CN115776929A - 用于激光加工的示教装置和示教方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够避免与检电扫描器连接的光纤超出容许范围地扭转的示教装置。在用于对激光加工系统的机器人进行示教的示教装置(60)中，具备：路径决定部(162)，其基于在对象物上设定的多个加工点的位置来决定机器人的动作路径；模拟执行部(163)，其按照所决定的动作路径，执行机器人的动作模拟；扭转量评价部(164)，其通过按照机器人的基于动作模拟的运动而模拟光纤的行为来求出光纤的扭转量，通过将该扭转量与规定的容许范围进行对比来对所述扭转量进行评价；以及机器人姿势变更部(165)，其针对扭转量超出规定的容许范围的机器人的动作，以使扭转量变小的方式变更机器人的姿势。

Description

用于激光加工的示教装置和示教方法
技术领域
本发明涉及一种使用机器人进行激光加工系统的示教的用于激光加工的示教装置和示教方法。
背景技术
提出一种从搭载于机器人的臂前端的加工头照射激光来对工件进行焊接等加工的激光加工系统(例如，专利文献1-5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-35404号公报
专利文献2：日本特开2006-344052号公报
专利文献3：日本特开2018-086711号公报
专利文献4：日本特开2006-281304号公报
专利文献5：日本特开2007-21550号公报
发明内容
发明要解决的问题
在使用检电扫描器作为激光加工头的激光加工系统中，由示教装置根据打点的配置以使打点处于安装于机器人的检电扫描器的照射范围的方式生成机器人的动作路径。在根据像这样生成的动作路径来使机器人动作的情况下，根据检电扫描器的姿势的不同，有时会导致与检电扫描器连接的光纤超出容许范围地进行了扭转。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式是一种示教装置，用于对包括连接有光纤的激光加工头和使该激光加工头移动的机器人的激光加工系统的所述机器人的动作进行示教，所述示教装置具备：路径决定部，其基于在对象物上设定的多个加工点的位置来决定所述机器人的动作路径；模拟执行部，其按照所决定的所述动作路径，执行所述机器人的动作模拟；扭转量评价部，其通过按照所述机器人的基于所述动作模拟的运动而模拟所述光纤的行为来求出所述光纤的扭转量，通过将该扭转量与规定的容许范围进行对比来对所述扭转量进行评价；以及机器人姿势变更部，其针对所述扭转量超出所述规定的容许范围的所述机器人的动作，以使所述扭转量变小的方式变更所述机器人的姿势。
本公开的另一方式是一种示教方法，用于对包括连接有光纤的激光加工头和使该激光加工头移动的机器人的激光加工系统的所述机器人的动作进行示教，在所述示教方法中，基于在对象物上设定的多个加工点的位置来决定所述机器人的动作路径，按照所决定的所述动作路径，执行所述机器人的动作模拟，通过按照所述机器人的基于所述动作模拟的运动而模拟所述光纤的行为来求出所述光纤的扭转量，通过将该扭转量与规定的容许范围进行对比来对所述扭转量进行评价，针对所述扭转量超出所述规定的容许范围的所述机器人的动作，以使所述扭转量变小的方式变更所述机器人的姿势。
发明的效果
根据上述结构，能够以使光纤的扭转处于容许范围的方式进行激光加工系统中的示教。
根据添附附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征及优点以及其它的目的、特征及优点将变得更加明确。
附图说明
图1是包括一个实施方式所涉及的激光加工示教装置的激光加工系统的整体结构图。
图2是表示激光加工示教装置、机器人控制装置以及扫描器的功能结构的图。
图3是表示动作程序创建处理的流程图。
图4是表示动作路径的生成和动作速度的决定处理的流程图。
图5是用于说明打点群的分组和路径的决定的图。
