JP2019101497A - Consumption amount adjustment device, welding system, consumption amount adjustment method and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接工程における消耗品の消費量を調整する消費量調整装置、溶接システム、消費量調整方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a consumption adjustment device, a welding system, a consumption adjustment method, and a computer program for adjusting consumption of consumables in a welding process.
溶接方法の一つに、消耗電極式のガスシールドアーク溶接法がある。ガスシールドアーク溶接法は、母材の被溶接部に送給された溶接ワイヤと、母材との間にアークを発生させ、アークの熱によって母材を溶接する手法であり、特に高温になった母材の酸化を防ぐために、シールドガスを溶接部周辺に噴射しながら溶接を行うものである。 One of the welding methods is a consumable electrode type gas shielded arc welding method. Gas shielded arc welding is a method of generating an arc between a welding wire fed to a base metal and a base metal and welding the base metal by the heat of the arc. In order to prevent the oxidation of the base material, welding is performed while injecting a shield gas around the welding portion.
一方、溶接工程中に検出される溶接モニタデータ、例えば溶接電流を取得し、グラフ化する技術がある。また、溶接工程後に撮像された画像データ、又はレーザによって計測された溶接部位の外観データを解析し、溶接結果の良否を判定する技術がある。更に、溶接部位を撮像して得られる画像データ、当該画像データを処理することにより得られるビードの外観データ、スパッタ発生量データ等を用いた機械学習により、溶接条件を自動的に設定する技術がある(例えば、特許文献1)。 On the other hand, there is a technique of acquiring and graphing welding monitor data detected during a welding process, for example, welding current. In addition, there is a technique of analyzing image data captured after a welding process or appearance data of a welded portion measured by a laser to determine whether the welding result is good or bad. Furthermore, there is a technology that automatically sets welding conditions by machine learning using image data obtained by imaging the weld site, appearance data of beads obtained by processing the image data, spatter generation data, etc. For example, Patent Document 1).
消耗電極式のガスシールドアーク溶接法において用いられるシールドガス及び溶接ワイヤは消耗品である。消耗品の消費量は少な過ぎると、溶接結果が不良になるため、通常、消耗品の消費量は多目に設定されている。消耗品の消費量は一度設定されると、その設定値がその後に変更されることは少ない。このため、本来、溶接に必要な量よりも多量の消耗品が消費される傾向にあり、コスト増及び環境への負荷が問題であった。 The shielding gas and welding wire used in the consumable electrode type gas shielded arc welding method are consumables. If the consumption of consumables is too low, welding results will be poor, so the consumption of consumables is usually set at a high level. Once the consumption of consumables is set, the set value is unlikely to be changed thereafter. For this reason, inherently, consumables tend to be consumed more than the amount required for welding, and cost increase and environmental load have been problems.
本発明の目的は、溶接工程において消費される消耗品の消費量を削減することができる消費量調整装置、溶接システム、消費量調整方法及びコンピュータプログラムを提供する。 An object of the present invention is to provide a consumption adjustment device, a welding system, a consumption adjustment method and a computer program capable of reducing consumption of consumables consumed in a welding process.
本発明に係る消費量調整装置は、溶接工程における消耗品の消費量を調整する消費量調整装置であって、溶接工程中又は溶接工程後の溶接状態を示す溶接データを取得する取得部と、該取得部にて取得した溶接データに基づいて、前記消耗品の消費量が削減されるように、前記消費量を調整する消費量調整部とを備える。 The consumption adjustment device according to the present invention is a consumption adjustment device that adjusts consumption of consumables in a welding process, and includes an acquisition unit that acquires welding data indicating a welding state during or after the welding process; And a consumption adjusting unit that adjusts the consumption so that the consumption of the consumable is reduced based on the welding data acquired by the acquiring unit.
本態様によれば、取得部は溶接データを取得し、消費量調整部は取得された溶接データに基づいて、消費量を調整する。溶接データは、溶接の状態を示す情報であり、消費量を削減することが可能であるか否か、あるいは消費量を増加させるべきか否か等の判定に資する情報が含まれる。消費量調整部は、かかる溶接データを用いることによって、溶接結果を悪化させないで前記消耗品の消費量が削減されるよう、消費量の調整することができる。従って、溶接工程において消費される消耗品の消費量を削減することができる。 According to this aspect, the acquisition unit acquires welding data, and the consumption adjustment unit adjusts the consumption based on the acquired welding data. The welding data is information indicating the state of welding, and includes information that contributes to the determination as to whether or not the consumption can be reduced, or whether the consumption should be increased. The consumption adjustment unit can adjust the consumption by using the welding data so that the consumption of the consumable can be reduced without deteriorating the welding result. Thus, the consumption of consumables consumed in the welding process can be reduced.
本発明に係る消費量調整装置は、前記取得部にて取得した溶接データに基づいて、溶接結果の良否を判定する良否判定部を備え、前記消費量調整部は、前記良否判定部が良と判定した場合、前記消費量が減少し、前記良否判定部が否と判定した場合、前記消費量が増加するように、前記消費量の増減を決定する。 The consumption adjustment device according to the present invention includes a quality determination unit that determines the quality of the welding result based on the welding data acquired by the acquisition unit, and the consumption adjustment unit determines that the quality determination unit is good. When it is determined, the consumption amount decreases, and when the quality determination unit determines no, the increase or decrease of the consumption amount is determined so that the consumption amount increases.
本態様によれば、溶接結果が良好な場合、消費量調整装置は、消耗品が過剰である可能性があるため、消耗品の消費量を減少させる。溶接結果が不良な場合、消費量調整装置は、消耗品が不足している可能性があるため、消耗品の消費量を増加させる。かかる調整処理によって、溶接結果を極力悪化させないように、消耗品の消費量を減少させることができる。 According to this aspect, when the welding result is good, the consumption adjustment device reduces the consumption of consumables because the consumables may be excessive. If the welding result is not good, the consumption adjustment device may increase the consumption of consumables because there may be a shortage of consumables. By this adjustment process, the consumption of consumables can be reduced so as not to deteriorate the welding result as much as possible.
本発明に係る消費量調整装置は、前記消費量調整部は、前記消耗品に係る消費量を減少させた結果、溶接結果が良好な状態から不良状態に変化した場合、減少前の前記消費量にて調整を確定させ、確定させた前記消費量を記憶部に記憶させる。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the consumption adjustment unit reduces the consumption amount related to the consumable item, and as a result, when the welding result changes from a good state to a defective state, the consumption amount before reduction decreases. The adjustment is confirmed at step S., and the determined consumption is stored in the storage unit.
本態様によれば、消耗品の消費量を最小化することができ、最小消費量にて調整が確定する。なお、当該最小の消費量は、必ずしも論理的な最小の消費量では無い。最小の消費量は、消耗品の消費量を減少させて溶接を行ったところ、溶接結果が良好な状態から不良状態に変化したときの、消費量減少前の消費量を意味する。
以後、記憶部が記憶している消費量に基づいて、直ちに最小の消費量に調整することが可能である。
According to this aspect, the consumption of the consumable can be minimized, and the adjustment is determined with the minimum consumption. Note that the minimum consumption is not necessarily the logical minimum consumption. The minimum consumption means the consumption before the consumption reduction when the welding result is changed from a good state to a defective state when welding is performed with a reduction in consumption of consumables.
After that, it is possible to adjust immediately to the minimum consumption based on the consumption stored in the storage unit.
