JP2024013527A - Orbit planning support device, orbit planning support method and program - Google Patents

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JP2024013527A JP2022115684A JP2022115684A JP2024013527A JP 2024013527 A JP2024013527 A JP 2024013527A JP 2022115684 A JP2022115684 A JP 2022115684A JP 2022115684 A JP2022115684 A JP 2022115684A JP 2024013527 A JP2024013527 A JP 2024013527A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an orbit planning support device which can easily create an orbit plan that can suppress occurrence of defects and shape collapse, an orbit planning support method and a program.
SOLUTION: An orbit planning support device includes: a locus information acquisition part 31 which acquires locus information of a weld bead B including a target position of a path forming the weld bead B; a positional information extraction part 33 which extracts positional information of ends of the locus of the weld beads B that are proximate to each other on the basis of the locus information; an inter-end distance calculation part 35 which calculates an inter-end distance Lse, which is a distance between the ends, on the basis of the positional information; an inter-end determination part 37 which compares the inter-end distance Lse and a pre-set threshold Lth, and determines whether the inter-end distance Lse is smaller than the threshold Lth or not; and a position correction part 39 which moves at least one position of the ends along the locus of the weld bead B when it has been determined that the inter-end distance Lse is smaller than the threshold Lth, and corrects the same so that the inter-end distance Lse becomes the threshold Lth or more.
SELECTED DRAWING: Figure 2
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、軌道計画支援装置、軌道計画支援方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a trajectory planning support device, a trajectory planning support method, and a program.

近年、生産手段としての3Dプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた3Dプリンタは、レーザーやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。 In recent years, the need for 3D printers as a means of production has been increasing, and research and development is being carried out in the aircraft industry and the like for practical application, particularly for the application of 3D printers to metal materials. A 3D printer using a metal material melts metal powder or metal wire using a heat source such as a laser or an arc, and forms a model by layering the molten metal.

特許文献1には、造形経路に沿ってビードを形成して層形状を造形し、この層形状を積層して三次元形状を造形する積層造形において、造形経路および修正幅に基づいて、修正経路を求めることが開示されている。 Patent Document 1 discloses that in additive manufacturing in which a layered shape is created by forming beads along a modeling path and the layered shapes are stacked to create a three-dimensional shape, a modified path is determined based on the modeling path and the correction width. It has been disclosed that the following is required.

特許第6647480号公報Patent No. 6647480

ところで、上記のような積層造形において、造形経路に沿って形成される溶接ビードの軌跡の始端及び終端は、その位置関係によって欠陥や形状崩れの要因になりやすい。このため、軌道計画を作成する際には、溶接ビードの軌跡における始端及び終端の位置関係に注意が必要である。しかし、溶接ビードの形成パス数が多くなると、溶接ビードの軌跡の始端と終端との位置関係のチェックや修正が膨大となり、設計者の大きな負担となる。 By the way, in the above-described layered manufacturing, the starting and ending ends of the locus of the weld bead formed along the modeling path are likely to cause defects and deformation depending on their positional relationship. Therefore, when creating a trajectory plan, it is necessary to pay attention to the positional relationship between the starting end and the ending end of the weld bead trajectory. However, when the number of weld bead formation passes increases, checking and correction of the positional relationship between the starting end and the ending end of the weld bead trajectory becomes enormous, which places a heavy burden on the designer.

そこで本発明は、欠陥や形状崩れの発生が抑えられる軌道計画を容易に作成できる軌道計画支援装置、軌道計画支援方法及びプログラムの提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a trajectory planning support device, a trajectory planning support method, and a program that can easily create a trajectory plan in which defects and deformation are suppressed.

本発明は下記構成からなる。
(1) 軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定する軌道計画支援装置であって、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得部と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出部と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出部と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定部と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正部と、
を含む、
軌道計画支援装置。
(2) 軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定する軌道計画支援方法であって、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得工程と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出工程と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出工程と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定工程と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正工程と、
を含む、
軌道計画支援方法。
(3) 軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定するプログラムであって、
コンピュータに、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得機能と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出機能と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出機能と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定機能と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正機能と、
を実現させるための、
プログラム。
The present invention consists of the following configuration.
(1) A trajectory planning support device that determines the trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts welding material to form a weld bead while moving a torch according to a trajectory plan, and produces a modeled object in which the weld beads are stacked. And,
a trajectory information acquisition unit that acquires trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction unit that extracts positional information of an end in a trajectory of the welding beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation unit that calculates an end-to-end distance that is a distance between the ends based on the position information;
an end-to-end determination unit that compares the end-to-end distance with a preset threshold and determines whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. a position correction unit that corrects the
including,
Trajectory planning support device.
(2) A trajectory planning support method for determining the trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts welding material to form a weld bead while moving a torch according to the trajectory plan, and forms a modeled object in which the weld beads are stacked. And,
a trajectory information acquisition step of acquiring trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction step of extracting positional information of ends in trajectories of the welding beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation step of calculating an end-to-end distance, which is a distance between the ends, based on the position information;
an end-to-end determination step of comparing the end-to-end distance with a preset threshold and determining whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. a position correction step for correcting the
including,
Trajectory planning support method.
(3) A program for determining the trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts a welding material to form a weld bead while moving a torch according to a trajectory plan, and forms a model in which the weld beads are stacked. ,
to the computer,
a trajectory information acquisition function that acquires trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction function that extracts positional information of an end in a trajectory of the weld beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation function that calculates an end-to-end distance that is a distance between the ends based on the position information;
an end-to-end determination function that compares the end-to-end distance with a preset threshold and determines whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. A position correction function that corrects the
In order to realize
program.

本発明によれば、欠陥や形状崩れの発生が抑えられる軌道計画を容易に作成できる。 According to the present invention, it is possible to easily create a trajectory plan that suppresses the occurrence of defects and deformation.

