KR20210058995A - 용접 경로 생성을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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브릿 엘. 리모네
주니어 랄프 에프. 폴리메니
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Abstract

본 발명의 실시 예는 로봇 시스템 및 방법에 관한 것이다. 시스템은 로봇 및 용접 영역을 스캔하고 스캔된 용접 영역을 생성하도록 구성된 로봇과 관련된 3차원 센서 장치를 포함할 수 있다. 시스템은 스캔된 용접 영역을 수신하고 적어도 부분적으로 스캔된 용접 영역에 기초하여 3차원 포인트 클라우드를 생성하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 2차원 도메인에서의 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하도록 추가로 구성될 수 있다. 프로세서는 또한 하나 이상의 3차원 용접 경로를 생성하고 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하도록 추가로 구성될 수 있다.

Description

용접 경로 생성을 위한 시스템 및 방법
(관련 출원에 대한 상호 참조)
본 출원은 "용접 경로 생성을 위한 시스템 및 방법"이라는 제하로 2018년 10월 12일에 출원된 미국 유틸리티 출원 번호 16/159,197의 이점을 주장하며, 그 내용은 여기에 참조로 포함된다.
(기술 분야)
본 발명은 일반적으로 로보틱스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 용접 경로를 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
로봇 및 로봇 시스템은 점점 더 많은 산업 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 로봇은 수많은 용접 작업을 지원하는 데 사용되었다. 이러한 유형의 시스템은 일반적으로 가장 정확하고 효율적인 용접 경로를 생성하기 위해 컴퓨터 지원설계("CAD") 모델이 필요하다. 이러한 기존 시스템은 또한 부품의 특정 영역을 스캔하면서 지향되며 가능한 전체 용접 영역을 스캔하지 않는다.
본 발명에 따르면, 용접 경로를 생성하기 위한 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시 예에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 로봇 및 용접 영역을 스캔하고 스캔된 용접 영역을 생성하도록 구성된 상기 로봇과 연관된 하나 이상의 3차원 센서 장치를 포함할 수 있다. 시스템은 상기 스캔된 용접 영역을 수신하고 적어도 부분적으로 상기 스캔된 용접 영역에 기초하여 3차원 포인트 클라우드를 생성하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 더 포함할 수 있으며, 상기 하나 이상의 프로세서는 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하도록 추가로 구성되고, 상기 하나 이상의 프로세서는 하나 이상의 3차원 용접 경로를 생성하고 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하도록 추가로 구성된다.
하기의 특징 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 것은 적어도 부분적으로 이동 평균 필터에 기초하여 용접 경로의 바이너리 이미지 세선화(thinning) 또는 용접 경로 평활화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 것은 또한 하나 이상의 환경 또는 로봇 제약의 분석을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하는 것은 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로의 타당성(feasibility)을 검증하는 것을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로가 검증되지 않는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서는 용접 테이블 또는 용접 부품의 위치를 변경한 후에 재시뮬레이션하도록 추가로 구성될 수 있다. 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하는 것은 상기 3차원 포인트 클라우드를 높이 필드로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하는 것은 상기 높이 필드에 로컬 최소 필터를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 바이너리 이미지 세선화는 하나 이상의 분기 노드를 제거하는 것을 포함할 수 있으며, 분기 노드는 2 이상의 이웃을 갖는 픽셀에 대응한다. 상기 시스템은 사용자가 필터 크기를 선택하고, 처리할 포인트 클라우드를 선택하고, 용접 경로 결과를 시각화하거나 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 저장할 수 있도록 구성된 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 상기 시스템은 용접 프로세스가 수행될 때 중력에 대해 용접 형성을 유지하기 위해 하나 이상의 프로세서를 사용할 수 있다. 상기 용접 형성을 유지하는 것은 상기 로봇과 연관된 하나 이상의 추가 자유도에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 방법이 제공된다. 상기 방법은 로봇을 제공하는 단계 및 상기 로봇과 연관된 하나 이상의 3차원 센서 장치를 사용하여 스캔된 용접 영역을 생성하기 위해 용접 영역을 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 하나 이상의 프로세서에서 상기 스캔된 용접 영역을 수신하는 단계 및 적어도 부분적으로 상기 스캔된 용접 영역에 기초하여 3차원 포인트 클라우드를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 하나 이상의 3차원 용접 경로를 생성하기 위해 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 단계 및 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하는 단계를 포함할 수 있다.
하기의 특징 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 단계는 적어도 부분적으로 이동 평균 필터에 기초하여 용접 경로의 바이너리 이미지 세선화 또는 용접 경로 평활화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 단계는 또한 하나 이상의 환경 또는 로봇 제약의 분석을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하는 단계는 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로의 타당성을 검증하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로가 검증되지 않은 경우, 상기 하나 이상의 프로세서는 용접 테이블 또는 용접 부품의 위치를 변경한 후에 재시뮬레이션하도록 추가로 구성될 수 있다. 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하는 단계는 상기 3차원 포인트 클라우드를 높이 필드로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하는 단계는 높이 필드에 로컬 최소 필터를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 바이너리 이미지 세선화는 하나 이상의 분기 노드를 제거하는 단계를 포함할 수 있으며, 분기 노드는 2개 이상의 이웃을 갖는 픽셀에 대응한다. 상기 방법은 사용자가 필터 크기를 선택하고, 처리할 포인트 클라우드를 선택하고, 용접 경로 결과를 시각화하거나 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 저장할 수 있도록 한다. 상기 방법은 용접 프로세스가 수행될 때 중력에 대해 용접 형성을 유지하기 위해 하나 이상의 프로세서를 사용하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 용접 형성을 유지하는 것은 상기 로봇과 연관된 하나 이상의 추가 자유도에 적어도 부분적으로 기초한다.
