KR20210113683A - 용접 제어 장치, 용접 제어 방법 및 용접 제어 프로그램 - Google Patents

Abstract

용접 제어 장치는, 용접 대상물의 용접에 사용되는 용접 와이어, 또는 용접 와이어를 용융시키기 위한 전극 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상을 제어하도록 구성된 용접 제어 장치이며, 적어도 위치 제어 대상을 포함하도록 촬영한 화상으로부터 검출되는 용접 특징량으로서, 용접 와이어의 와이어 위치 또는 전극의 전극 위치 중 적어도 한쪽을 포함하는 용접 특징량에 기초하여 위치 제어 대상의 실제 위치를 결정하는 제1 결정부와, 용접 대상물을 용접할 때의 전극의 자세 정보 또는 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽을 포함하는 입력 조건에 기초하여, 입력 조건에 따른 실제 위치의 목표인 목표 위치를 결정하는 제2 결정부와, 실제 위치를 목표 위치로 하기 위한 위치 제어 대상의 위치 제어를 실행하는 제어부를 구비한다.

Description

용접 제어 장치, 용접 제어 방법 및 용접 제어 프로그램

본 개시는, 아크 용접의 자동화를 위한 용접 제어에 관한 것이다.

용접 와이어를 용융지에 연속적으로 공급하면서 비소모식 전극을 사용하여 시공하는 자동 아크 용접에서는, 용접 대상물의 개선(開先)(벽면)과 전극의 상대 위치, 용접 와이어가 용융지에 삽입되는 위치와 전극 및 용융지의 상대 위치를 적정하게 유지할 필요가 있다. 예를 들어, 원자력 발전 플랜트 기기의 용접부라는 높은 용접 품질을 확보할 필요가 있는 경우 등에는, 용접사(溶接士)는 직접 또는 카메라를 사용하여 촬영한 화상을 통해 자동 용접 시공을 감시하고, 용접 와이어나 전극이 적정 위치로부터 어긋났을 경우에는 그 조정을 위한 개입 조작을 실시한다. 그리고, 이러한 용접사에 의한 감시 조정 작업을 자동으로 행하는 것이 가능하게 되면, 용접 작업의 무인화 등, 용접사 기능에의 의존의 저감이 도모된다.

상기와 같은 감시 조정 작업의 자동화를 위한 기술로서는, 예를 들어 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1에는, 카메라로 촬영한 용접 화상으로부터 전극, 용접 와이어, 개선, 용융지의 상대 위치를 인식하고, 각각의 상대 위치에 대하여 목표 위치에 대한 어긋남양을 구하고, 어긋남양이 제로가 되도록, 전극이나 용접 와이어와 같은 위치 제어 대상의 위치 제어를 행하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 용접 조건(와이어 공급량, 용접 속도, 용접 전류 등)에 따라서, 위치 제어 대상의 목표 위치를 결정하는 것을 개시한다.

일본 특허 공개 제2018-138309호 공보 일본 특허 출원 제2018-083950호

예를 들어 용접 대상이 복잡한 경우나, 장해물과의 간섭을 피하면서 용접을 행하는 경우 등에는, 다축(다관절)으로 전극의 자세를 제어 가능한 용접 실행 장치를 사용하여, 전극의 자세를 변화시키면서 아크 용접을 행한다. 그리고, 본 발명자들은 숙련된 용접사에 의한 용접을 예의 분석함으로써, 전극 등의 위치 제어 대상의 적절한 목표 위치는, 전극의 자세나 용접 대상물의 형상에 따라서 변화될 수 있음을 알아내었다. 따라서, 위치 제어 대상의 목표 위치를 용접 시의 전극의 자세나 용접 대상의 형상에 따라서 결정함으로써, 아크 용접의 용접 품질을 향상시키는 것이 가능하다고 생각하였다.

상술한 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시 형태는, 용접 대상물에의 용접 시공을 전극의 자세나 용접 대상의 형상에 따라서 제어하는 용접 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 용접 제어 장치는,

용접 대상물의 용접에 사용되는 용접 와이어, 또는 상기 용접 와이어를 용융시키기 위한 전극 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상을 제어하도록 구성된 용접 제어 장치이며,

적어도 상기 위치 제어 대상을 포함하도록 촬영한 화상으로부터 검출되는 용접 특징량으로서, 상기 용접 와이어의 와이어 위치 또는 상기 전극의 전극 위치 중 적어도 한쪽을 포함하는 용접 특징량에 기초하여 상기 위치 제어 대상의 실제 위치를 결정하도록 구성된 제1 결정부와,

상기 용접 대상물을 용접할 때의 상기 전극의 자세 정보 또는 상기 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽을 포함하는 입력 조건에 기초하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 실제 위치의 목표인 목표 위치를 결정하도록 구성된 제2 결정부와,

상기 실제 위치를 상기 목표 위치로 하기 위한 상기 위치 제어 대상의 위치 제어를 실행하도록 구성된 제어부를 구비한다.

상기 (1)의 구성에 의하면, 용접 제어 장치는, 전극의 자세 정보나 용접 대상물의 형상 정보(개선폭 등)을 포함하는 입력 조건에 따라서, 용접 와이어나 전극과 같은 위치 제어 대상의 목표 위치를 결정한다. 그리고 나서, 용접 제어 장치는, 용접 중에 촬영되는 화상의 화상 처리를 통해 얻어지는 위치 제어 대상의 실제의 위치(실제 위치)가 목표 위치에 일치하도록, 용접 실행 장치에 대한 제어를 행한다. 이 위치 제어 대상의 실제 위치는, 화상에 설정되는 좌표계에 있어서의 위치(절대 위치)나, 위치 제어 대상의 위치가 되는 용접 와이어의 위치(와이어 위치)나 전극의 위치(전극 위치)의, 다른 용접 특징량(후술하는 용융지 위치나 개선 위치 등)에 대한 상대 위치이다. 이에 의해, 용접사가 행하는 경우와 동등한 용접 품질의 아크 용접을 자동으로 행할 수 있어, 용접사 기능에의 의존을 저감시킨 자동 용접을 실현할 수 있다.

(2) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서,

상기 화상은, 상기 용접 와이어가 용융됨으로써 상기 용접 대상물의 개선에 형성되는 용융지 또는 상기 개선 중 적어도 한쪽을 더 포함하고,

상기 용접 특징량은, 상기 개선의 개선 위치 또는 상기 용융지의 용융지 위치 중 적어도 한쪽을 더 포함하고,

상기 실제 위치는, 상기 와이어 위치 또는 상기 전극 위치 중 적어도 한쪽과 다른 상기 용접 특징량의 상대 위치인 실제 상대 위치를 포함하고,

상기 목표 위치는, 상기 용접 대상물을 용접할 때의 상기 입력 조건에 따른 상기 상대 위치의 목표인 목표 상대 위치를 포함한다.

상기 (2)의 구성에 의하면, 용접 제어 장치는, 예를 들어 용접 와이어와 용융지의 상대 위치나, 전극과 개선의 상대 위치, 전극과 용접 와이어의 상대 위치 등의 용접 특징량에 포함되는 어느 2개 상대 위치의 목표(목표 상대 위치)를, 입력 조건에 따라서 결정한다. 그리고 나서, 용접 제어 장치는, 용접 실행 장치에 의한 용접 상황을 화상의 화상 처리를 통해 얻어지는 실제의 상대 위치(실제 상대 위치)가 목표가 되도록, 용접 실행 장치에 대한 제어를 행한다. 이에 의해, 용접사가 행하는 경우와 동등한 용접 품질의 아크 용접을 자동으로 행할 수 있다.

(3) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (2)의 구성에 있어서,

상기 제2 결정부는,

상기 입력 조건을 취득하도록 구성된 제2 취득부와,

과거에 행해진 용접 시의 과거 입력 조건과 해당 과거 입력 조건 아래에서 설정된 상기 실제 위치인 과거 위치의 관계성에 기초하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 목표 위치를 결정하도록 구성된 결정부를 갖는다.

상기 (3)의 구성에 의하면, 용접사가 위치 제어 대상을 조작한 결과로서 얻어지는, 위치 제어 대상의 절대 위치, 혹은 전극과 개선의 상대 위치나, 용접 와이어와 용융지의 상대 위치, 전극과 용접 와이어의 상대 위치와 같은 용접 특징량 중 어느 2개의 상대 위치 등이 되는 실제 위치의 실적과, 그 때의 입력 조건의 대응 관계를 축적하여 학습(예를 들어 기계 학습)함과 함께, 이 학습 결과를 사용하여, 용접 시의 입력 조건에 따른 목표 위치를 구한다. 이에 의해, 위치 제어 대상의 목표 위치를 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 이렇게 하여 결정된 목표 위치를 위치 제어에 사용함으로써, 용접사가 행하는 경우와 동등한 용접 품질을 실현할 수 있다.

(4) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (3)의 구성에 있어서,

상기 결정부는, 상기 과거 입력 조건과, 해당 과거 입력 조건 아래에서 설정된 상기 과거 위치를 대응지은 복수의 데이터를 기계 학습함으로써 얻어지는 학습 모델을 사용하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 목표 위치를 결정한다.

상기 (4)의 구성에 의하면, 기계 학습을 통해서 작성되는 학습 모델을 사용하여, 입력 조건으로부터, 거기에 따른 위치 제어 대상의 목표 위치를 적절하게 결정할 수 있다.

(5) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (4)의 구성에 있어서,

상기 입력 조건은 상기 용접 대상물을 용접할 때의 용접 조건을 더 포함하고,

상기 학습 모델은, 상기 용접 조건에 따른 가목표 위치를 구하는 제1 학습 모델과, 상기 전극의 자세 정보 또는 상기 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽에 따른, 상기 가목표 위치를 보정하는 보정량을 구하는 제2 학습 모델을 포함하고,

상기 제3 결정부는, 상기 가목표 위치와 상기 보정량에 기초하여 상기 목표 위치를 결정한다.

상기 (5)의 구성에 의하면, 기계 학습을 통해서 작성되는 2 이상의 학습 모델을 사용하여, 입력 조건으로부터, 거기에 따른 위치 제어 대상의 목표 위치를 적절하게 결정할 수 있다.

(6) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (5)의 구성에 있어서,

상기 자세 정보는 상기 전극의 자세를 정하는, 토치각, 경사각 또는 롤각 중 적어도 하나의 정보를 포함한다.

상기 (6)의 구성에 의하면, 토치각(전진각, 후진각), 경사각 또는 롤각 중 적어도 하나의 정보를 입력 조건으로 함으로써, 입력 조건에 따른 위치 제어 대상의 목표 위치를 적절하게 결정할 수 있다.

(7) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (6)의 구성에 있어서,

상기 위치 제어 대상은 상기 전극을 포함하고,

상기 용접 대상물의 형상 정보는 상기 용접 대상물의 개선폭을 포함하고,

상기 제2 결정부는 적어도 상기 개선폭에 기초하여 상기 전극의 상기 목표 위치를 결정한다.

본 발명자들은, 숙련된 용접사는 개선폭에 따라서 전극과 개선 위치의 상대 위치를 변화시키는 등, 용접 대상물의 형상에 따라서 목표 위치를 최적화하도록 용접 실행 장치를 조작하고 있음을 알아내었다.

상기 (7)의 구성에 의하면, 개선의 폭(개선폭)에 기초하여 전극의 목표 위치를 결정한다. 이에 의해, 위치 제어 대상인 전극의 위치 제어를 개선폭에 따라서 적절하게 실행할 수 있다.

(8) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (7)의 구성에 있어서,

상기 제2 결정부는 상기 화상 및 상기 전극의 위빙폭에 기초하여, 상기 개선폭을 추정함과 함께, 추정한 상기 개선폭에 기초하여, 상기 전극의 상기 목표 위치를 결정한다.

용접 대상물의 개선폭은 용접 중에 시시각각 변화되는 경우가 있다. 이 때문에, 위빙 용접을 행하고 있으면, 화상의 휘도 그대로로는 위빙에 의해 근접한 측의 개선밖에 개선 위치를 검출할 수 없는 경우가 있는 등, 용접 중에 개선폭을 취득하는 것은 어려운 경우가 있다. 구체적으로는, 개선폭이 넓어지면 광원이 되는 아크광이 먼 측의 개선에 도달하지 못하게 되어, 개선의 휘도가 저하됨으로써, 위빙에 의해 근접한 측의 개선밖에 개선 위치를 검출할 수 없는 경우가 있다.

상기 (8)의 구성에 의하면, 화상 및 전극의 위빙폭에 기초하여 개선폭을 추정한다. 이에 의해, 개선폭의 추정값에 기초하여 위치 제어 대상의 목표 위치를 적절하게 결정할 수 있다.

(9) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (8)의 구성에 있어서,

상기 제1 결정부는 상기 전극의 자세 정보에 기초하여 상기 용접 특징량을 보정하도록 구성된 제1 보정부를 갖고,

보정된 상기 용접 특징량에 기초하여 상기 실제 위치를 결정한다.