図1は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing system. 図2は、軌道計画支援装置の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the trajectory planning support device. 図3は、軌道計画支援装置による軌道計画の修正手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for correcting a trajectory plan by the trajectory planning support device. 図4Aは、ビードモデルを設定する様子を模式的に示す説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram schematically showing how to set a bead model. 図4Bは、ビードモデルを設定する様子を模式的に示す説明図である。FIG. 4B is an explanatory diagram schematically showing how to set a bead model. 図4Cは、ビードモデルを設定する様子を模式的に示す説明図である。FIG. 4C is an explanatory diagram schematically showing how to set a bead model. 図5Aは、溶接ビードの軌跡における始端及び終端の位置関係を示す模式図である。FIG. 5A is a schematic diagram showing the positional relationship between the starting end and the ending end in the trajectory of the weld bead. 図5Bは、溶接ビードの軌跡における始端及び終端の位置関係を示す模式図である。FIG. 5B is a schematic diagram showing the positional relationship between the starting end and the ending end in the trajectory of the weld bead. 図5Cは、溶接ビードの軌跡における始端及び終端の位置関係を示す模式図である。FIG. 5C is a schematic diagram showing the positional relationship between the starting end and the ending end in the trajectory of the weld bead. 図6Aは、溶接ビードの重なりを説明する模式図である。FIG. 6A is a schematic diagram illustrating overlapping of weld beads. 図6Bは、溶接ビードの重なりを説明する模式図である。FIG. 6B is a schematic diagram illustrating overlapping of weld beads. 図7は、交差角を考慮した閾値を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing threshold values taking into consideration the intersection angle. 図8Aは、溶接ビードの軌跡における端部間距離の修正前の状態を示す模式図である。FIG. 8A is a schematic diagram showing a state before correction of the end-to-end distance in the trajectory of the weld bead. 図8Bは、溶接ビードの軌跡における端部間距離の修正後の状態を示す模式図である。FIG. 8B is a schematic diagram showing a state after correction of the end-to-end distance in the trajectory of the weld bead. 図9Aは、溶接ビードの軌跡における端部間距離の修正前の状態を示す模式図である。FIG. 9A is a schematic diagram showing a state before correction of the end-to-end distance in the trajectory of the weld bead. 図9Bは、溶接ビードの軌跡における端部間距離の修正後の状態を示す模式図である。FIG. 9B is a schematic diagram showing a state after correction of the end-to-end distance in the trajectory of the weld bead. 図10Aは、許容変動範囲の設定について説明する模式図である。FIG. 10A is a schematic diagram illustrating setting of an allowable variation range. 図10Bは、許容変動範囲の設定について説明する模式図である。FIG. 10B is a schematic diagram illustrating setting of an allowable variation range. 図11は、交差角を考慮した許容変動範囲を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the allowable variation range in consideration of the intersection angle.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここで示す積層造形システムは、マニピュレータに保持された溶加材(溶接ワイヤ)を熱源装置によって溶融させて溶接ビードを形成し、形成された溶接ビードを所望の形状に繰り返し積層して、溶接ビードが積層されてなる造形物を造形するものである。軌道計画支援装置は、このような造形物を造形する積層造形装置における軌道計画を決定する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The additive manufacturing system shown here uses a heat source device to melt filler metal (welding wire) held by a manipulator to form a weld bead, and then repeatedly stacks the formed weld bead into a desired shape to create a weld bead. This is to create a modeled object made up of layers of layers. The trajectory planning support device determines a trajectory plan in an additive manufacturing device that builds such a modeled object.

<積層造形システムの構成>
上記の軌道計画支援装置が決定する軌道計画に基づいて動作する、積層造形システムの一構成例を説明する。
図1は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。
積層造形システム100は、造形制御装置15と、マニピュレータ17と、溶加材供給装置19と、マニピュレータ制御装置21と、熱源制御装置23とを含んで構成される。
<Configuration of additive manufacturing system>
An example of the configuration of an additive manufacturing system that operates based on a trajectory plan determined by the trajectory planning support device described above will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing system.
The additive manufacturing system 100 includes a modeling control device 15, a manipulator 17, a filler material supply device 19, a manipulator control device 21, and a heat source control device 23.

マニピュレータ制御装置21は、マニピュレータ17と、熱源制御装置23とを制御する。マニピュレータ制御装置21には不図示のコントローラが接続されて、マニピュレータ制御装置21の任意の操作がコントローラを介して操作者から指示可能となっている。 Manipulator control device 21 controls manipulator 17 and heat source control device 23 . A controller (not shown) is connected to the manipulator control device 21, and an operator can instruct any operation of the manipulator control device 21 via the controller.

マニピュレータ17は、例えば多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ11には、溶加材Mが連続供給可能に支持される。トーチ11は、溶加材Mを先端から突出した状態に保持する。トーチ11の位置及び姿勢は、マニピュレータ17を構成するロボットアームの自由度の範囲で3次元的に任意に設定可能となっている。マニピュレータ17は、6軸以上の自由度を有するものが好ましく、先端の熱源の軸方向を任意に変化させられるものが好ましい。マニピュレータ17は、図1に示す4軸以上の多関節ロボットの他、2軸以上の直交軸に角度調整機構を備えたロボット等、種々の形態であってもよい。 The manipulator 17 is, for example, a multi-jointed robot, and a torch 11 provided on a tip shaft is supported so that the filler material M can be continuously supplied. The torch 11 holds the filler metal M in a state protruding from its tip. The position and orientation of the torch 11 can be arbitrarily set three-dimensionally within the degree of freedom of the robot arm that constitutes the manipulator 17. The manipulator 17 preferably has six or more degrees of freedom, and is preferably capable of arbitrarily changing the axial direction of the heat source at its tip. The manipulator 17 may be in various forms, such as a multi-joint robot with four or more axes shown in FIG. 1 or a robot with angle adjustment mechanisms on two or more orthogonal axes.

トーチ11は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。シールドガスは、大気を遮断し、溶接中の溶融金属の酸化、窒化などを防いで溶接不良を抑制する。本構成で用いるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接又はプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、造形対象に応じて適宜選定される。ここでは、ガスメタルアーク溶接を例に挙げて説明する。消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、電流が給電される溶加材Mがコンタクトチップに保持される。トーチ11は、溶加材Mを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Mの先端からアークを発生する。 The torch 11 has a shield nozzle (not shown), and shield gas is supplied from the shield nozzle. The shielding gas blocks the atmosphere and prevents oxidation and nitridation of the molten metal during welding, thereby suppressing welding defects. The arc welding method used in this configuration may be either a consumable electrode type such as covered arc welding or carbon dioxide arc welding, or a non-consumable electrode type such as TIG (Tungsten Inert Gas) welding or plasma arc welding. The selection will be made accordingly. Here, gas metal arc welding will be explained as an example. In the case of the consumable electrode type, a contact tip is arranged inside the shield nozzle, and the filler metal M to which a current is supplied is held in the contact tip. The torch 11 holds the filler metal M and generates an arc from the tip of the filler metal M in a shielding gas atmosphere.

溶加材供給装置19は、トーチ11に向けて溶加材Mを供給する。溶加材供給装置19は、溶加材Mが巻回されたリール19aと、リール19aから溶加材Mを繰り出す繰り出し機構19bとを備える。溶加材Mは、繰り出し機構19bによって必要に応じて正方向又は逆方向に送られながらトーチ11へ送給される。繰り出し機構19bは、溶加材供給装置19側に配置されて溶加材Mを押し出すプッシュ式に限らず、ロボットアーム等に配置されるプル式、又はプッシュ-プル式であってもよい。 The filler material supply device 19 supplies the filler material M toward the torch 11 . The filler material supply device 19 includes a reel 19a around which the filler material M is wound, and a feeding mechanism 19b that feeds out the filler material M from the reel 19a. The filler material M is fed to the torch 11 by the feeding mechanism 19b while being fed in the forward or reverse direction as required. The feeding mechanism 19b is not limited to a push type disposed on the filler material supplying device 19 side and pushes out the filler material M, but may also be a pull type or push-pull type disposed on a robot arm or the like.