本発明に係る消費量調整装置は、前記良否判定部は、前記溶接データが入力された場合、該溶接データが得られるときの溶接工程に係る溶接結果の良否を示すデータを出力するようにニューラルネットワークを学習させた良否判定ニューラルネットワークを備える。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the quality determination unit outputs neural data indicating, when the welding data is input, data indicating the quality of the welding result related to the welding process when the welding data is obtained. It has a good / bad decision neural network that has trained the network.
本態様によれば、良否判定ニューラルネットワークは、例えば学習済み深層ニューラルネットワークであり、溶接結果の良否を適切に判定することができる。当該ニューラルネットワークの種類は特に限定されるものでは無い。CNN(Convolutional Neural Network)、RNN(Recurrent Neural Network)、LSTM(Long Short-Term Memory)等、溶接データの特性に合わせて、適宜選択すれば良い。 According to this aspect, the quality determination neural network is, for example, a learned deep layer neural network, and the quality of the welding result can be appropriately determined. The type of the neural network is not particularly limited. It may be appropriately selected according to the characteristics of welding data, such as CNN (Convolutional Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network), and LSTM (Long Short-Term Memory).
本発明に係る消費量調整装置は、前記消費量調整部は、前記溶接データが入力された場合、前記消耗品の消費量を削減可能な、前記消費量の増減を示すデータを出力するようにニューラルネットワークを学習させた消費量調整ニューラルネットワークを備える。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the consumption adjustment unit may output, when the welding data is input, data indicating an increase or decrease in the consumption that can reduce the consumption of the consumable item. A consumption adjustment neural network trained neural network is provided.
本態様によれば、消費量調整ニューラルネットワークは、例えば学習済み深層ニューラルネットワークであり、消耗品の増減を適切に調整することができる。当該ニューラルネットワークの種類は特に限定されるものでは無い。CNN、RNN、LSTM等、溶接データの特性に合わせて、適宜選択すれば良い。 According to this aspect, the consumption adjustment neural network is, for example, a learned deep layer neural network, and can appropriately adjust the increase or decrease of the consumables. The type of the neural network is not particularly limited. It may be appropriately selected according to the characteristics of welding data, such as CNN, RNN, LSTM, etc.
本発明に係る消費量調整装置は、前記消費量調整ニューラルネットワークは、前記消費量の増減量を示すデータを出力する。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the consumption adjustment neural network outputs data indicating an increase / decrease amount of the consumption.
本態様によれば、消費量調整ニューラルネットワークは、消耗品の消費量を減少させるべきか否かでは無く、調整可能な消費量の増減量を出力することができる。例えば、消費量調整ニューラルネットワークは、溶接結果が非常に安定している場合、大きな減少量を出力し、溶接結果が良好であるものの不安定であるような場合、小さな減少量を出力することができる。従って、より速やかに消耗品の消費量を削減させることができる。 According to this aspect, the consumption adjustment neural network can output an adjustable increase / decrease amount of the consumption, not whether to reduce the consumption of the consumable. For example, the consumption adjustment neural network may output a large decrease if the welding result is very stable, and may output a small decrease if the welding result is good but unstable. it can. Therefore, the consumption of consumables can be reduced more quickly.
本発明に係る消費量調整装置は、前記取得部にて取得した溶接データに基づいて、溶接結果の良否を判定する良否判定部と、前記消費量を増減させた後に得られる前記良否判定部の判定結果に基づいて、前記消費量調整ニューラルネットワークを学習させる学習処理部とを備える。 The consumption adjustment device according to the present invention determines whether the welding result is good or bad based on the welding data acquired by the acquisition unit, and the quality judgment unit obtained after increasing or decreasing the consumption amount. And a learning processing unit for learning the consumption adjustment neural network based on the determination result.
本態様によれば、消費量調整ニューラルネットワークは、消耗品の消費量を増減させたときの溶接結果を示すデータを用いて、学習を行う。従って、溶接結果が悪化しないよう、より効果的に消耗品の消費量を削減させることができる。 According to this aspect, the consumption adjustment neural network performs learning using data indicating welding results when the consumption of the consumable item is increased or decreased. Therefore, the consumption of consumables can be reduced more effectively so that the welding result does not deteriorate.
本発明に係る消費量調整装置は、前記学習処理部は、前記良否判定部が良と判定した場合、前記消費量が減少し、前記良否判定部が否と判定した場合、前記消費量が増加するように、前記消費量調整ニューラルネットワークを学習させる。 In the consumption adjustment device according to the present invention, when the learning processing unit determines that the quality determination unit is good, the consumption amount decreases, and when the quality determination unit determines that the consumption is not, the consumption amount increases. To train the consumption adjustment neural network.
本態様によれば、消耗品の消費量が削減される方向に消費量調整ニューラルネットワークを学習させることができる。当該学習により、消耗品の消費量を最小化させることができる。 According to this aspect, the consumption adjustment neural network can be learned in the direction in which the consumption of the consumables is reduced. The learning can minimize the consumption of consumables.
本発明に係る消費量調整装置は、前記学習処理部は、溶接結果が良好及び不良の中間的状態である場合、前記消費量が維持されるように前記消費量調整ニューラルネットワークを学習させる。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the learning processing unit learns the consumption adjustment neural network such that the consumption is maintained when the welding result is in an intermediate state between good and bad.
本態様によれば、溶接結果が良好及び不良の中間的状態である場合、前記消費量が維持されるように前記消費量調整ニューラルネットワークを学習させる。中間的状態は、溶接結果が比較的良好な状態ではあるものの、これ以上消費量を減少させた場合、溶接結果が悪化する可能性がある状態である。当該学習により、消耗品の消費量を最小化させ、かつ溶接結果を良好な状態で安定化させることができる。 According to this aspect, when the welding result is an intermediate state between good and bad, the consumption adjustment neural network is trained so that the consumption is maintained. In the intermediate state, although the welding result is relatively good, if the consumption is further reduced, the welding result may be deteriorated. The learning can minimize the consumption of consumables and stabilize the welding result in a good state.
本発明に係る消費量調整装置は、前記良否判定部は、前記溶接データが入力された場合、該溶接データが得られるときの溶接工程に係る溶接結果の良否を示すデータを出力するようにニューラルネットワークを学習させた良否判定ニューラルネットワークを備える。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the quality determination unit outputs neural data indicating, when the welding data is input, data indicating the quality of the welding result related to the welding process when the welding data is obtained. It has a good / bad decision neural network that has trained the network.
本態様によれば、良否判定ニューラルネットワークは、例えば学習済み深層ニューラルネットワークであり、溶接結果の良否を適切に判定することができる。良否判定ニューラルネットワークの良否判定結果を用いることによって、より効果的に消費量調整ニューラルネットワークを学習させることができる。 According to this aspect, the quality determination neural network is, for example, a learned deep layer neural network, and the quality of the welding result can be appropriately determined. By using the pass / fail judgment result of the pass / fail judgment neural network, the consumption adjustment neural network can be learned more effectively.
本発明に係る消費量調整装置は、前記消費量調整ニューラルネットワークは、前記良否判定ニューラルネットワークの全部又は一部と実質的同一のネットワーク構成を含む。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the consumption adjustment neural network includes substantially the same network configuration as all or part of the quality determination neural network.
