KR20240045594A - Curved Block Welding Method Using 3D Depth Measurement Sensor - Google Patents

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KR20240045594A
KR20240045594A KR1020220125098A KR20220125098A KR20240045594A KR 20240045594 A KR20240045594 A KR 20240045594A KR 1020220125098 A KR1020220125098 A KR 1020220125098A KR 20220125098 A KR20220125098 A KR 20220125098A KR 20240045594 A KR20240045594 A KR 20240045594A
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강성원
안희성
안준수
이정우
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한화오션 주식회사
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Abstract

본 기술은 선박 내부 곡블록 구간에 대한 내부재 이음부의 용접을 자동으로 수행할 수 있는 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접로봇(100)을 이용하여 내부재들로 형성되는 선박 곡블록을 용접하기 위한 용접방법에 있어서, 1)용접로봇을 이동시키는 단계와, 2)깊이 측정 센서로 곡블록에 대한 촬영정보를 획득하는 단계와, 3)촬영정보를 이용하여 내부재의 아웃라이터를 정리하는 단계와, 4)아웃라이터가 정리된 촬영정보를 기반으로 용접정보를 획득하는 단계 및 5)용접정보를 기반으로 용접로봇을 이용하여 용접을 실행하는 단계를 포함하며, 상기 2)단계에서 촬영정보는 용접하고자 하는 곡블록에 대한 촬영이미지 및 3D 좌표값인 것을 특징으로 한다.This technology relates to a curved block welding method using a 3D depth measurement sensor that can automatically perform welding of internal material joints for curved block sections inside a ship. More specifically, it relates to a curved block welding method using a welding robot 100. In the welding method for welding a ship curved block formed of members, 1) moving a welding robot, 2) acquiring photographic information about the curved block with a depth measurement sensor, and 3) photographing information. It includes the steps of arranging the outwriter of the internal material, 4) acquiring welding information based on the photographic information in which the outwriter has been organized, and 5) performing welding using a welding robot based on the welding information. In step 2), the shooting information is characterized in that it is a shooting image and 3D coordinate values of the curved block to be welded.

Description

3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법{Curved Block Welding Method Using 3D Depth Measurement Sensor}Curved Block Welding Method Using 3D Depth Measurement Sensor}

본 기술은 선박 내부 곡블록 구간에 대한 내부재 이음부의 용접을 자동으로 수행할 수 있는 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법에 관한 것이다.This technology relates to a curved block welding method using a 3D depth measurement sensor that can automatically perform welding of internal material joints for curved block sections inside a ship.

일반적으로 평블록은 작업 대상물과 각 T-bar 론지, 프레임들이 수직으로 배치되어 있기 때문에 작업 영역에 대한 설계 데이터 기반으로 다축 로봇 혹은 캐리지 형태의 단순 용접 장치 적용이 비교적 쉽다. In general, in flat blocks, the work object, each T-bar longage, and the frame are arranged vertically, so it is relatively easy to apply a simple welding device in the form of a multi-axis robot or carriage based on design data for the work area.

이와 달리, 곡블록('U-cell'이라고도 함)의 경우, 선박 형상에 따라 해당 블록의 작업 대상물 곡면 형상이 달라지게 되고, 이에 따라 각각의 블록 형상도 제각기 달라지게 된다. On the other hand, in the case of curved blocks (also known as 'U-cells'), the curved shape of the work object of the block varies depending on the shape of the ship, and the shape of each block also varies accordingly.

더욱이 하나의 곡블록에서조차도 각각의 U-cell 구간마다 T-bar 론지, 프레임들이 서로 다른 기울기를 갖고 배치가 된다. 따라서, 평블록에 적용되는 장치는 곡블록의 다양한 형상 변화에 대응하지 못해 적용이 불가능한 실정이다.Moreover, even in one song block, T-bar longi and frames are arranged with different inclinations in each U-cell section. Therefore, the device applied to the flat block cannot respond to the various shape changes of the curved block, making it impossible to apply.

