JP2014058008A - 研削条件設定装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】溶接部分の表面形状から精密な研削条件を設定する研削条件設定技術を提供する。
【解決手段】本発明の第１実施形態に係る研削条件設定装置７０は、溶接された母材９０の溶接ビード９４およびその周辺の表面形状データを保持する保持部１１と、溶接ビード９４の短手方向に沿う表面ライン９１の極点を表面形状データに基づいて算出する算出部１２と、表面ライン９１上に配列する複数の極点の両端の外側を母材９０の露出表面２１とみなしこの露出表面に基づいて溶接ビード９４で被覆されている母材９０の被覆表面を推定する推定部１３と、母材の露出表面または被覆表面に外接する円弧状の仕上げ線を設定する設定部１４と、仕上げ線からはみ出す溶接ビード９４である余盛が位置する仕上げ線の線範囲を研削線範囲として検出する検出部１５と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、溶接ビードを研削するための研削条件の設定技術に関する。

発電所で使用される水車ランナ等の大型複雑構造物は、一体の鋳物での製造が困難なため、複数の部品を溶接して製造している。
水車ランナでは、溶接部表面が流路となっており、溶接後の溶接ビード表面を滑らかな形状にしないと渦が発生し効率が低下するおそれがあるため、一般に手作業でこの溶接ビード表面を研削し整形している。

この研削作業は、粉塵や振動工具に起因する悪環境下で行われることが多い。
特に、研削対象物が狭隘部を有する複雑構造物であるときは、この悪環境下で悪い作業姿勢が長時間続くなど作業者に多くの労力を強いることになる。
また、研削作業の工数は、溶接作業の工数に次いで多く、この工数の多さが研削作業の製造コスト中に占める割合を大きくしている。

そこで、多関節ロボットなどに研削手段を取り付け、研削作業を自動化することで作業者の負担軽減や製造コストの低減を実現している（例えば、特許文献１）。
この自動化のためには従来作業者の主観に頼って決定されていた研削箇所または各種研削条件およびロボット等の制御条件を自動設定する技術が必要となる。
比較的単純な接合形状の研削箇所に関する研削条件については、既に導出がされている（例えば、特許文献２）。

特開平１０−１９３１８１号公報 特開平１１−２８５９５２号公報

しかし、研削作業を全自動化するためには、多様な接合形状に応じた精密な研削条件の導出が必要であった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、溶接部分の表面形状から精密な研削条件を設定する研削条件設定技術が提供されることを目的とする。

本発明に係る研削条件設定装置は、溶接された母材の溶接ビードおよびその周辺の表面形状データを保持する保持部と、溶接ビードの短手方向に沿う表面ラインの極点を表面形状データに基づいて算出する算出部と、表面ライン上に配列する複数の極点の両端の外側を母材の露出表面とみなしこの露出表面に基づいて溶接ビードで被覆されている母材の被覆表面を推定する推定部と、母材の露出表面または被覆表面に外接する円弧状の仕上げ線を設定する設定部と、仕上げ線からはみ出す溶接ビードである余盛が位置する仕上げ線の線範囲を研削線範囲として検出する検出部と、を備える。

本発明により、溶接部分の表面形状から精密な研削条件を設定する研削条件設定技術が提供される。

本発明の第１実施形態に係る研削条件設定装置が、溶接ビードおよびその周辺の母材の表面形状を読み込んでいる様子を示す図。 （Ａ）は表面ラインの形状と極点を表す図、（Ｂ）は（Ａ）の表面ラインを算出処理して得た傾きの差分値を示すグラフ。 本発明の各実施形態に係る研削条件設定装置が検出する研削線範囲を示す図。 本発明の第１実施形態に係る研削条件設定装置の構成を示す図。 本発明の各実施形態に係る研削条件設定装置が抽出する表面ライン、仕上げ線および区画領域の関係を示す図。 母材とセンサとの相対移動を実現する母材移動部の実施形態を示す図。 （Ａ）は抽出された表面ラインの研削線範囲を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の表面ラインに隣接する他の表面ラインの研削線範囲を示す図、（Ｃ）は（Ａ）および（Ｂ）の座標を合わせた投影図。 確定部で導出される各種研削条件の実施形態を示す図。 導出部で導出される各種研削条件の実施形態を示す図。 導出部の構成の実施形態を示す図。 本発明の第１実施形態に係る研削条件設定装置の動作手順を示すフローチャート。 母材の被覆表面の推定のサブルーチンを示すフローチャート。 研削条件導出のサブルーチンを示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る研削条件設定装置の構成図。 （Ａ）は母材移動部の位置精度等が高い場合のシミュレーティング結果の表示画面、（Ｂ）は母材移動部の位置精度等が低い場合のシミュレーティング結果の表示画面。 第２実施形態における確認工程を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る研削条件設定装置７０が、母材９０を溶接剤で接合した際にできる溶接ビード９４およびその周辺の母材９０の表面形状をセンサ１０で読み込んでいる様子を示す図である。
溶接ビード９４とは、母材９０を溶接剤で接合した際にできる溶接痕の盛り上がり部分のことである。