图6A是表示机器人沿着照射范围的边移动的状态的图。
图6B是表示机器人的移动方向不沿着照射范围的状态的图。
图7表示以使机器人的移动方向沿着扫描器的照射范围的边的方式决定了在动作路径上移动时的机器人的姿势的情况的例子。
图8是示出在线条体的行为模拟中使用的线条体模型的一例的立体图。
图9是示出线条体和关注点的图像的例子的图。
图10是示出线条体的行为模拟中的扭转量的计算过程的图。
图11是说明用于消除扭转量的机器人的姿势的变更的图。
具体实施方式
接着，参照附图来对本公开的实施方式进行说明。在参照的附图中，对相同的构成部分或功能部分标注相同的参照标记。为了易于理解，这些附图适当地变更了比例尺。另外，附图所示的方式是用于实施本发明的一个例子，本发明并不限定于图示的方式。
图1是包括一个实施方式所涉及的激光加工示教装置60的激光加工系统100的整体结构图。激光加工系统100构成为所谓的协调型的远程激光加工系统，一边使安装于机器人110的规定的可动部位(在本实施方式中是臂前端部)的作为激光加工头的检电扫描器(下面仅记作扫描器)90移动一边使激光扫描来进行工件W上的各加工点的加工。在图1的结构例中，激光加工系统100包括机器人110、进行机器人110的控制的机器人控制装置70、激光振荡器80以及激光加工示教装置60。在图1的结构例中，机器人110是垂直多关节机器人，但也可以使用其它类型的机器人。另外，也可以使用检电扫描器以外的激光扫描装置。扫描器90具有通过驱动反射镜来使从激光振荡器80经由光纤81输送来的激光沿XY方向扫描的功能、以及沿Z方向驱动透镜来使激光点沿Z方向移动的功能。
光纤81以与扫描器90连接的连接端部81a相对于扫描器90的上表面90a大致垂直的状态连接于上表面90a的中央部。
激光加工示教装置60是离线地生成机器人110和扫描器90的动作程序的编程装置。激光加工示教装置60也可以具有作为一般的PC的结构，该PC具有CPU、ROM、RAM、硬盘、输入装置、显示装置、网络接口等硬件构成要素。作为激光加工示教装置60，能够使用台式PC、笔记本PC、便携式信息终端等各种信息处理装置。在图1所示的结构例中，激光加工示教装置60经由网络来与机器人控制装置70连接，由激光加工示教装置60创建的机器人110和扫描器90的动作程序能够从激光加工示教装置60经由网络传输至机器人控制装置70。
机器人控制装置70具备按照动作程序来控制机器人110的动作控制部71。机器人控制装置70也可以具有作为具备CPU、ROM、RAM、存储装置等的一般的计算机的结构。由激光加工示教装置60生成的扫描器90的动作程序从激光加工示教装置60经由机器人控制装置70被传输至扫描器90的控制部91。扫描器90的控制部91能够按照所加载的动作程序进行动作。扫描器90的控制部91也可以具有作为具备CPU、ROM、RAM、存储装置等的一般的计算机的结构。
激光加工系统100能够进行焊接、切割等各种各样的激光加工。下面，设为激光加工系统100进行焊接来进行说明。如下面详细说明的那样，激光加工示教装置60在对作为焊接对象的打点群进行焊接的动作程序的创建过程中，通过执行机器人110的动作模拟并对与机器人110的移动相伴随的光纤81的扭转量进行评价，来修正机器人110的姿势以不产生光纤81的扭转。
图2是表示激光加工示教装置60、机器人控制装置70以及扫描器90的功能结构的图。图2所示的激光加工示教装置60的功能块既可以通过激光加工示教装置60的CPU 61执行软件来实现，也可以通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等专用的硬件来实现。如图2所示，激光加工示教装置60具有数据输入部161、路径决定部162、模拟执行部163、扭转量评价部164、机器人姿势变更部165、动作程序创建部166。
