CN115635472A - 处理系统、机器人系统、控制装置、示教方法及存储介质 - Google Patents

处理系统、机器人系统、控制装置、示教方法及存储介质 Download PDF

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CN115635472A
CN115635472A CN202210832063.8A CN202210832063A CN115635472A CN 115635472 A CN115635472 A CN 115635472A CN 202210832063 A CN202210832063 A CN 202210832063A CN 115635472 A CN115635472 A CN 115635472A
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千叶康德
高桥宏昌
齐藤真扩
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Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
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Abstract

提供处理系统、机器人系统、控制装置、示教方法及存储介质，能更简便地设定示教点。处理系统对机器人示教动作。机器人包含：检测器，包含沿第一方向和与第一方向交叉的第二方向排列的多个检测元件；及机械手，安装有检测器。处理系统使检测器对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查。处理系统基于表示通过探查而得的反射波的强度的第一强度数据计算焊接部在沿着第一方向及第二方向的第一面上的中心位置。处理系统在中心位置与检测器在第一面上的第一位置之间的距离为第一阈值以下时，基于第一位置设定机器人的示教点。处理系统在距离超过第一阈值时，使检测器沿第一面向第二位置移动以使距离减少，基于第二位置设定示教点。

Description

处理系统、机器人系统、控制装置、示教方法及存储介质
技术领域
本发明的实施方式一般涉及处理系统、机器人系统、控制装置、示教方法及存储介质。
背景技术
有一种检查接合体的机器人。对于该机器人，要求能够更为简便地设定检查时的示教点的技术。
发明内容
本发明的实施方式提供能够更为简便地设定示教点的处理系统、机器人系统、控制装置、示教方法及存储介质。
根据本发明的实施方式，处理系统对机器人示教动作。所述机器人包含：检测器，其包含沿第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向排列的多个检测元件；以及机械手，其安装有所述检测器。所述处理系统使所述检测器对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查。所述处理系统基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第一强度数据，计算所述焊接部在沿着所述第一方向及所述第二方向的第一面上的中心位置。所述处理系统在所述中心位置与所述检测器在所述第一面上的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点。所述处理系统在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
根据实施方式，可提供能够更为简便地设定示教点的处理系统、机器人系统、控制装置、示教方法及存储介质。
附图说明
图1是表示实施方式的机器人系统的示意图。
图2是表示检测器及接合体的构造的示意图。
图3是用于说明实施方式的处理系统的动作的示意图。
图4是例示通过探查而得的强度数据的示意图。
图5是表示实施方式的示教方法的流程图。
图6是表示对强度数据进行处理而得的反射波的强度分布的示意图。
图7是例示所确定的焊接部的示意图。
图8是表示实施方式的第一变形例的示教方法的流程图。
图9是表示检测器的示意图。
图10是在检查中得到的图像的一个例子。
图11是表示反射波的强度分布的示意图。
图12是表示实施方式的第二变形例的示教方法的流程图。
图13是用于说明实施方式的第二变形例的示教方法的示意图。
图14是表示实施方式的检查处理的流程图。
图15是表示另一检测器的构造的示意图。
图16是表示硬件构成的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。
在本申请的说明书和各图中，对于与已经说明的要素相同的要素，标注相同的附图标记而适当省略详细的说明。
图1是表示实施方式的机器人系统的示意图。
如图1所示，实施方式的机器人系统2包含处理系统1及机器人20。处理系统1包含控制装置10、操作终端11及处理装置12。处理系统1对机器人20示教动作。
控制装置10控制机器人20的动作。控制装置10是所谓的机器人控制器。控制装置10包含控制电路、伺服控制部、电源装置等。控制装置10按照预先存储的动作程序、由操作终端11设定的示教数据等对各轴的伺服马达进行控制，从而控制机器人20的动作。
操作终端11是用于操作机器人20的终端装置。操作终端11是所谓的示教器。操作终端11与控制装置10连接，接收机器人20的动作程序的输入、设定的输入等。例如控制装置10与操作终端11经由有线线缆、无线通信或网络而连接。另外，用户能够使用操作终端11进行示教数据的变更、修正或者新制作等。所谓示教数据，是用于将机器人20的动作示教给机器人20的数据。
机器人20包含机械手21和安装于机械手21的检测器22。例如，机械手21是垂直多关节型。检测器22作为末端执行器设于机械手21的前端。机械手21也可以是水平多关节型或者并联连杆型。机械手21也可以包含从垂直多关节型、水平多关节型及并联连杆型中选择的两种以上的组合。机械手21优选具有六个自由度以上。
