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KR102641963B1 - 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치 및 이를 이용한 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 방법 - Google Patents

로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치 및 이를 이용한 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 방법 Download PDF

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KR102641963B1
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 실제 가공대상이 위치한 위치 및 가공대상의 형상을 측정하여 분석한 후 가공대상에 대한 가공경로를 보정하도록 하는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치는, 복수 개의 링크를 구비하고 다자유도로 구동하는 로봇; 로봇의 말단과 결합하고 가공대상에 대한 후가공을 수행하는 가공부; 가공대상에 대한 촬상을 수행하는 비전부; 및 가공부의 기본 이동경로를 생성하고, 비전부로부터 신호를 전달받아 가공부의 기본 이동경로를 보정함으로써 가공부의 보정 이동경로를 생성하는 제어모듈을 포함한다.

Description

로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치 및 이를 이용한 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 방법 {A DEVICE FOR OPTIMIZING AND PROCESSING THE POST-PROCESSING PATH PERFORMED BY THE ROBOT, AND A METHOD FOR OPTIMIZING AND PROCESSING THE POST-PROCESSING PATH PERFORMED BY THE ROBOT USING THE SAME}
본 발명은 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치 및 이를 이용한 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 실제 가공대상이 위치한 위치 및 가공대상의 형상을 측정하여 분석한 후 가공대상에 대한 가공경로를 보정하도록 하는 기술에 관한 것이다.
최근에는 복수 개의 로봇을 이용한 제조 시스템이 증가하고 있으며, 자동차와 항공기 등과 같은 제품의 생산에 있어서, 가공된 부품과 같은 가공대상에 대해 후가공(디버링, 연마 등)을 수행하는 공정에서도 로봇을 이용하여 자동 제조의 효율을 향상시키고 있다.
특히, 상기와 같은 가공대상에서는 버(Burr)와 같은 후가공 대상 부위가 형성될 수 있으며, 이와 같은 후가공 대상 부위에 대한 디버링을 수행하는 경우, 각각의 후가공 대상 부위의 위치를 따라 경로를 생성하고, 가공부의 공구(312)가 해당 경로를 따라가면서 후가공 대상 부위에 대한 후가공이 수행될 수 있다.
이 때, 사용자가 후가공 경로를 위해 가공대상에서 수천 포인트를 수작업으로 티칭하는 방식 또는, CAM 프로그램 등을 이용하여 후가공 경로를 형성시키는 방식 등이 이용되고 있다.
그러나, 수작업으로 티칭하는 방식은, 가공대상이 바뀔 때마다 새로운 티칭 작업이 필요하여 작업시간이 증가하는 문제점 및 동일한 가공대상이라도 가공대상의 기본 위치 에러 발생 시 가공 불량이 발생하는 문제점이 있다.
그리고, CAM프로그램 등을 이용하는 방식은, CAM프로그램을 이용하는 장비가 고가로 형성되어 비용이 증가하고, 상기와 같은 수작업으로 티칭하는 방식에 비해 가공 정밀도가 저하되며, 비전문가가 이용 시 접근이 용이하지 않고, 기본 오차 보정 기능이 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점의 해결을 위해 안출된 것이다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0116626호(발명의 명칭: 비전 센싱을 이용한 디버링 로봇 시스템 및 그 제어 방법)에서는, 디버링 로봇; 디버링 대상물에 대한 비전 