KR102537026B1 - 용접선 데이터 생성 장치, 용접 시스템, 용접선 데이터 생성 방법 및 기록 매체 - Google Patents

Abstract

용접 로봇에 의해서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 용접선 데이터 생성 장치는, 부재의 구성명의 조합별로 상기 용접 로봇에 의한 용접의 가부를 나타내는 가부 정보가 기록되는 기록부와, 용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 추출부와, 추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가인 경우, 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 생성부를 가진다.

Description

용접선 데이터 생성 장치, 용접 시스템, 용접선 데이터 생성 방법 및 기록 매체

본 발명은, 용접선 데이터 생성 장치, 용접 시스템, 용접선 데이터 생성 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.

오늘 날, 많은 분야에서 용접 로봇이 사용되고, 용접 작업의 자동화가 진행되고 있다. 용접 로봇에 의한 용접에는, 사전에, 용접 대상으로 하는 구조물 전체의 용접 패스(또는 용접선)를 결정하고, 용접 로봇에 설정해 둘 필요가 있다. 특허 문헌 1에는, 오퍼레이터에 의한 용접선의 선정을 신속화하는 기술이 기재되어 있다.

(특허 문헌 1) 일본 특개 2010－184278호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에 의해 용접선을 특정하려면, 오퍼레이터가 메뉴얼 조작으로 각 면을 지정할 필요가 있어, 수작업에 의한 노력이 필요하였다. 또, 용접선의 특정을 자동적으로 행하는 기술도 일부 보급되어 있지만, 각 면에 대해서 전체(round robin)로 용접선으로 할지 여부를 판정하는 처리를 행할 필요가 있어, 용접선을 특정하려면 상당한 시간이 걸리고 있었다.

본 발명의 목적은, 용접 로봇에 의해서 용접하는 부위 또는 그 후보를 효율적으로 또한 자동적으로 특정할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 목적 하에, 1개의 발명으로서, 용접 로봇에 의해서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 용접선 데이터 생성 장치로서, 부재의 구성명의 조합별로 용접 로봇에 의한 용접의 가부(可否)를 나타내는 가부 정보가 기록되는 기록부와, 용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 추출부와, 추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가(可)인 경우, 해당하는 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 생성부를 갖는 용접선 데이터 생성 장치를 제공한다.

또한, 용접선 데이터 생성 장치는, 3차원 데이터를 구성하는 각 부재의 형상 및 부재와 다른 부재의 위치 관계의 양쪽 또는 한쪽에 근거하여, 구조체를 구성하는 각 부재의 구성명을 특정하는 구성명 특정부를 더 갖는 것이 바람직하다.

여기서의 구성명 특정부는, 용접 로봇에 의한 용접이 불필요한 부재를 비용접 부재로서 특정하고, 생성부는, 추출된 부재의 조합의 한쪽이 비용접 부재인 경우, 해당하는 조합을 용접의 대상으로부터 제외해도 좋다.

또, 구성명 특정부는, 3차원 데이터를 구성하는 부재의 면적에 근거하여, 판 모양의 형상을 갖는 부재의 구성명을 특정해도 좋다.

또한, 구성명의 특정에 사용하는 부재의 형상의 정보에는, 그루브(groove) 형상의 정보가 포함되어도 좋다.

또, 구성명 특정부는, 구성명이 특정되어 있는 다른 부재에 대한 위치 관계에 근거하여 다른 부재에 서로 이웃하는 부재의 구성명을 특정해도 좋다.

또, 구성명 특정부는, 추출된 2개의 부재 간의 위치 관계로서, 한쪽의 부재에 대한 다른 쪽의 부재의 경사각, 회전각, 비틀림각 중 적어도 1개 이상의 값을 산출하고, 산출된 값이 임계값 이상인 경우, 다른 쪽의 부재를 비용접 부재로서 특정하고, 생성부는, 추출된 서로 이웃하는 부재의 조합의 한쪽이 비용접 부재인 경우, 해당하는 조합을 용접의 대상으로부터 제외해도 좋다.

또, 여기서의 구성명 특정부는, 부재의 형상 및 부재와 다른 부재의 위치 관계의 양쪽 또는 한쪽과, 부재의 구성명의 관계를 학습한 학습 완료 모델을 이용하여, 구조체를 구성하는 각 부재의 구성명을 특정해도 좋다.

또한, 생성부는, 추출된 2개의 부재가 용접 가인 경우에는, 2개의 부재끼리가 서로 이웃하는 부분에 있어서의 그루브의 유무를 더 판정하고, 그루브 있음일 때에는 그루브 형상의 정보에 따라 상기 용접선 데이터를 생성해도 좋다.

또, 다른 발명으로서 부재끼리를 용접하는 용접 로봇과, 용접선 데이터에 근거하여 용접 로봇의 동작을 제어하는 용접 제어 장치를 갖는 용접 시스템으로, 부재의 구성명의 조합별로 용접 로봇에 의한 용접의 가부를 나타내는 가부 정보가 기록되는 기록부와, 용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 추출부와, 추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가인 경우, 해당하는 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 생성부를 갖는 용접 시스템을 제공한다.

