KR20240043269A - Automatic welding method for block inner materials of ships - Google Patents

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KR20240043269A
KR20240043269A KR1020220122133A KR20220122133A KR20240043269A KR 20240043269 A KR20240043269 A KR 20240043269A KR 1020220122133 A KR1020220122133 A KR 1020220122133A KR 20220122133 A KR20220122133 A KR 20220122133A KR 20240043269 A KR20240043269 A KR 20240043269A
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강성원
김정민
이정우
박제욱
안준수
김진욱
이지형
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한화오션 주식회사
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Abstract

디지털 거리 측정센서의 일종인 LDS(Laser Displacement Sensor)를 이용하여 groove joint 형상에 대한 정보를 생성하고, 이를 이용하여 효율적인 자동화 용접이 가능하도록 한 선박의 블록 내부재 자동용접방법에 관한 것으로서, 1차원 레이저 거리 센서 장착된 용접로봇을 조선블록 내부재 용접선의 위치로 이동시키고, 1차원 레이저 거리 센서 이용하여 용접선의 단면에 대한 거리 정보를 획득한 후, 획득한 거리 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트(groove joint) 형상 정보를 생성하며, 생성한 그루브 조인트 형상 정보를 기초로 로봇 용접을 위한 특이점 및 형상 정보를 생성하여 용접 위치를 결정하고, 결정한 용접 위치 정보를 로봇 프로그램(PGM)에 반영하여 조선블록 내부재 용접을 진행한다.This is about an automatic welding method for ship block internals that uses LDS (Laser Displacement Sensor), a type of digital distance measuring sensor, to generate information about the shape of the groove joint and to enable efficient automated welding using this, one-dimensional Move the welding robot equipped with a laser distance sensor to the position of the welding line of the internal material of the Chosun block, obtain distance information about the cross section of the welding line using a one-dimensional laser distance sensor, and then convert the obtained distance information into line information to create a groove joint. (groove joint) shape information is generated, and based on the generated groove joint shape information, singularity and shape information for robot welding are created to determine the welding position, and the determined welding position information is reflected in the robot program (PGM) for shipbuilding. Proceed with welding the internal materials of the block.

Description

선박의 블록 내부재 자동용접방법{Automatic welding method for block inner materials of ships}Automatic welding method for block inner materials of ships}

본 발명은 선박의 블록 내부재 자동용접방법에 관한 것으로, 특히 디지털 거리 측정센서의 일종인 LDS(Laser Displacement Sensor)를 이용하여 groove joint 형상에 대한 정보를 생성하고, 이를 이용하여 효율적인 자동화 용접이 가능하도록 한 선박의 블록 내부재 자동용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic welding method for the internal materials of a ship's block. In particular, information on the shape of the groove joint is generated using an LDS (Laser Displacement Sensor), a type of digital distance measuring sensor, and this allows efficient automated welding. This relates to an automatic welding method for internal block materials of ships.

선박 건조시 탑재용접 작업은 블록 대 블록 용접으로 이루어지며, 그 과정에서 블록 내 T-bar와 같은 다량의 내부재에 대한 용접이 이루어진다. 탑재 블록의 내부재 용접을 위하여, 소형, 경량의 용접 전용 로봇이 개발되었으며, 이러한 용접 전용 로봇을 이용하여 내부재 용접을 위해서는 용접 로봇이 용접해야 할 홈으로 맞물리는 접합부위인 groove joint 형상의 용접부위를 인식해야 한다.When building a ship, mounting welding work is done block-to-block welding, and in the process, a large amount of internal materials such as T-bars within the block are welded. In order to weld the internal material of the mounting block, a small and lightweight welding robot has been developed. In order to weld the internal material using this welding robot, the welding area is shaped like a groove joint, which is a joint that engages with the groove that the welding robot must weld. must be recognized.

groove joint 형상의 용접부위 인식을 위한 방법으로서, 비 접촉식 센서인 아크센서 또는 LVS(Laser Vision Sensor) 등을 이용한다.As a method for recognizing welding areas in the groove joint shape, non-contact sensors such as arc sensors or LVS (Laser Vision Sensor) are used.

아크 센서를 이용할 경우 다층용접 구현이 기술적으로 어렵고, 로봇 제어기에서 인식할 수 있는 용접 시작점에 대한 위치가 추적으로 필요하다는 단점이 있다.When using an arc sensor, there is a disadvantage that it is technically difficult to implement multi-layer welding and that the location of the welding start point that can be recognized by the robot controller is required to be tracked.

