KR102314742B1 - 다관절 로봇용 dlp 시스템의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 작업 대상물인 객체의 작업을 수행하는 다관절 로봇과 패턴 형성유닛과 카메라와 이들과 각각 유선 또는 무선으로 연결되어 제어하는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 패턴 형성유닛을 통하여 상기 객체의 표면에 광패턴을 조사하는 광패턴 조사단계와 상기 카메라를 통하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체의 영상정보를 수집하는 촬영단계와 상기 영상정보를 통하여 상기 객체의 형상 및 위치정보를 생성하는 객체정보 생성단계와 상기 객체의 형상 및 위치정보를 통하여 상기 다관절 로봇의 작업 제어정보를 생성하는 로봇제어정보 생성단계 및 상기 다관절 로봇의 작업 제어정보를 상기 다관절 로봇에 인가하는 로봇제어정보 인가단계를 포함한다.

Description

다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법{CONTROL METHOD OF DLP SYSTEM FOR ARTICULATED ROBOT}

본 발명은 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 공정의 대상이 되는 객체를 식별하고 이를 파지, 적재, 카운팅 등을 수행하기 위한 다관절 로봇용 로봇용 DLP 시스템의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 로봇은 다관절 로봇으로 자동화된 생산라인에 설치되어 로봇의 작업 반경 내의 위치한 작업 대상물이 되는 객체를 파지하여 설정 위치로 이동시키거나 객체에 대하여 절삭, 용접, 검사 작업 등을 수행한다.

상기와 같은 산업용 로봇은 작업물의 위치를 스스로 판단할 수 없어 사용자가 직접 방향과 이동거리 등을 지정해 정해진 경로를 통해 반복적으로 설정된 업무를 수행한다.

그러나 이러한 산업용 로봇은 작업물의 위치가 기 설정위치가 아닌 불특정 지역에 위치하는 경우 스스로 작업물을 인식하고 작업물에 대해 설정된 업무를 수행하는데 한계가 있다.

또한, 산업용 로봇의 작업 정확도는 작업물의 위치와 형상의 인식 정확도에 따라 결정되므로 작업물의 위치와 형상을 정확하게 인식할 수 있는 시스템이 필수적이다.

이에, 대한민국 공개 특허공보 제10-2015-0002230호에서는 로봇비전의 카메라가 검사대상물의 체크포인트에 접근하는 경우 다관절 로봇의 움직임을 감속시키고, 체크포인트를 통과한 경우 다관절 로봇의 움직임을 가속시키는 로봇제어부를 구비하여 다관절 로봇이 연속적으로 움직이는 상태에서 논스톱으로 검사대상물을 촬영할 수 있는 논스톱 부품 검사가 가능한 로봇비전 장치가 개시되어 있다.

이러한 종래의 로봇비전 장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 다관절 로봇(10)의 아암(11) 선단에 장착된 카메라(20)와 상기 카메라(20) 주변에 형성되는 링 형상의 조명(30)에 의하여 검사 대상물(A)을 인식한다.

이때, 상기 조명(30)은 무기이엘필름으로 투명전극, 형광층, 유전층, 배면전극 및 보호층이 순차적으로 적층되어 이루어진다.

이러한 종래의 로봇비전 장치는 상기한 바와 같이 아암(11)의 각도에 의하여 결정되는 조명(30)의 각도로 인하여 검사 대상물(A)의 크기나 형상에 따라 일정한 광을 제공하는 것이 어려운 문제점이 있다.

즉, 이러한 종래의 로봇비전 장치는 검사 대상물(A)의 명확한 영상을 수집하기가 어려우며 이에 따라, 검사 대상물(A)의 정확한 인식이 불가한 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0075798호(공개일 2015.01.07.)

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 작업 대상물인 객체의 형상과 크기에 무관하게 객체의 표면 전체에 고르게 광을 제공할 수 있는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조로 객체의 정확한 위치 및 형상 정보를 생성할 수 있는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.

발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다.

