KR100784939B1 - 3차원 형상 정보를 활용한 항공기 동체 제작 장비의 다축동시 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 형상 정보를 활용한 항공기 동체 제작 장비의 다축 동시 제어방법에 관한 것으로, 이를 대략 설명하면, 작업물이 고정된 지그와, 상기 작업물에 작업을 하는 작업툴이 설치되어 구성하되, 상기 지그와 상기 작업툴이 다축으로 움직여 위치를 제어하면서 작업을 하게 되는 항공기 동체 제작 장비가 구비되어, 상기 작업물 표면에 적절한 방향으로 작업툴을 위치하는 위치 제어 방법에 있어서, 상기 작업물과 작업툴의 위치를 제어하되, 상기 작업을 할 작업물의 형상에 관한 형상 데이터와 상기 항공기 동체 제작 장비의 기구학적 정보를 입력받아, 상기 입력된 작업 형상 데이터에서 작업 위치를 추출하며, 이어서 상기 추출된 표면 정보와 작업 위치를 통한 연산으로 노말 벡터를 추출하고, 상기 항공기 동체 제작 장비의 각 절대 좌표를 추출하며, 상기 항공기 동체 제작 장비가 상기 노말 벡터로 유지하기 위한 좌표를 변환하고, 이 좌표를 통해 씨엔씨 코드를 추출하여, 상기 추출한 씨엔씨 코드에 의해 항공기 동체 제작 장비에 의해 작업툴과 작업물을 원하는 위치로 이동하도록 제어할 수 있는 것이다.

위치 제어, 드릴링, 작업물, 수직 작업, 카티아, 형상프로그램, 노말 벡터, 다축 제어

Description

3차원 형상 정보를 활용한 항공기 동체 제작 장비의 다축 동시 제어방법 { the synchronous control method for equipment of airplane body using shape data of three dimensions }

도 1은 본 발명에 따른 위치 제어 방법의 순서도.

본 3차원 형상 정보를 활용한 항공기 동체 제작 장비의 다축 동시 제어방법에 관한 것으로, 작업물을 고정된 지그와 작업툴이 다축으로 움직일 수 있도록 구성된 항공기 동체 제작 장비가 구성되어, 상기 작업물의 형상 데이터와 상기 항공기 동체 제작 장비의 기구학적 정보를 입력받아, 작업할 위치 및 그 위치에 대한 노말 벡터를 추출하며, 상기 노말 벡터를 유지하는 좌표를 변환하여, 상기 좌표를 통해 씨엔씨 코드를 구해 상기 항공기 동체 제작 장비를 제어하여 작업툴을 작업물의 표면에 적절히 위치할 수 있는 것이다.

일반적으로 표면 형상에 작업하는 것으로는, 포인팅(pointing), 드릴링(drilling), 드릴링 후에 시행하는 카운터 보링(counter boring) 또는 카운터 싱킹(counter sinking) 등의 작업이 필요하며, 상기 작업 후에는 리벳(rivet), 볼트(bolt)로 최소한 두 가지 부재를 결합하는 작업함으로써, 그 결합 효과가 최대한을 가지도록 한다.

한편, 상기 수직한 작업이 한 작업물에 대해 많은 양을 가질 때에는, 수직물에 대한 작업 툴(tool) 수직한 작업이 자동화가 필요하며, 이때 상기 작업물이 단순한 평판 형태의 표면을 가지는 경우에는 단순히, 평면 제어, 즉, X축 및 Y축을 제어하게 되므로 그 위치 제어가 용이하지만, 그 작업물이 원통형만 되어도 작업물 표면에 수직된 방향으로 작업툴을 위치하는 제어가 어려운 문제점이 있었다.

