KR20090046562A

KR20090046562A - Method for measuring 3 dimensional shape of curved plate

Info

Publication number: KR20090046562A
Application number: KR1020070112786A
Authority: KR
Inventors: 권기연; 홍진일; 최두진; 김성한; 박영준
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2009-05-11

Abstract

본 발명의 3차원 형상 계측방법은 부재의 형상을 파악하고자 선행 계측을 수행하는 제 1 단계와; 내부 계측은 상기 선행 계측 데이터를 기준으로 계측 경로를 생성하여, 생성된 계측 경로를 따라 상기 곡판 부재의 내부를 계측하고, 경계 계측은 상기 곡판 부재의 경계를 계측하는 제 2 단계와; 상기 내부 계측과 경계 계측 단계에서 얻은 계측 데이터를 이용하여 곡면 모델링을 수행하는 제 3 단계와; 상기 모델링 단계에서 생성된 곡면과 설계 곡면을 비교하여 가공오차를 판단하는 제 4 단계와; 상기 오차 판단 단계에서의 비교 결과, 가공오차가 소정값 이하가 될 때까지 상기 곡판 부재의 가열 작업을 수행하는 제 5 단계; 및 상기 제 5 단계 후, 상기 제 2 단계 내지 제 4 단계를 반복하여 수행하는 제 6 단계를 포함한다.The three-dimensional shape measuring method of the present invention includes a first step of performing prior measurement to determine the shape of the member; A second step of generating a measurement path based on the preceding measurement data to measure an interior of the curved plate member along the generated measurement path, and performing boundary measurement on a boundary of the curved plate member; A third step of performing curved surface modeling using the measurement data obtained in the internal measurement and boundary measurement; A fourth step of determining a machining error by comparing the curved surface generated in the modeling step with a design curved surface; A fifth step of performing a heating operation of the curved sheet member until a machining error becomes a predetermined value or less as a result of the comparison in the error determining step; And a sixth step after repeating the second to fourth steps after the fifth step.

본 발명에 의하면, 곡판 부재의 내부와 경계가 분리되어 계측됨에 따라 이후의 곡면 모델링을 효율적으로 실행하는 효과를 가진다.According to the present invention, since the inside and the boundary of the curved sheet member are separated and measured, the curved surface modeling effect can be efficiently executed.

겐트리 로봇, 경계점 계측 장치, 변위센서, 내부 계측, 경계 계측 Gantry robot, boundary measuring device, displacement sensor, internal measurement, boundary measuring

Description

곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법{METHOD FOR MEASURING 3 DIMENSIONAL SHAPE OF CURVED PLATE}Three-dimensional shape measurement method of curved member {METHOD FOR MEASURING 3 DIMENSIONAL SHAPE OF CURVED PLATE}

본 발명은 곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곡판 부재의 3차원 형상을 계측함에 있어 수 많은 계측 포인트가 필요한 내부 계측과 정밀성이 요구되는 경계 계측을 분리하여 계측 작업을 수행함으로서 이후의 곡면 모델링에 적합한 곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional shape measuring method of the curved member, and more particularly, to measure the three-dimensional shape of the curved member, the measurement operation is performed by separating the internal measurement that requires a large number of measurement points and boundary measurement requiring precision. The present invention relates to a three-dimensional shape measuring method of a curved sheet member suitable for subsequent curved surface modeling.

통상적으로, 선박의 외부 패널은 추진저항을 감소시켜 수중을 효율적으로 항해하도록 하기 위해 복잡한 비전개성 곡면을 가지는 약 10mm 내지 30mm 두께의 곡판부재로 구성되며, 이러한 곡면의 외부 패널을 형성하기 위해서는 일반적으로 선형 가열이라고 하는 가공법을 통해 가스 버너 등을 이용하여 강판의 표면을 국부적으로 가열해서 발생되는 소성변형으로 인한 강판의 면외각변형 또는 면내수축변형을 통해 소망하는 형상으로 가공하고 있다.Typically, an outer panel of a ship is composed of a curved sheet member of about 10 mm to 30 mm in thickness with a complex non-developing curved surface to reduce propulsion resistance so that the ship can navigate efficiently under water. Through a process called linear heating, the steel sheet is processed into a desired shape through out-of-plane deformation or in-plane shrinkage deformation due to plastic deformation generated by locally heating the surface of the steel sheet using a gas burner or the like.

