JP5293994B2

JP5293994B2 - 溶接検査方法、溶接検査装置、溶接検査プログラム

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Publication number: JP5293994B2
Application number: JP2008010660A
Authority: JP
Inventors: 大酒井
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-01-21
Also published as: JP2009172608A

Description

本発明は、溶接検査方法、溶接検査装置、溶接検査プログラムに関する。

自動車の車体組み立て工程において、溶接ロボットを用いたスポット溶接作業が広く行われている。そして、生産準備段階においては、溶接ロボットによる溶接が正しくなされるか否か検査し、溶接作業の適否を確認している。この種の溶接検査装置は、例えば下記特許文献１に開示されている。このものによれば、溶接ロボットによる実溶接打点の位置を３次元測定器にて測定し、これを、予め決められた基準溶接打点の位置と比較することで、溶接の適否を判定している。

一方、実溶接打点の位置は、溶接ロボットの溶接時の動作（軸値等）が特定できれば、それから算出することが可能であり、これを、実溶接打点として代用することが可能である。

この場合、実溶接打点は図１７に示すように、溶接ロボット上の特定位置（ロボット原点）Ｏ１を基準として、打点の座標値が与えられることとなる。

その一方、自動車の設計に携わる設計者は、車体の機械的構造を線画により表現した車体データをＣＡＤ（Computer aided design）システムを用いて作成し、上記したスポット溶接を車体の如何様の位置に打点するかを、上記車体データ上にて設定する。係る車体データは図１８に示すように、車両の前方下部近辺の位置（車体原点）Ｏ２を基準とするので、設計的に定められる基準溶接打点は係る原点Ｏ２を基準として座標値が与えられる。

このように、図１７に示す実溶接打点と図１８に示す基準溶接打点とは、座標値の基準となる原点の位置が異なっているから、実溶接打点と基準溶接打点を比較するにあたり、まず、以下のようにして原点の位置関係を合わせることが必要となる。
（１）図１８に示す車体データに予め溶接ロボットの原点座標Ｏ１を入力しておく。
（２）ＣＡＤシステムを用いて、図１８に示す車体データ上に、溶接ロボットの原点座標Ｏ１を基準として、図１７に示す実溶接打点を入力する。

このようにすれば、図１９に示すように原点同士の位置関係、引いては両溶接打点を位置合わせすることが可能となり、これら溶接打点の位置を比べることで、溶接の適否を検査できる。
特開２００６−８８１６０公報

しかしながら、上記方法では、実溶接打点と基準溶接打点を比較するにあたって、まず、実溶接打点を図１８、図１９に示す車体データ上に入力する必要があり、これにはＣＡＤシステムが必須となる。その一方、ＣＡＤシステムは高価であり、工場の生産ラインにこれを併設することはまず不可能である。そのため、入力作業をＣＡＤシステムを完備した別のところで行なわなければならず、溶接の適否を、溶接ロボットが設置された工場の生産ラインその場所にて検査できない。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ＣＡＤシステムによらず溶接の適否を検査可能とすることを目的とする。

本発明は、溶接ロボットがワーク上に溶接を行う実溶接打点と予め定められた基準溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する溶接検査装置に適用される溶接検査方法であって、複数の基準溶接打点からなる打点群を基準側の打点群と定義し、複数の実溶接打点からなる打点群をロボット側の打点群と定義し、前記打点群を構成する少なくとも３点以上の溶接打点により形作られる図形を図形パターンと定義したときに、前記溶接ロボットのプログラム格納部から読み出した溶接工程に対応する動作プロブラムの内容に基づいて実溶接打点を算出すると共に、前記基準側と前記ロボット側の双方の図形パターンが、類似する図形パターンとなる溶接打点の組み合わせを、図形を構成する辺の長さ及び図形面積に基づいて決定する第一ステップと、前記類似する図形パターンを構成する組み合わせとして決定された基準側、ロボット側双方の溶接打点に基づいて前記基準側の打点群に対して前記ロボット側の打点群を位置合わせする第二ステップと、前記位置合わせ後、基準溶接打点とそれに対応する実溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する第三ステップとからなるところに特徴を有する。

この発明の実施態様として以下の構成とすることが好ましい。
・前記第一ステップにおいて、前記打点群から少なくとも３点以上の溶接打点を任意に選択する処理を溶接打点の組み合わせを変えつつ繰り返し行うことで、前記基準側の打点群、前記ロボット側の打点群のそれぞれについて、複数の図形パターンを生成すると共に、生成された基準側の図形パターンの特徴とロボット側の図形パターンの特徴とを比較することにより、両打点群から類似する一組の図形パターン、及び当該図形パターンを構成する溶接打点の組み合わせを決定する。このようにすれば、比較的簡単な処理で類似する一組の図形パターンを決定出来る。

