KR102217247B1 - 스마트 드릴머신, 스마트 드릴 시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 드릴 로봇, 자동 드릴 로봇 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 토탈스테이션을 기반으로 하여 설계 좌표와 실제 좌표를 매핑하여 정확한 위치에 자동으로 타공을 수행하는 자동 드릴 로봇, 자동 드릴 로봇 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 설계공간과 실공간을 매핑하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는 단말기; 타공을 위한 드릴이 구비되고, 상기 타공 위치정보 기반으로 상기 단말기의 작동 제어를 통해 상기 실공간에서 타공을 수행하는 드릴머신; 그리고 상기 설계공간과 실공간을 매핑하기 위한 실공간의 기준점 위치정보 및 상기 실공간 상에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하고, 상기 실공간의 기준점 위치정보와 상기 드릴머신의 위치정보를 상기 단말기로 전달하도록 구비되는 토탈 스테이션을 포함하고, 상기 단말기는, 상기 드릴머신의 위치정보를 통해서 현재의 드릴머신의 위치에서 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 파악하여 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템이 제공될 수 있다.

Description

스마트 드릴머신, 스마트 드릴 시스템 및 이의 제어방법{smart drilling machine, smart drilling system and a control method of the same}

본 발명은 자동 드릴 로봇, 자동 드릴 로봇 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 토탈스테이션을 기반으로 하여 설계 좌표와 실제 좌표를 매핑하여 정확한 위치에 자동으로 타공을 수행하는 자동 드릴 로봇, 자동 드릴 로봇 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물의 천정에는 많은 타공점이 형성된다. 수도배관, 소방배관, 스프링쿨러 또는 에어컨과 같은 공조설비 등 다양한 천정 구조물의 지지가 필요하다. 천정 구조물은 앵커 볼트를 통해서 천정에 지지되며, 따라서 앵커 볼트 설치를 위해 천정을 타공하는 것은 필수적이라 할 수 있다.

물론, 건축물의 용도에 따라 천정면에서의 타공점의 개수나 위치가 상이할 수 있다. 타공점의 개수가 많을 수록 당연히 타공이 어렵고 타공 작업에 소요되는 시간이 길 수 밖에 없다.

작은 건축물의 경우 작업자가 천정면에 수동으로 드릴을 이용하여 타공 작업을 수행함이 일반적이다. 이때, 작업자는 타공 위치에 따라서 빈번하게 사다리나 받침대의 위치를 이동시켜야 하는 번거로움이 많다. 물론, 작업 자세의 불편함으로 인해 수동으로 천정을 타공하는 작업은 매우 어려운 작업이라 할 수 있다.

상대적으로 큰 건축물의 경우 타공을 수행해야 하는 면적이 증가하게 되며, 따라서 타공점의 개수 또한 증가하게 된다. 천정고가 높은 경우 고소작업대를 이용하게 되는데, 직접적인 타공 작업뿐만 아니라 고소작업대의 승강에 많은 시간이 소요된다. 왜냐하면 특정 위치에서 타공 작업을 한 후 타 위치에서 타공 작업을 하기 위해서 고소작업대를 이동시켜야 하는데, 이때 안전을 위해서 반드시 고소작업대를 하강시킨 후 이동시켜야 하기 때문이다. 또한, 고소작업대가 이동된 후 다시 고소작업대를 작업 높이까지 상승시켜야 하기 때문이다. 그러므로, 대량 타공 작업 특히 천정고가 높은 작업 환경에서 수동으로 타공 작업을 수행하는 것은 효율면에서 매우 불리하다고 할 수 있다.

대량으로 타공 작업을 하는 경우, 효율성뿐만 아니라 정확성 또한 매우 중요하다. 다시 말하면, 설계된 위치에 정확하게 타공이 수행되어야 한다. 여기서 타공은 천정면이 평면이라 할 때, 평면 좌표에서 정확한 위치에 타공점이 형성되어야 한다. 그렇지 않은 경우, 천정 구조물을 형성하는 작업에 많은 애로가 당연히 발생될 수 밖에 없기 때문이다.

작업자가 직접 드릴을 이용하여 타공을 수행하는 경우, 타공 위치를 표시하는 것 또한 수작업으로 수행될 수 있다. 즉, 설계도를 참고하여 타공 위치를 일일이 표시한 후 드릴을 통해서 타공을 수행함이 일반적이다.

따라서, 타공 위치를 표시하는 작업이 용이하지 않고 정확성도 낮아질 수 밖에 없다. 결국, 타공의 정확도가 낮아지며, 타공 작업 종료 후 미작업 타공점 발생 확률이 높아질 수 밖에 없다. 미작업 타공점이 추후 확인되면 다시 타공 작업을 수행할 수 밖에 없어서 작업 효율이 현저히 낮아지게 된다.

본 발명을 통해서 타공 작업을 보다 정확하고 신속하게 그리고 안전하게 수행할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 복수 개의 타공점을 일괄적으로 설정할 수 있으면서도 필요한 경우 특정한 단일 타공점을 설정할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 복수 개의 타공점을 자동으로 타공할 수 있으면서도 필요한 경우 특정한 단일 타공점을 자동으로 타공할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다. 이를 통해서, 현장 상황에 따라 탄력적으로 대처가 가능한 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 다양한 형태로 제공되는 타공점에 대한 설계 정보를 탄력있게 적용할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다. 이를 통해서, 현장 상황이나 설계 형식이 달라지더라도 용이하게 사용할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 드릴머신과 토탈스테이션을 제어하는 PC(단말기)를 통해서 드릴머신과 토탈스테이션을 용이하게 연결함과 동시에 드릴머신과 토탈스테이션의 상태정보를 용이하게 파악할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 전체 타공점을 타공할 때 드릴머신의 이동을 최소화하여 전체 타공점을 타공하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 드릴머신의 현재 위치에서의 타공 가능점을 파악하고 타공 가능점을 PC(단말기)에 표시함으로써, 드릴머신의 이동에 있어서 최적 이동 경로를 파악할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 전체 타공점, 타공 가능점, 타공 완료점 그리고 타공 진행점을 서로 시각적으로 구분하여 표시함으로써, 작업자가 직관적으로 현재의 타공 작업 상태를 파악할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 드릴머신의 작업영역을 파악하기 위한 3개의 기준점 중 어느 하나를 드릴머신의 기준 위치점으로 설정함으로써, 타공 가능점을 파악하기 위해 소요되는 시간을 줄일 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 연속으로 타공을 수행하는 경우, 타공과 타공 사이에 드릴머신의 위치조절장치가 이동되는 경로를 최소화함으로써, 타공에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 드릴머신이 위치하는 바닥면 상태에 의한 오차, 타공이 수행되는 천정면 그리고 진동 등의 시공 오차에 불구하고, 정확한 위치에서 정확한 깊이로 타공을 수행할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통해서, PC(단말기)에서 드릴머신과 실시간으로 통신하여 드릴머신의 상태정보를 획득하고 드릴머신의 드릴과 위치조절장치의 작동을 제어하고, PC(단말기)에서 토탈스테이션과 실시간으로 통신하여 드릴머신의 위치정보를 획득함으로써, 드릴머신과 토탈스테이션 자체의 제어로직의 변경을 최소화할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 설계공간과 실공간을 매핑하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는 단말기(PC); 타공을 위한 드릴이 구비되고, 상기 타공 위치정보 기반으로 상기 단말기의 작동 제어를 통해 상기 실공간에서 타공을 수행하는 드릴머신(smart drilling machine, smart drilling robot); 그리고 상기 설계공간과 실공간을 매핑하기 위한 실공간의 기준점 위치정보 및 상기 실공간 상에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하고, 상기 실공간의 기준점 위치정보와 상기 드릴머신의 위치정보를 상기 단말기로 전달하도록 구비되는 토탈스테이션을 포함하는 스마트 드릴 시스템을 제공할 수 있다.

여기서 단말기는 타블렛 PC, 데스크 탑 PC 또는 랩탑 PC일 수 있다. 그러나, 작업 현장에서 휴대 및 조작이 용이해야 하므로, 단말기는 타블렛 PC임이 바람직하다. 그러나, PC의 형상, 타입 그리고 사이즈는 용이하게 변경 및 변형될 수 있을 것이다.

상기 단말기에는 디스플레이 영역이 구비될 수 있다. 상기 디스플레이 영역에는 설계공간과 실공간의 매핑 정보를 통해서 타공 위치정보, 상기 토탈스테이션의 위치정보 및 상기 드릴머신의 위치정보를 갖는 뷰가 디스플레이됨이 바람직하다.

상기 타공 위치정보, 토탈스테이션 위치정보 그리고 드릴머신의 위치정보를 갖는 뷰 단말기에서 토탈스테이션과 드릴머신을 인식한 이후에 디스플레이됨이 바람직하다. 또한, 타공 위치정보, 토탈스테이션 위치정보 그리고 드릴머신의 위치정보는 순차적으로 추가되어 함께 디스플레이됨이 바람직하다.

먼저, 타공 위치정보를 갖는 뷰가 먼저 디스플레이된 후, 이러한 뷰에 토탈스테이션 위치정보가 추가된 뷰가 디스플레이될 수 있다. 이후, 이러한 뷰에 드릴머신의 위치정보가 추가된 뷰가 디스플레이될 수 있다.

따라서, 작업자는 타공을 위해 순차적으로 변하는 뷰를 통해서 타공 준비를 위한 작업을 직관적으로 수행할 수 있다.

상기 디스플레이 영역에는, 뷰의 확대/축소, 회전 그리고 시점 전환을 위한 서브 메뉴가 구비됨이 바람직하다. 3D로 설계된 현장 도면을 평면 뷰 등 다양한 시점 전환을 통해서 용이하게 파악할 수 있다.

상기 단말기에는 메뉴 영역이 구비될 수 있다. 상기 메뉴 영역은 PC의 디스플레이에서 상기 디스플레이 영역과 위치적으로 구분됨이 바람직하다. 메뉴 영역은 디스플레이의 상부에 위치되고, 디스플레이 영역은 메뉴 영역의 하부에 위치될 수 있다. 디스플레이의 많은 부분이 디스플레이 영역이 차지함이 바람직하다.

상기 메뉴 영역에는, 상기 단말기와 상기 토탈스테이션을 통신 연결하기 위한 메뉴와 상기 단말기와 상기 드릴머신을 통신 연결하기 위한 메뉴가 구비됨이 바람직하다.

메뉴 영역에서의 메뉴들은 타공 작업의 순서를 고려하여 배치됨이 바람직하다. 따라서, 타공을 준비하기 위한 구성들 사이의 연결을 위한 메뉴들은 디스플레이의 가장 좌측에 구비될 수 있다. 이후 작업 순서에 해당되는 메뉴들은 순차적으로 우측으로 구비될 수 있다.

상기 메뉴 영역에는, 타공 작업이 수행될 복수 개의 실공간을 서로 구분하기 위한 작업 메뉴가 구비될 수 있다.

장시간 걸리는 일련의 타공 작업을 복수 개의 단위로 구분하여, 작업 관리를 용이하게 할 수 있다. 일련의 타공 작업을 건물의 층별이나 공간별 구분하여 명명할 수 있다. 일례로, 1층 A 섹터, B 섹터 그리고 C 섹터로 1층 공간을 구분하여 각각 작업명을 설정할 수 있다. 새작업 메뉴를 통해서 각각 작업명을 설정할 수 있으며, 하나의 작업이 완료되지 않은 경우, 작업 열기 메뉴를 통해서 기존 작업을 다시 불러올 수 있다.

상기 메뉴 영역에는, 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는 도면을 입력하여 상기 입력된 도면을 상기 디스플레이 영역에서 디스플레이하기 위한 도면 열기 메뉴가 구비될 수 있다.

상기 도면 열기 메뉴를 통해서 전술한 작업명과 매칭되는 설계 도면을 불러올 수 있다.

설계 도면은 설계자에 따라 다른 형식을 가질 수 있다. 1 개의 3D 도면에 타공점이 표시될 수도 있으며, 1 개의 3D 도면에 대해서 타공점이 2D 도면으로 표시될 수도 있다. 또한, 타공점이 채워진 써클로 표시되거나 빈 써클로 표시될 수도 있다.

따라서, 도면 열기 메뉴를 통해 도면을 불러온 후, 디스플레이된 도면 상에서 타공점을 추출할 필요가 있을 수 있다.

상기 단말기에는 상기 메뉴 영역 및 디스플레이 영역과 구분되는 타공 좌표표시 영역이 구비될 수 있다.

상기 디스플레이된 도면에서 타공점이 추출되면, 추출된 타공점의 좌표가 서로 구분되도록 상기 타공 좌표표시 영역에 표시될 수 있다.