熱源制御装置23は、マニピュレータ17による溶接に要する電力を供給する溶接電源である。熱源制御装置23は、溶加材Mを溶融、凝固させるビード形成時に供給する溶接電流及び溶接電圧を調整する。また、熱源制御装置23が設定する溶接電流及び溶接電圧等の溶接条件に連動して、溶加材供給装置19の溶加材供給速度が調整される。 The heat source control device 23 is a welding power source that supplies the power required for welding by the manipulator 17. The heat source control device 23 adjusts the welding current and welding voltage supplied when forming a bead in which the filler metal M is melted and solidified. Further, the filler metal supply speed of the filler metal supply device 19 is adjusted in conjunction with welding conditions such as welding current and welding voltage set by the heat source control device 23.

溶加材Mを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザーとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビーム又はレーザーを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビーム又はレーザーにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、形成するビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。また、溶加材Mの材質についても特に限定するものではなく、例えば、軟鋼、高張力鋼、アルミ、アルミ合金、ニッケル、ニッケル基合金など、造形物Wの特性に応じて、用いる溶加材Mの種類が異なっていてよい。 The heat source for melting the filler metal M is not limited to the above-mentioned arc. For example, other heat sources may be used, such as a heating method using a combination of an arc and a laser, a heating method using plasma, a heating method using an electron beam or a laser. When heating with an electron beam or laser, the amount of heating can be controlled more precisely, the state of the formed bead can be maintained more appropriately, and this can contribute to further improving the quality of the laminated structure. Furthermore, the material of the filler metal M is not particularly limited. For example, the filler material used may be mild steel, high-strength steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, or nickel-based alloy, depending on the characteristics of the shaped object W. The types of M may be different.

造形制御装置15は、上記した各部を統括して制御する。 The modeling control device 15 centrally controls each of the above-mentioned parts.

上記した構成の積層造形システム100は、造形物Wの造形計画に基づいて作成された造形プログラムに従って動作する。造形プログラムは、多数の命令コードにより構成され、造形物の形状、材質、入熱量等の諸条件に応じて、適宜なアルゴリズムに基づいて作成される。この造形プログラムに従って、トーチ11を移動させつつ、送給される溶加材Mを溶融及び凝固させると、溶加材Mの溶融凝固体である線状の溶接ビードBがベース13上に形成される。つまり、マニピュレータ制御装置21は、造形制御装置15から提供される所定のプログラムに基づいてマニピュレータ17、熱源制御装置23を駆動させる。マニピュレータ17は、マニピュレータ制御装置21からの指令により、溶加材Mをアークで溶融させながらトーチ11を移動させて溶接ビードBを形成する。このようにして溶接ビードBを順次に形成、積層することで、目的とする形状の造形物Wが得られる。 The layered manufacturing system 100 configured as described above operates according to a modeling program created based on a modeling plan for the object W. The modeling program is composed of a large number of instruction codes, and is created based on an appropriate algorithm depending on various conditions such as the shape, material, and amount of heat input of the object. When the supplied filler metal M is melted and solidified while moving the torch 11 according to this modeling program, a linear weld bead B, which is a molten solidified body of the filler metal M, is formed on the base 13. Ru. That is, the manipulator control device 21 drives the manipulator 17 and the heat source control device 23 based on a predetermined program provided from the modeling control device 15. The manipulator 17 moves the torch 11 to form a weld bead B while melting the filler metal M with an arc according to a command from the manipulator control device 21 . By sequentially forming and stacking the weld beads B in this manner, a shaped article W having a desired shape can be obtained.

図2は、造形制御装置15の機能ブロック図である。造形制御装置15は、軌跡情報取得部31と、位置情報抽出部33と、端部間距離算出部35と、端部間判定部37と、位置修正部39と、を含んで構成され、軌道計画支援装置として機能する。各部の詳細については後述するが、概略的な機能は次のとおりである。 FIG. 2 is a functional block diagram of the modeling control device 15. The modeling control device 15 includes a trajectory information acquisition section 31, a position information extraction section 33, an end-to-end distance calculation section 35, an end-to-end distance determination section 37, and a position correction section 39. Functions as a planning support device. Details of each part will be described later, but the general functions are as follows.

軌跡情報取得部31は、溶接ビードBを形成するパスの狙い位置を含む溶接ビードBの軌跡の情報を取得する。 The trajectory information acquisition unit 31 acquires information on the trajectory of the weld bead B including the target position of the path that forms the weld bead B.

位置情報抽出部33は、軌跡情報取得部31が取得した軌跡情報に基づいて、互いに近接する溶接ビードBの軌跡における端部の位置情報を抽出する。 The positional information extracting unit 33 extracts positional information of ends in the trajectories of welding beads B that are close to each other based on the trajectory information acquired by the trajectory information acquiring unit 31.

端部間距離算出部35は、位置情報抽出部33が抽出した位置情報に基づいて、溶接ビードBの軌跡における端部間の距離を算出する。 The end-to-end distance calculation unit 35 calculates the distance between the ends in the trajectory of the weld bead B based on the position information extracted by the position information extraction unit 33.

端部間判定部37は、端部間距離算出部35が算出した端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、端部間距離が閾値より小さいか否かを判定する。 The end-to-end determination unit 37 compares the end-to-end distance calculated by the end-to-end distance calculation unit 35 with a preset threshold, and determines whether the end-to-end distance is smaller than the threshold.

位置修正部39は、端部間判定部37によって端部間距離が閾値より小さいと判定された場合に、端部間距離が閾値以上となるように、溶接ビードBの端部の少なくとも一方の位置を溶接ビードBの軌跡に沿って修正する。 When the end-to-end determination unit 37 determines that the end-to-end distance is smaller than the threshold, the position correction unit 39 adjusts at least one of the ends of the weld bead B so that the end-to-end distance is equal to or greater than the threshold. Correct the position along the trajectory of weld bead B.

上記の軌道計画支援装置として機能する造形制御装置15は、例えば、PC(Personal Computer)などの情報処理装置を用いたハードウェアにより構成される。造形制御装置15の各機能は、不図示の制御部が不図示の記憶装置に記憶された特定の機能を有するプログラムを読み出し、これを実行することで実現される。記憶装置としては、揮発性の記憶領域であるRAM(Random Access Memory)、不揮発性の記憶領域であるROM(Read Only Memory)等のメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等のストレージを例示できる。また、制御部としては、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processor Unit)などのプロセッサ、又は専用回路等を例示できる。造形制御装置15は、上記した形態のほか、ネットワーク等を介して積層造形システム100から遠隔から接続される他のコンピュータであってもよい。 The modeling control device 15, which functions as the above-mentioned trajectory planning support device, is configured by hardware using an information processing device such as a PC (Personal Computer), for example. Each function of the modeling control device 15 is realized by a control section (not shown) reading a program having a specific function stored in a storage device (not shown) and executing the program. Storage devices include RAM (Random Access Memory) which is a volatile storage area, ROM (Read Only Memory) which is a non-volatile storage area, HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), etc. storage can be exemplified. Furthermore, examples of the control unit include a processor such as a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processor Unit), or a dedicated circuit. In addition to the embodiments described above, the modeling control device 15 may be another computer remotely connected to the additive manufacturing system 100 via a network or the like.

