KR100752782B1

KR100752782B1 - 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100752782B1
Application number: KR1020060047598A
Authority: KR
Inventors: 류항기
Original assignee: 주식회사 에이티엠
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2026-05-26

Abstract

본 발명은 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 작업 대상의 3차원적 위치 변위를 산출하여 로봇의 작업위치를 3차원적으로 현출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 로봇 작업 툴의 각각에 개별좌표 및 공통좌표를 설정하며, 레이저 센서 및 비전 카메라를 통하여 특징점을 산출하고 블록 보간법에 의하여 대표블록을 설정하여 이전 차체와 현재 차체의 작업위치의 변위를 산출하여 작업위치를 3차원적 영상으로 출력하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템 및 방법이 제공된다. 이와 같은 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템 및 방법에 의하면, 차량 각각의 특징점을 기준으로 실제 각각의 로봇이 작업해야 하는 위치를 3차원으로 출력하여 출력된 정보와 실제 작업한 차량의 상호 비교를 통하여 작업성이 향상되고, 향후 개선방향의 중요한 자료로 활용될 수 있는 장점을 갖는다.

자동 보정, 블록 보간법, 로봇, 3차원 블록, 레이저 센서, 비전 카메라

Description

로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템 및 방법{System and method for three dimensional printing about work position of robot}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법을 흐름에 따라 순차적으로 나타낸 흐름도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템의 구성을 나타내 블록도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차체 및 로봇 시스템을 나타낸 개략도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공통좌표를 설정하는 것을 나타낸 예시도,

도 5a 내지 도 5c는 레이저 센서 및 비전 카메라를 통하여 차체의 표면의 특징점을 산출하는 것을 나타낸 사시도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블록 보간법에 의하여 특징점의 위치하는 부분을 3차원 블록으로 분할하는 것을 나타낸 예시도,

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 각 로봇의 작업위치를 3차원적으로 나타낸 예시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

210...좌표설정부 220...특징점 산출부

230...대표블록 선택부 240...변위 산출부

250...작업위치 설정부 260...작업위치 출력부

270...작업위치 저장부 310...차체

320...로봇 321...작업 툴

510...레이저 센서 520...비전 카메라

530...차체 표면

본 발명은 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 작업 대상의 3차원적 위치 변위를 산출하여 로봇의 작업위치를 3차원적으로 현출하는 방법에 관한 것이다.

현대 제조 산업 공정 시스템은 그 규모가 크고 복잡하며, 대다수의 공정이 인력에 의한 작업 의존도보다 공정 로봇에 의한 의존도가 높아지면서 개별 로봇 시스템의 신뢰성과 안정성의 유지에 대한 관심이 고조되고 있다.

로봇에 의한 작업은 중공업 및 항공 산업과 같은 대형 산업 설비 시설뿐만 아니라 반도체 산업과 같은 소형 산업 설비시설 등에 폭넓게 사용되며, 특히 자동차 제조 공정 환경의 소음, 온도, 조립체의 무게 등 여러 가지 요인으로 인하여 작업 인력에 의한 단순 반복 작업이 불가능하므로 이로 인하여 로봇에 의한 작업 의존도가 다른 산업 현장에서보다 높다.

이와 같은 로봇에 의한 작업은 로봇의 작업 위치를 결정하기 위하여 레이저 센서 또는 비전 카메라를 이용하여 2차원 형태의 X축 및 Y축의 오차 변위 값을 로봇 티칭 프로그램을 이용하여 위치를 보정하는 방법이 사용되고 있으며, 3차원 형태의 경우 스테레오 카메라 등을 이용하여 위치를 보정하는 방법이 사용되고 있다.

그러나, 이와 같은 방법의 경우 다수의 로봇 제어시 작업 위치를 개별 로봇 별로 티칭하는 작업을 거쳐야 하며, 위치 교정 시 개별적 로봇의 환경에 맞게 수동으로 교정하는 작업을 하게 된다.

따라서, 로봇 간의 간섭 및 각 로봇의 작업 축의 위치 결정에 상당한 시간 및 작업 인원이 요구되며, 교정 작업시 로봇의 개수에 따라 장시간이 소요되는 문제점을 갖으며, 스테레오 카메라를 이용한 경우 영상 획득을 위한 로봇의 위치, 부수물의 존재 등의 문제로 인하여 정확한 3차원 위치 추정을 위한 영상 처리 속도 늦어지는 등의 문제점을 갖는다.