화상을 촬상하는 촬영부가, 전극의 자세를 제어하는 제어 기구에 설치되어 있는 경우 등에는, 전극의 자세 제어에 수반하여 용접 대상물을 촬상하는 촬영 방향이 변화되는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 자세 변화에 의해, 화상에 나타나는 위치 제어 대상이나 용접 대상물 등의 촬영 대상이 찍히는 방식(보이는 방식)이 변화됨으로써, 화상 처리의 결과로서 얻어지는 개선의 개선 위치 등의 용접 특징량이, 원래 검출되어야 할 적절한 위치로부터의 어긋남이 발생해버릴 가능성이 있다. 그리고, 상기 어긋남이 발생한 용접 특징량에 기초하여 결정한 목표 위치는, 입력 조건에 대한 상관이 낮아짐으로써, 이것을 제어에 사용하면, 전극과 같은 위치 제어 대상의 위치 제어 정밀도가 저하되어버릴 가능성이 있다.

상기 (9)의 구성에 의하면, 화상을 촬상하는 촬영부가 용접 대상물을 촬상하는 촬영 방향이, 전극의 자세에 따라서 정해지게 되어 있는 경우에, 용접 특징량을 전극의 자세 정보에 기초하여 보정한다. 이에 의해, 보다 적절한 용접 특징량을 사용하여, 위치 제어 대상의 위치 제어를 보다 고정밀도로 실행할 수 있다.

(10) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (9)의 구성에 있어서,

상기 화상은 상기 용접 대상물의 개선을 더 포함하고,

상기 용접 특징량은 상기 개선의 개선 위치를 더 포함하고,

상기 화상을 촬상하는 촬영부는 상기 전극의 자세에 따라서 상기 용접 대상물을 촬상하는 촬영 방향이 정해지게 되어 있고,

상기 제1 결정부는 상기 전극의 자세 정보에 기초하여 상기 개선 위치를 보정함과 함께, 보정된 상기 개선 위치를 포함하는 상기 용접 특징량에 기초하여, 상기 실제 위치를 결정한다.

상기 (10)의 구성에 의하면, 화상을 촬상하는 촬영부가 용접 대상물을 촬상하는 촬영 방향이, 전극의 자세에 따라서 정해지게 되어 있는 경우에, 용접 특징량인 개선 위치를 전극의 자세 정보(롤각 등)에 기초하여 보정한다. 이에 의해, 보다 적절한 개선 위치를 사용하여, 위치 제어 대상의 위치 제어를 실행할 수 있다.

(11) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (10)의 구성에 있어서,

상기 자세 정보는 상기 전극의 자세를 정하는 롤각을 포함하고,

상기 제1 보정부는, 상기 롤각을 θr, 상기 화상으로부터 검출된 상기 개선 위치와 미리 정해진 위치 사이의 용접 방향에 따른 길이를 y, 상기 화상으로부터 검출된 상기 개선 위치와 상기 미리 정해진 위치 사이의 상기 용접 방향에 직교하는 방향에 있어서의 길이 x로 한 경우에, x=y×tan(θr)의 관계에 기초하여, 상기 화상으로부터 검출된 상기 개선 위치를 보정한다.

상기 (11)의 구성에 의하면, 용접 특징량인 개선 위치를 전극의 자세 정보(롤각 등)에 기초하여, 적절하게 보정할 수 있다.

(12) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (11)의 구성에 있어서,

상기 입력 조건은 상기 용접 대상물을 용접할 때의 용접 조건을 더 포함한다.

본 발명자들은, 자동 아크 용접에서는, 용접 조건(와이어 공급량, 용접 속도, 용접 전류 등)에 의해 용접 시의 입열 상태가 변화됨과 함께, 입열 상태에 따라서 용접 상태가 변화되는 점에서, 용접 조건의 차이에 따라서, 상기 목표 위치를 결정할 필요가 있는 것을 알아내었다. 예를 들어, 용접 와이어와 용융지의 상대 거리가 일정해지도록 제어해버리면, 용접 조건의 변화에 따라서 용융지가 작아졌을 경우, 용융지의 변화량에 따라서 용접 와이어를 전극에 근접시키는 방향으로 이동시키게 되지만, 이 경우에는, 전극과 용접 와이어가 접촉할 우려가 있다.

상기 (12)의 구성에 의하면, 입력 조건은 또한 용접 조건을 포함한다. 이에 의해, 용접 품질의 자동에 의한 아크 용접을 보다 적절하게 행할 수 있다.

(13) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (12)의 구성에 있어서,

상기 용접 조건은 전극 전류, 전극 전압, 용접 속도, 상기 용접 와이어의 단위 시간당 공급량, 개선폭 중 적어도 하나의 조건을 포함한다.

상기 (13)의 구성에 의하면, 상술한 하나의 조건을 포함하는 용접 조건에 따른 실제 위치를 결정할 수 있다.

(14) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (13)의 구성에 있어서,

상기 제1 결정부는,

상기 화상을 촬상하는 촬영부로부터 상기 화상을 취득하도록 구성된 제1 취득부와,

소정의 제어 주기마다, 상기 화상으로부터 상기 용접 특징량을 검출하도록 구성된 검출부와,

상기 용접 특징량에 기초하여 상기 실제 위치를 산출하도록 구성된 산출부를 갖는다.

상기 (14)의 구성에 의하면, 용접 시의 용접 개소를 촬영한 화상을, 그 촬영부로부터 취득함과 함께, 소정의 제어 주기마다 취득한 화상(1개 또는 복수)을 화상 처리함으로써 검출된 용접 특징량에 기초하여 실제 위치를 산출한다. 이에 의해, 용접 시의 화상을 축차 화상 처리함으로써, 실제 위치를 축차 산출할 수 있다.

(15) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (14)의 구성에 있어서,

상기 제1 결정부는,

상기 검출부에 의한 상기 제어 주기마다의 상기 용접 특징량의 검출 이상을 판정하도록 구성된 제1 판정부를, 더 갖고,

상기 검출 이상이 발생하지 않았다고 판정된 상기 제어 주기인 정상 제어 주기에서는, 해당 정상 제어 주기에 취득된 상기 화상으로부터 검출되는 상기 용접 특징량에 기초하여 상기 실제 위치를 산출하고,

상기 검출 이상이 발생하였다고 판정된 상기 제어 주기인 이상 제어 주기에서는, 해당 이상 제어 주기보다 전의 상기 정상 제어 주기에 취득된 상기 화상으로부터 검출되는 상기 용접 특징량에 기초하여 상기 실제 위치를 산출한다.

예를 들어, 용접 조건에 의해 정해지는 입열량이 너무 작으면 화상이 너무 어두워져버리고, 반대로 입열량이 너무 크면 화상이 너무 밝아져버리거나 하는 것에 기인하여, 화상 처리에 의해 용접 특징량을 검출할 수 없거나, 잘못 검출되거나 하는 등, 용접 특징량을 적절하게 검출할 수 없는 경우가 있을 수 있다.

상기 (15)의 구성에 의하면, 화상으로부터의 용접 특징량의 검출이 적절하게 이루어지지 않았을 경우에는, 예를 들어 직전 등의 정상 제어 주기에 취득된 화상으로부터 검출된 용접 특징량(대체 특징량)을 대신에 사용하여 실제 위치를 산출하거나 하여, 검출 이상이 발생하지 않았다고 판정되었던 화상에 기초하는 실제 위치를 사용하도록 한다. 이에 의해, 용접을 계속해서 실행할 수 있다. 또한, 검출 이상이 발생한 용접 특징량에 기초하여 용접이 제어되는 사태를 방지할 수 있고, 용접 대상물이나 용접 실행 장치의 손상을 방지하여, 용접 제어 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

(16) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (14)의 구성에 있어서,

상기 제1 결정부는,

상기 검출부에 의한 상기 제어 주기마다의 상기 용접 특징량의 검출 이상을 판정하도록 구성된 제1 판정부를, 더 갖고,

상기 검출 이상이 발생하였다고 판정된 상기 제어 주기인 이상 제어 주기에서는, 상기 위치 제어 대상의 제어를 정지한다.

상기 (17)의 구성에 의하면, 이에 의해, 검출 이상의 자연 회복을 기다리면서, 용접을 계속해서 실행할 수 있다.

(17) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (16)의 구성에 있어서,

상기 용접의 문제 사상을 검출한 경우에, 상기 제2 결정부에 의해 결정된 상기 목표 위치를 보정하는 제2 보정부를, 더 구비한다.

예를 들어, 용접 와이어의 선단이 용융지에 들어 있지 않는 경우에 생기는 용적(溶滴)이 발생한 경우에는, 용접 와이어의 선단과 용융지가 접촉한 상태로 할 필요가 있는 점에서, 용접 와이어를 화상에 있어서의 하측 방향으로 이동시킬 필요가 있다. 또한, 용접 와이어의 선단이 용융지의 바닥이 되는 용접 대상물에 충돌되는 부딪침이 발생한 경우에는, 충돌되지 않도록, 용접 와이어를 화상에 있어서의 상측 방향으로 이동시킬 필요가 있다. 이러한 용접의 문제 사상의 검출 시의 용접 와이어 등 위치 제어 대상의 위치 제어와, 상술한, 실제 위치가 목표 위치로 되도록 하기 위한 용접 와이어 등 위치 제어 대상의 위치 제어를 따로따로 행하면, 한쪽이 하측 방향으로의 제어를 행하고자 하고, 다른 쪽이 상측 방향으로의 제어를 행하고자 하는 등, 서로 역방향으로 제어를 행하고자 하는 결과, 제어 헌팅이 발생할 가능성이 있다.

상기 (17)의 구성에 의하면, 용접의 문제 사상에 기초하여 목표 위치를 보정함으로써, 헌팅의 발생을 회피할 수 있다.

(18) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 용접 제어 방법은,

용접 대상물의 용접에 사용되는 용접 와이어, 또는 상기 용접 와이어를 용융시키기 위한 전극 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상을 제어하도록 구성된 용접 제어 방법이며,

적어도 상기 위치 제어 대상을 포함하도록 촬영한 화상으로부터 검출되는 용접 특징량으로서, 상기 용접 와이어의 와이어 위치 또는 상기 전극의 전극 위치 중 적어도 한쪽을 포함하는 용접 특징량에 기초하여 상기 위치 제어 대상의 실제 위치를 결정하는 스텝과,

상기 용접 대상물을 용접할 때의 상기 전극의 자세 정보 또는 상기 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽을 포함하는 입력 조건에 기초하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 실제 위치의 목표인 목표 위치를 결정하는 스텝과,

상기 실제 위치를 상기 목표 위치로 하기 위한 상기 위치 제어 대상의 위치 제어를 실행하는 스텝을 구비한다.

상기 (18)의 구성에 의하면, 상기 (1)과 마찬가지의 효과를 발휘한다.

(19) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 용접 제어 프로그램은,

용접 대상물의 용접에 사용되는 용접 와이어, 또는 상기 용접 와이어를 용융시키기 위한 전극 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상을 제어하도록 구성된 용접 제어 프로그램이며,

컴퓨터에,

적어도 상기 위치 제어 대상을 포함하도록 촬영한 화상으로부터 검출되는 용접 특징량으로서, 상기 용접 와이어의 와이어 위치 또는 상기 전극의 전극 위치 중 적어도 한쪽을 포함하는 용접 특징량에 기초하여 상기 위치 제어 대상의 실제 위치를 결정하는 제1 결정부와,

상기 용접 대상물을 용접할 때의 상기 전극의 자세 정보 또는 상기 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽을 포함하는 입력 조건에 기초하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 실제 위치의 목표인 목표 위치를 결정하는 제2 결정부와,

상기 실제 위치를 상기 목표 위치로 하기 위한 상기 위치 제어 대상의 위치 제어를 실행하는 제어부를 실현시키기 위한 프로그램이다.

상기 (19)의 구성에 의하면, 상기 (1)과 마찬가지의 효과를 발휘한다.

본 발명의 적어도 일 실시 형태에 의하면, 용접 대상물에의 용접 시공을 전극의 자세나 용접 대상의 형상에 따라서 제어하는 용접 제어 장치가 제공된다.

