JP7333488B1 - 溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】測定できない位置で測定が行われる確率を下げる。【解決手段】本発明の一態様は、鋼管に設けられた開先の断面形状を測定する溶接ロボットであってガイドレールを移動する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、断面形状を測定する位置を、測定位置決定情報に基づいて決定する測定位置決定部と、溶接ロボットの移動を制御する移動制御部と、ガイドレールの曲率中心と前記鋼管の曲率中心との距離であって、ガイドレールの直線部に直交する方向に沿った距離である曲率中心間距離を示す曲率中心間距離情報を取得する曲率中心間距離情報取得部と、を備え、移動制御部は、溶接ロボットの移動を制御することで測定位置決定部によって決定された位置である決定位置に溶接ロボットを移動させ、測定位置決定情報は、曲率中心間距離情報取得部によって取得される曲率間距離情報を含む、ことを特徴とする溶接システムである。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接システムに関する。

溶接品質の向上を目的として、建築現場に適用されるレール自走式の溶接ロボットにおいて溶接対象となる母材の形状測定を行う場合がある。しかしながら、母材の形状測定をカメラによる画像処理で実施しようとした場合であって、溶接ワイヤ先端と開先形状を撮像するカメラが溶接ロボットに対して１台しかない場合には、治具、付帯機器との干渉により撮像出来ない箇所が発生する懸念がある。また、日照条件など光学的な理由より、１台のみのカメラによる撮影では、画像処理精度や処理自体の実行が完結できない場合がある。そこで、カメラを２台にすることが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０－２５３５５３号公報

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、測定できない位置で撮影が行われる確率を下げる技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、鋼管に設けられた開先の断面形状を測定する溶接ロボットであってガイドレールを移動する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、前記断面形状を測定する位置を、測定位置決定情報に基づいて決定する測定位置決定部と、前記溶接ロボットの移動を制御する移動制御部と、前記ガイドレールの曲率中心と前記鋼管の曲率中心との距離であって、前記ガイドレールの直線部に直交する方向に沿った距離である曲率中心間距離を示す曲率中心間距離情報を取得する曲率中心間距離情報取得部と、を備え、前記移動制御部は、前記溶接ロボットの移動を制御することで前記測定位置決定部によって決定された位置である決定位置に前記溶接ロボットを移動させ、前記測定位置決定情報は、前記曲率中心間距離情報取得部によって取得される曲率間距離情報を含む、ことを特徴とする溶接システムである。

本発明によれば、測定できない位置で測定が行われる確率を下げる技術を提供することができる。

実施形態の溶接システムを示す全体図。 実施形態の溶接システムの概要を説明するブロック図。 実施形態における溶接ロボット及び撮影装置を示す第１の斜視図。 実施形態におけ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。 実施形態におけ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。 実施形態におけ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。 実施形態におけ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。 実施形態における溶接ロボット及び撮影装置を示す第２の斜視図。 実施形態における溶接ロボット及び撮影装置を示す第３の斜視図。 実施形態におけるシステム制御装置のハードウェア構成の一例を示す図。 実施形態におけるシステム制御装置が備える制御部の機能構成の一例を示す図。 実施形態における測定位置決定部が測定位置を決定する処理を説明する説明図。 実施形態における半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む測定位置決定情報が奏する効果について説明する第１の説明図。 実施形態における半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む測定位置決定情報が奏する効果について説明する第２の説明図。 実施形態における半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む測定位置決定情報が奏する効果について説明する第３の説明図。 実施形態における退避処理を説明する説明図。 実施形態におけるシステム制御装置が実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。

〔実施形態〕
以下、図１～１７を参照し、本発明の実施形態の溶接システム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～図３を参照して、溶接システム１００の概要を説明する。図１は、実施形態の溶接システム１００を示す全体図である。図２は、実施形態の溶接システム１００の概要を説明するブロック図である。図３は、実施形態における溶接ロボット及び撮影装置を示す第１の斜視図である。

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、鋼管８に沿って配置されたガイドレール２上を所定方向に移動し且つ鋼管８を溶接する。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、第１ローラ１２１と、第２ローラ１２２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。モータ３２の駆動により第１ローラ１２１及び第２ローラ１２２が回転する。

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。

第１ローラ１２１及び第２ローラ１２２は、溶接ロボット１がガイドレール２上を移動するためのローラである。したがって第１ローラ１２１は回転することで溶接ロボット１をガイドレール２に沿って移動させるローラである。第２ローラ１２２は、第１ローラ１２１とは異なるローラであって回転することで溶接ロボット１をガイドレール２に沿って移動させるローラである。第１ローラ１２１と第２ローラ１２２との中心を結ぶ線は、ガイドレール２に略平行である。

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の処理において鋼管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ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの固体撮像素子を含んで構成される。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。

溶接システム１００は、より具体的には図３に示すように撮影装置３を複数備える。図３の例における溶接システム１００は撮影装置３として、撮影装置３－１と撮影装置３－２とを備える。撮影装置３－１は、溶接ロボット１に取り付けられた撮影装置であって鋼材に形成された開先９０１を撮影可能な撮影装置である。撮影装置３－２は、溶接ロボット１に取り付けられた撮影装置であり撮影装置３－１とは異なる撮影装置であり開先９０１を撮影可能な撮影装置である。撮影装置３－１と撮影装置３－２とは、溶接トーチ１３を挟んで両側に設置される。

