CN114746208A - 补焊设备以及补焊方法 - Google Patents

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Abstract

补焊设备包括：检查结果获取单元，被配置为获取外观检查结果，该外观检查结果包括关于由焊接机器人执行的主焊所产生的焊接工件的焊道的缺陷部分的信息；以及机器人控制单元，被配置为基于缺陷部分的位置与预定宽度之间的关系，使用外观检查结果，指示焊接机器人对缺陷部分的位置执行补焊，其中该预定宽度与该焊道相关。

Description

补焊设备以及补焊方法
技术领域
本发明涉及补焊设备以及补焊方法。
背景技术
专利文献1公开了一种形状检查设备，其将狭缝光投射到焊道上，通过用狭缝光扫描焊道来对焊道上依次形成的形状线进行成像，并且基于依次形成的形状线的成像数据，获取焊道的三维形状作为点云数据。形状检查设备根据输入，对基于点群数据显示的焊道设置与通过狭缝光扫描焊道而形成的形状线不同的切割线，并且基于与切割线相对应的点云数据计算切割线处焊道的截面形状。形状检查设备将根据截面形状计算出的各种特征量与预先登记的各种特征量的允许范围进行比较，并且确定特征量的好坏。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2012-37487
发明内容
技术问题
本发明提供用于更有效地对由主焊所产生的焊接工件的缺陷部分执行补焊的补焊设备和补焊方法。
问题的解决方案
本发明提供一种补焊设备。该补焊设备包括：检查结果获取单元，被配置为获取外观检查结果，该外观检查结果包括关于由焊接机器人执行的主焊所产生的焊接工件的焊道的缺陷部分的信息；以及机器人控制单元，被配置为基于缺陷部分的位置与预定宽度之间的关系，使用外观检查结果，指示焊接机器人对缺陷部分的位置执行补焊，其中该预定宽度与该焊道相关。
本发明提供一种由补焊设备执行的补焊方法。该补焊方法包括以下过程：获取外观检查结果，该外观检查结果包括关于由焊接机器人执行的主焊所产生的焊接工件的焊道的缺陷部分的信息；以及基于缺陷部分的位置与预定宽度之间的关系，使用外观检查结果指示焊接机器人对缺陷部分的位置执行补焊，其中该预定宽度与该焊道相关。
发明的有益效果
根据本发明，能够更有效对通过主焊所产生的焊接工件的缺陷部分执行补焊。
附图说明
图1是表示焊接系统的系统配置示例的示意图。
图2是表示根据第一实施例的检查控制设备、机器人控制设备以及主机设备的内部配置示例的图。
图3A是表示由根据第一实施例的焊接系统执行的主焊和补焊的操作步骤的示例的时序图。
图3B是表示由根据第一实施例的焊接系统执行的主焊和补焊的操作步骤的变形例的时序图。
图4是示意性地表示与通过外观检查获取的检测点区域相对应的补焊部分的指定相关的第一操作概要示例的图。
图5是示意性地表示与通过外观检查获取的检测点区域相对应的补焊部分的指定相关的第二操作概要示例的图。
图6是表示与补焊程序的生成有关的操作步骤的示例的流程图。
图7是表示根据第二实施例的检查控制设备、机器人控制设备以及主机设备的内部配置示例的图。
图8A是表示由根据第二实施例的焊接系统执行的主焊和补焊的操作步骤的示例的时序图。
图8B是表示由根据第二实施例的焊接系统执行的主焊和补焊的操作步骤的变形例的时序图。
图9是表示根据第三实施例的检查控制设备、机器人控制设备以及主机设备的内部配置示例的图。
图10A是表示由根据第三实施例的焊接系统执行的主焊和补焊的操作步骤的示例的时序图。
图10B是表示由根据第三实施例的焊接系统执行的主焊和补焊的操作步骤的变形例的时序图。
具体实施方式
(本公开的背景)
包括专利文献1在内的相关技术没有公开如下技术：焊接机器人等基于通过主焊所产生的工件(以下简称“焊接工件”)的外观检查结果自动地执行补焊以修正(修复)产生焊接缺陷(即缺陷)的部分。为了通过焊接机器人自动执行补焊，与主焊类似，需要预先准备用于补焊的程序，其中指定要执行补焊的部分。为了防止在实际对焊接缺陷部分执行补焊期间焊接机器人的前端部分与焊接工件或用于固定焊接工件的夹具发生干涉，优选地，通过部分改变为产生焊接工件而生成的主焊程序来生成补焊程序。即，通过巧妙地利用主焊时的焊接机器人的操作轨迹，能够使得补焊时的焊接机器人的操作稳定。
在焊接工件的外观检查中，与焊接缺陷部分(以下，简称为“缺陷部分”)的位置相关的信息(例如坐标)由相机或投射激光的传感器等检查设备检测，并且该信息作为缺陷部分信息输出。因此，为了生成上述补焊程序，需要具体指定主焊程序的哪个焊接段与缺陷部分对应。然而，例如，当通过主焊形成的焊道较厚时，或者当从检查设备输出的缺陷部分的位置精度存在轻微误差时，检查设备检测到的缺陷部分信息不一定位于主焊程序所规定的焊接机器人的操作轨迹上。另一方面，当检查设备检测到的缺陷部分位于距主焊程序规定的焊线相当远的位置处时，仅通过对焊线上的对应点执行补焊，可能无法充分修复缺陷部分。因此，在焊接机器人自动执行补焊的情况下，需要根据通过外观检查获取的缺陷部分的位置来高精度地指定执行补焊的部分。
在以下的实施例中，对用于更有效地对通过主焊所产生的焊接工件的缺陷部分执行补焊的补焊设备及补焊方法的示例进行说明。
在下文中，将适当地参考附图来详细描述具体公开根据本公开的补焊设备和补焊方法的实施例。然而，可以省略不必要的详细描述。例如，可以省略公知事项的详细描述或基本相同配置的重复描述。这是为了避免以下描述中不必要的冗余，并有助于本领域技术人员的理解。应当注意的是，提供附图和以下描述是为了使本领域的技术人员能够充分理解本公开内容，并不旨在限制权利要求的范围。
(第一实施例)
根据第一实施例的补焊设备获取外观检查结果，该外观检查结果包括关于由焊接机器人执行的主焊所产生的焊接工件的焊道的缺陷部分的信息，并且该补焊设备基于缺陷部分的位置与预定宽度之间的关系，使用外观检查结果指示焊接机器人对缺陷部分的位置执行补焊，其中该预定宽度与焊道相关。以下，将要通过主焊执行焊接的工件定义为“原始工件”，将通过主焊产生(制造)的工件定义为“焊接工件”，并且将对检测到的“焊接工件”的焊接缺陷部分执行补焊后的工件定义为“补焊工件”。将通过焊接机器人等将原始工件与另一原始工件接合来产生焊接工件的过程定义为“主焊”，并且将通过焊接机器人等对焊接工件的缺陷部分进行修正(修复)的过程定义为“补焊”。“焊接工件”或“补焊工件”不限于通过一次主焊所产生的工件，也可以是通过两次或更多次主焊所产生的复合工件。
(焊接系统配置)
图1是表示焊接系统100的系统配置示例的示意图。焊接系统100包括：与外部存储设备ST、输入接口UI1以及监控器MN1连接的主机设备1；机器人控制设备2；检查控制设备3；主焊机器人MC1a和补焊机器人MC1b。主焊机器人MC1a和补焊机器人MC1b可以被配置为单独的机器人，或者可以被配置为同一焊接机器人MC1。为了使以下说明易于理解，假设主焊和补焊都由焊接机器人MC1执行。尽管机器人控制设备2和主焊机器人MC1a、补焊机器人MC1b在图1中仅示出了一对，但也可以设置多个这样的对。焊接系统100还可以包括检查设备4。
作为补焊设备的一个示例的主机设备1经由机器人控制设备2对由焊接机器人MC1执行的主焊的执行(例如主焊的开始和结束)进行统一控制。例如，主机设备1从外部存储设备ST读取用户(例如，焊接操作员或系统管理员，以下同样适用)预先输入或设置的焊接相关信息，使用焊接相关信息生成包括焊接相关信息的内容在内的主焊执行指令，并且将该主焊执行指令发送到对应机器人控制设备2。当焊接机器人MC1执行的主焊完成时，主机设备1从机器人控制设备2接收表示焊接机器人MC1执行的主焊完成的主焊完成报告，将对应原始工件的状态更新为表示主焊完成的状态，并且将该状态记录在外部存储设备ST中。上述的主焊执行指令不限于由主机设备1生成，也可以由例如执行主焊的工厂等中的设备的操作面板(例如可编程逻辑控制器(PLC))生成，或者由机器人控制设备2a、2b等的操作面板(例如示教器(TP))生成。示教器(TP)是用于操作与机器人控制设备2a、2b等连接的主焊机器人MC1a、补焊机器人MC1b等的设备。