또한, LVS의 경우, 선 레이저, 카메라, 반사거울 및 스페터 커버를 포함하는 레이저 헤드(Laser Head), 전원공급과 영상신호 제어기 신호 전달과 정보추출과 제어입력신호 생성 및 전달하는 제어기, 전원공급과 영상신호 제어기의 신호 전달을 위한 케이블, LVS 운영 프로그램과 요소부품 제어와 영상 처리프로그램과 3차원 메트릭(Metric) 변환프로그램과 노이즈 처리 및 통신 프로그램 등의 운영 프로그램이 필요하다.In addition, in the case of LVS, a laser head including a sun laser, a camera, a reflecting mirror, and a spatter cover, a power supply and image signal controller, a controller that transmits signals, extracts information, and generates and transmits control input signals, and a power supply. A cable for signal transmission from the video signal controller, an LVS operation program, element control, image processing program, 3D metric conversion program, noise processing, and communication program are required.

따라서 LVS의 경우, 센서부 하드웨어 구성이 복잡하고, 하드웨어를 제어하는 소프트웨어의 난이도 또한 높아야 하는 단점이 있다. 또한, 시중에 시판되는 LVS의 경우 가격이 1억원 이상의 고가로 경제성 확보가 어렵고, 자체기술로 개발할 경우 전문 인력이 필요하며 장기 개발기간이 필요하다는 단점도 있다.Therefore, in the case of LVS, there is a disadvantage that the sensor hardware configuration is complex and the software that controls the hardware must also be difficult. In addition, commercially available LVSs are expensive, costing more than 100 million won, making it difficult to secure economic feasibility, and developing them with in-house technology requires specialized manpower and a long development period.

한편, 선박의 곡블록 내부재 용접 자동화를 위해 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.Meanwhile, a conventionally proposed technology for automating welding of curved block internal materials of ships is disclosed in <Patent Document 1> below.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 선박의 곡블록 내부 U-cell이라 불리는 구간에 대한 내부재 용접을 자동으로 수행하기 위한 선박의 곡블록 내부재 용접 자동화 장치로서, 내부재 형상정보 획득을 위해 측면 거리 센서와 전방 거리 센서를 이용하고, 수평 기울기, 장비 간 이격 거리, 프레임 부재의 수직/수평 기울기 감지, 프레임 부재와 장비간 이격 거리 감지 등을 조합하여 1차 내부재 형상 정보를 획득하고, 다시 2차 티칭을 통해 부재 정밀 형상 정보를 획득하여 용접을 진행한다.The prior art disclosed in <Patent Document 1> is an automated device for welding the inner material of a curved block of a ship to automatically perform internal material welding on a section called U-cell inside the curved block of a ship, and is used to obtain shape information of the inner material. By using the side distance sensor and front distance sensor, and combining horizontal tilt, separation distance between equipment, vertical/horizontal tilt detection of frame members, and detection of separation distance between frame members and equipment, primary internal material shape information is obtained, Welding is performed by obtaining precise shape information of the member through secondary teaching.

그러나 이러한 종래기술은 고가의 LVS를 사용하지는 않았으나, 측면 거리 센서와 전방 거리 센서를 이용하고, 이들의 측정 정보로 수평/수직 기울기, 장비 간 이격 거리, 부재와 장비 간 이격 거리 등을 산출하고, 이를 이용하여 1차 부재 형상 정보를 도출한 후, 다시 2차 티칭을 통해 부재 정밀 형상 정보를 획득하는 방식이므로, 부재 형상 정보를 도출하는 것이 매우 복잡하고, 1차 및 2차 티칭 과정이 필요하여 부재 형상 정보를 도출하는 시간도 많이 소요되는 단점이 있다.However, this prior art does not use an expensive LVS, but uses a side distance sensor and a front distance sensor, and calculates horizontal/vertical tilt, separation distance between equipment, separation distance between members and equipment, etc. using their measurement information, This is used to derive the first member shape information and then obtain the member precise shape information through secondary teaching. Therefore, deriving the member shape information is very complicated and requires first and second teaching processes. There is a disadvantage that it takes a lot of time to derive member shape information.

대한민국 등록특허 10-1724424(2017.04.03. 등록)(선박의 곡블록 내부재 용접 자동화 장치 및 그 운용방법)Republic of Korea registered patent 10-1724424 (registered on April 3, 2017) (Automated device for welding internal materials of curved blocks of ships and its operation method)