・前記第一ステップにて、前記類似する一組の図形パターンを決定するときに、図形を構成する辺が長い特徴を持つ図形パターンを優先させる。
・前記第一ステップにて、前記類似する一組の図形パターンを決定するときに、図形面積が大きい特徴を持つ図形パターンを優先させる。このようにすれば、打点群同士を位置合わせたときの誤差を抑えることが可能となる。

本発明は、溶接ロボットがワーク上に溶接を行う実溶接打点と予め定められた基準溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する溶接検査装置であって、複数の基準溶接打点からなる打点群を基準側の打点群と定義し、複数の実溶接打点からなる打点群をロボット側の打点群と定義し、前記打点群を構成する少なくとも３点以上の溶接打点により形作られる図形を図形パターンと定義したときに、前記複数の基準溶接打点に関するデータを記憶した記憶部と、前記溶接ロボットのプログラム格納部から読み出した溶接工程に対応する動作プロブラムの入力を受け付ける入力部と、前記溶接工程に対応する動作プロブラムの内容に基づいて実溶接打点を算出する算出手段と、前記記憶部に記憶された基準溶接打点に関するデータ、及び前記算出手段にて算出した実溶接打点に関するデータに基づいて、前記基準側と前記ロボット側の双方の図形パターンが、類似する図形パターンとなる溶接打点の組み合わせを、図形を構成する辺の長さ及び図形面積に基づいて決定する処理を行う組合決定手段と、前記類似する図形パターンを構成する組み合わせとして決定された基準側、ロボット側双方の溶接打点に基づいて、前記基準側の打点群に対して前記ロボット側の打点群を位置合わせする処理を行う位置合わせ手段と、前記位置合わせ後、前記基準溶接打点とそれに対応する実溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する検査手段と、からなるところに特徴を有する。

本発明は、溶接ロボットがワーク上に溶接を行う実溶接打点と予め定められた基準溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する溶接検査装置に適用される溶接検査プログラムであって、複数の基準溶接打点からなる打点群を基準側の打点群と定義し、複数の実溶接打点からなる打点群をロボット側の打点群と定義し、前記打点群を構成する少なくとも３点以上の溶接打点により形作られる図形を図形パターンと定義したときに、前記溶接ロボットのプログラム格納部から読み出した溶接工程に対応する動作プロブラムの入力を受け付ける入力部と、前記複数の基準溶接打点に関するデータを記憶した記憶部と、を少なくとも備えたコンピュータを、前記溶接工程に対応する動作プロブラムの内容に基づいて実溶接打点を算出する算出手段と、前記記憶部に記憶された基準溶接打点に関するデータ、及び前記算出手段にて算出した実溶接打点に関するデータに基づいて、前記基準側と前記ロボット側の双方の図形パターンが、類似する図形パターンとなる溶接打点の組み合わせを、図形を構成する辺の長さ及び図形面積に基づいて決定する処理を行う組合決定手段と、前記類似する図形パターンを構成する組み合わせとして決定された基準側、ロボット側双方の溶接打点に基づいて、前記基準側の打点群に対して前記ロボット側の打点群を位置合わせする処理を行う位置合わせ手段と、前記位置合わせ後、前記基準溶接打点とそれに対応する実溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する検査手段として機能させるところに特徴を有する。

本発明（請求項１の発明、請求項５の発明、請求項６の発明）によれば、溶接打点により構成される図形パターンに着目し、係る図形パターンを基にして打点群同士を位置合わせすることとした。具体的には、基準側、ロボット側双方の打点群から形状の類似する一組の図形パターンを決定し、これら類似する図形パターンを構成する溶接打点に基づいて基準側の打点群にロボット側の打点群を位置合わせする構成とした。このようにしてやれば、従前ではＣＡＤシステムの助けを必須とした打点群同士の位置合わせ処理を、溶接検査装置の内部処理にて行うことが可能となり、溶接検査装置単独で溶接の適否を判定できる。

本発明の一実施形態を図１ないし図１６によって説明する。図１は溶接ロボットＲの正面図である。本溶接ロボットＲは多関節型のロボットであって、自動車の組み立て製造ラインに設置されて車体（以下、ワーク）に対して溶接作業を行うものである。

図１に示すように、溶接ロボットＲはベース部２０と、ベース部２０に対して周方向への旋回動作が可能とされた旋回ボディ部２１と、旋回ボディ部２１上に設けられたアーム機構３０と、アーム機構３０の先端に設けられた溶接ガン４０とから構成されている。

アーム機構３０は第一アーム３１と、第二アーム３２と、第二アーム３２の先端に設けられる第三アーム（図略）とから構成されており、各アームが独立して動作可能となっている。

溶接ガン４０はコの字状をなすガン本体部４１に、固定電極４２と可動電極４３とを設けたものである。可動電極４３は図１における左右方向に進退自在とされ、固定電極４２との間にワークを挟み込んで加圧する構成となっている。