<軌道計画の修正手順>
図3は、軌道計画支援装置による軌道計画の修正手順を示すフローチャートである。図4A~図4Cは、それぞれビードモデルを設定する様子を模式的に示す説明図である。
<Trajectory plan correction procedure>
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for correcting a trajectory plan by the trajectory planning support device. 4A to 4C are explanatory diagrams each schematically showing how to set a bead model.

軌跡情報取得部31が、溶接ビードBを形成するパスの狙い位置を含む溶接ビードBの軌跡情報を取得する(ステップS1)。軌跡情報の取得方法は、特に限定されないが、一手段として、作りたい造形物に対して割り当てた溶接ビードの代表位置(例えば、溶接ビードの底辺の中心)を狙い位置の情報として取得する。なお、軌跡情報は、部分的に生成した軌跡の点群情報を、並列に複製された点群情報から取得してもよい。 The locus information acquisition unit 31 acquires locus information of the weld bead B including the target position of the path forming the weld bead B (step S1). The method for acquiring the locus information is not particularly limited, but one method is to acquire the representative position of the weld bead (for example, the center of the bottom of the weld bead) assigned to the object to be made as the target position information. Note that the trajectory information may be obtained from point cloud information of a partially generated trajectory and point cloud information that is duplicated in parallel.

造形物に対する溶接ビードの割り当て方としては、例えば、図4Aに示すように、読み込んだ造形物の3次元形状データ(CADデータ等)の形状を、溶接ビードの積層方向Hと直交する面61でスライスして複数のビード層BLに分割し、図4Bに示すように、分割した各ビード層BLを、溶接ビードのビード形状に対応するように、面63によって複数の矩形ビードモデルBM0に分割する。そして、図4Cに示すように、分割された複数の矩形ビードモデルBM0を、単純な幾何図形である台形に当てはめ、台形ビードモデルBMに変更する。 As shown in FIG. 4A, for example, as shown in FIG. 4A, how to allocate weld beads to a model is to assign the shape of the read three-dimensional shape data (CAD data, etc.) of the model to a plane 61 perpendicular to the stacking direction H of the weld beads. Slice and divide into a plurality of bead layers BL, and as shown in FIG. 4B, each divided bead layer BL is divided into a plurality of rectangular bead models BM0 by a surface 63 so as to correspond to the bead shape of the weld bead. . Then, as shown in FIG. 4C, the plurality of divided rectangular bead models BM0 are applied to a trapezoid, which is a simple geometric figure, and changed to a trapezoidal bead model BM.

位置情報抽出部33が、軌跡情報に基づいて、軌道計画された各パスの溶接ビードBの軌跡に基づいて、互いに近接する溶接ビードBの軌跡における端部の位置情報を抽出する(ステップS2)。具体的には、互いに近接する溶接ビードBの軌跡における始端Bs及び終端Beを割り出し、これらの始端Bs及び終端Beの座標からなる位置情報を抽出する。 The positional information extraction unit 33 extracts positional information of the ends of the trajectories of welding beads B that are close to each other based on the trajectory information of the welding beads B of each trajectory planned path (step S2). . Specifically, the starting edge Bs and the ending edge Be in the trajectory of the welding bead B that are close to each other are determined, and the positional information consisting of the coordinates of the starting edge Bs and the ending edge Be is extracted.

端部間距離算出部35が、位置情報に基づいて、溶接ビードBの始端及び終端の距離である端部間距離Lse及び溶接ビードB同士のなす角である交差角θを算出する(ステップS3)。具体的には、位置情報抽出部33が抽出した溶接ビードBの始端Bs及び終端Beの位置情報に基づいて、近傍範囲内に入る始端Bs及び終端Beを割り出す。この近傍範囲内に入る始端Bs及び終端Beは、最近傍探索などの各種の手法によって求められる。例えば、始端Bs及び終端Beの全組合せの距離を計算して閾値との大小比較によって近傍にあるか否か判定してもよいし、溶接ビードBの軌跡の点が含まれる空間を所定サイズのメッシュで細かく分割し、同一メッシュ内に存在する点同士を近傍範囲内の始端Bs及び終端Beとして判定してもよい。 The end-to-end distance calculation unit 35 calculates the end-to-end distance Lse, which is the distance between the start end and the end of the weld bead B, and the intersection angle θ, which is the angle between the weld beads B, based on the position information (step S3 ). Specifically, based on the positional information of the starting end Bs and the ending end Be of the weld bead B extracted by the positional information extraction unit 33, the starting end Bs and the ending end Be that fall within the vicinity range are determined. The starting end Bs and the ending end Be falling within this neighborhood range are found by various methods such as nearest neighbor search. For example, it is possible to calculate the distances of all combinations of the starting end Bs and the ending end Be and compare them with a threshold value to determine whether they are in the vicinity or not. It may be finely divided into meshes, and points existing within the same mesh may be determined as the starting end Bs and the ending end Be within the vicinity range.

そして、近傍範囲内に入る始端Bs及び終端Beを割り出したら、これらの始端Bs及び終端Beの端部間距離Lseを算出し、さらに、それぞれの溶接ビードB同士の軌跡方向の交差角θを算出する。なお、始端Bs及び終端Beの端部間距離Lseは、最短直線距離とする。また、交差角θは、始端Bsを含む溶接ビードB及び終点Beを含む溶接ビードBの軌跡のベクトル同士がなす角とする。 Then, after determining the start end Bs and end end Be that fall within the vicinity range, calculate the end-to-end distance Lse between these start end Bs and end end Be, and further calculate the intersection angle θ of the respective weld beads B in the trajectory direction. do. Note that the end-to-end distance Lse between the starting end Bs and the ending end Be is the shortest straight-line distance. Further, the intersection angle θ is an angle formed by the vectors of the trajectories of the weld bead B including the start point Bs and the weld bead B including the end point Be.

図5A~図5Bは、それぞれ近傍範囲内に始端Ba及び終端Beが配置された2つの溶接ビードBの例を示す。 FIGS. 5A and 5B show examples of two weld beads B, each of which has a starting end Ba and an end Be located within a nearby range.

図5Aに示す例では、始端Bsを有する溶接ビードBと、終端Beを有する溶接ビードBとが同一直線上に配置され、これらの溶接ビードBは、略180°の交差角θを有している。そして、始端Bsを有する一方の溶接ビードBの延長線上に、他方の溶接ビードBの終端Beが配置されている。図5B及び図5Cに示す例では、始端Bsを有する溶接ビードBと、終端Beを有する溶接ビードBとの交差角θが同一角度とされているが、図5Bに示す例では、一方の溶接ビードBの延長線上から外れた位置に、他方の溶接ビードBの終端Beが配置され、図5Cに示す例では、一方の溶接ビードBの延長線上に、他方の溶接ビードBの終端Beが配置されている。 In the example shown in FIG. 5A, a weld bead B having a starting end Bs and a welding bead B having a terminal end Be are arranged on the same straight line, and these welding beads B have an intersection angle θ of approximately 180°. There is. Then, the terminal end Be of the other weld bead B is arranged on the extension line of one weld bead B having the start end Bs. In the example shown in FIGS. 5B and 5C, the intersection angle θ of the weld bead B having the start end Bs and the weld bead B having the end end Be is the same angle, but in the example shown in FIG. The terminal end Be of the other weld bead B is arranged at a position off the extension line of the bead B, and in the example shown in FIG. 5C, the terminal end Be of the other weld bead B is arranged on the extension line of one weld bead B. has been done.

