KR20110062474A

KR20110062474A - Welding path establishment method with teaching point array comparator

Info

Publication number: KR20110062474A
Application number: KR1020090119213A
Authority: KR
Inventors: 박장우; 추길환; 김수호
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-10

Abstract

PURPOSE: A method for setting a welding path through the array comparison of teaching points is provided to improve work efficiency by reducing the teaching process of a worker and to enlarge the use range of a robot welding work. CONSTITUTION: A method for setting a welding path through the array comparison of teaching points is as follows. The arrangement order of teaching points is produced using an arrangement generator(S110). The distribution form of the produced arrangement order is confirmed(S120). Suitable estimations are defined to measure the suitability of the distribution form(S130). A welding route is set by selecting the arrangement order of the teaching point, satisfied with the suitable estimations(S140).

Description

교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법{Welding Path Establishment Method with Teaching Point Array Comparator}Welding Path Establishment Method with Teaching Point Array Comparator}

본 발명은 용접경로 설정방법에 관한 것으로서, 특히 로봇으로 용접작업을 수행할 때 작업자가 직접 교시작업을 해야 할 경우, 작업자가 로봇의 용접작업 순서와 무관하게, 임의의 순서로 교시작업을 수행하더라도 자동으로 용접작업 순서에 맞게 교시점을 정렬하여 로봇의 용접작업 경로를 결정해 주는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a welding path setting method, in particular, when the operator needs to teach directly when performing a welding operation with a robot, even if the operator performs the teaching work in any order, irrespective of the welding operation order of the robot. The present invention relates to a method of automatically arranging the teaching points according to the welding sequence to determine the welding route of the robot.

선체 블록 내 론지(longitudinal stiffener)와 트랜스버스 웹 플로어(Transverse web floor)가 만나는 'U'자부 용접작업은 일정한 패턴을 가지고 있어서 도 1에 도시한 바와 같이 6축 수직다관절형 로봇으로 용접작업을 자동화하는데 적합하다. 현재 OLP(Off-Line Programming)를 이용하여 6축 수직다관절형 로봇(단디)이 용접작업을 수행하고 있다. 'U' self-welding work where the longitudinal stiffener in the hull block meets the Transverse web floor has a certain pattern, and as shown in FIG. 1, the welding work is performed by a six-axis vertical articulated robot. Suitable for automation Currently, 6-axis vertical articulated robot (Dandy) is performing welding work using OLP (Off-Line Programming).

일반적으로, 수직다관절형 로봇이 용접작업을 하기 위해서는 용접경로설정을 위한 교시작업을 수행해야 한다. OLP에서는 터치센서를 대략적인 교시점의 위치까지 접근시킨 뒤, 터치센서를 교시점의 근방에서 움직여서 보다 정확한 교시점의 위치를 측정한다. 그러므로, OLP 프로그램을 작성하기 위해서는 로봇으로부터 각 교 시점의 위치를 대략적으로 알고 있어야 한다. In general, in order to weld a vertical articulated robot, it is necessary to perform teaching for setting a welding path. In OLP, the touch sensor is approached to the approximate position of the teaching point, and then the touch sensor is moved near the teaching point to measure the position of the teaching point more accurately. Therefore, in order to write an OLP program, it is necessary to know approximately the position of each bridge point from the robot.

그런데, 교시점의 위치가 많이 벗어난 경우에는 용접부재와의 충돌위험 때문에 OLP를 이용한 자동 교시작업을 수행할 수가 없다. 교시점의 형태가 많이 벗어나 자동교시가 불가능한 경우에는, 작업자가 직접 교시작업을 수행해야 하는데, 비효율적이어서 로봇을 사용하지 않고, 용접사가 직접 용접작업을 수행하는 경우가 대부분이다.However, when the position of the teaching point is far away, the automatic teaching operation using the OLP cannot be performed because of the risk of collision with the welding member. When the automatic teaching is not possible due to the large number of teaching points, the operator must perform the teaching work. In most cases, the welder performs the welding work without using a robot because it is inefficient.

작업자의 직접 교시가 비효율적인 가장 큰 이유는 로봇의 용접작업 순서를 숙지하고, 그 순서에 맞게 교시작업을 해야 한다는 것이다. 교시작업은 로봇이 수행할 용접작업의 순서에 맞게 이루어져야 하는데, OLP의 경우는 교시작업 순서도 프로그래밍되어 자동으로 이루어진다. 그렇지만 직접교시를 하게 되면 작업자가 로봇의 용접작업 순서를 숙지하고 있어야 하며, 용접작업의 형태가 늘어나면 늘어날수록 교시작업 시에 작업자가 숙지하고 지켜야 할 제약조건이 늘어남으로써 어려움도 증가하게 된다. The biggest reason why direct teaching by an operator is inefficient is to be familiar with the robot's welding sequence and to do it accordingly. The teaching work should be done in the order of welding work performed by the robot. In the case of OLP, the teaching work order is also programmed and done automatically. However, direct teaching requires the operator to be familiar with the robot's welding sequence, and as the type of welding increases, the difficulty increases as the constraints that the operator must know and observe during teaching increase.