용접 여건 측면에서도 평블록의 경우 단순한 수평/수직 용접만 존재하여 작업자가 상대적으로 쉽게 용접할 수 있는 반면, 곡블록의 경우 각 부재들 간 다양한 배치 상태 및 비좁은 공간에서의 용접 작업으로 인해 용접 환경도 열악하기 때문에 작업 생산성도 높이고 작업 환경도 개선할 수 있는 용접 자동화 장치의 개발이 절실히 필요한 상황이다.In terms of welding conditions, in the case of flat blocks, there is only simple horizontal/vertical welding, allowing workers to weld relatively easily, while in the case of curved blocks, the welding environment is also difficult due to the various arrangement states between each member and welding work in a tight space. Because of the poor conditions, there is an urgent need to develop welding automation devices that can increase work productivity and improve the work environment.

이러한 선박의 곡블록은 일 예로, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같은, 스킨플레이트(13), T-bar(11) 및 트랜스(15)를 통해 다수 형성될 수 있으며, 여기서 도 1은 스킨플레이트(13), T-bar(11) 및 트랜스(15) 구성의 조합을 통해 곡블록이 형성된 기존 선박의 선수미 부분에 대한 도면이며, 도 2는 도 1에 대한 T-bar(11)와 스킨플레이트(13) 간의 각도(α:알파)를 의미하고, 도 3은 트랜스(15)와 스킨플레이트(13) 간의 각도(β:베타)를 의미하고, 도 4는 T-bar(11)와 트랜스(15) 간의 각도(γ:감마)를 의미한다.For example, a number of curved blocks of such a ship may be formed through a skin plate 13, a T-bar 11, and a transformer 15, as shown in FIGS. 1 to 4, where FIG. 1 shows the skin. This is a drawing of the fore and aft part of an existing ship in which a curved block is formed through a combination of the plate (13), T-bar (11), and transformer (15) configurations, and FIG. 2 shows the T-bar (11) and It means the angle (α: alpha) between the skin plates 13, Figure 3 means the angle (β: beta) between the transformer 15 and the skin plate 13, and Figure 4 means the angle between the T-bar (11) and It means the angle (γ:gamma) between the transformers (15).

한편, 해외 조선소에서 적용된 평블록 U-cell 구간 자동 용접 장치의 경우, 레일부에 부착된 다축 로봇이 1차원 레이저 센서를 이용하여 작업 부재 티칭을 수행한 후 용접을 수행할 수 있도록 구성되어 있다. Meanwhile, in the case of the flat block U-cell section automatic welding device applied in overseas shipyards, a multi-axis robot attached to the rail is configured to perform welding after teaching work members using a one-dimensional laser sensor.

하지만, 각 부재들이 작업 대상물에 대해 수직으로 배치된 상태에서만 가능하며, T-bar 론지가 기울어진 상태로 배치된 곡블록의 경우에는 로봇 기구부와의 충돌 문제가 발생한다. 더욱이, 1차원 레이저 센서를 이용하여 작업 부재에 대한 인식을 수행하므로, 티칭 시간이 오래 걸리며 부재 간 갭(gap) 및 개선(모따기) 처리 여부를 인식할 수 없다.However, this is only possible when each member is arranged perpendicularly to the work object, and in the case of curved blocks with the T-bar longage arranged at an angle, a collision problem with the robot mechanism occurs. Moreover, since recognition of work members is performed using a one-dimensional laser sensor, teaching time takes a long time and it is not possible to recognize gaps between members and whether or not improvement (chamfering) has been processed.

또한, 프레임 부재가 기울어진 채 배치되어 있는 경우에도 로봇의 작업 반경을 초과하는 문제에 대한 대응이 불가능하다. 즉, 곡블록의 다양한 부재 배치에 대응 가능한 추가적인 기능들이 있어야만 한다.Additionally, even if the frame member is placed at an angle, it is impossible to respond to the problem of exceeding the robot's working radius. In other words, there must be additional functions that can respond to the various member arrangements of the curve block.

참고적으로, 일반적인 작업 부재 형상 인식은 토치 끝단부의 용접 와이어가 작업 부재를 일일이 접촉하면서 발생하는 아크를 감지하여 작업 부재의 형상 인식을 수행하는 방식이 적용된다. For reference, general work member shape recognition is performed by detecting the arc generated as the welding wire at the end of the torch touches each work member.