정보를 획득하는 비전 센싱부; 상기 비전 센싱부에서 얻은 비전 정보를 이용하여 마스터 제품에 대한 보정값을 결정하는 보정값 결정부; 및 상기 보정값 결정부에서 얻은 보정값을 이용하여 상기 디버링 로봇의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 장치가 개시되어 있다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0116626호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 실제 가공대상이 위치한 위치 및 가공대상의 형상을 측정하여 분석한 후 가공대상에 대한 가공경로를 보정하도록 하는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 보정된 가공경로에 따라 가공부의 부하가 제어되도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 복수 개의 링크를 구비하고 다자유도로 구동하는 로봇; 상기 로봇의 말단과 결합하고 가공대상에 대한 후가공을 수행하는 가공부; 상기 가공대상에 대한 촬상을 수행하는 비전부; 및 상기 가공부의 기본 이동경로를 생성하고, 상기 비전부로부터 신호를 전달받아 상기 가공부의 기본 이동경로를 보정함으로써 상기 가공부의 보정 이동경로를 생성하는 제어모듈을 포함하고, 상기 제어모듈은, 상기 가공부의 보정 이동경로에 대한 제어신호를 상기 로봇으로 전달하고, 상기 가공부의 부하에 대한 제어신호를 상기 가공부로 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제어모듈은, 상기 가공대상에 대한 기본 정보를 전달받고 상기 가공부의 기본 이동경로를 생성하는 기본경로생성부; 및 상기 비전부로부터 신호를 전달받고 상기 가공대상의 형상 및 위치를 분석하는 가공대상분석부를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제어모듈은, 상기 가공대상분석부로부터 상기 가공대상의 형상 및 위치에 대한 정보를 전달받고, 상기 가공부의 기본 이동경로를 보정하여 상기 가공부의 보정 이동경로를 생성하는 경로최적화부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 경로최적화부로부터 상기 로봇으로 상기 가공부의 보정 이동경로에 대한 제어신호가 전달될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 경로최적화부는, 상기 가공부의 보정 이동경로 상 복수 개의 가공부위 각각에 대한 면적을 측정하고, 상기 가공대상에서 하나의 가공부위 면적에 따라 상기 하나의 가공부위를 통과하는 공구의 이송 속도를 제어하는 제어신호를 상기 로봇으로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 가공부는, 상기 가공부에 구비된 공구에 발생하는 힘과 토크를 측정하는 힘토크센서를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제어모듈은, 상기 힘토크센서로부터 상기 공구에 발생하는 힘과 토크에 대한 정보를 전달받아 분석하고, 상기 가공부의 부하를 제어하는 제어신호를 상기 가공부로 전달하는 가공제어부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 가공제어부는, 상기 가공대상 상 각각의 가공부위에 대해서 상기 공구에 발생하는 힘과 토크에 대한 정보를 포함하는 가공데이터베이스를 저장할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 가공제어부는, 인공지능 프로그램을 내장하고, 상기 인공지능 프로그램은 상기 공구에 발생하는 힘과 토크에 따라 상기 가공부를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 기본경로생성부로 상기 가공대상에 대한 기본 정보를 전달하는 입력부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 제어모듈로 상기 가공대상에 대한 기본 정보가 전달되는 제1단계; 상기 제어모듈에서 상기 가공부의 기본 이동경로가 생성되는 제2단계; 상기 비전부에서 촬상된 상기 가공대상의 형상 및 위치가 상기 제어모듈로 전달되는 제3단계; 상기 제어모듈에서 상기 가공부의 보정 이동경로가 생성되는 