더욱이, 상기 작업물의 표면이 항공 스킨, 선박 표면 등은 대게 자유 곡면을 가지는 표면을 가지므로, 작업하는 위치에 대한 수직한 위치에 작업툴을 위치시키기란 더욱 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 지그에 작업물을 고정하고, 작업툴이 다축으로 움직이는 항공기 동체 제작 장비가 구비되어, 상기 작업툴을 움직이는 제어부로, 상기 작업을 할 작업물의 형상에 관한 형상 데이터와 상기 항공 기 동체 제작 장비의 기구학적 정보를 입력받고, 상기 입력된 작업 형상 데이터에서 작업 위치를 추출하며, 이어서 상기 추출된 작업 위치에 대한 노말 벡터를 추출하고, 상기 추출된 노말 벡터를 변환하며, 상기 항공기 동체 제작 장비가 상기 노말 벡터로 유지하기 위한 좌표를 변환하여, 이 좌표를 통해 씨엔씨 코드를 추출하여, 상기 추출한 씨엔씨 코드에 의해 항공기 동체 제작 장비에 의해 작업툴이 이동하면서 작업을 수행하도록 하는 위치 제어 방법을 통해서, 자동으로 작업물에 대해 드릴링, 카운터 싱크, 카운터 보링과 같은 작업을 할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 상기 항공기 동체 제작 장비는 다축으로 움직일 수 있도록 구성되어, 상기 작업물의 표면이 자유곡면을 가지더라도, 빠르게 수직한 작업을 수행함에 따라, 대량 작업할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 3차원 형상 정보를 활용한 항공기 동체 제작 장비의 다축 동시 제어방법에 관한 것으로, 이를 대략 설명하면, 작업물이 고정된 지그와, 상기 작업물에 작업을 하는 작업툴이 설치되어 구성하되, 상기 지그와 상기 작업툴이 다축으로 움직여 위치를 제어하면서 작업을 하게 되는 항공기 동체 제작 장비가 구비되어, 상기 작업물 표면에 적절한 방향으로 작업툴을 위치하는 위치 제어 방법에 있어서, 상기 작업물과 작업툴의 위치를 제어하되, 상기 작업을 할 작업물의 형상에 관한 형상 데이터와 상기 항공기 동체 제작 장비의 기구학적 정보를 입력받아, 상기 입력된 작업 형상 데이터에서 작업 위치를 추출하며, 이어서 상기 추출된 표면 정보와 작업 위치를 통한 연산으로 노말 벡터를 추출하고, 상기 항공기 동체 제작 장비의 각 절대 좌표를 추출하며, 상기 항공기 동체 제작 장비가 상기 노말 벡터로 유지하기 위한 좌표를 변환하고, 이 좌표를 통해 씨엔씨 코드를 추출하여, 상기 추출한 씨엔씨 코드에 의해 항공기 동체 제작 장비에 의해 작업툴과 작업물을 원하는 위치로 이동하도록 제어할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 위치 제어 방법에 따른 상세한 설명을 도1의 순서도를 참고하여 설명하되, 먼저 상기 위치 제어 방법이 적용되는 항공기 동체 제작 장비에 간단히 설명하면, 이는 수직한 작업을 할 작업물, 즉, 간단한 평판, 원통 형상물, 또는 항공 스킨, 선박물 등을 고정할 수 있는 지그가 구비와; 상기 작업물에 작업할 작업툴이 상대적으로 움직여 작업물 표면에 작업툴이 수직된 위치로 이동할 수 있도록 구성하는데, 이는 단순히 X축, Y축으로 평면상으로 움직일 수도 있고, 작업물의 형상이 더 복잡한 경우, 상기 평면상의 수직된 방향에 해당하는 Z축이 더 추가될 수 있으며, 항공 스킨과 같이 자유 표면을 가질 경우에는 상기 Z축에서도 기울기를 가지거나, 상기 작업물이 회전할 수 있도록 구성하며, 이에 덧붙여 상기 작업툴도 섬세하게 각도가 회전할 수 있도록 구성한다.

한편, 상기 항공기 동체 제작 장비에 대한 기구학적 정보, 즉 피벗의 좌표 및 절대 좌표에 대한 데이터도 구비되어 있어야 하며, 상기 작업물은 미리 카티아(CATIA) 등의 형상 설계 프로그램으로 그 형상과 수직한 작업을 할 위치 등에 대해서 설계한 데이터가 있어야 한다.