또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법은 작업 대상물인 객체의 작업을 수행하는 다관절 로봇과 패턴 형성유닛과 카메라와 이들과 각각 유선 또는 무선으로 연결되어 제어하는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 패턴 형성유닛을 통하여 상기 객체의 표면에 광패턴을 조사하는 광패턴 조사단계와 상기 카메라를 통하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체의 영상정보를 수집하는 촬영단계와 상기 영상정보를 통하여 상기 객체의 형상 및 위치정보를 생성하는 객체정보 생성단계와 상기 객체의 형상 및 위치정보를 통하여 상기 다관절 로봇의 작업 제어정보를 생성하는 로봇제어정보 생성단계 및 상기 다관절 로봇의 작업 제어정보를 상기 다관절 로봇에 인가하는 로봇제어정보 인가단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템은 상기 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되는 디스플레이를 통하여 상기 객체정보 생성단계에서 생성된 상기 객체의 형상 및 위치정보를 시각화하는 객체정보 시각화단계를 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 촬영단계는 상기 객체에 대향되어 고정 설치되는 적어도 1개 이상의 고정형 카메라와 상기 다관절 로봇에 움직임에 따라 가동하는 적어도 1개 이상의 가동형 카메라에 의하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체에 대한 복수 개의 영상정보를 수집하며, 상기 객체정보 생성단계는 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체에 대한 복수 개의 영상정보에 대응되는 상기 객체의 형상 및 위치정보를 각각 생성하고, 상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체 각각의 형상 및 위치정보의 평균값, 최대값, 최소값 중 어느 하나로 상기 객체의 형상 및 위치정보를 보정하는 객체정보 보정단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 패턴 형성유닛은 복수 개의 LED광원과 입사된 각 광의 반사각도를 조절하는 DMD와 적어도 1개 이상의 조준렌즈와 간섭필터, 집광렌즈, 광학적분기 및 플라이아이렌즈 유닛이 상기 LED광원으로부터 상기 DMD까지 순차적으로 배열되는 제 1광경로 및 TIR프리즘과 투사렌즈가 상기 DMD로부터 상기 객체까지 순차적으로 배열되는 제 2광경로를 포함하며, 상기 광패턴 조사단계에서 상기 제어부에 의하여 제어되는 상기 LED광원의 On/Off, 광량에 따라 상기 촬영단계에서 상기 카메라의 셔터속도와 광량이 결정되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 상기 플라이아이렌즈 유닛은 중심축을 기준으로 패턴 형성유닛 제어부에 의하여 회전하는 회전 플레이트와 패턴의 간격이 상이한 적어도 2개 이상의 플라이아이렌즈가 상기 회전 플레이트의 중심축을 기준으로 방사상에 형성될 수 있다.

또한, 상기 촬영단계는 상기 객체에 대향되어 고정 설치되는 적어도 1개 이상의 고정형 카메라와 상기 다관절 로봇에 움직임에 따라 가동하는 적어도 1개 이상의 가동형 카메라에 의하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체에 대한 복수 개의 영상정보를 수집하며, 상기 객체정보 생성단계는 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체에 대한 복수 개의 영상정보에 대응되는 상기 객체의 형상 및 위치정보를 각각 생성하고, 상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체 각각의 형상 및 위치정보의 최대값과 최소값의 차이가 기 설정된 허용값을 초과하는 경우 상기 회전 플레이트의 회전에 의하여 상기 플라이아이렌즈가 변경되는 광패턴 조절단계가 수행된 후 상기 광패턴 조사단계가 수행될 수 있다.

