JP7391709B2 - Modeled object manufacturing method, modeled object manufacturing device, and program - Google Patents

Modeled object manufacturing method, modeled object manufacturing device, and program Download PDF

Info

Publication number
JP7391709B2
JP7391709B2 JP2020024504A JP2020024504A JP7391709B2 JP 7391709 B2 JP7391709 B2 JP 7391709B2 JP 2020024504 A JP2020024504 A JP 2020024504A JP 2020024504 A JP2020024504 A JP 2020024504A JP 7391709 B2 JP7391709 B2 JP 7391709B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
welding torch
photographed
plan
laminate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020024504A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021126694A (en
Inventor
正俊 飛田
岳史 山田
伸志 佐藤
達也 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2020024504A priority Critical patent/JP7391709B2/en
Publication of JP2021126694A publication Critical patent/JP2021126694A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7391709B2 publication Critical patent/JP7391709B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法、造形物の製造装置、及びプログラムに関する。 The present invention provides a method for manufacturing a molded object, an apparatus for manufacturing a molded object, which manufactures a molded object including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc are stacked on a base material. Regarding the program.

溶接ロボットの溶接ハンドを予め設定された溶接手順に従って作動させ、溶接ロボットのロボットハンドに溶接トーチと並ぶ状態に配設した撮像カメラで溶接個所を映像化し、この映像化された画像情報と予め記憶されている標準画像とを対比して、標準画像とのズレ量を算出し、このズレ量に基づき溶接トーチの溶接開始位置を決定して、溶接する、溶接ロボットでの溶接制御方法及び溶接制御装置は、知られている(例えば、特許文献1参照)。 The welding hand of the welding robot is operated according to a preset welding procedure, the welding location is visualized with an imaging camera arranged on the robot hand of the welding robot in line with the welding torch, and this visualized image information is stored in advance. A welding control method and welding control in a welding robot, in which the amount of deviation from the standard image is calculated by comparing it with the standard image that is provided, and the welding start position of the welding torch is determined based on this amount of deviation, and welding is performed. The device is known (for example, see Patent Document 1).

特開2008-168299号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-168299

アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する際に、溶接トーチと並ぶ状態に配設した撮影部を用いる構成を採用した場合、造形中の積層体の正面画像を撮影することができない。従って、積層計画における積層体の正面画像と造形中の積層体の正面画像とを比較して溶接トーチの位置を補正することはできない。 When manufacturing a model that includes a laminate made of multiple stacked beads made by melting and solidifying filler metal using an arc, if a configuration is adopted in which a photographing section is placed in line with the welding torch, It is not possible to take a front image of the laminate being modeled. Therefore, it is not possible to correct the position of the welding torch by comparing the front image of the laminate in the stacking plan with the front image of the laminate during modeling.

本発明の目的は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する際に、積層計画における積層体の正面画像と造形中の積層体の正面画像とを比較して溶接トーチの位置を補正することにある。 An object of the present invention is to provide a front image of a laminate in a laminate plan and a laminate during modeling when manufacturing a modeled object including a laminate made of a plurality of stacked beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc. The purpose is to compare the front image of the body and correct the position of the welding torch.

かかる目的のもと、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造方法であって、溶接トーチを用いて造形中の積層体の正面画像を撮影可能な位置に、撮影部を設置する工程と、積層体を積層するための積層計画から、計画された積層体の正面画像を含む計画画像を作成する工程と、撮影部にて撮影された造形中の積層体の正面画像を含む撮影画像を取得する工程と、計画画像に含まれる正面画像と、撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて、溶接トーチの位置を補正する工程とを含む造形物の製造方法を提供する。 Based on such an object, the present invention provides a method for manufacturing a shaped article including a laminate made of a plurality of stacked beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc, the method comprising: a step of installing an imaging unit at a position where a front image of the laminate can be photographed; a step of creating a planned image including a planned front image of the laminate from a stacking plan for stacking the laminate; and a step of photographing. Welding torch Provided is a method for manufacturing a shaped object, including a step of correcting the position.

補正する工程では、溶接トーチの位置を水平方向に補正してよい。その場合、補正する工程では、溶接トーチから突出した溶加材の曲がりを考慮せずに溶接トーチの位置を水平方向に補正する第1の補正と、溶加材の曲がりを考慮して溶接トーチの位置を水平方向に補正する第2の補正とを行ってよい。計画画像は、溶接トーチのアーク狙い位置を含み、撮影画像は、溶接トーチの画像を含み、第1の補正は、計画画像に含まれるアーク狙い位置と、撮影画像に含まれる溶接トーチの画像の位置とのずれ方向及びずれ量に基づく補正であってよい。計画画像は、計画されたビードの正面画像を含み、撮影画像は、造形中のビードの正面画像を含み、第1の補正は、計画画像に含まれる計画されたビードの正面画像の位置と、撮影画像に含まれる造形中のビードの正面画像の位置とのずれ方向及びずれ量に基づく補正であってもよい。撮影画像は、溶加材の画像を含み、第2の補正は、撮影画像に含まれる溶加材の画像の曲がり方向及び曲がり量に基づく補正であってよい。 In the correction step, the position of the welding torch may be corrected in the horizontal direction. In that case, the correction process includes a first correction in which the position of the welding torch is corrected in the horizontal direction without taking into account the bending of the filler metal protruding from the welding torch, and a first correction in which the position of the welding torch is corrected in the horizontal direction without considering the bending of the filler metal that protrudes from the welding torch. A second correction may be performed to correct the position of in the horizontal direction. The planned image includes the arc target position of the welding torch, the captured image includes an image of the welding torch, and the first correction is performed by adjusting the arc target position included in the planned image and the welding torch image included in the captured image. The correction may be based on the direction and amount of deviation from the position. The planning image includes a front image of the planned bead, the photographed image includes a front image of the bead being modeled, and the first correction is based on the position of the front image of the planned bead included in the planning image; The correction may be based on the direction and amount of deviation from the position of the front image of the bead being modeled included in the photographed image. The photographed image may include an image of the filler material, and the second correction may be a correction based on the direction and amount of bending of the image of the filler material included in the photographed image.

補正する工程では、溶接トーチの位置を鉛直方向に補正してよい。その場合、計画画像は、計画されたビードの正面画像を含み、撮影画像は、造形中のビードの正面画像を含み、補正する工程では、計画画像に含まれる計画されたビードの正面画像の位置と、撮影画像に含まれる造形中のビードの正面画像の位置とのずれ方向及びずれ量に基づいて、溶接トーチの位置を鉛直方向に補正してよい。 In the correction step, the position of the welding torch may be corrected in the vertical direction. In that case, the planning image includes a front image of the planned bead, the photographed image includes a front image of the bead being formed, and in the correction step, the position of the front image of the planned bead included in the planning image is The position of the welding torch may be corrected in the vertical direction based on the direction and amount of deviation from the position of the front image of the bead being modeled included in the photographed image.

補正する工程では、溶接トーチの傾きを補正してよい。その場合、計画画像は、計画されたビードの正面画像を含み、撮影画像は、造形中のビードの正面画像を含み、補正する工程では、計画画像に含まれる計画されたビードの正面画像の積層方向と、撮影画像に含まれる造形中のビードの正面画像の積層方向とのずれ方向及びずれ量に基づいて、溶接トーチの傾きを補正してよい。 In the correction step, the inclination of the welding torch may be corrected. In that case, the planning image includes a front image of the planned bead, the photographed image includes a front image of the bead being formed, and in the correction step, the front images of the planned bead included in the planning image are stacked. The inclination of the welding torch may be corrected based on the direction and amount of deviation between the direction and the stacking direction of the front image of the bead being modeled included in the photographed image.

造形物の製造方法は、溶接トーチを自身の軸を中心として回転させつつ撮部で溶接トーチから突出した溶加材を撮影して溶加材の曲がり方向を検出し、曲がり方向に基づいて溶接トーチの姿勢を変更する工程を更に含んでよい。 The manufacturing method for the model is to rotate the welding torch around its own axis and use the imaging unit to photograph the filler metal protruding from the welding torch, detect the bending direction of the filler metal, and then detect the bending direction of the filler metal based on the bending direction. The method may further include the step of changing the attitude of the welding torch.

また、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造方法であって、積層体を積層するための積層計画から作成された画像であって、計画された積層体の正面画像を含む画像である計画画像を取得する工程と、撮影部にて撮影された画像であって、溶接トーチを用いて造形中の積層体の正面画像を含む画像である撮影画像を取得する工程と、計画画像に含まれる正面画像と、撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて、溶接トーチの位置を補正する工程とを含む造形物の製造方法も提供する。 The present invention also provides a method for manufacturing a shaped article including a laminate formed by stacking a plurality of beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc, the method being a method for manufacturing a shaped article including a laminate made from a stacking plan for laminating the laminate. A step of acquiring a planning image, which is an image that includes a front image of the planned laminate, and an image taken in the imaging department, which is an image of the laminate being modeled using a welding torch. Modeling including the step of acquiring a photographed image that is an image including a front image, and the step of correcting the position of a welding torch based on a comparison between the front image included in the planned image and the front image included in the photographed image. It also provides a method for manufacturing the product.

更に、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造装置であって、積層体を積層するための積層計画から作成された画像であって、計画された積層体の正面画像を含む画像である計画画像を取得する計画画像取得手段と、撮影部にて撮影された画像であって、溶接トーチを用いて造形中の積層体の正面画像を含む画像である撮影画像を取得する撮影画像取得手段と、計画画像に含まれる正面画像と、撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて、溶接トーチの位置を補正する位置補正手段とを備えた造形物の製造装置も提供する。 Furthermore, the present invention provides an apparatus for producing a shaped article including a laminate formed by stacking a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal using an arc, which is created from a laminate plan for laminating the laminate. a planning image acquisition unit that acquires a planning image that is an image that includes a front image of the planned laminate; and an image that is taken in a photography department and that is an image that is an image that is an image that is an image that includes a front image of the planned laminate; A photographed image acquisition means that acquires a photographed image that includes a front image of the laminate, and corrects the position of the welding torch based on a comparison between the front image included in the plan image and the front image included in the photographed image. The present invention also provides an apparatus for manufacturing a shaped object, which includes a position correction means.

更にまた、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、コンピュータを、積層体を積層するための積層計画から作成された画像であって、計画された積層体の正面画像を含む画像である計画画像を取得する計画画像取得手段と、撮影部にて撮影された画像であって、溶接トーチを用いて造形中の積層体の正面画像を含む画像である撮影画像を取得する撮影画像取得手段と、計画画像に含まれる正面画像と、撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて、溶接トーチの位置を補正する位置補正手段として機能させるためのプログラムも提供する。 Furthermore, the present invention provides a program for causing a computer to function as an apparatus for manufacturing a shaped article including a laminate formed by stacking a plurality of beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc. , a plan image acquisition means for acquiring a plan image, which is an image created from a stacking plan for stacking the laminate and including a front image of the planned laminate; A photographed image acquisition means for acquiring a photographed image, which is an image including a front image of a laminate being formed using a welding torch, a front image included in the planning image, and a front image included in the photographed image. We also provide a program for functioning as a position correction means for correcting the position of the welding torch based on the comparison with the above.