또한, 터치 센서와 더불어 로봇 끝단부에 1차원 변위 센서를 적용하여 비접촉식으로 작업 대상 부재를 인식하는 방법이 적용되어, 터치 센서만 적용한 경우보다 좀 더 빠르게 형상 인식이 가능하도록 구성할 수도 있다. In addition, a method of recognizing work target members in a non-contact manner by applying a one-dimensional displacement sensor to the end of the robot in addition to a touch sensor can be applied to enable shape recognition more quickly than when only a touch sensor is applied.

평블록 부재와 같이 모든 부재들이 거의 동일하게 작업 대상물에 수직으로 취부된 상태로 되어 있는 경우에는 미리 저장된 설계 데이터 기반으로 상기 언급한 터치센서 및 1차원 변위 센서로의 티칭이 가능하다. 즉, 작업자가 collar plate, scallop, slot hole 등의 배치 및 부재 두께 등과 같이 작업 부재에 대한 일반적인 정보를 입력해 주면 용접 로봇이 입력 정보를 기반으로 형성된 용접 라인 정보를 이용하여 작업 대상물과 T-bar 론지, 프레임 부재 등의 교차점 및 용접라인을 차례로 인식하는 것이 가능하다.In cases where all members, such as flat block members, are almost identically mounted perpendicular to the work object, teaching of the above-mentioned touch sensor and one-dimensional displacement sensor is possible based on pre-stored design data. In other words, when the worker inputs general information about the work member, such as the arrangement of collar plate, scallop, slot hole, etc., and the thickness of the member, the welding robot uses the welding line information formed based on the input information to connect the work object and the T-bar. It is possible to sequentially recognize intersection points and weld lines of longies, frame members, etc.

하지만, 곡블록의 경우 모든 작업 구간마다 작업 부재들의 취부 상태가 다르기 때문에, 설계 데이터를 해당 작업 구간에 매칭시키는 것이 불가능하므로 각 부재들의 배치 형태에 대한 실시간 형상 인식 작업이 필요하다.However, in the case of curved blocks, because the attachment status of work members is different for every work section, it is impossible to match design data to the corresponding work section, so real-time shape recognition of the arrangement form of each member is necessary.

즉, 용접 장치가 곡블록 내부재를 용접하기 위해서는 1차적으로 용접할 용접 구간에서 부재들의 두께 및 이격거리 정보, Collar plate 및 scallop, slot hole 등의 배치가 어떻게 구성되어 있는지를 알아야만 한다. In other words, in order for a welding device to weld the inner material of a curved block, it must know how the thickness and separation distance information of the members, collar plate, scallop, slot hole, etc. are arranged in the welding section to be primarily welded.

또한, 용접 장치 기준으로 T-bar 론지 부재의 수직/수평 기울기, 프레임 부재의 수직/수평 기울기 및 장치와의 이격거리 등에 대한 정보가 필요하다. 더욱이, 곡블록 특성 상 용접 부위의 갭 정도 및 개선 처리 여부도 파악이 되어야만 불량 없이 용접이 가능하다.In addition, based on the welding device, information is needed about the vertical/horizontal inclination of the T-bar longie member, the vertical/horizontal inclination of the frame member, and the separation distance from the device. Furthermore, due to the nature of curved blocks, welding without defects is possible only when the extent of the gap in the welded area and whether or not it needs to be improved must be identified.

이러한, 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 출원인에 의해 제안된 종래기술로 국내등록특허 제10-1724424호인 '선박의 곡블록 내부재 용접 자동화 장치 및 그 운용 방법'이 개시되어 있으며, 그 운용 방법에 대한 내용을 설펴보면 다음과 같다.In order to solve these conventional problems, domestic registered patent No. 10-1724424, 'Automated device for welding curved block internal materials of ships and its operation method', is disclosed as a prior art proposed by the applicant of the present invention, the operation of which is disclosed. The details of the method are as follows.

