 건조방식을 채택하고 있다. 블록이란 선체를 분할하여 만들어진 단위를 말하는 것인데, 형상에 따라 평면 블록, 곡면 블록, 입체 블록으로 구분할 수 있다.
평면 블록은 선체의 평행부의 갑판과 격벽의 블록과 같이 주 부재가 평면으로 되어 있는 것이고, 곡면 블록은 선수 및 선미의 블록과 같이 주부재가 완만한 곡면으로 되어 있는 것이며, 입체 블록은 선수 및 선미의 심한 곡면을 끼고 있거나 복합적인 입체 구조를 갖는 것으로 되어 있다.
블록을 이와 같이 분류하는 이유는 같은 종류의 블록들을 같은 구역에서 작업하도록 함으로써 시설과 작업자를 전문화하여 생산성을 높이고자 하는 것이다. 이 경우에 블록의 일부분을 따로 떼어 미리 조립하는 소조립을 적용하면 그 효과를 더욱 높일 수 있게 된다.
이와 같은 블록 건조방식 중 슬리트(SLIT) 공법이라는 것이 있는데, 이는 종래의 슬로트(SLOT) 공법의 단점을 줄이기 위한 공법이며, 선박을 건조할 때 척당 평균 플레이트와 용접장이 감소되어 원가 및 공수 절감에 크게 기여함은 물론, 블록 전체의 품질과 정도, 용접 자동화 조건 향상 등에 많은 도움을 주는 방식이다.
상기 슬리트 공법을 이용하여 선박을 건조할 경우에는, 주판에 론지가 수직으로 직진되게 일정한 간격으로 용접이 되어야만, 슬리트 홀을 가진 플로어(Floor)가 올바로 장착되므로, 상기 플로어의 슬리트 홀 재절단 문제에 상기 론지의 직진도 및 수직도는 주요한 요인으로 작용한다.
이러한 슬리트 홀 재절단에는 많은 시간이 소요하게 되므로, 선박 건조 작업 시간 지연을 초래하였다. 이에 미리 론지의 직진도, 수직도 및 간격을 측정하여 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하였다.
도 1은 종래의 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치를 도시한 사시도이다.
론지(10)의 직진도는 론지(10)의 처음과 끝부분의 측면에 마그네틱 원판을 부착시키고, 상기 마그네틱 원판으로부터 이어져 나온 고리(20)에 실(22)을 팽팽하게 건 다음, 상기 실(22)과 상기 론지(10) 사이의 치수를 재어서, 직진도의 정도를 알아낸다.
론지(10)의 수직도는 작업자가 직접 직각자(30)를 상기 론지(10)의 측면에 밀착시켜 알아낸다.
상기와 같이 직진도 및 수직도를 측정하는 경우에는 측정자의 각도에 따라서 0.5mm 정도의 오차가 날 수 있으며, 실이 흔들리거나, 장력에 따라서도 오차가 발생할 수 있다.
이러한 종래의 론지 직진도 및 수직도 측정 방식을 개선하기 위한 장치로서, 론지 자동 용접기의 일 측에 부착되며, 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 위치하는 두 개의 변위 센서를 이용하여, 상기 론지와 상기 변위 센서 간의 거리를 측정하고, 측정된 거리 데이터를 비교 및 분석하여 상기 론지의 직진도 및 수직도를 측정할 수 있는 론지 측정 장치가 출원되어 있는 상태이다. 이는 출원 번호 제 10-2005-0033001호이며, "론지의 직진도 및 수직도 측정 장치 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 2005년 4월21일에 출원되었다.
또한, 종래의 론지(10)의 간격 측정은 각각의 론지(10)를 용접하는 용접 구동부(40)에 로터리 엔코더(42)를 장착하여, 용접 중인 론지(10)의 위치와 용접기의 위치를 구하고 이들의 간격을 측정하는 방식을 이용하였다.