本発明によれば、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する際に、積層計画における積層体の正面画像と造形中の積層体の正面画像とを比較して溶接トーチの位置を補正することができる。 According to the present invention, when manufacturing a modeled object including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc are stacked, a front image of the laminate in a laminate plan and a laminate during modeling are used. The position of the welding torch can be corrected by comparing the front image of the body.

本発明の実施の形態における金属積層造形システムの概略構成例を示した図である。1 is a diagram showing a schematic configuration example of a metal additive manufacturing system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における制御装置のハードウェア構成例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a control device in an embodiment of the present invention. 積層計画から作成された計画画像の一例を示した図である。It is a figure showing an example of a plan image created from a layered plan. カメラで撮影された撮影画像の一例を示した図である。It is a diagram showing an example of a photographed image photographed by a camera. 計画画像と撮影画像とを重ね合わせて比較するときの状態を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a state when a planned image and a photographed image are superimposed and compared. 計画画像と撮影画像とを重ね合わせて比較するときの他の状態を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing another state when a planned image and a photographed image are superimposed and compared. (a)~(d)は、溶接トーチを回転させながらカメラで撮影された撮影画像の一例を示した図である。(a) to (d) are diagrams showing examples of images taken with a camera while rotating a welding torch. 本発明の実施の形態における積層計画装置の機能構成例を示した図である。1 is a diagram showing an example of the functional configuration of a stack planning device in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における制御装置の機能構成例を示した図である。1 is a diagram showing an example of a functional configuration of a control device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における積層計画装置の動作例を示したフローチャートである。It is a flow chart showing an example of the operation of the stacking planning device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における制御装置のトーチ位置補正部の動作例を示したフローチャートである。7 is a flowchart showing an example of the operation of the torch position correction section of the control device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における制御装置のトーチ姿勢補正部の動作例を示したフローチャートである。7 is a flowchart showing an example of the operation of the torch posture correction section of the control device according to the embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[金属積層造形システムの構成]
図1は、本実施の形態における金属積層造形システム1の概略構成例を示した図である。
[Configuration of metal additive manufacturing system]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of a metal additive manufacturing system 1 in this embodiment.

図示するように、金属積層造形システム1は、溶接ロボット(マニピュレータ)10と、カメラ15と、CAD装置20と、積層計画装置30と、制御装置50とを備える。また、積層計画装置30は、溶接ロボット10を制御する制御プログラムを、例えばメモリカード等のリムーバブルな記録媒体70に書き込み、制御装置50は、記録媒体70に書き込まれた制御プログラムを読み出すことができるようになっている。 As illustrated, the metal additive manufacturing system 1 includes a welding robot (manipulator) 10, a camera 15, a CAD device 20, a layer planning device 30, and a control device 50. Further, the stack planning device 30 writes a control program for controlling the welding robot 10 in a removable recording medium 70 such as a memory card, and the control device 50 can read the control program written in the recording medium 70. It looks like this.

溶接ロボット10は、複数の関節を有する腕(アーム)11を備え、制御装置50が読み込んだ制御プログラムに従って動作することで溶接作業を行う。また、溶接ロボット10は、腕11の先端に手首部12を介して、積層体の一例である積層造形物100を造形するための溶接トーチ13を有している。そして、金属積層造形システム1の場合、溶接ロボット10は、軟鋼製の溶加材(ワイヤ)14を溶融しながら、溶接トーチ13を移動させて、積層造形物100を製造する。具体的には、溶接トーチ13は、溶加材14を供給しつつ、シールドガスを流しながらアークを発生させて溶加材14を溶融及び固化し、母材90上に複数層のビード101を積層して積層造形物100を製造する。尚、ここでは、溶加材14を溶融する熱源としてアークを用いるが、レーザやプラズマを用いてもよい。また、溶接ロボット10は、この他に、溶加材14を送給する送給装置等も含むが、これについては説明を省略する。 The welding robot 10 includes an arm 11 having a plurality of joints, and performs welding work by operating according to a control program read by a control device 50. The welding robot 10 also has a welding torch 13 at the tip of the arm 11 via the wrist 12 for modeling a layered product 100, which is an example of a layered product. In the case of the metal additive manufacturing system 1, the welding robot 10 moves the welding torch 13 while melting the filler material (wire) 14 made of mild steel to manufacture the additively manufactured article 100. Specifically, while supplying the filler metal 14, the welding torch 13 generates an arc while flowing the shield gas to melt and solidify the filler metal 14, thereby forming multiple layers of beads 101 on the base metal 90. A laminate-molded article 100 is manufactured by laminating the layers. Although an arc is used here as a heat source for melting the filler metal 14, a laser or plasma may also be used. In addition, the welding robot 10 also includes a feeding device that feeds the filler metal 14, but a description of this will be omitted.

カメラ15は、溶接トーチ13を用いて造形中の積層造形物100の正面画像を撮影可能な位置に固定される。この位置は、母材90を基準として設定された位置である。カメラ15は、例えば、1パスのビード101の形成が開始される前又は終了した後に積層造形物100の正面画像を撮影する。ここで、「正面画像」とは、ビードが延伸する方向から見た画像のことをいう。本実施の形態では、撮影部の一例として、カメラ15を設けている。 The camera 15 is fixed at a position where it can take a front image of the layered object 100 being formed using the welding torch 13 . This position is a position set with reference to the base material 90. For example, the camera 15 captures a front image of the laminate-molded article 100 before or after the formation of one pass of the bead 101 starts or ends. Here, the term "front image" refers to an image viewed from the direction in which the beads are stretched. In this embodiment, a camera 15 is provided as an example of a photographing section.

CAD装置20は、コンピュータを用いて造形物の設計を行うと共に、設計によって得られた三次元データ(以下、「三次元CADデータ」という)を保持する機能を有している。 The CAD device 20 has a function of designing a molded object using a computer and retaining three-dimensional data (hereinafter referred to as "three-dimensional CAD data") obtained by the design.

積層計画装置30は、CAD装置20が保持する三次元CADデータに基づいて積層造形物100の積層計画を作成する。つまり、溶接トーチ13の軌道を決定すると共に、溶接ロボット10が溶接する際の溶接条件を決定する。そして、この決定した軌道に沿って決定した溶接条件でビード101を形成するように溶接ロボット10を制御するための制御プログラムを生成し、この制御プログラムを記録媒体70に出力する。 The layer planning device 30 creates a layer plan for the layered object 100 based on three-dimensional CAD data held by the CAD device 20. That is, the trajectory of the welding torch 13 is determined, and the welding conditions when the welding robot 10 performs welding are determined. Then, a control program for controlling the welding robot 10 to form the bead 101 under the determined welding conditions along the determined trajectory is generated, and this control program is output to the recording medium 70.

制御装置50は、記録媒体70から制御プログラムを読み込んで保持する。そして、この制御プログラムを動作させることにより、積層計画装置30で作成された積層計画に従って、つまり、積層計画装置30で決定された軌道に沿って、積層計画装置30で決定された溶接条件でビード101を形成するよう、溶接ロボット10を制御する。本実施の形態では、造形物の製造装置の一例として、制御装置50を設けている。 The control device 50 reads a control program from the recording medium 70 and holds it. By operating this control program, beads are welded under the welding conditions determined by the stack planning device 30 according to the stack plan created by the stack planning device 30, that is, along the trajectory determined by the stack planning device 30. The welding robot 10 is controlled to form the welding robot 101. In this embodiment, a control device 50 is provided as an example of a device for manufacturing a shaped object.

[制御装置のハードウェア構成]
図2は、制御装置50のハードウェア構成例を示す図である。
[Hardware configuration of control device]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the control device 50.

図示するように、制御装置50は、例えば汎用のPC(Personal Computer)等により実現され、演算手段であるCPU51と、記憶手段であるメインメモリ52及び磁気ディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)53とを備える。ここで、CPU51は、OS(Operating System)やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、制御装置50の各機能を実現する。また、メインメモリ52は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、HDD53は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。 As shown in the figure, the control device 50 is realized by, for example, a general-purpose PC (Personal Computer) or the like, and includes a CPU 51 as a calculation means, a main memory 52 as a storage means, and a magnetic disk device (HDD: Hard Disk Drive) 53. Equipped with Here, the CPU 51 executes various programs such as an OS (Operating System) and application software, and realizes each function of the control device 50. The main memory 52 is a storage area that stores various programs and data used for their execution, and the HDD 53 is a storage area that stores input data for various programs, output data from the various programs, and the like.

また、制御装置50は、外部との通信を行うための通信I/F54と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構55と、キーボードやマウス等の入力デバイス56と、記録媒体70に対してデータの読み書きを行うためのドライバ57とを備える。尚、図2は、制御装置50をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、制御装置50は図示の構成に限定されない。 The control device 50 also has a communication I/F 54 for communicating with the outside, a display mechanism 55 consisting of a video memory, a display, etc., an input device 56 such as a keyboard and a mouse, and a storage medium 70 for data transmission. A driver 57 for reading and writing is provided. Note that FIG. 2 merely illustrates the hardware configuration when the control device 50 is implemented as a computer system, and the control device 50 is not limited to the illustrated configuration.

また、図2に示したハードウェア構成は、積層計画装置30のハードウェア構成としても捉えられる。但し、積層計画装置30について述べるときは、図2のCPU51、メインメモリ52、磁気ディスク装置53、通信I/F54、表示機構55、入力デバイス56、ドライバ57をそれぞれ、CPU31、メインメモリ32、磁気ディスク装置33、通信I/F34、表示機構35、入力デバイス36、ドライバ37と表記するものとする。 Further, the hardware configuration shown in FIG. 2 can also be regarded as the hardware configuration of the stack planning device 30. However, when describing the stacking planning device 30, the CPU 51, main memory 52, magnetic disk device 53, communication I/F 54, display mechanism 55, input device 56, and driver 57 in FIG. The disk device 33, the communication I/F 34, the display mechanism 35, the input device 36, and the driver 37 will be expressed.

[本実施の形態の概要]
第一に、本実施の形態では、金属積層造形システム1が、積層計画から得られた画像とカメラ15から得られた画像との比較に基づき、溶接トーチ13の位置を補正する。
[Overview of this embodiment]
First, in this embodiment, the metal additive manufacturing system 1 corrects the position of the welding torch 13 based on a comparison between the image obtained from the layer plan and the image obtained from the camera 15.