또한, 위와 같이 가공된 선박의 곡판 부재에 대해서는 원하는 형태로 정확한 가공이 되었는지 여부에 대한 계측이 필요한데, 종래 이러한 선박의 곡판 부재의 계측 및 제작에는 줄자, 수공구, 나무재질의 상형곡형 등을 이용한 사람에 의한 계 측이 수행되고 있어 선박의 곡판 부재 계측 및 제작에 많은 시간이 소요되며, 계측에 대한 정확성도 떨어지는 등 많은 어려움이 있었다.In addition, the curved member of the vessel processed as described above is required to measure whether or not the precise processing in the desired form, conventionally used for measuring and manufacturing the curved member of the vessel such as a tape measure, hand tools, wooden hieroglyphics, etc. Since the measurement is performed by the ship member, it takes a lot of time to measure and manufacture the curved members of the ship, and there is a lot of difficulties such as the accuracy of the measurement is poor.

특히, 선박의 선수미 부분에 사용되는 곡판 부재는 그 형상이 더욱 다양하여 부위별로 사전 제작된 나무 재질의 상형곡형을 이용하여 가공하고, 계측하게 되는데, 상기 상형곡형의 재질이 대부분 나무로 제작되며 원하는 곡면 형상 부재로의 정확한 가공을 위해 하나의 곡판 부재가 완성될 때까지 다수번 반복적으로 사용됨에 따라, 주변 온도와 작업자의 관리 소홀 등과 같은 여러 가지 주변 요인에 의하여 소성변형이 일어나게 되어 형상 오차가 유발되는 등, 정확한 가공 및 계측이 어려운 문제점이 있었다.In particular, the curved plate member used in the fore and aft portion of the ship is more diverse in shape and processed and measured using a pre-formed wood glyphs for each part, the material of the glyphs is mostly made of wood As a curved member is repeatedly used many times until a curved member is completed for accurate processing to a desired curved member, plastic deformation occurs due to various peripheral factors such as ambient temperature and operator's carelessness. There was a problem that it is difficult to precise machining and measurement.

위와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 일환으로, 작업자에 의해 가공된 곡판 부재를 비접촉 방식으로 정확하게 측정할 수 있도록 하는 멀티 레이저 비전 시스템을 이용한 비접촉 3차원 계측 장치가 제안된 바 있다. 상기 멀티 레이저 비전 시스템을 이용한 비접촉 3차원 계측 장치에서는 정해진 레일을 따라 이동하는 다수의 레이저 비전 시스템이 장착된 겐트리 로봇(gantry robot)이 하부에 놓여지는 곡판 부재에 대해 스캐닝(scanning)을 수행하여 3차원 형상 계측을 수행하도록 하고 있다.As a part of the related art for solving the above problems, a non-contact three-dimensional measuring apparatus using a multi-laser vision system for accurately measuring a curved member processed by an operator in a non-contact manner has been proposed. In the non-contact 3D measuring apparatus using the multi-laser vision system, a gantry robot equipped with a plurality of laser vision systems moving along a predetermined rail is scanned on a curved member placed below. Three-dimensional shape measurement is to be performed.

하지만 이러한 멀티 레이저 비전 시스템은 곡판 부재를 자동으로 스캐닝함으로서 곡판 부재의 전체가 모두 계측되고, 부재 이외의 영역도 계측되어 그 계측 포인트가 100,000-200,000개 정도이므로, 불필요한 부분을 필터링해야 한다.However, such a multi-laser vision system automatically scans the curved member, so that the entire curved member is measured, and the area other than the member is also measured, and the measuring points are about 100,000 to 200,000. Therefore, the unnecessary portion must be filtered out.