또한, 다른 발명으로서, 용접 로봇에 의해서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 용접선 데이터 생성 방법으로, 용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 처리와, 추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합의 용접의 가부를, 미리 준비된 구성명의 조합별의 가부 정보를 참조하는 것에 의해 판정하는 처리와, 추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가인 경우, 해당하는 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 상기 용접선 데이터를 생성하는 처리를 갖는 용접선 데이터 생성 방법을 제공한다.

또한, 다른 발명으로서, 용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 처리와, 추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합의 용접의 가부를, 미리 준비된 구성명의 조합별의 가부 정보를 참조하는 것에 의해 판정하는 처리와, 추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가인 경우, 해당하는 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 처리를 컴퓨터로 하여금 실행하게 하는 프로그램을 기록하는 기록 매체를 제공한다.

본 발명에 의하면, 용접 로봇에 의해서 용접하는 부위 또는 그 후보를 효율적으로 또한 자동적으로 특정할 수 있다.

도 1은 본 실시의 형태에 따른 용접 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 경사, 회전, 비틀림 등의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 3은 구조체와 그 구성 요소인 부재를 설명하는 도면이다.
도 4는 가부 정보 기록부에 기록되는 용접의 가부 정보의 구조예를 나타내는 도면이다.
도 5는 그루브 있음으로 판정되는 부재 간의 관계의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 그루브 없음으로 판정되는 부재 간의 관계의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 용접선 데이터 생성 장치에 의해서 실행되는 처리 동작을 설명하는 플로차트(flow chart)이다.
도 8은 용접선의 후보의 수정을 접수하는 화면의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 용접 전원, 용접 시스템, 용접 전원의 제어 방법 및 프로그램을 기록하는 기록 매체의 실시 형태의 예를 설명한다. 또한, 각 도면은, 본 발명의 설명을 위해서 작성된 것으로, 본 발명의 실시의 형태는, 도시의 내용에 한정되지 않는다.

＜시스템의 전체 구성＞

도 1은, 본 실시의 형태에 따른 용접 시스템(1)의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타내는 용접 시스템(1)은, 용접의 대상인 부재끼리를 용접하는 용접 로봇(10)과, 용접 로봇(10)의 움직임을 제어하는 용접 제어 장치(20)와, 용접 위치를 부여하는 용접선 데이터를 용접 제어 장치(20)에 부여하는 용접선 데이터 생성 장치(30)와, 용접에 의해서 제조하는 구조체를 구성하는 각 부재의 형상이나 부재 간의 위치 관계 등을 기술한 3차원 데이터를 기억하는 구조체 데이터베이스(40)를 가지고 있다.

용접 로봇(10)은, 용도에 따라서 여러 가지 종류가 있다. 예를 들면 철골의 용접에 사용되는 철골 용접 로봇, 건축 부품 용접 로봇, 교량 용접 로봇, 대차(台車) 부품 용접 로봇, 포크리프트 부품 용접 로봇, 선박 분야 전용 용접 로봇이 있다.

본 실시의 형태에서는, 용접 로봇(10)으로서 철골 용접 로봇을 상정한다.

용접 제어 장치(20)는, 예를 들면 컴퓨터에 의해서 구성되고, 1대 또는 복수대의 용접 로봇(10)의 움직임을 제어한다.

컴퓨터는, 제어 프로그램을 실행하는 연산부와, 기동 프로그램 등을 기억하는 불휘발성의 반도체 메모리와, 제어 프로그램이 실행되는 휘발성의 반도체 메모리와, 용접 로봇(10)으로부터 수집되는 동작 파라미터나 용접하는 부위를 지정하는 용접선 데이터를 기억하는 하드 디스크 장치 등으로 구성되어 있다.

컴퓨터로서의 용접 제어 장치(20)에는, 키보드나 터치 패널 등의 입력 장치, 용접의 진행에 관한 정보를 표시하는 표시 장치도 접속되어 있다.

본 실시의 형태에 있어서의 용접선 데이터는, 서로 이웃하는 관계에 있는 2개 이상의 부재 중 용접하는 부위(용접선)를 규정하는 데이터의 집합을 말한다.

서로 이웃하는 관계에는, 예를 들면 어느 부재와 다른 부재가 접촉하는 관계, 어느 부재와 다른 부재의 사이에 틈이 있는 관계, 어느 부재에 다른 부재가 침투하는 관계 등이 있다. 본 실시의 형태의 경우, 틈이란, 용접에 의한 부재의 접속이 가능한, 미리 정한 거리 이하의 공간을 말한다.

용접선 데이터 생성 장치(30)도, 예를 들면 컴퓨터에 의해서 구성된다. 여기서의 컴퓨터는, 어플리케이션 프로그램을 실행하는 연산부와, 기동 프로그램 등을 기억하는 불휘발성의 반도체 메모리와, 어플리케이션 프로그램이 실행되는 휘발성의 반도체 메모리와, 어플리케이션 프로그램이나 용접선 데이터를 포함하는 데이터를 기록하는 하드 디스크 장치, 입력 장치, 표시 장치 등으로 구성되어 있다.

