KR100873101B1 - System for surface measurement and grinding of propeller blade - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 로봇시스템을 이용하여 공정 제어 절차에 따라 다중 로봇의 엔드이펙터에 복수개의 비접촉식 표면측정부와 그라인더부를 교체 장착하여 로봇에 의한 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업을 자동으로 수행할 수 있도록 한 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치에 관한 것이다.The present invention is to replace the plurality of non-contact surface measuring unit and the grinder unit in the end effector of the multi-robot according to the process control procedure using the multi-robot system to automatically perform the surface measurement and grinding operation of the propeller blades by the robot A surface measuring and grinding device of a propeller blade.
본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치는 프로펠러 CAD 정보와 제품사양 등의 저장 및 전체적인 프로펠러 생산 관리를 수행하는 중앙관리시스템부와, 1차 연삭 작업이 완료된 프로펠러나 연삭 작업없이 주물단계를 거친 프로펠러의 연삭 작업시 프로펠러의 위치전환을 수행하는 회전장치부와, 상기 회전장치부에 위치한 프로펠러 블레이드의 표면측정을 수행하는 비접촉식 표면측정부와, 상기 회전장치부에 위치한 프로펠러 블레이드의 연삭을 수행하는 그라인더부와, 상기 비접촉식 표면측정부에 의한 프로펠러 블레이드의 표면측정 작업시 프로펠러 블레이드의 표면 반사를 방지하기 위한 무광택액을 분사하는 무광택액 분사기부와, X-Y 방향으로 주행이 가능한 복수개의 겐트리형 주행장치부와, 상기 겐트리형 주행장치부에 장착되어 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업 절차에 따라 로봇 엔드이펙터에 장착된 상기 비접촉식 표면측정부, 그라인더부 또는 무광택액 분사기부를 작동시켜 표면측정 및 연삭 작업을 수행하는 복수개의 로봇시스템부와, 상기 중앙관리시스템부로부터 제공되는 프로펠러 CAD 정보 및 제품사양과, 프로펠러 블레이드의 표면측정 정보 및 작업자 조작기능을 제공하는 사용자 인터페이 스부와, 상기 중앙관리시스템부로부터 프로펠러 CAD 정보와 제품사양 등을 다운로드 받아 이를 이용하여 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업이 순차적으로 진행되도록 상기 구성들을 제어하는 중앙제어장치부가 구비된다.The surface measurement and grinding device of the propeller blade according to the present invention is a central management system that performs storage and overall propeller production management of propeller CAD information and product specifications, and the casting step without the propeller or grinding work completed the first grinding work In the grinding operation of the coarse propeller, the rotation unit unit for performing the position change of the propeller, the non-contact surface measurement unit for performing the surface measurement of the propeller blade located in the rotary unit, and the grinding of the propeller blades located in the rotary unit A grinder unit, a matte liquid injector unit for spraying a matte liquid to prevent surface reflection of the propeller blades during the surface measurement operation of the propeller blades by the non-contact surface measuring unit, and a plurality of gantry-type driving capable of traveling in the XY direction It is attached to a device section and the gantry traveling device section. A plurality of robot system units configured to operate the non-contact surface measuring unit, grinder unit, or matte liquid injector unit mounted on the robot end effector according to the surface measurement and grinding operation procedures of the propeller blades to perform surface measurement and grinding operations; The propeller CAD information and product specifications provided from the management system unit, the user interface unit providing the surface measurement information and operator operation functions of the propeller blades, and the propeller CAD information and product specifications are downloaded from the central management system unit. The central control unit for controlling the configuration so that the surface measurement and grinding operation of the propeller blades are sequentially provided.
프로펠러 블레이드, 비접촉식 표면측정, 연삭, 다관절 로봇 Propeller blades, non-contact surface measurement, grinding, articulated robot
Description
도 1은 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치의 제1 실시예를 도시한 블록도.1 is a block diagram showing a first embodiment of a surface measuring and grinding device of a propeller blade according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치의 제2 실시예를 도시한 블록도.Figure 2 is a block diagram showing a second embodiment of the surface measuring and grinding device of the propeller blade according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 중앙관리시스템부 20 : 중앙제어장치부10: central management system unit 20: central control unit
21 : 사용자 인터페이스부 30 : 로봇시스템부21: user interface unit 30: robot system unit
31 : 겐트리형 주행장치부 32 : 툴 체인저부31: Gantry type traveling device part 32: Tool changer part
33 : 무광택액 분사기부 34 : 그라인더부33: Matte liquid injector part 34: Grinder part
40 : 영상처리용 PC 41 : 표면측정센서부40: PC for image processing 41: surface measurement sensor unit
50 : 회전장치부 60 : 투명차단막장치부50: rotation device 60: transparent shielding device
본 발명은 프로펠러 블레이드(Propeller Blade)의 표면측정 및 연삭을 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로펠러 블레이드의 표면측정용 시각장치와 연삭작업용 그라인딩 장치를 겐트리형 주행장치에 부착되어 움직이는 복수개의 다관절 로봇(Robot)들의 엔드이펙터(End-Effector)에 교환 장착함으로써 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업을 자동 수행할 수 있도록 한 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for surface measurement and grinding of a propeller blade, and more particularly, a plurality of dies moving by attaching a visual device for measuring the surface of a propeller blade and a grinding device for grinding work to a gantry traveling device. The present invention relates to a surface measurement and grinding device of a propeller blade, which is capable of automatically performing surface measurement and grinding operations of a propeller blade by interchangeably mounting the end-effectors of robotic joints.