도 1a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 장치의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전극의 자세 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 개소를 촬영한 화상을 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 제어 장치의 기능을 나타내는 블록도이며, 조건 베이스 목표 결정부를 구비한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 제어 장치의 기능을 나타내는 블록도이며, 위치 베이스 목표 결정부를 구비한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전극의 자세 정보와 목표 상대 위치의 상관을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 대상물의 형상 정보와 목표 상대 위치의 상관을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 위빙 용접 시의 개선폭의 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 개선 위치의 롤각에 기초하는 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용융지 위치와 와이어 위치와 용접사에 의한 조작 이력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접의 문제 사상을 검출하였을 때의 로직을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 실제 상대 위치 결정부의 이상 제어 주기 시의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 이상 제어 주기 시의 소정 기간만큼 전에 정상 제어 주기가 존재하는 경우를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 실제 상대 위치 결정부의 이상 제어 주기 시의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 이상 제어 주기 시의 소정 기간만큼 전에 정상 제어 주기가 존재하지 않는 경우를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 제어 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지의 실시 형태에 대하여 설명한다. 단, 실시 형태로서 기재되어 있는 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그의 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

예를 들어, 「어떤 방향으로」, 「어떤 방향을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어질 정도의 각도나 거리를 갖고 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 「동일」, 「동등」 및 「균질」 등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어질 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 하나의 구성 요소를 「준비하다」, 「갖추다」, 「구비하다」, 「포함하다」 또는 「갖다」라는 표현이, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

도 1a는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 장치(7)의 구성예를 나타내는 사시도이다. 도 1b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전극(82)의 자세 제어를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 개소를 촬영한 화상(V)을 나타내는 도면이다. 용접 장치(7)는 강판 등의 용접 대상물을 자동으로 아크 용접하는 장치이다. 도 1a에 나타내는 바와 같이, 용접 장치(7)는, 용접 시공을 제어하는 용접 제어 장치(1)와, 용접 제어 장치(1)로부터의 제어(명령)을 따라서 아크 용접을 실행하는 용접 실행 장치(8)를 구비한다. 먼저, 용접 장치(7)를 구성하는 용접 실행 장치(8)에 대하여 설명한다. 용접 실행 장치(8)는 와이어 이송 기구(81)와, 전극(82)과, 자세 제어 기구(82c)와, 촬영부(83)를 구비한다.

와이어 이송 기구(81)는 용접 시공에 수반하여 소모되는 용접 와이어(8w)를 용접 대상물(9)의 용접 개소를 향하여 순차 송출(공급)하기 위한 기구이다. 와이어 이송 기구(81)에 세트된 용접 와이어(8w)의 선단 부분이 전극(82)으로부터의 아크 방전으로 용융됨으로써, 용접 와이어(8w)가 용융된 액상의 금속(용융지(8m))이, 용접 대상물(9)의 용접 개소(용접부)에서 냉각되어 고화됨으로써, 용접 대상물(9)이 용접된다.

자세 제어 기구(82c)는 도시하지 않은 다관절(다축)을 갖고, 전극(82)을 지지하면서, 전극(82)의 자세를 제어하는 기구이다. 구체적으로는, 예를 들어 토치각(θt)(전진각·후진각), 경사각(θd), 롤각(θr) 등(도 1b 참조)의 자세 제어를 위한 파라미터(자세 제어 파라미터)의 명령값을 따라서 각 관절을 제어함으로써, 전극(82)의 위치(전극이 차지하는 공간의 위치)를 변화시키는 것이 가능하다.

이에 의해, 전극(82)을 용접 대상물(9)의 용접 개소 이외의 다른 부분 등의 장해물을 피하면서, 용접 와이어(8w)의 선단 부분의 부근에 위치시키는 것이나, 전극(82)으로부터 지향성을 갖고 방전되는 아크의 방전 방향을 변화시키는 것 등이 가능해진다. 또한, 용접 대상물(9)의 용접 개소가, 단순히 수평 방향을 따라서 연장되는 것은 아니고, 중력 방향에 대하여 경사지게 연장되어 있는 경우에도, 용접을 적절하게 행할 수 있게 전극(82)의 자세를 제어하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 앞으로 용접하고자 하는 선(용접선)이 경사를 오르는 상행선의 경우에는 전진각을 부여하고, 하행선의 경우에는 후진각을 부여하는 등, 토치각(θt)을 조정함으로써, 용융지(8m)의 적절한 형성을 도모한다.

또한, 토치각(θt)은 용접 방향에 대한 전극(82)의 각도이며, 상하 방향으로 완전히 일치하게 배치한 경우를 0도로 한 경우, 전진각을 부여하는 경우의 각도를 플러스측, 후진각을 부여하는 경우의 각도를 마이너스측으로서 정의해도 된다. 또한, 토치각(θt)은 상하 방향으로부터의 경사각이며, 경사각(θd)을 부여함으로써, 전극(82)의 선단 부분의 위치를 변화시키지 않도록 하면서, 전극(82)을 용접선에 대하여 좌우로 기울이는 것이 가능하다. 또한, 롤각(θr)은 막대 형상의 전극(82)의 축선을 중심으로 하는 회전각이며, 롤각(θr)을 부여함으로써, 전극(82)(토치(82t))을 회전하는 것이 가능하다. 전극(82)으로부터 방전되는 아크가 지향성을 갖는 경우에는, 롤각(θr)을 변화시킴으로써 아크의 방전 방향을 변화시키는 것도 가능하다. 롤각(θr)은, 예를 들어 아크의 지향성의 방향을 용접 방향으로 향한 경우의 자세를 기준으로, 그 기준으로부터의 회전 각도로 정의해도 된다. 그리고, 이러한 파라미터의 1 이상을 복합적으로 변화시킴으로써, 전극(82)의 자세를 유연하게 변화시키는 것이 가능해진다.

도 1a 내지 도 1b에 나타내는 실시 형태에서는, 용접 대상물(9)의 용접 개소는, 2개의 부재 사이에 형성된 간극이다. 예를 들어 관대 및 배관의 사이에 형성된 간극이어도 된다. 관대와 배관 사이의 간극은 전체적으로 원호 형상이며, 전극(82)의 자세가 제어되면서, 와이어 이송 기구(81) 및 전극(82)이 용접 대상물(9)의 간극의 길이 방향을 따라서 상대 이동함으로써, 용접 시공이 행해진다. 보다 상세하게는, 와이어 이송 기구(81) 및 전극(82)이 용접 대상물(9)의 간극의 길이 방향을 따라서 소정의 용접 속도로 상대 이동함으로써, 용접 와이어(8w)가 용융된 액상의 금속인 용융지(8m)가 용접 방향(간극의 길이 방향)에 따라서 순차 형성된다(도 2 참조). 그리고, 용융지(8m)가 냉각되어 고화됨으로써, 용접 대상물(9)이 용접된다.

또한, 이하의 설명에서는, 용접 방향의 전후의 방향을 전후 방향, 용접 대상물(9)의 간극의 폭 방향(길이 방향에 직교하는 방향)을 좌우 방향, 중력 방향의 상하를 상하 방향(수직 방향)이라고 칭한다. 또한, 실제의 용접 시공 시에는, 용접 와이어(8w)의 바로 위 등의 상방에는 전극(82)을 포함하는 전극(82)을 지지하는 부재(토치(82t)나 자세 제어 기구(82c))의 적어도 일부가 위치하고 있는 등, 용접 와이어(8w)의 선단과 전극(82)은 도 1a에 나타내는 것보다도 근접한 위치 관계에 있다.

또한, 촬영부(83)는 동화상 또는 정지 화상을 촬영하는 카메라 등의 촬영 장치이며, 용접 개소를 촬영하도록 설치된다. 촬영부(83)에 의해 촬영된 용접 개소의 화상(V)(이하, 간단히 화상(V))는, 상술한 용접 와이어(8w)나, 용융지(8m), 전극(82), 용접 대상물(9)의 간극을 형성하는 벽면인 개선(91) 중 적어도 2개의 촬영 대상의 위치를 검출하기 위해 사용된다. 도 1a 내지 도 1b에 나타내는 실시 형태에서는, 촬영부(83)는 자세 제어 기구(82c)에 설치되어 있고, 전극(82)의 자세 제어에 수반하여 촬영 방향이 변화되게 되어 있다. 또한, 상기 촬영 대상을 동일한 화상에 촬영하기 위해서, 촬영부(83)는 용접 개소를 비스듬하게 위로부터 들여다보는 위치에 설치되어 있다. 예를 들어, 도 1a 내지 도 1b에 나타내는 실시 형태에서는, 촬영부(83)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 화상(V)에 용접 와이어(8w)와, 전극(82)과, 용융지(8m)와, 개선(91)이 포함되도록, 용접 개소를 촬영하도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같은 구성을 구비하는 용접 실행 장치(8)를 사용한 용접 대상물(9)의 용접 시공 시에는, 상술한 바와 같이, 용접 실행 장치(8)와 용접 대상물(9)이 상대 이동하지만, 용접 실행 장치(8)에 설치된 화상(V)에 있어서의 개선(91)의 위치는, 용접 대상물(9)의 형상에 따라서 변화된다. 마찬가지로, 용접 와이어(8w)는 와이어 이송 기구(81)를 사용하여, 릴에 감긴 상태의 것을 인출하면서 용접 개소에 공급하지만, 용접 와이어(8w)의 굴곡 경향 등으로 인해, 화상(V)에 있어서의 용접 와이어(8w)의 위치도 변화된다. 이 때문에, 용접 실행 장치(8)는 용접 와이어(8w)나 전극(82)의 위치를 이동(조정)하는 기구를 갖고 있다.

구체적으로는, 도 1a 내지 도 1b에 나타내는 실시 형태에서는, 용접 와이어(8w) 및 전극(82)은 각각, 화상(V)에 있어서의 전후 방향 및 좌우 방향에 각각 이동시키는 것이 가능하고, 또한 전극(82)은 상술한 바와 같은 자세 제어가 가능하다. 그리고, 도 1a 내지 도 1b에 나타내는 바와 같이, 용접 실행 장치(8)는 상술한 바와 같은 용접 와이어(8w)나 전극(82)을 위치 제어 대상(8T)으로 하여, 위치 제어 대상(8T)의 위치를, 이하에서 설명하는 용접 제어 장치(1)로부터의 명령에 따라서 이동시키도록 구성되어 있다.

이하, 용접 제어 장치(1)에 대하여, 도 1a 내지 도 11을 사용하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 제어 장치(1)의 기능을 나타내는 블록도이다.

용접 제어 장치(1)는 용접 대상물(9)의 용접에 사용되는 용접 와이어(8w), 또는 용접 와이어(8w)를 용융시키기 위한 전극(82) 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상(8T)의 위치를 제어하도록 구성된 장치이다. 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 용접 제어 장치(1)는, 적어도 위치 제어 대상(8T)을 포함하도록 촬영한 화상(V)으로부터 검출되는 용접 특징량(P)으로서, 용접 와이어(8w)의 와이어 위치(Pw) 또는 전극(82)의 전극 위치(Pe) 중 적어도 한쪽을 포함하는 용접 특징량(P)에 기초하여 위치 제어 대상(8T)의 실제 위치를 결정(취득)하는 제1 결정부(후술하는 실제 상대 위치 결정부(2) 등)와, 용접 대상물(9)을 용접할 때의 전극(82)의 자세 정보(Ce), 또는 용접 대상물(9)(용접 부분)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽을 포함하는 입력 조건(C)에 기초하여, 입력 조건(C)에 따른 상기 실제 위치의 목표인 목표 위치를 결정하는 제2 결정부(후술하는 목표 상대 위치 결정부(3) 등)와, 상기 실제 위치를 목표 위치로 하기 위한 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 실행하는 제어부(5)를 구비한다.

전극(82)의 자세 정보(Ce)는 전극(82)의 자세에 관한 정보이며, 상술한 바와 같은 적어도 1종류의 자세 제어 파라미터를 포함한다. 또한, 용접 대상물(9)(용접 부분)의 형상 정보(Cs)는 용접 부분 등의 용접 대상물(9)의 형상에 관한 정보이며, 예를 들어 개선(91)의 개선폭(L)을 포함해도 된다.

상기 위치 제어 대상(8T)의 실제 위치는 화상(V)으로부터 검출되는 실제의 위치이며, 예를 들어 화상(V)에 설정되는 좌표계에서의 위치(절대 위치)여도 되고, 위치 제어 대상(8T)의 위치가 되는 와이어 위치(Pw), 전극 위치(Pe)의, 다른 용접 특징량(P)(후술하는 용융지 위치(Pm)나 개선 위치(Pb) 등)으로부터의 상대 위치(실제 상대 위치(Rr))여도 된다. 이 실제 상대 위치(Rr)는 위치 제어 대상(8T)을 제어하는 방향에 따른 거리여도 된다. 혹은, 화상(V)의 좌측 하방의 단부 등의 임의의 위치를 기준으로 한 위치(좌표)나, 실제 상대 위치(Rr)를 구성하는 2개의 용접 특징량(P) 중 한쪽을 기준으로 한 다른 쪽의 위치(좌표)여도 된다.

한편, 용접 특징량(P)의 위치가 절대 위치인 경우에는, 예를 들어 화상(V)을 촬영하는 카메라 등을, 전극(82)의 자세에 의해 촬영 방향이 변화되지 않도록 고정한 상태에 있어서, 와이어 위치(Pw) 등의 절대 위치를, 화상(V)의 좌우 방향(후술)에 있어서의 중앙의 위치를 목표 위치 등으로 하여 제어한다. 혹은, 상기 목표 위치에 대응하는 목표 절대 위치를, 절대 위치나 다른 용접 특징량(P)으로부터 산출 가능한 함수를 미리 준비해두고, 그러한 함수를 사용하여 용접 특징량(P)으로부터 목표 절대 위치를 구해도 된다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 전극 위치(Pe)와 개선 위치(Pb)의 좌우 방향(후술)에 있어서의 위치로부터, 비선형 함수나 테이블을 사용하는 하거나 하여 목표 절대 위치를 구한다.

