JP2016055344A - Profiling control device, welding robot system, and profiling control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device desired by a user to execute welding torch profiling control without using any laser sensor, because the welding torch profiling control can be executed by using a laser sensor but the laser sensor is very expensive.SOLUTION: The profiling control device includes an image processing device, and a robot control device. The image processing device derives the shifting amount of a beveling part with respect to a welding torch based on the position coordinates of the reflected image of a welding electrode obtained from a captured image. The robot control device corrects the position coordinates of the welding torch based on the shifting amount to execute welding torch profiling control. Thus, profiling welding can be executed without using any laser sensor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、倣い制御装置、溶接ロボットシステムおよび倣い制御方法に関する。   The present invention relates to a scanning control device, a welding robot system, and a scanning control method.

ワークが溶接過程で歪んだり、ワークの精度があまり良くなかったりする場合、溶接トーチと開先中心との距離が、当初想定していた値からずれることがある。この場合、安定した溶接を行うことが難しく、溶接不良を生じる恐れがある。この対策として、例えば、アークセンサを用いて溶接電圧や溶接電流を計測し、その計測値から、溶接トーチを開先中心に倣わせる倣い制御が行われる(特許文献1参照)。例えば、CO2/MAG溶接では、開先内で溶接電極を所定の振幅で左右もしくは上下に揺動させ、溶接電極と母材との距離の変動に応じて溶接電圧等に生じる変動量をアークセンサで計測し、それにより得られたずれ量に応じて溶接トーチ位置が補正される。また、例えば、TIG溶接やプラズマ溶接でも、上記と同様の方法で得られた、開先位置の上下方向のずれ量に応じて溶接トーチ位置が補正される。 If the workpiece is distorted during the welding process or the accuracy of the workpiece is not very good, the distance between the welding torch and the groove center may deviate from the initially assumed value. In this case, it is difficult to perform stable welding, which may cause poor welding. As a countermeasure, for example, a copying control is performed in which a welding voltage or a welding current is measured using an arc sensor, and the welding torch is copied to the groove center from the measured value (see Patent Document 1). For example, in CO 2 / MAG welding, the welding electrode is swung left and right or up and down with a predetermined amplitude in the groove, and the amount of fluctuation generated in the welding voltage or the like according to the fluctuation in the distance between the welding electrode and the base metal is arced. The welding torch position is corrected according to the amount of deviation obtained by measurement with the sensor. Further, for example, also in TIG welding or plasma welding, the welding torch position is corrected according to the amount of vertical displacement of the groove position obtained by the same method as described above.

特許第5081134号明細書Japanese Patent No. 5081134

しかし、TIG溶接やプラズマ溶接などの、非溶極式のアーク溶接では、アークセンサを用いて開先位置の左右方向のずれを検出することが難しい。また、MIG溶接では、そもそも、溶接電極と母材との距離と、溶接電圧等との間に相関性がない。アークセンサの代わりにレーザセンサを用いれば、これらの溶接においても、開先位置の左右方向および上下方向のずれ量を検出することは可能である。しかし、レーザセンサは、これから溶接する箇所の開先位置を検出するので、溶接電極の位置ずれや曲がりを考慮して倣い制御を行うことが難しい。また、レーザセンサは非常に高価である。そのため、レーザセンサを用いないで溶接トーチの倣い制御を行うことがユーザから望まれている。   However, in non-melting-type arc welding such as TIG welding or plasma welding, it is difficult to detect a shift in the horizontal direction of the groove position using an arc sensor. In MIG welding, there is no correlation between the distance between the welding electrode and the base material and the welding voltage. If a laser sensor is used instead of the arc sensor, it is possible to detect the amount of deviation of the groove position in the horizontal direction and vertical direction even in these weldings. However, since the laser sensor detects the groove position of the place to be welded from now on, it is difficult to perform the scanning control in consideration of the positional deviation or bending of the welding electrode. Laser sensors are also very expensive. Therefore, the user desires to perform the copying control of the welding torch without using the laser sensor.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザセンサを用いずに倣い溶接を行うことの可能な倣い制御装置、溶接ロボットシステムおよび倣い制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a copying control apparatus, a welding robot system, and a copying control method capable of performing copying welding without using a laser sensor. .

本発明の倣い制御装置は、画像処理装置と、制御装置とを備えている。画像処理装置は、撮像画像から得られた、溶接電極の反射像の位置座標に基づいて、溶接トーチに対する開先位置のシフト量を導出するようになっている。制御装置は、シフト量に基づいて溶接トーチの位置座標を補正することにより、溶接トーチの倣い制御を行うようになっている。   The copying control device of the present invention includes an image processing device and a control device. The image processing apparatus derives the shift amount of the groove position with respect to the welding torch based on the position coordinates of the reflected image of the welding electrode obtained from the captured image. The control device performs copying control of the welding torch by correcting the position coordinates of the welding torch based on the shift amount.

本発明の溶接ロボットシステムは、移動装置と、画像処理装置と、制御装置とを備えている。移動装置は、溶接電極を含む溶接トーチを有しており、制御信号に基づいて溶接トーチを移動させるようになっている。画像処理装置は、撮像画像から得られた、溶接電極の反射像の位置座標に基づいて、溶接トーチに対する開先位置のシフト量を導出するようになっている。制御装置は、シフト量に基づいて溶接トーチの位置座標を補正するとともに制御信号を生成し、生成した制御信号を移動装置に出力し、これにより溶接トーチの倣い制御を行うようになっている。   The welding robot system of the present invention includes a moving device, an image processing device, and a control device. The moving device has a welding torch including a welding electrode, and moves the welding torch based on a control signal. The image processing apparatus derives the shift amount of the groove position with respect to the welding torch based on the position coordinates of the reflected image of the welding electrode obtained from the captured image. The control device corrects the position coordinates of the welding torch based on the shift amount, generates a control signal, and outputs the generated control signal to the moving device, thereby performing the copying control of the welding torch.

本発明の倣い制御方法は、以下の2つのステップを含んでいる。
(1)撮像画像から得られた、溶接電極の反射像の位置座標に基づいて、溶接トーチに対する開先位置のシフト量を導出する画像処理ステップ
(2)シフト量に基づいて溶接トーチの位置座標を補正することにより、溶接トーチの倣い制御を行う制御ステップ
The scanning control method of the present invention includes the following two steps.
(1) Image processing step for deriving a shift amount of the groove position with respect to the welding torch based on the position coordinates of the reflected image of the welding electrode obtained from the captured image. (2) Position coordinates of the welding torch based on the shift amount. Control step for performing copying control of welding torch by correcting

本発明の倣い制御装置、溶接ロボットシステムおよび倣い制御方法において、「溶接電極の反射像の位置座標に基づいて」とは、溶接電極の反射像の位置座標そのものを用いてシフト量を導出することだけでなく、溶接電極の反射像の位置座標を用いて得られた座標を用いてシフト量を導出することも含む概念である。   In the scanning control device, the welding robot system, and the scanning control method of the present invention, “based on the position coordinates of the reflected image of the welding electrode” refers to deriving the shift amount using the position coordinates of the reflected image of the welding electrode itself. In addition to this, the concept includes deriving the shift amount using the coordinates obtained by using the position coordinates of the reflected image of the welding electrode.

本発明の倣い制御装置、溶接ロボットシステムおよび倣い制御方法では、撮像画像から得られたシフト量を利用して溶接トーチの倣い制御が行われる。撮像画像は、例えば、溶接電極との関係で不動位置に固定された撮像装置によって得られる。従って、レーザセンサを用いなくても、シフト量を導出することができる。   In the scanning control device, the welding robot system, and the scanning control method of the present invention, the scanning control of the welding torch is performed using the shift amount obtained from the captured image. The captured image is obtained, for example, by an imaging device fixed at a fixed position in relation to the welding electrode. Therefore, the shift amount can be derived without using a laser sensor.

本発明の倣い制御装置、溶接ロボットシステムおよび倣い制御方法によれば、撮像画像から得られたシフト量を利用して溶接トーチの倣い制御を行うようにしたので、レーザセンサを用いずに倣い溶接を行うことができる。   According to the scanning control device, the welding robot system, and the scanning control method of the present invention, since the scanning control of the welding torch is performed using the shift amount obtained from the captured image, the scanning welding is performed without using the laser sensor. It can be performed.

本発明の一実施の形態の溶接ロボットシステムの概略構成の一例を表す図である。It is a figure showing an example of schematic structure of the welding robot system of one embodiment of the present invention. 基準ワークおよび対象ワークの断面構成の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the section composition of a standard work and an object work. 対象ワークの位置ずれについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position shift of a target workpiece | work. アーク溶接の様子の一例を斜視的に表す図である。It is a figure showing an example of a situation of arc welding in perspective. 図1のロボット制御装置の概略構成の一例を表す図である。It is a figure showing an example of schematic structure of the robot control apparatus of FIG. 試行溶接モードにおける座標データの一例を概念的に表す図である。It is a figure which represents notionally an example of the coordinate data in trial welding mode. 図1のティーチペンダントの概略構成の一例を表す図である。It is a figure showing an example of schematic structure of the teach pendant of FIG. 図1の画像処理装置の概略構成の一例を表す図である。It is a figure showing an example of schematic structure of the image processing apparatus of FIG. 撮像装置により得られる画像の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the image obtained by an imaging device. 倣い溶接モードにおける電極反射像の座標の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the coordinate of the electrode reflected image in profile welding mode. 倣い溶接モードにおける電極反射像の座標差の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the coordinate difference of the electrode reflected image in profile welding mode. 試行溶接モードにおける電極反射像の座標の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the coordinate of the electrode reflected image in trial welding mode. 試行溶接モードにおける電極反射像の座標差の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the coordinate difference of the electrode reflected image in trial welding mode. 補正式の一例を概念的に表す図である。It is a figure which expresses an example of a correction formula conceptually. 補正式の一例を概念的に表す図である。It is a figure which expresses an example of a correction formula conceptually. 試行溶接モードにおける溶接ロボットシステムの動作手順の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the operation | movement procedure of the welding robot system in trial welding mode. 倣い溶接モードにおける溶接ロボットシステムの動作手順の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the operation | movement procedure of the welding robot system in profile welding mode.

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<1.実施の形態>
最初に、本発明の一実施の形態に係る溶接ロボットシステム1の概要について説明する。図1は、溶接ロボットシステム1の概略構成の一例を表したものである。溶接ロボットシステム1は、プログラム制御された多関節ロボットによってワークWにアーク溶接を行うものである。ワークWは、例えば、対象ワークWt、または、基準ワークWrである。溶接ロボットシステム1が本発明の「溶接ロボットシステム」の一具体例に相当する。対象ワークWtが本発明の「対象ワーク」の一具体例に相当する。基準ワークWrが本発明の「基準ワーク」の一具体例に相当する。
<1. Embodiment>
Initially, the outline | summary of the welding robot system 1 which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 shows an example of a schematic configuration of a welding robot system 1. The welding robot system 1 performs arc welding on a workpiece W by a program-controlled articulated robot. The workpiece W is, for example, the target workpiece Wt or the reference workpiece Wr. The welding robot system 1 corresponds to a specific example of the “welding robot system” of the present invention. The target workpiece Wt corresponds to a specific example of “target workpiece” of the present invention. The reference workpiece Wr corresponds to a specific example of “reference workpiece” of the present invention.

基準ワークWrとは、教示データの取得に用いられるワーク、もしくは、教示データの取得に用いられるワークと同等の精度を持つワークである。対象ワークWtは、基準ワークWrの設計データ(例えば、寸法や材料など)と同一の設計データに従って製造されたワークであり、本来、溶接を行うべきワークである。基準ワークWrおよび対象ワークWtは、例えば、図2に示したように、同一面内に配置された2つの母材B1,B2からなる。母材B1の側面S1と母材B2の側面S2とが互いに近接して配置されている。側面S1および側面S2によって、V字型の開先形状が形成されている。なお、基準ワークWrおよび対象ワークWtは、V字型の開先形状を有するものに限定されるものではない。   The reference workpiece Wr is a workpiece used for acquiring teaching data or a workpiece having the same accuracy as that of a workpiece used for acquiring teaching data. The target work Wt is a work manufactured according to the same design data as the design data (for example, dimensions and materials) of the reference work Wr, and is a work to be originally welded. The reference workpiece Wr and the target workpiece Wt are composed of, for example, two base materials B1 and B2 arranged in the same plane as shown in FIG. The side surface S1 of the base material B1 and the side surface S2 of the base material B2 are arranged close to each other. A V-shaped groove shape is formed by the side surface S1 and the side surface S2. The reference workpiece Wr and the target workpiece Wt are not limited to those having a V-shaped groove shape.

溶接ロボットシステム1は、TIG溶接やプラズマ溶接などの、非溶極式のアーク溶接に好適に適用されるものである。溶接ロボットシステム1は、いわゆるティーチング&プレイバック方式を採用している。ティーチング&プレイバック方式とは、教示データとして予め作業員等によって設定された、基準ワークWrの溶接位置(開先位置)に沿った溶接トーチの座標情報等を利用して、溶接トーチによる溶接作業を行う方式を指している。   The welding robot system 1 is suitably applied to non-melting type arc welding such as TIG welding or plasma welding. The welding robot system 1 employs a so-called teaching & playback system. The teaching & playback method is a welding operation using a welding torch using the coordinate information of the welding torch along the welding position (groove position) of the reference workpiece Wr set in advance as teaching data by an operator or the like. Refers to the method of performing.

