KR20120017662A

KR20120017662A - 자동 용접 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20120017662A
Application number: KR1020100080398A
Authority: KR
Inventors: 김성준; 송세환; 박영준; 은종호
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2012-02-29
Also published as: KR101291656B1

Abstract

자동 용접 시스템 및 자동 용정 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 자동 용접 시스템은 용접 로봇; 용접 로봇의 위치를 이동시키는 이동 장치; 및 용접선 상의 용접 시작 위치에서 용접 로봇이 용접선에 접근할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우, 용접 로봇을 충돌 염려가 없는 접근 위치에서 용접 로봇을 용접선을 접근시키고, 이동 장치를 제어하여 용접 로봇을 용접 시작 위치로 이동시켜, 용접 시작 위치부터 용접을 시작하도록 제어하는 제어장치를 포함한다.

Description

자동 용접 시스템 및 방법{AUTOMATED WELDING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 자동 용접 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 수작업에 의한 용접을 최소화할 수 있는 자동 용접 시스템 및 방법에 관한 것이다.

현재 선박 건조 공정을 용이하게 하기 위하여 용접 작업의 자동화가 실시되고 있다. 용접 작업의 자동화를 위하여 용접 로봇과 용접 로봇의 이동 장치가 활용된다.

용접 로봇은 복수의 자세 변화를 통해 용접선의 시작점에 접근하고, 또한 그 역 과정을 통해 초기 자세로 복귀한다.

그러나, 이 과정에서 용접부재 및 기타 다른 부재 등에 충돌이 발생하는 경우에는 충돌이 발생하지 않은 지점부터 용접을 진행하여야 하므로 용접의 전 과정을 자동화하지 못한 문제가 있었다.

또한, 용접 과정에서 오류로 인하여 용접이 중지되는 경우에도 해당 용접선의 용접 작업은 중단되고, 오류 복구 이후에는 다음 용접선부터 자동화 용접이 진행되므로 수작업에 의한 용접이 발생하고, 이로 인하여 용접의 전 과정이 자동화되지 못하는 문제가 있었다.

본 발명의 실시예는 용접의 대부분의 과정을 자동화할 수 있는 자동 용접 시스템 및 용접 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 자동 용접 시스템은 용접 로봇, 상기 용접 로봇의 위치를 이동시키는 이동 장치, 및 제어 장치를 포함한다. 제어 장치는 용접선 상의 용접 시작 위치에서 상기 용접 로봇이 상기 용접선에 접근할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우 상기 용접 로봇을 충돌 염려가 없는 접근 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선에 접근시키고, 상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 용접 시작 위치로 이동시켜, 상기 용접 시작 위치부터 용접을 시작하도록 제어한다.

상기 제어 장치는, 상기 용접 로봇이 용접선 상의 용접 종료 위치에 도달하면, 상기 용접 종료 위치에서 상기 용접 로봇이 상기 용접선부터 복귀할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우 충돌 염려가 없는 복귀 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선으로부터 복귀시킬 수 있다.

상기 용접 로봇이 용접을 중지한 경우, 상기 제어 장치는, 상기 용접선 상에서 용접 중지 위치로부터 상기 거리만큼 떨어진 위치를 용접 재개 위치로 설정하고, 상기 이동 장치와 상기 용접 로봇을 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 용접 재개 위치로 접근시켜 상기 용접 재개 위치부터 용접을 재개시킬 수 있다.

상기 제어 장치는, 상기 용접 중지 위치에서 상기 용접 로봇의 복귀 중에 충돌 염려가 있는 경우 상기 이동 장치를 제어하여 충돌 불가 영역 중의 한 지점으로 상기 용접 로봇을 이동시켜 상기 용접 로봇의 복귀를 제어할 수 있다.

