JP7203942B1 - 溶接システム、溶接方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】溶接を行う人の負担を軽減する。【解決手段】本発明の一態様は、鋼材に沿って配置されたガイドレールを所定方向に移動しつつ前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、前記鋼材に設けられた建方治具の位置に関する建方治具位置情報と、前記溶接ロボットの位置を示すロボット位置情報と、を取得する位置情報取得部と、前記ロボット位置情報及び前記建方治具位置情報に基づき、前記建方治具に対する前記溶接ロボットの位置を示す相対情報を取得する相対情報取得部と、を備える溶接システムである。【選択図】図22

Description

本発明は、溶接システム、溶接方法及びプログラムに関する。
高層ビルなどの大型建築物には、角形の鋼管を溶接により継ぎ足して形成された鋼管柱が用いられている。角形の鋼管の継ぎ足しには、ガイドレールに沿って鋼管の周囲を巡回可能な溶接ロボットが利用される。具体的には、まず、鋼管同士を建方治具によって仮止めした状態で、溶接ロボットにより鋼管の初期溶接を行う。その後、建方治具を鋼管から取り外し、溶接ロボットにより鋼管の本溶接を行う。
初期溶接の際には、溶接ロボットと建方治具との接触を防止する必要がある。特許文献1においては、建方治具を鋼管の角部に取り付け、溶接ロボットが鋼管の角部に到達した際に、溶接ロボットの溶接トーチを建方治具と接触しない位置に移動させる。
特開平8-229676号公報
特許文献1においては、建方治具の取り付け位置が鋼管の角部に限定される。しかしながら、鋼管の角部は冷間曲げ加工により形成されるため、鋼管の他の部分よりも強度が弱くなる。建方治具を鋼管の角部に取り付けた場合、初期溶接後に建方治具を鋼管から取り外すことにより、鋼管の角部の強度がさらに低下する可能性がある。
上記の理由から、建方治具は鋼管の直線部に取り付けることが望ましい。しかしながら、建方治具を鋼管の直線部に取り付けた場合、建方治具の位置を把握することが難しく、溶接ロボットと建方治具との接触を防止するための機構が煩雑となる。したがって、このような場合であっても、溶接ロボットを容易且つ精度よく制御することが求められる。なお、このような事情は鋼管に限らず鋼材に共通であった。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することが可能な溶接システム、溶接方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、鋼材に沿って配置されたガイドレールを所定方向に移動しつつ前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、前記鋼材に設けられた建方治具の位置に関する建方治具位置情報と、前記溶接ロボットの位置を示すロボット位置情報と、を取得する位置情報取得部と、前記ロボット位置情報及び前記建方治具位置情報に基づき、前記建方治具に対する前記溶接ロボットの位置を示す相対情報を取得する相対情報取得部と、を備える溶接システムである。
本発明によれば、建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することが可能な溶接システム、溶接方法、及びプログラムを提供することができる。
第1実施形態に係る溶接システムを示す全体図である。 第1実施形態に係る溶接システムの概要を説明するブロック図である。 第1実施形態に係る溶接ロボット及び撮影装置を示す斜視図である。 第1実施形態に係る溶接ロボットにおいて、溶接トーチが溶接位置にある状態を説明する側面図である。 第1実施形態に係る溶接ロボットにおいて、溶接トーチが退避位置にある状態を説明する側面図である。 第1実施形態に係る溶接ロボットにおいて、溶接トーチが正立溶接位置にある状態を示す正面図である。 第1実施形態に係る溶接ロボットにおいて、溶接トーチが傾斜溶接位置にある状態を示す正面図である。 第1実施形態に係る溶接ロボット及び撮影装置を示す斜視図である。 第1実施形態に係る溶接ロボット及び撮影装置を示す斜視図である。 第1実施形態に係るシステム制御装置のシステムブロック図である。 第1実施形態に係るシステム制御装置の制御部のシステムブロック図である。 第1実施形態に係る溶接トーチの動作を説明する図である。 第1実施形態におけるシステム制御装置が実行する処理の全体の流れの一例を示す第1のフローチャートである。 第1実施形態におけるシステム制御装置が実行する初期溶接処理の全体の流れの一例を示す第2のフローチャートである。 第1実施形態におけるシステム制御装置が実行する退避処理の流れの一例を示す第3のフローチャートである。 第1実施形態におけるセンシング処理を説明する図である。 第1実施形態における初期溶接処理を説明する図である。 第1実施形態における本溶接処理を説明する図である。 第2実施形態におけるセンシング処理を説明する図である。 第2実施形態における初期溶接処理を説明する図である。 第2実施形態における本溶接処理を説明する図である。 第1変形例における溶接システムの備える制御部の機能構成の一例を示す図。 第1変形例における対応情報が示す対応の内容の一例を示す図。 第1変形例における溶接システムの実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。 第2変形例の制御部の機能構成の一例を示す図。 第3変形例における出力部の表示する画面の一例を示す図。 第3変形例におけるゲージの一例を示す図。 第3変形例における溶接システムが実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。 第4変形例における溶接システムの備える制御部の機能構成の一例を示す図。 第4変形例における出力部の表示する画面の一例を示す図。
〔第1実施形態〕
以下、図1~18を参照し、本発明の第1実施形態に係る溶接システム100を説明する。以下説明の簡単のため鋼管を例として用いて溶接システム100を説明するが、鋼管に限らず鋼材であれば鋼管に限らずどのようなものであってもよい。鋼管以外の鋼材は例えば平板や、H型鋼である。
図1に示されるように、溶接システム100は、鉛直方向Dvに並べて配置された鋼管8の端部同士を溶接するために用いられる。
鋼管8は、4つの円弧状の角部と、角部同士をそれぞれ接続する4つの直線部とを有する角形鋼管である。鋼管8は、鉛直方向Dvに延びる。初期状態では、鋼管8は、建方治具9により仮止めされている。建方治具9は、鋼管8の直線部に取り付けられている。4つの建方治具9が、4つの直線部にそれぞれ取り付けられている。
〔溶接システムの概要〕
まず、図1及び図2を参照して、溶接システム100の概要を説明する。溶接システム100は、溶接ロボット1と、ガイドレール2と、撮影装置3と、溶接電源4と、ワイヤ送給装置5と、システム制御装置6と、を備える。
溶接ロボット1は、制御部31と、複数のモータ32と、溶接トーチ13とを備える。制御部31は、溶接ロボット1の動作を制御する。制御部31は、システム制御装置6と通信可能に接続されており、システム制御装置6による制御を受けて溶接ロボット1の動作を制御する。なお、制御部31は、システム制御装置6に設けられていても良い。
モータ32は、溶接ロボット1を駆動させるモータである。モータ32は、溶接ロボット1をガイドレール2に沿って移動させるサーボモータを含む。
溶接トーチ13は、鋼管8の端部同士の溶接に用いられる。溶接トーチ13による溶接は、例えばアーク溶接によって行われる。溶接トーチ13内には、溶接ワイヤ113が配置されている。
図1に示されるように、ガイドレール2は、鋼管8に沿って配置される。ガイドレール2は、鋼管8の周方向に環状に、鋼管8を囲むように配置される。溶接ロボット1は、ガイドレール2に沿って移動可能である。
以下、溶接ロボット1がガイドレール2に沿って移動する方向を、走行方向Drと称する。すなわち、走行方向Drは、ガイドレール2が延びる方向である。また、鉛直方向Dv及び走行方向Drに直交する方向を、近接隔離方向Dhと称する。例えば、鋼管8の直線部においては、近接隔離方向Dhは、鋼管8の面に直交する方向である。
撮影装置3は、溶接ロボット1に取り付けられる。撮影装置3は、溶接前のセンシング処理において鋼管8の溶接部位、及び建方治具9を撮影する。また、撮影装置3は、溶接処理において溶接ロボット1による溶接の様子を撮影する。撮影装置3は、例えばカメラである。撮影装置3はシステム制御装置6と通信可能に接続されており、撮影装置3が取得した画像又は動画(以下、撮影結果と言う)はシステム制御装置6に送信される。
溶接電源4は、ワイヤ送給装置5へ電力を供給する。溶接電源4は、鋼管8と溶接トーチ13との間に電圧を印加する。ワイヤ送給装置5は、溶接トーチ13へ溶接ワイヤ113を供給する。溶接トーチ13は、溶接トーチ用ケーブル80を介して、ワイヤ送給装置5と接続される。
システム制御装置6は、溶接システム100の動作を制御する。システム制御装置6は、具体的には、溶接ロボット1、溶接電源4及びワイヤ送給装置5の動作を制御する。 溶接ロボット1は、制御ケーブル70を介して、システム制御装置6と接続される。制御ケーブル70は、システム制御装置6が送信した信号であって溶接ロボット1を制御する制御信号を溶接ロボット1に伝送する。
〔溶接ロボットの構成〕
次に、図1及び図3を参照して、溶接ロボット1の構成を説明する。
溶接ロボット1は、本体部11と、溶接トーチ13と、支持部14と、を備える。
本体部11は、溶接ロボット1の基台である。本体部11は、制御部31及びモータ32を備える。本体部11は、ガイドレール2に取り付けられるスライド部12を備える。溶接ロボット1は、スライド部12がガイドレール2の上を摺動することで、走行方向Drに移動する。スライド部12は、モータ32(サーボモータ)が駆動することでガイドレール2の上を摺動する。
支持部14は、本体部11と溶接トーチ13との間に設けられ、溶接トーチ13を支持する。支持部14は、ケース21と、ブラケット22と、パネル23と、ホルダ24と、を有する。
ケース21は、本体部11の外側を覆うように設けられる。ケース21は、例えばケース21の内部に構成された送り機構により、本体部11に対して、近接隔離方向Dhへ移動可能とされている。ケース21とブラケット22とにより、移動部33が構成される。移動部33は、ケース21を本体部11に対して近接隔離方向Dhへ移動させることで、溶接トーチ13を鋼管8に対して近接離隔させることができる。
ブラケット22は、ケース21に接続される。ブラケット22は、ケース21の下端から、鉛直方向Dvの下方へ延びる。パネル23は、ブラケット22の下端に接続される。ホルダ24は、パネル23の下面に接続される。ホルダ24に、溶接トーチ13が支持されている。
パネル23は、ブラケット22に対して、走行方向Drに平行な軸線341回りに回動可能とされている。ブラケット22とパネル23とにより、第1の角度調整部34が構成される。
ホルダ24は、パネル23に対して、パネル23の表面と直交する軸線351回りに回動可能とされている。パネル23とホルダ24とにより、第2の角度調整部35が構成される。
図4及び図5を参照して、第1の角度調整部34について詳述する。
図4に示されるように、第1の角度調整部34は、パネル23のブラケット22に対する角度を調整することで、溶接トーチ13のねらい角Awを調整する。ねらい角Awは、溶接トーチ13の先端に支持された溶接ワイヤ113の鉛直方向Dvの向きである。ねらい角Awは、鋼管8の溶接部位の状態に応じて適切に調整される。
なお、図4においては、溶接トーチ13のねらい角Awは調整されるものの、溶接トーチ13の先端の溶接ワイヤ113は鋼管8の溶接部位に接触又は近接しており、溶接トーチ13による鋼管8の溶接が可能となっている。溶接トーチ13による溶接が可能な範囲内における溶接トーチ13の位置を、溶接位置Pwと称する。