そして、ベース部２０、各アーム同士をジョイントする結合部、溶接ガン４０など溶接ロボットＲの各制御要素には、サーボモータＭよりなる駆動装置がそれぞれ組み込まれている。これら各サーボモータＭは、ロータリーエンコーダ等の位置検出センサをそれぞれ付設しており、回転角度（以下、軸値とも言う）を高精度に制御できる構成となっている。尚、本実施形態の溶接ロボットＲは上記サーボモータＭ（溶接ガン４０のモータを除く）を６個内蔵した６軸ロボットとされている。

図２には、上記溶接ロボットＲを制御する制御装置５０と、溶接検査装置１００の電気的構成を示すブロック図が示されている。制御装置５０は演算処理部５１、プログラム格納部５２、ＲＡＭ５３、ロボット制御部５４などを主体に構成されている。

プログラム格納部５２には、溶接ロボットＲを制御するための動作プログラムが格納されている。本実施形態のものは、ワークの複数箇所に溶接を行うこととしており、図３に示すように、動作プログラムが複数のサブプログラムから構成されている。

ＲＡＭ５３は、演算制御部５１が各種作業を行う際の作業領域となるものであり、溶接ロボットＲを駆動させるときには、ＲＡＭ５３の所定領域上に動作プログラムがロードされて演算処理部５１によって実行される。

動作プログラムが実行されると、演算処理部５１はプログラムに従って、ロボット制御部５４に各種の指令を与える。すると、溶接ロボットＲを構成する各サーボモータＭが適宜駆動される。これにより、まず、溶接ガン４０がワーク上の溶接位置に移動する。そして、溶接ガン４０が溶接位置に達すると、続いて可動電極４３が固定電極４２に接近移動する。これにより、ワーク上の溶接位置が両電極４２、４３に挟まれ加圧された状態となる。そして加圧後、通電操作が行われ、そのときの抵抗熱でワークは溶接されることとなる。

また、図２における符号５７は入出力部である。同入出力部５７には、操作部６１、条件入力部６３、表示部６５、保存キー６７などを備えたティーチングペンダント６０が電気的に接続されている。

係るティーチングペンダント６０はいわゆる教示装置であって、操作部６１を介して溶接ロボットＲを遠隔操作出来、また条件入力部６３により加圧の有無や、溶接条件に関するデータを入力操作できる。そして、溶接ロボットＲが特定の姿勢になったところで、保存キー６７を操作してティーチングペンダント６０に保存指令を与えると、そのときの各サーボモータＭの軸値、加圧の有無、入力された溶接条件などの情報が制御装置５０内に保存される構成となっている。

以上のことから、溶接作業を行うワーク上に溶接ガン４０を移動させ、ワーク上の溶接位置に溶接ガン４０の加圧点がほぼ一致したところで、溶接条件などを入力しつつ保存キー６７を操作することにより、溶接位置に対応する各サーボモータＭの軸値、加圧の有無、溶接条件に関する情報を保存出来る。このようなティーチング作業を１ステップずつ行うことで、溶接ロボットＲに溶接作業手順を教示できる（教示作業）。

尚、先に説明したサブプログラムは、上記ティーチング作業にて保存された各サーボモータＭの軸値、加圧の有無、及び溶接条件（加圧値、通電時間、電流量）に基づいて生成されたものである。このように、ティーチング作業により得られたデータを基にサブプログラムを作成することで、ティーチング作業により教示した溶接作業手順を溶接ロボットＲに再現させることが可能となる。

また、本実施形態のものは、次に説明する溶接検査装置１００にて溶接ロボットＲによる溶接の適否を検査することとしているが、係る検査に際して、検査対象となる溶接工程に対応する動作プログラムが、溶接ロボットＲのプログラム格納部５２から溶接検査装置１００に読み出される（実行される訳ではない）構成となっている。

そして、読み出された動作プログラムの内容に基づいて、溶接ロボットＲがワークに溶接を行う実溶接打点の位置（座標）が、自動的に算出される構成となっている。

このように動作プログラムの内容から実溶接打点の位置を算出できるのは、以下の理由による。既に説明したように、動作プログラムを構成するサブプログラムはティーチング作業により得られたデータを基に生成されたものであり、溶接ロボットＲを構成する各サーボモータＭの軸値、及び加圧の有無等の情報が含まれている。

従って、各サーボモータＭの軸値に加えて、溶接ロボットＲのロボットデータ（アーム機構３０を構成する各アーム３１、３２、３３の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３、溶接ガン４０の長さＬ４など）の情報を得ることが出来れば、動作プログラムを実行させたときに溶接ロボットＲが如何様の姿勢をとるのか算出することが出来、更には溶接ロボットＲの姿勢から溶接ロボットＲが溶接を行う実溶接打点の位置を算出（以下、実溶接打点自動算出処理と呼ぶ）できる。

