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용접 부위 형상 인식 방법, 이를 적용한 위빙 용접 경로 생성 방법 및 이를 적용한 자동 용접 로봇

  • 기술번호 : KST2015135343
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명의 목적은 용접 로봇에 의한 자동 용접이 가능하도록 하기 위한 용접 부위의 형상 인식 방법과, 이 방법을 적용한 용접 로봇의 용접 경로 생성 방법, 그리고 이 용접 경로 생성 방법에 의해 생성된 용접 경로를 추종하여 용접 품질이 양호하게 용접 작업을 수행할 수 있는 자동 용접 로봇을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 길이 방향으로 용접 부위를 복수 개의 구간으로 나누고 각각의 구간에 대해, 두 개의 판재가 초층 용접된 용접 부위의 형상을 인식하기 위해, 1차원 레이저 센서를 이용하여 용접 부위를 가로지르는 방향으로 이동하면서 1차원 레이저 센서와 용접 부위 사이의 거리를 측정하는 과정을 수행함으로써 복수 개의 용접 부위의 단면의 프로파일을 얻는 스캔 단계(a); 상기 스캔 단계(a)에서 얻은 각각의 프로파일 곡선 데이터에서 기울기가 급격하게 변화하는 지점에 해당하는 노이즈 데이터를 제거하는 필터링 단계(b); 및 상기 필터링 단계(b)에서 필터링 된 데이터로부터 용접 부위의 단면 형상의 기준이 되는 기준점을 결정하는 기준점 생성 단계(c)를 포함하는 용접 부위의 형상 인식 방법과, 이 방법을 적용한 용접 경로 생성 방법 및 이 방법들을 적용한 자동 용접 로봇을 제공한다. 용접 로봇, 론지, 용접 부위 형상 인식, 용접 경로 생성
Int. CL B23K 31/00 (2006.01.01) G01B 11/24 (2006.01.01) B23K 37/00 (2006.01.01) B23K 9/02 (2006.01.01) B23K 9/127 (2006.01.01)
CPC B23K 31/00(2013.01) B23K 31/00(2013.01) B23K 31/00(2013.01) B23K 31/00(2013.01) B23K 31/00(2013.01)
출원번호/일자 1020090090568 (2009.09.24)
출원인 서울대학교산학협력단, 대우조선해양 주식회사
등록번호/일자 10-1098894-0000 (2011.12.20)
공개번호/일자 10-2011-0032851 (2011.03.30) 문서열기
공고번호/일자 (20111226) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2009.09.24)
심사청구항수 17

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구
2 대우조선해양 주식회사 대한민국 경상남도 거제시

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이규열 대한민국 서울특별시 서초구
2 김종원 대한민국 서울특별시 강남구
3 김태완 대한민국 서울특별시 강남구
4 장도영 대한민국 서울특별시 관악구
5 손동훈 대한민국 서울특별시 관악구
6 이정우 대한민국 서울특별시 관악구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 리앤목특허법인 대한민국 서울 강남구 언주로 **길 **, *층, **층, **층, **층(도곡동, 대림아크로텔)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구
2 대우조선해양 주식회사 대한민국 경상남도 거제시
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2009.09.24 수리 (Accepted) 1-1-2009-0588007-67
2 [전자문서첨부서류]전자문서첨부서류등 물건제출서
[Attachment to Electronic Document] Submission of Object such as Attachment to Electronic Document		 2009.09.28 수리 (Accepted) 1-1-2009-5037259-15
3 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2011.05.19 수리 (Accepted) 4-1-2011-0005617-31
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2011.07.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0382267-40
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.08.29 수리 (Accepted) 1-1-2011-0671163-55
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.08.29 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-0671164-01