检测器22对对象执行探查(探测)。在探查中，执行朝向对象的超声波的发送和其反射波的检测(接收)。检测器22通过探查来获取表示反射波的强度的强度数据。检测器22将强度数据向与控制装置10连接的处理装置12发送。例如控制装置10与处理装置12经由有线线缆、无线通信或网络而连接。
在图1的例子中，作为末端执行器，还设有排出器25。排出器25向对象的表面排出耦合液。
探查对象是多个部件通过焊接接合而成的接合体。多个部件在焊接部接合。处理装置12对强度数据进行处理，获取与焊接部有关的数据。例如，处理装置12使用强度数据执行针对焊接部的检查处理。机器人系统2对相同种类的多个接合体50分别执行检查处理。
图2是表示检测器及接合体的构造的示意图。
在图2的例子中，检测器22的探查对象是接合体50。接合体50包含金属板51(第一部件)及金属板52(第二部件)。金属板51与金属板52在焊接部53接合。即，在焊接部53，不存在金属板51与金属板52之间的分界面。在焊接部53，存在熔融金属混合而形成的凝固部54。焊接部53通过电阻点焊而形成。
如图2所示，检测器22包含检测元件22a、传播部22b、壳体22c及传感器22d。
检测元件22a沿X方向(第一方向)及Y方向(第二方向)二维地排列。X方向和Y方向相互交叉。在该例子中，Y方向相对于X方向是垂直的。例如，检测元件22a是换能器，发出1MHz以上100MHz以下的频率的超声波。检测元件22a沿Z方向(第三方向)发送超声波。Z方向相对于X-Y面(第一面)是垂直的。
多个检测元件22a设于壳体22c的前端，且由传播部22b覆盖。在使检测器22接触于接合体50时，传播部22b位于检测元件22a与接合体50之间。若检测元件22a发出超声波，则超声波在传播部22b中传播而被发送到检测器22的外部。若超声波反射，则其反射波在传播部22b中传播而到达检测元件22a。
检测元件22a检测反射波。由检测元件22a检测出的信号的强度与反射波的强度对应。检测器22获取表示反射波强度的信号(强度数据)，并将其发送到处理装置12。
传播部22b由容易传播超声波的树脂材料等构成。通过传播部22b，在检测器22向焊接部53接触时，能够抑制检测元件22a的变形、损伤等。传播部22b为了抑制向焊接部53接触时的变形、损伤等而具有足够的硬度。
传感器22d安装于壳体22c，检测检测器22向接合体50的接触。传感器22d例如是力传感器、加速度传感器、角速度传感器、遮光传感器或测距传感器。
在探查时，向接合体50的表面涂布耦合液55，以使超声波易于在检测器22与接合体50之间传播。各个检测元件22a向涂布了耦合液55的接合体50发送超声波US。
例如如图2所示，一个检测元件22a向接合体50发送超声波US。超声波US的一部分在接合体50的上表面或下表面等处反射。多个检测元件22a分别检测反射波RW。在探查中，各个检测元件22a依次发送超声波US，并利用多个检测元件22a检测各自的反射波RW。
处理装置12使用强度数据执行各种处理。例如，处理装置12检查焊接部53。处理装置12也可以确定接合体50上的焊接部53的位置。处理装置12也可以计算焊接部53的中心位置。处理装置12也可以计算焊接部53的直径。
图3的(a)～图3的(c)是用于说明实施方式的处理系统的动作的示意图。
如图3的(a)所示，超声波US在传播部22b的表面、金属板51的上表面51a及下表面51b、焊接部53的上表面53a及下表面53b反射。
传播部22b的表面、上表面51a、上表面53a、下表面51b及下表面53b的Z方向上的位置相互不同。即，这些面与检测元件22a之间的Z方向上的各个距离相互不同。检测元件22a若检测出来自这些面的反射波，则检测出反射波强度的峰值。通过计算在发送超声波US之后到检测出各峰值为止的时间，能够判别是哪个面反射了超声波US。
图3的(b)及图3的(c)分别是在X-Y面内的一点例示发送超声波US之后的时间与反射波RW的强度的关系的线图。在图3的(b)及图3的(c)中，横轴表示检测出的反射波RW的强度。纵轴表示发送超声波US之后的经过时间。时间与Z方向上的位置对应。图3的(b)的线图例示了来自传播部22b的表面、上表面51a及下表面51b的反射波RW的检测结果。即，图3的(b)的线图例示了来自未被接合的点的反射波RW的检测结果。图3的(c)的线图例示了来自传播部22b的表面、上表面53a及下表面53b的反射波RW的检测结果。即，图3的(c)的线图例示了来自已被接合的点的反射波RW的检测结果。
在图3的(b)及图3的(c)的线图中，峰值Pe10基于来自传播部22b表面的反射波RW。峰值Pe11基于来自上表面51a的反射波RW。峰值Pe12基于来自下表面51b的反射波RW。从发送超声波US到检测出峰值Pe11及峰值Pe12为止的时间分别与上表面51a及下表面51b的Z方向上的位置对应。
同样，峰值Pe13基于来自上表面53a的反射波RW。峰值Pe14基于来自下表面53b的反射波RW。从发送超声波US到检测出峰值Pe13及峰值Pe14为止的时间分别与上表面53a及下表面53b的Z方向上的位置对应。
处理装置12在X-Y面内的各点的Z方向的反射波强度分布中判定是否存在峰值Pe12。具体而言，处理装置12在可能检测出峰值Pe12的Z方向的范围内检测峰值。处理装置12将该峰值强度与阈值比较。Z方向的范围及阈值是预先设定的。
在峰值强度超过阈值的情况下，处理装置12判定为该峰值是峰值Pe12。峰值Pe12的存在表示在该点存在下表面51b，金属板51与金属板52未被接合。处理装置12将检测出峰值Pe12的点判定为未接合。处理装置12将没有检测出峰值Pe12的点判定为已接合。处理装置12依次判定X-Y面内的各点是否已接合。处理装置12将判定为已接合的点的集合确定为焊接部53。
例如，处理装置12在检查处理中确定焊接部53并计算焊接部53的直径。处理装置12将直径与预先设定的阈值比较。在直径超过阈值的情况下，处理装置12将该焊接部53判定为合格。在直径为阈值以下的情况下，处理装置12将该焊接部53判定为不合格。与阈值比较的直径是焊接部53的长径或短径。
