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레이저 카메라를 이용한 강체의 미소이동 변화량 추정방법 및 이를 이용한 로봇 유도에 관한 연구

초록/요약

현재 로봇과 레이저 카메라는 생산제조업에 널리 사용되고 있다. 그 대표적인 예로서 자동차의 차체 조립이 있다. 그러나 생산라인을 따라 이동하는 부품을 로봇으로 조립하기 위해서는 부품의 위치를 정밀하게 측정해야 할뿐만 아니라 미소한 위치 이동이 발생했을 때 이에 로봇이 제때에 대처할 수 있도록 해야 한다. 본 논문에서는, 공장에서 생산라인을 따라 이동하는 피 조립 물체를 Reference Part라 하고, 로봇을 사용하여 Reference Part에 조립하고자 하는 부품을 Moving Part이라고 가정한다. 그리고 초기에 Reference Part 와 Moving Part가 정상적으로 조립되는 로봇 Teaching 위치를 ‘마스터 위치’라고 한다. 생산라인의 이동과정에서 Reference Part의 위치가 초기 마스터 위치로부터 미소한 이동이 발생하더라도 로봇은 항상 동일한 Teaching Path를 따라 조립을 진행하기 때문에 Moving Part를 정상적으로 Reference Part에 조립할 수 없게 된다. 본 연구의 목적은 레이저 카메라를 이용하여 측정 대상물(Reference Part)에 부착한 Hole 또는 Edge를 측정함으로써, 측정 대상물이 ‘마스터 위치’로 부터 ‘새로 변화된 위치’까지 이동한 위치 및 방향을 알아내는 방법 및 이를 이용한 로봇 유도 방법을 연구하는데 있다. 본 연구에서는 첫 번째, 다수의 레이저 카메라를 이용, 측정 대상물에 부착한 다수의 Hole을 측정하여 측정 대상물의 위치 및 방향의 변화량을 알아내는 방법을 연구하였다. 두 번째, 다수의 레이저 카메라를 이용, 측정 대상물에 부착한 다수의 Hole과 Edge를 측정하여 측정 대상물의 위치 및 방향의 변화량을 알아내는 방법을 연구하였다. 세 번째, 상기 방법에 근거하여 Moving Part를 Reference Part로 조립시키는 로봇 유도 방법을 연구하였다. 마지막으로 컴퓨터 가상공간에서의 실험을 통하여 그 타당성을 검증하고자 한다. 다수의 Hole 측정을 통한 측정 대상물 자세 추정 방법은 기존의 방법들을 보완하는 새로운 로봇 유도 방법을 제공한다. 다수의 Hole/Edge 측정을 통한 측정 대상물 자세 추정 방법은 실제 산업현장에서 Hole/Edge를 측정하기가 어렵거나 측정할 수 있는 Hole/Edge의 개수가 부족한 상황에 대비하여 보다 나은 해결방법을 제공한다. 상기 방법을 통해 실제 산업현장에 더욱 적합한 로봇 유도 솔루션을 제시한다.

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목차

제 1장. 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구목적 3
1.3 연구내용 3
제 2장. 측정 대상물의 여러 Hole/Edge 측정을 통한 대상물의 위치 변화량 추정 4
2.1 서론 4
2.2 측정 대상물의 미소 위치 변화량 Model 6
2.3 Hole 측정을 통한 대상물의 위치 변화량 추정 7
2.3.1 Hole 측정 7
2.3.2 Hole 측정을 통한 측정 대상물 자세 추정 9
2.4 Edge 측정을 통한 대상물의 위치 변화량 추정 11
2.4.1 Edge 측정 11
2.4.2 Edge 측정을 통한 측정 대상물 자세 추정 15
제 3장. Hole과 Edge 측정을 통한 대상물의 위치/방향 변화량 추정 17
3.1 서론 17
3.2 Hole 과 Edge 측정을 통한 측정 대상물 자세 추정 17
3.3 미소 위치 변화량 해석 18
제 4장. 로봇 유도 방법 22
4.1 서론 22
4.2 Moving Part의 위치 변화량 23
4.3 새로운 로봇 Joint Value 24
제 5장. 로봇 유도 실험 및 결과 26
5.1 서론 26
5.2 실험방법 26
5.3 작업장 소개 27
5.4 실험내용 29
5.5 로봇 유도 오차 분석방법 30
5.6 로봇 유도 실험결과 31
제 6장. 결론 및 향후 연구방향 39
Appendix. 40
A. 실험장비 CAD 위치 40
B. 실험결과표 41
참고문헌 51

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