더욱이, 자동차 차종 별로 로봇 작업이 증가하는 경우 상당한 시간 및 인력이 요구되는 문제점을 갖는다.

또한, 3차원 상에서 작업이 이루어지는 로봇의 작업은 작업이 정확히 수행되는 것을 인지하고 작업의 효율을 높이기 위하여 차량 각각의 로봇이 작업해야 하는 위치를 3차원으로 출력하여 출력된 정보와 실제 작업된 차량의 상호 비교 가능한 시스템이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 필요성 및 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 로봇의 작업 위치를 효율적으로 산출하며, 작업 위치를 3차원적으로 출력 하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법은 차체의 진입에 따라 상기 차체를 자동으로 가공하는 하나 이상의 로봇에 구비되는 작업 툴 각각의 개별 로봇을 기준으로 한 3차원적 위치 좌표인 개별좌표를 설정하며, 상기 각 작업 툴에 공통으로 적용되는 3차원적 위치 좌표인 공통좌표를 설정하는 좌표설정단계; 상기 로봇에 장착된 레이저 센서 및 비전 카메라에 의하여 차종에 따라 차체 고유의 특징이 되는 특징점을 산출하는 특징점 산출단계; 상기 특징점이 위치하는 공간을 블록 보간법에 의하여 소정개수의 3차원 블록으로 분할하여, 상기 특징점의 좌표인 특징점좌표를 설정하고 상기 분할된 블록들의 대표가 되는 좌표인 대표좌표를 설정하여 상기 대표좌표와 상기 특징점좌표 간의 거리를 산출하여 최소거리에 해당하는 블록인 대표블록을 선택하는 대표블록 선택단계; 상기 대표블록 선택단계에서 선택된 대표블록의 대표좌표와 이전 차체의 대표블록의 대표좌표의 변위를 산출하는 변위 산출단계; 상기 변위 산출단계에서 산출된 상기 변위와 상기 공통좌표 및 상기 개별좌표에 의하여 현재 진입된 차체에 대한 상기 로봇의 작업위치를 설정하는 작업위치 설정단계; 및 상기 작업위치 설정단계에서 설정된 상기 로봇의 상기 작업위치를 3차원적 영상으로 출력하는 작업위치 출력단계를 포함한다.

또한, 상기 대표블록 선택단계는 상기 대표블록을 소정개수의 3차원 블록으로 재분할하여 대표좌표를 설정하며, 상기 재분할된 대표좌표와 상기 특징점 간의 거리를 산출하여 최소거리에 해당하는 대표블록 선택하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법은 상기 작업위치를 차량의 종류에 따라 분류하여 저장하는 작업위치 저장단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

게다가, 상기 레이저 센서의 레이저는 십자형(+)레이저인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 레이저 센서는 작업 대상이 되는 차체에 대하여 45°의 기울기를 갖도록 레이저가 조사되는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템은 차체의 진입에 따라 상기 차체를 자동으로 가공하는 하나 이상의 로봇에 구비되는 작업 툴 각각의 개별 로봇을 기준으로 한 3차원적 위치 좌표인 개별좌표를 설정하며, 상기 각 작업 툴에 공통으로 적용되는 3차원적 위치 좌표인 공통좌표를 설정하는 좌표설정부; 상기 로봇에 장착된 레이저 센서 및 비전 카메라에 의하여 차종에 따라 차체 고유의 특징이 되는 특징점을 산출하는 특징점 산출부; 상기 특징점이 위치하는 공간을 블록 보간법에 의하여 소정개수의 3차원 블록으로 분할하여, 상기 특징점의 좌표인 특징점좌표를 설정하고 상기 분할된 블록들의 대표가 되는 좌표인 대표좌표를 설정하여 상기 대표좌표와 상기 특징점좌표 간의 거리를 산출하여 최소거리에 해당하는 블록인 대표블록을 선택하는 대표블록 선택부; 상기 대표 블록 선택부에서 선택된 대표블록의 대표좌표와 이전 차체의 대표블록의 대표좌표의 변위를 산출하는 변위 산출부; 상기 변위 산출부에서 산출된 상기 변위와 상기 공통좌표 및 상기 개별좌표에 의하여 현재 진입된 차체에 대한 상기 로봇의 작업위치를 설정하는 작업위치 설정부; 및 상기 작업위치 설정부에서 설정된 상기 로봇의 상기 작업위치를 3차원적 영상으로 출력하는 작업위치 출력부를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법을 흐름에 따라 나타낸 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템의 구성을 나타내 블록도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템(200)은 좌표설정부(210), 특징점 산출부(220), 대표블록 선택부(230), 변위 산출부(240), 작업위치 설정부(250), 작업위치 출력부(260) 및 작업위치 저장부(270)를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법은 좌표설정단계(S100), 특징점 산출단계(S110), 대표블록 선택단계(S120,S130), 변위 산출단계(S140), 작업위치 설정단계(S150), 작업위치 출력단계(S160) 및 작업위치 저장단계(S170)를 포함한다.

