KR20150022208A

KR20150022208A - 용접로봇 작업대상 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법

Info

Publication number: KR20150022208A
Application number: KR20130099704A
Authority: KR
Inventors: 이지형
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-03-04

Abstract

본 발명은 용접로봇 작업대상인 조립블록(10)의 파라메트릭 모델링 방법에 있어서: (a) 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥를 생성하는 단계; (b) 론지㉡㉢와 면판㉣㉤을 설정된 위치로 배치하는 단계; (c) 절개부㉦를 표현하기 위해 매개모델을 생성하여 설정된 위치에 배치하고 연산으로 합치하는 단계; 및 (d) 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥를 병합하여 결과물(20)을 생성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 캐드 데이터나 조립도면으로부터 간단하게 가상 공간에 로봇 작업대상물을 모델링하여 로봇의 오프라인 티칭을 위한 작업 대상물의 모델링 시간 단축과 작업의 능률 향상을 도모할 수 있다.

Description

용접로봇 작업대상 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법{Parametric modeling method for prefabricated block of welding robot object}

본 발명은 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 오프라인 티칭 시스템과 관련되는 용접로봇 작업대상 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법에 관한 것이다.

기존의 오프라인 티칭 시스템은 캐드형상을 단순 변환한 형상만 디스플레이 하고 로봇용접 작업점은 일일이 오프라인 티칭하는 방식으로 진행된다. 이는 작업대상물을 그래픽으로 모델링하는데 시간이 오래 걸리고 캐드형상을 변환한다고 해도 작업대상물의 형상의 수치적 정보를 즉시 알 수 없으므로 작업능률을 저하시키는 요인이 된다.

각종 작업대상물에 대한 모델링과 관련하여 참조할 수 있는 선행특허로서 한국 공개특허공보 제2008-0097524호, 한국 공개특허공보 제2011-0056737호 등이 알려져 있다.

전자의 선행특허는 슬롯(slot)과 프로파일(profile) 사이에 존재하는 칼라판(collar plate)의 형상을 모델링의 대상으로 선정하는 단계와; 피로 해석이 필요한 치수를 파라메터화하여 입력하는 단계와; 자동으로 슬롯 및 그 주위의 형상 모델을 생성하고 표면(surface)을 분할하는 단계와; 상기 슬롯 및 그 주위의 분할된 표면에서 정규 형상의 표면에는 자동 요소를 생성하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 피로 모델을 생성하는 과정을 자동화하는 효과를 기대한다.

후자의 선행특허는 표준 트레이를 설정하는 라이브러리 구축단계; 상기 라이브러리내에서 표준 트레이를 선택하는 선택단계; 상기 선택된 표준 트레이에 대하여 기본 속성값을 설정하는 설정단계; 상기 속성값에 따라 생성된 트레이의 상세 속성값을 수정하는 수정단계; 상기 트레이가 설치되는 선박 좌표에 연계/표현되어 3Ｄ모델링되는 모델링단계 등을 포함한다. 이에 따라, 수정되는 길이 및 속성값에 따라 다양한 종류의 케이블 트레이를 쉽게 모델링하는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허에 의하면 모델링에 의한 응력산정이나 모델링 최종물의 선정을 요지로 하므로 용접로봇을 이용한 오프라인 티칭 시스템과 관련되는 작업을 수행하는 것과 거리가 있다.

