스캔-용접 기술:리버스 모델링이 로봇 프로그래밍을 대체하는 방법

용접 접합부 스캔과 로봇의 용접 시작 사이에는 대부분의 기사가 건너뛰는 단계가 있습니다.. 3D 스캐너는 포인트 클라우드를 캡처합니다.. 호가 열립니다. 그 사이에 어떤 일이 일어났습니다. 예전에는 프로그래머가 2~8시간이 걸리던 일이 이제는 소프트웨어 시스템에서는 5분도 채 걸리지 않습니다.. 뭔가 리버스 모델링이네 .

역모델링은 원시 스캔 형상을 가져와 식별된 표면이 있는 구조화된 3D 모델로 변환하는 프로세스입니다., 관절 특징, 로봇 모션 플래너가 작동할 수 있는 용접 이음매 매개변수. 감지와 실행 사이의 다리이다. 그리고 비판적으로, 용접 모델이 물리적 스캔에서 비롯되었는지 여부에 관계없이 작동합니다., Tekla Structures 내보내기, 또는 파라메트릭 템플릿 - 기존 디지털 투자가 입력입니다., 장애물이 아니다.

이 문서에서는 역모델링이 어떻게 작동하는지 설명합니다., 특히 구조용 강철 제조에 중요한 이유, 상세한 Tekla 모델을 보유하고 있는 작업장과 강철 샘플과 구두 사양만 받는 작업장 모두에서 이것이 실제로 의미하는 바는 무엇입니까?.

읽기 가이드 — 배경에 따라 시작하는 위치: 3D 스캐닝 및 포인트 클라우드의 새로운 기능? → 블로그 읽기 04: 3D Vision 레이저 심 추적 설명 먼저. 포인트 클라우드가 무엇인지 설명합니다., 레이저 스캐너를 만드는 방법, and what ‘seam extraction’ 의미 — 일반 언어로, 사전 지식이 필요하지 않습니다.

아무도 말하지 않는 단계: 포인트 클라우드에서 용접 프로그램까지

공급업체가 프로그래밍이 필요 없는 로봇 용접을 설명하는 경우, 그들은 종종 프로세스를 두 단계로 압축합니다.: 부품을 스캔하다, 용접을 시작하다. 이러한 압축은 체인에서 기술적으로 가장 중요한 단계를 숨깁니다.. 원시 포인트 클라우드 — 수백만 개의 x, 와이, z 좌표 측정은 3D 레이저 스캐너가 부품 표면에서 캡처하며 용접 프로그램이 아닙니다.. 표면이 어디에 있는지는 알지만 그것이 무엇인지는 모릅니다.. 용접 홈과 가용접 흔적 또는 고정 클램프를 구별할 수 없습니다.. 조인트 타입의 개념이 없습니다., 용접 순서, 합격 횟수, 또는 토치 각도.

포인트 클라우드: 조밀한 3D 좌표 측정 세트 (엑스, 와이, 지) 물리적 표면에서 레이저 스캐너로 캡처. 디지털이라고 생각하세요 “도트 맵” 부품의 - 정확한, 하지만 구조화되지 않은. 역모델링은 구조를 제공합니다..

포인트 클라우드를 용접 프로그램으로 변환하려면 구조화된 해석이 필요합니다., 이것이 바로 리버스 모델링이 제공하는 것입니다.. 전통적인 대안은 티치 펜던트를 갖춘 인간 프로그래머였습니다., 구조적 해석을 수동으로 제공한 사람: '이것은 필렛 조인트입니다, 뿌리는 여기에 있다, 횃불이 간다 45 도, 두 번의 패스가 필요합니다.’ 역모델링은 해석을 자동화합니다. 즉, 포인트 클라우드 기능에서 접합 형상을 식별하고 용접 경로 계획자가 필요로 하는 모든 매개변수를 도출합니다., 사람의 입력 없이.

스캔부터 용접까지의 올바른 정신 모델: Model input → [역모델링] → Structured weld geometry → [경로 계획] → Robot program 모델 입력은 다음과 같습니다.: 물리적 스캔 (포인트 클라우드) | Tekla 수출 | 파라메트릭 템플릿 역모델링은 해석 레이어입니다.. 그것 없이는, 스캔이나 CAD 등 모든 입력은 데이터일 뿐입니다..