図１に示されるように（適宜図２参照）、本発明の第１実施形態に係る研削条件設定装置７０は、溶接された母材９０の溶接ビード９４およびその周辺の表面形状データを保持する保持部１１と、溶接ビード９４の短手方向に沿う表面ライン９１の極点を表面形状データに基づいて算出する算出部１２と、表面ライン９１上に配列する複数の極点２０の両端の外側を母材９０の露出表面２１とみなしこの露出表面２１に基づいて溶接ビード９４で被覆されている母材９０の被覆表面２２を推定する推定部１３と、母材の露出表面２１または被覆表面２２に外接する円弧状の仕上げ線３０（図３参照）を設定する設定部１４と、仕上げ線３０からはみ出す溶接ビード９４である余盛９６が位置する仕上げ線３０の線範囲を研削線範囲３４として検出する検出部１５と、を備える。

このように図１に示される構成で研削条件設定装置７０が構成されることにより、研削線範囲３４の検出のための基礎となる母材の被覆表面２２を推定し、研削線範囲３４の検出を自動で行うことが可能となる。

上記に加え、本実施形態に係る研削条件設定装置７０は、図４に示されるように（適宜図５参照）、表面形状データを取得するセンサ１０および母材９０を溶接ビード９４の長手方向に相対移動させる制御部６３と、長手方向に間隔をあけて並列する複数の表面ライン９１により溶接ビード９４の表面を複数の区画領域５０に区画する区画部１６と、互いに隣接する二つの表面ライン９１（９１ａ、９１ｂ）において検出された各々の研削線範囲３４の重複部分をこの二つの表面ライン９１（９１ａ、９１ｂ）に挟まれる区画領域５０の確定研削領域５３に対応させる確定部１８と、確定研削領域５３における余盛９６を研削するための条件を導く導出部１９と、を備える。

このような構成が加わることにより、研削される溶接ビード９４の全域にわたって、実際に研削する範囲である確定研削領域５３を確定することができる。
そして、この確定研削領域５３に基づいて、研削するための各種研削条件を導くことが可能になる。

保持部１１は、センサ１０で読み取られる溶接された母材９０の溶接ビード９４およびその周辺の表面形状データを保持する。
この表面形状データの取得には、例えば、レーザ９２からレーザ光を表面に照射し、反射光をセンサ１０で計測する光切断法などが用いられる。

算出部１２は、溶接ビード９４の短手方向に沿う表面ライン９１の極点２０を表面形状データに基づいて算出する。
算出方法は、まず最小二乗法などを用いて表面ライン９１上の複数の評価点のうち１点を挟んだ左右近傍における局所的な近似直線を求める。
求められた左右の近似直線の傾きの差分を算出し、その評価点の差分値とする。
この算出処理を表面ライン９１上の全ての評価点で実施する。

図２は、図２（Ａ）に示されるような表面ライン９１の形状が、上記の算出処理により図２（Ｂ）に示される傾きの差分値のグラフに変換される様子を示している。
図２（Ｂ）のグラフにおいて既定の閾値２３を超える範囲を抽出する。
抽出された各範囲において絶対値の最大点を求めることで表面ライン９１の形状の極点２０が求められる。

推定部１３は、表面ライン９１上に配列する複数の極点２０の最も母材側に近い両端の母材側極点２０（２０ａ、２０ｂ）の外側を母材９０の露出表面２１とみなし、この露出表面２１に基づいて溶接ビード９４で被覆されている母材９０の被覆表面２２を推定する。

