다발 하네스 케이블의 터미널-하우징 조립 시스템 설계
Design of a Terminal-Housing Assembly System for Bundle Harness Wires
- 주제어 (키워드) 공정 자동화 , 다발 하네스 케이블 , 로봇 매니퓰레이션 , 비전 시스템 , 조립 전략 , 구조 설계; Factory Automation , Bundle Harness Wire , Robot Manipulation , Vision System , Assembly Strategy , Mechanism Design
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 정석환
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000076922
- UCI I804:11029-000000076922
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록
본 연구는 여러 다발의 하네스 케이블과 하우징 간의 조립 자동화 공정을 제시한다. 하네스 케이블 완제품과 커넥터 간 조립 자동화에 대해서는 다양한 연구가 진행되고 있으나,하네스 케이블 생산공정에서 여러 다발의 케이블 터미널과 하우징의 결합에 대 한 자동화는 보고된 바가 없다. 본 연구는 매니퓰레이터와 비전 시스템을 이용한 단일 가닥의 하네스 케이블 조립과, 서보모터와 다양한 기구 설계물을 조합해 다발 하네스 케이블을 한 번에 조립하는 과정에 대해 다룬다. 여러 가닥이 붙어있는 다발 케이블의 경우 3차원 공간 상에서 터미널이 불규칙적으로 위치해 있을 수 있으므로, 안정적인 케이블 파지를 위해 Pitch 방향과 Yaw방향에대한각도보정이필요하다.다발 케이블 조립에앞서단일가닥에대해조립자동화공정을설계하였으며 Yaw방향각도보정에 대해서는 YOLOv5 OBB 알고리즘을, Pitch 방향 각도 보정에 대해서는 특별히 고안된 조립전략을 사용하여 문제를 해결하였다. 6 자유도 매니퓰레이터를 통해 제안한 시스 템을 검증했으며 92%의 정확도를 얻을 수 있었다. 다발 케이블을 한 번에 조립하는 공정에 대해서는 하우징의 구멍 너비만큼 각 케이블 다발을 벌려줄 수 있는 구조물을 설계하고 해당 구조물에 케이블을 통과시키는 시스템을 개발하였다. 또한 실제 조립이 이루어지는 단계는 리니어 액추에이터를 통해 하우징을 움직여 앞서 제안한 조립전략 중 일부를 사용해 터미널에 결합하는 방식으로 설계하였다.
more초록
This study suggests an automation process between a bundle harness cable and a housing. While existing research explores automating the assembly of alreadyassembled harness cables with connectors, there has been no report on the automation of assembling bundle cable terminals and housings which is the manufacturing process of a harness cable itself. This study focuses on the process of assembling a single-strand harness cable using a manipulator with a vision system, and the process of assembling a bundle harness cable at once by integrating servomotors and various mechanical designs. In the case of a bundle cable with multiple strands attached to each other, the positioning of terminals may vary irregularly within three-dimensional space, necessitating adjustment for pitch and yaw angles to ensure proper cable grip. Prior to addressing the assembly of a bundle cable, an automated assembly process was designed for a single strand. The YOLOv5 OBB algorithm was employed for yaw direction angle correction, and a specially designed assembly strategy was used for pitch direction angle correction. The proposed system was verified using a 6-DOF manipulator, achieving an accuracy rate of 92%. For the process of assembling bundle cables at once, we designed a structure capable of spreading all the strands to match the width of the housing orifice, and a system was devised to guide the cable through this structure. Moreover, in the actual assembling phase, a linear actuator was utilized to move the housing and connect to the terminals using some of the previously proposed assembly strategies.
more목차
I Introduction 1
A Research Background 1
B Related Works 2
C Research Purpose 3
II Single Wire Assembly 4
A Requirements . 4
B Pose Estimation of a Cable 6
a YOLOv5-OBB 6
b Calibration . 7
C Assembly Strategy . 9
a End Tip Design of a Robotic Gripper . 9
b Lean & Slide 11
c Weaving 14
D Experiments 16
a Cable Angle Estimation Performance 17
b Single Wire Cable Assembly . 19
III Multi Wire Assembly 22
A Basic Concept . 22
B Hardware Design 25
a Guide Design 25
b Transport Wheel . 27
C Software Design 29
a Re Insertion . 29
b Lean & Slide 31
c System Schematic 33
D Experiments 34
a Parallel vs Lean & Slide 34
b Multi Wire Cable Assembly . 37
IV DS2R Assembly (Dual Side 2 Row Assembly) . 39
A Basic Concept . 39
B Hardware Improvement . 42
a Guide Module 42
C Software Improvement 44
a Stepwise Transport Method . 44
D Experiments 47
a Dual Side Lean & Slide 47
V Conclusion and Future Work . 49
A Conclusion 49
B Future Work 50
References 52