이하, 용접 특징량(P)의 위치를 상대 위치로 한 실시 형태인 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태를 예로, 용접 제어 장치(1)가 구비하는 상술한 기능부에 대하여, 각각 설명한다. 또한, 위치 제어 대상(8T)의 실제 위치가 절대 위치인 경우의 실시 형태에 대하여는, 이하의 설명 중의 실제 상대 위치(Rr)를 절대 위치, 목표 상대 위치(Rt)를 목표 절대 위치 등으로 대체하여 생각하면 된다.

도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 용접 제어 장치(1)는 실제 상대 위치 결정부(2)(상기 제1 결정부)와, 목표 상대 위치 결정부(3)(상기 제2 결정부)와, 제어부(5)를 구비한다. 이 용접 제어 장치(1)는 컴퓨터로 구성되어 있고, 도시하지 않은 CPU(프로세서)나, ROM이나 RAM과 같은 메모리나 외부 기억 장치 등이 되는 기억 장치(m)를 구비하고 있다. 그리고, 메모리(주기억 장치)에 로드된 프로그램(용접 제어 프로그램(10))의 명령에 따라서 CPU가 동작(데이터의 연산 등)함으로써, 용접 제어 장치(1)가 구비하는 상기 각 기능부를 실현한다. 다시 말하면, 상기 용접 제어 프로그램(10)은 컴퓨터에 후술하는 각 기능부를 실현시키기 위한 소프트웨어이며, 컴퓨터에 의한 읽어들이기가 가능한 기억 매체에 기억되어도 된다.

용접 제어 장치(1)가 구비하는 상기 기능부에 대하여, 각각 설명한다.

실제 상대 위치 결정부(2)는 상술한 화상(V)으로부터 검출되는 용접 특징량(P)으로서, 개선(91)의 개선 위치(Pb), 용접 와이어(8w)의 와이어 위치(Pw), 용융지(8m)의 용융지 위치(Pm) 또는 전극(82)의 전극 위치(Pe) 중 적어도 2개를 포함하는 용접 특징량(P) 중 어느 2개의 상대 위치인 실제 상대 위치(Rr)를 결정한다. 화상(V)은, 위치 제어 대상(8T) 및 용접 와이어(8w)가 용융됨으로써 용접 대상물(9)의 개선(91)에 형성되는 용융지(8m) 또는 개선(91) 중 적어도 한쪽을 포함하도록 촬영된다. 보다 구체적으로는, 위치 제어 대상(8T)이 용접 와이어(8w)인 경우에는, 화상(V)에는, 용접 와이어(8w)의 적어도 와이어 위치(Pw)의 부분과, 용융지(8m)의 적어도 용융지 위치(Pm)의 부분 또는 개선(91)의 적어도 개선 위치(Pb)의 부분이 포함되어도 된다. 한편, 위치 제어 대상(8T)이 전극(82)인 경우에는, 화상(V)에는, 전극(82)의 적어도 전극 위치(Pe)의 부분과, 개선(91)의 적어도 개선 위치(Pb)의 부분이 포함되어도 된다.

또한, 상기 와이어 위치(Pw)는 용접 와이어(8w)에 있어서의 원하는 부위의 위치이다. 용융지 위치(Pm)는 용융지(8m)에 있어서의 원하는 부위이다. 개선 위치(Pb)는 개선(91)에 있어서의 원하는 부위의 위치이다. 전극 위치(Pe)는 전극(82)에 있어서의 원하는 부위의 위치이다. 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 와이어 위치(Pw)는 화상(V)의 가장 후방측(상하 방향의 가장 하측)에 위치하는 용접 와이어(8w)의 선단 부분의 위치로 하고 있다. 용융지 위치(Pm)는 화상(V)에 있어서 가장 전방측에 위치하는 용융지(8m)의 선단 부분의 위치로 하고 있다. 개선 위치(Pb)는 전극(82)의 상대 위치에서 정해지는 소정 개소의 위치로 하고 있다. 또한, 전극 위치(Pe)는 화상(V)의 가장 후방측(상하 방향에 있어서의 가장 하측)에 위치하는 전극(82)의 선단 부분으로 하고 있다. 또한, 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태에서는, 용접 특징량(P)에는, 적어도 와이어 위치(Pw) 및 용융지 위치(Pm)가 포함되게 되어 있다.

보다 상세하게는, 실제 상대 위치 결정부(2)는 화상(V)을 화상 처리함으로써, 용접 특징량(P)을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 실제 상대 위치(Rr)를 산출한다. 예를 들어, 위치 제어 대상(8T)이 용접 와이어(8w)인 경우에는, 그 상하 방향에 있어서의 위치 제어를 행하기 위해서, 와이어 위치(Pw) 및 용융지 위치(Pm)를 검출한다. 혹은, 그 좌우 방향에 있어서의 위치 제어를 행하기 위해서, 와이어 위치(Pw) 및 개선 위치(Pb)를 검출한다. 다른 한편, 위치 제어 대상(8T)이 전극(82)인 경우에는, 그 좌우 방향에 있어서의 위치 제어를 행하기 위해서, 전극 위치(Pe) 및 개선 위치(Pb)를 검출한다.

도 3a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태에서는, 위치 제어 대상(8T)을 적어도 용접 와이어(8w)로 하고 있다. 그리고, 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 실제 상대 위치 결정부(2)는, 용접 시의 용접 개소를 촬영하는 촬영부(83)로부터 화상(V)을 취득하는 제1 취득부(21)와, 소정의 제어 주기(T)마다, 이 제1 취득부(21)에 의해 취득된 화상(V)(1개 또는 복수)으로부터, 용접 특징량(P)을 검출하는 검출부(22)와, 검출된 용접 특징량(P)에 기초하여 실제 상대 위치(Rr)를 산출하는 산출부(24)를 갖는다.

보다 구체적으로는, 상기 제1 취득부(21)는 촬영부(83)에 접속됨으로써, 화상(V)이 축차(리얼 타임으로) 입력되도록 되어 있다. 또한, 검출부(22)는 제1 취득부(21)에 접속됨으로써, 제1 취득부(21)가 취득한 화상(V)이 축차 입력되도록 되어 있다. 또한, 제1 취득부(21)는 입력된 화상(V)의 모두를 기억 장치(m)에 기억해도 되고, 소정의 간격 등으로 씨닝하거나 하여, 그 중 일부를 기억 장치(m)에 기억해도 된다. 제1 취득부(21)에 의해 기억된 화상(V)이 검출부(22)에 입력된다. 그리고, 검출부(22)는 소정의 제어 주기(T)마다, 용접 특징량(P)을 검출하도록 되어 있다. 산출부(24)는 검출부(22)에 접속됨으로써, 용접 특징량(P)이 축차 입력된다. 이에 의해, 용접 시의 화상(V)을 축차 화상 처리함으로써, 실제 상대 위치(Rr)를 축차 산출할 수 있다.

목표 상대 위치 결정부(3)는 용접 대상물(9)을 용접할 때의 입력 조건(C)에 따른 상기 상대 위치(전극 개선 상대 위치, 와이어지 상대 위치 등의 실제 상대 위치(Rr))의 목표인 목표 상대 위치(Rt)를 결정한다. 목표 상대 위치(Rt)는 상술한 실제 상대 위치(Rr)와의 비교가 가능할 필요가 있고, 그 결정 방법에 대하여는 후술하지만, 기계 학습을 적용하여, 목표 상대 위치(Rt)를 결정해도 된다. 또한, 입력 조건(C)은 용접 실행 장치(8)에 의한 용접 대상물(9)의 용접 상태에 영향을 주는 조건이며, 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽을 포함한다.

이 입력 조건(C)은, 예를 들어 전극(82)의 자세는, 주로 용접 시의 장해물과의 간섭을 회피하기 위해서나, 용접선(개선(91))이 상하 방향에 대하여 경사져 있는 경우에 용융지(8m)를 적절하게 형성하기 위해 변한다. 전극(82)의 자세가 변하면, 이에 따라서, 와이어 위치(Pw)의 변화의 유무에 관계없이, 전극(82)으로부터의 아크의 방전 방향과 개선(91)의 위치 관계가 변할 수 있으므로, 용융지(8m)의 형상이 변화될 수 있다. 그리고, 용융지(8m)의 형상의 변화에 따라서 용융지 위치(Pm)가 변하면, 목표 상대 위치(Rt)도 변할 수 있게 된다. 실제로, 후술하는 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 입력 조건(C)에 따라서, 목표 상대 위치(Rt)가 변화되는 것이, 본 발명자들에 의해 발견되었다.

제어부(5)는 상술한 실제 상대 위치 결정부(2)에 의해 결정된 실제 상대 위치(Rr)를, 상술한 목표 상대 위치 결정부(3)에 의해 결정된 목표 상대 위치(Rt)로 하기 위한 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 실행한다. 바꾸어 말하면, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어는, 실제 상대 위치(Rr)와 목표 상대 위치(Rt)의 차이(어긋남양)가 제로를 포함하는 소정의 범위에 들어가게 하는 데 필요한 위치 제어 대상(8T)의 제어량을 산출하여, 용접 실행 장치(8)에 대하여 산출한 제어량을 송신한다. 그리고, 용접 실행 장치(8)는 수신한 제어량에 따라서 위치 제어 대상(8T)의 위치를 제어한다.

보다 구체적으로는, 제어량은 현재 위치로부터의 이동해야 할 방향으로의 이동량이어도 되고, 용접 실행 장치(8)가 위치를 인식하는 좌표계에 있어서의, 위치 제어 대상(8T)이 이동해야 할 좌표여도 된다. 또한, 제어부(5)는 화상(V)의 화상 처리를 통해서, 송신한 제어량에 대하여 이동한 이동 후의 위치를 검출하면서, 위치 제어 대상(8T)의 위치를 제어해도 된다(피드백 제어).

또한, 예를 들어 실제 상대 위치 결정부(2), 화상(V)으로부터 전극(82)의 전극 위치(Pe) 및 와이어 위치(Pw)를 검출(검출부(22))함과 함께, 입력 조건(C)에 기초하여 그 목표 상대 위치(Rt)를 산출(산출부(24))함으로써, 전극 위치(Pe)와 와이어 위치(Pw)의 실제 상대 위치(Rr)가 목표 상대 위치(Rt)가 되도록, 전극(82) 또는 와이어 위치(Pw) 중 적어도 한쪽을 전후 방향 등으로 제어해도 된다. 실제 상대 위치 결정부(2), 화상(V)으로부터 전극 위치(Pe) 및 개선(91)의 개선 위치(Pb)를 검출(검출부(22))함과 함께, 입력 조건(C), 및 검출된 전극 위치(Pe) 및 개선 위치(Pb)를 포함하는 용접 특징량(P)에 기초하여, 실제 상대 위치(Rr)(전극 개선 상대 위치)를 산출(산출부(24))함으로써, 전극 위치(Pe)와 개선 위치(Pb)의 실제 상대 위치(Rr)가 목표 상대 위치(Rt)가 되도록, 전극 위치(Pe)를 좌우 방향 등으로 제어해도 된다. 마찬가지로, 실제 상대 위치 결정부(2), 와이어 위치(Pw) 및 용융지 위치(Pm)를 포함하는 용접 특징량(P)을 검출하고, 검출된 와이어 위치(Pw) 및 용융지 위치(Pm)를 포함하는 용접 특징량(P)에 기초하여 실제 상대 위치(Rr)(와이어지 상대 위치)를 산출해도 된다. 이 때, 상대 위치는, 와이어 위치(Pw)와 용융지 위치(Pm)의 전후 방향에 따른 상대 위치(와이어지 상대 위치)여도 되고, 와이어 위치(Pw)와 용융지 위치(Pm)의 좌우 방향에 따른 상대 위치여도 된다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전극 위치(Pe)는 전후 방향에 있어서의 가장 전방측에 위치하는 전극(82)의 선단 부분이어도 되고, 개선 위치(Pb)는 전극(82)의 상대 위치에서 정해지는 소정 개소의 위치여도 된다. 전극 위치(Pe)와 와이어 위치(Pw)의 실제 상대 위치(Rr)가 목표 상대 위치(Rt)가 되도록, 용접 와이어(8w) 또는 전극(82) 중 적어도 한쪽을 제어해도 된다.

상기 구성에 의하면, 용접 제어 장치(1)는 전극(82)의 자세 정보(Ce)나 용접 대상물(9)의 형상 정보(Cs)(개선폭 등)를 포함하는 입력 조건(C)에 따라서, 용접 와이어(8w)나 전극(82)과 같은 위치 제어 대상(8T)의 목표 위치(목표 상대 위치(Rt))를 결정한다. 그리고 나서, 용접 제어 장치(1)는, 용접 중에 촬영되는 화상(V)의 화상 처리를 통해 얻어지는 위치 제어 대상(8T)의 실제의 위치(실제 상대 위치(Rr))가 목표 위치에 일치하도록, 용접 실행 장치(8)에 대한 제어를 행한다. 이에 의해, 용접사가 행하는 경우와 동등한 용접 품질의 아크 용접을 자동으로 행할 수 있어, 용접사 기능에 대한 의존을 저감시킨 자동 용접을 실현할 수 있다.