한편, 로봇이 용접작업을 수행하기 위해서 작업자는 용접모션 프로그램인 JOB 파일을 작성하게 된다. JOB 파일 내에는 로봇이 용접작업을 위해 대기하는 점, 용접을 시작하는 점, 용접을 끝내는 점, 그리고 용접작업 종료점 등의 작업점(JOB point)을 가지게 된다. 그런데, 로봇이 JOB 파일을 통해서 용접작업을 수행하기 위해서는 각 작업점이 실제 작업공간상에 어디에 위치하는지를 알아야 한다. 이를 위해서 작업자는 교시를 통해서 작업공간의 좌표정보를 로봇에게 알려주게 되고, 용접작업 순서에 맞게 각 교시점(teaching point)을 JOB 파일의 각 작업점에 할당하 게 된다.On the other hand, in order for the robot to perform the welding work, the operator creates a JOB file which is a welding motion program. Within the JOB file, the robot has a job point such as the point where the robot waits for welding, the start of welding, the end of welding, and the end of the welding work. However, in order for the robot to perform welding through the JOB file, it is necessary to know where each work point is located in the actual work space. To do this, the operator informs the robot of coordinate information of the work space through teaching and assigns each teaching point to each work point in the JOB file according to the welding work order.

그렇지만, 교시점을 할당할 때 잘못된 작업점에 할당하면, 작업자가 의도하지 않은 경로에 용접작업을 수행하게 되는 상황이 발생할 수 있다. 그러므로 작업자는 각 교시점이 JOB 파일의 어떤 작업점에 할당되어야 하는지를 숙지하고 있어야 한다. However, when assigning a teaching point to the wrong work point, a situation may arise in which the operator performs welding on an unintended path. Therefore, the operator must be aware of which workpoint each teaching point should be assigned to.

일반적으로, 작업순서에 따라 작업점의 순서는 결정되어 있으므로, 교시순서를 용접작업순서와 동일하게 함으로써, 각 교시점이 해당 순서와 동일한 작업점에 자연스럽게 할당되게 한다. 그런데, 해당 용접경로가 단순한 직선인 경우에는 작업점이 2개뿐이지만, 'U'자 용접 등과 같이 용접경로가 복잡할 경우에는 4개 이상의 작업점이 발생하며, 작업점의 개수가 늘어날수록 작업자가 숙지하고 있어야 할 정보들이 늘어남으로써 작업상 많은 불편함을 초래한다. In general, since the order of the work points is determined according to the work order, by making the teaching order the same as the welding work order, each teaching point is naturally assigned to the same work point as the order. However, if the welding path is a simple straight line, there are only two work points. However, if the welding path is complicated, such as 'U' welding, four or more work points are generated. The amount of information that must be done causes a lot of inconvenience in the work.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로봇으로 용접작업을 수행할 때 작업자가 직접 교시작업을 해야 할 경우, 작업자가 로봇의 용접작업 순서와 무관하게, 임의의 순서로 교시작업을 수행하더라도 자동으로 용접작업 순서에 맞게 교시점을 정렬하여 로봇의 용접작업 경로를 설정할 수 있는 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above problems, when the operator to teach directly when performing the welding work with the robot, the operator does the teaching work in any order, irrespective of the welding work order of the robot The purpose of the present invention is to provide a welding path setting method by comparing the teaching point alignment that can automatically set the teaching point according to the welding work order to set the welding work path of the robot.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법은, 임의의 순서로 교시된 교시점들의 순서를 로봇의 용접작업에 적합한 순서로 정렬하여 용접경로를 설정하는 방법으로서, 순열생성기를 이용하여 모든 경우의 교시점 정렬순서를 생성하는 단계와; 생성된 각 교시점 정렬순서에 따른 교시점 분포형태를 확인하는 단계와; 분포형태의 적합성을 측정하기 위하여 각 교시점 정렬순서에 따른 적합성의 정도를 나타내는 적합성 평가치를 정의하는 단계와; 정의된 적합성 평가치가 가장 양호한 교시점 정렬순서를 채택하여 용접경로를 설정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the welding path setting method by comparing the teaching point alignment according to the present invention is to set the welding path by arranging the order of the teaching points taught in any order in a suitable order for the welding operation of the robot. A method comprising: generating a teach point alignment order in all cases using a permutation generator; Confirming a teaching point distribution form according to each generated teaching point alignment order; Defining a suitability estimate indicative of a degree of conformity according to each teaching point alignment order to measure suitability of the distribution type; The defined conformance assessment is characterized in that it comprises the step of setting the welding path by adopting the best teaching point alignment order.

여기에서, 상기 순열생성기는 2가지 함수로 구성되며, 첫번째 함수는 순열의 각 자리에 따른 경우의 수를 이용하여 1차적으로 n개의 항을 가지는 수열들(초기 수열)을 만들어 내는 기능을 수행하며, 두번째 함수는 생성된 수열들의 각 원소에 실제 순열을 구성하는 원소를 할당하여 최종적으로 순열을 만들어 내는 기능을 수 행할 수가 있다. Here, the permutation generator is composed of two functions, and the first function performs a function of generating a series of n terms (initial sequence) primarily using the number of cases according to each digit of the permutation. The second function can assign the elements that make up the actual permutation to each element of the generated sequences and finally generate the permutation.

또한, 상기 용접경로 설정방법은 JOB 파일의 각 작업점마다 표준좌표정보를 가진 점으로서 평가의 기준이 되는 표준점을 설정하되, 상기 적합성 평가치를 구하기 위한 적합성 평가식은 In addition, the welding path setting method is to set the standard point that is the standard of evaluation as a point having standard coordinate information for each working point of the JOB file,

하기의 Below

(여기에서,

와

는 각각 k번째 표준점의 x값과 y값이며,

와

는 각각 k번째 교시점의 x값과 y값이다)(From here,

Wow

Are the x and y values of the kth standard point, respectively

Wow

Are the x and y values of the kth teaching point, respectively)

식으로 정의할 수가 있다. It can be defined by an expression.