撮影装置３は、例えば照明装置３６によって線状に照明された断面形状９１２を含む測定部位９１１を撮影する。照明装置３６は、溶接ロボット１に取り付けられたラインレーザ照射装置である。すなわち、溶接ロボット１は照明装置３６を備える。照明装置３６は、開先９０１の横断方向（すなわちＸ軸方向）に拡がるレーザ光束を開先９０１の測定部位９１１に照射することで、測定部位９１１を開先９０１の横断方向へ連続して線状に照明する。測定部位９１１は、溶接対象の部位のうち撮影装置３によって測定される部位である。図１～図３の例における溶接対象は、具体的には鋼管８である。照明装置３６による測定部位９１１へのレーザ光束の照明により、断面形状９１２は周囲よりも明るく浮かび上がる。

撮影装置３の撮影は、例えばガイドレール２に沿って移動する溶接ロボット１が溶接を行う場所に到達した後、溶接を開始する前に実行される。画像は例えば、ユーザが画像を見て開先９０１の状態を確認し、確認結果に基づいた溶接ロボット１への指示であって溶接の品質を高める指示を後述する入力部６３等の所定のユーザインタフェースにユーザが入力することに用いられる。画像は、例えば、システム制御装置６が画像解析により開先９０１の状態を解析し、その解析結果に基づいてより一層溶接の品質が高まるように溶接ロボット１の溶接の動作を制御する、ということに用いられてもよい。より具体的には、システム制御装置６は、後述する開先断面形状情報を撮影装置３の撮影の結果に基づいて取得し、取得した開先断面形状情報に基づいてより一層溶接の品質が高まるように溶接ロボット１の溶接の動作を制御してもよい。

画像は、例えば、溶接品質向上や溶接品質の担保のために用いられる。具体的には、開先断面形状情報に基づいて、ユーザが溶接の積層要領を計画し、さらにその積層を実現するために各層の溶接を実行するときの、ワイヤ狙い位置や溶接速度などのパラメータを適切な値にユーザが決定する、ことに用いられる。

このように、溶接システム１００は、鋼管８に形成された開先９０１を写す画像に基づき溶接ロボット１によって溶接を行う。

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、撮影装置３、照明装置３６、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～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）が駆動することで第１ローラ１２１及び第２ローラ１２２が回転し、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。

溶接ロボット１は、第１の角度調整部３４と、第２の角度調整部３５と、姿勢調整機構４０とを備える。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は、実施形態における溶接ロボット１において、溶接トーチ１３が溶接位置にある状態を説明する側面図である。図５は、実施形態における溶接ロボット１において、溶接トーチ１３が退避位置にある状態を説明する側面図である。

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は、実施形態における溶接ロボット１において、溶接トーチ１３が正立溶接位置にある状態を示す正面図である。図７は、実施形態における溶接ロボット１において、溶接トーチ１３が傾斜溶接位置にある状態を示す正面図である。

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、これら第１の角度調整部３４及び第２の角度調整部３５は、いずれもモータ３２の駆動により動作する。

図８は、実施形態における溶接ロボット及び撮影装置を示す第２の斜視図である。図９は、実施形態における溶接ロボット及び撮影装置を示す第３の斜視図である。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～図１７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は、例えば撮影装置３に撮影を実行させる。制御部６１は、例えば照明装置３６による照明を制御する。

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。外部装置は、例えば照明装置３６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。入力部６３には、例えばユーザの指示が入力されてもよい。

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、例えば撮影装置３の撮影した画像を出力してもよい。

図１１は、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、システム動作制御部６０１、位置判定部６０２、開先画像取得部６０３、生成部６０４、測定位置決定部６０５、測定位置決定情報取得部６０６、記憶制御部６０７、入力制御部６０８及び出力制御部６０９を備える。

システム動作制御部６０１は、溶接ロボット１、撮影装置３、照明装置３６、溶接電源４及びワイヤ送給装置５の動作を制御する。システム動作制御部６０１による溶接ロボット１の動作の制御は、例えば、溶接ロボット１による溶接と、溶接ロボット１の移動と、第１の角度調整部３４及び第２の角度調整部３５の動作と、の制御を含む。

システム動作制御部６０１は、溶接実行制御部６１１、移動制御部６１２、退避制御部６１３及び撮影制御部６１４を含む。

溶接実行制御部６１１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６１１は、例えばユーザの入力した指示にも基づいて溶接ロボット１の動作を制御し溶接ロボット１に溶接を実行させてもよい。ユーザの指示は例えば、撮影装置３の撮影の結果に基づいた指示であって溶接の品質を向上させる指示である。溶接実行制御部６１１は、例えば撮影装置３の撮影の結果を画像解析し、画像解析の結果に基づいて溶接ロボット１の動作を制御して溶接ロボット１に溶接を実行させてもよい。より具体的には、生成部６０４の取得する情報であって後述する開先断面形状情報に基づいて溶接ロボット１の動作を制御して溶接ロボット１に溶接を実行させてもよい。

溶接実行制御部６１１は、開先断面形状情報に基づいて、例えば溶接品質向上や溶接品質の担保のために溶接ロボット１を動作させる。具体的には、溶接実行制御部６１１は、開先断面形状情報に基づいて、溶接の積層要領を計画し、さらにその積層を実現するために各層の溶接を実行するときの、ワイヤ狙い位置や溶接速度などのパラメータを適切な値に決定する。