제4단계; 및 상기 제어모듈로부터 상기 로봇으로 상기 가공부의 보정 이동경로에 대한 제어신호가 전달되는 제5단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제5단계에서는, 상기 가공부에 구비된 공구에 발생하는 힘과 토크에 대한 정보가 상기 제어모듈로 전달되고, 상기 제어모듈로부터 상기 가공부로 상기 가공부의 부하에 대한 제어신호가 전달될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 미리 설정된 가공부의 기본 이동경로 중 일부를 보정하는 방식으로 가공부의 보정 이동경로를 생성하므로, 가공부의 보정 이동경로 생성 시간을 감소시켜 로봇의 작업 시간을 단축시켜, 결과적으로 로봇의 작업 효율을 향상시킬 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 가공부의 부하를 제어함으로써, 가공부의 부하가 용이하게 유지되어, 가공부의 손상을 방지함과 동시에, 가공대상의 품질을 향상시킬 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가공 장치에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가공 장치에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기본경로생성부에서 기본이동경로를 생성하는 사항에 대한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비전부에 의해 촬상된 가공대상의 분석에 대한 이미지이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가공 장치에 대한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가공 장치에 대한 구성도이다.
도 1및 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 가공 장치는, 복수 개의 링크를 구비하고 다자유도로 구동하는 로봇(320); 로봇(320)의 말단과 결합하고 가공대상(10)에 대한 후가공을 수행하는 가공부(310); 가공대상(10)에 대한 촬상을 수행하는 비전부(200); 및 가공부(310)의 기본 이동경로를 생성하고, 비전부(200)로부터 신호를 전달받아 가공부(310)의 기본 이동경로를 보정함으로써 가공부(310)의 보정 이동경로를 생성하는 제어모듈(100)을 포함한다.
후가공은 디버링, 연마와 같은 가공 공정을 의미할 수 있다. 다만, 본 발명에서는, 주로, 후가공을 기준으로 설명하고 있으나, 본 발명의 가공 장치를 이용한 공정이 후가공에 한정되는 것은 아니고, 동일한 사항이 드릴링이나 밀링과 같은 가공 공정에도 이용될 수 있음은 당연하다.
그리고, 제어모듈(100)은, 가공부(310)의 보정 이동경로에 대한 제어신호를 로봇(320)으로 전달하고, 가공부(310)의 부하에 대한 제어신호를 가공부(310)로 전달할 수 있다. 이에 대해서는 하기에 상세히 설명하기로 한다.
가공부(310)는, 가공부(310)에 구비된 공구(312)에 발생하는 힘과 토크를 측정하는 힘토크센서(311)를 구비할 수 있다. 그리고, 제어모듈(100)은, 힘토크센서(311)로부터 공구(312)에 발생하는 힘과 토크에 대한 정보를 전달받아 분석하고, 가공부(310)의 부하를 제어하는 제어신호를 가공부(310)로 전달하는 가공제어부(140)를 구비할 수 있다.
가공부(310)는 가공대상(10)에 대한 후가공을 수행하는 공구(312)를 구비하고, 가공부(310)는 공구(312)와 연결되어 공구(312)에 동력을 제공하는 모터를 구비할 수 있다. 힘토크센서(311)는 가공부(310)의 내부 또는 외부에 형성될 수 있으며, 모터가 작동하여 공구(312)가 작동하는 경우, 힘토크센서(311)는 공구(312)에 발생하는 힘과 토크 값인 힘토크값을 측정하여 가공제어부(140)로 전달할 수 있다.
여기서, 가공제어부(140)는, 힘토크값이 증가하는 경우 가공부(310)의 부하가 증가하는 것으로 판단하고, 힘토크값이 감소하는 경우 가공부(310)의 부하가 감소하는 것으로 판단할 수 있다.
