KR20130022667A

KR20130022667A - 용접 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20130022667A
Application number: KR1020110085434A
Authority: KR
Inventors: 김준길; 이정환; 윤지원; 조동균; 박영준; 최두진
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-03-07

Abstract

본 발명은 복수의 휠 및 용접기가 배치되며, 두 부재 사이 또는 두 부재 위를 이동하는 지지대 두 부재에 각각 탈착되는 복수의 자석 지지대에 마련되고 복수의 자석을 각각 상하 이동시키는 복수의 승하강 유닛 지지대에 마련되고, 두 부재의 용접부의 영상을 획득하고 획득된 용접부의 영상에 기초하여 복수의 승하강 유닛, 용접기 및 휠 중 적어도 하나를 구동시키는 구동 유닛을 포함한다.
본 발명은 카메라와 레이저를 이용하여 두 부재의 평탄도 및 용접선을 검출함으로써 평탄도 및 용접선의 검출 정확도를 높일 수 있고, 유압실린더와 자석을 이용하여 두 부재의 평탄도를 조절함으로써 평탄도 조절의 용이성 및 편의성을 높일 수 있고, 평탄도 조절에 소비되는 인력 및 시간을 줄일 수 있다.
또한, 두 부재의 평탄도의 차이에 대응되는 힘을 적어도 하나의 부재에 인가하여 두 부재의 평탄도를 조절함으로써 두 부재의 평탄도를 정밀하게 조절할 수 있어 용접의 정밀도를 높일 수 있고 이에 따라 주판의 질을 향상시킬 수 있다.

Description

용접 장치 및 그 제어 방법{Welding apparatus and method for controlling the same}

본 발명은 두 부재 사이의 용접선을 검출하고 검출 결과에 따라 두 부재의 용접을 자동으로 수행하는 용접 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

조선 공정에서 대형 주판(舟板)을 만들기 위하여 작업자는 보통 4 내지 6개의 부재를 수평방향으로 연결하고, 부재 간의 연결 부분에 용접을 수행한다.

작업자는 용접하기 전에 용접을 수행하고자 하는 두 부재의 평탄도를 눈으로 확인한다. 이때 두 부재의 평탄도가 동일하면 작업자는 용이하게 용접을 수행할 수 있으나, 두 부재의 평탄도가 상이하면 작업자는 두 부재의 평탄도를 맞추기 위하여 해머로 부재를 두드림으로써 두 부재의 평탄도를 조절하는 과정을 수행한다.

다음 두 부재의 평탄도가 동일해지면 작업자는 두 부재의 연결 부분에 가용접을 수행한다. 이와 같이 작업자는 평탄도 조절작업과 가용접 작업을 3 내지 4회 실시한 후 접합부에 대해 전체 용접을 실시한다.

이와 같이, 작업자에 의한 용접 작업 시 평탄도 조절 및 용접이 모두 수작업으로 이루어지기 때문에 많은 인력과 시간이 소비되는 문제점이 있다.

반면 로봇을 이용하여 부재 간의 용접을 자동으로 수행하는 경우, 로봇은 스텝이나 굴곡이 형성된 곳의 스텝점을 감지한 후 감지된 정보에 따라 용접 각도를 조금씩 변화시키면서 용접을 실시간으로 진행한다. 이때 실시간으로 감지된 스텝 부위의 감지 결과에 따라 용접 각도 등을 변화시키면서 용접을 수행하기 때문에 공정 처리에 로드가 증가하는 문제가 있다.

또한 로봇을 이용하여 용접을 수행하는 경우 복수 부재의 평탄도를 조절하지 않은 상태에서 용접을 수행하기 때문에 평탄하지 않은 부분에서의 용접이 어려워 용접의 정밀도가 낮아지고, 주판의 면이 매끄럽지 않아 주판의 질이 낮아지는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 카메라와 레이저를 이용하여 두 부재의 평탄도 및 용접선을 검출하는 용접 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 유압실린더와 자석을 이용하여 두 부재의 평탄도를 조절하는 용접 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 용접을 위한 두 부재의 평탄도를 검출하고 검출 결과에 따라 평탄도를 조절하는 용접 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 갖는다.