尚、図４中にもあるように、サブプログラムとして記憶されている軸値には、溶接打点に対応する軸値以外にも、ある打点からある打点に移動する際の動作を付けるための軸値など各種の軸値がある。しかし、溶接打点に対応する軸値とそれ以外の軸値は、加圧の有無より判別できる。例えば、図４の例であれば、「Ｐｊ１」と「Ｐｊ２」の２点が溶接ロボットＲの実溶接打点であり、その座標値はそれぞれ（Ｘｊ１、Ｙｊ１、Ｗｊ１）と、（Ｘｊ２、Ｙｊ２、Ｗｊ２）である。

図２に戻って説明を続けると、溶接検査装置１００はノート型のパーソナルコンピュータより構成され、溶接ロボットＲの制御装置５０に対して入出力部１８０を通じて外部接続できる構成となっている。

溶接検査装置１００は溶接ロボットＲによる溶接の適否を、例えば生産準備段階にて検査するものであり、演算処理部１１０、検査プログラム格納部１２０、ロボットデータ記憶部１３０、基準データ記憶部１４０、ＲＡＭ１５０、ユーザインターフェース（キーボード、タッチパネル等）１６０、表示部１７０、制御装置５０との間にて各種信号を送受信する入出力部１８０から構成されている。

演算処理部１１０はＣＰＵより構成され、演算機能を担っている。検査プログラム格納部１２０には、溶接の適否を検査するための溶接検査プログラムが格納されている。

ロボットデータ記憶部１３０には、アーム機構３０を構成する各アーム３１、３２、３３の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３、溶接ガン４０の長さＬ４に関するデータが記憶されている。

基準データ記憶部１４０には、基準溶接打点に関する各種データが保存されている。ここでいう基準溶接打点というのは設計段階において設定された溶接打点であり、また各種データというのは打点の座標値（３次元の座標値Ｘ、Ｙ、Ｗ）、溶接条件（加圧値、通電時間、電流量）である。

尚、本例では、次に説明する検査対象の溶接工程が図５に示す車両の７点に溶接を行う工程となっており、係る溶接工程に対応して基準データ記憶部１４０には、図７の（Ａ）にて示すように、７つの基準溶接打点Ｐｓ１〜Ｐｓ７について、打点の座標値、及び溶接条件が記憶されている。

次に、溶接検査装置１００により実行される溶接の適否の検査手順を説明する。検査を開始するには、まず、溶接検査装置１００を制御装置５０に外部接続し、その後、ユーザインターフェース１６０を通じて溶接検査装置１００に検査開始指令を与えてやる。すると、溶接検査プログラムがＲＡＭ１５０上にロードされ演算処理部１１０によって実行される。

溶接検査プログラムが実行されると、図８に示すように、先に説明した実溶接打点自動算出処理が演算処理部１１０により実行される（Ｓ１０）。具体的には、溶接検査の対象となる溶接工程に対応する動作プログラム（例えば、動作プログラム１）が、溶接ロボットＲのプログラム格納部５２から溶接検査装置１００に読み出される。

そして、動作プログラムが読み出されると、プログラムの内容から溶接ロボットＲを構成する各サーボモータＭの軸値などを読み取る処理が演算処理部１１０により行われ、更には読み取られたサーボモータＭの軸値等に基づいて溶接ロボットＲの実溶接打点の位置が算出される。尚、演算処理部１１０が本発明の「算出手段」に相当し、演算処理部１１０により実行されるＳ１０の処理により、本発明の「算出手段」の果たす処理機能が実現されている。

本例では、係る処理を行うことで、図６にて示す７つの実溶接打点Ｐｊ１〜Ｐｊ７の座標値がそれぞれ算出され、算出された結果はＲＡＭ１５０に一時記憶される。また、軸値を読み出す際には、各実溶接打点の溶接条件に関するデータがプログラムの内容から読み出され、ＲＡＭ１５０に打点の座標値と共に溶接条件が記憶される構成となっている（図７の（Ｂ）参照）。

ここまでの処理が終了すると、図７の（Ａ）、（Ｂ）にて示すように、各基準溶接打点について打点の座標値と溶接条件、並びに各実溶接打点について打点の座標値と溶接条件がそれぞれデータとして取得された状態（尚、基準溶接打点に関するデータについては基準データ記憶部１４０から読み出すことにより、これを取得できる）となる。そのため、基準溶接打点の座標の基準と実溶接打点の座標の基準同士が一致していれば、各溶接打点の座標値を比較することで、基準溶接打点に実溶接打点が合致しているかどうか、位置ずれの有無を判別できる。しかしながら、基準溶接打点の位置は、車体の機械的構造を線画により表現した車体データ上にて設定されたものである一方、実溶接打点の位置は溶接ロボットＲの姿勢より算出したものであり、両者の座標の基準は一致していない。