종래 수행되고 있는 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 방법은, 작업자가 블레이드 주물형상 표면에 일정한 간격에 맞추어 그리드(Grid)를 만들고, 접촉 프로브(Probe)를 이용하여 블레이드 표면의 높이를 측정하고 이를 설계형상과 비교함으로써 연삭 깊이를 결정한 후 장기간에 걸쳐 수동 연삭하는 방법과, 프로펠러 블레이드의 CAD 정보를 이용하여 N.C 가공장치 등으로 대략적인 연삭작업을 1차 수행한 후 작업자가 장시간에 걸쳐 블레이드 가공면의 특정 무늬방향이나 일정한 간격에 맞추어 그리드(grid)를 만들고, 접촉 프로브(Probe)를 이용하여 그리드 각 점의 블레이드 가공면 깊이를 측정하여 이를 설계형상과 비교하여 연삭 깊이를 결정한 후 장시간에 걸쳐 정밀한 수동 연삭작업을 수행하는 방법이 대부분을 차지한다.In the conventional method of measuring and grinding the surface of a propeller blade, a worker makes a grid at a predetermined interval on a blade casting surface, and measures the height of the blade surface using a contact probe and design it. After the grinding depth is determined, manual grinding is performed over a long period of time, and rough grinding is first performed by the NC machining equipment using the CAD information of the propeller blade. Create grids according to the pattern direction or at regular intervals, measure the depth of the blade surface at each point of the grid using a contact probe, compare it with the design shape, determine the grinding depth, and then precisely grind for a long time. The way to do it is the majority.
최근에는 중장비에 그라인더를 부착하여 사람이 반자동으로 조작하여 연삭하는 장치가 판매되고 있다. 또한, 접촉 프로브로 측정된 블레이드 표면정보를 이용하여 궤적을 생성한 후 로봇을 이용하여 연삭작업을 자동으로 수행하는 방법이 연구되고 있다.Recently, a device for attaching a grinder to heavy equipment and grinding it by a semi-automatic manipulator has been sold. In addition, a method of automatically generating grinding using a robot after generating a trajectory using blade surface information measured by a contact probe has been studied.
상술한 바와 같이 종래 일반적으로 활용되고 있는 접촉 프로브를 이용한 블레이드 표면측정 작업의 경우, 계측시 접촉점에 대한 위치측정 정도는 우수한 편이 나 선박 프로펠러와 같이 대형 블레이드 면의 모든 점을 계측하는 작업 자체가 불가능하여 블레이드 면의 특정 무늬 방향이나 일정 간격을 갖는 그리드 점에 대한 계측정보만을 이용하여 블레이드 형상을 복원함으로써 블레이드 면 전체에 대한 고른 형상측정 및 복원작업을 수행할 수 없는 단점이 있다.As described above, in the case of blade surface measurement using a contact probe, which is generally used, the measurement of the position of the contact point at the time of measurement is excellent, but it is impossible to measure all the points of the large blade surface such as a ship propeller. Therefore, by restoring the blade shape by using only the measurement information on the grid pattern having a certain pattern direction or a certain spacing of the blade surface, there is a disadvantage that evenly measuring and restoring the entire blade surface cannot be performed.
또한, 장시간에 걸쳐 수작업으로 측정된 블레이드 면의 측정정보를 이용하여 작업자가 장기간에 걸쳐 프로펠러 연삭작업을 수행할 경우, 고르지 못한 연삭품질, 단순 반복작업에 의한 작업자의 작업효율 저하 및 연삭작업 중 발생하는 분진에 의한 작업자의 인체피해 가능성 등의 문제로 말미암아 연삭 작업 인력의 확보제약 등 생산 효율 저하의 원인으로 작용하는 문제점이 있다.In addition, when the operator performs propeller grinding for a long time by using the measurement information of the blade surface measured manually for a long time, uneven grinding quality, deterioration of the work efficiency of the worker due to simple repetitive work and occurrence during the grinding work Due to problems such as the possibility of injury to the human body due to dust, there is a problem that acts as a cause of the decrease in production efficiency, such as the securing of the grinding work force.
따라서, 대형 선박이나 잠수정과 같이 대형 또는 정밀한 프로펠러의 계획 생산이 요망되는 조선/국방산업분야를 시장으로하여 프로펠러 연삭작업을 효율적으로 수행할 수 있는 시스템으로써 로봇을 이용한 프로펠러 연삭장치의 제품개발 및 기반기술 연구가 활발히 추진되고 있다.Therefore, it is a system that can efficiently carry out propeller grinding operations in the shipbuilding / defense industry, where large scale or precise propellers such as large ships or submersibles are required. Technology research is being actively promoted.
이러한, 프로펠러 연삭기술에 있어서 반드시 해결하여야 할 기술적 과제로서는 대형 프로펠러 블레이드 면의 표면을 정확하고 빠르게 측정할 수 있는 계측기술과 프로펠러 자동 연삭을 위한 궤적생성 및 연삭기술, 형상측정과 고강성 연삭 작업을 자동 수행할 수 있는 장치의 설계기술 등이 요구된다.The technical problems to be solved in the propeller grinding technique include measurement technology that can accurately and quickly measure the surface of a large propeller blade surface, trajectory generation and grinding technology for automatic propeller grinding, shape measurement and high rigid grinding work. There is a need for a design technology of an apparatus that can be automatically performed.