이에 다른 종래 기술의 일환으로 IPGS(Indoor Global Positioning System) 벡터바(vector bar) 또는 CMM 계측 장치의 접촉식 3차원 계측 장비를 이용하여 작업자가 40-200개의 계측 포인트를 한 포인트씩 찍어가면서 계측하는 방식도 있다.As a part of another prior art, an operator measures 40-200 measurement points by one point using an IPGS vector bar or CMM measuring device. There is also a way.

그런데, 곡판 부재의 계측은 곡판 부재의 가공 완료의 평가 및 가열선 생성 작업에 이용되는데, 이러한 접촉식 3차원 계측 장치에 의해 계측한 데이터를 이용하여 이상의 두 가지 작업을 행하기 위해서는 계측 데이터를 이용하여 설계 곡면과 유사하게 자동으로 생성하는 곡면 모델링이 필요하다.By the way, the measurement of the curved sheet member is used for the evaluation of the machining completion of the curved sheet member and the generation of heating wires. This requires surface modeling that generates automatically similar to the design surface.

이와 같은 계측 데이터에 대해 곡면 모델링을 적절하게 하기 위해서는 계측 시부터 경계 계측과 내부 계측을 분류하여 계측 작업을 수행하게 된다. 특히 경계점은 계측할 때, 순서에 맞게 하거나 상용 프로그램을 이용해서 경계점 순서를 지정해 주는 것이 필요하다.For proper surface modeling for such measurement data, measurement is performed by classifying boundary measurement and internal measurement from the time of measurement. In particular, when measuring the boundary points, it is necessary to match the order or specify the order of the boundary points using a commercial program.

하지만, 아직은 곡면 모델링에 적합하도록 경계점과 내부점을 분류하여 계측 작업을 수행하는 방법이 개발되어 있지 않다.However, no method has been developed to classify boundary points and internal points to perform the measurement work for surface modeling.

이에 본 발명은, 곡판 부재의 3차원 형상을 계측함에 있어 수많은 계측 포인트가 필요한 내부 계측과 정밀성이 요구되는 경계 계측을 분리하여 계측 작업을 수행함으로서 이후의 곡면 모델링에 적합한 곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention is to measure the three-dimensional shape of the curved plate member suitable for the curved surface modeling by performing the measurement work by separating the internal measurement that requires a large number of measurement points in the measurement of the three-dimensional shape of the curved plate member and the boundary measurement requiring precision In providing a method.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 일 관점에 따르면, 본 발명의 곡판 부재의 3차원 형상 계측방법에 있어서, 부재의 형상을 파악하고자 선행 계측을 수행하는 제 1 단계와; 내부 계측과 경계 계측을 각각 실행하되, 상기 내부 계측 단계는 상 기 선행 계측 데이터를 기준으로 계측 경로를 생성하여, 생성된 계측 경로를 따라 상기 곡판 부재의 내부를 계측하고, 상기 경계 계측 단계는 상기 곡판 부재의 경계를 계측하는 제 2 단계와; 상기 내부 계측과 경계 계측 단계에서 얻은 계측 데이터를 이용하여 곡면 모델링을 수행하는 제 3 단계와; 상기 모델링 단계에서 생성된 곡면과 설계 곡면을 비교하여 가공오차를 판단하는 제 4 단계와; 상기 오차 판단 단계에서의 비교 결과, 가공오차가 소정값 이하가 될 때까지 상기 곡판 부재의 가열 작업을 수행하는 제 5 단계; 및 상기 제 5 단계 후, 상기 제 2 단계 내지 제 4 단계를 반복하여 수행하는 제 6 단계를 포함한다.According to one aspect for solving the problems of the present invention, a three-dimensional shape measurement method of the curved member of the present invention, the first step of performing the preceding measurement to determine the shape of the member; Internal measurement and boundary measurement are respectively performed, wherein the internal measurement step generates a measurement path based on the preceding measurement data, and measures the inside of the curved plate member along the generated measurement path, and the boundary measurement step includes the A second step of measuring a boundary of the curved sheet member; A third step of performing curved surface modeling using the measurement data obtained in the internal measurement and boundary measurement; A fourth step of determining a machining error by comparing the curved surface generated in the modeling step with a design curved surface; A fifth step of performing a heating operation of the curved sheet member until a machining error becomes a predetermined value or less as a result of the comparison in the error determining step; And a sixth step after repeating the second to fourth steps after the fifth step.