1. 한국 공개특허공보 제2008-0097524호 "파라메트릭 모델링 기법을 이용한 슬롯 주위 피로 해석모델의 자동 생성 방법"(공개일자 : 2008. 11. 6.) 2. 한국 공개특허공보 제2011-0056737호 "파라메트릭 정보를 이용한 케이블 트레이 모델링 생성방법"(공개일자 : 2011. 5. 31.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 캐드 데이터나 조립도면으로부터 간단하게 가상 공간에 로봇 작업대상물을 모델링하여 로봇의 오프라인 티칭을 위한 작업 대상물의 모델링 시간 단축과 작업의 능률 향상을 도모할 수 있는 용접로봇 작업대상 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용접로봇 작업대상인 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법에 있어서: (a) 베이스, 론지, 면판, 플로어를 생성하는 단계; (b) 론지와 면판을 설정된 위치로 배치하는 단계; (c) 절개부를 표현하기 위해 매개모델을 생성하여 설정된 위치에 배치하고 연산으로 합치하는 단계; 및 (d) 베이스, 론지, 면판, 플로어를 병합하여 결과물을 생성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (a)는 베이스, 론지, 면판, 플로어를 각각의 설정된 치수의 직사각형으로 생성하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (c)는 원형과 직사각형으로 생성된 매개모델로 홀(Hole), 슬롯(Slot), 스캘럽(Scallop) 중 적어도 하나를 절개부로 결정하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 매개모델은 베이스, 론지, 면판, 플로어 중 적어도 하나에 불리언(Boolean) 연산으로 감산하여 절개부를 부가하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 작업자가 캐드 데이터(CAD Data)나 조립도면을 가지고 있다면 간단하게 가상 공간에 로봇 작업대상물을 모델링할 수 있는 효과가 있다.

또한, 로봇의 오프라인 티칭을 위한 작업 대상물 모델링 시간이 획기적으로 단축되어 로봇 오프라인 프로그램 작업의 능률 향상을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 적용하기 위한 전체적인 개념도
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 방법의 주요 단계를 나타내는 개념도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 용접로봇 작업대상인 조립블록(10)의 파라메트릭 모델링 방법에 관하여 제안한다. 도 1과 같이 용접로봇 작업대상의 조립블록(10)은 선박의 블록 셀을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 블록 셀을 구성하는 론지는 선박의 요구 단면계수를 고려하여 앵글, 티바, 플랫바 중에서 결정되는 형태로 설치된다. 도 1의 론지는 티바로서 론지 높이, 론지 두께, 플랜지 폭, 플랜지 두께, 론지 간격 등이 중요한 설계요소이다. 이와 같은 설계요소는 규격화되어 있으므로 용접로봇에 의한 용접작업시 모델링이 용이하다.

본 발명의 단계 (a)는 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥를 생성하는 과정으로 시작된다. 베이스㉠는 수평상태로 놓인 바닥면 부재로, 론지㉡㉢는 베이스㉠의 측변에서 수직으로 연결되는 부재로, 면판㉣㉤은 각각의 론지㉡㉢의 상단에 수평으로 연결되는 부재로, 플로어㉥는 베이스㉠ 및 론지㉡㉢와 동시에 수직으로 연결되는 부재로 설정된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 단계 (a)는 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥를 각각의 설정된 치수의 직사각형으로 생성하는 것을 특징으로 한다. 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥는 PC 상에서 직사각형의 가로 세로와 두께 치수를 입력하여 생성된다. 이를 위해 상업용 CAD시스템의 API(Application Programming Interface)를 이용할 수 있다. 입력 과정에서 캐드 데이터를 활용할 수도 있으나 캐드 데이터가 없는 경우에도 조립도면으로부터 간단하게 PC 상의 가상 공간에 단순화한 직사각형으로 표현된다. 도 2a는 베이스㉠를, 도 2b는 론지㉡㉢를, 도 2c는 면판㉣㉤을, 도 2d는 플로어㉥를 생성한 상태를 나타낸다.

본 발명의 단계 (b)는 론지㉡㉢와 면판㉣㉤을 설정된 위치로 배치하는 과정으로 진행된다. 도 3a에서 양측의 론지㉡㉢는 파라미터 "w" 만큼의 간격을 설정하여 도 3b처럼 배치한다. 도 3c에서 양측의 면판㉣㉤은 수직으로 파라미터"a"만큼, 원점을 중심으로 대칭되는 수평으로 파라미터"w-a"만큼의 간격을 설정하여 도 3d처럼 배치한다.