また、本実施形態においては、図5に示されるように、第1の角度調整部34は、溶接トーチ13を、溶接位置Pwから、溶接トーチ13が建方治具9と干渉しない退避位置Prまで退避させる退避機構を兼ねている。すなわち、第1の角度調整部34は、溶接トーチ13を軸線341回りに大きく回動させることにより、溶接ワイヤ113を鋼管8の溶接部位から離間させ、退避位置Prまで移動させる。退避位置Prは、溶接ワイヤ113及びこれを支持する溶接トーチ13の先端部が建方治具9と干渉しないときの溶接トーチ13の位置である。
図6及び図7を参照して、第2の角度調整部35について詳述する。
図6に示されるように、第2の角度調整部35は、ホルダ24のパネル23に対する角度を調整することで、溶接トーチ13のトーチ角Atを調整する。トーチ角Atは、溶接トーチ13の先端に支持された溶接ワイヤ113の走行方向Drの向きである。トーチ角Atは、鋼管8の溶接部位の状態、及び溶接ロボット1と建方治具9との相対位置に応じて適切に調整される。
図6においては、溶接トーチ13のトーチ角Atは0となっている。このときの溶接トーチ13の位置を、正立溶接位置Pw0とする。すなわち、溶接トーチ13が正立溶接位置Pw0に位置するとき、溶接トーチ13は、溶接方向(走行方向Dr)に対して直角に正立し、溶接方向が双方向いずれであっても同条件で溶接を行うことができる。
また、図7に示されるように、第2の角度調整部35は、溶接トーチ13のトーチ角Atを変更し、溶接トーチ13を傾斜させて、溶接トーチ13の先端を鋼管8と建方治具9との間に潜り込ませる。これにより、鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の溶接を行うことができる。このときの溶接トーチ13の位置を、傾斜溶接位置Pw1とする。
なお、これらの角度調整部34、35は、いずれもモータ32の駆動により動作する。
図8及び図9に示されるように、撮影装置3は、姿勢調整機構40を介して溶接ロボット1に取り付けられる。撮影装置3は、溶接トーチ13の姿勢に影響されない状態で溶接ロボット1に取り付けられている。姿勢調整機構40及び撮影装置3は、溶接ロボット1の走行の際にも建方治具9と干渉しない位置に設けられる。
一対の撮影装置3及び一対の姿勢調整機構40が、溶接ロボット1の幅方向の両側に設置される。なお、溶接ロボット1の幅方向とは、走行方向Drと平行な方向である。一対の撮影装置3を設けることにより、溶接ロボット1が走行方向Drの双方向いずれに向かって走行しても、一方の撮影装置3により溶接ロボット1の前方の溶接部位、すなわちこれから溶接する部位を撮影し、他方の撮影装置3により溶接ロボット1の後方の溶接部位、すなわち溶接された部位を撮影することができる。
図9に示されるように、姿勢調整機構40は、レール401と、スライダ402と、アーム403と、マウント404とを有する。
レール401は、ケース21に取り付けられる。レール401は、鉛直方向Dvに沿って延びる。スライダ402は、レール401に、レール401に沿って移動可能に取り付けられる。スライダ402は、レール401の任意の位置で停止可能である。これにより、撮影装置3を、溶接ロボット1に対して鉛直方向Dvの任意の位置へ移動させることができる。
アーム403は、スライダ402から延びる。アーム403の先端には、マウント404が取り付けられる。マウント404には、撮影装置3が支持される。撮影装置3は、マウント404に対して鉛直方向Dvの軸線まわりに回動可能に取り付けられる。これにより、撮影装置3を、鉛直方向Dvに沿った軸線回りの任意の角度に回動させることができる。
このように、撮影装置3は、溶接ロボット1に対して鉛直方向Dvの任意の位置へ移動可能であり、かつ鉛直方向Dvに沿った軸線回りの任意の角度に回動可能である。これにより、撮影装置3の撮影アングルの自由度を高めることができる。
また、スライダ402は、レール401の上方へ抜き出すことができる。これにより、撮影装置3は、溶接ロボット1から着脱可能である。
〔溶接システムの制御系〕
次に、図10及び図11を参照して、溶接システム100の制御系について説明する。 図10は、実施形態におけるシステム制御装置6のハードウェア構成の一例を示す図である。システム制御装置6は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ91とメモリ92とを備え、プログラムを実行する。システム制御装置6は、プログラムの実行によって制御部61、通信部62、入力部63、記憶部64及び出力部65を備える装置として機能する。
より具体的には、システム制御装置6は、プロセッサ91が記憶部64に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムをメモリ92に記憶させる。プロセッサ91が、メモリ92に記憶させたプログラムを実行することによって、システム制御装置6は、制御部61、通信部62、入力部63、記憶部64及び出力部65を備える装置として機能する。
制御部61は、システム制御装置6が備える各種機能部の動作を制御する。制御部61は、例えば溶接ロボット1の動作を制御する。制御部61は、例えば溶接ロボット1に溶接を実行させる。制御部61は、例えば溶接ロボット1の動作の制御に際して、溶接電源4の動作やワイヤ送給装置5の動作を制御することで溶接ロボット1の動作を制御することもある。制御部61の他の機能については後述する。
通信部62は、システム制御装置6を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部62は、有線又は無線を介して外部装置と通信する。外部装置は、例えば溶接ロボット1である。通信部62は、例えば制御ケーブル70を介して溶接ロボット1と通信する。通信部62は、例えば溶接ロボット1に制御信号を送信する。外部装置は、例えば撮影装置3である。通信部62は、撮影装置3との通信によって、撮影結果を取得する。外部装置は、例えば溶接電源4である。外部装置は、例えばワイヤ送給装置5である。
通信部62は、例えば制御ケーブル70を介して溶接ロボット1の位置に関する情報(以下、溶接ロボット位置情報と言う)を取得する。溶接ロボット位置情報は、例えば溶接ロボット1の移動に関するサーボモータ(モータ32)の制御の目標値(以下、単に目標値とも言う)である。
入力部63は、マウスやキーボード、タッチパネル等の入力装置を含んで構成される。入力部63は、これらの入力装置をシステム制御装置6に接続するインタフェースとして構成されてもよい。入力部63は、システム制御装置6に対する各種情報の入力を受け付ける。入力部63には、例えば溶接の開始の指示が入力される。
記憶部64は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などのコンピュータ読み出し可能な記憶媒体装置を用いて構成される。記憶部64は、システム制御装置6自体を含む溶接システム100に関する各種情報を記憶する。記憶部64は、例えば通信部62又は入力部63を介して入力された情報を記憶する。記憶部64は、例えば制御部61による処理の実行により生じた各種情報を記憶する。記憶部64は、例えば撮影装置3が取得した撮影結果を記憶する。
記憶部64は、例えば前記目標値(溶接ロボット位置情報)を記憶する。
記憶部64は、予め建方治具9の形状を示す建方治具形状情報を記憶する。建方治具形状情報は、建方治具9の幅を示す幅情報を含む。建方治具形状情報は、建方治具9の側面であって鋼管8とは反対側の側面の高さ(以下、建方治具9の高さとも称する)、及び建方治具9の側面であって鋼管8側の側面の高さ(以下、建方治具9の底面の鋼管8からの高さとも称する)を示す高さ情報を含む。
記憶部64は、予め、第2の角度調整部35による軸線351回りの溶接トーチ13の回動可能範囲(以下、トーチ角Atの可動範囲とも称する)、及び溶接トーチ13の先端の溶接ワイヤ113の可動な長さの範囲(以下、溶接トーチ13の可動半径とも称する)を記憶する。
記憶部64は、予め、溶接トーチ13を溶接位置Pwから退避位置Prへ移動させるための動作に関する退避動作情報を記憶する。退避動作情報は、例えば、溶接位置Pwから退避位置Prへの溶接トーチ13の回動量を含む。
出力部65は、各種情報を出力する。出力部65は、例えばCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部65は、これらの表示装置をシステム制御装置6に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部65は、例えば入力部63に入力された情報を出力する。
出力部65は、例えば制御部61による処理の実行の結果を表示してもよい。例えば、出力部65は、溶接トーチ13が建方治具9と干渉しない退避位置Prに溶接トーチ13を退避させているか否かとともに、溶接ロボット1により鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の溶接が行われているか否か、等を判別可能に表示してもよい。例えば、溶接ロボット1の各軸の現在位置をユーザインタフェースに表示しており、この表示の結果、ユーザは、溶接トーチ13が退避位置Prに退避していることや、溶接ロボット1が鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の溶接を行っていることを判別できる。
また、出力部65は、音声により、溶接トーチ13が建方治具9と干渉しない退避位置Prに溶接トーチ13を退避させているか否かとともに、溶接ロボット1により鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の溶接が行われているか否か、等を判別可能に出力してもよい。
図11は、本実施形態における制御部61の機能構成の一例を示す図である。制御部61は、データ取得部610、溶接ロボット制御部620、記憶制御部630、入力制御部640及び出力制御部650を備える。
データ取得部610は、記憶部64に記憶された撮影装置3の撮影結果を取得する。データ取得部610は、記憶部64に記憶された溶接ロボット位置情報を取得する。データ取得部610は、記憶部64に予め記憶されている建方治具形状情報を取得する。データ取得部610は、記憶部64に予め記憶されているトーチ角Atの可動範囲、及び溶接トーチ13の可動半径を取得する。データ取得部610は、記憶部64に予め記憶されている退避動作情報を取得する。
溶接ロボット制御部620は、溶接ロボット1の動作を制御する。溶接ロボット制御部620は、溶接実行制御部621、位置情報取得部622(取得部)、接触判定部623(判定部)、退避処理実行制御部624(制御部)及び溶接終了判定部625を備える。
溶接実行制御部621は、溶接ロボット1の動作を制御して溶接ロボット1に溶接を実行させる。溶接実行制御部621の制御により、溶接ロボット1はガイドレール2上を移動しつつ鋼管8の溶接を行う。
位置情報取得部622は、建方治具9の位置に関する情報である建方治具位置情報を取得する。
建方治具位置情報の取得について詳述する。
例えば、建方治具9の幅方向の中央の位置にマーカを付しておく。マーカの一例は、QRコード(登録商標)(Quick Response Code)である。なお、建方治具9の幅方向とは、走行方向Drと平行な方向である。溶接前のセンシング処理において、溶接ロボット1をガイドレール2に沿って移動させながら、撮影装置3により建方治具9に付されたマーカを撮影する。撮影装置3が取得した撮影結果は、通信部62を介して記憶部64に記憶される。なお、例えば、撮影装置3による撮影の開始時に、走行方向Drに沿う軸(1次元の座標)の原点を設定する。軸の原点は、任意に設定可能であり、記憶部64に記憶されている。例えば、軸の原点は、入力部63に撮影の開始の指示が入力された時における溶接ロボット1の位置とすることができる。