가공제어부(140)는, 가공대상(10) 상 각각의 가공부위에 대해서 공구(312)에 발생하는 힘과 토크에 대한 정보를 포함하는 가공데이터베이스(340)를 저장할 수 있다. 그리고, 가공제어부(140)는, 인공지능 프로그램을 내장하고, 인공지능 프로그램은 공구(312)에 발생하는 힘과 토크에 따라 가공부(310)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 가공부(310)가 이동경로를 따라 이동한 후 공구(312)가 어느 하나의 가공부위에 대한 후가공을 수행하고 있는 경우, 실시간으로 힘토크센서(311)로부터 가공제어부(140)로 공구(312)에 발생하는 힘과 토크 값이 전달될 수 있다.
다음으로, 가공제어부(140)는 가공데이터베이스(340)의 데이터를 이용하여 해당 가공부위에서의 기준이 되는 힘토크값인 기준힘토크값을 도출할 수 있으며, 가공제어부(140)는 실시간으로 측정되는 힘토크값과 기준힘토크값을 비교할 수 있다.
그리고, 가공제어부(140)에서 힘토크값이 기준힘토크값보다 큰 것으로 분석되는 경우, 가공제어부(140)는 상기된 모터로 제어신호를 전달하여 공구(312)의 이송 속도를 감소시킬 수 있고, 가공제어부(140)에서 힘토크값이 기준힘토크값보다 작은 것으로 분석되는 경우, 가공제어부(140)는 상기된 모터로 제어신호를 전달하여 공구(312)의 이송 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 힘토크값과 기준힘토크값을 비교하여 공구(312)의 회전속도를 제어할 수도 있다.
상기와 같이, 힘토크값을 이용하여 가공부(310)의 부하를 제어함으로써, 소정의 가공부위에 대해서 가공부(310)의 부하가 적합하게 유지됨으로써, 가공부(310)의 손상을 방지함과 동시에, 가공부위에 대해서 공구(312)의 힘과 토크가 적합하게 유지되어 해당 가공부위의 품질을 향상시킬 수 있다.
그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기본경로생성부(130)에서 기본이동경로를 생성하는 사항에 대한 이미지이다.
제어모듈(100)은, 가공대상(10)에 대한 기본 정보를 전달받고 가공부(310)의 기본 이동경로를 생성하는 기본경로생성부(130); 및 비전부(200)로부터 신호를 전달받고 가공대상(10)의 형상 및 위치를 분석하는 가공대상분석부(120)를 구비할 수 있다.
또한, 제어모듈(100)은, 가공대상분석부(120)로부터 가공대상(10)의 형상 및 위치에 대한 정보를 전달받고, 가공부(310)의 기본 이동경로를 보정하여 가공부(310)의 보정 이동경로를 생성하는 경로최적화부(110)를 더 구비할 수 있다. 그리고, 경로최적화부(110)로부터 로봇(320)으로 가공부(310)의 보정 이동경로에 대한 제어신호가 전달될 수 있다.
본 발명의 가공 장치는, 기본경로생성부(130)로 가공대상(10)에 대한 기본 정보를 전달하는 입력부(330)를 더 포함할 수 있다. 사용자는 복수 개의 가공대상(10) 중 후가공의 대상이 되는 가공대상(10)을 입력부(330)에서 선택할 수 있으며, 이와 같이 가공대상(10)이 선택되면 해당 가공대상(10)에 대한 기본 정보가 기본경로생성부(130)로 전달될 수 있다.
여기서, 가공대상(10)에 대한 기본 정보에는 가공대상(10)의 형상, 가공대상(10)에서 후가공이 필요한 복수 개의 가공부위 등에 대한 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 상기된 가공데이터베이스(340)에는 선택된 가공대상(10) 상 각각의 가공부위에 대응되는 기준힘토크값이 포함될 수 있다. 가공대상(10)에 대한 기본 정보는 3D CAD 파일과 같은 3차원 입체 형상 정보로 저장될 수 있다.
상기와 같은 가공대상(10)에 대한 기본 정보를 전달받은 기본경로생성부(130)에서는, 복수 개의 가공부위 각각의 위치에 대한 분석을 수행하고, 복수 개의 가공부위 각각을 연결하는 가공부(310)의 기본 이동경로를 생성할 수 있다. 이 때, 기본경로생성부(130)에서는 복수 개의 가공부위 각각을 연결하는 경로를 복수 개 생성한 후, 가장 길이가 짧은 경로를 가공부(310)의 기본 이동경로로 선택할 수 있다.
이에 따라, 가공부(310)가 가장 짧은 경로를 따라 이동하면서 각각의 가공부위에 대한 후가공 등을 수행함으로써 가공부(310)에 의한 후가공 시간이 감소하여, 본 발명의 가공 장치를 이용 시 후가공 효율이 증대될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비전부(200)에 의해 촬상된 가공대상(10)의 분석에 대한 이미지이다. 여기서, 도 4의 (a)는 비전부(200)에 의해 촬상된 제1가공대상에 대한 이미지이고, 도 4의 (d)는 제1가공대상의 이미지에서 윤곽선(L)이 도출되는 사항에 대한 이미지이다.