작업 대상물에 T-bar 론지 부재와 프레임 부재를 포함한 부재들을 용접하기 위한 선박의 곡블록 내부재 용접 자동화 장치의 운용 방법으로서, 작업 구간 내의 용접을 위한 대상 부재들의 두께 및 이격 거리를 포함한 설계 정보를 입력하는 단계와, T-bar 론지 부재와 프레임 부재를 포함한 부재들의 수직/수평 기울기를 감지하는 단계와, 용접 자동화 장치와 부재들 간의 이격 거리를 감지하여 대상 부재 형상 정보를 획득하는 단계와, 2차원 센서를 이용하여 대상 부재 정밀 형상 정보를 획득하는 단계 및 정밀 형상 정보를 기반으로 용접 작업을 수행하는 단계를 포함하는 방법으로 실행된다.A method of operating a ship's curved block internal material welding automation device for welding members including T-bar longi members and frame members to a work object, providing design information including the thickness and separation distance of target members for welding within the work section. An input step, a step of detecting the vertical/horizontal inclination of members including a T-bar longie member and a frame member, and a step of detecting the separation distance between the welding automation device and the members to obtain target member shape information, 2. It is executed in a method that includes acquiring precise shape information of the target member using a dimensional sensor and performing a welding operation based on the precise shape information.

이를 통해, 용접 자동화 장치의 적용이 불가능했던 다양하고 복잡한 곡블록 U-cell 구간 내부재의 기울기 및 배치 상태를 빠르고 정밀하게 계측하고 이에 기초하여 자동으로 용접을 수행함으로써 용접 작업 생산성 및 작업 여건을 크게 향상시킬 수 있게 되었다.Through this, welding work productivity and working conditions are greatly improved by quickly and precisely measuring the inclination and arrangement status of the internal materials of various and complex curved block U-cell sections where application of welding automation equipment was impossible and automatically performing welding based on this. I was able to do it.

그러나, 상기한 종래기술의 경우, 일일이 용접을 위한 부재들에 대한 설계정보를 일일이 입력해야 하는 불편함이 존재한다.However, in the case of the prior art described above, there is the inconvenience of having to input design information for each member for welding one by one.

국내등록특허 제10-1724424호(공고일:2017.04.10.)Domestic registered patent No. 10-1724424 (announcement date: 2017.04.10.) 국내공개특허 제10-2010-114615호(공개일:2010.10.26.)Domestic Publication Patent No. 10-2010-114615 (Publication date: 2010.10.26.) 국내등록특허 제10-1464857호(공고일:2014.11.24.)Domestic registered patent No. 10-1464857 (announcement date: 2014.11.24.)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 곡블록을 형성하는 부재들에 대한 설계정보의 입력이 없이도 선박에 대한 곡블록의 용접을 원활하게 수행할 수 있는 곡블록 용접방법을 제공하고 하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a curved block welding method that can smoothly perform welding of curved blocks to ships without inputting design information about the members forming the curved blocks. There is a purpose.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법은 용접로봇(100)을 이용하여 내부재들로 형성되는 선박 곡블록을 용접하기 위한 용접방법에 있어서, 1)용접로봇(100)을 이동시키는 단계와, 2)깊이 측정 센서(200)로 곡블록에 대한 촬영정보를 획득하는 단계와, 3)촬영정보를 이용하여 내부재(10)의 아웃라이터를 정리하는 단계와, 4)아웃라이터가 정리된 촬영정보를 기반으로 용접정보를 획득하는 단계 및 5)용접정보를 기반으로 용접로봇(100)을 이용하여 용접을 실행하는 단계를 포함하며, 상기 2)단계에서 촬영정보는 용접하고자 하는 곡블록에 대한 촬영이미지 및 3D 좌표값인 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-described technical problem, the curved block welding method using a three-dimensional depth measurement sensor according to the present invention is a welding method for welding a ship curved block formed of internal materials using a welding robot 100, 1) moving the welding robot 100, 2) acquiring shooting information about the curved block using the depth measurement sensor 200, and 3) using the shooting information to create an outwriter of the internal material 10. It includes a step of organizing, 4) a step of the outwriter acquiring welding information based on the organized shooting information, and 5) a step of performing welding using the welding robot 100 based on the welding information, ) step, the shooting information is characterized in that it is a shooting image and 3D coordinate values for the curved block to be welded.

또한, 상기 2)단계에서의 상기 깊이 측정 센서(200)는 가시광 투광 센서(210)와 2D 이미지 센서(220)가 구비된 카메라의 기능을 갖는 센서인 것이 바람직하다.In addition, the depth measurement sensor 200 in step 2) is preferably a sensor having the function of a camera equipped with a visible light projection sensor 210 and a 2D image sensor 220.

