CN117580674A - 缺陷监视装置、缺陷监视方法、焊接支援系统以及焊接系统 - Google Patents

Abstract

缺陷监视装置具备：形状轮廓取得部，其取得已设的熔敷焊道的形状轮廓；特征量提取部，其提取形状轮廓所包含的多个已设的熔敷焊道所形成的凹部形状的特征量；缺陷位置确定部，其根据提取出的特征量来确定预想产生焊接缺陷的缺陷候补部位；以及控制部，其当焊接装置新形成熔敷焊道时使形状轮廓取得部更新形状轮廓，并使由特征量提取部进行的所述特征量的提取以及由缺陷位置确定部进行的缺陷候补部位的确定反复执行。

Description

缺陷监视装置、缺陷监视方法、焊接支援系统以及焊接系统

技术领域

本发明涉及缺陷监视装置、缺陷监视方法、焊接支援系统以及焊接系统。

背景技术

在电弧焊接中，已知有检测在焊接了的构造物产生的缺陷而判定是否进行了适当的焊接施工的技术。例如，在专利文献1中公开有在半自动焊接中取得与焊工的行为、熔池形状以及焊丝突出长度等相关的多个信息而进行焊接施工的优劣的判定的技术(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2008-110388号公报

发明内容

发明要解决的课题

例如，在将使填充材料熔融以及凝固而形成的熔敷焊道层叠并造型多层状的造型物的情况下，根据熔敷焊道的形状或配置，在造型后的造型物的内部产生空腔等缺陷。例如，在将熔敷焊道层叠为框状而成的壁部的形成后，在利用熔敷焊道填充壁部的内侧区域时，熔敷焊道的目标位置由于相邻的已设的熔敷焊道而变窄、或者已设的熔敷焊道的侧面的倾斜较大而在与基底之间产生微小的凹陷。这样，熔敷焊道的熔融金属有时无法流入目标位置的填充预定区域的整体，而产生局部的空腔(未熔敷部位)。该情况并不限于层叠造型，在通常的焊接中也可能产生。

为了确认这样的未熔敷部位等缺陷，能够通过在焊接后利用非破坏检查在熔敷焊道的全线范围内检查、或将焊接了的构造物切断从而确定缺陷的产生部位。另外，也考虑与记录有焊接工序的生产日志对照来确认等方法。然而，任一方法均成为需要工夫和时间的繁杂的作业，并不现实。并且，在将成为产品的构造物切断的情况下，为了复原为产品，非常耗费工夫和时间。

另外，对于产生的未熔敷部位的缺陷，还期望能够评价对构造物的品质带来的影响程度。这使在产生了缺陷的情况下应进行修补、还是也可以继续进行焊接的判断变得容易，结果是能够使生产率与品质的平衡良好。作为具体的评价指标的例子，可以举出缺陷尺寸，但对于具有复杂的形状的构造物，利用超声波探伤等非破坏检查难以充分地评价缺陷尺寸。

于是，本发明的目的在于提供在焊接中确定要产生缺陷的部位而使缺陷的产生防止于未然的缺陷监视装置、缺陷监视方法、焊接支援系统以及焊接系统。

用于解决课题的方案

本发明由下述的结构构成。

(1)一种缺陷监视装置，其在将利用焊接装置使填充材料熔融以及凝固而形成的多个熔敷焊道呈层状重叠来形成构造物时，根据所述焊接装置形成所述熔敷焊道的履历信息来预测焊接缺陷的产生，其中，

所述缺陷监视装置具备：

形状轮廓取得部，其取得已设的熔敷焊道的形状轮廓；

特征量提取部，其提取所述形状轮廓所包含的多个所述已设的熔敷焊道所形成的凹部形状的特征量；

缺陷位置确定部，其根据提取出的所述特征量来确定预想产生所述焊接缺陷的缺陷候补部位；以及

控制部，其当所述焊接装置新形成所述熔敷焊道时使所述形状轮廓取得部更新所述形状轮廓，并使由所述特征量提取部进行的所述特征量的提取以及由所述缺陷位置确定部进行的所述缺陷候补部位的确定反复执行。

(2)一种缺陷监视方法，其在将利用焊接装置使填充材料熔融以及凝固而形成的多个熔敷焊道呈层状重叠来形成构造物时，根据所述焊接装置形成所述熔敷焊道的履历信息来预测焊接缺陷的产生，其中，

所述缺陷监视方法包括：

取得已设的熔敷焊道的形状轮廓的工序；

提取所述形状轮廓所包含的多个所述已设的熔敷焊道所形成的凹部形状的特征量的工序；

根据提取出的所述特征量来确定预想产生所述焊接缺陷的缺陷候补部位的工序；以及

当所述焊接装置新形成所述熔敷焊道时更新所述形状轮廓并反复执行所述特征量的提取以及所述缺陷候补部位的确定的工序。

(3)一种焊接支援系统，其中，

所述焊接支援系统具备：

(1)所述的缺陷监视装置；以及

指示信息生成装置，其生成使所确定的所述缺陷候补部位的所述焊接缺陷改善的指示信息。

(4)一种焊接系统，其中，

所述焊接系统具备：

(3)所述的焊接支援系统；

所述焊接装置，其形成所述熔敷焊道；以及

焊道加工装置，其对形成了的构造物的所述熔敷焊道的缺陷候补部位进行加工。

发明效果

根据本发明，能够通过在层叠造型中确定要产生缺陷的部位，从而使缺陷的产生防止于未然。

附图说明

图1是焊接系统的整体结构图。

图2是控制部的概要性的功能框图。

图3是示出监视缺陷的产生的顺序的流程图。

图4是示出焊炬以及形状检测部与熔敷焊道的焊道形成轨道的示意图。

图5A是示意性示出相邻形成的已设熔敷焊道的截面形状的图，且是已设熔敷焊道B彼此适当分隔地配置的情况下的剖视图。

图5B是示意性示出相邻形成的已设熔敷焊道的截面形状的图，且是已设熔敷焊道彼此接近地配置的情况下的剖视图。

图6是示出在显示部显示的缺陷候补部位的信息的一例的说明图。

图7是沿着焊道形成轨道示出缺陷候补部位的判定结果的例子的图表。

图8是示出与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中的其他特征量的例子的说明图。

图9是示出使图8所示的已设熔敷焊道的间隔变化了的情形的说明图。

图10是示出使图8所示的已设熔敷焊道的间隔变化了的情形的说明图。

图11是示出与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中的其他特征量的例子的说明图。

图12是示出在与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中对已设熔敷焊道进行梯形近似的情况下的特征量的例子的说明图。

图13是示出在与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中已设熔敷焊道的特征量的例子的说明图。

图14是示出在与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中在壁部的内侧的填充部形成有熔敷焊道的情况下的特征量的例子的说明图。

图15是示出在与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中层叠有多个熔敷焊道的情况下的各熔敷焊道的间距的说明图。

图16是示出对形状轮廓进行曲线近似的情形的说明图。

图17是示出对层叠有已设熔敷焊道的造型物的形状进行预测的结果的说明图。

图18是示出对缺陷的影响因子的说明图。

图19是示出已设熔敷焊道以及新设熔敷焊道的焊道形成预定面的俯视图。

图20是沿着图19所示的XX-XX线的剖视图。

图21是沿着图19所示的XXI-XXI线的剖视图。

图22是说明后加工的一例的俯视图。

图23是沿着图22所示的XXIII-XXIII线的剖视图。

图24是示出使产生的突出部再熔融的情形的俯视图。

图25是沿着图24的XXV-XXV线的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的结构例详细进行说明。在此，以层叠熔敷焊道而造型层叠造型物的层叠造型为例进行说明，但关于角焊、对接焊接等通常的焊接，也能够应用本发明。