なお、溶接の積層要領の計画とは、溶接にて開先を金属で埋めていく層構造（層数）とその各層を構成するパスの回数を決定することを意味する。溶接実行制御部６１１が溶接の積層要領を計画するとは、溶接実行制御部６１１が所定のコンピュータプログラムを実行して、溶接にて開先を金属で埋めていく層構造（層数）とその各層を構成するパスの回数を決定すること、を意味する。ただし、溶接の積層要領の計画は、必ずしも溶接実行制御部６１１が実行する必要は無い。溶接の積層要領の計画は、例えば人間が実行してもよい。人間は実行した結果を、入力部６３等を介してシステム制御装置６に入力する。このような場合、溶接実行制御部６１１は、溶接の積層要領を計画することに代えて、人間が入力した結果を取得する。なお、溶接実行制御部６１１が計画した結果に対しては、さらに人間が入力部６３等を介して修正を加えてもよい。

移動制御部６１２は、モータ３２の動作を制御しモータ３２を駆動させることで第１ローラ１２１及び第２ローラ１２２を回転させて、溶接ロボット１を移動させる。すなわち、移動制御部６１２は、第１ローラ１２１及び第２ローラ１２２の動作を制御することで溶接ロボット１の移動を制御する。移動制御部６１２は、制御の履歴を記憶部６４に記憶する。第１ローラ１２１及び第２ローラ１２２の制御の履歴は、ローラが溶接ロボット１を移動させるものであることから、溶接ロボット１の移動の履歴でもある。したがって、制御の履歴は、溶接ロボット１の位置を示す情報であり、溶接ロボット位置情報の一例である。

退避制御部６１３は、接触判定処理と退避処理とを実行する。接触判定処理は、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処理である。退避処理は、接触判定処理の判定の結果に基づき、溶接ロボット１が建方治具９に接触しないように溶接ロボット１の動作を制御する処理を含む処理である。接触判定処理及び退避処理の詳細は後述する。

撮影制御部６１４は、撮影装置３の動作と照明装置３６の動作とを制御して撮影装置３に照明装置３６によって照明された箇所を撮影させる。

位置判定部６０２は、溶接ロボット位置情報に基づき、ガイドレール２上の区間である第１区間、第２区間又は第３区間のいずれに溶接ロボット１が位置するのかを判定する。第１区間は、所定方向側撮影装置が開先９０１を撮像可能な区間である。第２区間は、反対側撮影装置が開先９０１を撮像可能な区間である。第３区間は、所定方向側撮影装置及び反対側撮影装置の両方が開先９０１を撮像可能な区間である。

所定方向側撮影装置は、溶接ロボット１の所定方向の側に位置する撮影装置３である。所定方向は、予め定められた方向であって、例えば溶接ロボット１の走行方向Ｄｒである。したがって、所定方向側撮影装置は、例えば撮影装置３－１である。反対側撮影装置は、溶接ロボット１の所定方向の側とは反対の側に位置する撮影装置３である。したがって、反対側撮影装置は、例えば所定方向側撮影装置が撮影装置３－１である場合、撮影装置３－２である。

開先画像取得部６０３は、撮影装置３－１による撮影の結果と撮影装置３－２による撮影の結果とのうち、開先画像として用いられる画像の画像データを、ガイドレール２上の溶接ロボット１の位置に応じて、取得する。すなわち、開先画像取得部６０３は、位置判定部６０２の判定の結果に基づいて、開先画像として用いられる画像の画像データを取得する。開先画像は、溶接に用いられる画像であって開先９０１を写す画像である。開先画像取得部６０３の取得する画像の画像データは、例えば通信部６２を介して取得された画像データであって、撮影装置３－１又は撮影装置３－２の撮影した画像の画像データである。

開先画像取得部６０３は、例えば、位置判定部６０２によって溶接ロボット１が第１区間に位置すると判定された場合には所定方向側撮影装置の撮影の結果を開先画像の画像データとして取得する。開先画像取得部６０３は、例えば、位置判定部６０２によって溶接ロボット１が第２区間に位置すると判定された場合には反対側撮影装置の撮影の結果を開先画像の画像データとして取得する。開先画像取得部６０３は、例えば、位置判定部６０２によって溶接ロボット１が第３区間に位置すると判定された場合には所定方向側撮影装置及び反対側撮影装置のいずれか一方又は両方の撮影の結果を開先画像の画像データとして取得する。

生成部６０４は、所定方向側撮影装置が開先９０１を撮影して生成する第１画像と反対側撮影装置が開先９０１を撮影して生成する第２画像とのいずれか一方又は両方の画像データ、に基づいて、開先の断面形状を示す開先断面形状情報を生成する。生成部６０４は、例えば開先画像取得部６０３が所定方向側撮影装置の撮影の結果を取得し反対側撮影装置の撮影の結果を取得しなかった場合には、所定方向側撮影装置の撮影の結果を用いて開先断面形状情報を生成する。生成部６０４は、例えば開先画像取得部６０３が所定方向側撮影装置の撮影の結果を取得せず反対側撮影装置の撮影の結果を取得した場合には、反対側撮影装置の撮影の結果を用いて開先断面形状情報を生成する。生成部６０４は、溶接ロボット１が第３区間に位置すると位置判定部６０２により判定される場合、予め定められた規則（以下「生成規則」という。）にしたがって、第１画像と第２画像とのいずれか一方又は両方に基づいて、開先断面形状情報を生成する。

生成規則は、例えば、第１画像及び第２画像の両方の画像データに基づいて、開先断面形状情報を生成する、という規則である。生成規則は、例えば、第１画像及び第２画像のうちの開先断面形状情報の生成に用いる画像としてユーザが指示した画像の画像データを用いて開先断面形状情報を生成する、という規則であってもよい。ユーザの指示は、例えばユーザによって入力部６３に入力される。ユーザの指示の内容は、例えば第１画像と第２画像との両方の画像データを開先断面形状情報の生成に用いることを指示する内容である。ユーザの指示の内容は、例えば開先断面形状情報の生成に用いる画像として第１画像又は第２画像のうちの一方の画像を指示する内容であってもよい。