또한, 상기 3)단계에서의 아웃라이터는 촬영정보를 통해 확인되는 용접하고자 하는 내부재(10) 간의 곡블록에 대하여 확인된 부분을 제외한 나머지 미확인된 부분인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the outwriter in step 3) is an unconfirmed part excluding the confirmed part of the curved block between the internal materials 10 to be welded, which is confirmed through photographing information.

또한, 상기 4)단계에서의 용접정보는 촬영이미지에 속하는 T-bar(11), 스킨플레이트(13) 및 트랜스(15)에 대한 각각의 파트면 및 라인으로 인식하는 곡블록정보 중에서 용접을 실행하고자 하는 용접라인에 대한 정보, 용접라인에 대한 대한 길이, 곡면을 이루는 반경 및 용접라인에 대한 내부재(10) 간의 각도가 포함되는 것이 바람직하다.In addition, the welding information in step 4) executes welding among the curved block information recognized as each part surface and line for the T-bar (11), skin plate (13), and transformer (15) belonging to the photographed image. It is desirable to include information about the desired welding line, the length of the welding line, the radius forming the curved surface, and the angle between the internal materials 10 with respect to the welding line.

본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 3D 좌표값 및 2D 형태를 갖는 적어도 하나 이상의 촬영이미지를 포함하는 촬영정보를 확인할 수 있는 깊이 측정 센서를 통하여 내부재로 형성된 곡블록에 대한 용접정보를 획득함에 따라 제어부의 제어를 통해 용접로봇으로 곡블록 부분에 대한 용접이 신속하게 구현될 수 있는 효과를 기대하게 된다.According to the present invention, unlike the prior art, welding information on a curved block formed of an internal material is obtained through a depth measurement sensor that can check shooting information including at least one shooting image with 3D coordinate values and 2D shape. Accordingly, the effect of quickly implementing welding of curved block parts with a welding robot through control of the control unit is expected.

도 1은 종래의 내부재들 간의 결합을 나타낸 도면.
도 2 내지 도 4는 도 1에 대한 각 파트별 각도를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법에 대한 용접로봇 시스템을 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 대한 깊이 측정 센서를 나타낸 도면.
도 8은 도 7에 대한 깊이 측정 센서와 용접로봇의 결합관계 확대도.
도 9는 도 7에 대한 깊이 측정 센서의 작용관계도.
도 10은 본 발명에 따른 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법에 대한 깊이 측정 센서에 의해 획득한 아웃라이터 제거 이전의 곡블록 촬영이미지.
도 11은 도 10에 대한 내부재 간의 파트면 및 라인을 인식을 위한 벡터도면.
도 12는 도 11에 대한 파트정보와 라인정보를 나타낸 도면.
도 13은 도 4에 대한 개념도.
Figure 1 is a diagram showing the connection between conventional internal materials.
Figures 2 to 4 are diagrams showing the angles of each part with respect to Figure 1.
Figure 5 is a flow chart showing a curved block welding method using a three-dimensional depth measurement sensor according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing a welding robot system for the curved block welding method using a three-dimensional depth measurement sensor according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the depth measurement sensor for FIG. 6.
Figure 8 is an enlarged view of the coupling relationship between the depth measurement sensor and the welding robot in Figure 7.
Figure 9 is an operational relationship diagram of the depth measurement sensor in Figure 7.
Figure 10 is a photographed image of a curved block before removal of the outwriter obtained by a depth measurement sensor for the curved block welding method using a 3D depth measurement sensor according to the present invention.
Figure 11 is a vector diagram for recognizing part surfaces and lines between internal materials in Figure 10.
Figure 12 is a diagram showing part information and line information for Figure 11.
Figure 13 is a conceptual diagram of Figure 4.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in more detail with reference to the attached drawings. The embodiments described herein may be modified in various ways. Specific embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, the specific embodiments disclosed in the attached drawings are only intended to facilitate understanding of the various embodiments. Therefore, the technical idea is not limited to the specific embodiments disclosed in the attached drawings, and it should be understood that all equivalents or substitutes included in the spirit and technical scope of the invention are included.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above-mentioned terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.In addition, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof is abbreviated or omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법(이하, 간략하게 '용접방법'이라 한다)Hereinafter, with reference to the attached drawings, a curved block welding method using a 3D depth measuring sensor according to the present invention (hereinafter simply referred to as the 'welding method')

설명에 앞서, 하기에 기재된 내부재(10)는 종래기술에서 언급된 선박에 대한 곡블록을 형성하는 T-bar(11), 스킨플레이트(13) 및 트랜스(15)의 파트를 의미하는 것으로 본 발명의 요지를 명확하게 이해시키기 위해 상세한 설명은 생략하도록 한다.Prior to the description, the internal material 10 described below is considered to mean parts of the T-bar 11, skin plate 13, and transformer 15 that form the curved block for the ship mentioned in the prior art. In order to clearly understand the gist of the invention, detailed description will be omitted.