본 실시의 형태에 있어서의 하드 디스크 장치에는, 부재의 구성명의 조합별로 용접의 가부를 나타내는 정보(이하 「용접의 가부 정보」라고 한다)도 기록되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 하드 디스크 장치 내 용접의 가부 정보가 기록되어 있는 영역 부분을 가부 정보 기록부(31)라고 한다. 가부 정보 기록부(31)는, 기록부의 일례이다.

본 실시의 형태에서는, 어플리케이션 프로그램 등의 기록 장치로서 하드 디스크 장치를 예시하고 있지만, 반도체 메모리 그 외의 기록 매체에 데이터를 읽고 쓰기하는 장치라도 좋다. 또, 하드 디스크 장치는, 용접선 데이터 생성 장치(30)에 내장된 장치라도 외부 부착된 장치라도 좋다.

도 1에서는, 용접 제어 장치(20)와 용접선 데이터 생성 장치(30)를 각각 독립한 장치로서 그리고 있지만, 용접선 데이터 생성 장치(30)의 기능의 일부 또는 전부를 용접 제어 장치(20)에 포함하는 것도 가능하다.

본 실시의 형태의 경우, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 용접 제어 장치(20)에 통신선이나 네트워크를 통해서 접속되어 있다. 여기서의 네트워크는, 예를 들면 LAN(Local Area Network)나 인터넷(클라우드 네트워크를 포함한다)이다.

무엇보다, 용접선 데이터 생성 장치(30)의 역할은, 용접에 필요한 용접선 데이터를 생성하는 것이고, 용접선 데이터 생성 장치(30)와 용접 제어 장치(20)의 접속은 필수는 아니다. 예를 들면 용접선 데이터 생성 장치(30)와 용접 제어 장치(20)가 통신선 등으로 접속되어 있지 않은 경우, 용접선 데이터 생성 장치(30)에서 생성된 용접선 데이터는, 휴대용의 기록 매체를 이용하여 용접 제어 장치(20)에 기입하면 된다.

용접선 데이터 생성 장치(30)는, 연산부에 의한 어플리케이션 프로그램의 실행을 통해, 용접선 또는 용접선의 후보를 효율적으로 또한 자동적으로 특정하는 기능을 실현한다. 도 1에서는, 용접선 데이터 생성 장치(30)가 실행하는 기능 중 용접선 또는 용접선의 후보를 효율적으로 또한 자동적으로 특정하는 기능의 요소로서, 구성명 특정부(32)와, 조합 추출부(33)와 용접선 데이터 생성부(34)의 3개를 나타내고 있다.

본 실시의 형태에서는, 3차원 CAD(Computer-Aided Design) 데이터 상의 각 부재에 구성명이 부여되어 있지 않은 경우를 상정하기 때문에, 구성명 특정부(32)가 준비되어 있다. 구성명 특정부(32)를 마련하는 것에 의해, 각 부재에 구성명이 부여되어 있지 않은 경우에도, 조합 추출부(33)와 용접선 데이터 생성부(34)를 이용한 용접선 또는 용접선의 후보의 특정이 가능하게 된다. 또한, 3차원 CAD 데이터(이하 「3차원 데이터」라고도 한다) 상의 각 부재에 이미 구성명이 부여되어 있는 경우에는, 구성명 특정부(32)는 불필요하거나, 마련되어 있는 구성명 특정부(32)의 실행을 정지한다.

구성명 특정부(32)는, 구조체 데이터베이스(40)에 기록되어 있는 3차원 데이터로부터 구조체를 구성하는 각 부재의 형상이나 부재 간의 위치 관계 등에 관한 정보를 판독하고, 구조체를 구성하는 각 부재의 구성명을 자동적으로 특정하는 기능부이다. 구성명을 특정하기 위해서 이용하는 수법은, 구조체에 따라서 달라도 된다.

본 실시의 형태의 경우, 구성명 특정부(32)는, 먼저, 면적 등의 형상에 특징이 있는 부재에 대해 구성명을 특정하고, 계속하여, 구성명이 특정된 부재에 대한 위치 관계 등에 근거하여 다른 부재의 구성명을 특정한다. 또한, 구성명에는, 대응하는 부재가 만족시켜야 할 조건이 미리 부여되어 있다.

본 실시의 형태의 경우, 미리 정한 조건을 만족시키지 않는 부재의 구성명으로서 「그 외」가 이용된다. 용접이 불필요한 부재(이하 「비용접 부재」라고 한다)도 「그 외」로 분류된다.