구체적으로, 디스플레이 영역에서는 시각적으로 타공점들이 표시되지만, 타공 좌표 표시 영역에서는 타공 좌표 즉 숫자로 타공점들이 표시될 수 있다. 그리고, 각각의 타공점을 구분하는 타공점 이름이 표시될 수 있다. 또한, 각각의 타공점에 대한 상태 정보 또한 표시될 수 있다. 즉, 상기 타공 좌표표시 영역에서는, 타공점의 좌표와 타공점의 상태가 함께 표시될 수 있다.

상기 타공 좌표표시 영역에는, 타공점의 좌표를 추가하기 위한 서브 메뉴가 구비될 수 있다.

상기 서브 메뉴는, 도면으로 타공점의 좌표를 추가하기 위한 도면 메뉴, 스프레드 시트 파일로 타공점의 좌표를 추가하기 위한 파일 메뉴, 그리고 사용자가 타공점의 좌표를 기재하여 추가하기 위한 좌표 메뉴 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 메뉴 영역에는, 상기 토탈스테이션에서 상기 실공간의 기준점 위치정보를 획득하여 상기 디스플레이 영역에서 상기 토탈스테이션의 위치를 디스플레이하기 위한 기준점 설정 메뉴가 구비됨이 바람직하다.

실공간의 기준점은 서로 좌표를 달리하는 3 개의 기준점일 수 있다. 3 개의 기준점은 실제 좌표를 알고 있어야 한다. 이를 이용하여 실공간과 설계공간을 매핑할 수 있다. PC에서 실공간과 설계공간을 매핑하기 위한 전환 행렬이 구하게 되고, 이를 통해서 두 개의 공간이 매핑될 수 있다.

상기 디스플레이 영역에서, 상기 토탈스테이션의 위치가 디스플레이된 후, 상기 토탈스테이션에서 상기 드릴머신을 시준하여 상기 드릴머신의 위치정보가 획득되면, 상기 드릴머신의 위치가 디스플레이됨이 바람직하다.

상기 디스플레이 영역에서 보여지는 공간과 실공간은 매핑된다. 즉, 3D 실공간이 디스플레이 영역에서 매핑된 3D 공간으로 디스플레이된다. 다시 말하면 실공간이 디스플레이 상에서 구현된다고 할 수 있다. 디스플레이 상에서 뷰는 전술한 바와 같이 그 시점을 다양하게 변경할 수 있다.

상기 드릴머신의 위치정보가 획득된 후, 상기 드릴머신은 3 개의 서로 다른 드릴머신 작업영역 위치정보를 상기 토탈스테이션에서 획득하도록 동작하는 것이 바람직하다.

드릴머신은 실공간 전체에 대한 타공을 위해서 이동되어야 한다. 왜냐하면 드릴머신이 고정된 상태에서 위치조절장치를 통해서 타공할 수 있는 영역은 한정되기 때문이다.

따라서, 드릴머신의 기준위치를 설정하기 위한 기준점이 구비되어야 한다. 마찬가지로 현재의 드릴머신 위치에서 드릴머신이 타공할 수 있는 영역을 파악할 필요가 있다. 이를 위해서 드릴머신 작업영역 위치정보는 3개가 필요할 수 있다.

여기서, 3개의 드릴머신 작업영역 위치정보 중 어느 하나가 드릴머신의 기준점일 수 있다.

구체적으로, 드릴머신의 위치정보가 획득되면 설계공간 상에서 드릴머신의 위치를 파악할 수 있다. 그러나 드릴머신의 정확한 방향이나 형태를 파악할 수 없다. 따라서 드릴머신의 좌표계를 설계공간 좌표계로 변환시킬 필요가 있다. 다시 말하면, 3 개의 드릴머신 작업영역 위치정보를 파악함으로써 드릴머신의 정확한 방향이 확인될 수 있고, 이를 통해 현재의 위치에서 타공 가능점을 파악할 수 있게 된다.

현재의 드릴머신 위치에서 타공을 위해서 3축 내지는 3D로 드릴이 이동할 수 있는 변위는 드릴머신 사양에 의해서 기설정되어 있다. 이러한 사양을 드릴머신의 제어부나 PC에서 알 수 있다.

따라서, 3개의 드릴머신 작업영역 위치정보를 파악하면 실공간과 드릴머신 작업영역을 매핑할 수 있다. 즉, 드릴머신의 좌표계를 설계공간의 좌표계로 변화시킴으로써 드릴머신의 방향이 파악되므로, 현위치에서 타공 가능점을 파악할 수 있게 된다. 이는, PC의 디스플레이된 공간과 드릴머신 작업영역을 매핑할 수 있음을 의미하게 된다. 여기서, 드릴머신 작업영역을 드릴머신 작업공간이라 할 수 있다. 그러나, 많은 경우 드릴머신은 천정면과 같은 평면에 대한 타공을 수행하므로, 편의상 드릴머신 작업영역이라 하였다.

상기 메뉴 영역에는, 상기 3 개의 드릴머신 작업영역 위치정보 기반으로 상기 드릴머신의 현재 위치에서 타공 가능점을 파악하기 위한 타공 가능점 확인 메뉴가 구비됨이 바람직하다.

타공 가능점 확인 메뉴를 선택하면, 순차적으로 PC에서는 드릴머신이 3 개의 작업영역 위치로 이동하게 된다. 구체적으로는, 드릴의 위치를 조절하는 위치조절장치가 작동하여 3 개의 기준 위치로 이동하게 된다.

토탈스테이션은 3 개의 기준 위치에 대한 위치정보를 획득하여 PC로 전달하게 된다. 이를 통해서, PC는 드릴머신 좌표계를 설계공간 좌표계로 변화시켜 드릴머신의 정확한 방향을 파악하고, 전체 타공점에 대해서 현재의 드릴머신 위치에서 타공 가능점을 파악할 수 있다.

상기 타공 가능점 확인 메뉴가 선택되면, 상기 디스플레이 영역에서 전체 타공점에서 타공 가능점과 나머지 타공점이 서로 구분되도록 디스플레이될 수 있다. 따라서, 작업자는 디스플레이를 통해서 시각적 그리고 직관적으로 타공 작업의 진행도를 파악할 수 있다.

상기 메뉴 영역에는, 상기 타공 가능점을 순차적으로 타공하도록 선택하는 타공 메뉴가 구비될 수 있다. 상기 타공 메뉴를 선택하면, 복수 개의 타공 가능점을 순차적 그리고 일괄적으로 타공할 수 있다. 따라서, 작업자가 타공을 위해서 명령을 입력하는 것을 최소화할 수 있다.

상기 타공 메뉴가 선택되면, 타공이 진행됨에 따라 타공 가능점, 타공 진행점 그리고 타공 완료점이 서로 시각적으로 구분되도록 디스플레이됨이 바람직하다. 따라서, 작업자는 시각적 그리고 직관적으로 타공 진행 사항을 파악할 수 있게 된다.

상기 타공 좌표표시 영역에는, 상기 타공 가능점 중 하나의 특정 타공점을 타공하도록 선택하는 선택점 타공 메뉴가 구비될 수 있다. 이는 특수한 상황에서 특수한 타공점을 타공하기 위해 구비될 수 있다. 일괄적인 타공점의 추가가 아닌 특수한 하나의 타공점을 추가한 경우에, 선택점 타공 메뉴를 통해서 탄력적으로 타공을 수행할 수 있다. 따라서, 복수 개의 타공점을 타공하는 모드와 단일 타공점을 타공하는 모드인 2 개의 타공 모드를 통해서 현장 상황에 따라 탄력적인 드릴머신 사용이 가능하게 된다.

상기 특정 타공점은, 상기 디스플레이 영역에서 특정 타공점을 클릭하거나 또는 상기 타공 좌표 표시영역에서 표시되는 특정 타공점을 클릭함으로써 선택될 수 있다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 외부 단말기의 구동 제어를 통해 타공을 수행하는 스마트 드릴머신에 있어서, 상기 스마트 드릴머신은, 드릴; 타공을 위하여 상기 드릴을 3축으로 이동시키도록 구비되는 위치조절장치; 외부의 토탈스테이션에서 트래킹을 통하여 상기 스마트 드릴머신의 위치정보를 획득하도록 구비되는 프리즘; 상기 드릴머신을 실공간의 바닥면에 대해서 지지하고 상기 위치조절장치를 상기 실공간의 바닥면에 대해서 평행 이동시키기 위한 이동장치; 기 이동장치와 상기 위치조절장치 사이에 구비되어 상기 드릴의 초기 위치의 높이를 조절하도록 구비되는 승강장치를 포함하고, 상기 스마트 드릴머신은, 상기 단말기의 제어를 통해서 단일 타공 모드와 복수 타공 모드를 수행하도록 구비될 수 있다.

단일 타공 모드에서, 상기 위치조절장치는 상기 드릴을 순차적으로 홈위치, 타공점에 대한 마진위치, 타공위치 그리고 홈위치로 이동시키도록 구동될 수 있다.

복수 타공 모드에서, 상기 위치조절장치는 상기 드릴을 특정 타공점의 타공 후 타공위치에서 다음 타공점에 대한 타공 전 마진위치로 이동시키도록 구동될 수 있다.

복수 타공 모드에서 최초 타공점을 타공하기 위한 위치조절장치의 구동 패턴과 최후 타공점을 타공한 후 위치조절장치의 구동 패턴은 단일 타공 모드와 동일할 수 있다. 그러나, 중간 타공점들을 타공할 때의 위치조절장치의 구동 패턴은 상이하게 된다. 즉, 이때 드릴이 홈위치로 복귀하지 않게 된다. 이를 통해서 복수 타공 시에 타공에 소요되는 시간을 현저히 줄일 수 있다.

여기서, 드릴의 홈위치는 드릴머신의 홈위치 또는 위치조절장치의 홈위치일 수 있다. 위치조절장치가 가장 낮고 안정적인 자세를 가질 때를 홈위치 내지는 드릴머신의 기준위치라 할 수 있다.

상기 마진위치는, 시공 오차를 고려하여 설계 타공점 위치에서 하부로 기설정된 거리만큼 이격된 위치임이 바람직하다. 마진위치는 설계된 타공 시작점으로부터 대략 5 내지 10 센티미터 하부 위치일 수 있다.

타공이 수행되는 천정면이 실제 설계된 높이보다 다시 높거나 낮게 시공될 수 있다. 이 경우, 설계된 타공 깊이에 따라 정확한 타공이 수행되지 못할 개연성이 높다.

상기 위치조절장치는, 상기 드릴을 마진위치에서 천정면에 접촉될 때까지 이동시키고, 상기 드릴이 상기 천정면에 접촉되는 위치를 파악하기 위한 센서를 구비함이 바람직하다. 즉, 천정면 접촉 위치가 파악되면 이 위치에서부터 설계된 타공 깊이로 타공을 수행할 수 있다. 그러므로, 시공 오차가 발생되더라도 설계된 타공 깊이에 맞게 정확한 타공이 수행될 수 있다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단말기에서 토탈스테이션 및 드릴머신과 통신 연결하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 표시하는 세팅단계; 상기 토탈스테이션에서 실공간의 기준점 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제1측정단계; 상기 단말기에서 상기 토탈스테이션의 위치를 표시하는 제1매칭단계; 상기 토탈스테이션에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제2측정단계; 상기 단말기에서 상기 드릴머신의 위치를 표시하는 제2매칭단계; 그리고 상기 드릴머신의 드릴을 통해서 단일 타공점을 타공하는 단일 타공 모드와 복수 개의 타공점을 순차적으로 타공하는 복수 타공 모드 중 어느 하나로 타공을 수행하는 타공단계를 포함함을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.

상기 스마트 드릴 시스템의 제어방법은, 3 개의 드릴머신 작업영역 위치가 되도록 상기 드릴머신을 동작시키고, 상기 토탈스테이션에서 상기 3 개의 드릴머신 작업영역 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제3측정단계를 포함할 수 있다. 상기 제3측정단계는 상기 제2매칭단계 후 수행될 수 있다.

상기 스마트 드릴 시스템의 제어방법은, 현재의 드릴머신의 위치에서 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 상기 단말기에서 표시하는 타공준비단계를 포함할 수 있다. 상기 타공준비단계는 상기 제3측정단계 후 수행될 수 있다.

상기 타공단계에서, 상기 타공준비단계에서 표시되는 타공 가능 영역 내의 타공점 또는 타공 가능점에 대해서 타공을 수행할 수 있다.

상기 단말기는, 단일 타공 모드에서, 상기 위치조절장치가 상기 드릴을 순차적으로 홈위치, 타공점에 대한 마진위치, 타공위치 그리고 홈위치로 이동시키도록 제어할 수 있다.

상기 단말기는, 복수 타공 모드에서, 상기 위치조절장치가 상기 드릴을 특정 타공점의 타공 후 타공위치에서 다음 타공점에 대한 타공 전 마진위치로 이동시키도록 제어할 수 있다.

상기 세팅단계는, 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는 도면을 입력하여 상기 입력된 도면을 상기 디스플레이 영역에서 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 세팅단계는, 상기 디스플레이된 도면에서 타공점을 추출하고, 추출된 타공점의 좌표가 표시되는 단계를 포함할 수 있다.