또한, 상기 용접경로 설정방법은 In addition, the welding path setting method is

교시점들의 중심점과 표준점들의 중심점 간의 위치오차를, The positional error between the center of teaching points and the center of standard points,

하기의 Below

(여기에서,

와

는 교시점들의 중심점과 표준점들의 중심점 간의 오차의 x값과 y값이고,

와

는 각각 k번째 교시점의 x값과 k번째 표준점의 x값이고,

와

는 각각 각각 k번째 교시점의 y값과 k번째 표준점의 y값이 다.)(From here,

Wow

Is the x and y values of the error between the center point of the teaching points and the center point of the standard points,

Wow

Are the x value of the kth teaching point and the x value of the kth standard point, respectively.

Wow

Are the y values of the kth teaching point and the y values of the kth standard point, respectively.)

식으로 정의할 때, When you define it as an expression,

상기 적합성 평가치를 구하기 위한 적합성 평가식은 The suitability evaluation formula for obtaining the suitability evaluation value is

으로 정의할 수가 있다. Can be defined as

본 발명에 따르면, 작업자의 교시작업 부담을 줄여줌으로써 작업의 효율성을 증대시킬 수가 있다. 또한, OLP가 적용될 수 없었던 용접작업의 형태가 크게 변화하는 곳에서도 적용할 수가 있음으로써 로봇 용접작업의 적용영역을 확대시킬 수가 있다. According to the present invention, the efficiency of the work can be increased by reducing the burden on the teaching work of the worker. In addition, it is possible to extend the application area of the robot welding operation by applying it even in a place where the shape of the welding operation that the OLP could not be applied to greatly changes.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법을 보여주는 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a welding path setting method through comparison of teaching point alignment according to the present invention.

본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법은 작업자가 용접작업순서와 무관하게 임의의 순서대로 교시작업을 수행하더라도 자동으로 교시점을 정렬하여 로봇에 의해 최적의 용접작업이 수행될 수 있도록 하는 것이다. 본 발명에서는 이를 구현하기 위해서 JOB 파일의 표준좌표정보를 가진 표준점(standard point)을 정의한다. 표준점은 교시점 할당의 기준이 되는 점으로써 교시점들 중에 좌표값이 각 표준점과 가장 가까운 교시점을 해당 작업점에 할당하게 된다. Welding path setting method by comparing the teaching point alignment according to the present invention, even if the operator performs the teaching work in any order irrespective of the welding work order, the optimum welding work can be performed by the robot by automatically aligning the teaching points To ensure that In the present invention, in order to implement this, a standard point having standard coordinate information of a JOB file is defined. The standard point is a reference point for the teaching point assignment, and among the teaching points, the teaching point closest to each standard point is assigned to the work point.

도 2를 참조하여 본 발명에 따라 임의의 순서로 교시된 교시점들의 순서를 로봇의 용접작업에 적합한 순서로 정렬하여 용접경로를 설정하는 방법을 설명하자면, 먼저 순열생성기를 이용하여 모든 경우의 교시점 정렬순서를 생성한 후에 생성된 각 교시점 정렬순서에 따른 교시점 분포형태를 확인한다(S110),(S120). 구체적으로, 상기 순열생성기는 2가지 함수로 구성될 수 있는데, 첫번째 함수는 순열의 각 자리에 따른 경우의 수를 이용하여 1차적으로 n개의 항을 가지는 수열들(초기 수열)을 만들어 내는 기능을 수행하며, 두번째 함수는 생성된 수열들의 각 원소에 실제 순열을 구성하는 원소를 할당하여 최종적으로 순열을 만들어 내는 기능을 수행할 수가 있다. Referring to Figure 2 to describe a method of setting the welding path by arranging the order of the teaching points taught in any order in accordance with the present invention in the order suitable for the welding operation of the robot, first of all cases using a permutation generator After generating the viewpoint alignment sequence, the teaching point distribution form according to each of the generated instruction alignment orders is checked (S110) and (S120). Specifically, the permutation generator may be composed of two functions, and the first function is to generate a series (initial sequence) having n terms primarily using the number of cases according to each position of the permutation. The second function can perform the function of finally generating the permutation by assigning the elements that make up the actual permutation to each element of the generated sequences.

이어서, 분포형태의 적합성을 측정하기 위하여 각 교시점 정렬순서에 따른 적합성의 정도를 나타내는 적합성 평가치를 정의한다(S130). 마지막으로, 정의된 적합성 평가치가 가장 양호한 교시점 정렬순서를 채택하여 용접경로를 설정한다(S140). 상기 S130,S140 단계의 경우에는 분포형태의 적합성을 측정하기 위해서 표준용접경로를 정의하고, 위치오차를 이용한 형태비교를 통하여 가장 유사한 형태를 가지는 교시점 정렬순서를 채택하여 용접경로를 설정하는 것을 의미한다. Next, in order to measure the suitability of the distribution form, a suitability evaluation value representing the degree of conformity according to each teaching point alignment order is defined (S130). Finally, the welding path is set by adopting the teaching point alignment order having the best defined conformity evaluation value (S140). In the case of the steps S130 and S140, the standard welding path is defined to measure the suitability of the distribution shape, and the welding path is set by adopting the teaching point alignment order having the most similar shape through the shape comparison using the position error. do.