在图3的(b)及图3的(c)的例子中，反射波RW的强度是用绝对值表示的。反射波的强度也可以表现为任意的方式。例如，从检测元件22a输出的反射波强度根据相位包含正值及负值。也可以基于包含正值及负值的反射波强度执行各种处理。也可以将包含正值及负值的反射波强度转换为绝对值。也可以从各时刻的反射波强度减去反射波强度的平均值。或者，也可以从各时刻的反射波强度减去反射波强度的加权值、加权移动平均值等。也可以执行滤波，以便仅提取特定周期的频率成分。即使在使用对反射波强度施以这些处理而得的结果的情况下，也能够执行在本申请中说明的各种处理。
图4是例示通过探查而得的强度数据的示意图。
在探查中，如上所述，各个检测元件22a依次发送超声波，并利用多个检测元件22a检测各自的反射波。在图2所示的具体例中，设有8×8共64个检测元件22a。该情况下，64个检测元件22a依次发送超声波。一个检测元件22a反复检测反射波64次。从一个检测元件22a，输出64次的Z方向的反射波强度分布的检测结果。从一个检测元件22a输出的64次的反射波的强度分布被合计起来。合计所得的强度分布就是在1次探查中设置一个检测元件22a的坐标处的强度分布。对于64个检测元件22a各自的检测结果，执行同样的处理。对于各检测元件22a的检测结果，为了提高X方向及Y方向上的分辨率，也可以执行开口合成。通过以上的处理，在X-Y面(第一面)内的各点，生成Z方向上的反射波的强度分布。即，可获得包含X方向、Y方向及Z方向的各点处的反射波强度的三维的强度数据。
图4示意性地示出了该三维的强度分布。在图4的示意图中，示出了三维强度数据在焊接部53附近的样子。在图4中，亮度高的部分是超声波的反射波强度相对较大的部分。在图4的例子中，出现了来自焊接部53的上表面及下表面的反射波和在这些上表面与下表面之间发生了多重反射的反射波。
在检查处理中获得与焊接部有关的数据的情况下，控制装置10使机械手21动作，以使检测器22的前端与焊接部53接触。在检查处理中执行探查时的检测器22前端的位置及姿态被预先设定为示教点。也可以是与检测器22前端的位置及姿态对应的另一部分的位置及姿态被设定为示教点。该情况下，也能够视作检测器22前端的位置及姿态被设定成了示教点。
控制装置10按照动作程序使机械手21动作，以将检测器22的前端的位置及姿态设定为示教点的位置及姿态。具体而言，控制装置10从机械手21的各关节处具备的编码器获取表示各促动器的旋转角的数据。控制装置10基于所存储的示教点和所获取的数据生成控制信号。控制装置10将所生成的控制信号发送给机器人20，通过使各促动器动作而使机械手21移动。
实施方式的处理系统1对机器人20示教动作。处理系统1能够用于机器人20的示教点的设定。处理系统1使用从检测器22发送的强度数据设定示教点。
图5是表示实施方式的示教方法的流程图。
用户使检测器22的前端接近焊接部53。在焊接部53涂布耦合液。检测器22与焊接部53接触(步骤S1)。例如，用户用手或操作终端11让机械手21移动，使检测器22的前端与焊接部53接触。或者，也可以是在用户使检测器22接近焊接部53之后，控制装置10让机械手21移动，使检测器22与焊接部53接触。处理系统1执行位置示教处理(步骤S10)。
在位置示教处理中，处理装置12在检测器22与焊接部53接触的状态下使检测器22执行探查(步骤S11)。检测器22通过探查获取表示反射波的强度的强度数据(第一强度数据)(步骤S12)。处理装置12从检测器22接收强度数据。处理装置12基于强度数据计算焊接部53在X-Y面上的中心位置(步骤S13)。处理装置12将中心位置发送给控制装置10。控制装置10参照检测器22的X-Y面上的位置(第一位置)。控制装置10将所接收的中心位置与第一位置之间的距离同预先设定的阈值(第一阈值)比较(步骤S14)。
例如，检测器22的X-Y面上的位置与强度数据的X-Y面上的中心位置对应。该情况下，基于强度数据计算的焊接部53的中心位置同焊接部53的中心位置与强度数据的X-Y面上的中心位置之间的距离对应。因此，在步骤S14中，控制装置10将所接收的焊接部53的中心位置同预先设定的阈值(第一阈值)比较。
在距离为阈值以下的情况下，控制装置10基于第一位置设定示教点(步骤S15)。例如，控制装置10将第一位置设定为示教点的位置。控制装置10也可以将通过对第一位置的运算而得的位置设定为示教点的位置。
在距离超过阈值的情况下，控制装置10使检测器22沿X-Y面移动以使距离减少(步骤S16)。此时，控制装置10也可以为了避免检测器22与接合体50的摩擦而使检测器22远离接合体50。控制装置10在使检测器22远离接合体50之后，使检测器22沿X-Y面移动。之后，控制装置10使检测器22与接合体50接触。
控制装置10参照移动后的检测器22的X-Y面上的位置(第二位置)。控制装置10基于第二位置设定示教点(步骤S17)。例如，控制装置10将第二位置设定为示教点的位置。控制装置10也可以将通过对第二位置的运算而得的位置设定为示教点的位置。
控制装置10也可以在步骤S16之后再次执行步骤S14。该情况下，中心位置与检测器22的位置之间的距离再次与阈值比较。反复进行步骤S16，直至距离变为阈值以下。由此，能够更为适当地设定示教点的位置。控制装置10保存所设定的示教点(步骤S18)。
图2所示的XYZ坐标系也可以与用于表达示教点的机器人坐标系不同。控制装置10或处理装置12也可也将在步骤S13中计算的中心位置适当转换为机器人坐标系。控制装置10或处理装置12也可以在设定示教点时将检测器22的X-Y面上的位置适当转换为机器人坐标系。
对上述示教方法中的焊接部53的中心位置的计算方法进行说明。中心位置可以使用以下的任一种方法来计算。
图6的(a)～图6(的c)是表示对强度数据进行处理而得的反射波的强度分布的示意图。
处理装置12对强度数据进行处理，获取图6的(a)～图6的(c)所示的数据。图6的(a)表示焊接部53附近方X-Y面上的反射波的强度分布。图6的(b)表示焊接部53附近的Y-Z面上的反射波的强度分布。图6的(c)表示焊接部53附近的X-Z面上的反射波的强度分布。
图6的(a)的数据是在X-Y面的各点通过沿Z方向将强度合计而得的。图6的(b)的数据是在Z方向的各点通过沿X方向将强度合计而得的。图6的(c)的数据是在Z方向的各点通过沿Y方向将强度合计而得的。在图6的(a)～图6的(c)中，反射波的强度被示意性地二值化来表示。白色的点表示该点处的反射波的强度相对较高。黑色的点表示该点处的反射波的强度相对较低。
