KR101991053B1 - 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피도체와 로봇 도장 경로 및 페인트 파라미터를 시각화하여 표시하고, 중복 사용되는 브러시 넘버들 또는 사용자가 선택된 브러시 넘버에 대응되는 잡 패스를 시각적으로 구별할 수 있는 형태로 표시하며, 시뮬레이션 재생 명령 입력시 피도체 3차원 모델 상을 잡 패스를 따라 이동하면서 도장이 이루어지는 동작을 연속적으로 표시하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.

Description

차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법{METHOD FOR SIMULATION OF VEHICLE PAINTING ROBOT}

본 발명은 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법으로서, 보다 상세하세는 피도체의 3차원 모델링, 로봇 도장 경로, 페인트 파라미터 및 도장 상황 등을 시각화하여 표시하고, 도장 경로와 페인트 파라미터를 사용자가 손쉽게 편집할 수 있도록 함으로써 직관적인 사용이 가능하도록 하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 생산 공정에 있어 차체의 도장은 차체의 부식을 방지하고 방음과 함께 미관을 수려하게 하여 상품성을 높이기 위한 것으로, 고도의 방청과 미관을 요구하기 때문에 일반 도장과 비교하여 복잡한 공정을 가지고 있다.

차체 도장공장의 각 공정은 방청을 주목적으로 하는 전처리, 전착 공정과 미관을 주목적으로 하는 중도 공정, 상도 공정으로 이루어진다.

전처리공정은 차체 공장에서 생산되어 차체가 도장공장에 투입되면 차체의 내외판에 부착되어 있는 오물이나 유지분을 완전히 제거함과 동시에 철판면의 내식성 및 전착 도료와의 부착성을 좋게하는 인산염 피막을 형성하는 공정이다.

전처리공정이 실행된 차체가 건조로를 통과하면 전착(하도)공정이 실행되는데, 전착(하도)공정은 방청을 제공하기 위하여 차체를 전착 도료 중에 전몰시켜 외판은 물론 차체 내부까지 균일하게 도장하는 공정이다.

이후, 이음부에 실러를 도포하는 실링공정 및 도료의 내 치핑성, 평활성, 내후성 등을 갖게 하는 중도공정 및 미관상의 색상 및 광택감을 주는 상도공정을 통하여 차체에 도장막을 형성하게 된다.

이와 같이 차체에 도장이 완료되면 육안검사를 통하여 차체 외관에 형성된 도장 표면에 먼지, 오물, 스크래치 등이 존재하는지를 검사하는 외관검사를 실행하고, 외관검사의 결과 수정이 필요하면 상도공정을 통하여 재도장하거나 폴리싱 작업 등이 제공되는 수정공정을 통하여 수정한 후 의장 공장으로 투입한다.

한편, 종래의 차체 도장 시뮬레이션 방법으로서 일본공개특허 제1998-180177호에서는 실제 차체에 도장 작업을 수행하면서 도포 상태가 가장 균일하게 될 때의 최적의 경로와 도장 상태를 시뮬레이션 하는 방법이 제시된 바 있다.

구체적으로는, 실제 도장을 수행해 가면서 도장 건의 기준점으로부터의 거리, 피도장면으로부터의 높이 피도장면에 대한 각도, 암 이동 속도, 도포 패턴을 입력해 워크의 지정된 복수 개소의 도포량을 산출 표시시킴과 동시에 도장 건의 움직임을 화상 표시시키고 그 화상 표시를 보면서 도장 건의 적절한 이동 경로와 암 상태를 구한다.

이와 같이, 종래에는 도장건의 이동 경로에 대하여 미리 시뮬레이션해서 도장 과정을 가상적으로 표현하는 기술이 존재하지 않아 도장 경로와 도장 상태 등을 사용자가 육안으로 확인할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.