상술한 바와 같은 프로펠러 연삭을 위한 블레이드 표면측정 및 연삭 장치의 기술분야에 있어서, 프로펠러 블레이드 표면측정의 경우 종래 활용되어온 기술은 수작업에 의하여 접촉식 측정장치를 이용한 표면측정기술이 주로 수행된다. 그리 고, 최근에는 레이저 스캐너를 이용하여 사람이 수작업으로 스캐닝 작업을 수행하거나 레이저 센서를 로봇에 부착하여 주어진 경로를 따라 연속으로 스캐닝 작업을 수행하는 방법이 연구되고 있다.In the technical field of the blade surface measurement and grinding device for propeller grinding as described above, in the case of the propeller blade surface measurement, the technique that has been conventionally used, the surface measurement technology using the contact measuring device by the manual operation is mainly performed. Recently, a method has been studied in which a person uses a laser scanner to scan manually or attach a laser sensor to a robot to continuously scan along a given path.
그러나, 상기 접촉식 측정장치에 의한 표면측정 방법은 측정점에 대한 위치측정 정도는 우수하나, 프로펠러 전면에 대한 측정이 어려워 장시간의 측정시간이 요구되는 문제점이 있다. 또한, 상기 레이저 스캐너를 이용한 표면측정 방법은 접촉식 측정장치를 이용하는 방법에 비하여 라인(Line) 상에 놓여진 위치 정보들을 한번에 정밀 측정할 수 있어 측정시간이 접촉식에 비하여 짧아질 수 있는 장점은 있으나, 프로펠러와 같이 금속물체의 경우 레이저 라인의 굴절 및 반사로 인한 측정 오류의 가능성이 있으며, 일정 해상도를 갖는 카메라에 의하여 획득된 영역기반 영상정보를 이용하여 정보를 추출하는 시간장치기반 측정방식에 비하여 측정영역이 좁고, 블레이드 면의 측정 복원시간이 장시간 소요되는 단점이 있다.However, the surface measuring method by the contact measuring device is excellent in the position measurement degree to the measuring point, but difficult to measure the propeller front, there is a problem that a long measurement time is required. In addition, the surface measurement method using the laser scanner has the advantage that the measurement time can be shorter than the contact type because the position information placed on the line can be precisely measured at a time compared to the method using the contact measuring device. In the case of metal objects such as propellers, there is a possibility of measurement error due to the refraction and reflection of the laser line, and compared to the time-based measurement method that extracts information using area-based image information obtained by a camera having a certain resolution. The measurement area is narrow, and the measurement restoration time of the blade surface takes a long time.
한편, 블레이드 표면측정이 완료된 후에는 측정된 표면계측 정보를 이용하여 연삭 작업을 수행하는데, 종래 활용되어온 기술은 그라인더를 작업자가 직접 들고 수동 연삭하는 방법과, N.C 및 중장비 부착 그라인더 등의 연삭기를 이용하여 1차 연삭 후 작업자에 의하여 최종 연삭 작업을 완료하는 방법이 가장 일반적으로 사용된다. 또한, 최근에는 무인 연삭을 목표로 하여 로봇을 이용한 자동 연삭 장치의 도입 및 개발이 활발히 추진되고 있다.On the other hand, after the blade surface measurement is completed, the grinding operation is performed using the measured surface measurement information. The conventional techniques have been used by the operator to manually hold the grinder, and grinders such as NC and heavy equipment grinders. Therefore, the method of completing the final grinding work by the operator after the first grinding is most commonly used. In recent years, the introduction and development of automatic grinding devices using robots have been actively promoted for the purpose of unmanned grinding.
그러나, 가장 일반적으로 사용되는 작업자에 의한 수동 연삭 방법은 표면측정 장치 외에는 특별한 조작장치 없이도 저렴한 노동인력만을 이용하여 세밀한 연 삭 작업이 가능하다는 장점이 있으나, 생산기간이 길고, 연삭품질이 고르지 못하며 분진에 의한 작업자의 인체피해 가능성 등의 단점이 있다. 또한, N.C나 중장비 부착 그라인더 등을 이용하여 대략적인 1차 연삭을 수행한 후, N.C 등의 연삭장치로는 연삭작업을 수행할 수 없는 부위와 표면측정 작업을 거쳐 설계형상과 차이가 있는 부위를 수동 연삭하여 완성하는 방법은 완전 수동 연삭 방법에 비하여 연삭기간이 짧아지는 장점은 있으나, 연삭기간의 대부분을 작업자에 의한 수동 연삭에 의존함에 따라 여전히 생산기간이 길고, 연삭품질이 고르지 못하며 분진에 의한 작업자의 인체피해 가능성 등의 단점을 그대로 갖고 있다.However, the most commonly used manual grinding method by the operator has the advantage that it is possible to perform fine grinding work using only inexpensive labor force without special operation device except surface measuring device, but it has long production period, uneven grinding quality and dust There is a disadvantage such as the possibility of injury to the human body by the operator. In addition, after roughly performing primary grinding by using an NC or grinder with heavy equipment, the area where the grinding operation such as NC cannot be performed by grinding and surface measurement is performed. The method of finishing by manual grinding has the advantage that the grinding period is shorter than the manual grinding method, but the production period is still long, the grinding quality is uneven, and the worker is caused by dust because most of the grinding period is dependent on manual grinding by the worker. Has the same drawbacks as potential harm to humans.