먼저, 도 4 및 도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접방법(1)은 크게 1)용접로봇을 이동시키는 단계(S10)와, 2)깊이 측정 센서로 곡블록에 대한 촬영정보를 획득하는 단계(S20)와, 3)촬영정보를 이용하여 내부재의 아웃라이터를 정리하는 단계(S30)와, 4)아웃라이터가 정리된 촬영정보를 기반으로 용접정보를 획득하는 단계(S40) 및 5)용접정보를 기반으로 용접로봇을 이용하여 용접을 실행하는 단계(S50)을 포함한다.First, as shown in FIGS. 4 and 13, the welding method (1) according to the present invention largely includes 1) moving the welding robot (S10), and 2) capturing information about the curved block with a depth measurement sensor. Obtaining step (S20), 3) organizing the outwriter of the internal material using the photographing information (S30), 4) acquiring welding information based on the photographing information in which the outwriter has been organized (S40), and 5) It includes a step (S50) of executing welding using a welding robot based on welding information.

더욱 상세하게 설명하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 제어부(300)의 제어를 통해 용접하고자 하는 곡블록의 위치에 대한 위치정보를 입력하여 용접로봇(100)이 입력된 위치정보에 부합하는 위치로 이동시키는 1)단계를 실행하게 된다.To explain in more detail, as shown in FIG. 6, position information about the position of the curved block to be welded is input through control of the control unit 300, and the welding robot 100 is positioned at a position matching the input position information. Step 1) is executed to move to .

이후, 2)단계로, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 용접로봇(100)에 구비된 깊이 측정 센서(200)를 이용하여 곡블록을 촬영하여 3D 좌표값을 획득하며, 이를 위해 상기 깊이 측정 센서(200)는 가시광 투광 센서(210)와 2D 이미지 센서(220)가 구비된 카메라의 기능을 갖는 센서를 사용할 수 있다.Then, in step 2), as shown in FIGS. 7 and 8, the curved block is photographed using the depth measurement sensor 200 provided in the welding robot 100 to obtain 3D coordinate values, and for this purpose, the above The depth measurement sensor 200 may use a sensor having the function of a camera equipped with a visible light projection sensor 210 and a 2D image sensor 220.

여기서, 깊이 측정 센서(200)는 도 9에 도시한 바와 같이, 2D 이미지로부터 깊이정보를 획득하여 3D 공간상의 위치벡터(x,y,z)를 계산할 수 있는 가시광 투광센서와 2D 이미지 센서가 구비된 카메라 형태의 센서를 의미하며, 이러한 카메라 기능을 통해 후에 설명하고자 하는 용접정보를 확인하기 위한 촬영이미지의 획득이 가능하게 된다(도 10 참조).Here, as shown in FIG. 9, the depth measurement sensor 200 is equipped with a visible light transmitting sensor and a 2D image sensor that can obtain depth information from a 2D image and calculate a position vector (x, y, z) in 3D space. It refers to a sensor in the form of a camera, and through this camera function, it is possible to acquire captured images to confirm welding information to be explained later (see FIG. 10).

부연하면, 깊이 측정 센서(200)는 적어도 하나 이상의 촬영이미지를 픽셀화된 점구름(Point cloud) 형태로 획득 후, 위치벡터 중 'x축' 과 'y'축' 길이방향에 해당하는 'u'와 'v'의 값을 각각 획득하며, 깊이정보인 'd'는 각 픽셀의 서로 다른 색상을 이용하여 정해진 알고리즘을 통해 깊이인 'd'를 연산함에 따라 3D 좌표값을 의미하는 위치벡터 'x', 'y' 및 'z' 각각에 대한 좌표를 획득하게 된다.To elaborate, the depth measurement sensor 200 acquires at least one captured image in the form of a pixelated point cloud and then selects 'u' corresponding to the longitudinal directions of the 'x-axis' and 'y'-axis among the position vectors. The values of ' and 'v' are obtained respectively, and the depth information, 'd', is a position vector that means a 3D coordinate value as the depth 'd' is calculated through a determined algorithm using different colors of each pixel. The coordinates for x', 'y' and 'z' are obtained respectively.