본 발명에 따른 용접 장치는 복수의 휠 및 용접기가 배치되며, 두 부재 사이 또는 두 부재 위를 이동하는 지지대; 두 부재에 각각 탈착되는 복수의 자석; 지지대에 마련되고 복수의 자석을 각각 상하 이동시키는 복수의 승하강 유닛; 지지대에 마련되고, 두 부재의 용접부의 영상을 획득하고 획득된 용접부의 영상에 기초하여 복수의 승하강 유닛, 용접기 및 휠 중 적어도 하나를 구동시키는 구동 유닛을 포함한다.

복수의 승하강 유닛 각각은, 유압 실린더로 이루어진다.

구동 유닛은, 두 부재에 빔을 조사하고 빔이 조사된 두 부재의 용접부의 영상을 획득하는 레이저 비전; 두 부재의 용접부의 영상에 기초하여 두 부재의 평탄도 및 용접선의 위치를 검출하고, 평탄도에 기초하여 유압 실린더의 유압을 각각 제어하고 용접선의 위치에 기초하여 용접기의 구동을 제어하고, 용접이 완료되면 휠의 구동을 제어하는 컨트롤러를 한다.

유압 실린더는, 두 부재 중 상대적으로 높은 곳에 위치한 부재에 척력을 인가하고, 상대적으로 낮은 곳에 위치한 부재에 인력을 한다.

복수의 자석은, 두 부재에 붙은 상태에서 복수의 승하강 유닛에 의해 각각 높이가 조절되어 두 부재의 평탄도를 조절한다.

용접 장치는, 지지대에 위치하고 구동 유닛이 비치되는 비치대를 더 포함한다.

지지대는 홀을 가지고, 구동 유닛은 홀 사이에 위치하고 홀을 통해 두 부재와 대면한다.

구동 유닛은, 복수의 자석 사이에 위치한다.

용접 장치의 제어 방법은, 자동으로 이동하면서 용접을 수행하는 용접 장치의 제어 방법에 있어서, 두 부재 사이의 용접부 위치로 이동되면 레이저를 구동하고, 용접부의 영상을 획득하여 두 부재의 평탄도를 검출하고, 검출된 평탄도와 기준값을 비교하여 검출된 평탄도가 기준값을 초과하는지 판단하고, 검출된 평탄도가 기준값을 초과하면 복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하여 두 부재 중 적어도 하나의 부재에 인가되는 힘을 조절하고, 검출된 평탄도가 기준값 이하이면 용접부의 영상에 기초하여 두 부재 사이의 용접선의 위치를 검출하고, 용접선의 위치를 추종하며 용접을 수행한다.

용접부의 영상을 획득하는 것은, 두 부재의 용접부에 두개 이상의 빔을 조사하고, 두 부재의 용접부에 형성된 두개 이상의 빔의 패턴 영상을 획득하는 것을 포함한다.

복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하는 것은, 두개 이상의 빔의 패턴 영상에 기초하여 두 부재의 높이 차이를 산출하고, 높이 차이에 기초하여 복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하는 것을 포함한다.

복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하여 두 부재 중 적어도 하나의 부재에 인가되는 힘을 조절하는 것은, 두 부재 중 상대적으로 높이가 높은 부재에 위치한 승하강 유닛의 높이를 낮춰 상대적으로 높이가 높은 부재를 미는 것을 포함한다.

복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하여 두 부재 중 적어도 하나의 부재에 인가되는 힘을 조절하는 것은, 두 부재 중 상대적으로 높이가 낮은 부재에 위치한 승하강 유닛의 높이를 높여 부재를 당기는 것을 포함한다.

복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하는 것은, 복수의 승하강 유닛을 이루는 복수의 유압 실린더의 유압을 각각 조절하여 각 유압 실린더에 장착된 자석의 높이를 제어하는 것을 포함한다.