한편, 최근 활발한 연구가 추진되고 있는 로봇을 이용한 자동 연삭 방법의 경우, 로봇에 의한 블레이드 표면측정 및 연삭 작업을 무인자동화하는 것을 목표로 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 주로 선 입력되어진 접촉 프로브를 이용한 표면측정 정보와 궤적정보를 이용하여 로봇이 연삭 작업을 얼마나 효과적으로 수행할 수 있는가를 제어 및 장치기술 측면에서 연구하는 분야와, 레이저 센서와 같은 비접촉 센서를 이용하여 표면측정 작업을 수행하는 기술을 연구하는 분야가 별도로 진행되고 있어서 비접촉식 표면측정 장치의 단점을 보완할 수 있는 방법과 대형 프로펠러를 로봇이 연삭할 경우에 소요되는 시간을 좀 더 단축시키기 위한 방법 및 로봇에 의한 표면측정 작업과 연삭 작업을 동시에 수행할 수 있는 장치의 고안 및 운영기술의 개발이 요청되고 있다.On the other hand, in the case of the automatic grinding method using a robot that has been actively promoted in recent years, research is being actively conducted with the goal of unmanned automatic blade surface measurement and grinding operation by the robot. However, in terms of control and device technology, and how non-contact sensors such as laser sensors can be used to study how effectively robots can perform grinding operations using surface measurement information and trajectory information using pre-input contact probes. There is a separate field of research on technology for performing surface measurement, which can compensate for the shortcomings of the non-contact surface measuring device, and to shorten the time required when the robot grinds a large propeller. It is required to devise a design and operation technology of a device that can simultaneously perform surface measurement and grinding operations.
이에, 본 발명의 목적은 프로펠러 블레이드의 표면측정 작업을 복수개의 표 면측정센서부 및 영상처리용 PC를 이용함으로써 비접촉식 방식에 의하여 신속하게 측정할 수 있도록 한 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a surface measuring and grinding device of a propeller blade that can be quickly measured by a non-contact method by using a plurality of surface measuring sensor unit and PC for image processing of the surface of the propeller blade. It is.
본 발명의 다른 목적은 다중 로봇을 이용한 연삭 방법에 의하여 프로펠러 블레이드의 연삭시간을 절감할 수 있도록 한 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a surface measuring and grinding device of the propeller blade to reduce the grinding time of the propeller blade by the grinding method using multiple robots.
본 발명의 또른 목적은 로봇의 엔드이펙터에 비접촉식 표면측정부, 그라인더부 및 무광택액 분사기부를 교체 장착함으로써 로봇에 의한 표면측정 및 연삭 작업을 자동으로 수행할 수 있도록 한 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to replace the non-contact surface measuring unit, the grinder unit and the matte liquid injector unit in the end effector of the robot surface measurement and grinding device of the propeller blade to automatically perform the surface measurement and grinding operations by the robot To provide.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치는, 프로펠러 CAD 정보와 제품사양 등의 저장 및 전체적인 프로펠러 생산 관리를 수행하는 중앙관리시스템부와, 1차 연삭 작업이 완료된 프로펠러나 연삭 작업없이 주물단계를 거친 프로펠러의 연삭 작업시 프로펠러의 위치전환을 수행하는 회전장치부와, 상기 회전장치부에 위치한 프로펠러 블레이드의 표면측정을 수행하는 비접촉식 표면측정부와, 상기 회전장치부에 위치한 프로펠러 블레이드의 연삭을 수행하는 그라인더부와, 상기 비접촉식 표면측정부에 의한 프로펠러 블레이드의 표면측정 작업시 프로펠러 블레이드의 표면 반사를 방지하기 위한 무광택액을 분사하는 무광택액 분사기부와, X-Y 방향으로 주행이 가능한 복수개의 겐트리형 주행장치부와, 상기 겐트리형 주행장치부에 장착되어 프로펠러 블레이드의 표 면측정 및 연삭 작업 절차에 따라 로봇 엔드이펙터에 장착된 상기 비접촉식 표면측정부, 그라인더부 또는 무광택액 분사기부를 작동시켜 표면측정 및 연삭 작업을 수행하는 복수개의 로봇시스템부와, 상기 중앙관리시스템부로부터 제공되는 프로펠러 CAD 정보 및 제품사양과, 프로펠러 블레이드의 표면측정 정보 및 작업자 조작기능을 제공하는 사용자 인터페이스부와, 상기 중앙관리시스템부로부터 프로펠러 CAD 정보와 제품사양 등을 다운로드 받아 이를 이용하여 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업이 순차적으로 진행되도록 상기 구성들을 제어하는 중앙제어장치부가 구비된다.In order to achieve the above objects, the surface measurement and grinding device of the propeller blade according to the present invention includes a central management system for performing propeller production management and overall propeller production management, including propeller CAD information and product specifications, and primary grinding operation. Rotor unit for performing the position conversion of the propeller during the grinding operation of the propeller after the casting step without the completed propeller or grinding operation, Non-contact surface measuring unit for performing the surface measurement of the propeller blade located in the rotary unit, and the rotary device A grinder unit for grinding the propeller blades located in the unit, a matte liquid injector unit for spraying a matte liquid to prevent surface reflection