そこで、本実施形態のものは、以下に説明するＳ２０〜Ｓ４０の処理にて不一致状態にある双方の座標系の基準をまず一致させ、その上でＳ５０の処理にて打点の位置ずれ等、溶接の適否を判定することとしている。尚、以下の説明において、基準溶接打点Ｐｓ１〜Ｐｓ７の全体を基準側の打点群と呼び、実溶接打点Ｐｊ１〜Ｐｊ７の全体をロボット側の打点群と呼ぶものとする。

Ｓ２０では演算処理部１１０により、基準側、ロボット側双方の打点群のそれぞれについて、以下の処理が行われる。
（１）溶接打点を、任意に４点選択する。
（２）選択された４点の溶接打点を頂部とする図形パターンの特徴（４辺の長さ、面積）データを算出する。
（３）上記（１）、（２）の処理を、溶接打点の組み合わせが尽きるまで繰り返し行う。

具体例を挙げると、溶接打点としてＰｓ１、Ｐｓ２、Ｐｓ３、Ｐｓ４の４点が選択された場合、図形パターンは図９にてハッチングで示す図形となり、係る図形パターンの特徴データとして、ハッチングで示す図形の面積（本発明の「図形面積」に相当）、及び図形を構成する各辺Ｆ１１〜Ｆ１４の長さがそれぞれ算出されることとなる。

このような処理が繰り返し行われることで、Ｓ２０の処理が完了したときには、図１０に示すような図形パターンの特徴データの一覧が、基準側、ロボット側双方の打点群についてそれぞれ得られる。

次に、Ｓ３０では演算処理部１１０により、類似する図形パターンの組を決定する処理が行われる。具体的には、Ｓ２０にて得られた特徴データの一覧に基づいて、基準側の打点群の図形パターンの特徴データと、ロボット側の打点群の図形パターンの特徴データとを比較する処理が行れ、基準側の打点群とロボット側の打点群から特徴データが類似する一の図形パターンが選択される。

このときに、演算処理部１１０は、同じ程度の類似性を持つ図形パターンの組が複数ある場合には、面積のより大きな図形パターン、各辺の長さがより長い図形パターンを優先させて組を決定する。このような構成とすることで、後に打点群同士を位置合わせたときの誤差を抑えることが可能となる。

尚、演算処理部１１０により実行されるＳ２０、Ｓ３０の処理により、本発明の「組合決定手段」の果たす処理機能が実現されている。また、本例では、Ｓ３０の処理にて類似する図形パターンの組として、図１１に示すように基準側の打点群にあってはＰｓ２、Ｐｓ３、Ｐｓ６、Ｐｓ７を頂点とする図形パターンが、ロボット側の打点群にあってはＰｊ２、Ｐｊ３、Ｐｊ６、Ｐｊ７を頂点とする図形パターンがそれぞれ選択されたものとして説明を続ける。また、Ｓ１０〜Ｓ３０までの処理が本発明の第一ステップに相当する処理である。

かくして類似する図形パターンの組が決定されると、Ｓ４０では類似する図形パターンを構成する溶接打点に基づいて、基準側の打点群にロボット側の打点群を合わせる処理が、演算処理部１１０により行われる。

順を追って説明してゆくと、まず、Ｓ３０の処理にて決定された図形パターンを構成する４つの溶接打点から代表打点の組が選択される。代表打点は、基準側の打点とロボット側の打点が対応していれば、４つの溶接打点のうち、いずれの打点であってもよい。尚、打点同士が対応しているかどうかを確認するには、少なくとも個々の打点を判別することが必要となるが、これに関しては打点が、どの辺を構成しているのかで判別できる。

さて、ここでは、代表打点の組として基準側の打点群にあっては溶接打点Ｐｓ３が選択され、ロボット側の溶接打点にあっては溶接打点Ｐｊ３が選択されたものとする（図１２参照）。

代表打点の組が選択されると、次に、基準側の代表打点Ｐｓ３にロボット側の代表打点Ｐｊ３が一致（より具体的に言えば、座標値が一致）するように、ロボット側の打点群の全体を平行移動させる処理が演算処理部１１０により行われる（図１２、図１３参照）。尚、このとき、ロボット側の打点群は、構成する各実溶接打点の相対的な位置関係（言い換えれば、打点群の形状）を保った状態にて、平行移動される。

ロボット側の打点群の全体を平行移動させる処理が完了すると、次に、平行移動させたロボット側の打点群の全体を、代表打点Ｐｓ３を中心として、ロボット側の実溶接打点（例えば、Ｐｊ２）が対応する基準側の基準溶接打点（例えば、Ｐｓ２）に最も近くなるように、３次元的に回転される処理が演算処理部１１０により行われる。尚、この３次元的な打点群の回転も、上記平行移動と同様に、構成する各実溶接打点の相対的な位置関係（言い換えれば、打点群の形状）を保った状態にて行われる。