복수의 유압 실린더의 유압을 각각 조절하는 것은, 두 부재에 자석이 각각 붙도록 복수의 유압 실린더의 유압을 각각 조절하고, 평탄도에 기초하여 복수의 유압 실린더의 유압을 각각 재조절하는 것을 포함한다.

용접 장치의 제어 방법은 용접이 완료되면 미리 설정된 거리만큼 용접 장치의 이동을 수행하는 것을 더 포함한다.

본 발명은 카메라와 레이저를 이용하여 두 부재의 평탄도 및 용접선을 검출함으로써 평탄도 및 용접선의 검출 정확도를 높일 수 있고, 유압실린더와 자석을 이용하여 두 부재의 평탄도를 조절함으로써 평탄도 조절의 용이성 및 편의성을 높일 수 있고, 평탄도 조절에 소비되는 인력 및 시간을 줄일 수 있다.

또한, 두 부재의 평탄도의 차이에 대응되는 힘을 적어도 하나의 부재에 인가하여 두 부재의 평탄도를 조절함으로써 두 부재의 평탄도를 정밀하게 조절할 수 있어 용접의 정밀도를 높일 수 있고 이에 따라 주판의 질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 영상 획득 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 제어 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 제어 순서도이다.
도 6a 및 도6b는 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 평탄도 조절 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 사시도이고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 정면도로, 용접 장치(100)는 지지대(110), 휠(121, 122, 123), 휠 모터(131, 132, 133), 승하강 유닛(141, 142), 자석(151, 152), 비치대(160) 및 구동 유닛(170)을 포함한다.

용접 장치(100)는 용접의 정밀도 향상을 위해 용접 전에 용접을 위한 두 부재의 평탄도를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 두 부재의 평탄도를 조절한 후 용접선을 검출하고, 검출된 용접선을 추종하며 용접을 수행하는 장치이다.

이러한 용접 장치(100)의 구조를 도 1 및 2를 참조하여 설명한다.

용접 장치(100)의 지지대(110)는 판형상으로 이루어지고, 가운데 홀(111)을 가진다. 이러한 지지대(110)의 전후좌우 네 측에는 휠이 설치되어 있으며, 이 휠에 의해 용접 장치의 이동이 가능하다.

휠(121, 122, 123)은 지지대(110)의 하측 전후좌우에 위치하고, 회전을 통해 지지대(110)를 이동시킨다.

본 실시예에서 4개(사시도로 하나의 휠 생략)의 휠을 이용하나, 휠의 수는 지지대(110)의 균형을 유지시켜 줄 수 있는 수로, 3개 이상이면 모두 가능하다.

휠(121, 122, 123)에는 휠 모터(131, 132, 133)가 기계적으로 각각 연결되어 있다. 즉, 복수의 휠 모터(131, 132, 133)의 축과 휠(121, 122, 123)의 중심이 기계적으로 연결되어 있다.

휠(121, 122, 123)은 휠 모터(131, 132, 133)의 구동에 의해 회전을 수행한다.

여기서 휠 모터(131, 132, 133)는 제어부의 명령에 대응되는 속도로 회전을 수행한다. 이때 제어부는 휠 모터(121, 122, 123)의 속도를 서로 상이하게 제어함으로써, 용접 장치(100)의 이동 방향이 변경되도록 하는 것도 가능하다.

아울러 앞측 휠(121, 122)에만 휠 모터(131, 132)를 장착한 후 앞측 휠만을 휠 모터에 의해 회전시킴으로써 뒤측 휠이 앞측 휠의 이동력에 의해 간접적으로 회전되도록 하는 것도 가능하다.

승하강 유닛(141, 142)은 지지대(110)에 위치하되, 지지대(110)의 홀(111)을 중심으로 홀(111) 좌우 양측에 위치한다. 여기서 유압 실린더는 지지대에 두 개 이상 마련되는 것도 가능하다.