主机设备1经由检查控制设备3统一控制由检查设备4执行的外观检查的执行(例如外观检查的开始和结束)。例如，当主机设备1从机器人控制设备2接收到主焊完成报告时，主机设备1生成对由焊接机器人MC1产生的焊接工件的外观检查执行指令，并且向检查控制设备3发送外观检查执行指令。当检查设备4执行的外观检查完成时，主机设备1从检查控制设备3接收表示检查设备4执行的外观检查完成的外观检查报告，将状态更新为表示焊接工件的外观检查完成的状态，并且将该状态记录在外部存储设备ST中。
主机设备1经由机器人控制设备2对由焊接机器人MC1执行的补焊的执行(例如补焊的开始和结束)进行统一控制。例如，当主机设备1接收到来自检查控制设备3的外观检查报告时，主机设备1对由焊接机器人MC1产生的焊接工件生成补焊执行指令，并且将补焊执行指令发送到机器人控制设备2。当焊接机器人MC1执行的补焊完成时，主机设备1从机器人控制设备2接收表示焊接机器人MC1执行的补焊完成的补焊完成报告，将状态更新为表示对应焊接工件的补焊完成的状态，并且将该状态记录在外部存储设备ST中。
这里，焊接相关信息是表示由焊接机器人MC1执行的主焊的内容的信息。焊接相关信息针对主焊的每个过程预先生成，并且登记在外部存储设备ST中。焊接相关信息例如包括主焊中使用的原始工件的数量、包括在主焊中使用的原始工件的ID、名称以及焊接部分在内的工件信息、执行主焊的预定执行日期、要产生的焊接工件的数量、以及主焊过程中的各种焊接条件。焊接相关信息不限于上述项目的数据。机器人控制设备2基于从主机设备1发送的执行指令，使焊接机器人MC1使用由该执行指令指定的多个原始工件来执行主焊。上述焊接相关信息不限于由主机设备1参考外部存储设备ST进行管理，例如也可以由机器人控制设备2进行管理。在这种情况下，由于机器人控制设备2可以知道主焊的完成，所以机器人控制设备2可以管理实际的执行日期，而不是在焊接相关信息中预定执行焊接过程的预定执行日期。本说明书中不限定主焊的种类，为了使说明容易理解，以接合多个原始工件的过程为例进行说明。可以存在使电弧焊条熔化并且使熔化的电弧焊条流入一个原始工件(例如基材)的焊接部分的过程，或者可以使用其他焊接。
主机设备1与监控器MN1、输入接口UI1和外部存储设备ST连接，使得主机设备1可以向监控器MN1、输入接口UI1和外部存储设备ST输入数据和从中输出数据。主机设备1还与机器人控制设备2连接，使得主机设备1与机器人控制设备2之间能够进行数据通信。主机设备1可以包括以一体方式包括监控器MN1和输入接口UI1的终端设备P1，并且还可以以一体方式包括外部存储设备ST。在这种情况下，终端设备P1是用户在执行主焊之前使用的个人计算机(PC)。终端设备P1不限于上述的PC，也可以是智能手机、平板终端或具有通信功能的计算机设备。
监控器MN1可以配置有诸如液晶显示器(LED)或有机电致发光(EL)之类的显示设备。监控器MN1可以显示例如包括表示主焊完成的通知或表示补焊完成的通知的画面，并且该通知从主机设备1输出。代替监控器MN1，扬声器(未示出)可以与主机设备1连接，或者监控器MN1和扬声器(未示出)都可以与主机设备1连接。主机设备1可以经由扬声器输出表示主焊完成的通知或表示补焊完成的声音。
输入接口UI1是检测用户的输入操作并且将输入操作输出到主机设备1的用户接口，例如可以由鼠标、键盘、触摸面板等构成。输入接口UI1例如接收用户生成焊接相关信息时的输入操作、或向机器人控制设备2发送主焊执行指令时的输入操作。
外部存储设备ST例如由硬盘驱动器或固态驱动器构成。外部存储设备ST存储例如针对每个主焊生成的焊接相关信息的数据、以及通过主焊产生的焊接工件或通过补焊修复的补焊工件的工件信息(参见上述说明)。
作为补焊设备的一个示例的机器人控制设备2与主机设备1连接，使得在机器人控制设备2与主机设备1之间可以进行数据通信，并且机器人控制设备2与焊接机器人MC1连接，使得在机器人控制设备2与焊接机器人MC1之间可以进行数据通信。当机器人控制设备2接收到从主机设备1发送的主焊执行指令时，机二器人控制设备2基于主焊执行指令控制对应焊接机器人MC1以执行主焊。当机器人控制设备2检测到主焊完成时，机器人控制设备2生成表示主焊完成的主焊完成报告，并且将主焊完成报告通知给主机设备1。因此，主机设备1能够根据从机器人控制设备2发送的报告，适当地检测到主焊的结束。通过机器人控制设备2检测主焊完成的方法例如可以是基于来自送丝设备300中设置的传感器(未示出)的表示主焊完成的信号来确定主焊完成的方法，或者可以是已知的方法，并且检测主焊完成的方法的内容不受限制。
当机器人控制设备2接收到从主机设备1发送的外观检查程序执行指令时，机器人控制设备2根据包括在外观检查程序执行指令中的外观检查程序，基于外观检查程序执行指令控制对应焊接机器人MC1，从而执行外观检查。在根据第一实施例的焊接系统100中，由于检查设备4附接到焊接机器人MC1(参见以下描述)，因此在执行外观检查时，焊接机器人MC1(即检查设备4)在机器人控制设备2的控制下移动，并同时对要执行外观检查的焊接工件进行扫描并且获取形状数据。在检查设备4未附接到焊接机器人MC1的情况下，检查设备4仅需要扫描要执行外观检查的焊接工件并且获得形状数据。当机器人控制设备2检测到焊接机器人MC1(换句话说，检查设备4)的移动完成时，机器人控制设备2可以生成表示检查设备4的移动完成的通知，并且将该通知发送到检查控制设备3。因此，检查控制设备3能够基于从机器人控制设备2发送的通知，适当地检测到检查设备4的移动完成。检查控制设备3可以基于来自机器人控制设备2的通知来检测外观检查的完成。
当机器人控制设备2接收到从主机设备1发送的补焊执行指令时，机器人控制设备2根据由检查控制设备3生成的补焊程序，基于补焊执行指令控制对应焊接机器人MC1，从而执行补焊。当机器人控制设备2检测到补焊完成时，机器人控制设备2生成表示补焊完成的补焊完成报告，并且将补焊完成报告通知给主机设备1。因此，主机设备1可以基于从机器人控制设备2发送的报告，适当地检测到补焊的结束。通过机器人控制设备2检测补焊完成的方法例如可以是根据来自送丝设备300所具备的传感器(未示出)的表示补焊完成的信号来确定补焊完成的方法，或者可以是已知的方法，并且检测补焊完成的方法的内容不受限制。
作为焊接机器人的一个示例的焊接机器人MC1与机器人控制设备2连接，使得焊接机器人MC1与机器人控制设备2之间进行数据通信。焊接机器人MC1在对应机器人控制设备2的控制下，根据来自主机设备1的指令执行主焊或补焊。如上所述，焊接机器人MC1可以包括设置用于主焊的主焊机器人MC1a和设置用于补焊的补焊机器人MC1b。后述的检查设备4附接到焊接机器人MC1，并且当焊接机器人MC1移动时，检查设备4也移动。因此，在外观检查时，附接到检查设备4的焊接机器人MC1基于外观检查程序执行指令在机器人控制设备2的控制下移动。
作为补焊设备的一个示例的检查控制设备3与主机设备1、机器人控制设备2、检查设备4连接，从而可以在检查控制设备3、主机设备1、机器人控制设备2和检查设备4之间进行数据通信。当检查控制设备3接收到从主机设备1发送的外观检查执行指令时，附接到检查设备4的焊接机器人MC1在机器人控制设备2的控制下移动，同时检查控制设备3与检查设备4协作，对由焊接机器人MC1产生的焊接工件的焊接部分执行外观检查(例如，检查主焊形成的焊道是否符合预定主焊道的形状)。例如，检查控制设备3基于外观检查执行指令中包括的焊接工件的焊接部分的信息，控制检查设备4，检测形成在焊接部分中的焊道的形状，并且将每个主焊的预定主焊道(未示出)的形状与实际检测到的焊道的形状进行比较。检查控制设备3基于该比较生成外观检查报告，并且将外观检查报告发送到主机设备1。
当检查控制设备3确定焊接工件的外观检查结果不合格时，检查控制设备3通过使用从检查设备4获取的包括检测点的位置信息在内的外观检查结果，生成用于修正(修复)焊接缺陷部分的补焊程序，该检测点表示检测到焊接缺陷部分的点。检查控制设备3将补焊程序和外观检查结果相关联地发送到机器人控制设备2。
