KR20220026125A - The welding robot system for curved block of the hull - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박 건조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박의 선수와 선미를 형성하는 곡면 형상의 블록을 자동화 방식으로 제작하기 위한 선체 곡블록 용접로봇 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to ship construction, and more particularly, to a hull curved block welding robot system for automatically manufacturing curved blocks forming the bow and stern of a ship.
선박의 평블록은 외판에 대하여 론지, T바, 플로어들 상호 직각으로 배치되어 있기 때문에 작업 영역에 대한 설계 데이터 기반으로 다축 로봇으로 용접하기 용이하다. 그러나 곡블록의 경우 선박의 선수미 형상에 따라 해당 블록의 외판 곡면 형상이 달라지므로 각각의 블록 형상도 복잡화되어 로봇 용접이 용이하지 않아 공수를 증가시키는 요인으로 작용한다.Since the flat block of the ship is arranged at right angles to the longie, T-bar, and floors with respect to the shell, it is easy to weld with a multi-axis robot based on the design data for the work area. However, in the case of a curved block, since the shape of the outer plate of the block changes according to the shape of the fore and aft of the ship, the shape of each block is also complicated and it is not easy to weld by robot, which increases the man-hours.
이와 같은 선박 선수미 곡블록의 용접작업(수동 CO2용접)은 반자동 기계화 작업에 주로 의존하여 생산성이 낮고 또한 연속 반복작업 및 무리한 자세로 용접 작업을 수행하므로 작업자 근골격계 질환의 위험이 높아서 자동화를 통한 개선이 시급한 상황이다.Such welding work (manual CO2 welding) of the fore and aft curved blocks of a ship is low in productivity as it mainly relies on semi-automatic mechanized work, and the risk of musculoskeletal disorders of workers is high because continuous repetitive work and welding work is performed in an unreasonable position. This is an urgent situation.
이와 관련하여 한국 등록특허공보 제1272970호, 한국 등록특허공보 제2004183호 등의 선행기술문헌을 참조할 수 있다.In this regard, reference may be made to prior art documents such as Korean Patent Publication No. 1272970 and Korean Patent Publication No. 2004183.
전자는 상부 사각박스 업다운붐과 그 하부의 원통형 업다운붐으로 구성된 업다운 붐; 원통형 업다운 붐의 하부에 축결합된 선회부재; 선회부재에 회전력을 제공하도록 원통형 업다운붐의 일측에 장치된 모터;로 구성된 선회축장치에 로봇부착부를 결합하여 구성된다. 이에, 용접로봇을 안전하고 신속하게 이동시켜 용접작업을 원활하게 하는 효과를 기대한다.The former is an up-down boom consisting of an upper rectangular box up-down boom and a cylindrical up-down boom at the bottom; a pivoting member shaft-coupled to the lower part of the cylindrical up-down boom; A motor mounted on one side of the cylindrical up-down boom to provide a rotational force to the turning member; is configured by combining the robot attachment part to the pivoting shaft device consisting of. Accordingly, it is expected that the welding robot can be moved safely and quickly to facilitate the welding operation.
후자는 (A) 곡블록의 작업셀에 대한 가상모델을 생성하고, 작업면의 경사각을 획득하는 단계; (B) 최적의 로봇 베이스 위치로 로봇을 이동시키는 단계; 및 (C) 작업면에 대응하는 최적의 교시점을 생성하고, 충돌상황을 확인하여 수정하는 단계;를 포함한다. 이에, 기 검증된 평블록 용접을 기반으로 프로그램을 생성하여 생산성을 향상하는 효과를 기대한다.The latter includes the steps of (A) generating a virtual model for a working cell of a curved block and obtaining an inclination angle of the working surface; (B) moving the robot to an optimal robot base position; and (C) generating an optimal teaching point corresponding to the work surface, and checking and correcting the collision situation. Accordingly, the effect of improving productivity is expected by creating a program based on previously verified flat block welding.