승하강 유닛(141, 142)은 유압 실린더로 이루어지고, 이러한 승하강 유닛은 유압 실린더의 유압에 의해 승하강되는 것이 가능하다.

아울러 승하강 유닛(141, 142)은 유압 실린더 외에 승하강 조절이 가능한 모든 장치의 적용이 가능하다.

즉, 유압 실린더로 이루어진 승하강 유닛(141, 142)은, 지지대(110)의 상측에 마련되고 제어부의 명령에 대응되는 유압을 형성하는 유압 형성부와, 지지대(110)의 하측에 마련되고 유압 형성부의 유압에 의해 길이가 조절되는 길이 조절부를 포함한다.

이러한 승하강 유닛(141, 142)은 유압 형성부의 유압을 조절하여 길이 조절부의 길이가 조절되도록 하고, 길이 조절부의 길이 변화에 따라 각 부재(S1, S2)에 인가되는 힘을 조절함으로써 각 부재(S1, S2)의 평탄도를 조절한다.

자석(151, 152)은 승하강 유닛(141, 142)의 하측에 각각 위치하고, 평탄도 조절 시 각 유압 실린더(141, 142)에 의해 상하 이동한다.

즉, 자석(151, 152)은 승하강 유닛(141, 142)의 유압 조절에 따른 길이 조절부의 길이 변화에 대응하여 상하 이동하고, 이에 따라 부재(S1, S2)로부터의 높이가 변화된다.

자석(151, 152)은 평탄도 조절 시 자성에 의해 두 부재(S1, S2)에 각각 붙고, 자성에 의해 부착된 각 부재(S1, S2)를 들어 올리거나 민다. 즉, 자석(151, 152)은 각 부재에 인력을 인가하거나 척력을 인가한다.

비치대(160)는 지지대(110)의 상측에 위치한다. 이러한 비치대(160)는 지지대(110)의 홀(111)의 상측에 위치하는 비치판(161)과, 홀(111) 외곽의 지지대(110)에 위치하고 비치판(161)을 지지하는 복수의 지지부(162)를 포함한다.

여기서 비치판(161)은 용접 전 검사를 수행하는 구동 유닛(170)과, 검사 후 용접을 수행하는 용접기(175)가 배치되어 있다.

아울러 구동 유닛(170)과 용접기(175)를 지지대(110)에 직접 설치하는 것도 가능하다.

구동 유닛(170)은 일측이 비치대(160)의 비치판(161)에 고정 설치되어 있고, 타측이 지지대(110)의 홀(111)을 통해 지지대(110) 하부로 노출되어 있어 부재(S1, S2)의 용접면과 직접 대면한다.

이러한 구동 유닛(170)은 두 자석(151, 152) 사이에 위치한다. 이에 따라 다른 제어 과정이 필요 없이도 평탄도 검출 부분과 평탄도 조절 부분이 일치되도록 함으로써 평탄도 조절 부분의 정확도 및 평탄도 조절의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

구동 유닛(170)은 하우징(171)과, 연결부(172)를 포함한다.

구동 유닛(170)의 하우징(171) 내부에는 레이저 비전(LV) 및 컨트롤러(180)이 마련되어 있다.

구동 유닛(170)의 연결부(172)는 하우징(171)과 유압 실린더(141, 142)를 물리적으로 연결하고, 또한 하우징(171) 내의 컨트롤러(180)와 유압 실린더(141, 142)를 전기적으로 연결하여 유압 실린더(141, 142)에 구동 명령이 전송되도록 한다.

구동 유닛(170) 내의 레이저 비전(LV)은 카메라(173)와 레이저(174)를 포함한다.

카메라(173)는 부재(S1, S2)의 용접부의 영상을 획득한다. 이러한 카메라는 CMOS 또는 CCD와 같은 이미지 센서를 포함한다.