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2011.09.27 수리 (Accepted) 4-1-2011-5195109-43
8 등록결정서
Decision to grant		 2011.10.31 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0635835-31
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.01.14 수리 (Accepted) 4-1-2013-5007213-54
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.03.17 수리 (Accepted) 4-1-2015-5033829-92
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2015-5062924-01
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2016.12.16 수리 (Accepted) 4-1-2016-5187180-15
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2019-5093546-10
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.05.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5101798-31
15 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.08.02 수리 (Accepted) 4-1-2019-5154561-59
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
두 개의 판재가 초층 용접되어 일방향으로 연장된 홈의 형태를 가지는 용접 부위의 형상 인식 방법으로써, 홈의 연장된 길이 방향으로 용접 부위를 복수 개의 구간으로 나누고 각각의 구간에 대해, 두 개의 판재가 초층 용접된 용접 부위의 형상을 인식하기 위해, 1차원 레이저 센서를 이용하여 용접 부위를 가로지르는 방향으로 이동하면서 1차원 레이저 센서와 용접 부위 사이의 거리를 측정하는 과정을 수행함으로써 복수 개의 용접 부위의 단면의 프로파일을 얻는 스캔 단계(a); 상기 스캔 단계(a)에서 얻은 각각의 프로파일 곡선 데이터에서 기울기가 급격하게 변화하는 지점에 해당하는 노이즈 데이터를 제거하는 필터링 단계(b); 및 상기 필터링 단계(b)에서 필터링 된 데이터로부터 용접 부위의 단면 형상의 기준이 되는 기준점을 결정하는 기준점 생성 단계(c)를 포함하는 용접 부위의 형상 인식 방법
2 2
제1항에 있어서, 상기 스캔 단계(a)에서 측정된 상기 1차원 레이저 센서의 측정값들 중 에러를 제거하는 단계를 상기 필터링 단계(b) 전에 더 수행하는 용접 부위의 형상 인식 방법
3 3
제1항에 있어서, 상기 필터링 단계(b)는, (1) 가우시안 분포에서 x = 0을 중심으로 등간격으로 l개(홀수)의 값을 추출하고, (2) 추출한 값들 각각을 추출한 값들의 총합으로 나누어서 mask를 구성하며, (3) 데이터에 다음의 수학식에 따라 mask를 적용하여 필터링을 완료하는 것임을 특징으로 하는 용접 부위의 형상 인식 방법
4 4
제1항에 있어서, 상기 기준점 생성 단계(c)는, (i) 프로파일의 곡선에서 1계 미분계수가 최대인 점 p와 최소인 점 q를 찾고, p와 q의 중앙을 기준으로, 좌측과 우측으로 나눠서 2계 미분계수의 최대, 최솟값들을 구하며, 좌측에서 2계 미분계수의 최대인 지점을 가기준점[0]으로 정하고, 최소 점을 가기준점[1]로 정하며, 우측에서 2계 미분계수의 최소 점을 가기준점[2]로 정하고, 최대 점을 가기준점[3]으로 정하는 가기준점 설정 단계와, (ii) 가기준점[0]과 가기준점[3]의 평균값 y0을 구하고 가기준점[1]과 가기준점[2]의 평균값 y1을 구하며, 가기준점[0]과 점 p를 지나는 직선1을 구하고, 가기준점[3]과 가기준점[2]를 지나는 직선2를 구한 후, y = y0과 직선0의 교점을 기준점[0]으로, y = y1과 직선0의 교점을 기준점[1]로, y = y1과 직선1의 교점을 기준점[2]로, y = y0과 직선1의 교점을 기준점[3]으로 결정하여 최종 기준점들을 결정하는 최종 기준점 생성 단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 용접 부위의 형상 인식 방법
5 5