도 3에는 자동차 차체 라인의 하부 실러 도포 공정을 나타내는 사시도가 도시되어 있다. 도시한 바와 같은 산업용 로봇(320)은 차체에 실러를 도포하기 위한 장치로서, 상기 로봇(320)의 작업 툴(tool)(321)에는 도 5에서 나타낸 바와 같은 레이저 센서(510) 및 비전 카메라(520)가 설치되어 있다.

여기서, 상기 작업 툴(321)은 상기 로봇의 축의 끝단에 장착되어 용접수단, 실러도포수단, 페인팅 수단 등의 차체에 작업을 위한 다양한 수단을 말하며, 앞서 언급한 작업 수단 이외의 다양한 산업용 가공 수단 등이 상기 로봇(320)이 장착되어 작업이 이루어지는 것이 가능함은 물론이다.

상기 좌표설정단계(S100)에서 상기 좌표설정부(210)는 상기 각 로봇(320)의 작업 툴(321)을 기준으로 각각의 로봇에 대한 개별적으로 적용되는 3차원적 위치 좌표인 개별좌표를 설정하며, 상기 각 작업 툴(321)에 공통으로 적용되는 3차원적 위치 좌표인 공통좌표를 설정한다.

상기 개별좌표는 개별로봇마다 자체의 기준점을 중심으로 좌표계가 형성되며, 작업 툴(321)의 3차원 좌표인 x,y,z의 값이 결정되는 것이다.

상기 공통좌표는 하나 이상의 로봇에 공통으로 적용되는 기준점을 잡고 상기 기준점을 기준으로 각각의 로봇(320)에 구비되는 작업 툴(321)의 x,y,z의 좌표계를 생성하여 설정된다.

도 4는 이에 대한 예시로서, 4개의 각 로봇의 개별좌표에서의 개별기준점(410a,410b,410c,410d)을 기준으로 상기 4개의 개별기준점(410a,410b,410c,410d)의 중심이 되는 지점을 상기 공통좌표의 기준점(420)으로 설정하는 것을 나타내고 있다.

상기 공통좌표의 기준점은 임의로 설정될 수 있으나, 각 로봇의 개별기준점들의 중심이 되는 위치에 상기 공통좌표의 기준점을 설정하는 것이 산술적 계산에 있어서 효율적이므로 각 로봇의 중심에 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 개별좌표와 상기 공통좌표는 상기와 같은 방식에 의하여 설정되므로 개별좌표를 공통좌표로 변환하거나 공통좌표를 개별좌표로 변환하는 것은 간단한 산술적 계산에 의해서 수행될 수 있다.

상기 특징점 산출단계(S110)에서 상기 특징점 산출부(220)는 상기와 같이 작업 툴(321)의 개별좌표 및 공통좌표가 설정되면, 상기 차체의 특징점을 산출하게 된다.

여기서, 특징점이란 차량의 종류에 따라서 물리적인 특징이 있는 곳의 위치로서, 예를 들어 설명하면 특정차량의 운전석 앞문의 손잡이, 키홀(key hole), 전면유리창 하단부의 나사 결합홀 등과 같이 물리적 특징이 있는 곳을 지칭하는 것이다.

따라서, 상기와 같은 특징점은 차량마다 갖는 고유한 물리적 위치로서, 작업할 차량의 종류가 결정되면 상기 특징점으로부터 3차원(x,y,z) 방향으로 이동된 위치가 차량의 종류에 따른 작업위치로 결정되는 것이다.

예를 들어, 특징점의 좌표가 (1,1,1)이고 작업을 해야하는 위치가 상기 특징점으로부터 (+2,+3,-4)만큼 3차원적으로 이격된 위치에 존재한다면, 상기 작업해야하는 위치는 (1+2, 1+3, 1-4)인 (3,4,-3)이 되는 것이다.