溶接ロボットシステム1は、さらに、倣い制御を採用している。倣い制御とは、対象ワークWtが位置ずれを起こしたときに、予め設定された教示データに対して、対象ワークWtの位置ずれに応じた補正を行うことにより、溶接トーチをより正確に対象ワークWtの開先位置に沿わせる制御を指している。特に、溶接ロボットシステム1は、対象ワークWtに対してアーク溶接を行いながら、対象ワークWtの位置ずれを検出し、検出した位置ずれの情報に基づいて、予め設定された教示データに対して、リアルタイムに補正を行うようになっている。溶接ロボットシステム1は、そのようなリアルタイムの補正を実現するために、「試行溶接モード」および「倣い溶接モード」の、2つのモードを備えている。これら2つのモードについては、後に詳述する。   The welding robot system 1 further employs copying control. In the copying control, when the position of the target workpiece Wt is shifted, the welding torch is more accurately determined by correcting the teaching data set in advance according to the position shift of the target workpiece Wt. This indicates control along the groove position of Wt. In particular, the welding robot system 1 detects the positional deviation of the target workpiece Wt while performing arc welding on the target workpiece Wt, and based on the detected positional deviation information, Corrections are made in real time. The welding robot system 1 has two modes of “trial welding mode” and “copy welding mode” in order to realize such real-time correction. These two modes will be described in detail later.

(対象ワークWtの位置ずれ)
なお、上述の「対象ワークWtの位置ずれ」とは、例えば、図3に示したように、教示点に基づいて溶接トーチ13(後述)が配置されたときに、対象ワークWtの開先位置(溶接線WL)が、溶接トーチ13に固定された溶接電極14(後述)の先端位置からずれていることを指している。「対象ワークWtの位置ずれ」は、例えば、対象ワークWtの溶接線WLが、溶接電極14の先端位置との関係で、左右方向(図3のD1方向)および上下方向(図3のD2方向)の少なくとも一方の方向へ変位していることを指している。
(Position shift of target workpiece Wt)
The above-mentioned “positional displacement of the target work Wt” means, for example, a groove position of the target work Wt when the welding torch 13 (described later) is arranged based on the teaching point as shown in FIG. (Welding line WL) indicates that the position is shifted from the tip position of a welding electrode 14 (described later) fixed to the welding torch 13. The “positional displacement of the target workpiece Wt” is, for example, the relationship between the welding line WL of the target workpiece Wt and the tip position of the welding electrode 14 in the left-right direction (D1 direction in FIG. 3) and the vertical direction (D2 direction in FIG. 3). ) In at least one direction.

[構成]
次に、溶接ロボットシステム1の構成について説明する。溶接ロボットシステム1は、図1に示したように、マニピュレータ10と、撮像装置20と、ロボット制御装置30と、ティーチペンダント40と、溶接機50と、画像処理装置60とを備えている。マニピュレータ10が本発明の「移動装置」の一具体例に相当する。撮像装置20が本発明の「撮像装置」の一具体例に相当する。ロボット制御装置30が本発明の「制御装置」の一具体例に相当する。画像処理装置60が本発明の「画像処理装置」の一具体例に相当する。ロボット制御装置30および画像処理装置60は、図1に示したように互いに別体で構成されていてもよいし、互いに一体に構成されていてもよい。また、ロボット制御装置30およびティーチペンダント40は、図1に示したように互いに別体で構成されていてもよいし、互いに一体に構成されていてもよい。
[Constitution]
Next, the configuration of the welding robot system 1 will be described. As shown in FIG. 1, the welding robot system 1 includes a manipulator 10, an imaging device 20, a robot control device 30, a teach pendant 40, a welder 50, and an image processing device 60. The manipulator 10 corresponds to a specific example of the “moving device” of the present invention. The imaging device 20 corresponds to a specific example of “imaging device” of the present invention. The robot control device 30 corresponds to a specific example of the “control device” of the present invention. The image processing device 60 corresponds to a specific example of the “image processing device” of the present invention. The robot control device 30 and the image processing device 60 may be configured separately from each other as illustrated in FIG. 1 or may be configured integrally with each other. Further, the robot control device 30 and the teach pendant 40 may be configured separately from each other as illustrated in FIG. 1 or may be configured integrally with each other.

溶接ロボットシステム1は、例えば、各種装置同士を互いに接続するケーブルL1〜L7を備えている。ケーブルL1は、ロボット制御装置30とマニピュレータ10との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置30およびマニピュレータ10に接続されている。ケーブルL2は、ロボット制御装置30とティーチペンダント40との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置30およびティーチペンダント40に接続されている。ケーブルL3は、ロボット制御装置30と溶接機50との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置30および溶接機50に接続されている。ケーブルL4は、ロボット制御装置30と画像処理装置60との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置30および画像処理装置60に接続されている。ケーブルL5,L6は、後述の溶接電極14とワークWとの間に高電圧の溶接電圧Vsを供給するための電源ケーブルである。ケーブルL5は、溶接機50および後述の作業台15に接続されており、ケーブルL6は、溶接機50および後述の溶接トーチ13に接続されている。ケーブルL7は、画像処理装置60と撮像装置20との間で通信するための通信ケーブルであり、画像処理装置60および撮像装置20に接続されている。   The welding robot system 1 includes, for example, cables L1 to L7 that connect various devices to each other. The cable L1 is a communication cable for communicating between the robot control device 30 and the manipulator 10, and is connected to the robot control device 30 and the manipulator 10. The cable L2 is a communication cable for communicating between the robot control device 30 and the teach pendant 40, and is connected to the robot control device 30 and the teach pendant 40. The cable L3 is a communication cable for communicating between the robot control device 30 and the welding machine 50, and is connected to the robot control device 30 and the welding machine 50. The cable L4 is a communication cable for communicating between the robot control device 30 and the image processing device 60, and is connected to the robot control device 30 and the image processing device 60. Cables L5 and L6 are power supply cables for supplying a high welding voltage Vs between a welding electrode 14 and a workpiece W, which will be described later. The cable L5 is connected to the welding machine 50 and a worktable 15 described later, and the cable L6 is connected to the welding machine 50 and a welding torch 13 described later. The cable L7 is a communication cable for communicating between the image processing device 60 and the imaging device 20, and is connected to the image processing device 60 and the imaging device 20.

(マニピュレータ10)
マニピュレータ10は、ロボット制御装置30からの制御信号に基づいて溶接トーチ13を移動させることによって、ワークWに対してアーク溶接を行うようになっている。マニピュレータ10は、フロア等に固定されるベース部材11と、ベース部材11上に設けられた多関節アーム部12と、多関節アーム部12の先端に連結された溶接トーチ13と、作業台15とを有している。溶接トーチ13は、溶接電極14を含んで構成されている。溶接電極14は、溶接トーチ13の先端部分に固定されている。溶接トーチ13が本発明の「溶接トーチ」の一具体例に相当する。溶接電極14が本発明の「溶接電極」の一具体例に相当する。
(Manipulator 10)
The manipulator 10 performs arc welding on the workpiece W by moving the welding torch 13 based on a control signal from the robot control device 30. The manipulator 10 includes a base member 11 fixed to a floor or the like, a multi-joint arm portion 12 provided on the base member 11, a welding torch 13 connected to the tip of the multi-joint arm portion 12, a work table 15, have. The welding torch 13 includes a welding electrode 14. The welding electrode 14 is fixed to the tip portion of the welding torch 13. The welding torch 13 corresponds to a specific example of the “welding torch” of the present invention. The welding electrode 14 corresponds to a specific example of “welding electrode” of the present invention.

多関節アーム部12は、例えば、複数のアーム12Aと、2つのアーム12A同士を回動可能に連結する関節軸(図示せず)とを有している。多関節アーム部12は、さらに、例えば、アーム12Aごとに1つずつ設けられ、対応するアーム12Aを駆動する複数の駆動モータ(図示せず)と、各駆動モータに連結され、各アーム12Aの現在位置を検出するエンコーダ(図示せず)とを有している。各駆動モータは、ケーブルL1を介してロボット制御装置30から入力される制御信号によって駆動される。このようにして各駆動モータが駆動されることにより、各アーム12Aが変位し、結果的に溶接トーチ13が上下前後左右に移動する。エンコーダは、検出した各アーム12Aの現在位置(以下、「位置情報」と称する。)を、ケーブルL1を介してロボット制御装置30に出力するようになっている。   The multi-joint arm unit 12 includes, for example, a plurality of arms 12A and a joint shaft (not shown) that rotatably connects the two arms 12A. The articulated arm unit 12 is further provided, for example, one for each arm 12A, and is connected to a plurality of drive motors (not shown) that drive the corresponding arm 12A and each of the drive motors. And an encoder (not shown) for detecting the current position. Each drive motor is driven by a control signal input from the robot control device 30 via the cable L1. By driving each drive motor in this way, each arm 12A is displaced, and as a result, the welding torch 13 moves up and down, front and rear, and right and left. The encoder is configured to output the detected current position of each arm 12A (hereinafter referred to as “position information”) to the robot controller 30 via the cable L1.

多関節アーム部12の一端(先端)が溶接トーチ13に連結されており、多関節アーム部12の他端がベース部材11に連結されている。溶接電極14は、非溶極式の電極であり、例えば、タングステン等の高硬度の金属材料で構成されている。溶接トーチ13は、溶接電極14の先端とワークWとの間にアークを発生させ、そのアークの熱でワークW(さらには、溶加棒)を溶融させることにより、ワークWに対してアーク溶接を行うものである。なお、アーク溶接に溶加棒が使用される場合には、マニピュレータ10は、溶加棒を溶接トーチ13に供給するワイヤ送給装置をさらに有していてもよい。溶接トーチ13は、ケーブルL6に電気的に接続されたコンタクトチップ(図示せず)を有している。コンタクトチップは、ケーブルL6から供給される溶接電圧Vsを溶接電極14に供給するように構成されている。   One end (tip) of the articulated arm portion 12 is connected to the welding torch 13, and the other end of the articulated arm portion 12 is connected to the base member 11. The welding electrode 14 is a non-melting electrode and is made of, for example, a metal material with high hardness such as tungsten. The welding torch 13 generates an arc between the tip of the welding electrode 14 and the workpiece W, and melts the workpiece W (and a filler rod) with the heat of the arc, thereby arc welding the workpiece W. Is to do. In addition, when a filler rod is used for arc welding, the manipulator 10 may further include a wire feeding device that supplies the filler rod to the welding torch 13. The welding torch 13 has a contact tip (not shown) electrically connected to the cable L6. The contact tip is configured to supply the welding voltage Vs supplied from the cable L6 to the welding electrode 14.

作業台15は、フロア等に固定されており、ワークWを設置する台座として使用される。作業台15は、ワークWに対するトーチ姿勢を最適に維持するためのポジショナであってもよい。作業台15が上述のポジショナである場合には、ロボット制御装置30によってポジショナの軸が駆動制御される。作業台15は、ケーブルL5を介して溶接機50に接続されており、作業台15に設置されるワークWとケーブルL5とを互いに電気的に接続するように構成されている。   The work table 15 is fixed to a floor or the like, and is used as a pedestal on which the work W is installed. The work table 15 may be a positioner for optimally maintaining the torch posture with respect to the workpiece W. When the work table 15 is the above-described positioner, the robot controller 30 drives and controls the axis of the positioner. The work table 15 is connected to the welding machine 50 via a cable L5, and is configured to electrically connect the workpiece W and the cable L5 installed on the work table 15.

(撮像装置20)
撮像装置20は、焦点位置の固定されたカメラであり、例えば、単焦点カメラである。撮像装置20は、溶接トーチ13との関係で不動位置に固定されている。撮像装置20は、ケーブルL7を介して画像処理装置60から入力される制御信号に基づいて撮像を行うことにより、画像Iを取得するようになっている。撮像装置20は、可視光を選択的にカットするフィルタ20Aを撮像装置20の光入射面に有している。フィルタ20Aは、例えば、撮像装置20の光入射面に対して着脱可能な状態で固定されている。フィルタ20Aは、アーク溶接時に発生するアーク光に含まれる高強度の可視光線を減衰させるように構成されている。また、フィルタ20Aは、アーク溶接時に溶接電極14の先端から放射された近赤外線を透過するように構成されている。従って、撮像装置20では、フィルタ20Aが装着された状態では、画像Iとして、近赤外領域の画像が得られる。撮像装置20は、撮像により得られた画像Iを、ケーブルL7を介して画像処理装置60に出力するようになっている。撮像装置20は、溶接領域に向けられており、溶接領域にピントの合う位置に配置されている。溶接領域とは、溶接電極14の先端や、アーク溶接時に生じる電極反射像IRを含む領域を指している。
(Imaging device 20)
The imaging device 20 is a camera with a fixed focal position, for example, a single focus camera. The imaging device 20 is fixed at a fixed position in relation to the welding torch 13. The imaging device 20 acquires an image I by performing imaging based on a control signal input from the image processing device 60 via the cable L7. The imaging device 20 has a filter 20 </ b> A that selectively cuts visible light on the light incident surface of the imaging device 20. For example, the filter 20 </ b> A is fixed in a detachable state with respect to the light incident surface of the imaging device 20. The filter 20A is configured to attenuate high-intensity visible light contained in arc light generated during arc welding. The filter 20A is configured to transmit near infrared rays emitted from the tip of the welding electrode 14 during arc welding. Therefore, in the imaging device 20, in the state where the filter 20A is attached, an image in the near infrared region is obtained as the image I. The imaging device 20 outputs an image I obtained by imaging to the image processing device 60 via the cable L7. The imaging device 20 is directed to the welding area and is disposed at a position where the welding area is in focus. The welding region refers to a region including the tip of the welding electrode 14 and an electrode reflection image IR generated during arc welding.