数据输入部161获取动作程序创建处理所需的包含作为焊接对象的打点群、各打点的焊接时间、焊接图案、机器人110、工件W等的模型数据的各种数据。这些各种数据既可以预先保存在激光加工示教装置60内的存储装置中，也可以是经由操作部对激光加工示教装置60输入的数据。或者，各种数据也可以从外部装置经由网络被输入到激光加工示教装置60。
路径决定部162对由数据输入部161获取到的打点群进行分组，决定通过各组的动作路径，并以能够对作为焊接对象的全部打点进行焊接且能够缩短循环时间的方式决定动作速度。
模拟执行部163使用由路径决定部162决定的动作路径和动作速度来执行机器人110的动作模拟。
扭转量评价部164通过按照机器人110的基于动作模拟的运动而模拟光纤81的行为来求出光纤81的扭转量，通过将该扭转量与规定的容许范围进行对比来对扭转量进行评价。
机器人姿势变更部165针对扭转量超出规定的容许范围的机器人110的动作，以使扭转量变小的方式变更机器人110的姿势。
动作程序创建部166使用进行了各种调整的动作路径、动作速度、各打点的焊接期间等的数据来创建机器人110和扫描器90的动作程序。由此，生成以能够使光纤81的扭转量处于容许范围的方式执行规定的焊接作业的机器人110的动作路径(动作程序)和扫描器90的动作程序。
图3是表示生成用于使光纤81的扭转量处于容许范围的同时执行规定的焊接作业的动作程序的动作程序创建处理的流程图。图3的动作程序创建处理是在激光加工示教装置60的CPU 61的控制下执行的。此外，设为在开始动作程序创建处理时经由数据输入部161输入了动作程序创建处理所需的包含作为焊接对象的打点群、各打点的焊接时间、焊接图案、工件W等的模型数据的各种数据。
当开始动作程序创建处理时，首先，激光加工示教装置60(路径决定部162)执行机器人110的动作路径的生成和用于决定动作速度的处理(步骤S11)。图4是表示步骤S11中的动作路径的生成和动作速度的决定处理的流程图。作为一例，假定针对图5所示的打点群201-215生成动作路径的情况。首先，在步骤S21中，将打点群201-215分组为临时的打点组。在此，一个组规定机器人110在按一个动作命令进行动作的期间进行焊接的多个打点。在一个组内，机器人110按一个动作命令进行动作，在此期间，扫描器90进行扫描动作，来对属于组的各打点进行焊接。在一个动作命令中，机器人110直线匀速动作。在此，作为一例，设为将打点群201-215临时分为三个打点组G1～G3。
在步骤S22中，针对各组G1-G3决定机器人110的通过打点组的中心的路径。通过打点组的中心的直线例如通过最小二乘法来求出。作为一例，关于组G1进行描述，路径R1被求出为从各打点201-205到路径R1的距离的平方和为最小的直线。此外，打点位置是三维空间上的位置，因此各打点201-205实际分布于三维空间，但定义通过对各打点位置进行平均所得到的位置的平面，并视为各打点存在于将各打点投影于该平面上的位置而进行上述路径的决定。通过各打点位置进行平均所得到的位置的平面例如能够使用最小二乘法或者Newell的算法来求出。设为通过步骤S22中的处理分别将路径R1、R2、R3决定为打点组G1、G2、G3的路径。此外，路径也可以被决定为从激光的照射位置向定义打点组的平面落下的垂线的垂足在该平面上移动的路径。
接着，在步骤S23中，针对各个打点组，进行各打点是否处于扫描器90的动作范围(照射范围)内的确认。例如关于打点组G1进行说明，能够根据从各打点201-205到路径R1的距离是否处于扫描器90的动作范围内来进行本步骤S23的确认。在发现处于扫描器90的动作范围外的打点的情况下(S23：“否”)，重新进行分组(步骤S21)。
接着，在步骤S24中，进行打点组间的移动顺序和打点组内的打点顺序的优化。在此，以使组间的总移动距离成为最小的方式决定组间的移动顺序和打点组内的打点顺序。作为决定使打点组间的总移动距离为最小的移动顺序的方法，能够使用在用于解决所谓的旅行商问题的这个领域中已知的各种方法。设为通过上面的处理来如图5所示那样针对打点群201-215决定打点组G1-G3和路径R1-R3。此外，作为针对打点群决定动作路径的方法，也可以应用这个领域已知的各种方法(例如，日本特开2020-35404所记载的动作路径的决定方法)。