位置情報取得部622は、記憶部64及びデータ取得部610を介して撮影装置3から撮影結果を取得する。位置情報取得部622は、撮影装置3が取得した撮影結果に対して画像認識処理を行うことによって、マーカの位置を特定する。マーカの位置は、上記1次元の座標で示される。位置情報取得部622は、このマーカの位置を、建方治具位置情報として取得する。すなわち、この場合、建方治具位置情報は、建方治具9の幅方向の中央の位置である。建方治具9の幅方向の中央の位置は、上記1次元の座標で示される。
また、位置情報取得部622は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、溶接ロボット位置情報を取得する。
また、位置情報取得部622は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、建方治具形状情報を取得する。
位置情報取得部622は、溶接トーチ13が建方治具9に接触するときの溶接ロボット1の位置(以下、接触位置とも称する)に関する情報である接触位置情報を取得する。具体的には、位置情報取得部622は、建方治具位置情報(上記においては建方治具9の幅方向の中央の位置)と、建方治具形状情報に含まれる幅情報とに基づき、溶接ロボット1の接触位置を算出する。溶接ロボット1の接触位置は、上記1次元の座標で示される。
位置情報取得部622は、溶接トーチ13を傾斜させて鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の溶接を開始するときの溶接ロボット1の位置(以下、傾斜溶接開始位置とも称する)に関する情報である傾斜溶接開始位置情報を取得する。具体的には、位置情報取得部622は、溶接ロボット1の接触位置から、上記1次元の座標において所定の余裕代αだけ手前の位置を、溶接ロボット1の傾斜溶接開始位置として算出する。溶接ロボット1の傾斜溶接開始位置は、上記1次元の座標で示される。なお、所定の余裕代αは、予め記憶部64に記憶されている。
なお、位置情報取得部622は、建方治具位置情報、接触位置情報、及び傾斜溶接開始位置情報を、後述する初期溶接処理の開始前に取得してもよい。
接触判定部623は、接触位置情報又は傾斜溶接開始位置情報と、溶接ロボット位置情報とに基づき、溶接を続けると溶接トーチ13が建方治具9に接触するか否かを判定する接触判定処理を実行する。
接触判定処理について詳述する。
例えば、接触判定部623は、位置情報取得部622に接触位置情報又は傾斜溶接開始位置情報を取得させる。接触判定部623は、位置情報取得部622に溶接ロボット位置情報を取得させ、取得された溶接ロボット位置情報に基づいて、走行中の溶接ロボット1の位置(以下、走行位置とも言う)を推定する。走行位置は、上記1次元の座標で示される。接触判定部623は、推定される走行位置と、接触位置情報又は傾斜溶接開始位置情報とに基づき、溶接を続けると溶接トーチ13が建方治具9に接触するか否かを判定する。例えば、接触判定部623は、溶接ロボット1の走行位置が傾斜溶接開始位置に到達したか否かを判定することで、溶接を続けると溶接トーチ13が建方治具9に接触するか否かを判定する。接触判定部623は、溶接ロボット1の走行位置が接触位置に到達したか否かを判定することで、溶接を続けると溶接トーチ13が建方治具9に接触するか否かを判定してもよい。
退避処理実行制御部624は、退避処理を実行する。退避処理は、溶接トーチ13を、溶接位置Pwから、溶接トーチ13が建方治具9と干渉しない退避位置Prに退避させる処理を含む。退避処理は、溶接トーチ13を傾斜させて、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の溶接を行う処理を含む。
退避処理について、図12を参照して詳述する。
退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1の走行位置が傾斜溶接開始位置に到達したと判定されると、第2の角度調整部35により溶接トーチ13のトーチ角Atを変更させながら(溶接位置Pw1)、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の前半分の溶接を行う。なお、このとき、溶接ロボット1の移動は中断しない。具体的には、退避処理実行制御部624は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、建方治具形状情報を取得する。退避処理実行制御部624は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、トーチ角Atの可動範囲及び溶接トーチ13の可動半径を取得する。退避処理実行制御部624は、建方治具形状情報に含まれる幅情報及び高さ情報と、トーチ角Atの可動範囲と、溶接トーチ13の可動半径とに基づき、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の前半分の溶接を行うよう制御する。
上記前半分の溶接が終了すると、退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1を停止させるとともに、溶接ロボット1による溶接を中断する。退避処理実行制御部624は、第2の角度調整部35により溶接トーチ13のトーチ角Atを0まで戻し、第1の角度調整部34により溶接トーチ13を溶接位置Pw(Pw1)から退避位置Prに退避させる。具体的には、退避処理実行制御部624は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、退避動作情報を取得する。退避処理実行制御部624は、退避動作情報に基づき、溶接トーチ13を溶接位置Pwから退避位置Prへ移動させる。
その後、退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1を走行方向Drに所定距離だけ移動させ、建方治具9を跨いで通過させる。すなわち、退避処理実行制御部624は、位置情報取得部622により取得された建方治具形状情報に含まれる幅情報に基づき、溶接トーチ13が建方治具9に接触しない位置まで溶接ロボット1を走行方向Drに移動させる。
溶接ロボット1を所定距離だけ移動させると、退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1の移動を停止させ、第1の角度調整部34により溶接トーチ13を退避位置Prから溶接位置Pw(Pw2)まで、鋼管8に接近させる。退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1の移動を再開させ、第2の角度調整部35により溶接トーチ13のトーチ角Atを変更させながら(溶接位置Pw2)、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の溶接を行う。退避処理実行制御部624は、建方治具形状情報に含まれる幅情報及び高さ情報と、トーチ角Atの可動範囲と、溶接トーチ13の可動半径とに基づき、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の後半分の溶接を行うよう制御する。
溶接終了判定部625は、初期溶接終了条件が満たされるか否かを判定する。初期溶接終了条件は、溶接ロボット1による初期溶接を終了する条件である。初期溶接終了条件は、例えば、溶接ロボット1が予め定められた位置(以下、溶接終了位置とも言う)に到達した、という条件である。この場合、溶接終了判定部625は、例えば位置情報取得部622に溶接ロボット位置情報を取得させ、取得された溶接ロボット位置情報に基づいて、走行中の溶接ロボット1の位置(走行位置)を推定する。溶接終了判定部625は、推定される走行位置が溶接終了位置か否かを判定することで、初期溶接終了条件が満たされたか否かを判定する。
なお、初期溶接終了条件は、例えば溶接ロボット1による溶接が開始されてから所定の時間経過した、という条件であってもよい。
記憶制御部630は、各種情報を記憶部64に記録する。記憶制御部630は、例えば制御部61の動作によって生じた各種情報を記憶部64に記録する。制御部61の動作によって生じた情報は、例えば溶接ロボット制御部620による溶接ロボット1の制御の内容を示す情報である。
入力制御部640は、入力部63の動作を制御する。
出力制御部650は、出力部65の動作を制御する。例えば、出力制御部650は、溶接トーチ13が建方治具9と干渉しない退避位置Prに溶接トーチ13を退避させているか否かとともに、溶接ロボット1により鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の溶接が行われているか否か、等を判別可能に出力部65に表示させる。出力制御部650は、出力部65に、音声により、溶接トーチ13が建方治具9と干渉しない退避位置Prに溶接トーチ13を退避させているか否かとともに、溶接ロボット1により鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の溶接が行われているか否か、等を判別可能に出力させてもよい。
〔溶接システムが実行する制御例〕
図13~18を参照して、溶接システムが実行する制御例について説明する。
図13は、本実施形態におけるシステム制御装置6が実行する処理の全体の流れの一例を示す第1のフローチャートである。
まず、溶接の事前準備として、溶接部位の形状及び状態や、建方治具9の位置を把握するためのセンシング処理S1が行われる。
まず、溶接ロボット1をガイドレール2に沿って移動させながら、撮影装置3により、鋼管8の溶接部位の全周を連続して撮影する(ステップS101)。例えば、撮影装置3による撮影の開始時に、走行方向Drに沿う軸(1次元の座標)の所定位置を原点として登録し、原点位置から溶接ロボット1を一周させる。撮影装置3で撮影した溶接部位の画像に対して画像処理を行って、溶接部位の形状(例えば、鋼管8の角部の情報)や状態(例えば、開先情報)を判別する。
また、位置情報取得部622は、撮影装置3による撮影結果を用いて、建方治具位置情報を取得する(ステップS102)。
図16に示されるように、鋼管8の溶接部位は、建方治具9により4つの区画Rn(R1~R4)に分割されている。センシング処理S1は、溶接部位の全周、すなわち区画R1からR4までの全周を連続して行われる。
センシング処理S1が終了すると、建方治具9により鋼管8を仮止めした状態で、鋼管8の端部同士を溶接する初期溶接処理S2が行われる。初期溶接処理S2においては、建方治具9の位置で退避処理が実行される。これにより、建方治具9が鋼管8に取り付けられていても、溶接ロボット1を、建方治具9との接触を防止しつつ建方治具9を跨いで通過させることができ、建方治具9を跨いだ連続的な溶接を行うことができる。
具体的には、従来は、区画R1~R4毎に初期溶接が行われていた。すなわち、例えば、区画R1について初期溶接を行い、その後、建方治具9を避けるために溶接トーチ13を一旦取り外して溶接ロボット1を次の区画R2に移動させ、溶接トーチ13を再度取り付け、区画R2について初期溶接を行う、という作業が繰り返されていた。
本実施形態においては、建方治具9の位置で退避処理を実行することにより、図17に示されるように、例えば、区画R2、R1、R4、R3の順に、鋼管8の溶接部位の全周の初期溶接を連続して行うことができる(溶接W1~溶接W4)。
なお、鋼管8の全周溶接は、基本的に、複数回繰り返される。例えば、鋼管8の溶接部位の一周分の溶接W1~溶接W4を連続して行った後、溶接ロボット1の走行方向を反転させて、区画R3、R4、R1、R2の順に、鋼管8の溶接部位の一周分の溶接W5~溶接W8を連続して行うことが好ましい。このように、溶接ロボット1の走行方向を一周毎に反転させることにより、制御ケーブル70や溶接トーチ用ケーブル80の鋼管8への巻き付きを防止できる。
なお、初期溶接処理S2の詳細は後述する。