구성명 특정부(32)는, 2개의 부재 간의 위치 관계로서 한쪽의 부재에 대한 다른 쪽의 부재의 경사각, 회전각, 비틀림각 중 적어도 1개 이상의 값도 사용한다. 본 실시의 형태에 있어서의 구성명 특정부(32)는, 3차원 데이터에 근거하여 산출된 경사각, 회전각, 비틀림각의 값이 임계값 이상인 경우, 다른 쪽의 부재를 비용접 부재로 분류한다. 경사각 등의 정보를 위치 관계에 포함하는 것에 의해, 구성명의 특정 정밀도가 높아진다.

본 실시의 형태에서는, 상대적으로 면적이 큰 쪽의 부재를 「한쪽의 부재」라 하고, 상대적으로 면적이 작은 쪽의 부재를 「다른 쪽의 부재」라 한다. 객관적으로 비교 가능한 면적을 이용하는 것으로, 부재 간의 위치 관계가 명확히 되고, 각 부재의 구성명의 특정 정밀도가 높아진다. 또, 이미 구성명이 특정되어 있는 부재와 구성명이 특정되어 있지 않은 부재의 관계에서는, 이미 구성명이 특정되어 있는 부재를 「한쪽의 부재」라 하고, 구성명이 특정되어 있지 않은 부재를 「다른 쪽의 부재」라 한다. 한쪽의 구성명이 특정되어 있는 경우, 다른 쪽의 부재의 구성명의 특정 정밀도가 높아진다.

도 2는, 경사, 회전, 비틀림 등의 위치 관계를 설명하는 도면이다.

도 2에는, 가장 면적이 큰 평판 모양의 부재 A와 2번째로 면적이 큰 평판 모양의 부재 B로 규정되는 구조물에 대한 부재 C~G의 위치 관계가 예시되어 있다. 또한, 부재 A 중 가장 큰 면은 XZ면에 평행이며, 부재 B 중 가장 큰 면은 XY면에 평행이다. 즉, 부재 A와 부재 B는 서로 수직이다. 또, 부재 B는 X축 방향으로 연장하도록 부재 A에 대해서 장착되어 있다.

도면 중, 부재 C는, 경사도 회전도 없는 위치 관계를 나타내고 있다. 도 2의 경우, 부재 C 중 가장 큰 면은, YZ면에 평행이다. 따라서, 부재 C는, 부재 A와 부재 B의 양쪽에 수직이다.

부재 D는, 그 가장 큰 면의 법선축(여기에서는 X축)의 둘레로 회전한 위치 관계를 말한다. 이 위치 관계를 「비틀림」이라고 한다.

부재 E는, 부재 A와 접하는 변(여기에서는 Z축)의 둘레로 회전한 위치 관계를 말한다. 이 경우, 부재 E는, 부재 B와만 수직이다. 이 위치 관계를 「경사」라고 한다.

부재 F는, 부재 B와 접하는 변(여기에서는 Y축)의 둘레로 회전한 위치 관계를 말한다. 이 경우, 부재 F는 부재 A와만 수직이다. 이 위치 관계를 「회전」이라고 한다.

부재 G는, 경사와 회전의 양쪽 모두를 포함하는 위치 관계를 말한다.

또한, 각 부재의 구성명의 특정에는, 딥 러닝 등의 수법으로 학습된 학습 완료 모델을 이용해도 좋다. 여기서의 학습 완료 모델은, 부재의 형상과 부재끼리의 위치 관계와 구성명의 관계를 학습한 범용적인 모델이어도 좋고, 용도별로 부재의 형상과 부재끼리의 위치 관계와 구성명의 관계를 학습한 전용의 모델이라도 좋다.

학습 완료 모델을 이용하는 경우, 구성명 특정부(32)는, 제조하는 구조체에 대응하는 3차원 데이터를 학습 완료 모델에게 부여하는 것으로, 각 부재의 구성명을 얻는다.

또한, 학습 완료 모델의 생성 시에는, 부재의 형상과 구성명의 관계를 학습시켜도 좋고, 부재끼리의 위치 관계와 구성명의 관계를 학습시켜도 좋다.

학습 완료 모델을 사용하는 경우에는, 출력 결과에 대한 작업원 등의 평가 결과를 보수(이른바 Q값)로서 부여하고, 학습 완료 모델에 수정을 가해도 좋다.

학습 완료 모델을 이용하는 것으로, 각 부재의 구성명을 효율적으로 특정할 수 있다.

도 1의 설명으로 돌아간다.

조합 추출부(33)는, 구조체 데이터베이스(40)에 기록되어 있는 3차원 데이터로부터 구조체를 구성하는 부재 간의 위치 관계를 판독하고, 서로 이웃하는 관계에 있는 2개 이상의 부재의 조합을 자동적으로 추출하는 기능부이다. 여기서의 조합 추출부(33)는, 추출부의 일례이다.

예를 들면 도 2에 나타내는 구조체의 3차원 데이터가 부여된 경우, 조합 추출부(33)는, 부재 A와 부재 B와 부재 C의 조합, 부재 A와 부재 B와 부재 D의 조합, 부재 A와 부재 B와 부재 E의 조합, 부재 A와 부재 B와 부재 F의 조합, 부재 A와 부재 B와 부재 G의 조합을 추출한다. 다만, 어느 조합도, 산출된 경사각, 회전각, 비틀림각의 각 값이 임계값 미만인 것으로 한다.