推定方法は、露出表面２１のデータにハフ変換などの直線を検出する信号処理を適用し、図３に示す推定母材直線３３（３３ａ、３３ｂ）として位置と傾きを計測する。
この推定母材直線３３は被覆表面２２にまで延長され、母材の推定表面形状とされる。
このように、一度露出表面２１を抽出してから、露出表面２１にのみ直線を検出する信号処理を適用することにより、露出表面２１以外のデータの影響による推定形状の誤計測や計測精度の低下を抑制できる。

設定部１４は、母材の露出表面２１または被覆表面２２に外接する円弧状の仕上げ線３０を設定する。
仕上げ線３０は、事前に形状および大きさが決められている。
第１実施形態においては、この仕上げ線３０を仕上げ半径３１が決められた円弧とする。

検出部１５は、図３で示されるように、仕上げ線３０からはみ出す溶接ビード９４である余盛９６が位置する仕上げ線３０の線範囲を研削線範囲３４として検出する。
図３で示されるように、研削線範囲３４は、溶接ビード９４の形状によっては一つの仕上げ線３０上で複数に分断されて検出されることもある。

だたし、研削線範囲３４として検出されるためには、各々の研削線範囲３４（３４ａ、３４ｂ）に対応する円の中心角（研削線角度３５（３５ａ、３５ｂ））が既定の角度以上である必要がある。
図３の研削線角度３５ｂのように、既定の角度以下である場合は、研削線範囲３４ｂは検出されない。

制御部６３は、表面形状データを取得するセンサ１０および母材９０を溶接ビード９４の長手方向に互いに相対移動させる。
制御部６３は、位置データ保持部６４に保持された複数の計測位置にレーザ９２およびセンサ１０を移動させ、必要な範囲の表面形状データを取得する。
センサ１０を移動させるセンサ移動部６２（図４）または母材９０を移動させる母材移動部６１（図６）などが、制御部６３に接続されて相対移動をさせる。

センサ１０の移動によるブレを避けるため、母材９０を動かせる場合は、母材移動部６１を用いて母材９０を移動させるのが望ましい。
制御部６３は、導出部１９で得られる各種研削条件に従って研削手段が動かされるように、導出された各種研削条件を制御命令の形に変換して保持する機能も備える。

区画部１６は、長手方向に間隔をあけて並列する複数の表面ライン９１により溶接ビード９４の表面を複数の区画領域５０に区画する。
表面形状データから抽出する表面ライン９１が多くなれば、一つあたりの区画領域５０が小さくなり、確定研削線領域５３が、より溶接ビード９４の形状に即したものになる。

確定部１８は、互いに隣接する二つの表面ライン９１において検出された各々の研削線範囲３４の重複部分を、この二つの表面ライン９１に挟まれる区画領域５０の確定研削領域５３に対応させる。

図７（Ａ），（Ｂ）は、図５で示される隣接した２本の表面ライン９１（９１ａ、９１ｂ）に基づいた研削線範囲３４等を表す図である。
図７（Ａ），（Ｂ）に示されるように、センサ１０のブレなどが原因して確定部１８へ送られてくる際、データの回転角度を含めた座標３７（３７ａ、３７ｂ）が互いにずれていることがある。

そこで、まず図７（Ａ），（Ｂ）のデータの座標３７（３７ａ、３７ｂ）を一致させる必要がある。
座標３７（３７ａ、３７ｂ）を一致させる方法は、例えば溶接ビード９４の左右の２本の推定母材直線３３の交点と、円中心３２を直線で結ぶ。
そして、図７（Ｃ）に示されるように、このようにして定義された図７（Ａ），（Ｂ）それぞれの直線Ａおよび直線Ｂが一致するように、データを投影する。
このようにして、図７（Ａ），（Ｂ）のデータの座標３７（３７ａ、３７ｂ）を一致させることができる。

なお、図７（Ａ），（Ｂ）において互いに回転角度に相違がないことがわかっている場合には、単に円中心３２ａおよび円中心３２ｂを一致させるだけでもよい。
また、図７（Ａ），（Ｂ）において互いに母材の表面形状が完全に一致していることがわかっている場合には、推定母材直線３３（３３ａ、３３ｂ）の位置を一致させるように投影させてもよい。
そして、各々の研削線範囲３４の重複部分をこの二つの表面ライン９１に挟まれる区画領域５０の確定研削領域５３に対応させる。