상기 제어 장치는, 상기 용접 재개 위치에서 상기 용접 로봇의 용접선에의 접근 중에 충돌 염려가 있는 경우 상기 이동 장치를 제어하여 충돌 불가 영역 중의 한 지점으로 상기 용접 로봇을 이동시켜 상기 용접 로봇의 용접선으로의 접근을 제어한 후 상기 용접 로봇의 위치를 상기 용접 재개 위치로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 자동 용접 방법은 용접 로봇과 상기 용접 로봇의 이동 장치의 제어를 통한 자동 용접 방법으로서, 용접선 상의 용접 중지 위치를 인식하는 단계; 상기 용접 로봇의 복귀를 제어하는 단계; 상기 용접선 상에서 상기 용접 중지 위치로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치를 용접 재개 위치로 설정하는 단계; 상기 이동 장치와 상기 용접 로봇을 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 용접 재개 위치로 접근시키는 단계; 및 상기 용접 로봇을 제어하여 상기 용접 재개 위치부터 용접을 재개하는 단계를 포함한다.

상기 자동 용접 방법은 상기 용접 로봇이 상기 용접선 상에 접근하거나 상기 용접선으로부터 복귀하는 경우에 충돌이 발생할 수 있는 충돌 가능 영역과 충돌 불가 영역을 인식하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 용접 로봇의 복귀를 제어하는 단계는, 상기 용접 중지 위치가 상기 충돌 가능 영역에 속하는 경우 상기 용접 로봇의 복귀 위치를 상기 충돌 불가 영역 중에서 재설정하는 단계와, 상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇의 위치를 상기 재설정된 복귀 위치로 이동시키는 단계와, 상기 복귀 위치에서 상기 용접 로봇의 복귀를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 용접 로봇을 상기 용접 재개 위치로 접근시키는 단계는, 상기 용접 재개 위치가 상기 충돌 가능 영역에 속하는 경우 상기 용접 로봇의 접근 위치를 상기 충돌 불가 영역 중에서 재설정하는 단계와, 상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇의 위치를 상기 재설정된 접근 위치로 이동시키는 단계와, 상기 재설정된 접근 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선에 접근시키는 단계와, 상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇의 위치를 상기 용접 재개 위치로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 용접 재개 위치를 재설정하는 단계는, 직선 보간법을 이용하여 상기 용접선 상에서 상기 용접 중지 위치로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치를 상기 용접 재개 위치로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 자동 용접 방법은 용접 로봇과 상기 용접 로봇의 이동 장치의 제어를 통한 자동 용접 방법으로서, 용접선 상의 용접 시작 위치에 대한 정보를 획득하는 단계; 상기 용접 시작 위치에서 상기 용접 로봇이 상기 용접선에 접근할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우 충돌 염려가 없는 위치를 접근 위치로 설정하는 단계; 상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 접근 위치로 이동시키는 단계; 상기 접근 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선에 접근시키는 단계; 상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 용접 시작 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 용접 시작 위치부터 용접을 시작하도록 제어하는 단계를 포함한다.

상기 자동 용접 방법은 상기 용접 로봇이 용접선 상의 용접 종료 위치에 도달하면, 상기 용접 종료 위치에서 상기 용접 로봇이 상기 용접선부터 복귀할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우 충돌 염려가 없는 위치를 복귀 위치로 설정하는 단계; 상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 복귀 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 복귀 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선으로부터 복귀시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 충돌 염려가 없는 위치를 복귀 위치로 설정하는 단계는 상기 용접선의 확장선 상에서 상기 용접 종료 위치로부터 소정의 거리 만큼 떨어진 위치를 상기 복귀 위치로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 용접 로봇이 접근하기 어려운 위치에의 접근을 가능하게 하여 수작업에 의한 용접을 최소화하여 용접 작업의 대부분의 과정을 자동화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 용접 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 로봇과 용접 로봇 이동 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동 용접 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용접 부재를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 용접선을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 용접 시작 위치 재설정의 개념을 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 용접선에 접근하는 과정에서의 용접 로봇의 자세 변화를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 용접 복구 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 용접 재개를 위한 시작 위치 계산을 보여주는 개념도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

다음은 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자동 용접 시스템의 구조에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 용접 시스템(10)을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 자동 용접 시스템(10)은 제어 장치(100), 용접 로봇(200), 및 용접 로봇 이동 장치(300)를 포함하고, 용접 부재(20)에 대해 용접을 실시한다.