測定位置決定部６０５は、開先９０１の断面形状を測定する位置（以下「測定位置」という。）を、測定位置の決定に関する所定の情報である測定位置決定情報に基づいて決定する。以下、測定位置決定部６０５の決定した測定位置を決定位置という。測定位置決定部６０５による決定位置の決定の後、溶接システム１００では、例えば移動制御部６１２が測定位置決定部６０５の決定した測定位置である決定位置に溶接ロボット１を移動させる処理が実行される。

測定位置決定情報取得部６０６は、建方治具位置情報取得部６６１、曲線端部情報取得部６６２、中間位置情報取得部６６３、溶接端情報取得部６６４、測定数情報取得部６６５、半径情報取得部６６６、ローラ間距離情報取得部６６７及び曲率中心間距離情報取得部６６８を備え、測定位置決定情報を取得する。

建方治具位置情報取得部６６１は、鋼管８に設けられた建方治具９の位置を示す建方治具位置情報を取得する。例えば、建方治具位置情報取得部６６１はセンシング処理を実行し、その結果に基づき建方治具位置情報取得部６６１は、建方治具９の位置を示す建方治具位置情報を取得する。建方治具位置情報は例えばユーザが後述する入力部６３に入力してもよい。この場合、建方治具位置情報取得部６６１が取得する建方治具位置情報は、入力部６３に入力された建方治具位置情報であってもよい。建方治具位置情報は、測定位置決定情報が含む情報の一例である。ここで建方治具位置情報の取得のより詳細な一例を説明する。

＜建方治具位置情報の取得の例＞
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。

建方治具位置情報取得部６６１は、記憶部６４及び通信部６２を介して撮影装置３から撮影結果を取得する。建方治具位置情報取得部６６１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。建方治具位置情報取得部６６１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。

曲線端部情報取得部６６２は、ガイドレール２が有する曲線部の開始点（以下「曲線部開始点」という。）を示す曲線部開始点位置情報と、ガイドレール２が有する曲線部の終了点（以下「曲線部終了点」という。）を示す曲線部終了点位置情報と、を取得する。曲線部開始点位置情報及び曲線部終了点位置情報は例えば予め記憶部６４に記憶済みであり、曲線端部情報取得部６６２は記憶部６４から曲線部開始点位置情報及び曲線部終了点位置情報を読み出すことで、曲線部開始点位置情報及び曲線部終了点位置情報を取得する。曲線部開始点位置情報及び曲線部終了点位置情報は、測定位置決定情報が含む情報の一例である。

中間位置情報取得部６６３は、曲線部開始点と曲線部終了点との中間の位置を示す中間位置情報を取得する。中間位置情報は例えば予め記憶部６４に記憶済みであり、中間位置情報取得部６６３は記憶部６４から中間位置情報を読み出すことで、中間位置情報を取得する。中間位置情報取得部６６３は、例えば予め記憶部６４に記憶済みの曲線部開始点位置情報及び曲線部終了点位置情報に基づき計算により、中間位置情報を取得してもよい。中間位置情報は、測定位置決定情報が含む情報の一例である。

溶接端情報取得部６６４は、溶接の開始端を示す開始端情報と、溶接の終了端を示す終了端情報と、を取得する。開始端は、溶接ロボット１による溶接が開始されるガイドレール２上の溶接ロボット１の位置である。終了端は、溶接ロボット１による溶接が終了するガイドレール２上の溶接ロボット１の位置である。開始端情報及び終了端情報は例えば予め記憶部６４に記憶済みであり、溶接端情報取得部６６４は記憶部６４から開始端情報及び終了端情報を読み出すことで、開始端情報及び終了端情報を取得する。開始端情報及び終了端情報は、測定位置決定情報が含む情報の一例である。

測定数情報取得部６６５は、開先９０１の断面形状を測定する位置の数を示す測定数情報を取得する。測定数情報は、例えば予め記憶部６４に記憶済みであり、測定数情報取得部６６５は記憶部６４から測定数情報を読み出すことで、測定数情報を取得する。測定数情報は、測定位置決定情報が含む情報の一例である。

ここで、測定数情報が、建方治具位置情報、開始端情報、終了端情報及び測定数情報を含む場合に測定位置決定部６０５が測定位置を決定する処理の一例を説明する。

＜測定位置の決定の処理の一例＞
図１２は、実施形態における測定位置決定部６０５が測定位置を決定する処理を説明する説明図である。図１２において位置Ｔ１は、開始端情報の示す開始端の一例である。図１２において位置Ｔ２は、建方治具位置情報の示す建方治具９の位置の一例である。図１２において位置Ｔ３は、終了端情報の示す終了端の一例である。図１２において、位置Ｐ１～Ｐ１４それぞれは、決定位置の一例である。図１２の例では、建方治具９の位置は決定位置ではない。

したがって、図１２の例において、測定数情報は１４である。このように、測定位置決定部６０５は、建方治具位置情報、開始端情報及び終了端情報に基づき、候補区間内の位置のうち、測定数情報の示す数の位置を決定位置として決定する。候補区間は、例えば開始端から終了端までの走行方向に沿ったガイドレール２上の区間であって、建方治具９の位置を含まないという条件を満たす区間である。決定位置は、例えば開始端から終了端までの走行方向に沿ったガイドレール２上に等間隔に位置する、という条件を満たす位置である。