だたし、確定研削領域５３として確定されるためには、各々の確定研削領域５３に対応する円の中心角（確定角度５４）が既定の角度以上である必要がある。
既定の角度以下である場合は、確定研削領域５３から除かれる。

そして、確定研削領域５３が確定されると、同時に確定研削領域５３の幾何的形状から後述する施工姿勢５１および施工振り幅５２が一意的に導出される。
図８は確定研削領域５３およびこれに基づく施工姿勢５１および施工振り幅５２との関係を示している。

施工姿勢５１は、仕上げ線３０の円中心３２を通り確定研削領域５３を二等分する二等分線と円中心３２を通る所定の基準線５５とがなす角度（第１角度）である。
基準線５５は、平常待機時における研削手段の先端の向きなど、事前に適宜設定された向きを定める線である。
この基準線５５からの偏角を用いて施工姿勢５１が指定される。
各確定研削領域５３における施工姿勢５１は、確定部１８で行った座標合わせの逆変換などで求めることができる。

施工振り幅５２は、確定研削領域５３に対応する中心角の角の二等分線によって二等分された角度（第２角度）である。
この二等分線は、上述の確定研削領域５３の二等分線と一致する。
その結果、研削手段の先端は、施工姿勢５１を中心に、施工振り幅５２で振れながら仕上げ線３０まで余盛９６を研削することとなる。
本実施形態において、一つの区画領域５０において、施工振り幅５２および施工姿勢５１は常に一定であるため、研削手段の単純な制御で研削が可能である。

導出部１９は、図９で示される確定研削領域５３における余盛９６を研削するための各種の条件を導く。
導出部１９で導かれる研削するための条件とは、例えば後述する狙い位置範囲５８、狙い位置５９など余盛９６に基づくものである。
以降、この導出部１９で導出される研削するための各種の条件および確定部１８で導出される施工姿勢５１、施工振り幅５２および確定研削領域５３を各種研削条件と記す。

図１０は、導出部１９の構成を示している。
導出部１９（図４）は、確定研削領域５３における算出部１２で算出された極点２０のうち余盛９６の動径方向の高さが最小のものを抽出し最小高さを定量する定量部４０と、各確定研削領域５３の全域に渡る余盛９６の動径方向の平均高さを測算する測算部４１と、平均高さから最小高さを引いた差を求め、この差が既定値以上であれば最小高さを、既定値未満であれば平均高さを、その確定研削領域５３の動径方向の狙い位置範囲５８として決定する決定部４３と、狙い位置範囲５８内で確定研削領域５３の二等分線に沿って狙い位置５９を調整する調整部４４とから構成される。

定量部４０は、確定研削領域５３における算出部１２で算出された極点２０のうち余盛９６の動径方向の高さが最小のものを抽出し最小高さを定量する。
測算部４１は、各確定研削領域５３の全域に渡る余盛９６の動径方向の平均高さを測算する。

決定部４３は、平均高さから最小高さを引いた差を求め、この差が既定値以上であれば最小高さを、既定値未満であれば平均高さをその確定研削領域５３の動径方向の狙い位置範囲５８として決定する。

調整部４４は、狙い位置範囲５８内で確定研削領域５３の二等分線に沿って狙い位置５９を調整する。
狙い位置５９とは、研削時に上述の研削手段の先端が配置される位置である。
研削が進むにつれてこの狙い位置５９が調整されていく。

さらに、研削を開始する前であっても、例えばプラズマガウジング装置で研削をする場合は、出力強度に応じて位置を微調整するために用いられる。
なお、図示しないが、実際に研削を実行するときは、導出された各種研削条件は制御部６３に送られ、制御部６３はこの条件を基に研削手段およびその先端を制御することができる。

なお、本実施形態では、導出部で導出される各種研削条件は狙い位置５９などとした。
しかし、例えば、余盛９６の研削量など、同じように確定研削領域５３から導出されるものは、研削する際の状況に合わせて適宜変更可能である。
また、確定研削領域５３ごとに余盛９６の形状が異なるため、最小高さの定量から狙い位置範囲５８または狙い位置５９の導出までの各過程は確定研削領域５３ごとになされる。