具体的には、次のような概略動作を行う。 Specifically, the following general operations are performed.

即ち、まず、金属積層造形システム1は、カメラ15の倍率及び視野角に合わせて、積層計画装置30で作成された積層計画から、積層計画通りに積層が行われた場合に得られるであろう積層造形物100の正面画像(以下、「計画画像IP」という)を作成する。尚、計画画像IPには、アーク狙い位置も含める。 That is, first, the metal additive manufacturing system 1 creates a layered product that would be obtained if layering was performed according to the layering plan based on the layering plan created by the layering planning device 30 in accordance with the magnification and viewing angle of the camera 15. A front image (hereinafter referred to as "planned image IP") of the layered object 100 is created. Note that the plan image IP also includes the arc target position.

図3は、この計画画像IPの一例を示した図である。ここでは、積層計画における溶接トーチ13の軌道がカメラ15のレンズ面に直交する方向に1層当たり3パスで3層存在する場合を例にとっている。即ち、画像中、下からi番目の層の左からj番目のビードをB(i,j)とすると、計画画像IPは、母材90の画像の上に左からビードB(1,1)~B(1,3)の正面画像が並び、その上に左からビードB(2,1)~B(2,3)の正面画像が並び、更にその上に左からビードB(3,1)~B(3,3)の正面画像が並んだものとなっている。また、ビードB(i,j)に対応するアーク狙い位置をP(i,j)として示している。 FIG. 3 is a diagram showing an example of this plan image IP. Here, a case is taken as an example where the trajectory of the welding torch 13 in the lamination plan exists in three layers with three passes per layer in a direction perpendicular to the lens surface of the camera 15. That is, if the j-th bead from the left of the i-th layer from the bottom in the image is B (i, j), then the planned image IP shows bead B (1, 1) from the left on the image of the base material 90. The front images of ~B(1,3) are lined up, on top of which the front images of beads B(2,1) to B(2,3) are lined up from the left, and then the front images of beads B(3,1) are lined up from the left. ) to B(3,3) are lined up. Further, the arc target position corresponding to bead B(i,j) is shown as P(i,j).

次に、金属積層造形システム1は、積層造形の途中における積層造形物100をカメラ15で撮影することにより、実際の積層造形物100の正面画像(以下、「撮影画像IC」という)を取得する。その際、溶接トーチ13からはワイヤ送給機能を利用して溶加材(ワイヤ)14がビードの表面に接触するまで送り出した状態にする。 Next, the metal additive manufacturing system 1 acquires a front image (hereinafter referred to as "photographed image IC") of the actual additively manufactured product 100 by photographing the additively manufactured product 100 during additive manufacturing with the camera 15. . At this time, the welding torch 13 uses the wire feeding function to feed the filler metal (wire) 14 until it comes into contact with the surface of the bead.

図4は、この撮影画像ICの一例を示した図である。ここでは、積層計画における溶接トーチ13の軌道が上記のようにカメラ15のレンズ面に直交する方向に1層当たり3パスで3層存在する場合において、1層目までが積層された状態を例にとっている。即ち、画像中、下からi番目の層の左からj番目のビードをB(i,j)とすると、撮影画像ICは、母材90の画像の上に左からビードB(1,1)~B(1,3)の正面画像が並んだものとなっている。また、撮影画像ICは、ビードB(1,1)の上にビードB(2,1)を形成するために位置付けられた溶接トーチ13の画像と、その溶接トーチ13から送り出された溶加材14の画像とを更に含んでいる。 FIG. 4 is a diagram showing an example of this photographed image IC. Here, in the case where the trajectory of the welding torch 13 in the stacking plan is 3 passes per layer in the direction perpendicular to the lens surface of the camera 15 as described above, and there are 3 layers, the state where up to the first layer is stacked is an example. I'm keeping it. That is, if the j-th bead from the left of the i-th layer from the bottom in the image is B (i, j), the photographed image IC shows bead B (1, 1) from the left on the image of the base material 90. The front images of ~B(1,3) are lined up. Further, the photographed image IC includes an image of the welding torch 13 positioned to form the bead B (2, 1) on the bead B (1, 1) and the filler material sent out from the welding torch 13. It further includes 14 images.

その後、金属積層造形システム1は、計画画像IPと撮影画像ICとを重ね合わせて比較する。 After that, the metal additive manufacturing system 1 superimposes and compares the planning image IP and the photographed image IC.

図5-1は、計画画像IPと撮影画像ICとを重ね合わせて比較するときの状態を示した図である。図中、撮影画像ICにおける母材90、ビードB(1,1)~B(1,3)、溶接トーチ13、及び溶加材14は実線で示している。一方、計画画像IPにおける母材90、ビードB(1,1)~B(3,3)、及びアーク狙い位置P(1,1)~P(3,3)は破線で示している。但し、母材90、及びビードB(1,1)~B(1,3)については、計画画像IPと撮影画像ICとで完全に重なっているため、破線は判別できないようになっている。 FIG. 5-1 is a diagram showing a state when the planning image IP and the photographed image IC are superimposed and compared. In the figure, the base material 90, beads B(1,1) to B(1,3), welding torch 13, and filler metal 14 in the photographed image IC are shown by solid lines. On the other hand, the base material 90, beads B(1,1) to B(3,3), and arc target positions P(1,1) to P(3,3) in the planning image IP are indicated by broken lines. However, regarding the base material 90 and beads B(1,1) to B(1,3), the plan image IP and photographed image IC completely overlap, so the broken lines cannot be distinguished.

このように計画画像IPと撮影画像ICとを重ね合わせて比較することにより、金属積層造形システム1は、計画画像IPにおけるアーク狙い位置と撮影画像ICにおける溶加材14の先端位置とのずれ方向及びずれ量を算出する。この場合、ずれ方向は、図5-1のカメラ15に合わせて設定された方向D1及び方向D3の何れかの方向となる。 By superimposing and comparing the planning image IP and the captured image IC in this way, the metal additive manufacturing system 1 determines the direction of deviation between the arc target position in the planning image IP and the tip position of the filler metal 14 in the captured image IC. and calculate the amount of deviation. In this case, the direction of deviation is either the direction D1 or the direction D3 set according to the camera 15 in FIG. 5A.

具体的には、金属積層造形システム1は、計画画像IPにおけるアーク狙い位置と撮影画像ICにおける溶接トーチ13の位置とのずれ方向及びずれ量を算出する。或いは、計画画像IPにおけるビード正面画像の位置と撮影画像ICにおけるビード正面画像の位置との水平方向におけるずれ方向及びずれ量を算出してもよい。 Specifically, the metal additive manufacturing system 1 calculates the direction and amount of deviation between the arc target position in the planning image IP and the position of the welding torch 13 in the captured image IC. Alternatively, the direction and amount of deviation in the horizontal direction between the position of the bead front image in the plan image IP and the position of the bead front image in the photographed image IC may be calculated.

但し、これだけだと、溶加材14の先端が曲がっていた場合に、算出したずれ方向及びずれ量は、計画画像IPにおけるアーク狙い位置と撮影画像ICにおける溶加材14の先端位置とのずれ方向及びずれ量とは一致しない。そこで、金属積層造形システム1は、撮影画像ICから溶加材14の画像の先端の曲がり方向及び曲がり量を検出する。そして、アーク狙い位置と溶接トーチ13の位置とのずれ方向及びずれ量に対し、溶加材14の画像の先端の曲がり方向及び曲がり量を加算又は減算することにより、アーク狙い位置と溶加材14の先端位置とのずれ方向及びずれ量を算出する。 However, if this is only the case, and the tip of the filler metal 14 is bent, the calculated deviation direction and amount will be the deviation between the arc target position in the planned image IP and the tip position of the filler metal 14 in the photographed image IC. The direction and amount of deviation do not match. Therefore, the metal additive manufacturing system 1 detects the bending direction and bending amount of the tip of the image of the filler material 14 from the photographed image IC. Then, by adding or subtracting the bending direction and amount of the tip of the image of the filler metal 14 from the direction and amount of deviation between the arc aim position and the position of the welding torch 13, the arc aim position and the filler metal The direction and amount of deviation from the tip position of No. 14 are calculated.

例えば、図5-1において、溶接トーチ13がアーク狙い位置P(2,1)よりも方向D1にαだけずれており、溶加材14の先端が方向D1にβだけ曲がっていたとする。すると、溶加材14の先端位置はアーク狙い位置P(2,1)よりも方向D1に(α+β)だけずれていることになる。 For example, in FIG. 5-1, it is assumed that the welding torch 13 is shifted by α in the direction D1 from the arc target position P (2, 1), and the tip of the filler metal 14 is bent by β in the direction D1. Then, the tip position of the filler metal 14 is shifted by (α+β) in the direction D1 from the arc target position P(2,1).

その後、金属積層造形システム1は、上記で求めたずれ方向及びずれ量に基づいて、溶接トーチ13の位置を修正する。つまり、カメラ15に対する溶接トーチ13の相対位置を修正する。例えば、上述したように、溶加材14の先端位置がアーク狙い位置P(2,1)よりも方向D1に(α+β)だけずれていたとすると、溶接トーチ13を方向D3に(α+β)だけ移動させる。 Thereafter, the metal additive manufacturing system 1 corrects the position of the welding torch 13 based on the shift direction and shift amount determined above. That is, the relative position of welding torch 13 with respect to camera 15 is corrected. For example, as mentioned above, if the tip position of the filler metal 14 is shifted by (α+β) in the direction D1 from the arc target position P(2,1), then the welding torch 13 is moved by (α+β) in the direction D3. let

尚、上記では、計画画像IPが、計画されたビード101の正面画像及び溶接トーチ13のアーク狙い位置の両方を含むものとしたが、この限りでない。計画画像IPは、溶接トーチ13の水平方向の位置の補正で最低限必要な要素のみを含むものであってよい。具体的には、計画画像IPにおけるアーク狙い位置と撮影画像ICにおける溶接トーチ13の位置とのずれ方向及びずれ量に基づく補正を行う場合にのみ、計画画像IPは、アーク狙い位置を含むものとすればよい。また、計画画像IPにおけるビード正面画像の位置と撮影画像ICにおけるビード正面画像の位置との水平方向におけるずれ方向及びずれ量に基づく補正を行う場合にのみ、計画画像IPは、計画されたビード101の正面画像を含むものとすればよい。 Note that, in the above description, the planned image IP includes both the planned front image of the bead 101 and the arc target position of the welding torch 13, but this is not the case. The planning image IP may include only the minimum necessary elements for correcting the horizontal position of the welding torch 13. Specifically, the planning image IP includes the arc aiming position only when correction is performed based on the direction and amount of deviation between the arc aiming position in the planning image IP and the position of the welding torch 13 in the captured image IC. do it. In addition, only when correction is performed based on the direction and amount of deviation in the horizontal direction between the position of the bead front image in the planning image IP and the position of the bead front image in the photographed image IC, the planning image IP is It suffices to include a front image of the front image.