半径情報取得部６６６は、ガイドレール２の曲線部の曲率半径を示す半径情報を取得する。半径情報は例えば予め記憶部６４に記憶済みであり、半径情報取得部６６６は記憶部６４から半径情報を読み出すことで、半径情報を取得する。半径情報は、測定位置決定情報が含む情報の一例である。

ローラ間距離情報取得部６６７は、第１ローラ１２１と第２ローラ１２２との距離を示すローラ間距離情報を取得する。ローラ間距離情報の示す距離は、例えば第１ローラ１２１の中心と第２ローラ１２２の中心との距離である。ローラ間距離情報は例えば予め記憶部６４に記憶済みであり、ローラ間距離情報取得部６６７は記憶部６４からローラ間距離情報を読み出すことで、ローラ間距離情報を取得する。ローラ間距離情報は、測定位置決定情報が含む情報の一例である。

曲率中心間距離情報取得部６６８は、ガイドレール２の曲率中心と鋼管８の曲率中心との距離であって、ガイドレール２の直線部に直交する方向に沿った距離である曲率中心間距離を示す曲率中心間距離情報、を取得する。曲率中心間距離情報は例えば予め記憶部６４に記憶済みであり、曲率中心間距離情報取得部６６８は記憶部６４から曲率中心間距離情報を読み出すことで、曲率中心間距離情報を取得する。曲率中心間距離情報は、測定位置決定情報が含む情報の一例である。

＜測定位置決定情報が、半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む場合に奏する効果＞
ここで、測定位置決定情報が、半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む場合に奏する効果について図１３～図１５を用いて説明する。

図１３は、実施形態における半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む測定位置決定情報が奏する効果について説明する第１の説明図である。図１４は、実施形態における半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む測定位置決定情報が奏する効果について説明する第２の説明図である。図１５は、実施形態における半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む測定位置決定情報が奏する効果について説明する第３の説明図である。

簡単のため、説明においては二次元の直交座標系として互いに直交するＵ軸とＶ軸とを有する座標系を用いる。Ｕ軸とＶ軸とはどちらも、ガイドレール２の直線部に直交する。図１３～図１５において、曲線Ｃは、鋼管８の外面形状を示す。図１３は、スライド部１２と鋼管８との関係を２つの場所について示す。

スライド部１２上に位置する点Ｐ_Ｌと点Ｐ_Ｆとはそれぞれ第１ローラ１２１と第２ローラ１２２とである。スライド部１２上に位置する点Ｐ_ＬＦは第１ローラ１２１と第２ローラ１２２との中心の位置である。したがって点Ｐ_ＬＦの位置を示す情報は、中間位置情報の一例である。

図１３～図１５の点Ｐ_ｒａｉｌは、ガイドレール２の曲率中心の位置を示す。点Ｐ_ｒａｉｌは、Ｕ軸とＶ軸とを有する座標系の原点である。図１３～図１５において長さＬ_ｒｏｌｌは、点Ｐ_Ｌと点Ｐ_Ｆとの距離を示す。したがって、長さＬ_ｒｏｌｌはローラ間距離情報の一例である。

２つの場所の一方（以下「第１の場所」という。）は、点Ｐ_ｒａｉｌと点Ｐ_ＬＦとを結ぶ直線（以下「第１径方向直線」という。）とＶ軸とのなす角がθ_１の場所である。２つの場所の他方（以下「第２の場所」という。）は、第２径方向直線とＶ軸とのなす角が（θ_１＋θ_２）の場所である。第２径方向直線は、点Ｐ_ｒａｉｌと点Ｐ_Ｆとを結ぶ直線に垂直である。

図１３～図１５において点Ｐ_ａｉｍは、開先のセンシングの対象の位置である。センシングとは、鋼管８の溶接部位、及び建方治具９を撮影する処理である。点Ｐ_ａｉｍは、具体的には、径方向直線と曲線Ｃの交点である。図１３～図１５において、Ｌ_ｒａｉｌは、ガイドレール２の直線部における曲線Ｃからガイドレール２までの距離を示す。図１３～図１５において、Ｒ_ｃｏｌは、鋼管８の曲率半径を示す。図１３～図１５において、Ｒ_ｒａｉｌは、ガイドレール２の曲率半径を示す。したがってＲ_ｒａｉｌを示す情報が、半径情報の一例である。

図１３～図１５において、点Ｐ_ｃｏｌは、鋼管８の曲率中心を示す。図１３～図１５において、ｄは、鋼管８の曲率中心とガイドレール２の曲率中心との間のＶ軸及びＵ軸のそれぞれに平行な方向の距離を表す。したがって、距離ｄを示す情報は、曲率中心間距離情報の一例である。

なお、距離Ｌ_ｒｏｌｌ、Ｌ_ｒａｉｌ、Ｒ_ｃｏｌ及びＲ_ｒａｉｌはいずれも正の実数である。また、ｄは実数である。ｄは負の値であってもよい。

図１４は、第１の場所にスライド部１２が位置する場合に、点Ｐ_ａｉｍに位置する鋼管８の開先をセンシングすることが可能であることを示す。第１の場所にスライド部１２が位置する場合にセンシングが可能である理由は、第１の場所にスライド部１２が位置する場合、Ｒ部の対称中心位置にスライド部１２が存在するため、点Ｐ_Ｌと点Ｐ_Ｆとを結ぶ直線に垂直に伸びる直線が鋼管８に垂直になるから、である。なお、対称中心位置は、Ｒ部の開始点と終了点との中間の位置を意味する。

図１４は、スライド部１２が第３の場所に位置する場合に、点Ｐ_ａｉｍに位置する鋼管８の開先のセンシングが可能であることを示す。第３の場所は、第１場所条件、第２場所条件及び第３場所条件を満たす場所である。