단순화된 'U'자 용접의 경우를 통해 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. In the case of the simplified 'U' welding will be described in more detail with respect to the present invention.

1. 알고리즘 세부내용1. Algorithm Details

도 3의 (a)는 표준점을 기준으로 수행될 용접작업으로서 5개의 작업점(wp)이 존재하는 것을 보여준다. JOB 파일에 구현된 로봇의 모션경로는 wp1에서 용접작업준비, wp2에서 용접시작, wp3와 wp4에서 용접경로변경, wp5에서 용접끝, wp1에서 용접작업종료라고 가정한다. 일반적으로, 작업자는 용접작업의 순서에 맞게 교시를 수행하므로, wp1, wp2, wp3, wp4, wp5 순서로 교시작업을 수행한다. Figure 3 (a) shows that there are five working points (wp) as a welding operation to be performed based on the standard point. The motion path of the robot implemented in the JOB file is assumed to be ready for welding in wp1, start of welding in wp2, change of welding path in wp3 and wp4, end of welding in wp5, and end of welding in wp1. In general, the operator performs the teaching in the order of the welding operation, so that the teaching operation in the order of wp1, wp2, wp3, wp4, wp5.

도 3의 (b)에 표시된 각 점들은 교시점들로써, 작업순서와 무관하게 임의의 순서로 교시를 수행하여, 잘못된 작업점이 할당된 상태를 보여준다. 만약 이대로 용접작업이 수행된다면 잘못된 경로에 용접이 수행되게 된다. 이를 위해서 교시점을 용접작업 순서에 맞게 재정렬해야 한다. 그림 3의 (c)는 교시점 정렬을 통해서 적합한 작업점에 할당이 이루어진 상태를 보여준다. 도 3의 (b)에서 (c)로 수정을 작업자가 할 수도 있지만, 본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법을 적용하면 자동으로 교시점을 정렬할 수가 있다. Each point indicated in (b) of FIG. 3 is a teaching point, and teaches in an arbitrary order irrespective of the work order, thereby showing a state in which an incorrect work point is assigned. If welding is performed as it is, welding is performed in the wrong path. To do this, the teaching points need to be rearranged to match the welding sequence. Figure 3 (c) shows the assignment of the appropriate work points through the alignment of the teaching points. 3 (b) to (c), the operator may make corrections, but by applying the welding path setting method through the teaching point alignment comparison according to the present invention, the teaching points may be automatically aligned.

2. 최소 제곱 오차(Least Square Error)를 통한 적합성 평가 2. Conformity assessment through least square error

임의의 교시점(teaching point) 정렬순서가 용접작업에 얼마나 적합한지 수치화하기 위해서 적합성 평가치를 정의한다. 이를 위해서 적합성의 평가의 기준이 되는 표준점(standard point)을 설정한다. 표준점은 JOB 파일의 각 작업점마다 표준좌표정보를 가진 점으로서, 해당 용접작업이 수행하는 표준형태(용접경로)의 좌표값이다. 또한, 기능만을 나타내는 작업점과 달리 구체적인 좌표값을 가지고 있어서, 교시점과의 위치비교가 가능하다. Conformity estimates are defined to quantify how suitable any teaching point alignment order is for a welding operation. To this end, establish a standard point on which to assess conformity. A standard point is a point having standard coordinate information for each work point of a JOB file, and is a coordinate value of a standard form (welding path) performed by a corresponding welding operation. In addition, unlike a work point representing only a function, it has a specific coordinate value, whereby a position comparison with a teaching point is possible.

작업점의 개수가 총 n개라고 가정하면, 적합성 평가식은 다음과 같이 정의된다. Assuming that the total number of work points is n, the conformity assessment equation is defined as

(여기에서,

와

는 각각 k번째 표준점의 x값과 y값이며,

와

는 각각 k번째 교시점의 x값과 y값이다) 이때, 교시점 정렬순서가 바뀌면 해당 값도 변경된다. 수학식 1의 의미는 결국, 교시점과 해당 표준점 사이의 위치오차의 제곱을 모두 합친 것이 된다. 즉, 오차가 작으면 작을수록 교시점과 표준점 사이가 가깝다는 의미이며, 해당 교시점의 정렬순서에 따른 교시점 분포의 형태(모양)가 표준점 분포의 형태(모양)와 유사하다는 것을 뜻한다. 그러므로 적합성 평가치가 가장 작은 교시점의 정렬순서를 채택하면, 교시점 분포의 형태를 용접작업에 가장 적합한 형태로 만들어 준다. 그리고, 보다 확실한 형태비교를 위해서는 교시점들의 중심점과 표준점들의 중심점을 일치시켜야 한다. 중심점 간의 위치오차는 아래의 수학식 2와 같다. (From here,

Wow

Are the x and y values of the kth standard point, respectively

Wow

Are the x and y values of the kth teaching point, respectively). Equation 1 is the sum of the square of the position error between the teaching point and the corresponding standard point. In other words, the smaller the error, the closer the teaching point and the standard point are, and the shape (shape) of the teaching point distribution according to the alignment order of the teaching point is similar to the shape (shape) of the standard point distribution. do. Therefore, adopting the order of alignment of the teaching points with the smallest evaluation of conformity makes the shape of the teaching point distribution the most suitable for welding operation. And, for more certain form comparison, it is necessary to coincide with the center of teaching points and the center of standard points. The positional error between the center points is shown in Equation 2 below.