初期溶接処理S2により鋼管8の溶接に所定の強度が得られると、初期溶接処理S2は終了する。初期溶接処理S2は、例えば、鋼管8の溶接部位の全周溶接が予め決められた回数行われたときに、終了すると判断される。
初期溶接処理S2が終了すると、建方治具9を鋼管8から取り外し、この状態で鋼管8の端部同士を溶接する本溶接処理S3が行われる。
図18に示されるように、本溶接処理S3は、鋼管8の溶接部位の全周を連続して行われる。本溶接処理S3においては、退避処理を実施しない。また、鋼管8の全周溶接は、基本的に、複数回繰り返される。初期溶接処理S2と同様に、本溶接処理S3においても、制御ケーブル70や溶接トーチ用ケーブル80の鋼管8への巻き付きを防止するために、溶接ロボット1の走行方向を一周毎に反転させて溶接(溶接W1~W3)を行うことが好ましい。
初期溶接処理S2について、図14を参照して詳述する。
図14は、本実施形態におけるシステム制御装置6が実行する初期溶接処理S2の全体の流れの一例を示す第2のフローチャートである。
まず、入力部63に初期溶接の開始の指示が入力される(ステップS201)。初期溶接の開始の指示は、例えばユーザによって入力部63に入力される。次に、溶接実行制御部621が溶接ロボット1の動作を制御して溶接ロボット1に溶接を開始させる(ステップS202)。溶接ロボット1は、ガイドレール2に沿って移動しながら鋼管8の溶接を行う。このとき、溶接トーチ13は溶接位置Pwとなっている。
次に、位置情報取得部622は、溶接ロボット位置情報を取得する(ステップS203)。接触判定部623は、建方治具位置情報と、溶接ロボット位置情報と、幅情報とを用いて、溶接を続けると溶接トーチ13が建方治具9に接触するか否かを判定する(ステップS204)。
溶接を続けても溶接トーチ13が建方治具9に接触しないと判定される場合(ステップS204:NO)、溶接終了判定部625は初期溶接終了条件が満たされたか否かを判定する(ステップS205)。初期溶接終了条件が満たされた場合(ステップS205:YES)、溶接実行制御部621は、溶接ロボット1に溶接の中止を指示し、初期溶接処理S2が終了する(ステップS206)。
一方、初期溶接終了条件が満たされない場合(ステップS205:NO)、ステップS203の処理に戻る。この場合、溶接ロボット1による溶接は継続される。
一方、溶接を続けると溶接トーチ13が建方治具9に接触すると判定される場合(ステップS204:YES)、退避処理実行制御部624に退避処理の実行の指示が入力され、退避処理実行制御部624は、退避処理を実行する(ステップS207)。退避処理が終了すると、ステップS203の処理に戻る。
退避処理(ステップS207)について、図15を参照して詳述する。
図15は、本実施形態におけるシステム制御装置6が実行する退避処理の流れの一例を示す第3のフローチャートである。
まず、退避処理実行制御部624は、退避処理の実行の指示を受けると、溶接トーチ13のトーチ角Atを変更させながら、鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の前半分を溶接する(ステップS211)。その後、退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1を停止し、溶接を中断する。また、退避処理実行制御部624は、溶接トーチ13のトーチ角Atを0に戻し、溶接トーチ13を溶接位置Pwから退避位置Prに移動させる(ステップS212)。その後、退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1を走行方向Drに所定距離だけ移動させ、建方治具9を跨いで通過させる(ステップS213)。その後、退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1を再度停止させ、溶接トーチ13を退避位置Prから溶接位置Pwに戻す(ステップS214)。その後、退避処理実行制御部624は、溶接ロボット1の移動を再開させ、溶接トーチ13のトーチ角Atを変更させながら、鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の後半分を溶接する(ステップS215)。これにより、退避処理が終了する。
本実施形態に係る溶接システム100は、鋼管8に沿って配置されたガイドレール2を移動しつつ鋼管8を溶接する溶接ロボット1、を制御するための溶接システム100であって、鋼管8に取り付けられた建方治具9の位置に関する建方治具位置情報を取得する位置情報取得部622を備える。
したがって、建方治具9を、例えば鋼管8の直線部を含む、鋼管8の任意の部分に取り付けた場合であっても、位置情報取得部622により建方治具9の位置に関する建方治具位置情報を取得し、この建方治具位置情報に基づき溶接ロボット1を容易かつ精度よく制御することが可能となる。
また、溶接システム100は、位置情報取得部622により取得された建方治具位置情報を用い、溶接を続けると溶接トーチ13が建方治具9に接触するか否かを判定する接触判定部623を備える。
これにより、溶接ロボット1による鋼管8の溶接中における、建方治具9と溶接トーチ13との接触の可能性を自動的に判定することができる。
また、溶接システム100は、接触判定部623が溶接を続けると溶接トーチ13が建方治具9に接触すると判定した場合に、溶接トーチ13が建方治具9と干渉しない退避位置Prに溶接トーチ13を退避させる退避処理実行制御部624を備える。
建方治具9の位置では溶接トーチ13を一時的に退避位置Prとすることで、溶接ロボット1を、建方治具9との接触を防止しつつ建方治具9を跨いで通過させることができる。したがって、建方治具9を跨いだ連続的な溶接を行うことができ、作業効率を向上させることができる。
また、位置情報取得部622は、建方治具位置情報とともに、建方治具9の幅を示す幅情報を取得する。
幅情報の取得により、建方治具9の配置をより正確に把握することができるため、建方治具9と溶接ロボット1との接触をより確実に防止することができる。
また、溶接システム100は、位置情報取得部622により取得された建方治具位置情報及び幅情報に基づき、溶接トーチ13を傾斜させて、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の溶接を行う退避処理実行制御部624を備える。
これにより、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の溶接を、通常の鋼管8の溶接(すなわち、鋼管8のうち建方治具9で覆われていない部分の溶接)と連続して行うことができる。したがって、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分を個別に溶接する作業が不要となり、作業効率を向上させることができる。
また、溶接システム100は、溶接トーチ13が建方治具9と干渉しない退避位置Prに溶接トーチ13を退避させているか否か、又は、鋼管8のうち建方治具9で覆われる部分の溶接が行われているか否か、を判別可能に出力部65に表示させる出力制御部650、を備える。
これにより、ユーザは、溶接トーチ13が退避位置Prに退避していることや、溶接ロボット1が鋼管8のうち建方治具9に覆われる部分の溶接を行っていることを容易に判別できる。
また、溶接システム100は、溶接ロボット1に取り付けられる撮影装置3をさらに備え、位置情報取得部622は、撮影装置3が取得した撮影結果に基づき、建方治具位置情報を取得する。
また、溶接システム100は、建方治具9の幅方向における中央の位置に付されたマーカ、を備え、位置情報取得部622は、撮影装置3がマーカを撮影して取得した撮影結果に基づき、建方治具位置情報を取得する。
これにより、撮影装置3が取得した撮影結果を用いて、建方治具位置情報を自動的に取得することができる。
〔第2実施形態〕
以下、図19~21を参照し、本発明の第2実施形態に係る溶接システム100を説明する。
本実施形態においては、溶接システム100は2台の溶接ロボット1を備える。1つのガイドレール2に2台の溶接ロボット1を設置し、鋼管8の溶接を半周ずつ分担させる。すなわち、1台の溶接ロボット1は鋼管8の半周の溶接を行う。なお、本実施形態の溶接システム100の構成及び作用は、2台の溶接ロボット1を備える点を除き、第1実施形態の溶接システム100と同様であるため、重複する説明は省略する。
第1実施形態と同様に、初期状態では、鋼管8は建方治具9により仮止めされている。鋼管8の溶接部位は、建方治具9により区画R1~R4に分割されている。
図19に示されるように、本実施形態では、区画R3および区画R2を領域Aとし、区画R4および区画R1を領域Bとする。溶接ロボット1を、領域A、Bにそれぞれ配置する。ただし、2台の溶接ロボット1は、同じガイドレール2を共用している。
センシング処理S1においては、2台の溶接ロボット1が領域A、Bのそれぞれを走行し、2台の溶接ロボット1により、鋼管8の溶接部位の半周のセンシングが並行して行われる。
図20に示されるように、初期溶接処理S2においては、2台の溶接ロボット1が領域A、Bのそれぞれを走行し、2台の溶接ロボット1により、鋼管8の溶接部位の半周の初期溶接が並行して行われる。
すなわち、領域Aでは、例えば、一方の溶接ロボット1により、区画R3の溶接W1と、区画R2の溶接W2とが連続して行われる。その後、溶接ロボット1の走行方向を反転させて、区画R2の溶接W3と、区画R3の溶接W4とが連続して行われる。
領域Bでは、例えば、他方の溶接ロボット1により、区画R1の溶接W1と、区画R4の溶接W2とが連続して行われる。その後、溶接ロボット1の走行方向を反転させて、区画R4の溶接W3と、区画R1の溶接W4とが連続して行われる。
領域A、領域Bのいずれにおいても、初期溶接処理S2においては、建方治具9の位置で退避処理が実行される。
図21に示されるように、初期溶接処理S2により鋼管8の溶接に所定の強度が得られたら、建方治具9を鋼管8から取り外し、本溶接処理S3が行われる。本溶接処理S3においては、2台の溶接ロボット1が領域A、Bのそれぞれを走行し、2台の溶接ロボット1により、鋼管8の溶接部位の半周の本溶接が並行して行われる。本溶接処理S3においては、退避処理を実施しない。
本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
すなわち、建方治具9を、例えば鋼管8の直線部を含む、鋼管8の任意の部分に取り付けた場合であっても、建方治具9の位置に関する建方治具位置情報を取得し、この建方治具位置情報に基づき溶接ロボット1を容易かつ精度よく制御することが可能となる。
また、本実施形態においては、2台の溶接ロボット1で鋼管8の溶接を半周ずつ分担するため、作業時間を半減させることが可能であり、作業効率をさらに向上することができる。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
上記実施形態においては、建方治具9にマーカを付しておき、撮影装置3により建方治具9に付されたマーカを撮影することにより、建方治具位置情報を取得する形態を説明したが、本発明はこれに限られない。
例えば、建方治具9にマーカを付さずに、撮影装置3からの距離が鋼管8と建方治具9とで異なることを利用して、撮影装置3が取得した撮影結果から距離情報を取得することにより、建方治具位置情報を取得してもよい。
また、上記実施形態においては、位置情報取得部622は、建方治具9の幅方向の中央の位置を建方治具位置情報として取得したが、本発明はこれに限られない。
例えば、位置情報取得部622は、溶接ロボット1の幅方向の中央の位置と建方治具9の幅方向の中央の位置とが鉛直方向Dvに沿って見て一致する場合における、溶接ロボット1の位置を、建方治具位置情報として取得してもよい。
また、上記実施形態においては、位置情報取得部622は、撮影装置3が取得した撮影結果に対して画像認識処理を行うことによって、建方治具位置情報を取得したが、本発明はこれに限られない。