두 개의 판재가 초층 용접되어 일방향으로 연장된 홈의 형태를 가지는 용접 부위의 자동 용접 경로 생성 방법으로써, 홈의 연장된 길이 방향으로 용접 부위를 복수 개의 구간으로 나누고 각각의 구간에 대해, 두 개의 판재가 초층 용접된 용접 부위의 형상을 인식하기 위해, 1차원 레이저 센서를 이용하여 용접 부위를 가로지르는 방향으로 이동하면서 1차원 레이저 센서와 용접 부위 사이의 거리를 측정하는 과정을 수행함으로써 복수 개의 용접 부위의 단면의 프로파일을 얻는 스캔 단계(a); 상기 스캔 단계(a)에서 얻은 각각의 프로파일 곡선 데이터에서 기울기가 급격하게 변화하는 지점에 해당하는 노이즈 데이터를 제거하는 필터링 단계(b); 상기 필터링 단계(b)에서 필터링 된 데이터로부터 용접 부위의 단면 형상의 기준이 되는 기준점을 결정하는 기준점 생성 단계(c); 상기 기준점 생성 단계(c)에서 생성된 기준점을 이용하여 위빙 용접 경로를 생성하는 용접경로 생성 단계(d)를 포함하는 용접 경로 생성 방법
6 6
제5항에 있어서, 상기 스캔 단계(a)에서 측정된 상기 1차원 레이저 센서의 측정값들 중 에러를 제거하는 단계를 상기 필터링 단계(b) 전에 더 수행하는 용접 경로 생성 방법
7 7
제5항에 있어서, 상기 필터링 단계(b)는, (1) 가우시안 분포에서 x = 0을 중심으로 등간격으로 l개(홀수)의 값을 추출하고, (2) 추출한 값들 각각을 추출한 값들의 총합으로 나누어서 mask를 구성하며, (3) 데이터에 다음의 수학식에 따라 mask를 적용하여 필터링을 완료하는 것임을 특징으로 하는 용접 경로 생성 방법
8 8
제5항에 있어서, 상기 기준점 생성 단계(c)는, (i) 프로파일의 곡선에서 1계 미분계수가 최대인 점 p와 최소인 점 q를 찾고, p와 q의 중앙을 기준으로, 좌측과 우측으로 나눠서 2계 미분계수의 최대, 최솟값들을 구하며, 좌측에서 2계 미분계수의 최대인 지점을 가기준점[0]으로 정하고, 최소 점을 가기준점[1]로 정하며, 우측에서 2계 미분계수의 최소 점을 가기준점[2]로 정하고, 최대 점을 가기준점[3]으로 정하는 가기준점 설정 단계와, (ii) 가기준점[0]과 가기준점[3]의 평균값 y0을 구하고 가기준점[1]과 가기준점[2]의 평균값 y1을 구하며, 가기준점[0]과 점 p를 지나는 직선1을 구하고, 가기준점[3]과 가기준점[2]를 지나는 직선2를 구한 후, y = y0과 직선0의 교점을 기준점[0]으로, y = y1과 직선0의 교점을 기준점[1]로, y = y1과 직선1의 교점을 기준점[2]로, y = y0과 직선1의 교점을 기준점[3]으로 결정하여 최종 기준점들을 결정하는 최종 기준점 생성 단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 용접 경로 생성 방법
9 9
제5항에 있어서, 상기 용접 경로 생성 단계(d)는, (i) 프로파일의 형상을 나타내는 기준점[1]과 기준점[2]를 이용하여 -y 방향으로 토치의 와이어가 기준점[1], 기준점[2]와 각각 떨어진 거리인 오프셋만큼 프로파일의 빗변을 따라 이격된 지점을 좌측 용접 기준점 WL과 우측 용접 기준점 WR로 정하고, 각각의 프로파일에 대한 WL과 WR을 구한 뒤, 평균 프로파일에 대한 WL, WR, 그리고 평균 용접 기준점들 사이의 지점인 WC를 구하며, 평균 프로파일을 대상으로 구한 WC에서 WL과 WR을 잇는 직선에 내린 수선을 따라 WC에서 먼 쪽으로 와이어 길이와 토치와 위빙 축 사이의 길이만큼 이동한 곳을 θ축의 위치로 결정하는 θ축의 y축 방향 좌표 결정 단계; 및 (ii) 토치의 한 번의 일방향 이동에서 θ축의 위치를 기준으로 위빙할 각도 θ와 상승할 z축 방향의 거리 z를 다음의 수학식으로 결정하는 타깃 포인트 결정 단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 용접 경로 생성 방법
10 10
본체; 상기 본체에서 용접 부위를 향하여 배치된 센서 유닛; 상기 본체에 연결되어 배치되고, 용접봉을 구비하여 용접 부위에 용접을 수행할 수 있는 용접 유닛; 상기 본체에 연결되어 상기 센서 유닛과 상기 용접 유닛 중 하나 이상을 이송하는 이송 유닛; 및 상기 센서 유닛, 용접 유닛 및 상기 이송 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 센서 유닛은 용접 부위에 레이저 광선을 발사하고 반사된 레이저 광선의 반사광을 수광하여 센서 유닛과 용접 부위의 특정 지점 사이의 거리를 측정할 수 있고, 상기 센서 유닛이 상기 이송 유닛에 의해 상기 용접 부위의 주변에서 용접 부위의 길이 방향을 가로지르는 방향으로 이동하면서 거리를 측정하여 해당 용접 부위 단면의 프로파일을 얻은 후, 다시 용접 부위의 길이 방향으로 이동하여 이전의 용접 부위의 프로파일과 이격된 위치에서의 용접 부위의 단면 프로파일을 얻는 방식으로 복수 개의 용접 부위의 단면 프로파일 데이터를 측정하며, 상기 제어 유닛은 상기 센서 유닛에서 측정한 복수 개의 단면 프로파일 데이터로부터 프로파일을 구성하는 기준점을 생성하고, 이 기준점으로부터 용접 경로를 생성하며, 생성된 용접 경로를 추종하도록 상기 이송 유닛이 상기 용접 유닛을 이송하도록 제어하여 자동 용접을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 로봇