도 2의 경우, 부재 D는, X축의 방향에 대해 부재 C의 이웃에 위치하고 있다. 이 때문에, 부재 C와 부재 D의 조합도, 광의로는는, 서로 이웃하는 관계로 간주하는 것이 가능하다.

본 실시의 형태에서는, 부재끼리의 사이의 거리가 미리 정한 최소 거리를 넘는 경우에는, 해당 부재의 조합은, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합으로부터 제외한다.

여기서의 최소 거리는, 상술한 용접에 의한 부재의 접속이 가능한, 미리 정한 거리 이하에 해당된다.

예를 들면 부재가 평판 모양인 경우, 최소 거리는, 가장 큰 면의 면적과 두께에 의해서 부재마다 정해도 좋고, 용접이 가능한 거리를 기준으로 일률적으로 정해도 좋다.

이상의 조건에 의해, 부재 C와 부재 D는, 서로 이웃하는 관계에 있는 2개 이상의 부재의 조합으로부터는 제외된다.

용접선 데이터 생성부(34)는, 조합 추출부(33)에서 추출된 2개 이상의 부재의 조합의 각각에 대해, 조합을 구성하는 각 부재의 구성명의 조합이 용접 가로서 등록되어 있는지 여부를 판정하는 기능과, 용접 가인 경우에는, 해당하는 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하고, 용접선 데이터로서 출력하는 기능을 실행하는 기능부이다.

여기서, 용접 가인지 여부의 판정에는, 가부 정보 기록부(31)에 기록되어 있는 정보가 이용된다. 또한, 여기서의 용접선 데이터 생성부(34)는, 생성부의 일례이다.

도 3은, 구조체와 그 구성 요소인 부재를 설명하는 도면이다.

도 3에 나타내는 구조체는, YZ평면에서 I자로 배치된 H형강에 대해서 복수의 부재를 장착한 구성을 가지고 있다. 또한, 도면 중의 「부재 1」~ 「부재 7」및 「그 외」는, 본 실시의 형태에 있어서의 각 부재의 명칭(즉 부재명)을 나타내고 있다.

도 3의 경우, H형강은, 「부재 1」, 「부재 3」및 「부재 4」의 3개의 평판부로 구성되어 있다. 본 실시의 형태에서는, H형강이 3개의 평판 모양의 부재의 용접에 의해 제조되는 경우뿐만이 아니라, 압연에 의해서 일체적으로 제조되는 경우도, 각부를 구별하여 「부재 1」, 「부재 3」 및 「부재 4」라고 한다.

「부재 2」, 「부재 6」, 「부재 7」은, H형강의 변형을 막기 위해서 이용되는 보강재의 명칭이다. 「부재 5」는, H형의 부재의 단부에 장착되는 부재의 명칭이며, 도시하지 않은 부재와의 결합에 이용된다.

또한, 「그 외」는, 「부재 1」~ 「부재 7」로서 특정할 수가 없는 부재의 집합명이다. 상술의 「비용접 부재」에 해당하는 부재도 「그 외」에 포함된다.

도 4는, 가부 정보 기록부(31)(도 1 참조)에 기록되는 용접의 가부 정보의 구조예를 나타내는 도면이다.

용접의 가부 정보는, 상이한 부재의 조합마다, 용접 로봇(10)(도 1 참조)에 의한 용접의 가부 등을 나타내는 정보를 기록한 구조를 가지고 있다.

도 4의 경우, 가부 등을 나타내는 정보는, 용접 가(도면 중의 ○)와 용접 불가(도면 중의 ×)의 2개이다.

도 4에 나타내는 「부재 1」~ 「부재 7」 및 「그 외」는, 도 3의 「부재 1」~ 「부재 7」 및 「그 외」에 대응한다.

부재 1의 경우, 용접 가로 되는 부재명은, 「부재 5」와「부재 6」의 2개이다.

도 1의 설명으로 돌아간다.

용접선 데이터 생성부(34)는, 조합 추출부(33)에서 추출된 개개의 조합을 구성하는 부재명의 조합이, 용접 가(도 4에서는 ○)의 조합을 포함하는지 여부를 판정하는 기능을 가지고 있다. 여기서의 판정은, 2개의 부재 간의 관계를 단위로 한다.

예를 들면 추출된 1개의 조합이 3개의 부재로 구성되는 경우, 용접선 데이터 생성부(34)는, 판정의 대상으로 하는 1개의 조합을 2개의 부재의 조합으로 분해하고, 분해 후에 의해서 얻어진 복수의 조합의 각각에 대해 용접 가인지 여부를 판정한다.

여기서, 추출된 부재의 조합의 한쪽이 비용접 부재(즉 「그 외」)인 경우, 그 조합은 용접의 대상으로부터 제외된다. 용접되지 않는 부위를 사전에 제외하는 것으로, 용접선 또는 용접선의 후보를 효율적으로 특정할 수 있다.