本態様によれば、消費量調整ニューラルネットワークは、良否判定ニューラルネットワークの全部又は一部と実質的同一のニューロン構成を含む。例えば、消費量調整ニューラルネットワークの一部は、良否判定ニューラルネットワークの全部又は一部と同じ又は実質的同一の中間層及び重み係数を有する。溶接結果の良否の判定と、消耗品の消費量の増減の判定は、一部共通する特徴を有しているため、良否判定ニューラルネットワークを消費量調整ニューラルネットワークに流用することができる。つまり、消費量調整ニューラルネットワークの重み係数の初期値を、より適切な値に設定することができる。従って、消耗品の増減を学習させるための学習データが不足していても、溶接データ及び溶接結果の良否を示すデータの学習データを十分に用意することができれば、消費量調整ニューラルネットワークの重み係数の初期値を適切に設定し、消費量調整ニューラルネットワークをより効率的に学習させることができる。なお、言うまでも無く、消費量調整ニューラルネットワーク及び良否判定ニューラルネットワークのネットワーク構造を同一に構成しても良い。 According to this aspect, the consumption adjustment neural network includes substantially the same neuron configuration as all or part of the quality determination neural network. For example, a part of the consumption adjustment neural network has the same or substantially the same middle layer and weighting factor as all or part of the pass / fail judgment neural network. Since the determination of the quality of the welding result and the determination of the increase or decrease of the consumption of the consumables have a feature in common, the quality determination neural network can be diverted to the consumption adjustment neural network. That is, the initial value of the weighting factor of the consumption adjustment neural network can be set to a more appropriate value. Therefore, even if learning data for learning increase or decrease of consumables is insufficient, if it is possible to prepare sufficient learning data of welding data and data indicating the quality of welding results, the weight coefficient of the consumption adjustment neural network The initial value of can be set appropriately, and the consumption adjustment neural network can be learned more efficiently. Needless to say, the network structures of the consumption adjustment neural network and the quality determination neural network may be identical.
本発明に係る消費量調整装置は、前記溶接データは、溶接工程中に検出された溶接電流及び溶接電圧、溶接ワイヤの送給速度、短絡状況、溶接工程中に集音された溶接音、並びに溶接工程後に撮像された溶接部位の画像の少なくとも一つを示すデータを含む。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the welding data includes the welding current and welding voltage detected during the welding process, the feeding speed of the welding wire, the short circuit condition, the welding noise collected during the welding process, and It includes data indicating at least one of the images of the weld site imaged after the welding process.
本態様によれば、溶接工程中に検出された溶接電流及び溶接電圧、溶接ワイヤの送給速度、短絡状況、溶接工程中に集音された溶接音、並びに溶接工程後に撮像された溶接部位の画像の少なくとも一つを示すデータを用いて、消耗品の増減を決定することができる。 According to this aspect, the welding current and welding voltage detected during the welding process, the feeding speed of the welding wire, the short circuit condition, the welding noise collected during the welding process, and the welding site imaged after the welding process Data indicative of at least one of the images can be used to determine the increase or decrease of the consumable item.
本発明に係る消費量調整装置は、前記消耗品は、ガスシールドアーク溶接で消費されるシールドガス、又は溶接工程で消費される溶接ワイヤを含む。 In the consumption adjustment device according to the present invention, the consumable includes shield gas consumed in gas shield arc welding, or welding wire consumed in a welding process.
本態様によれば、シールドガス又は溶接ワイヤの消費量を削減することができる。 According to this aspect, the consumption of shield gas or welding wire can be reduced.
本発明に係る溶接システムは、上述のいずれか一つの消費量調整装置と、溶接トーチを保持する溶接ロボットと、前記溶接トーチに溶接電流を供給する溶接電源とを備える。 A welding system according to the present invention includes any one of the consumption adjustment devices described above, a welding robot that holds a welding torch, and a welding power supply that supplies a welding current to the welding torch.
本態様によれば、溶接ロボット及び溶接電源を備えた溶接システムは、溶接工程において消費される消耗品の消費量を削減することができる。なお、消費量調整装置は、溶接ロボット及び溶接電源の内部に設けても良いし、溶接ロボット及び溶接電源の動作を制御する制御装置の内部に設けても良いし、溶接ロボット、溶接電源及び制御装置の外部に別体で備えても良い。また、消費量調整装置はサーバであっても良く、制御装置又は溶接電源は、当該サーバと通信を行い、消耗品の消費量を削減するように構成しても良い。 According to this aspect, the welding system including the welding robot and the welding power source can reduce the consumption of consumables consumed in the welding process. The consumption adjustment device may be provided inside the welding robot and the welding power source, or may be provided inside the control device for controlling the operation of the welding robot and the welding power source, or the welding robot, the welding power source and the control It may be separately provided outside the device. In addition, the consumption adjustment device may be a server, and the control device or the welding power source may be configured to communicate with the server to reduce consumption of consumables.
本発明に係る消費量調整方法は、溶接工程における消耗品の消費量を調整する消費量調整方法であって、溶接工程中又は溶接工程後の溶接状態を示す溶接データを取得し、取得した溶接データに基づいて、前記消耗品の消費量が削減されるように、前記消費量を調整する。 The consumption adjustment method according to the present invention is a consumption adjustment method for adjusting consumption of consumables in a welding process, which acquires welding data indicating a welding state during or after the welding process, and acquired welding Based on the data, the consumption is adjusted such that the consumption of the consumable is reduced.
本態様によれば、溶接工程において消費される消耗品の消費量を削減することができる。消費量調整方法は、溶接システムを構成する溶接電源、制御装置等が自動的に実施する態様であっても良いし、作業員が溶接システムに、消費量調整装置を接続して消費量調整方法を実施させても良い。 According to this aspect, the consumption of consumables consumed in the welding process can be reduced. The consumption adjustment method may be automatically performed by a welding power source, a control device, etc. constituting the welding system, or a worker may connect the consumption adjustment device to the welding system to adjust the consumption. You may carry out.
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、溶接工程における消耗品の消費量を調整させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータに、溶接工程中又は溶接工程後の溶接状態を示す溶接データを取得し、取得した溶接データに基づいて、前記消耗品の消費量が削減されるように、前記消費量を調整する処理を実行させる。 A computer program according to the present invention is a computer program for causing a computer to adjust the consumption of consumables in a welding process, and the computer acquires welding data indicating a welding state during or after the welding process. And based on the acquired welding data, the process which adjusts the said consumption is performed so that the consumption of the said consumable item may be reduced.
本態様によれば、コンピュータを上記消費量調整装置として機能させることができる。 According to this aspect, the computer can function as the consumption adjustment device.
本発明によれば、溶接工程において消費される消耗品の消費量を削減することができる。 According to the present invention, the consumption of consumables consumed in the welding process can be reduced.