한편, 상기 플라이아이렌즈 유닛은 적어도 2개 이상의 플라이아이렌즈를 포함하며, 상기 촬영단계는 상기 객체에 대향되어 고정 설치되는 적어도 1개 이상의 고정형 카메라와 상기 다관절 로봇에 움직임에 따라 가동하는 적어도 1개 이상의 가동형 카메라에 의하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보를 수집하며, 상기 객체정보 생성단계는 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체에 대한 복수 개의 영상정보에 대응되는 상기 객체의 형상 및 위치정보를 각각 생성하고, 상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체 각각의 형상 및 위치정보의 최대값과 최소값의 차이가 기 설정된 허용값을 초과하는 경우 상기 플라이아이렌즈 간의 이격 거리가 기 설정된 거리만큼 변경되는 광패턴 조절단계가 수행된 후 상기 광패턴 조사단계가 수행될 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법은 작업 대상물인 객체의 크기와 형상에 적합한 광원을 제공함에 따라 객체의 크기와 형상과 무관하게 객체의 명확한 영상을 수집할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법은 상기한 바와 같이 수집한 객체의 명확한 영상을 통하여 객체의 정확한 위치 및 형상 정보를 생성하고 이를 통한 다관절 로봇의 작업 정확도를 향상시킬 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래의 로봇비전 장치의 사용 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템에 있어서, 패턴 형성유닛의 구성 및 광경로를 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템에 있어서, 패턴 형성유닛의 구성 및 광경로를 도시한 개념도이다.
도 8의 a는 도 6의 실시 예에서 플라이아이렌즈 유닛의 측면을 도시한 도면이며, 도 8의 b는 도 7의 실시 예에서 플라이아이렌즈 유닛의 정면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법의 순서도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템 및 이의 제어방법을 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법에서 상기 다관절 로봇(R)이 수행하는 작업은 작업 대상물인 객체(O)의 파지, 빈 픽킹(Bin-Picking), 정렬(Alignment), 적재, 검출, 카운팅 등을 포함한 다양한 작업일 수 있다.

이에 따라, 상기 다관절 로봇(R)은 선단에 기계식 또는 진공 그리퍼 등이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템에서 DLP(Digital Light Processing)는 DMD 등을 이용한 디지털 광학 처리를 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 구성도이다.

또한, 도 6과 도 7은 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 패턴 형성유닛의 구성 및 광경로를 도시한 구성도이며, 도 8의 a는 도 6의 실시 예에서 플라이아이렌즈 유닛의 측면을 도시한 도면이며, 도 8의 b는 도 7의 실시 예에서 플라이아이렌즈 유닛의 정면을 도시한 도면이다.

도 2와 도 6 내지 도 8을 참조하면 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템은 패턴 형성유닛(100), 카메라(200), 제어부(300) 및 디스플레이(400)를 포함한다.

상기 패턴 형성유닛(100)은 복수 개의 LED광원(110)과 DMD(120), 제 1광경로(130) 및 제 2광경로(140)를 포함한다.

이때, 상기 제 1광경로(130)와 상기 제 2광경로(140)의 구분을 명확하게 하도록 도 3과 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 제 1광경로(130)는 점선으로, 상기 제 2광경로(140)는 실선으로 표시하였다.

보다 구체적으로, 상기 LED광원(110)은 적색, 녹색, 청색, 백색, 자외선 등의 광을 각각 발생시킬 수 있도록 상이한 타입의 LED가 복수 개가 구비될 수 있다.

또한, 상기 DMD(120, Digital Micro mirror Device. 이하, DMD라 칭함.)는 수 백만 개의 미소 거울을 반도체 상에 실장한 반사식 표시기로서 상기 미소 거울은 기울기 조절이 가능하다.

한편, 상기 제 1광경로(130)는 상기 LED광원(110)으로부터 발생한 광이 상기 DMD(120)까지 도달하기 위한 경로로서 복수 개의 조준렌즈(131)와 간섭필터(132), 집광렌즈(133), 광학적분기(134), 플라이아이렌즈 유닛(135)을 포함할 수 있다.

상기 조준렌즈(131)와 상기 간섭필터(132)는 상기 LED광원(110)에서 발생된 광이 상기 집광렌즈(133)에 도달할 수 있도록 광의 경로를 조정한다.

보다 바람직하게 상기 조준렌즈(131)의 개수는 상기 상기 LED광원(110)의 개수와 동일하게 구비되며, 상기 간섭필터(132)는 상기 LED광원(110)의 개수보다 적게 구비될 수 있다.

일 실시 예로 상기 간섭필터(132)의 개수는 전체 LED광원(110)의 개수에서 상기 집광렌즈(133)에 대향되도독 배치된 LED광원(110)의 개수를 뺀 개수일 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템은 상기 조준렌즈(131)의 개수는 상기 LED광원(110)의 개수와 동일하고, 상기 간섭필터(132)의 개수는 상기 LED광원(110)의 개수보다 작게 형성함에 따라 상기 패턴 형성유닛(100)의 크기를 소형화할 수 있다.