このように、それぞれ近傍範囲内に始端Ba及び終端Beが配置された2つの溶接ビードBに対して、端部間距離算出部35は、始端Bs及び終端Beの端部間距離Lse及び溶接ビードB同士の軌跡方向の交差角θを算出する。 In this way, for two weld beads B in which the start end Ba and the end end Be are arranged within the vicinity range, the end-to-end distance calculation unit 35 calculates the end-to-end distance Lse of the start end Bs and the end end Be, and the weld bead The intersection angle θ of the trajectory directions between B is calculated.

端部間判定部37が、始端Bs及び終端Beの端部間距離Lseと、予め設定された閾値Lthとを比較し、端部間距離Lseが閾値Lthより小さいか否かを判定する(ステップS4)。 The end-to-end determination unit 37 compares the end-to-end distance Lse between the start end Bs and the end end Be with a preset threshold Lth, and determines whether the end-to-end distance Lse is smaller than the threshold Lth (step S4).

図6A及び図6Bは、溶接ビードBの重なりを説明する模式図である。図7は、交差角θを考慮した閾値Lthを示すグラフである。 6A and 6B are schematic diagrams illustrating overlapping of weld beads B. FIG. 7 is a graph showing the threshold value Lth considering the intersection angle θ.

図6A及び図6Bに示すように、始端Bs及び終端Beが近傍範囲内に配置された溶接ビードBを形成する際に、端部間距離Lseが同一であっても、交差角θが大きい場合(図6A参照)と比べ、交差角θが小さい(図6B参照)ほど、隣接する溶接ビードBの重なり(図6A及び図6B中符号dで示す寸法)が過剰に確保されやすい。したがって、溶接ビードB同士の過剰な重なりを抑えるためには、溶接ビードBの始端Bs及び終端Beの端部間距離Lseは、溶接ビードBの交差角θが小さいほど広めに確保するのが好ましい。 As shown in FIGS. 6A and 6B, when forming a weld bead B in which the starting end Bs and the ending end Be are arranged within a nearby range, even if the end-to-end distance Lse is the same, the intersection angle θ is large. (See FIG. 6A), the smaller the intersection angle θ is (see FIG. 6B), the more the overlap between adjacent weld beads B (the dimension indicated by the symbol d in FIGS. 6A and 6B) is more likely to be ensured. Therefore, in order to suppress excessive overlap between weld beads B, it is preferable that the distance Lse between the start end Bs and the end Be of weld bead B be set to be wider as the intersection angle θ of weld bead B becomes smaller. .

このため、始端Bs及び終端Beの端部間距離Lseと比較する閾値Lthは、交差角θに依存する値とするのが好ましい。例えば、図7に示すように、閾値Lthは、交差角θが0°~180°(0~πrad)の範囲では、交差角θが増加するにしたがって減少する値とする。なお、閾値Lthは、交差角θが180°~360°(π~2πrad)の範囲では、交差角θが増加するにしたがって増加する値とする。 Therefore, it is preferable that the threshold value Lth, which is compared with the end-to-end distance Lse between the starting end Bs and the ending end Be, is a value that depends on the intersection angle θ. For example, as shown in FIG. 7, the threshold Lth is a value that decreases as the crossing angle θ increases in the range of 0° to 180° (0 to πrad). Note that the threshold value Lth is a value that increases as the crossing angle θ increases in the range of 180° to 360° (π to 2πrad).

端部間判定部37によって端部間距離Lseが閾値Lthより小さいと判定された場合(ステップS4:No)、位置修正部39は、端部間距離Lseが閾値Lth以上となるように、始端Bs及び終端Beの少なくとも一方の位置を修正する(ステップS5)。 When the end-to-end determination unit 37 determines that the end-to-end distance Lse is smaller than the threshold Lth (step S4: No), the position correction unit 39 adjusts the starting end so that the end-to-end distance Lse is equal to or greater than the threshold Lth. The position of at least one of Bs and the end Be is corrected (step S5).

図8Aは、溶接ビードBの軌跡における端部間距離Lseの修正前の状態を示す模式図である。図8Bは、溶接ビードBの軌跡における端部間距離Lseの修正後の状態を示す模式図である。
図8Aに示すように、一方の溶接ビードBの延長線上に、他方の溶接ビードBの始端Bs(または終端Be)が配置されている場合、位置修正部39は、例えば、図8Bに示すように、一方の溶接ビードBの終端Be(または始端Bs)の位置を、他方の溶接ビードBの始端Bs(または終端Be)から離間する方向へ、一方の溶接ビードBの軌跡に沿って移動させる。これにより、一方の溶接ビードBの終端Be(または始端Bs)と、他方の溶接ビードBの始端Bs(または終端Be)との端部間距離Lseを閾値Lth以上となるように修正する。この場合、一方の溶接ビードBの長さの修正によって端部間距離Lseを容易に修正できる。
FIG. 8A is a schematic diagram showing a state before the end-to-end distance Lse in the trajectory of the weld bead B is corrected. FIG. 8B is a schematic diagram showing a state after the end-to-end distance Lse in the trajectory of the weld bead B has been corrected.
As shown in FIG. 8A, when the start end Bs (or end Be) of the other weld bead B is arranged on the extension line of one weld bead B, the position correction part 39 is, for example, as shown in FIG. 8B. , the position of the terminal end Be (or starting end Bs) of one welding bead B is moved along the trajectory of one welding bead B in the direction away from the starting end Bs (or terminal end Be) of the other welding bead B. . Thereby, the end-to-end distance Lse between the end Be (or start end Bs) of one weld bead B and the start end Bs (or end Be) of the other weld bead B is corrected so that it becomes equal to or greater than the threshold value Lth. In this case, the end-to-end distance Lse can be easily modified by modifying the length of one weld bead B.