(電極反射像IR)
電極反射像IRは、溶融池WPまたはワークWに映る、溶接電極14の先端部分の反射像である。図4は、アーク溶接時の溶接領域の一例を斜視的に表したものである。溶接時、溶接電極14の先端から放射された近赤外線が溶融池WPや、ワークWの側面S1,S2で反射する。その結果、溶融池WPや、ワークWの側面S1,S2に、電極反射像IRが表れる。電極反射像IRの位置および大きさは、ワークWの変位に応じて変化する。例えば、対象ワークWtが溶接電極14に対して下方に変位すると、溶融池WPに映る電極反射像IRが小さくなり、対象ワークWtに映る電極反射像IRが小さくなると共に開先中心から遠ざかる。また、例えば、対象ワークWtが溶接電極14に対して左方向に変位すると、溶融池WPに映る電極反射像IRが溶融池WP内で右方向に変位し、対象ワークWtに映る電極反射像IRも対象ワークWt内で右方向に変位する。
(Electrode reflection image IR)
The electrode reflection image IR is a reflection image of the tip portion of the welding electrode 14 that is reflected in the molten pool WP or the workpiece W. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a welding region during arc welding. At the time of welding, the near infrared ray radiated from the tip of the welding electrode 14 is reflected by the molten pool WP and the side surfaces S1 and S2 of the workpiece W. As a result, an electrode reflection image IR appears on the molten pool WP and the side surfaces S1, S2 of the workpiece W. The position and size of the electrode reflected image IR change according to the displacement of the workpiece W. For example, when the target workpiece Wt is displaced downward with respect to the welding electrode 14, the electrode reflection image IR reflected on the molten pool WP becomes small, and the electrode reflection image IR reflected on the target workpiece Wt becomes small and moves away from the groove center. Further, for example, when the target work Wt is displaced leftward with respect to the welding electrode 14, the electrode reflection image IR reflected in the molten pool WP is displaced rightward in the molten pool WP, and the electrode reflection image IR reflected in the target work Wt. Is also displaced to the right in the target workpiece Wt.

(ロボット制御装置30)
図5は、ロボット制御装置30の概略構成の一例を表したものである。ロボット制御装置30は、ティーチペンダント40からの指示に従って多関節アーム部12、溶接機50および画像処理装置60を制御するものである。ロボット制御装置30は、制御部31と、サーボ制御部32と、通信部33と、記憶部34とを有している。以下では、記憶部34、サーボ制御部32、通信部33、制御部31の順に説明する。
(Robot control device 30)
FIG. 5 illustrates an example of a schematic configuration of the robot control device 30. The robot control device 30 controls the articulated arm unit 12, the welding machine 50 and the image processing device 60 in accordance with instructions from the teach pendant 40. The robot control device 30 includes a control unit 31, a servo control unit 32, a communication unit 33, and a storage unit 34. Below, it demonstrates in order of the memory | storage part 34, the servo control part 32, the communication part 33, and the control part 31. FIG.

記憶部34は、各種プログラムや各種データファイルを記憶可能に構成されている。記憶部34は、多関節アーム12の動作を制御する制御ソフトウェア34Aを記憶している。制御ソフトウェア34Aは、例えば、ROM(read only memory)に格納されている。記憶部34は、さらに、マニピュレータ10の溶接作業の手順が教示された複数の作業プログラム34Bと、倣い制御を行う倣い制御プログラム34Cとを記憶している。複数の作業プログラム34Bは、例えば、試行溶接モードや倣い溶接モードで使用される1または複数の作業プログラム34Bを含んでいる。複数の作業プログラム34Bおよび倣い制御プログラム34Cは、例えば、ハードディスクに格納されている。作業プログラム34Bには、例えば、移動命令や溶接命令等が記述されている。移動命令には、例えば、移動開始命令、移動停止命令、作業経路(教示点)、およびトーチ姿勢などが含まれ得る。溶接命令には、例えば、アーク溶接の開始命令、アーク溶接の終了命令、溶接電流Isの設定値、および溶接電圧Vsの設定値などが含まれ得る。   The storage unit 34 is configured to be able to store various programs and various data files. The storage unit 34 stores control software 34 </ b> A that controls the operation of the articulated arm 12. The control software 34A is stored, for example, in a ROM (read only memory). The storage unit 34 further stores a plurality of work programs 34B in which a procedure for welding work of the manipulator 10 is taught, and a copying control program 34C for performing copying control. The plurality of work programs 34B include, for example, one or a plurality of work programs 34B used in the trial welding mode and the profile welding mode. The plurality of work programs 34B and the copying control program 34C are stored in, for example, a hard disk. In the work program 34B, for example, a movement command, a welding command, and the like are described. The movement command may include, for example, a movement start command, a movement stop command, a work path (teaching point), a torch posture, and the like. The welding command may include, for example, an arc welding start command, an arc welding end command, a set value of the welding current Is, a set value of the welding voltage Vs, and the like.

倣い制御プログラム34Cは、試行溶接モードにおける教示軌道シフトデータとして、例えば、図6に概念的に示したような座標データDt1を有している。図6は、試行溶接用の座標データDt1の一例を概念的に表したものである。座標データDt1は、例えば、教示線K上の座標(X0,Y0)に対するシフト量ΔS(ΔSxもしくはΔSy)を表す座標データである。X0は、例えば、図3のD1方向に平行な方向(以下、単に「左右方向」と称する。)の座標データである。Y0は、例えば、図3のD2方向に平行な方向(以下、単に「上下方向」と称する。)の座標データである。   The copying control program 34C has, for example, coordinate data Dt1 conceptually shown in FIG. 6 as teaching trajectory shift data in the trial welding mode. FIG. 6 conceptually shows an example of the coordinate data Dt1 for trial welding. The coordinate data Dt1 is coordinate data representing, for example, a shift amount ΔS (ΔSx or ΔSy) with respect to the coordinates (X0, Y0) on the teaching line K. X0 is, for example, coordinate data in a direction parallel to the direction D1 in FIG. 3 (hereinafter simply referred to as “left-right direction”). Y0 is, for example, coordinate data in a direction parallel to the direction D2 in FIG. 3 (hereinafter simply referred to as “vertical direction”).

シフト量ΔSのシフト方向は、区間ごとに異なる。座標データDt1は、左右変位区間Txにおいては、座標(X0,Y0)に対する、左右方向のシフト量ΔSxを表す座標となっている。つまり、左右変位区間Txにおいては、座標データDt1は、座標(ΔSx,0)で表される。シフト量ΔSxは、教示線Kを基準とした、左右方向の変位量である。シフト量ΔSxは、正・負・ゼロの値を取り得る。座標データDt1は、例えば、上下変位区間Tyにおいては、座標(X0,Y0)に対する、上下方向のシフト量ΔSyを表す座標となっている。つまり、上下変位区間Tyにおいては、座標データDt1は、座標(0,ΔSy)で表される。シフト量ΔSyは、教示線Kを基準とした、上下方向の変位量である。シフト量ΔSyは、正・負・ゼロの値を取り得る。   The shift direction of the shift amount ΔS varies from section to section. The coordinate data Dt1 is a coordinate representing the shift amount ΔSx in the left-right direction with respect to the coordinates (X0, Y0) in the left-right displacement section Tx. That is, in the left-right displacement section Tx, the coordinate data Dt1 is represented by coordinates (ΔSx, 0). The shift amount ΔSx is a displacement amount in the left-right direction with respect to the teaching line K. The shift amount ΔSx can take positive, negative, and zero values. The coordinate data Dt1 is, for example, a coordinate representing the vertical shift amount ΔSy with respect to the coordinate (X0, Y0) in the vertical displacement section Ty. That is, in the vertical displacement section Ty, the coordinate data Dt1 is represented by coordinates (0, ΔSy). The shift amount ΔSy is a displacement amount in the vertical direction with respect to the teaching line K. The shift amount ΔSy can take positive, negative, and zero values.

左右変位区間Txは、例えば、ΔSx=0の区間、ΔSx=+h/2の区間(右方向にh/2シフトする区間)、ΔSx=+hの区間(右方向にhシフトする区間)、ΔSx=−h/2の区間(左方向にh/2シフトする区間)、およびΔSx=−hの区間(左方向にhシフトする区間)で構成される。座標データDt1は、例えば、ΔSx=0の区間において、座標(X0,Y0)で表される。座標データDt1は、例えば、ΔSx=+h/2の区間において、座標(X0+h/2,Y0)で表される。座標データDt1は、例えば、ΔSx=+hの区間において、座標(X0+h,Y0)で表される。座標データDt1は、例えば、ΔSx=−h/2の区間において、座標(X0−h/2,Y0)で表される。座標データDt1は、例えば、ΔSx=−hの区間において、座標(X0−h,Y0)で表される。   The left-right displacement section Tx is, for example, a section of ΔSx = 0, a section of ΔSx = + h / 2 (a section that shifts h / 2 in the right direction), a section of ΔSx = + h (a section that shifts in the right direction), ΔSx = It is composed of a section of −h / 2 (section that shifts h / 2 in the left direction) and a section of ΔSx = −h (section that shifts h in the left direction). The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0, Y0), for example, in a section where ΔSx = 0. The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0 + h / 2, Y0) in the section of ΔSx = + h / 2, for example. The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0 + h, Y0), for example, in the section ΔSx = + h. The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0−h / 2, Y0) in the section of ΔSx = −h / 2, for example. The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0-h, Y0), for example, in the section of ΔSx = −h.

上下変位区間Tyは、例えば、ΔSy=0の区間、ΔSy=+v/2の区間(上方向にv/2シフトする区間)、ΔSy=+vの区間(上方向にvシフトする区間)、ΔSy=−v/2の区間(下方向にv/2シフトする区間)、およびΔSy=−vの区間(下方向にvシフトする区間)で構成される。座標データDt1は、例えば、ΔSy=0の区間において、座標(X0,Y0)で表される。座標データDt1は、例えば、ΔSy=+v/2の区間において、座標(X0,Y0+v/2)で表される。座標データDt1は、例えば、ΔSy=+vの区間において、座標(X0,Y0+v)で表される。座標データDt1は、例えば、ΔSy=−v/2の区間において、座標(X0,Y0−v/2)で表される。座標データDt1は、例えば、ΔSy=−vの区間において、座標(X0,Y0−v)で表される。   The vertical displacement section Ty includes, for example, a section of ΔSy = 0, a section of ΔSy = + v / 2 (a section that shifts v / 2 upward), a section of ΔSy = + v (a section that shifts v upward), ΔSy = It is composed of a section of −v / 2 (a section in which v / 2 is shifted downward) and a section of ΔSy = −v (a section in which v is shifted downward). The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0, Y0), for example, in a section where ΔSy = 0. The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0, Y0 + v / 2), for example, in a section of ΔSy = + v / 2. The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0, Y0 + v), for example, in the section ΔSy = + v. The coordinate data Dt1 is represented by coordinates (X0, Y0-v / 2), for example, in a section of ΔSy = −v / 2. The coordinate data Dt1 is expressed by coordinates (X0, Y0-v), for example, in a section of ΔSy = −v.

倣い制御プログラム34Cは、倣い溶接モードにおける教示軌道シフトデータとして、座標データDt2を有している。座標データDt2は、例えば、教示線K上の座標(X0,Y0)に対するシフト量ΔS(ΔSxおよびΔSy)を表す座標データである。つまり、座標データDt2は、座標(ΔSx,ΔSy)で表される。シフト量ΔSx,ΔSyは、当初、ゼロとなっている。倣い溶接モードが実施されることにより、溶接トーチ13に対する開先位置のずれを補正する補正量ΔC(ΔCxおよびΔCy)が導出されると、シフト量ΔSxが補正量ΔCxとなり、シフト量ΔSyが補正量ΔCyとなる。補正量ΔCxは、教示線Kを基準とした、左右方向の変位量である。補正量ΔCxは、正・負・ゼロの値を取り得る。補正量ΔCyは、教示線Kを基準とした、上下方向の変位量である。補正量ΔCyは、正・負・ゼロの値を取り得る。   The copying control program 34C has coordinate data Dt2 as teaching trajectory shift data in the copying welding mode. The coordinate data Dt2 is coordinate data representing a shift amount ΔS (ΔSx and ΔSy) with respect to the coordinates (X0, Y0) on the teaching line K, for example. That is, the coordinate data Dt2 is represented by coordinates (ΔSx, ΔSy). The shift amounts ΔSx and ΔSy are initially zero. If the correction amount ΔC (ΔCx and ΔCy) for correcting the deviation of the groove position with respect to the welding torch 13 is derived by performing the copying welding mode, the shift amount ΔSx becomes the correction amount ΔCx, and the shift amount ΔSy is corrected. The amount is ΔCy. The correction amount ΔCx is a displacement amount in the left-right direction with respect to the teaching line K. The correction amount ΔCx can take positive, negative, and zero values. The correction amount ΔCy is a displacement amount in the vertical direction with respect to the teaching line K. The correction amount ΔCy can take positive, negative, and zero values.