检查设备4与检查控制设备3连接，从而能够在检查设备4和检查控制设备3之间进行数据通信。虽然在图1中未图示，但在检查设备4附接到焊接机器人MC1(参照图2)的情况下，检查设备4在机器人控制设备2的控制下，根据机械手200的驱动，能够操作以对载置有工件Wk的载置台进行三维扫描。为了在机器人控制设备2的控制下根据机械手200的驱动来检查工件Wk中是否存在焊接缺陷部分，检查设备4基于从检查控制设备3发送的外观检查执行指令，获取包括在外观检查执行指令中的焊接部分信息、以及焊接部分的焊道的形状数据，并且将焊接部分信息和焊接部分的焊道的形状数据发送到检查控制设备3。检查控制设备3基于从检查设备4获取的形状数据和上述主焊道的形状数据来确定焊接部分中是否存在焊接缺陷部分(执行外观检查)。检查控制设备3生成关于焊接部分中被确定为焊接缺陷部分的缺陷部分的信息(例如表示检测到焊接缺陷的部分的检测点、焊接缺陷的种类)作为外观检查报告。
图2是表示根据第一实施例的检查控制设备3、机器人控制设备2以及主机设备1的内部配置示例的图。为了便于说明，图2中未示出监控器MN1和输入界面UI1。
在机器人控制设备2的控制下，焊接机器人MC1基于来自主机设备1的指令执行诸如主焊、补焊、外观检查时检查设备4的移动等各种过程。焊接机器人MC1例如在主焊或补焊过程中执行电弧焊接。或者，焊接机器人MC1也可以执行电弧焊接以外的焊接(例如激光焊接或气焊)。在这种情况下，虽然未示出，但是激光头(而不是焊枪400)可以经由光纤与激光振荡器连接。焊接机器人MC1至少包括机械手200、送丝设备300、焊丝301和焊枪400。
机械手200具有多关节臂，并且基于来自机器人控制设备2的机器人控制单元25(参照后述)的控制信号使各臂移动。因此，机械手200能够通过驱动臂来改变工件Wk和焊枪400之间的位置关系(例如焊枪400相对于工件Wk的角度)。
送丝设备300基于来自机器人控制设备2的控制信号(参照后述)控制焊丝301的送丝速度。送丝设备300可以包括能够检测焊丝301的剩余量的传感器(未示出)。机器人控制设备2基于传感器的输出，可以检测到主焊或补焊的过程已完成。
焊丝301由焊枪400保持。当从电源设备500向焊枪400供电时，在焊丝301的前端与工件Wk之间产生电弧，执行电弧焊接。为了便于描述，省略了用于向焊枪400供应保护气体的配置等的图示和描述。
主机设备1使用用户预先输入或设置的焊接相关信息，生成使用多个原始工件的主焊或者对焊接工件的焊接缺陷部分进行修正(修复)的补焊的各种过程的执行指令，并且向机器人控制设备2发送执行指令。主机设备1至少包括通信单元10、处理器11和存储器12。
通信单元10与机器人控制设备2和外部存储设备ST连接，从而可以在通信单元10、机器人控制设备2和外部存储设备ST之间进行数据通信。通信单元10将由处理器11生成的主焊或补焊的各种过程的执行指令发送到机器人控制设备2。通信单元10接收从机器人控制设备2发送的主焊完成报告、外观检查报告、补焊完成报告，并且向处理器11输出主焊完成报告、外观检查报告和补焊完成报告。主焊或补焊执行指令例如可以包括用于控制包括在焊接机器人MC1中的机械手200、送丝设备300和电源设备500的控制信号。
处理器11例如由中央处理单元(CPU)或现场可编程门阵列(FPGA)构成，并且与存储器12协作执行各种处理和控制。具体地，处理器11通过参照存储在存储器12中的程序并且执行该程序来实现单位控制单元13的功能。
存储器12例如包括作为在执行处理器11的处理时使用的工作存储器的随机存取存储器(RAM)，以及存储用于定义处理器的处理的程序的只读存储器(ROM)。RAM临时存储由处理器11生成或获取的数据。定义处理器11的处理的程序被写入ROM。存储器12存储从外部存储设备ST读取的焊接相关信息的数据和从机器人控制设备2发送的与焊接工件或补焊工件相关的工件信息的数据(参照后述)。
单位控制单元13基于存储在外部存储设备ST中的焊接相关信息，生成用于执行使用在焊接相关信息中定义(即设置)的多个原始工件的主焊或对焊接工件的补焊的执行指令。单位控制单元13基于存储在外部存储设备ST中的焊接相关信息，生成与主焊后的工件Wk(例如焊接工件)的外观检查时的焊接机器人MC1的驱动相关的外观检查程序，还生成包括外观检查程序的外观检查程序执行指令。外观检查程序可以预先生成并存储在外部存储设备ST中。在这种情况下，单位控制单元13简单地从外部存储设备ST读取并获取外观检查程序。单位控制单元13可以针对要由焊接机器人MC1执行的主焊或补焊的各种过程生成不同的执行指令。由单位控制单元13生成的主焊或补焊执行指令或包括外观检查程序的外观检查程序执行指令经由通信单元10发送到对应机器人控制设备2。
机器人控制设备2基于从主机设备1发送的主焊或补焊执行指令，控制对应焊接机器人MC1(具体而言，机械手200、送丝设备300、电源设备500)的处理。机器人控制设备2至少包括通信单元20、处理器21和存储器22。
通信单元20与主机设备1、检查控制设备3、焊接机器人MC1连接，从而可以在通信单元20、主机设备1、检查控制设备3、焊接机器人MC1之间进行数据通信。在图2中，虽然简化了图示，但是在机器人控制单元25和机械手200之间、机器人控制单元25和送丝设备300之间、以及电源控制单元26和电源设备500之间经由通信单元20发送和接收数据。通信单元20接收从主机设备1发送的主焊执行指令、外观检查程序或补焊执行指令。通信单元20将通过主焊所产生的焊接工件的工件信息或通过补焊所产生的补焊工件的工件信息发送到主机设备1。
这里，工件信息不仅包括焊接工件或补焊工件的ID，还至少包括在主焊中使用的多个原始工件中的每一个的ID、名称、焊接部分、在执行主焊时的焊接条件、以及在执行补焊时的焊接条件。此外，工件信息可以包括表示检测点的位置的信息(例如坐标)，该检测点表示焊接工件的缺陷部分。焊接条件或补焊条件例如包括原始工件的材料和厚度、焊丝301的材料和线径、保护气体的类型、保护气体的流量、焊接电流的设置平均值、焊接电压的设置平均值、焊丝301的送丝速度和送丝量、焊接次数和焊接时间。另外，焊接条件或补焊条件例如可以包括表示主焊或补焊的种类(例如TIG焊、MAG焊、脉冲焊等)的信息、机械手200的移动速度和移动时间。
处理器21例如由CPU或FPGA构成，与存储器22协作并执行各种处理和控制。具体而言，处理器21通过参照存储在存储器22中的程序并执行该程序来实现主焊程序生成单元23、计算单元24、机器人控制单元25以及电源控制单元26的功能。
存储器22例如包括作为在执行处理器21的处理时使用的工作存储器的RAM，以及存储用于定义处理器21的处理的程序的ROM。RAM临时存储由处理器21生成或获取的数据。定义处理器21的处理的程序被写入ROM。存储器22存储从主机设备1发送的主焊执行指令、外观检查程序或补焊执行指令的数据，以及通过主焊所产生的焊接工件或通过补焊所产生的补焊工件的工件信息的数据。存储器22存储焊接机器人MC1要执行的主焊程序或外观检查程序。主焊程序是定义使用主焊的焊接条件接合多个原始工件的主焊的具体步骤(过程)的程序。外观检查程序是定义附接到检查设备4的焊接机器人MC1在外观检查时的移动范围(换句话说，需要扫描整个待执行外观检查的工件Wk以获取工件Wk的形状数据的范围)内的移动的程序。因此，机器人控制设备2通过执行外观检查程序，能够使检查设备4移动，从而能够在外观检查时扫描工件Wk。
主焊程序生成单元23使用从主机设备1经由通信单元20发送的主焊执行指令中包括的多个原始工件的工件信息(例如原始工件的ID、名称和焊接部分)，从而基于主焊执行指令生成焊接机器人MC1要执行的主焊的主焊程序。主焊程序可以包括在执行主焊时用于控制电源设备500、机械手200、送丝设备300、焊枪400的各种参数，诸如焊接电流、焊接电压、偏移量、焊接速度和焊枪400的姿势。生成的主焊程序可以存储在处理器21中，也可以存储在存储器22的RAM中。
计算单元24执行各种计算。例如，计算单元24基于由主焊程序生成单元23生成的主焊程序，计算用于控制由机器人控制单元25控制的焊接机器人MC1(具体而言，机械手200、送丝设备300、电源设备500)的参数。