따라서, 상기 특징점으로부터 일정 거리 떨어진 위치에 미리 인지하고 있는 작업위치가 결정되므로 본 발명의 실시예에서는 특징점의 위치를 로봇이 작업해야하는 위치로 간주하여 설명하기로 한다.

상기 특징점이 산출되는 과정을 구체적으로 살펴보면, 상기 특징점은 상기 로봇(320)의 작업 툴(321)에 장착된 레이저 센서(510) 및 비전 카메라(320)에 의하여 결정되는데, 도 5a 내지 도 5c에는 상기 레이저 센서(510)와 상기 비전 카메라(520)에 의하여 특징점을 감지하는 방법을 도시하고 있다.

상기 레이저 센서(510)는 차체에 사용 거리에 따라 레이저의 조절이 가능한 십자(+)형으로 레이저를 조사하여 굴곡, 홈, 홀, 돌기 등에 따라 레이저의 꺾임 또는 사라짐을 감지하게 되고, 상기 비전 카메라(520)를 통하여 이에 따른 영상을 획득하며, 상기 레이저 센서(510)에 의하여 십자형 레이저의 교차점이 위치하는 거리를 산출하게 된다.

여기서, 상기 레이저 센서(510)에서 조사되는 레이저는 차체의 색생, 굴곡, 꺽어짐, 사라짐 등을 효율적으로 감지하며, 외부조건의 변화에 강한 특성을 갖기 위하여 (+)자형 레이저인 것이 바람직하며, 정밀한 레이저 센서(510)의 감지를 위하여 차체와 이루는 각도가 40°내지 50° 정도로 조사되는 것이 바람직하다.

상기 대표블록 선택단계(S120,S130)에서 상기 대표블록 선택부(230)는 상기와 같이 산출된 특징점이 위치하는 공간을 블록 보간법에 의하여 도 6에 도시한 바와 같이 소정개수의 3차원 블록(600)으로 분할하여, 상기 특징점의 좌표인 특정점좌표를 설정하고, 상기 분할된 블록(610)의 대표값(611)인 대표좌표를 설정하여(S120), 상기 대표좌표와 상기 특징점좌표 간의 거리를 산출하여 최소거리에 해당하는 블록인 대표블록을 선택하게 된다(S130).

여기서 블록 보간법이란, 상기 작업공간을 일정한 간격의 블록으로 분할하여 분할된 블록을 대표할 수 있는 가상의 값을 갖도록 하는 것을 말하며, 다음의 [수학식 1]에 의하여 분할된 좌표를 산출할 수 있다.

여기서, X₁은 상기 블록의 최초 X축의 좌표, X_n은 상기 블록의 마지막 X축의 좌표, k는 분할되는 블록 간의 간격, h는 분할되는 블록의 개수를 의미한다.

상기 블록의 처음 X축의 좌표가 1이고, 상기 블록의 마지막 X축의 좌표가 10이라 가정하여, 상기 블록을 총 9개의 블록으로 분할할 경우, 상기 [수학식 1]에 적용하면, 상기 블록 간의 간격은 1이 되며, 그 다음 블록의 X축의 좌표를 산출할 수 있다.

상기와 같은 대표블록을 설정하는 방법을 예를 들어 설명하면, 상기 차체(310)를 이송하기 위한 이송수단(미도시)에 의하여 작업해야할 차체가 이송하게 되고, 차체의 흔들림 등에 의하여 차체의 위치가 이동하게 되는 최대한의 범위를 X축으로 60mm, Y축으로 70mm, Z축으로 110mm 로 설정하여, 각각의 블록의 모서리를 10mm로 분할하게 되면, X축으로 6개, Y축으로 7개, Z축으로 11개인 6 x 7 x 11 = 462개의 블록으로 분할되는 것이다.

상기와 같은 블록 보간법에 의하여 분할된 462개의 블록은 각각의 블록내 데이터 분포를 하나의 대표값으로 설정하여, 각각의 블록마다 대표가 되는 좌표인 대표좌표를 갖도록 한다.

여기서 상기 대표좌표는 각각 블록을 대표하여 나타내는 좌표로서, 오차를 최소화하기 위하여 각 블록의 중심점을 대표좌표로 설정하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 분할된 블록들의 대표좌표와 상기 특징점좌표 간의 거리를 다음의 [수학식 2]에 의하여 산출하게 되고, 산출된 값 중 최소값을 가지는 즉, 최소거리에 해당하는 대표블록을 선택하게 된다.

여기서,(μ_x, μ_y, μ_z)는 실제 측정된 특징점의 좌표이며, (X_i, Y_i, Z_i)는 선택된 블록의 대표좌표를 말한다.