다만 상기한 선행문헌에 의하면 다수의 용접로봇이 투입되는 상황에 대한 고려가 미흡하여 개선이 필요하다.However, according to the above-mentioned prior literature, it is insufficient to consider the situation in which a large number of welding robots are put in, so improvement is required.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 갠트리 방식의 로봇을 기반으로 하여 선수미 곡블록을 자동으로 용접함에 있어서 복수의 용접로봇이 투입되는 상황에서 상호간의 협업을 원활하게 하는 선체 곡블록 용접로봇 시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the conventional problems as described above, to facilitate mutual cooperation in a situation in which a plurality of welding robots are input in automatically welding fore and aft curved blocks based on a gantry-type robot. It is to provide a hull curved block welding robot system.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선체의 곡블록을 용접하기 위한 용접로봇 시스템에 있어서: 갠트리 상에 탑재되고, 3축운동을 수행하는 부가축로봇; 상기 부가축로봇에 다축운동 가능하게 탑재되고, 곡블록의 용접선에 대응하여 자세변동 가능한 용접로봇; 및 상기 부가축로봇과 용접로봇을 설정된 알고리즘으로 제어하도록 제어기와 서버를 구비하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a welding robot system for welding a curved block of a hull: an additional axis robot mounted on a gantry and performing a three-axis motion; a welding robot mounted on the additional axis robot so as to be capable of multi-axis movement, and capable of changing its posture in response to the welding line of the curved block; and a control means having a controller and a server to control the additional axis robot and the welding robot with a set algorithm.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 곡블록의 설계정보로 용접선 데이터를 추줄하는 CAD I/F 모듈, 센서로 작업대상의 곡블록을 인식하는 블록인식센서 모듈, 용접로봇의 작업 프로그램을 생성하는 OLP 모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the control means includes a CAD I/F module for tracking welding line data with design information of a curved block, a block recognition sensor module for recognizing a curved block of a work object with a sensor, and a welding robot work program. It is characterized in that it is provided with an OLP module for generating.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 상기 CAD I/F 모듈, 상기 블록인식센서 모듈, 상기 OLP 모듈의 알고리즘을 순차적으로 실행하는 것을 특징으로 한다.According to a detailed configuration of the present invention, the control means sequentially executes the algorithms of the CAD I/F module, the block recognition sensor module, and the OLP module.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 CAD I/F 모듈, 블록인식센서 모듈, OLP 모듈을 중앙제어 모듈과 연계시켜, 로봇별 작업분할과 더불어 충돌 및 에러 발생에 대응하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the control means is characterized in that the CAD I/F module, the block recognition sensor module, and the OLP module are linked with the central control module to respond to collisions and errors as well as work division for each robot. .
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 검출기를 통하여 곡블록의 용접선 갭을 검출하여 위빙속도를 조정하는 갭 인식 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the control means is characterized in that it further comprises a gap recognition module for adjusting the weaving speed by detecting the weld line gap of the curved block through the detector.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 갠트리 방식의 용접로봇으로 선수미 곡블록을 자동으로 용접함에 디지털화 시스템으로 택트 타임을 단축하여 생산량을 증대하고 근 골격계 질환을 방지하면서도 고품질 용접을 구현하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there is an effect of realizing high-quality welding while increasing production and preventing musculoskeletal diseases by shortening the tact time with a digitalized system by automatically welding the fore and aft curved blocks with a gantry-type welding robot.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 제1실시예를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 제2실시예를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 모듈 구성을 나타내는 블록도
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 작동 순서를 나타내는 플로우차트1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a system according to the present invention;
2 is a schematic diagram showing a second embodiment of a system according to the present invention;
3 is a block diagram showing the module configuration of the system according to the present invention;
4 is a flowchart showing the operating sequence of the system according to the present invention;
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.