第１場所条件は、スライド部１２の点Ｐ_ＬＦがガイドレール２の直線部に位置するという条件である。第２場所条件は、点Ｐ_Ｌと点Ｐ_Ｆとが、ガイドレール２の直線部とＲ部との境界とガイドレール２の直線部とのいずれか一方に位置するという条件である。第３場所条件は、点Ｐ_ＬＦと点Ｐ_ｃｏｌとを結ぶ直線が点Ｐ_Ｌと点Ｐ_Ｆとを結ぶ直線に直交するという条件である。

この理由は、スライド部１２のＲ部に近い側のローラが、ガイドレール２のＲ部と直線部との境界に位置しており、そのとき、Ｐ_ａｉｍが鋼管８の直線部とＲ部との境界点に位置し、点Ｐ_Ｌと点Ｐ_Ｆとを結ぶ直線に垂直に伸びる直線が鋼管８に垂直になるからである。

図１５は、スライド部１２が第４の場所に位置する場合に、点Ｐ_ａｉｍに位置する鋼管８の開先のセンシングが可能であることを示す。第４の場所は、第１場所条件、第２場所条件及び第４場所条件を満たす場所である。図１５において、第４の場所に位置するスライド部１２は、スライド部Ｆ１である。

第４場所条件は、点Ｐ_ＬＦと点Ｐ_ｃｏｌとを結ぶ直線が点Ｐ_Ｌと点Ｐ_Ｆとを結ぶ直線に直交しない、という条件である。第４場所条件は、具体的には距離ｄが所定の値より大きい場合に満たされる。

この理由は、第４場所条件が満たされる場合、点Ｐ_Ｌと点Ｐ_Ｆとを結ぶ直線に垂直に伸びる直線が鋼管８のＲ部で垂直に交わらないからである。このような場合、センシングを行うためには、スライド部１２がガイドレール２のＲ部から離れるように移動する必要がある。

移動の距離は、具体的には、ｄ－（Ｌ_ｒｏｌｌ／２）である。ｄ－（Ｌ_ｒｏｌｌ／２）＞０の場合には、距離ｄ－（Ｌ_ｒｏｌｌ／２）だけ、スライド部１２をガイドレール２のＲ部から離れるように移動させる必要がある。

なお、距離ｄ―（Ｌ_ｒｏｌｌ／２）だけ、スライド部１２をガイドレール２のR部から離れるように移動させることで、点P_ａｉｍのうち、ガイドレールのR部の対称中心位置から最も近い点Ｐ_ａｉｍに位置する鋼管８の開先をセンシングすることが可能である。この最も近い点Ｐ_ａｉｍを求めることで、鋼管８の開先をセンシング可能な点P_ａｉｍそれぞれの間隔を最も狭くすることができ、これら間隔を広げることも容易になる。

一方、ｄ－（Ｌ_ｒｏｌｌ／２）＜０の場合には、移動は必要なく、Ｒ部に近い側のローラがガイドレール２のＲ部と直線部との境界に位置する状態で、センシングが可能である。

このように、測定位置決定情報が、半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報を含む場合にセンシングが可能な位置と不可能な位置との判定が可能である。センシングが可能である位置は測定位置の候補なので、半径情報、中間位置情報、ローラ間距離情報及び曲率中心間距離情報に基づいて、決定位置を決定することで、測定できない位置を決定位置にしてしまう確率を下げることができる。

記憶制御部６０７は、各種情報を記憶部６４に記録する。記憶制御部６０７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。

入力制御部６０８は、入力部６３の動作を制御する。出力制御部６０９は、出力部６５の動作を制御する。

＜接触判定処理の詳細＞
接触判定処理の詳細を説明する。接触判定処理は、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処理である。判定には、接触位置情報、傾斜溶接開始位置情報及び溶接ロボット位置情報が用いられる。接触位置情報は、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。

傾斜溶接開始位置情報は、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」という。））に関する情報である。

より詳細に接触判定処理を説明する。接触判定処理では、接触位置情報を取得する処理（以下「接触位置情報取得処理」という。）が実行される。接触位置情報取得処理では、建方治具位置情報（例えば建方治具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処理が実行される。算出された接触位置を示す情報が、接触位置情報の一例である。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。

接触判定処理では、傾斜溶接開始位置情報を取得する処理（以下「傾斜溶接開始位置情報取得処理」という。）が実行される。傾斜溶接開始位置情報取得処理では、溶接ロボット１の接触位置から、上記１次元の座標（すなわち走行方向Ｄｒに沿う軸上の座標）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処理が実行される。算出された傾斜溶接開始位置を示す情報が傾斜溶接開始位置情報である。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。

接触位置情報取得処理では、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）を推定する処理が実行される。走行位置は、上記１次元の座標で示される。接触判定処理では、推定された走行位置と、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処理が実行される。このようにして、接触判定処理では、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。

接触判定処理の例を説明する。接触判定処理では例えば、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。接触判定処理では例えば、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。

＜退避処理の詳細＞
退避処理の詳細を説明する。退避処理は、建方治具９の位置で実行されることにより、溶接ロボット１が建方治具９による妨げられることなく移動することを可能にする。その結果、建方治具９の位置で退避処理が実行されることで、溶接ロボット１は鋼管８の溶接部位の全周又は一部の初期溶接を連続して行うことができる。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１６を参照して詳述する。図１６は、実施形態における退避処理を説明する説明図である。退避制御部６１３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、退避制御部６１３は、記憶部６４又は通信部６２を介して、建方治具形状情報を取得する。