상기 세팅단계는, 상기 디스플레이된 도면에서, 추가 도면, 스프레드 시트 파일 또는 좌표 기재 중 어느 하나를 통해서 타공점을 추가하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 설계공간과 실공간을 매핑하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는 단말기(PC); 타공을 위한 드릴이 구비되고, 상기 타공 위치정보 기반으로 상기 단말기의 작동 제어를 통해 상기 실공간에서 타공을 수행하는 드릴머신(smart drilling machine, smart drilling robot); 그리고 상기 설계공간과 실공간을 매핑하기 위한 실공간의 기준점 위치정보 및 상기 실공간 상에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하고, 상기 실공간의 기준점 위치정보와 상기 드릴머신의 위치정보를 상기 단말기로 전달하도록 구비되는 토탈스테이션을 포함하고, 상기 단말기는, 상기 드릴머신의 위치정보를 통해서 현재의 드릴머신의 위치에서 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 파악하여 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템이 제공될 수 있다.

상기 드릴머신은, 타공을 위하여 상기 드릴을 3축으로 이동시키도록 구비되는 위치조절장치; 그리고 상기 토탈스테이션에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하기 위한 프리즘이 구비될 수 있다.

상기 위치조절장치에 상기 프리즘이 구비될 수 있다. 상기 위치조절장치의 홈위치 즉 기설정된 안정 위치에의 프리즘 위치를 드릴머신의 홈위치라 할 수 있다.

위치조절장치가 구동됨에 따라 프리즘의 위치는 변하게 된다. 따라서, 드릴머신의 기준 위치도 변하게 된다.

한편, 드릴머신 전체가 이동할 때에는 드릴머신이 안정적인 자세에서 이동할 필요가 있다. 즉, 무게 중심을 낮춘 상태에서 드릴머신이 이동됨으로써 이동 시 안전 사고를 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 드릴머신은 위치조절장치의 홈위치 즉 드릴머신의 홈위치에서 이동되도록 할 수 있다. 다시 말하면, 현재의 위치에서 드릴머신을 통한 타공이 모두 종료하면, 위치조절장치는 홈위치로 복귀하고, 이후 드릴머신을 이동시킬 수 있다.

상기 드릴에 대한 상기 프리즘의 상대적 위치는 고정되고, 상기 위치조절장치의 구동 시 상기 드릴과 프리즘의 3축 이동 변위 및 각도는 서로 동일한 것이 바람직하다. 즉, 드릴과 프리즘은 하나의 몸체와 같이 이동됨이 바람직하다.

상기 드릴머신은, 상기 드릴머신을 상기 실공간의 바닥면에 대해서 지지하고 상기 위치조절장치를 상기 실공간의 바닥면에 대해서 평행 이동시키기 위한 이동장치를 포함할 수 있다.

이동장치는 바퀴 또는 무한궤도를 포함할 수 있으며, 수동 또는 전동으로 이동되도록 구비될 수 있다. 수동으로 이동시키기 위한 손잡이가 구비될 수 있으며, 전동으로 이동시키기 위한 조작부가 구비될 수 있다. 이러한 조작부는 단말기와 별도로 드릴머신에 구비될 수 있다. 물론, 원격 제어를 위해 별도의 리모트 컨트롤러가 구비될 수 있다.

상기 드릴머신은, 상기 이동장치와 상기 위치조절장치 사이에 구비되어 상기 드릴의 초기 위치의 높이를 조절하도록 구비되는 승강장치가 구비될 수 있다. 승강장치는 수동 또는 전동으로 작동될 수 있다. 전동으로 작동하는 경우 조작부가 구비될 수 있다. 이러한 조작부는 단말기와 별도로 드릴머신에 구비될 수 있다. 물론, 원격 제어를 위해 별도의 리모트 컨트롤러가 구비될 수 있다.

상기 위치조절장치는 복수 개의 암을 포함하는 로봇이며, 말단에 구비되는 암에 상기 드릴과 프리즘이 구비될 수 있다.

로봇의 복수 개의 암 중 말단에 구비되는 암은 다른 암에 비해서 상하 가변 영역이 크다. 즉, 가장 높은 곳에 위치될 수 있는 암이다. 따라서, 말단에 구비되는 암은 위치조절장치의 현재 높이를 가장 정확하게 나타낼 수 있는 암이다. 이러한 암에 프리즘이 구비됨이 바람직할 것이다.

상기 드릴머신의 위치정보는, 상기 드릴머신의 기준 위치정보와 상기 로봇의 기설정된 구동에 따른 3 개의 로봇 작업영역 위치정보를 포함할 수 있다.

상기 드릴머신의 기준 위치정보는 전술한 바와 같이, 위치조절장치의 홈위치 정보일 수 있다. 3 개의 로봇 작업영역 위치정보 중 어느 하나는 상기 위치조절장치의 홈위치 정보임이 바람직하다.

홈위치에서 위치정보 획득, 제1작업영역 위치에서 위치정보 획득 그리고 제2작업영역 위치에서 위치정보 획득이 수행될 수 있다. 여기서, 홈위치, 제2작업위치 그리고 제3작업위치는 드릴머신 또는 로봇의 사양에 따라 기설정된다. 즉, 위치조절장치 또는 로봇이 기설정된 구동에 의해 이러한 위치들로 프리즘이 이동함을 알 수 있다. 따라서, 드릴머신의 작업 영역 공간이 설계 공간과 매핑될 수 있다. 이를 통해서 실공간에서 드릴머신의 작업 가능 영역을 파악할 수 있다.

상기 단말기는 상기 로봇이 상기 3 개의 로봇 영역 위치로 이동하도록 제어함이 바람직하다. 상기 토탈스테이션은 상기 3 개의 로봇 작업영역 위치정보를 순차적으로 획득하여 상기 단말기로 전송할 수 있다.

작업자의 토탈스테이션 시준 또는 토탈스테이션의 프리즘 트래킹(tracking)을 통해서 3 개의 로봇 작업영역 위치정보를 획득할 수 있다.

상기 단말기는, 전체 타공점, 현재 타공 가능점, 타공 완료점 그리고 타공 진행점을 서로 시각적으로 구분되도록 디스플레이하는 것이 바람직하다.

상기 토탈스테이션, 상기 프리즘을 실시간으로 트래킹하여 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하는 것이 가능하다. 따라서, 드릴머신 전체가 이동되는 경우 토탈스테이션은 드릴머신의 이동 경로를 실시간으로 파악하여 단말기로 전송할 수 있다. 따라서, 단말기는 디스플레이 상에서 드릴머신과 드릴머신의 이동 경로를 실시간으로 디스플레이할 수 있다.

상기 드릴머신은 3축 기울기를 센싱하는 기울기 센서를 포함하고, 상기 기울기 센서의 센싱값이 상기 단말기로 전송되는 것이 바람직하다.

상기 단말기는 상기 위치조절장치의 구동 및 상기 드릴의 구동을 제어하는 것이 바람직하다.

상기 드릴머신은 상기 위치조절장치와 드릴의 구동에 대한 상태정보를 상기 단말기로 전송하는 것이 바람직하다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 외부 단말기의 구동 제어를 통해 타공을 수행하는 스마트 드릴머신에 있어서, 상기 스마트 드릴머신은, 드릴; 타공을 위하여 상기 드릴을 3축으로 이동시키도록 구비되는 위치조절장치; 외부의 토탈스테이션에서 트래킹을 통하여 상기 스마트 드릴머신의 위치정보를 획득하도록 구비되는 프리즘; 상기 드릴머신을 실공간의 바닥면에 대해서 지지하고 상기 위치조절장치를 상기 실공간의 바닥면에 대해서 평행 이동시키기 위한 이동장치; 상기 이동장치와 상기 위치조절장치 사이에 구비되어 상기 드릴의 초기 위치의 높이를 조절하도록 구비되는 승강장치를 포함하고, 상기 단말기에서 상기 토탈스테이션을 통하여 상기 드릴머신의 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 파악하도록, 상기 위치조절장치는 기설정된 구동에 의해서 3 개의 드릴머신 작업영역 위치로 상기 프리즘을 이동시키는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴머신이 제공될 수 있다.

상기 스마트 드릴머신은 3축 기울기를 센싱하는 기울기 센서를 포함하고, 상기 기울기 센서의 센싱값이 상기 단말기로 전송되는 것이 바람직하다.

상기 위치조절장치와 상기 드릴은 상기 단말기의 제어를 통해 구동되고, 상기 위치조절장치와 드릴의 구동에 대한 상태정보를 상기 단말기로 전송하는 것이 바람직하다.

상기 위치조절장치는 복수 개의 암을 갖는 로봇인 것이 바람직하다.

시공 오차에 의한 실제 타공 깊이의 오차를 방지하기 위하여, 상기 드릴의 상승 시 천정면과의 접촉을 감지하기 위한 센서가 구비되고, 상기 센서의 센싱값을 상기 단말기로 전송하는 것이 바람직하다.

상기 드릴이 천정면과 접촉된 후, 상기 천정면과의 접촉위치를 기준으로 기설정된 타공 깊이까지 타공을 수행하는 것이 바람직하다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단말기에서 토탈스테이션 및 드릴머신과 통신 연결하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 표시하는 세팅단계; 상기 토탈스테이션에서 실공간의 기준점 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제1측정단계; 상기 단말기에서 상기 토탈스테이션의 위치를 표시하는 제1매칭단계; 상기 토탈스테이션에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제2측정단계; 상기 단말기에서 상기 드릴머신의 위치를 표시하는 제2매칭단계; 3 개의 드릴머신 작업영역 위치가 되도록 상기 드릴머신을 동작시키고, 상기 토탈스테이션에서 상기 3 개의 드릴머신 작업영역 위치정보를 순차적으로 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제3측정단계; 현재의 드릴머신의 위치에서 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 상기 단말기에서 표시하는 타공준비단계; 그리고 상기 드릴머신의 드릴을 통해서 타공을 수행하는 타공단계를 포함함을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.

현재의 드릴머신의 위치에서 타공단계가 모두 종료하면, 상기 토탈스테이션은 상기 드릴머신의 이동을 실시간으로 추적하여 획득된 상기 드릴머신의 위치정보를 상기 단말기로 전송하는 것이 바람직하다.

상기 드릴머신의 위치 이동 시, 상기 드릴머신의 이동 경로가 상기 단말기에 표시되는 것이 바람직하다.

상기 타공단계에서, 전체 타공점, 현재 타공 가능점, 타공 완료점 그리고 타공 진행점이 서로 시각적으로 구분되도록 상기 단말기에 표시됨이 바람직하다.

상기 세팅단계는, 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는 도면을 입력하여 상기 입력된 도면을 상기 디스플레이 영역에서 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 세팅단계는, 상기 디스플레이된 도면에서 타공점을 추출하고, 추출된 타공점의 좌표가 표시되는 단계를 포함할 수 있다.

상기 드릴머신이 위치하는 바닥면 상태에 의한 오차를 보정하기 위하여, 상기 드릴머신에 구비되는 3축 기울기 센서에서의 센싱값을 상기 단말기로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 설계공간과 실공간을 매핑하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는 단말기; 타공을 위한 드릴이 구비되고, 상기 타공 위치정보 기반으로 상기 단말기의 작동 제어를 통해 상기 실공간에서 타공을 수행하는 드릴머신; 그리고 상기 설계공간과 실공간을 매핑하기 위한 실공간의 기준점 위치정보 및 상기 실공간 상에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하고, 상기 실공간의 기준점 위치정보와 상기 드릴머신의 위치정보를 상기 단말기로 전달하도록 구비되는 토탈스테이션을 포함하고, 상기 단말기는 상기 드릴머신에 구비되는 센서를 통해서 상기 드릴의 천정면 접촉위치를 파악하며, 상기 단말기는, 상기 드릴머신의 드릴을 홈위치, 타공점에 대한 마진위치, 천정면 접촉위치 그리고 타공위치가 서로 구분되도록 상기 드릴머신의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템이 제공될 수 있다.

상기 마진위치는, 시공 오차를 고려하여 설계 타공점 위치에서 하부로 기설정된 거리만큼 이격된 위치임이 바람직하다.

상기 단말기는, 상기 드릴이 상기 천정면에 접촉된 후 타공을 위하여 상기 드릴이 구동되도록 제어하는 것이 바람직하다.

상기 드릴머신은 드릴이 마진위치에서 상부로 이동하도록 제어되며, 이러한 상부 이동은 드릴이 천정면에 접촉될 때까지 수행됨이 바람직하다. 따라서, 드릴이 천정면에 접촉되면 접촉 위치를 파악할 수 있다. 그리고, 드릴이 천정면에 접촉될 때까지 드릴은 구동하지 않는 것이 바람직하다.

상기 단말기는, 상기 드릴이 상기 천정면에 접촉된 위치를 기준으로 설계 깊이까지 타공을 수행하도록 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 천정면 시공에 오차가 발생하더라도 정확한 깊이의 타공을 수행할 수 있다.