机器人控制单元25基于由主焊程序生成单元23生成的主焊程序，生成用于驱动焊接机器人MC1(具体而言，机械手200、送丝设备300、电源设备500)的控制信号。机器人控制单元25将生成的控制信号发送到焊接机器人MC1。机器人控制单元25在外观检查时驱动焊接机器人MC1的机械手200，从而基于从主机设备1发送的外观检查程序检查由主焊程序定义的焊接机器人MC1的操作范围。由此，附接到焊接机器人MC1的检查设备4(参照图2)能够根据焊接机器人MC1的操作而移动，并且能够对工件Wk的焊道执行焊接缺陷的外观检查。
电源控制单元26基于主焊程序生成单元23生成的主焊程序和计算单元24的计算结果来驱动电源设备500。
检查控制设备3基于从主机设备1发送的外观检查执行指令，控制对由焊接机器人MC1执行的主焊所产生的焊接工件或补焊工件的外观检查处理。外观检查例如是检查在焊接工件或补焊工件上形成的焊道的形状是否满足焊接部分的预定焊接标准或强度标准，或满足焊接工件或补焊工件的质量标准。为了使下面的描述易于理解，检查控制设备3基于由检查设备4获取的表示焊道形状的三维(3D)点云数据执行外观检查，从而检查形成在工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)中的焊道是否满足预定焊接标准(例如焊道的形状相同或相似于与工件Wk对应的预定主焊道的形状)。以下，将在表示焊道的形状的3D点群数据中被确定为与主焊道的形状大不相同(即，与主焊道的形状不同也不相似)的焊接部分定义为“检测点”。换句话说，表示检测点的位置的信息(例如3D位置坐标)由检查控制设备3检测。检查控制设备3至少包括通信单元30、处理器31、存储器32和检查结果存储单元33。
通信单元30与主机设备1、机器人控制设备2、检查设备4连接，从而可以在通信单元30、主机设备1、机器人控制设备2、检查设备4之间进行数据通信。尽管在图2中简化了图示，但是经由通信单元30在形状检测控制单元35和检查设备4之间发送和接收数据。通信单元30接收从主机设备1发送的外观检查执行指令。通信单元30将由检查设备4执行的外观检查的结果(例如焊接工件或补焊工件是否存在焊接缺陷部分)发送到主机设备1。
处理器31例如由CPU或FPGA构成，与存储器32协作执行各种处理和控制。具体而言，处理器31通过参照存储在存储器32中的程序并执行该程序，实现确定阈值存储单元34、形状检测控制单元35、数据处理单元36、检查结果确定单元37、补焊程序生成单元38的功能。
存储器32例如包括作为在执行处理器31的处理时使用的工作存储器的RAM，以及存储用于定义处理器31的处理的程序的ROM。RAM临时存储由处理器31生成或获取的数据。定义处理器31的处理的程序被写入ROM。存储器32存储从主机设备1发送的焊接工件的外观检查执行指令的数据，以及通过主焊所产生的焊接工件或通过补焊所产生的补焊工件的工件信息的数据。存储器32还存储由补焊程序生成单元38生成的补焊程序的数据。补焊程序是定义补焊的具体步骤(过程)的程序，在该补焊程序中，通过使用补焊的焊接条件和焊接机器人MC1的操作轨迹上与检测点最接近的对应部分(对应点)的位置信息来修正(修复)焊接工件中的焊接缺陷部分。补焊程序由补焊程序生成单元38生成，并且从检查控制设备3发送到机器人控制设备2。
检查结果存储单元33例如由硬盘或固态驱动器构成。检查结果存储单元33存储表示工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)的焊接部分的外观检查结果的数据，作为由处理器31生成或获取的数据的示例。表示外观检查结果的数据例如由检查结果确定单元37生成。
确定阈值存储单元34例如由设置在处理器31中的高速缓冲存储器构成，并且与焊接部分相对应地存储在检查结果确定单元37执行的确定处理中使用的阈值(例如与焊接部分相对应地设置的阈值)。阈值的示例包括与焊接部分的位置偏差相关的允许范围(阈值)、与焊道的高度相关的阈值以及与焊道的宽度相关的阈值。确定阈值存储单元34也可以存储满足客户所要求的最低焊接质量等的允许范围(例如与焊道的高度相关的最小允许值、最大允许值等)，作为补焊后外观检查期间的阈值。另外，确定阈值存储单元34也可以存储每个焊接部分的外观检查次数的上限。因此，在外观检查的次数超过通过补焊修正缺陷部分的次数的预定上限的情况下，检查控制设备3确定为难以或不可能通过由焊接机器人MC1执行的自动补焊来修正缺陷部分，从而能够防止焊接系统100的工作效率降低。
形状检测控制单元35基于从主机设备1或机器人控制设备2发送的工件Wk(例如焊接工件)的焊接部分的外观检查执行指令，在外观检查期间机器人控制设备2基于外观检查程序操作附接到检查设备4的焊接机器人MC1的同时，形状检测控制单元35获取从检查设备4发送的与焊接部分的焊道相关的形状数据(例如3D点群数据)。如上所述，根据机器人控制设备2对机械手200的驱动，当检查设备4位于检查设备4能够对焊接部分进行拍摄的位置(换句话说，能够检测焊接部分的三维形状)时，形状检测控制单元35例如使检查设备4发射激光，从而获取焊接部分的焊道的形状数据。当形状检测控制单元35接收到由检查设备4获取的焊道的形状数据时，形状检测控制单元35将该形状数据发送到数据处理单元36。
数据处理单元36将从形状检测控制单元35发送的焊接部分的焊道的形状数据转换为表示焊接部分的三维形状的图像数据。形状数据例如是包括发射到焊道表面的激光的反射轨迹在内的形状线的点群数据。数据处理单元36对输入的形状数据执行统计处理，并且生成与焊接部分的焊道的三维形状相关的图像数据。为了突出焊道的位置和形状，数据处理单元36可以执行边缘突出修正，其中焊道的周边部分被突出。数据处理单元36可以对每个焊接部分或缺陷部分的外观检查次数进行计数，并且当外观检查的次数超过预先存储在存储器32中的次数并且焊接检查结果不好时，确定通过自动补焊很难或不可能修正缺陷部分。在这种情况下，检查结果确定单元37生成包括缺陷部分的位置和缺陷因素的警报画面，并且将生成的警报画面经由通信单元30发送到主机设备1。发送到主机设备1的警报画面显示在监控器MN1上。
检查结果确定单元37使用确定阈值存储单元34中存储的阈值，基于形状检测控制单元35获取的与焊接部分的焊道相关的形状数据确定焊接部分是否满足预定焊接标准(例如由主焊或补焊形成的焊道形状是否相同或相似于对应主焊道形状)。检查结果确定单元37测量焊接缺陷的检测点的位置(例如缺陷部分的开始位置和结束位置(见图4)、形成在焊道中的孔的位置、咬边的位置等)，并且分析缺陷内容以估计缺陷因素。在上述确定中，检查结果确定单元37基于焊道的形状数据计算形成在焊道上的焊线上的每个焊接部分的检查分数。作为检查结果获取单元的示例的检查结果确定单元37生成并且获取缺陷部分的测量位置、检查分数和估计的缺陷因素作为焊接部分的外观检查结果(外观检查报告)，将生成的外观检查结果存储在存储器32中，并且经由通信单元30将外观检查结果发送到主机设备1。检查结果确定单元37可以基于上述检查分数来确定焊接机器人MC1是否可以执行补焊(换句话说，是由焊接机器人MC1执行补焊还是用手动执行补焊更好)，并且可以将确定结果包括在外观检查结果(外观检查报告)中并且输出外观检查结果。
补焊程序生成单元38通过使用从检查结果确定单元37输出的工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)的外观检查结果、焊接工件或补焊工件的工件信息(例如表示焊接工件或补焊工件的焊接缺陷的检测点的位置的坐标等信息)，生成由焊接机器人MC1执行的工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)的补焊程序。稍后将参考图4、图5和图6描述用于生成补焊程序的步骤的细节。补焊程序可以包括在执行补焊时用于控制电源设备500、机械手200、送丝设备300、焊枪400的各种参数，诸如焊接电流、焊接电压、偏移量、焊接速度和焊枪400的姿势。生成的补焊程序可以存储在处理器31或存储器32的RAM中。