また、計画画像IPと撮影画像ICとを重ね合わせて比較することにより、金属積層造形システム1は、撮影画像ICにおける溶接トーチ13の位置とビード正面画像から求まる適切な溶接トーチ13の位置とのずれ方向及びずれ量を算出してもよい。この場合、ずれ方向は、図5-1のカメラ15に合わせて設定された方向D2及び方向D4の何れかの方向となる。 In addition, by superimposing and comparing the planning image IP and the photographed image IC, the metal additive manufacturing system 1 can determine the position of the welding torch 13 in the photographed image IC and the appropriate position of the welding torch 13 determined from the bead front image. The direction and amount of deviation may be calculated. In this case, the direction of deviation is either the direction D2 or the direction D4 set according to the camera 15 in FIG. 5A.

具体的には、1層前のビード101について、計画画像IPにおけるビード正面画像の上面と撮影画像ICにおけるビード正面画像の上面とのずれ方向及びずれ量を算出する。そして、1層前のビード101の上面と溶接トーチ13との適切な距離として予め定められた距離に対し、この算出したずれ量をずれ方向に応じて加算又は減算することにより、実際の溶接トーチ13の位置と適切な溶接トーチ13の位置とのずれ方向及びずれ量を算出する。 Specifically, for the bead 101 one layer before, the direction and amount of deviation between the upper surface of the bead front image in the planning image IP and the upper surface of the bead front image in the photographed image IC are calculated. Then, by adding or subtracting the calculated amount of deviation from the distance predetermined as an appropriate distance between the upper surface of the bead 101 of the previous layer and the welding torch 13 according to the direction of deviation, the actual welding torch is 13 and the appropriate position of the welding torch 13 are calculated.

例えば、図5-1において、撮影画像ICにおけるビードB(1,1)の上面が計画画像IPにおけるビードB(1,1)の上面よりも方向D2にγだけずれていたとする。つまり、ビードB(1,1)が計画よりもγだけ低かったとする。すると、実際の溶接トーチ13の位置はビードB(1,1)の上面から求まる適切な溶接トーチ13の位置よりも方向D2にγだけずれていることになる。 For example, in FIG. 5-1, assume that the top surface of bead B (1, 1) in photographed image IC is shifted by γ in direction D2 from the top surface of bead B (1, 1) in planning image IP. In other words, assume that bead B (1, 1) is lower than planned by γ. Then, the actual position of the welding torch 13 is shifted by γ in the direction D2 from the appropriate position of the welding torch 13 determined from the upper surface of the bead B (1, 1).

その後、金属積層造形システム1は、上記で求めたずれ方向及びずれ量に基づいて、溶接トーチ13の位置を修正する。つまり、カメラ15に対する溶接トーチ13の相対位置を修正する。例えば、上述したように、実際の溶接トーチ13の位置がビードB(1,1)の上面から求まる適切な溶接トーチ13の位置よりも方向D4にγだけずれていたとすると、溶接トーチ13を方向D2にγだけ移動させる。 Thereafter, the metal additive manufacturing system 1 corrects the position of the welding torch 13 based on the shift direction and shift amount determined above. That is, the relative position of welding torch 13 with respect to camera 15 is corrected. For example, as described above, if the actual position of the welding torch 13 is shifted by γ in the direction D4 from the appropriate position of the welding torch 13 determined from the top surface of the bead B (1, 1), then the welding torch 13 is Move D2 by γ.

図5-2は、計画画像IPと撮影画像ICとを重ね合わせて比較するときの他の状態を示した図である。 FIG. 5-2 is a diagram showing another state when the planning image IP and the photographed image IC are superimposed and compared.

図中、計画画像IPは破線で示している。計画画像IPは、積層計画における溶接トーチ13の軌道がカメラ15のレンズ面に直交する方向に1層当たり1パスで6層存在する場合を例にとっている。即ち、画像中、下からi番目の層のビードをB(i)とすると、計画画像IPは、母材90の画像の上に下からビードB(1)~B(6)の正面画像が並んだものとなっている。また、ビードB(i)に対応するアーク狙い位置をP(i)として示している。従って、母材90、ビードB(1)~B(6)、及びアーク狙い位置P(1)~P(6)が破線で示されている。但し、母材90、及びビードB(1)~B(3)の一部については、計画画像IPと撮影画像ICとで完全に重なっているため、破線は判別できないようになっている。 In the figure, the plan image IP is indicated by a broken line. The plan image IP takes as an example a case where the trajectory of the welding torch 13 in the lamination plan exists in six layers with one pass per layer in a direction perpendicular to the lens surface of the camera 15. That is, assuming that the bead in the i-th layer from the bottom in the image is B(i), the planned image IP includes front images of beads B(1) to B(6) from the bottom on the image of the base material 90. They are lined up. Further, the arc target position corresponding to bead B(i) is shown as P(i). Therefore, the base material 90, beads B(1) to B(6), and arc target positions P(1) to P(6) are indicated by broken lines. However, since the base material 90 and some of the beads B(1) to B(3) completely overlap in the planned image IP and photographed image IC, the broken lines cannot be distinguished.

また、撮影画像ICは実線で示している。撮影画像ICは、積層計画における溶接トーチ13の軌道が上記のようにカメラ15のレンズ面に直交する方向に1層当たり1パスで6層存在する場合において、3層目までが積層された状態を例にとっている。即ち、画像中、下からi番目の層のビードをB’(i)とすると、撮影画像ICは、母材90の画像の上に下からビードB’(1)~B’(3)の正面画像が並んだものとなっている。また、撮影画像ICは、ビードB’(3)の上にビードB’(4)を形成するために位置付けられた溶接トーチ13の画像と、その溶接トーチ13から送り出された溶加材14の画像とを更に含んでいる。従って、母材90、ビードB’(1)~B’(3)、溶接トーチ13、及び溶加材14が実線で示されている。 Further, the photographed image IC is shown by a solid line. The photographed image IC shows a state where up to the third layer is laminated when the trajectory of the welding torch 13 in the lamination plan exists in the direction perpendicular to the lens surface of the camera 15 as described above, with one pass per layer and six layers. is taken as an example. That is, if the bead of the i-th layer from the bottom in the image is B'(i), the photographed image IC shows beads B'(1) to B'(3) from the bottom on the image of the base material 90. The front images are lined up. The captured image IC also includes an image of the welding torch 13 positioned to form bead B'(4) on bead B'(3), and an image of the filler metal 14 sent out from the welding torch 13. It also includes images. Therefore, the base material 90, beads B'(1) to B'(3), welding torch 13, and filler metal 14 are shown as solid lines.

このように計画画像IPと撮影画像ICとを重ね合わせて比較することにより、金属積層造形システム1は、計画画像IPにおけるビード正面画像の積層方向と撮影画像ICにおけるビード正面画像の積層方向とのずれ方向及びずれ量を算出する。この場合、ずれ方向は、時計回り方向及び反時計回り方向の何れかの方向となる。 By superimposing and comparing the planning image IP and the captured image IC in this way, the metal additive manufacturing system 1 can determine the stacking direction of the bead front image in the planning image IP and the stacking direction of the bead front image in the captured image IC. Calculate the direction and amount of deviation. In this case, the direction of deviation is either clockwise or counterclockwise.

具体的には、計画画像IPにおいて積層されたビード正面画像の中心又はアーク狙い位置をつないだ方向を計画画像IPにおける積層方向とし、撮影画像ICにおいて積層されたビード正面画像の中心をつないだ方向を撮影画像ICにおける積層方向とする。そして、計画画像IPにおける積層方向と撮影画像ICにおける積層方向とのずれ方向及びずれ量、つまり、これらの方向がなす角度を算出する。 Specifically, the direction that connects the centers of the bead front images stacked in the planning image IP or the arc target positions is the stacking direction in the planning image IP, and the direction that connects the centers of the stacked bead front images in the photographed image IC. is the stacking direction in the photographed image IC. Then, the direction and amount of deviation between the stacking direction in the plan image IP and the stacking direction in the captured image IC, that is, the angle formed by these directions, are calculated.

例えば、図5-2に示すように、撮影画像ICにおけるビード正面画像の積層方向が、計画画像IPにおけるビード正面画像の積層方向から反時計回りにθ傾いた方向を向いていたとする。すると、溶接トーチ13の傾き方向は計画された方向に対して反時計回り方向にθだけずれていることになる。 For example, as shown in FIG. 5-2, assume that the stacking direction of the bead front images in the photographed image IC is tilted counterclockwise by θ from the stacking direction of the bead front images in the planning image IP. Then, the direction of inclination of the welding torch 13 is deviated from the planned direction by θ in the counterclockwise direction.

その後、金属積層造形システム1は、上記で求めたずれ方向及びずれ量に基づいて、溶接トーチ13の傾きを修正する。つまり、カメラ15に対する溶接トーチ13の相対位置を修正する。例えば、上述したように、溶接トーチ13の傾き方向が計画された積層方向に対して反時計回り方向にθだけずれていたとすると、カメラ15のレンズ面に平行な平面上で、溶接トーチ13を時計回り方向にθだけ回転させる。 Thereafter, the metal additive manufacturing system 1 corrects the inclination of the welding torch 13 based on the shift direction and shift amount determined above. That is, the relative position of welding torch 13 with respect to camera 15 is corrected. For example, as described above, if the inclination direction of the welding torch 13 is deviated by θ in the counterclockwise direction from the planned stacking direction, the welding torch 13 is tilted on a plane parallel to the lens surface of the camera 15. Rotate clockwise by θ.

第二に、本実施の形態では、金属積層造形システム1が、溶接トーチ13を自身の軸を中心として回転させつつカメラ15で溶加材14を撮影して溶加材14の曲がり方向を評価し、溶接トーチ13の姿勢を補正する。 Second, in this embodiment, the metal additive manufacturing system 1 photographs the filler metal 14 with the camera 15 while rotating the welding torch 13 about its own axis, and evaluates the bending direction of the filler metal 14. Then, the posture of the welding torch 13 is corrected.

図6(a)~(d)は、溶接トーチ13を回転させながらカメラ15で撮影された撮影画像ICの一例を示した図である。 FIGS. 6A to 6D are diagrams showing examples of photographed images IC taken by the camera 15 while rotating the welding torch 13.

(a)は、溶接トーチ13を回転しない状態での撮影画像ICである。この撮影画像ICにおいて、溶加材14の先端は方向D1へ曲がっている。 (a) is a photographed image IC with the welding torch 13 not rotating. In this photographed image IC, the tip of the filler material 14 is bent in the direction D1.