of the propeller blades during the surface measurement operation of the propeller blades by the non-contact surface measuring unit, and an XY direction Multiple gantry-type tracks Surface measurement and grinding operation by operating the non-contact surface measurement unit, grinder unit or matte liquid injector unit mounted on the robot end effector according to the surface measurement and grinding operation procedure of the propeller blade mounted on the tooth part and the gantry traveling device unit. A plurality of robot system units for performing the operation, propeller CAD information and product specifications provided from the central management system unit, a user interface unit providing surface measurement information and operator operation functions of the propeller blades, and the central management system unit. The central control unit is provided to download the propeller CAD information and product specifications, and to control the components so that the surface measurement and grinding of the propeller blades are sequentially performed using the propeller CAD information and product specifications.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing a first embodiment of the surface measuring and grinding device of the propeller blade according to the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드(Propeller Blade)의 표면측정 및 연삭 장치(1)는, 프로펠러(Propeller) CAD(Computer-Aided Design) 정보와 제품사양 등의 저장 및 전체적인 프로펠러 생산 관리를 수행하는 중앙관리시스템부(10)와, 1차 연삭(Grinding) 작업이 완료된 프로펠러나 연삭 작업없이 주물단계를 거친 프로펠러의 연삭 작업시 프로펠러의 위치전환을 수행하는 회전장치부(50)와, 회전장치부(50)에 위치한 프로펠러 블레이드(Blade)의 표면측정을 수행하는 비접촉식 표면측정부(40)(41)와, 회전장치부(50)에 위치한 프로펠러 블레 이드의 연삭을 수행하는 그라인더부(34)와, 비접촉식 표면측정부(40)(41)에 의한 프로펠러 블레이드의 표면측정 작업시 프로펠러 블레이드의 표면 반사를 방지하기 위한 무광택액을 분사하는 무광택액 분사기부(33)와, X-Y 방향으로 주행이 가능한 복수개의 겐트리형 주행장치부(31)와, 겐트리형 주행장치부(31)에 장착되어 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업 절차에 따라 로봇(Robot) 엔드이펙터(End-Effector)에 장착된 비접촉식 표면측정부(40)(41), 그라인더부(34) 또는 무광택액 분사기부(33)를 작동시켜 표면측정 및 연삭 작업을 수행하는 복수개의 로봇시스템부(30)와, 상기 로봇시스템(30)의 로봇 엔드이펙터에 상기 비접촉식 표면측정부(40)(41), 그라인더부(34) 및 무광택액 분사기부(33)를 교체 장착하는 툴 체인저부(32)와, 중앙관리시스템부(10)로부터 제공되는 프로펠러 CAD 정보 및 제품사양과, 프로펠러 블레이드의 표면측정 정보 및 작업자 조작기능을 제공하는 사용자 인터페이스부(21)와, 중앙관리시스템부(10)로부터 프로펠러 CAD 정보와 제품사양 등을 다운로드 받아 이를 이용하여 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업이 순차적으로 진행되도록 상기 구성들을 제어하는 중앙제어장치부(20)로 구성된다.Referring to Figure 1, the surface measurement and grinding device (1) of the propeller blade (Propeller Blade) according to the present invention, the propeller (Propeller) CAD (Computer-Aided Design) information and product specifications, such as storage and overall propeller Central
상기 사용자 인터페이스부(21)는 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업을 관리하는 작업자로 하여금 전체 구성들의 조작 및 모니터링(Monitering) 작업을 수행할 수 있도록 지원한다. 보다 구체적으로, 작업자는 모니터 화면을 통하여 그래픽 사용자 인터페이스(GUI : Graphic User Interface)에 의하여 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업을 위한 공정순서 설정과 모니터링 작업을 수행하며, 복수의 비접촉식 표면측정부(40)(41)의 원격조작과 비접촉식 표면측정부(40)(41)에서 측정된 표면측정 정보 및 복원된 형상정보의 모니터링이 가능하다. 또한, 복수의 로봇시스템부(30)의 조작 및 로봇의 가동현황에 대한 모니터링 작업과 중앙관리시스템부(10)와의 연결에 의한 CAD 정보 및 제품사양 등의 모니터링 및 전송 작업을 수행한다.The
상기 중앙제어장치부(20)는 프로펠러 블레이드 표면측정 및 연삭 작업을 공정순서에 맞추어 중앙제어하는 장치로서, 공정에 필요한 주변장치, 즉 회전장치부(50), 툴체인저부(32), 무광택액 분사기부(33) 등의 제어와 복수의 비접촉식 표면측정부(40)(41)에서 획득된 측정정보를 이용하여 프로펠러 블레이드의 표면측정 형상을 복원하는 연산작업을 수행한다.The
또한, 상기 중앙제어장치부(20)는 중앙관리시스템부(10)로부터 다운로드 받은 프로펠러의 CAD 설계형상 정보와의 비교를 통해 연삭 깊이를 측정하며, 로봇의 온라인 궤적정보를 생성하여 로봇시스템부(30)에 전달하는 기능을 수행한다. 그리고, 프로펠러 블레이드의 측정정보 및 CAD 정보의 파일 읽기 및 저장작업 등을 수행한다.In addition, the
상기 프로펠러 블레이드의 표면측정을 위한 비접촉식 표면측정부(40)(41)는 두가지 유형으로 구분되는데, 첫째, 블레이드의 표면에 표식패턴을 투사하는 투사장치 및 영상획득용 카메라가 일체형으로 구성된 표면측정센서부(41)와 영상처리용 PC(40)로 구성된 유형과, 둘째, 블레이드의 표면에 레이저 슬릿을 투사하는 레이저장치 및 영상획득용 카메라가 일체형으로 구성된 표면측정센서부(41)와 영상처리용 PC(40)로 구성된 유형으로 구분된다. 상기 영상처리용 PC(40)는 프로펠러 블레이드 표면의 3차원 형상계측을 수행한다.The non-contact surface measuring unit 40 (41) for measuring the surface of the propeller blade is divided into two types. First, a surface measuring sensor comprising an integrated projection apparatus and an image acquisition camera for projecting a marker pattern onto the surface of the blade.