또한, 도 4의 (b)는 비전부(200)에 의해 촬상된 제2가공대상에 대한 이미지이고, 도 4의 (e)는 제2가공대상의 이미지에서 윤곽선(L)이 도출되는 사항에 대한 이미지이다.
그리고, 도 4의 (c)는 비전부(200)에 의해 촬상된 제3가공대상에 대한 이미지이고, 도 4의 (f)는 제3가공대상의 이미지에서 윤곽선(L)이 도출되는 사항에 대한 이미지이다.
비전부(200)는 3차원 비전센서를 구비할 수 있다. 구체적으로, 비전부(200)는 3D 비전센서를 구비할 수 있으며, 비전부(200)가 가공부(310)에 대한 촬상을 수행하면, 가공대상(10)에 대해 3D 입체화된 이미지를 획득할 수 있다. 그리고, 비전부(200)는 이에 대한 정보를 가공대상분석부(120)로 전달할 수 있다.
가공대상분석부(120)는, 가공대상(10)에 대한 3D 입체 이미지를 이용하여 가공대상(10)의 실제 위치 및 해당 위치에 고정 지지된 가공대상(10)의 형상을 분석할 수 있다. 그리고, 가공대상분석부(120)는 가공대상(10)에 형성된 복수 개의 가공부위 각각에 대해서도 측정할 수 있다. 이와 같이 가공대상분석부(120)의 분석에 의해 생성된 정보는 경로최적화부(110)로 전달될 수 있다.
여기서, 가공대상분석부(120)는, 도 4의 (b)에서 보는 바와 같이, 가공대상(10)에 대한 3D 입체 이미지로부터 가공대상(10)의 윤곽 라인을 획득한 다음, 도 4의 (c)에서 보는 바와 같이, 획득된 윤곽 라인을 단순화시켜 가공대상(10)의 형상을 분석하고 복수 개의 가공부위 각각에 대해서 측정할 수 있다.
경로최적화부(110)는, 기본경로생성부(130)로부터 가공대상(10)에 대한 기본 정보에 의한 정보로써 초기 설정된 가공대상(10)의 형상, 가공대상(10)에서 후가공이 필요한 복수 개의 가공부위 및 기본 이동경로 등에 대한 정보를 전달받을 수 있다. 그리고, 경로최적화부(110)는, 가공대상분석부(120)로부터 실제 위치한 가공대상(10)에 대한 3D 입체 이미지 및 해당 가공대상(10)에 형성된 복수 개의 가공부위 위치 등에 대한 정보를 전달받을 수 있다.
경로최적화부(110)는, 기본경로생성부(130)로부터 전달받은 정보와 가공대상분석부(120)로부터 전달받은 정보를 비교하여 가공부(310)의 보정 이동경로를 생성할 수 있다.
구체적으로, 경로최적화부(110)에서는, 가공대상(10)에 대한 기본 정보에 의해 도출된 베이스(340) 상 가공대상(10)의 초기 설정 위치 및 자세와 가공대상분석부(120)의 정보에 의해 도출된 베이스(340) 상 가공대상(10)의 실제 위치 및 자세를 비교하고, 초기 설정된 복수 개의 가공부위의 위치 각각의 좌표와 촬상된 이미지에 의한 복수 개의 가공부위의 위치 각각의 좌표를 비교할 수 있다.
경로최적화부(110)에서는, 초기 설정된 복수 개의 가공부위 중 어느 하나의 가공부위인 기존 가공부위의 3차원 좌표와, 실제 위치한 가공대상(10)에 대한 3D 입체 이미지 상 해당 하나의 가공부위에 대응되는 가공부위인 실제 가공부위의 3차원 좌표를 비교할 수 있다.
그리고, 기존 가공부위 3차원 좌표와 현재 가공부위의 3차원 좌표의 비교에 의해 양 좌표에서 차이가 발생하는 경우, 경로최적화부(110)는 기본 이동경로에 반영된 기존 가공부위의 3차원 좌표를 현재 가공부위의 3차원 좌표로 변경시킴으로써, 가공부(310)의 기본 이동경로를 보정하여 가공부(310)의 보정 이동경로를 생성할 수 있다.
이와 같은 가공부(310)의 보정 이동경로에 대한 정보를 로봇(320)으로 전달할 수 있으며, 로봇(320)은 가공부(310)의 보정 이동경로에 대한 정보를 반영하여 작동을 수행함으로써, 가공대상(10)에 대한 후가공 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 상기와 같이 미리 설정된 가공부(310)의 기본 이동경로 중 일부를 보정하는 방식으로 가공부(310)의 보정 이동경로를 생성하므로, 가공부(310)의 보정 이동경로 생성 시간을 감소시켜 로봇(320)의 작업 시간을 단축시켜, 결과적으로 로봇(320)의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