<焊接系统的结构>

图1是焊接系统的整体结构图。

焊接系统100具备焊接装置110、焊道加工装置130以及焊接支援系统150。焊接支援系统150在此例示包含于焊接装置110的控制部11的结构，但也可以与焊接装置110分体地构成。

(焊接装置)

首先，说明焊接装置110的结构。

焊接装置110具备控制部11、分别与控制部11连接的焊接机器人13、机器人驱动部15、填充材料供给部17、焊接电源部19、形状检测部21、显示部23以及输出部25。

焊接机器人13是多关节机器人，并在其前端轴装配有焊炬27。机器人驱动部15输出对焊接机器人13进行驱动的指令，将焊炬27的位置以及姿态在机械臂的自由度的范围内三维地任意设定。另外，在焊炬27的前端支承连续供给的填充材料(焊接焊丝)M。

焊炬27是具有未图示的保护喷嘴并从保护喷嘴供给保护气体的气体保护电弧焊接用的焊炬。作为电弧焊接法，可以是覆盖电弧焊接或二氧化碳气体电弧焊接等消耗电极式、TIG焊接或等离子体电弧焊接等非消耗电极式中的任一个，根据制作的造型物(构造物)而适当选定。例如，在消耗电极式的情况下，在保护喷嘴的内部配置导电嘴，被供给熔融电流的填充材料M保持于导电嘴。焊炬27保持填充材料M，并且在保护气体气氛下从填充材料M的前端产生电弧。

填充材料供给部17具备卷绕有填充材料M的卷盘17a。填充材料M从填充材料供给部17送向安装于机械臂等的送出机构(未图示)，并根据需要在被送出机构正反进给的同时向焊炬27进给。

作为填充材料M，能够使用所有市售的焊接焊丝。例如，能够使用由软钢、高张力钢以及低温用钢用的MAG焊接以及MIG焊接实心焊丝(JIS Z 3312)、软钢、高张力钢以及低温用钢用电弧焊接药芯焊丝(JIS Z 3313)等规定的焊接焊丝。并且，也能够根据谋求的特性而使用铝、铝合金、镍、镍基合金等填充材料M。

焊接电源部19向焊炬27供给用于从焊炬前端产生电弧的焊接电流以及焊接电压。

形状检测部21设置于焊接机器人13的前端轴或前端轴的附近，并将焊炬27的前端附近作为计测区域。形状检测部21也可以是设置于与焊炬27不同的位置的其他检测机构。

本结构的形状检测部21通过焊接机器人13的驱动而与焊炬27一起移动，并计测熔敷焊道B以及成为形成熔敷焊道B时的基底的部分的形状。作为该形状检测部21，例如能够使用将照射的激光的反射光作为高度数据而取得的激光传感器。另外，作为形状检测部21，也可以使用三维形状计测用的相机等其他检测机构。

显示部23是液晶面板或有机EL面板等显示器，也可以带有使指或笔接触而进行各种处理的UI(用户接口)式的输入功能的触摸面板。在显示部23显示焊接系统100的各种操作所需的信息。另外，显示部23也可以进行使由形状检测部21计测出的激光反射光的各截面中的线段集合而成的3D图像的显示、后述的缺陷候补部位的信息的显示、焊接条件的显示等。

并且，控制部11也可以与输出部25电连接。向输出部25输出对显示部23输出的信息、造型程序等各种信息。

根据上述结构的焊接装置110，从控制部11向机器人驱动部15发送与要制作的造型物相应的造型程序。造型程序由多个命令代码构成，根据造型物的形状数据(CAD数据等)、材质、热量输入量等各条件，基于适当的算法而制作。

机器人驱动部15执行接收到的造型程序，驱动焊接机器人13、填充材料供给部17以及焊接电源部19等，根据造型程序而形成熔敷焊道B。即，机器人驱动部15驱动焊接机器人13，而使焊炬27沿着造型程序中设定的焊炬27的轨道(焊道形成轨道)移动。伴随于此，根据设定的焊接条件驱动填充材料供给部17以及焊接电源部19，而利用电弧使焊炬27的前端的填充材料M熔融、凝固。由此，在基座板P上沿着焊炬27的轨道形成熔敷焊道B。熔敷焊道B彼此相邻地形成，而形成由多个熔敷焊道B构成的熔敷焊道层。通过在该熔敷焊道层之上层叠下一层的熔敷焊道层等，而造型期望的三维形状的造型物WK。

(焊道加工装置)

焊道加工装置130通过加工驱动部55驱动在前端轴装配有加工工具51的机械臂53，从而对熔敷焊道B进行机械加工。加工驱动部55接受来自控制部11的驱动指令，使机械臂53移动，而将加工工具51配置于期望的位置、姿态。并且，利用利用加工工具51将后述的熔敷焊道B的一部分除去。

(控制部)

图2是控制部11的概要性的功能框图。

控制部11除了具有综合控制图1所示的机器人驱动部15、填充材料供给部17、焊接电源部19、形状检测部21以及显示部23的功能以外，也可以还具备造型程序生成部3I以及焊接支援系统150。

造型程序生成部31根据输入的造型对象、造型条件等，决定表示用于将造型物造型的熔敷焊道B的形成顺序的焊道形成轨道，并生成前述的造型程序。

焊接支援系统150在将利用焊接装置110使填充材料M熔融以及凝固而形成的多个熔敷焊道B呈层状重叠来将造型物造型时，根据焊接装置110形成熔敷焊道B的履历信息来预测焊接缺陷的产生，并生成使预测出的焊接缺陷改善的指示信息。在焊接支援系统150包括缺陷监视装置170以及指示信息生成装置190。关于缺陷监视装置170以及指示信息生成装置190的详细情况，见后述。

具有上述的功能的控制部11虽然省略图示，但包括由CPU等处理器、ROM、RAM等存储器、HD(硬盘驱动器)、SSD(固态硬盘)等存储部的计算机设备构成。上述的控制部11的各构成要素分别根据CPU的指令来动作，而发挥各自的功能。另外，控制部11也可以是与焊接装置110分隔地配置，并经由网络等通信机构而从远程地与焊接装置110连接的结构。造型程序在由控制部11制作以外，也可以由其他装置制作，并经由通信或存储介质向控制部11输入。

(缺陷监视装置)

缺陷监视装置170在将利用图1所示的焊接装置110使填充材料M熔融以及凝固而形成的多个熔敷焊道呈层状重叠来将造型物造型时，根据焊接装置110形成熔敷焊道的履历信息来预测焊接缺陷的产生。即，在焊接装置110按照预先设定的造型程序形成熔敷焊道B时，使用表示焊接部的形状的特征量来预测焊接缺陷要产生的部位。该缺陷监视装置170具备形状轮廓取得部33、特征量提取部35、缺陷位置确定部37、形成部位识别部39以及缺陷尺寸预测部41。使用以下所示的造型例概要性地说明上述的各部分的功能。

<缺陷监视方法>

图3是示出监视缺陷的产生的顺序的流程图。

(形状轮廓取得工序)

首先，利用图1所示的焊接装置110，使焊炬27沿着驱动程序中设定的作为焊炬27的移动轨道的焊道形成轨道移动，形成熔敷焊道。伴随着该焊道形成，形状检测部21计测熔敷焊道以及成为熔敷焊道的基底的焊道形成预定面的形状(S1)