サーボ制御部32は、マニピュレータ10の各駆動モータを制御するものである。サーボ制御部32は、試行溶接モードのときは、例えば、試行溶接用の作業プログラム34Bに記載の移動命令と、座標データDt1と、マニピュレータ10のエンコーダからの位置情報とに基づいて制御信号を生成するようになっている。サーボ制御部32は、倣い溶接モードのときは、例えば、倣い溶接用の作業プログラム34Bに記載の移動命令と、座標データDt2と、マニピュレータ10のエンコーダからの位置情報とに基づいて制御信号を生成するようになっている。サーボ制御部32は、生成した制御信号をマニピュレータ10に出力することにより、マニピュレータ10の各駆動モータを制御するようになっている。これにより、サーボ制御部32は、溶接トーチ13の倣い制御を行うようになっている。   The servo control unit 32 controls each drive motor of the manipulator 10. In the trial welding mode, the servo control unit 32 generates a control signal based on, for example, a movement command described in the trial welding work program 34B, coordinate data Dt1, and position information from the encoder of the manipulator 10. It is supposed to be. When in the profile welding mode, the servo control unit 32 generates a control signal based on, for example, the movement command described in the profile welding work program 34B, the coordinate data Dt2, and the position information from the encoder of the manipulator 10. It is supposed to be. The servo control unit 32 controls each drive motor of the manipulator 10 by outputting the generated control signal to the manipulator 10. As a result, the servo control unit 32 performs the copying control of the welding torch 13.

通信部33は、ケーブルL2を介してティーチペンダント40と通信を行ったり、ケーブルL3を介して溶接機50と通信を行ったり、ケーブルL4を介して画像処理装置60と通信を行ったりするものである。通信部33は、ティーチペンダント40からの作業指令を受信し、受信した作業指令を制御部31に出力するようになっている。ティーチペンダント40からの作業指令には、例えば、再生する作業プログラム34Bの番号等が含まれ得る。また、通信部33は、制御部31からの溶接命令を、溶接機50に送信するようになっている。制御部31からの溶接命令には、例えば、アーク溶接の開始命令、アーク溶接の終了命令、溶接電流Isの設定値、および溶接電圧Vsの設定値などが含まれ得る。また、通信部33は、制御部31からの試行開始命令または倣い開始命令を、画像処理装置60に送信するようになっている。   The communication unit 33 communicates with the teach pendant 40 via the cable L2, communicates with the welding machine 50 via the cable L3, and communicates with the image processing device 60 via the cable L4. is there. The communication unit 33 receives a work command from the teach pendant 40 and outputs the received work command to the control unit 31. The work command from the teach pendant 40 can include, for example, the number of the work program 34B to be reproduced. In addition, the communication unit 33 is configured to transmit a welding command from the control unit 31 to the welding machine 50. The welding command from the control unit 31 may include, for example, an arc welding start command, an arc welding end command, a set value of the welding current Is, a set value of the welding voltage Vs, and the like. Further, the communication unit 33 is configured to transmit a trial start command or a copying start command from the control unit 31 to the image processing device 60.

制御部31は、ティーチペンダント40から入力された作業指令に基づいて、作業プログラム34Bや倣い制御プログラム34Cを読み出し、その内容を解析するようになっている。制御部31は、作業プログラム34Bの解析結果に基づいて、作業プログラム34Bに記載の指示に応じて、命令通知を生成するようになっている。制御部31は、生成した命令通知の内容に応じて、例えば、移動命令、溶接命令、試行開始命令、または倣い開始命令を出力するようになっている。制御部31は、移動命令を、サーボ制御部32に出力するようになっている。制御部31は、溶接命令を、通信部33を介して溶接機50に出力するようになっている。制御部31は、試行開始命令、または倣い開始命令を、通信部33を介して画像処理装置60に出力するようになっている。また、制御部31は、倣い制御プログラム34Cの解析結果に基づいて、倣い制御プログラム34Cに記載の指示に応じて、所定の演算処理を実行するようになっている。制御部31は、所定の演算処理として、後述の補正量ΔCx,ΔCyに基づいて溶接トーチ13の位置座標を補正し、その結果、補正量ΔCx,ΔCyの考慮された座標データを生成するようになっている。   The control unit 31 reads the work program 34B and the copying control program 34C based on the work command input from the teach pendant 40, and analyzes the contents. Based on the analysis result of the work program 34B, the control unit 31 generates a command notification in response to an instruction described in the work program 34B. The control unit 31 outputs, for example, a movement command, a welding command, a trial start command, or a copying start command according to the content of the generated command notification. The control unit 31 outputs a movement command to the servo control unit 32. The control unit 31 outputs a welding command to the welding machine 50 via the communication unit 33. The control unit 31 outputs a trial start command or a copying start command to the image processing device 60 via the communication unit 33. Further, the control unit 31 is configured to execute a predetermined calculation process in accordance with an instruction described in the copying control program 34C based on the analysis result of the copying control program 34C. As a predetermined calculation process, the control unit 31 corrects the position coordinates of the welding torch 13 based on correction amounts ΔCx and ΔCy described later, and as a result, generates coordinate data in which the correction amounts ΔCx and ΔCy are considered. It has become.

(ティーチペンダント40)
図7は、ティーチペンダント40の概略構成の一例を表したものである。ティーチペンダント40は、作業者がマニピュレータ10の動作を教示するものである。ティーチペンダント40は、例えば、制御部41、表示部42、入力部43、通信部44および記憶部45を有している。
(Teach pendant 40)
FIG. 7 illustrates an example of a schematic configuration of the teach pendant 40. The teach pendant 40 is for an operator to teach the operation of the manipulator 10. The teach pendant 40 includes, for example, a control unit 41, a display unit 42, an input unit 43, a communication unit 44, and a storage unit 45.

表示部42は、映像信号に基づく映像を表示するものである。表示部42は、映像を表示する表示面を有する表示パネルと、映像信号に基づいて表示パネルを駆動する駆動部とを有している。入力部43は、作業者からの教示を受け付けるものである。入力部43は、例えば、複数のキーを有しており、各キーの操作に応じて入力信号を生成し、制御部41に出力するようになっている。通信部44は、ケーブルL2を介してロボット制御装置30と通信を行うものである。通信部44は、制御部41からの作業指令を、ロボット制御装置30に送信するようになっている。記憶部45は、各種のモードで種々の表示や作業指示を可能にする教示ソフトウェア45Aを記憶する。教示ソフトウェア45Aは、例えば、ROMに格納されている。   The display unit 42 displays video based on the video signal. The display unit 42 includes a display panel having a display surface for displaying video and a drive unit for driving the display panel based on the video signal. The input unit 43 receives teaching from an operator. The input unit 43 has, for example, a plurality of keys, and generates an input signal according to the operation of each key and outputs the input signal to the control unit 41. The communication unit 44 communicates with the robot control device 30 via the cable L2. The communication unit 44 is configured to transmit a work command from the control unit 41 to the robot control device 30. The storage unit 45 stores teaching software 45A that enables various displays and work instructions in various modes. The teaching software 45A is stored in, for example, a ROM.

制御部41は、映像信号を生成し、表示部42に出力すると共に、必要に応じて作業指令を生成し、通信部44に出力するものである。制御部41は、読み出した教示ソフトウェア45Aに従って映像信号を生成したり、必要に応じて作業指令を生成したりするようになっている。例えば、入力部43から入力された入力信号が、試行作業を実施する試行溶接モードの選択信号や、加工作業を実施する倣い溶接モードの選択信号であった場合、制御部41は、教示ソフトウェア45Aに従って、記憶部34に格納されている1または複数の作業プログラム34Bのリストを表示するための映像信号を生成するようになっている。再生する1つの作業プログラム34Bが選択されたときには、制御部41は、教示ソフトウェア45Aに従って、再生する作業プログラム34Bの番号や、モードの種類などを含む作業指令を生成するようになっている。   The control unit 41 generates a video signal, outputs it to the display unit 42, generates a work command if necessary, and outputs it to the communication unit 44. The control unit 41 generates a video signal according to the read teaching software 45A, and generates a work command as necessary. For example, when the input signal input from the input unit 43 is a selection signal for a trial welding mode for performing a trial operation or a selection signal for a copying welding mode for performing a machining operation, the control unit 41 performs teaching software 45A. Accordingly, a video signal for displaying a list of one or a plurality of work programs 34B stored in the storage unit 34 is generated. When one work program 34B to be reproduced is selected, the control unit 41 generates a work command including the number of the work program 34B to be reproduced, the type of mode, and the like according to the teaching software 45A.

(溶接機50)
溶接機50は、ロボット制御装置30による制御信号に基づいて、溶接電流Isおよび溶接電圧Vs等を緻密に制御することにより、溶接電極14の先端とワークWとの間にアークを発生させるものである。
(Welder 50)
The welding machine 50 generates an arc between the tip of the welding electrode 14 and the workpiece W by precisely controlling the welding current Is, the welding voltage Vs, and the like based on a control signal from the robot controller 30. is there.

(画像処理装置60)
図8は、画像処理装置60の概略構成の一例を表したものである。画像処理装置60は、撮像装置20から得られた画像I(図9参照)を処理するものである。図9には、画像Iが、溶融池WPに映る電極反射像IRと、ワークWの側面S1に映る電極反射像IRと、ワークWの側面S2に映る電極反射像IRとを含む画像となっている場合が例示されている。なお、画像Iは、常に、上述した3つの電極反射像IRを含んでいる必要はない。画像Iが、上述した3つの電極反射像IRのうち、少なくとも1つだけを含む画像であってもよい。
(Image processing device 60)
FIG. 8 illustrates an example of a schematic configuration of the image processing apparatus 60. The image processing device 60 processes the image I (see FIG. 9) obtained from the imaging device 20. In FIG. 9, the image I is an image including the electrode reflection image IR reflected on the molten pool WP, the electrode reflection image IR reflected on the side surface S <b> 1 of the workpiece W, and the electrode reflection image IR reflected on the side surface S <b> 2 of the workpiece W. The case is illustrated. Note that the image I does not always need to include the three electrode reflection images IR described above. The image I may be an image including at least one of the three electrode reflection images IR described above.

画像処理装置60は、制御部61と、通信部62と、記憶部63とを有している。記憶部63は、各種ソフトウェアを記憶可能に構成されている。記憶部63は、画像Iを処理する画像処理ソフトウェア63Aを記憶している。画像処理ソフトウェア63Aは、例えば、ROMに格納されている。画像処理ソフトウェア63Aについては、後に詳述するものとする。記憶部63は、さらに、画像処理ソフトウェア63Aが実行されることにより生成される各種データを記憶可能に構成されている。そのようなデータを含むファイルとしては、例えば、画像ファイル63Bおよび補正ファイル63Cが挙げられる。画像ファイル63Bには、例えば、撮像装置20によって撮像された複数の画像Iが格納され得る。補正ファイル63Cには、例えば、座標差ΔPx,ΔPy、シフト量ΔSx,ΔSy、補正式Bx,By、および補正量ΔCx,ΔCy等が格納され得る。画像ファイル63Bおよび補正ファイル63Cは、例えば、RAMに格納される。座標差ΔPx,ΔPy、シフト量ΔSx,ΔSy、補正式Bx,By、および補正量ΔCx,ΔCyについては、後に詳述する。   The image processing device 60 includes a control unit 61, a communication unit 62, and a storage unit 63. The storage unit 63 is configured to be able to store various software. The storage unit 63 stores image processing software 63A that processes the image I. The image processing software 63A is stored in, for example, a ROM. The image processing software 63A will be described in detail later. The storage unit 63 is further configured to be able to store various data generated by executing the image processing software 63A. Examples of the file including such data include an image file 63B and a correction file 63C. In the image file 63B, for example, a plurality of images I captured by the imaging device 20 can be stored. In the correction file 63C, for example, coordinate differences ΔPx, ΔPy, shift amounts ΔSx, ΔSy, correction formulas Bx, By, correction amounts ΔCx, ΔCy, and the like can be stored. The image file 63B and the correction file 63C are stored in, for example, a RAM. The coordinate differences ΔPx, ΔPy, shift amounts ΔSx, ΔSy, correction formulas Bx, By, and correction amounts ΔCx, ΔCy will be described in detail later.

通信部62は、ケーブルL4を介してロボット制御装置30と通信を行ったり、ケーブルL7を介して撮像装置20と通信を行ったりするものである。通信部62は、ロボット制御装置30からの試行開始命令または倣い開始命令を受信して、受信した試行開始命令または倣い開始命令を制御部61に出力するようになっている。通信部62は、制御部61からの撮像命令を、撮像装置20に送信するようになっている。制御部61からの撮像命令には、例えば、撮像開始命令、撮像タイミングの設定値などが含まれ得る。通信部62は、撮像装置20からの複数の画像Iを受信して、受信した複数の画像Iを制御部61に出力するようになっている。通信部62は、制御部61で導出された補正量ΔCx,ΔCyを、ロボット制御装置30に出力するようになっている。   The communication unit 62 communicates with the robot control device 30 via the cable L4 and communicates with the imaging device 20 via the cable L7. The communication unit 62 is configured to receive a trial start command or a copying start command from the robot control device 30 and output the received trial start command or copying start command to the control unit 61. The communication unit 62 is configured to transmit an imaging command from the control unit 61 to the imaging device 20. The imaging command from the control unit 61 may include, for example, an imaging start command, an imaging timing setting value, and the like. The communication unit 62 receives a plurality of images I from the imaging device 20 and outputs the received plurality of images I to the control unit 61. The communication unit 62 is configured to output the correction amounts ΔCx and ΔCy derived by the control unit 61 to the robot control device 30.