용접 가인 부재명의 조합이 포함되는 경우, 용접선 데이터 생성부(34)는, 복수의 부재가 서로 접촉하는 부위 또는 부재 간의 틈이 용접 가능한 거리 미만인 부위를 3차원 데이터에 근거하여 특정하고, 용접선 또는 용접선의 후보로서 등록한다.

또한, 용접 가의 조합의 한쪽의 부재의 일부에 그루브가 있는 경우, 용접선 데이터 생성부(34)는, 그루브 형상의 정보에 따라 용접선의 후보로 하는 부위를 특정한다. 본 실시의 형태에서는, 그루브가 마련되어 있는 부위가 용접선 또는 용접선의 후보로 특정된다.

이 때문에, 본 실시의 형태의 용접선 데이터 생성부(34)에는, 그루브의 유무를 판정하는 기능이 마련되어 있다.

도 5는, 그루브 있음으로 판정되는 부재 간의 관계의 예를 나타내는 도면이다. 도 6은, 그루브 없음으로 판정되는 부재 간의 관계의 예를 나타내는 도면이다.

도 5에는, 그루브 있음으로 간주되는 3개의 예가 나타나고 있다.

부재 K의 경우, 부재 J와 서로 이웃하는 면의 전체가 경사면으로 가공되어 있다. 이 경우, 부재 J와 부재 K의 경사면이 형성하는 각도가 그루브 각도가 된다. 또, 그루브 깊이는, 부재 K 중, X축 방향에 대한 경사면의 길이로 부여된다.

부재 L의 경우, 부재 J와 서로 이웃하는 면의 일부분이 경사면으로 가공되어 있고, 나머지의 면은 부재 J와 접하고 있다. 이 경우, 부재 J와 부재 L의 경사면 부분이 형성하는 각도가 그루브 각도가 된다. 또, 그루브 깊이는, 부재 L 중, X축 방향에 대한 경사면 부분의 길이로 부여된다.

부재 M은, 부재 L과 동일한 형상이지만, 부재 L과의 사이에 틈이 형성되어 있다. 이 경우, 부재 M의 경사면 부분의 연장선이 부재 J와 형성하는 각도가 그루브 각도가 된다. 또, 그루브 깊이는, 부재 M 중, X축 방향에 대한 경사면 부분의 길이로 부여된다.

또한, 그루브의 형상은, 도 5에 나타낸 レ형에 한정하지 않고, K형, I형, V형, J형, X형, U형, 양면 J형, 양면 U형 등으로도 좋다.

도 6에는, 그루브 없음으로 간주되는 3개의 예가 나타나 있다.

부재 N과 부재 J의 관계는 T 이음매로 불리는 것으로, 직사각형 형상의 부재 N과 부재 J가 T자를 형성하고 있다. 이 경우, 부재 N에는 그루브가 없다고 판정된다.

부재 O와 부재 J의 관계는 자연 그루브로 불리는 것으로, 직사각형 형상의 부재 O의 귀퉁이에서 부재 J가 접하고 있다. 부재 O와 부재 J의 사이에는, XZ면에서 삼각형상의 틈이 형성되어 있지만, 이것은 장착의 관계에서 생긴 것으로, 그루브라고 취급하지 않는다.

부재 P와 부재 J의 관계는 전체 그루브로 불리는 것이다. 부재 P는, 부재 K(도 5 참조)와 동일한 형상이지만, 경사면의 전체가 부재 J의 표면에 접하고 있으므로, 부재 N과 같이 그루브로는 취급하지 않는다. 그루브의 유무를 이용하는 것으로, 구성명의 특정 정밀도는 물론, 용접선 또는 용접선의 후보로 하는 부위의 특정 정밀도를 높일 수가 있다.

＜용접선 데이터 생성 장치의 처리 동작＞

도 7은, 용접선 데이터 생성 장치(30)(도 1 참조)에 의해서 실행되는 처리 동작을 설명하는 플로차트(flow chart)이다. 도 7에 나타내는 순서는, 용접선 데이터 생성 방법의 일례이다. 또한, 도면 내의 기호 S는 스텝을 나타낸다.

우선, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 용접에 의해서 제조하는 구조체의 3차원 데이터를 구조체 데이터베이스(40)(도 1 참조)로부터 얻는다(스텝 1). 얻는 대상인 3차원 데이터는, 예를 들면 도시하지 않은 조작 화면을 통해서 작업자가 지정한다.

다음에, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 서로 이웃하는 관계의 2개 이상의 부재의 조합을 모두 추출한다(스텝 2). 이 처리 동작은, 조합 추출부(33)(도 1 참조)가 실행한다.

3차원 데이터로부터의 추출이 완료하면, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 추출된 모든 조합 중에서 미처리의 하나의 조합을 선택한다(스텝 3).

다음에, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 선택된 조합을 구성하는 복수의 부재의 구성명을 특정한다(스텝 4). 구조체를 구성하는 각 위치의 부재의 구성명은, 구성명 특정부(32)(도 1 참조)에 의해서 특정되어 있다.