상기 드릴머신은 3축 기울기를 센싱하는 기울기 센서를 포함하고, 상기 기울기 센서의 센싱값이 상기 단말기로 전송되는 것이 바람직하다.

상기 단말기는, 상기 기울기 센서의 센싱값을 통하여, 상기 드릴머신이 놓인 바닥면 상태에 의한 오차를 보정하는 것이 바람직하다.

상기 단말기는, 상기 기울기 센서의 센싱값을 통하여, 상기 드릴머신의 진동에 의한 오차 발생을 감소시키거나 오차를 보정하는 것이 바람직하다.

드릴머신의 진동이 발생하는 경우, 오차 발생은 랜덤하게 발생될 수 있다. 따라서, 기울기 센서를 통해서 기울기 값이 랜덤하게 변하는 경우, 위치조절장치의 구동을 정지하고, 진동이 멈춘 후 다시 위치조절장치를 구동할 수 있다. 따라서, 드릴머신의 진동에 의한 오차 발생을 현저히 줄일 수 있다.

상기 단말기는, 상기 기울기 센서의 센싱값을 통하여, 상기 마진위치에서 천정면 접촉위치로 상기 드릴이 이동을 시작하는 시점 또는 상기 천정면 접촉위치에서 타공위치로 상기 드릴이 이동을 시작하는 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.

상기 드릴머신은 상기 토탈스테이션에서 시준 또는 트래킹하여 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하기 위한 프리즘을 포함함이 바람직하다.

하나의 몸체로 상기 프리즘과 기울기 센서가 구비되며, 상기 프리즘과 기울기 센서는 상기 드릴과 일체로 이동되도록 구비됨이 바람직하다. 즉, 프리즘과 기울기 센서가 일체로 제작되어 구비될 수 있다.

상기 단말기는, 단일 타공 모드에서, 상기 드릴이 순차적으로 홈위치, 타공점에 대한 마진위치, 천정면 접촉 위치, 타공위치 그리고 홈위치로 이동하도록 제어함이 바람직하다.

상기 단말기는, 복수 타공 모드에서, 상기 드릴이 특정 타공점의 타공 후 타공위치에서 다음 타공점에 대한 타공 전 마진위치로 이동하도록 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 타공 후 다음 타공까지 드릴이 이동하는 데 소요되는 시간을 현저히 줄일 수 있게 된다.

상기 단말기는, 상기 드릴머신의 현재 위치에서 타공 가능한 타공점을 파악하기 위하여, 3 개의 드릴머신 작업영역 위치로 상기 드릴머신이 구동하도록 제어함이 바람직하다.

상기 드릴의 홈위치는 상기 3 개의 드릴머신 작업영역 위치 중 하나인 것이 바람직하다. 상기 드릴의 홈위치는 상기 위치조절장치의 홈위치라고 할 수 있으며 드릴머신의 홈위치라고도 할 수 있다.

상기 토탈스테이션에서 상기 드릴머신을 시준하여 상기 3개의 드릴머신 작업영역 위치정보를 상기 단말기로 전송하는 것이 바람직하다. 따라서, 단말기는 드릴머신의 현위치에서 타공 작업 가능한 영역 내지는 타공 가능점들을 파악할 수 있다.

상기 단말기에는, 타공 가능한 타공점이 디스플레이되며, 타공 가능한 타공점 중 단일 타공점을 타공하는 단일 타공 모드와 타공 가능한 타공점을 순차적으로 타공하는 복수 타공 모드를 선택하기 위한 메뉴가 구비됨이 바람직하다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 외부 단말기의 구동 제어를 통해 타공을 수행하는 스마트 드릴머신에 있어서, 상기 스마트 드릴머신은, 드릴; 타공을 위하여 상기 드릴을 3축으로 이동시키도록 구비되는 위치조절장치; 외부의 토탈스테이션에서 트래킹을 통하여 상기 스마트 드릴머신의 위치정보를 획득하도록 구비되는 프리즘; 상기 드릴이 천정면과 접촉하는 위치를 감지하도록 구비되는 센서; 상기 드릴머신을 실공간의 바닥면에 대해서 지지하고 상기 위치조절장치를 상기 실공간의 바닥면에 대해서 평행 이동시키기 위한 이동장치; 상기 이동장치와 상기 위치조절장치 사이에 구비되어 상기 드릴의 초기 위치의 높이를 조절하도록 구비되는 승강장치를 포함하고, 시공 오차를 고려하여 설계 타공점 위치에서 하부로 기설정된 거리만큼 이격된 마진위치에서 상기 드릴을 상기 천정면과 접촉하는 위치까지 이동시킨 후, 상기 드릴이 상기 천정면에 접촉한 위치를 기준으로 설계 깊이까지 타공을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴머신이 제공될 수 있다.

상기 위치조절장치는 복수 개의 암을 포함하는 로봇이며, 상기 센서는 암과 암 사이의 관절에 구비되는 토크 센서임이 바람직하다. 복수 개의 관절마다 토크 센서가 구비될 수 있으며, 토크 센서에서 특정 토크값 이상이 감지되면 암의 이동이 구속되는 것으로 판단할 수 있다. 이를 이용하여 드릴이 천정면과 접촉하는 위치를 파악할 수 있다.

3축 기울기를 센싱하는 기울기 센서를 포함하고, 상기 기울기 센서의 센싱값이 상기 단말기로 전송되는 것이 바람직하다.

상기 토탈스테이션에서 시준 또는 트래킹하여 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하기 위한 프리즘을 포함할 수 있다.

상기 프리즘과 기울기 센서는 하나의 몸체로 구비되며, 상기 프리즘과 기울기 센서는 상기 드릴과 일체로 이동되도록 구비될 수 있다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단말기에서 토탈스테이션 및 드릴머신과 통신 연결하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 표시하는 세팅단계; 상기 토탈스테이션에서 실공간의 기준점 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제1측정단계; 상기 단말기에서 상기 토탈스테이션의 위치를 표시하는 제1매칭단계;

상기 토탈스테이션에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제2측정단계; 상기 단말기에서 상기 드릴머신의 위치를 표시하는 제2매칭단계; 상기 드릴머신의 드릴을 통해서 타공을 수행하는 타공단계를 포함하며, 상기 타공단계는, 상기 드릴머신의 드릴을 홈위치, 타공점에 대한 마진위치, 천정면 접촉위치 그리고 타공위치가 서로 구분되도록 상기 드릴머신의 구동을 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.

상기 스마트 드릴 시스템의 제어방법은 3 개의 드릴머신 작업영역 위치가 되도록 상기 드릴머신을 동작시키고, 상기 토탈스테이션에서 상기 3 개의 드릴머신 작업영역 위치정보를 순차적으로 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제3측정단계를 포함할 수 있다.

상기 제3측정단계는 상기 제2매칭단계 후 수행될 수 있다. 제3측정단계를 통해서 현재의 드릴머신 위치에서 드릴머신이 작업할 수 있는 영역을 특정할 수 있다.

상기 스마트 드릴 시스템의 제어방법은 현재의 드릴머신의 위치에서 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 상기 단말기에서 표시하는 타공준비단계를 포함할 수 있다.

상기 타공준비단계는 상기 제3측정단계 후 수행될 수 있다. 드릴머신이 작업할 수 있는 영역이 특정되면 이를 타공점들과 매칭할 수 있다. 즉, 어떠한 타공점들이 작업 영역 내에 있는지 특정할 수 있다. 따라서, 타공준비단계를 통해서 타공 가능점을 시각적 그리고 직관적으로 파악할 수 있다.

상기 타공단계에서, 상기 드릴은 상기 천정면에 접촉된 후 타공을 위하여 구동되도록 제어됨이 바람직하다.

상기 타공단계에서, 상기 드릴은 상기 천정면에 접촉된 위치를 기준으로 설계 깊이까지 타공하도록 제어됨이 바람직하다.

상기 드릴머신은 3축 기울기를 센싱하는 기울기 센서를 포함하고, 상기 기울기 센서의 센싱값을 통해 상기 드릴머신이 놓인 바닥면에 의한 오차를 보정하는 것이 바람직하다.

상기 기울기 센서의 센싱값을 통해 상기 드릴머신의 진동에 의한 오차 발생을 감소시키거나 오차를 보정하는 것이 바람직하다.

전술한 실시예들에서의 특징들은 서로 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예들에서 복합적으로 구현되는 것이 가능하다.

본 발명을 통해서 타공 작업을 보다 정확하고 신속하게 그리고 안전하게 수행할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 복수 개의 타공점을 일괄적으로 설정할 수 있으면서도 필요한 경우 특정한 단일 타공점을 설정할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 복수 개의 타공점을 자동으로 타공할 수 있으면서도 필요한 경우 특정한 단일 타공점을 자동으로 타공할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다. 이를 통해서, 현장 상황에 따라 탄력적으로 대처가 가능한 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 다양한 형태로 제공되는 타공점에 대한 설계 정보를 탄력있게 적용할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다. 이를 통해서, 현장 상황이나 설계 형식이 달라지더라도 용이하게 사용할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 드릴머신과 토탈스테이션을 제어하는 PC(단말기)를 통해서 드릴머신과 토탈스테이션을 용이하게 연결함과 동시에 드릴머신과 토탈스테이션의 상태정보를 용이하게 파악할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 전체 타공점을 타공할 때 드릴머신의 이동을 최소화하여 전체 타공점을 타공하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 드릴머신의 현재 위치에서의 타공 가능점을 파악하고 타공 가능점을 PC(단말기)에 표시함으로써, 드릴머신의 이동에 있어서 최적 이동 경로를 파악할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 전체 타공점, 타공 가능점, 타공 완료점 그리고 타공 진행점을 서로 시각적으로 구분하여 표시함으로써, 작업자가 직관적으로 현재의 타공 작업 상태를 파악할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 드릴머신의 작업영역을 파악하기 위한 3개의 기준점 중 어느 하나를 드릴머신의 기준 위치점으로 설정함으로써, 타공 가능점을 파악하기 위해 소요되는 시간을 줄일 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 연속으로 타공을 수행하는 경우, 타공과 타공 사이에 드릴머신의 위치조절장치가 이동되는 경로를 최소화함으로써, 타공에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, 드릴머신이 위치하는 바닥면 상태에 의한 오차, 타공이 수행되는 천정면 그리고 진동 등의 시공 오차에 불구하고, 정확한 위치에서 정확한 깊이로 타공을 수행할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통해서, PC(단말기)에서 드릴머신과 실시간으로 통신하여 드릴머신의 상태정보를 획득하고 드릴머신의 드릴과 위치조절장치의 작동을 제어하고, PC(단말기)에서 토탈스테이션과 실시간으로 통신하여 드릴머신의 위치정보를 획득함으로써, 드릴머신과 토탈스테이션 자체의 제어로직의 변경을 최소화할 수 있는 드릴머신, 드릴 시스템 그리고 드릴 시스템의 제어방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴머신 및 스마트 드릴 시스템의 구성 개념도이며;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴 시스템의 제어 구성도이며;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴머신의 도시한 사시도이며;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴 시스템의 제어방법을 도시한 플로우차트이며;
도 5는 초기 상태에서의 단말기 디스플레이 모습을 도시하고;
도 6은 타공 작업을 위해 작업을 생성할 때의 단말기 디스플레이 모습을 도시하고;
도 7은 도면 열기 후의 단말기 디스플레이 모습을 도시하고;
도 8은 도면에서 타공점을 추출한 후의 단말기 디스플레이 모습을 도시하고;
도 9는 토탈스테이션의 연결 후의 단말기 디스플레이 모습을 도시하고;
도 10은 스마트 드릴머신의 연결후의 단말기 디스플레이 모습을 도시하고;
도 11은 타공 작업 도중의 단말기 디스플레이 모습을 도시하고 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴머신, 스마트 드릴 시스템 그리고 스마트 드릴 시스템의 제어방법에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴 시스템의 구성에 대한 개념도이다.

스마트 드릴 시스템은 단말기(100), 스마트 드릴머신(200) 그리고 토탈스테이션(300)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 스마트 드릴 시스템은 자동으로 타공을 수행하도록 구비되며, 일례로 실내의 천정면에 타공을 수행하도록 구비될 수 있다.

타공점은 일정한 규칙에 의해서 타공되어야 한다. 즉, 설계된 위치에 설계된 사이즈 및 깊이로 타공되어야 한다. 즉, 기설정된 타공 조건에 따라 타공이 수행되어야 한다.

기설정된 타공 조건은 설계 도면을 통해서 생성될 수 있으며, 따라서 이러한 타공 조건을 드릴머신에 전달하여 드릴머신이 타공을 자동으로 수행되도록 함이 바람직하다. 이를 위해서 설계공간과 실공간의 정확한 매핑이 필요하게 된다. 여기서 실공간은 타공이 직접 수행되는 공간 즉 건축물의 실내 내부일 수 있다.