以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
(実施形態1)
図1は実施形態1に係るアーク溶接システムを示す模式図である。本実施形態に係るアーク溶接システムは、消耗電極式のガスシールドアーク溶接機であり、溶接ロボット1、溶接電源2、制御装置3、撮像装置4及び消費量調整装置5とを備える。消費量調整装置5は制御装置3に設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the drawings showing the embodiments. In addition, at least part of the embodiments described below may be arbitrarily combined.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view showing an arc welding system according to a first embodiment. The arc welding system according to the present embodiment is a consumable electrode type gas shielded arc welder, and includes a welding robot 1, a
溶接ロボット1は、母材Aのアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット1は、床面の適宜箇所に固定される基部を備える。基部には、複数のアームが軸部を介して回動可能に連結しており、アームの先端部には溶接トーチ11が保持されている。また、アームの適宜箇所にワイヤ送給装置12が設けられている。各アームの連結部分にはモータが設けられており、モータの回転駆動力によって軸部を中心に各アームが回動する。モータの回転は制御装置3によって制御されている。制御装置3は、各アームを回動させることによって、母材Aに対して溶接トーチ11を上下前後左右に移動させることができる。また、各アームの連結部分には、アームの回動位置を示す信号を制御装置3へ出力するエンコーダが設けられており、制御装置3は、エンコーダから出力された信号に基づいて、溶接トーチ11の位置を認識する。
The welding robot 1 performs arc welding of the base material A automatically. The welding robot 1 is provided with a base fixed to an appropriate place on the floor surface. A plurality of arms are rotatably connected to the base via a shaft, and a
溶接トーチ11は、銅合金等の導電性材料からなり、溶接対象の母材Aへ溶接ワイヤWを案内すると共に、アークの発生に必要な溶接電流を供給する円筒形状のコンタクトチップを有する。溶接電流は溶接電源2から供給される。溶接ワイヤWは、図示しないワイヤ供給源からワイヤ送給装置12によって溶接トーチ11に供給される。溶接ワイヤWは、例えばソリッドワイヤであり、消耗電極として機能する。
コンタクトチップは、その内部を挿通する溶接ワイヤWに接触し、溶接電流を溶接ワイヤWに供給する。また、溶接トーチ11は、コンタクトチップを囲繞する中空円筒形状をなし、先端の開口から母材Aへシールドガスを噴射するノズルを有する。シールドガスは、アークによって溶融した母材A及び溶接ワイヤWの酸化を防止するためのものである。シールドガスは、例えば炭酸ガス、炭酸ガス及びアルゴンガスの混合ガス、アルゴン等の不活性ガス等である。シールドガスは溶接電源2から供給される。
The
The contact tip contacts the welding wire W passing therethrough and supplies a welding current to the welding wire W. Further, the
溶接電源2は、電源部21、ワイヤ送給制御部22、シールドガス供給部23及び検出部24を備える。電源部21は、給電ケーブルを介して、溶接トーチ11のコンタクトチップ及び母材Aに接続され、溶接電流を供給する。ワイヤ送給制御部22は、ワイヤ送給装置12による溶接ワイヤWの送給速度を制御する。溶接ワイヤWの送給速度は溶接電流の値に対応している。シールドガス供給部23は、シールドガスを溶接トーチ11に供給する。検出部24は、溶接工程中、アークを流れる溶接電流を検出する電流検出部、溶接トーチ11及び母材Aに印加される電圧を検出する電圧検出部を含む。電源部21は、検出部24にて検出された溶接電流及び溶接電圧に基づいてPWM制御された直流電流を出力する電源回路、信号処理回路等を含む。また、溶接電源2は、溶接工程中の溶接状態を示す溶接モニタデータを制御装置3へ出力する。溶接モニタデータは、例えば、溶接工程中に検出された溶接電流又は溶接電圧を示す溶接電流データ又は溶接電圧データである。また溶接モニタデータとして、溶接ワイヤWの送給速度を示す送給速度データ、短絡状況を示す短絡状況データ、図示しないマイクで集音して得られる溶接音データを制御装置3へ出力しても良い。
The
撮像装置4は、溶接工程後、母材Aの溶接部位を撮像し、撮像して得た画像データを制御装置3へ出力する。 After the welding process, the imaging device 4 images a welding portion of the base material A, and outputs image data obtained by imaging to the control device 3.
制御装置3は、溶接ロボット1の動作を制御すると共に、溶接電源2に溶接電流、溶接電圧、溶接ワイヤWの送給速度、シールドガスの供給量等の溶接条件を溶接電源2へ出力して溶接電源2の動作を制御する。制御装置3は、母材Aの材質及び開先の種類等に対する各種溶接条件を記憶している。制御装置3が記憶する上記溶接条件は必ずしも最適なものでは無く、シールドガス、溶接ワイヤW等、溶接工程における消耗品の消費量については、溶接結果が悪化しない範囲で最小化されるように、消費量調整装置5によって調整されている。
The control device 3 controls the operation of the welding robot 1 and outputs welding conditions such as welding current, welding voltage, feeding speed of the welding wire W, supply amount of shield gas to the
図2は実施形態1に係る消費量調整装置5を示すブロック図である。消費量調整装置5は、当該消費量調整装置5の各構成部の動作を制御する制御部50を備える。制御部50には、入力部50a、出力部50b及び記憶部50cが接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the
記憶部50cは、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部50cは、溶接結果が悪化しない範囲において溶接工程で消費される消耗品の消費量を最小化するためのコンピュータプログラム50dを記憶している。
The
制御部50は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)又はマルチコアCPU等のプロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インタフェース等を有するコンピュータであり、インタフェースには、入力部50a、出力部50b及び記憶部50cが接続されている。制御部50は、記憶部50cが記憶するコンピュータプログラム50dを実行することにより、消耗品の消費量を最小化させる消費量調整方法を実施し、コンピュータを消費量調整装置5として機能させる。
The
入力部50aは、溶接電源2及び撮像装置4に接続されている。入力部50aには、溶接電源2から出力された溶接モニタデータと、撮像装置4から出力された画像データが入力される。溶接モニタデータは、例えば溶接電流、溶接電圧、溶接ワイヤWの送給速度、短絡状況、溶接音等を示す時系列データである。画像データはビードの外観を表したデータである。
The
出力部50bは、溶接ロボット1及び溶接電源2に接続されている。制御部50は、消耗品の消費量を制御するための制御データを溶接電源2へ出力する。当該データは、消費量の増減を指示するデータであっても良いし、増減調整後の消費量を示すデータであっても良い。
The
図3は実施形態1に係る消費量調整装置5を示す機能ブロック図である。消費量調整装置5は、機能ブロックとして、溶接モニタデータ取得部51aと、画像データ取得部51bと、第1良否判定部52aと、第2良否判定部52bと、良否総合判定部54と、消費量調整部55と、消費量制御部56、最小消費量記憶部57とを備える。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the
溶接モニタデータ取得部51aは、溶接電源2から出力される溶接モニタデータを取得し、取得した溶接モニタデータを第1良否判定部52aへ出力する。
The welding monitor
画像データ取得部51bは、撮像装置4から出力された画像データを取得し、取得した画像データを第2良否判定部52bへ出力する。
The image
第1良否判定部52aは、溶接モニタデータが入力された場合、当該溶接モニタデータが得られるときの溶接工程に係る溶接結果の良否を示すデータを出力する良否判定RNN(Recurrent Neural Network)53aを備える。良否判定RNN53aは、例えば、学習済みの再帰型ニューラルネットワークである。
良否判定RNN53aは、例えば、溶接結果が良好である確率を示したデータを出力する第1ニューロンと、溶接結果が不良である確率を示したデータを出力する第2ニューロンとを出力層に備える。この場合、上記良否を示すデータは、第1及び第2ニューロンから出力されたデータである。
また、良否判定RNN53aは、溶接結果の良否を2値で出力するニューロンを出力層に備えても良い。この場合、上記良否を示すデータは、当該ニューロンから出力された2値のデータである。
更に、良否判定RNN53aは、溶接結果の良否の程度を示すアナログ値を出力するニューロンを出力層に備えても良い。