이러한 비접촉식 표면측정부(40)(41)는 1대의 영상처리용 PC(40)에 적어도 2대 이상의 표면측정센서부(41)가 연결되며, 로봇의 엔드이펙터에 장착된 후 영상처리 작업에 의한 표면측정 작업을 수행한다.The non-contact
상기 프로펠러 블레이드의 연삭을 위한 그라인더부(34)는 로봇의 엔드이펙터에 장착이 가능한 구조로 이루어지고, 상기 로봇시스템부(30)와 연결되어 온/오프(On/Off) 조작된다.The
상기 무광택액 분사기부(33)는 표면측정센서부(41)에서 투사되는 모델 패턴이 블레이드 표면반사 등에 의하여 왜곡되는 것을 방지하기 위하여 사용되는 무광택액을 프로펠러 블레이드에 분사한다.The
상기 툴 체인저부(32)는 무광택액 분사기부(33), 표면측정센서부(41) 및 그라인더부(34)를 중앙제어장치부(20)의 제어로직(Control Logic)에 의하여 로봇의 엔드이펙터에 교체 장착한다.The
상기 로봇시스템부(30)는 작업 효율을 향상시키기 위하여 2대 이상의 다관절로봇으로 구성되며, X-Y 방향으로 주행 이동이 가능한 2대 이상의 겐트리형 주행장치부(31)에 부착되어 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업을 수행한다. 만약, 프로펠러 블레이드의 수가 적거나 블레이드 면적이 작은 프로펠러의 경우에는 1대의 겐트리형 주행장치부(31) 상에 1대의 다관절 로봇만을 장착한 후 작업이 가능하다.
The
상기 복수의 로봇은 회전장치부(50) 위에 놓여진 프로펠러를 지향하는 자세로 겐트리형 주행장치부(31)에 역 부착되어 로봇 1대당 하나의 프로펠러 블레이드를 맡아 표면측정 및 연삭 작업을 수행한다. 이때, 로봇의 작업동작은 로봇간 충돌을 피하기 위하여 블레이드 바깥쪽에서부터 동심원쪽으로 작업을 수행하는 로봇과, 프로펠러 블레이드의 동심원 안쪽에서부터 블레이드 바깥쪽으로 작업을 수행하는 로봇이 동시에 작업을 수행한다.The plurality of robots are reversely attached to the
상기 회전장치부(50)는 로봇시스템부(30)에 의한 해당 블레이드에 대한 작업이 완료되면 중앙제어장치부(20)의 제어에 의하여 미가공 블레이드가 로봇작업 영역에 놓여지도록 위치 전환작업을 수행한다.When the work on the blade by the
도 2는 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치의 제2 실시예를 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing a second embodiment of the surface measuring and grinding device of the propeller blade according to the present invention.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치(100)는, 제1 실시예에 있어서 로봇시스템부(130)의 로봇 엔드이펙터에 비접촉식 표면측정부(140)(141), 그라인더부(133) 및 무광택액 분사기부(132)를 순차적으로 교체 장착하는 툴 체인저부가 구비되지 않는다.Referring to Figure 2, the surface measurement and grinding
제1 실시예의 툴 체인저부에 의한 교체 장착없이 각각의 로봇시스템부(130)의 로봇 엔드이펙터에 비접촉식 표면측정부(140)(141)가 장착되어 표면측정을 전담하는 로봇으로 표면측정을 수행하고, 그라인더부(133)가 장착되어 연삭을 전담하는 로봇으로 연삭 작업을 수행한다.The non-contact
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측 정 및 연삭 장치는 다음과 같은 과정을 통해 작동된다.Surface measuring and grinding device of the propeller blade according to the present invention made of a configuration as described above is operated through the following process.