본 발명에 의하면, 내부 계측은 겐트리 로봇의 단부에 부착되어 경로를 따라 움직이는 변위센서에 의해 자동으로 계측하고, 경계 계측은 작업자가 경계점 계측 장치를 이용하여 정밀하게 계측하는 것으로 경계점 및 내부점을 계측 단계에서 분류하여 계측함으로서, 이후의 곡면 모델링을 효율적으로 실행할 수 있는 효과를 가진다.According to the present invention, the internal measurement is automatically measured by a displacement sensor attached to the end of the gantry robot and moving along the path, and the boundary measurement is performed by the operator using the boundary point measuring device to precisely measure the boundary point and the internal point. By classifying and measuring in the measuring step, it is possible to efficiently perform the subsequent surface modeling.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작 원리를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation principle of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법을 나타내는 플로우 챠트로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법은 부재의 형상을 파악하고자 선행 계측을 수행하는 제 1 단 계(S100)와, 내부 계측(S210)과 경계 계측(S220)을 각각 실행하되, 상기 내부 계측 단계는 상기 선행 계측 데이터를 기준으로 계측 경로를 생성하여, 생성된 계측 경로를 따라 상기 곡판 부재의 내부를 계측하고, 상기 경계 계측 단계는 상기 곡판 부재의 경계를 계측하는 제 2 단계(S200)와; 상기 내부 계측과 경계 계측 단계에서 얻은 계측 데이터를 이용하여 곡면 모델링을 수행하는 제 3 단계(S300)와; 상기 모델링 단계(S300)에서 생성된 곡면과 설계 곡면을 비교하여 가공오차를 판단하는 제 4 단계(S400)와; 상기 오차 판단 단계(S400)에서의 비교 결과, 가공오차가 소정값 이하가 될 때까지 상기 곡판 부재의 가열 작업을 수행하는 제 5 단계(S500) 및 상기 제 5 단계(S500) 후, 상기 제 2 단계(S200) 내지 제 4 단계(S400)를 반복하여 수행하는 제 6 단계(S600)를 포함한다.1 is a flow chart showing a three-dimensional shape measuring method of the curved member according to an embodiment of the present invention, as shown, the three-dimensional shape measuring method of the curved member of the present invention prior to grasping the shape of the member The first step (S100), the internal measurement (S210) and the boundary measurement (S220) for performing the measurement, respectively, wherein the internal measurement step is generated by generating a measurement path based on the preceding measurement data, Measuring the inside of the curved plate member along a path, and the boundary measuring step includes a second step (S200) of measuring a boundary of the curved plate member; A third step (S300) of performing curved surface modeling using the measurement data obtained in the internal measurement and boundary measurement; A fourth step (S400) of determining a machining error by comparing the curved surface generated in the modeling step (S300) and the design surface; As a result of the comparison in the error determination step (S400), after the fifth step (S500) and the fifth step (S500) to perform the heating operation of the curved member until the machining error is less than a predetermined value, the second And a sixth step S600 of repeatedly performing the steps S200 to the fourth step S400.

도 2는 도 1의 내부 계측을 실행하는 변위센서가 부착된 겐트리 로봇의 사시도이고, 도 3은 도 1의 경계 계측을 위한 경계점 계측 장치의 구성을 나타내고 있다.FIG. 2 is a perspective view of a gantry robot equipped with a displacement sensor for performing internal measurement of FIG. 1, and FIG. 3 illustrates a configuration of a boundary point measuring device for boundary measurement of FIG. 1.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 곡판 부재의 3차원 형상 계측에 있어서 곡판 부재(20)의 내부점을 계측하기 위한 내부점 계측장치로서 변위센서(probe)(60)가 부착된 겐트리 로봇(100)은 바닥 플레이트(22)에 놓인 곡판 부재(20)에 대해 바닥 플레이트(22)의 양측에 제공된 레일(24)을 따라 전후 방향이동하는 X축 이동장치(30)와, X축 이동장치(30)의 상단을 서로 연결하는 사각빔형상으로 좌우 방향 이동하는 Y축 이동장치(40)와, Y축 이동장치(40)의 사각빔에 부착되어 상하로 이동하는 Z축 이동장치(50)로 구성된다.First, as shown in FIG. 2, a displacement sensor (probe) 60 is attached as an internal point measuring device for measuring an internal point of the curved plate member 20 in the three-dimensional shape measurement of the curved plate member according to the present invention. Gantry robot 100 is an X-axis moving device 30 for moving forward and backward along the rails 24 provided on both sides of the bottom plate 22 with respect to the curved plate member 20 placed on the bottom plate 22, The Y-axis moving device 40 moving left and right in a square beam shape connecting the upper ends of the X-axis moving device 30 to each other, and the Z-axis moving moving up and down by being attached to the square beam of the Y-axis moving device 40. Device 50.