본 발명의 단계 (c)는 절개부㉦를 표현하기 위해 매개모델을 생성하여 설정된 위치에 배치하고 연산으로 합치하는 과정으로 진행된다. 도 4a는 절개부㉦를 형성하는 대상으로 플로어㉥ 등을 선택한 상태를 나타내고, 도 4b는 절개부㉦의 형성에 소요되는 각종 매개모델을 나타낸다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 단계 (c)는 원형과 직사각형으로 생성된 매개모델(①~⑩)로 홀(Hole), 슬롯(Slot), 스캘럽(Scallop) 중 적어도 하나를 절개부㉦로 결정하는 것을 특징으로 한다. 홀은 도 4b의 ①②로 나타내는 것처럼 일정한 직경의 원형 매개모델로 생성된다. 슬롯과 스캘럽은 도 4b의 ③④로 나타내는 막대형 매개모델, ⑤⑥으로 나타내는 직사각형 매개모델, ⑦⑧⑨⑩로 나타내는 원형 매개모델 중에서 선택적으로 중첩하여 형성된다.

이때, 상기 매개모델(①~⑩)은 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥ 중 적어도 하나에 불리언(Boolean) 연산으로 감산하여 절개부㉦를 부가하는 것을 특징으로 한다. 도 5는 플로어㉥에 절개부㉦를 부가하는 과정을 나타내지만 반드시 플로어㉥ 외에 다른 부재에도 적용이 가능하다. 도 5a에서, 플로어㉥의 하단 코너에 원형 매개모델 ①②를 연산하여 부가하고, 플로어㉥의 좌측변에 막대형 매개모델 ③, 직사각형 매개모델 ⑤, 원형 매개모델 ⑦⑧을 연산하여 부가하고, 플로어㉥의 우측변에 막대형 매개모델 ④, 직사각형 매개모델 ⑥, 원형 매개모델 ⑨⑩을 연산하여 부가한다. 도 5b는 불리언(Boolean) 연산으로 "㉥"에서 "①~⑩"을 감산하여 플로어㉥ 상에 슬롯과 스캘럽을 부가한 상태를 나타낸다.

물론, 슬롯과 스캘럽은 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥ 등의 규격 변동에 따라 위치가 다르게 결정된다. 어느 경우에나 ①~⑩과 같은 매개모델이 좌표값에 의하여 평면으로 표현된다.

본 발명의 단계 (d)는 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥를 병합하여 결과물(20)을 생성하는 과정으로 마무리된다. 도 6처럼 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 절개부㉦를 지닌 플로어㉥가 연산으로 병합되어서 최종적인 결과물(20)을 생성한다. 작업대상인 조립블록(10)에 대한 그래픽 모델링으로 로봇용접의 티칭이 신속하고 용이하고 수행된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 조립블록 ㉠: 베이스
㉡, ㉢: 론지 ㉣, ㉤: 면판
㉥: 플로어 ㉦: 절개부
20: 모델링 결과물 ①~⑩: 매개모델

Claims

용접로봇 작업대상인 조립블록(10)의 파라메트릭 모델링 방법에 있어서:
(a) 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥를 생성하는 단계;
(b) 론지㉡㉢와 면판㉣㉤을 설정된 위치로 배치하는 단계;
(c) 절개부㉦를 표현하기 위해 매개모델을 생성하여 설정된 위치에 배치하고 연산으로 합치하는 단계; 및
(d) 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥를 병합하여 결과물(20)을 생성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접로봇 작업대상 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 (a)는 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥를 각각의 설정된 치수의 직사각형으로 생성하는 것을 특징으로 하는 용접로봇 작업대상 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 (c)는 원형과 직사각형으로 생성된 매개모델(①~⑩)로 홀(Hole), 슬롯(Slot), 스캘럽(Scallop) 중 적어도 하나를 절개부㉦로 결정하는 것을 특징으로 하는 용접로봇 작업대상 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 매개모델(①~⑩)은 베이스㉠, 론지㉡㉢, 면판㉣㉤, 플로어㉥ 중 적어도 하나에 불리언(Boolean) 연산으로 감산하여 절개부㉦를 부가하는 것을 특징으로 하는 용접로봇 작업대상 조립블록의 파라메트릭 모델링 방법.