일본공개특허 제1994-039339호 "도장 방법" 일본공개특허 제1998-180177호 "자동 도장에서의 도장 총 경로 및 상태의 시뮬레이션 방법 및 자동 도장 방법"

배경기술의 단점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 피도체와 로봇 도장 경로 및 페인트 파라미터를 시각화하여 표시하고, 중복 사용되는 브러시 넘버들 또는 사용자가 선택된 브러시 넘버에 대응되는 잡 패스를 시각적으로 구별할 수 있는 형태로 표시하며, 시뮬레이션 재생 명령 입력시 피도체 3차원 모델 상을 잡 패스를 따라 이동하면서 도장이 이루어지는 동작을 연속적으로 표시하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법은 차량용 도장로봇의 도장 작업을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 장치에 의해 수행되는 것으로서, 도장로봇으로부터 도장작업 대상물에 대한 잡 파일 데이터를 수신하는 단계, 잡 파일 데이터에 기초하여 다수의 티칭 포인트와 각 티칭 포인트들을 연결하는 패스로 구성되는 잡 패스와, 각 패스별 페인트 파라미터들을 나타내는 브러시 넘버들의 순서에 관한 패스 시퀀스 테이블을 생성하는 단계; 및 생성된 잡 패스와 패스 시퀀스 테이블을 사용자 인터페이스에 표시하는 단계 및 페인트 시뮬레이션 재생 명령이 입력되는 경우, 도장로봇이 피도체 3차원 모델 상을 잡 패스를 따라 이동하면서 도장이 이루어지는 동작을 연속적으로 표시하는 단계를 포함하고, 패스 시퀀스 테이블 내에 중복되는 브러시 넘버들이 존재하는 경우 중복되는 브러시 넘버들을 시각적으로 구별될 수 있는 형태로 표시한다.

또한, 각 브러시 넘버별로 페인트 파라미터가 기록되는 페인트 파라미터 관리 테이블을 생성하고, 생성된 페인트 파라미터 관리 테이블을 사용자 인터페이스에 표시하는 단계가 더 포함될 수 있다.

이때, 사용자로부터 패스 시퀀스 테이블 상의 한 브러시 넘버에 대한 선택 신호가 입력되는 경우, 잡 패스 상에서 브러시 넘버에 대응되는 패스를 시각적으로 구별될 수 있는 형태로 표시할 수 있다.

또한, 사용자로부터 토출량 데이터를 입력받는 단계가 더 포함되고, 입력된 토출량 데이터와 잡 파일 데이터에 기초하여 페인트 총 토출량, 스프레이 온 시간, 예상 도막 두께 및 로봇의 총 이동거리 및 시간을 산출할 수 있다.

또, 생성된 잡 패스와 패스 시퀀스 테이블을 사용자 인터페이스에 표시하는 단계는, 피도체 3차원 모델과 잡 패스를 각각 임의의 위치에 표시하는 단계, 모델 회전 설정모듈과 잡 포인트 이동 설정모듈을 포함하는 위치 설정 윈도우를 표시하고, 모델 회전 설정모듈에서, 사용자 입력신호에 기초하여 피도체 3차원 모델을 회전시키고, 잡 포인트 이동 설정모듈에서, 사용자 입력신호에 기초하여 잡 패스 포인트들을 피도체 3차원 모델 상의 소정 위치로 이동하는 단계를 포함할 수 있다.

또, 페인트 시뮬레이션 동작에서, 도장로봇의 이동에 상응하여 피도체 표면상에 도료 분사 영역을 표시하되, 도료 분사 영역은 도장로봇과 피도체 표면 간의 거리에 따라 면적이 가변되도록 표시되도록 할 수 있고, 페인트 시뮬레이션 동작에서, 도료 분사 영역 주변에 도료가 분사되는 방향벡터와 도료 분사각을 표시할 수 있다.

또, 도료 분사 영역의 중심으로부터 일정 간격마다 복수 개의 지점을 추출하고, 추출된 각 지점에 대하여 도료 분사각도를 계산한 후 이들을 평균하여 도료 분사각을 산출할 수 있다.