例えば、ユーザが、入力部63を介して、建方治具9の位置を手動で登録してもよい。この場合、位置情報取得部622は、入力部63及びデータ取得部610を介して、ユーザが入力した登録位置を建方治具位置情報として取得する。
また、上記実施形態においては、第1の角度調整部34が溶接トーチ13を軸線341回りに大きく回動させることにより、溶接トーチ13を溶接位置Pwから退避位置Prまで移動させる。しかしながら、第1の角度調整部34による溶接トーチ13の回動に加えて、移動部33によりケース21を本体部11に対して鋼管8から離れる方向へ移動させることにより、溶接トーチ13をさらに退避させてもよい。
また、上記実施形態において、移動部33、第1の角度調整部34、第2の角度調整部35、及び姿勢調整機構40は、手動またはモータ駆動のいずれでもよい。モータ駆動であれば自動化に好適であるが、手動とすれば構造の簡素化が可能である。
〔第1変形例〕
上述したように第1実施形態及び第2実施形態の溶接システム100は、溶接ロボット1ごとに一対の撮影装置3を備える。そのため、溶接ロボット1ごとに撮影装置3のどちらを使用するかを状況に応じて選択して用いることが行われてもよい。そこで、第1実施形態及び第2実施形態の溶接システム100では、一対の撮影装置3のどちらを使用して撮影を行うかを状況に応じて選択する処理が実行されてもよい。第2実施形態の溶接システム100においては第1実施形態の溶接システム100で実行される処理が溶接ロボット1ごとに行われてもよい。そこでここでは、第1実施形態の溶接システム100を例に、一対の撮影装置3のどちらを使用して撮影を行うかを状況に応じて選択する処理の一例を説明する。
以下、状況に応じて使用する撮影装置3の選択を行う溶接システム100の備える制御部61を制御部61aとして説明を行う。
なお、上述したように以下の説明では、簡単のため、溶接システム100を用いて、撮影装置3のどちらを使用するかを状況に応じて選択する溶接システムの一例を説明する。しかしながら、このような選択の処理は、建方治具の取り付けられた鋼材に沿って配置されたガイドレールを所定方向に移動しつつ鋼材を溶接する溶接ロボットを制御することで前記鋼材の溶接を行う溶接システムであって、一対の撮影装置3を備える溶接システムであればどのような溶接システムで実行されてもよい。なお鋼管8は鋼材の一例である。
なお以下、第1実施形態の溶接システム100が備える各機能と同様の機能を有するものについては図1~図18と同じ符号を用いることで説明を省略する。したがって、制御部61aについても、制御部61が備える各機能と同様の機能を有するものについては図1~図18と同じ符号を用いることで説明を省略する。
図22は、第1変形例における溶接システム100の備える制御部61aの機能構成の一例を示す図である。制御部61aは、撮影装置選択部660を備える点と、撮影制御部670を備える点とで、制御部61と異なる。撮影装置選択部660は、位置情報取得部622の取得した建方治具位置情報及び溶接ロボット位置情報に基づき、鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を決定する。
撮影装置選択部660は、相対情報取得部661と、決定部662とを備える。相対情報取得部661は、ロボット位置情報及び建方治具位置情報に基づき、建方治具9に対する溶接ロボット1の位置を示す情報である相対情報を取得する。
相対情報は、例えば、建方治具9から見た所定方向の側である治具中心所定方向側と、建方治具9から見て治具中心所定方向側とは反対側である治具中心反対方向側とのいずれに溶接ロボット1の位置が属するかを示すことで、溶接ロボット1の位置を示してもよい。
なお、相対情報取得部661は、ロボット位置情報及び建方治具位置情報に基づき、ロボット位置情報の示す位置が、治具中心所定方向側と治具中心反対方向側とのいずれに属するかを判定してもよい。このような場合、相対情報取得部661は、このような判定の結果を相対情報として取得する。
決定部662は、相対情報を用いて、鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を第1撮影装置と第2撮影装置とのいずれか一方に決定する。第1撮影装置は、溶接ロボット1の所定方向の側であるロボット所定方向側に位置する撮影装置3である。第2撮影装置は、溶接ロボット1のロボット所定方向側とは反対側に位置する撮影装置3である。所定方向は、例えば図1や図3に記載の走行方向Drである。
所定方向が走行方向Drである場合、例えば図3又は図1の一対の撮影装置3のうち、基準面を挟んで走行方向Dr側に位置する撮影装置3が第1撮影装置の一例である。基準面は、溶接ロボット1を貫く面であり鉛直方向Dvに平行であり近接隔離方向Dhに垂直な面である。この場合、基準面を挟んで走行方向Drの反対側に位置する撮影装置3が第2撮影装置である。したがって、この場合、ロボット所定方向側は、基準面を挟んで走行方向Dr側である。そのため、第1撮影装置の一例は後述する図27における撮影装置3-1であり、第2撮影装置の一例は後述する図27における撮影装置3-2である。
決定部662は、例えば、相対情報にくわえてさらに、予め得られた対応情報にも基づいて、鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を第1撮影装置と前記撮影装置とのいずれか一方に決定してもよい。対応情報は、溶接ロボット1の位置と、溶接ロボット1の位置において鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3として用いられる撮影装置3との対応関係を示す情報である。
図23は、第1変形例における対応情報が示す対応の内容の一例を示す図である。図23の区間K1~区間K8の各区間は、溶接ロボット1の移動可能な区間(以下「移動区間」という。)である。なお図23の例において移動区間は、それぞれ建方治具9に対してどのような位置関係にあるか、という規則で定義された区間である。具体的には、移動区間K1~K8は、鋼管8の各直線部を各直線部に設けられた建方治具9を中心に左側と右側とで区分けした結果である。図23の例では、鋼管8が4つの直線部を有するので、各直線部が左側の区間と右側の区間との2つの区間に分けられて、合計8つの区間が示されている。
図23は、区間K1~K8の各区間で鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3として用いられる撮影装置3を示す。具体的には、図23は、区間K1、K3、K5及びK7の各移動区間では、第2撮影装置が鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3として用いられることを示す。図23は、区間K2、K4、K6及びK8の各移動区間では、第1撮影装置が鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3として用いられることを示す。
図23の位置E1は、建方治具9の始終端の位置を示す。図23の位置E2は、鋼管8の曲線部の中間点の位置を示す。図23の位置E3は、鋼管8の曲線部の始終端点の位置を示す。図23の内容を示す対応情報は、例えば溶接の開始より前に実行されたティーチングによって得られる。ティーチングは、溶接ロボット1を溶接対象に沿って移動させつつ、所定の条件を満たす位置ごとに鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を記憶部64に記録する処理である。なお、対応情報は、ティーチングではなく人手で予め生成されてもよい。
図23の例が示す対応情報は、区間ごとに撮影装置3が対応付けられた情報であるが、区間の幅を略0にしたものが位置であるので、対応情報は位置ごとに撮影装置3が対応付けられた情報であってもよい。したがってティーチングは例えば、溶接ロボット1を溶接対象に沿って移動させつつ、所定の条件を満たす位置を記憶部64に記録させることで、位置E1~E3等の撮影装置3によって検出するべき鋼管8に形成された開先の位置と、開先を検出する撮影装置3を示す情報を対応情報として取得する処理であってもよい。
撮影制御部670は、撮影装置3の動作を制御する。撮影装置3の動作とは具体的には撮影の動作である。したがって撮影制御部670は例えば、溶接ロボット制御部620によって撮影を指示されたタイミングに、通信部62等を介して決定部662が決定した撮影装置3の動作を制御し、決定部662が決定した撮影装置3に撮影を行わせる。決定部662が決定した撮影装置3とは、開先を検出する撮影装置3として決定された撮影装置3である。
撮影制御部670は、例えば入力部63に入力されたユーザの指示に応じて撮影装置3に撮影を行わせる。撮影制御部670は、入力部63に入力されたユーザの指示に応じて、例えばユーザが指示した撮影装置3に撮影を行わせる。撮影制御部670は、入力部63に入力されたユーザの指示に応じて、例えば決定部662が決定した撮影装置3に撮影を行わせる。
なお、決定部662による決定が実行されるタイミングは、位置情報取得部622が建方治具位置情報を取得した後であることが望ましい。決定部662による決定とは、具体的には、鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を第1撮影装置と第2撮影装置とのいずれか一方に決定する処理である。
なお、決定部662による決定が実行されるタイミングは、溶接ロボット1が建方治具9を通過するタイミングであることが望ましい。
図24は、第1変形例における溶接システム100の実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。位置情報取得部622が建方治具位置情報と溶接ロボット位置情報とを取得する(ステップS301)。次に相対情報取得部661が、ロボット位置情報及び建方治具位置情報に基づき相対情報を取得する(ステップS302)。次に決定部662が、相対情報を用いて、鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を第1撮影装置と第2撮影装置とのいずれか一方に決定する(ステップS303)。
このように構成された第1変形例の溶接システム100は、相対情報に基づいて溶接ロボット1による溶接を制御する。相対情報を用いる場合、相対情報をもちいない場合と比べて建方治具と鋼材との間に溶接トーチを潜り込ませる方向を容易に判別することが可能となる。そのため、第1変形例の溶接システム100は、建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することを可能にする。
また、このように構成された第1変形例の溶接システム100は、相対情報に基づいて一対の撮影装置3の一方を、開先を検出する撮影装置に決定する。したがって、撮影装置3のいずれの画像を用いるべきかについて溶接の実行時に溶接の実行者が判断する作業の負担が軽減される。さらに、撮影装置3のいずれの画像を用いるべきかについて溶接の実行者の判断のミスの発生頻度が軽減される。その結果、溶接ロボットの制御の精度が向上する。そのため、第1変形例の溶接システム100は、建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することを可能にする。
また、このように構成された第1変形例の溶接システム100は、相対情報に基づいて一対の撮影装置3の一方を、開先を検出する撮影装置に決定するため、一方の撮影装置にとっては建方治具により死角となってしまう開先であっても、他方の撮影装置で撮影することが可能となる。そのため、第1変形例の溶接システム100は、建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することを可能にする。
〔第2変形例〕