경로최적화부(110)는, 가공부(310)의 보정 이동경로 상 복수 개의 가공부위 각각에 대한 면적을 측정하고, 가공대상(10)에서 하나의 가공부위 면적에 따라 하나의 가공부위를 통과하는 공구(312)의 이송 속도를 제어하는 제어신호를 로봇(320)으로 전달할 수 있다.
도 4에서 보는 바와 같이, 가공대상분석부(120)에서 각각의 가공대상에서 윤곽선(L)이 도출되면, 경로최적화부(110)에서는 이와 같은 윤곽선(L)을 분석하여 어느 하나의 가공대상에 있는 복수 개의 가공부위의 각각의 위치를 분석함과 동시에 복수 개의 가공부위 각각의 면적을 측정할 수 있다.
여기서, 도 4와 같이, 2차원 평면 이미지에 대해 분석이 수행되는 경우, 경로최적화부(110)는 2차원 면적 값에 따라 가공부위의 크기(체적)를 분류할 수 있으며, 2차원 면적 값이 상대적으로 크면 가공부위의 크기가 큰 것으로 판단하고, 2차원 면적 값이 상대적으로 작으면 가공부위의 크기가 작은 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 가공부위의 크기에 따라 가공부위를 통과하는 공구(312)의 이송 속도에 대한 데이터는 각각의 가공대상별로 구분되어 경로최적화부(110)에 저장되며, 경로최적화부(110)는 공구(312)의 이송 속도에 대한 데이터를 이용하여 공구(312)의 이송속도가 제어되도록 제어신호를 로봇(320)으로 전달할 수 있다. 또한, 보정 이동경로 상 가공부위가 존재하지 않는 경로에서는 공구(312)의 이송 속도를 최대로 하여 공구(312)를 이송시킬 수 있다.
구체적으로, 공구가 가공부위, 즉, 버(Burr)을 통과 시, 가공부위의 크기가 상대적으로 작으면 공구(312)의 이송속도가 증가하고, 가공부위의 크기가 상대적으로 크면 공구(312)의 이송속도가 감소하며, 가공대상 상 보정 이동경로에서 가공부위가 없는 경로에서는 공구(312)의 이송속도를 최대로 함으로써, 가공시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 각각의 가공부위에 대해 절삭 시간을 조절함으로써 가공부위에 대한 절삭력을 감소시키는 효과도 구현할 수 있다.
본 발명의 가공 장치; 및 가공대상(10)에 대한 가공 종료 후 비전부(200)에 의해 촬상된 가공대상(10)에 대한 이미지를 분석하여 가공대상(10)의 불량 여부를 분석하는 품질 분석 장치를 포함하는 로봇(320)을 이용한 후가공 시스템을 형성할 수 있다.
상기와 같이 후가공된 가공대상(10)에 대해 품질 분석 장치에서 가공대상(10)에 대한 불량 여부 분석을 수행함으로써, 가공대상(10)의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 가공 장치를 이용한 본 발명의 가공 방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 제1단계에서, 제어모듈(100)로 가공대상(10)에 대한 기본 정보가 전달될 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 제어모듈(100)에서 가공부(310)의 기본 이동경로가 생성될 수 있다.
다음으로, 제3단계에서, 비전부(200)에서 촬상된 가공대상(10)의 형상 및 위치가 제어모듈(100)로 전달될 수 있다. 그리고, 제4단계에서, 제어모듈(100)에서 가공부(310)의 보정 이동경로가 생성될 수 있다. 그 후, 제5단계에서, 제어모듈(100)로부터 로봇(320)으로 가공부(310)의 보정 이동경로에 대한 제어신호가 전달될 수 있다.
그리고, 제5단계에서는, 가공부(310)에 구비된 공구(312)에 발생하는 힘과 토크에 대한 정보가 제어모듈(100)로 전달되고, 제어모듈(100)로부터 가공부(310)로 가공부(310)의 부하에 대한 제어신호가 전달될 수 있다.
본 발명의 가공 방법에 대한 나머지 상세한 사항은, 상기된 본 발명의 가공 장치에 대한 사항과 동일하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 가공대상
100 : 제어모듈
110 : 경로최적화부
120 : 가공대상분석부
130 : 기본경로생성부
140 : 가공제어부
200 : 비전부
310 : 가공부
311 : 힘토크센서
312 : 공구
320 : 로봇
330 : 입력부
340 : 베이스