图4是示出焊炬27以及形状检测部21与熔敷焊道B的焊道形成轨道的示意图。

熔敷焊道B通过焊炬27在基座板P上沿着预先制作出的焊道形成轨道移动从而依次形成。另外，在使焊炬27移动的同时，利用形状检测部21计测已设的熔敷焊道B以及焊道形成预定面G的表面形状。并且，形状检测部21将熔敷焊道B以及焊道形成预定面G的表面形状(将它们汇总而称为形状轮廓)向控制部11输出。

形状轮廓的计测优选为与熔敷焊道B的形成时同时实施。例如，在固定焊炬27的状态下移动工件并且层叠熔敷焊道的情况下，也可以在固定位置配置形状检测部21，在移动焊炬27并且层叠熔敷焊道的情况下，也可以配置为在焊炬27的周围固定形状检测部。据此，能够通过焊炬27的移动而形成熔敷焊道B，并且效率良好地计测以该移动道次形成了的熔敷焊道B的形状，因此实现生产节拍时间的缩短。该形状轮廓的计测可以在与熔敷焊道B的形成时不同的时机实施，也可以根据各种条件在期望的时机进行。以下，也将此后形成的预定的形成前的熔敷焊道称为“新设熔敷焊道”，也将已经形成了的熔敷焊道称为“已设熔敷焊道”。

在此示出的造型物WK具有由熔敷焊道B形成的框状的壁部Aw以及利用熔敷焊道B将被壁部Aw包围的区域内填充的填充部Af。该填充部Af在形成壁部Aw后形成。即，在形成壁部Aw后，在壁部Aw的内侧沿着由虚线表示的焊道形成轨道F1～F3形成成为填充部Af的熔敷焊道B。之后，沿着焊道形成轨道F4形成熔敷焊道B。需要说明的是，填充部Af内的熔敷焊道B的形成顺序是任意的。

形成壁部Aw的熔敷焊道优先提高形状精度而造型，形成被壁部Aw包围的填充部Af的熔敷焊道与精度相比优先较快大量地利用熔敷焊道填充。在填充部Af形成熔敷焊道时，尤其容易产生空腔等缺陷，不产生这样的缺陷是重要的。

例如，在焊道形成轨道F2、F3的焊道形成时，图2所示的形状轮廓取得部33驱动形状检测部21而计测已设熔敷焊道B的形状轮廓，并取得其形状轮廓。即，求出存在于焊道形成轨道F4的两旁的一对已设熔敷焊道B以及焊道形成预定面G的形状轮廓。

(特征量提取工序)

并且，图2所示的特征量提取部35从取得的形状轮廓提取规定的特征量。

特征量提取部35确定此后欲形成的新设熔敷焊道的焊道形成轨道以及相邻的已设熔敷焊道。并且，使用所确定的已设熔敷焊道以及焊道形成预定面的形状轮廓的信息，求出特征量(S2)。

图5A是示意性示出相邻形成的已设熔敷焊道B的截面形状的图，且是已设熔敷焊道B彼此适当分隔地配置的情况下的剖视图。图5B是示意性示出相邻形成的已设熔敷焊道B的截面形状的图，且是示出已设熔敷焊道B彼此接近地配置的情况下的剖视图。

如图5A所示那样，在相邻的一对已设熔敷焊道B适当分隔地配置的情况下，设为在焊道形成预定面G上形成由虚线表示的新设熔敷焊道Ba。在此时的焊道形成方向的正交方向(图5A的左右方向)上，将彼此相邻地配置而形成谷部的一对已设熔敷焊道B的谷底处的已设熔敷焊道彼此的间隔(焊道形成区域宽度)设为底部间隔U，将焊道顶部Pt1与焊道顶部Pt2之间的间隔设为焊道间隔W。底部间隔U也可以是一对已设熔敷焊道的焊道缝边(焊道形成的开始端、结束端)彼此的间隔。

另外，在与已设熔敷焊道B的焊道形成方向正交的截面中，将具有焊道顶部Pt2的已设熔敷焊道B与该已设熔敷焊道B的基底面FL相接的位置P1处的切线设为L1。另外，将该切线L1与基底面FL的交叉角中的、与切线L1相接的已设熔敷焊道B侧的角设为根部角θ。关于具有焊道顶部Pt1的已设熔敷焊道B，也同样地求出根部角θ。需要说明的是，在此，焊道顶部Pt1、Pt2的各已设熔敷焊道B的根部角θ视作彼此相等，但也可以将各自的平均值、最大值等决定为根部角θ的代表值。

如图5B所示那样，在已设熔敷焊道B彼此接近地形成的情况下，底部间隔Un比图5A所示的情况窄(Un＜U)。另外，已设熔敷焊道B的侧面的根部角θn变大(θn＞θ)。在该情况下，在已设熔敷焊道B彼此之间形成狭窄部K。当欲在该狭窄部K新形成熔敷焊道时，有时新设熔敷焊道的熔融金属未完全流入已设熔敷焊道B与焊道形成预定面G之间的窄的空间，残留微小的空间而产生空腔。该空腔成为缺陷(未熔敷部位)而使焊接品质降低，进而使造型物的强度降低。

于是，缺陷监视装置170对成为上述新形成熔敷焊道的宽度的底部间隔U(Un)以及根部角θ(θn)的特征量进行监视，而确定要成为缺陷的缺陷候补部位。

作为特征量，若并用底部间隔U(Un)以及根部角θ(θn)，则与使用一个特征量的情况相比能够期待缺陷候补的检测精度的提高。并且，也可以并用焊道间隔W作为特征量。

图5A、图5B是在彼此相邻的一对已设熔敷焊道B之间形成新设熔敷焊道的例子，但也存在已设熔敷焊道仅存在于单侧的情况。在该情况下，也可以将单侧的已设熔敷焊道与新设熔敷焊道的焊道形成轨道(预定线)之间的距离与上述的底部间隔U或焊道间隔W同样地处理为特征量。即，特征量能够根据已设熔敷焊道B的配置状态而适当选定。

在该特征量的提取中，也可以使用将预先形状轮廓与特征量建立关系的形状数据库DB1。形状数据库DB1是将由形状检测部21计测出的形状轮廓的信息与焊道形成轨道的位置(坐标、道次)建立关联而登记的数据库。在形状轮廓的信息中例如包含熔敷焊道B的表面形状与计测出的位置的坐标值、已设熔敷焊道B的焊道宽度以及焊道高度等。例如，在形状检测部21为激光传感器的情况下，将激光的反射轮廓的信息记录于形状数据库DB1即可。另外，也可以根据反射轮廓的信息通过运算将上述的与已设熔敷焊道的形状相关的信息求出而记录。

在使用形状数据库DB1的情况下，图2所示的特征量提取部35参照形状数据库DB1，从形状数据库DB1提取能够与计测出的形状轮廓近似的特定的形状轮廓的信息，并求出与提取出的形状轮廓相应的特征量。该特征量可以根据从形状数据库DB1取得的形状轮廓的信息求出，也可以将预先记录于形状数据库DB1的与已设熔敷焊道的形状相关的信息设定为特征量。

这样，特征量提取部35将求出的特征量的信息向缺陷位置确定部37输出。

(缺陷位置确定工序)

接着，缺陷位置确定部37根据提取出的特征量来确定预想产生焊接缺陷的缺陷候补部位(S3)。即，根据求出的熔敷焊道B的特征量，确定在此后欲形成的新设熔敷焊道预测产生缺陷的缺陷候补部位。