第1変形例の制御部61aは、さらに鋼管8の曲線部の中間に関する情報である中間位置情報にも基づいて鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を決定してもよい。以下、中間位置情報にも基づいて鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を決定する制御部61aを、制御部61bという。
なお以下、第1変形例の溶接システム100が備える各機能と同様の機能を有するものについては図1~図18及び図22と同じ符号を用いることで説明を省略する。したがって、制御部61bについても、制御部61aが備える各機能と同様の機能を有するものについては図22と同じ符号を用いることで説明を省略する。
図25は、第2変形例の制御部61bの機能構成の一例を示す図である。制御部61bは、撮影装置選択部660に変えて撮影装置選択部660bを備える点で制御部61aと異なる。撮影装置選択部660bは、中間位置情報取得部663と、中間相対情報取得部664とを備える点と、決定部662に変えて決定部662bを備える点とで、撮影装置選択部660と異なる。
中間位置情報取得部663は、鋼管8の曲線部の中間に関する情報である中間位置情報を取得する。中間相対情報取得部664は、鋼管8の曲線部の中間に対する溶接ロボット1の位置を示す情報である中間相対情報を、中間位置情報を用いて取得する。決定部662bは、相対情報及び中間相対情報に基づき、鋼管8に形成された開先を検出する撮影装置3を、第1撮影装置と第2撮影装置とのいずれか一方に決定する。
このように構成された第2変形例の溶接システム100もまた第1変形例の溶接システム100と同様に、相対情報に基づいて一対の撮影装置3の一方を、開先を検出する撮影装置に決定する。そのため、第2変形例の溶接システム100は、建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することを可能にする。
なお、決定部662bの実行する処理は、第2実施形態の溶接システム100においても行われてもよい。例えば第2実施形態の溶接システム100では、溶接ロボット1ごとに決定部662bの実行する処理が行われてもよい。
なお、第1実施形態、第2実施形態、第1変形例、第2変形例の各溶接システム100は、鋼材に形成された開先を検出する一対のセンサを備えていれば、必ずしも撮影装置を備える必要はない。したがって、撮影装置3は鋼材に形成された開先を検出するセンサの一例である。なお、第1撮影装置は第1センサの一例であり、第2撮影装置は第2センサの一例である。
〔第3変形例〕
出力部65の示す画像は、溶接の実行者が溶接の様子を把握することを可能にする。したがって出力部65の出力する画像は、その画像の内容によって、建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することを可能にする。そこで、出力部65の示す画像の一例を説明する。
図26は、第3変形例における出力部65の表示する画面の一例を示す図である。図26は、出力制御部650が出力部65に表示させる画面の一例として画面H101を示す。画面H101には、ユーザが入力部63に入力可能な1又は複数の指示を示す画像である指示候補画像が表示される。図26の例において画面H101には、領域Q1~領域Q5が存在する。
領域Q1には、画像G1-1が表示されている。画像G1-1は、指示候補画像の1つである。画像G1-1は指示候補画像の1つであるので、入力部63に入力可能な指示をユーザに対して示す画像である。画像G1-1の示すユーザが入力可能な指示は、具体的には、溶接トーチ13の位置を変更させる指示である。画像G1-1が示す指示はユーザが入力可能な指示なので、入力部63は、溶接トーチ13の位置を変更させる指示の入力を受け付ける。
画像G1-1の指示候補画像は具体的には、B軸に沿って溶接トーチ13の位置を変更させる指示を示す画像と、T軸に沿って溶接トーチ13の位置を変更させる指示を示す画像と、である。なお、B軸は、走行方向Drと平行な軸であって、溶接トーチ13は、B軸の回りに回転することができる。またT軸は、B軸と溶接トーチ13の長手方向に沿った軸とを含む平面と垂直な軸に平行な軸であり、溶接トーチ13は、T軸の回りに回転することができる。
出力部65は、溶接トーチ13の位置を示す画像(以下「トーチ位置画像」という。)を画面に表示してもよい。トーチ位置画像は、例えば、B軸又はT軸に沿って溶接トーチ13が移動した場合には各軸の移動量を示すことで溶接トーチ13の位置を示してもよい。図26の例では、領域Q1中に表示された“20.1度”、“0.0度”の各字の画像は、それぞれ順に、B軸方向の溶接トーチ13の位置とT軸方向の溶接トーチ13の位置とを示す。
したがって、領域Q1中に表示された“20.1度”、“0.0度”の字の画像は、トーチ位置画像の一例である。出力部65がトーチ位置画像を表示する場合、出力部65の出力は出力制御部650が制御するので、出力制御部650は出力部65にトーチ位置画像を表示させる。
領域Q1には、画像G1-2が表示されている。画像G1-2は、指示候補画像の1つである。画像G1-2は指示候補画像の1つであるので、入力部63に入力可能な指示をユーザに対して示す画像である。画像G1-2の示すユーザが入力可能な指示は、具体的には、溶接ロボット1の位置を変更させる指示である。画像G1-2が示す指示はユーザが入力可能な指示なので、入力部63は、溶接ロボット1の位置を変更させる指示の入力を受け付ける。なお、溶接ロボット1の位置とは、溶接ロボット1のガイドレール上の位置を意味する。
画像G1-2の指示候補画像は具体的には、X軸に沿って溶接ロボット1の位置を変更させる指示を示す画像と、Y軸に沿って溶接ロボット1の位置を変更させる指示を示す画像と、Z軸に沿って溶接ロボット1の位置を変更させる指示を示す画像と、である。それぞれの軸に沿って溶接ロボット1の位置を変更させることで、結果として、溶接トーチ13の位置も変更される。X軸、Y軸、Z軸は予め定められた軸であればどのような軸であってもよく、例えばX軸が走行方向Drに平行な軸、Y軸が鉛直方向Dvに平行な軸、Z軸が近接隔離方向Dhに平行な軸、であってもよい。
溶接ロボット1の位置を変更させる指示を示す画像は、後述する画像であって撮影装置3が開先を撮影することにより得られた画像とともに、表示されてもよい。これにより、例えば、溶接ロボット1にラインレーザ照射装置が設けられている場合、設けられたラインレーザ照射装置によって開先の測定部位に拡がって照射されるレーザ拘束の照射位置を容易に調整することが可能となる。なおライン照射装置は、開先の横断方向(鉛直方向Dv)に拡がるレーザ光束を開先の測定部位に照射する装置である。そのため、ライン照射装置を用いることで、測定部位を開先の横断方向へ連続して線状に照明し、断面形状を周囲よりも明るく浮かび上がらせることが可能である。
出力部65は、溶接ロボット1の位置を示す画像(以下「ロボット位置画像」という。)を画面に表示してもよい。ロボット位置画像は、例えば、X軸、Y軸又はZ軸に沿って溶接ロボット1が移動した場合には各軸の移動量を示すことで溶接ロボット1の位置を示してもよい。図26の例では、領域Q1中に表示された“70.6mm”、“12.4mm”、“152.4mm”の各字の画像は、それぞれ順に、X軸方向の溶接ロボット1の位置とY軸方向の溶接ロボット1の位置とZ軸方向の溶接ロボット1の位置とを示す。
したがって、領域Q1中に表示された“70.6mm”、“12.4mm”、“152.4mm”の字の画像は、ロボット位置画像の一例である。領域Q1中に表示された“70.6mm”、“12.4mm”、“152.4mm”の字の画像は、より詳細には、溶接ロボット1のの各軸位置を示す画像の一例である。出力部65がロボット位置画像を表示する場合、出力部65の出力は出力制御部650が制御するので、出力制御部650は出力部65にロボット位置画像を表示させる。
領域Q2には、画像G2-1が表示されている。画像G2-1は、指示候補画像の1つである。画像G2-1は指示候補画像の1つであるので、入力部63に入力可能な指示をユーザに対して示す画像である。画像G2-1の示すユーザが入力可能な指示は、具体的には、撮影装置3によって得られた画像の輝度を変更させる指示である。画像G2-1が示す指示はユーザが入力可能な指示なので、入力部63は、撮影装置3によって得られた画像の輝度を変更させる指示の入力を受け付ける。
領域Q2には、画像G2-2が表示されている。画像G2-2は、撮影装置3によって得られた画像の輝度を示す情報(以下「輝度情報」という。)を示す画像の一例である。出力部65の出力は出力制御部650が制御するので、出力制御部650は、出力部65に輝度情報を表示させる。
領域Q3には、画像G3-1が表示されている。画像G3-1は、指示候補画像の1つである。画像G3-1は指示候補画像の1つであるので、入力部63に入力可能な指示をユーザに対して示す画像である。画像G3-1の示すユーザが入力可能な指示は、具体的には、撮影装置3のキャリブレーションを開始させる指示である。以下、撮影装置3のキャリブレーションを開始させる指示をキャリブレーション開始指示という。画像G3-1が示す指示はユーザが入力可能な指示なので、入力部63は、キャリブレーション開始指示の入力を受け付ける。
出力部65は、キャリブレーションが開始されているか否かを示す情報(以下「キャリブレーション開始情報」という。)を画面に表示してもよい。出力部65がキャリブレーション開始情報を表示する場合、出力部65の出力は出力制御部650が制御するので、出力制御部650は出力部65にキャリブレーション開始情報を表示させる。
領域Q3には、画像G3-2が表示されている。画像G3-2は、指示候補画像の1つである。画像G3-2は指示候補画像の1つであるので、入力部63に入力可能な指示をユーザに対して示す画像である。画像G3-2の示すユーザが入力可能な指示は、具体的には、撮影装置3のキャリブレーションに用いられるゲージを撮影装置3に撮影させる指示、である。以下、撮影装置3のキャリブレーションに用いられるゲージをキャリブレーションゲージという。以下、キャリブレーションゲージを撮影装置3に撮影させる指示を、ゲージ撮影指示という。画像G3-2が示す指示はユーザが入力可能な指示なので、入力部63は、ゲージ撮影指示の入力を受け付ける。
キャリブレーションについて具体的な一例を説明する。撮影装置3のキャリブレーションでは、まず、均等に丸印が並べられた平板のキャリブレーションゲージを撮影装置3で撮影することが行われる。撮影装置3のキャリブレーションでは、次に、丸印のサイズから撮影装置3のゆがみ傾きを計算することが行われる。撮影装置3のキャリブレーションでは、得られたゆがみ傾きに基づいて、カメラの内部パラメータ又は外部パラメータが更新される。更新は、撮影で得られた画像をキャリブレーションゲージの平面に投影した際に、より正しい寸法の画像が得られるように更新される。より正しい寸法の画像とは、写り込んだ丸印のサイズが実際の丸印のサイズにより一層近い画像という意味である。
キャリブレーションについてさらに具体的な一例を説明する。撮影装置3で撮影した開先の画像上の開先形状は、開先に対する撮影装置3の傾きおよび向きに応じて変化する。撮影装置3のキャリブレーションでは、撮影装置3で撮影されたゲージの画像上のゲージの形状と、ゲージの元の形状との差から、例えばホモグラフィ変換などの演算処理により、撮影装置3の傾きおよび向きを校正する情報(校正関数)が取得される。校正関数が取得されれば、開先を撮影装置3で撮影し、撮影された開先の画像をホモグラフィ変換することで、撮影装置3の傾きおよび向きに拘わらず、開先の断面形状を正面から、つまり開先の連続方向から見た状態に校正することが可能である。
そこで撮影装置3のキャリブレーションでは、次に、開先が撮影装置3で撮影される。撮影装置3のキャリブレーションでは、次に、撮影された開先の画像に対する、校正関数を用いたホモグラフィ変換が実行される。このようにして、撮影装置3の傾きおよび向きに依らず、撮影装置3の撮影した画像には正面から見た開先の断面形状が写る。なお、正面から見た開先の断面形状、とは、開先の連続方向から見た開先の断面形状である。このような撮影装置3のキャリブレーションの結果、撮影装置3で撮影された被写体の画像上に、ロボット座標系に対応したカメラ座標系の設定が可能になる。