그러나 상기와 같이 로터리 엔코더(42)에만 의존하여 상기 론지(10)의 간격을 측정하는 경우에는 상기 용접기의 이동 범위 한계 때문에 주판이 대신 이동해야 하는 경우 측정이 불가능하며, 또한 로터리 엔코더(42)의 미끄러짐에 의한 오차에 의해 측정에 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 변위 센서를 사용하여 론지의 직진도, 수직도 및 론지간의 간격을 측정함으로써, 오차를 줄이고, 슬리트 홀의 재절단률을 감소시킬 수 있는 론지의 직진도, 수직도 및 간격을 측정하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 론지(Longi) 하부를 따라 평행하게 이동하며, 상기 론지와의 거리를 측정하는 제 1 변위 센서; 상기 제 1 변위 센서의 상단에 이격되어 위치하며, 상기 론지와의 거리를 측정하는 제 2 변위 센서를 포함하는 론지 측정 장치에 있어서, 상기 제 1 변위 센서와 주행방향에 대해 횡축선으로 동일선상에 위치하며, 반대편 론지와의 거리를 측정하는 제 3 변위 센서와; 상기 전송된 거리정보들로부터 직진도, 수직도 및 론지간의 간격을 계산하고, 사전에 설정된 기준값과 비교, 분석하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 변위 센서들은 론지 자동 용접기에 장착되어 론지 측면을 따라 평행하게 이동할 수 있다. 이로 인하여 별도의 센서 구동부를 두지 않아 측정 장치를 소형화할 수 있으며, 측정경로가 용접경로와 일치하므로 보다 정확한 거리 측정이 가능해 진다.
바람직하게는, 엔코더(Encoder)를 더 포함할 수 있다. 상기 엔코더는 용접기의 구동부에 장착할 수 있는데, 이는 실시간으로 용접기의 위치를 알아내는 역할을 하며, 간격 측정에 발생하는 오차를 잡아내기도 한다.
바람직하게는, 상기 론지 자동 용접기에 부착된 변위 센서들은 론지 용접이 완료된 후 용접기의 복귀 과정 동안 거리 측정을 할 수 있다. 이로 인하여 별도의 측정시간 및 측정자를 필요로 하지 않으며, 신속하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 변위 센서들을 론지 측면을 따라 평행하게 이동시키는 단계; 이동과정에서, 상기 변위 센서들을 통해 론지 측면과의 거리를 측정하는 단계; 측정된 거리정보들을 시리얼통신을 통해 서버로 전송하는 단계; 전송된 거리정보들로부터 직진도, 수직도 및 론지간의 간격을 계산하고, 사전에 설정된 기준값과 비교, 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 론지 직진도, 수직도 및 간격을 측정하는 방법을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상부에 용접기 갠트리(130)가 장착되어 있으며, 그 하부에 론지(100)를 용접하는 용접기의 구동부(110)가 여러 개가 구비되어 있다.
상기 용접기의 구동부(110)에는 엔코더(112)가 장착되어 있는데, 상기 엔코더(112) 축의 회전 변위량을 디지털 및 아날로그 신호로 변환하는 검출기로서, 광 센서의 일종이며 용접기의 간격을 조절하는데 사용된다.
상기 엔코더(112)를 사용하면 론지(100)의 위치 및 용접기(110)의 위치를 알 수 있고, 용접 시 진동에 의한 용접기(110)의 좌우 이동량을 알 수 있는 장점이 있 다.
상기 용접기의 구동부(110)의 하부에는"T","┓", "┏", "|", 등 여러가지 모양의 단면을 가지며, 길이방향으로 연장된 빔의 형태를 가지는 론지(100)가 주판 상에 여러 개 배치되어 있다.
각각의 론지(100)마다 측면에는 용접기의 구동부(110)와 연결된 센서부(120)가 하나씩 장착되어있다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 센서부를 도시한 단면도이다.
상기 센서부(120)에는 세 개의 변위 센서가 장착되는데, 이들 중 두 개의 변위 센서(122, 124)는 센서부(120)의 전면에 장착되며, 나머지 하나의 변위 센서(126)는 센서부(120)의 후면에 장착된다.
상기 센서부(120)의 전면에 위치한 두 개의 변위 센서(122, 124) 중에서 하단에 위치하는 제1 변위 센서(122)는 상기 론지(100)의 직진도 측정에 사용하기 위한 거리 정보를 측정하는 변위 센서이며, 상단에 위치하는 제 2 변위 센서(124)는 제 1 변위 센서(122)에서 측정한 거리정보와 비교하여 상기 론지(100)의 수직도를 측정하기 위하여 사용되는 변위 센서이다.