ここまでの処理が終了すると、図１４に示すように、代表打点Ｐｓ３、Ｐｊ３の組と、溶接打点Ｐｓ２、Ｐｊ２の組の打点同士が一致した状態となる。

そして、上記処理に続いて、今度はロボット側の打点群の全体を、一致した状態にある上記２点Ｐｓ２、Ｐｓ３を結ぶ直線を軸として、ロボット側の実溶接打点（例えば、Ｐｊ７）が対応する基準側の基準溶接打点（例えば、Ｐｓ７）に最も近くなるように、２次元的に回転させる処理が演算処理部１１０により行われる。尚、この２次元的な打点群の回転も、上記３次元的な打点群の回転、平行移動と同様に、構成する各実溶接打点の相対的な位置関係（言い換えれば、打点群の形状）を保った状態にて行われる。

ここまでの処理が終了すると、図１５に示すように、基準側の打点群にロボット側の打点群がほぼ一致し、基準側の打点群を構成する各基準溶接打点に対応する実溶接打点がほぼ重なった状態となる。

尚、本実施形態のものは、ここまでの処理が完了した後、更に、類似する図形パターンを構成する全溶接打点同士のずれが最も小さくなるに、ロボット側の打点群の位置を微調整する処理を行うこととしている。

このような微調整処理の一例としては、ロボット側の打点群の全体を微小距離平行移動させつつ、その都度、溶接点Ｐｓ３、Ｐｊ３間の距離、溶接点Ｐｓ２、Ｐｊ２間の距離、溶接点Ｐｓ７、Ｐｊ７間の距離、溶接点Ｐｓ６、Ｐｊ６間の距離をそれぞれ算出し、これら距離の総和が最も小さくなる位置をロボット側の打点群の最終位置としてやればよい（図１６参照）。

尚、演算処理部１１０により実行される上記Ｓ４０の処理により、本発明の「位置合わせ手段」の果たす処理機能が実現されている。また、Ｓ４０の処理が本発明の第二ステップに相当する処理である。

かくして、Ｓ４０の処理が完了すると、次に処理はＳ５０に移行し、演算処理部１１０により基準側の打点群の打点数とロボット側の打点群の打点数とを比較する処理（いわゆるＮチェック）が行われる。

打点数を比較する処理が完了すると、次に、基準溶接打点に対する実溶接打点の位置のずれ、溶接条件の適否を判定する処理が演算処理部１１０により行われる（いわゆるＰチェック）。例えば、実溶接打点Ｐｊ１について判定する場合には、実溶接打点Ｐｊ１の座標値（より具体的には、Ｓ４０の処理にて打点群同士を位置合わせした後の座標値）と、基準溶接打点Ｐｓ１の座標値に基づいて両打点同士の距離が算出される。

そして、算出された距離が予め定められた基準を下回っている場合には、ずれ量が許容範囲内であると判定（ＯＫ判定）され、これとは反対に算出された距離が予め定められた基準を上回っている場合には、ずれ量は許容範囲外であると判定（ＮＧ判定）される。

また、上記した位置ずれの判定と共に、基準溶接打点Ｐｓ１と実溶接打点Ｐｊ１の双方について、溶接条件に関するデータの読み出しが行われ、溶接条件が一致しているか確認される。

そして、打点群を構成する全溶接打点について、位置ずれの判定、溶接条件を確認する処理が完了すると、次にＳ６０に移行してＳ５０にて行われた溶接の適否についての判定結果が出力され、検査対象となる溶接工程について、溶接の適否を検査する処理は完了する。

そして、本実施形態のものは、Ｓ６０の出力処理にて判定結果の一覧、すなわちＮチェック、Ｐチェックの双方の判定結果が、溶接検査装置１００の表示部１７０に表示される構成としてある。尚、演算処理部１１０により実行される上記Ｓ５０の処理により、本発明の「検査手段」の果たす処理機能が実現されている。また、Ｓ５０の処理が本発明の第三ステップに相当する処理である。

次に、本実施形態の溶接検査装置１００の効果について説明する。
溶接の適否を判定（検査）するには、まず前提として、基準側の打点群にロボット側の打点群を位置合わせしなければならず、これには何らかの基準が必要となる。

この点に関し、本実施形態のものは、溶接打点により形成される図形パターンに着目し、係る図形パターンを位置合わせの基準とした。具体的には、基準側、ロボット側双方の打点群から類似する一組の図形パターンを決定し、これら類似する図形パターンを構成する溶接打点に基づいて基準側の打点群にロボット側の打点群を位置合わせする構成とした。

このようにしてやれば、従前ではＣＡＤシステムの助けを必須とした打点群の位置合わせ処理を溶接検査装置１００の内部処理にて行うことが可能となる。

従って、溶接検査装置１００に予め基準側の打点群を構成する各基準溶接打点のデータを入力しておけば、あとは溶接検査装置１００を溶接ロボットＲの制御装置５０に外部接続して、溶接ロボットＲから各実溶接打点のデータを読み出してやれば、その場、すなわち溶接ロボットＲの設置位置近傍で溶接の適否を判定できる。