또한, 상기 집광렌즈(133)는 상기 조준렌즈(131)와 상기 간섭필터(132)에 의하여 경로가 조정된 복수 개의 광을 평행광으로 변경시켜 상기 광학적분기(134)로 보낸다.

또한, 상기 광학적분기(134)에서 나뉘어진 광은 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)을 거쳐 상기 DMD(120)에 도달한다.

상기 플라이아이렌즈(135a)는 상기 객체(O)의 표면에 균일한 광도분포를 유지시키기 위한 것으로 상기 객체(O)의 크기나 형상에 따라 패턴이 결정되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)은 편평한 면에 복수 개의 볼록렌즈에 의하여 상이한 패턴이 형성되는 2개 이상의 플라이아이렌즈(135a)를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 도 6과 도 8의 a를 참조하여 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템에서, 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)의 제 1실시 예를 설명하면 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)은 상이한 패턴이 형성된 상기 플라이아이렌즈(135a)의 간격을 조절하도록 형성될 수 있다.

이때, 상기 플라이아이렌즈(135a)의 간격을 조절하기 위한 수단으로는 고정밀 제어가 용이한 초음파 모터를 포함한 다양한 렌즈 구동용 모터가 적용될 수 있다.

또한, 상기 플라이아이렌즈(135a)는 광학적분기(134)에 최인접하게 배치된 것이 가동되어 상기 플라이아이렌즈(135a) 간의 거리가 조절되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템에 있어서, 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)은 상기 광학적분기(134)에 의하여 분산된 광들의 간격은 상기 플라이아이렌즈(135a)와 상기 광학적분기(134)와의 거리를 통하여 조절될 수 있다.

한편, 도 7과 도 8의 b를 참조하여 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템에서, 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)의 제 2실시 예를 설명하면 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)은 모터 등에 의하여 회전 가능하도록 형성되는 회전 플레이트(135b)의 중심을 기준으로 상이한 패턴이 형성되는 2개 이상의 플라이아이렌즈(135a)가 방사형으로 배치될 수 있다.

보다 구체적으로 상기 회전 플레이트(135b)에 형성되는 상기 복수 개의 플라이아이렌즈(135a)는 상기 회전 플레이트(135b)의 회전에 따라 각각 1개씩 상기 제 1광경로(130)에 위치한다.

이에 따라, 상기 객체(O)의 형상과 크기에 따라, 상기 회전 플레이트(135b)가 회전하면서 상기 객체(O) 인식에 용이한 상기 플라이아이렌즈(135a)가 교체될 수 있다.

또한, 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)은 상술한 바와 같은 제 1실시 예와 제 2실시 예를 병합하여 구성할 수 있음은 물론이다.

한편, 도 6과 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 상기 제 2광경로(140)는 상기 DMD(120)로부터 상기 객체(O)까지 형성되는 광경로로서 TIR프리즘(141)과 투사렌즈(142)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 TIR프리즘(141)은 상기 제 1광경로(130)와 상기 제 2광경로(140) 사이에 위치하여 상기 제 1광경로(130)를 거친 광이 상기 DMD(120)를 거쳐 상기 투사렌즈(142)에 도달하기 위하여 광의 각도를 변환한다.

또한, 상기 투사렌즈(142)는 광 프로젝터에 사용되는 다양한 렌즈가 적용될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템은 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)과 상기 DMD(120)를 통하여 상기 객체(O)의 크기나 형상이 변경되는 경우에도 상기 객체(O)의 표면에 고르게 광패턴을 형성할 수 있다.

한편, 상기 카메라(200)는 상기 패턴 형성유닛(100)에 의하여 표면에 광패턴이 형성된 상기 객체(O)를 촬영한다.

이때, 상기 카메라(200)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 다관절 로봇(R)에 설치되어 상기 다관절 로봇(R)의 움직임에 따라 가동하거나 상기 객체(O)를 촬영할 수 있는 지점에 고정 설치될 수도 있다.