설계공간과 실공간을 매핑하기 위하여 토탈스테이션(300)이 구비될 수 있다. 토탈스테이션(300)은 실공간의 바닥면(1)에 위치되며 바닥면에 지지된 상태에서 고정될 수 있다.

실공간은 천정면(3), 측벽(2) 그리고 바닥면(1)에 의해서 정의될 수 있다. 측벽(2)은 적어도 2개 이상일 수 있으며 측벽과 측벽은 서로 모서리를 드릴머신 연결될 수 있다.

설계공간과 실공간을 매핑하기 위하여, 실공간에는 기준점(4)이 형성되어야 한다. 상기 기준점(4)은 3개 구비될 수 있으며, 서로 다른 측벽에 각각 구비될 수 있다. 상기 3 개의 기준점은 좌표 정보를 알고 있는 지점이며, 토탈스테이션에서 3 개의 기준점을 시준하여 시준에 의해 파악된 좌표 정보와 알고 있는 좌표 정보를 매핑하여, 설계공간과 실공간을 매핑하게 된다. 즉, 설계공간을 실공간과 매핑하기 위한 변환 행렬이 구해진다.

구체적으로, 상기 토탈스테이션(3)에서 3개의 기준점에 대해서 획득한 위치정보를 단말기(100)로 전송하면, 상기 단말기에서 연산을 드릴머신 설계공간과 실공간을 매핑하게 된다.

도 1에는 타공점(5)가 표시되어 있다. 표시된 타공점(5)은 타공이 수행될 위치를 보여주기 위한 것으로, 실제 천정면(3)에 타공점이 시각적으로 표시되지 않을 수 있다.

단말기(100)는 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는다. 즉, 설계도면을 갖는다. 타공 위치정보를 기반으로 상기 단말기(100)는 드릴머신(200)의 작동을 제어한다. 상기 드릴머신(200)은 단말기(100)의 작동 제어를 통해 타공 위치정보에 맞도록 타공을 수행하게 된다.

상기 토탈스테이션(3)을 드릴머신 3개의 기준점에 대한 위치정보가 파악되면, 토탈스테이션은 이동되지 않는다. 토탈스테이션이 이동되면 3개의 기준점에 대한 위치정보의 파악이 재수행되어야 하기 때문이다.

반면에, 드릴머신(200)은 현재의 위치에서 타공 가능한 영역이 한정되므로, 전체적으로 이동할 필요가 있다. 이러한 이유로, 드릴머신(200)이 현재 어느 위치에 있는지 파악할 필요가 있다. 상기 토탈스테이션(300)은 드릴머신의 위치정보를 획득하도록 구비될 수 있다.

즉, 토탈스테이션(300)은 실공간의 기준점 위치정보와 실공간에서의 드릴머신의 위치정보를 획득하여 단말기(100)로 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴 시스템의 제어 구성도이다.

단말기(100)는 제어부(110), 통신부(120) 그리고 디스플레이부(130)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(110)는 각종 연산이나 제어 플로우를 실행하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다.

상기 통신부(120)는 드릴머신(200) 및 토탈스테이션(300)과 통신하기 위한 통신모듈을 포함하며, 통신모듈은 통신 방식에 따라서 복수 개로 구비될 수 있다.

상기 통신부(120)는 토탈스테이션과 무선 통신하기 위한 통신모듈을 포함하며, 구체적으로는 장거리 통신모듈을 포함할 수 있다. 일례로, 라디오 주파수를 통해서 통신 가능한 통신모듈을 포함할 수 있다.

상기 통신부(120)는 드릴머신(200)과 무선 통신하기 위한 통신모듈을 포함할 수 있다. 구체적으로는 단거리 통신모듈로 와이파이 통신모듈과 블루투스 통신모듈을 포함할 수 있다. 물론, 통신모듈의 방식은 변경될 수도 있다.

상기 디스플레이부(130)는 작업자가 클릭이나 터치로 조작할 수 있는 조작부 기능을 포함할 수 있다. 물론, 상기 디스플레이부는 시각적으로 정보를 디스플레이하기 디스플레이 기능을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이부는 정보나 명력을 입력하고 정보나 상태를 표시하기 위한 사용자 인터페이스(UI)라고도 할 수 있다.

드릴머신(200)은 드릴(230)과 제어부(200)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(200)는 드릴(230)의 작동을 제어와는 무관하게 구비될 수 있다. 즉, 상기 드릴(230)의 작동 제어는 단말기(100)를 통해서 수행될 수 있다.

드릴머신의 통신부(220)는 단말기의 통신부(120)와 통신하도록 구비될 수 있으며, 와이파이 통신모듈과 블루투스 통신모듈을 포함할 수 있다.

드릴머신(200)은 조작부(240)를 포함할 수 있다. 상기 조작부(240)는 드릴머신의 전원 인가를 위한 조작부를 포함할 수 있고, 필요한 경우 후술하는 승강장치(260)나 이동장치(270)의 작동을 위한 조작부를 포함할 수 있다.

드릴을 통한 타공은 드릴의 회전뿐만 아니라 타공 깊이 방향으로 드릴을 이동시켜야 한다. 그리고 타공점은 하나가 아닌 복수 개일 수 있다. 따라서 드릴의 위치는 3축으로 제어될 필요가 있다. 따라서, 본 실시예에서 드릴머신(200)은 드릴의 위치를 조절하기 위한 위치조절장치(250)를 포함함이 바람직하다.

위치조절장치(250)는 다양한 형태로 구비될 수 있다.

일례로, x축 구동장치, y축 구동장치 그리고 z축 구동장치가 별개로 구비되며, 이들 구동장치들을 통해서 위치조절장치를 구현할 수 있다.

일례로, 위치조절장치(250)는 로봇일 수 있다. 즉, 복수 개의 암을 통해서 말단 암에 구비되는 드릴의 위치를 조절할 수 있다. 암과 암 사이에는 관절이 구비될 수 있다. 즉, 관절에서의 회전 변위를 통해서 드릴의 위치가 가변될 수 있다. 복수 개의 관절의 회전 변위 조합을 통해서 드릴의 위치가 결정될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의상 위치조절장치가 로봇으로 구현된 것을 일례로 설명할 것이다.

드릴머신(200)은 승강장치(260)를 포함할 수 있다. 타공이 수행되는 천정의 높이는 작업 현장에 따라 달라질 수 있다. 그리고, 로봇(250)에서 커버할 수 있는 높이는 한정될 수 밖에 없다. 따라서, 로봇(250)의 기준 위치를 승강시킬 수 있는 승강장치(260)가 구비될 필요가 있다.

상기 승강장치(260)의 구조는 고소작업대의 구조와 동일 또는 유사할 수 있다. 전동에 의해서 승강장치(260)를 승강시킬 수 있다. 승강장치는 로봇(250)의 하부에 위치할 수 있다.

드릴머신(200)은 이동장치(270)을 포함할 수 있다. 타공이 수행되는 실공간의 면적이 클 수 있으며, 고정된 드릴머신(200)에서 커버할 수 있는 면적은 한정될 수 밖에 없다. 따라서, 로봇(250)의 기준 위치를 수평 이동시킬 수 있는 이동장치가 구비될 필요가 있다.

상기 이동장치(270)는 바퀴를 포함할 수 있으며 손잡이를 잡고 드릴머신을 밀거나 당기는 형태로 드릴머신을 이동시킬 수 있다.

상기 이동장치는 전동으로 작동하도록 구비될 수 있다.

한편, 상기 이동장치는 무한궤도를 포함하여 이루어질 수 있다. 무한궤도는 바닥면과 접하는 면적이 상대적으로 매우 넓기 때문에 안정적인 이동이 가능하게 된다. 아울러, 고정 상태에서 드릴머신을 안정적으로 지지할 수 있으므로, 드릴 작업 도중이거나 로봇(250)이 이동 중에 발생될 수 있는 진동을 현저히 줄일 수 있다. 아울러, 무한궤도는 바닥면과 접촉하는 면적이 매우 넓기 때문에 바닥면 상태(시공 오차나 오염 상태)에 의한 영향을 상대적으로 크게 줄일 수 있다.

드릴머신(200)은 센서(280)를 포함할 수 있다. 상기 센서(280)는 드릴(230)이 천정면에 닫는 것을 감지하기 위해 구비될 수 있다. 드릴(230)이 상부로 이동하다가 드릴이 천정면에 닫는 경우 접촉을 감지하거나 접촉에 의해 발생되는 저항을 감지하도록 구비될 수 있다.

로봇(250)이 구동하는 경우, 관절에서의 회전이 수행된다. 따라서, 회전이 제한되는 경우 일정 크기 이상이 토크가 발생될 수 있다. 드릴을 상승시키기 위해 관절이 회전되어야 하는데, 회전이 제한되므로 필요 이상의 토크가 발생된다. 이러한 토크값을 감지하여 드릴이 천정면과 닫는 시점 및 위치를 파악할 수 있다.

드릴머신(200)은 기울기 센서(290)를 포함할 수 있다. 상기 드릴머신(200)은 드릴머신 자체의 수평도를 감지하기 위해 구비될 수 있다. 바닥면의 상태에 따라서, 드릴머신이 미세하게 기울어질 수 있다. 이러한 미세 기울기는 증폭되어 실제 타공시 큰 오차를 발생시킬 수 있다.

따라서, 기울기 센서(290)를 통해서 드릴머신의 수평도를 감지할 수 있고, 이를 통해서 오차를 보정할 수 있다.

한편, 로봇(250)이 이동하는 경우 진동이 발생될 수 있다. 이러한 진동은 드릴이 마진위치에서 천정면에 접촉하기 위해 상승하는 경우에도 지속될 수 있다. 이 경우, 드릴이 천정면과 접촉하는 위치 오차가 발생될 수 있다. 따라서 마진위치에서 드릴이 상승하기 전에 기울기 센서(290)를 통해서 진동 여부를 파악할 수 있다.

기울기 센서(290)의 센싱값을 통해서 진동이 허용치 미만이라 판단되는 경우에 드릴이 마진위치에서 상승하도록 제어함이 바람직하다. 즉, 로봇(250)은 드릴을 마진위치까지 이동시키고, 진동이 해소되었다고 판단될 때까지 작동을 멈춘 다음에, 드릴을 상부로 이동시킴이 바람직하다. 여기서, 상기 기울기 센서(290)의 센싱값은 실시간으로 단말기(100)로 전달됨이 바람직하다. 따라서, 진동에 의한 오차를 감소시켜 정확한 타공 위치를 찾고 정확한 타공 깊이로 타공을 수행할 수 있게 된다.

토탈스테이션(300)은 본 발명의 일실시예에 적용하기 위하여 별도로 변경되지 않을 수 있다. 즉, 기존의 토탈스테이션(300)을 그대로 이용하는 것이 가능하다.

토탈스테이션(300)은 기본 제어를 위한 제어부(310), 측정부(320), 조작부(330) 그리고 통신부(340)를 포함할 수 있다. 측정부(320)는 측정 대상을 시준 또는 트래킹하여 측정 대상의 위치정보를 파악하기 위해 구비될 수 있다. 레이저를 측정 대상의 프리즘으로 조사하여 위치정보를 파악할 수 있다.

토탈스테이션(300)에서 파악된 위치정보는 통신부(340)를 통해서 단말기(100)로 전송될 수 있다.

단말기(100), 드릴머신(200) 그리고 토탈스테이션(300) 사이의 관계에 대해서 간략하게 설명한다.

토탈스테이션(300)은 측정 대상(실내 공간, 드릴머신)의 위치정보를 획득하여 단말기(100)로 무선으로 전송할 수 있다. 단말기(100)는 토탈스테이션의 이동, 측정 그리고 상태를 제어할 수 있다. 즉, 단말기(100)는 원격으로 토탈스테이션의 작동을 제어할 수 있다.

단말기(100)는 원격으로 로봇(250) 및 드릴(230)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 드릴의 위치와 드릴의 구동 제어 명령은 드릴머신(200)의 제어부(210)에서 수행하지 않고 단말기(100)를 통해서 수행됨이 바람직하다.

드릴머신(200)은 로봇(250)의 상태 정보를 단말기(100)로 전송할 수 있다. 즉, 로봇의 상태 정보를 단말기에서 피드백 받아서 로봇을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

드릴머신(200)은 각종 센서의 감지값을 단말기(100)으로 전송할 수 있다. 일례로, 토크 센서의 감지값과 기울기 센서의 감지값을 실시간으로 단말기(100)로 전송할 수 있다.

하나의 통신모듈을 통해서, 드릴머신(200)과 단말기(100)가 정보를 송수신하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 실시간 통신으로 송수신하는 정보의 종류와 양이 다를 수 있기 때문이다. 따라서, 단말기(100)와 드릴머신(200) 사이에서 제어 명령과 같은 정보 또는 제어 명령에 대응한 상태 정보의 송수신을 위한 통신모듈과 센서의 감지값을 전송하는 통신모듈은 서로 구분되어 구비됨이 바람직하다. 전자의 통신모듈은 와이파이 통신모듈이며 후자의 통신모듈은 블루투스 통신모듈일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴머신의 일례를 도시하고 있다.