ゲージとしては、例えばパネルの表面にゲージとして二次元を示す図形や格子模様を表示しておき、このパネルを溶接ロボットから延びるアームなどで支持する構造が利用できる。アームを可動式としてカメラ校正処理以外では、ゲージが表示されたパネルをカメラの視野外に退避させてもよい。撮影装置3のキャリブレーションにおいて、ゲージの二次元の各軸方向が、ロボット座標系における開先の連続方向と交差する2軸方向と完全に一致していれば、撮影装置3で撮影された画像上に設定されたカメラ座標系を、ロボット座標系と完全に一致させることができる。しかし、ゲージの姿勢をロボット座標系に対して高精度に固定することは現実には困難である。このため、前述した校正情報に基づいて仮のカメラ座標系を設定しておき、この仮のカメラ座標系をロボット座標系に一致させる他の校正処理を併用することが望ましい。
出力部65は、キャリブレーションゲージの撮影が行われているか否かを示す情報(以下「ゲージ撮影情報」という。)を画面に表示してもよい。出力部65がゲージ撮影情報を表示する場合、出力部65の出力は出力制御部650が制御するので、出力制御部650は出力部65にゲージ撮影情報を表示させる。
なお、入力部63は、キャリブレーション開始指示が入力される前は、ゲージ撮影指示の入力を受け付けなくてもよい。
図27は、第3変形例におけるゲージの一例を示す図である。図27は、キャリブレーションゲージ901の一例を示す。図27において、撮影装置3-1は第1撮影装置の一例であり、撮影装置3-2は第2撮影装置の一例である。図27が示すようにキャリブレーションゲージ901は、撮影装置3-1又は撮影装置3-2が撮影可能な位置に位置する。
なお、入力部63は、キャリブレーション開始指示が入力済みである場合に、溶接トーチ13を撮影装置3に近づける指示の入力を受け付けなくてもよい。キャリブレーション開始指示が入力済みである場合に、溶接トーチ13を撮影装置3に近づける指示の入力を受け付けないことで、キャリブレーション中にユーザが溶接システム100を誤動作させてしまうリスクを軽減することができる。なお、溶接トーチ13を撮影装置3に近づけるとは、溶接トーチ13を動かした結果として撮影装置3に溶接トーチ13が近付くことを意味する。したがって、溶接トーチ13を撮影装置3に近づける現象は、例えば、溶接トーチ13をT軸の回りに回転させ、その結果として、溶接トーチ13が撮影装置3に近づく現象である。なお、溶接トーチ13を撮影装置3に近づける指示は、例えばB軸又はT軸の回りに溶接トーチ13の位置を変更させる指示である。
上述したように溶接ロボット1は、鋼管8に沿って配置されたガイドレール2を所定方向に移動可能である。そこで、入力部63は、キャリブレーション開始指示が入力済みである場合に、溶接ロボット1をガイドレール2に沿って所定方向に移動させる指示の入力を受け付けなくてもよい。所定方向は、具体的には、走行方向Drである。キャリブレーション開始指示が入力済みである場合に、溶接ロボット1をガイドレール2に沿って所定方向に移動させる指示の入力を受け付けないことで、キャリブレーション中にユーザが溶接システム100を誤動作させてしまうリスクを軽減することができる。なお、溶接ロボット1をガイドレール2に沿って所定方向に移動させる指示は、例えば走行方向Drに沿って溶接ロボット1の位置を変更させる指示である。
上述したように溶接ロボット1は、第1撮影装置と第2撮影装置との2つの撮影装置を備える。出力制御部650は、第1撮影装置及び第2撮影装置それぞれが撮影により得た各画像を出力部65に表示させてもよい。また、第1撮影装置が撮影により得た画像(以下「第1画像」という。)と第2撮影装置が撮影により得た画像(以下「第2画像」という。)とが出力部65に表示される大きさは異なってもよい。
図26における領域Q4及びQ5には第1画像又は第2画像が表示される。例えば領域Q4には第1画像が表示され、領域Q5には第2画像が表示される。例えば領域Q4には第2画像が表示され、領域Q5には第1画像が表示される。図27の例では領域Q4と領域Q5との大きさが異なり、領域Q4の方が領域Q5よりも大きい。したがって、領域Q4に表示される画像は領域Q5に表示される画像よりも大きい。
領域Q4に表示させる画像を第1画像と第2画像とのいずれにするかを示す指示は、例えばユーザが入力部63に入力する。したがってこのような場合、領域Q4に表示される画像は第1画像と第2画像とのうちのユーザが指示した画像である。また、領域Q5に表示させる画像を第1画像と第2画像とのいずれにするかを示す指示は、例えばユーザが入力部63に入力する。したがってこのような場合、領域Q5に表示される画像は第1画像と第2画像とのうちのユーザが指示した画像である。
領域Q4に表示させる画像と領域Q5に表示させる画像とを示す指示は、例えば、第1画像と第2画像との出力部65が表示する大きさを、一方の大きさから他方の大きさに変更する指示であってもよい。領域Q4に表示される画像が領域Q5に表示される画像よりも大きいように出力制御部650が制御を行う場合にこのような指示が入力部63に入力された場合、出力部65の表示する画面では、第1画像と第2画像と表示される領域が入れ替わる。具体的には、出力部65の表示する画面は、領域Q4に第1画像が表示されていて領域Q5に第2画像が表示されている画面から、領域Q4に第2画像が表示されていて領域Q5に第1画像が表示されている画面に変化する。
出力制御部650は、失敗画像強調表示処理を実行してもよい。失敗画像強調表示処理は、第1撮影装置のキャリブレーションと第2撮影装置のキャリブレーションとのいずれか一方が失敗した場合に実行される。失敗画像強調表示処理は、出力部65に、第1撮影装置と第2撮影装置との2つの撮影装置のうち、キャリブレーションが失敗だった撮影装置3の画像をキャリブレーションが成功だった撮影装置3の画像よりも大きく表示させる、処理である。
出力制御部650は、第1撮影装置のキャリブレーションと第2撮影装置のキャリブレーションとのいずれか一方が失敗した場合に、キャリブレーションが失敗した撮影装置による撮影を促す情報、を出力部65に表示させてもよい。
出力制御部650は、出力部65が表示する第1画像と第2画像とのそれぞれについて各画像が第1撮影装置と第2撮影装置とのいずれの撮影装置3によって得られた画像であるかを示す情報を、出力部65に表示させてもよい。
なお、ここまでいくつかの指示を説明したが、いずれの指示についてもそれが入力部63に入力された場合、制御部60、制御部61b又は制御部61aは、入力部63に入力された指示が実現されるように、溶接ロボット1又は撮影装置3の動作を制御する。したがって、制御部60、制御部61b又は制御部61aが備える各機能部は、入力部63に入力された指示に基づき、指示内容実現処理情報にしたがった処理を実行する。
指示内容実現処理情報は、予め記憶部64等の所定の記憶装置に記録済みの情報であって、入力部63に入力される指示と溶接ロボット1の備える制御部の各機能部が実行する処理との関係を示す情報である。溶接ロボット1が備える制御部とは、例えば制御部60、制御部61b又は制御部61aである。なお、制御部60、制御部61b又は制御部61aが備える各機能部は、例えば溶接ロボット制御部620、撮影制御部670、撮影装置選択部660、撮影装置選択部660b又は出力制御部650等の各機能部である。
図28は、第3変形例における溶接システム100が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。出力制御部650が出力部65に指示候補画像を表示させる(ステップS401)。次に入力部63にステップS401で表示された指示候補画像の示す指示の1つが入力される(ステップS402)。
このように構成された出力部65は建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することを可能にする。なお、上述したように、出力部65の示す内容は溶接の実行者が溶接の様子を把握することを可能にするものである。第1実施形態、第2実施形態、第1変形例又は第2変形例の溶接システム100と異なる他の溶接システムにおいても、出力部65は建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することを可能にする。
なお、第3変形例においても撮影装置3は、鋼材に形成された開先を検出するセンサの一例である。したがって、第1撮影装置は第1センサの一例であり、第2撮影装置は第2センサの一例である。
〔第4変形例〕
溶接システム100では、決定部662又は決定部662bの決定した撮影装置3による開先の検出が成功したか否かの判定が行われてもよい。以下、決定部662又は決定部662bの決定した撮影装置3による開先の検出が成功したか否かの判定を行う機能を有する制御部61aを制御部61cという。
なお、制御部61aを例に説明を行うが、制御部61bが決定部662又は決定部662bの決定した撮影装置3による開先の検出が成功したか否かの判定を行ってもよい。すなわち、後述する成否判定部680は制御部61aが備えてもよいし、制御部61bが備えてもよい。なお以下、制御部61aが備える各機能と同様の機能を有するものについては図22と同じ符号を用いることで説明を省略する。
図29は、第4変形例における溶接システム100の備える制御部61cの機能構成の一例を示す図である。制御部61cは、成否判定部680を備える点で制御部61aと異なる。成否判定部680は、決定部662が決定した撮影装置3が開先の検出に成功したか否かを、決定部662が決定した撮影装置3の撮影結果に基づいて判定する。
決定部662は、例えば、決定部662が決定した撮影装置3の得た画像に対して画像解析を行うことで、決定部662が決定した撮影装置3が開先の検出に成功したか否かを判定する。画像解析による判定は具体的には、所定の形状が画像中に存在するか否かの判定の解析である。
図30は、第4変形例における出力部65の表示する画面の一例を示す図である。図30は、出力制御部650が出力部65に表示させる画面の一例として画面H102を示す。図30の例において画面H102には、領域Q6及び領域Q7が存在する。
領域Q6には、画像G6-1が表示されている。画像G6-1は、表の画像である。画像G6-1において“センシングNo.”の行(すなわち領域D101)の各文字は、決定部662によって決定された撮影装置3によって撮影が行われたタイミングを識別する識別子を示す。“センシングNo.”の行の各文字は、具体的には図30の左から順に“1-1”、“1-2”、“1-3”、“1-4”、“1-5”、“1-6”、“2-1”、“2-2”である。
画像G6-1の“Y軸座標〔mm〕”の行(すなわち領域D102)は、“センシングNo.”の行の各識別子のタイミングにおける撮影装置3の位置を示す。撮影装置3は溶接ロボット1に設けられたものであるので、撮影装置3の位置を示すとは溶接ロボット1の位置を示すことを意味する。画像G6-1の“センシング状況”の行(すなわち領域D103)は、成否判定部680の判定の結果が表示されている。
出力部65の表示は出力制御部650によって制御されるので、図30が示すように、出力制御部650は、成否判定部680の判定の結果を出力部65に表示させる。
領域Q7には、画像G7-1が表示されている。画像G7-1は、指示候補画像の1つである。画像G7-1は指示候補画像の1つであるので、入力部63に入力可能な指示をユーザに対して示す画像である。画像G7-1の示すユーザが入力可能な指示は、具体的には、溶接ロボット1を移動先に関する所定の条件を満たす移動先へ移動させる指示である。