제어 장치(100)는 용접 로봇(200) 및 용접 로봇 이동 장치(300)를 제어하여 용접 로봇(200)이 용접 부재(20)의 용접 위치에 용접을 가능하게 한다. 제어 장치(100)의 구체적인 동작에 대해서는 후술하도록 한다.

용접 로봇(200) 및 용접 로봇 이동 장치(300)에 대해서는 도 2를 참고하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 로봇과 용접 로봇 이동 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 로봇(200)이 매니풀레이터 로봇이고, 본 발명의 실시예에 따른 용접 로봇 이동 장치(300)가 갠트리인 경우를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 용접 로봇(200)은 제1 매니풀레이터(210) 및 제2 매니풀레이터(220)를 포함하고, 용접 로봇 이동 장치(300)는 X축 구조물(310), Y축 구조물(320) 및 Z축 구조물(330)을 포함한다.

X축 구조물(310), Y축 구조물(320) 및 Z축 구조물(330)은 용접 부재(20)에 대하여 각각 X축, Y축, Z축을 형성한다. Y축 구조물(320)은 X축 구조물(310) 상에서 이동하여 용접 로봇(200)을 X축 방향으로 이동시키고, Z축 구조물(330)은 Y축 구조물(320) 상에서 이동하여 용접 로봇(200)을 Y축 방향으로 이동시키며, Z축 구조물(330)은 상하로 이동하여 용접 로봇(200)을 Z축 방향으로 이동시킨다.

제1 매니풀레이터(210) 및 제2 매니풀레이터(220)는 자세 변화를 통해 용접선에 접근하여 용접 부재(20)에 대해 용접을 시행한다.

다음은 도 3 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 자동 용접 제어 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동 용접 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

먼저, 제어 장치(100)는 용접 부재(20)의 도면 또는 작업자의 입력 등을 통해 용접을 시행할 복수의 용접선에 대한 정보를 획득한다(S101). 용접선 정보는 용접선 번호, 용접 시작 위치, 용접 종료 위치, 매니풀레이터 번호, 용접 각장, 부재 두께, 용접 옵션 등을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용접 부재를 도시한 도면이다.

도 4에 나타내어지는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용접 부재(20)는 용접되어야 할 복수의 용접선을 포함한다. 또한, 후술하겠지만, 용접 부재(20)의 용접선을 형성하는 세로 구조물 양단의 솟아오른 형상으로 인하여 매니풀레이터 로봇이 접근하거나 복귀할 수 없는 충돌 가능 영역(21)이 존재한다. 도 4에 도시된 용접 부재(20)의 용접선에 관하여는 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 용접선을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용접선의 총 개수는 N개이며, 용접선 번호는 1, 2, 3, …, k, …, N이다. k번째 용접선의 시작 위치는 용접 시작 위치(spgx_k, spgy_k), k번째 용접선의 끝 위치는 용접 종료 위치(epgx_k, epgy_k)이다.

이하, 다시 도 3을 참조하여 설명한다.

이후, 제어 장치(100)는 용접 시작 명령을 작업자의 입력 등을 통해 입력 받으면(S103), 제어 장치(100)는 복수의 용접선 중에서 용접을 시행할 용접선을 선택한다(S105). 용접 부재(20)에 대한 용접을 처음 개시하는 경우, 제어 장치(100)는 복수의 용접선 중에서 처음의 용접선을 선택할 수 있다. 즉, 도 5의 용접선 배치와 같은 경우, 제어 장치(100)는 용접을 위하여 1번째 용접선을 선택할 수 있다. 이하에서는 제어 장치(100)는 용접을 위하여 임의의 용접선인 k번째 용접선을 선택한 것으로 가정하여 설명한다.

용접을 위한 용접선을 선택한 후, 제어 장치(100)는 선택된 용접선의 시작 위치를 획득한다(S107). 도 5의 용접선 배치와 같은 경우, 제어 장치(100)가 k번째 용접선을 선택하였다면, 제어 장치(100)는 k번째 용접선의 용접 시작 위치 (spgx_k, spgy_k)을 획득한다.