용접 자동화의 역모델링이란 무엇입니까??

용접 자동화의 역모델링은 실제 스캔 여부에 관계없이 입력 데이터로부터 구조화된 3D 기하학적 모델을 재구성하는 계산 프로세스입니다. (포인트 클라우드), BIM/CAD 내보내기, 또는 파라메트릭 정의 - 해당 모델 내의 용접 접합 특징 식별, 로봇 용접 경로를 자동으로 생성하는 데 필요한 매개변수를 추출합니다..

'역전'이라는 용어는’ 이는 전통적인 순방향 프로그래밍과 구별됩니다., 프로그래머가 수동으로 로봇에게 각 경로 위치를 가르치는 경우. 리버스 모델링에서는, 스캔이든 Tekla이든 지오메트리 모델은 진실의 원천입니다.. 시스템은 자동으로 용접 프로그램을 파생시킵니다..

테클라 스트럭처스: 구조용 철강 BIM (빌딩 정보 모델링) 강철 연결의 상세한 3D 모델을 생성하기 위해 제조 공장에서 널리 사용되는 소프트웨어, 광선, 기둥, 그리고 프레임. 스캔-용접 통합, Tekla 모델은 접합 ​​형상을 역모델링 엔진에 직접 제공하므로 이미 최신 모델이 있는 부품에 대한 물리적 스캔이 필요하지 않습니다..

성숙한 Tekla 워크플로를 갖춘 대규모 구조용 강철 제작업체용, 이것은 실제로 사용 가능한 가장 빠른 경로입니다: 원클릭 Tekla 내보내기를 통해 조인트 지오메트리를 역모델링 엔진에 직접 입력할 수 있습니다., 물리적 스캔 단계를 완전히 우회. Tekla 투자로 프로세스가 가속화됩니다; 그것과 경쟁하지 않는다.

디지털 파일이 없는 상점의 경우 - 수리 작업, 고객 제공 샘플, 레거시 부품 - 물리적 스캔이 Tekla 입력을 대체하고 동일한 역모델링 파이프라인을 제공합니다.. 용접 프로그램 출력은 사용된 입력 경로에 관계없이 동일합니다..

각 입력 경로가 적용되는 경우

입력 경로	출발점	다음에 가장 적합	용접 프로그램 시간
Tekla Structures 내보내기	기존 3D 구조모델	최신 Tekla 모델을 사용하는 제작업체 — 가장 빠른 경로, 스캔이 필요하지 않습니다	< 2 분
파라메트릭 모델링	운영자가 입력한 주요 측정기준	표준 단면: 광선, 기둥, 브래킷 - 두께로 정의됨, 길이, 조인트 유형	2-4분
3D 스캔 → 역모델링	작업셀에서 스캔된 물리적 부품	수리 작업; CAD가 없는 부품; 고객 샘플; 준공 형상 검증	3–5분

세 경로 모두 동일한 용접 프로그램 출력으로 수렴됩니다., 동일한 용접 일정 라이브러리 사용, 동일한 시퀀스 플래너에 피드. 둘 중 하나를 선택하는 것은 작업 흐름에 관한 질문입니다., 능력에 관한 질문이 아니다.

역모델링 작동 방식 — 입력에서 프로그램까지 5단계

아래 프로세스는 입력 경로에 관계없이 역모델링 엔진 내부에서 일어나는 일을 설명합니다.. 5단계는 똑같습니다; 단계의 데이터 형식만 1 다르다.

단계 1: 형상 수집 및 표면 분할

역모델링 엔진은 입력 형상(원시 포인트 클라우드)을 수신합니다., Tekla IFC/XML 내보내기, 또는 파라메트릭 정의 - 이를 별개의 평면 및 곡면으로 분할합니다.. 포인트 클라우드의 경우, 알고리즘은 평면을 좌표점 클러스터에 맞추고 표면 방향이 변경되는 경계를 식별합니다.. Tekla 모델의 경우, 표면이 이미 정의되어 있습니다.; 엔진은 이를 직접 읽고 표면 교차점에서 후보 관절 위치를 식별합니다..

구조강용, 기본 표면은 대부분 평면입니다 - 평판, 각도 섹션, 상자 섹션 - 입력 형식에 관계없이 분할을 안정적으로 수행할 수 있습니다..

