KR920010575B1 - Position correction system for fine positioning of robot - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 센싱시스템이 부착된 로보트핸드의 구성도.1 is a block diagram of a robot hand to which a sensing system is attached.
제2도는 레이저를 이용한 광학식 비접촉 프로브(Probe)의 일반적 구성도.2 is a general configuration of an optical non-contact probe (Probe) using a laser.
제3a도 및 제3b도는 본 발명에 따른 비접촉 센싱을 위한 센서들의 배치도.3a and 3b are layout views of sensors for contactless sensing according to the present invention.
제4a도 및 제4b도는 본 발명에 따른 센싱의 기본원리를 도시한 설명도.4a and 4b are explanatory diagrams showing the basic principle of sensing according to the present invention.
제5도는 본 발명에 따른 스터드용접 로보트시스템의 구성도.5 is a block diagram of a stud welding robot system according to the present invention.
제6도는 다중-태스킹 시스템의 구조도.6 is a structural diagram of a multi-tasking system.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 레이저(또는 광학식) 디스플레이스먼트 센서 2,12 : 센서부착장치1: laser (or optical)
3 : 스터드 4 : 용접건3: stud 4: welding gun
5 : 로보트 핸드 7 : 광원5: robot hand 7: light source
8 : 시준렌즈 9 : 집광렌즈8: collimating lens 9: condenser lens
10 : CCD-화상감지기 11 : 전원 및 신호처리기10: CCD-image sensor 11: power supply and signal processor
13 : 작업대상물 14 : 로보트콘트롤러13: Work Object 14: Robot Controller
15 : RS 232 C 인터페이스 포트 16 : 케이블15: RS 232 C interface port 16: cable
17 : 다중-태스킹 시스템 18 : 퍼스널 컴퓨터17
19 : 데이터 수집시스템19: data collection system
본 발명은 일반적인 로보트 시스템에 레이저(또는 광학) 디스플레이스먼트 센서를 부착하여 로보트운동이 정밀한 작업을 수행할 때에 대상물체와 로보트사이의 상대거리의 비접촉적인 거리센싱을 실현하여 미세조정과 보정을 위한 위치보정 시스템에 관한 것이다.According to the present invention, a laser (or optical) displacement sensor is attached to a general robot system to realize a non-contact distance sensing of a relative distance between an object and a robot when the robot motion is precisely performed. A position correction system.
일반적으로 대량생산라인에서의 로보트의 활용은 대상공작물의 제작정도 및 조립오차 그리고 로보트자체의 정밀도 등을 인해 사전에 교시된 포인트에서 매우 큰 상대반복 오차를 감수하여야 한다.In general, the use of robots in mass production lines has to bear a very large relative repetition error at points taught in advance due to the manufacturing accuracy, assembly error, and accuracy of the robot itself.
생산성향상을 위한 작업정도가 높아짐에 따라 종래의 반복단순작업을 탈피하여 로보트 활용에 센서시스템을 이용한 위치보정시스템의 도입을 통하여 로보트에 지능성을 부가하는 프로세서가 요구되고 있다. 실제 대량생산라인에서의 센싱시스템의 활용에 있어서 가장 중요한 면은 센서작동의 간편성, 신속성, 정확성 및 견고성이다.As the degree of work for improving productivity increases, a processor is required to add intelligence to the robot through the introduction of a position correction system using a sensor system in order to use the robot by avoiding the conventional simple work. In practice, the most important aspects of the use of sensing systems in mass production lines are the simplicity, speed, accuracy and robustness of sensor operation.
종래의 고가의 센셍시스템과는 달리 본 발명의 주요목적은 레이저 디스플레이스먼트 센서를 사용하여 이러한 특성에 부합되면서도 저렴하며 특히 센싱시간이 단축되는 비접촉식 센싱시스템을 제공하는 것이다.Unlike the conventional expensive sensing system, the main object of the present invention is to provide a non-contact sensing system that meets these characteristics and is inexpensive, and in particular, shortens the sensing time by using a laser displacement sensor.
본 발명의 다른 목적은 레이저 디스플레이스먼트 센서를 이용하여 구성된 센싱 메카니즘을 로보트에 장착하여 로보트의 작업대상물을 비접촉으로 센싱한 후 산업용 컴퓨터에서 이를 처리하여 로보트의 보정량을 송신하므로서 로보트시스템에 위치보정기능을 부여하는 것이다.Another object of the present invention is to mount the sensing mechanism configured using the laser displacement sensor to the robot by sensing the robot's workpieces in a non-contact manner, and then processed by the industrial computer to transmit the correction amount of the robot while the position correction function in the robot system To give.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 특징들은 첨부된 도면에 의거하여 이하에 상세히 기술된다.These and other features of the present invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 따른 센싱시스템이 스터트용접용 로보트 핸드에 적용된 일실시예를 개략적으로 도시하여 보인 것으로, 여기에서는 로보트 핸드(5)의 선단부에 용접건(4)이 설치되어 있고 그 용접건(4)의 일측에는 레이저(광학식) 디스플레이스먼트 센서(1)가 별도의 센서 부착장치(2)에 의해 후기할 사용목적에 적합한 형태로 부착된 일예를 보여주고 있다. 도면중 미설명 부호 6은 작업대상물, 3은 스터드이다.1 schematically shows an embodiment in which the sensing system according to the present invention is applied to a stud welding robot hand, in which a
제2도는 레이저를 이용한 광학식 비접촉 거리측정 프로브의 일반적 구성을 나타낸 것이다. 레이저광원(7)에서 시준렌즈(8)를 거쳐 피측정물로 투사된 빛이 피측정물의 표면에서 반사되어 그 일부가 집광렌즈(9)에 의해 CCD-화상감지기(10)위에 상을 맺게 되면 그 상의 위치로부터 피측정표면의 상대적인 위치를 산출할 수 있게 된다. 광원으로서 레이저를 사용함으로서 측정정밀도를 높일 수 있으며 측정거리의 범위도 비교적 넓게 설정할 수 있다.2 shows a general configuration of an optical non-contact ranging probe using a laser. When the light projected from the
제3a도 및 제3b도는 본 발명에 따른 비접촉 센싱을 위한 센서들이 사용목적 또는 공작물의 정확도에 따라 다른 형태를 취할 수 있는 배치상황을 보여준다.3a and 3b show an arrangement in which the sensors for contactless sensing according to the invention may take different forms depending on the purpose of use or the accuracy of the workpiece.