良否判定RNN53aは、溶接モニタデータ(入力データ)と、当該溶接データに対応する溶接結果の良否を示すデータ(教師データ)を学習データとして、学習前の再帰型深層ニューラルネットワークに与えることによって学習させれば良い。
なお、良否判定RNN53aの中間層の層数、各層のニューロン数等、その構造は特に限定されるものでは無い。また、良否判定RNN53aは必ずしも再帰型ニューラルネットワークである必要は無く、その他の種類のニューラルネットワークで構成しても良い。
The first pass /
The pass /
The
Furthermore, the
The
The structure, such as the number of layers in the middle layer of the
第2良否判定部52bは、画像データが入力された場合、当該画像データが得られるときの溶接工程に係る溶接結果の良否を示すデータを出力する良否判定CNN(Convolutional Neural Network)53bを備える。良否判定CNN53bは、学習済みの畳み込みニューラルネットワークである。
良否判定CNN53bは、例えば、溶接結果が良好である確率を示したデータを出力する第3ニューロンと、溶接結果が不良である確率を示したデータを出力する第3ニューロンとを出力層に備える。この場合、上記良否を示すデータは、第3及び第4ニューロンから出力されたデータである。
また、良否判定CNN53bは、溶接結果の良否を2値で出力するニューロンを出力層に備えても良い。この場合、上記良否を示すデータは、当該ニューロンから出力された2値のデータである。
更に、良否判定CNN53bは、溶接結果の良否の程度を示すアナログ値を出力するニューロンを出力層に備えても良い。
良否判定CNN53bは、画像データ(入力データ)と、当該溶接データに対応する溶接結果の良否を示すデータ(教師データ)を学習データとして、学習前の畳み込みニューラルネットワークに与えることによって学習させれば良い。
なお、良否判定CNN53bの中間層の層数、各層のニューロン数等、その構造は特に限定されるものでは無い。また、良否判定CNN53bは必ずしも畳み込みニューラルネットワークである必要は無く、その他の種類のニューラルネットワークで構成しても良い。
The second pass /
The pass /
In addition, the pass /
Furthermore, the good /
The pass /
The structure, such as the number of intermediate layers of the
良否総合判定部54は、第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bから出力されたデータに基づいて、溶接結果の良否を判定し、判定結果を消費量調整部55へ出力する。
例えば、良否総合判定部54は、良否判定RNN53aの第1及び第2ニューロンから出力されたデータと、良否判定CNN53bの第3及び第4ニューロンから出力されたデータとを総合して判定する。具体的には、第1ニューロン及び第3ニューロンから出力されたデータの値の和と、第2及び第4ニューロンから出力されたデータの値の和とを比較することによって、溶接結果の良否を判定すると良い。また、各ニューロンから出力されるデータの値を重み付け加算して比較しても良い。
また、良否判定RNN53a及び良否判定CNN53bから2値データが出力される構成の場合、良否総合判定部54は、第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bの双方が、良好であることを示すデータを出力している場合、良と判定し、第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bの一方が不良であることを示すデータを出力している場合、不良と判定する。なお、総合判定の方法は一例であり、第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bの一方が、良好であることを示すデータを出力している場合、良と判定するように構成しても良い。
Based on the data outputted from the first pass /
For example, the good or bad
Further, in the case where the binary data is output from the pass /
消費量調整部55は、良否総合判定部54の判定結果が良である場合、消耗品の消費量が減少し、判定結果が不良である場合、消耗品の消費量が増加するように消費量の増減を決定し、増減の決定結果を消費量制御部56へ出力する。判定結果は、例えば2値データであり、消費量調整部55は、消費量を増加させることを示すデータ、減少させることを示すデータのいずれかを消費量制御部56へ出力する。
また、消費量調整部55は、消耗品に係る消費量を減少させる決定を行った結果、溶接結果が良好な状態から不良状態に変化した場合、減少させる前の消費量を最小消費量記憶部57に記憶させる。なお、最小消費量は、標準値としての消耗品の消費量と、最小化されたときの消費量の差分である調整量に相当する値であっても良いし、最小化された消費量に相当する値であっても良い。
The
In addition, as a result of the
消費量制御部56は、消費量調整部55の決定に基づいて、消耗品の消費量を制御するための制御データを溶接電源2へ出力することによって、消耗品の消費量を制御する。ただし、最小消費量記憶部57が最小の消費量を記憶している場合、消費量制御部56は、最小消費量記憶部57が記憶する消費量に基づいて、消耗品の消費量を制御する。
The
次に消耗品の消費量調整に係る制御部50の処理手順を説明する。
図4は実施形態1に係る増減調整方法を示すフローチャートである。制御部50は、例えば以下の処理を溶接工程毎に繰り返し実行する。制御部50は、記憶部50cが最小消費量を記憶しているか否かを判定する(ステップS11)。最小消費量を記憶していると判定した場合(ステップS11:YES)、制御部50は記憶部50cが記憶する最小消費量に基づいて、消耗品の消費量を制御する(ステップS12)。例えば、制御部50は、最小消費量を示す制御データを溶接電源2へ出力することによって、消費量を制御する。もちろん、制御部50は、消費量を当該最小消費量とするための増減量を示す制御データを溶接電源2へ出力することによって、消費量を制御しても良い。
Next, the processing procedure of the
FIG. 4 is a flowchart showing an increase / decrease adjustment method according to the first embodiment. The
記憶部50cが最小消費量を記憶していないと判定した場合(ステップS11:NO)、制御部50は、溶接モニタデータを取得し(ステップS13)、画像データを取得する(ステップS14)。そして、制御部50は、取得した溶接モニタデータ及び画像データに基づいて、溶接結果の良否を判定する(ステップS15)。例えば、制御部50は、学習済みの良否判定RNN53a及び良否判定CNN53bを用いて、溶接結果の良否を判定する。
When it is determined that the
次いで、溶接結果が良好であると判定した場合(ステップS15:YES)、制御部50は、消耗品の消費量を減少させる(ステップS16)。溶接結果が不良であると判定した場合(ステップS15:NO)、消耗品を減少させた結果、溶接結果が良好な状態から不良状態に変化したか否かを判定する(ステップS17)。当該不良状態への変化は、言うまでも無く、1つの溶接結果のみで判定する構成に限定されるものでは無く、2つ以上の溶接結果を用いて判断する構成も含まれる。例えば、10回中、一定の割合以上、溶接結果が不良状態である場合、不良状態へ変化したと判定しても良い。溶接結果が良好な状態から不良状態に変化していないと判定した場合(ステップS17:NO)、制御部50は、消耗品の消費量を増加させる(ステップS18)。ステップS16、又はステップS18の処理を終えた制御部50は、決定結果に基づいて、消費量を制御する(ステップS19)。具体的には、制御部50は、調整処理後の消費量を示す制御データを溶接電源2へ出力することによって、消費量を制御する。もちろん、制御部50は、消費量の増減量を示す制御データを溶接電源2へ出力することによって、消費量を制御しても良い。
Next, when it is determined that the welding result is good (step S15: YES), the
消耗品の消費量を減少させた結果、溶接結果が良好な状態から不良状態に変化したと判定した場合(ステップS17:YES)、制御部50は、消耗品の消費量を減少前の消費量に戻し(ステップS20)、減少前の消費量を最小消費量として、記憶部50cに記憶させ(ステップS21)、処理をステップS12に戻す。
As a result of reducing the consumption of consumables, when it is determined that the welding result has changed from a good state to a defective state (step S17: YES), the
このように構成された消費量調整装置5、溶接システム、消費量調整方法及びコンピュータプログラム50dによれば、溶接結果を悪化させること無く溶接工程において消費される消耗品の消費量を削減することができる。
According to the
また、最小化された消費量を記憶部50cに記憶させる構成であるため、以後、消費量調整装置5は、速やかに消耗品の消費量を最小化させて溶接を制御することができる。
Further, since the minimized consumption amount is stored in the
なお、本実施形態1では消費量調整装置5が学習済みの良否判定RNN53a及び良否判定CNN53bを備える例を説明したが、第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bのニューラルネットワークを規定する各種パラメータを、外部サーバからダウンロードし、更新するように構成しても良い。パラメータは、例えば、中間層の階層数、各層のニューロンの数、各ニューロンの重み係数、活性化関数の種類等を含む情報である。また、消費量調整装置5は、ダウンロードした各種パラメータを、第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bに反映させることを許可するか否かを示すフラグを記憶し、フラグが許可を示した場合にダウンロードされたパラメータを用いて良否判定RNN53a及び良否判定CNN53bのニューラルネットワークを更新するように構成しても良い。