또한, 상기 센서부(120)의 후면에 위치한 제 3 변위 센서(126) 후방에 위치한 론지(102)와의 거리를 측정하는데 사용되는 변위 센서이다.
이들 제 1 변위 센서(122), 제 2 변위 센서(124) 및 제 3 변위 센서(126)로 본 실시예에서는 Leuze Electronic 사의 레이저 변위 센서를 사용한다.
상기 레이저 변위 센서는 센서쪽으로 신호를 보내주지 않아도 5ms 당 변위 데이터를 넘겨주는 단방향 시리얼 통신을 이용하며, 센서 헤드, 센서 앰프 및 인터페이스 유닛이 모두 일체형으로 되어 있다.
또한 상기 레이져 변위 센서는 RS232와 RS485의 겸용 방식이어서, 측정범위가 12미터 이하일 경우에는 RS232로 통신이 가능하며, 12미터 이상일 경우에는 RS485로 통신이 가능하다.
이 중에서, 상기 제 1 변위 센서(122)와 상기 제 2 변위 센서(124)의 경우에는 측정 범위가 짧으므로 RS232로 통신이 가능하나, 상기 제 3 변위 센서(126)의 경우에는 측정 범위가 길어지므로 RS485로 통신을 해야 한다.
왜냐하면, 측정해야 할 론지(100)사이의 간격은 대략 1 미터 정도이지만, 모든 론지가 일률적으로 같은 간격으로 배열되는 것이 아니라, 간혹 론지 사이에 하나씩 혹은 그 이상 빠지는 경우가 있기 때문에, 상기 제 3 변위 센서는 적어도 3 미터 이상의 측정 범위를 가지고 있어야 한다.
상기와 같이 제 1 변위 센서(122), 제 2 변위 센서(124) 및 제 3 변위 센서(126)에서 출력된 데이터는 RS232C 시리얼 통신을 통하여 서버(150)로 전송된다.
상기 서버(150)는 입력된 데이터를 이용하여 정도 관리 데이터 풀에서 분석 작업 및 시뮬레이션 작업을 수행한다.
도 4는 도 2에 도시한 실시예의 론지 직진도 및 수직도 측정 방법을 도시한 단면도이다.
먼저, 상기 론지(100)의 직진도 측정 방법을 설명하도록 한다.
상기 센서부(120)의 전면에 장착된 두 개의 변위 센서 중 하단에 위치한 것 이 제 1 변위 센서(122)인데, 이를 이용하여 론지(100)의 직진도를 측정한다.
상기 론지(100)에 평행하게 이동하면서, 제 1 변위 센서(122)는 거리 측정을 행한다. 이때 도출된 거리 측정 데이터와 사전에 설정된 상기 론지(100)와 센서부(120) 사이의 거리를 비교하여, 두 값의 편차를 계산하면 상기 론지(100)의 전 구간에 대한 직진도(L)의정도가 측정된다.
이때, 변위 센서와 론지(100)와의 거리를 측정하는 방식은 전 구간에 대한 계속적 센싱방식이 사용된다. 또 다른 실시예로 일정 이동 구간마다 거리를 측정하고 그 측정값들에 대해 선형 보간 등을 이용해 전구간을 측정하는 방식을 사용할 수도 있다.
다음으로, 상기 론지(100)의 수직도 측정 방법을 설명하도록 한다.
상단에 위치한 제 2 변위 센서(124)는 하단에 위치한 제1 변위 센서(122)의 수직방향으로 이격되어 위치하는데, 두 개의 변위 센서(122, 124)의 간격과 두 개의 변위 센서(122, 124)에서 론지(100)까지 측정한 거리 데이터의 차, 즉 α-β를 이용하여 론지의 수직도(θ)를 측정한다.
상기 론지(100)의 수직도(θ)는 tan θ = (α-β)/(두 개의 변위 센서 사이 간격)라는 공식으로부터 계산된다.
이때, 센서부(120)의 이동 진행 방향과 상기 론지(100)의 방향이 평행하지 않은 경우가 발생할 수 있다.