따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 조선블록 내부재 groove joint 형상 정보를 생성할 때 발생하는 문제와 종래기술에서 많은 센서와 복수의 티칭 과정을 통해 조선블록 내부재 형상 정보를 생성할 때 발생하는 문제를 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 디지털 거리 측정센서의 일종인 LDS(Laser Displacement Sensor)를 이용하여 groove joint 형상에 대한 정보를 생성하고, 이를 이용하여 효율적인 자동화 용접이 가능하도록 한 선박의 블록 내부재 자동용접방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention solves the problem that occurs when generating the shape information of the general shipbuilding block internal material groove joint as described above and the problem that occurs when generating the shape information of the shipbuilding block internal material through many sensors and multiple teaching processes in the prior art. As a solution, automatic welding of internal materials of ship blocks was proposed to generate information on the groove joint shape using LDS (Laser Displacement Sensor), a type of digital distance measuring sensor, and use this to enable efficient automated welding. The purpose is to provide a method.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "선박의 블록 내부재 자동용접방법"은,In order to achieve the above-described object, the “automatic welding method for internal block materials of ships” according to the present invention,

(a) 1차원 레이저 거리 센서가 장착된 용접로봇을 조선블록 내부재 용접선의 위치로 이동시키는 단계:(a) Step of moving the welding robot equipped with a one-dimensional laser distance sensor to the position of the welding line of the internal material of the Chosun block:

(b) 상기 1차원 레이저 거리 센서를 이용하여 상기 용접선의 단면에 대한 거리 정보를 획득하는 단계;(b) obtaining distance information about the cross section of the weld line using the one-dimensional laser distance sensor;

(c) 상기 획득한 거리 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트(groove joint) 형상 정보를 생성하는 단계;(c) converting the obtained distance information into line information to generate groove joint shape information;

(d) 상기 생성한 그루브 조인트 형상 정보를 기초로 로봇 용접을 위한 특이점 및 형상 정보를 생성하여 용접 위치를 결정하는 단계; 및(d) determining a welding position by generating singular point and shape information for robot welding based on the generated groove joint shape information; and

(e) 상기 결정한 용접 위치 정보를 로봇 프로그램(PGM)에 반영하여 조선블록 내부재 용접을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(e) reflecting the determined welding position information in the robot program (PGM) to proceed with welding the internal materials of the shipbuilding block.

상기에서 (a)단계의 1차원 거리 센서는 레이저 거리 센서(LDS; Laser Displacement Sensor)인 마이크로 레이저 변위센서(CMOS)를 이용하는 것을 특징으로 한다.The one-dimensional distance sensor in step (a) above is characterized by using a micro laser displacement sensor (CMOS), which is a laser distance sensor (LDS).

상기에서 (b)단계의 용접선 단면에 대한 거리 정보는 용접선 단면에 대하여 용접 로봇이 이동하면서 용접선 단면에 대한 거리 정보를 점 정보로 획득하는 것을 특징으로 한다.In the above step (b), the distance information about the weld line cross section is characterized in that the distance information about the weld line cross section is acquired as point information while the welding robot moves about the weld line cross section.

상기에서 (c)단계는,In step (c) above,

상기 (b)단계에서 획득한 점 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.The point information obtained in step (b) is converted into line information to generate groove joint shape information.

상기에서 (c)단계는,In step (c) above,

(c1) 상기 1차원 레이저 거리 센서를 이용하여 그루브 스캐닝을 통해 점 정보를 로 데이터(Raw data)로 입력받는 단계;(c1) receiving point information as raw data through groove scanning using the one-dimensional laser distance sensor;

(c2) 상기 입력받은 로 데이터를 미디언 필터(Median Filter)로 1차 필터링하고, 가우시안 필터(Gaussian Filter)로 2차 필터링하는 단계;(c2) first filtering the input raw data using a median filter and secondarily filtering the input raw data using a Gaussian filter;

(c3) 상기 가우시안 필터를 통과한 점 데이터를 기초로 스캐닝이 발생하는 가상평면을 만드는 단계;(c3) creating a virtual plane where scanning occurs based on the point data that has passed the Gaussian filter;

(c4) 상기 만들어진 가상평면에서 그루브 구역을 분할하는 단계;(c4) dividing the groove area in the created virtual plane;

(c5) 상기 분할된 그루브 구역 정보를 기초로 허프 변환을 하여 그루브 조인트에 대하여 선으로 이루어진 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(c5) performing Hough transformation based on the divided groove area information to generate groove joint shape information consisting of lines for the groove joint.

상기에서 (c4)단계는,In step (c4) above,

점 데이터를 기초로 변위율을 계산하고, 계산된 변위율에서 최대/최소 변위율을 찾고, 변곡점 4군데를 찾아 가상평면에서 그루브 구역을 분할하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by calculating the displacement rate based on point data, finding the maximum/minimum displacement rate from the calculated displacement rate, finding four inflection points, and dividing the groove area in the virtual plane.

상기에서 (c5)단계는,In step (c5) above,

직선 간 교차점을 찾아 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by finding the intersection between straight lines and generating groove joint shape information.