接着，在步骤S25中，决定机器人110的动作速度。机器人110的动作速度的决定也可以通过下述那样的过程来执行。
(过程1)决定针对各打点组的临时的动作速度。
(过程2)使用所决定的路径和动作速度来执行机器人的动作模拟。
(过程3)计算在机器人的动作路径上能够对各打点进行焊接的期间
(过程4)决定对各打点进行焊接的位置、时间。
(过程5)优化动作速度。
对各过程具体地进行说明。在过程1中，临时的速度也可以针对全部打点组统一地设定认为能够没有问题地对各打点组的打点进行焊接的低的速度。或者，也可以针对各打点组统一地设定基于经验值的代表性的速度。
接着，在过程2中，使用如上述那样决定的路径(路径R1-R3)和临时的动作速度来执行机器人110的动作模拟。通过动作模拟的执行，获取机器人的每个插值周期的位置数据(下面也记作动作路径)。
接着，在过程3中，接下来使用通过机器人110的动作模拟得到的机器人110的动作路径来计算与在机器人110的动作路径上能够对各打点进行焊接的范围对应的期间(下面记作能够焊接期间)。具体地说，首先，基于机器人110在动作路径上的位置来求出安装于机器人110的臂前端的扫描器90的位置(具体地说，例如是扫描器90内的聚光透镜的位置)，并求出将扫描器90的位置与打点的位置连结的激光的路径。此时，也可以在满足下面的条件时，对于该激光的路径判定为能够进行焊接：
(1)激光的路径不与工件、治具发生干扰；
(2)激光的路径处于扫描器的动作范围；
(3)打点位置的工件的法线方向与激光所成的角度即照射角度处于规定的容许范围。
而且，与动作路径上连续地将激光的路径判定为能够进行焊接的范围对应的期间是针对各打点的能够焊接期间。
接着，在过程4中，使用针对各打点的能够焊接期间来决定对各打点进行焊接的位置、时间。在此，作为第一条件，考虑各打点的焊接时间，与各打点的能够焊接期间的开始时间的先后无关地以能够可靠地满足各打点的焊接时间的方式决定焊接的时间。例如，假定如下的情况：存在焊接时间同为1秒的两个打点A、B，打点A的能够焊接期间是动作开始起的第1秒至第4秒，打点B的能够焊接期间是动作开始起的第1.1秒至第2.1秒。在该情况下，能够先进行焊接的是打点A，但如果在第1秒至第2秒对打点A进行焊接，则不能够进行打点B的焊接。在这种情况下，在第1.1秒至第2.1秒对打点B进行焊接，在第2.1秒至第3.1秒对打点A进行焊接。
接着，在过程5中，以全部打点能够焊接且循环时间变短的方式调整动作速度进行优化。例如能够考虑这一做法：针对全部打点组将机器人110的动作速度设为相同的值，降低动作速度直到能够对全部打点进行焊接为止，接下来针对各打点组提高动作速度。以上结束步骤S25中的动作速度的决定处理。
在步骤S11中的动作路径以及动作速度的决定处理中，路径决定部162也可以如下面那样决定机器人110的姿势(即，扫描器90的姿势)。假定机器人110一边动作一边对某个打点进行焊接的场景。在机器人110为了对该打点进行焊接而照射激光的期间，该打点需要持续位于扫描器90的照射范围。当假设扫描器90的照射范围为矩形时，若机器人110的动作方向沿着照射范围的纵向的边和横向的边中的某一条边，则在该打点的焊接时间中机器人110能够移动的距离变长，能够进一步提高机器人110的动作速度。另外，由此能够缩短循环时间。对此，参照图6A和图6B进行说明。
在图6A和图6B中，用附图标记90A表示安装于机器人110的腕部的扫描器90的照射范围(扫描范围)。另外，在图6A和图6B中，示出固定于机器人110的腕部的(即，固定于扫描器90的)XY坐标系。照射范围90A是具有X轴方向的宽度WX、Y轴方向的宽度WY的矩形的区域。在图6A中，设为在对打点221照射激光时使扫描器90沿平行于X轴的方向(图6A中的A方向)移动。在该情况下，机器人110的移动方向A为沿着照射范围90A的边(X轴方向)的方向，因此在打点221的焊接时间的期间，机器人110能够移动距离L1。