(b)は、(a)の状態の溶接トーチ13を例えば上面から見て反時計回りに90°回転させた状態での撮影画像ICである。この撮影画像ICにおいて、溶加材14の先端はカメラ15のレンズ面とは垂直でカメラ15から遠ざかる方向へ曲がった状態になるので、溶加材14の曲がりは確認できない。 (b) is a photographed image IC in which the welding torch 13 in the state of (a) is rotated 90° counterclockwise when viewed from above, for example. In this photographed image IC, the tip of the filler metal 14 is perpendicular to the lens surface of the camera 15 and bent in a direction away from the camera 15, so the bending of the filler metal 14 cannot be confirmed.

(c)は、(b)の状態の溶接トーチ13を例えば上面から見て反時計回りに更に90°回転させた状態での撮影画像ICである。この撮影画像ICにおいて、溶加材14の先端は方向D3へ曲がっている。 (c) is a photographed image IC in which the welding torch 13 in the state of (b) is further rotated by 90° counterclockwise when viewed from the top, for example. In this photographed image IC, the tip of the filler material 14 is bent in the direction D3.

(d)は、(b)の状態の溶接トーチ13を例えば上面から見て反時計回りに更に90°回転させた状態での撮影画像ICである。この撮影画像ICにおいて、溶加材14の先端はカメラ15のレンズ面とは垂直でカメラ15に近付く方向へ曲がった状態になるので、溶加材14の曲がりは確認できない。 (d) is a photographed image IC in which the welding torch 13 in the state of (b) is further rotated by 90° counterclockwise when viewed from the top, for example. In this photographed image IC, the tip of the filler metal 14 is perpendicular to the lens surface of the camera 15 and bent in a direction approaching the camera 15, so the bending of the filler metal 14 cannot be confirmed.

この場合、金属積層造形システム1は、溶接トーチ13を(b)又は(d)の状態として、溶接を行う。 In this case, the metal additive manufacturing system 1 performs welding with the welding torch 13 in the state (b) or (d).

[本実施の形態の機能構成]
(積層計画装置の機能構成)
図7は、本実施の形態における積層計画装置30の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における積層計画装置30は、CADデータ取得部41と、CADデータ分割部42と、積層計画部43と、制御プログラム生成部44と、計画画像生成部45と、情報出力部46とを備える。
[Functional configuration of this embodiment]
(Functional configuration of layer planning device)
FIG. 7 is a diagram showing an example of the functional configuration of the stacking planning device 30 in this embodiment. As illustrated, the stack planning device 30 in this embodiment includes a CAD data acquisition section 41, a CAD data division section 42, a stack planning section 43, a control program generation section 44, a plan image generation section 45, and an information output section 46.

CADデータ取得部41は、CAD装置20から、積層造形物100の三次元形状を表す三次元CADデータを取得する。 The CAD data acquisition unit 41 acquires three-dimensional CAD data representing the three-dimensional shape of the layered object 100 from the CAD device 20 .

CADデータ分割部42は、CADデータ取得部41が取得した三次元CADデータを複数の層に分割(スライス)することで、各層の形状をそれぞれが表す複数の層形状データを生成する。その際、CADデータ分割部42は、三次元CADデータを複数の層に分割し易い内部形式に変換してもよい。 The CAD data division unit 42 divides (slices) the three-dimensional CAD data acquired by the CAD data acquisition unit 41 into a plurality of layers, thereby generating a plurality of layer shape data each representing the shape of each layer. At this time, the CAD data dividing unit 42 may convert the three-dimensional CAD data into an internal format that can be easily divided into a plurality of layers.

積層計画部43は、CADデータ分割部42が生成した複数の層形状データの各層の高さ及び幅に合ったビード101を溶着する際の溶接条件やアーク狙い位置を含む積層計画を生成する。このような積層計画を生成するには、ビード101の高さや幅の他、ビード101の断面形状を近似するモデルが必要である。これらは測定実験の実測値や、溶着金属量の断面積から計算して推定したものでもよい。本実施の形態では、溶接速度やワイヤ送給速度を数条件振って溶着量を変えつつ、ビードオンプレート溶接や鉛直に数層の積層を行い、各々の条件にて1層当たりの高さや幅を測定した結果をデータベース化する。そして、積層する際に積層する所望の高さや幅を満たす溶接速度と溶着量を選択し、測定した結果から各層の推定形状を随時計算し、アーク狙い位置を決める。尚、溶着断面の計算は溶加材14の材質や、既に積層した部位の形状の状態によって計算方法を変えるようにしてもよい。この計算方法によって造形物を内包する積層を計画していく。 The stacking planning unit 43 generates a stacking plan including welding conditions and arc target positions when welding the bead 101 that matches the height and width of each layer of the plurality of layer shape data generated by the CAD data dividing unit 42. To generate such a stacking plan, a model that approximates the height and width of the bead 101 as well as the cross-sectional shape of the bead 101 is required. These may be actual values from measurement experiments or estimated values calculated from the cross-sectional area of the amount of welded metal. In this embodiment, bead-on-plate welding and vertical stacking of several layers are performed while varying the welding speed and wire feed speed under several conditions to change the amount of welding, and the height and width of each layer are determined under each condition. Create a database of measurement results. Then, when stacking, the welding speed and amount of welding that satisfy the desired height and width of the stack are selected, the estimated shape of each layer is calculated from the measurement results as needed, and the arc target position is determined. Note that the calculation method for calculating the welded cross section may be changed depending on the material of the filler metal 14 and the state of the shape of the already laminated parts. Using this calculation method, we plan the lamination that will contain the object.

制御プログラム生成部44は、積層計画部43が生成した積層計画に従って溶接を行うように溶接ロボット10を制御するための制御プログラムを生成する。 The control program generation unit 44 generates a control program for controlling the welding robot 10 to perform welding according to the stacking plan generated by the stacking planning unit 43.

計画画像生成部45は、積層計画部43が生成した積層計画から計画画像IPを生成する。積層計画は、例えば、CADデータ分割部42が生成した複数の層形状データの各層について、ビード101の断面形状及びアーク狙い位置の列を、母材90を基準とした三次元の座標の列として含む。従って、母材90を基準とした予め定められた位置にカメラ15を固定すれば、カメラ15を基準としたビード101の断面形状及びアーク狙い位置の三次元の座標の列も算出することができる。そして、カメラ15のレンズ面に平行な任意の平面とこの三次元の座標の列との交点の座標も分かるので、その平面上のビード101の断面形状及びアーク狙い位置も分かる。但し、撮影画像ICの範囲は、その平面上の撮影範囲を、カメラ15の倍率及び視野角に応じて縮小したものとなっている。そのため、撮影画像IC上の長さをカメラ15の倍率及び視野角、カメラ15からその平面までの距離等に基づいて拡大することにより、その平面上の実際の長さは算出されることになる。 The plan image generating section 45 generates a plan image IP from the stack plan generated by the stack planning section 43. For example, the stacking plan is based on a row of the cross-sectional shape of the bead 101 and the arc target position for each layer of the plurality of layer shape data generated by the CAD data dividing unit 42, as a row of three-dimensional coordinates with the base material 90 as a reference. include. Therefore, by fixing the camera 15 at a predetermined position with respect to the base material 90, it is possible to calculate the cross-sectional shape of the bead 101 and the three-dimensional coordinate sequence of the arc target position with respect to the camera 15. . Since the coordinates of the intersection of this three-dimensional coordinate array with an arbitrary plane parallel to the lens surface of the camera 15 are also known, the cross-sectional shape of the bead 101 on that plane and the arc target position are also known. However, the range of the photographed image IC is obtained by reducing the photographing range on the plane according to the magnification and viewing angle of the camera 15. Therefore, by enlarging the length on the photographed image IC based on the magnification and viewing angle of the camera 15, the distance from the camera 15 to the plane, etc., the actual length on the plane is calculated. .

情報出力部46は、制御プログラム生成部44が生成した制御プログラムと、計画画像生成部45が生成した計画画像IPとを含む情報を記録媒体70に出力する。 The information output unit 46 outputs information including the control program generated by the control program generation unit 44 and the plan image IP generated by the plan image generation unit 45 to the recording medium 70.

(制御装置の機能構成)
図8は、本実施の形態における制御装置50の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における制御装置50は、情報取得部61と、制御プログラム記憶部62と、制御プログラム実行部63と、計画画像記憶部64と、撮影画像受信部65と、トーチ位置補正部66と、トーチ姿勢補正部67とを備える。
(Functional configuration of control device)
FIG. 8 is a diagram showing an example of the functional configuration of the control device 50 in this embodiment. As illustrated, the control device 50 in this embodiment includes an information acquisition section 61, a control program storage section 62, a control program execution section 63, a planned image storage section 64, a captured image reception section 65, and a torch. It includes a position correction section 66 and a torch posture correction section 67.

情報取得部61は、記録媒体70に記録された情報を取得する。この情報には、制御プログラムと、計画画像IPとが含まれる。本実施の形態では、積層体を積層するための積層計画から作成された画像であって計画された積層体の正面画像を含む画像である計画画像を取得する計画画像取得手段の一例として、情報取得部61を設けている。 The information acquisition unit 61 acquires information recorded on the recording medium 70. This information includes a control program and a planning image IP. In the present embodiment, as an example of a plan image acquisition means for acquiring a plan image that is an image created from a stacking plan for stacking stacked bodies and includes a front image of the planned stacked body, the information An acquisition section 61 is provided.

制御プログラム記憶部62は、情報取得部61が取得した情報のうち、制御プログラムを記憶する。 The control program storage unit 62 stores a control program among the information acquired by the information acquisition unit 61.

制御プログラム実行部63は、制御プログラム記憶部62に記憶された制御プログラムを読み出して実行する。これにより、制御プログラム実行部63は、積層計画部43が生成した積層計画に従ってビード101を形成するよう、溶接ロボット10を制御する。また、制御プログラム実行部63は、例えば、1パスの溶接の終了後に、トーチ位置補正部66を呼び出して、溶接トーチ13の位置を補正させる。更に、制御プログラム実行部63は、例えば、1パスの溶接の開始前に、トーチ姿勢補正部67を呼び出して、溶接トーチ13の姿勢を補正させる。 The control program execution unit 63 reads and executes the control program stored in the control program storage unit 62. Thereby, the control program execution unit 63 controls the welding robot 10 to form the bead 101 according to the stacking plan generated by the stacking planning unit 43. Further, the control program execution unit 63 calls the torch position correction unit 66 to correct the position of the welding torch 13, for example, after one pass of welding is completed. Further, the control program execution unit 63 calls the torch attitude correction unit 67 to correct the attitude of the welding torch 13, for example, before starting one pass of welding.

計画画像記憶部64は、情報取得部61が取得した情報のうち、計画画像IPを記憶する。 The plan image storage unit 64 stores the plan image IP among the information acquired by the information acquisition unit 61.