드릴머신(200)은 본체(201), 위치조절장치(로봇, 250), 승강장치(260), 이동장치(270)를 포함할 수 있다. 상기 본체(201) 내부에 로봇 컴퓨터가 내장될 수 있다. 즉, 제어부(210)가 케이스 형태의 본체(201) 내부에 수용될 수 있다. 통신부(220) 또한 상기 본체(201) 내부에 수용될 수 있다.

로봇(250)은 상기 본체(201) 상부에 위치될 수 있으며, 본체(201)의 하부에는 승강장치(260)이 구비될 수 있다.

상기 드릴머신(200)은 이동장치(270)를 통해서 수평 이동 가능하며, 이동장치(270)와 로봇(150) 사이에 승강장치(260)가 구비될 수 있다. 따라서, 승강장치(260)의 구동에 의해서 로봇(250) 그리고 본체(201)이 안정적으로 승강될 수 있다.

한편, 이동장치(270)는 작업자가 잡고 드릴머신을 밀거나 당길 수 있는 손잡이(271)를 포함할 수 있다.

로봇(250)은 복수 개의 암(arm, 251)과 암과 암 사이의 관절(252)를 포함할 수 있다. 상기 로봇(250)은 3 개의 암을 포함할 수 있다. 첫번째 암은 본체(201)과 연결될 수 있으며, 마지막 암(말단 암)은 드릴(230)과 연결될 수 있다.

상기 드릴(230)은 말단 암에 고정되며, 로봇(250)이 구동됨에 따라 드릴(230)은 3차원적으로 이동될 수 있다.

정확한 드릴의 위치 제어를 위해서는 드릴의 위치가 정확하게 파악되어야 한다. 위치 파악을 위해서 프리즘(202)가 구비되는데, 이러한 프리즘(202)은 드릴(230)과 일체로 이동되어야 한다. 즉, 양자 사이의 상대적인 위치 변화가 배제되어야 한다. 따라서, 드릴과 프리즘(202)은 말단 암에 함께 고정됨이 바람직하다. 프리즘의 고정을 위해 강체(rigid) 브라켓이 사용될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았지만, 드릴머신(200)은 다양한 구성을 추가적으로 구비할 수 있다. 일례로, 타공 시 발생되는 먼지 등을 흡입할 수 있는 청소기가 포함될 수 있다. 흡입노즐이 드릴을 감싸도록 구비되고, 흡입노즐은 탄성 변형되도록 할 수 있다. 즉, 흡입노즐은 타공점 주변에 밀착되어 타공점을 감싸게 되고, 타공에 의해 드릴이 상부로 이동될 때 압축되어 밀착을 유지할 수 있다. 따라서, 타공 시 발생되는 먼지는 흡입노즐을 통해서 청소기 본체로 유입될 수 있다.

청소기의 작동 시작은 드릴의 작동과 연동되도록 할 수 있다. 즉, 드릴이 회전 구동함과 동시에 청소기가 흡입을 시작하도록 할 수 있다. 드릴의 회전이 종료한 후에도 잔류 먼지가 있을 수 있으므로, 드릴의 회전 종료 후 짧은 시간 동안 경과 후 청소기의 작동이 정지될 수 잇다.

이하에서는 도 4 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴 시스템의 제어방법에 대해서 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 각각의 단계들은 도 5 내지 도 11에 도시된 디스플레이 화면을 통해서 설명될 수 있다. 따라서, 먼저 도 5를 통해서 단말기의 디스플레이에 대해서 상세히 설명하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 단말기의 디스플레이부(130) 또는 화면을 포함할 수 있다. 이를 편의상 디스플레이라 할 수 있고 디스플레이를 통해서 사용자 인터페이스가 구현될 수 있다.

디스플레이(130)는 영역별로 구분될 수 있다. 즉, 단말기에는 메뉴 영역(140)과 디스플레이 영역(150)이 구분되어 디스플레이될 수 있다. 또한, 단말기에는 메뉴 영역(140) 그리고 디스플레이 영역(150)과 구분되는 타공 좌표표시 영역(160)이 구비될 수 있다. 또한, 이들 영역과 구분되는 상태 표시 영역(170)이 구비될 수 있다.

도시된 바와 같이, 대부분의 영역을 차지하는 디스플레이 영역(150)의 상부에 메뉴 영역(140)이 구비되고 디스플레이 영역의 일측에 타공 좌표표시 영역(160)과 상태 표시 영역(170)이 구비될 수 있다.

디스플레이 영역(150)에는 설계공간과 실공간의 매핑 정보를 통해서 타공 위치정보, 토탈스테이션의 위치정보 및 드릴머신의 위치정보를 갖는 뷰가 디스플레이될 수 있다. 타공 위치정보, 토탈스테이션의 위치정보 그리고 드릴머신의 위치정보는 하나의 뷰에서 순차적으로 추가되어 디스플레이될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

디스플레이 영역(150)에는 뷰의 확대/축소, 회전 그리고 시점 전환을 위한 서브 메뉴(151)가 구비될 수 있다. 그리고, 뷰의 좌표가 표시될 수 있다. 즉, xyz 축이 표시될 수 있다. 이러한 xyz의 좌표축 회전을 통해서 뷰의 시점을 용이하게 파악할 수 있다.

메뉴 영역(140)에는 단말기와 외부 장치들을 연결하는 메뉴(141, 142)가 구비될 수 있다. 또한, 타공 작업을 위해 타공 좌표를 불러오기 위한 작업 메뉴(143, 144, 145)가 구비될 수 있다.

메뉴 영역(140)에는 타공을 위한 메뉴들이 구비될 수 있으며, 부가적인 메뉴들도 구비될 수 있다. 각각의 메뉴에 대한 상세한 사항은 후술한다.

한편, 메뉴 영역(140)에 구비되는 메뉴들은 타공 작업의 순서에 따라 배치됨이 바람직하다. 즉, 대체적으로 타공 작업을 시작하기 위한 세팅 시 필요한 메뉴들은 왼쪽에 그리고 타공 작업을 명령하는 메뉴들은 오른쪽에 구비됨이 바람직하다.

타공 좌표표시 영역(160)에는 타공점에 대한 좌표가 숫자로 표시될 수 있다. 그리고 타공점들을 서로 구분하기 위한 타공점 이름이 표시될 수 있다. 이러한 정보들은 스프레드 시트처럼 표시될 수 있다.

타공 좌표표시 영역(160)에는 메뉴 영역(140)의 작업 메뉴(143, 144, 145)와 구분되어 타공점을 추가할 수 있는 서브 메뉴(161)가 구비될 수 있다.

타공 좌표표시 영역(160)에는 메뉴 영역(140)의 타공 메뉴(148)와 구분되어 선택점 타공 메뉴(164)가 구비될 수 있다. 타공 메뉴(148)은 복수 타공 모드 명령을 위한 메뉴이며, 선택점 타공 메뉴는 단일 타공 모드 명령을 위한 메뉴일 수 있다.

상태표시 영역(170)에는 문자나 기호를 통해서 타공 작업과 관련된 세부 프로세서들의 진행 상태가 표시될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 드릴 시스템의 제어방법은, 개별적으로 구비되는 단말기(100), 드릴머신(200) 그리고 토탈스테이션(300)을 서로 연동시키는 세팅단계(S10)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 세팅단계는 단말기에서 토탈스테이션 및 드릴머신과 통신 연결하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 표시하는 단계일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 메뉴 영역(140)에서 작업자가 T/S 연결 메뉴(141)을 누르면, 단말기 주변에 구비되는 토탈스테이션과 통신 연결을 수행할 수 있다. 라디오 주파수를 맞춤으로써 단말기와 토탈스테이션을 통신 연결할 수 있다. 이때, 미도시된 활성창 등이 생성되어, 이를 통해서 주파수 맞춤을 수행할 수 있다.

토탈스테이션의 연결 후, 로봇 연결 메뉴(142)를 누르면, 단말기 주변에 구비되는 드릴머신과 통신 연결을 수행할 수 있다. 이때, 미도시된 활성차 등이 생성되어, 이를 통해서 와이파이 연결이나 블루투수 연결이 수행될 수 있다.

토탈스테이션과 로봇의 연결은 그 순서가 바뀌어도 무방하다. 연결 완료 전과 연결 완료 후의 메뉴 색은 서로 다를 수 있다. 일례로 연결 전에는 녹색으로 메뉴가 표시되고 연결 후에는 무색으로 메뉴가 표시될 수 있다.

상기 메뉴 영역(140)에는 타공 작업을 수행하기 위한 타공 좌표점을 일괄적으로 입력하기 위한 작업 메뉴(143, 144, 145)가 구비될 수 있다.

상기 작업 메뉴는 타공 작업이 수행될 복수 개의 실공간을 서로 구분하기 위한 메뉴일 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 새 작업 메뉴(143)을 선택하면 디스플레이 영역에 활성창(152)가 표시될 수 있다. 활성창에서 작업 명을 기재하여 새로운 작업 명을 생성할 수 있다.

작업 명은 작업자가 일련의 작업들을 서로 구분하고 전체 타공 작업에 대한 스케쥴을 고려하여 생성할 수 있다. 작업 명은 복수 개의 실공간을 여러 섹터로 구분하여 생성할 수 있다. 타공 작업을 수행할 층과 해당 층을 복수 개로 구분한 섹터 형태로 작업 명을 생성할 수 있다.

새로운 작업을 수행할 때마다 작업 명이 생성되거나, 미리 전체 타공 작업을 구분하여 세부적으로 복수 개의 작업 명을 생성할 수 있다.

작업 명이 생성되면, 해당 작업 명에 대응되는 도면 열기 메뉴(145)를 선택할 수 있다. 즉, 타공점 위치정보를 갖는 설계 도면을 불러와서 해당 작업 명과 매칭시킬 수 있다.

한편, 생성된 작업에 대한 타공 작업이 종료되지 못하는 경우, 현 상태가 저장될 수 있고, 이후 작업 열기 메뉴(144)를 선택하여 기존의 작업을 선택할 수 있다.

도 7에는 도면 열기 메뉴(145)를 선택하여 선택된 도면이 디스플레이 영역(150)에 표시된 일례가 도시되어 있다.

상기 도면 열기 메뉴(145)를 통해 디스플레이되는 도면은 실공간 전체에 대한 도면일 수 있다. 즉, 타공점을 포함하는 도면이거나 타공점이 형성될 배경도면일 수 있다.

설계자에 따라서 타공점은 도면에 다양한 형태로 표시될 수 있다. 따라서, 전체 도면에서 타공점을 추출할 필요가 있다. 타공점의 추출은 영역 지정, 타공점 형상 지정 또는 타공점마다 일일이 선택하는 방법 등 다양하게 수행될 수 있다.

타공점이 추출되면, 도 8에 도시된 바와 같이 메뉴 영역(140)에는 타공점들이 디스플레이될 수 있다. 그리고 타공 좌표표시 영역에는 타공점 이름, xyz 좌표 그리고 타공점 상태가 도표 형상으로 디스플레이될 수 있다.

디스플레이된 뷰는 확대 및 축소될 수 있으며, 이를 통해서 전체 타공점의 위치와 개수를 시각적으로 파악할 수 있다.

도 5 내지 도 8에 도시된 디스플레이 화면은 도 4에 도시된 세팅단계(S10) 해당되는 화면이 순차적으로 도시된 것이라 할 수 있다. 일련의 과정을 통해서 작업의 기준이 되는 도면을 단말기에서 인식하여 디스플레이하는 단계라 할 수 있다. 또한, 토탈스테이션과 드릴머신을 단말기와 연결하는 단계라 할 수 있다.

여기서, 도면 열기 등의 과정이 먼저 수행되고 토탈스테이션과 드릴머신의 연결 과정이 이후에 수행될 수도 있을 것이다.

타공을 위해서는 실공간과 설계공간을 매핑하여야 한다. 이를 위하여, 상기 토탈 스테이션에서 실공간의 기준점 위치정보를 획득하여 단말기로 전송하는 제1측정단계(S20)가 수행되어야 한다. 메뉴 영역(140)에는 기준점 설정 메뉴(146)가 구비될 수 있다. 기준점 설정 메뉴를 선택하고, 토탈스테이션에서 실공간에서의 3개의 기준점에 대한 위치정보를 획득할 수 있다. 음성이나 메뉴 영역에서의 활성창 등을 통해서 3개의 기준점을 순차적으로 시준하도록 안내하고, 기준점에 대한 위치정보를 전송받았음을 안내할 수 있다.