아울러, 2)단계에서는 깊이 측정 센서(200)로 획득한 촬영이미지는 물론, 3D 좌표값(이하, '위치벡터'라 한다)을 제어부(300)에 전송하여 후에 설명하는 3)단계의 진행이 가능하게 하며, 이를 위해 깊이 측정 센서(200)는 상기 제어부(300)와 연결된 구조를 만족한다.In addition, in step 2), not only the captured image acquired by the depth measurement sensor 200 but also the 3D coordinate value (hereinafter referred to as a 'position vector') is transmitted to the control unit 300 to proceed with step 3), which will be explained later. This is possible, and for this purpose, the depth measurement sensor 200 satisfies a structure connected to the control unit 300.

이후, 3)단계로, 도 10에 도시한 바와 같은 전송된 촬영이미지를 기반으로 용접하고자 하는 내부재(10)들 간의 곡블록에 대하여 확인된 부분을 제외한 나머지 미확인된 부분인 아웃라이터(Outlier)를 정리(제거)하게 된다.Afterwards, in step 3), based on the transmitted captured image as shown in FIG. 10, an outlier, which is the remaining unconfirmed part excluding the confirmed part of the curved block between the internal materials 10 to be welded, is will be organized (removed).

이후, 4)단계에서는 도 11 및 도 12에서와 같이, 촬영이미지와 3D 좌표값을 이용하여 곡블록에 대한 파트별 분석을 실행하게 된다.Afterwards, in step 4), as shown in Figures 11 and 12, a part-by-part analysis of the song block is performed using the captured image and 3D coordinate values.

일예로 파트분석은 도시한 바와 같이, 아웃라이터가 제거된 촬영이미지에서 확인되는 각각의 내부재(10)에 대한 면과 경계선을 인식하는 곡블록정보를 확보 후, 해당 내부재 면에 대한 노멀 벡터를 생성하여 용접정보를 추출한다.As an example, part analysis, as shown, secures curved block information that recognizes the surface and boundary line of each internal material 10 identified in the captured image from which the outwriter has been removed, and then obtains a normal vector for the surface of the internal material. Create and extract welding information.

즉, 촬영이미지에 속하는 T-bar(11), 스킨플레이트(13) 및 트랜스(15)에 대한 각각의 내부재(10)를 파트면 및 라인 별로 별도 인식하여 곡블록정보를 획득한 이후에 해당 곡블록정보를 이루는 라인들 중 용접을 하고자 하는 용접라인에 대한 정보를 추출한 용접정보를 제어부(300)에 전송함으로써, 전송된 용접정보를 기반으로 5)단계를 통해 용접로봇(100)에 의한 곡블록 용접이 실행될 수 있도록 한다.In other words, each internal material (10) for the T-bar (11), skin plate (13), and transformer (15) belonging to the captured image is recognized separately for each part surface and line, and the song block information is obtained. By transmitting welding information, which extracts information about the welding line to be welded among the lines forming the curve block information, to the control unit 300, the song is created by the welding robot 100 through step 5) based on the transmitted welding information. Allows block welding to be performed.

아울러, 제어부에 전송되는 용접정보는 용접라인에 대한 경계면의 길이, 곡면을 이루는 반경 및 내부재(10)에 대한 각도 등이 부가적으로 전송되어 용접 효율이 향상될 수 있도록 한다.In addition, the welding information transmitted to the control unit is additionally transmitted such as the length of the boundary surface with respect to the welding line, the radius forming the curved surface, and the angle with respect to the internal material 10, so that welding efficiency can be improved.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접방법(1)은 종래와는 차별적으로 3D 좌표값 및 2D 형태를 갖는 적어도 하나 이상의 촬영이미지를 포함하는 촬영정보를 확인할 수 있는 깊이 측정 센서(200)를 통하여 내부재(10)로 형성된 곡블록에 대한 용접정보를 획득함에 따라 제어부(300)의 제어를 통해 용접로봇(100)으로 곡블록 부분에 대한 용접이 신속하게 구현될 수 있는 효과를 기대하게 된다.As described above, the welding method (1) according to the present invention is different from the conventional one through a depth measurement sensor 200 that can check shooting information including at least one captured image with 3D coordinate values and 2D shape. As welding information about the curved block formed of the internal material 10 is acquired, the effect of quickly implementing welding on the curved block portion with the welding robot 100 through control of the control unit 300 is expected.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with specific details such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is only provided to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , those skilled in the art can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described later as well as all things that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .

1: 본 발명에 따른 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법
100: 용접로봇
200: 깊이 측정 센서
210: 가시광 투광 센서 220: 2D 이미지 센서
300: 제어부
10: 내부재
11: T-bar 13: 스킨플레이트
15: 트랜스
1: Curved block welding method using a 3D depth measurement sensor according to the present invention
100: Welding robot
200: depth measurement sensor
210: Visible light transmitting sensor 220: 2D image sensor
300: Control unit
10: Internal material
11: T-bar 13: Skin plate
15: Trans

Claims (4)

용접로봇(100)을 이용하여 내부재들로 형성되는 선박 곡블록을 용접하기 위한 용접방법에 있어서,
1)용접로봇(100)을 이동시키는 단계;
2)깊이 측정 센서(200)로 곡블록에 대한 촬영정보를 획득하는 단계;
3)촬영정보를 이용하여 내부재(10)의 아웃라이터를 정리하는 단계;
4)아웃라이터가 정리된 촬영정보를 기반으로 용접정보를 획득하는 단계; 및
5)용접정보를 기반으로 용접로봇(100)을 이용하여 용접을 실행하는 단계;를 포함하며,
상기 2)단계에서 촬영정보는 용접하고자 하는 곡블록에 대한 촬영이미지 및 3D 좌표값인 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법.
In a welding method for welding a ship curved block formed of internal materials using a welding robot 100,
1) Moving the welding robot 100;
2) Obtaining shooting information about the song block using the depth measurement sensor 200;
3) organizing the outwriter of the inner material 10 using the shooting information;
4) A step in which the outwriter acquires welding information based on the organized shooting information; and
5) performing welding using the welding robot 100 based on welding information;
A curved block welding method using a 3D depth measurement sensor, wherein the photographed information in step 2) is a photographed image and 3D coordinate values of the curved block to be welded.
제1항에 있어서,
상기 2)단계에서의 상기 깊이 측정 센서(200)는
가시광 투광 센서(210)와 2D 이미지 센서(220)가 구비된 카메라의 기능을 갖는 센서인 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법.
According to paragraph 1,
The depth measurement sensor 200 in step 2) is
A curved block welding method using a three-dimensional depth measurement sensor, characterized in that the sensor has the function of a camera equipped with a visible light projection sensor (210) and a 2D image sensor (220).
제1항에 있어서,
상기 3)단계에서의 아웃라이터는
촬영정보를 통해 확인되는 용접하고자 하는 내부재(10) 간의 곡블록에 대하여 확인된 부분을 제외한 나머지 미확인된 부분인 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법.
According to paragraph 1,
The outwriter in step 3) above is
A curved block welding method using a three-dimensional depth measurement sensor, characterized in that the remaining unconfirmed portion excluding the confirmed portion of the curved block between the internal materials 10 to be welded confirmed through shooting information.
제1항에 있어서,
상기 4)단계에서의 용접정보는
촬영이미지에 속하는 T-bar(11), 스킨플레이트(13) 및 트랜스(15)에 대한 각각의 파트면 및 라인으로 인식하는 곡블록정보 중에서 용접을 실행하고자 하는 용접라인에 대한 정보, 용접라인에 대한 대한 길이, 곡면을 이루는 반경 및 용접라인에 대한 내부재(10) 간의 각도가 포함되는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 측정센서를 이용한 곡블록 용접방법.
According to paragraph 1,
The welding information in step 4) above is
Among the curved block information recognized as each part surface and line for the T-bar (11), skin plate (13), and transformer (15) belonging to the captured image, information on the welding line on which welding is to be performed, information on the welding line A curved block welding method using a three-dimensional depth measuring sensor, characterized in that it includes the length of the curved surface, the radius forming the curved surface, and the angle between the internal materials 10 with respect to the weld line.
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