例如，处理装置12针对图6的(a)所示的X-Y面上的反射波的强度分布计算强度的重心位置来作为焊接部53的中心位置。例如如图6的(a)所示，也可以计算经过二值化的图像中的亮度重心位置。或者，也可以针对各像素具有3阶以上(例如0～255)中的任一者的像素值的图像计算亮度重心位置。
或者，处理装置12也可以在Z方向上提取来自焊接部53的反射波成分并计算重心位置。例如，如图6的(b)及图6的(c)所示，检测来自焊接部53的反射波的周期与检测来自其它部位的反射波的周期不同。处理装置12使用预先设定的焊接部53的厚度在Z方向上对强度分布进行滤波。由此，处理装置12提取来自焊接部53的反射波成分。处理装置12计算滤波后的X-Y面上的强度分布的重心位置来作为焊接部53的中心位置。
或者，处理装置12也可以确定焊接部53，并基于所确定的焊接部53计算中心位置。
图7是例示所确定的焊接部的示意图。
图7表示执行了探查的X-Y面的各点处的接合或未接合的判定的结果。执行接合或未接合的判定的区域的X方向及Y方向上的范围与在X方向及Y方向上获得了强度数据的范围对应。作为一个例子，图7所示的二维数据的X方向上的范围及Y方向上的范围与图4所示的三维的强度数据的X方向上的范围及Y方向上的范围分别对应。也可以在X方向及Y方向上将获得了强度数据的范围的一部分提取出来，并针对所提取的区域执行接合或未接合的判定。在图7中，用白色表示基于强度数据判定为已接合的点。用黑色表示判定为未接合的点。判定为已接合的点的集合被确定为焊接部53。处理装置12使用各点处的接合的判定结果生成图7所示的二维数据。
处理装置12也可以计算所确定的焊接部53的X-Y面上的重心位置来作为焊接部53的中心位置。如上所述，通过判定X-Y面内的各点处的接合或未接合，能够确定焊接部53。处理装置12也可以对所确定的焊接部53在X-Y面中计算内接或外接的圆的中心来作为焊接部53的中心位置。
若设定了示教点，则在此以后，机器人系统2使用该示教点执行检查处理。例如，机器人系统2参照示教点执行针对另一接合体50的焊接部53的检查处理。在执行检查处理时，控制装置10使机械手21移动，将检测器22前端的位置及姿态设定为示教点的位置及姿态。
在一个接合体50形成多个焊接部53的情况下，对各焊接部53分别设定示教点。在设定了多个示教点之后，对另一接合体50的多个焊接部53分别执行检查处理。
对实施方式的优点进行说明。
为了使用机械手21自动地检查接合体50，需要预先对检查时的检测器22的位置及姿态进行示教。所示教的动作通过示教再现方式执行。以下是参考例的示教方法。机器人20的用户准备接合体50。用户通过目视来确认接合体50的焊接部53。用户用手或操作终端11使机械手21移动，使检测器22的前端与焊接部53的中心接触。控制装置10将此时的检测器22的前端的位置及姿态设定为示教点。
为了使检测器22的前端与焊接部53的中心接触，需要细微地调整检测器22的位置。在用户不习惯该作业的情况下，示教点的设定需要较长的时间。示教的位置还会产生偏差。在示教过程中，还有可能使检测器22与接合体50接触而损伤检测器22。另外，在形成有焊接部53的位置存在焊痕。用户捕捉该焊痕的中心来作为焊接部53的中心，使检测器22与焊痕的中心接触。但是，焊痕的中心有时会偏离实际的焊接部53的中心。若检测器22的位置偏离了焊接部53的中心，则检查的精度可能降低。因此，希望一种能够更为简便地将焊接部53的中心设定为示教点的技术。
对于该课题，在实施方式的处理系统1中，执行位置示教处理。在位置示教处理中，基于通过探查而得的强度数据，自动地判定检测器22的位置是否偏离了焊接部53的中心位置。在检测器22的位置偏离了焊接部53的中心位置的情况下，处理系统1控制机械手21，以使检测器22接近焊接部53的中心位置。因此，用户不需要调整检测器22的位置。示教的位置的偏差也能够被抑制。能够抑制示教过程中的检测器22的损伤。另外，能够使检测器22的位置与用户通过目视无法确认的焊接部53的中心位置一致。根据实施方式，能够更为简便地将焊接部53的中心位置设定为示教点。
(第一变形例)
图8是表示实施方式的第一变形例的示教方法的流程图。
检测器22的姿态对通过探查而得的强度数据有影响。检测器22的姿态优选相对于焊接部53的表面是垂直的。如图8所示，也可以是，处理系统1除了位置示教处理(步骤S10)以外，还执行姿态示教处理(步骤S20)。
在姿态示教处理中，处理装置12在检测器22与焊接部接触的状态下使检测器22执行探查(步骤S21)。检测器22通过探查来获取表示反射波的强度的强度数据(第二强度数据)(步骤S22)。处理装置12基于强度数据，计算探查时的检测器22的姿态(第一姿态)相对于焊接部53倾斜了何种程度(步骤S23)。处理装置12将计算出的倾斜度发送到控制装置10。控制装置10将倾斜度与预先设定的阈值(第二阈值)比较(步骤S24)。
在倾斜度为阈值以下的情况下，控制装置10基于第一姿态设定示教点的姿态(步骤S25)。例如，控制装置10将第一姿态设定为示教点的姿态。控制装置10也可以将通过对第一姿态的运算而得的姿态设定为示教点的姿态。
在倾斜度超过阈值的情况下，控制装置10使检测器22绕X方向或绕Y方向旋转，以使倾斜度变小(步骤S26)。例如，检测器22的前端被设定为旋转中心。控制装置10参照旋转后的检测器22的姿态(第二姿态)。控制装置10基于第二姿态设定示教点的姿态(步骤S27)。例如，控制装置10将第二姿态设定为示教点姿态。控制装置10也可以将通对第二姿态的运算而得的姿态设定为示教点的姿态。
控制装置10也可以在步骤S26之后再次执行步骤S24。该情况下，倾斜度再次与阈值比较。反复进行步骤S26，直至倾斜度变为阈值以下。由此，能够更为适当地设定示教点的姿态。控制装置10保存所设定的示教点(步骤S28)。
图9是表示检测器的示意图。
姿态与例如图9所示的检测器22的方向D1对应。方向D1相对于多个检测元件22a的排列方向是垂直的。倾斜度通过检测器22的方向D1与焊接部53的法线方向D2之间的绕X方向的角度θx及绕Y方向的角度θy来表示。
表示图8所示的姿态的角度也可以与用于表达示教点的机器人坐标系中的角度不同。控制装置10或处理装置12也可以将在步骤S23中计算出的倾斜度适当转换为机器人坐标系。控制装置10或处理装置12也可以在设定示教点时将表示检测器22的姿态的角度适当转换为机器人坐标系中的角度。