본 발명은 패스 시퀀스 테이블 내에 중복되는 브러시 넘버들이 존재하는 경우 중복되는 브러시 넘버들을 시각적으로 구별될 수 있는 형태로 표시함으로써, 중복 사용되는 브러시 넘버의 페인트 파라미터를 수정할 경우 중복 사용되는 브러시 넘버의 페인트 파라미터가 의도치 않게 동시에 변경되는 문제는 미연에 방지하여 도장 품질 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 각 브러시 넘버별로 페인트 파라미터 관리 테이블을 사용자 인터페이스에 표시하여 사용자가 직관적으로 파라미터 정보를 확인 및 손쉽게 편집할 수 있도록 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 선택된 브러시 넘버에 대응되는 패스를 시각적으로 구별되게 표시하고, 피도체와의 거리에 따라 분사 면적을 가변시켜 표시함으로써, 실제 도장 상황과 동일한 도장 상황을 사용자가 직관적으로 확인하고, 확인 결과에 따라 페인트 파라미터를 편집할 수 있도록 하여 도장 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 도장로봇의 도장 작업을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 장치에서 제공하는 사용자 인터페이스 화면 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 잡 패스가 피도체 모델 상에서 매칭시키는 과정을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 예시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 도장로봇의 도장 작업을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 장치에서 제공하는 사용자 인터페이스 화면 예시도이다.

도 1을 참조하면, 사용자 인터페이스 화면에는 잡 패스 확인창(10), 잡 파일 테이블(20), 패스 시퀀스 테이블(30) 및 페인트 파라미터 관리 테이블(30) 등이 표시된다.

잡 패스 확인창(10)에는 피도체 3차원 모델과 사용자에 의해 선택되며 피도체 3차원 모델에 중첩되는 잡 패스가 사용자가 시각적으로 확인 할 수 있도록 표시된다. 이때, 잡 패스는 복수 개의 티칭 포인트와, 티칭 포인트 간을 연결하는 도장 경로로 구성된다.

또한, 본 발명은 사용자로부터 토출량 데이터가 입력되면 입력된 토출량 데이터와 잡 파일 데이터에 기초하여 페인트 총 토출량, 스프레이 온 시간, 예상 도막 두께 및 로봇의 총 이동거리 및 시간을 산출하여 잡 패스 확인창(10)의 하단에 표시할 수 있다.

여기서, 위의 데이터 들은 아래의 수학식들에 의해 산출된다.

[수학식 1]

총 토출량

[수학식 2]

스프레이 온 시간

구간별 예상 도막 두께

로봇의 총 이동 거리 및 시간

여기 K는 잡패스에서의 도막 두께, TE(Transfer Efficiency)는 도착 효율, Paint SVR은 도료 용접비(도료 비중 / 신너 비중)를 의미한다.

잡 파일 테이블(10)은 사용자에 의해 설정된 작업 정보를 표시하는 것으로서, 건의 거리, 툴 정보, CV 방향 등이 표시된다. 이때, 건의 거리는 티칭 시 사용한 건의 거리를 의미하고, CV 방향이란 로봇이 0점 자세를 취하고 있을 때 로봇 베이스 프레임의 어떤 축과 컨베이어의 진행방향이 일치하는지를 정해주는 것을 의미한다.

패스 시퀀스 테이블(30)에는 잡 패스 확인창(10) 상에서 잡 패스를 구성하는 각 도장 경로에서 도장 순서에 따른 브러시 넘버가 순차적으로 나열되어 표시된다.

브러시 넘버는 도장 작업시 설정되는 각각의 파라미터들의 조합들에 고유의 번호를 부여한 것으로서, 패스 시퀀스 테이블(30)은 잡 패스를 브러시 넘보러 구성하여 표시한 것이다.

이때, 패스 시퀀스 테이블(30) 내에 중복되는 브러시 넘버들이 존재하는 경우 중복되는 브러시 넘버들은 시각적으로 구별될 수 있는 형태로 표시된다.

즉, 중복되어 사용되는 브러시 넘버의 페인트 파라미터를 수정할 경우 예상하지 못한 부위에서도 로봇이 도포하는 스프레이의 양이나 스프레이 모양 등이 바뀌어서 제품의 퀄리티를 저해할 가능성이 있다.

따라서, 본 발명은 패스 시퀀스 테이블(30)에 도시된 바와 같이 중복 사용되는 브러시 넘버의 페인트 파라미터를 수정할 경우 타 경로의 도장 조건 변경에 영향을 줄 수 있는 중복된 브러시 넘버를 레드 컬러 등과 같이 시각적으로 구분되게 표시하여 중복 사용되는 브러시 넘버의 페인트 파라미터가 의도치 않게 동시에 변경되는 문제는 미연에 방지하여 도장 품질 저하는 방지하도록 한다.