상기에서 (d)단계는,In step (d) above,

상기 생성한 그루브 조인트 형상 정보에서 로봇 용접을 위한 특이점을 계산하여 용접 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.The welding position is determined by calculating a singular point for robot welding from the generated groove joint shape information.

본 발명에 따르면 디지털 거리 측정센서의 일종인 LDS(Laser Displacement Sensor)를 이용하여 groove joint 형상에 대한 정보를 생성하고, 이를 이용하여 조선블록 내부재의 효율적인 자동화 용접이 가능하므로, 기존 LVS와 같은 고가의 장비를 이용하는 데 따르는 경제성 확보의 어려움을 해결할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, information on the shape of the groove joint is generated using an LDS (Laser Displacement Sensor), a type of digital distance measuring sensor, and using this, efficient automated welding of the internal materials of the shipbuilding block is possible, thereby eliminating the cost of expensive materials such as the existing LVS. It has the effect of resolving the difficulty in securing economic feasibility in using the equipment.

또한, 본 발명에 따르면 영상 처리를 위한 고사양의 CPU, VGA, 케이블, 통신용 하드웨어 없이 간단한 제어기의 하드웨어 구성만으로 그루브 조인트의 형상 정보를 생성할 수 있어, 기존 기술 대비 구성을 단순화하면서도 조선블록 내부재 자동용접을 위한 시스템 구현 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the shape information of the groove joint can be generated with a simple hardware configuration of the controller without high-end CPU, VGA, cable, or communication hardware for image processing, thereby simplifying the configuration compared to existing technology and automatically improving the internal materials of the Chosun Block. It has the effect of reducing the cost of implementing a system for welding.

또한, 본 발명에 따르면 용접부 형상 인식을 위해 거리 센서만이 필요하므로 휴대가 용이하고, 이를 현장의 자동용접 로봇에 간편하게 설치하여 용접해야 할 그루브 조인트의 형상 정보를 쉽게 획득할 수 있도록 도모해주는 장점도 있다.In addition, according to the present invention, only a distance sensor is required to recognize the shape of the weld zone, so it is easy to carry, and it can be easily installed on an automatic welding robot in the field to easily obtain shape information of the groove joint to be welded. there is.

또한, 거리 센서와 제어기만으로 그루브 조인트 형상 정보의 생성이 가능하므로 별도의 신호선 케이블이 필요 없어, 작업 부재에 대하여 작업중 간섭이나 충돌 발생 우려도 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since groove joint shape information can be generated using only a distance sensor and a controller, there is no need for a separate signal line cable, which has the effect of preventing the risk of interference or collision with work members during work.

도 1은 본 발명에 적용된 용접 로봇의 구성도 및 형상 예시도이고,
도 2는 본 발명에서 마이크로 레이저 변위센서를 이용하여 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 예시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 선박의 블록 내부재 자동용접방법을 보인 흐름도이고,
도 4는 도 3의 LDS 위치 인식을 통해 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 과정의 실시 예 흐름도이며,
도 5a 내지 도 5c는 도 4에서 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 과정의 로우 데이터 변환 그래프이다.
1 is a diagram illustrating the configuration and shape of a welding robot applied to the present invention;
Figure 2 is an example of generating groove joint shape information using a micro laser displacement sensor in the present invention;
Figure 3 is a flow chart showing a method for automatically welding block internal materials of a ship according to the present invention;
Figure 4 is a flowchart of an embodiment of the process of generating groove joint shape information through LDS position recognition of Figure 3;
5A to 5C are raw data conversion graphs of the process of generating groove joint shape information in FIG. 4.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 블록 내부재 자동용접방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for automatically welding block internal materials of a ship according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present invention described below should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore various equivalents and It should be understood that variations may exist.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용접 로봇의 구성도 및 형상 예시 도이고, 도 2는 본 발명에서 마이크로 레이저 변위센서를 이용하여 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 예시 도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration and shape of a welding robot according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an illustrative diagram of generating groove joint shape information using a micro laser displacement sensor in the present invention.

본 발명에서 조선블록 용접 내부재(T-BAR)의 그루브 조인트(groove joint)의 형상 정보를 생성하기 위한 레이저 거리 센서(LDS; Laser Displacement Sensor)(11)는 마이크로 레이저 변위센서(CMOS)를 이용할 수 있다, 레이저 거리 센서(11)는 1차원 센서이다. 이러한 1차원 레이저 거리 센서(11)는 용접 로봇(1)의 로봇 툴 어댑터(Tool adaptor)에 장착할 수 있다.In the present invention, the Laser Displacement Sensor (LDS) 11 for generating shape information of the groove joint of the shipbuilding block welded internal material (T-BAR) uses a micro laser displacement sensor (CMOS). The laser distance sensor 11 is a one-dimensional sensor. This one-dimensional laser distance sensor 11 can be mounted on a robot tool adapter (Tool adapter) of the welding robot (1).