Z축 이동장치(50)의 끝단의 정반에는 변위센서(60)가 부착되어 미리 생성된 계측 경로를 따라 곡판 부재(20)의 내부점을 스캔하여 계측한다.A displacement sensor 60 is attached to the surface plate of the end of the Z-axis moving device 50 to scan and measure an internal point of the curved member 20 along a previously generated measurement path.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 곡판 부재의 경계점을 계측하는 경계점 계측 장치(200)는 곡판 부재(20)의 계측점에 대한 6자유도 정보를 부여하는 IGPS 송신부(100)와, 상기 IGPS 송신부(100)로부터 제공되는 상기 곡판 부재(20)에 대한 6자유도 정보를 이용하여 상기 곡판 부재(20)의 경계점의 계측을 수행하는 적어도 셋 이상의 싱글 센서(70)와, 상기 곡판 부재(20) 외곽의 경계부분에 레이저빔(82)을 출사시키는 레이저빔 출사부(80)와, 상기 레이저빔 출사부(80)와 동일 직선상의 일정거리 후면에 이격 설치되어 상기 레이저빔 출사부(80)로부터 조사된 레이저빔(82)이 상기 곡판 부재(20)의 경계부분에 형성되는 레이저빔 영상을 촬영하는 CCD 카메라(90)를 포함한다.In addition, as shown in Figure 3, the boundary point measuring device 200 for measuring the boundary point of the curved member of the present invention, the IGPS transmitter 100 for giving six degrees of freedom information for the measurement point of the curved member 20, At least three or more single sensors 70 for measuring the boundary point of the curved sheet member 20 using six degrees of freedom information on the curved sheet member 20 provided from the IGPS transmitter 100, and the curved sheet member. (20) The laser beam output unit 80 for emitting the laser beam 82 to the boundary portion of the outer portion, and the laser beam output unit 80 is spaced apart from the laser beam output unit 80 at a predetermined distance back The laser beam 82 irradiated from 80 includes a CCD camera 90 for capturing a laser beam image formed at the boundary of the curved member 20.

싱글센서(70a, 70b, 70c)는, 예를 들면 각각이 6자유도 센서(6 Degree Of Freedom Sensor)를 구성하는 것으로, 곡판 부재(20)에 대한 6자유도 정보, 즉 x(horizontality), y(verticality), z(depth), 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll)의 6개의 공간 좌표값을 측정할 수 있다. 이때, 각 싱글 센서(70a, 70b, 70c)의 좌표값은 후술하는 3개의 IGPS 송신부(100)에 의해 정해지게 된다.The single sensors 70a, 70b, 70c each constitute a 6 Degree Of Freedom Sensor, for example, 6 degrees of freedom information on the curved member 20, that is, x (horizontality), Six spatial coordinate values of y (verticality), z (depth), pitch, yaw and roll can be measured. At this time, the coordinate values of each single sensor 70a, 70b, 70c are determined by three IGPS transmitters 100 to be described later.

레이저빔 출사부(80)는, 예를 들면 레이저 다이오드(laser diode)로 구성될 수 있으며, 곡판 부재(20)로 레이저빔(82)을 출사시키는 역할을 한다.The laser beam emitting unit 80 may be configured of, for example, a laser diode, and serves to emit the laser beam 82 to the curved member 20.