보다 바람직하게 상기 카메라(200)는 상기 다관절 로봇(R)의 암 선단에 설치되는 가동형 카메라(220)와 상기 객체(O)를 촬영할 수 있는 지점에 고정 설치되는 고정형 카메라(210)를 동시에 구비할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템은 가동 가능한 카메라(200)에서 촬영된 상기 객체(O)의 표면에 형성된 광패턴과 상기 고정형 카메라(210)에서 촬영된 상기 객체(O)의 표면에 형성된 광패턴을 대비하여 상기 객체(O)의 위치 및 형상 정보를 보정할 수 있다.

한편, 상기 제어부(300)는 상기 다관절 로봇(R)과 상기 패턴 형성유닛(100) 및 상기 카메라(200)와 유선 또는 무선으로 연결되어 정보를 송수신할 수 있도록 형성된다.

보다 구체적으로 상기 제어부(300)는 패턴 형성유닛 제어부(310)와 카메라 제어부(320), 영상 처리부(330) 및 로봇 제어부(340)를 포함한다.

상기 패턴 형성유닛 제어부(310)는 상기 LED광원(110)의 On/Off, 광량 등을 제어하며, 상기 DMD(120)의 미소 거울의 각도 조절 및 기울어짐 속도 등을 제어하고, 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)을 제어한다.

보다 바람직하게 상기 패턴 형성유닛 제어부(310)는 DLPC(Digital Light Processing Controller Chip)을 포함하여 상기 DMD(120)를 제어할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템은 상기 패턴 형성유닛 제어부(310)에 의하여 제어되는 상기 패턴 형성유닛(100)에 의하여 상기 객체(O)의 표면에 형성되는 광패턴의 간격과 밝기 조절이 용이하게 수행될 수 있다.

한편, 상기 카메라 제어부(320)는 상기 카메라(200)의 셔터 속도와 노출 시간, GAIN, 광량 등을 제어할 수 있다.

보다 바람직하게 상기 카메라 제어부(320)는 상기 패턴 형성유닛 제어부(310)와 동기화되어 상기 DMD(120)의 제어 속도에 따라 표면에 광패턴이 형성된 상기 객체(O)의 명확한 영상을 촬영할 수 있도록 상기 카메라(200)의 셔터 속도와 노출 시간 등을 제어할 수 있다.

한편, 상기 영상 처리부(330)는 상기 카메라(200)에 의하여 촬영된 표면에 광패턴이 형성된 상기 객체(O)의 영상을 통하여 상기 객체(O)의 위치 및 형상 정보를 생성한다.

보다 구체적으로 영상으로부터 위치 및 형상 정보를 생성하는 방법은 광패턴으로 표현될 수 있는 점들의 군집화하고 모서리를 기준으로 세분화하는 Edge Based Segmentation, 기준점을 정하고 상기 기준점에서 영역 확장하는 Region growing, 기하학적 원형의 형태를 분해하여 그룹화하는 Model Fitting, 상기한 방법들 중 적어도 2개 이상을 병합하는 방법 등의 기 공지된 기술이 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 영상 처리부(330)는 상술한 바와 같이 생성된 상기 객체(O)의 위치 정보를 상기 다관절 로봇(R)의 위치 정보로 변환할 수 있다.

즉, 상기 영상 처리부(330)는 상기 객체(O)의 위치 정보에 포함된 좌표 정보와 상기 다관절 로봇(R)의 좌표 정보를 동기화시킬 수 있다.

한편, 상기 로봇 제어부(340)는 상기 영상 처리부(330)에서 생성된 상기 상기 객체(O)의 위치 및 형상 정보를 통하여 상기 다관절 로봇(R)이 실질적으로 상기 객체(O)에 대하여 파지, 빈 픽킹(Bin-Picking), 정렬(Alignment), 적재, 검출, 카운팅 등을 수행할 수 있도록 상기 다관절 로봇(R)을 제어한다.