레이저(174)는 복수의 빔 발생부를 포함하고 이 빔 발생부를 통해 부재(S1, S2)의 용접부로 두개의 빔(b1, b2)을 조사한다. 본 발명에서는 상기 빔 발생부를 통해 부재(S1, S2)의 용접부로 두개의 빔을 조사하는 경우를 예로 들었으나, 두 개 이상의 빔을 조사할 수 있음은 물론이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 비전(LV)의 레이저(174)를 통해 부재(S1, S2)의 용접부(WP)로 두개의 빔(b1, b2)을 조사하고 카메라(173)를 통해 부재(S1, S2)의 용접부(WP)의 영상을 획득한다.

아울러 카메라(173)와 레이저(174)는 용접기(175)의 토치로부터 일정 거리만큼 떨어져 설치되는데, 이는 용접기(175)의 토치의 화염에 의해 촬영 영상이 불량해지는 것을 방지하기 위한 것이다.

컨트롤러(180)는 부재(S1, S2)의 용접부 영상에 기초하여 두 부재(S1, S2) 사이의 평탄도를 검출하고, 검출된 평탄도에 기초하여 승하강 유닛(141, 142)의 승하강을 조절함으로써 두 부재의 평탄도를 조절한 후 두 부재의 용접부의 영상에 기초하여 용접선을 검출하고 검출된 용접선의 용접을 제어한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(180)는 입력부(181), 제어부(182), 휠 구동부(183), 레이저 구동부(184), 영상 획득부(185), 승하강 조절부(186), 저장부(187) 및 용접 구동부(188)를 포함한다.

입력부(181)는 용접 시작을 위한 명령, 용접 종료를 위한 명령, 최초 용접 위치 등을 입력받는다.

제어부(182)는 용접 시작을 위한 명령이 입력되면 레이저 구동부(184) 및 카메라(173)에 구동 명령을 지시하고, 영상 획득부(185)를 통해 획득된 영상에 기초하여 두 부재(S1, S2) 사이의 평탄도를 검출한다.

이때 제어부(182)는 영상을 통해 두 부재(S1, S2)의 용접부 간의 높이 차이를 산출하고, 산출된 높이 차이에 대응되는 힘을 판단한다.

여기서 힘은, 두 부재에 각각 인가될 힘의 크기로, 두 승하강 유닛(141, 142)의 유압에 각각 대응한다.

제어부(182)는 두 부재(S1, S2)의 용접부 간의 높이가 기준값 이하로 차이 나도록 하는 두 승하강 유닛(141, 142)의 유압을 확인하고, 확인된 유압이 형성되도록 승하강 조절부(186)의 구동을 제어한다.

좀 더 구체적으로 제어부(182)는 승하강 유닛(141, 142)의 유압을 제어하여 두 자석(151, 152)이 두 부재(S1, S2)에 각각 부착되도록 하고, 두 자석(151, 152)이 두 부재에 각각 부착된 상태에서 두 부재(S1, S2) 중 상대적으로 높이가 높은 부재에 부착된 자석의 높이를 낮추어 척력이 발생되도록 하고 두 부재 중 상대적으로 높이가 낮은 부재에 부착된 자석의 높이를 높여 인력이 발생되도록 한다.

즉, 두 부재 중 상대적으로 높이가 높은 부재를 밀고 두 부재 중 상대적으로 높이가 낮은 부재를 당김으로써 두 부재(S1, S2)의 평탄도가 동일해지도록 한다.

아울러, 두 부재 중 상대적으로 높이가 높은 부재를 주기적으로 상하 이동시켜 두드리는 효과를 줌으로써 평탄도를 조절하는 것도 가능하다.

또한 영상에 기초하여 각 부재의 휘어진 정도를 판단하고 각 부재의 휘어진 정도에 기초하여 각 유압 실린더의 유압을 달리 제어함으로써 평탄도 조절 비율을 조절하는 것도 가능하다.