본 개시의 특성 및 목적에 대한 더 나은 이해를 위해, 다음 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 시스템의 다수의 자유도를 보여주는 그래픽 사용자 인터페이스이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 다른 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법과 함께 사용하기 위한 스캐너이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 로봇 방법의 양태를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 경로 생성 시스템의 그래픽 사용자 인터페이스이다.
본 출원의 실시 예는 미국 특허 번호 6,757,587, 미국 특허 번호 7,680,300, 미국 특허 번호 8,301,421, 미국 특허 번호 8,408,918, 미국 특허 번호 8,428,781, 미국 특허 번호 9,357,708, 미국 공개 번호 2015/0199458, 미국 공개 번호 2016/0321381 및 미국 공개 번호 2018/0060459로부터의 개념을 포함할 수 있으며, 각각의 전체 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
이제, 도 1을 참조하면, 하나 이상의 용접 경로의 생성에 사용하기 위한 로봇 시스템(100)의 실시 예가 제공된다. 시스템(100)은 복수의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 그 일부는 특정 애플리케이션 및/또는 작업을 위해 설계될 수 있다. 시스템의 제1 구성 요소는 데이터베이스(104)에 새로운 프로세스를 추가하기 위한 소프트웨어 시스템(102)을 포함할 수 있다. 일단 구축되면, 데이터베이스(104)는 현장에서 또는 원격으로 오퍼레이터에 의해 재사용될 수 있다. 오퍼레이터는 도 1에 도시된 바와 같이 제어 소프트웨어(108)에 의한 실행을 위해 그래픽 사용자 인터페이스(106)를 사용하여 데이터베이스(104)로부터 엘리먼트를 선택할 수 있다. 특정 애플리케이션 및/또는 작업(예를 들어, 용접, 로봇 조립 등)을 위한 절차는 오프라인 전문가에 의해 데이터베이스(104)에 추가될 수 있다. 이 데이터베이스(104)는 그래픽 사용자 인터페이스(106) 및 온라인 작업 소프트웨어와 함께 사용되어 각 작업에 대한 각 절차를 개발할 수 있다. 소프트웨어 모듈은 훈련, 작업 및 특정 작업의 수행 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 이 모든 것은 로봇 하드웨어(110)의 작동 방식을 제어하는 데 사용될 수 있다. 로봇 하드웨어(110)는 제어 소프트웨어(108)로부터 수신된 제어에 응답할 수 있고, 하나 이상의 감지 장치, 스캐너 및/또는 이하에서 더 상세히 논의되는 다른 다양한 장치를 포함할 수 있다.
로봇 시스템에서, "자유도"라는 문구는 기계 장치 또는 시스템이 이동할 수 있는 구체적이고 정의된 모드를 지칭할 수 있다. 자유도의 수는 독립적인 변위 또는 모션의 양태의 총 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 6 자유도("6DOF") 시나리오는 3차원 공간에서 강체의 이동의 자유도를 가리킬 수 있다. 구체적으로, 몸체는 3개의 수직 축에 대한 회전을 통한 방향 변경과 결합되고, 종종 요(수직 축), 피치(가로 축) 및 롤(세로 축)이라고 하는 3개의 수직 축에서 앞/뒤(서지), 위/아래(높이), 좌/우(흔들림) 병진이동으로서 위치를 자유롭게 변경할 수 있다. 반대로 공간에 점을 배치하는 것은 3 자유도에 해당할 수 있으며, 서로 다른 링크에 있는 2점 사이의 거리를 지정하는 것은 1 자유도이다.
일부 실시 예에서, 본 명세서에서 사용되는 "로봇 시스템"이라는 문구는 1, 2, 및/또는 임의의 수의 로봇의 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 전체 로봇 시스템 DOF는 각 개별 로봇의 DOF 합계를 가리킬 수 있다. 여기에는 각 단일 축 조인트에 대해 하나의 DOF와 자유 이동베이스에 대해 6개의 DOF가 포함될 수 있다. 예를 들어, 하나는 6DOF이고 다른 하나는 5DOF를 갖는 2개의 로봇을 포함하는 로봇 시스템의 경우, 사용 가능한 전체 로봇 시스템 자유도는 11DOF일 수 있다.