检查设备4例如是三维形状传感器，并且附接到焊接机器人MC1的前端。检查设备4可以获取能够确定工件Wk(例如焊接工件)的焊接部分的形状的多个点群数据，并且基于点群数据生成焊接部分的形状数据(即焊道的图像数据)，并且将该形状数据发送到检查控制设备3。在检查设备4未附接到焊接机器人MC1的前端并且与焊接机器人MC1分离设置的情况下，检查设备4可以包括激光光源(未示出)，该激光光源能够基于从检查控制设备3发送的焊接部分位置信息扫描工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)上的焊接部分，检查设备4还可以包括相机(未示出)，该相机以能够对包括焊接部分的周边在内的成像区域进行成像的方式设置，并且对发射到焊接部分的激光中的反射激光的反射轨迹(即，焊接部分的形状线)进行成像。在这种情况下，检查设备4将基于由相机拍摄的激光的焊接部分的形状数据(换句话说，焊道的图像数据)发送到检查控制设备3。上述相机至少包括镜头(未示出)和图像传感器(未示出)。图像传感器例如是诸如电荷耦合元件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)之类的固态成像设备，并且将成像表面上形成的光学图像转换为电信号。
(焊接系统的操作)
接下来，将参考图3A描述由根据第一实施例的焊接系统100执行的主焊和补焊的操作步骤。图3A是表示由第一实施例的焊接系统100执行的主焊和补焊的操作步骤的示例的时序图。图3B是表示由根据第一实施例的焊接系统100执行的主焊和补焊的操作步骤的变形例的时序图。在图3A和图3B的描述中，对于使用多个原始工件的主焊和基于焊接工件的外观检查结果不合格的事实执行的补焊的每个过程，将在主机设备1、机器人控制设备2和检查控制设备3中执行的操作步骤作为示例进行描述。
在图3A和图3B中，主机设备1获取要经历主焊的原始工件的工件信息(例如原始工件的ID、名称和焊接部分)(St1)，并且生成包括原始工件的工件信息的主焊执行指令。主机设备1向机器人控制设备2发送包括原始工件的工件信息的主焊执行指令(St2)。机器人控制设备2可以在不经过主机设备1的情况下执行步骤St1和步骤St2的处理。在这种情况下，优选地将与存储在外部存储设备ST中的数据相同的数据存储在机器人控制单元2的存储器22中，或者机器人控制单元2与外部存储设备ST连接使得机器人控制设备2可以从外部存储设备ST获取数据。
当机器人控制设备2接收到从主机设备1发送的主焊执行指令时，机器人控制设备2使用包括在主焊执行指令中的多个原始工件的工件信息，从而生成由焊接机器人MC1执行的主焊的主焊程序，并且使得焊接机器人MC1根据主焊程序执行主焊(St3)。当机器人控制设备2通过各种已知方法确定焊接机器人MC1执行的主焊完成时，机器人控制设备2生成表示主焊完成的主焊完成通知，并且将该通知发送到主机设备1(St4)。当主机设备1接收到主焊完成通知时，主机设备1生成焊接工件的外观检查执行指令，并且将外观检查执行指令发送到检查控制设备3(St5)。如图3B所示，当主机设备1接收到主焊完成通知时，主机设备1可以生成包括焊接工件的外观检查程序的外观检查程序执行指令，并且将该外观检查程序执行指令发送到机器人控制设备2(St4.5)。在这种情况下，如图3B所示，机器人控制设备2生成焊接工件的外观检查执行指令，并且将外观检查执行指令发送到检查控制设备3(St5)，伴随外观检查的开始而执行从主机设备1接收到的外观检查程序，并且使附接到焊接机器人MC1的检查设备4移动。
在检查设备4由机器人控制设备2移动以能够扫描焊接工件的焊接部分的同时，检查控制设备3基于在步骤St5中发送的外观检查执行指令，使检查设备4对焊接工件执行外观检查(St6)。作为步骤St6中的外观检查的结果，检查控制设备3确定由于焊接工件中存在焊接缺陷部分而需要补焊(St7)，从机器人控制设备2获取主焊程序(St8)，并且通过修改主焊程序的一部分来生成补焊程序(St8)。修改部分例如是表示要执行补焊的部分(范围)的内容。尽管在图3A和图3B中未详细示出，但检查控制设备3可以在步骤St8中向机器人控制设备2请求主焊程序的数据，并且获取响应于该请求从机器人控制设备2发送的主焊程序的数据，或者可以在步骤St3之后预先获取从机器人控制设备2发送的主焊程序的数据。因此，检查控制设备3通过对获取的主焊程序的数据进行部分修正，能够有效地生成补焊程序的数据。检查控制设备3生成包括步骤St7的确定结果和补焊程序在内的外观检查报告，并且将该外观检查报告发送到机器人控制设备2(St9)。检查控制设备3将以同样方式生成的外观检查报告发送到主机设备1(St10)。
当主机设备1在步骤St10中接收到外观检查报告时，主机设备1生成对焊接工件的补焊执行指令，并且将补焊执行指令发送到机器人控制设备2(St11)。当机器人控制设备2接收到从主机设备1发送的补焊执行指令时，机器人控制设备2基于由补焊执行指令指定的用于焊接工件的补焊程序(在步骤St9中接收)，使得焊接机器人MC1根据补焊程序执行补焊(St12)。当机器人控制设备2通过各种已知方法确定焊接机器人MC1执行的补焊已完成时，机器人控制设备2发送补焊工件的工件信息(例如补焊工件W4的ID，包括在主焊中使用的多个原始工件的各自ID的工件信息(例如原始工件的ID、名称、原始工件的焊接部分)、执行主焊和补焊时的焊接条件)到主机设备1(St13)。
当主机设备1接收到从机器人控制设备2发送的包括补焊工件的ID的工件信息时，主机设备1设置与补焊工件的ID相对应的适合用户经营者的管理ID，并且将表示与管理ID相对应的补焊工件的焊接完成的数据存储在外部存储设备ST中(St14)。
接着，参考图4、图5和图6，对补焊程序的生成中使用从检查设备4输出的检测点(即，表示焊接缺陷部分的位置)指定补焊部分的操作概要示例进行详细说明。
(第一操作概要示例)
图4是示意性地表示与通过外观检查获取的检测点区域AR1相对应的补焊部分的指定相关的第一操作概要示例的图。图6是表示与补焊程序的生成有关的操作步骤的示例的流程图。在第一实施例中，图6所示的流程图的处理由检查控制设备3所具备的处理器31(具体而言，补焊程序生成单元38)执行。
在第一操作概要示例中，假设检测到焊道BD1的缺陷部分的检测点区域AR1创建在与焊线WLN1相距焊道BD1的半宽度等效长度W1以内的位置处(d1＜W1)。d1表示检测点区域AR1距焊线WLN1的距离。在此，为了简化说明，假设起始检测点S1和结束检测点E1都位于距焊线WLN1相同的距离处，并且检测点区域AR1位于距焊线WLN1大致相同的距离处。检测点区域AR1表示在外观检查中发生焊接缺陷部分的范围，并且例如表示从图4的起始检测点S1到结束检测点E1之间的区域。尽管检测点区域AR1在图4中具有椭圆形状，但是检测点区域AR1的形状不限于椭圆形状。为了便于理解图4和图5的描述，焊线WLN1和WLN2的形状被示为直线形，但是焊线WLN1和WLN2的形状不限于直线形，并且可以具有例如弧形、直线形和弧形的组合、或者包括弧形的一般形状。
在图6中，补焊程序生成单元38获取由检查结果确定单元37生成的外观检查结果(St8-1)。补焊程序生成单元38使用在步骤St8-1中获取的外观检查结果，确定包括在外观检查结果中的检测点区域AR1(例如图4所示的从起始检测点S1到结束检测点E1的区域)的位置是否在距焊线WLN1的预定宽度(参见后述)以内(St8-2)。补焊程序生成单元38根据步骤St8-2的确定结果(即，确定检测点区域AR1的位置是否在距焊线WLN1的预定宽度以内的确定结果)，确定补焊部分(St8-3)。补焊程序生成单元38参照主焊程序，并且根据主焊程序的内容，生成对在步骤St8-3中确定的补焊部分和在补焊中使用的各种参数(例如焊接条件)进行了部分修改的补焊程序(St8-4)。
在图4中，焊道BD1由主焊时的焊接机器人MC1的操作轨迹形成。焊线WLN1表示在主焊程序中规定的焊接机器人MC1的操作轨迹。由于主焊时焊接机器人MC1的焊接缺陷，在检测点区域AR1中检测到焊道裂纹等焊接缺陷，并且检查控制设备3获取表示从起始检测点S1到结束检测点E1的区域即检测点区域AR1的位置的数据(例如坐标)。