다음으로, 상기 항공기 동체 제작 장비를 작동하는 제어부의 연산 단계, 즉, 작업툴(정확하게는 작업툴을 고정한 지그)과 작업물의 상대적인 위치 제어 방법을 살펴보면, 먼저, 데이터 입력 단계(S1)는, 상기 형상 설계 프로그램으로 설계된 작업물의 형상 데이터와, 상기 항공기 동체 제작 장비의 기구학적 정보를 입력받는 단계로, 상기 작업물의 형상 데이터는 카티아로 설계된 것으로 사용하며, 기구학적 정보는 피벗 포인트(pivot point, 회전의 원점)를 입력받는다.

그리고 표면 정보 및 작업 위치의 추출 단계(S2)는, 상기 입력된 작업물 형상 데이터를 통해 표면 정보를 추출하고, 그 표면 정보에 있는 작업 위치를 추출해 내는 것이다.

이어서 노말 벡터 추출 단계(S3)는 상기 작업 위치 및 그 표면 정보에 대한 노말 벡터, 즉 작업 위치에 대한 수직한 벡터를 추출 해내는 단계로, 상기 표면에 대해 수직한 방향을 추출하는 것은 일반적으로 작업 내용이 수직한 작업을 이루기 때문에 수직한 방향(벡터) 정보를 추출해 내는 것이다.

또한, 장비 위치 결정 단계(S4)는, 상기 입력된 항공기 동체 제작 장비의 기구학적 정보를 통해서 셋업(Setup) 상태를 유지하고, 그에 따른 절대 좌표를 형성되어, 그 절대 좌표에서 상기 추출된 노말 벡터와 유지하도록 하는 좌표를 추출하는 단계이다.

또, 변환 및 씨엔씨 코드 추출 단계(S5)는, 상기 노말 벡터를 유지하도록 좌표를 이용하여 씨엔씨 코드를 추출해내는 단계로, 씨엔씨 코드(CNC code)는 상기 항공기 동체 제작 장비 셋업 상태에서 추출해낸 노말 벡터 방향 지점으로 이동할 수 있는 정보이다.

마지막으로, 씨엔씨 코드에 따른 위치 제어 단계(S6)는, 상기 추출된 씨엔씨 코드에 의해(씨엔씨 코드에 따른) 상기 항공기 동체 제작 장비를 가동하며, 상기 씨엔씨 코드에 의해 각 항공기 동체 제작 장비가 가동하여 작업물의 표면에 대해 수직 방향으로 작업툴이 위치되는 단계로 항공기 동체 제작 장비의 위치 제어가 마무리된다.

다시 말하면, 상기 항공기 동체 제작 장비를 구성하고, 이를 제어하는 위치 제어 방법으로는, 항공기 동체 제작 장비의 기구학적 정보, 항공기 동체 제작 장비에 설치될 작업물의 형상 데이터를 입력받아, 상기 작업물에 작업할 위치 및 그 위치에 대한 노말 벡터를 추출한 뒤, 상기 항공기 동체 제작 장비의 셋업 상태에서 노말 벡터를 유지하는 좌표를 변환하고, 그 과정에 대한 씨엔씨 코드를 도출해 내어, 상기 씨엔씨 코드에 의해 항공기 동체 제작 장비를 움직이면서 작업물 표면에 대해 작업을 할 수 있는 것이다.

덧붙여, 상기 항공기 동체 제작 장비에 수직한 작업을 하게 되는 작업툴, 즉 드릴링, 카운터 보링, 카운터 싱킹, 리벳팅, 볼팅 등의 단일 작업, 또는 상기 작업의 몇 가지가 연속적으로 일어나게 된다면, 그 제어도 상기 위치 제어 방법에 포함되어 제어할 수 있다.