例如，在底部间隔U为比预先设定的阈值大的容许范围外的情况、或根部角θ为比预先设定的阈值大的容许范围外的情况下，将该位置设定为缺陷候补部位。另外，也可以在底部间隔U以及根部角θ均超过由上述的阈值设定的容许范围的情况下，将该位置设为缺陷候补部位。另一方面，也可以在底部间隔U比预先设定的阈值小的情况下设想熔融金属未充分流入底部的可能性，而将该位置设定为缺陷候补部位。

决定缺陷候补部位的上述的阈值例如根据现有的要素试验或仿真，通过调查缺陷产生相对于底部间隔U、根部角θ等特征量的关系而求出。另外，阈值可以按照特征量而单独设定，也可以将多个特征量组合而设定。例如，关于焊道形成预定面G的能够熔敷的空间的截面积，也可以通过使用底部间隔U以及根部角θ的值的规定的运算而求出阈值。

通过以上的工序提取出的缺陷候补部位的信息例如也可以显示于图1所示的显示部23，而使作业者能够确认。另外，也可以将缺陷候补部位的信息向输出部25输出，而由适当的外部装置读取。

图6是示出显示于显示部23的缺陷候补部位的信息的一例的说明图。

提取出的缺陷候补部位PF也可以与当前的熔敷焊道形成位置Pk一起显示于显示部23。由此，基于作业者的缺陷候补部位的掌握变得容易。另外，也可以在显示部23显示接着形成了熔敷焊道的当前的道次而形成新的熔敷焊道的道次(焊道形成轨道Fn)。在该情况下，能够事先掌握在下一道次容易产生缺陷的部位。并且，虽未图示，但也可以显示焊接速度、填充材料的供给速度等当前的焊接条件、对缺陷候补部位的焊接条件等推荐作业的内容。

并且，也可以针对在显示部23的画面显示的3D模型，通过将形成进展中的熔敷焊道B按照温度颜色区分、用点显示缺陷候补部位等，从而在视觉上容易掌握焊道形成中途的状况地进行显示。另外，也可以在缺陷候补部位数量成为恒定数量以上的情况下，显示后加工的推荐作业或变更的焊接条件等信息。通过这样，作业者能够在视觉上容易地判断已设的熔敷焊道的修补、下一道次的焊接条件的变更、造型停止的有无等。

上述的缺陷候补部位的确定也可以对形成熔敷焊道的所有道次进行，但也可以为了处理的减轻而仅限定于一部分的道次。

例如，如前述的图4所示那样，在造型物WK具有由熔敷焊道B形成的框状的壁部Aw以及利用熔敷焊道B将被壁部Aw包围的区域内填充的填充部Af的情况下，图2所示的形成部位识别部39识别已设的熔敷焊道B是呈壁状相连的壁部Aw还是填充部Af。在该识别中，例如可以根据从计测出的形状轮廓得到的各已设熔敷焊道的宽度、已设熔敷焊道的高度分布等来判断，也可以基于造型物WK的造型计划中设定的各熔敷焊道的熔敷体积或焊道宽度等信息来判断。

形成部位识别部39若根据已设的熔敷焊道B识别填充部Af而判断下一道次在填充部Af上形成，则实施缺陷候补部位的确定。另一方面，若根据已设的熔敷焊道B识别壁部Aw而能够判断下一道次在壁部Aw上形成，则在该下一道次中，省略缺陷候补部位的确定。这样，仅在形成特别容易产生缺陷的填充部Af的道次的情况下实施缺陷候补部位的确定，从而能够简化工序，能够缩短生产节拍时间。

需要说明的是，在图4中示出了填充部Af的四边由壁部Aw包围的形态，但包围填充部Af的形态并不限定于此。例如，也可以是在并排设置的一对壁部彼此之间配置有填充部Af的被两边包围的形态，也可以是在被并排设置的一对壁部彼此以及将该一对壁部的端部彼此接合的另一壁部包围的区域配置有填充部Af的被三边包围的形态。另外，填充部Af的形状也并不限于四边形，也可以是5边形以上的多边形，也可以是圆形、椭圆形，是任意的。

另外，图2所示的缺陷尺寸预测部41根据提取出的缺陷候补部位的位置信息来预测缺陷尺寸。即，在缺陷候补部位沿着焊道形成轨道连续地产生的情况下，判断为这些缺陷候补部位是一个块状的缺陷，而将连续的缺陷候补部位的区域视作一个缺陷的缺陷尺寸。

图7是沿着焊道形成轨道示出缺陷候补部位的判定结果的例子的图表。

缺陷尺寸预测部41根据缺陷位置确定部37按照沿着焊道形成轨道的位置求出特征量的结果，判定特征量是否超过预先设定的容许范围。在图7中，示出在特征量超过容许范围的情况下区别为“1”、在不超过的情况下区别为“0”的例子。

缺陷尺寸预测部41根据从缺陷位置确定部37沿着焊道形成轨道连续地输出的特征量的判定结果，预测缺陷候补部位的大小。即，提取特征量超过容许范围而判定结果成为“1”的区域Lc1、Lc2。根据该判定结果成为“1”的区域的长度(沿着焊道限制轨道的长度)，预测缺陷长度。缺陷尺寸预测部41使缺陷候补部位以及预测出的缺陷长度的信息显示于显示部23。另外，也可以使各信息向输出部25输出。

据此，由于除了缺陷候补部位的位置以外，还能够预测其缺陷长度，因此能够准确地设定详情后述的防止缺陷的产生的具体的处置内容。

在以上说明了的本焊接系统100中，控制部11当利用焊接装置110新形成熔敷焊道时，使形状轮廓取得部33更新形状轮廓，并使由特征量提取部35进行的特征量的提取以及由缺陷位置确定部37进行的缺陷候补部位的确定反复执行。通过对这样求出的缺陷候补部位的已设熔敷焊道利用焊道加工装置130进行机械加工、再熔敷等后加工、或变更新设熔敷焊道的焊接条件，从而能够将缺陷候补部位处的缺陷的产生防止于未然。

(特征量的其他例子)

作为上述的特征量，在例示的各参数以外也能够采用各种参数。

图8是示出与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中的其他特征量的例子的说明图。

在表示基座板或下层的已设熔敷焊道的表面的基底面FL上形成有彼此相邻的一对已设熔敷焊道B1、B2的情况下，除了前述的底部间隔U以及焊道间隔W以外，也可以将从基底面FL到焊道顶部Pt1的高度以及从基底面FL到焊道顶部Pt2的高度的平均高度H作为特征量。平均高度H相当于在层叠方向上到由一对已设熔敷焊道B1、B2形成的谷部的谷底的谷深度。

图9、图10是示出使图8所示的已设熔敷焊道的间隔变化了的情形的说明图。

如图9所示那样，在已设熔敷焊道B1、B2接近到彼此相接的位置的情况下，底部间隔U成为0，平均高度H成为由虚线示出的Pt1-Pt2-P1(P2)的三角形所表示的焊道间的谷深度。

并且，如图10所示那样，在已设熔敷焊道B1、B2彼此相互重叠的情况下，底部间隔U为0，平均高度H比图8、图9所示的情况浅。

这样，通过作为特征量包含底部间隔U、焊道间隔W、平均高度H的组合，从而能够与前述的包含根部角θ的特征量的组合大致同等地确定谷部的形状。另外，作为特征量，也可以是使用根部角θ、焊道形成区域宽度、焊道间隔W、平均高度H(谷深度)、底部间隔U等中的至少任一个而计算的凹部形状的截面积。在作为特征量而使用截面积的情况下，即使计测点的精度按照计测场所而波动，也能够在缓和其影响的同时进行评价。