여기서 용접 로봇(1)의 내부에는 상기 1차원 레이저 거리 센서(11)를 통해 취득한 용접선 단면의 점 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트 형상 정보를 생성하고, 로봇 용접을 위한 특이점을 계산하여 용접 위치를 결정한 후, 자동으로 로봇 용접을 제어하는 제어기(13)가 구비된 것으로 가정한다.Here, inside the welding robot 1, the point information of the weld line cross section acquired through the one-dimensional laser distance sensor 11 is converted into line information to generate groove joint shape information, and the singular point for robot welding is calculated to determine the welding position. After determining , it is assumed that a controller 13 that automatically controls robot welding is provided.

이러한 제어기(13)는 도 2에 도시한 바와 같이, 용접 작업 개시시 1차원 레이저 거리 센서(11)를 이용하여 조선블록 내부재(예를 들어, T-BAR)(2)의 용접선 단면에 대하여 용접 로봇(1)을 이동시키면서 스캐닝(Scanning)을 하여 단면에 대한 거리 정보(Longi, Face)를 획득한다. 이렇게 획득한 거리 정보는 점 정보이며, 이를 로 데이터(Raw data)라고 한다. 다음으로, 제어기(13)는 상기 취득한 용접선 단면의 로 데이터를 선 정보로 변환하여 용접선의 단면에 대한 선 정보를 생성한다(Longi, Web). 여기서 생성되는 선 정보가 그루브 조인트의 형상 정보가 된다. 점 정보를 선 정보로 변환하기 위해서, Macro OLP 설정 값을 설정한다. 예를 들어, Web, 하부 스캘럽(scallop) 높이, 상부 매공 높이를 설정한다. 통상, 내부재인 티-바의 상면에서 페이스(Face)의 점 정보를 획득하고, 티바의 측면에서 웹(Web)의 점 정보를 획득한다.As shown in FIG. 2, this controller 13 uses the one-dimensional laser distance sensor 11 at the start of the welding operation to monitor the cross section of the weld line of the shipbuilding block internal material (e.g., T-BAR) 2. While moving the welding robot (1), scanning is performed to obtain distance information (longi, face) about the cross section. The distance information obtained in this way is point information, and is called raw data. Next, the controller 13 converts the acquired raw data of the weld line cross section into line information and generates line information about the weld line cross section (Longi, Web). The line information generated here becomes the shape information of the groove joint. To convert point information to line information, set the Macro OLP setting value. For example, set the web, lower scallop height, and upper hole height. Typically, face point information is obtained from the upper surface of the T-bar, which is an internal material, and web point information is obtained from the side of the T-bar.

이렇게 생성한 그루브 조인트의 형상 정보를 이용하여 용접 위치를 결정하고, 이를 용접 로봇의 프로그램(PGM)에 반영하여 용접선을 따라 로봇 용접을 진행하게 된다.The welding position is determined using the shape information of the groove joint created in this way, and this is reflected in the welding robot's program (PGM) to proceed with robot welding along the weld line.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.This is explained in more detail as follows.

도 3은 본 발명에 따른 선박의 블록 내부재 자동용접방법을 보인 흐름도로서, 용접 로봇(1)의 로봇 툴 어댑터에 1차원 레이저 거리 센서(11)를 장착하고(S101), 용접 로봇(1)을 취득하고자 하는 내부재 용접선의 일정한 위치로 이동시킨다.Figure 3 is a flowchart showing a method for automatically welding block internal materials of a ship according to the present invention, in which a one-dimensional laser distance sensor 11 is mounted on the robot tool adapter of the welding robot 1 (S101), and the welding robot 1 is Move to a certain position of the internal material weld line to be acquired.

이동시킨 위치가 첫 번째 론지(Longi) 이면(S102), 론지 정보를 입력한다(S103). 여기서 론지 정보는 페이스의 폭, 및 두께, 웹의 폭 및 두께, 페이스 하부의 스캘럽(scallop) 높이, 페이스 상부의 매공 홀 높이 등이 될 수 있다.If the moved location is the first Longi (S102), enter Longi information (S103). Here, the longage information may include the width and thickness of the face, the width and thickness of the web, the height of the scallop at the bottom of the face, and the height of the hole at the top of the face.

이어, 페이스 두께 및 웹의 두께 정보를 이용하여 통상의 용접 패스(pass) 계산 방식을 이용하여 용접 패스를 계산하고(S104), 계산한 용접 패스 정보를 기초로 페이스 및 웹의 용접 패스를 결정한다(S105).Next, the welding pass is calculated using the normal welding pass calculation method using the face thickness and web thickness information (S104), and the welding pass of the face and web is determined based on the calculated welding pass information. (S105).