如图4所示，当检测到检测点区域AR1位于检测点区域AR1距焊线WLN1的距离d1在预定宽度(例如焊道BD1的半宽度等效长度W1)以内的位置(换句话说，靠近焊线WLN1的位置)处时，认为在补焊中，当焊接机器人MC1以与主焊程序相同的方式对焊线WLN1上的对应位置有限地执行补焊时，焊接机器人MC1的操作更有效。在检测点区域AR1以跨过与焊线WLN1间隔开预定宽度(例如半宽度等效长度W1)的距离的位置(即，焊道BD1的一个端部)的方式存在的情况(换句话说，检测点区域AR1的起始检测点S1或结束检测点E1的位置在焊道BD1的外侧的情况)下，认为检测点区域AR1超过了预定宽度(参见上面的描述)。在这种情况下，补焊程序生成单元38根据后述的图5的示例来确定并且设置补焊段。
半宽度等效长度W1表示与焊道BD1的宽度(＝2×W1)的一半大致相等的长度。预定宽度不限于焊道BD1的半宽度等效长度W1，并且可以是用户基于在主焊开始前主焊程序中规定的焊道(即，预先假定的焊道)的宽度来指定的指定长度，以下相同。指定长度可以与半宽度等效长度W1相同或不同。考虑到用户与周围夹具等干涉的风险，可以将表示预定宽度的半宽度等效长度W1设置为任何值。
因此，补焊程序生成单元38确定并且设置从起始检测点S1和结束检测点E1的每一个到焊线WLN1的垂线的垂足的段(即，从起始对应点Sh到结束对应点Eh的段)作为补焊段RPW1。因此，由于检测点区域AR1的检测位置与焊线WLN1接近(参见图4)，补焊程序生成单元38能够将焊接机器人MC1的操作轨迹的一部分设置为补焊段，因此，补焊程序生成单元38可以生成能够使焊接机器人MC1一边以与主焊相同的方式有效地移动一边执行补焊的补焊程序。
(第二操作概要示例)
图5是示意性地表示与通过外观检查获取的检测点区域相对应的补焊部分的指定相关的第二操作概要示例的图。图6是表示与补焊程序的生成有关的操作步骤的示例的流程图。在第一实施例中，图6所示的流程图的处理由检查控制设备3所具备的处理器31(具体而言，补焊程序生成单元38)执行。
在第二操作概要示例中，假设检测到焊道BD2的缺陷部分的检测点区域AR2以超过焊道BD2的半宽度等效长度W1的方式位于焊线WLN2的外侧(d2＞W1)。d2表示检测点区域AR2距焊线WLN2的距离。在此，为了简化说明，假设起始检测点S2和结束检测点E2都位于距焊线WLN2相同的距离处，并且检测点区域AR2位于距焊线WLN2大致相同的距离处。检测点区域AR2表示在外观检查中发生焊接缺陷部分的范围，并且例如表示从图5的起始检测点S2到结束检测点E2的区域。尽管检测点区域AR2在图5中具有椭圆形状，但是检测点区域AR2的形状不限于椭圆形状。在第二操作概要示例中，将简化或省略与图6的描述相同的内容的描述，并且将描述不同的内容。
在图6中，补焊程序生成单元38使用在步骤St8-1中获取的外观检查结果，确定包括在外观检查结果中的检测点区域AR2(例如图5所示的从起始检测点S2到结束检测点E2的区域)的位置是否在距焊线WLN2的预定宽度以内(参见上述)(St8-2)。补焊程序生成单元38根据步骤St8-2的确定结果(即，确定检测点区域AR2的位置是否在距焊线WLN2的预定宽度以内的确定结果)，确定补焊部分(St8-3)。补焊程序生成单元38参照主焊程序，并且根据主焊程序的内容，生成对在步骤St8-3中确定的补焊部分和在补焊中使用的各种参数(例如焊接条件)进行了部分修改的补焊程序(St8-4)。
在图5中，焊道BD2由主焊时的焊接机器人MC1的操作轨迹形成。焊线WLN2表示在主焊程序中规定的焊接机器人MC2的操作轨迹。由于主焊时焊接机器人MC2的焊接缺陷，在检测点区域AR2中检测到焊道裂纹等焊接缺陷，并且检查控制设备3获取表示从起始检测点S2到结束检测点E2的区域即检测点区域AR2的位置的数据(例如坐标)。
如图5所示，当检测到检测点区域AR2位于焊线WLN2的外侧(换句话说，远离焊线WLN2的位置)，并且检测点区域AR2距焊线WLN2的距离d2超过预定宽度(例如焊道BD2的半宽度等效长度W1)时，认为在补焊中，与主焊程序不同，通过焊接机器人MC1对检测点区域AR2的直接补焊更有效地对检测点区域AR2的焊接缺陷执行高精度的补焊，尽管焊接机器人MC1与夹具、焊接工件或另一个机器人(未示出)之间存在干涉的风险。半宽度等效长度W1表示与焊道BD2的宽度(＝2×W1)的一半大致相同的长度。
因此，补焊程序生成单元38将从起始检测点S2到结束检测点E2的检测点区域AR2确定为补焊段RPW2。因此，由于检测点区域AR2的检测位置距焊线WLN2比预定宽度更远(参见图5)，补焊程序生成单元38可以直接将焊接机器人MC1的操作轨迹的一部分修改为检测点区域AR2的位置并且设置补焊段，而且可以生成与焊接机器人MC1的操作轨迹上的移动相比能够优先执行对检测点区域AR2的直接修复的补焊程序。
如上所述，在根据第一实施例的焊接系统100中，补焊设备(例如检查结果确定单元37)获取外观检查结果，该外观检查结果包括关于通过由焊接机器人MC1执行的主焊所产生的焊接工件的焊道的缺陷部分(例如检测点区域AR1)的位置的信息。补焊设备(例如机器人控制单元25)基于缺陷部分的位置与同焊道有关的预定宽度(例如参见图4或图5)之间的关系，通过使用外观检查结果，指示焊接机器人MC1对缺陷部分的位置执行补焊。
由此，补焊设备可以自动且有效地对通过主焊所产生的焊接工件的缺陷部分执行补焊。即，在补焊时，补焊设备可以根据缺陷部分与焊道的位置关系，对主焊时的主焊程序的一部分(例如待补焊的段)进行部分修改并且设置补焊段，而且可以根据缺陷部分的位置自适应地对缺陷部分执行补焊。
补焊设备使用外观检查结果生成用于对缺陷部分的位置执行补焊的补焊程序。补焊设备根据所生成的补焊程序，使焊接机器人MC1对缺陷部分执行补焊。因此，补焊设备可以基于在外观检查中获取的检测点区域(例如参见图4或图5)与焊道之间的位置关系，生成在提高焊接机器人MC1的操作效率的同时设置补焊段的补焊程序，并且基于该补焊程序，可以高精度地执行优先修复缺陷部分的补焊。
预定宽度例如是焊道的半宽度等效长度W1。当缺陷部分(例如检测点区域AR1)位于距焊线WLN1的半宽度等效长度W1以内时(见图4)，补焊设备将从起始对应点Sh到结束对应点Eh的段设置为补焊段RPW1，其中，起始对应点Sh是与包括在外观检查结果中的缺陷部分区域(检测点区域AR1)的起点(起始检测点S1)相对应的、主焊时的焊接机器人MC1的操作轨迹上的点，结束对应点Eh是与包括在外观检查结果中的缺陷部分区域(检测点区域AR1)的终点(结束检测点E1)相对应的、主焊时的焊接机器人MC1的操作轨迹上的点。由此，由于检测到检测点区域AR1的位置与焊线WLN1接近，因此补焊设备能够将焊接机二器人MC1的操作轨迹的一部分设置为补焊段RPW1，并且能够在以与主焊相同的方式有效地移动焊接机器人MC1的同时执行高精度的补焊。例如，在补焊时，补焊设备可以防止与待补焊的焊接工件或固定焊接工件的夹具发生干涉，从而可以有效地支持焊接机器人MC1的平稳驱动。
预定宽度例如是焊道的半宽度等效长度W1。当缺陷部分(例如检测点区域AR2)以超过半宽度等效长度W1的方式位于焊线WLN2的外侧时，补焊设备将从包括在外观检查结果中的缺陷部分区域(检测点区域AR2)的起点(起始检测点S2)到包括在外观检查结果中的缺陷部分区域(检测点区域AR2)的终点(结束检测点E2)的段设置为补焊段RPW2。因此，由于检测点区域AR2的检测位置距焊线WLN2比预定宽度更远(参见图5)，因此补焊设备能够将焊接机器人MC1的操作轨迹的一部分直接修改为检测点区域AR2的位置并且设置补焊段，而且能够适当地执行与焊接机器人MC1的操作轨迹上的移动相比优先对检测点区域AR2进行直接修复的补焊程序。例如，在补焊时，虽然存在与待补焊的焊接工件或用于固定焊接工件的夹具发生干涉的危险，但补焊设备通过优先修复与焊道BD2间隔开预定宽度以上的缺陷部分，能够提高补焊工件的完成度。