另一方面，假定机器人110的腕部(即，扫描器90)以图6B那样的姿势沿图中箭头B方向移动的情况。在该情况下，机器人110的移动方向不沿着照射区域90A的边的方向。因此，在机器人110对打点221进行焊接的焊接时间的期间，机器人110能够移动的距离为距离L2。距离L2比距离L1短(L2<L1)。从上面的内容能够理解：若机器人110的移动方向沿着扫描器90的照射范围的某一条边(X轴或Y轴)，则在该打点的焊接时间中机器人110能够移动的距离变长，也就是说，能够提高机器人110的动作速度。
图7表示以使机器人110的移动方向沿着扫描器90的照射范围的某一条边(X轴或Y轴)的方式决定在路径R1-R3上移动时的机器人110(扫描器90)的姿势的情况的例子。在图7的例子中，在路径R1中，以使照射范围90A的Y轴与路径R1平行的方式决定了机器人110的腕部的姿势，在路径R2中，以使照射范围90A的X轴与路径R2平行的方式决定了机器人110的腕部的姿势，在路径R3中，以使照射范围90A的Y轴与路径R3平行的方式决定了机器人110的腕部的姿势。
在如上面那样决定机器人110的腕部(扫描器90)的姿势的情况下，产生扫描器90绕铅直轴的旋转动作。扫描器90绕铅直轴的旋转可能成为产生光纤81的扭转的原因。在动作程序决定处理(图3)的步骤S12中，扭转量评价部164通过物理模拟来对光纤81的扭转量进行评价。参照图8-图10来对作为线条体的光纤81的扭转量的物理模拟进行说明。
图8是示出具有圆形截面的线条体模型2的一例的立体图。如图8所示，线条体模型2由多个质点3和将质点3之间连接的多个弹簧单元4形成。质点3包括配置在与线条体的长边方向垂直的平面20上的第一质点31和第二质点32。第一质点31配置于平面20的径向中央部。第二质点32在第一质点31的周围沿周向等间隔地配置，规定线条体的外周面。第一质点31和第二质点32沿线条体的长边方向等间隔地配置。各质点3具有质量信息、三维位置信息(位置数据)以及三维速度信息。各质点3的质量能够设为将线条体的质量除以质点的个数得到的值。
弹簧单元4包括将配置于同一平面20的圆周上的第二质点32之间连接的第一弹簧41、在平面20上从第一质点31放射状地延伸并将第一质点31与第二质点32连接的第二弹簧42、将沿着线条体的长边方向配置成一列的第一质点31之间和第二质点32之间顺序连接的第三弹簧43、以及将沿长边方向配置的第二质点32之间斜向连接的第四弹簧44。第一弹簧41和第二弹簧42表示线条体的径向的弹性，第三弹簧43和第四弹簧44表示线条体的长边方向的弹性。
扭转量评价部164在线条体模型2上设定用于掌握线条体的扭转状态的多个关注点33。在图8中，在线条体模型的周向的一部分，更具体地说，在经由第三弹簧单元43顺序连接的沿着线条体的长边方向的一列的第二质点32设定了关注点33。关注点33能够由用户通过激光加工示教装置60的操作部在线条体模型2上任意地设定。
扭转量评价部164按照预先决定的动作程序使机器人模型动作，并模拟与机器人的动作相伴随的线条体的行为。即，随着机器人模型的动作，按每个规定的单位时间计算作用于线条体模型2的各质点3的重力、衰减力以及来自弹簧单元4的弹性力，每隔单位时间执行变更各质点3的位置那样的模拟(物理模拟)。
在该情况下，质点3A和质点3B经由弹簧单元4互相连接时的作用于质点3A的弹簧单元4的弹性力F1能够通过下式(I)计算。
F1＝(3A→3B的单位向量)×弹簧常数×弹簧伸缩量(I)
在上式(I)中，弹簧单元4的伸缩量(弹簧伸缩量)设为从某状态的弹簧单元4的长度减去弹簧单元4的自然长度得到的值。弹簧单元4的自然长度相当于线条体模型2没有伸缩及弯曲的自然状态下的质点3A、3B间的距离。
弹簧单元的衰减力有抑制弹簧的振动的衰减力F2和抑制各质点3的平移运动的衰减力F3，分别能够通过下式(II)、(III)来计算。