단계 2: 공동 특징 인식

분할된 표면 내에서, 시스템은 용접 접합 기능(각 접합 유형을 정의하는 기하학적 구성)을 식별합니다.. 필렛 조인트는 두 평면이 어떤 각도로 교차하는 부분입니다.. V 홈 맞대기 조인트는 루트 간격으로 수렴되는 두 개의 경사진 표면입니다.. T-조인트는 수직면과 수평면이 만나는 부분입니다. 90 도.

인식 알고리즘은 측정된 형상을 조인트 템플릿 라이브러리와 일치시킵니다.. 신뢰도 임계값 이상으로 일치하는 항목이 발견된 경우, 조인트 유형을 분류하고 주요 매개변수를 추출합니다.:

• 3D 공간의 공동 중심선 위치
• 조인트형: 나사, 대상, T-조인트, 무릎, 홈
• 조인트 길이를 따라 각 지점의 간격 너비
• 홈 용접의 베벨 각도 및 루트 면
• 로봇 접근 각도 - 토치가 충돌 없이 조인트에 도달할 수 있는지 여부

추출된 형상이 신뢰도 임계값을 초과하는 알려진 접합 템플릿과 일치하지 않는 경우(아마도 맞춤이 비정상적으로 좋지 않거나 가용접으로 인해 루트가 가려지는 경우) 시스템은 작업자 검토를 위해 접합에 플래그를 지정합니다.. 시스템은 모호한 데이터로부터 용접되지 않습니다.

단계 3: 용접 매개변수 매핑

조인트 유형과 형상이 분류되면, 시스템은 추출된 매개변수를 용접 일정 라이브러리에 매핑합니다. — 각 접합 구성에 대해 검증된 프로세스 매개변수입니다.: 전압, 와이어 공급 속도, 이동 속도, 차폐가스, 그리고 합격 횟수.

매핑은 단순한 조회가 아닙니다.. 간격 너비는 조인트 길이에 따라 달라집니다., 시스템은 각 단면에 대한 매개변수 값을 지속적으로 계산합니다.. 에이 1 접합 시작 부분의 mm 간격 및 3.5 조인트 끝의 mm 간격에는 각 지점에서 서로 다른 와이어 공급 속도와 이동 속도가 필요합니다. 프로그램은 이를 연속 기능으로 조정합니다., 단계적 평균이 아닌.

이것이 AWS D1.1 규정 준수에 중요한 이유: AWS D1.1은 공칭 간격이 아닌 실제 조인트 형상을 기반으로 부분 관통 홈 용접에 대한 최소 유효 목부와 필렛 용접에 대한 최소 레그 길이를 지정합니다. 실제 간격에 관계없이 고정 매개변수를 사용하는 용접 프로그램은 넓은 간격 부분을 과소 채우고 좁은 부분에 과다 증착합니다.. 간격 적응형 매개변수 매핑은 프로그램 생성 수준에서 두 가지 실패 모드를 모두 제거합니다..

단계 4: 용접 순서 계획

용접 프로그램은 개별 접합 경로의 모음이 아니라 논리가 포함된 시퀀스입니다.. 시퀀스 플래너는 조인트가 용접되는 순서를 결정합니다., 회계:

• 왜곡 제어: 용접물 전체에 열 입력의 균형을 맞추기 위해 용접 방향을 교대로 사용
• 액세스 계층: 시퀀스 전반에 걸쳐 로봇의 도달 범위를 유지하는 순서로 조인트를 용접합니다.
• 포지셔너 조정: 평평한 위치 또는 수평 위치에 조인트를 표시하기 위해 부품을 회전시키는 것
• 다중 패스 계획: 두꺼운 접합에 대한 층간 요구 사항 및 통과 순서

시퀀스 계획은 용접 자동화에서 가장 흔히 과소평가되는 단계입니다.. 개별 관절 경로를 정확하게 생성하지만 순서가 제대로 지정되지 않은 셀은 나중에 관절에서 로봇 접근 문제가 있는 왜곡된 부품을 생성합니다.. 제약 기반 플래너는 네 가지 기준을 모두 동시에 최적화합니다..