(여기에서,

와

는 중심점오차의 x값과 y값이고,

와

는 각각 k번째 교시점의 x값과 k번째 표준점의 x값이다.) 중심점을 일치시킨 후 최종 적합성 평가식은 아래의 수학식 3과 같이 수정된다.(From here,

Wow

Is the x and y values of the center point error,

Wow

Are the x value of the kth teaching point and the x value of the kth standard point, respectively.) After matching the center points, the final conformance evaluation equation is modified as in Equation 3 below.

3. 순열생성기(Permutation Generator)3. Permutation Generator

적합성 평가를 위해서 모든 교시점 정렬순서를 확인해야 하는데, 순열생성기(Permutation Generator)를 통해서 모든 경우의 수를 만들어 낼 수 있다. 본 발명에서 구현한 순열생성기는 크게 2가지 함수로 구성되어 있다. 첫번째 함수는 순열의 각 자리에 따른 경우의 수를 이용하여 1차적으로 n개의 항을 가지는 수열들(초기 수열)을 만들어 내는 기능을 수행하며, 두번째 함수는 생성된 수열들의 각 원소에 실제 순열을 구성하는 원소를 할당하여 최종적으로 순열을 만들어 내는 기능을 수행한다. In order to assess conformance, we need to check the order of all the teaching points, which can be generated by the permutation generator. The permutation generator implemented in the present invention is largely composed of two functions. The first function creates a sequence of n terms (initial sequence) using the number of cases in each position of the permutation, and the second function generates the actual permutation of each element of the generated sequences. It assigns the constituent elements and finally generates permutations.

(a) 초기 수열 생성 함수(a) Initial Sequence Generation Function

원소의 개수가 n개라고 하고, 순열의 k번째 오는 원소를

라고 한다.

자리에 올 수 있는 원소의 경우의 수는 n이고, 자리에 올 수 있는 원소의 경우의 수는 n-1이다. 이런 식으로 각 자리의 경우의 수를 모두 곱하면, 순열의 모든 경우의 수를 구할 수 있으며, 아래의 수학식 4와 같다. If the number of elements is n, the kth element of the permutation

It is called.

The number of elements that can come in place is n, The number of elements that can be replaced is n-1. In this way, if you multiply the number of cases in each position, you can find the number of all cases of the permutation, as shown in Equation 4 below.

각 원소에 따른 경우의 수를 정리하면 아래의 표 1과 같다. The number of cases according to each element is summarized in Table 1 below.

표 1에서

행의 숫자 1의 의미는

의 자리에 순열을 구성하는 n개의 원소 중 1번째 원소가 오는 경우이다.

행의 숫자 1의 의미는 순열을 구성하는 n개의 원소 중

의 자리에 할당된 원소를 제외한 1번째 원소가 오는 경우이다. 같은 방식으로,

행의 숫자 1의 의미는 순열을 구성하는 n개의 원소 중

에서

의 자리에 할당된 원소를 제외한 1번째 원소가 오는 경우이다. 표 1의 원소의 경우의 수를 이용하여 아래의 표 2와 같이 1차적으로 수열(초기 수열)을 구성할 수 있다. In Table 1

The number 1 in the row means

This is the case when the first element of the n elements constituting the permutation comes in place of.

The meaning of the number 1 in a row is that of the n elements that make up the permutation.

It is the case that the first element comes out except the element assigned to the place of. In the same way,

in

It is the case that the first element comes out except the element assigned to the place of. By using the number of elements in Table 1, a sequence (initial sequence) can be configured primarily as shown in Table 2 below.

표 2의 숫자 구성을 살펴보면, 첫번째 자리는 1에서 n까지의 수만 존재하고, 두번째 자리는 1~n-1, 세번째 자리는 1~n-2, 이와 같은 방식으로 끝에서 두번째 자리는 1과 2만 존재하고, 마지막 자리는 1만 존재한다. 이를 이용하여, 표 2의 수열번호와 해당되는 수열간의 관계식을 유도할 수 있는데, 아래의 수학식 5와 같다. Looking at the number structure in Table 2, the first digit contains only 1 to n numbers, the second digit is 1 ~ n-1, the third digit is 1 ~ n-2, and the second digit at the end is 1 and 2 Only exists, and the last digit is 1 only. Using this, a relational expression between the sequence numbers in Table 2 and the corresponding sequences can be derived, as shown in Equation 5 below.

여기서,

는 수열번호이며,

는

번째 수열의

번째 원소이다.

는 k번째 나머지이다. 함수 구현을 위한 순서도는 도 4와 같다. here,

Is a sequence number,

Is

Of the first sequence

Element.

Is the k th remainder. The flowchart for implementing the function is shown in FIG.

도 4의 순서도를 간단히 살펴보면, 순열을 구성하는 원소의 개수 n을 입력 받고, 순열의 경우의 수인 n! 만큼 반복문을 수행한다. 각 반복문이 실행될 때마다 또다시 원소의 개수인 n만큼 반복문이 실행되며, 2차 반복문은 해당 수열의 원소인

에 값을 할당한다. n이 4인 경우를 위의 함수를 실행해서 결과를 구하면 아래의 표 3과 같다. Referring to the flowchart of FIG. 4, the number n of elements constituting the permutation is input, and n! Execute as many loops as you like. Each time the loop executes, the loop executes as many times as n, and the second loop is the element of the sequence.