제3a도에서는 본 발명에 적용된 작업대상물(13)이 100-105°의 각도를 가지고 절곡되어 있어서 용접건(4)의 진입 방향으로서 측정이 요구되는 경우를 나타내고 있다. 이 경우에는 각(各)방향으로의 센싱이 필요하며 센서(1)(1′)도 작업대상물(13)의 두면에 대하여 각각 수직으로 배치되어야 한다. 따라서 센서(1)는 작업대상물(13)의 경사면(13a)에 대하여 수직으로 배치되도록 센서부착장치(2)의 일측면에 부착되며 센서(1′)는 작업대상물(13)의 수평면(13b)에 대하여 수직으로 배치되도록 센서부착장치(2)의 타측면에 부착된다. 따라서, 제4a도의 센싱의 기본원리도에 도시한 바와같이 S1,S2로 표시된 센싱값은 다음의 계산을 거쳐 로보트의 좌표계에 대한 보정량(Xtc,Ytc)으로 계산된후 로보트에 보내진다. e로 표시된 백터값은 최종적인 요구 보정량, 즉 S1과 S2의 합이다.FIG. 3A shows a case in which the
그러나 작업대상물(13)의 각도가 직각에 가깝거나, 로보트 용접건(4)에 수직한 작업대상물(13)의 수직한면의 로보트에 대한 위치정밀도가 높은 경우(약 ±1mm 이내), 제3b도에 도시한 바와같이 S2 방향으로의 센싱을 생략할 수 있다. 따라서 용접건(4)의 진입방향은 센서(1)(1′)를 부착하지 않고 두개의 센서(1)(1′)가 센서부착장치(2)의 한쪽에만 설치되어 한방향만으로 중복적인 센싱이 이루어질 수 있다. 이는 작업대상물(13)의 경사면(13a)과 수평면(13b)이 서로 수직에 가까운 경우 tanθ 값이 0에 수렴하여 ,θ가 0에 가깝지 않더라도 S2의 값이 무시할만 하면 Xtc에 대한 S2의 영향이 감소하기 때문이다. 제4b도에서 S1, S2로 표시된 값은 각 센서에 대한 각각의 측정량이며 이상적인 경우 두값은 같다. 그러나 여러가지 원인으로 두 센서의 측정량은 상이하며 경우에 따라서는 측정불량이 일어난다. 이러한 경우를 위해 센서를 두개씩 부착하였으며 양호한 측정치를 선택하여 사용하는 방법을 취했다. 보통의 경우의 센싱값(S1,S2)은 다음과 같이 처리되어 로보트 좌표계에 대한 보정량(Xtc, Ytc)으로 계산처리된다.However, when the angle of the
본 발명은 제5도에 도시한 바와같이 산업용 로보트와 데이터 수집시스템(19) 및 RS232C 인터페이스 포트(15)와 연결된 다중-태스킹시스템(17)(multi-tasking system)으로 구성된다. 데이터 수집시스템(19)은 센서신호를 디지탈신호로 변환시켜 퍼스널컴퓨터(18)와 연결되고 다중-태스킹시스템(17)은 각 로보트 콘트롤러(14)와의 통신으로 인한 시간지연을 줄이기 위하여 설치하였다.The invention consists of a
제6도는 다중-태스킹 시스템(17)의 구조도이다. Intel 80186마이크로프로세서와 Z 8030 직렬식통신제어 장치로 구성된 RIC 카드(Card)는 로보트와의 송수신 및 센싱신호의 처리 및 계산을 실시간(real time)으로 처리하기 위하여 사용되었다. 도시한 바와같이 여러대의 로보트제어기들이 ARTIC 인터페이스에 연결되었고 각 로보트를 위한 개별적인 실행 프로그램이 있다.6 is a structural diagram of a
전술한 바와같이 구성된 본 발명에 따른 로보트의 미세위치설정을 위한 위치보정시스템은 비접촉식 레이저 디스플레이스먼트 센서를 사용함으로서 신속하고 정확한 센싱을 실현하였고, 센서를 2개로 조합하여 구성함으로서 작업대상물의 굴곡등으로 인한 오차를 최소화하고, 교시(Trach-in)와 보정을 위한 손쉬운 소프트웨어를 장작하여 온라인가동이 가능하게 되며, 다중 태스킹 시스템을 사용하여 여러대의 로보트를 동시에 제어할 수 있는 효과가 있다.The position correction system for fine positioning of the robot according to the present invention configured as described above realizes quick and accurate sensing by using a non-contact laser displacement sensor, and by combining the two sensors, the bending of the workpiece, etc. Minimize the error, and easy to operate the software for teaching (Trach-in) and correction is possible to operate online, it is possible to control multiple robots at the same time using a multi-tasking system.
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- 1990-03-22 KR KR1019900003895A patent/KR920010575B1/en not_active Expired
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