단계 5: 로봇 프로그램 출력

최종 출력은 완전한 로봇 프로그램입니다.: 로봇 관절 위치, 토치 각도, 포지셔너 명령, 로봇 컨트롤러가 직접 실행하는 용접 매개변수 호출. 입력 기하학에서 실행 가능한 프로그램까지: 5~15개의 조인트가 있는 일반적인 구조용 강철 용접물의 경우 5분 미만. 작업자는 터치스크린에서 확인하고 용접을 시작합니다. 어떤 시점에도 프로그래머가 개입하지 않습니다..

이것이 구조용 강철 제작업체의 경제성을 변화시키는 이유

Tekla 모델을 사용하는 제작자용: 프로그래밍 시간이 거의 0으로 떨어집니다.

대형 구조용 철골 제작업체는 성숙한 BIM 워크플로를 사용하는 경우가 많으며 모든 부품에 Tekla 모델이 있습니다., 연결 세부정보가 완전히 해결되었습니다., 상점 도면이 자동으로 생성됩니다.. 누락된 링크는 항상 마지막 단계였습니다.: 해당 디지털 모델을 로봇 용접 프로그램으로 변환하려면 여전히 티치 펜던트에 프로그래머가 필요했습니다..

역모델링을 통한 Tekla-용접 통합, 마지막 단계는 자동화되어 있습니다. 제작하는 데 엔지니어링 시간이 걸렸던 Tekla 모델이 이제 로봇을 직접 구동합니다. 한 번의 클릭으로 조인트 형상을 내보낼 수 있습니다., 역모델링 엔진이 이를 해석합니다., 부품이 작업셀에 도달하기 전에 용접 프로그램이 준비됩니다..

CAD 파일이 없는 작업장용: 처음으로 자동화에 접근 가능해짐

스케치로 작업하는 구조용 강철 작업장, 고객 샘플, 또는 구두 사양은 역사적으로 로봇 자동화에서 완전히 제외되었습니다. 모든 자동화 공급업체가 시작점으로 CAD 파일을 요구했기 때문입니다.. 물리적 스캔의 역모델링이 이를 변경합니다.: 부품 자체가 입력입니다..

경제적 교차점(자동화가 성과를 거두는 생산량)은 프로그램당 30~50개의 동일한 부품에서 효과적으로 1. 매장이 구성 중 하나를 운영하는지 아니면 수백 가지를 운영하는지 여부, 프로그래밍 오버헤드가 0이다.

재작업 감소: 스캔에서 용접까지 보고서를 용접 출력의 3~8%에서 3~8% 미만으로 줄이는 작업장 1% 재작업. 연간 용접 수익 300만 달러, 즉, 연간 $60,000~$210,000의 재작업 비용이 제거됩니다. 고정 프로그래밍된 경로에서는 제공할 수 없는 간격 적응형 매개변수 매핑을 통해 구동됩니다..

자주 묻는 질문

역모델링은 3D 스캐닝과 동일합니까??

아니요 - 순차적인 단계입니다.. 3D 스캐닝은 물리적 부품에서 원시 포인트 클라우드 데이터를 캡처합니다. (블로그 보기 04 이것이 어떻게 작동하는지에 대한 전체 설명을 보려면). 역모델링은 해당 데이터를 해석합니다.: 표면 분할, 관절 특징 인식, 용접 매개변수 매핑, 용접 순서 계획. 스캐너가 데이터를 생성합니다.; 역모델링으로 용접 프로그램 생성. 입력이 스캔이 아닌 Tekla 모델인 경우, 스캐닝 단계가 완전히 우회됩니다. 역모델링은 디지털 지오메트리에서 직접 작동합니다..

기존 Tekla 모델이 이 시스템과 직접 작동합니까??

예 — Tekla Structures 통합은 사용 가능한 가장 빠른 입력 경로입니다.. Tekla에서 한 번의 클릭으로 내보내기를 통해 조인트 지오메트리를 역모델링 엔진으로 직접 보낼 수 있습니다., 관절 유형을 감지하는, 매개변수를 추출합니다., 물리적인 스캔 없이 용접 프로그램을 생성합니다.. 이미 Tekla에 있는 매장의 경우, 이를 통해 스캐닝 단계가 제거되고 프로그램 생성 후 새 부품을 처음 용접하는 시간이 2분 미만으로 단축됩니다..