制御部61は、ロボット制御装置30から入力された試行開始命令または倣い開始命令に基づいて、画像処理ソフトウェア63Aを読み出し、その内容を解析するようになっている。制御部61は、その解析結果に基づいて、画像処理ソフトウェア63Aに記載の指示に応じて、命令通知を生成したり、所定の演算処理を実行したりするようになっている。   The control unit 61 reads the image processing software 63A based on the trial start command or the copying start command input from the robot control device 30, and analyzes the contents. Based on the analysis result, the control unit 61 generates a command notification or executes predetermined arithmetic processing in accordance with an instruction described in the image processing software 63A.

制御部61は、生成した命令通知を、撮像装置20に出力するようになっている。制御部61は、例えば、試行開始命令を受信したとき(試行溶接モードのとき)には、所定のタイミングごとに画像Iを撮像する命令通知を、撮像装置20に出力するようになっている。以下、試行開始命令に基づいて得られた画像Iを画像Irと称するものとする。画像Irが、本発明の「試行撮像画像」の一具体例に相当する。制御部61は、例えば、倣い開始命令を受信したとき(倣い溶接モードのとき)には、所定のタイミングごとに画像Iを撮像する命令通知を、撮像装置20に出力するようになっている。以下、倣い開始命令に基づいて得られた画像Iを画像Itと称するものとする。画像Itが、本発明の「撮像画像」の一具体例に相当する。   The control unit 61 outputs the generated instruction notification to the imaging device 20. For example, when receiving a trial start command (in the trial welding mode), the control unit 61 outputs a command notification for imaging the image I at a predetermined timing to the imaging device 20. Hereinafter, the image I obtained based on the trial start command is referred to as an image Ir. The image Ir corresponds to a specific example of “trial image” of the present invention. For example, when receiving a scanning start command (in the scanning welding mode), the control unit 61 outputs a command notification for capturing an image I at every predetermined timing to the imaging device 20. Hereinafter, the image I obtained based on the copying start command is referred to as an image It. The image It corresponds to a specific example of “captured image” of the present invention.

制御部61は、例えば、以下のような演算処理を実行するようになっている。制御部61は、例えば、倣い溶接モードのときには、取得した複数の画像Itに基づいて補正量ΔCx,ΔCyを導出するようになっている。制御部61は、例えば、取得した各画像Itから、電極反射像IRの位置座標(Xt,Yt)を求め、各画像Itから得られた位置座標(Xt,Yt)と、補正式Bx,Byとに基づいて、補正量ΔCx,ΔCyを導出するようになっている。制御部61は、例えば、各画像Itから得られた位置座標(Xt,Yt)に基づいて座標差ΔPtx,ΔPtyを求め、座標差ΔPtx,ΔPtyを補正式Bx,Byに代入することにより得られたシフト量ΔSx,ΔSyを、補正量ΔCx,ΔCyとするようになっている。   For example, the control unit 61 is configured to perform the following arithmetic processing. For example, the control unit 61 is configured to derive the correction amounts ΔCx and ΔCy based on the plurality of acquired images It in the profiling welding mode. For example, the control unit 61 obtains the position coordinates (Xt, Yt) of the electrode reflection image IR from the acquired images It, and the position coordinates (Xt, Yt) obtained from the images It and the correction formulas Bx, By. Based on the above, the correction amounts ΔCx and ΔCy are derived. For example, the control unit 61 obtains the coordinate differences ΔPtx, ΔPty based on the position coordinates (Xt, Yt) obtained from each image It, and obtains the coordinate differences ΔPtx, ΔPty into the correction equations Bx, By. The shift amounts ΔSx, ΔSy are corrected amounts ΔCx, ΔCy.

上記の「位置座標(Xt,Yt)に基づいて」とは、位置座標(Xt,Yt)そのものを用いて補正量ΔCx,ΔCyを導出することだけでなく、位置座標(Xt,Yt)を用いて得られた座標を用いて補正量ΔCx,ΔCyを導出することも含む概念である。位置座標(Xt,Yt)を用いて得られた座標としては、例えば、位置座標(Xt,Yt)と溶接電極14の先端部分の、画像It上の座標との中間点の座標などが挙げられる。   The above “based on the position coordinates (Xt, Yt)” not only derives the correction amounts ΔCx, ΔCy using the position coordinates (Xt, Yt) itself, but also uses the position coordinates (Xt, Yt). This is a concept including deriving the correction amounts ΔCx and ΔCy using the coordinates obtained in this way. Examples of the coordinates obtained using the position coordinates (Xt, Yt) include the coordinates of an intermediate point between the position coordinates (Xt, Yt) and the coordinates of the tip portion of the welding electrode 14 on the image It. .

電極反射像IRの位置座標(Xt,Yt)とは、例えば、図10Aに示したように、画像It上の2次元座標を指している。位置座標(Xt,Yt)は、電極反射像IRの所定の箇所の座標であり、例えば、電極反射像IRの重心位置の座標である。座標差ΔPtx,ΔPtyは、例えば、図10Bに示したように、位置座標(Xr0,Yr0)と位置座標(Xt,Yt)との差分(Xt−Xr0,Yt−Yr0)で表される。位置座標(Xr0,Yr0)は、画像Iから導出された基準座標である。基準座標は、例えば、溶接トーチ13が、シフト量ΔSx,ΔSy=ゼロとなっているときの制御信号によって位置制御されているときに得られた画像Irにおける、電極反射像IRの位置座標である。   The position coordinates (Xt, Yt) of the electrode reflection image IR indicate, for example, two-dimensional coordinates on the image It as shown in FIG. 10A. The position coordinates (Xt, Yt) are the coordinates of a predetermined portion of the electrode reflection image IR, for example, the coordinates of the barycentric position of the electrode reflection image IR. The coordinate differences ΔPtx and ΔPty are represented by, for example, a difference (Xt−Xr0, Yt−Yr0) between the position coordinates (Xr0, Yr0) and the position coordinates (Xt, Yt) as illustrated in FIG. 10B. The position coordinates (Xr0, Yr0) are reference coordinates derived from the image I. The reference coordinates are, for example, the position coordinates of the electrode reflection image IR in the image Ir obtained when the position of the welding torch 13 is controlled by the control signal when the shift amounts ΔSx, ΔSy = 0. .

制御部61は、例えば、さらに、以下のような演算処理を実行するようになっている。制御部61は、例えば、試行溶接モードのときには、取得した各画像Irから、電極反射像IRの位置座標(Xr,Yr)を求め、各画像Irから得られた位置座標(Xr,Yr)に基づいて、補正式Bx,Byを導出するようになっている。制御部61は、例えば、各画像Irから得られた位置座標(Xr,Yr)に基づいて座標差ΔPrx,ΔPryを求め、座標差ΔPrx,ΔPryと、シフト量ΔSx,ΔSyとに基づいて、補正式Bx,Byを導出するようになっている。   For example, the control unit 61 further performs the following arithmetic processing. For example, in the trial welding mode, the control unit 61 obtains the position coordinates (Xr, Yr) of the electrode reflection image IR from each acquired image Ir, and uses the position coordinates (Xr, Yr) obtained from each image Ir. Based on this, the correction equations Bx and By are derived. For example, the control unit 61 obtains the coordinate differences ΔPrx, ΔPry based on the position coordinates (Xr, Yr) obtained from each image Ir, and corrects based on the coordinate differences ΔPrx, ΔPry and the shift amounts ΔSx, ΔSy. Expressions Bx and By are derived.

上記の「位置座標(Xr,Yr)に基づいて」とは、位置座標(Xr,Yr)そのものを用いて補正式Bx,Byを導出することだけでなく、位置座標(Xr,Yr)を用いて得られた座標を用いて補正式Bx,Byを導出することも含む概念である。位置座標(Xr,Yr)を用いて得られた座標としては、例えば、位置座標(Xr,Yr)と溶接電極14の先端部分の、画像Ir上の座標との中間点の座標などが挙げられる。   The above “based on the position coordinates (Xr, Yr)” not only derives the correction formulas Bx and By using the position coordinates (Xr, Yr) itself, but also uses the position coordinates (Xr, Yr). This is a concept including deriving the correction formulas Bx and By using the obtained coordinates. Examples of the coordinates obtained using the position coordinates (Xr, Yr) include the coordinates of an intermediate point between the position coordinates (Xr, Yr) and the coordinates on the image Ir of the tip portion of the welding electrode 14. .

電極反射像IRの位置座標(Xr,Yr)とは、例えば、図11Aに示したように、画像Ir上の2次元座標を指している。座標差ΔPrx,ΔPryとは、例えば、図11Bに示したように、位置座標(Xr0,Yr0)と位置座標(Xr,Yr)との差分(Xr−Xr0,Yr−Yr0)で表される。   The position coordinates (Xr, Yr) of the electrode reflection image IR indicate, for example, two-dimensional coordinates on the image Ir as shown in FIG. 11A. The coordinate differences ΔPrx and ΔPry are represented by, for example, a difference (Xr−Xr0, Yr−Yr0) between the position coordinates (Xr0, Yr0) and the position coordinates (Xr, Yr0) as illustrated in FIG. 11B.

図12Aは、補正式Bxの一例を概念的に表したものである。補正式Bxは、シフト量ΔSx(図6参照)と、シフト量ΔSxのときの座標差ΔPrxとに基づいて、近似直線を算出することにより得られる。補正式Bxは、例えば、以下の式(1)で表される。axは、近似直線の傾きであり、bxは、近似直線の切片である。図12Aにおいて、ΔPrx1は、シフト量ΔSx=0のときの座標差ΔPrxである。上述の基準座標が、溶接トーチ13が、シフト量ΔSx,ΔSy=ゼロとなっているときの制御信号によって位置制御されているときに得られた画像Irにおける、電極反射像IRの位置座標である場合、ΔPrx1は、ゼロである。ΔPrx2は、シフト量ΔSx=+h/2のときの座標差ΔPxである。ΔPrx3は、シフト量ΔSx=+hのときの座標差ΔPxである。ΔPrx4は、シフト量ΔSx=−h/2のときの座標差ΔPxである。ΔPrx5は、シフト量ΔSx=−hのときの座標差ΔPxである。
ΔPrx=ax・ΔSx+bx…式(1)
FIG. 12A conceptually shows an example of the correction formula Bx. The correction formula Bx is obtained by calculating an approximate line based on the shift amount ΔSx (see FIG. 6) and the coordinate difference ΔPrx at the shift amount ΔSx. The correction formula Bx is expressed by the following formula (1), for example. ax is the slope of the approximate line, and bx is the intercept of the approximate line. In FIG. 12A, ΔPrx1 is a coordinate difference ΔPrx when the shift amount ΔSx = 0. The reference coordinates described above are the position coordinates of the electrode reflection image IR in the image Ir obtained when the position of the welding torch 13 is controlled by the control signal when the shift amounts ΔSx and ΔSy = 0. In this case, ΔPrx1 is zero. ΔPrx2 is a coordinate difference ΔPx when the shift amount ΔSx = + h / 2. ΔPrx3 is a coordinate difference ΔPx when the shift amount ΔSx = + h. ΔPrx4 is a coordinate difference ΔPx when the shift amount ΔSx = −h / 2. ΔPrx5 is a coordinate difference ΔPx when the shift amount ΔSx = −h.
ΔPrx = ax · ΔSx + bx (1)

図12Bは、補正式Byの一例を概念的に表したものである。補正式Byは、シフト量ΔSy(図6参照)と、シフト量ΔSyのときの座標差ΔPryとに基づいて、近似直線を算出することにより得られる。補正式Byは、例えば、以下の式(2)で表される。ayは、近似直線の傾きであり、byは、近似直線の切片である。図12Bにおいて、ΔPry1は、シフト量ΔSy=0のときの座標差ΔPyである。上述の基準座標が、溶接トーチ13が、シフト量ΔSx,ΔSy=ゼロとなっているときの制御信号によって位置制御されているときに得られた画像Irにおける、電極反射像IRの位置座標である場合、ΔPry1は、ゼロである。ΔPry2は、シフト量ΔSy=+v/2のときの座標差ΔPyである。ΔPry3は、シフト量ΔSy=+vのときの座標差ΔPyである。ΔPry4は、シフト量ΔSy=−v/2のときの座標差ΔPyである。ΔPry5は、シフト量ΔSy=−vのときの座標差ΔPyである。
ΔPry=ay・ΔSy+by…式(2)
FIG. 12B conceptually shows an example of the correction formula By. The correction expression By is obtained by calculating an approximate straight line based on the shift amount ΔSy (see FIG. 6) and the coordinate difference ΔPry at the time of the shift amount ΔSy. The correction formula By is expressed by the following formula (2), for example. ay is the slope of the approximate line, and by is the intercept of the approximate line. In FIG. 12B, ΔPry1 is the coordinate difference ΔPy when the shift amount ΔSy = 0. The reference coordinates described above are the position coordinates of the electrode reflection image IR in the image Ir obtained when the position of the welding torch 13 is controlled by the control signal when the shift amounts ΔSx and ΔSy = 0. In this case, ΔPry1 is zero. ΔPry2 is a coordinate difference ΔPy when the shift amount ΔSy = + v / 2. ΔPry3 is a coordinate difference ΔPy when the shift amount ΔSy = + v. ΔPry4 is a coordinate difference ΔPy when the shift amount ΔSy = −v / 2. ΔPry5 is a coordinate difference ΔPy when the shift amount ΔSy = −v.
ΔPry = ay · ΔSy + by (2)

[動作]
次に、試行溶接モードおよび倣い溶接モードにおける溶接ロボットシステム1の動作手順について説明する。
[Operation]
Next, an operation procedure of the welding robot system 1 in the trial welding mode and the profile welding mode will be described.