11 11
제10항에 있어서, 상기 센서 유닛은, 연장된 길이 방향으로 용접 부위를 복수 개의 구간으로 나누고, 각각의 구간에 대해, 1차원 레이저 센서를 이용하여 용접 부위를 가로지르는 방향으로 이동하면서 1차원 레이저 센서와 용접 부위 사이의 거리를 측정하는 과정을 수행함으로써 복수 개의 용접 부위의 단면의 프로파일을 얻는 것을 특징으로 하는 자동 용접 로봇
12 12
제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 센서 유닛에서 얻은 각각의 프로파일 곡선 데이터에서 기울기가 급격하게 변화하는 지점에 해당하는 노이즈 데이터를 제거하고, 노이즈가 제거된 데이터로부터 용접 부위의 단면 형상의 기준이 되는 기준점을 결정하며, 이 기준점을 이용하여 위빙 용접 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 로봇
13 13
제11항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 센서 유닛에서 얻은 각각의 프로파일 곡선 데이터에서 상기 1차원 레이저 센서의 측정값들 중 에러를 제거하는 기능을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 로봇
14 14
제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은, (1) 가우시안 분포에서 x = 0을 중심으로 등간격으로 l개(홀수)의 값을 추출하고, (2) 추출한 값들 각각을 추출한 값들의 총합으로 나누어서 mask를 구성하며, (3) 각각의 단면 프로파일 데이터에 다음의 수학식에 따라 mask를 적용하여 프로파일 데이터의 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 로봇
15 15
제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은, (i) 프로파일의 곡선에서 1계 미분계수가 최대인 점 p와 최소인 점 q를 찾고, p와 q의 중앙을 기준으로, 좌측과 우측으로 나눠서 2계 미분계수의 최대, 최솟값들을 구하며, 좌측에서 2계 미분계수의 최대인 지점을 가기준점[0]으로 정하고, 최소 점을 가기준점[1]로 정하며, 우측에서 2계 미분계수의 최소 점을 가기준점[2]로 정하고, 최대 점을 가기준점[3]으로 정하고, (ii) 가기준점[0]과 가기준점[3]의 평균값 y0을 구하고 가기준점[1]과 가기준점[2]의 평균값 y1을 구하며, 가기준점[0]과 점 p를 지나는 직선1을 구하고, 가기준점[3]과 가기준점[2]를 지나는 직선2를 구한 후, y = y0과 직선0의 교점을 기준점[0]으로, y = y1과 직선0의 교점을 기준점[1]로, y = y1과 직선1의 교점을 기준점[2]로, y = y0과 직선1의 교점을 기준점[3]으로 결정하여 최종 기준점들을 결정하여 용접 부위의 형상을 결정하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 로봇
16 16
제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은, (i) 프로파일의 형상을 나타내는 기준점[1]과 기준점[2]를 이용하여 -y 방향으로 토치의 와이어가 기준점[1], 기준점[2]와 각각 떨어진 거리인 오프셋만큼 프로파일의 빗변을 따라 이격된 지점을 좌측 용접 기준점 WL과 우측 용접 기준점 WR로 정하고, 각각의 프로파일에 대한 WL과 WR을 구한 뒤, 평균 프로파일에 대한 WL, WR, 그리고 평균 용접 기준점들 사이의 지점인 WC를 구하며, 평균 프로파일을 대상으로 구한 WC에서 WL과 WR을 잇는 직선에 내린 수선을 따라 WC에서 먼 쪽으로 와이어 길이와 토치와 위빙 축 사이의 길이만큼 이동한 곳을 θ축의 위치로 결정하고, (ii) 토치의 한 번의 일방향 이동에서 θ축의 위치를 기준으로 위빙할 각도 θ와 상승할 z축 방향의 거리 z를 다음의 수학식으로 결정하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 로봇
17 17
본체; 상기 본체에서 용접 부위를 향하여 배치된 센서 유닛; 상기 본체에 연결되어 배치되고, 용접봉을 구비하여 용접 부위에 용접을 수행할 수 있는 용접 유닛; 상기 본체에 연결되어 상기 센서 유닛과 상기 용접 유닛 중 하나 이상을 이송하는 이송 유닛; 및 상기 센서 유닛, 용접 유닛 및 상기 이송 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 용접 경로 생성 방법에 의해 생성된 용접 경로 정보를 토대로, 상기 이송 유닛이 상기 용접봉의 위빙 축의 위빙 각도와 용접 부위의 길이 방향 이송 간격에 맞게 상기 용접봉이 이송하면서 용접 부위를 용접하도록 하는 자동 용접 로봇
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
국가 R&D 정보가 없습니다.