Assign a value to. When n is 4, the result is obtained by executing the above function, as shown in Table 3 below.

b) 원소할당 함수b) element assignment function

첫번째 함수에서 구해진 초기 수열의 각 자리 수에 실제 순열을 구성하는 원소를 할당한다. 순열을 구성하는 원소는 중복이 되면 안되므로, 초기 수열의 원소 값을 다음과 같이 해석하다. 초기 수열에서 'α _pn _,k = m'의 의미는 순열을 구성하는 원소 중, α _pn _,k-1 까지 할당된 원소를 제외한 나머지 원소 중에서

번째 작은 원소를 할당하란 의미로 해석한다. 아래의 표 4는 수열번호

이 1과 2인 경우, 초기 수열이 의미 해석을 통해서 최종 순열로 변경된 결과를 보여준다. 'α₁=1'의 경우 실제 원소가 모두 남아 있으므로 제일 작은 1이 할당되고, 'α₂=1'의 경우 1이 이미 할당되었으므로, 남아있는 원소 중에 가장 작은 2가 할당된다. Each digit of the initial sequence obtained from the first function is assigned an element that constitutes the actual permutation. The elements constituting the permutation should not overlap, so the element values of the initial sequence are interpreted as follows. In the initial sequence, ' α _pn _{, k} = m ' means that among the elements constituting the permutation, except the elements assigned to α _pn _{, k-1}

Interpret the first small element. Table 4 below shows the sequence number.

In the case of 1 and 2, the initial sequence is changed to the final permutation through semantic analysis. In the case of 'α ₁ = 1', since the actual elements remain, the smallest 1 is allocated, and in the case of 'α ₂ = 1', 1 is allocated, so that the smallest 2 is allocated among the remaining elements.

도 5는 위의 기능을 함수로 구현하기 위한 순서도이다. 이 함수도 앞의 초기 수열 생성 함수의 순서도와 동일하게, 1차적으로 n!번 반복문을 수행하여 모든 수열을 호출하며, 각 반복문 내에 다시 2차 반복문이 있어, 해당수열의 각 원소를 호출한다. 함수내의 flag라는 변수는 순열을 구성하는 원소가 이미 할당되었는지 되지 않았는지 확인하기 위한 변수이다. 초기 수열의 원소들을 변경하기 전에는 아직 어떤 원소도 할당되지 않았기 때문에, flag는 0이다. 5 is a flowchart for implementing the above function as a function. This function also executes the first n! Loops and calls all sequences in the same order as the initial sequence generation function. There is a second loop within each loop, and each element of the sequence is called. The variable flag in the function is used to check whether or not elements of a permutation are already allocated. The flag is zero because no elements have been assigned before changing the elements of the initial sequence.

만약 m번째 원소가 할당되었다면, 할당되었음을 표시하기 위해서 flag의 m번째 비트를 1로 설정한다. 그리고 flag의 각 비트 값을 체크함으로써 각 원소가 할당되었는지 아직 할당되지 않았는지를 확인할 수가 있다. 변수 b는 초기 수열의 원소 값으로써, 체크하는 flag의 비트가 0일 때 마다 1씩 감소하고, b가 1이 되면 해당 flag에 해당하는 원소로 할당한다. 본 함수를 통해서 최종적인 순열을 만들어 낼 수 있다. 아래의 표 5는 n이 4인 경우의 최종 순열이다. If the mth element is allocated, set the mth bit of the flag to 1 to indicate that it has been allocated. By checking the value of each bit of the flag, we can check whether each element is assigned or not yet assigned. The variable b is an element value of the initial sequence, and is decremented by 1 whenever the flag of the flag to be checked is 0. When b is 1, the variable b is assigned to the element corresponding to the flag. This function can be used to generate the final permutation. Table 5 below shows the final permutation when n is 4.

4. 구현된 알고리즘 함수4. Implemented algorithm function

수학식 3의 적합성 평가식에 위에서 구한 순열생성기는 적용하면, 아래의 수학식 6과 같이 수정된다. 수학식 3과의 차이점은 교시점의 순서를 나타내는 변수가

에서

로 변경된 것이다. When the permutation generator obtained above is applied to the conformity evaluation equation of Equation 3, it is modified as in Equation 6 below. The difference from Equation 3 is that the variable representing the order of teaching points

in

Changed to.

(여기에서, e _sum [ Pn ]는

번째 순열의 순서로 교시점을 정렬한 후 구한 평가치이고,

는

번째 순열의 정렬순서를 표시하는 변수이다.)Where e _sum [ Pn ]

Is an estimate obtained after sorting the teaching points in the order of the first permutation,

Is

Variable indicating the sort order of the first permutation.)

모든 교시점 정렬순서를 확인하기 위해서 순열번호

을 1에서부터 n!까지 증가시키고, 해당 교시점 정렬순서를 평가식에 적용하여 평가치를 확인한다. 각 평가치를 비교하여 가장 작은 평가치를 구할 수 있는데, 도 6은 가장 작은 평가치를 가지는 수열번호

을 찾는 알고리즘이다. 교시점을 수열번호

의 순열방식으로 재정렬하면 도 3의 (c)와 같이 표준점과 가장 유사한 형태로 정렬된다. 도 7은 채택된 교시점 정렬순서를 실제 교시점 순서에 적용하는 함수이다.Permutation number to identify all teaching order

Increase from 1 to n !, and apply the corresponding teaching order to the equation to determine the estimate. The smallest evaluation value can be obtained by comparing each evaluation value. FIG. 6 shows a sequence number having the smallest evaluation value.