(試行溶接モード)
図13は、試行溶接モードにおけるロボット制御装置30、画像処理装置60および撮像装置20の動作手順の一例を表したものである。まず、ロボット制御装置30が、ティーチペンダント40から、作業プログラム34Bの番号と、試行溶接モードを示す情報とを含む作業指令を受信したとする(ステップS101)。すると、ロボット制御装置30は、該当する番号の作業プログラム34Bを読み出し、作業プログラム34Bに記載の指示と、試行溶接モードを示す情報とに応じて命令通知を生成する。ロボット制御装置30は、例えば図6に記載の座標データDt1を含む制御信号をマニピュレータ10に送信し、溶接命令を溶接機50に送信する。ロボット制御装置30は、さらに、試行開始命令を画像処理装置60に送信する(ステップS102)。マニピュレータ10は、ロボット制御装置30からの制御信号に応じて、溶接トーチ13を制御する。溶接機50は、ロボット制御装置30から溶接命令を受信すると、その内容に従って、例えば、溶接電流Isおよび溶接電圧Vsを制御する。その結果、アーク溶接が開始される。
(Trial welding mode)
FIG. 13 illustrates an example of operation procedures of the robot control device 30, the image processing device 60, and the imaging device 20 in the trial welding mode. First, it is assumed that the robot control device 30 receives a work command including the number of the work program 34B and information indicating the trial welding mode from the teach pendant 40 (step S101). Then, the robot control apparatus 30 reads the work program 34B having the corresponding number, and generates a command notification according to the instruction described in the work program 34B and information indicating the trial welding mode. For example, the robot control device 30 transmits a control signal including the coordinate data Dt <b> 1 illustrated in FIG. 6 to the manipulator 10 and transmits a welding command to the welding machine 50. The robot control device 30 further transmits a trial start command to the image processing device 60 (step S102). The manipulator 10 controls the welding torch 13 according to a control signal from the robot control device 30. When receiving the welding command from the robot controller 30, the welding machine 50 controls, for example, the welding current Is and the welding voltage Vs in accordance with the contents. As a result, arc welding is started.

画像処理装置60は、ロボット制御装置30から試行開始命令を受信すると(ステップS103)、例えば、内部状態を初期化する。その後、画像処理装置60は、撮像開始指令を撮像装置20に送信する(ステップS104)。撮像装置20は、画像処理装置60から撮像開始指令を受信すると(ステップS105)、所定のタイミングごとに撮影を行い、複数の画像Irを取得する(ステップS106)。撮像装置20は、例えば、シフト量ΔSの互いに異なる区間ごとに撮影を行い、複数の画像Irを取得する。このとき、撮像装置20は、例えば、アーク溶接時にアーク光が弱まるタイミングで撮影を行う。このとき、溶接トーチ13は、基準ワークWr上で座標データDt1に従った動作をしている。つまり、マニピュレータ10は、座標データDt1に従って溶接トーチ13を制御することにより、溶接トーチ13を、基準ワークWr上で教示線Kと交差する方向に揺動させながら教示線Kの進行方向に移動させる。   When the image processing apparatus 60 receives a trial start command from the robot control apparatus 30 (step S103), for example, the internal state is initialized. Thereafter, the image processing device 60 transmits an imaging start command to the imaging device 20 (step S104). When the imaging device 20 receives an imaging start command from the image processing device 60 (step S105), the imaging device 20 performs imaging at a predetermined timing and acquires a plurality of images Ir (step S106). For example, the imaging device 20 captures images for different sections of the shift amount ΔS and acquires a plurality of images Ir. At this time, for example, the imaging device 20 performs imaging at a timing when the arc light is weakened during arc welding. At this time, the welding torch 13 is operating according to the coordinate data Dt1 on the reference workpiece Wr. That is, the manipulator 10 controls the welding torch 13 according to the coordinate data Dt1, thereby moving the welding torch 13 in the traveling direction of the teaching line K while swinging in the direction intersecting the teaching line K on the reference workpiece Wr. .

撮像装置20は、所定のタイミングごとに撮像された複数の画像Irを画像処理装置60に送信する(ステップS107)。画像処理装置60は、撮像装置20から複数の画像Irを受信する(ステップS108)。その後、画像処理装置60は、取得した各画像Irから、電極反射像IRの位置座標(Xr,Yr)を求める。画像処理装置60は、例えば、取得した各画像Irから、シフト量ΔSの互いに異なる区間ごとに位置座標(Xr,Yr)を求める。画像処理装置60は、例えば、二値化処理、または、パターンマッチングを用いることにより、各画像Ir中における、電極反射像IRの探査領域を限定する。画像処理装置60は、例えば、各画像Irにおいて、限定された探査領域内で電極反射像IRを探査し、探査により見つけた電極反射像IRの位置座標(Xr,Yr)を求める。画像処理装置60は、各画像Irから得られた位置座標(Xr,Yr)に基づいて、補正式Bx,Byを導出する(ステップS109)。補正式Bx,Byの導出には、例えば、特許5081134号に記載されているような最小二乗近似直線の導出手順が用いられる。   The imaging device 20 transmits a plurality of images Ir captured at predetermined timings to the image processing device 60 (step S107). The image processing device 60 receives a plurality of images Ir from the imaging device 20 (step S108). Thereafter, the image processing device 60 obtains the position coordinates (Xr, Yr) of the electrode reflection image IR from each acquired image Ir. For example, the image processing device 60 obtains the position coordinates (Xr, Yr) for each different section of the shift amount ΔS from each acquired image Ir. The image processing device 60 limits the search region of the electrode reflection image IR in each image Ir by using, for example, binarization processing or pattern matching. For example, in each image Ir, the image processing device 60 searches the electrode reflection image IR in a limited search region, and obtains the position coordinates (Xr, Yr) of the electrode reflection image IR found by the search. The image processing device 60 derives correction formulas Bx and By based on the position coordinates (Xr, Yr) obtained from each image Ir (step S109). For deriving the correction formulas Bx and By, for example, a procedure for deriving a least square approximation straight line as described in Japanese Patent No. 5081134 is used.

二値化処理は、例えば、以下のようにして行われる。各画像Irにおいて、溶接電極14の先端部分が映り込んでいる場合には、画像処理装置60は、例えば、ある画像Irから、溶接電極14の先端部分の座標と所定の関係にある領域を抜き出す。なお、画像処理装置60は、ある画像Irから、あらかじめ設定された領域を抜き出すようになっていてもよい。次に、画像処理装置60は、ある画像Irから抜き出した領域内で、輝度が所定の閾値以上となる領域を探索し、該当する1または複数の領域のうち、面積が所定の値以上となっている領域を選択する。画像処理装置60は、選択した領域の位置座標を求め、求めた位置座標を、電極反射像IRの探査領域を決定する際の基準座標とする。画像処理装置60は、この基準座標に基づいて、各画像Irにおける、電極反射像IRの探査領域を限定する。   The binarization process is performed as follows, for example. In each image Ir, when the tip portion of the welding electrode 14 is reflected, the image processing device 60 extracts, for example, an area having a predetermined relationship with the coordinates of the tip portion of the welding electrode 14 from a certain image Ir. . Note that the image processing apparatus 60 may extract a preset area from a certain image Ir. Next, the image processing device 60 searches for an area where the luminance is equal to or higher than a predetermined threshold in an area extracted from a certain image Ir, and the area of the corresponding one or more areas becomes equal to or higher than a predetermined value. Select the area. The image processing device 60 obtains the position coordinates of the selected area, and uses the obtained position coordinates as reference coordinates when determining the search area of the electrode reflection image IR. The image processing device 60 limits the search area of the electrode reflection image IR in each image Ir based on the reference coordinates.

パターンマッチングは、例えば、以下のようにして行われる。画像処理装置60は、ある画像Irと、あらかじめ用意しておいた参照用の電極反射像IRの画像とを対比して、ある画像Irの中から、参照用の電極反射像IRの画像との関係でパターンマッチ率の高い領域を選択する。画像処理装置60は、選択した領域の位置座標を求め、求めた位置座標を、電極反射像IRの探査領域を決定する際の基準座標とする。画像処理装置60は、この基準座標に基づいて、各画像Irにおける、電極反射像IRの探査領域を限定する。   The pattern matching is performed as follows, for example. The image processing device 60 compares a certain image Ir with a reference electrode reflection image IR image prepared in advance, and compares a reference electrode reflection image IR image from a certain image Ir. Select an area with a high pattern match rate. The image processing device 60 obtains the position coordinates of the selected area, and uses the obtained position coordinates as reference coordinates when determining the search area of the electrode reflection image IR. The image processing device 60 limits the search area of the electrode reflection image IR in each image Ir based on the reference coordinates.

(倣い溶接モード)
図14は、倣い溶接モードにおけるロボット制御装置30、画像処理装置60および撮像装置20の動作手順の一例を表したものである。まず、ロボット制御装置30が、ティーチペンダント40から、作業プログラム34Bの番号と、と、倣い溶接モードを示す情報とを含む作業指令を受信したとする(ステップS201)。すると、ロボット制御装置30は、該当する番号の作業プログラム34Bを読み出し、作業プログラム34Bに記載の指示と、倣い溶接モードを示す情報とに応じて命令通知を生成する。ロボット制御装置30は、例えば、座標データDt2を含む制御信号をマニピュレータ10に送信し、溶接命令を溶接機50に出力する。ロボット制御装置30は、さらに、倣い開始命令を画像処理装置60に送信する(ステップS202)。マニピュレータ10は、ロボット制御装置30からの制御信号に応じて、溶接トーチ13を動作する。溶接機50は、ロボット制御装置30から溶接命令を受信すると、その内容に従って、例えば、溶接電流Isおよび溶接電圧Vsを制御する。その結果、アーク溶接が開始される。
(Copy welding mode)
FIG. 14 illustrates an example of operation procedures of the robot control device 30, the image processing device 60, and the imaging device 20 in the profiling welding mode. First, it is assumed that the robot control device 30 receives a work command including the number of the work program 34B and information indicating the copying welding mode from the teach pendant 40 (step S201). Then, the robot control device 30 reads the work program 34B having the corresponding number, and generates a command notification according to the instruction described in the work program 34B and the information indicating the copying welding mode. For example, the robot control device 30 transmits a control signal including the coordinate data Dt2 to the manipulator 10 and outputs a welding command to the welding machine 50. The robot control device 30 further transmits a copying start command to the image processing device 60 (step S202). The manipulator 10 operates the welding torch 13 in response to a control signal from the robot control device 30. When receiving the welding command from the robot controller 30, the welding machine 50 controls, for example, the welding current Is and the welding voltage Vs in accordance with the contents. As a result, arc welding is started.

画像処理装置60は、ロボット制御装置30から倣い開始命令を受信すると(ステップS203)、例えば、内部状態を初期化する。その後、画像処理装置60は、撮像開始指令を撮像装置20に送信する(ステップS204)。撮像装置20は、画像処理装置60から撮像開始指令を受信すると(ステップS205)、所定のタイミングごとに撮影を行い、複数の画像Itを取得する(ステップS206)。所定のタイミングとは、例えば、アーク溶接時にアーク光が弱まるタイミングを指している。ところで、当初は、補正量ΔCx,ΔCyがまだ導出されていない。そのため、当初は、基準ワークWr上で教示線K上の座標(X0,Y0)に沿った動作をしている。つまり、マニピュレータ10は、溶接トーチ13を、対象ワークWt上で教示線K上の座標(X0,Y0)に沿って移動させる。   When the image processing apparatus 60 receives a copying start command from the robot control apparatus 30 (step S203), for example, the internal state is initialized. Thereafter, the image processing device 60 transmits an imaging start command to the imaging device 20 (step S204). When the imaging device 20 receives an imaging start command from the image processing device 60 (step S205), the imaging device 20 performs imaging at a predetermined timing and acquires a plurality of images It (step S206). The predetermined timing refers to a timing at which arc light is weakened during arc welding, for example. Incidentally, initially, the correction amounts ΔCx and ΔCy have not been derived yet. Therefore, initially, the movement is performed along the coordinates (X0, Y0) on the teaching line K on the reference workpiece Wr. That is, the manipulator 10 moves the welding torch 13 along the coordinates (X0, Y0) on the teaching line K on the target work Wt.

撮像装置20は、所定のタイミングごとに撮像された複数の画像Itを画像処理装置60に送信する(ステップS207)。画像処理装置60は、撮像装置20から複数の画像Itを受信する(ステップS208)。その後、画像処理装置60は、取得した1または複数の画像Itに基づいて補正量ΔCx,ΔCyを導出する(ステップS209)。   The imaging device 20 transmits a plurality of images It captured at predetermined timings to the image processing device 60 (step S207). The image processing device 60 receives a plurality of images It from the imaging device 20 (step S208). Thereafter, the image processing device 60 derives correction amounts ΔCx and ΔCy based on the acquired one or more images It (step S209).