また、工場内に、消費量調整装置5を備える溶接システムが複数設置されている場合、必要に応じて各溶接システムの消費量調整装置5が上記パラメータを交換しても良い。
更に、消費量調整装置5をクラウドサーバとして構成しても良い。溶接電源2又は制御装置3は、当該サーバに消耗品の消費量調整を要求し、要求に応じてサーバから送信された調整量を受信し、消耗品の消費量を調整しても良い。
更にまた、消費量調整装置5は溶接電源2に備えても良い。また、消費量調整装置5は、消耗品の消費量調整用の専用装置として実施しても良い。作業者は、溶接システムに当該専用装置を接続し、消耗品の消費量を自動で調整することができる。
In the first embodiment, an example in which the
Moreover, when multiple welding systems provided with the
Furthermore, the
Furthermore, the
更にまた、第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bが良否判定RNN53a及び良否判定CNN53bを備える例を説明したが、各判定部の双方又は一方はニューラルネットワークを用いずに溶接結果の良否を判定するように構成しても良い。例えば、第1良否判定部52aは、溶接電流値と、所定の閾値とを比較する単純な判定処理で、良否を判定しても良い。また、第2良否判定部52bは、画像データから所定の特徴量を抽出し、特徴量の有無、特徴量の数等と、閾値とを比較する単純な判定処理で、良否を判定しても良い。更に、第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bの双方を備える必要は無く、いずれか一方を備えても良い。この場合、良否総合判定部54は不要である。
Furthermore, although the example in which the first pass /
(実施形態2)
図5は実施形態2に係る消費量調整装置205を示す機能ブロック図である。実施形態2に係る消費量調整装置205は、実施形態1と同様、溶接モニタデータ取得部51a、画像データ取得部51b、第1良否判定部52a、第2良否判定部52b、良否総合判定部254、消費量調整部255及び消費量制御部56を備え、更に学習処理部259を備える。
Second Embodiment
FIG. 5 is a functional block diagram showing the
実施形態2に係る消費量調整装置205、溶接システム、消費量調整方法及びコンピュータプログラム50dは、実施形態1の消費量調整部55及び最小消費量記憶部57が深層ニューラルネットワークにて構成されている点、良否総合判定部54の出力が実施形態1と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
In the
溶接モニタデータ取得部51aは、溶接電源2から出力される溶接モニタデータを取得し、取得した溶接モニタデータを第1良否判定部52a及び消費量調整部255へ出力する。
The welding monitor
画像データ取得部51bは、撮像装置4から出力された画像データを取得し、取得した画像データを第2良否判定部52b及び消費量調整部255へ出力する。
The image
実施形態2の良否総合判定部254は、良否を示す2値データでは無く、溶接結果が良好である確率を示すデータと、溶接結果が不良である確率を示すデータとを学習処理部259へ出力する。例えば、良否判定RNN53aの第1ニューロンから出力されたデータの値と、良否判定CNN53bの第3ニューロンから出力されたデータの値とを用いて、溶接結果が良好である確率を演算すれば良い。同様に、良否判定RNN53aの第2ニューロンから出力されたデータの値と、良否判定CNN53bの第4ニューロンから出力されたデータの値とを用いて、溶接結果が不良である確率を演算すれば良い。
The overall good or
消費量調整部255は、溶接モニタデータ及び画像データが入力された場合、削減可能な消耗品の消費量の増減を示すデータを出力する消費量調整NN258を備える。消費量調整NN258は学習済み深層ニューラルネットワークである。
消費量調整NN258は、例えば、消費量の異なる増減量毎に、当該増減量を用いた調整が好ましい確率を示したデータを出力する複数のニューロンを出力層に備える。
また、消費量調整NN258は、消費量の増減量を示すデータを出力するニューロンを出力層に備える構成でも良い。更に、消費量調整NN258は、消費量の増減を示す2値データを出力するニューロンを出力層に備える構成であっても良い。以下、本実施形態2では、消費量調整NN258が2値データでは無く、削減可能な増減量を確率で示すデータを出力するのものとする。
The
The
In addition, the
図6は消費量調整部255のネットワーク構成を示す概念図である。消費量調整部255の消費量調整NN258は、溶接状態認識ネットワーク部258aと、外観状態認識ネットワーク部258bと、増減決定ネットワーク部258cとを有する。
溶接状態認識ネットワーク部258aは、溶接モニタデータが入力され、溶接工程中の溶接状態を認識し、当該状態に応じたデータを出力するニューラルネットワークである。溶接モニタデータが溶接電流である場合、溶接状態認識ネットワーク部258aは、溶接電流の変化状態を認識することができる。溶接状態認識ネットワーク部258aは、例えば、出力層を除き第1良否判定部52aと同様のニューラルネットワーク構造にすると良い。出力層は、複数のニューロン、好ましくは3つ以上のニューロンを備える。また、学習前の重み係数の初期値として、第1良否判定部52aを構成する各ニューロンの重み係数を設定すると良い。より効率的に消費量調整部255を学習させることができる。
外観状態認識ネットワーク部258bは、画像データが入力され、溶接後の溶接部位の状態を認識し、当該状態に応じたデータを出力するニューラルネットワークである。外観状態認識ネットワーク部258bは、例えば、出力層を除き、第2良否判定部52bと同様のニューラルネットワーク構造にすると良い。出力層は、複数のニューロン、好ましくは3つ以上のニューロンを備える。また、学習前の重み係数の初期値として、第2良否判定部52bを構成する各ニューロンの重み係数を設定すると良い。より効率的に消費量調整NN258を学習させることができる。
増減決定ネットワーク部258cは、溶接状態認識ネットワーク部258a及び外観状態認識ネットワーク部258bからそれぞれ出力されたデータが入力され、削減可能な消耗品の消費量の増減量を示すデータを出力する、学習済みのニューラルネットワークである。当該ニューラルネットワークは、中間層を複数備える深層ニューラルネットワークで構成することが好ましい。
なお、消費量調整部255のニューラルネットワーク構成は一例であり、一のニューラルネットワークで構成しても良いし、複数のニューラルネットワークを組み合わせても良い。
FIG. 6 is a conceptual view showing a network configuration of the
The welding state
The appearance state
The increase / decrease
The neural network configuration of the
学習処理部259は、消費量調整部255に入力された溶接モニタデータ及び画像データを入力データ、当該データに基づいて消耗品の消費量を増減させたときの溶接結果の良否を示すデータを学習データとして、消費量調整NN258を学習させる処理部である。
具体的には、学習処理部259は、良否総合判定部254の判定結果より、溶接結果が良好である場合、消費量が減少し、溶接結果が不良である場合、消費量が増加し、溶接結果が良好及び不良の中間的状態である場合、消費量が維持されるように、消費量調整NN258を学習させる。
溶接結果が良好とは、例えば、溶接結果が良好である確率が50%以上、溶接結果が不良である確率が50%未満であるような状態である。溶接結果が不良とは、例えば、溶接結果が良好である確率が50%未満、溶接結果が不良である確率が50%以上であるような状態である。閾値の50%は一例であり、50%より大きな値であっても良い。
溶接結果が中間的状態とは、例えば、溶接結果が良好である確率及び溶接結果が不良である確率の双方が50%以上である場合、あるいは双方が50%未満であるような場合である。また、上記閾値が50%より大きい場合、例えば60%である場合、溶接結果が良好及び不良である確率が40%〜60%の間にあるような状況も中間的状態である。なお、かかる中間的状態は一例である。中間的状態は、これ以上、消耗品の消費量を減少させた場合、溶接結果が悪化する可能性がある状態である。
以上の通り、消費量調整NN258を学習させることによって、溶接結果を悪化させること無く、消耗品の消費量を最小化させることができる。
なお、消費量NN258の学習初期段階においては、中間的状態である場合、消費量を維持せず、適宜増減させても良い。
The
Specifically, according to the determination result of the good or bad
A good welding result means, for example, a state in which the probability that the welding result is good is 50% or more and the probability that the welding result is bad is less than 50%. A poor weld result means, for example, a state in which the probability that the weld result is good is less than 50% and the probability that the weld result is bad is 50% or more. The threshold of 50% is an example, and may be a value larger than 50%.