본 발명은 선체의 곡블록을 용접하기 위한 용접로봇 시스템에 관하여 제안한다. 선박의 선수와 선미를 형성하는 곡면 형상의 곡블록(10)을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 용접로봇 시스템은 곡블록 용접에 소요되는 일련의 공정을 적어도 부분적으로 자동화하는 방식이다.The present invention proposes with respect to a welding robot system for welding the curved block of the hull. It is intended for the
본 발명에 따르면 3축운동을 수행하는 부가축로봇(25)이 갠트리(20) 상에 탑재되는 구조를 이루고 있다.According to the present invention, the
도 1을 참조하면, 곡블록(10)이 수용된 작업영역(정반)의 일측으로 갠트리(20)와 부가축로봇(25)이 설치된 상태를 나타낸다. 작업영역은 안전펜스(12)로 보호되고 갠트리(20)에 인접하여 제어룸(15)이 설치된다. 갠트리(20)에 탑재되는 부가축로봇(25)은 수평빔과 수직암을 갖춘 X,Y,Z 직교좌표계로서 수평빔의 X축운동과 수직암의 Y축운동 및 Z축운동을 수행한다.Referring to FIG. 1 , it shows a state in which the
도 2를 참조하면, 곡블록(10)이 수용된 작업영역에 2개의 부가축로봇(25)이 설치된 상태를 나타낸다.Referring to FIG. 2 , it shows a state in which two
또한, 본 발명에 따르면 곡블록의 용접선에 대응하여 자세변동 가능한 용접로봇(30)이 상기 부가축로봇(25)에 다축운동 가능하게 탑재되는 구조를 이루고 있다.In addition, according to the present invention, the
도 1에서, 6축 수직다관절 방식의 용접로봇(30)이 부가축로봇(25) 상에 탑재된 상태를 나타낸다. 도 2에서, 6축 수직다관절 방식의 용접로봇(30)이 2개의 부가축로봇(25) 상에 각각 탑재된 상태를 나타낸다. 곡블록(10)의 경우 작업자가 무리한 자세로 용접 작업을 수행하므로 근골격계 질환을 유발하기 쉽다. 반면 6축 수직다관절 방식의 용접로봇(30)을 투입하면 곡블록(10)의 용접선에 대한 자세변동으로 생력화가 가능하다.In FIG. 1 , the
또한, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 부가축로봇(25)과 용접로봇(30)을 설정된 알고리즘으로 제어하도록 제어기(41)와 서버(43)를 구비하는 구조를 이루고 있다.In addition, according to the present invention, the control means 40 has a structure including a
도 1에서, 제어수단(40)을 구성하는 제어기(41), 서버(43), 카메라(45), 검출기(47) 등이 나타난다. 제어기(41)는 제어룸(15)의 외부에 설치되고 개별 용접로봇(30)에 대한 로컬 제어를 수행한다. 서버(43)는 제어룸(15)의 내부에 설치되고 후술하는 다수의 모듈을 이용하여 곡블록(10)과 용접로봇(30) 사이의 정보처리를 매개한다. 카메라(45)는 부가축로봇(25)에 탑재되고 곡블록(10)의 위치에 대한 신호를 생성한다.In FIG. 1 , a
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단(40)은 곡블록의 설계정보로 용접선 데이터를 추줄하는 CAD I/F 모듈, 센서로 작업대상의 곡블록을 인식하는 블록인식센서 모듈, 용접로봇(30)의 작업 프로그램을 생성하는 OLP(Off Line Program) 모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the control means 40 includes a CAD I/F module for aligning welding line data with design information of a curved block, a block recognition sensor module for recognizing a curved block of a work object with a sensor, and a welding robot ( 30) characterized in that it comprises an OLP (Off Line Program) module for generating the work program.
도 3을 참조하면, 제어수단(40)의 서버(43)에 프로그램과 데이터 형태로 저장되고 실행되는 CAD I/F 모듈, 블록인식센서 모듈, OLP 모듈 등이 나타난다. CAD I/F 모듈은 캐드 프로그램(Tribon) 상의 설계정보를 추출하고 변환한다. 곡블록의 3D 모델(스텝 파일)을 임포트하고, 모델 파싱을 처리하고, 용접선을 추출하고, 좌표변환을 수행한다. 블록인식센서 모듈은 정반 상의 곡블록(10)의 위치에 대한 좌표변환을 수행한다. 카메라(45)를 이동하며 촬영하고, 영상정보를 호출하고, 영상정보와 설계정보를 비교하고, 위치/방향을 보정한다. OLP 모듈은 용접로봇(30)의 운영에 관여한다. 곡블록의 U셀 정보를 호출하고, U셀 형상을 분석하고, 용접선 정보를 호출하고, 용접로봇(30)에 소요되는 프로그램을 생성한다.Referring to FIG. 3 , a CAD I/F module, a block recognition sensor module, an OLP module, etc. that are stored and executed in the form of programs and data in the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단(40)은 상기 CAD I/F 모듈, 상기 블록인식센서 모듈, 상기 OLP 모듈의 알고리즘을 순차적으로 실행하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the control means 40 is characterized in that it sequentially executes the algorithms of the CAD I/F module, the block recognition sensor module, and the OLP module.