그 후, 제어 장치(100)는 작업자의 입력 또는 용접 부재(20)의 도면 등을 통하여 k번째 용접선의 용접 시작 위치 (spgx_k, spgy_k)에서 용접 로봇(200)이 k번째 용접선에 접근하는 경우 용접 부재(20)의 구조물과 충돌하는 지를 파악하여 용접 로봇(200)의 접근 위치를 설정한다(S108). 즉, 충돌이 염려되지 않는 경우 제어 장치(100)는 k번째 용접선의 용접 시작 위치 (spgx_k, spgy_k)을 용접 로봇(200)의 접근 위치(ap.spgx_k, ap.spgy_k)로 설정한다. 반면, 충돌이 염려되는 경우, 용접 로봇(200)의 접근 위치를 충돌 불가 영역 중에서 재설정한다. 용접 시작 위치 재설정에 관하여는 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 용접 시작 위치 재설정의 개념을 보여주는 도면이다.

제어 장치(100)는 k번째 용접선의 용접 시작 위치 (spgx_k, spgy_k)에서 k번째 용접선에 접근할 때 충돌이 염려되는 경우 작업자의 입력 또는 용접 부재(20)의 도면 등을 통해 소정의 거리(ap.Offset1)을 설정하고 k번째 용접선의 확장선 상에서 k번째 용접선의 용접 시작 위치 (spgx_k, spgy_k)로부터 소정의 거리(ap.Offset1)만큼 떨어진 위치를 용접 로봇(200)의 접근 위치(ap.spgx_k, ap.spgy_k)로 설정한다.

이를 위하여 제어 장치(100)는 다음 수학식 1에서 보여지는 바와 같이 직선 보간법에 의해 용접 로봇(200)의 접근 위치(ap.spgx_k, ap.spgy_k)를 구한다.

다시 도 3을 설명한다.

다음으로, 제어 장치(100)는 용접 로봇 이동 장치(300)를 제어하여 용접 로봇(200)을 접근 위치(ap.spgx_k, ap.spgy_k)로 이동시킨다(S109).

용접 로봇(200)이 용접선 시작 위치로 이동하였다면, 제어 장치(100)는 용접 로봇 이동 장치(300)의 Z축 구조물(330)과 용접 로봇(200)의 자세를 제어하여 용접 로봇(200)을 용접을 시행할 용접선의 확장선에 접근시킨다(S111). 본 발명의 실시예에 따른 용접 로봇(200)의 자세 변화는 도 7 내지 도 10과 같다.

도 7 내지 도 10은 용접선에 접근하는 과정에서의 용접 로봇(200)의 자세 변화를 나타낸 것이다.

먼저, 용접 로봇(200)은 도 7에 도시된 바와 같이 준비 자세를 취하고 있다. 그 후, 용접 로봇(200)은 도 8, 도 9, 및 도 10의 자세를 차례로 취하면서 용접선의 확장선에 접근한다.

다시 도 3을 참조하여 설명한다.

용접 로봇(200)이 접근 위치(ap.spgx_k, ap.spgy_k)에서 k번째 용접선에 접근하였다면, 제어 장치(100)는 용접 로봇 이동 장치(200)를 제어하여 용접을 진행하지 않은 상태로 용접 로봇(200)의 위치를 접근 위치(ap.spgx_k, ap.spgy_k)에서 용접 시작 위치 (spgx_k, spgy_k)로 이동시킨다(S112).

다음으로 제어 장치(100)는 용접 로봇(200)의 위치를 선택된 용접선을 따라 용접 시작 위치 (spgx_k, spgy_k)에서 용접 종료 위치(epgx_k, epgy_k)로 이동시키면서 용접을 진행한다(S113).

용접을 진행하면서 제어 장치(100)의 모니터링 또는 작업자에 의해 오류가 발견되면, 제어 장치(100)는 모니터링의 결과 또는 작업자의 지시에 의해 용접을 중지한다(S115).