この第１の実施の形態によれば、仕上げ線３０まで研削するための各種研削条件を取得した表面形状データから導出できる。
したがって、研削作業の自動化のための各種研削条件の自動設定が可能となる。

次に、本実施形態に係る研削条件設定装置の動作について図１１、図１２および図１３を用いて説明する。
図１２は、図１１における母材の被覆表面の推定（ステップＳ３）のサブルーチンを示している。
図１３は、図１１における研削条件導出（ステップＳ１３）のサブルーチンを示している。

図１１に示されるように、まず、センサ１０および母材９０を相対移動させて制御部６３が位置データ保持部６４に保持された計測位置に移動し（ステップＳ１）、表面形状データをセンサ１０で取得する（ステップＳ２）。
取得された表面形状データは保持部１１に保持される。
次に、母材の被覆表面の推定のサブルーチンを開始する（ステップＳ３；図１２へ）。

表面形状データから一つの表面ライン９１を抽出し（ステップＳ３０１）、最小二乗法などを用い表面ライン９１上の複数の評価点のうち１点を挟んだ左右近傍における局所的な近似直線を算出する（ステップＳ３０２）。
求められた左右の近似直線の傾きの差分を演算し、その評価点の差分値とする（ステップＳ３０３）。

この算出処理および演算処理を全ての表面ライン９１上の全ての評価点で実施する（ステップＳ３０４；ＹＥＳ）。
演算された差分値が全て出揃ったら（ステップＳ３０４；ＮＯ）、これらの値を縦軸にとり、図２（Ｂ）で示すようにグラフにプロットする。

そして、図２（Ｂ）のグラフで既定の閾値２３を超える、左右の近似直線の傾きの変化が大きい範囲を抽出する（ステップＳ３０５）。
抽出された各範囲において絶対値の最大点を求めることで、表面ラインの極点２０を算出する（ステップＳ３０６）。
極点２０のうちで最も母材側に近い母材側極点２０（２０ａ、２０ｂ）を抽出する（ステップＳ３０７）。

推定部１３は、抽出された母材側極点２０（２０ａ、２０ｂ）の外側を母材９０の露出表面２１とみなす（ステップＳ３０８）。
この露出表面２１のデータにハフ変換などの直線を検出する信号処理を適用し露出表面２１の位置と傾きを計測する（ステップＳ３０９）。

そして、図３で示されるように、露出表面２１で検出された直線（推定母材直線３３）を被覆表面２２の形状であると推定し、母材の被覆表面の推定のサブルーチンを終える（ステップＳ３０９；図１１へ）。
推定された推定母材直線３３の露出表面２１または被覆表面２２に２箇所以上で外接するように仕上げ線３０を設定する（ステップＳ４）。

次に、仕上げ線３０と表面形状データを比較し、余盛９６が分布する線範囲を検出する（ステップＳ５）。
この際、研削線角度３５が既定角度以下となる線範囲は除かれて（ステップＳ６）、それ以外の線範囲を研削線範囲３４として検出する（ステップＳ７）。

未抽出の表面ライン９１がある場合は（ステップＳ８；ＹＥＳ）、各々の表面ライン９１に対して母材の被覆表面２２の推定（ステップＳ３）およびこれに基づいて研削線範囲３４を検出するまでの工程（ステップＳ７）を繰り返す。

取得された表面形状データ中の全ての表面ライン９１に対して研削線範囲３４を検出すると（ステップＳ８；ＮＯ）、制御部６３は位置データ保持部６４を参照してセンサ１０が未計測の計測位置があるか確認する（ステップＳ９）。
未計測の計測位置があれば（ステップＳ９；ＹＥＳ）、次の計測位置に移動する（ステップＳ１）。

未計測の位置がなくなり（ステップＳ９；ＮＯ）、研削線範囲３４が全て検出されると、接合部分の長手方向に隣接しあう研削線範囲３４から確定研削領域５３を確定する。
この際、研削線角度３５が既定角度以下となる領域は除かれて（ステップＳ１０）、それ以外の領域を確定研削領域５３として確定する（ステップＳ１１）。
確定研削領域５３が確定されると確定研削領域５３の幾何的形状から施工姿勢５１、施工振り幅５２を導出する（ステップＳ１２）。