CCD 카메라(90)는 레이저빔 출사부(80)와 동일 직선상의 일정 거리 후면에 이격 설치되어 레이저빔 출사부(80)로부터 조사된 레이저빔(82)이 곡판 부재(20) 외곽 경계점에 형성하는 레이저빔 영상을 촬영하는 역할을 한다.The CCD camera 90 is spaced apart from the laser beam emitter 80 at a rear of the same straight line to form a laser beam 82 irradiated from the laser beam emitter 80 at an outer boundary of the curved plate member 20. It plays a role of taking a laser beam image.

이와 같이 CCD 카메라(90)로부터 촬영되는 곡판 부재(20)를 스캐닝한 레이저빔 영상은 각각의 싱글 센서(70a, 70b, 70c)에 입력되어 곡판 부재(20)의 에지부분의 계측을 수행하게 된다.In this way, the laser beam image scanning the curved sheet member 20 photographed from the CCD camera 90 is input to each of the single sensors 70a, 70b, and 70c to measure the edge portion of the curved sheet member 20. .

IGPS 송신부(100a, 100b, 100c)는 싱글 센서(70a, 70b, 70c)와 연계되어 곡판 부재(20) 외곽 경계점에 대한 6자유도 정보를 부여하는 역할을 한다.The IGPS transmitters 100a, 100b, and 100c are linked to the single sensors 70a, 70b, and 70c to provide six degrees of freedom information on the boundary point of the curved plate member 20.

CCD 카메라(90)에서 계측된 데이터는 IGPS의 6자유도 센서에서 제공한 정보를 이용해서 최종의 곡부재 계측 데이터로 변환된다.The data measured by the CCD camera 90 is converted into the final curved member measurement data using the information provided by the six degree of freedom sensor of IGPS.

이상의 설명에서 경계점의 계측을 위한 경계점 계측 장치(200)의 구성을 설명하였으나, 이와 달리 경계점 계측 장치로서 IGPS 벡터바 또는 CMM 계측 장비를 이용하여 작업자가 직접 경계점을 계측할 수도 있음은 물론이다.In the above description, the configuration of the boundary point measuring device 200 for measuring the boundary point has been described. Alternatively, the operator may directly measure the boundary point using the IGPS vector bar or the CMM measuring device as the boundary point measuring device.

이상과 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the three-dimensional shape measurement method of the curved member according to a preferred embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 선행계측을 실행한다(S100). 3차원 형상을 계측함에 있어서 처음에는 계측 곡면이 없기 때문에, 계측 경로를 생성할 수 없다. 이에 따라, 부재의 형상을 대략적으로 파악할 수 있도록 선행 계측 작업을 수행한다.As shown in FIG. 1, first, the prior measurement is performed (S100). In measuring a three-dimensional shape, since there is no measurement surface at first, a measurement path cannot be generated. Accordingly, the prior measurement operation is performed so as to roughly grasp the shape of the member.

이어서, 선행 계측에 의한 선행 계측 데이터를 기준으로 계측 경로, 즉 3축겐트리 로봇(100)의 Y축 이동장치(40)의 단부에 부착된 변위센서(60)가 이동하는 대략적인 경로를 생성한다. 이와 같이 계측 경로가 생성되면, 겐트리 로봇(100)의 바닥 플레이트(22)에 놓인 곡판 부재(20)의 내부점은 3축 겐트리 로봇(100)의 Y축 이동장치(40)의 단부에 부착된 변위센서(60)의 스캔에 의해 내부를 계측한다(S210).Subsequently, a measurement path, that is, an approximate path through which the displacement sensor 60 attached to the end of the Y-axis moving device 40 of the 3-axis gantry robot 100 moves, is generated based on the preceding measurement data by the preceding measurement. . When the measurement path is generated in this way, the inner point of the curved member 20 placed on the bottom plate 22 of the gantry robot 100 is connected to the end of the Y-axis moving device 40 of the 3-axis gantry robot 100. The inside is measured by scanning the attached displacement sensor 60 (S210).