또한, 상기 디스플레이(400)는 상기 제어부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되어 정보를 송수신할 수 있도록 형성되어 상기 객체(O)의 위치 및 형상 정보를 시각화화하여 사용자가 상기 디스플레이(400)를 통하여 상기 객체(O)의 위치 및 형상 정보를 포함한 이미지를 볼 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 5와 도 9는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법의 순서도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법은 상기 패턴 형성유닛(100)을 통하여 상기 객체(O)의 표면에 광패턴을 조사하는 광패턴 조사단계(S100)와 상기 카메라(200)를 통하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)의 영상정보를 수집하는 촬영단계(S200)와 상기 영상정보를 통하여 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 생성하는 객체정보 생성단계(S300)와 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 통하여 상기 다관절 로봇(R)의 작업 제어정보를 생성하는 로봇제어정보 생성단계(S400) 및 상기 다관절 로봇(R)의 작업 제어정보를 상기 다관절 로봇(R)에 인가하는 로봇제어정보 인가단계(S500)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 객체정보 생성단계(S300)에서 생성된 상기 객체(O)에 대한 형상 및 위치정보는 숫자로 표현될 수 있다.

또한, 도 2와 도 4를 참조하면 상기 제어부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되는 상기 디스플레이(400)를 통하여 상기 객체정보 생성단계(S300)에서 생성된 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 시각화하는 객체정보 시각화단계(S310)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상기 촬영단계(S200)는 상기 객체(O)에 대향되어 고정 설치되는 적어도 1개 이상의 고정형 카메라(210)와 상기 다관절 로봇(R)에 움직임에 따라 가동하는 적어도 1개 이상의 가동형 카메라(220)에 의하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보를 수집하며, 상기 객체정보 생성단계(S300)는 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보에 대응되는 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 각각 생성하고, 상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체(O) 각각의 형상 및 위치정보의 평균값, 최대값, 최소값 중 어느 하나로 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 보정하는 객체정보 보정단계(S320)를 더 포함할 수도 있다.

한편, 도 9를 참조하면 상술한 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)의 제 1실시 예가 적용된 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법은 상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체(O) 각각의 형상 및 위치정보의 최대값과 최소값의 차이가 기 설정된 허용값을 초과하는 경우 상기 플라이아이렌즈(135a) 간의 이격 거리가 기 설정된 거리만큼 변경되는 광패턴 조절단계(S110)가 수행된 후 상기 광패턴 조사단계(S100)가 수행될 수 있다.

또한, 상술한 상기 플라이아이렌즈 유닛(135)의 제 1실시 예가 적용된 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법은 상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체(O) 각각의 형상 및 위치정보의 최대값과 최소값의 차이가 기 설정된 허용값을 초과하는 경우 상기 회전 플레이트(135b)의 회전에 의하여 상기 플라이아이렌즈(135a)가 변경되는 광패턴 조절단계(S110)가 수행된 후 상기 광패턴 조사단계(S100)가 수행될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법은 작업 대상물인 객체의 크기와 형상에 적합한 광원을 제공함에 따라 객체의 크기와 형상과 무관하게 객체의 명확한 영상을 수집할 수 있으며 이를 통하여 객체의 정확한 위치 및 형상 정보를 생성하고 이를 통한 다관절 로봇의 작업 정확도를 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.

아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

O. 객체
R. 다관절 로봇
100. 패턴 형성유닛
110. LED광원
120. DMD
130. 제 1광경로
131. 조준렌즈
132. 간섭필터
133. 집광렌즈
134. 광학적분기
135. 플라이아이렌즈 유닛
135a. 플라이아이렌즈
135b. 회전 플레이트
140. 제 2광경로
141. TIR 프리즘
142. 투사렌즈
200. 카메라
210. 고정형 카메라
220. 가동형 카메라
300. 제어부
310. 패턴 형성유닛 제어부
320. 카메라 제어부
330. 영상 처리부
340. 로봇 제어부
400. 디스플레이
S100. 광패턴 조사단계
S110. 광패턴 조절단계
S200. 객체 촬영단계
S300. 객체정보 생성단계
S310. 객체정보 시각화단계
S320. 객정정보 보정단계
S400. 제어정보 생성단계
S500. 제어정보 인가단계

Claims (6)