图11是示出与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中的其他特征量的例子的说明图。

将图11所示的一方的已设熔敷焊道B1的距焊道中心Pc1的半径距离设为r1，将另一方的已设熔敷焊道B2的距焊道中心Pc2的半径距离设为r2。另外，设定任意的宽度Wa，将已设熔敷焊道B1与已设熔敷焊道B2的距离成为宽度Wa的表面位置Pr1、Pr2的高度(直线L2的高度)设为Ha。另外，也可以是，任意地设定高度Ha，将高度Ha处的已设熔敷焊道B1的表面位置设为Pr1，将已设熔敷焊道B2的表面位置设为Pr2，将表面位置Pr1与表面位置Pr2的距离设为Wa。

也能够将上述的半径距离r1、r2、以及相对于高度Ha的表面位置Pr1、Pr2中的至少一个作为特征量。

另外，也可以将已设熔敷焊道B1、B2近似为梯形而设定特征量。

图12是示出在与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中对已设熔敷焊道进行梯形近似的情况下的特征量的例子的说明图。

将对已设熔敷焊道B1进行梯形近似的梯形Db1的下边(下底)设为Ta1，将上边(上底)设为Tb1，将高度设为Hb1，将对已设熔敷焊道B2进行梯形近似的梯形Db2的下边设为Ta2，将上边设为Tb2，将高度设为Hb2。另外，将梯形Db1与梯形Db2的基底面FL上的端部彼此的距离设为底部间隔U。将梯形Db1与梯形Db2的上边的端部彼此的距离设为Wb。也可以将上述各参数设定为特征量。

图13是示出在与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中已设熔敷焊道的特征量的例子的说明图。

在已设熔敷焊道B1、B2的截面形状为与图11所示的半圆相比圆弧长进一步长的圆的情况下，将从基底面FL起已设熔敷焊道B1与已设熔敷焊道B2相互最接近的表面位置Pn1、Pn2的距离设为Wc，将该最接近的表面位置Pn1、Pn2的距基底面FL的高度(直线L3)设为Hc，将从已设熔敷焊道B1的与基底面FL相接的位置P1到与表面位置Pn1对应的沿着基底面FL的位置间的焊脚的深度设为K1，将从已设熔敷焊道B2的与基底面FL相接的位置P2到与表面位置Pn2对应的沿着基底面FL的位置间的焊脚的深度设为K2。另外，φ1、φ2是焊脚的角度(从180°减去根部角得到的角度)，前述的U是底部间隔。

也能够像这样将图13所示的Wc、Hc、K1、K2、φ1、φ2、U中的至少一个设定为特征量。

并且，上述的宽度、高度(谷深度)是由相互正交的焊道层叠方向(例如铅垂方向)与基底面FL的面内方向这正交两轴的坐标系表示的长度，但也可以是由与其倾斜的坐标系表示的长度。

图14是示出在与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中在壁部Aw的内侧的填充部Af形成有熔敷焊道的情况下的特征量的例子的说明图。

在成为框状的壁部Aw的一侧的已设熔敷焊道B1、B3与另一侧的已设熔敷焊道B4之间配置有成为填充部Af的已设熔敷焊道B2的情况下，在已设熔敷焊道B2与已设熔敷焊道B3之间形成狭窄部Pnp。在包含该狭窄部Pnp的位置，在新形成熔敷焊道时容易产生空腔(缺陷)。

然而，已设熔敷焊道B3是在已设熔敷焊道B2的形成后形成的焊道，狭窄部Pnp的朝向从焊道层叠方向Dh倾斜。于是，求出已设熔敷焊道B2、B3的共通切线L4，将共通切线L4与已设熔敷焊道B2的切点设为Pm1，将共通切线L4与已设熔敷焊道B3的切点设为Pm2。并且，求出穿过狭窄部Pnp并与共通切线L4正交的倾斜方向Dn。将该倾斜方向Dn与焊道层叠方向Dh所成的角设为倾斜角ψ。另外，将沿着共通切线L4的从切点Pm1到切点Pm2的距离设为Wd，将沿着倾斜方向Dn的从狭窄部Pnp到共通切线L4的距离设为高度Hd。

也能够像这样将图14所示的ψ、Wd、Hd中的至少一个设定为特征量。

另外，在将多个熔敷焊道周期性地层叠的情况下，大多情况下各已设熔敷焊道的大小以及配置间距恒定。然而，在熔敷焊道的形状突发性地混乱的情况下，有可能包含在该混乱的熔敷焊道形成比周围更窄的狭窄部等诱引缺陷的形状。于是，也可以将已设熔敷焊道的配置间距设定为特征量。

图15是示出在与已设熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中层叠有多个熔敷焊道的情况下的各熔敷焊道的间距的说明图。

在配置多个已设熔敷焊道B的情况下，也可以是，求出各个已设熔敷焊道B的沿着焊道层叠方向Dh的配置间距Pa、沿着焊道排列方向Dr的配置间距Pb，并将各配置间距Pa、Pb设定为特征量。另外，也可以将求出的配置间距Pa、Pb从基准值的偏移量设定为特征量。

另外，上述的各种特征量除了设定根据形状轮廓直接求出的值以外，也可以根据对形状轮廓进行曲线近似或近似为特定的模型形状的结果来求出。

图16是示出对形状轮廓进行曲线近似的情形的说明图。

首先，根据计测出的形状轮廓，通过曲线近似而决定熔敷焊道部分以外的成为基底面的基座线BL。并且，根据决定的近似曲线AC，通过运算而求出前述的一对已设熔敷焊道的焊道间隔W、底部间隔U、平均高度H等特征量。

在此，关于平均高度H，也可以设为从近似曲线AC比基座线BL更低的最下点Pd到一方的焊道顶部Pt1高度与到另一方的焊道顶部Pt2的高度的平均高度。

图17是示出对层叠有已设熔敷焊道的造型物的形状进行预测的结果的说明图。

层叠熔敷焊道而得到的造型物WK的形状例如能够通过设定以梯形等多边形形状模拟熔敷焊道的形状的形状模型BM并模拟地层叠该形状模型BM，而预测造型物WK的形状。在这样通过仿真来预测造型物WK的形状的情况下，也可以根据该仿真结果的预测形状与实际计测出的形状轮廓的差量来设定特征量。作为该情况的特征量，可以举出预测形状以及形状轮廓的特定区域的截面积、例如狭窄部的截面积、能够熔敷的区域的截面积等。

<改善缺陷候补部位的指示信息>

(指示信息生成装置)

在焊接支援系统150中，从如上所述计测出的形状轮廓提取各种特征量，并根据得到的特征量确定缺陷候补部位。并且，焊接支援系统150基于所确定的缺陷候补部位的信息，生成焊道形成后的已设熔敷焊道的后加工的指示、新形成的新设熔敷焊道的焊接条件的变更的指示的指示信息(S4)。

图2所示的指示信息生成装置190具备后加工条件设定部61以及焊接条件设定部63。

后加工条件设定部61设定对检测出的缺陷候补部位进行机械加工或再熔融而进行修补的后加工的条件。焊接条件设定部63设定在检测出的缺陷候补部位形成熔敷焊道时的焊接条件。