용접이 중지된 경우, 제어 장치(100)는 용접 복구 제어 과정을 처리한다(S120). 제어 장치(100)의 용접 복구 제어 과정에 대해서는 도 11을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 용접 복구 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 용접 복구를 위하여 제어 장치(100)는 먼저 중지된 시점에서의 용접 로봇(200)의 위치를 메모리 등에 저장한다(S121).

용접 중지 위치를 저장한 후, 제어 장치(100)는 용접 로봇(200)이 용접 중지 위치에서 준비 자세로 복귀하는 경우에 충돌이 발생하는 지에 대해 작업자의 입력 또는 용접 부재(20)의 도면 등을 통해 판단하고, 용접 중지 위치가 충돌 가능 영역(21)에 속해 있지 않다면 용접 중지 위치를 용접 로봇 복귀 위치로 설정하고, 용접 중지 위치가 충돌 가능 영역에 속해 있다면 용접 로봇 복귀 위치를 충돌 불가 영역 중에서 설정할 수 있다(S122). 특히 제어 장치(100)는 수학식 1 또는 후술하는 수학식 3에서와 같이 용접 로봇 복귀 위치를 설정할 수 있다.

그 후, 제어 장치(100)는 용접 로봇(200)을 용접 로봇 복귀 위치로 이동시키고(S124), 오류의 복구를 위하여 용접 로봇(200)의 자세를 준비 자세로 복귀시킨다(S125). 용접 로봇(200)이 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 준비 자세에서 시작하여 용접선에 접근하였다면, 제어 장치(100)는 도 7 내지 도 10에서 보여지는 과정의 역과정을 통해 용접 로봇(200)을 준비 자세로 복귀시킬 수 있다.

제어 장치(100)는 오류 복구 감시 또는 작업자의 입력 등을 통해 오류가 복구되었는지를 판단하고(S126), 오류가 복구되었다면 중지된 시점에서의 용접 로봇(200)의 위치를 통해 용접 재개를 위한 용접선을 선택하고(S128), 용접 재개를 위한 용접 시작 위치를 계산한다(S129). 본 발명의 한 실시예에 따른 용접 재개를 위한 용접 시작 위치 계산을 도 12를 참조하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 용접 재개를 위한 시작 위치 계산을 보여주는 개념도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, k번째 용접선 상의 위치(eStop.X_k, eStop.Y_k)에서 오류가 발생하였다면, 제어 장치(100)는 위치(eStop.X_k, eStop.Y_k)를 저장하고, 오류 복구 이후에 용접 재개를 위한 시작 위치(new.spgx_k, new.spgy_k)를 계산한다.

본 발명의 실시예에서는 용접 재개를 위한 시작 위치(new.spgx_k, new.spgy_k)와 오류가 발생한 위치(eStop.X_k, eStop.Y_k) 사이에 소정의 거리(wOffset)를 두어 효과적인 용접을 진행하고자 한다.

이를 위하여 제어 장치(100)는 다음 수학식 2에서 보여지는 바와 같이 직선 보간법에 의해 용접 재개를 위한 시작 위치(new.spgx_k, new.spgy_k)를 구한다.

다시 도 3을 설명한다.

제어 장치(100)는 작업자의 입력 또는 용접 부재(20)의 도면 등을 통하여 용접 재개 위치 (new.spgx_k, new.spgy_k)에서 용접 로봇(200)이 k번째 용접선에 접근하는 경우 용접 부재(20)의 구조물과 충돌하는 지를 파악하여 용접 로봇(200)의 접근 위치를 설정한다(S108). 즉, 충돌이 염려되지 않는 경우 제어 장치(100)는 k번째 용접선의 용접 시작 위치 (spgx_k, spgy_k)을 용접 로봇(200)의 접근 위치(ap.spgx_k, ap.spgy_k)로 설정한다. 반면, 충돌이 염려되는 경우, 용접 로봇(200)의 접근 위치를 전술한 수학식 1 또는 후술하는 수학식 3에서와 같이 설정한다.