F2＝v×v的内积×振动的衰减系数(II)
F3＝各质点的速度×平移运动的衰减系数(III)
在上式(II)中，v是(质点3B的速度－质点3A的速度)的单位向量。衰减力F2、F3以使弹簧的运动减慢的方式作用。
作用于各质点3的重力F4能够通过下式(IV)来计算。
F4＝重力方向的单位向量×重力加速度×质点的质量(IV)
此外，在线条体模型2的质点3与某个干扰面碰撞时，对质点3作用排斥力。考虑这一点，也可以不仅计算弹性力、重力以及衰减力，还计算作用于质点的排斥力。在该情况下，碰撞时的质点的速度在所碰撞的面的垂直方向上的分量的值成为将碰撞前的速度乘以排斥系数并将符号反转得到的值。此时，排斥力能够通过将碰撞前后的速度的变化量除以单位时间得到的加速度乘以质点的质量来计算。
扭转量评价部164进一步计算作用于各质点3的力F1～F4的合力，通过将该合力除以质量来计算质点3的加速度。另外，通过加速度×单位时间来计算质点3的速度的变化量，通过将该速度的变化量与质点3的速度相加来计算质点3的速度。并且，通过速度×单位时间来计算质点3的位移量，通过将该位移量与质点3的三维的位置数据相加来计算质点3的位置。
即，扭转量评价部164每隔单位时间配合机器人的运动来变更线条体安装部(光纤81的与扫描器90连接的连接部)处的质点3的位置，如上述那样计算作用于各质点3的力F1～F4，并且计算它们的合力，通过更新各质点3的速度和位置来模拟线条体的行为。由此能够得到各质点3的时间序列的位置数据。另外，关注点33是质点3的一部分，因此也能够得到关注点33的位置数据。
图9是示出按照模拟结果将线条体的状态图像化得到的线条体图像51和将关注点图像化的情况下的关注点图像52的一例的图。在图9中，用实线表示线条体图像51，用黑色圆形表示关注点图像52。关注点33在线条体的周向的相同的相位处被设定成长边方向上的一列，因此当线条体扭转时，如图9所示那样，关注点图像52成为在线条体图像51上进行了扭转的状态。
扭转量评价部164具有为了进一步定量地表示线条体的扭转状态而计算扭转量的功能。图10是说明扭转量的计算过程的图。在图10中，20n、20n+1是设定有质点3的线条体模型2的彼此相邻的平面，31n、31n+1分别是位于平面20n、20n+1的中央部的质点，32n、32n+1分别是位于平面20n、20n+1的圆周上的沿周向的彼此相同的位置(相同的相位)的质点。质点32n、32n+1例如是关注点33。
平面20n、20n+1之间的线条体的扭转量能够通过由质点31n、32n、31n+1形成的面和由质点31n+1、32n+1、31n形成的面所成的角度来定义。作为一例，朝向线条体的长度方向的前端部(扫描器侧)，将顺时针的扭转定义为正且将逆时针的扭转定义为负。在这样的定义下，扭转量评价部164计算一端连接于扫描器90的上表面90a的中央部处的光纤81的整体的扭转量。此外，在光纤81在中间的位置处被固定于机器人110的臂的情况下，也可以在光纤81的同扫描器90连接的连接端与安装到机器人110的安装位置之间计算扭转量。
扭转量评价部164对机器人110在各路径R1-R3(即，动作路径整体)上移动的情况下的光纤81的扭转量进行评价。例如，设为分别求出机器人110在路径R1、路径R2、路径R3上动作的情况下的光纤81的扭转量并设为扭转量T1、T2、T3。扭转量评价部164将扭转量T1、T2、T3与规定的容许范围进行比较。在存在超出规定的容许范围的扭转量的情况下，扭转量评价部164将扭转量超出容许值的情况下的机器人110的动作设为姿势变更的对象(步骤S12)。
接着，在步骤S13中，机器人姿势变更部165对扭转量超出容许范围的机器人110的动作进行姿势变更。例如，在扭转的方向为正方向的情况下，可以通过以使光纤81向负方向扭转的方式使扫描器90绕与光纤81的同扫描器90连接的连接端部81a的轴线方向平行的轴线旋转来进行姿势的变更。绕与连接端部81a的轴线方向平行的轴线是指例如绕连接端部81a的轴线、或者绕通过扫描器90的上表面90a的中心的沿铅直方向的轴线。