画像処理装置60は、例えば、取得した各画像Itにおいて、例えば、二値化処理、または、パターンマッチングを用いることにより、上述した探査領域内で電極反射像IRを探査し、探査により見つけた電極反射像IRの位置座標(Xt,Yt)を求める。画像処理装置60は、例えば、1または複数の画像Itから得られた位置座標(Xt,Yt)と、補正式Bx,Byとに基づいて、補正量ΔCx,ΔCyを導出する。画像処理装置60は、例えば、1または複数の画像Itから得られた位置座標(Xt,Yt)に基づいて座標差ΔPtxを求め、座標差ΔPtxを補正式Bxに代入することにより得られたシフト量ΔSxを、補正量ΔCxとする。画像処理装置60は、また、例えば、1または複数の画像Itから得られた位置座標(Xt,Yt)に基づいて座標差ΔPtyを求め、座標差ΔPtyを補正式Byに代入することにより得られたシフト量ΔSyを、補正量ΔCyとする。このとき、画像処理装置60は、必要に応じて、シフト量ΔSx,ΔSyの適正を判定する。画像処理装置60は、例えば、シフト量ΔSx,ΔSyが所定の閾値よりも小さい場合、シフト量ΔSx,ΔSyが適正であると判断する。画像処理装置60は、例えば、シフト量ΔSx,ΔSyが所定の閾値以上となっている場合、シフト量ΔSx,ΔSyが不適正であると判断し、ステップS204に戻る。画像処理装置60は、導出した補正量ΔCx,ΔCyを、ロボット制御装置30に送信する(ステップS210)。   The image processing device 60 searches the electrode reflection image IR in the above-described search region by using, for example, binarization processing or pattern matching in each acquired image It, and finds the electrode found by the search. The position coordinates (Xt, Yt) of the reflected image IR are obtained. For example, the image processing device 60 derives correction amounts ΔCx and ΔCy based on the position coordinates (Xt, Yt) obtained from one or a plurality of images It and the correction equations Bx and By. The image processing device 60 obtains a coordinate difference ΔPtx based on, for example, the position coordinates (Xt, Yt) obtained from one or a plurality of images It, and shifts obtained by substituting the coordinate difference ΔPtx into the correction formula Bx. The amount ΔSx is set as a correction amount ΔCx. The image processing device 60 can also be obtained, for example, by obtaining the coordinate difference ΔPty based on the position coordinates (Xt, Yt) obtained from one or a plurality of images It and substituting the coordinate difference ΔPty into the correction expression By. The obtained shift amount ΔSy is set as a correction amount ΔCy. At this time, the image processing apparatus 60 determines whether the shift amounts ΔSx and ΔSy are appropriate as necessary. For example, when the shift amounts ΔSx and ΔSy are smaller than a predetermined threshold, the image processing device 60 determines that the shift amounts ΔSx and ΔSy are appropriate. For example, if the shift amounts ΔSx, ΔSy are equal to or greater than a predetermined threshold, the image processing device 60 determines that the shift amounts ΔSx, ΔSy are inappropriate, and returns to step S204. The image processing device 60 transmits the derived correction amounts ΔCx, ΔCy to the robot control device 30 (step S210).

ロボット制御装置30は、画像処理装置60から補正量ΔCx,ΔCyを受信する(ステップS211)。ロボット制御装置30は、補正量ΔCx,ΔCyに基づいて溶接トーチ13の位置座標を補正し(ステップS211)、補正量ΔCx,ΔCyの考慮された座標に基づいて制御信号を生成する。ロボット制御装置30は、生成した制御信号をマニピュレータ10に出力する。   The robot control device 30 receives the correction amounts ΔCx and ΔCy from the image processing device 60 (step S211). The robot control device 30 corrects the position coordinates of the welding torch 13 based on the correction amounts ΔCx, ΔCy (step S211), and generates a control signal based on the coordinates in which the correction amounts ΔCx, ΔCy are considered. The robot control device 30 outputs the generated control signal to the manipulator 10.

マニピュレータ10は、補正量ΔCx,ΔCyの考慮された制御信号に応じて、溶接トーチ13を動作する。従って、これ以降は、溶接トーチ13は、補正量ΔCx,ΔCyの考慮された座標(X0+ΔCx,Y0+ΔCy)に従った動作をする。このようにして、ロボット制御装置30は、溶接トーチ13の倣い制御を行う。   The manipulator 10 operates the welding torch 13 according to the control signal in which the correction amounts ΔCx and ΔCy are taken into account. Therefore, thereafter, the welding torch 13 operates in accordance with the coordinates (X0 + ΔCx, Y0 + ΔCy) in which the correction amounts ΔCx, ΔCy are considered. In this way, the robot control device 30 performs copying control of the welding torch 13.

[効果]
次に、溶接ロボットシステム1の効果について説明する。
[effect]
Next, the effect of the welding robot system 1 will be described.

従来から、溶接トーチと開先中心との距離が、当初想定していた値からずれた場合に、そのずれを補正する倣い制御が行われている。しかし、TIG溶接やプラズマ溶接などの、非溶極式のアーク溶接では、アークセンサを用いて開先位置の左右方向のずれを検出することが難しい。また、MIG溶接では、そもそも、溶接電極と母材との距離と、溶接電圧等との間に相関性がない。アークセンサの代わりにレーザセンサを用いれば、これらの溶接においても、開先位置の左右方向および上下方向のずれ量を検出することは可能である。しかし、レーザセンサは、これから溶接する箇所の開先位置を検出するので、溶接電極の位置ずれや曲がりを考慮して倣い制御を行うことが難しい。また、レーザセンサは非常に高価である。そのため、レーザセンサを用いないで溶接トーチの倣い制御を行うことがユーザから望まれている。   Conventionally, when the distance between the welding torch and the groove center is deviated from the initially assumed value, copying control is performed to correct the deviation. However, in non-melting-type arc welding such as TIG welding or plasma welding, it is difficult to detect a shift in the horizontal direction of the groove position using an arc sensor. In MIG welding, there is no correlation between the distance between the welding electrode and the base material and the welding voltage. If a laser sensor is used instead of the arc sensor, it is possible to detect the amount of deviation of the groove position in the horizontal direction and vertical direction even in these weldings. However, since the laser sensor detects the groove position of the place to be welded from now on, it is difficult to perform the scanning control in consideration of the positional deviation or bending of the welding electrode. Laser sensors are also very expensive. Therefore, the user desires to perform the copying control of the welding torch without using the laser sensor.

一方、本実施の形態では、1または複数の画像Itから得られた補正量ΔCxや、1または複数の画像Itから得られた補正量ΔCyを利用して溶接トーチ13の倣い制御が行われる。各画像Itは、例えば、溶接電極14との関係で不動位置に固定された撮像装置20によって得られる。そのため、レーザセンサを用いなくても、補正量ΔCx,ΔCyを導出することができる。従って、レーザセンサを用いずに倣い溶接を行うことができる。また、本実施の形態では、対象ワークWtへの溶接時に、補正量ΔCx,ΔCyを導出することができるので、リアルタイムに倣い制御を行うことができる。   On the other hand, in the present embodiment, the copying control of the welding torch 13 is performed using the correction amount ΔCx obtained from one or a plurality of images It and the correction amount ΔCy obtained from one or a plurality of images It. Each image It is obtained by, for example, the imaging device 20 fixed at a fixed position in relation to the welding electrode 14. Therefore, the correction amounts ΔCx and ΔCy can be derived without using a laser sensor. Therefore, copying welding can be performed without using a laser sensor. In the present embodiment, the correction amounts ΔCx and ΔCy can be derived at the time of welding to the target workpiece Wt, so that the copying control can be performed in real time.

また、本実施の形態では、補正量ΔCxの導出に、1または複数の画像Itから得られた電極反射像IRの位置座標が用いられ、補正量ΔCyの導出に、1または複数の画像Itから得られた電極反射像IRの位置座標が用いられる。電極反射像IRは、対象ワークWの位置ずれに応じて変位する。また、電極反射像IRは画像Itにおいて周囲と比べて非常に明るく、電極反射像IRのコントラストは非常に高い。そのため、各画像Itにおいて電極反射像IRの位置座標を精度よく求めることができ、補正量ΔCx,ΔCyを精度よく求めることができる。   In the present embodiment, the position coordinates of the electrode reflection image IR obtained from one or a plurality of images It are used for deriving the correction amount ΔCx, and from one or a plurality of images It for deriving the correction amount ΔCy. The position coordinates of the obtained electrode reflection image IR are used. The electrode reflection image IR is displaced according to the positional deviation of the target work W. Further, the electrode reflection image IR is very bright in the image It as compared to the surroundings, and the contrast of the electrode reflection image IR is very high. Therefore, the position coordinates of the electrode reflection image IR can be obtained with high accuracy in each image It, and the correction amounts ΔCx and ΔCy can be obtained with high accuracy.

また、本実施の形態では、1または複数の画像Itにおける電極反射像IRの位置座標に基づいて補正量ΔCxが導出され、1または複数の画像Itにおける電極反射像IRの位置座標に基づいて補正量ΔCyが導出される。そのため、撮像装置20の焦点は固定されていることが好ましい。撮像装置20の焦点が固定されている場合、撮像装置20の焦点が、常に溶接領域に対してピンとの合った状態となるよう、撮像装置20が所定の場所に固定されていることが好ましい。本実施の形態では、撮像装置20は、溶接トーチ13との関係で不動位置に固定されている。そのため、撮像装置20の焦点が固定されている場合であっても、撮像装置20の焦点を、常に溶接領域に対してピンとの合った状態にすることができる。従って、各画像Itにおいて電極反射像IRの位置座標を精度よく求めることができ、補正量ΔCx,ΔCyを精度よく求めることができる。   In this embodiment, the correction amount ΔCx is derived based on the position coordinates of the electrode reflection image IR in one or a plurality of images It, and is corrected based on the position coordinates of the electrode reflection image IR in one or a plurality of images It. A quantity ΔCy is derived. Therefore, it is preferable that the focus of the imaging device 20 is fixed. When the focus of the imaging device 20 is fixed, it is preferable that the imaging device 20 is fixed at a predetermined place so that the focus of the imaging device 20 is always in a state of being in alignment with the pin with respect to the welding region. In the present embodiment, the imaging device 20 is fixed at a fixed position in relation to the welding torch 13. Therefore, even when the focus of the imaging device 20 is fixed, the focus of the imaging device 20 can always be in a state where the pin is aligned with the welding region. Therefore, the position coordinates of the electrode reflection image IR can be obtained with high accuracy in each image It, and the correction amounts ΔCx and ΔCy can be obtained with high accuracy.

また、本実施の形態では、基準ワークWr上で溶接トーチ13を揺動(周期的にシフト)させることにより得られた補正式Bx,Byが用いられる。これにより、対象ワークWt上で溶接トーチ13を揺動(周期的にシフト)させなくても、補正量ΔCx,ΔCyを求めることができる。   In the present embodiment, correction formulas Bx and By obtained by swinging (periodically shifting) the welding torch 13 on the reference workpiece Wr are used. Thus, the correction amounts ΔCx and ΔCy can be obtained without swinging (periodically shifting) the welding torch 13 on the target workpiece Wt.

<2.変形例>
[変形例A]
上記実施の形態では、基準座標が、画像Irにおける電極反射像IRの位置座標である場合が例示されていた。しかし、基準座標は、各画像Iにおいて常に固定位置にある被写体の所定の箇所の座標であってもよい。そのような被写体としては、例えば、溶接電極14が挙げられる。つまり、基準座標は、画像Irにおける溶接電極14の所定の箇所(例えば、溶接電極14の先端部分)の座標であってもよい。基準座標が、各画像Iにおいて常に固定位置にある被写体の所定の箇所の座標となっている場合には、ΔPrx1およびΔPry1は、ゼロ以外の値となり得る。
<2. Modification>
[Modification A]
In the above embodiment, the case where the reference coordinates are the position coordinates of the electrode reflection image IR in the image Ir has been exemplified. However, the reference coordinates may be coordinates of a predetermined portion of the subject that is always at a fixed position in each image I. An example of such a subject is the welding electrode 14. That is, the reference coordinates may be coordinates of a predetermined portion of the welding electrode 14 (for example, a tip portion of the welding electrode 14) in the image Ir. When the reference coordinates are the coordinates of a predetermined portion of the subject that is always at a fixed position in each image I, ΔPrx1 and ΔPry1 can be values other than zero.

[変形例B]
また、上記実施の形態およびその変形例において、撮像装置20が、溶接電極14の先端を含む領域が撮像範囲となるように設定されている場合に、画像処理装置60は、画像Irから、溶接電極14の先端の、画像It上の位置座標(第1位置座標)を導出し、導出した第1位置座標を記憶部63に記憶させるようになっていてもよい。このようにした場合に、画像処理装置60は、画像Itから、溶接電極14の先端の、画像It上の位置座標(第2位置座標)を導出し、第1位置座標と第2位置座標との座標差ΔEtx,ΔEtyが所定の閾値を超えたときに、溶接異常と判定するようにしてもよい。座標差ΔEtxは、画像Itにおける横方向の座標差である。座標差ΔEtyは、画像Itにおける縦方向の座標差である。このとき、画像処理装置60は、溶接停止命令をロボット制御装置30に送信し、それにより、溶接作業を停止させるようにしてもよい。また、画像処理装置60は、警告を発し、溶接作業者に、溶接作業の停止の要否を判断させるようにしてもよい。これにより、溶接電極14の変形や、撮像装置20の異常を検出することができる。
[Modification B]
Further, in the above-described embodiment and its modification, when the imaging device 20 is set so that the region including the tip of the welding electrode 14 is the imaging range, the image processing device 60 performs welding from the image Ir. The position coordinates (first position coordinates) of the tip of the electrode 14 on the image It may be derived, and the derived first position coordinates may be stored in the storage unit 63. In this case, the image processing device 60 derives the position coordinates (second position coordinates) on the image It of the tip of the welding electrode 14 from the image It, and the first position coordinate and the second position coordinate are obtained. When the coordinate differences ΔEtx, ΔEty of the above exceed a predetermined threshold value, it may be determined that the welding is abnormal. The coordinate difference ΔEtx is a horizontal coordinate difference in the image It. The coordinate difference ΔEty is a vertical coordinate difference in the image It. At this time, the image processing device 60 may transmit a welding stop command to the robot control device 30, thereby stopping the welding operation. Further, the image processing device 60 may issue a warning and allow the welding operator to determine whether or not the welding operation needs to be stopped. Thereby, the deformation | transformation of the welding electrode 14 and abnormality of the imaging device 20 are detectable.