변위센서(60)는 3축 켄트리 로봇(100)의 Y축 이동장치(40)을 따라 이동하면서 곡판 부재(20)에 대해 도 4에 도시된 바와 같이 계측 경로를 따라 지그재그로 움직이면서 곡판 부재(20)의 형상을 계측하는 역할을 하며, 그 계측 결과를 제어부(도시하지 않음)에 제공한다.The displacement sensor 60 moves along the Y-axis moving device 40 of the three-axis kentry robot 100 and moves zigzag along the measurement path with respect to the curved member 20 as shown in FIG. 4. 20) to measure the shape, and provides the measurement result to the control unit (not shown).

한편, 곡판 부재(20) 외곽의 경계 계측(S220)은 도 3에 도시된 바와 같이, 경계점 계측 장치(200)을 이용하여 계측하는데, 곡판 부재(20)의 에지 부분이 계측되면, 영상 데이터로부터 에지점을 추출하게 된다. 이때, 곡판 부재(20)의 표면이 매끄럽지 않기 때문에 많은 노이즈를 갖는다.On the other hand, the boundary measurement (S220) of the outer edge of the curved sheet member 20 is measured using the boundary point measuring device 200, as shown in Figure 3, when the edge portion of the curved sheet member 20 is measured, from the image data The edge point will be extracted. At this time, since the surface of the curved-plate member 20 is not smooth, it has a lot of noise.

그래서, 곡판 부재(20)의 최종 에지 계측을 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 계측점 각각 (line 1, line 2)에 대해서 라인 피팅(line fitting) 작업을 행하여 얻어진 두 직선의 교차점을 최종 모서리 계측점으로 설정한다. 이상과 같은 에지 포인트 계측은 순서에 관계없이 각 에지별로 4-10 포인트 정도 계측을 하며, 정확한 코너점 계측이 불가능한 경우에는 인접한 포인트를 계측하고, 이후의 곡면 모델링 과정에서 코너점을 복원한다.Thus, for the final edge measurement of the curved member 20, as shown in FIG. 5, the intersection of two straight lines obtained by performing a line fitting operation on each of the measurement points (line 1 and line 2) is used as the final corner measurement point. Set it. The above edge point measurement measures 4-10 points for each edge regardless of the order. If accurate corner point measurement is impossible, adjacent points are measured, and the corner points are restored in the subsequent surface modeling process.

이상에 이어서, 상기 내부 계측과 경계 계측에서 얻은 계측 데이터를 이용하여 곡면 모델링을 수행하고(S300), 이 모델링 단계(S300)에서 생성된 곡면과 설계 곡면을 비교하여 가공오차를 판단하며(S400), 비교 결과, 가공오차가 소정값 이하 가 될 때까지 곡판 부재의 가열을 수행한다(S500).Subsequently, surface modeling is performed using the measurement data obtained from the internal measurement and the boundary measurement (S300), and the machining error is determined by comparing the curved surface generated in the modeling step (S300) and the design surface (S400). , As a result of the comparison, heating of the curved sheet member is performed until the machining error is less than the predetermined value (S500).

이러한 가열 작업(S500) 후, 내부 및 경계 계측(S200)에 이어, 모델링(S300) 및 곡면 비교(S400)를 반복하여 수행한다. After this heating operation (S500), the modeling (S300) and the surface comparison (S400) is repeatedly performed following the internal and boundary measurement (S200).

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법을 나타내는 플로우 챠트이고,1 is a flow chart showing a three-dimensional shape measuring method of the curved member according to an embodiment of the present invention,

도 2는 도 1의 내부 계측을 실행하는 변위센서가 부착된 겐트리 로봇의 사시도이고,FIG. 2 is a perspective view of a gantry robot with a displacement sensor for performing internal measurement of FIG. 1;

도 3은 도 1의 경계 계측을 위한 경계점 계측 장치의 구성을 나타내는 구성도이고,3 is a configuration diagram illustrating a configuration of an edge point measuring device for boundary measurement of FIG. 1;

도 4는 곡판 부재의 내부 계측을 위해 생성된 계측 경로를 따라 스캔하는 도 1의 변위센서의 계측 경로를 나타내는 도면이고,4 is a view illustrating a measurement path of the displacement sensor of FIG. 1 scanning along a measurement path generated for internal measurement of the curved member;