다음으로, 용접 로봇(1)의 용접 제어를 위한 로봇 프로그램(PGM)을 생성하고(S106), 용접 로봇(1)의 용접 작업을 시작한다(S107).Next, a robot program (PGM) for welding control of the welding robot 1 is created (S106), and welding work of the welding robot 1 is started (S107).

용접 로봇의 작업이 시작되면, 내부재인 티-바의 용접선 단면에 대하여 용접 로봇이 이동을 하면서 상기 1차원 레이저 거리 센서(11)를 이용하여 상기 용접선(2)의 단면에 대한 거리 정보를 획득하고, 획득한 점 거리 정보를 내부 이더캣(EtherCAT) 통신을 통해 제어기(13)에 전송한다. 상기 제어기(13)는 획득한 점 거리 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트 형상 정보를 생성한다(S108).When the work of the welding robot begins, the welding robot moves with respect to the cross section of the weld line of the T-bar, which is an internal material, and obtains distance information about the cross section of the weld line 2 using the one-dimensional laser distance sensor 11. , The acquired point distance information is transmitted to the controller 13 through internal EtherCAT communication. The controller 13 converts the obtained point distance information into line information and generates groove joint shape information (S108).

예컨대, 여기서 용접선 단면에 대한 거리 정보는 용접선 단면에 대하여 용접 로봇(1)이 이동하면서 용접선 단면에 대한 거리 정보를 점 정보로 획득한다.For example, here, the distance information about the weld line cross section is acquired as point information while the welding robot 1 moves about the weld line cross section.

이어, 상기 획득한 거리 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트(groove joint) 형상 정보를 생성한다.Next, the obtained distance information is converted into line information to generate groove joint shape information.

다시 말해, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 1차원 레이저 거리 센서(11)를 이용하여 그루브 스캐닝을 통해 점 정보를 로 데이터(Raw data)로 입력받는다(S121). 도 5a는 상기 로 데이터의 예시이다. 이어, 상기 입력받은 로 데이터를 미디언 필터(Median Filter)로 1차 필터링한다. 도 5b는 상기 로 데이터를 미디언 필터로 1차 필터링한 결과 예시도이다. 이어, 미디언 필터로 1차 필터링된 로 데이터를 가우시안 필터(Gaussian Filter)로 2차 필터링한다(S122). 도 5c는 상기 가우시안 필터로 2차 필터링한 결과 예시도이다. 다음으로, 상기 가우시안 필터를 통과한 점 데이터를 기초로 스캐닝이 발생하는 가상평면(Virtual Plane)을 찾는다. 즉, 스캐닝이 발생하는 가상평면을 만든다(S123). 이어, 상기 만들어진 가상평면에서 그루브 구역을 분할한다(S124). 즉, 점 데이터를 기초로 변위율을 계산하고, 계산된 변위율에서 최대/최소 변위율을 찾고, 변곡점 4군데를 찾아 가상평면에서 그루브 구역을 분할한다. 마지막으로, 상기 분할된 그루브 구역 정보를 기초로 허프 변환(Hough Transform)을 하여 그루브 조인트에 대하여 선으로 이루어진 그루브 조인트 형상 정보를 생성한다(S125). 즉, 직선 간 교차점을 찾아 그루브 조인트 형상 정보를 생성한다.In other words, as shown in FIG. 4, point information is input as raw data through groove scanning using the one-dimensional laser distance sensor 11 (S121). Figure 5a is an example of the raw data. Next, the input raw data is first filtered using a median filter. Figure 5b is an example of the result of first filtering the raw data using a median filter. Next, the raw data first filtered with the median filter is secondarily filtered with a Gaussian filter (S122). Figure 5c is an example of the result of secondary filtering using the Gaussian filter. Next, a virtual plane where scanning occurs is found based on the point data that has passed the Gaussian filter. In other words, a virtual plane where scanning occurs is created (S123). Next, the groove area is divided in the created virtual plane (S124). In other words, the displacement rate is calculated based on the point data, the maximum/minimum displacement rate is found from the calculated displacement rate, four inflection points are found, and the groove area is divided in the virtual plane. Finally, Hough Transform is performed based on the divided groove area information to generate groove joint shape information consisting of lines for the groove joint (S125). In other words, the intersection between straight lines is found and groove joint shape information is generated.

다음으로, 상기 생성한 그루브 조인트 형상 정보를 기초로 로봇 용접을 위한 특이점을 계산하고, 형상 정보를 생성하여 용접 위치를 결정한다(S109). Next, a singular point for robot welding is calculated based on the generated groove joint shape information, and the shape information is generated to determine the welding position (S109).