図9Aは、溶接ビードBの軌跡における端部間距離Lseの修正前の状態を示す模式図である。図9Bは、溶接ビードBの軌跡における端部間距離Lseの修正後の状態を示す模式図である。
図9Aに示すように、一方の溶接ビードBの終端Be(または始端Bs)と、他方の溶接ビードBの始端Bs(または終端Be)とが並んで配置されている場合、位置修正部39は、例えば、図9Bに示すように、一方の溶接ビードBを延ばすとともに他方の溶接ビードBを縮めることにより、一方の溶接ビードBの終端Be(または始端Bs)及び他方の溶接ビードBの始端Bs(または終端Be)を移動させる。これにより、一方の溶接ビードBの終端Be(または始端Bs)と、他方の溶接ビードBの始端Bs(または終端Be)との端部間距離Lseを閾値Lth以上となるように修正する。この場合、溶接ビードBの軌跡の合計長さを保持しながら端部間距離Lseを修正でき、溶接ビードBの溶着体積の減少による未溶着の発生を抑えることができる。
FIG. 9A is a schematic diagram showing a state before the end-to-end distance Lse in the trajectory of the weld bead B is corrected. FIG. 9B is a schematic diagram showing a state after the end-to-end distance Lse in the trajectory of the weld bead B has been corrected.
As shown in FIG. 9A, when the terminal end Be (or starting end Bs) of one weld bead B and the starting end Bs (or terminal end Be) of the other weld bead B are arranged side by side, the position correction part 39 For example, as shown in FIG. 9B, by extending one weld bead B and contracting the other weld bead B, the terminal end Be (or starting end Bs) of one weld bead B and the starting end Bs of the other weld bead B are (or terminal Be) is moved. Thereby, the end-to-end distance Lse between the end Be (or start end Bs) of one weld bead B and the start end Bs (or end Be) of the other weld bead B is corrected so that it becomes equal to or greater than the threshold value Lth. In this case, the end-to-end distance Lse can be corrected while maintaining the total length of the locus of the weld bead B, and the occurrence of unwelded parts due to a decrease in the welded volume of the weld bead B can be suppressed.

全ての始端Bs及び終端Beの組(全組数:N)に対して、端部間判定部37による端部間距離Lseと閾値Lthとの比較(ステップS4)及び必要に応じた端部間距離Lseの修正(ステップS5)を順次実行する(ステップS6)。 For all pairs of starting ends Bs and ending ends Be (total number of pairs: N), the end-to-end determining unit 37 compares the end-to-end distance Lse with the threshold Lth (step S4) and performs the end-to-end distance determination as necessary. The correction of the distance Lse (step S5) is sequentially executed (step S6).

これにより、過剰に近接する溶接ビードBの始端Bsや終点Beなどの端部位置を自動で修正でき、軌道計画を作成する設計者の負担を軽減できる。また、溶接ビードBの始端Bsや終端Beなどの端部が過剰に近接することによるトーチ11の干渉等の装置エラーを回避でき、造形物Wを円滑に造形できる。 Thereby, it is possible to automatically correct end positions such as the start end Bs and the end point Be of the weld bead B that are excessively close to each other, and it is possible to reduce the burden on the designer who creates the trajectory plan. Additionally, device errors such as interference with the torch 11 due to excessive proximity of ends such as the starting end Bs and the ending end Be of the welding bead B can be avoided, and the object W can be formed smoothly.

なお、位置修正部39による端部間距離Lseの修正(ステップS5)において、修正量の算出に用いる閾値Lthとしては、一意の値だけでなく、許容変動範囲(±δL)を設けてもよい。つまり、位置修正部39によって、始端Bs及び終端Beの端部間距離Lseを、許容変動範囲(±δL)を考慮した閾値Lth±δL以上となるように修正させるようにしてもよい。なお、端部間距離Lseは、狭くなるほど溶接ビードBの重なりが過剰に大きくなるおそれがあるので、許容変動範囲としては、端部間距離Lseが増加する増加側の許容変動範囲(+δL)が好ましい。 In addition, in the correction of the end-to-end distance Lse by the position correction unit 39 (step S5), not only a unique value but also a permissible variation range (±δL) may be provided as the threshold value Lth used for calculating the correction amount. . That is, the position correction unit 39 may correct the end-to-end distance Lse between the starting end Bs and the ending end Be so that it becomes equal to or greater than a threshold value Lth±δL that takes into consideration the allowable variation range (±δL). Note that as the end-to-end distance Lse becomes narrower, the overlap of the weld bead B may become excessively large. Therefore, the allowable fluctuation range on the increasing side (+δL) in which the end-to-end distance Lse increases is set as the allowable fluctuation range. preferable.

図10A及び図10Bは、それぞれ許容変動範囲の設定について説明する模式図である。図11は、交差角θを考慮した許容変動範囲δLを示すグラフである。
図10A及び図10Bに示すように、溶接ビードBの軌跡を延長させた際の軌跡の交差側において、溶接ビードBの軌跡の延長線によって囲われる角部の領域(図10A及び図10Bにおける溶接ビードBと二点鎖線とで囲われた三角形状の領域)の面積が大きくなりすぎると、溶接ビードB同士の接続箇所での未溶着が生じやすくなる。この溶接ビードBの軌跡を延長した際の交差側の角部の領域は、端部間距離Lseの変動によって面積が増減するが、この面積の増減は、溶接ビードBの交差角θが小さい時ほど大きくなる。例えば、閾値Lthに増加側の許容変動範囲(+δL)を設けた場合、この許容変動範囲(+δL)が同一であっても、図10Aに示すように、交差角θが大きいと、許容変動範囲(+δL)による角部の領域の変動(増加量)は小さいが、図10Bに示すように、交差角θが小さいと、許容変動範囲(+δL)による角部の領域の変動(増加量)が大きくなり、例えば、溶接ビードB同士の接続箇所での未溶着が生じやすくなる。同様に、閾値Lthに減少側の許容変動範囲(-δL)を設けた場合、許容変動範囲(-δL)が同一であっても、交差角θが大きいと、許容変動範囲(-δL)による角部の領域の変動(減少量)は小さくなるのに対して、交差角θが小さいと、許容変動範囲(-δL)による角部の領域の変動(減少量)が大きくなり、例えば、溶接ビードB同士の重なり量が大きくなってしまう。
FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams each illustrating the setting of the allowable variation range. FIG. 11 is a graph showing the allowable variation range δL in consideration of the intersection angle θ.
As shown in FIGS. 10A and 10B, on the intersecting side of the trajectory when the trajectory of weld bead B is extended, the corner area surrounded by the extension line of the trajectory of weld bead B (the welding area in FIGS. 10A and 10B) If the area of the triangular region (enclosed by the bead B and the two-dot chain line) becomes too large, non-welding will likely occur at the connection points between the weld beads B. When the trajectory of weld bead B is extended, the area of the corner on the crossing side increases or decreases depending on the variation of the distance Lse between the ends, but this increase or decrease in area will change when the intersection angle θ of weld bead B is small. The larger it becomes. For example, if an increasing allowable variation range (+δL) is provided for the threshold Lth, even if this allowable variation range (+δL) is the same, as shown in FIG. 10A, if the crossing angle θ is large, the allowable variation range The variation (increase amount) in the corner area due to (+δL) is small, but as shown in Figure 10B, when the intersection angle θ is small, the variation (increase amount) in the corner area due to the allowable variation range (+δL) is small. As a result, for example, non-welding is likely to occur at the connection locations between weld beads B. Similarly, if a decreasing allowable variation range (-δL) is provided for the threshold Lth, even if the allowable variation range (-δL) is the same, if the crossing angle θ is large, the permissible variation range (-δL) will While the variation (amount of reduction) in the corner area becomes small, when the intersection angle θ is small, the variation (amount of reduction) in the corner area due to the allowable variation range (-δL) becomes large. The amount of overlap between beads B becomes large.