제어부(182)는 평탄도 조절 후 두 부재의 평탄도를 재검출하고, 재검출된 평탄도가 기준값을 초과하는지 판단하고, 재검출된 평탄도가 기준값을 초과하면 평탄도를 재조절하고 재검출된 평탄도가 기준값 이하이면 두 부재의 용접부의 영상을 획득하고, 이때 획득된 영상에서 용접선을 검출하고 용접선의 위치를 판단하고 판단된 용접선의 위치로 용접기의 토치의 이동을 제어한 후 용접이 수행되도록 한다.

휠 구동부(183)는 제어부(182)의 명령에 기초하여 용접 시작 시 최초 용접 위치로 이동하고, 현재 용접이 완료되면 휠 모터를 구동시켜 용접 장치가 미리 설정된 거리만큼 이동되도록 한다.

여기서 미리 설정된 거리만큼 이동되도록 하는 것은, 휠 구동부(183)는 횔 모터를 미리 설정된 회전 수만큼 회전시키거나 휠 모터를 미리 설정된 회전 시간만큼 회전시킴으로써 미리 설정된 거리만큼 이동되도록 하는 것이다.

레이저 구동부(184)는 제어부(182)의 명령에 따라 용접부의 위치에서 빔을 조사한다. 이때 레이저를 통해 두개 이상의 빔이 조사되도록 한다.

영상 획득부(185)는 평탄도 및 용접선 검출을 위해 카메라로부터 촬상된 용접부의 영상을 획득한다.

승하강 조절부(186)는 승하강 유닛(141, 142)의 높이를 각각 조절한다.

즉 승하강 유닛(141, 142)이 유압 실린더로 이루어진 경우, 승하강 조절부(186)는 승하강 유닛(141, 142)의 유압 실린더 내 유압을 각각 조절한다.

저장부(187)는 용접부 간의 높이 차이에 대응되는 유압을 저장하고, 용접 장치의 이동 거리를 저장한다.

용접 구동부(188)는 제어부(182)의 명령에 따라 용접기(175)의 토치의 위치를 제어하고 용접기의 토치의 위치가 용접선 위치로 이동되면 용접이 수행되도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치의 제어 순서도로 도 6a 및 6b를 참조하여 설명한다.

우선 용접 장치(100)는 입력부(181)를 통해 용접 시작 명령이 입력되면 용접 위치로 이동(201)한다. 여기서 용접 위치는 작업자에 의해 입력된 위치 또는 용접선 검출에 의해 판단된 위치이다.

용접 장치(100)는 용접 위치로 이동되면 레이저 구동부(184) 및 카메라(173)를 구동시키고, 카메라(173)를 통해 촬상된 영상에서 두 부재(S1, S2) 사이의 용접부의 영상을 획득한다.

두 부재(S1, S2)의 용접부의 빔 패턴을 광학 렌즈에 의해 CCD 또는 CMOS 카메라 센서에 집광시켜 영상을 형상화 하고, 형상화된 영상을 전처리한다.

영상의 형상화는 Laser Triangulation 원리를 기초로 하며 이에 의해 3차원 영상 인식이 가능하다.

다음 용접 장치(100)는 두 부재(S1, S2) 사이의 용접부 영상에서 평탄도를 검출(202)한다. 이때 용접 장치(100)는 영상을 통해 두 부재(S1, S2)의 용접부 간의 높이 차이를 검출한다. 여기서 용접부 간의 높이 차이는 평탄도에 대응한다.

다음 용접 장치는 검출된 평탄도가 기준값을 초과하는지 판단(203)하고, 검출된 평탄도가 기준값을 초과하면 평탄도를 조절(204)한다.

이때 용접 장치(100)는 승하강 유닛(141, 142)의 승하강을 제어하여 두 자석(151, 152)이 두 부재에 각각 부착되도록 한다. 즉, 용접 장치(100)는 승하강 유닛(141, 142)인 유압 실린더의 유압을 제어하여 두 자석(151, 152)이 두 부재에 각각 부착되도록 한다.

다음, 두 유압 실린더의 유압을 재조절하여 두 부재에 부착된 자석의 높이를 조절함으로써 두 부재의 평탄도가 동일해지도록 한다.