そして、更に、溶接ロボットＲの設定に誤りがある場合には、必要な修正作業（動作プログラムの変更、ティーチングペンダント６０による再ティーチングなどを）を、その場で直ぐに、行なえる。以上のことから、溶接の適否の判定、及び修正作業を極めて短時間に完了させることが可能となる。

また、一般に、組み立てラインでは、必ずしも一通り溶接工程に従って生産が進められるわけではなく、例えば、同一車種であっても、グレードなどが異なれば、シートアレンジや付属する部品が変わるため、溶接工程も異なる工程となる。

すなわち、ある溶接工程では溶接打点数が例えば１０個だったものが、他の溶接工程では溶接打点数が例えば９個であるなど、打点の打ち替えを行っている。従って、溶接の適否を検査する場合にも、実際には、これら複数の溶接工程を全て検査する必要があり、手間がかかる。

この点、本実施形態のものは、各溶接工程に対応する打点群のデータ（打点群を構成する各基準溶接打点のデータ）を溶接検査装置１００のデータ記憶部１４０にそれぞれ記憶させておけば、あとは、各溶接工程に対応する動作プログラムを溶接ロボットＲから順に読み出して溶接の適否の判定をすることで、全溶接工程の検査作業を手間をかけず、簡単に実施できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、溶接ロボットＲに対してティーチングペンダント６０を用いて溶接作業手順を教示する例を説明したが、溶接ロボットＲに溶接作業を教示させる方法は、それ以外の方法、例えばオフラインティーチングによるものであってもよい。

ここでいう、オフラインティーチングとは、溶接ロボットＲが実行する動作プログラムを、オフラインティーチング装置（不図示）により自動計算させるものであり、その結果を入出力部５７を通じてプログラム格納部５２に記憶させておけば、上記したティーチングペンダント６０を用いた教示作業を行うことなく、溶接ロボットＲに所望の溶接作業を行わせることが可能である。

（２）上記実施形態では、動作プログラムの内容から溶接ロボットＲを構成する各サーボモータＭの軸値を読み取り、読み取った軸値を基にして、各実溶接打点の座標値を算出する構成をとった。

実溶接打点の座標値は上記のように動作プログラムの内容から読み取る方法の他、以下の方法により取得してもよい。
・溶接ロボットＲにデモ溶接作業を行わせ、その後ワーク上の溶接打点を３次元測定器にて測定して実溶接打点の座標を得る。
・溶接ロボットＲにデモ溶接作業を行わせ、そのときの位置センサの出力からサーボモータＭの回転角度を検出する。そして、回転角度、すなわち軸値から実溶接打点の座標を算出する。

（３）上記実施形態では、図形パターンを４角形としたが、図形パターンは少なくとも３点以上の溶接打点からなるものであればよく、その形状は３角形、或いは５角形等であってもよい。

本実施形態に適用された溶接ロボットの正面図溶接ロボットを制御する制御装置、及び溶接検査装置の電気的構成を示すブロック図動作プログラムのプログラム構成を示す図溶接ロボットの軸値と実溶接打点の座標値との関係を示す図表基準溶接打点の分布を示す図実溶接打点の分布を示す図（Ａ）打点の座標値、溶接条件を各基準溶接打点ごとにまとめた図表、（Ｂ）打点の座標値、溶接条件を各実溶接打点ごとにまとめた図表溶接検査装置により実行される溶接検査処理の流れを示すフローチャート図図形パターンを示す図基準側の打点群、ロボット側の打点群の双方について図形パターンの特徴データをまとめた図表類似する図形パターンを示す図基準側の打点群にロボット側の打点群を位置合わせする過程を示す図同じく基準側の打点群にロボット側の打点群を位置合わせする過程を示す図同じく基準側の打点群にロボット側の打点群を位置合わせする過程を示す図同じく基準側の打点群にロボット側の打点群を位置合わせする過程を示す図同じく基準側の打点群にロボット側の打点群を位置合わせする過程を示す図従来技術を説明する図同じく、従来技術を説明する図同じく、従来技術を説明する図

符号の説明

２０…ベース部
２１…旋回ボディ
３０…アーム機構
４０…溶接ガン
５０…制御装置
５１…プログラム格納部
５４…ロボット制御部
５７…入出力部
６０…ティーチングペンダント
１００…溶接検査装置
１１０…演算処理部（本発明の「組合決定手段」、「位置合わせ手段」、「検査手段」に相当）
１２０…検査プログラム格納部
１３０…ロボットデータ記憶部
１４０…基準データ記憶部（本発明の「記憶部」に相当）
１５０…ＲＡＭ
１７０…表示部
１８０…入出力部（本発明の「入力部」に相当）
Ｍ…溶接ロボット