이어서, 상술한 실시 형태에 있어서의 목표 상대 위치(Rt)의 결정에 관한 몇 가지의 실시 형태에 대하여, 도 4 내지 도 6을 사용하여 설명한다. 도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전극(82)의 자세 정보(Ce)와 목표 상대 위치(Rt)의 상관을 나타내는 도면이다. 도 5는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 대상물(9)의 형상 정보(Cs)와 목표 상대 위치(Rt)의 상관을 나타내는 도면이다. 도 6은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 위빙 용접 시의 개선폭(L)의 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

또한, 이하의 설명에서는, 상기 실제 상대 위치(Rr) 및 목표 상대 위치(Rt)는, 와이어 위치(Pw)와 용융지 위치(Pm)의 상대 위치여도 되고, 전극 위치(Pe)와 개선 위치(Pb)의 상대 위치여도 된다. 단, 이것으로 한정되지는 않고, 상술한 용접 특징량(P)(와이어 위치(Pw), 용융지 위치(Pm), 전극 위치(Pe), 개선 위치(Pb)) 중 어느 2개의 상대 위치이면 된다.

몇 가지의 실시 형태에서는, 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 상술한 목표 상대 위치 결정부(3)(제2 결정부)는, 용접 대상물(9)에 대하여 용접을 실행할 때의 입력 조건(C)의 적어도 일부를 취득하는 제2 취득부(3a)와, 과거에 행해진 용접 시의 입력 조건(과거 입력 조건)과, 이 과거 입력 조건 아래에서 설정된, 예를 들어 과거의 용융지 위치(Pm)(과거 용융지 위치)와 과거의 와이어 위치(Pw)(과거 와이어 위치)의 상대 위치나, 과거의 전극 위치(Pe)(과거 전극 위치)와 과거의 개선 위치(Pb)의 상대 위치라는, 상술한 용접 특징량(P) 중 어느 2개의 상대 위치인 과거 상대 위치(과거 위치. 이하 동일함)의 관계성에 기초하여, 제2 취득부(3a)에 의해 취득된 입력 조건(C)으로부터, 입력 조건(C)에 따른 목표 상대 위치(Rt)(목표 위치. 이하 동일함)를 결정하는 제3 결정부(3b)를 갖는다.

즉, 과거의 용접 시공 시에, 용접사가, 예를 들어 개선 위치(Pb)에 대한 전극 위치(Pe)의 위치나, 용융지 위치(Pm)에 대한 와이어 위치(Pw), 전극 위치(Pe)에 대한 와이어 위치(Pw)와 같은 용접 특징량(P) 중 어느 2개의 상대 위치를 어떻게 설정하고 있었는지의 정보, 및 그 때의 입력 조건(C)의 내용의 정보의 실적을 관련지어 축적하고, 이것을 학습 데이터로 하여 학습(기계 학습)함으로써, 상기 관계성을 도출한다.

보다 구체적으로는, 상기 제3 결정부(3b)는 상기 과거 입력 조건과, 이 과거 입력 조건 아래에서 설정된 과거 상대 위치를 대응지은 복수의 데이터를 기계 학습함으로써 얻어지는 학습 모델(M)을 사용하여, 용접 중의 입력 조건(C)에 따른 목표 상대 위치(Rt)를 결정해도 된다. 상기 복수의 데이터는, 동일한 타이밍에 있어서의 용접 특징량(P)에 기초하여 산출되는 과거 상대 위치와 입력 조건(C)의 정보 세트를, 예를 들어 시간을 어긋나게 하여 복수회 취득한 것이다. 이 복수의 데이터에는, 때나 장소, 용접 대상물(9)이 다른 용접 시공 시의 정보가 포함되어 있어도 된다. 그리고, 이렇게 하여 얻어지는, 복수의 타이밍의 각각에 있어서의 과거 상대 위치와, 입력 조건(C)을 대응지은 복수의 데이터를 학습 데이터(Md)로 하여, 기계 학습을 실행한다.

이 학습 데이터(Md)의 학습에는, 뉴럴 네트워크나, SVM(Support Vector Machine), 랜덤 포레스트, 회귀 분석 등, 주지의 방법을 적용해도 된다. 이렇게 하여 얻어진 학습 모델(M)은, 용접사가 행하고 있는 입력 조건(C)과 상기 과거 상대 위치의 관계성이 도출된 것이다. 이 때문에, 학습 모델(M)을 사용함으로써, 입력이 되는 입력 조건(C)에 대하여, 용접사가 설정하게 될, 와이어지 상대 위치, 전극 개선 상대 위치 등의 목표 상대 위치(Rt)를 얻는 것이 가능해진다. 따라서, 목표 상대 위치 결정부(3)는 학습 모델(M)을 사용함으로써, 취득한 입력 조건(C)에 대응하는 목표 상대 위치(Rt)를 결정하는 것이 가능해진다.

예를 들어, 본 발명자들은, 숙련된 용접사가 용접 실행 장치(8)를 조작하였을 때의 용접 데이터를 예의 분석함으로써, 전극(82)의 자세 정보(Ce)와 목표 상대 위치(Rt) 사이에는 상관 관계가 있음을 알아내었다. 구체적으로는, 예를 들어 도 4에 나타내는 바와 같이, 숙련된 용접사는 토치각(θt)(횡축)이 커짐(전진각이 커지거나, 혹은 후진각이 작아짐)에 따라서, 전극(82)과 개선(91)의 거리(종축)(이하, 전극·개선 거리)가 짧아지도록 전극(82)을 조작하고 있고, 토치각(θt)과 전극·개선 거리 사이의 상관이 발견되었다.

따라서, 예를 들어 회귀 분석(단회귀) 등의 학습 방법을 사용하여, 과거의 용접 데이터에 있어서의 토치각(θt)과 전극·개선 거리의 관계성을 학습(기계 학습)함으로써, 도 4의 회귀선으로 나타내는 바와 같은 관계성이 얻어짐으로써, 토치각(θt)으로부터 전극·개선 거리를 구하는 것이 가능한 학습 모델(M)(함수)이 얻어진다. 그리고, 이 학습 모델(M)을 기억 장치(m)에 기억해둠으로써, 목표 상대 위치 결정부(3)는 학습 모델(M)을 사용하여, 토치각(θt)에 기초하는 목표 상대 위치(Rt)의 산출이 가능해진다. 이에 의해, 위치 제어 대상(8T)인 전극(82)의 위치 제어를 개방 토치각(θt)에 따라서 적절하게 실행하는 것이 가능해진다.

마찬가지로, 본 발명자들은, 상기 용접 데이터로부터, 용접 대상물(9)의 형상 정보(Cs)와 목표 상대 위치(Rt) 사이에는 상관 관계가 있음을 알아내었다. 구체적으로는, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 숙련된 용접사는 개선폭(L)(횡축)이 커짐에 따라서, 전극·개선 거리(종축)가 커지도록 전극(82)을 조작하고 있고, 개선폭(L)과 전극·개선 거리 사이의 상관이 발견되었다. 따라서, 예를 들어 회귀 분석(단회귀) 등의 학습 방법을 사용하여, 과거의 용접 데이터에 있어서의 개선폭(L)과 전극·개선 거리의 관계성을 학습(기계 학습)함으로써, 도 5의 회귀선으로 나타내는 바와 같은 관계성이 얻어짐으로써, 개선폭(L)(형상 정보(Cs))으로부터 전극·개선 거리를 구하는 것이 가능한 학습 모델(M)(함수)이 얻어진다. 그리고, 이 학습 모델(M)을 기억 장치(m)에 기억해둠으로써, 목표 상대 위치 결정부(3)는 학습 모델(M)을 사용하여, 개선폭(L)에 기초하는 목표 상대 위치(Rt)의 산출이 가능해진다. 이에 의해, 위치 제어 대상(8T)인 전극(82)의 위치 제어를 개선폭(L)에 따라서 적절하게 실행하는 것이 가능해진다.

또한, 도 5의 전극·개선 거리(종축)는, 화상(V)의 좌측에 비치는 개선(91)(좌개선 위치)과 전극(82) 사이의 거리(좌측 거리(Ll). 도 6 참조)이다. 도 6에 나타내는 실시 형태에서는, 용접 방향에 대하여 좌우 방향으로 복수 패스를 용접함과 함께, 상하 방향으로 적층하도록 용접을 실행하고 있다. 또한, 좌우 방향으로 전극을 요동시키면서 용접하는 위빙 용접에 의해, 우측 패스의 용접을 실행하고 있는 경우에 대응한다.

이 때, 용접 대상물(9)의 형상은 용접 중에 시시각각 변화되는 경우가 있다. 이 때문에, 용접 대상물(9)의 개선폭(L)이 용접 중에 변화되는 경우에 있어서, 위빙 용접을 행하고 있으면, 화상(V)의 휘도 그대로로는 위빙에 의해 근접한 측의 개선(91)밖에 개선 위치(Pb)를 검출할 수 없는 경우가 있는 등, 용접 중에 개선폭(L)을 취득하기가 어려운 경우가 있다. 이 때문에, 몇 가지의 실시 형태에서는, 상술한 목표 상대 위치 결정부(3)는 화상(V) 및 전극(82)의 위빙폭(Lw)에 기초하여, 상기 개선폭(L)을 추정함과 함께, 추정한 개선폭(L)에 기초하여, 전극(82)의 목표 상대 위치(Rt)를 결정해도 된다.

구체적으로는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 위빙에 의해 전극(82)이 근접한 측의 개선(91)은 보이므로, 가장 우측의 개선(91)에 근접하였을 때의 화상(V)에 기초하여, 화상(V)의 우측에 비치는 개선(91)(우개선 위치)과 전극(82) 사이의 거리(우측 거리(Lr))를 취득한다. 또한, 가장 좌측의 개선(91)에 근접하였을 때의 화상(V)에 기초하여, 화상(V)의 좌측에 비치는 개선(91)(좌개선 위치)과 전극(82) 사이의 거리(좌측 거리(Ll))를 취득한다. 즉, 전극(82)이 1회의 위빙 동작에 의해 좌측의 개선(91)과 우측의 개선(91) 사이를 1회 진행하면, 우측 거리(Lr) 및 좌측 거리(Ll)가 얻어진다. 또한, 위빙폭(Lw)은 용접 실행 장치(8)의 제어할 때에 얻어지는 값이다. 따라서, 1회의 위빙 동작에 의해, 우측 거리(Lr)와 좌측 거리(Ll)와 위빙폭(Lw)에 기초하여 개선폭(L)을 계산할 수 있다(L=Ll+Lw+Lr). 그리고, 다음 1회의 위빙 동작에 대응하는 개선폭(L)은, 개선폭(L)이 용접 방향을 따라서 완만하게 변화되면, 상기와 같이 구한 계산값에 대략 근접한 값이 된다. 따라서, 이 계산값을 앞으로 행하고자 하는 용접 개소의 개선폭(L)의 추정값으로 함으로써, 개선폭(L)의 추정값에 기초하여, 목표 상대 위치(Rt)를 적절하게 결정하는 것이 가능해진다.

상기 구성에 의하면, 용접사가 위치 제어 대상(8T)을 조작한 결과로서 얻어지는, 위치 제어 대상(8T)의 절대 위치, 혹은 전극(82)과 개선(91)의 상대 위치나 용접 와이어(8w)와 용융지(8m)의 상대 위치와 같은 용접 특징량(P) 중 어느 2개 상대 위치 등이 되는 실제 위치의 실적과, 그 때의 입력 조건(C)의 대응 관계를 축적하여 학습(예를 들어 기계 학습)함과 함께, 이 학습 결과를 사용하여, 용접 시의 입력 조건(C)에 따른 목표 위치(목표 상대 위치(Rt) 등)를 구한다. 이에 의해, 위치 제어 대상(8T)의 목표 위치를 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 이렇게 하여 결정된 목표 위치를 위치 제어에 사용함으로써, 용접사가 행하는 경우와 동등한 용접 품질을 실현할 수 있다.

이어서, 상술한 실제 상대 위치 결정부(2)(제1 결정부)에 의한, 위치 제어 대상(8T)의 실제 상대 위치(Rr)(실제 위치)의 결정에 관한 몇 가지의 실시 형태에 대하여, 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 개선 위치(Pb)의 롤각(θr)에 기초하는 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

용접사는, 화상에 나타나는 용접 와이어, 전극, 용융지, 개선 등의 어느 부분을 보면서, 목표 위치를 정하여 위치 제어 대상을 이동시킨다고 생각된다. 그리고, 이러한 용접사가 보고 있는 부분과 입력 조건의 관계성으로부터 목표 위치를 구하도록 하면, 자동의 아크 용접의 용접 품질을 용접사의 것에 보다 근접시키는 것이 가능해진다고 생각된다. 예를 들어, 용접 데이터의 분석을 통해서, 목표 상대 위치 등의 목표 위치와 입력 조건의 상관이 높아지는, 화상으로부터 검출되어야 할 용접 특징량(예를 들어 개선 위치 등)을 알고 있는 경우에, 화상 처리의 결과로부터 얻어지는 용접 특징량의 위치가, 그러한 본래 검출되어야 할 적절한 위치로부터 어긋나 있는 경우가 있다.