예를 들어, 이제 도 2를 참조하면, 6 자유도, 완전한 3D 회전 및 배향을 갖는 용접 도구와 대조되는 5 자유도를 갖는 용접 도구를 도시하는 그래픽 사용자 인터페이스(200)로부터의 3D 렌더링이 제공된다. 둘 사이의 차이점은 하나의 축을 중심으로한 회전을 완화하여 5개의 자유도를 찾을 수 있다는 것이다. 이 특정 모델은 스캔 및 용접 프로세스를 최적화하도록 조정되었다. 여기에는 스캐너 도구 주변의 경계 볼륨을 구성하고 도구 경로와 포인트 클라우드가 올바른 위치에 표시되도록 시스템 및 기본 주 프레임을 정렬하는 것이 포함되었다. 도구 오프셋은 또한 포인트 클라우드로부터 공구 경로가 생성된 방식을 기반으로 구성되었다. 경로는 이음매(seam)의 바닥을 따라 생성되어, 충돌이 없도록 팁으로부터 오프셋이 구성되었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 암은 2개의 상이한 구속 세트를 사용하여 구속될 수 있으며, 각각은 하나는 부품 스캔용이고 다른 하나는 용접용인 상이한 공구 오프셋을 사용한다. 스캔을 위한 자유도 세트는 6 자유도 프레임을 사용하고 용접 세트는 5 자유도 프레임을 사용하여 토치 팁이 팁 주위를 자유롭게 회전할 수 있도록 한다. 이를 통해 먼저 부품을 스캔한 다음 용접 경로의 자유도를 완화할 수 있고, 이는 로봇이 주어진 자신의 작업 공간 범위를 고려하여 달성하기 더 어렵게 한다.
일부 실시 예에서, 이제 도 3을 참조하면, 용접 경로 생성 프로세스와 호환되는 다수의 작업을 갖는 흐름도를 묘사하는 실시 예가 제공된다. 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 용접 경로 생성 프로세스(10)는 용접 영역을 스캔하고 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 것(302)을 포함할 수 있다. 프로세스는 포인트 클라우드 데이터를 높이 필드로 변환(304)하고 로컬 최소 필터를 적용(306)하는 것을 더 포함할 수 있다. 프로세스는 또한 바이너리 이미지 세선화 및 브랜치 제거를 수행하는 것(308)을 포함할 수 있다. 설정된 높이 필드는 시뮬레이션(312) 이전에 3차원 공간으로 다시 변환(310)될 수 있다.
일부 실시 예에서, 이제 도 4를 참조하면, 용접 경로 생성 프로세스와 호환되는 다른 실시 예가 제공된다. 방법은 하나 이상의 로봇 또는 로봇 시스템을 제공(402)하고 스캔된 용접 영역을 생성하기 위해 하나 이상의 로봇과 연관된 하나 이상의 3차원 센서 장치를 사용하여 용접 영역을 스캐닝(404)하는 단계를 포함할 수 있다. 시스템은 스캔된 용접 영역을 수신(406)하고 스캔된 용접 영역에 적어도 부분적으로 기초하여 3차원 포인트 클라우드를 생성(408)하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 2차원 도메인에서의 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리(410)를 수행하도록 추가로 구성될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 3차원 용접 경로를 생성하고 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션(412)하도록 추가로 구성될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 용접 경로 생성 프로세스와 호환되는 실시 예를 보여주는 다이어그램(500)이 제공된다. 다이어그램(500)은 레이저 스캐닝 및 후속 용접 경로 생성의 예를 도시한다. 일부 실시 예에서, 레이저 라인 스캐너(502)는 용접 영역을 사전 스캔하기 위해 사용될 수 있다. 이 특정 예에서, 스캐너(502)는 로봇 시스템의 끝에 장착될 수 있다. 용접 경로 생성 프로세스는 용접 경로와 체적을 계산하고 해당 정보를 아래에서 설명하는 바와 같이 온라인 프로세스에 대한 입력으로서 제공할 수 있다. 다이어그램(500)의 우측 부분은 여기서 0.2mm의 해상도를 갖는 이 특정 접근법을 사용하여 생성될 수 있는 결과적인 포인트 클라우드(504)를 보여준다.
이제 도 6을 참조하면, 용접 경로 생성 프로세스에 따라 사용될 수 있는 스캐닝 시스템(600)의 예가 제공된다. 예를 들어, 레이저 라인 스캐너는 용접 영역을 사전 스캔하고 온라인 용접 홈을 추적하는 것 모두에 사용할 수 있다. 레이저 라인 스캐너는 로봇의 엔드 이펙터에 장착될 수 있으며 빛을 피하기 위해 용접 영역에서 몇 센티미터 앞쪽을 보도록 배치할 수 있다. 그것은 사전 스캔된 데이터에서 벗어난 용접 경로 편차를 수정하는 데 사용할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 라인 스캐너(602)는 TIG 토치(604) 및 로드 피더(606)와 함께 작동하도록 구성될 수 있다. 이 스캐닝 시스템은 용접 경로 생성 프로세스에 따라 다수의 스캐너가 사용될 수 있으므로 단지 예로서 제공된다. 예를 들어, 2차원 가시(visible) 센서 또는 열 센서를 사용하여 용접 프로세스를 모니터링할 수 있다. 따라서 가시 센서를 사용하여 전체 프로세스를 기록할 수 있다. 열 정보는 주변 영역의 과열을 방지하는 데 사용할 수 있다. TIG 용접의 한 관련 측면은 필러 로드를 웅덩이(puddle)에 유지하는 것을 포함한다. 이는 필러 로드와 금속 사이의 전도도를 감지하기 위해 전도도 센서를 사용하여 모니터링 할 수 있다. 필러 로드가 웅덩이에 있으면, 로드와 금속이 전도되고, 그렇지 않으면 그건 개방 루프이다. 필러 로드가 과도하게 공급되는 것을 방지하기 위해, 공급력(feeding force)을 모니터링할 수 있다. 필러 로드가 너무 빨리 공급되면, 그것이 금속에 부딪혀 힘이 증가할 수 있다. 힘 센서를 통한 공급력과 필러 로드와 금속 사이의 전도도를 모니터링함으로써 필러 로드를 웅덩이에서 유지할 수 있다.