图18是示出对缺陷的影响因子的说明图。

焊接条件设定部63从缺陷候补部位的信息中以轨道计划中设定的焊接条件为基准探索应调整的工艺条件。例如，在形成有狭窄部Pnp的情况下以使焊道熔入到狭窄部Pnp的底部的方式使焊接时的热量输入量增加，因此设定焊接电流、焊接电压、填充材料进给速度、焊接速度或焊炬27的倾斜角α(后退角)等。另外，也可以以使熔融金属不相对于从焊炬27产生的电弧在先的方式使焊接速度增加。并且，也可以设定狭窄部Pnp与焊炬27的水平方向的距离δ。关于上述各工艺条件的具体的调整量，基于在平板堆焊(BOP)的要素试验等中试行的条件，在不变更熔敷量的范围内适当决定即可。

另外，后加工条件设定部61进行基于研磨等的切削修补等而变更前层的熔敷焊道的狭窄部Pnp的形状。这样一来，即使在仅通过基于焊接条件的修正困难的情况下，也能够可靠地防止缺陷的产生。

后加工条件设定部61以及焊接条件设定部63均可以参照预先准备的缺陷防止条件数据库DB2，来设定各条件。在缺陷防止条件数据库DB2，按照设想的特征量通过要素试验或仿真而建立对应关系地保存有防止缺陷的产生的条件。通过参照该缺陷防止条件数据库DB2，能够根据缺陷候补部位的特征量来确定使该缺陷候补部位不产生缺陷的条件。

(缺陷候补部位的改善例)

接着，说明根据提取出的缺陷候补部位的信息防止缺陷的产生的处置例。

指示信息生成装置190根据提取出的缺陷候补部位的信息，决定将缺陷候补部位处的缺陷的产生防止于未然的处置。

图19是示出已设熔敷焊道以及新设熔敷焊道的焊道形成预定面的俯视图。图20是沿着图19所示的XX-XX线的剖视图，图21是沿着图19所示的XXI-XXI线的剖视图。

在此，如图19所示那样，在与焊道形成预定面G相邻的已设熔敷焊道B的一部分产生了由熔融下垂引起的突出部Bp。在该情况下，与图20所示的其他部位中的已设熔敷焊道B彼此之间的宽度d相比，图21所示的已设熔敷焊道B彼此的宽度dn变窄，在焊道间产生狭窄部K。另外，形成有突出部Bp的已设熔敷焊道B的根部角θn变大。认为这是由于，在高温的熔融金属必要以上地流出的情况下，其前端从底面起冷却，进而在其上重叠熔融金属而冷却，因此突出部Bp的前端成为陡峭的形状。

在狭窄部K中，在形成新设熔敷焊道时，熔融金属不会流动到狭窄部K的角落而容易产生空腔(缺陷)。于是，为了防止缺陷的产生，后加工条件设定部61生成用于进行机械加工或再熔融而修补的后加工的指示信息。

图22是说明后加工的一例的俯视图，图23是沿着图22所示的XXIII-XXIII线的剖视图。

如图22、图23所示那样，基于后加工条件设定部61所生成的指示信息，利用图1所示的磨石或切刀等加工工具51将突出部Bp除去。由此，能够消除狭窄部K，并回到与图20所示的情况同等程度的宽度d。因而，即使在除去突出部Bp后形成熔敷焊道，由于不存在狭窄部K，因此抑制缺陷的产生。

图24是示出使产生的突出部Bp再熔融的情形的俯视图。图25是沿着图24的XXV-XXV线的剖视图。

如图24、图25所示那样，基于后加工条件设定部61所生成的指示信息，利用来自焊炬27的电弧将突出部Bp加热而使其再熔融(TIG焊接中的“共焊”)。由此，突出部Bp的熔融金属向狭窄部K流动，狭窄部K的倾斜变缓，另外，形成表面平滑的熔敷部Mt。熔敷部Mt是突出部Bp自身熔融而成的而不包含空腔等缺陷。另外，在熔敷部Mt之上形成有熔敷焊道的情况下，由于表面平滑而不会产生空腔，能够抑制缺陷的产生。

通过利用这样的后加工修补突出部Bp，从而即使在焊道形成预定面G形成熔敷焊道B也不会产生空腔，能够将焊接不良的产生防止于未然。

另外，指示信息生成装置190也可以在产生了突出部Bp的部位形成熔敷焊道时，利用焊接条件设定部63，生成用于变更形成该熔敷焊道的焊接条件而防止缺陷的产生的指示信息。

在该情况下，控制部11根据指示信息生成装置190所输出的焊接条件的指示信息，变更与突出部Bp对应的位置的焊道形成轨道处的焊接条件。这样一来，即使保持残留有突出部Bp的状态形成熔敷焊道，也能够抑制空腔的产生。

作为焊接条件的具体的变更内容，为前述的焊接电流、焊接电压、填充材料M的供给速度、焊接速度、焊炬27的倾斜角度(前进角、后退角)、从前进法向后退法的变更等，优选设为使热量输入量调整(增加)的设定。在上述中的例如向后退法变更的情况下，焊道形成时的熔融金属不向电弧的前方流动，熔入变深，能够减小由突出部Bp引起的影响。另外，即使是电弧在先型的焊接，通过使焊接电流、焊接电压、焊接速度增加也能够得到相同的效果。

另外，在通过后加工或焊接条件的变更中的任一方的应对难以抑制缺陷的情况下，也可以将双方都实施。在该情况下，能够扩大突出部Bp的对应范围。

指示信息生成装置190也可以根据与此后形成的熔敷焊道对应的焊道形成轨道中的特征量，参照缺陷防止条件数据库DB2来决定实施上述的后加工或变更焊接条件的决定、以及后加工或焊接条件的详情。另外，指示信息生成装置190也可以根据由缺陷尺寸预测部41推定出的缺陷长度，来调整后加工或焊接条件的变更的内容。

指示信息生成装置190也能够阶梯性地实施根据特征量决定的上述的各应对。例如，在缺陷候补部位中的特征量为接近正常的情况下的特征量(例如，不存在突出部Bp的情况下的正常时特征量)的第一等级的情况下，通过焊接条件的变更，利用接下来形成的熔敷焊道来应对。在为从正常时特征量的偏移比第一等级大的第二等级的情况下，利用已设熔敷焊道的再熔敷来应对。并且，在去比第二等级大的第三等级的情况下，实施机械加工。据此，能够根据预想产生的缺陷的程度将修补作业的负担抑制为最小限度。因而，作业效率提高，能够缩短生产节拍时间。

另外，作为在层叠造型中提取出缺陷候补部位后的控制序列，例如也可以实施以下的模式(A)～(D)、或将它们组合的应对。

(A)在形成熔敷焊道的中途提取出缺陷候补部位的情况下，暂时停止熔敷焊道的形成，而修补该缺陷候补部位的已设熔敷焊道。

(B)在形成熔敷焊道的中途提取出缺陷候补部位的情况下，沿着预定的焊道形成轨道按原样继续进行焊道形成，向图1所示的显示部23或输出部25输出表示提取出缺陷候补部位的报告信息。

(C)进而，在(B)之后在作业者所指定的时机停止熔敷焊道的形成，修补缺陷候补部位。在修补后解除基于向显示部23或输出部25输出的报告信号的报告。

(D)在形成熔敷焊道的中途提取出缺陷候补部位的情况下，沿着预定的焊道形成轨道按原样继续进行焊道形成，在该缺陷候补部位形成新设熔敷焊道时，仅在缺陷候补部位的区域的范围内变更焊接条件。

根据上述的缺陷监视方法，能够在造型中确定未熔敷的缺陷要产生的道次，因此在造型中途得到应对其的余地。因此，能够实时地防止缺陷的产生，能够省去在造型物的完成后修补等的工夫。另外，通过将造型中途的应对内容保存于日志数据，在检查完成后的造型物的缺陷时，能够将实际的缺陷部位与日志数据的信息对照而确定缺陷原因等。这样，能够成为追踪性优异的结构。