作为一例，在如图11所示那样从上方观察机器人110的状态下，设为路径R1中的扭转量沿顺时针超出容许范围且路径R3中的扭转量沿逆时针超出容许范围。在该情况下，关于路径R1的动作，机器人姿势变更部165以使扫描器90逆时针(图11中的箭头C1方向)旋转的方式变更机器人110的姿势。关于路径R3的动作，机器人姿势变更部165以使扫描器90顺时针(图11中的箭头C2方向)旋转的方式变更机器人110的姿势。步骤S13中的姿势的变更量、即使扫描器90旋转的量也可以设为比超出容许范围的量的扭转量小的量。例如，假设计算出的扭转量为+30度、容许范围为±15度。在该情况下，超出容许范围的扭转量是+15度。该情况下的扫描器90的姿势的变更量(旋转量)也可以设为负5度左右。此外，例如对于路径R1的动作，也可以通过在设定于路径R1的起点和终点的示教点处进行姿势变更的方式来进行姿势的变更。
步骤S13中的姿势的修正的结果可能产生在对打点指定的焊接时间结束的期间脱离了照射范围那样的打点。在步骤S14中，针对这样的打点进行调整使得不会在焊接期间(激光照射期间)脱离照射范围。具体地说，通过降低机器人110的动作速度、或者调整该打点的焊接的定时，使得该打点不会在焊接期间脱离照射范围。作为一例，焊接定时的调整能够通过再次计算各打点的能够焊接期间并以焊接期间不与该打点前后的打点发生干扰的方式再次设定该打点的焊接期间的方法来进行。重复进行这样的调整处理直到全部打点不会在焊接期间脱离照射范围为止(步骤S14、S15)。
然后，重复进行步骤S12至S15的一系列的处理(在变更机器人的姿势后再次对扭转量进行评价的动作)直到在机器人110的整个动作路径的动作中扭转量处于容许范围为止(步骤S16)。
动作程序创建部166使用包含如上面那样生成的动作路径、动作速度、焊接期间的各种信息来创建机器人110和扫描器90的动作程序。
通过上面的处理，能够以使光纤81的扭转量处于容许范围的方式进行激光加工系统100中的示教(即，生成用于执行规定的焊接作业的动作程序)。由此，能够防止在由机器人110进行的焊接作业中发生光纤81破损这样的情形。
上面使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但只要是本领域技术人员，应该就能够理解，能够不脱离本发明的范围地对上述的各实施方式进行变更、以及各种其它的变更、省略、追加。
在上述的实施方式中，通过在扭转量超出容许范围的情况下修正机器人的姿势来进行应对，但也可以代替这样的做法而进行将光纤81以向消除扭转量的方向扭转的方式安装到扫描器90的应对，或者，与这样的做法同时地进行将光纤81以向消除扭转量的方向扭转的方式安装到扫描器90的应对。例如，如果在行为模拟中扭转量为正30度，则也能够将光纤81以扭转负15度的方式安装于扫描器90，从而使得扭转为±15度而处于容许范围(±15度)。此外，作为通过模拟求出线条体的扭转量的方法，也可以应用除在上述的实施方式中所示的方法以外的在本领域中已知的方法。
上述的实施方式不限于光纤，能够应用于消除附设于机器人的各种线缆类的扭转。
执行上述的实施方式中所说明的动作程序创建处理、动作路径的生成以及动作速度的决定处理、动作速度决定处理等各种处理(示教方法)的程序能够记录于计算机能够读取的各种记录介质(例如ROM、EEPROM、快闪存储器等半导体存储器、磁记录介质、CD-ROM、DVD-ROM等光盘)。
附图标记说明
2：线条体模型；3：质点；4：弹簧单元；20：平面；51：线条体图像；52：关注点图像；60：激光加工示教装置；70：机器人控制装置；71：动作控制部；80：激光振荡器；81：光纤；81a：连接端部；90：扫描器；90A：照射范围；91：控制部；100：激光加工系统；110：机器人；161：数据输入部；162：路径决定部；163：模拟执行部；164：扭转量评价部164；165：机器人姿势变更部；166：动作程序创建部；R1-R3：路径。

