선체 리프팅 러그의 용접 정보 및 용접선 인식 알고리즘 개발

초록

본 연구는 협동 로봇을 활용한 턴오버 블록용 리프팅 러그(Lifting LUG)의 자동 용접을 목표로, 부재 인식 및 다층 용접 경로(Welding Path) 생성 알고리즘을 제시하였다. 비정형 형상을 갖는 리프팅 러그의 용접 개선면을 계측하기 위해, 광학식 3D 카메라 및 고정밀 레이저 스캐너를 이용하여 다양한 시점에서 포인트 클라우드 데이터(PCD)를 획득하였다. 획득된 PCD는 통계 기반 이상치 제거 기법인 SOR 필터(Statistical Outlier Removal Filter)를 통해 노이즈를 제거하였으며, 주성분 분석(PCA)을 적용하여 계측 좌표계를 정렬하였다. 이후, 리프팅 러그의 기하학적 특징점을 기준으로 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 적용하여 다각도 PCD 간의 정합을 수행하였다. 정합된 PCD에는 선체 외판과 리프팅 러그가 함께 포함되어 있으므로, RANSAC(Random Sample Consensus) 기반 평면 추정과 DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering) 기반 밀도 기반 클러스터링을 통해 각각의 부재를 효과적으로 분리하였다. 그 후 접합 경계를 추출하고, 해당 경계선의 좌표를 용접선(Seam Line)으로 정의하였다. 추출된 용접선을 기반으로 다층 용접의 Root Pass 경로를 자동 생성하였으며, 다층 용접 Sequence에 따른 용접 경로를 도출하였다. 특히 리프팅 러그의 재사용으로 인해 발생하는 불규칙한 Gap을 인식하여 이를 보정하는 경로 보정 방안도 함께 제시하였다. 제안된 알고리즘은 협동 로봇 기반의 용접 작업에서 정밀한 용접선 인식과 경로 제어를 가능하게 하여, 선박 블록의 러그 부착 자동화 및 품질 향상에 기여하고자 한다.