도 5는 도 3의 경계점 계측 장치를 이용한 곡판 부재의 최종 에지 계측을 위한 라인 피팅 작업을 설명하는 예시도이다. 5 is an exemplary view illustrating a line fitting operation for final edge measurement of a curved sheet member using the boundary point measuring device of FIG. 3.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

100 : 겐트리 로봇 20 : 곡판 부재100: gantry robot 20: curved member

22 : 바닥 플레이트 24 : 레일22: bottom plate 24: rail

30 : X축 이동장치 40 : Y축 이동장치30: X axis moving device 40: Y axis moving device

50 : Z축 이동장치 60 : 변위센서50: Z axis moving device 60: displacement sensor

70 : 싱글 센서 80 : 레이저빔 출사부70: single sensor 80: laser beam exit unit

82 : 레이저빔 90 : CCD 카메라82: laser beam 90: CCD camera

100 : IGPS 송신부 200 : 경계점 계측 장치100: IGPS transmitter 200: boundary measuring device

Claims

곡판 부재의 3차원 형상 계측방법에 있어서,In the three-dimensional shape measuring method of the curved member,

부재의 형상을 파악하고자 선행 계측을 수행하는 제 1 단계와;A first step of performing prior measurement to determine the shape of the member;

내부 계측과 경계 계측을 각각 실행하되, 상기 내부 계측 단계는 상기 선행 계측 데이터를 기준으로 계측 경로를 생성하여, 생성된 계측 경로를 따라 상기 곡판 부재의 내부를 계측하고, 상기 경계 계측 단계는 상기 곡판 부재의 경계를 계측하는 제 2 단계와;Internal measurement and boundary measurement are respectively performed, wherein the internal measurement step generates a measurement path based on the preceding measurement data, and measures the inside of the curved member along the generated measurement path, and the boundary measurement step is the curved plate. A second step of measuring a boundary of the member;

상기 내부 계측과 경계 계측 단계에서 얻은 계측 데이터를 이용하여 곡면 모델링을 수행하는 제 3 단계와;A third step of performing curved surface modeling using the measurement data obtained in the internal measurement and boundary measurement;

상기 모델링 단계에서 생성된 곡면과 설계 곡면을 비교하여 가공오차를 판단하는 제 4 단계와;A fourth step of determining a machining error by comparing the curved surface generated in the modeling step with a design curved surface;

상기 오차 판단 단계에서의 비교 결과, 가공오차가 소정값이하가 될 때 까지 상기 곡판 부재의 가열 작업을 수행하는 제 5 단계; 및A fifth step of performing a heating operation of the curved sheet member until a machining error is a predetermined value or less as a result of the comparison in the error determining step; And

상기 제 5 단계 후, 상기 제 2 단계 내지 제 4 단계를 반복하여 수행하는 제 6 단계를 포함하는And after the fifth step, a sixth step of repeatedly performing the second to fourth steps.

곡판 부재의 3차원 형상 계측 방법.3D shape measurement method of curved member.

제 1 항에 있어서, 상기 내부 계측은The method of claim 1, wherein the internal measurement

상기 곡판 부재에 대해 각각 전후 방향이동하는 X축 이동장치와, 좌우 방향 이동하는 Y축 이동장치와, 상하로 이동하는 Z축 이동장치로 구성된 겐트리 로봇과,A gantry robot composed of an X-axis moving device moving forward and backward with respect to the curved plate member, a Y-axis moving device moving left and right, and a Z-axis moving device moving up and down;

상기 Y축 이동장치의 단부에 부착되어 미리 생성된 계측 경로를 따라 상기 곡판 부재의 내부점을 스캔하면서 계측하는 변위센서로 수행하는 것을 특징으로 하는And a displacement sensor attached to an end of the Y-axis moving apparatus and measuring while scanning an inner point of the curved member along a previously generated measurement path.

제 1 항에 있어서, 상기 경계 계측은 IGPS 벡터바 또는 CMM 계측 장비를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는The method of claim 1, wherein the boundary measurement is performed using an IGPS vector bar or CMM measurement equipment.