최소 거리에 의하여 결정된 10mm 단위 블록의 대표좌표는 다시 블록 보간법을 이용하여 더욱 미세단위인 1mm 단위의 블록으로 재분할하여 [수학식 1]에 의하여 가장 근접한 대표블록을 선택할 수 있다.

이에 따라 더욱 세밀하게 분할된 블록을 기준으로 최소거리에 해당하는 대표블록을 선택하게 되므로 작업의 오차를 현저하게 줄일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 두 번의 블록 보간법에 의하여 최소거리에 해당하는 대표블록을 선택하는 것을 나타내고 있으나, 더욱 미세한 작업을 위해서는 상기 과정을 2번 이상 수행하는 것이 가능하며, 횟수가 증가할 수록 보다 정밀한 대표블록이 산출되는 것이다.

상기 대표블록 선택단계(S130)에서 상기 대표블록 선택부(230)는 하나의 차체에 대한 로봇의 작업위치가 결정되면, 다음으로 진입되어 작업되는 차체에 대하여 동일한 과정을 거쳐 대표블록을 선택하게 된다.

다음으로, 상기 변위 산출단계(S140)에서 상기 변위 산출부(240)는 이전 차체에 관한 대표블록의 대표좌표와 현재 차체에 관한 대표블록의 대표좌표를 비교하여, 변경된 변위를 산출하게 된다.

상기 작업위치 설정단계(S150)에서 상기 작업위치 설정부(250)는 상기 변위 산출단계(S140)에서 산출된 변위에 따라 각 로봇이 작업해야 하는 위치를 설정하게 되는데, 이전 차체의 대표좌표와 현재 차체의 대표좌표를 비교, 연산을 수행하고, 상기 개별좌표 및 상기 공통좌표의 좌표계와 연동하여 각 로봇이 작업해야 할 위치를 설정하게 된다.

다음으로, 상기 작업위치 출력단계(S160)에서 상기 작업위치 출력부(260)는 상기 작업위치 설정단계(S150)에서 설정된 각 로봇의 3차원적 작업위치를 나타내며, 7a 내지 도 7d에 도시한 바와 같이 3차원 좌표의 영상을 모니터, 프린터 등과 같은 출력수단에 의하여 출력되는 것이다.

상기 로봇의 3차원적 작업위치는 도시한 바와 같이 x,y,z의 좌표계에서 차량의 작업위치를 점으로 표현되며, 입체적으로 표현된 작업위치를 다양한 각도로 변환하여 출력하는 것은 물론 확대 또는 축소 등의 기법을 이용하여 원하는 영상을 연출하는 것이 가능하다.

따라서, 차량의 종류에 따른 차체의 작업위치가 모니터 또는 프린터 등과 같은 출력수단에 의하여 3차원 영상으로 출력되어 출력된 영상과 실제 작업한 차량의 상호 비교를 통하여 작업의 상태를 용이하게 파악할 수 있으며, 향후 작업의 개선을 위한 자료로 활용될 수 있게 된다.

이후, 상기 작업위치 저장단계(S170)에서 상기 작업위치 저장부(270)는 상기 차량의 종류에 따른 차체의 작업위치에 관한 정보를 저장하여 로봇이 작업해야 하는 작업위치를 통합적으로 관리할 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 차체의 실러 도포를 위한 차체의 제작 공정에 적용하여 설명하고 있으나, 본 발명은 차량의 차체뿐만 아니라 중공업, 선박, 항공, 로켓 등 로봇을 이용한 다양한 산업용 로봇에 적용되어 수행되는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템 및 방법에 의하면, 차량 각각의 특징점을 기준으로 실제 각각의 로봇이 작업해야 하는 위치를 3차원으로 출력하여 출력된 정보와 실제 작업한 차량의 상호 비교를 통하여 작업성이 향상되고, 향후 개선방향의 중요한 자료로 활용될 수 있다.

또한, 로봇의 작업위치를 설정하는 시간 및 인력이 감소하며, 로봇의 신뢰도 높은 작업위치의 산출이 가능하며, 다양한 차종에 따라 산출된 로봇의 작업 위치에 관한 데이터를 통합적으로 저장 관리할 수 있다.