이후, 제어 장치(100)는 용접 로봇 이동 장치(300)를 제어하여 용접 로봇(200)을 위에서 구한 접근 위치로 이동시키고(S109), 용접 로봇(200)의 자세를 제어하여 용접 로봇(200)을 용접을 재개할 용접선의 확장선에 접근시키며(S111), 용접 로봇 이동 장치(300)를 제어하여 용접 로봇(200)을 용접 재개 위치(new.spgx_k, new.spgy_k)로 이동시키고(S112), 용접을 재개할 용접선을 따라 용접 종료 위치(epgx_k, epgy_k)로 이동시키면서 용접을 진행한다(S113).

용접이 중지되지 않는 상태에서(S115), 용접 로봇(200)이 용접 종료 위치(epgx_k, epgy_k)에 도달하면(S131), 제어 장치(100)는 용접 종료 위치가 충돌 가능 영역(21)에 속하는 지 등을 판단하여 속하지 않는 경우 용접 로봇 복귀 위치(ap.epgx_k, ap.epgy_k)를 용접 종료 위치(epgx_k, epgy_k)로 설정하고, 충돌 가능 영역에 속하는 경우 작업자의 입력 또는 용접 부재(20)의 도면 등을 통해 소정의 거리(ap.Offset2)를 설정하고 k번째 용접선의 확장선 상에서 k번째 용접선의 용접 종료 위치 (epgx_k, epgy_k)로부터 소정의 거리(ap.Offset2)만큼 떨어진 위치를 용접 로봇(200)의 복귀 위치(ap.epgx_k, ap.epgy_k)로 설정한다(S133).

이를 위하여 제어 장치(100)는 다음 수학식 3에서 보여지는 바와 같이 직선 보간법에 의해 용접 로봇(200)의 복귀 위치(ap.epgx_k, ap.epgy_k)를 구한다.

그 후, 제어 장치(100)는 용접 로봇 이동 장치(300)를 제어하여 용접 로봇(200)의 위치를 복귀 위치(ap.epgx_k, ap.epgy_k)로 이동 시키고(S135), 용접 로봇(200)을 복귀시키며(S137), 다음 용접선이 존재하는지를 판단하여(S139) 다음 용접선이 존재하지 않으면 용접을 완료한다(S140).

다음 용접선이 존재하면, 제어 장치(100)는 다음의 용접선을 용접을 위한 용접선으로 선택하고(S105), 다음의 용접선의 시작 위치를 획득하고(S107), 그 이후의 제어 절차를 진행한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 자동 용접 시스템 20: 용접 부재
100: 제어 장치 200: 용접 로봇
300: 용접 로봇 이동 장치