The welding result is in an intermediate state, for example, when both the probability that the welding result is good and the probability that the welding result is bad are 50% or more, or both are less than 50%. Moreover, when the said threshold value is larger than 50%, for example, when it is 60%, the condition where the probability that the welding result is favorable and inferior is between 40%-60% is also an intermediate state. Note that such an intermediate state is an example. The intermediate state is a state in which the welding result may be deteriorated if the consumption of consumables is further reduced.
As described above, by learning the
In the initial learning stage of the
学習処理方法の他の例を説明する。学習処理部259は、良否総合判定部254が良と判定した場合、消費量が減少し、良否総合判定部254が否と判定した場合、消費量が増加するように、消費量調整NN258を学習させる。つまり、出力データに対する溶接結果が良好である場合、学習処理部259は、出力データである消費量の増減量をより減少させるように、ニューラルネットワークの重み係数を変更する。出力データに対する溶接結果が不良である場合、学習処理部259は、出力データである消費量の増減量を増大させるように、ニューラルネットワークの重み係数を変更する。かかる学習処理を繰り返すことによって、消耗品の消費量を最小化させることができる。
また、学習処理部259は、消耗品に係る消費量を減少させることを示すデータを出力した結果、溶接結果が良好な状態から不良状態に変化した後、又はこのような不良状態への変化が複数回繰り返された場合、学習方法を変更する。学習処理部259は、良否総合判定部254が良と判定した場合、消費量が維持され、良否総合判定部254が否と判定した場合、消費量が増加するように消費量調整NN258を学習させる。
以上の通り、消費量調整NN258を学習させることによって、溶接結果を悪化させること無く、消耗品の消費量を最小化させることができる。
Another example of the learning processing method will be described. The
In addition, as a result of the
As described above, by learning the
なお、消費量調整NN258の学習は、溶接システムを設置したとき、外部環境が変化したとき、溶接条件を変更したとき、その他段取り替えが行われたとき等、適宜のタイミングで実行させると良い。
また、本実施形態2では、消費量調整NN258を学習させる例を説明したが、学習済みの消費量調整NN258を備え、更なる学習を行わないように構成しても良い。
It should be noted that the learning of the
Further, in the second embodiment, an example in which the
このように構成された実施形態2に係る消費量調整装置205、溶接システム、消費量調整方法及びコンピュータプログラム50dによれば、深層ニューラルネットワークにて構成される消費量調整部255が、消耗品の増減を決定する構成であるため、溶接結果を悪化させること無く、より適切に消耗品の消費量を制御し、最小化することが可能である。
According to the
また、消費量調整部255は、消耗品の消費量を減少させるべき消費量の増減量を出力することができる。消費量調整部255は、例えば、溶接結果が非常に安定している場合、大きな減少量を出力し、溶接結果が良好であるものの不安定であるような場合、小さな減少量を出力することができる。従って、より速やかに消耗品の消費量を最小化させることができる。
In addition, the
更に、消費量調整部255は、溶接結果の良否判定結果を用いて学習することができ、溶接システムが設置された環境に適した消費量調整部255に調整することができる。従って、溶接条件、外部環境に応じて消耗品の消費量を最小化させることができる。
Furthermore, the
更にまた、学習処理部259は、消耗品の消費量が削減される方向に消費量調整部255を学習させ、消耗品の消費量を最小化させることが可能なデータを出力できるようになった後は、良好な溶接結果が安定して得られるように消費量調整ニューラルネットワークを学習させることができる。従って、溶接結果を良好な状態で安定化させ、かつ消耗品の消費量を最小化させることができる。
Furthermore, the
なお、本実施形態2では消費量調整装置205が学習済みの消費量調整NN258を備える例を説明したが、消費量調整部255のニューラルネットワークを規定する各種パラメータを、外部サーバからダウンロードし、更新するように構成しても良い。パラメータは、例えば、中間層の階層数、各層のニューロンの数、各ニューロンの重み係数、活性化関数の種類等を含む情報である。また、消費量調整装置205は、ダウンロードした各種パラメータを、消費量調整部255に反映させることを許可するか否かを示すフラグを記憶し、フラグが許可を示した場合にダウンロードされたパラメータを用いて消費量調整NN258のニューラルネットワークを更新するように構成しても良い。
また、工場内に、消費量調整装置205を備える溶接システムが複数設置されている場合、必要に応じて各溶接システムの消費量調整装置205が上記パラメータを交換しても良い。
In the second embodiment, the
When a plurality of welding systems including the
また、消費量調整装置205は、学習した消費量調整NN258を規定する各種パラメータを外部のサーバへアップロードするように構成しても良い。他の消費量調整装置205は、サーバへアップロードされた当該パラメータを用いて、消費量調整NN258を更新することができる。
In addition, the
なお、実施形態2では、消費量調整NN258、並びに第1良否判定部52a及び第2良否判定部52bがニューラルネットワークを備える例を説明したが、良否判定RNN53a及び良否判定CNN53bの双方又は一方はニューラルネットワークを用いずに溶接結果の良否を判定するように構成しても良い。
In the second embodiment, the
(実施形態3)
図7は実施形態3に係る消費量調整装置305を示す機能ブロック図である。実施形態3に係る消費量調整装置305、溶接システム、消費量調整方法及びコンピュータプログラム50dは、消費量調整部355に入力されるデータが実施形態2と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a functional block diagram showing the
実施形態3に係る消費量調整装置305は、更に溶接条件データ取得部51cを備える。溶接条件データ取得部51cは、溶接条件データを取得する。溶接条件データは、例えば、母材Aの材質、開先形状、溶接電流設定値、溶接電圧設定値、溶接速度設定値、溶接電流を周期的に変動させるときの周波数設定値等の情報を含む。
The
消費量調整部355は、入力された溶接モニタデータ及び画像データ、並びに溶接条件データに基づいて、溶接結果を悪化させること無く消耗品の消費量を削減可能な、消費量の増減を示すデータを出力する学習済みの消費量調整NN358を備える。実施形態3に係る学習済みの消費量調整NN358は、実施形態2と同様の良否総合判定部354及び学習処理部359を用いて更に学習させることができる。
The
実施形態3に係る消費量調整装置305、溶接システム、消費量調整方法及びコンピュータプログラム50dによれば、溶接条件を加味して消費量を調整する構成であるため、より効果的に消耗品の増減を制御することが可能である。
According to the
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is indicated not by the meaning described above but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
1 溶接ロボット
2 溶接電源
3 制御装置
4 撮像装置
5,205,305 消費量調整装置
11 溶接トーチ
12 ワイヤ送給装置
21 電源部
22 ワイヤ送給制御部
23 シールドガス供給部
24 検出部
50 制御部
50a 入力部
50b 出力部
50c 記憶部
50d コンピュータプログラム
51a 溶接モニタデータ取得部
51b 画像データ取得部
51c 溶接条件データ取得部
52a 第1良否判定部
52b 第2良否判定部
53a 良否判定RNN
53b 良否判定CNN
54,254,354 良否総合判定部
55,255,355 消費量調整部
56 消費量制御部
57 最小消費量記憶部
258 消費量調整NN
258a 溶接状態認識ネットワーク部
258b 外観状態認識ネットワーク部
258c 増減決定ネットワーク部
259,359 学習処理部
A 母材
W 溶接ワイヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
53b pass / fail judgment CNN
54, 254, 354
258a welding condition
Claims (16)
溶接工程中又は溶接工程後の溶接状態を示す溶接データを取得する取得部と、
該取得部にて取得した溶接データに基づいて、前記消耗品の消費量が削減されるように、前記消費量を調整する消費量調整部と
を備える消費量調整装置。 A consumption adjustment device for adjusting consumption of consumables in a welding process, comprising:
An acquisition unit for acquiring welding data indicating a welding state during or after the welding process;
And a consumption adjustment unit for adjusting the consumption so that the consumption of the consumable is reduced based on the welding data acquired by the acquisition unit.