더욱이, 차량 가공의 로봇뿐만 아니라 다양한 제조 산업 공정 시스템에 적용되어 활용할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims

차체의 진입에 따라 상기 차체를 자동으로 가공하는 하나 이상의 로봇에 구비되는 작업 툴 각각의 개별 로봇을 기준으로 한 3차원적 위치 좌표인 개별좌표를 설정하며, 상기 각 작업 툴에 공통으로 적용되는 3차원적 위치 좌표인 공통좌표를 설정하는 좌표설정단계;

상기 로봇에 장착된 레이저 센서 및 비전 카메라에 의하여 차종에 따라 차체 고유의 특징이 되는 특징점을 산출하는 특징점 산출단계;

상기 특징점이 위치하는 공간을 블록 보간법에 의하여 소정개수의 3차원 블록으로 분할하여, 상기 특징점의 좌표인 특징점좌표를 설정하고 상기 분할된 블록들의 대표가 되는 좌표인 대표좌표를 설정하여 상기 대표좌표와 상기 특징점좌표 간의 거리를 산출하여 최소거리에 해당하는 블록인 대표블록을 선택하는 대표블록 선택단계;

상기 대표블록 선택단계에서 선택된 대표블록의 대표좌표와 이전 차체의 대표블록의 대표좌표의 변위를 산출하는 변위 산출단계;

상기 변위 산출단계에서 산출된 상기 변위와 상기 공통좌표 및 상기 개별좌표에 의하여 현재 진입된 차체에 대한 상기 로봇의 작업위치를 설정하는 작업위치 설정단계; 및

상기 작업위치 설정단계에서 설정된 상기 로봇의 상기 작업위치를 3차원적 영상으로 출력하는 작업위치 출력단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 작업위 치의 3차원적 현출 방법.
제1항에 있어서,

상기 대표블록 선택단계는 상기 대표블록을 소정개수의 3차원 블록으로 재분할하여 대표좌표를 설정하며, 상기 재분할된 대표좌표와 상기 특징점 간의 거리를 산출하여 최소거리에 해당하는 대표블록 선택하는 것을 특징으로 하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법.
제1항에 있어서,

상기 작업위치를 차량의 종류에 따라 분류하여 저장하는 작업위치 저장단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법.
제1항에 있어서,

상기 레이저 센서의 레이저는 십자형(+)레이저인 것을 특징으로 하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법.
제1항에 있어서,

상기 레이저 센서는 작업 대상이 되는 차체에 대하여 45°의 기울기를 갖도록 레이저가 조사되는 것을 특징으로 하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 방법.
차체의 진입에 따라 상기 차체를 자동으로 가공하는 하나 이상의 로봇에 구비되는 작업 툴 각각의 개별 로봇을 기준으로 한 3차원적 위치 좌표인 개별좌표를 설정하며, 상기 각 작업 툴에 공통으로 적용되는 3차원적 위치 좌표인 공통좌표를 설정하는 좌표설정부;

상기 로봇에 장착된 레이저 센서 및 비전 카메라에 의하여 차종에 따라 차체 고유의 특징이 되는 특징점을 산출하는 특징점 산출부;

상기 특징점이 위치하는 공간을 블록 보간법에 의하여 소정개수의 3차원 블록으로 분할하여, 상기 특징점의 좌표인 특징점좌표를 설정하고 상기 분할된 블록들의 대표가 되는 좌표인 대표좌표를 설정하여 상기 대표좌표와 상기 특징점좌표 간의 거리를 산출하여 최소거리에 해당하는 블록인 대표블록을 선택하는 대표블록 선택부;

상기 대표블록 선택부에서 선택된 대표블록의 대표좌표와 이전 차체의 대표블록의 대표좌표의 변위를 산출하는 변위 산출부;

상기 변위 산출부에서 산출된 상기 변위와 상기 공통좌표 및 상기 개별좌표에 의하여 현재 진입된 차체에 대한 상기 로봇의 작업위치를 설정하는 작업위치 설정부; 및

상기 작업위치 설정부에서 설정된 상기 로봇의 상기 작업위치를 3차원적 영상으로 출력하는 작업위치 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템.
제6항에 있어서,

상기 대표블록 선택부는 상기 대표블록을 소정개수의 3차원 블록으로 재분할하여 대표좌표를 설정하며, 상기 재분할된 대표좌표와 상기 특징점 간의 거리를 산출하여 최소거리에 해당하는 대표블록 선택하는 것을 특징으로 하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템.
제6항에 있어서,

상기 작업위치를 차량의 종류에 따라 분류하여 저장하는 작업위치 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 작업위치의 3차원적 현출 시스템.