선택된 조합을 구성하는 부재의 구성명이 특정되면, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 용접의 가부 정보와의 대조를 통해, 용접 가의 조합을 포함하는지 여부를 판정한다(스텝 5). 이 처리 동작은, 용접선 데이터 생성부(34)(도 1 참조)가 실행한다.

스텝 5에서 긍정 결과가 얻어진 경우, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 용접 가의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하고(스텝 6), 용접선의 후보로 등록한다(스텝 7).

이후, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 미처리의 조합은 없는지 여부를 판정한다(스텝 8).

또한, 스텝 5에서 부정 결과가 얻어진 경우, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 스텝 6 및 7을 실행하는 일 없이 스텝 8의 판정을 실행한다.

스텝 8에서 부정 결과가 얻어지는 동안, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 스텝 3으로 돌아가, 새롭게 선택한 1개의 조합에 대해 상술한 일련의 처리를 실행한다.

스텝 8에서 긍정 결과가 얻어지면, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 후보의 확인은 불필요한지 여부를 판정한다(스텝 9). 이 판정 처리는 필수는 아니지만, 본 실시의 형태에서는, 자동적으로 등록된 용접선의 후보를 작업자가 확인할지 여부를 선택할 수 있게 되어 있다.

스텝 9에서 긍정 결과가 얻어진 경우(즉, 확인이 불필요한 경우), 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 용접선 데이터로서, 자동적으로 등록된 용접선의 후보의 모두를 출력한다(스텝 11).

한편, 스텝 9에서 부정 결과가 얻어진 경우(즉, 작업자에 의한 확인이 행해지는 경우), 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 용접선의 후보의 수정을 접수한다(스텝 10).

도 8은, 도 7의 스텝 10에서 이용 가능한 용접선의 후보의 수정을 접수하는 화면(100)의 일례를 나타내는 도면이다.

도 8에 나타내는 화면(100)은, 구조체에 대응하는 3차원 모델을 표시하는 확인 화면(110)과, 용접선의 후보의 일람이 표시되는 후보란(120)과, 커서(121)로 지정된 후보를 용접선으로서 확정하는 경우에 조작하는 확정 버튼(130)과, 커서(121)로 지정된 후보를 용접선으로부터 제외하는 경우에 조작하는 제외 버튼(140)과, 후보에는 포함되지 않은 부위를 용접선으로서 추가하는 경우에 사용하는 신규 버튼(150)과, 수정 작업의 종료 시에 조작하는 종료 버튼(160)을 포함하고 있다.

도 8에 나타내는 확인 화면(110)에는, 도 3에 나타내는 구조체가 표시되어 있다. 도 8에 나타내는 확인 화면(110)에서는, 용접선 데이터 생성 장치(30)에 의해서 특정된 구성명이, 대응하는 부재로부터의 인출선 첨부로 표시되고 있다.

또, 확인 화면(110)에서는, 커서(121)에 의해서 지정된 후보에 대응하는 부위를 작업자가 알 수 있도록 표시된다. 도 8의 예에서는, 커서(121)로 지정된 「후보 2」에 대응하는 구조체 상의 부위가 강조 표시로 변경되어 있다. 여기서의 강조 표시에는, 예를 들면 굵은 선에 의한 표시, 고휘도에 의한 표시, 미리 설정된 색에 의한 표시, 인출선에 의한 표시, 이들의 조합이 이용되어도 좋다.

또한, 후보에는 포함되지 않은 부위를 용접선에 포함하는 경우, 작업자는, 예를 들면 신규 버튼 (150)을 조작하여 새로운 레코드를 생성한 후에, 확인 화면(110) 상에서 추가하는 부위를 지정한다.

자동적으로 등록된 용접선의 후보가 잘못되어 있는 경우에는, 커서(121)로 잘못되어 있는 후보를 지정한 후에, 제외 버튼(140)을 조작하면 된다.

종료 버튼(160)이 조작되면, 용접선 데이터 생성 장치(30)는, 스텝 11로 이행하고, 수정 후의 용접선의 후보의 집합을 용접선 데이터로서 출력한다.

＜다른 실시의 형태＞

이상, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상술의 실시의 형태에 기재된 범위로 한정되지 않는다. 상술의 실시의 형태에, 여러 가지의 변경 또는 개량을 더한 것도, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것은, 특허 청구의 범위의 기재로부터 분명하다.

예를 들면 상술의 실시의 형태에서는, 그루브의 유무의 정보를 용접선 또는 용접선의 후보가 되는 부위의 특정에 이용하고 있지만, 구조체를 구성하는 부재의 구성명의 특정에 이용해도 좋다.

또, 상술의 실시의 형태에서는, 용접선 데이터 생성부(34)(도 1 참조)에 의해서 등록된 용접선의 후보를 수정할지 여부를 선택할 수 있도록 하고 있지만, 용접선 데이터 생성부(34)는, 수정의 유무를 선택하는 기능을 가지지 않아도 좋다. 이 경우는, 용접선 데이터 생성부(34)가 특정한 부위가 그대로 용접선이 된다.