예를 들어, 화상(V)을 촬상하는 촬영부(83)가, 전극(82)의 자세를 제어하는 제어 기구(자세 제어 기구(82c))에 설치되어 있는 경우(도 1a 참조) 등에는, 전극(82)의 자세 제어에 수반하여 용접 대상물(9)을 촬상하는 촬영 방향이 변화되는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 자세 변화에 의해, 화상(V)에 나타나는 위치 제어 대상(8T)이나 용접 대상물(9) 등의 촬영 대상이 찍히는 방식(보이는 방식)이 변한다. 이에 의해, 화상 처리의 결과로서 얻어지는 개선(91)의 개선 위치(Pb) 등의 용접 특징량(P)이, 원래 검출되어야 할 적절한 위치로부터의 어긋남이 발생해버릴 가능성이 있다. 그리고, 상기 어긋남이 발생한 용접 특징량(P)에 기초하여 결정한 목표 상대 위치(Rt)(목표 위치)는, 입력 조건(C)에 대한 상관이 낮아짐으로써, 이것을 제어에 사용하면, 전극(82)과 같은 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어의 정밀도가 저하되어버릴 가능성이 있다.

이 때문에, 몇 가지의 실시 형태에서는, 전극(82)의 자세 정보(Ce)에 기초하여, 용접 특징량(P)을 보정함과 함께, 보정한 용접 특징량(P)에 기초하여, 위치 제어 대상(8T)의 실제 상대 위치(Rr)를 결정해도 된다.

보다 구체적으로는, 몇 가지의 실시 형태에서는, 화상(V)은 적어도 위치 제어 대상(8T) 및 용접 대상물(9)의 개선(91)을 포함하도록 촬영되어 있다. 또한, 용접 특징량(P)은 적어도 와이어 위치(Pw) 또는 전극 위치(Pe) 및 개선 위치(Pb)를 포함한다. 또한, 화상(V)을 촬상하는 촬영부(83)는, 전극(82)의 자세에 따라서 용접 대상물(9)을 촬상하는 촬영 방향이 정해지도록 설치되어 있다. 예를 들어 도 1a에 나타내는 바와 같이, 촬영부(83)는 전극(82)의 선단 부근을 촬영하도록 자세 제어 기구(82c)에 고정되어 있음으로써, 전극(82)의 자세가 변하면, 개선(91)에 대한 전극(82)의 선단 부분의 방향이 변한다. 이에 수반하여 전극(82)과 함께 촬영되는 개선(91)의 촬영 방향이 변화된다.

그리고, 이 경우에 있어서, 상술한 실제 상대 위치 결정부(2)는 전극(82)의 자세 정보(Ce)에 기초하여 개선 위치(Pb)를 보정함과 함께, 보정된 개선 위치(Pb)(보정 후의 개선 위치(Pb'))를 포함하는 용접 특징량(P)에 기초하여, 실제 상대 위치(Rr)(실제 위치)를 결정한다. 예를 들어, 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 실제 상대 위치 결정부(2)는 전극(82)의 자세 정보(Ce)에 기초하여, 개선 위치(Pb)를 보정하도록 구성된 제1 보정부(22c)를, 더 구비해도 된다. 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태에서는, 이 제1 보정부(22c)는 검출부(22)에 포함되는 형태로 마련되어 있다.

개선 위치(Pb)의 보정 방법에 대하여 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7에서는, 전극(82)에 0° 이외의 롤각(θr)이 부여되어 있으며, 촬영부(83)도 전극(82)과 함께 회전함으로써, 개선(91)에 대하여 롤각(θr)만큼 회전되어 있다. 이 때문에, 도 7에서 나타내는 화상(V)에 있어서, 개선(91)이 용접 방향에 대하여 각도가 θr만큼 기울어 있는 상태에서 촬상되어 있다. 그리고, 이 화상(V)을 화상 처리함으로써, 용접 와이어(8w)의 바로 옆 부근의 위치가 개선 위치(Pb)로서 검출된 것으로 한다. 또한, 화상(V)으로부터 검출되는 개선 위치(Pb)는, 촬영 시의 밝기 등의 촬영 조건에 의존하므로, 화상 처리의 알고리즘을 따른 처리의 결과로서 개선(91)의 어느 부분이 검출된다.

이 때, 개선 위치(Pb)로서 전극(82)의 바로 옆에 위치하는 개선(91)의 부분(Pb'의 위치)이 검출되어야 할 개선 위치(Pb)로서 보다 바람직한 것으로 한다. 이 개선 위치(Pb)로서 바람직한 위치는, 용접 데이터의 분석으로부터 목표 상대 위치(Rt)와 입력 조건(C)의 상관이 높은 것을 알 수 있는 위치 등이 된다. 예를 들어 도 4의 경우에는, 전극·개선 거리는 전극 위치(Pe) 및 개선 위치(Pb)의 검출에 의해 구해지지만, 전극 위치(Pe)로서 어느 위치가 화상(V)으로부터 검출될지에 의해, 상관의 고저(상관 계수)에 차이가 발생한다. 도 4에서는, 개선 위치(Pb)로서 바람직한 위치는, 전극·개선 거리와 토치각(θt)의 상관이 가장 높아지는 개선 위치(Pb)로 하는 것으로 한다.

따라서, 화상(V)으로부터 검출된 개선 위치(Pb) 대신에, 상기 바람직한 개선 위치(Pb)(보정 후의 개선 위치(Pb'))를 사용함으로써, 정밀도가 양호한 목표 상대 위치(Rt)의 결정이 가능해진다. 구체적으로는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 화상(V)으로부터, 검출된 개선 위치(Pb)와, 보정 후의 개선 위치(Pb') 사이의 용접 방향에 따른 길이 y를 알 수 있다. 구체적으로는, 화상 처리에 의해, 개선 위치(Pb) 및 전극 위치(Pe)가 검출되므로, 용접 방향에 따른 길이 y가 특정된다. 롤각(θr)에 대해서도, 용접의 실행에 따라서 정해지므로 특정된다. 또한, 화상 처리에 의해 검출된 개선 위치(Pb)와, 보정 후의 개선 위치(Pb')의, 용접 방향에 직교하는 방향에 있어서의 길이 x로 하면, x=y×tan(θr)으로 구해진다. 이 관계에 의해, 검출된 개선 위치(Pb)로부터, 보정 후의 개선 위치(Pb')를 구할 수 있다.

상기 구성에 의하면, 화상(V)을 촬상하는 촬영부(83)가 용접 대상물(9)을 촬상하는 촬영 방향이, 전극(82)의 자세에 따라서 정해지도록 되어 있는 경우에, 용접 특징량(P)인 개선 위치(Pb) 등의 용접 특징량(P)을 전극(82)의 자세 정보(Ce)에 기초하여 보정한다. 이에 의해, 보다 적절한 용접 특징량(P)을 사용하여, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 보다 고정밀도로 실행할 수 있다.

이어서, 상술한 입력 조건(C)이 용접 조건(Cw)을 포함하는 경우에 대하여, 설명한다.

몇 가지의 실시 형태에서는, 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 상술한 입력 조건(C)은 용접 대상물(9)을 용접할 때의 용접 조건(Cw)을, 더 포함해도 된다. 이 용접 조건(Cw)은 용접 실행 장치(8)에 의한 용접 대상물(9)의 용접 상태에 영향을 주는 조건이며, 입열 조건을 직접적으로 조정(제어)하기 위한 조건이다. 즉, 용접 조건(Cw)이 변하면 용접 시의 입열 조건(입열 상태)이 변한다. 예를 들어, 용접 조건(Cw)은, 전극(82)에 대한 전극 전류나 전극 전압, 용접 실행 장치(8)와 용접 대상물(9)의 상대 이동의 속도(아크의 이동 속도)인 용접 속도, 용접 와이어(8w)의 공급량(단위 시간당 공급량), 개선(91)의 개선폭(L) 중 적어도 하나의 조건을 포함해도 된다.

보다 구체적으로는, 몇 가지의 실시 형태에서는, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 상술한 목표 상대 위치 결정부(3)는, 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)(용접 부분)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽, 및 용접 조건(Cw)을 포함하는 입력 조건(C)을 취득하는 제2 취득부(3a)와, 상기 제3 결정부(3b)(조건 베이스 목표 결정부(32))를 가져도 된다. 도 3a에 나타내는 실시 형태에서는, 조건 베이스 목표 결정부(32)는 과거에 행해진 용접 시의 과거 입력 조건과, 이 과거 입력 조건 하에서 설정된 과거 상대 위치를 대응지은 학습 데이터(Md)를 기계 학습함으로써 얻어지는 학습 모델(M)(조건 베이스 학습 모델)을 사용하여, 용접 중의 입력 조건(C)에 따른 목표 상대 위치(Rt)를 결정하도록 되어 있다.

입력 조건(C)에 용접 조건(Cw)이 포함됨으로써, 입력 조건(C)은 복수의 조건이 포함되는 경우에는, 그 중 적어도 2개의 조건을 하나로 집약하여, 입력 조건(C)에 포함되는 조건의 수(차원)를 작게 해도 된다. 구체적으로는, 용접 조건(Cw)에 복수의 조건이 포함되는 경우에는, 그 중 적어도 2개의 조건을 하나로 집약하여, 입력이 되는 용접 조건(Cw)에 포함되는 조건의 수(차원)를 작게 해도 된다. 이 경우, 용접 조건(Cw)은, 용접 조건(Cw) 중 적어도 2개의 조건을 하나로 집약한 집약 조건과, 기타 조건을 포함하게 된다. 따라서, 목표 상대 위치 결정부(3)는, 이러한 집약 조건을 포함하는 용접 조건(Cw), 및 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)(용접 부분)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽에 따른 목표 상대 위치(Rt)를 결정한다.

예를 들어, 용접 속도와, 용접 전류와, 용접 전압의 3개의 조건을 입열량이라는 하나의 조건에 집약을 포함하는 용접 조건(Cw)을 갖는 입력 조건(C)과, 과거 상대 위치의 관계성을 학습해도 된다. 이 경우의 학습 모델(M)은 용접 속도와, 용접 전류와, 용접 속도의 3개의 조건 대신에, 입열량이라는 하나의 조건을 포함하게 된다. 또한, 입열량은 외부로부터 용접부에 공급되는 열량이며, 입열량={60×용접 전류×용접 전압}÷용접 속도의 관계가 있다. 단, 본 실시 형태에 본 발명은 한정되지 않는다. 상황에 따라서, 목표 상대 위치(Rt)와의 관계성을 가장 잘 나타내는 조건을 집약하면 된다. 예를 들어, 다른 몇 가지의 실시 형태에서는, 용접 속도 및 용접 전류의 2개의 조건을 입열량이라는 하나의 조건에 집약하거나 해도 된다.

학습 모델(M)을 사용하여 미리 복수의 용접 조건(Cw)과 목표 상대 위치(Rt)의 관계를 테이블화한 경우에는, 용접 조건(Cw)에 복수의 조건이 포함되는 경우에는, 복수의 조건의 조합을 망라한 테이블이 필요하게 되지만, 조건의 수가 증가하면, 그 조합수가 증대되므로, 테이블 작성의 비용이 증대된다. 상기한 바와 같이 복수의 조건을 하나의 조건에 집약하여, 차원수를 저감시킴으로써, 이러한 테이블 작성의 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 용접 대상물(9)을 용접할 때의 용접 조건(Cw)은, 용접 실행 장치(8) 등에 설정되어 있는 설정값을, 용접 실행 장치(8)로부터 취득해도 되고, 오퍼레이터 등으로부터 입력된 것을 취득해도 된다.

상기 구성에 의하면, 과거에 있어서, 용접사가, 예를 들어 용접 와이어(8w) 등의 위치 제어 대상(8T)을 조작한 결과로서 얻어지는 용접 와이어(8w)와 용융지(8m)의 상대 위치와 같은 용접 특징량(P) 중 어느 2개의 상대 위치의 실적과, 그 때의, 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)(용접 부분)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽, 및 용접 조건(Cw)을 포함하는 입력 조건(C)의 대응 관계를 축적하여 학습(기계 학습)함과 함께, 이 학습 결과에 기초하여, 용접 조건(Cw)으로부터 직접 목표 상대 위치(Rt)를 구한다. 이에 의해, 목표 상대 위치(Rt)를 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 이렇게 하여 결정된 목표 상대 위치(Rt)를 위치 제어에 사용함으로써, 용접사가 행하는 경우와 동등한 용접 품질을 실현할 수 있다.