도 4를 참조하면, 제어수단(40) 중에서 CAD I/F 모듈, 블록인식센서 모듈, OLP 모듈의 처리가 순차적으로 수행되어야 한다. CAD I/F 모듈은 조선용 CAD 프로그램인 Tribon에서 선수미 곡블록에 대한 모델링 정보를 이용하여 용접부에 대한 정보를 추출하여 로봇 용접 프로그램에 필요한 정보를 생성한다. 블록인식센서 모듈은 갠트리(20)의 상단에 부착하여 에어리어 스캔(Area scan) 방식 카메라(45)로 블록을 촬영한 후 설계정보와 비교하여 용접로봇(30)과 곡블록의 상대적 위치와 방향을 계산한다. OLP 모듈은 용접로봇(30)의 용접작업을 위하여 로봇의 이동, 용접, 제어에 관련되는 명령어를 자동으로 생성하고 부재와의 충돌 및 간섭을 사전에 검토하여 효율적인 로봇 운영을 가능하게 유도한다.Referring to FIG. 4 , the processing of the CAD I/F module, the block recognition sensor module, and the OLP module among the control means 40 should be sequentially performed. The CAD I/F module creates information necessary for the robot welding program by extracting information about the welding part using modeling information about the fore and aft curved blocks in Tribon, a CAD program for shipbuilding. The block recognition sensor module is attached to the top of the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단(40)은 CAD I/F 모듈, 블록인식센서 모듈, OLP 모듈을 중앙제어 모듈과 연계시켜, 로봇별 작업분할과 더불어 충돌 및 에러 발생에 대응하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the control means 40 links the CAD I/F module, the block recognition sensor module, and the OLP module with the central control module to respond to collisions and errors as well as work division for each robot. characterized.
도 3에서, 중앙제어 모듈은 용접로봇(30)의 충돌방지, 작업분할, 모니터링, 실적집계 등을 실행한다. 중앙제어 모듈은 도 2와 같이 복수의 용접로봇(30)을 효과적으로 운영하기 위하여 로봇 작업프로그램을 최적의 조건으로 할당하고 로봇의 위치를 실시간으로 계산하여 작업중 충돌을 회피하고 최적의 경로를 생성하는 알고리즘을 요체로 한다. 도 4에서, 중앙제어 모듈이 OLP 모듈에 후행하는 것으로 나타내지만 중앙제어 모듈은 CAD I/F 모듈, 블록인식센서 모듈, OLP 모듈과 개별적/유기적으로 연계된다.In FIG. 3 , the central control module executes collision prevention, work division, monitoring, and performance aggregation of the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단(40)은 검출기(47)를 통하여 곡블록의 용접선 갭을 검출하여 위빙속도를 조정하는 갭 인식 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the control means 40 is characterized in that it further comprises a gap recognition module for adjusting the weaving speed by detecting the weld line gap of the curved block through the detector (47).