일부 실시 예에서, 스캐너(502, 602)는 영역을 사전 스캔하고 온라인 프로세스에서 사용하기 위한 오프라인 계획 및 이음매(seam) 추적을 위한 용접 경로를 찾도록 구성될 수 있다. 사전 스캔 프로세스 중에, 로봇 또는 로봇 시스템을 사용하여 레이저 스캐너를 선형으로 이동하고 포인트 클라우드에 대한 포인트를 집속할 수 있다. 스캔 해상도는 사용자가 지정할 수 있으며 이 경우 0.25mm 간격이 사용되었다.
일부 실시 예에서, 용접 경로 생성 프로세스는 포인트 클라우드로부터 용접 경로를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포인트 클라우드는 높이 필드로 변환될 수 있다. 그런 다음 로컬 최소값인 포인트를 식별할 수 있다. 그 다음에는 세선화 공정과 분기 제거가 후속할 수 있어, 경로가 잘 정의된다. 경로의 포인트는 법선과 접선이 정의된 경로를 계산하는 데 사용할 수 있다.
이제, 도 7을 참조하면, 3차원 포인트 클라우드에서 높이 필드로의 변환을 보여주는 예가 제공된다. 이 특정 예에서는 포인트 클라우드에서 높이 필드로 변환하는 것이 상당히 효율적일 수 있다. 포인트 클라우드는 어레이의 항목의 값으로서 높이가 있는 2차원 어레이로 변환될 수 있다. 이 경우 그리드의 해상도는 0.5mm가 될 수 있으며 결과적으로 어레이 크기는 506 x 451이 된다. 이 접근 방법은 용접 경로가 한쪽에서 보이는 경우 대부분의 경우에 잘 작동할 수 있다. 데이터는 기본적으로 2차원 이미지로 변환되어 이미지 처리 도구로 전송된다. 용접 경로가 한쪽에서 보이지 않는 상황(예를 들어, 두 파이프를 연결하기 위한 용접과 같이)에서는 상이한 스캔 패턴이 필요할 수 있다.
이제, 도 8을 참조하면 높이 필드 2차원 어레이에 적용되는 로컬 최소 필터를 보여주는 예가 제공된다. 결과는 바이너리 이미지로 표시된다. 위에서 논의한 바와 같이, 스캔된 데이터에서 이음매를 식별하기 위해 로컬 최소 필터가 적용될 수 있다. 커널 크기 k, 각도의 수 및 임계 값 t가 주어지면, 필터는 커널 중심에서 가장자리까지의 높이 차이가 임계 값을 초과하는지 확인하기 위해 2차원 어레이의 모든 점을 횡단할 수 있다. 도 8-9는 k = 10, 각도 수 = 8 및 임계 값 = 1.25mm인 예를 보여준다. 이것은 스캔된 데이터에서 로컬 최소값을 선택하는 데 상당히 효과적인 필터임을 알 수 있다. 유일한 단점은 결과인 용접 경로가 상대적으로 두껍다는 것이다.
일부 실시 예에서, 용접 경로 생성 프로세스는 길이를 변경하지 않고 영역의 두께를 감소시키기 위해 바이너리 이미지 세선화 기술을 이용할 수 있다. 대조적으로, 이미지 침식(erosion) 또는 확장(dilation)은 결국 너비와 길이를 동시에 변경할 수 있다. 이 특정 예에서, 세선화 프로세스의 최종 결과는 한 픽셀의 너비를 갖는 이미지 영역을 제공한다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 결과 이미지 블록은 용접 경로로 사용할 준비가 되지 않았을 수 있으며, 제거해야 하는 영역에 분기(branch)가 있다.
일부 실시 예에서, 그리고 분기 제거와 관련하여, 목표는 각각의 이미지 블록이 2개의 리프 노드를 포함하고 분기 노드를 포함하지 않도록 하는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 리프 노드는 단지 하나의 이웃을 갖는 픽셀로 지칭된다. 분기 노드는 2개 이상의 이웃을 갖는 픽셀을 가리킨다. 분기 제거 프로세스는 8개의 이웃의 존재를 나타내는 코드로 각 픽셀을 등록하는 이웃 맵을 생성하는 것을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 이는 리프 노드 목록과 분기 노드 목록을 또한 생성한다. 그런 다음 분기 제거 프로세스는 모든 리프 노드를 통과하여 미리 정의된 임계 값보다 짧은 분기를 제거할 수 있다. 분기 제거 프로세스에는 이웃 맵을 업데이트하고 모든 분기 노드를 방문하고 연결에 영향을 주지 않는 노드를 제거하는 단계가 더 포함된다. 그런 다음 프로세스는 세선화 방법론을 적용하고 이미지 변경이 중지될 때까지 이웃 맵 작업 생성으로 다시 진행할 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 분기 제거 프로세스의 예가 제공된다. 이 경우 분기 노드는 청색으로 컬러 코드화되어 이 픽셀에 2개 이상의 이웃이 있음을 나타낸다. 분기 픽셀은 녹색으로 컬러 코드화되며 제거된다. 마지막으로, 높이 필드에 생성된 경로는 다시 3D 공간으로 변환되어, 도 11에 도시된 바와 같이 원래의 포인트 클라우드와 나란히 표시될 수 있다.