3개의 기준점을 실제 좌표를 알고 있는 점이다. 즉, 설계공간에서 특정한 3개의 기준점과 매핑되는 점이다. 따라서, 토탈스테이션에서 3개의 기준점에 대한 위치정보를 획득하면, 삼각측량법에 의해서 토탈스테이션의 위치를 파악할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 토탈스테이션에서 3개의 기준점의 위치정보를 획득하고 이를 단말기에 전송하면, 단말기는 실공간과 설계공간을 매핑하고 해당되는 위치에 토탈스테이션을 표시(S30)하게 된다. 즉, 제1매칭단계(S30)가 수행된다. 토탈스테이션은 아이콘(156) 형태로 디스플레이 영역(150)에 표시되게 된다. 즉, 타공점들의 위치정보와 토탈스테이션의 위치정보가 디스플레이 영역에서 시각적으로 표시된다.

따라서, 제1측정 단계(S20)는 기준점 설정 메뉴(146)을 선택함으로써 시작되고 제1매칭단계(S30)은 디스플레이 영역에 토탈스테이션의 아이콘(156)이 표시됨으로써 종료하게 된다.

드릴머신은 실공간에서 설계된 타공점 위치정보를 기반으로 타공을 수행한다. 따라서, 실공간에서의 드릴머신 위치와 설계공간에서의 드릴머신 위치를 매핑하여야 한다.

이를 위하여, 제2측정단계(S40)가 수행될 수 있다. 즉, 토탈스테이션에서 드릴머신의 위치정보를 획득하여 단말기로 전송하는 단계가 수행될 수 있다. 이때, 드릴머신의 위치정보는 드릴머신의 홈위치에서 획득됨이 바람직하다. 이후, 토탈스테이션에서 드릴머신의 위치정보를 단말기로 송신하면, 단말기에서 매핑을 통해서 드릴머신의 위치를 표시하는 제2매칭단계를 수행하게 된다. 제2매칭단계가 완료된 상태가 도 10에 도시되어 있다.

도 10에는 타공점 위치정보, 토탈스테이션 위치정보 그리고 드릴머신의 위치정보가 함께 표시되어 있다. 이로써 타공 준비가 완료된 것이라 할 수 있다.

도 10에는 시준선(157)이 도시되어 있다. 즉, 드릴머신의 홈위치에서 프리즘이 드릴머신 아이콘(155) 상에 위치됨을 알 수 있다. 다시 말하면, 시준선은 드릴머신 아이콘의 내부 영역과 토탈스테이션 사이에 형성됨을 알 수 있다. 또한 도 10에는 뷰의 축소를 통해서 전체 타공점들, 드릴머신, 토탈스테이션, 시준선 전체가 하나의 뷰로 디스플레이될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 제2매칭단계(S50)가 수행된 후 타공 단계(S80)가 수행될 수 있다.

타공을 수행하는 것은 드릴이다. 즉, 드릴의 회전 구동과 수직 이동을 통해서 드릴이 수행되며, 이는 수동이 아닌 전동(자동)으로 수행된다. 단일 타공점을 타공하고 다른 타공점을 타공할 때마다 드릴머신 전체를 이동시키는 것은 매우 비효율적이다. 다시 말하면, 실공간 내에서 드릴머신의 수평이동을 최소화하면서 전체 타공점을 타공하도록 함이 바람직하다.

이를 위하여, 메뉴 영역(140)에는 타공 가능점 확인 메뉴(147)가 구비될 수 있다. 타공 가능점 확인 메뉴를 통해서, 드릴머신의 현재 위치에서 타공 가능한 영역 또는 타공 가능한 점들을 파악할 수 있다.

구체적으로, 3 개의 드릴머신(로봇) 작업영역 위치정보를 획득하는 제3측정단계(S60)가 수행될 수 있다. 제3측정단계는 드릴머신이 3 개의 서로 다른 작업영역 위치를 갖도록 드릴머신을 동작시키고, 각각의 작업영역 위치에서 위치정보를 토탈스테이션을 통해서 획득하는 단계이다.

상기 제3측정단계(S60)은 드릴머신(로봇) 좌표계를 설계공간 좌표계로 변환시키기 위해 수행된다. 드릴머신(로봇)의 기준점 위치만 파악된 경우에는 드릴머신(로봇)의 방향을 파악할 수 없다. 즉, 드릴머신의 방향이 파악되어야 현재의 드릴머신 위치에서 드릴머신의 작업 영역을 파악할 수 있게 된다. 이를 위해서, 3 개의 서로 다른 작업영역 위치정보를 획득할 필요가 있다.

획득된 위치정보는 단말기(100)로 전송된다. 여기서, 작업영역 위치는 기설정된다. 따라서, 드릴머신이 작업할 수 있는 영역에 대한 사양이 기설정되어 있으므로, 이러한 위치정보들을 통해서 드릴머신(로봇) 좌표계를 설계공간 좌표계로 변환시킬 수 있고 현재의 위치에서 작업할 수 있는 영역이 파악될 수 있다.

따라서, 단말기는 현재의 드릴머신 위치에서 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 디스플레이 영역에 표시하는 타공준비단계(S70)을 수행하게 된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역에는 모든 타공점이 표시되며, 타공 가능점(154b)와 나머지 타공점(154a)가 시각적으로 서로 구분되도록 표시될 수 있다. 즉, 현재의 드릴머신 위치에서 타공 가능점을 파악할 수 있게 된다.

타공 가능점이 표시되면, 타공 단계(S80)이 수행될 수 있다. 즉, 타공 메뉴(148)을 선택함으로써, 타공이 수행될 수 있다. 이때, 타공은 타공 가능점을 순차적으로 타공하게 된다. 즉, 타공 메뉴(148)를 통한 타공은 복수 타공 모드라 할 수 있다.

타공이 수행됨에 따라 로봇(250)이 이동하므로, 프리즘의 위치가 가변된다. 따라서, 시준선의 위치는 가변되게 된다. 반면에 토탈스테이션과 드릴머신의 위치는 실공간에서뿐만 아니라 디스플레이 상에서도 고정된다고 할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 타공이 수행됨에 따라 전체 타공점, 타공 가능점, 타공 완료점 그리고 타공 진행점은 서로 시각적으로 달리 표시될 수 있다.

타공 가능점은 채워진 써클로 빨간색으로 표시될 수 있고, 타공 완료점은 채워진 서클로 녹색으로 표시될 수 있다. 타공 진행점은 노란색으로 표시될 수 있으며, 타공 가능점이 아닌 나머지 타공점은 빈 서클로 표시될 수 있다. 물론, 이들을 서로 구분하는 형상이나 색은 달라질 수 있다.

따라서, 작업자는 디스플레이를 보고 현재의 타공 작업 상태를 매우 직관적으로 파악할 수 있게 된다.

타공 좌표표시 영역에는 각각의 타공점에 대한 상태가 문자나 기호로 표시될 수 있다.

드릴머신의 특정 위치에서 타공 가능점이 파악되므로, 드릴머신의 수평 이동 횟수를 매우 효과적으로 줄일 수 있다. 그러나, 현장 상황에서 타공점을 추가하거나, 복수 개의 타공점이 아닌 단일 타공점만 타공해야 하는 경우가 발생될 수 있다.

이를 위해서, 본 실시예에 따르면, 복수 타공 모드뿐만 아니라 단일 타공 모드를 제공할 수 있다. 또한, 도면 열기를 통한 전체 타공점의 추출(추가)뿐만 아니라 다른 형태로 타공점을 추가하는 방안을 제공할 수 있다. 일례로, 소량의 타공점이나 단일 타공점을 추가하는 방안을 제공할 수 있다.

타공 좌표표시 영역(160)에는 타공점을 추가하기 위하 서브 메뉴(161)이 구비될 수 있다. 서브 메뉴는 도면을 통한 타공점 추가, 스프레드 시트 파일을 통한 타공점 추가 그리고 좌표 입력을 통한 타공점 추가 중 적어도 어느 하나를 선택할 수 있도록 구비될 수 있다. 아울러, 타공점 추가를 위해서 데이터 베이스를 검색할 수 있는 서브 메뉴도 구비될 수 있다.

실제 현장에서는 3D 설계 도면과 2D 설계 도면이 사용될 수 있고, 타공점은 2D 설계 도면, 스프레드 시트 파일 등으로만 제공될 수도 있다. 3D 설계 도면 일례로 배경도면은 메인 메뉴인 도면 열기 메뉴(145)를 통해서 불러 오고, 타공점에 대한 정보는 서브 메뉴에서 불러와, 양자를 매핑하여 디스플레이 영역에 디스플레이할 수 있다. 따라서, 현장 환경이나 설계 환경이 다르더라도 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.

또한, 단일 타공 모드 메뉴(164)가 타공 좌표표시 영역(160)에 구비될 수 있다. 일례로 선택점 타공 메뉴로 구비될 수 있다. 선택점 타공 메뉴를 누르면 선택점 타공이 수행되며, 이때 선택점 타공 메뉴는 선택점 타공 중지 메뉴로 변경될 수 있다. 선택점 타공 중지 메뉴를 누르면 선택점에 대한 타공만 중지될 수 있다.

한편, 추출되거나 추가된 타공점을 삭제할 필요가 있을 수 있다. 잘못된 타공점 입력인 경우 해당 타공점만 삭제할 필요가 있다. 이를 위해서 삭제 메뉴(165)가 구비될 수 있다.

타공 좌표표시 영역에서 해당 타공점을 선택하여 활성화시킨 후 삭제 메뉴(165)를 누르면 해당 타공점만 삭제될 수 있다.

메뉴 영역에는 기타 메뉴(149)가 복수 개 구비될 수 있으며, 일례로 비상정지 메뉴를 포함할 수 있다. 비상시 드릴머신의 구동을 정지시키기 위한 메뉴라 할 수 있다.

드릴머신이 특정 위치에서 타공을 모두 종료하면, 단말기에서 알림이 수행될 수 있다. 사용자는 드릴머신은 타공 종료 영역 인근으로 이동시킨다. 이때, 단말기에서는 실시간으로 드릴머신의 이동 경로를 표시할 수 있다. 왜냐하면, 실시간으로 드릴머신이 트래킹되기 때문이다.

드릴머신이 인근 위치로 이동되면, 제3측정단계(S60)와 타공준비단계(S70)가 수행된 후 다시 타공 단계(S80)가 수행된다.

도 10에는 대략 220여개의 타공점과 30여개의 타공 가능점이 표시되어 있다. 현재의 드릴머신 위치에서 대략 30개의 타공점에 대한 타공이 가능하므로, 산술적으로는 대략 6 내지 8번의 드릴머신 이동에 의해서 전체 타공점을 타공할 수 있음을 알 수 있다.

그러므로, 대량 타공을 수행하는 경우, 매우 효율적이고 효과적인 타공이 수행될 수 있다.

한편, 전술한 타공단계(S80)에서는 복수 타공 모드와 단일 타공 모드가 수행될 수 있음을 설명하였고, 이를 위해 개별적으로 선택 메뉴가 구비되었음을 설명하였다.

타공은 타공점을 정확하게 맞춰서 수행되는 것도 중요하지만 타공 깊이를 정확하게 맞춰서 수행되는 것도 중요하다. 예를 들어, 타공이 수행되어야 하는 천정면이 시공 오차로 대략 1 센티미터 더 높이 위치하는 경우가 발생될 수 있다. 이때, 설계된 타공 깊이가 3 센티미터인 경우 정확한 좌표 매핑에 따르면 실제 타공 깊이는 2 센티미터가 되어야 한다.

그러나, 이 경우 타공 깊이가 설계된 바와 같지 않기 때문에 앵커 볼트가 충분히 고정되지 않을 수 있다. 다시 말하면, 시공 오차에도 불구하고 설계된 타공 깊이로 실제 타공이 수행됨이 바람직하다.

본 실시예는 시공 오차에도 불구하고 정확한 타공 깊이로 타공이 수행될 수 있는 스마트 드릴머신, 스마트 드릴머신 시스템 그리고 이의 제어방법을 제공할 수 있다.

이를 위해서, 드릴머신은 홈위치, 타공점에 대한 마진위치, 천정면 접촉 위치 그리고 타공위치가 서로 구분되도록 구동될 수 있다. 단말기는 상기 드릴머신이 이러한 위치들에서 서로 구분되도록 구동 제어함이 바람직하다.

드릴머신의 홈위치는 로봇(250)의 홈위치이며 3 개의 작업영역 위치 중 어느 하나일 수 있음을 설명한 바 있다.

마진위치는 시공 오차를 고려하여 설계 타공점 위치에서 하부로 기설정된 거리만큼 이격된 위치를 의미한다. 일례로, 설계된 타공 시작점보다 대략 5 내지 10 센티미터 하부 위치를 의미할 수 있다. 시공 오차가 매우 작은 경우 마진위치 또한 작게 설정할 수 있다.

마진위치에서 드릴이 상승하면서 어느 순간 천정면에 닿게 된다. 드릴이 천정면에 닿는 위치를 토탈스테이션에서 파악하고 드릴이 천정면에 닿는 시점을 센서를 통해서 파악할 수 있다. 따라서, 드릴이 천정면에 닿는 위치를 타공 시작점으로 설정하여 설계된 타공 깊이로 타공을 수행하게 된다.