다른 몇 가지의 실시 형태에서는, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 상술한 목표 상대 위치 결정부(3)는, 입력 조건(C)에 포함되는 조건 중, 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)(용접 부분)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽을 취득하는 제2 취득부(3a)와, 과거에 행해진 용접 시의, 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)(용접 부분)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽, 및 용접 조건(Cw)을 포함하는 과거 입력 조건 아래에서 행해진 용접 시의 과거 용융지 위치 및 과거 와이어 위치와 같은 과거의 용접 특징량(이하, 과거 용접 특징량)과, 이 과거 용접 특징량의 상대 위치인 과거 상대 위치의 관계성에 기초하여, 입력이 되는 용융지 위치(Pm) 및 와이어 위치(Pw) 등의 용접 특징량(P)으로부터, 입력 조건(C)에 따른 목표 상대 위치(Rt)를 결정하는 제3 결정부(3b)(위치 베이스 목표 결정부(34))를 가져도 된다.

이렇게 목표 상대 위치 결정부(3)를 구성한 이유에 대하여는, 이미 설명한 바와 같이, 용접 조건(Cw)이 변하면 용접 시의 입열 조건(입열 상태)이 변하거나 하기 때문에, 입력 조건(C)에 따라서 적절한 용접 와이어(8w)나 전극과 같은 위치 제어 대상(8T)의 위치가 변한다. 용접사의 조작은, 이러한 입력 조건(C)에 따라서 다른 용접 상태의 시각 정보를 주체로 용접 품질을 확보하기 위한 용접 특징량(P)(와이어 위치(Pw), 용융지 위치(Pm), 전극 위치(Pe), 개선 위치(Pb) 등)을 인식하고, 경험에 기초하여 와이어 위치(Pw)나 전극(82) 등을 조작함으로써, 고품질의 용접을 달성하였다. 이러한 지견 아래, 용접사가 행한 조작에는 입력 조건(C)의 차이가 반영되어 있고, 입력 조건(C) 대신에, 용접사의 조작 이력으로부터 목표 상대 위치(Rt)를 구하는 것이 가능하다고 생각한 것에 의한다.

도 3b에 나타내는 실시 형태에서는, 목표 상대 위치 결정부(3)는 상술한 과거 용접 특징량과, 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽과, 상술한 과거 상대 위치를 대응지은 학습 데이터(Md)를 기계 학습함으로써 얻어지는 학습 모델(M)(위치 베이스 학습 모델)을 사용하여, 상기 용접 특징량(P) 및 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽으로부터 입력 조건(C)에 따른 목표 상대 위치(Rt)를 결정하도록 되어 있다.

또한, 위치 베이스 학습 모델은 상술한 과거 용접 특징량과, 상술한 과거 상대 위치를 대응지은 학습 데이터(Md)를 기계 학습함으로써 얻어지는 학습 모델(M)이어도 된다. 이 경우의 학습 데이터(Md)는 전극의 자세 정보(Ce)나 용접 대상물(9)의 형상 정보(Cs)를 설명 변수로 함으로써 학습할 수 있고, 목표 상대 위치 결정부(3)는 용접 대상물(9)에 대한 목표 상대 위치(Rt)를 고정밀도로 결정하는 것이 가능해진다.

상기 구성에 의하면, 과거에 있어서, 용접사가 용접 와이어(8w) 등의 위치 제어 대상(8T)을 조작한 결과로서 얻어지는 용융지(8m)의 위치 및 용접 와이어(8w)의 위치 등의 용접 특징량(P)의 실적과, 그 결과로부터 얻어지는 상대 위치의 실적의 관계성을 학습함과 함께, 이 학습 결과에 기초하여, 용융지(8m)의 위치 및 용접 와이어(8w)의 위치 등의 용접 특징량(P)으로부터 목표 상대 위치(Rt)를 구한다. 이에 의해, 목표 상대 위치(Rt)를 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 아직 경험되지 않은 입력 조건(C)에 대해서도, 용이하게 대응할 수 있다. 예를 들어, 대량의 데이터(학습 데이터)로부터 용접 와이어(8w)와 용융지(8m)의 목표 상대 위치(Rt)가 선형의 관계에 있다고 하는, 그 경향을 알았을 경우, 아직 경험되지 않았지만, 과거에 경험한 조건에 가까운 입력 조건(C)이나 복수의 데이터의 내삽에 위치하는 조건은, 선형 모델화의 범주에 들어가기 때문에, 대응 가능해진다. 또한, 이렇게 하여 결정된 목표 상대 위치(Rt)를 위치 제어에 사용함으로써, 용접사가 행하는 경우와 동등한 용접 품질을 실현할 수 있다.

단, 상술한 2개의 실시 형태에 본 발명은 한정되지 않는다. 다른 몇 가지의 실시 형태에서는, 상술한 학습 모델(M)을 사용하여, 용접 중의 입력 조건(C)에 따른 목표 상대 위치(Rt)를 결정할 때, 2개 이상의 학습 모델(M)을 사용하여 행해도 된다. 구체적으로는, 용접 조건(Cw)으로부터, 이것에 따른 목표 상대 위치(Rt)(가 목표 상대 위치)를 구하는 제1 학습 모델, 및 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)(용접 부분)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽으로부터, 이것에 따른 가목표 상대 위치의 보정량을 구하는 제2 학습 모델을 각각 작성한다. 그리고, 제1 학습 모델로 구한 가목표 상대 위치를, 제2 학습 모델로 구한 보정량으로 보정함으로써, 위치 제어 대상(8T)의 최종적인 목표 상대 위치(Rt)를 결정해도 된다.

기타 몇 가지의 실시 형태에서는, 입력 조건(C)에 따른 목표 상대 위치(Rt)를, 용접 조건(Cw)(입열 조건) 등을 고려하면서 미리 설정한 함수나 테이블 등의 목표값 변환 수단을 작성해두고, 목표 상대 위치 결정부(3)는 그 목표값 변환 수단을 사용하여, 입력 조건(C)으로부터 목표 상대 위치(Rt)를 결정해도 된다. 구체적으로는, 목표 상대 위치 결정부(3)는 상술한 조건 베이스 학습 모델을 사용하여 작성된, 입력 조건(C)으로부터, 이 입력 조건(C)에 대응하는 목표 상대 위치(Rt)를 구하기 위한 목표값 변환 수단을 사용하여, 입력 조건(C)으로부터 목표 상대 위치(Rt)를 결정해도 된다. 혹은, 목표 상대 위치 결정부(3)는 상술한 위치 베이스 학습 모델을 사용하여 작성된, 용접 특징량(P)으로부터, 이 용접 특징량(P)에 대응하는 목표 상대 위치(Rt)를 구하기 위한 목표값 변환 수단을 사용하여, 용접 특징량(P)으로부터 목표 상대 위치(Rt)를 결정해도 된다. 이에 의해, 계산량을 억제하면서, 입력 조건(C)에 따른 목표 상대 위치(Rt)를 산출할 수 있다.

이상, 입력 조건(C)이, 전극(82)의 자세 정보(Ce) 또는 용접 대상물(9)의 형상 정보(Cs) 중 적어도 한쪽에 더하여, 용접 조건(Cw)을 더 포함하는 경우에 대하여 설명하였다. 단, 상기 실시 형태에 있어서는, 입력 조건(C)은 용접 조건(Cw)만 포함하는 경우에도 성립한다.

이어서, 용접 제어 장치(1)가 구비하는 기타 몇 가지의 실시 형태에 대하여, 도 8 내지 도 9를 사용하여 설명한다. 도 8은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용융지 위치(Pm)와 와이어 위치(Pw)와 용접사에 의한 조작 이력의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 9는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접의 문제 사상을 검출하였을 때의 로직을 나타내는 도면이다.

몇 가지의 실시 형태에서는, 용접 제어 장치(1)는 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 상술한 목표 상대 위치(Rt)와 실제 상대 위치(Rr)의 차이에 기초하여, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어의 필요 여부를 판정하는 제2 판정부(4)(필요 여부 판정부)를, 더 구비해도 된다. 이 경우, 상술한 제어부(5)는 제2 판정부(4)에 의한 판정 결과에 따라서, 용접 와이어(8w) 등의 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 실행한다.

도 8에 나타내는 그래프에 대하여 설명하면, 횡축은 용융지 위치(Pm)이며, 종축은 와이어 위치(Pw)이며, 용융지 위치(Pm) 및 와이어 위치(Pw)에 대하여 용접사의 조작 내용을 플롯하고 있다. 즉, 도 8에는, 용융지 위치(Pm) 및 와이어 위치(Pw)의 각 조합에 있어서, 용접사가 어떤 조작을 하였는지를 나타내고 있다. 구체적으로는, 용접사는, 흑색의 사각으로 플롯된 점에 있어서 하측 방향으로 조작하고(하방 조작), 연한 색의 사각으로 플롯된 점에 있어서 상측 방향으로 조작하고(상방 조작), 흰색 동그라미로 플롯된 점에 있어서 조작하지 않은 것을 나타낸다. 또한, 도 8에 나타내는 그래프의 용융지 위치(Pm) 및 와이어 위치(Pw)는, 화상(V)의 좌측 하방의 단부(도 2 참조)를 원점으로 하여, 이 원점으로부터의 상대 위치이지만, 본 실시 형태에 본 발명은 한정되지 않고, 좌표의 원점은 임의의 위치로 해도 된다.

또한, 도 8의 종축의 값은 횡축의 값보다도 상수(S)만큼 크고, 파선은 용융지 위치(Pm)에 대하여 와이어 위치(Pw)가 상수(S)만큼 큰 점을 연결한 선이 된다. 파선으로 나타내지는 바와 같이, 예를 들어 용접 속도의 빠름, 늦음에 따라서, 용융지 위치(Pm) 및 와이어 위치(Pw)의 위치가 다른 것을 알 수 있다. 또한, 와이어지 상대 위치(거리)에 대해서도, 용접 속도가 빠른 경우에는, 조작 없음의 플롯점(흰색 동그라미)의 와이어 위치(Pw)는 파선의 하측에 집중되어 있고, 실제 상대 위치(Rr)는 보다 짧게 되어 있다. 반대로, 용접 속도가 느린 경우에는, 조작 없음의 플롯점(흰색 동그라미)의 와이어 위치(Pw)는 파선의 상측에 집중되어 있고, 실제 상대 위치(Rr)는 보다 길게 되어 있음을 볼 수 있는 등, 입력 조건(C)(도 8에서는 용접 조건(Cw))에 따라서, 목표 상대 위치(Rt)를 바꾸고 있는 것을 알 수 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 용융지 위치(Pm)가 ax인 경우 등의 임의의 용융지 위치(Pm)에 있어서 와이어 위치(Pw)는 다양한 값을 취하는 중에, 용접사는 조작하는 경우와 조작하지 않는 경우가 있다. 그리고, 도 8로부터, 용접사는 용융지 위치(Pm)에 있어서, 와이어 위치(Pw)의 어느 범위에서는 조작을 행하지 않고, 그 범위를 초과하여 와이어 위치(Pw)가 커지면 하방 조작을 행하고, 와이어 위치(Pw)가 그 범위를 하회하면 상방 조작을 행하는 경향이 보인다. 즉, 용접사의 조작을 해석하면, 용접사는 경험에 기초하여 용접 시에 용접 와이어(8w)와 용융지(8m)의 실제 상대 위치(Rr)의 차(|Pw-Pm|)가 소정의 범위를 일탈한 경우에, 그 차이를 수정하기 위한 조작을 행한다.

따라서, 제2 판정부(4)에 의해, 목표 상대 위치(Rt)와 실제 상대 위치(Rr)의 차이가 소정의 범위에 들어가 있는 경우에는, 목표 상대 위치(Rt)와 실제 상대 위치(Rr)에 차이가 발생한 경우에도 용접 와이어(8w)의 위치 제어를 실행하지 않도록 한다(제어 불감대를 설정한다). 이에 의해, 적은 조작 횟수로 용접사와 동등한 용접을 행할 수 있다.

몇 가지의 실시 형태에서는, 상술한 소정의 범위(이하, 적절히 제어 불감대)는 과거에 행해진 용접 시의 과거 용융지 위치와, 과거 와이어 위치와, 그 때의 과거 와이어 위치의 조작 유무가 대응지어진 복수의 조작 이력 데이터 등, 과거 용접 특징량과, 이것에 대응하는 위치 제어 대상(8T)의 조작 유무가 대응지어진 복수의 조작 이력 데이터에 기초하여 정해져도 된다. 이 경우, 제2 판정부(4)는 상술한 실제 상대 위치(Rr)와 목표 상대 위치(Rt)의 차이가, 상기와 같이 정해진 제어 불감대(소정의 범위)를 일탈한 경우에, 용접 와이어(8w) 등의 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 필요라고 판정한다. 반대로, 제2 판정부(4)는 상기 차이가, 제어 불감대의 범위 내에 있는 경우에는, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 불필요라고 판정한다.