次に、導出部１９において確定研削領域５３における各種研削条件を導出する（ステップＳ１３；図１３へ）。
図１０で示される定量部４０および測算部４１はそれぞれ、確定された確定研削領域５３のうちの一つを抽出する（Ｓ１３０）。
そして、確定研削領域５３における仕上げ線３０と保持部１１の表面形状データとを比較する。
定量部４０では、余盛９６の動径方向の高さが最小のものを抽出し最小高さを定量する（ステップＳ１３１）。

測算部４１では、各確定研削領域５３の全域に渡る余盛９６の動径方向の平均高さを測算する（ステップＳ１３２）。
平均高さから最小高さを引いた差を求め、この差が既定値以上であれば最小高さを、既定値未満であれば平均高さをその確定研削領域５３の動径方向の狙い位置範囲５８として導出する（ステップＳ１３３）。

そして、調整部４４において狙い位置範囲５８内で確定研削領域５３の二等分線に沿って狙い位置５９を導出する（Ｓ１３４）。
未確認の確定研削領域５３がなくなるまで確定研削領域５３ごとに狙い位置５９および狙い位置範囲５８を導出していく（ステップＳ１３５；ＹＥＳ）。
全ての確定研削領域５３について狙い位置範囲５８および狙い位置５９が導出されて（ステップＳ１３５；ＮＯ）、研削条件の導出が終了する（図１１のステップＳ１３へ）。
（第２実施形態）

図１４に示すように、本発明の第２実施形態に係る研削条件設定装置７０は、図４に示される第１実施形態に係る研削条件設定装置７０に加え、新たに、導出された各種研削条件を基に再度表面形状データを取得して研削手段の研削動作をシミュレーティングする確認部６０と、このシミュレーティングを画像表示して運転員に位置の調整をさせるモニタ６５と、を備える。

なお、確認部６０およびモニタ６５が加わること以外は、本実施形態は第１実施形態と同じ構成および動作手順を有するので、重複する説明は省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

確認部６０は、導出された各種研削条件を基に再度表面形状データを取得して研削手段の研削動作をシミュレーティングする。
研削手段を実際に配置する位置に、研削手段の代わりにセンサ１０を施工姿勢５１を保たせて移動させ、その位置から再度表面形状データの取得を行う。
第１実施形態で得られる表面形状データは、センサ１０の角度を一定に保って溶接ビード９４の長手方向に移動しながら計測されたものであった。
これに対して、第２実施形態で取得される表面形状データは、区画領域５０ごとに導かれた施工姿勢５１に計測姿勢を変えるとともに計測位置も適宜変えながら計測されるものである。

センサ１０の計測位置は、センサ１０の視野範囲、研削手段の形状又は確定研削領域５３の広さなどによって適宜規定された位置である。
例えば、各確定研削領域５３における円中心３２の位置などが計測位置として好適に選ばれる。
このようにして取得された表面形状データの上に座標変換した各種研削条件の情報を視覚化して表示し、研削手段の配置をシミュレーティングする。

なお、上述の座標変換は、再度取得した表面形状データにおける直線Ａなどの相対位置と、最初に取得した表面形状データにおけるそれの相対位置と、を変化させないようにして移動制御量を基に行う変換である。

モニタ６５は、このシミュレーティングを画像表示して運転員に位置の調整をさせる。
図１５（Ａ），（Ｂ）は、モニタ６５に表されたシミュレーティング結果の表示画面である。

センサ移動部６２または母材移動部６１の位置精度等が高い場合には、図１５（Ａ）のように再度取得した表面形状データ上に先に導出した各種研削条件が適切に表示される。
一方、位置精度等が悪い場合には、図１５（Ｂ）のように、先に導出した各種研削条件がずれて表示され、研削が適切に行なわれないことが確認できる。
運転員はモニタ６５上で、これら視覚化された表面形状データおよび各種研削条件を確認しながら各種研削条件を調整できる。