图10的(a)～图10的(c)是在检查中得到的图像的一个例子。
对倾斜度的计算方法进行说明。图10的(a)是表示焊接部53附近的X-Y面上的反射波的强度分布的图像。图10的(b)是表示焊接部53附近的Y-Z面上的反射波的强度分布的图像。图10的(c)是表示焊接部53附近的X-Z面上的反射波的强度分布的图像。在图10的(a)～图10的(c)的各图像中，亮度与反射波的强度对应。即，像素的色彩越明亮，表示该点处的反射波强度越高。
如图10的(b)所示，角度θx是基于Y-Z面中的检测结果计算的。如图10的(c)所示，角度θy是基于X-Z面中的检测结果计算的。具体而言，处理装置12计算三维的亮度梯度的平均值。处理装置12使用绕X方向的梯度的平均值作为角度θx。处理装置12使用绕Y方向的梯度的平均值作为角度θy。
姿态示教处理既可以在位置示教处理之前进行，也可以在位置示教处理之后进行。也可以基于一次探查的结果进行位置示教处理和姿态示教处理。
图11的(a)及图11的(b)是表示反射波的强度分布的示意图。
优选的是，姿态示教处理在位置示教处理之后进行。在焊接部53的中心位置偏离了检测器22的位置、检测器22相对于焊接部53倾斜的情况下，如图11的(a)所示，来自焊接部53的多重反射波有可能不被检测器22检测出。多重反射波是在Z方向的较深位置检测出的反射波。若多重反射波不被检测出，则所计算的检测器22的姿态的精度有可能降低。通过在姿态示教处理之前进行位置示教处理，如图11的(b)所示，更加易于检测出来自焊接部53的多重反射波。由此，能够更为高精度地计算检测器22的姿态。
(第二变形例)
图12是表示实施方式的第二变形例的示教方法的流程图。图13的(a)及图13的(b)是用于说明实施方式的第二变形例的示教方法的示意图。
第二变形例的示教方法与图5所示的示教方法相比，包含步骤S19来代替步骤S1。另外，第二变形例的示教方法包含步骤S15a及S17a来代替步骤S15及S17。
在步骤S19中，处理系统1将检测器22与焊接部53之间的Z方向上的距离设定为第一距离。第一距离比执行检查处理时的检测器22与焊接部53之间的Z方向上的第二距离长。此时，如图13的(a)所示，检测器22经由耦合液55与接合体50接触。检测器22不直接与接合体50接触。
之后，处理系统1与图5所示的示教方法同样地执行步骤S11～S14。在步骤S15a中，处理系统1基于第一位置设定示教点。此时，控制装置10将检测器22与焊接部53之间的Z方向上的距离设定为第二距离。由此，检测器22向焊接部53接近。例如如图13的(b)所示，检测器22与接合体50直接接触。处理系统1基于X-Y面内的第一位置和接近后的检测器22的Z方向上的位置设定示教点。
同样，在步骤S17a中，处理系统1基于第二位置设定示教点。此时，控制装置10将检测器22与焊接部53之间的Z方向上的距离设定为第二距离。处理系统1基于X-Y面内的第二位置和接近后的检测器22的Z方向上的位置设定示教点。
第一距离能够通过一边执行探查一边使检测器22向接合体50接近来进行设定。若检测器22离开接合体50及耦合液55，则超声波衰减，检测不出反射波。若检测器22与耦合液55接触，则超声波在耦合液55中传播，可检测出反射波。控制装置10使检测器22逐渐向接合体50接近，并且在检测出反射波的时刻使检测器22停止。由此，检测器22与接合体50之间的距离被设定为第一距离。
或者，也可以通过在使检测器22与接合体50接触之后使检测器22稍微远离接合体50来设定第一距离。控制装置10，使检测器22向接合体50接近，直到利用传感器22d检测出检测器22向接合体50的接触。在检测出接触之后，控制装置10使检测器22稍微远离接合体50。远离的距离是预先设定的。由此，检测器22与接合体50之间的距离被设定为第一距离。
也可以在检测出接触之后一边执行探查一边使检测器22逐渐远离接合体50。控制装置10在检测出反射波的期间使检测器22逐渐远离接合体50。若不再能检测出反射波，则控制装置10使检测器22移动到最后检测出反射波的Z方向上的位置。由此，检测器22与接合体50之间的距离被设定为第一距离。
在执行步骤S16时，检测器22与焊接部53之间的Z方向上的距离被设定为第一距离。即，在执行步骤S16时，控制装置10不使检测器22远离焊接部53，而是使检测器22沿X-Y面移动。此时，检测器22经由耦合液与接合体50接触。因此，在检测器22移动时，能够使检测器22与接合体50之间的摩擦降低。另外，由于不需要使检测器22远离焊接部53的动作，因此能够缩短执行示教方法所需的时间。
在第二变形例的示教方法中，与第一变形例相同，也可以还执行姿态示教处理。如上所述，姿态示教处理优选在位置示教处理之后执行。
图14是表示实施方式的检查处理的流程图。
若通过以上说明的任一个示教方法设定了示教点，则机器人系统2执行检查处理(步骤S30)。控制装置10从排出器25向接合体50排出耦合液55(步骤S31)。控制装置10使机械手21动作，将检测器22的位置及姿态设定为示教点的位置及姿态(步骤S32)。控制装置10使检测器22执行对焊接部53的探查(步骤S33)。处理装置12基于所得的强度数据(第三强度数据)确定焊接部53(步骤S34)。处理装置12检查焊接部53(步骤S35)。在检查中，例如，焊接部53的直径被与阈值比较。处理装置12保存检查结果(步骤S36)。
根据示教方法及包含检查处理的处理方法，能够更为简便地将焊接部53的中心位置设定为示教点，能够使用所设定的示教点检查焊接部53。
图15是表示另一检测器的构造的示意图。
以上，说明了在执行探查时使用耦合液55的例子。如果在检测器中设有可根据焊接部53的形状而变形的传播部件，则可以省略耦合液55。
图15所示的检测器23包含第一传播部件22b1及第二传播部件22b2。第一传播部件22b1安装于检测器23的壳体22c。第一传播部件22b1能够传播超声波。例如，第一传播部件22b1与多个检测元件22a接触。或者，也可以在第一传播部件22b1与多个检测元件22a之间设置另一能够传播超声波的部件。
