아크 용접작업은 그 작업 환경이 매우 열악하여 로보트를 이용한 자동화가 어느 분야보다 절실히 필요한 분야이다. 특히 인건비의 증가, 생산성 향상 등 여러 가지 측면에서 볼 때 용접 로보트의 도입이 요망되고 있다. 대표적으로 자동차 업계, 조선업계, 중장비 업계 등에서 아크용접 로보트를 필요로 하고 있다. 현재 국내에서 사용되는 대부분의 아크 용접용 로보트는 일본 및 유럽의 선진사들이 제조한 것들이 다. 일부 국내 로보트 제조업체들이 용접 로보트를 생산, 공급하고 있으나 대부분 선진사와 기술 제휴하여 국내에서 생산만하고 있는 실정이다. 그러나, 최근 들어 용접 용 로보트를 국산화하려는 노력들이 도처에서 보여지고 있다. 이 글에서는 아크용접 로보트 중에서 핵심 부분 중의 하나인 제어기의 구성과 그 필요기술, 기능등을 살펴 봄으로써 국내의 용접용 로보트 기술 개발 방향을 살펴 보고자 한다.
아크용접에 로보트가 적용되면서 그 적용대상 폭을 넓히기 위하여 여러 종류의 센서들이 개발되어 왔다. 그 중 로보트나 자동용접장치에 장착이 용이한 아크센서에 대하여 원리들과 응용한 예들을 소개하였다. 용접이음부의 최소두께 제한, 용접중 용융지의 처침(Distortion) 등에 따른 아크신호의 불안정이 문제로 남아 있으므로 아크센서의 신뢰도를 향상시키기 위해서는 각 용접공정의 보다 정확한 해석이 요구되며, 이들을 적용하기 위한 제어 알고리즘의 개선 또한 요구된다. 아크센서가 개선되어 신뢰도가 높아질수록 더욱 광범위하게 적용될 것이며, 아크용접작업의 생산성 향상에 크게 기여하게 될 것이다.
당사에서는 1984년 아크용접 로봇을 자체 개발한 이래 용접로보트의 응용에 많은 노력을 기울여 왔고 또한 많은 납품 실적을 가지고 있으나, 고객측의 다양한 요구를 만족시키고 하이테크 기 술흡수를 위하여 1988년 12월에 일본의 FANUC사와 기술제휴를 하게 되었다. 그 대상기종으로서 아크용접 분야에서는 ARC Mate, ARC Mate Sr.를 전략기종으로 선정하여 국산화 생산을 실 시하고 있다. 본고에서는 상기의 아크용접 로봇에 대한 특징, 용접가능, 용접을 위한 센서를 중 심으로 소개키로 한다.
A dual purpose robot automation system is developed for both arc welding and spot welding by one robot within a cell. The need for automation of both arc welding and spot welding processes is urgent while the production volume is not so big as to accommodate separate stations for the two processes. Also, space is too narrow for separate stations to be settled down in the factory. A spot welding robot is chosen and the functions for arc welding are implemented in-house at cost of advanced functions. For the spot welding, a single pole type gun is used and the robot has to push down the plate to be wolded, which causes the robot positioning error. Therefore, position error compensation algorithm is developed. The basic functions for the arc welding processes are implemented using the digital I/O board of robot controller, PLC, and A/D conversion PCB. The weaving pattern is taught in meticulously by manual teach. A fixture unit is also developed for dual purpose. The main aspects of the system is presented in this paper especially in the design and implementation procedure. The signal diagrams and sequence logic diagrams are also included. The outcome of the dual purpose welding cell is the increased productivity and good production stability which is indispensable for production volume prediction. Also, it leads to reduction of manufacturing lead time.
A robot application system is developed for dual purpose of stud welding and are welding to weld plates in the manufacturing of elevator cabin. The production quantity is not so big to accommodate separate stations for stud welding and are welding respectively while the need for randomization of the processes is urgent. A robot with specification for spot welding is chosen, which is appropriate for stud welding. Some implementations are made so that the robot may also be shared for are welding process. Common jig and fixture is designed for the dual purpose. Important aspects in the procedure of system design, installation, and commissioning are stated, and signal set-ups and logic diagrams are illustrated.
Most industrial robots cannot be off-line programmed to carry out a task accurately, unless their kinematic model is suitably corrected through a calibration procedure. However, normal calibration is an expensive and time-consumming precedure due to the highly accurate measurement equipment required and due to the significant amount of data that must be collected. This paper presents a simple and economic procedure to improve the efficiency of robot calibration especially for arc welding application. To simplify the measurement process, an automotic data measurement algorithm as well as a simple measurement device are developed. Also, a calibration algorithm which can automatically identify the independent model parameters to be estimated is presented. To demonstrated the simplicity and the effectiveness of the procedure, experimental studies and computer simulations are performed and their results are discussed.
In robotic arc welding, the roll (rotation) of the torch about its direction vector does not have any effect on the welding operation. Thus we could use this redundant degree of greedom for the motion control of the robot manipulator. This paper presents an algorithm for the pseudo- inverse kinematic motion control of the 6-axis robot, which utilizes the above mentioned redunancy. The prototype welding operation and the tool path are also graphically simulated. Since the proposed algorithm requires only the position and normal vector of the weldine as an input data, it is useful for the CAD-based off-line programming of the arc welding robot. In addition, it also has the advantages of the redundant manipulator motion control, like singularity avoidance and collision free motion planning, when compared with the other motion control method based on the direct inverse kinematics.
대한산업공학회/한국경영과학회 1992년도 춘계공동학술대회 발표논문 및 초록집; 울산대학교, 울산; 01월 02일 May 1992
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pp.91-101
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1992
본 연구에서는 용접선 추출의 방법으로 현재 많이 사용되고 있는 용접선을 따라 연속적으로 이미지를 얻어 처리하는 사전관찰(preview)기법을 개선하여 용접모재를 한번에 촬영(snapshot)하여 화상처리를 거친 후 용접정보가 들어 있는 CAD database와 비교, 매칭시켜 필요한 용접정보를 획득하는 새로운 방법을 제시한다. 또한 정확한 꼭지점을 추출하기 위해서는 정확한 직선식이 필요한데 이의 계산에는 허프변환(Hough Transform)이 이용되고 있지만 계산시간이 많이 소요되며 부정확하다. 계산시간의 감소 및 정확도의 향상을 위해 기존의 허프변환(Hough Transform)을 개선한 수정된 허프변환(Modified HoughTranform)을 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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