撮影画像受信部65は、トーチ位置補正部66又はトーチ姿勢補正部67の指示によりカメラ15を制御して造形中の積層造形物100の正面画像を撮影する。そして、カメラ15からその撮影した正面画像である撮影画像ICを受信する。本実施の形態では、撮影部にて撮影された画像であって溶接トーチを用いて造形中の積層体の正面画像を含む画像である撮影画像を取得する撮影画像取得手段の一例として、撮影画像受信部65を設けている。 The photographed image receiving section 65 controls the camera 15 according to instructions from the torch position correcting section 66 or the torch posture correcting section 67 to take a front image of the layered object 100 being formed. Then, the photographed image IC, which is the photographed front image, is received from the camera 15. In this embodiment, as an example of a photographed image acquisition unit that acquires a photographed image that is an image photographed in a photographing section and includes a front image of a laminate that is being modeled using a welding torch, the photographed image A receiving section 65 is provided.

トーチ位置補正部66は、制御プログラム実行部63から呼び出されると、カメラ15から撮影画像ICを受信するよう撮影画像受信部65を制御して撮影画像ICを取得する。すると、トーチ位置補正部66は、計画画像記憶部64に記憶された計画画像IPと、撮影画像受信部65から取得した撮影画像ICとを比較し、溶接トーチ13の位置のずれ方向及びずれ量を検出する。そして、この検出したずれ方向及びずれ量に基づいて、溶接トーチ13の位置を補正する。 When called by the control program execution unit 63, the torch position correction unit 66 controls the captured image receiving unit 65 to receive the captured image IC from the camera 15, and acquires the captured image IC. Then, the torch position correction unit 66 compares the planned image IP stored in the planned image storage unit 64 with the photographed image IC acquired from the photographed image receiving unit 65, and determines the direction and amount of displacement of the position of the welding torch 13. Detect. Then, the position of the welding torch 13 is corrected based on the detected direction and amount of deviation.

ここで、溶接トーチ13の位置の補正には、上述したように、溶接トーチ13の位置の水平方向への補正、溶接トーチ13の位置の鉛直方向への補正、溶接トーチ13の傾きの補正がある。 Here, as described above, the correction of the position of the welding torch 13 includes correction of the position of the welding torch 13 in the horizontal direction, correction of the position of the welding torch 13 in the vertical direction, and correction of the inclination of the welding torch 13. be.

まず、溶接トーチ13の位置を水平方向に補正する場合について説明する。この場合、トーチ位置補正部66は、まず、計画画像IPにおけるアーク狙い位置と、撮影画像ICにおける溶接トーチ13の位置とのずれ方向及びずれ量を検出し、そのずれ方向及びずれ量に基づいて溶接トーチ13の位置を水平方向に補正する。或いは、計画画像IPにおけるビード正面画像の位置と、撮影画像ICにおけるビード正面画像の位置との水平方向におけるずれ方向及びずれ量を検出し、そのずれ方向及びずれ量に基づいて溶接トーチ13の位置を水平方向に補正する。これらのずれ方向及びずれ量に基づく補正は、溶加材の曲がりを考慮せずに溶接トーチの位置を水平方向に補正する第1の補正の一例である。その後、撮影画像ICにおける溶加材14の曲がり方向及び曲がり量を検出し、その曲がり方向及び曲がり量に基づいて溶接トーチ13の位置を水平方向に更に補正する。この曲がり方向及び曲がり量に基づく補正は、溶加材の曲がりを考慮して溶接トーチの位置を水平方向に補正する第2の補正の一例である。 First, a case will be described in which the position of the welding torch 13 is corrected in the horizontal direction. In this case, the torch position correction unit 66 first detects the direction and amount of deviation between the arc target position in the planning image IP and the position of the welding torch 13 in the photographed image IC, and based on the direction and amount of deviation, The position of the welding torch 13 is corrected in the horizontal direction. Alternatively, the direction and amount of deviation in the horizontal direction between the position of the bead front image in the plan image IP and the position of the bead front image in the captured image IC are detected, and the position of the welding torch 13 is determined based on the direction and amount of deviation. Correct horizontally. The correction based on the direction and amount of deviation is an example of a first correction in which the position of the welding torch is corrected in the horizontal direction without considering the bending of the filler metal. Thereafter, the bending direction and bending amount of the filler metal 14 in the photographed image IC are detected, and the position of the welding torch 13 is further corrected in the horizontal direction based on the bending direction and bending amount. This correction based on the bending direction and bending amount is an example of a second correction in which the position of the welding torch is corrected in the horizontal direction in consideration of the bending of the filler metal.

次に、溶接トーチ13の位置を鉛直方向に補正する場合について説明する。この場合、トーチ位置補正部66は、計画画像IPにおけるビード正面画像の位置と、撮影画像ICにおけるビード正面画像の位置との鉛直方向におけるずれ方向及びずれ量を検出し、そのずれ方向及びずれ量に基づいて溶接トーチ13の位置を鉛直方向に補正する。 Next, a case will be described in which the position of the welding torch 13 is corrected in the vertical direction. In this case, the torch position correction unit 66 detects the direction and amount of deviation in the vertical direction between the position of the bead front image in the planning image IP and the position of the bead front image in the photographed image IC, and detects the direction and amount of deviation in the vertical direction. The position of the welding torch 13 is corrected in the vertical direction based on.

次いで、溶接トーチ13の傾きを補正する場合について説明する。この場合、トーチ位置補正部66は、計画画像IPにおいて積層されたビード正面画像の中心又はアーク狙い位置をつないだ線の傾きと、撮影画像ICにおいて積層されたビード正面画像の中心をつないだ線の傾きとのずれ方向及びずれ量を検出し、そのずれ方向及びずれ量に基づいて溶接トーチ13の傾きを補正する。 Next, a case of correcting the inclination of the welding torch 13 will be described. In this case, the torch position correction unit 66 adjusts the slope of the line connecting the centers of the stacked bead front images or the arc target positions in the planning image IP, and the line connecting the centers of the stacked bead front images in the captured image IC. The direction and amount of deviation from the inclination of the welding torch 13 are detected, and the inclination of the welding torch 13 is corrected based on the direction and amount of deviation.

本実施の形態では、計画画像に含まれる正面画像と撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて溶接トーチの位置を補正する位置補正手段の一例として、トーチ位置補正部66を設けている。 In this embodiment, a torch position correction unit 66 is provided as an example of a position correction unit that corrects the position of the welding torch based on a comparison between the front image included in the plan image and the front image included in the photographed image. .

トーチ姿勢補正部67は、制御プログラム実行部63から呼び出されると、溶接トーチ13を回転させるよう溶接ロボット10を制御すると共に、カメラ15から回転ごとの撮影画像ICを受信するよう撮影画像受信部65を制御して回転ごとの撮影画像ICを取得する。そして、撮影画像IC上で最も曲がりが小さい回転を特定し、その回転の時の角度だけ溶接トーチ13を回転させた状態で溶接を行うよう溶接ロボット10を制御する。 When called by the control program execution unit 63, the torch posture correction unit 67 controls the welding robot 10 to rotate the welding torch 13, and also controls the captured image receiving unit 65 to receive a captured image IC from the camera 15 for each rotation. is controlled to obtain a captured image IC for each rotation. Then, the welding robot 10 is controlled to perform welding by specifying the rotation with the smallest bend on the photographed image IC, and by rotating the welding torch 13 by the angle of that rotation.

[本実施の形態の動作]
(積層計画装置の動作)
図9は、本実施の形態における積層計画装置30の動作例を示したフローチャートである。
[Operation of this embodiment]
(Operation of layer planning device)
FIG. 9 is a flowchart showing an example of the operation of the stacking planning device 30 in this embodiment.

積層計画装置30では、まず、CADデータ取得部41が、CAD装置20から三次元CADデータを取得する(ステップ301)。 In the stack planning device 30, first, the CAD data acquisition unit 41 acquires three-dimensional CAD data from the CAD device 20 (step 301).

次に、CADデータ分割部42が、ステップ301で取得された三次元CADデータを複数の層に分割して、層形状データを生成する(ステップ302)。 Next, the CAD data dividing unit 42 divides the three-dimensional CAD data acquired in step 301 into a plurality of layers to generate layer shape data (step 302).

次に、積層計画部43が、ステップ302で生成された層形状データから積層計画を生成する(ステップ303)。 Next, the stack planning unit 43 generates a stack plan from the layer shape data generated in step 302 (step 303).

次に、制御プログラム生成部44が、ステップ303で生成された積層計画に従ってビード101を形成することにより積層造形物100を造形するように溶接ロボット10を制御する制御プログラムを生成する(ステップ304)。 Next, the control program generation unit 44 generates a control program that controls the welding robot 10 to model the additively manufactured article 100 by forming the bead 101 according to the lamination plan generated in step 303 (step 304). .

一方、計画画像生成部45が、ステップ303で生成された積層計画から、造形中の積層造形物100の正面画像である計画画像IPを生成する(ステップ305)。 On the other hand, the plan image generation unit 45 generates a plan image IP, which is a front image of the layered object 100 being modeled, from the layer plan generated in step 303 (step 305).

最後に、情報出力部46が、ステップ304で生成された制御プログラムと、ステップ305で生成された計画画像IPとを記録媒体70に出力する(ステップ306)。 Finally, the information output unit 46 outputs the control program generated in step 304 and the plan image IP generated in step 305 to the recording medium 70 (step 306).

(制御装置の動作)
制御装置50では、まず、情報取得部61が、記録媒体70から制御プログラムと計画画像IPとを取得し、制御プログラムを制御プログラム記憶部62に、計画画像IPを計画画像記憶部64にそれぞれ記憶する。そして、制御プログラム実行部63が制御プログラム記憶部62に記憶された制御プログラムを読み出してこれを実行する。
(Operation of control device)
In the control device 50, the information acquisition unit 61 first acquires the control program and the planned image IP from the recording medium 70, and stores the control program in the control program storage unit 62 and the planned image IP in the planned image storage unit 64, respectively. do. Then, the control program execution section 63 reads out the control program stored in the control program storage section 62 and executes it.

その際、制御プログラム実行部63が実行する制御プログラムは、例えば、1パスの溶接を終了するごとに、トーチ位置補正部66を呼び出して実行する。 At this time, the control program executed by the control program execution section 63 calls and executes the torch position correction section 66 every time one pass of welding is completed, for example.

図10は、このトーチ位置補正部66の動作例を示したフローチャートである。尚、このフローチャートでは、溶接トーチ13の位置を水平方向に補正する場合、特に、アーク狙い位置と溶接トーチ13の位置とのずれを補正した後、溶加材14の曲がり方向及び曲がり量に基づいて補正量を調整する場合について説明する。 FIG. 10 is a flowchart showing an example of the operation of the torch position correction section 66. In addition, in this flowchart, when correcting the position of the welding torch 13 in the horizontal direction, in particular, after correcting the deviation between the arc aiming position and the position of the welding torch 13, The case where the correction amount is adjusted will be explained.