第二传播部件22b2安装于第一传播部件22b1。第二传播部件22b2既可以粘接于第一传播部件22b1，也可以利用未图示的固定件相对于第一传播部件22b1固定。第一传播部件22b1位于多个检测元件22a与第二传播部件22b2之间。第二传播部件22b2能够传播超声波。在第一传播部件22b1中传播后的超声波在第二传播部件22b2中传播，并被发送到检测器23的外部。
第一传播部件22b1是固体。第一传播部件22b1具有足够的硬度，以便在检测器22动作时也不产生实质性改变。第二传播部件22b2是凝胶状，不是液体。第二传播部件22b2比第一传播部件22b1软。即，第二传播部件22b2的硬度比第一传播部件22b1的硬度小。因此，第二传播部件22b2与第一传播部件22b1相比容易变形。第一传播部件22b1具有足够的柔性，以便在探查时能够根据检查对象的表面形状而变形。
第一传播部件22b1及第二传播部件22b2包含树脂。作为具体的一个例子，第一传播部件22b1包含丙烯酸。第二传播部件22b2包含嵌段聚氨酯。接合所使用的一般的钢板的声阻抗是4.5×107(Pa·s/m)左右。优选的是，第一传播部件22b1及第二传播部件22b2各自的声阻抗大于1.0×105(Pa·s/m)且小于1.0×108(Pa·s/m)，以便在检测器22与接合体50之间充分地传播超声波。声阻抗可以按照JIS A1405-1(ISO 10534-1)进行测定。
处理系统1也可以对包含检测器23来代替检测器22的机器人20执行上述的示教方法。不过，在任一个示教方法的步骤S16中，在使检测器23沿X-Y面移动的情况下，控制装置10优选使检测器23远离接合体50。由于第二传播部件22b2是凝胶状，因此第二传播部件22b2与接合体50之间的摩擦较大。若在第二传播部件22b2与接合体50接触的状态下使检测器22移动，则第二传播部件22b2可能损伤。通过在使检测器23远离接合体50之后使检测器23沿X-Y面移动，能够抑制第二传播部件22b2的损伤。
图16是表示硬件构成的示意图。
控制装置10、操作终端11及处理装置12分别包含例如图16所示的计算机90的构成。计算机90包含CPU91、ROM92、RAM93、存储装置94、输入接口95、输出接口96及通信接口97。
ROM92保存有对计算机90的动作进行控制的程序。在ROM92中，保存有使计算机90实现上述各处理所需的程序。RAM93作为使保存于ROM92的程序展开的存储区域发挥功能。
CPU91包含处理电路。CPU91将RAM93作为工作存储器，执行ROM92或存储装置94中的至少任一方所存储的程序。在程序的执行过程中，CPU91经由系统总线98控制各构成，执行各种处理。
存储装置94存储执行程序所需的数据、通过执行程序而得到的数据。
输入接口(I/F)95将计算机90与输入装置95a连接。输入I/F95例如是USB等串行总线接口。CPU91能够经由输入I/F95从输入装置95a读入各种数据。
输出接口(I/F)96将计算机90与输出装置96a连接。输出I/F96例如是数字视频接口(DVI)、高清晰度多媒体接口(HDMI(注册商标))等视频输出接口。CPU91能够经由输出I/F96向输出装置96a发送数据，使输出装置96a显示图像。
通信接口(I/F)97将计算机90外部的服务器97a与计算机90连接。通信I/F97例如是LAN卡等网卡。CPU91能够经由通信I/F97从服务器97a读入各种数据。
存储装置94包含从硬盘驱动器(HDD)及固态驱动器(SSD)中选择的一个以上。输入装置95a包含从鼠标、键盘、麦克风(语音输入)及触摸板中选择的一个以上。输出装置96a包含从监视器及投影仪中选择的一个以上。也可以使用像触摸面板这样具备输入装置95a和输出装置96a双方的功能的设备。
控制装置10及处理装置12各自的功能也可以通过三台以上的计算机的配合来实现。控制装置10及处理装置12各自的功能也可以通过一台计算机来实现。上述各种处理的主体可以在控制装置10及处理装置12之间适当变更。
上述的各种数据的处理也可以作为能够使计算机执行的程序记录于磁盘(软盘及硬盘等)、光盘(CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD±R、DVD±RW等)、半导体存储器或其它非暂时性的计算机能够读取的记录介质(non-transitory computer-readable storagemedium)。
例如，记录于记录介质的信息能够由计算机(或者嵌入式系统)读出。在记录介质中，记录形式(存储形式)是任意的。例如，计算机从记录介质读出程序，通过CPU基于该程序执行程序中记述的指示。在计算机中，程序的取得(或者读出)也可以通过网络来进行。
根据以上说明的处理系统、机器人系统、控制装置、示教方法或处理方法，能够更为简便地将焊接部的中心位置设定为示教点。通过使用使计算机执行示教方法或处理方法的程序，能够更为简便地将焊接部的中心位置设定为示教点。
以上，例示了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更等。这些实施方式及其变形例包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等效的范围中。另外，前述的各实施方式能够相互组合来实施。
实施方式也可以包含以下的方案。
(方案1)
一种处理系统，对机器人示教动作，所述机器人包含：检测器，其包含沿第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向排列的多个检测元件；以及机械手，其安装有所述检测器；其中，
所述处理系统执行如下的位置示教处理：
使所述检测器对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第一强度数据，计算所述焊接部在沿着所述第一方向及所述第二方向的第一面上的中心位置，
在所述中心位置与所述检测器在所述第一面上的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点，
在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