这样，本发明并不限定于上述的实施方式，将实施方式的各结构相互组合以及本领域技术人员基于说明书的记载和周知的技术进行变更、应用也是本发明所预定的，包含于请求保护的范围。

如以上那样，在本说明书公开了如下事项。

(1)一种缺陷监视装置，其在将利用焊接装置使填充材料熔融以及凝固而形成的多个熔敷焊道呈层状重叠来形成构造物时，根据所述焊接装置形成所述熔敷焊道的履历信息来预测焊接缺陷的产生，其中，

所述缺陷监视装置具备：

形状轮廓取得部，其取得已设的熔敷焊道的形状轮廓；

特征量提取部，其提取所述形状轮廓所包含的多个所述已设的熔敷焊道所形成的凹部形状的特征量；

缺陷位置确定部，其根据提取出的所述特征量来确定预想产生所述焊接缺陷的缺陷候补部位；以及

控制部，其当所述焊接装置新形成所述熔敷焊道时使所述形状轮廓取得部更新所述形状轮廓，并使由所述特征量提取部进行的所述特征量的提取以及由所述缺陷位置确定部进行的所述缺陷候补部位的确定反复执行。

根据该缺陷监视装置，根据熔敷焊道的形状轮廓求出特征量，并根据求出的特征量提取可能产生缺陷的缺陷候补部位，从而能够每当熔敷焊道的形成时确定在造型物产生的缺陷候补部位。

(2)根据(1)所述的缺陷监视装置，其中，

所述特征量包含在与所述熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中所述已设的熔敷焊道和该熔敷焊道的基底面相接的位置处的切线与所述基底面的交叉角中的所述熔敷焊道侧的角即根部角、以及新预定所述熔敷焊道的形成的区域的焊道形成区域宽度中的至少任一个。

根据该缺陷监视装置，将根部角、预定焊道形成的宽度设定为特征量，从而能够确定缺陷产生的概率较高的部位。

(3)根据(1)或(2)所述的缺陷监视装置，其中，

所述特征量包含在与所述熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中彼此相邻地配置而形成谷部的一对所述已设的熔敷焊道的、焊道顶部彼此的焊道间隔、从所述焊道顶部到谷底的谷深度、所述谷底处的所述熔敷焊道彼此的底部间隔中的至少任一个。

根据该缺陷监视装置，将在彼此相邻的一对已设熔敷焊道间形成的谷部的各距离包含于特征量，从而能够将容易产生缺陷的部位可靠地确定为缺陷候补部位。

(4)根据(3)所述的缺陷监视装置，其中，

所述特征量包含使用所述特征量中的至少任一个而计算的所述凹部形状的截面积。

根据该缺陷监视装置，在作为特征量而使用截面积的情况下，即使计测点的精度按照计测场所而波动，也能够在缓和其影响的同时进行评价。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的缺陷监视装置，其中，

所述缺陷监视装置还具备识别所述已设的熔敷焊道是呈壁状相连的壁部、还是被所述壁部包围的区域内的填充部的形成部位识别部。

根据该缺陷监视装置，识别已设的熔敷焊道为壁部还是填充部，从而能够切换缺陷候补部位的确定的实施、不实施。因而，能够仅在形成缺陷产生的概率特别高的填充部的道次集中地实施缺陷候补部位的确定，实现工序的简化以及生产节拍时间的缩短。

(6)根据(1)～(5)中任一项所述的缺陷监视装置，其中，

所述缺陷监视装置还具备根据所述缺陷候补部位的位置信息或所述特征量的大小来预测缺陷尺寸的缺陷尺寸预测部。

根据该缺陷监视装置，能够预测各缺陷候补部位处的缺陷长度，因此能够判断缺陷是否为容许尺寸。由此，能够根据缺陷长度来切换处置内容。另外，能够精度良好地确定需要处置的部位，能够仅在该部位实施处置。因而，能够简化工序，能够缩短生产节拍时间。

(7)一种缺陷监视方法，其在将利用焊接装置使填充材料熔融以及凝固而形成的多个熔敷焊道呈层状重叠来形成构造物时，根据所述焊接装置形成所述熔敷焊道的履历信息来预测焊接缺陷的产生，其中，

所述缺陷监视方法包括：

取得已设的熔敷焊道的形状轮廓的工序；

提取所述形状轮廓所包含的多个所述已设的熔敷焊道所形成的凹部形状的特征量的工序；

根据提取出的所述特征量来确定预想产生所述焊接缺陷的缺陷候补部位的工序；以及

当所述焊接装置新形成所述熔敷焊道时更新所述形状轮廓并反复执行所述特征量的提取以及所述缺陷候补部位的确定的工序。

根据该缺陷监视方法，根据熔敷焊道的形状轮廓求出特征量，并根据求出的特征量提取可能产生缺陷的缺陷候补部位，从而能够每当熔敷焊道的形成时确定在造型物产生的缺陷候补部位。

(8)根据(7)所述的缺陷监视方法，其中，

在新形成所述熔敷焊道的同时，取得所述形状轮廓。

根据该缺陷监视方法，在形成熔敷焊道的道次计测熔敷焊道的形状，从而能够效率良好地取得形状轮廓。由此，实现生产节拍时间的缩短。

(9)根据(7)或(8)所述的缺陷监视方法，其中，

区别所述已设的熔敷焊道是呈壁状相连的壁部、还是被所述壁部包围的区域内的填充部，仅在形成所述填充部时求出所述特征量。

根据该缺陷监视方法，识别已设的熔敷焊道为壁部还是填充部，从而能够切换缺陷候补部位的确定的实施、不实施。因而，能够仅在形成缺陷产生的概率特别高的填充部的道次集中地实施缺陷候补部位的确定，实现工序的简化以及生产节拍时间的缩短。

(10)根据(7)～(9)中任一项所述的缺陷监视方法，其中，

所述缺陷监视方法还包括根据所述缺陷候补部位的位置信息或所述特征量的大小来预测缺陷尺寸的工序。

根据该缺陷监视方法，能够预测各缺陷候补部位处的缺陷长度，因此能够判断缺陷是否为容许尺寸。由此，能够根据缺陷长度来切换处置内容。另外，能够精度良好地确定需要处置的部位，能够仅在该部位实施处置。因而，能够简化工序，能够缩短生产节拍时间。

(11)一种焊接支援系统，其中，

所述焊接支援系统具备：

(1)～(6)中任一项所述的缺陷监视装置；以及

指示信息生成装置，其生成使所确定的所述缺陷候补部位处的所述焊接缺陷改善的指示信息。

根据该焊接支援系统，关于所确定的缺陷候补部位，能够促进将预测产生的焊接缺陷防止于未然。

(12)根据(11)所述的焊接支援系统，其中，

所述指示信息生成装置具备设定对所述缺陷候补部位进行机械加工或再熔融而进行修补的条件的后加工条件设定部。

根据该焊接支援系统，对缺陷候补部位进行后加工，能够促进将预测产生的焊接缺陷防止于未然。

(13)根据(11)或(12)所述的焊接支援系统，其中，

所述指示信息生成装置具备设定在所述缺陷候补部位形成所述熔敷焊道时的焊接电流、焊接电压、填充材料进给速度、焊接速度以及焊炬保持角度中的至少任一个焊接条件的焊接条件设定部。