退避制御部６１３は、記憶部６４又は通信部６２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。退避制御部６１３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、退避制御部６１３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。退避制御部６１３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、退避制御部６１３は、記憶部６４又は通信部６２を介して、退避動作情報を取得する。退避制御部６１３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、退避制御部６１３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、退避制御部６１３は、接触判定処理の実行により得ら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、退避制御部６１３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。退避制御部６１３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。退避制御部６１３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。

図１７は、実施形態におけるシステム制御装置６が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。測定位置決定部６０５が、予め定められた種類の測定位置決定情報を測定位置決定情報取得部６０６に取得させ、取得させた測定位置決定情報に基づいて測定位置を決定する（ステップＳ１０１）。次に、移動制御部６１２が、ステップＳ１０１で決定された測定位置のうち、溶接ロボット１の位置から見て走行方向Ｄｒの側の最も近い測定位置に、溶接ロボット１を移動させる（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の処理により、溶接ロボット位置情報が更新される。また、移動中に建方治具９が存在する場合には、接触判定処理及び退避処理が実行されてもよい。したがってステップＳ１０２の処理の実行中には退避制御部６１３も動作してもよい。

次に、位置判定部６０２が、溶接ロボット位置情報に基づき、ガイドレール２上の区間である第１区間、第２区間又は第３区間のいずれに溶接ロボット１が位置するのかを判定する（ステップＳ１０３）。次に開先画像取得部６０３が、撮影装置３－１による撮影の結果と撮影装置３－２による撮影の結果とのうち、開先画像として用いられる画像の画像データを、ステップＳ１０３で実行された判定の結果に基づいて、取得する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４の処理において開先画像取得部６０３は例えば、撮影装置３－１と、撮影装置３－２との、どちらに撮影させるか、又は、両方に撮影させるかをステップＳ１０３で実行された判定の結果に基づいて決定する。次に開先画像取得部６０３は、撮影制御部６１４の動作を制御して、決定した撮影装置３による撮影を行わせる。このようにして開先画像取得部６０３は、例えば撮影装置３－１による撮影の結果と撮影装置３－２による撮影の結果とのうち、開先画像として用いられる画像の画像データを取得してもよい。

またステップＳ１０４の処理において開先画像取得部６０３は例えば、撮影装置３－１及び撮影装置３－２の両方に撮影させる。次に開先画像取得部６０３は、ステップＳ１０３で実行された判定の結果に基づいて、両方の撮影結果のうちいずれを取得するのか、あるいは、両方取得するのか、を決定し、決定した結果にしたがう画像の画像データを取得する。このようにして開先画像取得部６０３は、例えば撮影装置３－１による撮影の結果と撮影装置３－２による撮影の結果とのうち、開先画像として用いられる画像の画像データを取得してもよい。

ステップＳ１０４の次に生成部６０４が、ステップＳ１０４で得られた画像データに基づいて、開先の断面形状を示す開先断面形状情報を生成する（ステップＳ１０５）。次に溶接実行制御部６１１が、ステップＳ１０１で決定された測定位置の中に、未だ溶接ロボット１が移動していない測定位置があるか否かを判定する。すなわち、溶接実行制御部６１１は、次の測定位置が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

次の測定位置が存在しない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、溶接実行制御部６１１が開先断面形状情報に基づいて、溶接実行パラメータを算出する（ステップＳ１０７）。なお溶接実行パラメータとは、溶接の実行に関するパラメータであり、例えばワイヤ狙い位置である。次に、溶接実行制御部６１１が、開先断面形状情報に基づいて、溶接ロボット１に溶接を実行させる。具体的には、溶接ロボット１が、算出された溶接実行パラメータを用いて、溶接を行う（ステップＳ１０８）。次に処理が終了する。一方、次の測定位置が存在する場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２の処理が実行される。

このように構成された実施形態の溶接システム１００は、開先画像取得部６０３を備え、撮影装置３－１の撮影した画像と撮影装置３－２の撮影した画像とのいずれか一方又は両方のどの画像の画像データを、開先断面形状情報の生成に用いる画像データとして採用するかを決定する。そのため、鋼材の位置と溶接すべき箇所と溶接ロボット１の向きと気象条件又は日照条件との関係で開先を適切に撮影できない撮影装置３が存在する場合に、より適切な画像を選択可能なので、溶接の品質を向上させることができる。そして、そのような溶接の品質を向上させる画像データを自動で選択する開先画像取得部６０３を溶接システム１００は備えるため、溶接システム１００は、溶接に要する労力を軽減することができる。なお適切とは、例えば輝度や解像度等の画像の特徴が所定の基準を満たすという意味である。

（変形例）
なお開先画像取得部６０３は、撮影装置３－１による撮影の結果と撮影装置３－２による撮影の結果とのうち、ガイドレール２上の溶接ロボット１の位置と建方治具位置情報取得部６６１により取得された建方治具位置情報とに応じた画像の画像データを、開先画像として用いられる画像の画像データとして取得、してもよい。

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。

なお撮影装置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。なお、ステップＳ１０４の処理において、開先画像取得部６０３が、撮影装置３－１と、撮影装置３－２との、どちらに撮影させるか、又は、両方に撮影させるかをステップＳ１０３で実行された判定の結果に基づいて決定する場合、撮影させると決定された撮影装置３は、被決定撮影装置の一例である。なお、開先画像取得部６０３が、撮影装置３－１と、撮影装置３－２との、どちらに撮影させるか、又は、両方に撮影させるかをステップＳ１０３で実行された判定の結果に基づいて決定する処理は、撮影装置決定処理の一例である。