预定宽度例如是用户基于在主焊开始之前规定的焊道宽度而指定的指定长度。当缺陷部分(例如检测点区域AR1)位于与焊线WLN1相距指定长度以内的位置处时，补焊设备将从起始对应点Sh到结束对应点Eh的段设置为补焊段RPW1，其中，起始对应点Sh是与包括在外观检查结果中的缺陷部分区域(检测点区域AR1)的起点(起始检测点S1)相对应的、主焊时的焊接机器人MC1的操作轨迹上的点，结束对应点Eh是与包括在外观检查结果中的缺陷部分区域(检测点区域AR1)的终点(结束检测点E1)相对应的、主焊时的焊接机器人MC1的操作轨迹上的点。由此，由于检测到检测点区域AR1的位置比用户指定的长度更接近焊线WLN1，因此补焊设备能够将焊接机器人MC1的操作轨迹的一部分设置为补焊段RPW1，并且能够在以与主焊相同的方式有效地移动焊接机器人MC1的同时执行高精度的补焊。例如，在补焊时，补焊设备可以防止与待补焊的焊接工件或固定焊接工件的夹具发生干涉，从而可以有效地支持焊接机器人MC1的平稳驱动。
预定宽度例如是用户基于在主焊开始之前规定的焊道宽度而指定的指定长度。当缺陷部分(例如检测点区域AR2)以超过指定长度的方式位于焊线WLN2的外侧时，补焊设备将从包括在外观检查结果中的缺陷部分区域(检测点区域AR2)的起点(起始检测点S2)到包括在外观检查结果中的缺陷部分区域(检测点区域AR2)的终点(结束检测点E2)的段设置为补焊段RPW2。因此，由于检测点区域AR2的检测位置距焊线WLN2比用户指定的长度更远，因此补焊设备能够将焊接机器人MC1的操作轨迹的一部分直接修改为检测点区域AR2的位置并且设置补焊段，而且能够适当地执行与焊接机器人MC1的操作轨迹上的移动相比优先对检测点区域AR2进行直接修复的补焊程序。例如，在补焊时，虽然存在与待补焊的焊接工件或用于固定焊接工件的夹具发生干涉的危险，但补焊设备通过优先修复与焊道BD2间隔开预定宽度以上的缺陷部分，能够提高补焊工件的完成度。
(第二实施例)
在第一实施例中，补焊程序由检查控制设备3生成。在第二实施例中，说明由机器人控制设备2a执行补焊程序的示例。
(焊接系统配置)
图7是表示根据第二实施例的检查控制设备3、机器人控制设备2a以及主机设备1的内部配置示例的图。在图7的说明中，对与图2相同的组件标注相同的符号，简化或省略其说明，并且对不同的内容进行说明。根据第二实施例的焊接系统100a的配置与根据第一实施例的焊接系统100的配置(参见图1)相同。
作为补焊设备的一个示例的机器人控制设备2a基于从主机设备1发送的主焊执行指令、补焊执行指令或外观检查程序执行指令，控制对应焊接机器人MC1(具体而言，机械手200、送丝设备300、电源设备500)的处理。机器人控制设备2a至少包括通信单元20、处理器21a和存储器22。
处理器21a例如由CPU或FPGA构成，与存储器22协作执行各种处理和控制。具体而言，处理器21a通过参照存储在存储器22中的程序并执行该程序，来实现主焊或补焊程序生成单元23a、计算单元24、机器人控制单元25、电源控制单元26的功能。
主焊或补焊程序生成单元23a使用从主机设备1经由通信单元20发送的主焊执行指令中包括的多个原始工件的工件信息(例如原始工件的ID、名称和焊接部分)，从而基于主焊执行指令生成焊接机器人MC1要执行的主焊的主焊程序。主焊或补焊程序生成单元23a通过使用从检查结果确定单元37输出的工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)的外观检查结果、焊接工件或补焊工件的工件信息(例如表示焊接工件或补焊工件的焊接缺陷的检测点的位置的坐标等信息)，生成由焊接机器人MC1执行的工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)的补焊程序。用于生成补焊程序的步骤的细节与参考图4、图5和图6在第一实施例中描述的那些相同，因此将省略对其的描述。生成的主焊程序和补焊程序可以存储在处理器21a中，或者可以存储在存储器22的RAM中。
(焊接系统的操作)
接下来，将参考图8A描述由根据第二实施例的焊接系统100a执行的主焊和补焊的操作步骤。图8A是表示由根据第二实施例的焊接系统100a执行的主焊和补焊的操作步骤的示例的时序图。图8B是表示由根据第二实施例的焊接系统100a执行的主焊和补焊的操作步骤的变形例的时序图。在图8A和图8B的描述中，对于使用多个原始工件的主焊和基于焊接工件的外观检查结果不合格的事实执行的补焊的每个过程，将在主机设备1、机器人控制设备2a和检查控制设备3中执行的操作步骤作为示例进行描述。在图8A和图8B的说明中，对与图3A或图3B相同的过程赋予相同的步骤编号，简化或省略其说明，对不同的内容进行说明。
在图8A和图8B中，机器人控制设备2a可以在不经过主机设备1的情况下执行步骤St1和步骤St2的处理。在这种情况下，优选地将与存储在外部存储设备ST中的数据相同的数据存储在机器人控制单元2a的存储器22中，或者机器人控制单元2a与外部存储设备ST连接使得机器人控制设备2a可以从外部存储设备ST获取数据。如图8B所示，当主机设备1接收到主焊完成通知时，主机设备1以与图3B所示的处理相同的方式可以生成包括焊接工件的外观检查程序在内的外观检查程序执行指令，并且将该外观检查程序执行指令发送到机器人控制设备2a(St4.5)。在这种情况下，如图8B所示，机器人控制设备2a生成焊接工件的外观检查执行指令，并且将外观检查执行指令发送到检查控制设备3(St5)，伴随外观检查的开始而执行从主机设备1接收到的外观检查程序，并且使附接到焊接机器人MC1的检查设备4移动。
检查控制设备3在通过机器人控制设备2使检查设备4移动以便能够扫描焊接工件的同时，与检查设备4协作执行外观检查，由于步骤St6的外观检查的结果是焊接工件中存在焊接缺陷部分，所以确定需要补焊(St7)，生成包括步骤St7的确定结果在内的外观检查报告，并且将该外观检查报告发送到机器人控制设备2a(St21)。当机器人控制设备2a接收到在步骤St21中发送的外观检查报告时，机器人控制设备2a使用外观检查报告的内容(即，外观检查结果)和在步骤St3中生成的主焊程序，以与第一实施例相同的方式通过修改主焊程序的一部分来生成补焊程序(St22)。当机器人控制设备2a接收到从主机设备1发送的补焊执行指令时，机器人控制设备2a基于由补焊执行指令特定的用于焊接工件的补焊程序(在步骤St22中生成)，使焊接机器人MC1根据补焊程序执行补焊(St12)。步骤St12之后的处理与图3A中的处理相同，因此将省略对其的描述。
如上所述，在根据第二实施例的焊接系统100a中，机器人控制设备2a使用外观检查结果来生成用于对缺陷部分的位置执行补焊的补焊程序。补焊设备根据所生成的补焊程序，使焊接机器人MC1对缺陷部分执行补焊。因此，补焊设备可以基于在外观检查中获取的检测点区域(例如参照图4或图5)与焊道之间的位置关系，生成在提高焊接机器人MC1的操作效率的同时设置补焊段的补焊程序，并且基于该补焊程序，可以高精度地执行优先修复缺陷部分的补焊。
(第三实施例)
在第二实施例中，由机器人控制设备2a生成补焊程序。在第三实施例中，说明由主机设备1a执行补焊程序的示例。
(焊接系统配置)
图9是表示根据第三实施例的检查控制设备3、机器人控制设备2以及主机设备1a的内部配置示例的图。在图9的说明中，对与图2相同的组件标注相同的符号，简化或省略其说明，并且对不同的内容进行说明。根据第三实施例的焊接系统100b的配置与根据第一实施例的焊接系统100的配置(参见图1)相同。
作为补焊设备的一个示例的主机设备1a经由机器人控制设备2对由焊接机器人MC1执行的补焊的执行(例如补焊的开始和结束)进行统一控制。例如，当主机设备1a从检查控制设备3接收到外观检查报告时，主机设备1a生成补焊程序，生成由焊接机器人MC1产生的焊接工件的补焊执行指令，并且将补焊程序发送到机器人控制设备2。主机设备1a至少包括通信单元10、处理器11a和存储器12。
处理器11a例如由CPU或FPGA构成，与存储器12协作执行各种处理和控制。具体而言，处理器11a通过参照存储在存储器12中的程序并且执行该程序，来实现单位控制单元13和补焊程序生成单元14的功能。
补焊程序生成单元14通过使用从检查控制设备3发送的工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)的外观检查结果、焊接工件或补焊工件的工件信息(例如表示焊接工件或补焊工件的焊接缺陷的检测点的位置的坐标等信息)，生成由焊接机器人MC1执行的工件Wk(例如焊接工件或补焊工件)的补焊程序。用于生成补焊程序的步骤的细节与参考图4、图5和图6在第一实施例中描述的那些相同，因此将省略对其的描述。生成的补焊程序可以存储在处理器11a或存储器12的RAM中。