根据该焊接支援系统，调整各种焊接条件，从而能够防止焊接缺陷的产生。

(14)一种焊接系统，其中，

所述焊接系统具备：

(11)～(13)中任一项所述的焊接支援系统；

所述焊接装置，其形成所述熔敷焊道；以及

焊道加工装置，其对形成了的构造物的所述熔敷焊道的缺陷候补部位进行加工。

根据该焊接系统，能够确定焊接缺陷要产生的部位，通过对确定的缺陷候补部位进行加工，能够防止焊接缺陷的产生。

需要说明的是，本申请基于2021年7月9日申请的日本专利申请(特愿2021-114316)以及2022年2月14日申请的日本专利申请(特愿2022-020685)，其内容在本申请之中作为参照而被引用。

附图标记说明

11控制部

13 焊接机器人

15 机器人驱动部

17 填充材料供给部

17a 卷盘

19 焊接电源部

21 形状检测部

23 显示部

25 输出部

27 焊炬

31 造型程序生成部

33 形状轮廓取得部

35 特征量提取部

37 缺陷位置确定部

39 形成部位识别部

41 缺陷尺寸预测部

51 加工工具

53 机械臂

55 加工驱动部

100 焊接系统

110 焊接装置

130 焊道加工装置

150 焊接支援系统

170 缺陷监视装置

190 指示信息生成装置

AC 近似曲线

Af 填充部

Aw 壁部

B、B1、B2、B3、B4 已设熔敷焊道(熔敷焊道)

Ba 新设熔敷焊道

BL 基座线

BM 形状模型

Bp 突出部

d、dn 宽度

DB1 形状数据库

DB2 缺陷防止条件数据库

Db1、Db2 梯形

Dh 焊道层叠方向

Dn 倾斜方向

Dr 焊道排列方向

F1、F2、F3、F4、Fn 焊道形成轨道

FL 基底面

G 焊道形成预定面

K 狭窄部

L1 切线

L2、L3 直线

L4 共通切线

Lc1、Lc2 区域

M 填充材料

Mt 熔敷部

P 基座板

P1、P2 位置

Pa、Pb 配置间距

Pc1、Pc2 焊道中心

Pd 最下点

PF 缺陷候补部位

Pk 熔敷焊道形成位置

Pm1、Pm2 切点

Pn1、Pn2、Pr1、Pr2 表面位置

Pnp 狭窄部

Pt1、Pt2 焊道顶部

r1、r2 半径距离

U、Un 底部间隔

W 焊道间隔

Wa 宽度

WK 造型物(构造物)

θ、θn 根部角

φ1、φ2 焊脚的角度

ψ 倾斜角。

Claims (15)

1.一种缺陷监视装置，其在将利用焊接装置使填充材料熔融以及凝固而形成的多个熔敷焊道呈层状重叠来形成构造物时，根据所述焊接装置形成所述熔敷焊道的履历信息来预测焊接缺陷的产生，其中，

所述缺陷监视装置具备：

形状轮廓取得部，其取得已设的熔敷焊道的形状轮廓；

特征量提取部，其提取所述形状轮廓所包含的多个所述已设的熔敷焊道所形成的凹部形状的特征量；

缺陷位置确定部，其根据提取出的所述特征量来确定预想产生所述焊接缺陷的缺陷候补部位；以及

控制部，其当所述焊接装置新形成所述熔敷焊道时使所述形状轮廓取得部更新所述形状轮廓，并使由所述特征量提取部进行的所述特征量的提取以及由所述缺陷位置确定部进行的所述缺陷候补部位的确定反复执行。

2.根据权利要求1所述的缺陷监视装置，其中，

所述特征量包含在与所述熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中所述已设的熔敷焊道和该熔敷焊道的基底面相接的位置处的切线与所述基底面的交叉角中的所述熔敷焊道侧的角即根部角、以及新预定所述熔敷焊道的形成的区域的焊道形成区域宽度中的至少任一个。

3.根据权利要求1所述的缺陷监视装置，其中，

所述特征量包含在与所述熔敷焊道的焊道形成方向正交的截面中彼此相邻地配置而形成谷部的一对所述已设的熔敷焊道的、焊道顶部彼此的焊道间隔、从所述焊道顶部到谷底的谷深度、所述谷底处的所述熔敷焊道彼此的底部间隔中的至少任一个。

4.根据权利要求3所述的缺陷监视装置，其中，

所述特征量包含使用所述特征量中的至少任一个而计算的所述凹部形状的截面积。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的缺陷监视装置，其中，

所述缺陷监视装置还具备识别所述已设的熔敷焊道是呈壁状相连的壁部、还是被所述壁部包围的区域内的填充部的形成部位识别部。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的缺陷监视装置，其中，

所述缺陷监视装置还具备根据所述缺陷候补部位的位置信息或所述特征量的大小来预测缺陷尺寸的缺陷尺寸预测部。

7.根据权利要求5所述的缺陷监视装置，其中，

所述缺陷监视装置还具备根据所述缺陷候补部位的位置信息或所述特征量的大小来预测缺陷尺寸的缺陷尺寸预测部。

8.一种缺陷监视方法，其在将利用焊接装置使填充材料熔融以及凝固而形成的多个熔敷焊道呈层状重叠来形成构造物时，根据所述焊接装置形成所述熔敷焊道的履历信息来预测焊接缺陷的产生，其中，

所述缺陷监视方法包括：

取得已设的熔敷焊道的形状轮廓的工序；

提取所述形状轮廓所包含的多个所述已设的熔敷焊道所形成的凹部形状的特征量的工序；

根据提取出的所述特征量来确定预想产生所述焊接缺陷的缺陷候补部位的工序；以及

当所述焊接装置新形成所述熔敷焊道时更新所述形状轮廓并反复执行所述特征量的提取以及所述缺陷候补部位的确定的工序。

9.根据权利要求8所述的缺陷监视方法，其中，

区别所述已设的熔敷焊道是呈壁状相连的壁部、还是被所述壁部包围的区域内的填充部，仅在形成所述填充部时求出所述特征量。

10.根据权利要求8或9所述的缺陷监视方法，其中，

所述缺陷监视方法还包括根据所述缺陷候补部位的位置信息或所述特征量的大小来预测缺陷尺寸的工序。

11.一种焊接支援系统，其中，

所述焊接支援系统具备：

权利要求1～4中任一项所述的缺陷监视装置；以及

指示信息生成装置，其生成使所确定的所述缺陷候补部位处的所述焊接缺陷改善的指示信息。

12.根据权利要求11所述的焊接支援系统，其中，

所述指示信息生成装置具备设定对所述缺陷候补部位进行机械加工或再熔融而进行修补的条件的后加工条件设定部。

13.根据权利要求11所述的焊接支援系统，其中，

所述指示信息生成装置具备设定在所述缺陷候补部位形成所述熔敷焊道时的焊接电流、焊接电压、填充材料进给速度、焊接速度以及焊炬保持角度中的至少任一个焊接条件的焊接条件设定部。

14.根据权利要求12所述的焊接支援系统，其中，

所述指示信息生成装置具备设定在所述缺陷候补部位形成所述熔敷焊道时的、焊接电流、焊接电压、填充材料进给速度、焊接速度以及焊炬保持角度中的至少任一个焊接条件的焊接条件设定部。

15.一种焊接系统，其中，

所述焊接系统具备：

权利要求11所述的焊接支援系统；

所述焊接装置，其形成所述熔敷焊道；以及

焊道加工装置，其对形成了的构造物的所述熔敷焊道的缺陷候补部位进行加工。