천정면 시공에 오차가 없는 경우, 설계된 타공 시작점은 드릴이 천정면에 닿는 위치일 것이다. 천정면이 설계보다 높게 시공될 경우, 설계된 타공 시작점보다 높은 위치에서 드릴이 천정면과 닫게 될 것이다. 따라서, 이러한 경우에도 타공 시작점(타공 깊이 기준점)을 변경할 수 있기 때문에, 정확한 타공 깊이로 타공이 수행될 수 있다.

드릴의 위치에 대해서 보다 상세히 설명한다.

드릴머신 전체가 이동될 때, 드릴은 가장 낮은 위치에 위치시킴이 바람직하다. 이를 드릴머신의 홈위치라 할 수 있다.

타공을 수행하기 위하여 로봇이 이동하여 드릴머신을 마진위치로 이동시킨다. 그리고, 마진위치에서 천정면에 접촉되는 위치까지 드릴을 상승시킨다. 이러한 상승 시작은 기울기 센서를 통해서 진동이 무시될 수 있는 경우에 수행될 수 있다.

드릴이 천정면에 접촉하면, 이를 타공 시작점으로 파악하여 본격적인 타공이 시작된다. 즉, 드릴이 천정면에 접촉한 후에 비로소 드릴의 회전 구동이 시작된다. 드릴의 회전 구동에 대응되어 드릴을 수직으로 미는 구동을 하게 될 것이다.

드릴이 타공 위치에서 타공을 종료한 후, 드릴은 홈위치로 이동될 수 있다. 즉 초기 위치로 복귀될 수 있다.

여기서, 드릴의 위치 변화는 단일 타공점 타공에 적합함을 알 수 있다. 즉, 안전과 정확한 타공이 가능함을 알 수 있다. 그러나, 홈위치와 타공위치 사이의 유격이 매우 크다는 것을 전제로 하면, 실제 타공보다는 타공을 위해 로봇이 이동하는 시간이 더 길 수도 있음을 알 수 있다.

따라서, 단일 타공 모드에서의 드릴 위치 제어 패턴과 복수 타공 모드에서의 드릴 위치 제어 패턴은 상이한 것이 바람직하다.

최초점 타공을 위한 드릴 위치 제어 패턴과 최후 타공 후 드릴 위치 제어 패턴은 단일 타공 모드와 복수 타공 모드에서 동일할 수 있다. 그러나, 복수 타공 모드에서 중간 타공 후 다음 중간 타공을 수행할 때 드릴 위치 제어 패턴은 상이한 것이 바람직하다.

구체적으로, 중간 타공 후 드릴은 홈위치로 복귀하지 않고 다음 타공점의 마진위치로 이동하게 된다. 이후 마진위치에서 천정면 접촉 위치를 확인하고 타공을 수행한다. 이러한 반복은 최종 타공 가능점 타공 시까지 수행하고, 최종 타공 가능점 타공 후 드릴은 홈위치로 복귀하게 된다. 이후, 드릴머신 전체를 인근 위치로 수평 이동시킬 수 있게 된다.

복수 타공 모드에서 드릴이 홈위치로 복귀하는 구동을 최소화하여 복수 개의 타공점을 타공하는데 소요되는 시간을 현저히 줄일 수 있게 된다.

한편, 실공간 내에서 타공을 수행하는 경우 토탈 스테이션의 위치 변경은 최소화하는 것이 바람직하다. 즉, 토탈 스테이션이 실공간 내에서 위치가 고정되면, 실공간 내에서 드릴머신이 움직임을 모두 포착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 드릴머신에 구비되는 프리즘을 항상 토탈 스테이션에서 추적할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 프리즘과 토탈 스테이션 사이에 드릴머신의 일부 구성, 일례로 드릴, 청소기 노즐 또는 위치조절장치가 프리즘과 토탈 스테이션에 개재되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 드릴머신의 기준점 위치나 드릴머신의 작업영역 위치들은 드릴머신의 둘레 360도에 대해서 프리즘이 항상 토탈 스테이션과 마주보도록 하는 위치들로 설정됨이 바람직하다. 아울러, 토탈 스테이션의 높이 또한 이에 따라 바람직한 높이 범위로 토탈 스테이션이 설치되도록 제안될 수 있다.

즉, 토탈 스테이션이 설정 높이 범위 내 또는 설정 높이로 설치될 때, 드릴머신의 기준점 위치와 작업영역 위치에서 드릴머신 자체에 의한 프리즘과 토탈 스테이션 사이의 방해물이 배제될 수 있다. 다시 말하면, 방해물이 배제되도록 기준점 위치와 작업영역 위치가 기설정될 수 있다.

그러므로, 토탈 스테이션의 위치를 빈번하게 이동시킬 필요가 없다.

또한, 드릴머신 좌표계에서 드릴이 이동되는 경로, 즉 작업영역 상에서의 드릴 이동 경로 상에서 드릴머신 자체에 의한 프리즘과 토탈 스테이션 사이의 방해물이 배제됨이 바람직하다. 다시 말하면, 이동 경로들도 방해물 배제를 전제로 기설정될 수 있다.

다만, 위치조절장치 또는 드릴머신 자체의 구조적인 문제로 일부 드릴머신의 위치에서는 드릴머신의 드릴 작업 중 방해물이 개제될 수 있다. 일례로, 드릴머신이 180도 회전된 상태에서 이러한 방해물이 개제될 수 있다. 즉, 드릴머신의 특정 자세(토탈 스테이션과 이루는 특정 수평 각도, 일례로 180도)에서, 드릴이 타공을 수행하는 과정에서 프리즘과 토탈 스테이션 사이에 방해물이 개제될 수 있다. 이러한 특정 자세를 데드 존(dead zone)이라 할 수 있으며, 연속적인 프리즘 추적을 위해서 데드 존은 발생되지 않도록 안내될 수 있다.

따라서, 드릴머신을 실공간에서 이동하되, 토탈 스테이션과의 관계에서 180도 회전된 상태는 피할 수 있도록 안내하는 것이 바람직하다. 이를 통해서, 토탈 스테이션은 드릴머신의 기준위치, 작업영역 위치 그리고 드릴 작업을 위해 드릴이 이동하는 전위치에서 연속적으로 프리즘을 추적할 수 있다.

10 : 스마트 드릴 시스템 100 : 단말기
140 : 디스플레이부 200 : 드릴머신
230 : 드릴 300 : 토탈스테이션

Claims (20)

1. 설계공간과 실공간을 매핑하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 갖는 단말기;
   타공을 위한 드릴이 구비되고, 상기 타공 위치정보 기반으로 상기 단말기의 작동 제어를 통해 상기 실공간에서 타공을 수행하는 드릴머신; 그리고
   상기 설계공간과 실공간을 매핑하기 위한 실공간의 기준점 위치정보 및 상기 실공간 상에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하고, 상기 실공간의 기준점 위치정보와 상기 드릴머신의 위치정보를 상기 단말기로 전달하도록 구비되는 토탈 스테이션을 포함하고,
   상기 단말기는, 상기 드릴머신의 위치정보를 통해서 현재의 드릴머신의 위치에서 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 파악하여 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 드릴머신은,
   타공을 위하여 상기 드릴을 3축으로 이동시키도록 구비되는 위치조절장치; 그리고
   상기 토탈 스테이션에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하기 위한 프리즘이 구비됨을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 드릴에 대한 상기 프리즘의 상대적 위치는 고정되고, 상기 위치조절장치의 구동 시 상기 드릴과 프리즘의 3축 이동 변위 및 각도는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 드릴머신은, 상기 드릴머신을 상기 실공간의 바닥면에 대해서 지지하고 상기 위치조절장치를 상기 실공간의 바닥면에 대해서 평행 이동시키기 위한 이동장치를 포함함을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 드릴머신은, 상기 이동장치와 상기 위치조절장치 사이에 구비되어 상기 드릴의 초기 위치의 높이를 조절하도록 구비되는 승강장치를 포함함을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 위치조절장치는 복수 개의 암을 포함하는 로봇이며, 말단에 구비되는 암에 상기 드릴과 프리즘이 구비됨을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 드릴머신의 위치정보는, 상기 드릴머신의 기준 위치정보와 상기 로봇의 기설정된 구동에 따른 3 개의 로봇 작업영역 위치정보를 포함함을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 단말기는 상기 로봇이 상기 3 개의 로봇 영역 위치로 이동하도록 제어하고,
   상기 토탈 스테이션은 상기 3 개의 로봇 작업영역 위치정보를 순차적으로 획득하여 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 단말기는, 전체 타공점, 현재 타공 가능점, 타공 완료점 그리고 타공 진행점을 서로 시각적으로 구분되도록 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
10. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토탈 스테이션, 상기 프리즘을 실시간으로 트래킹하여 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 드릴머신은 3축 기울기를 센싱하는 기울기 센서를 포함하고, 상기 기울기 센서의 센싱값이 상기 단말기로 전송되는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단말기는 상기 위치조절장치의 구동 및 상기 드릴의 구동을 제어하며,
    상기 드릴머신은 상기 위치조절장치와 드릴의 구동에 대한 상태정보를 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템.
13. 외부 단말기의 구동 제어를 통해 타공을 수행하는 스마트 드릴머신에 있어서,
    상기 스마트 드릴머신은,
    드릴;
    타공을 위하여 상기 드릴을 3축으로 이동시키도록 구비되는 위치조절장치;
    외부의 토탈 스테이션에서 트래킹을 통하여 상기 스마트 드릴머신의 위치정보를 획득하도록 구비되는 프리즘;
    상기 드릴머신을 실공간의 바닥면에 대해서 지지하고 상기 위치조절장치를 상기 실공간의 바닥면에 대해서 평행 이동시키기 위한 이동장치;
    상기 이동장치와 상기 위치조절장치 사이에 구비되어 상기 드릴의 초기 위치의 높이를 조절하도록 구비되는 승강장치를 포함하고,
    상기 단말기에서 상기 토탈 스테이션을 통하여 상기 드릴머신의 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 파악하도록, 상기 위치조절장치는 기설정된 구동에 의해서 3 개의 드릴머신 작업영역 위치로 상기 프리즘을 이동시키는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴머신.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스마트 드릴머신은 3축 기울기를 센싱하는 기울기 센서를 포함하고, 상기 기울기 센서의 센싱값을 상기 단말기로 전송하고,
    상기 위치조절장치와 상기 드릴은 상기 단말기의 제어를 통해 구동되고, 상기 위치조절장치와 드릴의 구동에 대한 상태정보를 상기 단말기로 전송하며,
    상기 위치조절장치는 복수 개의 암을 갖는 로봇인 것을 특징으로 하는 스마트 드릴머신.
15. 제 14 항에 있어서,
    시공 오차에 의한 실제 타공 깊이의 오차를 방지하기 위하여, 상기 드릴의 상승 시 천정면과의 접촉을 감지하기 위한 센서가 구비되고, 상기 센서의 센싱값을 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴머신.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 드릴이 천정면과 접촉된 후, 상기 천정면과의 접촉위치를 기준으로 기설정된 타공 깊이까지 타공을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴머신.
17. 단말기에서 토탈 스테이션 및 드릴머신과 통신 연결하고, 설계공간에서의 타공 위치정보를 표시하는 세팅단계;
    상기 토탈 스테이션에서 실공간의 기준점 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제1측정단계;
    상기 단말기에서 상기 토탈 스테이션의 위치를 표시하는 제1매칭단계;
    상기 토탈 스테이션에서 상기 드릴머신의 위치정보를 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제2측정단계;
    상기 단말기에서 상기 드릴머신의 위치를 표시하는 제2매칭단계;
    3 개의 드릴머신 작업영역 위치가 되도록 상기 드릴머신을 동작시키고, 상기 토탈 스테이션에서 상기 3 개의 드릴머신 작업영역 위치정보를 순차적으로 획득하여 상기 단말기로 전송하는 제3측정단계;
    현재의 드릴머신의 위치에서 타공 가능 영역 또는 타공 가능점을 상기 단말기에서 표시하는 타공준비단계; 그리고
    상기 드릴머신의 드릴을 통해서 타공을 수행하는 타공단계를 포함함을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템의 제어방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    현재의 드릴머신의 위치에서 타공단계가 모두 종료하면, 상기 토탈 스테이션은 상기 드릴머신의 이동을 실시간으로 추적하여 획득된 상기 드릴머신의 위치정보를 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템의 제어방법.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 드릴머신의 위치 이동 시, 상기 드릴머신의 이동 경로가 상기 단말기에 표시되는 것을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템의 제어방법.
20. 제 17 항에 있어서,
    상기 타공단계에서, 전체 타공점, 현재 타공 가능점, 타공 완료점 그리고 타공 진행점이 서로 시각적으로 구분되도록 상기 단말기에 표시됨을 특징으로 하는 스마트 드릴 시스템의 제어방법.

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