移動先に関する所定の条件(以下「移動先条件」という。)は、例えば、入力部63に入力された情報であって溶接ロボット1の移動先を示す情報が示す移動先、という条件である。移動先条件は、例えば最も近い開先検出位置、という条件であってもよい。開先検出位置は、鋼管8に形成された開先を検出する位置として予め定められた位置である。画像G7-1が示す指示はユーザが入力可能な指示なので、入力部63は、移動先条件を満たす位置に溶接ロボット1を移動させる指示(以下「移動指示」という。)の入力を受け付ける。
入力部63に、移動指示が入力された場合、溶接ロボット制御部620は入力された移動指示の示す移動先に溶接ロボット1を移動させる。
領域Q7には、画像G7-2が表示されている。画像G7-2は、指示候補画像の1つである。画像G7-2は指示候補画像の1つであるので、入力部63に入力可能な指示をユーザに対して示す画像である。画像G7-2の示すユーザが入力可能な指示は、具体的には、決定部662の決定した撮影装置3に鋼管8に形成された開先を検出させる指示(以下「センシング指示」という。)である。
画像G7-2が示す指示はユーザが入力可能な指示なので、入力部63は、センシング指示の入力を受け付ける。入力部63に、センシング指示が入力された場合、撮影制御部670は決定部662の決定した撮影装置3に撮影を行わせる。
なお、センシング指示は必ずしも入力部63に入力される必要は無い。例えば、制御部61cは、移動指示が入力されて溶接ロボット1が移動指示の示す移動先に移動させ、センシング指示の入力部63への入力が無くても、移動先において、鋼管8に形成された開先を撮影装置3に検出させてもよい。すなわち、移動指示が入力部63に入力された場合に、溶接ロボット制御部620は、まず溶接ロボット1を移動指示の示す移動先に移動させる。そして移動先へ溶接ロボット1が移動したら、センシング指示の入力部63への入力が無くても、溶接ロボット制御部620は撮影制御部670の動作を制御して決定部662の決定した撮影装置3に撮影を行わせてもよい。
なお、出力制御部650は、成否判定部680の判定の結果を、成否判定部680の判定に用いられた結果を得た撮影装置3を示す情報とともに、出力部65に表示させてもよい。
また、出力制御部650は、成否判定部680の判定の結果を、成否判定部680の判定に用いられた結果が撮影装置3によって得られたタイミングにおける溶接ロボット1の位置を示す情報とともに、出力部65に表示させてもよい。成否判定部680の判定に用いられた結果を得た撮影装置3は、決定部662によって開先を検出する撮影装置3として決定された撮影装置3である。
また、出力制御部650は、成否判定部680の判定の結果を、決定部662が決定した撮影装置3の得た画像のうちでその判定に用いられた画像を、出力部65に表示させてもよい。
また、出力制御部650は、対応情報を、出力部65に表示させてもよい。
なお、上述したように出力部65の示す内容は溶接の実行者が溶接の様子を把握することを可能にするものである。したがって、第4変形例においても、出力部65は建方治具を鋼材の任意の部分に取り付けた場合であっても溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することを可能にする。
なお、第4変形例においても撮影装置3は、鋼材に形成された開先を検出するセンサの一例である。
〔第5変形例〕
なお入力部63と出力部65との組合せは、例えばパソコンのように、キーボード等の入力端末とモニタ等の表示装置との組合せである。入力部63と出力部65とは、タッチパネルとして一体に構成されてもよい。
なお、出力制御部650が動作を制御するのは必ずしも出力部65である必要はなく、予め定められた所定の出力先であればどのようなものであってもよい。出力制御部650が動作を制御する所定の出力先による出力の方法は音声であってもよいし表示であってもよい。そのため、出力制御部650が動作を制御する所定の表示先は、出力先の一例である。したがって、出力部65は表示先の一例である。
なお撮影制御部670は、センサ制御部の一例である。撮影制御部670による撮影の制御は、センサ制御部による、鋼管8に形成された開先の検出の制御の一例である。
なお、溶接システム100の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
なお、制御部61~61cのそれぞれは、ネットワークを介して通信可能に接続された複数台の情報処理装置を用いて実装されてもよい。この場合、制御部61~61cのそれぞれが備える各機能部は、複数の情報処理装置に分散して実装されてもよい。
ここまで説明してきたように、溶接システム100は、鋼管8等の鋼材に沿って配置されたガイドレール2を所定方向に移動しつつ前記鋼材を溶接する溶接ロボット1、を制御する溶接システムであって、鋼材に設けられた建方治具9の位置に関する建方治具位置情報を取得する取得手段、を備える溶接システムである。
またここまで説明してきたように、溶接システム100は、撮影装置3等の建方治具9を検出するセンサ、を更に備え、取得手段は、センサの検出結果に基づき、建方治具位置情報を取得する溶接システムである。
なお、建方治具位置情報は、建方治具9の幅方向における建方治具の位置を示してもよい。また、建方治具位置情報は、建方治具9の幅方向における、建方治具9の端部の位置を示してもよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
100…溶接システム、1…溶接ロボット、 2…ガイドレール、 3…撮影装置、6…システム制御装置、 8…鋼管、 9…建方治具、 13…溶接トーチ、 33…移動部、 34…第1の角度調整部、 35…第2の角度調整部、 61、61a、61b、61c…制御部、 62…通信部、 63…入力部、 64…記憶部、 65…出力部、 610…データ取得部、 620…溶接ロボット制御部、 621…溶接実行制御部、 622…位置情報取得部(取得部)、 623…接触判定部(判定部)、 624…退避処理実行制御部(制御部)、 625…溶接終了判定部、 630…記憶制御部、 640…入力制御部、 650…出力制御部、 660…撮影装置選択部、 661…相対情報取得部、 662、662b…決定部、 663…中間位置情報取得部、 664…中間相対情報取得部、 670…撮影制御部、 680…成否判定部、 Pw…溶接位置、 Pr…退避位置、 91…プロセッサ、 92…メモリ

Claims (15)

  1. 鋼材に沿って配置されたガイドレールを所定方向に移動しつつ前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、
    前記鋼材に設けられた建方治具の位置に関する建方治具位置情報と、前記溶接ロボットの位置を示すロボット位置情報と、を取得する位置情報取得部と、
    前記位置情報取得部により取得された前記ロボット位置情報及び前記建方治具位置情報に基づき、前記建方治具に対する前記溶接ロボットの位置を示す相対情報を取得する相対情報取得部と、
    前記溶接ロボットに設けられたセンサであって、前記溶接ロボットの前記所定方向の側であるロボット所定方向側に位置するセンサである第1センサと、
    前記溶接ロボットに設けられたセンサであって、前記溶接ロボットの前記ロボット所定方向側とは反対側に位置する第2センサと、
    前記相対情報取得部により取得された前記相対情報を用い、前記鋼材に形成された開先を検出するセンサを前記第1センサと前記第2センサとのいずれか一方に決定する決定部と、
    を備る溶接システム。
  2. 鋼材に沿って配置されたガイドレールを所定方向に移動しつつ前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、
    前記鋼材に設けられた建方治具の位置に関する建方治具位置情報と、前記溶接ロボットの位置を示すロボット位置情報と、を取得する位置情報取得部と、
    前記位置情報取得部により取得された前記ロボット位置情報及び前記建方治具位置情報に基づき、前記建方治具に対する前記溶接ロボットの位置を示す相対情報を取得する相対情報取得部と、
    を備え、
    前記相対情報は、前記建方治具から見た前記所定方向の側である治具中心所定方向側と、前記建方治具から見て治具中心所定方向側とは反対側である治具中心反対方向側とのいずれに前記溶接ロボットの位置が属するかを示すことで、前記溶接ロボットの位置を示す、
    接システム。
  3. 前記決定部による決定は、予め得られた情報であって前記溶接ロボットの位置と前記位置において前記鋼材に形成された開先を検出するセンサとして用いられるセンサとの対応関係を示す対応情報、にも基づいて前記鋼材に形成された開先を検出するセンサを前記第1センサと前記第2センサとのいずれか一方に決定する、
    請求項1又は2に記載の溶接システム。
  4. 前記相対情報取得部は、前記ロボット位置情報及び前記建方治具位置情報に基づき、前記ロボット位置情報の示す位置が、前記治具中心所定方向側と前記治具中心反対方向側とのいずれに属するかを判定する、
    請求項に記載の溶接システム。
  5. 前記決定部による決定が実行されるタイミングは、前記位置情報取得部が前記建方治具位置情報を取得した後である、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の溶接システム。
  6. 前記決定部による決定が実行されるタイミングは、前記溶接ロボットが前記建方治具を通過するタイミングである、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の溶接システム。
  7. 前記鋼材の曲線部の中間に関する中間位置情報を取得する中間位置情報取得部と、
    前記中間位置情報取得部の取得した前記中間位置情報を用いて、前記中間に対する前記溶接ロボットの位置を示す中間相対情報を取得する中間相対情報取得部と、
    を更に備え、
    前記決定部は、前記相対情報及び前記中間相対情報に基づき、前記鋼材に形成された開先を検出するセンサを、前記第1センサと前記第2センサとのいずれか一方に決定する、
    請求項1から6のいずれか一項に記載の溶接システム。
  8. 前記対応情報を表示先に表示させる出力制御部、
    を備える請求項に記載の溶接システム。
  9. 前記決定部の決定した前記センサが開先の検出に成功したか否かを、前記決定部の決定した前記センサによる検出の結果に基づいて判定する成否判定部、
    を備える請求項1から7のいずれか一項に記載の溶接システム。
  10. 前記成否判定部の判定の結果を表示先に表示させる出力制御部、
    を備える請求項に記載の溶接システム。
  11. 前記出力制御部は、前記成否判定部の判定の結果を、前記判定に用いられた結果を得た前記センサを示す情報とともに、表示先に表示させる、
    請求項10に記載の溶接システム。
  12. 前記出力制御部は、前記成否判定部の判定の結果を、前記成否判定部による前記判定に用いられた結果が前記センサによって得られたタイミングにおける前記溶接ロボットの位置を示す情報とともに、表示先に表示させる、
    請求項10又は11に記載の溶接システム。
  13. 前記センサは撮影装置であり、
    前記出力制御部は、前記成否判定部の判定の結果を、前記撮影装置の得た画像のうちで前記成否判定部による前記判定に用いられた画像とともに、表示先に表示させる、
    請求項10から12のいずれか一項に記載の溶接システム。
  14. 前記溶接ロボットの移動先を示す情報を受け付ける入力部と、
    前記移動先へ前記溶接ロボットを移動させる溶接ロボット制御部と、
    前記移動先において前記センサに前記開先の検出を行わせるセンサ制御部と、
    を備える請求項1から13のいずれか一項に記載の溶接システム。
  15. 請求項1から14のいずれか一項に記載の溶接システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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