(焊接系统的操作)
接下来，将参考图10A和图10B描述由根据第三实施例的焊接系统100b执行的主焊和补焊的操作步骤。图10A是表示由根据第三实施例的焊接系统100b执行的主焊和补焊的操作步骤的示例的时序图。图10B是表示由根据第三实施例的焊接系统100b执行的主焊和补焊的操作步骤的变形例的时序图。在图10A和图10B的描述中，对于使用多个原始工件的主焊和基于焊接工件的外观检查结果不合格的事实执行的补焊的每个过程，将在主机设备1a、机器人控制设备2和检查控制设备3中执行的操作步骤作为示例进行描述。在图10A和图10B的说明中，对与图3A或图3B相同的过程赋予相同的步骤编号，简化或省略其说明，对不同的内容进行说明。
在图10A或图10B中，机器人控制设备2可以在不经过主机设备1a的情况下执行步骤St1和步骤St2的处理。在这种情况下，优选地将与存储在外部存储设备ST中的数据相同的数据存储在机器人控制单元2的存储器22中，或者机器人控制单元2与外部存储设备ST连接使得机器人控制设备2可以从外部存储设备ST获取数据。如图10B所示，当主机设备1a接收到主焊完成通知时，主机设备1a以与图3B所示的处理相同的方式可以生成包括焊接工件的外观检查程序在内的外观检查程序执行指令，并且将该外观检查程序执行指令发送到机器人控制设备2(St4.5)。在这种情况下，如图10B所示，机器人控制设备2生成焊接工件的外观检查执行指令，并且将外观检查执行指令发送到检查控制设备3(St5)，伴随外观检查的开始而执行从主机设备1接收到的外观检查程序，并且使附接到焊接机器人MC1的检查设备4移动。
由于步骤St6的外观检查的结果是焊接工件中存在焊接缺陷部分，所以检查控制设备3确定需要补焊(St7)，生成包括步骤St7的确定结果在内的外观检查报告，并且将该外观检查报告发送到机器人控制设备2(St21)。检查控制设备3将以同样方式生成的外观检查报告发送到主机设备1a(St10)。
当主机设备1a接收到在步骤St10中发送的外观检查报告时，主机设备1a从机器人控制设备2获取主焊程序，并且使用外观检查报告的内容(即，外观检查结果)和主焊程序，以与第一实施例相同的方式通过修改主焊程序的一部分来生成补焊程序(St31)。尽管在图10A中未详细示出，但当检查控制设备3接收到在步骤St10中发送的外观检查报告时，检查控制设备3可以向机器人控制设备2请求主焊程序的数据，并且获取响应于该请求从机器人控制设备2发送的主焊程序的数据，或者可以在步骤St3之后预先获取从机器人控制设备2发送的主焊程序的数据。因此，主机设备1通过对获取的主焊程序的数据进行部分修正，能够有效地生成补焊程序的数据。主机设备1a将通过生成用于焊接工件的补焊执行指令而生成的补焊程序发送到机器人控制设备2(St32)。当机器人控制设备2接收到从主机设备1a发送的补焊执行指令时，机器人控制设备2基于由补焊执行指令指定的用于焊接工件的补焊程序(在步骤St32中接收)，使焊接机器人MC1根据补焊程序执行补焊(St12)。步骤St12之后的处理与图3A中的处理相同，因此将省略对其的描述。
如上所述，在根据第三实施例的焊接系统100b中，主机设备1a使用外观检查结果来生成用于对缺陷部分的位置执行补焊的补焊程序。补焊设备根据所生成的补焊程序，使焊接机器人MC1对缺陷部分执行补焊。因此，补焊设备可以基于在外观检查中获取的检测点区域(例如参照图4或图5)与焊道之间的位置关系，生成在提高焊接机器人MC1的操作效率的同时设置补焊段的补焊程序，并且基于该补焊程序，可以高精度地执行优先修复缺陷部分的补焊。
尽管上面参照附图描述了各种实施例，但无需说明的是，本公开不限于这样的示例。对本领域技术人员显而易见的是，在权利要求的范围内可以想到各种变化、修改、替换、添加、删除和等效例，应当理解，这样的变化等也属于本发明的技术范围。上述各种实施例中的组件可以在不脱离本发明精神的范围内自由组合。
本申请基于2019年12月6日提交的日本专利申请No.2019-221253，其内容在此被并入作为参考。
工业实用性
本发明作为用于更有效地对由主焊所产生的焊接工件的缺陷部分进行补焊的补焊设备和补焊方法是有用的。
附图标记列表
1、1a 主机设备
2、2a 机器人控制设备
10、20、30 通信单元
11、11a、21、21a、31 处理器
12、22、32 存储器
13 单位控制单元
14、38 补焊程序生成单元
23 主焊程序生成单元
24 计算单元
25 机器人控制单元
26 电源控制单元
33 检查结果存储单元
34 确定阈值存储单元
35 形状检测控制单元
36 数据处理单元
37 检查结果确定单元
100、100a、100b 焊接系统
200 机械手
300 送丝设备
301 焊丝
400 焊枪
500 电源设备
MC1 焊接机器人
Mc1a 主焊机器人
Mc1b 补焊机器人
ST 外部存储设备。

Claims (7)

1.一种补焊设备，包括：
检查结果获取单元，被配置为获取外观检查结果，所述外观检查结果包括关于由焊接机器人执行的主焊所产生的焊接工件的焊道的缺陷部分的信息；以及
机器人控制单元，被配置为基于所述缺陷部分的位置与预定宽度之间的关系，使用所述外观检查结果，指示所述焊接机器人对所述缺陷部分的位置执行补焊，其中所述预定宽度与所述焊道相关。
2.根据权利要求1所述的补焊设备，还包括：
补焊程序生成单元，被配置为使用所述外观检查结果，生成用于对所述缺陷部分的位置执行所述补焊的补焊程序，
其中，所述机器人控制单元根据所述补焊程序使所述焊接机器人对所述缺陷部分执行补焊。
3.根据权利要求2所述的补焊设备，
其中，所述预定宽度是所述焊道的半宽度等效长度，以及
其中，在所述缺陷部分位于与所述主焊中的焊线相距所述半宽度等效长度以内的位置处的情况下，所述补焊程序生成单元将从起始对应点到结束对应点的段设置为补焊段，其中所述起始对应点是与包括在所述外观检查结果中的缺陷部分区域的起点相对应的、所述主焊时的所述焊接机器人的操作轨迹上的点，所述结束对应点是与包括在所述外观检查结果中的缺陷部分区域的终点相对应的、所述主焊时的所述焊接机器人的操作轨迹上的点。
4.根据权利要求2或3所述的补焊设备，
其中，所述预定宽度是所述焊道的半宽度等效长度，以及
其中，在所述缺陷部分位于与所述主焊中的焊线相距超过所述半宽度等效长度的位置处的情况下，所述补焊程序生成单元将从包括在所述外观检查结果中的缺陷部分区域的起点到包括在所述外观检查结果中的缺陷部分区域的终点的段设置为补焊段。
5.根据权利要求2所述的补焊设备，
其中，所述预定宽度是用户基于在所述主焊开始之前规定的所述焊道的宽度而指定的指定长度，以及
其中，在所述缺陷部分位于与所述主焊中的焊线相距所述指定长度以内的位置处的情况下，所述补焊程序生成单元将从起始对应点到结束对应点的段设置为补焊段，其中所述起始对应点是与包括在所述外观检查结果中的缺陷部分区域的起点相对应的、所述主焊时的所述焊接机器人的操作轨迹上的点，所述结束对应点是与包括在所述外观检查结果中的缺陷部分区域的终点相对应的、所述主焊时的所述焊接机器人的操作轨迹上的点。
6.根据权利要求2或5所述的补焊设备，
其中，所述预定宽度是用户基于在所述主焊开始之前规定的所述焊道的宽度而指定的指定长度，以及
其中，在所述缺陷部分位于与所述主焊中的焊线相距超过所述指定长度的位置处的情况下，所述补焊程序生成单元将从包括在所述外观检查结果中的缺陷部分区域的起点到包括在所述外观检查结果中的缺陷部分区域的终点的段设置为补焊段。
7.一种由补焊设备执行的补焊方法，所述补焊方法包括以下过程：
获取外观检查结果，所述外观检查结果包括关于由焊接机器人执行的主焊所产生的焊接工件的焊道的缺陷部分的信息；以及
基于所述缺陷部分的位置与预定宽度之间的关系，使用所述外观检查结果，指示所述焊接机器人对所述缺陷部分的位置执行补焊，其中所述预定宽度与所述焊道相关。
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