図示するように、トーチ位置補正部66は、制御プログラムから呼び出されると、まず、カメラ15に撮影画像ICを撮影させてこれを受信するように撮影画像受信部65を制御し、撮影画像受信部65から撮影画像ICを取得する(ステップ501)。 As shown in the figure, when called from the control program, the torch position correction unit 66 first controls the captured image receiving unit 65 to cause the camera 15 to capture a captured image IC and receive it, and A captured image IC is acquired from 65 (step 501).

これにより、トーチ位置補正部66は、計画画像記憶部64に記憶された計画画像IPにおけるアーク狙い位置と、ステップ501で取得した撮影画像ICにおける溶接トーチ13の位置とを比較し、溶接トーチ13のずれ方向及びずれ量を検出する(ステップ502)。 Thereby, the torch position correction unit 66 compares the arc aiming position in the plan image IP stored in the plan image storage unit 64 with the position of the welding torch 13 in the captured image IC acquired in step 501, and The direction and amount of displacement are detected (step 502).

そして、トーチ位置補正部66は、ステップ502で検出した溶接トーチ13のずれ方向及びずれ量に基づいて、溶接トーチ13の位置を補正する(ステップ503)。即ち、溶接トーチ13をずれ方向とは反対の方向にずれ量だけずらすよう溶接ロボット10を制御する。 Then, the torch position correction unit 66 corrects the position of the welding torch 13 based on the direction and amount of deviation of the welding torch 13 detected in step 502 (step 503). That is, the welding robot 10 is controlled to shift the welding torch 13 by the amount of shift in the direction opposite to the direction of shift.

その後、トーチ位置補正部66は、ステップ501で取得した撮影画像ICにおける溶加材14の曲がり方向及び曲がり量を検出する(ステップ504)。 Thereafter, the torch position correction unit 66 detects the bending direction and bending amount of the filler material 14 in the captured image IC acquired in step 501 (step 504).

そして、トーチ位置補正部66は、ステップ504で検出した溶加材14の曲がり方向及び曲がり量に基づいて、溶接トーチ13の位置を補正する(ステップ505)。即ち、溶接トーチ13を曲がり方向とは反対の方向に曲がり量だけずらすよう溶接ロボット10を制御する。 Then, the torch position correction unit 66 corrects the position of the welding torch 13 based on the bending direction and bending amount of the filler metal 14 detected in step 504 (step 505). That is, the welding robot 10 is controlled to shift the welding torch 13 in the opposite direction to the bending direction by the bending amount.

また、制御プログラム実行部63が実行する制御プログラムは、これに加えて、例えば、1パスの溶接を開始する前に、トーチ姿勢補正部67を呼び出して実行してもよい。 Further, in addition to this, the control program executed by the control program execution section 63 may call the torch posture correction section 67 and execute it, for example, before starting one pass of welding.

図11は、このトーチ姿勢補正部67の動作例を示したフローチャートである。尚、このフローチャートでは、溶接トーチ13を、1回当たり(360/n)°の回転をn回行うことにより、360°回転させるものとする(nは自然数)。図6(a)~(d)に示した例は、n=4の場合の例である。 FIG. 11 is a flowchart showing an example of the operation of the torch posture correction section 67. In this flowchart, it is assumed that the welding torch 13 is rotated by 360° by rotating (360/n)° n times (n is a natural number). The examples shown in FIGS. 6(a) to 6(d) are examples where n=4.

図示するように、トーチ姿勢補正部67は、制御プログラムから呼び出されると、まず、溶接トーチ13の回転回数を示すインデックスiを1に設定する(ステップ551)。そして、インデックスiを1ずつ増加させながら、インデックスiがnを超えるまで、以下の処理を行う。 As shown in the figure, when called from the control program, the torch posture correction unit 67 first sets an index i indicating the number of rotations of the welding torch 13 to 1 (step 551). Then, the following process is performed while increasing the index i by 1 until the index i exceeds n.

即ち、トーチ姿勢補正部67は、溶接トーチ13を(i×360/n)°だけ回転するように、溶接ロボット10を制御する(ステップ552)。次に、カメラ15に撮影画像ICを撮影させてこれを受信するように撮影画像受信部65を制御し、撮影画像受信部65から撮影画像ICを取得する(ステップ553)。そして、インデックスiに1を加算する(ステップ554)。 That is, the torch posture correction unit 67 controls the welding robot 10 to rotate the welding torch 13 by (i×360/n)° (step 552). Next, the photographed image receiving section 65 is controlled to cause the camera 15 to photograph and receive the photographed image IC, and the photographed image IC is acquired from the photographed image receiving section 65 (step 553). Then, 1 is added to index i (step 554).

その後、トーチ姿勢補正部67は、インデックスiがnを超えたかどうかを判定する(ステップ555)。トーチ姿勢補正部67は、インデックスiがnを超えていないと判定すれば、処理をステップ552へ戻し、インデックスiがnを超えたと判定すれば、処理をステップ556へ進める。 Thereafter, the torch posture correction unit 67 determines whether the index i exceeds n (step 555). If the torch attitude correction unit 67 determines that the index i does not exceed n, the process returns to step 552, and if it determines that the index i exceeds n, the process proceeds to step 556.

次いで、トーチ姿勢補正部67は、インデックスiを1からnまで増加させながらステップ553で取得した撮影画像ICから、溶加材14の曲がりが最小となる場合のインデックスkを求め、溶加材14の曲がりが最小となる溶接トーチ13の回転角度を(k×360/n)°として求める(ステップ556)。 Next, the torch posture correction unit 67 calculates an index k when the bending of the filler material 14 is minimized from the captured image IC acquired in step 553 while increasing the index i from 1 to n, and The rotation angle of the welding torch 13 that minimizes the bending is determined as (k×360/n)° (step 556).

これにより、トーチ姿勢補正部67は、ステップ556で求めた回転角度だけ、溶接トーチ13を回転するよう、溶接ロボット10を制御する(ステップ557)。 Thereby, the torch posture correction unit 67 controls the welding robot 10 to rotate the welding torch 13 by the rotation angle determined in step 556 (step 557).

[本実施の形態の効果]
以上述べたように、本実施の形態では、積層計画から作成された積層造形物100の正面画像を含む計画画像IPと、カメラ15にて撮影された造形中の積層造形物100の正面画像を含む撮影画像ICとを取得し、計画画像IPに含まれる正面画像と撮影画像ICに含まれる正面画像との比較に基づいて、溶接トーチ13の位置を補正するようにした。これにより、アークを用いて溶加材14を溶融及び固化してなるビード101を複数重ねて積層造形物100を製造する際に、積層計画における積層造形物100の正面画像と造形中の積層造形物100の正面画像とを比較して溶接トーチ13の位置を補正することが可能となった。
[Effects of this embodiment]
As described above, in this embodiment, the plan image IP including the front image of the laminate-produced object 100 created from the laminate plan and the front image of the laminate-produced object 100 that is being modeled taken by the camera 15 are used. The position of the welding torch 13 is corrected based on a comparison between the front image included in the planning image IP and the front image included in the captured image IC. As a result, when manufacturing a layered object 100 by stacking a plurality of beads 101 formed by melting and solidifying the filler material 14 using an arc, the front image of the layered object 100 in the layering plan and the layered object being formed It has become possible to correct the position of the welding torch 13 by comparing the front image of the object 100.

1…金属積層造形システム、10…溶接ロボット、20…CAD装置、30…積層計画装置、41…CADデータ取得部、42…CADデータ分割部、43…積層計画部、44…制御プログラム生成部、45…計画画像生成部、46…情報出力部、50…制御装置、61…情報取得部、62…制御プログラム記憶部、63…制御プログラム実行部、64…計画画像記憶部、65…撮影画像受信部、66…トーチ位置補正部、67…トーチ姿勢補正部、70…記録媒体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Metal additive manufacturing system, 10... Welding robot, 20... CAD device, 30... Lamination planning device, 41... CAD data acquisition part, 42... CAD data division part, 43... Lamination planning part, 44... Control program generation part, 45... Planned image generation section, 46... Information output section, 50... Control device, 61... Information acquisition section, 62... Control program storage section, 63... Control program execution section, 64... Planned image storage section, 65... Captured image reception Part, 66...Torch position correction part, 67...Torch posture correction part, 70...Recording medium

Claims (14)

アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造方法であって、
溶接トーチを用いて造形中の前記積層体の正面画像を撮影可能な位置に、撮影部を設置する工程と、
前記積層体を積層するための積層計画から、計画された当該積層体の正面画像を含む計画画像を作成する工程と、
前記撮影部にて撮影された造形中の前記積層体の正面画像を含む撮影画像を取得する工程と、
前記計画画像に含まれる正面画像と、前記撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて、前記溶接トーチの位置を補正する工程と
を含むことを特徴とする造形物の製造方法。
A method for manufacturing a shaped article including a laminate made of a plurality of stacked beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc,
a step of installing a photographing unit at a position where a front image of the laminate being modeled can be photographed using a welding torch;
a step of creating a plan image including a front image of the planned laminate from a stacking plan for stacking the laminate;
acquiring a photographed image including a front image of the laminate being modeled taken in the photographing section;
A method for manufacturing a shaped object, comprising the step of correcting the position of the welding torch based on a comparison between a front image included in the plan image and a front image included in the photographed image.
前記補正する工程では、前記溶接トーチの位置を水平方向に補正することを特徴とする請求項1に記載の造形物の製造方法。 2. The method of manufacturing a shaped article according to claim 1, wherein in the correcting step, the position of the welding torch is corrected in a horizontal direction. 前記補正する工程では、前記溶接トーチから突出した溶加材の曲がりを考慮せずに当該溶接トーチの位置を水平方向に補正する第1の補正と、当該溶加材の曲がりを考慮して当該溶接トーチの位置を水平方向に補正する第2の補正とを行うことを特徴とする請求項2に記載の造形物の製造方法。 In the correction step, the first correction corrects the position of the welding torch in the horizontal direction without considering the bending of the filler metal protruding from the welding torch, and the first correction takes into account the bending of the filler metal. 3. The method of manufacturing a shaped article according to claim 2, further comprising performing a second correction of horizontally correcting the position of the welding torch. 前記計画画像は、前記溶接トーチのアーク狙い位置を含み、
前記撮影画像は、前記溶接トーチの画像を含み、
前記第1の補正は、前記計画画像に含まれる前記アーク狙い位置と、前記撮影画像に含まれる前記溶接トーチの画像の位置とのずれ方向及びずれ量に基づく補正であることを特徴とする請求項3に記載の造形物の製造方法。
The plan image includes an arc target position of the welding torch,
The photographed image includes an image of the welding torch,
The first correction is a correction based on the direction and amount of deviation between the arc target position included in the plan image and the position of the welding torch image included in the photographed image. Item 3. The method for producing a shaped article according to item 3.
前記計画画像は、計画されたビードの正面画像を含み、
前記撮影画像は、造形中のビードの正面画像を含み、
前記第1の補正は、前記計画画像に含まれる計画されたビードの正面画像の位置と、前記撮影画像に含まれる造形中のビードの正面画像の位置とのずれ方向及びずれ量に基づく補正であることを特徴とする請求項3に記載の造形物の製造方法。
the planning image includes a frontal image of the planned bead;
The photographed image includes a front image of the bead being formed,
The first correction is a correction based on the direction and amount of deviation between the position of the planned front image of the bead included in the planning image and the position of the front image of the bead being modeled included in the photographed image. The method for manufacturing a shaped article according to claim 3, characterized in that:
前記撮影画像は、前記溶加材の画像を含み、
前記第2の補正は、前記撮影画像に含まれる前記溶加材の画像の曲がり方向及び曲がり量に基づく補正であることを特徴とする請求項3に記載の造形物の製造方法。
The photographed image includes an image of the filler material,
4. The method for manufacturing a shaped object according to claim 3, wherein the second correction is a correction based on a bending direction and a bending amount of an image of the filler material included in the photographed image.
前記補正する工程では、前記溶接トーチの位置を鉛直方向に補正することを特徴とする請求項1に記載の造形物の製造方法。 2. The method of manufacturing a shaped article according to claim 1, wherein in the correcting step, the position of the welding torch is corrected in a vertical direction. 前記計画画像は、計画されたビードの正面画像を含み、
前記撮影画像は、造形中のビードの正面画像を含み、
前記補正する工程では、前記計画画像に含まれる計画されたビードの正面画像の位置と、前記撮影画像に含まれる造形中のビードの正面画像の位置とのずれ方向及びずれ量に基づいて、前記溶接トーチの位置を鉛直方向に補正することを特徴とする請求項7に記載の造形物の製造方法。
the planning image includes a frontal image of the planned bead;
The photographed image includes a front image of the bead being formed,
In the correcting step, the correction is performed based on the direction and amount of deviation between the position of the planned front image of the bead included in the planning image and the position of the front image of the bead being modeled included in the photographed image. 8. The method for manufacturing a shaped article according to claim 7, wherein the position of the welding torch is corrected in the vertical direction.
前記補正する工程では、前記溶接トーチの傾きを補正することを特徴とする請求項1に記載の造形物の製造方法。 2. The method of manufacturing a shaped article according to claim 1, wherein in the correcting step, the inclination of the welding torch is corrected. 前記計画画像は、計画されたビードの正面画像を含み、
前記撮影画像は、造形中のビードの正面画像を含み、
前記補正する工程では、前記計画画像に含まれる計画されたビードの正面画像の積層方向と、前記撮影画像に含まれる造形中のビードの正面画像の積層方向とのずれ方向及びずれ量に基づいて、前記溶接トーチの傾きを補正することを特徴とする請求項9に記載の造形物の製造方法。
the planning image includes a frontal image of the planned bead;
The photographed image includes a front image of the bead being formed,
The correcting step is based on the direction and amount of deviation between the stacking direction of the front image of the planned bead included in the planning image and the stacking direction of the front image of the bead being modeled included in the photographed image. 10. The method of manufacturing a shaped article according to claim 9, further comprising correcting the inclination of the welding torch.
前記溶接トーチを自身の軸を中心として回転させつつ前記撮部で当該溶接トーチから突出した溶加材を撮影して当該溶加材の曲がり方向を検出し、当該曲がり方向に基づいて当該溶接トーチの姿勢を変更する工程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の造形物の製造方法。 While rotating the welding torch around its own axis, the photographing unit photographs the filler metal protruding from the welding torch, detects the bending direction of the filler metal, and performs the welding based on the bending direction. The method for manufacturing a shaped article according to claim 1, further comprising the step of changing the orientation of the torch. アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造方法であって、
前記積層体を積層するための積層計画から作成された画像であって、計画された当該積層体の正面画像を含む画像である計画画像を取得する工程と、
撮影部にて撮影された画像であって、溶接トーチを用いて造形中の前記積層体の正面画像を含む画像である撮影画像を取得する工程と、
前記計画画像に含まれる正面画像と、前記撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて、前記溶接トーチの位置を補正する工程と
を含むことを特徴とする造形物の製造方法。
A method for manufacturing a shaped article including a laminate made of a plurality of stacked beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc,
acquiring a plan image that is an image created from a stacking plan for stacking the laminate and includes a front image of the planned laminate;
a step of acquiring a photographed image, which is an image photographed in a photographing department and is an image including a front image of the laminate being modeled using a welding torch;
A method for manufacturing a shaped object, comprising the step of correcting the position of the welding torch based on a comparison between a front image included in the plan image and a front image included in the photographed image.
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造装置であって、
前記積層体を積層するための積層計画から作成された画像であって、計画された当該積層体の正面画像を含む画像である計画画像を取得する計画画像取得手段と、
撮影部にて撮影された画像であって、溶接トーチを用いて造形中の前記積層体の正面画像を含む画像である撮影画像を取得する撮影画像取得手段と、
前記計画画像に含まれる正面画像と、前記撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて、前記溶接トーチの位置を補正する位置補正手段と
を備えたことを特徴とする造形物の製造装置。
An apparatus for manufacturing a shaped article including a laminate made of a plurality of stacked beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc,
a plan image acquisition unit that acquires a plan image that is an image created from a stacking plan for stacking the laminate and includes a front image of the planned laminate;
a photographed image acquisition means for acquiring a photographed image that is an image photographed in a photographing section and includes a front image of the laminate being formed using a welding torch;
An apparatus for manufacturing a shaped object, comprising: a position correction means for correcting the position of the welding torch based on a comparison between a front image included in the plan image and a front image included in the photographed image. .
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記積層体を積層するための積層計画から作成された画像であって、計画された当該積層体の正面画像を含む画像である計画画像を取得する計画画像取得手段と、
撮影部にて撮影された画像であって、溶接トーチを用いて造形中の前記積層体の正面画像を含む画像である撮影画像を取得する撮影画像取得手段と、
前記計画画像に含まれる正面画像と、前記撮影画像に含まれる正面画像との比較に基づいて、前記溶接トーチの位置を補正する位置補正手段と
して機能させるためのプログラム。
A program for causing a computer to function as a manufacturing device for a shaped article including a laminate of a plurality of stacked beads formed by melting and solidifying filler metal using an arc, the program comprising:
The computer,
a plan image acquisition unit that acquires a plan image that is an image created from a stacking plan for stacking the laminate and includes a front image of the planned laminate;
a photographed image acquisition means for acquiring a photographed image that is an image photographed in a photographing section and includes a front image of the laminate being formed using a welding torch;
A program for functioning as a position correction means for correcting the position of the welding torch based on a comparison between a front image included in the plan image and a front image included in the photographed image.
JP2020024504A 2020-02-17 2020-02-17 Modeled object manufacturing method, modeled object manufacturing device, and program Active JP7391709B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020024504A JP7391709B2 (en) 2020-02-17 2020-02-17 Modeled object manufacturing method, modeled object manufacturing device, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020024504A JP7391709B2 (en) 2020-02-17 2020-02-17 Modeled object manufacturing method, modeled object manufacturing device, and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021126694A JP2021126694A (en) 2021-09-02
JP7391709B2 true JP7391709B2 (en) 2023-12-05

Family

ID=77487693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020024504A Active JP7391709B2 (en) 2020-02-17 2020-02-17 Modeled object manufacturing method, modeled object manufacturing device, and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7391709B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117583698B (en) * 2024-01-19 2024-04-26 中建材(合肥)粉体科技装备有限公司 Automatic surfacing device and surfacing control method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015136795A (en) 2014-01-20 2015-07-30 ローランドディー.ジー.株式会社 Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method
JP2018126760A (en) 2017-02-08 2018-08-16 株式会社神戸製鋼所 Lamination control device, lamination control method and program
JP2018149570A (en) 2017-03-13 2018-09-27 株式会社神戸製鋼所 Manufacturing method, manufacturing system and manufacturing program of stacking formed object

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015136795A (en) 2014-01-20 2015-07-30 ローランドディー.ジー.株式会社 Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method
JP2018126760A (en) 2017-02-08 2018-08-16 株式会社神戸製鋼所 Lamination control device, lamination control method and program
JP2018149570A (en) 2017-03-13 2018-09-27 株式会社神戸製鋼所 Manufacturing method, manufacturing system and manufacturing program of stacking formed object

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021126694A (en) 2021-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110312588B (en) Stacking control device, stacking control method, and storage medium
CN112368099B (en) Method and apparatus for manufacturing layered structure
JP6754118B2 (en) Computer-aided manufacturing equipment, methods and programs for 3D modeling, control program generators for 3D modeling, and 3D modeling systems
JP3732494B2 (en) Simulation device
JP5429872B2 (en) Method and apparatus for controlling a robot for welding a workpiece
EP3863791B1 (en) System and method for weld path generation
JP6068423B2 (en) Robot programming device that teaches robots machining operations
US20230219158A1 (en) Method for generating a path for wire arc additive manufacturing
US10955814B2 (en) Closed-loop robotic deposition of material
US20220410402A1 (en) Autonomous welding robots
JP7391709B2 (en) Modeled object manufacturing method, modeled object manufacturing device, and program
JP2018001393A (en) Robot device, robot control method, program and recording medium
WO2021100268A1 (en) Trajectory plan generation device, trajectory plan generation method, and trajectory plan generation program
JP5556552B2 (en) Robot control device, robot, and teaching method of robot control device
JP2009262306A (en) Method of teaching robot
JP7288391B2 (en) MODEL PRODUCT MANUFACTURING METHOD, MODEL PRODUCT MANUFACTURING DEVICE AND PROGRAM
JP2006072673A (en) Positioner setting method for welding robot
WO2023140015A1 (en) Laminate molded object manufacturing method and manufacturing device, control support device, and program
JP5970434B2 (en) Teaching data creation system and program
JP7223644B2 (en) Modeled article manufacturing method and modeled article manufacturing control method
JP7403418B2 (en) Slag removal procedure generator
JP2020001075A (en) Lamination molding plan design method of laminate molded article, production method, production device and program
JP7203686B2 (en) Molded object manufacturing method
EP4289568A1 (en) Weld angle correction device
WO2023204113A1 (en) Control information generation device, additive manufacturing system and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221101

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230816

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230914

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231122

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7391709

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150