일부 실시 예에서, 분기 제거 프로세스 후에, 각각의 이미지 블록은 이제 정확히 2개의 리프 노드를 가질 수 있고 분기 노드는 없을 수 있다. 모호함없이 한 리프 노드에서 다른 리프 노드로 블록의 픽셀을 연결할 수 있다. 용접 헤드의 방향을 지정하기 위해 경로의 접선 방향뿐만 아니라 용접의 법선 방향과 같은 추가 정보가 필요할 수 있다. 경우에 따라 용접 헤드를 표면에 수직으로 배치하고 경로의 접선 방향과 정렬하는 것이 바람직할 수 있다. 접선 방향은 다음과 같이 계산할 수 있다:
Figure pct00001
여기서
Figure pct00002
는 경로의 i 번째 포인트이다. 필터 크기 k는 잡음이 있는 탄젠트 계산을 평활화하는 데 도움이 된다. 그런 다음 정규 벡터는 다음과 같이 계산할 수 있다:
Figure pct00003
여기서 vup는 위쪽 방향 단위 벡터이다. 도 12는 3차원 포인트로부터 경로로의 변환의 예를 보여준다. 용접 헤드의 방향에 대해 법선 및 접선 정보를 추가할 수 있다. 변환된 경로의 이 예에서, 청색은 법선을 나타내고 적색은 접선을 나타낸다.
일부 실시 예에서, 용접 경로 생성 프로세스는 프로세스의 사용자 제어를 허용하기 위해 하나 이상의 그래픽 사용자 인터페이스를 이용할 수 있다. 예를 들어, 용접 경로에서 지터가 식별되는 경우, 프로세스는 이동 평균 필터 및 경로를 평활화하기 위한 대응 그래픽 사용자 인터페이스의 적용을 허용할 수 있다. 크기 7의 이동 평균 필터를 적용하면, 필터링 후 경로가 훨씬 더 평활화된 것을 알 수 있다. 도 16에 도시된 예에서, 사용자는 필터 크기를 지정하고 포인트 클라우드 처리를 시작하고 결과를 표시한 다음, 경로를 파일에 저장할 수 있다.
일부 실시 예에서, 용접 경로 생성 프로세스는 중력에 대한 용접 풀 형성을 제어하는 것을 돕기 위해 하나 이상의 추가 자유도를 사용하도록 구성될 수 있다. 여기서, 초점은 로봇이 유지하고 있는 부품에 있다. 예를 들어, 하나의 로봇/메커니즘은 용접 헤드를 유지하는 동안 다른 로봇은 부품을 유지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 결합된 모션은 용접 헤드가 용접 경로를 따라 이동하고 및/또는 중력의 방향에 대해 용접 풀 형성을 유지하도록 할 수 있다.
본 명세서에 포함된 많은 실시 예가 용접 경로를 생성하는 것에 관한 것이지만, 용접 이전에 스캐닝으로부터 획득된 데이터를 사용하여 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다른 동작이 또한 가능하다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 중력에 대항하는 데 도움이 되는 추가 자유도는 용접 프로세스 중에 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 이것은 계획 중에, 예를 들어 용접 전에도 판정될 수 있다. 따라서, 용접 경로 생성 프로세스의 실시 예는 용접 프로세스가 수행될 때 중력에 대한 용접 형성을 유지하기 위해 하나 이상의 프로세서를 사용할 수 있다. 용접 형성을 유지하는 것은 로봇과 연관된 하나 이상의 추가 자유도에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
추가 및/또는 대안으로, 시각적 서보(servoing)(예를 들어, 환경 변화로 인해 경로가 계획된 경로에서 벗어날 수 있음을 예상하여 경로를 미세 회전)에 사용되는 추가 센서 및 레이저 스캐너도 또한 사용할 수 있다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 개시의 양태는 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시의 양태는 전체적으로 하드웨어 실시 예, 전체적으로 소프트웨어 실시 예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등을 포함) 또는 일반적으로 여기서는 회로, "모듈", 또는 "시스템"이라고 모두 언급될 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 측면을 결합한 실시 예의 형태를 취할 수 있다. 더욱이, 본 개시의 양태들은 그 위에 구현된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 저장하는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체(들)로 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 orm을 취할 수 있다.
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체(들)의 임의의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 신호 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 예를 들어, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장비 또는 장치, 또는 이들의 임의의 적절한 조합일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 보다 구체적인 예(비 포괄적인(non-exhaustive) 목록)에는: 하나 이상의 전선이 있는 전기 연결, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, RAM(Random Access Memory), 판독 전용 메모리(ROM), 소거가능 프로그래밍 가능 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광학 저장 장치, 자기 저장 장치 또는 이들의 적절한 조합이 포함된다. 이 문서의 맥락에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 명령어 실행 시스템, 장비 또는 장치에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형 매체일 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 신호 매체는 예를 들어 기저 대역에서 또는 반송파의 일부로서 그 안에 구현된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드와 함께 전파된 데이터 신호를 포함할 수 있다.