이어, 상기 결정한 용접 위치 정보를 상기 생성한 로봇 프로그램(PGM)에 반영하여 조선블록 내부재 용접을 진행한다(S110, S111).Next, the determined welding position information is reflected in the generated robot program (PGM) to proceed with welding the internal materials of the shipbuilding block (S110, S111).

이상 상술한 본 발명에 따르면 디지털 거리 측정센서의 일종인 저가의 LDS(Laser Displacement Sensor)를 이용하여 groove joint 형상에 대한 정보를 생성할 수 있어, 기존 LVS와 같은 고가의 장비를 이용하는 데 따르는 경제성 확보의 어려움을 해결할 수 있다.According to the present invention described above, information on the groove joint shape can be generated using a low-cost LDS (Laser Displacement Sensor), a type of digital distance measuring sensor, thereby ensuring economic efficiency compared to using expensive equipment such as existing LVS. difficulties can be solved.

또한, 영상 처리를 위한 고사양의 CPU, VGA, 케이블, 통신용 하드웨어 없이 간단한 제어기의 하드웨어 구성만으로 그루브 조인트의 형상 정보를 생성할 수 있어, 기존 기술 대비 구성을 단순화하면서도 조선블록 내부재 자동용접을 위한 시스템 구현 비용을 줄일 수 있다.In addition, the shape information of the groove joint can be generated with only a simple hardware configuration of the controller without the need for high-end CPU, VGA, cable, or communication hardware for image processing, making it a system for automatic welding of internal materials of shipbuilding blocks while simplifying the configuration compared to existing technologies. Implementation costs can be reduced.

또한, 용접부 형상 인식을 위해 거리 센서만이 필요하므로 휴대가 용이하고, 이를 현장의 자동용접 로봇에 간편하게 설치하여 용접해야 할 그루브 조인트의 형상 정보를 쉽게 획득할 수 있도록 도모해줄 수 있다.In addition, since only a distance sensor is needed to recognize the shape of the weld zone, it is easy to carry, and can be easily installed on an automatic welding robot in the field to easily obtain shape information of the groove joint to be welded.

또한, 거리 센서와 제어기만으로 그루브 조인트 형상 정보의 생성이 가능하므로 별도의 신호선 케이블이 필요 없어, 작업 부재에 대하여 작업중 간섭이나 충돌 발생 우려도 방지할 수 있다.In addition, since it is possible to generate groove joint shape information using only a distance sensor and a controller, there is no need for a separate signal line cable, preventing the possibility of interference or collision with work members during work.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Although the invention made by the present inventor has been described in detail according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention, as is known in the art. It is self-evident to those who have.

1: 용접 로봇
2: 내부재(용접선)
11: 레이저 거리 센서
12: 솔레노이드
13: 제어기
1: Welding robot
2: Internal material (weld line)
11: Laser distance sensor
12: solenoid
13: Controller

Claims (8)