次に、図１６を参照しながら、第２実施形態における動作を説明する。
導出部１９が、第１実施形態と同様の各種研削条件を導出する（ステップＳ１３）。
そして、例えば円中心３２などの表面形状データ中で特徴となる基準位置を抽出する。
次に、待機状態において予定されている研削手段の先端位置の、この基準位置からの相対位置を測定する（ステップＳ２２）。

そして、この相対位置を基に、研削手段の先端を狙い位置５９まで移動させるための、研削手段の移動制御量を計算する（ステップＳ２３）。
この移動制御量には研削手段が施工姿勢５１になるための回転量も含まれる。
また、移動制御量は、研削手段の先端に対する狙い位置５９の相対位置そのものとは限らず、研削手段またはセンサ１０を移動させる制御量である。
移動制御量は制御部６３に伝達される（ステップＳ２４）。
制御部６３は、センサ移動部６２または母材移動部６１を制御して、研削手段を移動させる代わりにセンサ１０を移動制御量だけ移動させる。

センサ１０は各区画領域５０における施工姿勢５１を保ちながら表面形状データを再度取得する（ステップＳ２５）。
なお、施工姿勢５１で表面形状データを取得しなおしているので、この表面形状データから確定研削領域５３を確定させた場合には、この確定研削領域５３の二等分線は常に垂直真下を向くこととなる。
確認部６０は、図１５（Ａ），（Ｂ）で示されるように、導出した各種研削条件に移動制御量に応じた座標変換をしてモニタ６５に表示する。

そして、再度読み取った表面形状データ上に座標変換をした各種研削条件を表示して動作を終了する（ステップＳ２６）。
このようにして、確認部６０は、各種研削条件が適切に実現されるかどうかシミュレーティングして確認させる。

従来では、各種研削条件が適切に実現されるか確認する場合には、多関節ロボットなどのセンサ移動部６２の先端からセンサ１０が取り外され、研削手段に付け替えられるヘッド交換がなされていた。
研削手段の先端は、制御部６３に制御されて導出部１９で導出された狙い位置５９に実際に移動され、運転員の目視で適切に位置しているか確認していた。

この場合、各種研削条件を導出する設定工程と上述の目視で位置を確認する確認工程との間にヘッド交換などの手作業が入り、全自動化を妨げになっていた。
また、研削手段に付け替えて、実際にその先端を狙い位置５９に移動させてみないと、導出された各種研削条件にずれが生じていることを確認することができない場合があった。
更には、目視での確認では、狙い位置５９が適切に実現されているか否かを正確に確認するのが難しかった。

しかし、第２実施形態によれば、センサ１０を用いたシミュレーティングが研削手段の移動による目視確認に代わるため、設定工程と確認工程との間の手作業を省くことができる。
さらに、各種研削条件が適切に実現しているかどうかを、実物への目視ではなく、モニタ６５において正確に確認できるようになる。
このようにシミュレーティングで各種研削条件を確認することで、確認工程での運転員の負荷軽減や時間短縮が可能となる。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の研削条件設定装置によれば、確定研削領域５３を確定し、この確定研削領域５３から各種研削条件を導出する手段を持つことおよび導出した各種研削条件をシミュレーティングする手段を持つことにより、研削作業の自動化のための精密な各種研削条件の自動設定が可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…センサ、１１…保持部（データ保持部）、１２…算出部（極点算出部）、１３…推定部（母材形状推定部）、１４…設定部（仕上げ線設定部）、１５…検出部（研削線範囲検出部）、１６…区画部（ビード表面区画部）、１８…確定部（研削領域確定部）、１９…導出部（研削条件導出部）、２０（２０ａ、２０ｂ）…極点（母材側極点）、２１…露出表面、２２…被覆表面、２３…閾値、３０（３０ａ、３０ｂ）…仕上げ線、３１…仕上げ半径、３２（３２ａ、３２ｂ）…円中心、３３（３３ａ、３３ｂ）…推定母材直線、３４（３４ａ、３４ｂ）…研削線範囲、３５（３５ａ、３５ｂ）…研削線角度、３７（３７ａ、３７ｂ）…座標、４０…定量部（極点定量部）、４１…測算部（平均測算部）、４３…決定部（狙い位置範囲決定部）、４４…調整部（狙い位置調整部）、５０…区画領域、５１…施工姿勢（第１角度）、５２（５２ａ、５２ｂ）…施工振り幅（第２角度）、５３…確定研削領域、５４…確定角度、５５…基準線、５８…狙い位置範囲、５９…狙い位置、６０…確認部（研削確認部）、６１…母材移動部、６２…センサ移動部、６３…制御部、６４…位置データ保持部、６５…モニタ、７０…研削条件設定装置、９０…母材、９１（９１ａ、９１ｂ）…表面ライン、９２…レーザ、９４…溶接ビード、９６…余盛、Ａ…直線、Ｂ…直線。