이러한 전파된 신호는 전자기, 광학 또는 이들의 임의의 적절한 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 형태 중 임의의 것을 취할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 신호 매체는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 아니며 명령어 실행 시스템, 장비 또는 장치에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위해 프로그램을 통신, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 컴퓨터 판독 가능 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현된 프로그램 코드는 무선, 유선, 광섬유 케이블, RF 등, 또는 상기의 임의의 적절한 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 매체를 사용하여 전송될 수 있다.
본 개시의 양태들에 대한 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 Smalltalk, C++ 등과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어 및 "C" 프로그래밍 언어 또는 유사한 프로그래밍 언어와 같은 종래의 절차적 프로그래밍 언어를 포함하는 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성될 수 있다. 프로그램 코드는 전체적으로 사용자의 컴퓨터에서, 부분적으로 사용자의 컴퓨터에서, 독립형 소프트웨어 패키지로, 부분적으로는 사용자의 컴퓨터에서, 부분적으로는 원격 컴퓨터에서 또는 전체적으로 원격 컴퓨터나 서버에서 실행될 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는 LAN(Local Area Network) 또는 WAN(Wide Area Network)을 포함한 임의의 유형의 네트워크를 통해 사용자의 컴퓨터에 연결되거나 외부 컴퓨터(예를 들어, 인터넷 서비스 제공 업체를 이용하는 인터넷을 통해)에 연결할 수 있다.
본 개시의 양태는 본 개시의 실시 예에 따른 방법, 장비(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 예시 및/또는 블록도를 참조하여 이하에서 설명된다. 흐름도 예시 및/또는 블록도의 각 블록, 및 흐름도 예시 및/또는 블록도에서의 블록 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령은 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공되어 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령이 흐름도 및/또는 블록 다이어그램 블록 또는 블록들에 지정된 기능/동작을 구현하기 위한 수단을 생성하도록 한다.
이러한 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터, 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치 또는 기타 장치가 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어, 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 명령어가 흐름도 및/또는 블록 다이어그램 블록 또는 블록들에 지정된 기능/동작을 구현하는 명령어들을 포함하는 제조 물품을 산출하도록 할 수 있다.
컴퓨터 프로그램 명령은 또한 컴퓨터, 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치 또는 기타 장치에 로드되어 일련의 작동 단계가 컴퓨터, 기타 프로그램 가능한 장치 또는 기타 장치에서 수행되어 컴퓨터 구현 프로세스를 생성하도록 하여, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 장치에서 실행되는 명령이 흐름도 및/또는 블록 다이어그램 블록 또는 블록들에 지정된 기능/동작을 구현하기 위한 프로세스를 제공하도록 할 수 있다.
도면의 흐름도 및 블록도는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능 및 동작을 예시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도의 각 블록은 지정된 논리적 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있지만 항상 그런 것은 아니다. 또한, 일부 대안적인 구현에서, 블록에 언급된 기능은 도면에 언급된 순서와 다르게 발생할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 연속으로 표시된 2개의 블록은 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수 있으며, 또는 관련된 기능에 따라 블록들이 역순으로 실행될 수도 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도 예시의 각 블록, 그리고 블록 다이어그램 및/또는 흐름도 예시의 블록 조합은 지정된 기능 또는 동작, 또는 전용 하드웨어 및 컴퓨터 명령어의 조합을 수행하는 전용 하드웨어 기반 시스템에 의해 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 구현을 설명하기 위한 목적으로만 사용되며, 본 개시를 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수 형태도 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용될 때 "comprises" 및/또는 "comprising"이라는 용어는 언급된 특징, 정수, 단계(반드시 특정 순서는 아님), 연산, 엘리먼트 및/또는 구성요소의 존재를 지정하지만, 그러나 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계(반드시 특정 순서는 아님), 연산, 엘리먼트, 구성 요소 및/또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다.
하기의 청구 범위에 있을 수 있는 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 엘리먼트의 대응하는 구조, 재료, 동작 및 등가물은 구체적으로 청구된 다른 청구된 엘리먼트와 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료 또는 동작을 포함하도록 의도된다. 본 개시 내용의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었지만, 개시된 형태의 개시 내용에 대해 포괄적이거나 제한하고자 하는 것은 아니다. 다수의 수정, 변형, 대체 및 이들의 임의의 조합이 본 개시의 범위 및 취지를 벗어나지 않고 당업자에게 명백할 것이다. 구현(들)은 개시의 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 당업자가 고려되는 특정한 용도에 적합한 다양한 수정 및/또는 임의의 구현(들)의 조합을 가진 다양한 구현(들)에 대한 개시를 이해할 수 있도록 하기 위해 선택되고 설명되었다.