したがって、閾値Lthに許容変動範囲(±δL)を設ける場合、この許容変動範囲(±δL)に制限を設けることが好ましい。具体的には、図11に示すように、許容変動範囲(±δL)は、交差角θが0°~180°(0~πrad)の範囲では、交差角θが増加するにしたがって単調に増加する値とする。なお、許容変動範囲(±δL)は、交差角θが180°~360°(π~2πrad)の範囲では、交差角θが増加するにしたがって単調に減少する値とする。このように、閾値Lthに設ける許容変動範囲(±δL)を、交差角θの大きさに応じて増減させることで、始端Bs及び終端Beの位置調整を交差角θに応じて自動で適正に修正できる。 Therefore, when providing an allowable variation range (±δL) for the threshold value Lth, it is preferable to provide a limit to this allowable variation range (±δL). Specifically, as shown in Fig. 11, the allowable variation range (±δL) increases monotonically as the crossing angle θ increases in the range of 0° to 180° (0 to πrad). The value shall be Note that the allowable variation range (±δL) is a value that monotonically decreases as the crossing angle θ increases in the range of 180° to 360° (π to 2πrad). In this way, by increasing or decreasing the allowable variation range (±δL) set for the threshold value Lth according to the size of the crossing angle θ, the positions of the starting end Bs and the ending end Be can be automatically and appropriately adjusted according to the crossing angle θ. It can be fixed.

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and those skilled in the art can combine the configurations of the embodiments with each other, modify and apply them based on the description of the specification and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention to do so, and is within the scope for which protection is sought.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定する軌道計画支援装置であって、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得部と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出部と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出部と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定部と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正部と、
を含む、軌道計画支援装置。
この構成の軌道計画支援装置によれば、過剰に近接しすぎた溶接ビードの始端や終点などの端部位置を自動で修正でき、軌道計画を作成する設計者の負担を軽減できる。また、溶接ビードの始端や終端などの端部が過剰に近接することによるトーチの干渉等の装置エラーを回避でき、造形物を円滑に造形できる。
As mentioned above, the following matters are disclosed in this specification.
(1) A trajectory planning support device that determines the trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts welding material to form a weld bead while moving a torch according to a trajectory plan, and produces a modeled object in which the weld beads are stacked. And,
a trajectory information acquisition unit that acquires trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction unit that extracts positional information of an end in a trajectory of the welding beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation unit that calculates an end-to-end distance that is a distance between the ends based on the position information;
an end-to-end determination unit that compares the end-to-end distance with a preset threshold and determines whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. a position correction unit that corrects the
Trajectory planning support equipment, including:
According to the trajectory planning support device having this configuration, it is possible to automatically correct the end positions of weld beads that are too close to each other, such as the start and end points, and it is possible to reduce the burden on the designer who creates the trajectory plan. Furthermore, equipment errors such as torch interference due to excessive proximity of ends such as the start and end of the weld bead can be avoided, and the object can be smoothly formed.

(2) 前記端部間距離算出部は、前記端部を含む前記溶接ビードの軌跡同士の交差角を併せて算出し、
前記端部間判定部は、前記端部間距離と前記閾値とを比較する際に、前記交差角が0°以上180°以下の範囲内において、前記交差角が大きくなるほど前記閾値を減少させる、(1)に記載の軌道計画支援装置。
この構成の軌道計画支援装置によれば、端部間判定部は、端部間距離と閾値とを比較する際に、溶接ビードの軌跡同士の交差角が大きいほど閾値を小さくし、溶接ビードの軌跡同士の交差角が小さいほど閾値を大きくする。これにより、溶接ビード同士の近接しすぎによって生じる溶接ビードの凹凸を抑制できる。
(2) the end-to-end distance calculation unit also calculates an intersection angle between trajectories of the weld bead including the end;
When comparing the end-to-end distance and the threshold, the end-to-end determination unit decreases the threshold as the crossing angle increases within a range of 0° or more and 180° or less; The trajectory planning support device according to (1).
According to the trajectory planning support device having this configuration, when comparing the distance between the ends and the threshold value, the end-to-end determination unit decreases the threshold value as the intersection angle between the weld bead trajectories becomes larger. The smaller the intersection angle between the trajectories, the larger the threshold value. Thereby, unevenness of the weld beads caused by the weld beads being too close to each other can be suppressed.

(3) 前記閾値は、前記交差角に応じて変動する許容変動範囲を有し、
前記交差角が0°以上180°以下の範囲内において、前記交差角が大きいほど前記許容変動範囲が増加する、(2)に記載の軌道計画支援装置。
この構成の軌道計画支援装置によれば、閾値の許容変動範囲を、交差角の大きさに応じて増減させることで、端部の位置調整を交差角に応じて自動で適正に修正できる。
(3) The threshold value has a permissible variation range that varies depending on the intersection angle,
The trajectory planning support device according to (2), wherein the allowable variation range increases as the crossing angle increases within a range of the crossing angle from 0° to 180°.
According to the trajectory planning support device having this configuration, by increasing or decreasing the permissible variation range of the threshold value according to the magnitude of the crossing angle, the position adjustment of the end portion can be automatically and appropriately corrected according to the crossing angle.

(4) 前記位置修正部は、前記溶接ビードの全体の軌跡長を一定に保持しながら前記端部の位置を修正する、(1)~(3)のいずれか一つに記載の軌道計画支援装置。
この構成の軌道計画支援装置によれば、溶接ビードの全体の軌跡長を一定に保持しながら端部の位置を修正することで、溶接ビードの溶着体積の不足を発生させずに、始端や終点などの端部同士の間隔を適正に調整できる。
(4) The trajectory planning support according to any one of (1) to (3), wherein the position correction unit corrects the position of the end while keeping the entire trajectory length of the weld bead constant. Device.
According to the trajectory planning support device with this configuration, by correcting the position of the end while keeping the entire trajectory length of the weld bead constant, it is possible to correct the position of the weld bead at the start and end points without causing a shortage of welding volume of the weld bead. The spacing between the ends of the two can be adjusted appropriately.

(5) 軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定する軌道計画支援方法であって、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得工程と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出工程と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出工程と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定工程と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正工程と、
を含む、軌道計画支援方法。
この構成の軌道計画支援方法によれば、過剰に近接しすぎた溶接ビードの始端や終点などの端部位置を自動で修正でき、軌道計画を作成する設計者の負担を軽減できる。また、溶接ビードの始端や終端などの端部が過剰に近接することによるトーチの干渉等の装置エラーを回避でき、造形物を円滑に造形できる。
(5) A trajectory planning support method for determining the trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts a welding material to form a weld bead while moving a torch according to a trajectory plan, and forms a model in which the weld beads are stacked. And,
a trajectory information acquisition step of acquiring trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction step of extracting positional information of ends in trajectories of the welding beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation step of calculating an end-to-end distance, which is a distance between the ends, based on the position information;
an end-to-end determination step of comparing the end-to-end distance with a preset threshold and determining whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. a position correction step for correcting the
A trajectory planning support method, including:
According to the trajectory planning support method having this configuration, it is possible to automatically correct the end positions of weld beads that are too close to each other, such as the start and end points, and it is possible to reduce the burden on the designer who creates the trajectory plan. Furthermore, equipment errors such as torch interference due to excessive proximity of ends such as the start and end of the weld bead can be avoided, and the object can be smoothly formed.