N.C와 같은 연삭장치(도시되지 않음)에 의한 1차 연삭 작업이 완료된 프로펠러나 1차 연삭 작업없이 주물단계를 거쳐 나온 프로펠러를 크레인 장치등을 이용하여 바닥면에 놓여진 회전장치부(50) 상부에 올려놓은 후 초기위치를 잡아 고정시킨다.The propeller whose primary grinding operation is completed by the grinding device (not shown) such as NC, or the propeller that has passed through the casting step without the first grinding operation, is placed on the upper part of the
본 발명의 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치(1)를 조작하는 작업자는 우선, 프로펠러 블레이드의 표면측정 작업을 위하여 해당 프로펠러의 CAD 정보 및 제품사양 등을 중앙관리시스템부(10)로부터 전산망을 통해 중앙제어장치부(20)로 다운로드(Download) 받는다.The operator operating the surface measurement and grinding
다음, 작업자는 사용자 인터페이스부(21)를 통해 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업 시뮬레이터, 즉 형상출력 프로그램을 실행시킨 후, 다운로드 받은 프로펠러의 CAD 정보를 이용하여 작업대상 프로펠러의 3차원 형상정보를 화면에 출력시킨다.Next, the operator executes the surface measurement and grinding operation simulator of the propeller blade, that is, the shape output program through the
또한, 상기 작업자는 사용자 인터페이스부(21)를 통해 프로펠러의 초기위치 보정기능을 선택하여 해당 프로펠러와 로봇시스템부(30)에 대한 CAD 정보를 이용하여 블레이드 표면측정을 위한 궤적파일을 생성한 후 로봇에 의한 표면측정 시뮬레이션을 수행하여 문제점을 보정한다. 이때, 작업자는 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치 주변에 처져 있는 투명차단막장치부(60)를 이동시켜 장치 주변을 차단한다.In addition, the operator selects the initial position correction function of the propeller through the
다음, 작업자는 사용자 인터페이스부(21)의 로봇 조작메뉴를 이용하여 해당 프로펠러에 대한 궤적정보 파일을 복수의 로봇시스템부(30)로 전송한 후, 상기 로봇시스템부(30)로의 작업파일의 로딩이 완료된 것을 확인한 후 로봇들의 모터를 온(On) 시킨다.Next, the operator transmits the locus information file for the propeller to the plurality of
상기 작업자는 프로펠러 블레이드의 표면측정 작업을 수행하기 위한 사용자 인터페이스부(21)의 시작버튼을 눌러 표면측정 작업을 수행시킨다.The operator presses the start button of the
작업자에 의한 시작버튼이 눌러지면, 상기 복수의 로봇시스템부(30)는 겐트리형 주행장치부(31)를 통해 지정된 툴 체인저부(32) 위치로 로봇을 이동시켜 무광택액 분사기부(33)를 앤드이펙터에 장착시킨 후, 프로펠러 블레이드의 표면측정을 위한 궤적에 따라 이동하면서 지정된 프로펠러 블레이드 표면에 무광택액을 분사한다.When the start button is pressed by the operator, the plurality of
무광택액의 분사가 완료되면, 상기 로봇시스템부(30)는 겐트리형 주행장치부(31)를 통해 각 로봇들을 다시 툴 체인저부(32) 위치로 이동시켜 표면측정센서부(41)를 앤드이펙터에 장착시킨 후, 프로펠러 블레이드의 표면측정을 위한 궤적에 따라 블레이드 표면의 3차원 형상 영상정보를 계측한다.When the spraying of the matte liquid is completed, the
상기 표면측정센서부(41)에서 계측된 영상파일은 블레이드별, 궤적위치별로 순서에 맞추어 영상처리용 PC(40)에 압축 저장된다.The image file measured by the surface
상술한 바와 같은 과정에 의해 해당 블레이드에 대한 표면측정 작업이 완료되면, 상기 중앙제어장치부(20)는 중앙관리시스템부(10)로부터 다운로드 받은 프로펠러의 사양정보를 이용하여 회전장치부(50)를 작동시켜 로봇에 의한 표면측정이 가능하도록 측정이 이루어지지 않은 블레이드의 위치를 이동시킨다.
When the surface measurement operation for the blade is completed by the above-described process, the
상기 로봇시스템부(30)의 로봇은 프로펠러의 모든 블레이드 면에 무광택액 분사 및 표면측정 작업과 계측정보의 획득과정을 완료한 후, 중앙제어장치부(20)로 영상처리용 PC(40)에 압축 저장된 영상파일을 전송한다.After the robot of the
상기 중앙제어장치부(20)는 전송받은 표면측정 정보파일들을 블레이드별 궤적 순서에 맞추어 나열한 후 블레이드 형상의 복원작업을 수행한다.The
상기 중앙제어장치부(20)에 의해 블레이드 형상의 복원이 완료되면, 사용자 인터페이스부(21)에는 측정된 프로펠러 블레이드의 3차원 형상정보와 중앙관리시스템부(10)로부터 다운로드 받은 CAD 설계형상이 동시에 출력되어 측정형상과 설계형상과의 차이를 비교할 수 있게 된다. 이때, 작업자가 측정형상의 임의의 위치를 마우스 커서로 지정할 경우, 측정된 연삭 깊이와 연삭되어야 할 량이 출력된다.When the restoration of the blade shape is completed by the
그러면, 작업자는 표면측정 정보를 검토한 후, 블레이드 연삭 궤적파일을 생성한 후 로봇시스템부(30)에 궤적파일을 전송한다.Then, after reviewing the surface measurement information, the operator generates the blade grinding trajectory file and transmits the trajectory file to the
상기 작업자는 프로펠러 블레이드의 연삭 작업을 수행하기 위한 사용자 인터페이스부(21)의 시작버튼을 눌러 로봇시스템부(30)에 의한 연삭기능을 작동시킨다.The operator presses the start button of the
연삭기능이 작동되면, 상기 중앙제어장치부(20)는 회전장치부(50)를 동작시켜 프로펠러의 초기위치로 프로펠러를 회전시킨다.When the grinding function is activated, the
다음, 상기 로봇시스템부(30)는 겐트리형 주행장치부(31)를 통해 지정된 툴 체인저부(32) 위치로 로봇을 이동시켜 그라인더부(34)를 앤드이펙터에 장착시킨 후, 연삭궤적에 의하여 연삭 작업을 수행한다.Next, the