또한, 본 발명은 사용자로부터 패스 시퀀스 테이블(30) 상의 한 브러시 넘버에 대한 선택 신호가 입력되는 경우, 잡 패스 상에서 브러시 넘버에 대응되는 패스를 시각적으로 구별될 수 있는 형태로 표시되도록 할 수 있다.

페인트 파라미터 관리 테이블(40)은 상술한 브러시 넘버와 각 브러시 넘버별 파라미터들을 표시하는 것으로서, 페인트 파라미터는 페인트 유량, 에어 유량, 브러시 형상, 인가 전압 등을 포함할 수 있다.

아울러, 본 발명은 사용자에 의해 도장 로봇으로부터 수신된 잡 파일 데이터 또는 페인트 파라미터가 수정되면 수정된 항목을 사용자가 시각적으로 확인 할 수 있도록 하이라이트 처리하여 표시되도록 한다.

이하에서 본 발명의 실시예에 따른 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법을 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법을 나타낸 흐름도로서, 본 발명은 차량용 도장로봇의 도장 작업을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 장치에 의해 수행되는 것이다.

우선, 사용자에 의해 시뮬레이션 실행 요청 신호가 입력되면 도장로봇으로부터 도장작업 대상물에 대한 잡 파일 데이터를 수신한다(S100).

이어서, 도장 로봇으로부터 수신된 잡 파일 데이터에 기초하여 잡 패스 및 패스 시퀀스 테이블을 생성한다(S102).

다음으로, 생성된 잡 패스를 포함하는 잡 파일 데이터(10)와 피도체 3차원 모델 및 패스 시퀀스 테이블(20)을 사용자 인터페이스에 표시한다(S104).

이어서, 피도체의 3차원 모델 회전 설정모듈과 잡 포인트 이동 설정모듈을 포함하는 위치 설정 윈도우가 표시되면, 사용자 인터페이스에 표시된 잡 패스를 사용자의 입력 신호에 기초하여 피도체 3차원 모델 상에 중첩시킨다(S106).

보다 구체적으로는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 설정 윈도우에 3차원 모델과 잡 패스가 표시되면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 3차원 모델의 앞쪽 방향즉 컨베이어의 진행방향이 3D 좌표축의 X축과 일치하고, 3차원 모델의 위쪽 방향이 3D 좌표축의 Z축과 일치하도록 회전시킨다.

다름으로, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 잡 패스를 X, Y, Z 축으로 이동시키면서 잡 패스가 3차원 모델 상의 적절한 위치로 이동시키면, 최종적으로 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 잡 패스가 3차원 모델 상의 적절한 위치에 중첩되는 것을 볼수 있다.

이후, 사용자에 의해 페인트 시뮬레이션 재생 명령이 입력되면(S108) 도장이 이루어지는 동작을 연속적으로 표시한다(S110). 즉, 재생 명령에 따라 도장건이 각 티칭 포인트를 연결하는 잡 패스를 따라 이동하면서 도장이 이루어지는 동작이 연속적으로 표시된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에서는 페인트 시뮬레이션 재생 동작시 도장로봇의 이동에 상응하여 피도체 표면상에 도료 분사 영역을 표시하되 도료 분사 영역의 면적이 가변되도록 표시한다.

즉, 도료를 분사하는 모양이 일정할 때 도 4에 도시된 바와 같이 로봇이 피도체에 더 가까이 접근하면 피도체 상의 페인트 분사 면적이 작아지고, 피도체에서 멀어질수록 분사 면적이 커지게 되므로 이를 사용자에게 시각적으로 표시해줌으로써 실제 도장 상황과 동일한 상황을 재현해주는 것이다. 이때, 분사되는 모양은 사전에 시뮬레이션 소프트웨에 입력된 수치에 의해 표현된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 5를 참조하면, 페인트 시뮬레이션 재생 동작시 도료 분사 영역 표시와 더불어 도료가 분사되는 방향벡터와 도료 분사각을 표시해준다.