Claims

溶接ロボットがワーク上に溶接を行う実溶接打点と予め定められた基準溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する溶接検査装置に適用される溶接検査方法であって、
複数の基準溶接打点からなる打点群を基準側の打点群と定義し、
複数の実溶接打点からなる打点群をロボット側の打点群と定義し、
前記打点群を構成する少なくとも３点以上の溶接打点により形作られる図形を図形パターンと定義したときに、
前記溶接ロボットのプログラム格納部から読み出した溶接工程に対応する動作プロブラムの内容に基づいて実溶接打点を算出すると共に、
前記基準側と前記ロボット側の双方の図形パターンが、類似する図形パターンとなる溶接打点の組み合わせを、図形を構成する辺の長さ及び図形面積に基づいて決定する第一ステップと、
前記類似する図形パターンを構成する組み合わせとして決定された基準側、ロボット側双方の溶接打点に基づいて前記基準側の打点群に対して前記ロボット側の打点群を位置合わせする第二ステップと、
前記位置合わせ後、基準溶接打点とそれに対応する実溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する第三ステップとからなることを特徴とする溶接検査方法。
前記第一ステップにおいて、
前記打点群から少なくとも３点以上の溶接打点を任意に選択する処理を溶接打点の組み合わせを変えつつ繰り返し行うことで、前記基準側の打点群、前記ロボット側の打点群のそれぞれについて、複数の図形パターンを生成すると共に、
生成された基準側の図形パターンの特徴とロボット側の図形パターンの特徴とを比較することにより、両打点群から類似する一組の図形パターン、及び当該図形パターンを構成する溶接打点の組み合わせを決定することを特徴とする請求項１に記載の溶接検査方法。
前記第一ステップにて、前記類似する一組の図形パターンを決定するときに、図形を構成する辺が長い特徴を持つ図形パターンを優先させることを特徴とする請求項２に記載の溶接検査方法。
前記第一ステップにて、前記類似する一組の図形パターンを決定するときに、図形面積が大きい特徴を持つ図形パターンを優先させることを特徴とする請求項２に記載の溶接検査方法。
溶接ロボットがワーク上に溶接を行う実溶接打点と予め定められた基準溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する溶接検査装置であって、
複数の基準溶接打点からなる打点群を基準側の打点群と定義し、
複数の実溶接打点からなる打点群をロボット側の打点群と定義し、
前記打点群を構成する少なくとも３点以上の溶接打点により形作られる図形を図形パターンと定義したときに、
前記複数の基準溶接打点に関するデータを記憶した記憶部と、
前記溶接ロボットのプログラム格納部から読み出した溶接工程に対応する動作プロブラムの入力を受け付ける入力部と、
前記溶接工程に対応する動作プロブラムの内容に基づいて実溶接打点を算出する算出手段と、
前記記憶部に記憶された基準溶接打点に関するデータ、及び前記算出手段にて算出した実溶接打点に関するデータに基づいて、前記基準側と前記ロボット側の双方の図形パターンが、類似する図形パターンとなる溶接打点の組み合わせを、図形を構成する辺の長さ及び図形面積に基づいて決定する処理を行う組合決定手段と、
前記類似する図形パターンを構成する組み合わせとして決定された基準側、ロボット側双方の溶接打点に基づいて、前記基準側の打点群に対して前記ロボット側の打点群を位置合わせする処理を行う位置合わせ手段と、
前記位置合わせ後、前記基準溶接打点とそれに対応する実溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する検査手段と、からなることを特徴とする溶接検査装置。
溶接ロボットがワーク上に溶接を行う実溶接打点と予め定められた基準溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する溶接検査装置に適用される溶接検査プログラムであって、
複数の基準溶接打点からなる打点群を基準側の打点群と定義し、
複数の実溶接打点からなる打点群をロボット側の打点群と定義し、
前記打点群を構成する少なくとも３点以上の溶接打点により形作られる図形を図形パターンと定義したときに、
前記溶接ロボットのプログラム格納部から読み出した溶接工程に対応する動作プロブラムの入力を受け付ける入力部と、前記複数の基準溶接打点に関するデータを記憶した記憶部と、を少なくとも備えたコンピュータを、
前記溶接工程に対応する動作プロブラムの内容に基づいて実溶接打点を算出する算出手段と、
前記記憶部に記憶された基準溶接打点に関するデータ、及び前記算出手段にて算出した実溶接打点に関するデータに基づいて、前記基準側と前記ロボット側の双方の図形パターンが、類似する図形パターンとなる溶接打点の組み合わせを、図形を構成する辺の長さ及び図形面積に基づいて決定する処理を行う組合決定手段と、
前記類似する図形パターンを構成する組み合わせとして決定された基準側、ロボット側双方の溶接打点に基づいて、前記基準側の打点群に対して前記ロボット側の打点群を位置合わせする処理を行う位置合わせ手段と、
前記位置合わせ後、前記基準溶接打点とそれに対応する実溶接打点とを比較することで溶接の適否を検査する検査手段として機能させる溶接検査プログラム。