Is an algorithm for finding. Teaching point sequence number

When the rearrangement is performed in the permutation method, as shown in (c) of FIG. Fig. 7 is a function of applying the adopted teaching alignment order to the actual teaching order.

이하, 본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법으로 용접작업하는 과정에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a process of welding by the welding path setting method by comparing the teaching point alignment according to the present invention will be described.

1. 작업자는 로봇 제어기내에 저장되어 있는 'U'자 용접을 수행하는 JOB 파일을 연다. 1. The operator opens the JOB file to perform the 'U' character welding stored in the robot controller.

2. JOB 파일 내용은 도 8과 같다. 최초 JOB 파일을 열었을 때의 T1, T2, T3, T4내에 저장되어 있는 좌표값은 무의미하다. 실제 용접작업에 맞는 의미있는 좌표값을 설정하기 위해서, 작업자는 각 점에 교시작업을 통하여 좌표값을 설정해 주어야 한다. 2. The JOB file contents are shown in FIG. The coordinate values stored in T1, T2, T3, and T4 when the first JOB file is opened are meaningless. In order to set meaningful coordinate values for the actual welding operation, the operator must set the coordinate values by teaching at each point.

< 본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법을 사용하지 않았을 경우 ><When not using the welding path setting method by comparing the teaching point alignment according to the present invention>

3. 작업자는 조그동작을 통해서 로봇의 End Effect(용접토치)를 도 1의 P1에 위치시킨다. 3. The operator places the end effect (welding torch) of the robot on P1 of FIG.

4. 현재로봇의 위치좌표를 T1에 저장한다. 4. Store the position coordinate of current robot in T1.

5. 위의 방법과 마찬가지로 로봇을 P2에 위치시키고 T2에 저장한다.5. As in the above method, place the robot in P2 and save it in T2.

6. 위의 방법과 마찬가지로 로봇을 P3에 위치시키고 T3에 저장한다.6. As in the above method, place the robot in P3 and save it in T3.

7. 위의 방법과 마찬가지로 로봇을 P4에 위치시키고 T4에 저장한다.7. As in the above method, place the robot in P4 and save it in T4.

8. JOB 파일을 실행하여 용접작업을 수행한다.8. Run the JOB file to perform the welding operation.

=> 사용자는 점 T1~T4가 각각 JOB 파일내에서 어떻게 사용되고 있는지 알고 있어야 한다. The user must know how points T1 through T4 are each used in the JOB file.

< 본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법을 사용했을 경우><When using a welding path setting method by comparing the teaching point alignment according to the present invention>

4. 현재로봇의 위치좌표를 임의의 T점에 저장한다. (ex. T2)4. Store the position coordinates of the current robot at any T point. (ex. T2)

5. 위의 방법과 마찬가지로 로봇을 P2에 위치시키고 임의의 T점에 저장한다. (ex. T3)5. As in the above method, place the robot at P2 and store it at any T point. (ex. T3)

6. 위의 방법과 마찬가지로 로봇을 P3에 위치시키고 임의의 T점에 저장한다. (ex. T1)6. As in the above method, place the robot at P3 and store it at any T point. (ex. T1)

7. 위의 방법과 마찬가지로 로봇을 P4에 위치시키고 임의의 T점에 저장한다. (ex. T4)7. As in the above method, place the robot at P4 and store it at any T point. (ex. T4)

8. 교시점 정렬 버튼을 누른다. (교시점 정렬 알고리즘 적용)8. Press the teach point alignment button. (Teaching point alignment algorithm applied)

(ex. T2(P1)->T1(P1), T3(P2)->T2(P2), T1(P3)->T3(P3) 좌표값의 교환이 이루어진다.)(ex. T2 (P1)-> T1 (P1), T3 (P2)-> T2 (P2), T1 (P3)-> T3 (P3) coordinate values are exchanged.)

9. JOB 파일을 실행하여 용접작업을 수행한다.9. Run the JOB file to perform the welding operation.

=> 사용자는 점 T1~T4가 각각 JOB 파일내에서 어떻게 사용되고 있는지 몰라도 된다. The user does not need to know how points T1 through T4 are used in the JOB file respectively.

교시점 정렬버튼을 누른 이후 동작은 다음과 같다. The operation after pressing the teach point alignment button is as follows.

교시작업 전 조건을 살펴보면 도 9에 도시한 바와 같이 로딩한 JOB 파일 내에 각 T점마다 기준좌표값(S점)이 저장되어 있다. 도 10은 수정된 JOB 파일 내용을 보여준다. 기준좌표는 해당 JOB 파일의 각 T점의 작업표준모델이 되는 좌표값으로써, 실제 용접좌표값과는 다르지만 경로형태(모양)는 유사하다(도 3 참조).Referring to the conditions before teaching, as shown in FIG. 9, the reference coordinate value (S point) is stored for each T point in the loaded JOB file. 10 shows the modified JOB file contents. The reference coordinate is a coordinate value that becomes a work standard model of each T point of the corresponding JOB file, and is different from the actual welding coordinate value, but the path form (shape) is similar (see FIG. 3).