이러한 경우에는 x = x'cos σ - y'sin σ , y = x'sin + y'cos σ 라는 회전 변환식을 사용하여, 측정 방향이 임의의 각도 σ로 기울어 졌을 경우에도 정 확하게 론지의 직진도 및 수직도를 계산할 수 있도록 한다. 이때, x', y'는 변환 전의 직진도 좌표이며, x, y 는 회전 변환된 직진도 좌표 값이다.
도 5는 도 2에 도시한 실시예의 론지 간격 측정 방법을 도시한 사시도이다.
상기 론지(100)의 간격을 측정하는 방법은 엔코더(112)를 이용하는 방법과 제 3 변위 센서를 이용하는 방법을 병행하는 방식으로 되어 있다.
상기 엔코더(112)는 미끄러짐 현상에 의한 오차를 방지하기 위해 리니어(Linear) 엔코더를 사용한다.
상기 엔코더(112) 만으로 간격을 측정하는 경우, 시스템 구조상 용접기가 이동하지 않고 주판이 이동하는 경우에 측정이 불가능하다는 단점이 있으며, 이를 보완하기 위하여 제 3 변위 센서를 병행하는 방식을 적용한 것이다.
먼저, 상기 엔코더(112)를 이용하여 론지 간격을 측정하는 방법을 설명한다.
상기 론지 간격(d)은제 1 변위 센서로부터 전방 론지(100)까지의 거리(a)와 상기 엔코더(112) 사이의 간격(e)를 합하고, 상기 합해진 값에서 후방 론지(102)의 제 1 변위 센서로부터 후방 론지(102)까지의 거리(b)와 상기 론지의 두께(t)를 뺀 값으로 구해진다.
즉, 론지 간격(d)는d = a + e - t b 라는 공식으로 나타낼 수 있다.
다음으로 제 3 변위 센서(126)를 이용하여 론지 간격을 측정하는 방법을 설명한다.
상기 론지 간격(d)는제 1 변위 센서로부터 전방 론지(100)까지의 거리(a)와 센서부의 두께(c)와 제 3 변위 센서로부터 후방 론지(102)까지의 거리(x)를 합한 값으로 구해진다.
즉, 론지 간격(d)는d = a + c + x 라는 공식으로 간단하게 나타내어 진다.
본 발명에 따른 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법에 있어서, 세 개의 변위 센서와 엔코더를 이용하여, 각종 오차를 줄이고 데이터의 신뢰성을 확보하여, 슬리트 홀의 재절단 발생을 미연에 방지할 수 있다

Claims (5)

  1. 론지(Longi) 하부를 따라 평행하게 이동하며, 상기 론지와의 거리를 측정하는 제 1 변위 센서; 상기 제 1 변위 센서의 상단에 이격되어 위치하며, 상기 론지와의 거리를 측정하는 제 2 변위 센서를 포함하는 론지 측정 장치에 있어서,
    상기 제 1 변위 센서와 주행방향에 대해 횡축선으로 동일선상에 위치하며, 반대편 론지와의 거리를 측정하는 제 3 변위 센서와;
    상기 전송된 거리정보들로부터 직진도, 수직도 및 론지간의 간격을 계산하고, 사전에 설정된 기준값과 비교, 분석하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위 센서들은 론지 자동 용접기에 장착되어 론지 측면을 따라 평행하게 이동하는 것을 특징으로 하는 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    엔코더(Encoder)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 론지 자동 용접기에 부착된 변위 센서들은 론지 용접이 완료된 후 용접기의 복귀 과정 동안 거리 측정을 하는 것을 특징으로 하는 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법.
  5. 변위 센서들을 론지 측면을 따라 평행하게 이동시키는 단계;
    이동과정에서, 상기 변위 센서들을 통해 론지 측면과의 거리를 측정하는 단계;
    측정된 거리정보들을 시리얼통신을 통해 서버로 전송하는 단계;
    전송된 거리정보들로부터 직진도, 수직도 및 론지간의 간격을 계산하고, 사전에 설정된 기준값과 비교, 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법.
KR1020050049287A 2005-06-09 2005-06-09 론지의 직진도, 수직도 및 간격 측정 장치 및 방법 KR100718932B1 (ko)

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