Claims (10)

1.一种示教装置，用于对包括连接有光纤的激光加工头和使该激光加工头移动的机器人的激光加工系统的所述机器人的动作进行示教，所述示教装置具备：
路径决定部，其基于在对象物上设定的多个加工点的位置来决定所述机器人的动作路径；
模拟执行部，其按照所决定的所述动作路径，执行所述机器人的动作模拟；
扭转量评价部，其通过按照所述机器人的基于所述动作模拟的运动而模拟所述光纤的行为来求出所述光纤的扭转量，通过将该扭转量与规定的容许范围进行对比来对所述扭转量进行评价；以及
机器人姿势变更部，其针对所述扭转量超出所述规定的容许范围的所述机器人的动作，以使所述扭转量变小的方式变更所述机器人的姿势。
2.根据权利要求1所述的示教装置，其中，
所述扭转量评价部和所述机器人姿势变更部重复执行在变更所述机器人的姿势之后再次对所述扭转量进行评价的动作，直到在整个所述动作路径中所述光纤的扭转量处于所述规定的容许范围为止。
3.根据权利要求1或2所述的示教装置，其中，
所述路径决定部针对作为由所述机器人姿势变更部变更所述机器人的姿势的结果而使得加工点在焊接期间脱离所述激光加工头照射激光的照射范围的所述机器人的动作，降低所述机器人的动作速度、或者调整所述加工点的焊接定时，由此使所述加工点在焊接期间处于所述照射范围。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的示教装置，其中，
所述激光加工头照射激光的照射范围为矩形，
所述路径决定部以使沿着所述动作路径的所述机器人的动作方向与所述照射范围的某一条边平行的方式决定所述机器人在所述动作路径上动作时的所述机器人的姿势。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的示教装置，其中，
所述机器人姿势变更部通过使所述激光加工头绕与所述光纤的同所述激光加工头连接的连接端部的轴线方向平行的轴旋转，来变更所述机器人的姿势。
6.一种示教方法，用于对包括连接有光纤的激光加工头和使该激光加工头移动的机器人的激光加工系统的所述机器人的动作进行示教，在所述示教方法中，
基于在对象物上设定的多个加工点的位置来决定所述机器人的动作路径，
按照所决定的所述动作路径，执行所述机器人的动作模拟，
通过按照所述机器人的基于所述动作模拟的运动而模拟所述光纤的行为来求出所述光纤的扭转量，通过将该扭转量与规定的容许范围进行对比来对所述扭转量进行评价，
针对所述扭转量超出所述规定的容许范围的所述机器人的动作，以使所述扭转量变小的方式变更所述机器人的姿势。
7.根据权利要求6所述的示教方法，其中，
重复执行在变更所述机器人的姿势之后再次对所述扭转量进行评价的动作，直到在整个所述动作路径中所述光纤的扭转量处于所述规定的容许范围为止。
8.根据权利要求6或7所述的示教方法，其中，
针对作为变更所述机器人的姿势的结果而使得加工点在焊接期间脱离所述激光加工头照射激光的照射范围的所述机器人的动作，降低所述机器人的动作速度、或者调整所述加工点的焊接定时，由此使所述加工点在焊接期间处于所述照射范围。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的示教方法，其中，
所述激光加工头照射激光的照射范围为矩形，
以使沿着所述动作路径的所述机器人的动作方向与所述照射范围的某一条边平行的方式决定所述机器人在所述动作路径上动作时的所述机器人的姿势。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的示教方法，其中，
通过使所述激光加工头绕与所述光纤的同所述激光加工头连接的连接端部的轴线方向平行的轴旋转，来进行所述机器人的姿势的变更。
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