도 3 및 도 4에서, 갭 인식 모듈은 인공지능 DLL알고리즘 기반으로 용접전류, 전압을 센싱하여 용접선에 발생한 갭을 실시간 인식하고 처리한다. 곡블록(10)의 경우 평블록에 비하여 가공오차 등의 원인으로 용접선에 갭이 발생되기 쉽다. 갭의 인식은 카메라(45)보다 검출기(47)를 활용하는 것이 신뢰성 측면에서 유리하다. 검출기(47)는 제어기(41)에서 용접진류/전압을 측정하는 방식이 선호되지만 이에 한정되지 않고 카메라(45)와 인접하게 설치되는 레이저 등의 비접촉식 센서 방식을 포함할 수 있다. 3 and 4 , the gap recognition module senses welding current and voltage based on the artificial intelligence DLL algorithm to recognize and process the gap generated in the welding line in real time. In the case of the
좀 더 구체적으로 갭 인식 모듈은 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN) 알고리즘을 이용하여 실시간으로 용접전류/전압 값을 모니터링하고 용접선에 발생한 갭의 크기를 인식한 경우 갭에 대응하도록 용접조건(위빙속도)을 변경하는 용접제어를 실행한다.More specifically, the gap recognition module uses a deep neural network (DNN) algorithm to monitor the welding current/voltage values in real time and, when recognizing the size of the gap in the welding line, adjusts the welding conditions (weaving speed) to respond to the gap. ) to change the welding control.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such variations or modifications fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 곡블록
12: 안전펜스
15: 제어룸
20: 갠트리
25: 부가축로봇
30: 용접로봇
40: 제어수단
41: 제어기
43: 서버
45: 카메라
47: 검출기10: song block 12: safety fence
15: control room 20: gantry
25: additional axis robot 30: welding robot
40: control means 41: controller
43: server 45: camera
47: detector
Claims (5)
갠트리(20) 상에 탑재되고, 3축운동을 수행하는 부가축로봇(25);
상기 부가축로봇(25)에 다축운동 가능하게 탑재되고, 곡블록의 용접선에 대응하여 자세변동 가능한 용접로봇(30); 및
상기 부가축로봇(25)과 용접로봇(30)을 설정된 알고리즘으로 제어하도록 제어기(41)와 서버(43)를 구비하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선체 곡블록 용접로봇 시스템.A welding robot system for welding curved blocks of a hull, comprising:
An additional axis robot 25 mounted on the gantry 20 and performing a three-axis motion;
A welding robot (30) mounted on the additional axis robot (25) so as to be capable of multi-axis movement, and capable of changing its posture in response to the welding line of the curved block; and
The hull curved block welding robot, characterized in that it comprises; system.
상기 제어수단(40)은 곡블록의 설계정보로 용접선 데이터를 추줄하는 CAD I/F 모듈, 센서로 작업대상의 곡블록을 인식하는 블록인식센서 모듈, 용접로봇(30)의 작업 프로그램을 생성하는 OLP 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 선체 곡블록 용접로봇 시스템.The method according to claim 1,
The control means 40 is a CAD I/F module for tracking welding line data with design information of a curved block, a block recognition sensor module for recognizing a curved block of a work object with a sensor, and a welding robot 30 to generate a work program Hull curved block welding robot system, characterized in that it has an OLP module.
상기 제어수단(40)은 상기 CAD I/F 모듈, 상기 블록인식센서 모듈, 상기 OLP 모듈의 알고리즘을 순차적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 선체 곡블록 용접로봇 시스템.3. The method according to claim 2,
The control means 40 sequentially executes the algorithms of the CAD I/F module, the block recognition sensor module, and the OLP module.
상기 제어수단(40)은 CAD I/F 모듈, 블록인식센서 모듈, OLP 모듈을 중앙제어 모듈과 연계시켜, 로봇별 작업분할과 더불어 충돌 및 에러 발생에 대응하는 것을 특징으로 하는 선체 곡블록 용접로봇 시스템.3. The method according to claim 2,
The control means 40 links the CAD I/F module, the block recognition sensor module, and the OLP module with the central control module to respond to collisions and errors as well as work division for each robot. system.
상기 제어수단(40)은 검출기(47)를 통하여 곡블록의 용접선 갭을 검출하여 위빙속도를 조정하는 갭 인식 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선체 곡블록 용접로봇 시스템.The method according to claim 1,
The control means (40) detects the weld line gap of the curved block through the detector (47), the hull curved block welding robot system, characterized in that it further comprises a gap recognition module for adjusting the weaving speed.
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KR1020200106791A KR20220026125A (en) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | The welding robot system for curved block of the hull |
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KR (1) | KR20220026125A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101272970B1 (en) | 2006-10-23 | 2013-06-10 | 현대중공업 주식회사 | gantry with pivot at end point for welding robot for curved-block |
KR102004183B1 (en) | 2016-12-29 | 2019-07-26 | 대우조선해양 주식회사 | Method for welding curved block using distance detection by welding robot |
-
2020
- 2020-08-25 KR KR1020200106791A patent/KR20220026125A/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101272970B1 (en) | 2006-10-23 | 2013-06-10 | 현대중공업 주식회사 | gantry with pivot at end point for welding robot for curved-block |
KR102004183B1 (en) | 2016-12-29 | 2019-07-26 | 대우조선해양 주식회사 | Method for welding curved block using distance detection by welding robot |
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