또한, 본 출원은, 2019년 2월 26일 출원의 일본 특허 출원(특원 2019-032635)에 근거하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.

1…용접 시스템, 10…용접 로봇, 20…용접 제어 장치, 30…용접선 데이터 생성 장치, 31…가부 정보 기록부, 32…구성명 특정부, 33…조합 추출부, 34…용접선 데이터 생성부, 40…구조체 데이터베이스

Claims (12)

1. 용접 로봇에 의해서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 용접선 데이터 생성 장치에 있어서,
   부재의 구성명의 조합별로 상기 용접 로봇에 의한 용접의 가부(可否)를 나타내는 가부 정보가 기록되는 기록부와,
   용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 추출부와,
   추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가(可)인 경우, 해당 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 상기 용접선 데이터를 생성하는 생성부
   를 갖는 용접선 데이터 생성 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 3차원 데이터를 구성하는 각 부재의 형상 및 부재 간의 위치 관계의 양쪽 또는 한쪽에 근거하여, 상기 구조체를 구성하는 각 부재의 구성명을 특정하는 구성명 특정부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 용접선 데이터 생성 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 구성명 특정부는, 상기 용접 로봇에 의한 용접이 불필요한 부재를 비용접 부재로서 특정하고,
   상기 생성부는, 추출된 부재의 조합의 한쪽이 상기 비용접 부재인 경우, 해당 조합을 용접의 대상으로부터 제외하는 것을 특징으로 하는 용접선 데이터 생성 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 구성명 특정부는, 상기 3차원 데이터를 구성하는 부재의 면적에 근거하여, 판 모양의 형상을 갖는 부재의 구성명을 특정하는 것을 특징으로 하는 용접선 데이터 생성 장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 부재의 형상의 정보에는, 그루브 형상의 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 용접선 데이터 생성 장치.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 구성명 특정부는, 구성명이 특정되어 있는 다른 부재에 대한 위치 관계에 근거하여 해당 다른 부재에 서로 이웃하는 부재의 구성명을 특정하는 용접선 데이터 생성 장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 구성명 특정부는, 추출된 2개의 부재 간의 위치 관계로서, 한쪽의 부재에 대한 다른 쪽의 부재의 경사각, 회전각, 비틀림각 중 적어도 1개 이상의 값을 산출하고, 산출된 값이 임계값 이상인 경우, 해당 다른 쪽의 부재를 비용접 부재로서 특정하고,
   상기 생성부는, 추출된 서로 이웃하는 부재의 조합에 있어서의 한쪽의 부재가 상기 비용접 부재인 경우, 해당 조합을 용접의 대상으로부터 제외하는 것을 특징으로 하는 용접선 데이터 생성 장치.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 구성명 특정부는, 부재의 형상 및 부재 간의 위치 관계의 양쪽 또는 한쪽과, 부재의 구성명의 관계를 학습한 학습 완료 모델을 이용하여, 상기 구조체를 구성하는 각 부재의 구성명을 특정하는 용접선 데이터 생성 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 생성부는, 추출된 2개의 부재가 용접 가인 경우에는, 2개의 부재끼리가 서로 이웃하는 부분에 있어서의 그루브의 유무를 더 판정하고, 그루브 있음일 때에는 그루브 형상의 정보에 따라 상기 용접선 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 용접선 데이터 생성 장치.
10. 부재끼리를 용접하는 용접 로봇과, 용접선 데이터에 근거하여 용접 로봇의 동작을 제어하는 용접 제어 장치를 갖는 용접 시스템에 있어서,
    부재의 구성명의 조합별로 상기 용접 로봇에 의한 용접의 가부를 나타내는 가부 정보가 기록되는 기록부와,
    용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 추출부와,
    추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가인 경우, 해당 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 상기 용접선 데이터를 생성하는 생성부
    를 갖는 용접 시스템.
11. 용접 로봇에 의해서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 용접선 데이터 생성 방법에 있어서,
    용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 처리와,
    추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합의 용접의 가부를, 미리 준비된 구성명의 조합별의 가부 정보를 참조하는 것에 의해 판정하는 처리와,
    추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가인 경우, 해당 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 상기 용접선 데이터를 생성하는 처리
    를 갖는 용접선 데이터 생성 방법.
12. 컴퓨터로 하여금,
    용접에 의해 제조되는 구조체의 3차원 데이터로부터, 서로 이웃하는 2개 이상의 부재의 조합을 추출하는 처리와,
    추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합의 용접의 가부를, 미리 준비된 구성명의 조합별의 가부 정보를 참조하는 것에 의해 판정하는 처리와,
    추출된 2개 이상의 부재의 조합에 대응하는 구성명의 조합이 용접 가인 경우, 해당 조합에 대응하는 2개 이상의 부재 간에서 용접하는 부위를 특정하는 용접선 데이터를 생성하는 처리
    를 실행하게 하는,
    기록매체에 저장된 프로그램.

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