따라서, 본 출원의 개시를 상세하게 그리고 그 구현(들)을 참조하여 설명하였지만, 구현(들)의 수정, 변형 및 임의의 조합(임의의 수정, 변형, 대체, 및 이들의 조합을 포함)은 첨부된 청구 범위에 정의된 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 로봇;
    용접 영역을 스캔하고 스캔된 용접 영역을 생성하도록 구성된 상기 로봇과 연관된 하나 이상의 3차원 센서 장치; 및
    상기 스캔된 용접 영역을 수신하고 적어도 부분적으로 상기 스캔된 용접 영역에 기초하여 3차원 포인트 클라우드를 생성하도록 구성된 하나 이상의 프로세서로서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하고, 하나 이상의 3차원 용접 경로를 생성하고, 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하도록 추가로 구성되는 상기 하나 이상의 프로세서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 것은 적어도 부분적으로 이동 평균 필터에 기초하여 용접 경로의 바이너리 이미지 세선화 또는 용접 경로 평활화 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 것은 하나 이상의 환경 또는 로봇 제약의 분석을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하는 것은 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로의 타당성을 검증하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로가 검증되지 않는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서는 용접 테이블 또는 용접 부품의 위치를 변경한 후에 재시뮬레이션하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하는 것은 상기 3차원 포인트 클라우드를 높이 필드로 변환하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제6 항에 있어서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하는 것은 로컬 최소 필터를 상기 높이 필드에 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제2 항에 있어서, 바이너리 이미지 세선화는 하나 이상의 분기 노드를 제거하는 것을 포함하고, 분기 노드는 2개 이상의 이웃을 갖는 픽셀에 대응하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    사용자가 필터 크기를 선택하고, 처리할 포인트 클라우드를 선택하고, 용접 경로 결과를 시각화하거나 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 저장할 수 있도록 구성된 그래픽 사용자 인터페이스를 표시하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는 용접 프로세스가 수행될 때 중력에 대한 용접 형성을 유지하기 위해 하나 이상의 추가 자유도를 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 로봇을 제공하는 단계;
    스캔된 용접 영역을 생성하기 위해 상기 로봇과 연관된 하나 이상의 3차원 센서 장치를 사용하여 용접 영역을 스캔하는 단계;
    하나 이상의 프로세서에서 상기 스캔된 용접 영역을 수신하는 단계;
    적어도 부분적으로 상기 스캔된 용접 영역에 기초하여 3차원 포인트 클라우드를 생성하는 단계;
    하나 이상의 3차원 용접 경로를 생성하기 위해 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 단계는 적어도 부분적으로 이동 평균 필터에 기초하여 용접 경로의 바이너리 이미지 세선화 또는 용접 경로 평활화 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11 항에 있어서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드를 처리하는 단계는 하나 이상의 환경 또는 로봇 제약의 분석을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11 항에 있어서, 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 시뮬레이션하는 단계는 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로의 타당성을 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로가 검증되지 않는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서는 용접 테이블 또는 용접 부품의 위치를 변경한 후에 재시뮬레이션하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11 항에 있어서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하는 단계는 상기 3차원 포인트 클라우드를 높이 필드로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16 항에 있어서, 2차원 도메인에서의 상기 3차원 포인트 클라우드에 대한 처리를 수행하는 단계는 로컬 최소 필터를 상기 높이 필드에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제12 항에 있어서, 바이너리 이미지 세선화는 하나 이상의 분기 노드를 제거하는 단계를 포함하고, 분기 노드는 2개 이상의 이웃을 갖는 픽셀에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    사용자가 필터 크기를 선택하고, 처리할 포인트 클라우드를 선택하고, 용접 경로 결과를 시각화하거나 상기 하나 이상의 3차원 용접 경로를 저장할 수 있도록 구성된 그래픽 사용자 인터페이스를 표시하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제11 항에 있어서,
    용접 형성을 유지하는 것은 상기 로봇과 연관된 하나 이상의 추가 자유도에 적어도 부분적으로 기초하는, 용접 프로세스가 수행될 때 중력에 대한 용접 형성을 유지하기 위해 하나 이상의 프로세서를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102607015B1 (ko) * 2023-09-11 2023-11-29 주식회사 위드포인츠 실시간 3d 센서 데이터 분석을 통한 용접선 자동인식 방법, 장치 및 컴퓨터프로그램

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11407110B2 (en) * 2020-07-17 2022-08-09 Path Robotics, Inc. Real time feedback and dynamic adjustment for welding robots
JP2024508563A (ja) 2021-02-24 2024-02-27 パス ロボティクス， インコーポレイテッド 自律型溶接ロボット
CN113580145B (zh) * 2021-08-25 2023-11-10 山东大学 基于三维视觉信息的叶轮叶片焊接路径规划方法及系统
CN113681119B (zh) * 2021-09-13 2023-08-15 上海柏楚电子科技股份有限公司 焊缝检测的数据处理方法、装置、焊接的控制方法、装置
US20230123712A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-20 Path Robotics, Inc. Generating simulated weld paths for a welding robot
WO2023172673A1 (en) * 2022-03-09 2023-09-14 Worcester Polytechnic Institute Feature driven next view planning of 3-dimensional surfaces
US20230330764A1 (en) * 2022-04-19 2023-10-19 Path Robotics, Inc. Autonomous assembly robots