(方案2)
根据方案1所述的处理系统，其中，
所述处理系统还执行如下的姿态示教处理：
使所述检测器对所述焊接部执行所述探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第二强度数据，计算处于第一姿态的所述检测器相对于所述焊接部的倾斜度，
在所述倾斜度为第二阈值以下的情况下，基于所述第一姿态设定所述示教点，
在所述倾斜度超过所述第二阈值的情况下，使所述检测器移动到第二姿态以使所述倾斜度减少，并基于所述第二姿态设定所述示教点。
(方案3)
根据方案2所述的处理系统，其中，在所述位置示教处理之后执行所述姿态示教处理。
(方案4)
根据方案1～3中任一项所述的处理系统，其中，在所述位置示教处理中，在所述距离超过所述第一阈值的情况下，在沿与所述第一面垂直的第三方向使所述检测器远离所述焊接部之后，将所述检测器向所述第二位置移动。
(方案5)
根据方案1～3中任一项所述的处理系统，其中，
在所述位置示教处理中，
在使所述检测器经由液体与所述接合体接触的状态下使所述检测器检测所述反射波，
在设定所述示教点时，沿与所述第一面垂直的第三方向使所述检测器接近所述焊接部，基于所述第一位置或所述第二位置中的任一方和接近后的所述第三方向上的位置设定所述示教点。
(方案6)
根据方案1～5中任一项所述的处理系统，其中，
在所述位置示教处理之后执行如下的检查处理：
将所述检测器的位置设定为所述示教点的位置，
使所述检测器对另一接合体的焊接部执行所述探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第三强度数据检查所述焊接部。
(方案7)
根据方案1～6中任一项所述的处理系统，其中，计算所述第一强度数据中的强度的重心位置来作为所述中心位置。
(方案8)
一种机器人系统，其中，具备：
方案1～7中任一项所述的处理系统；以及
所述机器人。
(方案9)
一种控制装置，其中，使包含检测器和安装有所述检测器的机械手的机器人对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查，
在沿着所述检测器所包含的多个检测元件的二维排列方向的第一面中根据所述探查的结果计算的所述焊接部的中心位置与所述检测器的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点，
在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
(方案10)
一种示教方法，对机器人示教动作，所述机器人包含：检测器，其包含沿第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向排列的多个检测元件；以及机械手，其安装有所述检测器；其中，
所述示教方法执行如下的位置示教：
使所述检测器对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第一强度数据，计算所述焊接部在沿着所述第一方向及所述第二方向的第一面上的中心位置，
在所述中心位置与所述检测器在所述第一面上的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点，
在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
(方案11)
根据方案10所述的示教方法，其中，
所述示教方法还执行以下的姿态示教：
使所述检测器对所述焊接部执行所述探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第二强度数据，计算处于第一姿态的所述检测器相对于所述焊接部的倾斜度，
在所述倾斜度为第二阈值以下的情况下，基于所述第一姿态设定所述示教点，
在所述倾斜度超过所述第二阈值的情况下，使所述检测器移动到第二姿态以使所述倾斜度减少，并基于所述第二姿态设定所述示教点。
(方案12)
根据方案11所述的示教方法，其中，在所述位置示教之后执行所述姿态示教。
(方案13)
根据方案10～12中任一项所述的示教方法，其中，
在所述位置示教中，
在使所述检测器经由液体与所述焊接部接触的状态下使所述检测器检测所述反射波，
在设定所述示教点时沿与所述第一面垂直的第三方向使所述检测器接近所述焊接部，基于所述第一位置或所述第二位置中的任一方和接近后的所述第三方向上的位置设定所述示教点。
(方案14)
根据方案10～13中任一项所述的示教方法，其中，计算所述第一强度数据中的强度的重心位置来作为所述中心位置。
(方案15)
一种示教方法，其中，使包含检测器和安装有所述检测器的机械手的机器人对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查，
在沿着所述检测器所包含的多个检测元件的二维排列方向的第一面中根据所述探查的结果计算的所述焊接部的中心位置与所述检测器的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点，
在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
(方案16)
一种存储介质，其中，存储有使计算机执行方案10～15中任一项所述的示教方法的程序。
以上，例示了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更等。这些实施方式及其变形例包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等效的范围中。另外，前述的各实施方式能够相互组合来实施。

Claims (16)

1.一种处理系统，对机器人示教动作，所述机器人包含：检测器，其包含沿第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向排列的多个检测元件；以及机械手，其安装有所述检测器；其特征在于，
所述处理系统执行如下的位置示教处理：
使所述检测器对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第一强度数据，计算所述焊接部在沿着所述第一方向及所述第二方向的第一面上的中心位置，