절단 또는 열 처리로 인해 상당한 변형이 발생한 부품을 시스템이 어떻게 처리합니까??

물리적 스캔을 통해 부품 입력의 경우, 리버스 모델링 엔진은 실제 제작 형상에서 모델을 구축합니다. 왜곡이 자동으로 캡처되어 용접 경로에 통합됩니다.. Tekla를 통해 부품을 입력하는 경우, 설계된 형상이 경로를 주도합니다.; 상당한 준공 편차가 예상되는 경우 (예를 들어, 열 활이 있는 화염 절단 판), 용접 전 빠른 검증 스캔 통과를 권장합니다.. 시스템은 하이브리드 워크플로를 지원합니다.: 관절 감지를 위한 Tekla 모델과 위치 확인을 위한 검증 스캔.

시스템이 접합부가 겹치는 다층 용접물을 처리할 수 있습니까??

예. 일부 접합부가 다른 구조 부재에 의해 가려지는 복잡한 용접물의 경우, 시스템은 여러 각도 또는 로봇 위치에서 다중 패스 스캐닝을 지원합니다., 공동 인식이 실행되기 전에 포인트 클라우드를 단일 모델로 등록하고 병합합니다.. Tekla 입력 용접물의 경우, 물리적 접근의 복잡성에 관계없이 모든 관절이 모델에 표시됩니다. 시퀀스 플래너는 실제 로봇 접근 제약을 고려합니다.. 이는 구조 프레임에 대한 표준 작업 흐름입니다., 상자 열, 및 변압기 탱크 본체.

클라우드 처리 또는 인터넷 연결이 필요합니까??

아니요. 모든 역모델링 계산은 로컬 산업용 컨트롤러에서 실행됩니다. 이는 네트워크 종속성이 없는 복잡한 구조 포인트 클라우드의 실시간 처리를 위해 지정됩니다.. 이는 클라우드 연결 생산 장비를 금지하는 IT 보안 정책을 갖춘 매장과 연결이 불안정한 사이트에 중요합니다.. 용접 데이터 로그는 로컬에 저장되고 로컬 네트워크를 통해 품질 관리 시스템으로 내보내집니다..

다음 단계

• 포인트 클라우드가 무엇인지 포함하여 리버스 모델링을 위한 포인트 클라우드를 생성하는 3D 스캐닝 단계를 이해합니다., 레이저 스캐너를 만드는 방법, 솔기 추출 작동 방식 — 읽기 블로그 04: 3D Vision 레이저 심 추적 설명.
• 전체 셀의 맥락에서 프로그래밍이 필요 없는 완전한 작업 흐름을 보려면, 읽다 블로그 03: 프로그래밍이 필요 없는 로봇 용접 셀: 비전 가이드 시스템이 티치 펜던트를 제거하는 방법.
• 자신의 작업에서 시스템을 테스트하려면: Tekla 모델을 보내주세요, 부품 도면, 또는 공동 사진. 역모델링 경로를 생성하고 프로그램 미리보기를 반환합니다., 사이클 시간 추정, 및 용접 단면 - 약정이 필요하지 않습니다..

저자 소개

경험 & 신임장

로봇용접 시스템 통합 전문기업 12+ 로봇 포지셔너 선택 및 통합에 초점을 맞춘 수년간의 직접 프로젝트 경험. 에 컨설팅을 제공했습니다. 300+ 북미 전역의 공장, 유럽, 그리고 아시아. 이 기사의 모든 사양 데이터는 실제 H에서 가져온 것입니다. / 비 / 엘 / U 시리즈 제품 데이터시트.

회사 배경: 26+ 수년간의 용접 자동화 엔지니어링, 40+ 활성 특허, 1,500+ 전 세계적으로 완료된 프로젝트, 약 70% 로봇 포지셔너 통합과 관련된.

인증

• ISO 9001: 2015 (GB/T 19001-2016) — 품질경영시스템
• GJB 9001C-2017 — 군용/무기 장비 품질 관리 시스템
• EU CE - 기계류 지침 2006/42/EC (인증서. 아니요. M.2026.206.C134866)
• 하이테크 기업 — 인증서. 아니요. GR202341000595 (11월 발행. 2023)

마지막 업데이트: 준 2026