WO2023215962A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 Maple Advanced Robotics Inc. Systems and methods for surface fitting, path planing, and surface processing of an object
WO2023235769A1 (en) * 2022-05-31 2023-12-07 Canvas Construction, Inc. Robotic material application and/or removal for components
US20230390934A1 (en) * 2022-06-06 2023-12-07 Lincoln Global, Inc. Weld angle correction device
WO2024045120A1 (en) * 2022-09-01 2024-03-07 Squaredog Robotics Limited System and method for self-adjustable welding

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833381A (en) * 1987-12-31 1989-05-23 Westinghouse Electric Corp. Optical automatic seam tracker and real time control system for an industrial robot
US6226395B1 (en) 1996-04-22 2001-05-01 Malcolm T. Gilliland Method and apparatus for determining the configuration of a workpiece
JP3368492B2 (ja) 1997-09-12 2003-01-20 株式会社日立製作所 溶接線検出方法およびその装置並びに溶接装置
JP3803755B2 (ja) 1999-12-29 2006-08-02 川崎重工業株式会社 ロボットシステムおよびその利用方法
FI117005B (fi) 2000-08-29 2006-05-15 Aker Finnyards Oy Hitsausjärjestely ja -menetelmä
JP3964687B2 (ja) 2002-01-24 2007-08-22 富士機械製造株式会社 物体形状認識方法及び装置
US6757587B1 (en) 2003-04-04 2004-06-29 Nokia Corporation Method and apparatus for dynamically reprogramming remote autonomous agents
JP4700267B2 (ja) 2003-08-21 2011-06-15 コマツエンジニアリング株式会社 自動溶接方法
JP2005271103A (ja) 2004-03-23 2005-10-06 Tookin:Kk 作業用ロボット及びそのキャリブレーション方法
US7680300B2 (en) 2004-06-01 2010-03-16 Energid Technologies Visual object recognition and tracking
JP4665191B2 (ja) 2005-03-19 2011-04-06 康二 三宅 ２値画像の細線化方式
US8301421B2 (en) 2006-03-31 2012-10-30 Energid Technologies Automatic control system generation for robot design validation
US7974737B2 (en) * 2006-10-31 2011-07-05 GM Global Technology Operations LLC Apparatus and method of automated manufacturing
DE102007008598A1 (de) 2007-02-19 2008-08-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Automatische Programmierung von Robotern zum Abschweißen gehefteter Profile auf Mikropaneelen mit Hilfe digitaler Bilderfassung
US8408918B2 (en) 2007-06-27 2013-04-02 Energid Technologies Corporation Method and apparatus for haptic simulation
US9357708B2 (en) 2008-05-05 2016-06-07 Energid Technologies Corporation Flexible robotic manipulation mechanism
US8428781B2 (en) 2008-11-17 2013-04-23 Energid Technologies, Inc. Systems and methods of coordination control for robot manipulation
WO2011140646A1 (en) 2010-05-12 2011-11-17 Avant-Garde Technologie Cfma Inc. Method and system for generating instructions for an automated machine
WO2013074153A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 University Of Southern California Generating three dimensional models from range sensor data
CN102521853A (zh) * 2011-12-08 2012-06-27 苏州生物医学工程技术研究所 一种反投影权重锥束ct重建算法
CN102521835B (zh) * 2011-12-14 2013-09-18 武汉大学 一种基于空间三维模板的点云数据树高提取方法
CN102592284B (zh) * 2012-02-27 2014-08-06 上海交通大学 零件表面形貌三维高密度点云数据转化为灰度图像的方法
JP2016040520A (ja) 2013-01-10 2016-03-24 三洋電機株式会社 物体検出装置
US10192300B2 (en) 2013-08-22 2019-01-29 Fuji Corporation Board production work method, board imaging conditions determination method, and board production work device
US10078712B2 (en) 2014-01-14 2018-09-18 Energid Technologies Corporation Digital proxy simulation of robotic hardware
US9272418B1 (en) * 2014-09-02 2016-03-01 The Johns Hopkins University System and method for flexible human-machine collaboration
CN104400265B (zh) * 2014-10-08 2017-06-06 吴长兴 一种激光视觉引导的焊接机器人角接焊缝特征的提取方法
US10635761B2 (en) 2015-04-29 2020-04-28 Energid Technologies Corporation System and method for evaluation of object autonomy
CN106141374A (zh) 2016-08-17 2016-11-23 广东工业大学 非熔化极气体保护焊3d增材修补装置及修补方法
US10445442B2 (en) 2016-09-01 2019-10-15 Energid Technologies Corporation System and method for game theory-based design of robotic systems
GB201614989D0 (en) * 2016-09-05 2016-10-19 Rolls Royce Plc Welding process
JP6998660B2 (ja) 2017-02-21 2022-01-18 株式会社安川電機 ロボットシミュレータ、ロボットシステム及びシミュレーション方法
CN107931830A (zh) 2017-11-16 2018-04-20 惠州市契贝科技有限公司 激光焊接方法、铝板及激光焊接设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102607015B1 (ko) * 2023-09-11 2023-11-29 주식회사 위드포인츠 실시간 3d 센서 데이터 분석을 통한 용접선 자동인식 방법, 장치 및 컴퓨터프로그램
KR102623766B1 (ko) * 2023-09-11 2024-01-11 주식회사 위드포인츠 3d 센서 데이터 분석을 통한 평면 인식 및 이를 이용한 곡선형 용접선 인식방법, 장치 및 컴퓨터프로그램

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