그래서, 상기 위치 제어 방법은, 자동으로 항공기 동체 제작 장비를 제어하여, 작업물 표면에 수직한 작업을 하게 됨에 따라, 수직한 작업에 대한 불량 감소와 수직한 작업에 대한 인력비가 감소가 이루어지므로, 작업물이 품질이 향상되고, 경제적인 효과가 기대되는 효과가 있다.

특히, 상기 항공기 동체 제작 장비가 제어하는 축이 여러 가지가 있고, 상기 작업물에 대한 형상 데이터가 구비된다면, 작업물의 표면이 자유 곡면을 가지게 되더라도 최종적으로 추출되는 씨엔씨 코드에 따라 정확한 위치에 작업툴이 작업물 표면에 대한 적절한 방향(예를 들어 수직한 방향)으로 작업을 할 수 있기 때문에 대량 작업이 가능하여 기존보다 작업물에 대한 가공 시간이 단축되는 특징이 있다.

이와 같이 본 발명은, 지그에 작업물을 고정하고, 작업툴이 다축으로 움직이 는 항공기 동체 제작 장비가 구비되어, 상기 작업툴을 움직이는 제어부로, 상기 작업을 할 작업물의 형상에 관한 형상 데이터와 상기 항공기 동체 제작 장비의 기구학적 정보를 입력받고, 상기 입력된 작업 형상 데이터에서 작업 위치를 추출하며, 이어서 상기 추출된 작업 위치에 대한 노말 벡터를 추출하고, 상기 추출된 노말 벡터를 변환하며, 상기 항공기 동체 제작 장비가 상기 노말 벡터로 유지하기 위한 좌표를 변환하여, 이 좌표를 통해 씨엔씨 코드를 추출하여, 상기 추출한 씨엔씨 코드에 의해 항공기 동체 제작 장비에 의해 작업툴이 이동하면서 작업을 수행하도록 하는 위치 제어 방법을 통해서, 자동으로 작업물에 대해 드릴링, 카운터 싱크, 카운터 보링과 같은 작업을 할 수 있다.

또한, 상기 항공기 동체 제작 장비는 다축으로 움직일 수 있도록 구성되어, 상기 작업물의 표면이 자유곡면을 가지더라도, 빠르게 수직한 작업을 수행함에 따라, 대량 작업할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 작업물이 고정된 지그와, 상기 작업물에 작업을 하는 작업툴이 설치되어 구성하되, 상기 지그와 상기 작업툴이 다축으로 움직여 위치를 제어하면서 작업을 하게 되는 항공기 동체 제작 장비가 구비되어, 상기 작업물 표면에 적절한 방향으로 작업툴을 위치하는 위치 제어 방법에 있어서,

   상기 작업을 할 작업물의 형상에 관한 형상 데이터와 상기 항공기 동체 제작 장비의 기구학적 정보를 입력하는 데이터 입력 단계(S1); 상기 입력된 데이터에서 표면 정보와 작업 위치 추출하는 작업 위치 추출 단계(S2); 상기 추출된 작업 위치에 대한 노말 벡터를 추출하는 노말 벡터 추출 단계(S3); 상기 입력된 항공기 동체 제작 장비의 기구하적 정보를 통해서 셋업 상태를 유지하고, 그 상태에서 노말 벡터와 유지하도록 하는 좌표를 추출하는 장비 위치 결정 단계(S4); 상기 추출된 좌표를 통해 씨엔씨 코드를 추출하는 변환 및 씨엔씨 코드 추출 단계(S5), 상기 추출한 씨엔씨 코드에 의해 항공기 동체 제작 장비를 움직여 작업물 표면에 작업툴을 원하는 위치에 위치하도록 하는 씨엔씨 코드에 따른 위치 제어 단계(S4)로 이루어지는 위치 제어 방법을 통해서,

   작업물과 작업툴의 위치를 제어하게 됨을 특징으로 하는 3차원 형상 정보를 활용한 항공기 동체 제작 장비의 다축 동시 제어방법.

Images