The Journal of Society for e-Business Studies (한국전자거래학회지)

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Development of Plug-n-Play Automation System for Machine Tending through Digital Twin

디지털 트윈을 활용한 Plug-n-Play 머신텐딩 자동화 시스템 개발

  • Park, Yong-Keun (Department of Industrial & Management System Engineering, Kyung Hee University) ;
  • Kim, Sujong (Department of Mechanical Engineering, Sung Kyun Kwan University) ;
  • Um, Jumyung (Department of Industrial & Management System Engineering, Kyung Hee University)
  • Received : 2020.10.20
  • Accepted : 2020.11.26
  • Published : 2020.11.30
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Abstract

With the increasing trend of making manufacturing system intelligent and autonomous, the introduction of robot-assist automation, like machine tending system for automated operation of CNC machine tools, is being actively carried out at many industrial sites. Most important part of this intelligent system to install machine tending system, is interface programming between the CNC machine tools and the industrial robot. Despite this importance, however, the machine tending system has many setup problems. it is necessary for difficult re-program of both controllers whenever a new CNC machine tool or robot is introduced. And, the helps of external engineers is required even though trivial changes due to the complex structure of the machine tending system. Authors of this paper introduces the integrated system of the interface between heterogeneous CNC machine tools and industrial robots. In addition, the digital twin implemented inside the machine tool controller enable shop-floor operators to change the interface programming easily. To implement this system, an integrated development environment for 1) an intelligent HMI platform that provide standardized interfaces to heterogeneous CNC machine tools and 2) a robot platform developing application software of various robots, was established. For easy un-tact environment, this paper explain the development of 3) a game-engine based web program of controlling and monitoring machine tending system remotely.

가공 시스템의 지능화 및 자율화 추세가 확대되면서, CNC 공작기계의 자동화된 오퍼레이션을 위한 머신 텐딩 시스템 도입이 산업 현장에서 활발히 진행되고 있다. 머신 텐딩 시스템을 구축함에 있어 CNC 공작기계와 로봇 간 인터페이스 구성 및 구성한 인터페이스에 대한 작업 설계 변경은 가장 중요한 프로세스이다. 하지만 이러한 중요도에도 불구하고 머신 텐딩 시스템은 많은 설정 문제가 있다. 새로운 CNC 공작기계나 로봇을 도입할 때마다 인터페이스에 맞추어 컨트롤러를 다시 제작하거나 재구성해야 하는 어려움이 있고, 추가적으로 머신 텐딩 시스템의 복잡한 구조로 인해 현장 작업자가 해당 시스템을 변경하는 부분에도 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 이기종의 CNC 머신과 산업용 로봇 간 인터페이스를 하나의 통합 시스템으로 구성하였다. 또한 손쉽게 작업 설계 변경을 하기 위해 디지털 트윈을 구현하여 현장 작업자는 간단하게 변경을 가능하게 하였다. 이 시스템을 구현하기 위하여 이기종 CNC 공작기계에 대한 표준화된 인터페이스를 제공하는 지능형 HMI 플랫폼과 다양한 로봇을 제어할 수 있는 응용 소프트웨어 개발 플랫폼인 ROS 플랫폼의 통합 개발 환경을 구축하였다. 또한 손쉬운 작업환경을 위해 게임 엔진인 Unity3D를 사용하여 시스템 모델링 후 웹 브라우저 환경에서 머신 텐딩 원격 제어 및 실시간 모니터링 프로그램을 개발하였다.

Keywords

References

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