また、画像処理装置60は、画像It上の座標差ΔEtx,ΔEtyから、教示線Kの座標系でのシフト量ΔEx,ΔEyを導出するようになっていてもよい。シフト量ΔExは、左右方向のシフト量である。シフト量ΔEyは、上下方向のシフト量である。このようにした場合には、ロボット制御装置40は、補正量ΔCx,ΔCyおよびシフト量ΔEx,ΔEyの考慮された座標(X0+ΔCx+ΔEx,Y0+ΔCy+ΔEy)に基づいた制御信号を導出することができる。マニピュレータ10が、その制御信号に応じて、溶接トーチ13を動作することで、溶接電極14の変形をも考慮した、より精度の高い倣い溶接を実現することができる。   Further, the image processing device 60 may derive the shift amounts ΔEx, ΔEy in the coordinate system of the teaching line K from the coordinate differences ΔEtx, ΔEty on the image It. The shift amount ΔEx is a shift amount in the left-right direction. The shift amount ΔEy is the shift amount in the vertical direction. In this case, the robot controller 40 can derive a control signal based on the coordinates (X0 + ΔCx + ΔEx, Y0 + ΔCy + ΔEy) in which the correction amounts ΔCx, ΔCy and the shift amounts ΔEx, ΔEy are taken into consideration. When the manipulator 10 operates the welding torch 13 in accordance with the control signal, it is possible to realize a more accurate copy welding in consideration of deformation of the welding electrode 14.

[変形例C]
また、上記実施の形態およびその変形例において、画像処理装置60は、各画像Itにおいて、パターンマッチングを用いることにより電極反射像IRを探査するようにしてもよい。このとき、画像処理装置60は、パターンマッチ率が所定の閾値以下となった場合には、溶接異常と判定するようにしてもよい。このとき、画像処理装置60は、溶接停止命令をロボット制御装置30に送信し、それにより、溶接作業を停止させるようにしてもよい。また、画像処理装置60は、警告を発し、溶接作業者に、溶接作業の停止の要否を判断させるようにしてもよい。
[Modification C]
In the above-described embodiment and its modification, the image processing device 60 may search the electrode reflection image IR by using pattern matching in each image It. At this time, the image processing device 60 may determine that the welding is abnormal when the pattern match rate is equal to or lower than a predetermined threshold. At this time, the image processing device 60 may transmit a welding stop command to the robot control device 30, thereby stopping the welding operation. Further, the image processing device 60 may issue a warning and allow the welding operator to determine whether or not the welding operation needs to be stopped.

[変形例D]
また、上記実施の形態およびその変形例において、溶接ロボットシステム1は、溶接電極14を照明する光源(例えば、赤外光源)を備えていてもよい。特に、溶接電極14が、溶極式の電極である場合には、電極反射像IRのコントラストが十分に高くない可能性がある。そのような場合であっても、光源によって溶接電極14を照明することにより、電極反射像IRのコントラストを十分な大きさにすることが可能である。
[Modification D]
Moreover, in the said embodiment and its modification, the welding robot system 1 may be provided with the light source (for example, infrared light source) which illuminates the welding electrode 14. FIG. In particular, when the welding electrode 14 is a melting electrode, the contrast of the electrode reflection image IR may not be sufficiently high. Even in such a case, the contrast of the electrode reflection image IR can be made sufficiently large by illuminating the welding electrode 14 with a light source.

[変形例E]
また、上記実施の形態およびその変形例において、ロボット制御装置30は、試行溶接モードにおいて、溶接トーチ13をウィービングさせてもよい。このようにした場合、画像処理装置60は、取得した複数の画像Irに基づいて、ウィービングによる変動する位置座標(Xr,Yr)の平均値を求めるようにしてもよい。さらに、画像処理装置60は、求めた位置座標(Xr,Yr)の平均値に基づいて、補正式Bx,Byを導出するようにしてもよい。
[Modification E]
Moreover, in the said embodiment and its modification, the robot control apparatus 30 may weave the welding torch 13 in trial welding mode. In this case, the image processing device 60 may obtain an average value of the position coordinates (Xr, Yr) that fluctuate due to weaving based on the plurality of acquired images Ir. Further, the image processing device 60 may derive the correction formulas Bx and By based on the average value of the obtained position coordinates (Xr, Yr).

[変形例F]
また、上記実施の形態およびその変形例において、ロボット制御装置30は、倣い溶接モードにおいて、溶接トーチ13をウィービングさせてもよい。このようにした場合、画像処理装置60は、取得した複数の画像Itに基づいて、ウィービングによる変動する位置座標(Xt,Yt)の平均値を求めるようにしてもよい。さらに、画像処理装置60は、求めた位置座標(Xt,Yt)の平均値に基づいて、補正量ΔCx,ΔCyを導出するようにしてもよい。
[Modification F]
Moreover, in the said embodiment and its modification, the robot control apparatus 30 may make the welding torch 13 weave in the copying welding mode. In this case, the image processing device 60 may obtain the average value of the position coordinates (Xt, Yt) that fluctuate due to the weaving based on the plurality of acquired images It. Furthermore, the image processing device 60 may derive the correction amounts ΔCx and ΔCy based on the average value of the obtained position coordinates (Xt, Yt).

1…溶接ロボットシステム、10…マニピュレータ、11…ベース部材、12…多関節アーム部、12A…アーム、13…溶接トーチ、14…溶接電極、15…作業台、20…撮像装置、20A…フィルタ、30…ロボット制御装置、31…制御部、32…サーボ制御部、33…通信部、34…記憶部、34A…制御ソフトウェア、34B…作業プログラム、34C…倣い制御プログラム、40…ティーチペンダント、41…制御部、42…表示部、43…入力部、44…通信部、45…記憶部、45A…教示ソフトウェア、50…溶接機、60…画像処理装置、61…制御部、62…通信部、63…記憶部、63A…画像処理ソフトウェア、63B…画像ファイル、63C…補正ファイル、ax,ay…傾き、bx,by…切片、B1,B2…母材、Bx,By…補正式、D1,D2…方向、Dt1,Dt2…座標データ、I,Ir,It…画像、IR…電極反射像、S1,S2…側面、W…ワーク、WB…溶接ビード、WL…溶接線、Wr…基準ワーク、Wt…対象ワーク、WP…溶融池、ΔCx,ΔCy…補正量、ΔPrx,ΔPrx1,ΔPrx2,ΔPrx3,ΔPrx4,ΔPrx5,ΔPry,ΔPry1,ΔPry2,ΔPry3,ΔPry4,ΔPry5…座標差、ΔSx,ΔSy…シフト量。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Welding robot system, 10 ... Manipulator, 11 ... Base member, 12 ... Articulated arm part, 12A ... Arm, 13 ... Welding torch, 14 ... Welding electrode, 15 ... Work table, 20 ... Imaging device, 20A ... Filter, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Robot control apparatus, 31 ... Control part, 32 ... Servo control part, 33 ... Communication part, 34 ... Memory | storage part, 34A ... Control software, 34B ... Work program, 34C ... Copying control program, 40 ... Teach pendant, 41 ... Control unit 42 ... Display unit 43 ... Input unit 44 ... Communication unit 45 ... Storage unit 45A ... Teaching software 50 ... Welding machine 60 ... Image processing device 61 ... Control unit 62 ... Communication unit 63 ... storage unit, 63A ... image processing software, 63B ... image file, 63C ... correction file, ax, ay ... inclination, bx, by ... intercept, B1, B ... Base material, Bx, By ... Correction formula, D1, D2 ... Direction, Dt1, Dt2 ... Coordinate data, I, Ir, It ... Image, IR ... Electrode reflection image, S1, S2 ... Side, W ... Workpiece, WB ... Weld beads, WL ... weld line, Wr ... reference workpiece, Wt ... target workpiece, WP ... melt pool, ΔCx, ΔCy ... correction amount, ΔPrx, ΔPrx1, ΔPrx2, ΔPrx3, ΔPrx4, ΔPrx5, ΔPry, ΔPry1, ΔPry2, ΔPry3 ΔPry4, ΔPry5 ... coordinate difference, ΔSx, ΔSy ... shift amount.

Claims (8)

撮像画像から得られた、溶接電極の反射像の位置座標に基づいて、溶接トーチに対する開先位置のシフト量を導出する画像処理装置と、
前記シフト量に基づいて前記溶接トーチの位置座標を補正することにより、前記溶接トーチの倣い制御を行う制御装置と
を備えた
倣い制御装置。
An image processing device for deriving a shift amount of the groove position with respect to the welding torch based on the position coordinates of the reflected image of the welding electrode obtained from the captured image;
A scanning control device comprising: a control device that performs scanning control of the welding torch by correcting the position coordinates of the welding torch based on the shift amount.
前記反射像は、溶融池または対象ワークに映る、前記溶接電極の先端部分の反射像である
請求項1に記載の倣い制御装置。
The scanning control device according to claim 1, wherein the reflected image is a reflected image of a tip portion of the welding electrode reflected in a molten pool or a target work.
前記撮像画像は、前記溶接トーチとの関係で不動位置に固定された撮像装置によって撮像された画像である
請求項1または請求項2に記載の倣い制御装置。
The scanning control device according to claim 1, wherein the captured image is an image captured by an imaging device fixed at a fixed position in relation to the welding torch.
前記画像処理部は、前記溶接トーチが対象ワーク上で教示線の進行方向に移動している間、所定のタイミングごとに撮像された複数の前記撮像画像を取得し、取得した1または複数の前記撮像画像に基づいて前記シフト量を導出する
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の倣い制御装置。
The image processing unit acquires a plurality of the captured images captured at predetermined timings while the welding torch is moving in the traveling direction of the teaching line on the target workpiece, and the acquired one or the plurality of the acquired ones The scanning control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the shift amount is derived based on a captured image.
前記画像処理部は、前記溶接トーチが基準ワーク上で前記教示線と交差する方向に揺動しながら前記教示線の進行方向に移動している間、所定のタイミングごとに撮像された複数の試行撮像画像を取得し、取得した各前記試行撮像画像から得られた、前記溶接電極の反射像の試行位置座標に基づいて補正式を導出し、
前記画像処理部は、1または複数の前記撮像画像から得られた前記位置座標と、前記補正式とに基づいて、前記シフト量を導出する
請求項4に記載の倣い制御装置。
The image processing unit is configured to perform a plurality of trials imaged at predetermined timings while the welding torch moves in a traveling direction of the teaching line while swinging in a direction intersecting the teaching line on a reference workpiece. Obtaining a captured image, deriving a correction formula based on the trial position coordinates of the reflected image of the welding electrode obtained from each acquired trial captured image,
The scanning control device according to claim 4, wherein the image processing unit derives the shift amount based on the position coordinates obtained from one or a plurality of the captured images and the correction formula.
溶接電極を含む溶接トーチを有し、制御信号に基づいて前記溶接トーチを移動させる移動装置と、
撮像画像から得られた、前記溶接電極の反射像の位置座標に基づいて、溶接トーチに対する開先位置のシフト量を導出する画像処理装置と、
前記シフト量に基づいて前記溶接トーチの位置座標を補正するとともに前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記移動装置に出力し、これにより前記溶接トーチの倣い制御を行う制御装置と
を備えた
溶接ロボットシステム。
A moving device having a welding torch including a welding electrode and moving the welding torch based on a control signal;
An image processing device for deriving a shift amount of the groove position with respect to the welding torch based on the position coordinates of the reflected image of the welding electrode obtained from the captured image;
A control device that corrects the position coordinates of the welding torch based on the shift amount, generates the control signal, and outputs the generated control signal to the moving device, thereby performing the copying control of the welding torch. Equipped with a welding robot system.
前記溶接トーチとの関係で不動位置に固定され、前記撮像画像を取得する撮像装置をさらに備えた
請求項6に記載の溶接ロボットシステム。
The welding robot system according to claim 6, further comprising an imaging device that is fixed at a fixed position in relation to the welding torch and acquires the captured image.
撮像画像から得られた、溶接電極の反射像の位置座標に基づいて、溶接トーチに対する開先位置のシフト量を導出する画像処理ステップと、
前記シフト量に基づいて前記溶接トーチの位置座標を補正することにより、前記溶接トーチの倣い制御を行う制御ステップと
を含む
倣い制御方法。
An image processing step for deriving a shift amount of the groove position with respect to the welding torch based on the position coordinates of the reflected image of the welding electrode obtained from the captured image;
And a control step of performing copying control of the welding torch by correcting the position coordinates of the welding torch based on the shift amount.
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