즉, 대부분의 경우에는 도료 분사각이 90ㅀ가 되지만 경우에 따라서 도료가 분사되는 각도가 달라질 수 있으므로, 로봇 티칭시에 로봇 끝단에서 도료가 분사될 때 피도체와 도료가 분사되는 방향간의 도료 분사각도를 계산하여 표시하면 사용자게에 도움을 줄 수 있다.

여기서, 피도체의 표면이 보통의 경우 수평하지 않고 곡면을 가지고 있기 때문에 도 6에 도시된 바와 같이 도포되는 영역의 중심으로 부터 일정 간격으로 복수 개의 지점을 추출하고, 추출된 각 지점에 대하여 도료 분사각도를 계산한 후 이들을 평균하여 도료 분사각을 산출하여 표시해준다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 잡 패스 확인창
20 : 잡 파일 데이터
30 : 패스 시퀀스 테이블
40 : 페인트 파라미터 관리 테이블

Claims (8)

1. 차량용 도장로봇의 도장 작업을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 장치에 의해 수행되는 것으로서,
   상기 도장로봇으로부터 도장작업 대상물에 대한 잡 파일 데이터를 수신하는 단계;
   상기 잡 파일 데이터에 기초하여 다수의 티칭 포인트와 각 티칭 포인트들을 연결하는 패스로 구성되는 잡 패스와, 각 패스별 페인트 파라미터들을 나타내는 브러시 넘버들의 순서에 관한 패스 시퀀스 테이블을 생성하는 단계; 및
   피도체 3차원 모델과 상기 잡 패스를 각각 임의의 위치에 표시하고, 모델 회전 설정모듈과 잡 포인트 이동 설정모듈을 포함하는 위치 설정 윈도우를 표시하고, 모델 회전 설정모듈에서, 사용자 입력신호에 기초하여 상기 피도체 3차원 모델을 회전시키고, 잡 포인트 이동 설정모듈에서, 사용자 입력신호에 기초하여 잡 패스 포인트들을 상기 피도체 3차원 모델 상의 소정 위치로 이동하는 과정을 통해 잡 패스와 패스 시퀀스 테이블을 사용자 인터페이스에 표시하는 단계;
   페인트 시뮬레이션 재생 명령이 입력되는 경우, 상기 도장로봇이 피도체 3차원 모델 상을 상기 잡 패스를 따라 이동하면서 도장이 이루어지는 동작을 연속적으로 표시하는 단계를 포함하고,
   상기 패스 시퀀스 테이블 내에 중복되는 브러시 넘버들이 존재하는 경우 중복되는 브러시 넘버들을 시각적으로 구별될 수 있는 형태로 표시하는 것을 특징으로 하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 브러시 넘버별로 페인트 파라미터가 기록되는 페인트 파라미터 관리 테이블을 생성하고, 생성된 페인트 파라미터 관리 테이블을 사용자 인터페이스에 표시하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   사용자로부터 상기 패스 시퀀스 테이블 상의 한 브러시 넘버에 대한 선택 신호가 입력되는 경우, 상기 잡 패스 상에서 상기 브러시 넘버에 대응되는 패스를 시각적으로 구별될 수 있는 형태로 표시하는 것을 특징으로 하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   사용자로부터 토출량 데이터를 입력받는 단계가 더 포함되고,
   상기 입력된 토출량 데이터와 잡 파일 데이터에 기초하여 페인트 총 토출량, 스프레이 온 시간, 예상 도막 두께 및 로봇의 총 이동거리 및 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 페인트 시뮬레이션 동작에서, 상기 도장로봇의 이동에 상응하여 피도체 표면상에 도료 분사 영역을 표시하되, 상기 도료 분사 영역은 도장로봇과 피도체 표면 간의 거리에 따라 면적이 가변되도록 표시되는 것을 특징으로 하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 페인트 시뮬레이션 동작에서, 도료 분사 영역 주변에 도료가 분사되는 방향벡터와 도료 분사각을 표시하는 것을 특징으로 하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 도료 분사 영역의 중심으로부터 일정 간격마다 복수 개의 지점을 추출하고, 추출된 각 지점에 대하여 도료 분사각도를 계산한 후 이들을 평균하여 도료 분사각을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 도장 로봇 시뮬레이션 방법.

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