좀 더 구체적으로, 두 부재 중 상대적으로 높이가 높은 부재에 부착된 자석의 높이를 낮춰 높이가 높은 부재를 밀고, 두 부재 중 상대적으로 높이가 낮은 부재에 부착된 자석의 높이를 높여 높이가 낮은 부재를 당김으로써 두 부재의 평탄도가 기준값 이하가 되도록 한다. 여기서 자석의 높이는 지면으로부터의 높이이다.

여기서 높이가 높은 부재를 미는 힘과, 높이가 낮은 부재를 당기는 힘은, 두 부재의 높이 차이에 기초하여 결정한다.

아울러 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 하나의 부재만이 평탄도가 일정하지 않으면 해당 부재만의 평탄도를 조절하는 것도 가능하다.

도 6a에 도시된 바와 같이 두 부재 중 하나의 부재(S1)는 평탄도가 일정하고, 다른 부재(S2)는 평탄도가 일정하지 않으면, 다른 부재(S2)가 위 또는 아래로 휘었는지 판단하고 이때 다른 부재(S2)가 위로 휘었다고 판단되면 다른 부재(S2)에 부착된 자석(152)의 높이를 낮춰 척력(F1)이 발생되도록 함으로써 다른 부재(S2)의 평탄도가 일정해지도록 한다.

반면 도 6b에 도시된 바와 같이, 두 부재 중 하나의 부재(S1)는 평탄도가 일정하지 않고, 다른 부재(S2)는 평탄도가 일정하면, 하나의 부재(S1)가 위 또는 아래로 휘었는지 판단하고 이때 하나의 부재(S1)가 아래로 휘었다고 판단되면 하나의 부재(S1)에 부착된 자석(151)의 높이를 높여 인력(F2)이 발생되도록 함으로써 하나의 부재(S1)의 평탄도가 일정해지도록 한다.

다음 용접 장치는 평탄도 검출 과정(202)에서 검출된 평탄도가 기준값 이하이거나, 평탄도 조절 과정(204)에서 조절된 평탄도가 기준값 이하로 조절되면 두 부재(S1, S2)의 용접부의 영상을 획득하고, 획득된 영상에서 용접선을 검출(205)한다.

이때 레이저 비전(LV)에서 촬영된 용접부의 영상 데이터를 입력 받고, 영상 속의 두 개의 빔(b1, b2) 패턴으로부터 발생한 불연속점에 대한 위치 정보를 이용하여 용접부(WP)의 3차원 위치 정보를 산출하는 것이 가능하다.

다음 용접 장치는 용접선의 위치를 판단하고 판단된 용접선의 위치로 용접기(175)의 토치를 이동시키고 용접선의 위치로 토치가 위치되면 용접선 용접(206)을 수행한다.

100 : 용접 장치 110 : 지지대
121 내지 123: 휠 131 내지 133 : 휠 모터
141, 142 : 승하강 유닛 151, 152: 자석
160 : 비치대 170 : 구동 유닛
180: 컨트롤러 Sa, S2: 부재