(6) 軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定するプログラムであって、
コンピュータに、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得機能と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出機能と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出機能と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定機能と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正機能と、
を実現させるための、プログラム。
この構成のプログラムによれば、過剰に近接しすぎた溶接ビードの始端や終点などの端部位置を自動で修正でき、軌道計画を作成する設計者の負担を軽減できる。また、溶接ビードの始端や終端などの端部が過剰に近接することによるトーチの干渉等の装置エラーを回避でき、造形物を円滑に造形できる。
(6) A program for determining the trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts a welding material to form a weld bead while moving a torch according to a trajectory plan, and forms a model in which the weld beads are stacked. ,
to the computer,
a trajectory information acquisition function that acquires trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction function that extracts positional information of an end in a trajectory of the weld beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation function that calculates an end-to-end distance that is a distance between the ends based on the position information;
an end-to-end determination function that compares the end-to-end distance with a preset threshold and determines whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. A position correction function that corrects the
A program to make this happen.
According to the program with this configuration, it is possible to automatically correct the end positions such as the start and end points of weld beads that are too close together, and it is possible to reduce the burden on the designer who creates the trajectory plan. Furthermore, equipment errors such as torch interference due to excessive proximity of ends such as the start and end of the weld bead can be avoided, and the object can be smoothly formed.

11 トーチ
15 造形制御装置(軌道計画支援装置)
31 軌跡情報取得部
33 位置情報抽出部
35 端部間距離算出部
37 端部間判定部
39 位置修正部
B 溶接ビード
Bs 始端(端部)
Be 終端(端部)
Lse 端部間距離
Lth 閾値
W 造形物
θ 交差角
δL 許容変動範囲
11 Torch 15 Molding control device (trajectory planning support device)
31 Trajectory information acquisition unit 33 Position information extraction unit 35 End-to-end distance calculation unit 37 End-to-end determination unit 39 Position correction unit B Weld bead Bs Starting end (end)
Be Termination (end)
Lse Distance between ends Lth Threshold W Modeled object θ Intersection angle δL Allowable variation range

Claims (6)

軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定する軌道計画支援装置であって、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得部と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出部と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出部と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定部と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正部と、
を含む、
軌道計画支援装置。
A trajectory planning support device for determining a trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts a welding material to form a weld bead while moving a torch according to a trajectory plan, and forms a modeled object in which the weld beads are stacked. ,
a trajectory information acquisition unit that acquires trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction unit that extracts positional information of an end in a trajectory of the welding beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation unit that calculates an end-to-end distance that is a distance between the ends based on the position information;
an end-to-end determination unit that compares the end-to-end distance with a preset threshold and determines whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. a position correction unit that corrects the
including,
Trajectory planning support device.
前記端部間距離算出部は、前記端部を含む前記溶接ビードの軌跡同士の交差角を併せて算出し、
前記端部間判定部は、前記端部間距離と前記閾値とを比較する際に、前記交差角が0°以上180°以下の範囲内において、前記交差角が大きくなるほど前記閾値を減少させる、
請求項1に記載の軌道計画支援装置。
The end-to-end distance calculation unit also calculates an intersection angle between trajectories of the weld bead including the end,
When comparing the end-to-end distance and the threshold, the end-to-end determination unit decreases the threshold as the crossing angle increases within a range of 0° or more and 180° or less;
The trajectory planning support device according to claim 1.
前記閾値は、前記交差角に応じて変動する許容変動範囲を有し、
前記交差角が0°以上180°以下の範囲内において、前記交差角が大きいほど前記許容変動範囲が増加する、
請求項2に記載の軌道計画支援装置。
The threshold value has a permissible variation range that varies depending on the intersection angle,
Within a range where the crossing angle is 0° or more and 180° or less, the larger the crossing angle is, the larger the allowable variation range is.
The trajectory planning support device according to claim 2.
前記位置修正部は、前記溶接ビードの全体の軌跡長を一定に保持しながら前記端部の位置を修正する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の軌道計画支援装置。
The position correction unit corrects the position of the end while keeping the entire trajectory length of the weld bead constant.
A trajectory planning support device according to any one of claims 1 to 3.
軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定する軌道計画支援方法であって、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得工程と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出工程と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出工程と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定工程と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正工程と、
を含む、
軌道計画支援方法。
A trajectory planning support method for determining a trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts a welding material to form a weld bead while moving a torch according to a trajectory plan, and forms a modeled object in which the weld beads are stacked. ,
a trajectory information acquisition step of acquiring trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction step of extracting positional information of ends in trajectories of the welding beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation step of calculating an end-to-end distance, which is a distance between the ends, based on the position information;
an end-to-end determination step of comparing the end-to-end distance with a preset threshold and determining whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. a position correction step for correcting the
including,
Trajectory planning support method.
軌道計画にしたがってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する積層造形装置における前記軌道計画を決定するプログラムであって、
コンピュータに、
前記溶接ビードを形成するパスの狙い位置を含む前記溶接ビードの軌跡情報を取得する軌跡情報取得機能と、
前記軌跡情報に基づいて、互いに近接する前記溶接ビードの軌跡における端部の位置情報を抽出する位置情報抽出機能と、
前記位置情報に基づいて、前記端部同士の距離である端部間距離を算出する端部間距離算出機能と、
前記端部間距離と予め設定された閾値とを比較し、前記端部間距離が前記閾値より小さいか否かを判定する端部間判定機能と、
前記端部間距離が前記閾値より小さいと判定された場合に、前記端部の少なくとも一方の位置を前記溶接ビードの前記軌跡に沿って移動させ、前記端部間距離が前記閾値以上となるように修正する位置修正機能と、
を実現させるための、
プログラム。
A program for determining the trajectory plan in an additive manufacturing apparatus that melts a welding material to form a weld bead while moving a torch according to a trajectory plan, and forms a model in which the weld beads are stacked, the program comprising:
to the computer,
a trajectory information acquisition function that acquires trajectory information of the weld bead including a target position of a path forming the weld bead;
a positional information extraction function that extracts positional information of an end in a trajectory of the weld beads that are close to each other based on the trajectory information;
an end-to-end distance calculation function that calculates an end-to-end distance that is a distance between the ends based on the position information;
an end-to-end determination function that compares the end-to-end distance with a preset threshold and determines whether the end-to-end distance is smaller than the threshold;
If it is determined that the distance between the ends is smaller than the threshold, move the position of at least one of the ends along the trajectory of the weld bead so that the distance between the ends becomes equal to or greater than the threshold. A position correction function that corrects the
In order to realize
program.
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