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。
なお、開先画像取得部６０３は、例えば、位置判定部６０２によって溶接ロボット１が第３区間に位置すると判定された場合には所定方向側撮影装置又は反対側撮影装置の撮影の結果を開先画像の画像データとして取得しても良い。

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、 １２１…第１ローラ、 １２２…第２ローラ、 ３１…制御部、 ３２…モータ、 ３３…移動部、 ３４…第１の角度調整部、 ３５…第２の角度調整部、 ６１…制御部、 ６２…通信部、 ６３…入力部、 ６４…記憶部、 ６５…出力部、 ６０１…システム動作制御部、 ６０２…位置判定部、 ６０３…開先画像取得部、 ６０４…生成部、 ６０５…測定位置決定部、 ６０６…測定位置決定情報取得部、 ６０７…記憶制御部、 ６０８…入力制御部、 ６０９…出力制御部、 ６１１…溶接実行制御部、 ６１２…移動制御部、 ６１３…退避制御部、 ６１４…撮影制御部、 ６６１…建方治具位置情報取得部、 ６６２…曲線端部情報取得部、 ６６３…中間位置情報取得部、 ６６４…溶接端情報取得部、 ６６５…測定数情報取得部、 ６６６…半径情報取得部、 ６６７…ローラ間距離情報取得部、 ６６８…曲率中心間距離情報取得部、 Ｐｗ…溶接位置、 Ｐｒ…退避位置、 ９１…プロセッサ、 ９２…メモリ

Claims (9)

1. 鋼管に設けられた開先の断面形状を測定する溶接ロボットであってガイドレールを移動する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、
   前記断面形状を測定する位置を、測定位置決定情報に基づいて決定する測定位置決定部と、
   前記溶接ロボットの移動を制御する移動制御部と、
   前記ガイドレールの曲率中心と前記鋼管の曲率中心との距離であって、前記ガイドレールの直線部に直交する方向に沿った距離である曲率中心間距離を示す曲率中心間距離情報を取得する曲率中心間距離情報取得部と、
   を備え、
   前記移動制御部は、前記溶接ロボットの移動を制御することで前記測定位置決定部によって決定された位置である決定位置に前記溶接ロボットを移動させ、
   前記測定位置決定情報は、前記曲率中心間距離情報取得部によって取得される曲率中心間距離情報を含む、
   ことを特徴とする溶接システム。
2. 回転することで前記溶接ロボットが前記ガイドレール上を所定方向に移動させる第１ローラと、
   前記第１ローラとは異なるローラであって回転することで前記溶接ロボットが前記ガイレール上を前記所定方向に移動させる第２ローラと、
   前記第１ローラと前記第２ローラとの距離を示すローラ間距離情報を取得するローラ間距離情報取得部と、
   を更に備え、
   前記測定位置決定情報は、前記ローラ間距離情報取得部によって取得されるローラ間距離情報を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶接システム。
3. 鋼管に設けられた開先の断面形状を測定する溶接ロボットであってガイドレールを移動する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、
   前記断面形状を測定する位置を、測定位置決定情報に基づいて決定する測定位置決定部と、
   前記溶接ロボットの移動を制御する移動制御部と、
   前記ガイドレールの曲線部に関する情報であるガイドレール曲線部情報を取得するガイドレール曲線部情報取得部と、
   を備え、
   前記移動制御部は、前記溶接ロボットの移動を制御することで前記測定位置決定部により決定された位置である決定位置に前記溶接ロボットを移動させ、
   前記測定位置決定情報は、前記ガイドレール曲線部情報取得部によって取得されるガイドレール曲線部情報を含む、
   ことを特徴とする溶接システム。
4. 前記ガイドレール曲線部情報は、前記ガイドレールが有する曲線部の開始点と、前記曲線部の終了点と、の中間の位置を示す中間位置情報を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の溶接システム。
5. 前記ガイドレール曲線部情報は、前記ガイドレールが有する曲線部の開始点を示す開始点位置情報と、前記曲線部の終了点を示す終了点位置情報と、を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の溶接システム。
6. 前記ガイドレール曲線部情報は、前記ガイドレールが有する曲線部の曲率半径を示す半径情報を含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載の溶接システム。
7. 鋼管に設けられた開先の断面形状を測定する溶接ロボットであってガイドレールを移動する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、
   前記断面形状を測定する位置を、測定位置決定情報に基づいて決定する測定位置決定部と、
   前記溶接ロボットの移動を制御する移動制御部と、
   前記鋼管に設けられた建方治具の位置情報を取得する建方治具位置情報取得部と、
   を備え、
   前記移動制御部は、前記溶接ロボットの移動を制御することで前記測定位置決定部により決定された位置である決定位置に前記溶接ロボットを移動させ、
   前記測定位置決定情報は、前記建方治具位置情報取得部によって取得される建方治具の位置情報を含む、
   ことを特徴とする溶接システム。
8. 前記ガイドレール上の位置であって前記溶接ロボットによる溶接が開始される位置を示す開始端情報と、前記ガイドレール上の位置であって前記溶接ロボットによる溶接が終了する位置を示す終了端情報と、を取得する溶接端情報取得部、
   をさらに備え、
   前記測定位置決定情報は、前記溶接端情報取得部によって取得される開始端情報及び終了端情報を含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の溶接システム。
9. 前記断面形状を測定する位置の数を示す測定数情報を取得する測定数情報取得部、
   をさらに備え、
   前記測定位置決定情報は、前記測定数情報取得部によって取得される測定数情報を含む、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の溶接システム。

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