상기 로봇시스템부(30)에 의한 연삭 작업이 완료되면, 중앙제어장치부(20)는 로봇시스템부(30)를 제어하여 무광택액 분사기부(33), 표면측정센서부(41), 그라인더부(34)를 로봇 엔드이펙터에 교체 장착시켜 해당 블레이드 면에 대한 표면측정 작업과 연삭 작업을 반복하는데, 프로펠러 블레이드에 대한 표면측정치가 설계형상과 유사한 표면측정치로 측정될 때까지 계속하여 작업을 수행한다. 이때, 연삭용 그라인더부(34)는 정기적으로 작업자 또는 툴 체인저부(32)와의 연동에 의하여 교체 적용된다.When the grinding operation by the
해당 블레이드의 연삭 작업이 완료되면, 중앙제어장치부(20)는 동작을 중지한 후 작업자에 의한 연삭 품질확인 및 측정정보의 확인시까지 대기하고, 연삭 품질확인 및 측정정보의 확인이 완료되면 해당 블레이드에 대한 추가작업 여부를 결정한다.When the grinding operation of the blade is completed, the
상기 해당 블레이드의 추가 연삭 작업이 불필요한 경우, 작업자는 다음 프로펠러 블레이드의 연삭 작업을 위한 공정수행, 즉 프로펠러의 회전, 측정, 연삭 등을 지령한다.When the additional grinding work of the corresponding blade is unnecessary, the operator instructs a process for grinding the next propeller blade, that is, rotation, measurement, and grinding of the propeller.
상술한 바와 같은 순서에 의거하여 로봇시스템부(30)의 로봇을 이용한 프로펠러의 한쪽면에 대한 연삭 작업이 종료되면, 작업자는 중앙제어장치부(20)를 일시 중단시킨 후 크레인을 이용하여 프로펠러의 뒤집기 작업 및 초기위치 지정작업 등을 실시한다. 그리고, 연삭이 이루어지지 않은 프로펠러 한쪽면에 대한 표면측정 및 연삭 작업을 상술한 절차에 의거하여 반복 수행한다. When the grinding operation on one side of the propeller using the robot of the
상기 모든 공정이 완료되면, 작업자는 프로펠러의 연삭품질 성능시험을 위하여 표면측정 작업 공정을 재실시 한 후, 사람에 의한 수동연삭이 필요한 부위에 대 한 추가 연삭 작업을 수행하여 프로펠러 블레이드의 양단면에 대한 연삭공정을 종료한다. 이때, 상기 중앙관리시스템부(10)는 모든 공정기간 동안의 작업이력 및 측정정보를 저장한다.When all the above steps are completed, the operator re-executes the surface measurement work process to test the performance of the grinding quality of the propeller, and then performs additional grinding work on the area where manual grinding is required by a human being. Terminate the grinding process. At this time, the central
따라서, 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치를 이용하여 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업을 신속하면서도 안전하게 자동 수행할 수 있다.Therefore, by using the surface measurement and grinding device of the propeller blade according to the present invention it is possible to quickly and safely automatically perform the surface measurement and grinding operation of the propeller blade.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment of the surface measurement and grinding device of the propeller blade according to the present invention, anyone skilled in the art to which the present invention belongs to the scope of the present invention can be changed in various ways Would have a technical spirit.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 장치는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the surface measurement and grinding device of the propeller blade according to the present invention has the following effects.
첫째, 다중 로봇시스템을 이용하여 공정 제어 절차에 따라 다중 로봇의 엔드이펙터에 복수개의 비접촉식 표면측정부와 그라인더부를 교체 장착하여 로봇에 의한 프로펠러 블레이드의 표면측정 및 연삭 작업을 자동으로 수행함으로써 다중 로봇과 다중 센서를 이용하여 비접촉식 측정방식에 의한 프로펠러 블레이드의 표면측정 작업을 신속하게 수행할 수 있는 잇점이 있다.First, by using a multi-robot system, a plurality of non-contact surface measuring units and grinders can be replaced and mounted on the end effector of a multi-robot according to a process control procedure to automatically perform surface measurement and grinding operations of the propeller blades by the robot. It is advantageous to quickly perform the surface measurement of the propeller blade by the non-contact measurement method using multiple sensors.
둘째, 다중 로봇을 이용한 동시 연삭 방법에 의하여 블레이드의 연삭시간 절감, 고른 연삭품질 제공 및 인체유해 가능성의 최소화 등의 장점을 제공함으로써 프로펠러 블레이드의 연삭품질을 향상시키고, 제품 생산일정의 단축을 통한 생산 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.Second, by the simultaneous grinding method using multiple robots, it provides the advantages of reducing the grinding time of the blades, providing even grinding quality and minimizing the possibility of harm to the human body, thereby improving the grinding quality of the propeller blades and producing the product by shortening the production schedule. There is an effect that can increase the efficiency.
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