在所述中心位置与所述检测器在所述第一面上的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点，
在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，
所述处理系统还执行如下的姿态示教处理：
使所述检测器对所述焊接部执行所述探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第二强度数据，计算处于第一姿态的所述检测器相对于所述焊接部的倾斜度，
在所述倾斜度为第二阈值以下的情况下，基于所述第一姿态设定所述示教点，
在所述倾斜度超过所述第二阈值的情况下，使所述检测器移动到第二姿态以使所述倾斜度减少，并基于所述第二姿态设定所述示教点。
3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，
在所述位置示教处理之后执行所述姿态示教处理。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的处理系统，其特征在于，
在所述位置示教处理中，在所述距离超过所述第一阈值的情况下，在沿与所述第一面垂直的第三方向使所述检测器远离所述焊接部之后，将所述检测器向所述第二位置移动。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的处理系统，其特征在于，
在所述位置示教处理中，
在使所述检测器经由液体与所述接合体接触的状态下使所述检测器检测所述反射波，
在设定所述示教点时，沿与所述第一面垂直的第三方向使所述检测器接近所述焊接部，基于所述第一位置或所述第二位置中的任一方和接近后的所述第三方向上的位置，设定所述示教点。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的处理系统，其特征在于，
在所述位置示教处理之后执行如下的检查处理：
将所述检测器的位置设定为所述示教点的位置，
使所述检测器对另一接合体的焊接部执行所述探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第三强度数据检查所述焊接部。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的处理系统，其特征在于，
计算所述第一强度数据中的强度的重心位置来作为所述中心位置。
8.一种机器人系统，其特征在于，具备：
权利要求1～3中任一项所述的处理系统；以及
所述机器人。
9.一种控制装置，其特征在于，
使包含检测器和安装有所述检测器的机械手的机器人对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查，
在第一面上的根据所述探查的结果计算的所述焊接部的中心位置与所述检测器的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点，所述第一面沿着所述检测器所包含的多个检测元件的二维排列方向，
在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
10.一种示教方法，对机器人示教动作，所述机器人包含：检测器，其包含沿第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向排列的多个检测元件；以及机械手，其安装有所述检测器；其特征在于，
所述示教方法执行如下的位置示教：
使所述检测器对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第一强度数据，计算所述焊接部在沿着所述第一方向及所述第二方向的第一面上的中心位置，
在所述中心位置与所述检测器在所述第一面上的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点，
在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
11.根据权利要求10所述的示教方法，其特征在于，
所述示教方法还执行以下的姿态示教：
使所述检测器对所述焊接部执行所述探查，
基于表示通过所述探查而得的所述反射波的强度的第二强度数据，计算处于第一姿态的所述检测器相对于所述焊接部的倾斜度，
在所述倾斜度为第二阈值以下的情况下，基于所述第一姿态设定所述示教点，
在所述倾斜度超过所述第二阈值的情况下，使所述检测器移动到第二姿态以使所述倾斜度减少，并基于所述第二姿态设定所述示教点。
12.根据权利要求11所述的示教方法，其特征在于，
在所述位置示教之后执行所述姿态示教。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的示教方法，其特征在于，
在所述位置示教中，
在使所述检测器经由液体与所述焊接部接触的状态下，使所述检测器检测所述反射波，
在设定所述示教点时沿与所述第一面垂直的第三方向使所述检测器接近所述焊接部，基于所述第一位置或所述第二位置中的任一位置和接近后的所述第三方向上的位置设定所述示教点。
14.根据权利要求10～12中任一项所述的示教方法，其特征在于，
计算所述第一强度数据中的强度的重心位置来作为所述中心位置。
15.一种示教方法，其特征在于，使包含检测器和安装有所述检测器的机械手的机器人对接合体的焊接部执行进行超声波的发送及反射波的检测的探查，
在第一面上的根据所述探查的结果计算的所述焊接部的中心位置与所述检测器的第一位置之间的距离为第一阈值以下的情况下，基于所述第一位置设定所述机器人的示教点，所述第一面沿着所述检测器所包含的多个检测元件的二维排列方向，
在所述距离超过所述第一阈值的情况下，使所述检测器沿所述第一面向第二位置移动以使所述距离减少，并基于所述第二位置设定所述示教点。
16.一种存储介质，其特征在于，存储有使计算机执行权利要求10～12中任一项所述的示教方法的程序。
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