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대구경 비구면 연마를 위한 다관절 로봇의 경로 계획 및 제어

Path Planning and Control of an Articulated Robot for Polishing Large Aspherical Surface

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.23 no.4, 2019년, pp.1387 - 1392  

김지수 (ColubrisMX Korea) ,  이원창 (Dept. of Electronic Engineering, Pukyong National University)

초록
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비구면 거울은 구형 거울보다 무게가 가볍고 성능이 우수하지만, 그 형상을 가공하고 가공 정밀도를 측정하는 것이 어렵다. 특히 위성에 사용되는 대형 조리개 비구면 미러는 높은 정밀도가 필요하고 처리하는 데 시간이 오래 걸린다. 기존의 연마 공정에는 갠트리 구조를 갖는 컴퓨터 수치 제어 공작기계가 사용되고 있으나, 자유도가 부족하여 복잡한 형상을 처리하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 다관절 산업용 로봇을 사용하는 연마 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 공구 경로 생성 프로그램, 실시간 로봇 모니터링 및 제어 프로그램으로 구성되며, 시뮬레이션 소프트웨어와 실제 로봇 작동을 통해 개발된 시스템의 성능을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Aspherical mirrors have lighter weight and better performance than spherical mirrors, but it is difficult to process their shape and measure the processing precision. Especially, large aperture aspherical mirrors mounted on satellites need high processing precision and long processing time. The comp...

주제어

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 이 경우 연마를 위해 로봇의 세밀한 이동을 위해 많은 양의 이동점을 포함하는 G 코드 파일을 생성해야 하므로 상황에 따라 메모리가 부족할 수가 있다. 따라서, 본 논문에서는 6자유도 산업용 로봇을 직접 제어할 수 있는 소프트웨어 및사용자 인터페이스를 PC에서 구현하고자 한다. 공구 경로 생성 알고리즘을 통해 공구 경로를 생성 하고, 비구면 연마 알고리즘이 구현된 사용자 인터 페이스를 이용하면 하드웨어 제어 성능의 효율을 향상 시킬 수 있다[7]-[8].
  • 우주 산업에 사용되는 고품질의 대구경 비구면 거울은 정밀 연삭 및 연마공정을 통해 가공되기 때문에 기존의 연삭 및 연마공정을 이용해서는 높은 정밀도와 생산성을 동시에 달성하는 것이 어려워이 문제를 극복하려는 연구가 많이 진행되고 있다 [1]-[4]. 본 논문에서는 이러한 연구의 일환으로 다관절 로봇을 이용하여 연삭 및 연마공정을 보다 저렴하고 효율적으로 수행하는 시스템을 구현하고자 한다. 본 논문에서 사용된 FANUC 로봇은 6자 유도(DOF)를 갖는 산업용 로봇으로 실제 산업 분야에서 널리 사용되는 상용 로봇이다[5]-[6].

가설 설정

  • 연마량은 공구가 머무르는 시간에 비례하는 것으로 가정되며, 공구의 이동속도는 기하학적 오차에 따라 제어된다. 사용자가 공구의 최소 이동속도와 최대 이동속도를 정의하면 평면의 특정 지점에서 기하 오차에 따라 공구 이동속도를 계산할 수 있다.
  • 공구 경로의 생성 후 공구의 이동속도를 결정한 다. 연삭량이나 연마량은 공구가 머무르는 시간에 비례한다고 가정하고 형상 오차에 따라 공구의 이동속도를 제어한다[9].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서 사용한 다관절 산업용 로봇의 연마 시스템을 구성하는 프로그램은? 이러한 문제를 극복하기 위해 다관절 산업용 로봇을 사용하는 연마 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 공구 경로 생성 프로그램, 실시간 로봇 모니터링 및 제어 프로그램으로 구성되며, 시뮬레이션 소프트웨어와 실제 로봇 작동을 통해 개발된 시스템의 성능을 검증하였다.
기존의 연마 공정의 단점은? 특히 위성에 사용되는 대형 조리개 비구면 미러는 높은 정밀도가 필요하고 처리하는 데 시간이 오래 걸린다. 기존의 연마 공정에는 갠트리 구조를 갖는 컴퓨터 수치 제어 공작기계가 사용되고 있으나, 자유도가 부족하여 복잡한 형상을 처리하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 다관절 산업용 로봇을 사용하는 연마 시스템을 개발하였다.
비구면 거울의 특징은? 비구면 거울은 구형 거울보다 무게가 가볍고 성능이 우수하지만, 그 형상을 가공하고 가공 정밀도를 측정하는 것이 어렵다. 특히 위성에 사용되는 대형 조리개 비구면 미러는 높은 정밀도가 필요하고 처리하는 데 시간이 오래 걸린다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. T. Kuriyagawa, M. S. S. Zahmaty, and K. Syoji, "A new grinding method for aspheric ceramic mirrors," Journal of Materials Processing Technology, vol.62, no.4, pp.387-392, 1996. DOI: 10.1016/S0924-0136(96)02440-5 

  2. H. Suzuki, T. kuriyagawa, K. Syoji, K. Tanaka, J. Yan, N. Wajima, K. Tanaka, J. Yan, N. Wajima, K. Tanaka, and I. Miyoshi, "Study on Ultraprecision Grinding of Micro Aspherical Surface (3rd Report)," Journal of the Japan Society for Precision Engineering, vol.64, no.9, pp.1350-1354, 1998. DOI: 10.2439/jjspe.64.1350 

  3. S. Y. Baek, H. D. Lee, S. C. Kim, and E. S. Lee, "Development of Intelligent Grinding System for Aspherical Surface Machining," in Proc. of the KSME Conference, pp.1099-1104, 2004. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.329.21 

  4. C. H. Park, C. K. Song, J. Hwang, and B. S. Kim, "Development of an Ultra Precision Machine Tool for Micromachining on Large Surfaces," International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol.10, no.4, pp.85-91, 2009. DOI: 10.1007/s12541-009-0075-3 

  5. FANUC Corporation, "FANUC Robot R-2000iB Series," https://www.fanuc.co.jp/en/product/catalog/ pdf/ robot/R-2000iB(E)_v08.pdf 

  6. FANUC America Corporation, "FANUC R-30iB Controller Product Information," https://www.fan ucamerica.com/products/robots/controllers/otherfanuc- robot-controllers 

  7. H. B. Chenga, Z. J. Fenga, K. Chengb, and Y. W. Wang, "Design of a Six-Axis High Precision Machine Tool and Its Application in Machining Aspherical Optical Mirrors," International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol.45, no.9, pp.1085-1094, 2005. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2004.11.018 

  8. W. Chen, J. M. Zhan, and M. Q. Zhang, "Study on Polishing Tool Contact Deformation for Large Robotic Aspheric Surface Compliant Polishing," Advances in Mechatronics and Control Engineering II, vol.433-435, pp.2058-2063, 2013. DOI:10.4028/www.scientific.net/AMM.433-435.2058 

  9. H. Kim and H. Yang, and S. Kim, "A Study on the Control Method for the Tool Path of Aspherical Surface Grinding and Polishing," Journal of the Korean Society for Precision Engineering, vol.23, no.1, pp.113-120, 2006. 

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