Claims

용접 로봇;
상기 용접 로봇의 위치를 이동시키는 이동 장치; 및
용접선 상의 용접 시작 위치에서 상기 용접 로봇이 상기 용접선에 접근할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우 상기 용접 로봇을 충돌 염려가 없는 접근 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선에 접근시키고, 상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 용접 시작 위치로 이동시켜, 상기 용접 시작 위치부터 용접을 시작하도록 제어하는 제어 장치를 포함하는 자동 용접 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 용접 로봇이 용접선 상의 용접 종료 위치에 도달하면, 상기 용접 종료 위치에서 상기 용접 로봇이 상기 용접선부터 복귀할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우 충돌 염려가 없는 복귀 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선으로부터 복귀시키는 것을 특징으로 하는 자동 용접 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 용접 로봇이 용접을 중지한 경우,
상기 제어 장치는, 상기 용접선 상에서 용접 중지 위치로부터 상기 거리만큼 떨어진 위치를 용접 재개 위치로 설정하고, 상기 이동 장치와 상기 용접 로봇을 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 용접 재개 위치로 접근시켜 상기 용접 재개 위치부터 용접을 재개시키는 것을 특징으로 하는 자동 용접 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 용접 중지 위치에서 상기 용접 로봇의 복귀 중에 충돌 염려가 있는 경우 상기 이동 장치를 제어하여 충돌 불가 영역 중의 한 지점으로 상기 용접 로봇을 이동시켜 상기 용접 로봇의 복귀를 제어하는 자동 용접 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 용접 재개 위치에서 상기 용접 로봇의 용접선에의 접근 중에 충돌 염려가 있는 경우 상기 이동 장치를 제어하여 충돌 불가 영역 중의 한 지점으로 상기 용접 로봇을 이동시켜 상기 용접 로봇의 용접선으로의 접근을 제어한 후 상기 용접 로봇의 위치를 상기 용접 재개 위치로 이동시키는 자동 용접 시스템.
용접 로봇과 상기 용접 로봇의 이동 장치의 제어를 통한 자동 용접 방법에 있어서,
(a1) 용접선 상의 용접 중지 위치를 인식하는 단계;
(a2) 상기 용접 로봇의 복귀를 제어하는 단계;
(a3) 상기 용접선 상에서 상기 용접 중지 위치로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치를 용접 재개 위치로 설정하는 단계;
(a4) 상기 이동 장치와 상기 용접 로봇을 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 용접 재개 위치로 접근시키는 단계; 및
(a5) 상기 용접 로봇을 제어하여 상기 용접 재개 위치부터 용접을 재개하는 단계를 포함하는 자동 용접 방법.
제6항에 있어서,
상기 용접 로봇이 상기 용접선 상에 접근하거나 상기 용접선으로부터 복귀하는 경우에 충돌이 발생할 수 있는 충돌 가능 영역과 충돌 불가 영역을 인식하는 단계를 더 포함하고,
상기 (a2) 단계는,
상기 용접 중지 위치가 상기 충돌 가능 영역에 속하는 경우 상기 용접 로봇의 복귀 위치를 상기 충돌 불가 영역 중에서 재설정하는 단계와,
상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇의 위치를 상기 재설정된 복귀 위치로 이동시키는 단계와,
상기 복귀 위치에서 상기 용접 로봇의 복귀를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 방법.
제7항에 있어서,
상기 (a4) 단계는,
상기 용접 재개 위치가 상기 충돌 가능 영역에 속하는 경우 상기 용접 로봇의 접근 위치를 상기 충돌 불가 영역 중에서 재설정하는 단계와,
상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇의 위치를 상기 재설정된 접근 위치로 이동시키는 단계와,
상기 재설정된 접근 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선에 접근시키는 단계와,
상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇의 위치를 상기 용접 재개 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 자동 용접 방법.
제8항에 있어서,
상기 용접 재개 위치를 재설정하는 단계는,
직선 보간법을 이용하여 상기 용접선 상에서 상기 용접 중지 위치로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치를 상기 용접 재개 위치로 설정하는 단계를 포함하는 자동 용접 방법.
용접 로봇과 상기 용접 로봇의 이동 장치의 제어를 통한 자동 용접 방법에 있어서,
용접선 상의 용접 시작 위치에 대한 정보를 획득하는 단계;
상기 용접 시작 위치에서 상기 용접 로봇이 상기 용접선에 접근할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우 충돌 염려가 없는 위치를 접근 위치로 설정하는 단계;
상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 접근 위치로 이동시키는 단계;
상기 접근 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선에 접근시키는 단계;
상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 용접 시작 위치로 이동시키는 단계; 및
상기 용접 시작 위치부터 용접을 시작하도록 제어하는 단계를 포함하는 자동 용접 방법.
제10항에 있어서,
상기 용접 로봇이 용접선 상의 용접 종료 위치에 도달하면, 상기 용접 종료 위치에서 상기 용접 로봇이 상기 용접선부터 복귀할 때 용접 부재와의 충돌이 염려되는 경우 충돌 염려가 없는 위치를 복귀 위치로 설정하는 단계;
상기 이동 장치를 제어하여 상기 용접 로봇을 상기 복귀 위치로 이동시키는 단계; 및
상기 복귀 위치에서 상기 용접 로봇을 상기 용접선으로부터 복귀시키는 단계를 더 포함하는 자동 용접 방법.
제11항에 있어서,
상기 충돌 염려가 없는 위치를 복귀 위치로 설정하는 단계는
상기 용접선의 확장선 상에서 상기 용접 종료 위치로부터 소정의 거리 만큼 떨어진 위치를 상기 복귀 위치로 설정하는 단계를 포함하는 자동 용접 방법.