1. 작업 대상물인 객체(O)의 작업을 수행하는 다관절 로봇(R)과 패턴 형성유닛(100)과 카메라(200)와 이들과 각각 유선 또는 무선으로 연결되어 제어하는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법에 있어서,
   복수 개의 LED광원(110)과 입사된 각 광의 반사각도를 조절하는 DMD(120)와, 적어도 1개 이상의 조준렌즈(131)와 간섭필터(132), 집광렌즈(133), 광학적분기(134) 및 적어도 2개 이상의 플라이아이렌즈(135a)을 포함하는 플라이아이렌즈 유닛(135)이 상기 LED광원(110)으로부터 상기 DMD(120)까지 순차적으로 배열되는 제 1광경로(130) 및 TIR프리즘(141)과 투사렌즈(142)가 상기 DMD(120)로부터 상기 객체(O)까지 순차적으로 배열되는 제 2광경로(140)를 포함하는 패턴 형성유닛(100)을 통하여 상기 객체(O)의 표면에 광패턴을 조사하는 광패턴 조사단계(S100);
   상기 광패턴 조사단계(S100)에서 제어부(300)에 의하여 제어되는 상기 LED광원(110)의 On/Off, 광량에 따라 셔터속도와 광량이 결정되고, 상기 객체(O)에 대향되어 고정 설치되는 적어도 1개 이상의 고정형 카메라(210)와 상기 다관절 로봇(R)에 움직임에 따라 가동하는 적어도 1개 이상의 가동형 카메라(220)에 의하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보를 수집하는 카메라(200)를 통하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)의 영상정보를 수집하는 촬영단계(S200);
   상기 영상정보를 통하여 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 생성하는 객체정보 생성단계(S300);
   표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보에 대응되는 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 각각 생성하고, 상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체(O) 각각의 형상 및 위치정보의 최대값과 최소값의 차이가 기 설정된 허용값을 초과하는 경우 상기 플라이아이렌즈(135a) 간의 이격 거리가 기 설정된 거리만큼 변경되는 광패턴 조절단계(S110)가 수행된 후 상기 광패턴 조사단계(S100)가 수행되어 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 통하여 상기 다관절 로봇(R)의 작업 제어정보를 생성하는 로봇제어정보 생성단계(S400); 및
   상기 다관절 로봇(R)의 작업 제어정보를 상기 다관절 로봇(R)에 인가하는 로봇제어정보 인가단계(S500);를 포함하는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되는 디스플레이(400)를 통하여 상기 객체정보 생성단계(S300)에서 생성된 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 시각화하는 객체정보 시각화단계(S310)를 더 포함하는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 촬영단계(S200)는 상기 객체(O)에 대향되어 고정 설치되는 적어도 1개 이상의 고정형 카메라(210)와 상기 다관절 로봇(R)에 움직임에 따라 가동하는 적어도 1개 이상의 가동형 카메라(220)에 의하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보를 수집하며,
   상기 객체정보 생성단계(S300)는 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보에 대응되는 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 각각 생성하고,
   상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체(O) 각각의 형상 및 위치정보의 평균값, 최대값, 최소값 중 어느 하나로 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 보정하는 객체정보 보정단계(S320)를 더 포함하는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 플라이아이렌즈 유닛(135)은 중심축을 기준으로 패턴 형성유닛 제어부(310)에 의하여 회전하는 회전 플레이트(135b)와 패턴의 간격이 상이한 적어도 2개 이상의 플라이아이렌즈(135a)가 상기 회전 플레이트(135b)의 중심축을 기준으로 방사상에 형성되며,
   상기 촬영단계(S200)는 상기 객체(O)에 대향되어 고정 설치되는 적어도 1개 이상의 고정형 카메라(210)와 상기 다관절 로봇(R)에 움직임에 따라 가동하는 적어도 1개 이상의 가동형 카메라(220)에 의하여 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보를 수집하며,
   상기 객체정보 생성단계(S300)는 표면에 광패턴이 조사된 상기 객체(O)에 대한 복수 개의 영상정보에 대응되는 상기 객체(O)의 형상 및 위치정보를 각각 생성하고,
   상기 복수 개의 영상정보에 따른 상기 객체(O) 각각의 형상 및 위치정보의 최대값과 최소값의 차이가 기 설정된 허용값을 초과하는 경우 상기 회전 플레이트(135b)의 회전에 의하여 상기 플라이아이렌즈(135a)가 변경되는 광패턴 조절단계(S110)가 수행된 후 상기 광패턴 조사단계(S100)가 수행되는 다관절 로봇용 DLP 시스템의 제어방법.

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