조선블록 용접 내부재(T-BAR)의 그루브 조인트(groove joint)의 형상 정보를 생성하기 위한 1차원 레이저 거리 센서LDS; Laser Displacement Sensor)를 용접 로봇의 로봇 툴 어댑터(Tool adaptor)에 장착하고, 1차원 레이저 거리 센서 통해 취득한 용접선 단면의 점 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트 형상 정보를 생성하고, 로봇 용접을 위한 특이점을 계산하여 용접 위치를 결정한 후, 자동으로 로봇 용접을 제어하는 제어기를 구비한 선박의 블록 내부재 자동용접을 위한 용접 로봇을 이용하여 선박의 블록 내부재를 자동용접하는 방법으로서,
(a) 1차원 레이저 거리 센서 장착된 용접로봇을 조선블록 내부재 용접선의 위치로 이동시키는 단계:
(b) 상기 1차원 레이저 거리 센서 이용하여 상기 용접선의 단면에 대한 거리 정보를 획득하는 단계;
(c) 상기 제어기에서 획득한 거리 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트(groove joint) 형상 정보를 생성하는 단계;
(d) 상기 제어기에서 생성한 그루브 조인트 형상 정보를 기초로 로봇 용접을 위한 특이점 및 형상 정보를 생성하여 용접 위치를 결정하는 단계; 및
(e) 상기 제어기에서 결정한 용접 위치 정보를 로봇 프로그램(PGM)에 반영하여 조선블록 내부재 용접을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 블록 내부재 자동용접방법.
One-dimensional laser distance sensor LDS for generating shape information of the groove joint of the shipbuilding block welded internal material (T-BAR); The Laser Displacement Sensor is mounted on the robot tool adapter of the welding robot, and the point information of the weld line cross section acquired through the one-dimensional laser distance sensor is converted into line information to generate groove joint shape information and singularity for robot welding. After determining the welding position by calculating
(a) Step of moving the welding robot equipped with a one-dimensional laser distance sensor to the position of the welding line of the internal material of the Chosun block:
(b) acquiring distance information about the cross section of the weld line using the one-dimensional laser distance sensor;
(c) converting the distance information obtained from the controller into line information to generate groove joint shape information;
(d) determining a welding position by generating singular point and shape information for robot welding based on the groove joint shape information generated by the controller; and
(e) A method of automatically welding the internal materials of a ship's block, comprising the step of welding the internal materials of the shipbuilding block by reflecting the welding position information determined by the controller in the robot program (PGM).
청구항 1에서, 상기 (a)단계의 1차원 레이저 거리 센서(LDS)는 마이크로 레이저 변위센서(CMOS)를 이용하는 것을 특징으로 하는 선박의 블록 내부재 자동용접방법.
In claim 1, the one-dimensional laser distance sensor (LDS) in step (a) is a method of automatically welding block internal materials of a ship, characterized in that using a micro laser displacement sensor (CMOS).
청구항 1에서, 상기 (b)단계의 용접선 단면에 대한 거리 정보는 용접선 단면에 대하여 용접 로봇이 이동하면서 용접선 단면에 대한 거리 정보를 점 정보로 획득하는 것을 특징으로 하는 선박의 블록 내부재 자동용접방법.
In claim 1, the distance information about the weld line cross section in step (b) is an automatic welding method for block internal materials of a ship, characterized in that the distance information about the weld line cross section is acquired as point information while the welding robot moves with respect to the weld line cross section. .
청구항 1에서, 상기 (c)단계는,
상기 (b)단계에서 획득한 점 정보를 선 정보로 변환하여 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 선박의 블록 내부재 자동용접방법.
In claim 1, step (c) includes,
An automatic welding method for block internal materials of a ship, characterized in that the point information obtained in step (b) is converted into line information to generate groove joint shape information.
청구항 1에서, 상기 (c)단계는,
(c1) 상기 1차원 거리 센서를 이용하여 그루브 스캐닝을 통해 점 정보를 로 데이터(Raw data)로 입력받는 단계;
(c2) 상기 입력받은 로 데이터를 미디언 필터(Median Filter)로 1차 필터링하고, 가우시안 필터(Gaussian Filter)로 2차 필터링하는 단계;
(c3) 상기 가우시안 필터를 통과한 점 데이터를 기초로 스캐닝이 발생하는 가상평면을 만드는 단계;
(c4) 상기 만들어진 가상평면에서 그루브 구역을 분할하는 단계; 및
(c5) 상기 분할된 그루브 구역 정보를 기초로 허프 변환을 하여 그루브 조인트에 대하여 선으로 이루어진 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 블록 내부재 자동용접방법.
In claim 1, step (c) includes,
(c1) receiving point information as raw data through groove scanning using the one-dimensional distance sensor;
(c2) first filtering the input raw data using a median filter and secondarily filtering the input raw data using a Gaussian filter;
(c3) creating a virtual plane where scanning occurs based on the point data that has passed the Gaussian filter;
(c4) dividing the groove area in the created virtual plane; and
(c5) An automatic welding method for block internal materials of a ship, comprising the step of generating groove joint shape information consisting of lines for the groove joint by performing Hough transformation based on the divided groove zone information.
청구항 5에서, 상기 (c4)단계는,
점 데이터를 기초로 변위율을 계산하고, 계산된 변위율에서 최대/최소 변위율을 찾고, 변곡점 4군데를 찾아 가상평면에서 그루브 구역을 분할하는 것을 특징으로 하는 선박의 블록 내부재 자동용접방법.
In claim 5, step (c4) is,
An automatic welding method for internal block materials of ships, characterized by calculating the displacement rate based on point data, finding the maximum/minimum displacement rate from the calculated displacement rate, finding four inflection points, and dividing the groove area in the virtual plane.
청구항 5에서, 상기 (c5)단계는,
직선 간 교차점을 찾아 그루브 조인트 형상 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 선박의 블록 내부재 자동용접방법.
In claim 5, step (c5) is,
An automatic welding method for internal block materials of ships, characterized by finding the intersection between straight lines and generating groove joint shape information.
청구항 1에서, 상기 (d)단계는,
상기 생성한 그루브 조인트 형상 정보에서 로봇 용접을 위한 특이점을 계산하여 용접 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 선박의 블록 내부재 자동용접방법.




In claim 1, step (d) is,
An automatic welding method for block internal materials of a ship, characterized in that the welding position is determined by calculating a singular point for robot welding from the generated groove joint shape information.




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