前記消費量調整部は、
前記良否判定部が良と判定した場合、前記消費量が減少し、前記良否判定部が否と判定した場合、前記消費量が増加するように、前記消費量の増減を決定する
請求項1に記載の消費量調整装置。 It has a quality determination unit that determines the quality of the welding result based on the welding data acquired by the acquisition unit,
The consumption adjustment unit
If the quality determination unit determines that the quality is good, the consumption amount decreases, and if the quality determination unit determines that the quality is not determined, the increase or decrease of the consumption amount is determined such that the consumption amount increases. Consumption adjustment device as described.
前記消耗品に係る消費量を減少させた結果、溶接結果が良好な状態から不良状態に変化した場合、減少前の前記消費量にて調整を確定させ、確定させた前記消費量を記憶部に記憶させる
請求項2に記載の消費量調整装置。 The consumption adjustment unit
When the welding result changes from a good state to a defective state as a result of reducing the consumption amount related to the consumable item, the adjustment is determined with the consumption amount before reduction, and the determined consumption amount is stored in the storage unit. The consumption adjustment device according to claim 2 which makes it memorize.
前記溶接データが入力された場合、該溶接データが得られるときの溶接工程に係る溶接結果の良否を示すデータを出力するようにニューラルネットワークを学習させた良否判定ニューラルネットワークを備える
請求項2又は請求項3に記載の消費量調整装置。 The quality determination unit
When the welding data is input, there is provided a quality judgment neural network in which a neural network is learned so as to output data indicating the quality of the welding result according to the welding process when the welding data is obtained. The consumption adjustment device according to Item 3.
前記溶接データが入力された場合、前記消耗品の消費量を削減可能な、前記消費量の増減を示すデータを出力するようにニューラルネットワークを学習させた消費量調整ニューラルネットワークを備える
請求項1に記載の消費量調整装置。 The consumption adjustment unit
A consumption adjustment neural network is provided which learns a neural network so as to output data indicating increase / decrease of the consumption that can reduce the consumption of the consumable when the welding data is input. Consumption adjustment device as described.
請求項5に記載の消費量調整装置。 The consumption adjustment device according to claim 5, wherein the consumption adjustment neural network outputs data indicating an increase / decrease amount of the consumption.
前記消費量を増減させた後に得られる前記良否判定部の判定結果に基づいて、前記消費量調整ニューラルネットワークを学習させる学習処理部と
を備える請求項5又は請求項6に記載の消費量調整装置。 A quality determination unit that determines the quality of the welding result based on the welding data acquired by the acquisition unit;
The consumption adjustment device according to claim 5 or 6, further comprising: a learning processing unit for learning the consumption adjustment neural network based on the determination result of the quality determination unit obtained after increasing or decreasing the consumption. .
前記良否判定部が良と判定した場合、前記消費量が減少し、前記良否判定部が否と判定した場合、前記消費量が増加するように、前記消費量調整ニューラルネットワークを学習させる
請求項7に記載の消費量調整装置。 The learning processing unit
The consumption adjustment neural network is trained so that the consumption decreases when the quality judging unit judges that the consumption is good, and the consumption increases when the quality judging unit judges that it is not. Consumption adjustment device described in.
溶接結果が良好及び不良の中間的状態である場合、前記消費量が維持されるように前記消費量調整ニューラルネットワークを学習させる
請求項8に記載の消費量調整装置。 The learning processing unit
The consumption adjustment device according to claim 8, wherein the consumption adjustment neural network is learned so that the consumption is maintained when the welding result is in an intermediate state between good and bad.
前記溶接データが入力された場合、該溶接データが得られるときの溶接工程に係る溶接結果の良否を示すデータを出力するようにニューラルネットワークを学習させた良否判定ニューラルネットワークを備える
請求項7〜請求項9までのいずれか一項に記載の消費量調整装置。 The quality determination unit
8. The quality judgment neural network according to claim 7, further comprising: a quality judgment neural network for learning the neural network so as to output data indicating the quality of the welding result according to the welding process when the welding data is obtained. Item 10. The consumption adjustment device according to any one of items 1 to 9.
請求項10に記載の消費量調整装置。 The consumption adjustment device according to claim 10, wherein the consumption adjustment neural network includes a network configuration substantially the same as all or part of the quality determination neural network.
溶接工程中に検出された溶接電流及び溶接電圧、溶接ワイヤの送給速度、短絡状況、溶接工程中に集音された溶接音、並びに溶接工程後に撮像された溶接部位の画像の少なくとも一つを示すデータを含む
請求項1〜請求項11までのいずれか一項に記載の消費量調整装置。 The welding data is
At least one of the welding current and welding voltage detected during the welding process, the feeding speed of the welding wire, the short circuit condition, the welding noise collected during the welding process, and the image of the welding site imaged after the welding process The consumption adjustment device according to any one of claims 1 to 11, including data to be shown.
ガスシールドアーク溶接で消費されるシールドガス、又は溶接工程で消費される溶接ワイヤを含む
請求項1〜請求項12までのいずれか一項に記載の消費量調整装置。 The consumables are
The consumption adjustment device according to any one of claims 1 to 12, including a shielding gas consumed in gas shield arc welding or a welding wire consumed in a welding process.
溶接トーチを保持する溶接ロボットと、
前記溶接トーチに溶接電流を供給する溶接電源と
を備える溶接システム。 The consumption adjustment device according to any one of claims 1 to 13.
A welding robot holding a welding torch,
A welding power source for supplying a welding current to the welding torch.
溶接工程中又は溶接工程後の溶接状態を示す溶接データを取得し、
取得した溶接データに基づいて、前記消耗品の消費量が削減されるように、前記消費量を調整する
消費量調整方法。 A consumption adjustment method for adjusting consumption of consumables in a welding process, comprising:
Obtain welding data indicating the welding condition during or after the welding process,
The consumption adjustment method which adjusts the said consumption so that the consumption of the said consumables may be reduced based on the acquired welding data.
前記コンピュータに、
溶接工程中又は溶接工程後の溶接状態を示す溶接データを取得し、
取得した溶接データに基づいて、前記消耗品の消費量が削減されるように、前記消費量を調整する
処理を実行させるためのコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to adjust consumption of consumables in a welding process,
On the computer
Obtain welding data indicating the welding condition during or after the welding process,
A computer program for executing a process of adjusting the consumption amount so as to reduce the consumption amount of the consumable item based on the acquired welding data.
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