1. 알고리즘 적용 전 상황(작업자는 임의의 T점에 저장)1. The situation before the algorithm is applied (worker saves at random T point)

2. T점의 각 실제좌표값(P점)과 기준좌표(S점)의 거리오차를 비교한다. 2. Compare the distance error of each actual coordinate value (P point) of T point and reference coordinate (S point).

3. T점의 각 실제좌표값(P점)의 순서를 교환한다. 3. Exchange the order of each actual coordinate value (P point) of T point.

4. T점의 각 실제좌표값(P점)과 기준좌표(S점)의 거리오차를 비교한다. 4. Compare the distance error between the actual coordinate value (P point) of T point and the reference coordinate (S point).

5. 모든 P점 정렬 순서에 대해서 오차값을 비교하고, 가장 작은 오차값을 가지는 순서를 채택한다5. Compare the error values for all P point sort order, and adopt the order with the smallest error value.

한편, 본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다. On the other hand, the method of setting the welding path through the teaching point alignment comparison according to the present invention has been described according to a limited embodiment, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment, those skilled in the art with respect to the present invention Many alternatives, modifications and variations can be made without departing from the scope of the disclosure.

도 1은 수직다관절형 로봇의 'U'자부 용접작업을 보여주는 모식도. 1 is a schematic diagram showing the 'U' self-welding operation of the vertical articulated robot.

도 2는 본 발명에 따른 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법을 보여주는 흐름도. Figure 2 is a flow chart showing a welding path setting method by comparing the teaching point alignment in accordance with the present invention.

도 3은 교시점 정렬을 보여주는 도면. 3 shows teaching point alignment.

도 4는 함수 구현을 위한 제 1순서도. 4 is a first flowchart for implementing a function.

도 5는 함수 구현을 위한 제 2순서도. 5 is a second flowchart for implementing a function.

도 6은 함수 구현을 위한 제 3순서도. 6 is a third flowchart for implementing a function.

도 7은 함수 구현을 위한 제 4순서도. 7 is a fourth flowchart for implementing a function.

도 8은 JOB 파일 내용을 보여주는 도면. 8 shows the contents of a JOB file.

도 9는 경로 형태를 보여주는 도면. 9 shows a path shape.

도 10은 수정된 JOB 파일 내용을 보여주는 도면. 10 shows modified JOB file contents.

도 11은 거리 오차를 보여주는 도면. 11 shows a distance error.

도 12는 최소 거리 오차를 보여주는 도면. 12 shows a minimum distance error.

Claims

임의의 순서로 교시된 교시점들의 순서를 로봇의 용접작업에 적합한 순서로 정렬하여 용접경로를 설정하는 방법으로서, As a method of setting the welding path by arranging the order of the teaching points taught in any order in the order suitable for the welding operation of the robot,

순열생성기를 이용하여 모든 경우의 교시점 정렬순서를 생성하는 단계와; Generating a teach point alignment order in all cases using a permutation generator;

생성된 각 교시점 정렬순서에 따른 교시점 분포형태를 확인하는 단계와; Confirming a teaching point distribution form according to each generated teaching point alignment order;

분포형태의 적합성을 측정하기 위하여 각 교시점 정렬순서에 따른 적합성의 정도를 나타내는 적합성 평가치를 정의하는 단계와; Defining a suitability estimate indicative of a degree of conformity according to each teaching point alignment order to measure suitability of the distribution type;

정의된 적합성 평가치가 가장 양호한 교시점 정렬순서를 채택하여 용접경로를 설정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법. And setting the welding path by adopting the teaching point alignment order having the best defined suitability evaluation value.

청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,

상기 순열생성기는 2가지 함수로 구성되며, 첫번째 함수는 순열의 각 자리에 따른 경우의 수를 이용하여 1차적으로 n개의 항을 가지는 수열들(초기 수열)을 만들어 내는 기능을 수행하며, 두번째 함수는 생성된 수열들의 각 원소에 실제 순열을 구성하는 원소를 할당하여 최종적으로 순열을 만들어 내는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법. The permutation generator consists of two functions, and the first function performs a function of generating a series of n terms (initial sequence) primarily by using the number of cases according to each position of the permutation, and the second function. Is a method of setting a weld path by comparing the alignment of teaching points, which performs a function of finally generating a permutation by allocating an element constituting an actual permutation to each element of the generated sequences.

청구항 1에 있어서 상기 용접경로 설정방법은, The method of claim 1, wherein the welding path setting method comprises:

JOB 파일의 각 작업점마다 표준좌표정보를 가진 점으로서 평가의 기준이 되는 표준점을 설정하되, For each work point in the JOB file, the standard point information is set as the standard point for evaluation.

하기의 Below

(여기에서,

와

는 각각 k번째 표준점의 x값과 y값이며,

와

는 각각 k번째 교시점의 x값과 y값이다)(From here,

Wow

Are the x and y values of the kth standard point, respectively

Wow

Are the x and y values of the kth teaching point, respectively)

식으로 정의하는 것을 특징으로 하는 교시점 정렬 비교를 통한 용접경로 설정방법. Welding path setting method by comparing the teaching point alignment, characterized in that defined by the equation.

청구항 3에 있어서 상기 용접경로 설정방법은, The method of claim 3, wherein the welding path setting method comprises:

하기의 Below