Claims

복수의 휠 및 용접기가 배치되며, 두 부재 사이 또는 두 부재 위를 이동하는 지지대
상기 두 부재에 각각 탈착되는 복수의 자석
상기 지지대에 마련되고 상기 복수의 자석을 각각 상하 이동시키는 복수의 승하강 유닛
상기 지지대에 마련되고, 상기 두 부재의 용접부의 영상을 획득하고 획득된 용접부의 영상에 기초하여 상기 복수의 승하강 유닛, 상기 용접기 및 상기 휠 중 적어도 하나를 구동시키는 구동 유닛을 포함하는 용접 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 승하강 유닛 각각은, 유압 실린더로 이루어지는 용접 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 구동 유닛은,
상기 두 부재에 빔을 조사하고 상기 빔이 조사된 두 부재의 용접부의 영상을 획득하는 레이저 비전
상기 두 부재의 용접부의 영상에 기초하여 상기 두 부재의 평탄도 및 용접선의 위치를 검출하고, 상기 평탄도에 기초하여 상기 유압 실린더의 유압을 각각 제어하고 상기 용접선의 위치에 기초하여 상기 용접기의 구동을 제어하고, 상기 용접이 완료되면 상기 휠의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 용접 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 유압 실린더는,
상기 두 부재 중 상대적으로 높은 곳에 위치한 부재에 척력을 인가하고, 상대적으로 낮은 곳에 위치한 부재에 인력을 인가하는 용접 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 자석은,
상기 두 부재에 붙은 상태에서 상기 복수의 승하강 유닛에 의해 각각 높이가 조절되어 상기 두 부재의 평탄도를 조절하는 용접 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지대에 위치하고 상기 구동 유닛이 비치되는 비치대를 더 포함하는 용접 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 지지대는, 홀을 가지고,
상기 구동 유닛은, 상기 홀 사이에 위치하고 상기 홀을 통해 상기 두 부재와 대면하는 용접 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 구동 유닛은,
상기 복수의 자석 사이에 위치하는 용접 장치.
자동으로 이동하면서 용접을 수행하는 용접 장치의 제어 방법에 있어서,
두 부재 사이의 용접부 위치로 이동되면 레이저를 구동하고,
상기 용접부의 영상을 획득하여 상기 두 부재의 평탄도를 검출하고,
상기 검출된 평탄도와 기준값을 비교하여 상기 검출된 평탄도가 기준값을 초과하는지 판단하고,
상기 검출된 평탄도가 상기 기준값을 초과하면 복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하여 상기 두 부재 중 적어도 하나의 부재에 인가되는 힘을 조절하고,
상기 검출된 평탄도가 상기 기준값 이하이면 상기 용접부의 영상에 기초하여 상기 두 부재 사이의 용접선의 위치를 검출하고,
상기 용접선의 위치를 추종하며 용접을 수행하는 용접 장치의 제어 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 용접부의 영상을 획득하는 것은,
상기 두 부재의 용접부에 두개 이상의 빔을 조사하고,
상기 두 부재의 용접부에 형성된 두개 이상의 빔의 패턴 영상을 획득하는 것을 포함하는 용접 장치의 제어 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하는 것은,
상기 두개 이상의 빔의 패턴 영상에 기초하여 상기 두 부재의 높이 차이를 산출하고,
상기 높이 차이에 기초하여 상기 복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하는 것을 포함하는 용접 장치의 제어 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하여 상기 두 부재 중 적어도 하나의 부재에 인가되는 힘을 조절하는 것은,
상기 두 부재 중 상대적으로 높이가 높은 부재에 위치한 승하강 유닛의 높이를 낮춰 상기 상대적으로 높이가 높은 부재를 미는 것을 포함하는 용접 장치의 제어 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하여 상기 두 부재 중 적어도 하나의 부재에 인가되는 힘을 조절하는 것은,
상기 두 부재 중 상대적으로 높이가 낮은 부재에 위치한 승하강 유닛의 높이를 높여 상기 부재를 당기는 것을 포함하는 용접 장치의 제어 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 복수의 승하강 유닛의 높이를 각각 제어하는 것은,
상기 복수의 승하강 유닛을 이루는 복수의 유압 실린더의 유압을 각각 조절하여 각 유압 실린더에 장착된 자석의 높이를 제어하는 것을 포함하는 용접 장치의 제어 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 복수의 유압 실린더의 유압을 각각 조절하는 것은,
상기 두 부재에 상기 자석이 각각 붙도록 상기 복수의 유압 실린더의 유압을 각각 조절하고,
상기 평탄도에 기초하여 상기 복수의 유압 실린더의 유압을 각각 재조절하는 것을 포함하는 용접 장치의 제어 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 용접이 완료되면 미리 설정된 거리만큼 용접 장치의 이동을 수행하는 것을 더 포함하는 용접 장치의 제어 방법.