Claims (7)

1. 溶接された母材の溶接ビードおよびその周辺の表面形状データを保持する保持部と、
   前記溶接ビードの短手方向に沿う表面ラインの極点を前記表面形状データに基づいて算出する算出部と、
   前記表面ライン上に配列する複数の前記極点の両端の外側を前記母材の露出表面とみなしこの露出表面に基づいて前記溶接ビードで被覆されている母材の被覆表面の形状を推定する推定部と、
   前記母材の露出表面または被覆表面に外接する円弧状の仕上げ線を設定する設定部と、
   前記仕上げ線からはみ出す前記溶接ビードである余盛が位置する前記仕上げ線の線範囲を研削線範囲として検出する検出部と、を備えることを特徴とする研削条件設定装置。
2. 前記表面形状データを取得するセンサおよび前記母材を前記溶接ビードの長手方向に相対移動させる制御部と、
   前記長手方向に間隔をあけて並列する複数の表面ラインにより前記溶接ビードの表面を複数の区画領域に区画する区画部と、
   互いに隣接する二つの前記表面ラインにおいて検出された各々の前記研削線範囲の重複部分をこの二つの表面ラインに挟まれる前記区画領域の確定研削領域に対応させる確定部と、
   前記確定研削領域における前記余盛を研削するための条件を導く導出部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の研削条件設定装置。
3. 前記制御部は、前記センサを移動させるセンサ移動部または前記母材を移動させる母材移動部を有することを特徴とする請求項２に記載の研削条件設定装置。
4. 前記仕上げ線は既定の半径の円であり、
   前記研削するための条件とは、前記仕上げ線の円中心を通り前記確定研削領域を二等分する二等分線と前記円中心を通る所定の基準線とがなす第１角度と、
   前記確定研削領域に対応する中心角の前記二等分線によって二等分された第２角度と、
   前記二等分線に沿って上下位置が調整された狙い位置と、
   前記狙い位置が位置することのできる範囲である狙い位置範囲と、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の研削条件設定装置。
5. 再度読み取った前記表面形状のデータ上に前記導出部で算出した前記確定研削領域、前記第１角度、前記第２角度、前記狙い位置および前記狙い位置範囲の少なくとも１つを表示し、前記研削条件が適切に実現されているか確認させる確認部を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の研削条件設定装置。
6. 溶接された母材の溶接ビードおよびその周辺の表面形状データを保持するステップと、
   前記溶接ビードの短手方向に沿う表面ラインの極点を前記表面形状データに基づいて算出するステップと、
   前記表面ライン上に配列する複数の前記極点の両端の外側を前記母材の露出表面とみなしこの露出表面に基づいて前記溶接ビードで被覆されている母材の被覆表面を推定するステップと、
   前記母材の露出表面または被覆表面に外接する円弧状の仕上げ線を設定するステップと、
   前記仕上げ線からはみ出す前記溶接ビードである余盛の前記仕上げ線の線範囲を研削線範囲として検出するステップと、
   を備えることを特徴とする研削条件設定方法。
7. コンピュータに、
   溶接された母材の溶接ビードおよびその周辺の表面形状データを保持するステップ、
   前記溶接ビードの短手方向に沿う表面ラインの極点を前記表面形状データに基づいて算出するステップ、
   前記表面ライン上に配列する複数の前記極点の両端の外側を前記母材の露出表面とみなしこの露出表面に基づいて前記溶接ビードで被覆されている母材の被覆表面を推定するステップ、
   前記母材の露出表面または被覆表面に外接する円弧状の仕上げ線を設定するステップ、
   前記仕上げ線からはみ出す前記溶接ビードである余盛の前記仕上げ線の線範囲を研削線範囲として検出するステップ、を実行させることを特徴とする研削条件設定プログラム。

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