Claims (13)

  1. 복수 개의 링크를 구비하고 다자유도로 구동하는 로봇;
    공구를 구비하고, 상기 로봇의 말단과 결합하고 가공대상에 대한 후가공을 수행하며, 상기 공구에 발생하는 토크 값을 측정하는 힘토크센서를 구비하는 가공부;
    상기 가공대상에 대한 촬상을 수행하는 비전부; 및
    상기 가공부의 기본 이동경로를 생성하고, 상기 비전부로부터 신호를 전달받아 상기 가공부의 기본 이동경로를 보정함으로써 상기 가공부의 보정 이동경로를 생성하는 제어모듈을 포함하고,
    상기 가공부의 보정 이동경로에 대한 제어신호를 상기 로봇으로 전달하는 상기 제어모듈은, 상기 힘토크센서로부터 상기 공구에 발생하는 토크에 대한 정보를 전달받아 분석하고 상기 가공부의 부하를 제어하는 제어신호를 상기 가공부로 전달하는 가공제어부; 상기 가공대상에 대한 기본 정보를 전달받고 상기 가공부의 기본 이동경로를 생성하는 기본경로생성부; 상기 비전부로부터 신호를 전달받고 상기 가공대상의 형상 및 위치를 분석하는 가공대상분석부; 및 상기 가공대상분석부로부터 상기 가공대상의 형상 및 위치에 대한 정보를 전달받고, 상기 가공부의 기본 이동경로를 보정하여 상기 가공부의 보정 이동경로를 생성하는 경로최적화부;를 구비하며,
    상기 가공제어부는 상기 가공대상의 하나의 가공부위에서 기준이 되는 토크 값을 저장하며,
    상기 가공제어부가 상기 공구의 실시간 토크 값과 상기 기준이 되는 토크 값을 비교하여 상기 공구의 이동 속도 또는 회전속도에 대한 제어신호를 상기 가공부로 전달함으로써, 상기 가공부의 부하가 제어되고,
    상기 비전부에서 획득된 2차원 평면 이미지에 대해 분석이 수행되는 경우, 상기 가공대상분석부에서 상기 가공대상의 윤곽선이 도출되면, 상기 경로최적화부에서는 상기 윤곽선을 분석하여 상기 가공대상에 있는 복수 개의 가공부위 각각의 위치를 분석함과 동시에 상기 복수 개의 가공부위 각각의 2차원 면적 값을 측정하고,
    상기 경로최적화부는 상기 이미지에서 2차원 면적 값에 따라 가공부위를 분류하며,
    상기 경로최적화부에는 가공부위의 2차원 면적 값에 대응되는 상기 공구의 이송 속도에 대한 데이터가 저장되고,
    상기 경로최적화부는 상기 복수 개의 가공부위 각각의 2차원 면적 값과 상기 공구의 이송 속도에 대한 데이터를 이용하여 상기 공구의 이송 속도를 제어하는 제어신호를 상기 로봇으로 전달하는 것을 특징으로 하는 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 경로최적화부로부터 상기 로봇으로 상기 가공부의 보정 이동경로에 대한 제어신호가 전달되는 것을 특징으로 하는 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 가공제어부는, 상기 가공대상 상 각각의 가공부위에 대해서 상기 공구에 발생하는 힘과 토크에 대한 정보를 포함하는 가공데이터베이스를 저장하는 것을 특징으로 하는 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 가공제어부는, 인공지능 프로그램을 내장하고, 상기 인공지능 프로그램은 상기 공구에 발생하는 힘과 토크에 따라 상기 가공부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 기본경로생성부로 상기 가공대상에 대한 기본 정보를 전달하는 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치.
  11. 청구항 1에 의한 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치; 및
    상기 가공대상에 대한 가공 종료 후 상기 비전부에 의해 촬상된 상기 가공대상에 대한 이미지를 분석하여 상기 가공대상의 불량 여부를 분석하는 품질 분석 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 후가공 시스템.
  12. 청구항 1의 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치를 이용한 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 방법은,
    상기 제어모듈로 상기 가공대상에 대한 기본 정보가 전달되는 제1단계;
    상기 제어모듈에서 상기 가공부의 기본 이동경로가 생성되는 제2단계;
    상기 비전부에서 촬상된 상기 가공대상의 형상 및 위치가 상기 제어모듈로 전달되는 제3단계;
    상기 제어모듈에서 상기 가공부의 보정 이동경로가 생성되는 제4단계; 및
    상기 제어모듈로부터 상기 로봇으로 상기 가공부의 보정 이동경로에 대한 제어신호가 전달되는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제5단계에서는, 상기 가공부에 구비된 공구에 발생하는 힘과 토크에 대한 정보가 상기 제어모듈로 전달되고, 상기 제어모듈로부터 상기 가공부로 상기 가공부의 부하에 대한 제어신호가 전달되는 것을 특징으로 하는 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 방법.
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Patent event date: 20231017

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Patent event date: 20230424

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Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20231017

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Patent event date: 20230616

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Patent event date: 20240220

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Patent event date: 20240115

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20231017

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Patent event code: PX07011S01I

Patent event date: 20230616

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

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