보다 상세하게는, 예를 들어 용접 특징량(P)을 입력, 조작 유무 라벨을 출력으로 한 분류 모델을 서포트 벡터 머신(SVM: Support Vector Machine)에서 생성하고, 착안해야 할 특징량 공간(도 8에서는 용융지 위치(Pm)와 와이어 위치(Pw)의 이차원 공간)에 대하여, 오퍼레이터의 개입 조작이 필요한 공간(라벨: 조작 있음)과 조작이 불필요한 공간(라벨: 조작 없음)의 분리 경계면을 특정한다. 이렇게 하여 얻어진 선이 도 8에 나타내는 실선과 이점 쇄선으로 나타내는 선이다. 실선이 하방 조작 있음과 조작 없음의 분리 경계이며, 실선보다도 상방의 공간이 하방 조작 있음, 하방의 공간이 하방 조작 없음이 된다. 한편, 이점 쇄선이 상방 조작 있음과 조작 없음의 분리 경계이며, 실선보다도 상방의 공간이 상방 조작 있음, 하방의 공간이 하방 조작 없음이 된다. 그리고, 이 2개의 분리 경계 사이의 공간이, 조작이 불필요한 제어 불감대가 된다.

요컨대, 도 8에 있어서, 용융지 위치(Pm)에 대한 와이어 위치(Pw)가 실선보다도 커졌을 경우에는 하방 조작을 실행하고, 이점 쇄선보다도 작아졌을 경우에는 상방 조작을 실행하고, 실선과 이점 쇄선 사이에 있으면 조작을 행하지 않는다. 바꾸어 말하면, 각 용융지 위치(Pm)에 있어서의, 상기 실선과 이점 쇄선 사이의 범위가 제어 불감대이며, 이 제어 불감대를 와이어 위치(Pw)의 제어 목표 범위로 한다. 또한, 목표 상대 위치 결정부(3)에 의해 산출되는 목표 상대 위치(Rt)는, 이 제어 목표 범위에 들어가게 된다.

도 3a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태에서는, 제2 판정부(4)는 실제 상대 위치 결정부(2), 목표 상대 위치 결정부(3)에 각각에 접속되어 있고, 실제 상대 위치(Rr) 및 목표 상대 위치(Rt)가 입력되며, 실제 상대 위치 결정부(2)로부터 실제 상대 위치(Rr) 및 목표 상대 위치(Rt)가 입력되도록 되어 있다. 또한, 제2 판정부(4)는 실제 상대 위치(Rr) 및 목표 상대 위치(Rt)가 입력되면, 실제 상대 위치(Rr)와 목표 상대 위치(Rt)의 차이가, 제어 불감대의 범위에 있으면, 목표 상대 위치(Rt)와 실제 상대 위치(Rr)의 차이가 있어도, 와이어 위치(Pw)의 위치 제어를 행하지 않는다. 반대로, 실제 상대 위치(Rr)와 목표 상대 위치(Rt)의 차이가 이 제어 불감대의 범위를 일탈하면, 이 제어 불감대의 범위에 들어가도록, 와이어 위치(Pw)의 위치 제어를 행한다.

또한, 수집한 조작 경력 데이터(학습 데이터)는 조작 없음에 대하여 조작 있음(예: 하방 조작 있음, 상방 조작 있음)의 데이터가 적고, 이렇게 데이터수에 치우침이 있을 경우, SVM의 식별 성능이 크게 저하되는 것이 알려져 있다. 그래서, 데이터수 불균형의 해소를 도모하기 위해서, 도 8에 나타내는 실시 형태에서는, 데이터수 비에 기초하여 클래스의 가중치 부여를 행함으로써, 데이터수가 적은 조작 있음의 클래스가 과소하게 평가된다는 과제를 해소하고 있다.

상기 구성에 의하면, 용접 와이어(8w)의 위치 제어의 실행의 필요 여부를 판정하기 위한 범위를, 용접사가 행한 용접 와이어(8w)의 위치의 조작 유무와, 과거 용융지 위치 및 와이어 위치의 관계에 기초하여 결정한다. 이에 의해, 상기 소정의 범위를 적절하게 설정할 수 있고, 적은 조작 횟수로 용접사와 동등한 용접을 자동으로 행할 수 있다.

상술한 실시 형태에 있어서, 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 소정의 범위는 용접 조건(Cw) 등 입력 조건(C)에 따라서 결정해도 된다. 즉, 용접 와이어(8w)의 위치 제어의 실행의 필요 여부를 판정하기 위한 제어 불감대를, 입력 조건(C) 혹은 입력 조건(C)이 반영된 것이 되는 용융지 위치(Pm) 및 와이어 위치(Pw) 등의 용접 특징량(P)에 따라서 가변으로 한다. 이에 의해, 입력 조건(C)에 따라서 상기 소정의 범위(제어 불감대의 범위)를 설정할 수 있고, 용접 와이어(8w) 등의 용접 특징량(P)의 위치 제어를 엄격하게 행할 필요가 있는 입력 조건(C)과 그렇지 않은 입력 조건(C)에 대하여, 각각 적절하게 대응할 수 있다.

또한, 다른 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 소정의 범위는 입력 조건(C)에 관계없이 일정해도 된다.

또한, 몇 가지의 실시 형태에서는, 상술한 실제 상대 위치 결정부(2)는 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 검출부(22)에 의한 상술한 제어 주기(T)마다의 용접 특징량(P)의 검출 이상(이하, 간단히 검출 이상)을 판정하는 제1 판정부(23)(이상 판정부)를, 더 갖고 있어도 된다. 보다 상세하게는, 실제 상대 위치 결정부(2)는, 제1 판정부(23)에 의해 검출 이상이 발생하지 않았다고 판정된 제어 주기(T)인 정상 제어 주기(Ts)에서는, 이 정상 제어 주기(Ts)에 취득된 화상(V)으로부터 검출되는 용접 특징량(P)에 기초하여 실제 상대 위치(Rr)를 산출한다.

한편으로, 몇 가지의 실시 형태에서는, 후술하는 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 판정부(23)에 의해 검출 이상이 발생하였다고 판정된 제어 주기(T)인 이상 제어 주기(Tf)에서는, 이 이상 제어 주기(Tf)보다 전의 이미 끝난 정상 제어 주기(Ts)에 취득된 화상(V)으로부터 검출되는 용접 특징량(P)에 기초하여 실제 상대 위치(Rr)를 산출해도 된다. 즉, 실제 상대 위치 결정부(2)는 이상 제어 주기(Tf)에서는, 그 이상 제어 주기(Tf) 이전의 정상 제어 주기(Ts)에서 얻어진 실제 상대 위치(Rr)를 사용하게 해도 된다.

상기 검출 이상은, 검출부(22)에 의한 화상 처리에 의해 제어 주기(T)마다, 화상(V)으로부터 용접 특징량(P)을 전혀 검출할 수 없었을 경우나, 용접 특징량(P)의 값이 지금까지의 값으로부터 예상 외로 크게 변화된 경우, 용접 특징량(P)의 값이 통상 있을 수 없는 값이 된 경우 등, 이상값이 되었을 경우이다. 예를 들어, 용접 조건(Cw)에 의해 정해지는 입열량이 너무 작으면 화상(V)이 너무 어두워져버리고, 반대로 입열량이 너무 크면, 화상(V)이 너무 밝아져버리거나 하는 데서 기인하여, 화상 처리에 의해 용접 특징량(P)을 검출할 수 없거나, 잘못 검출되거나 하는 등, 용접 특징량(P)을 적절하게 검출할 수 없는 경우가 있을 수 있다.

그리고, 본 실시 형태에서는, 이상 제어 주기(Tf)에서는, 바로 용접의 제어를 정지하는 것은 아니고, 이 판정보다도 전의 정상 제어 주기(Ts)에 취득된 화상(V)으로부터 얻어지는 실제 상대 위치(Rr)를 사용함으로써, 용접 시공을 계속한다. 용접 특징량(P)의 검출 이상은, 용접 시의 입열량 등에 따라서 일시적으로 발생할 가능성이 있고, 그를 자연스럽게 회복하는 경우가 있기 때문이다.

구체적으로는, 이상 제어 주기(Tf)에서는, 그 이전의 정상 제어 주기(Ts)에 취득된 화상(V)으로부터 검출된 용접 특징량(P)이 산출부(24)에 입력되도록 구성되어도 되고, 그 이전의 정상 제어 주기(Ts)에 취득된 화상(V)으로부터의 실제 상대 위치(Rr)가 산출부(24)로부터 출력되도록 구성되어도 된다. 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태에서는, 제1 판정부(23)는 검출부(22)로부터 입력되는 용접 특징량(P)을 검출할 수 없었던 경우의 통지 또는 용접 특징량(P)의 값에 기초하여, 검출 이상의 유무를 판정한다. 그리고, 제1 판정부(23)는 검출 이상이 없다고 판정한 경우에는, 검출부(22)로부터 입력되는 용접 특징량(P)을 산출부(24)로 출력하도록 되어 있다.

이것에 대하여, 도 10을 사용하여 설명한다. 도 10은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 실제 상대 위치 결정부(2)의 이상 제어 주기(Tf) 시의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 이상 제어 주기(Tf) 시의 소정 기간(R)만큼 전에 정상 제어 주기(Ts)가 존재하는 경우를 나타낸다. 도 10에는, 시간의 경과에 수반하여 각 제어 주기(T)가 반복되고 있고, 각 제어 주기(T)에서 취득된 화상(V)으로부터, 용접 특징량(P)(P1, P2, ···, Pn-1, Pn+1…: n은 정수)을 검출하는 모습이 나타내어져 있다.

그리고, 도 10에 나타내는 실시 형태에서는, n번째보다 전 및 후의 제어 주기(T)가 정상 제어 주기(Ts)이며, n번째가 이상 제어 주기(Tf)인 것으로 한다. 이 때문에, 실제 상대 위치 결정부(2)(검출부(22))는 n번째의 제어 주기(T)(이상 제어 주기(Tf))에 취득된 화상(V)으로부터는 용접 특징량(P)을 검출할 수 없다. 따라서, 실제 상대 위치 결정부(2)는 n번째의 이상 제어 주기(Tf)보다 전(이전)의 정상 제어 주기(Ts)의 화상(V)으로부터 검출된 용접 특징량(P)을, 이 n번째의 이상 제어 주기(Tf)의 화상(V)으로부터 검출된 용접 특징량(P)으로서 대용한다.

또한, 예를 들어 각 이상 제어 주기(Tf)에서는, 그 이상 제어 주기(Tf)로부터 용접 특징량(P)에 따라서 정해진 소정 기간(R)만큼 전의 기간 내에 정상 제어 주기(Ts)가 존재하지 않는 경우에, 실제 상대 위치 결정부(2)는 그 이상 제어 주기(Tf)에 있어서의 실제 상대 위치(Rr)의 결정을 행하지 않도록 구성해도 된다. 바꾸어 말하면, 이상 제어 주기(Tf)의 후의 최초의 정상 제어 주기(Ts)까지의 기간이 소정 기간(R)을 초과한 경우에 통지해도 된다. 혹은, 제1 판정부(23)로부터 후술하는 통지를 행해도 된다.

또한, 예를 들어 도 10에 있어서, n-1번째도 이상 제어 주기(Tf)였을 경우에는, n-2번째의 정상 제어 주기(Ts)에 있어서의 용접 특징량(P)을 대용해도 된다. 또한, 도 10에서는, n-1번째(직전)의 정상 제어 주기(Ts)에 있어서의 용접 특징량(P)을 대용하고 있지만, 상기 소정 기간(R)에 포함되는 정상 제어 주기(Ts)에 있어서의 용접 특징량(P)이면 된다.

도 1a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태에서는, 상술한 검출부(22)가 용접 특징량(P)의 검출을 행하는 제어 주기(T)의 1 주기의 사이에, 제1 취득부(21)에 의해 복수의 화상(V)이 취득되고, 기억 장치(m) 등에 축적되도록 되어 있다. 그리고, 검출부(22)는 제어 주기(T)마다 축적되는 복수의 화상(V)으로부터 용접 특징량(P)을 검출하게 되어 있고, 이 복수의 화상(V)으로부터 대상으로 하는 용접 특징량(P)을 전혀 검출할 수 없는 경우(유효 데이터 없음)에는, 상기 검출 이상이 발생하였다고 판정한다. 이에 의해, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 적절하게 행하면서, 화상마다 위치 제어를 위한 처리를 행하는 것에 의한 처리 부하의 저감을 도모하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 정상 제어 주기(Ts)에 있어서 와이어 위치(Pw) 등의 하나의 위치에 대하여, 복수의 화상(V)으로부터 복수의 값이 검출된 경우에는, 제어의 기준으로서 가장 적절하다고 생각되는, 예를 들어 위치가 적절하게 검출된 화상(V) 중, 정상 제어 주기(Ts)의 1 주기 내에서 최신이 되는 화상(V)으로부터 검출된 값을, 용접 특징량(P)으로서 그 후의 실제 상대 위치(Rr)의 산출에 사용하도록 해도 된다.

단, 도 1a 내지 도 3b에 나타내는 실시 형태에 본 발명은 한정되지 않고, 다른 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 제어 주기(T)의 1 주기의 사이에, 제1 취득부(21)에 의해 하나의 화상(V)이 취득되도록 되어 있어도 된다. 이 경우에는, 검출부(22)는 제어 주기(T)마다 얻어지는 하나의 화상(V)으로부터 대상으로 하는 용접 특징량(P)을 검출할 수 없는 경우에는, 상기 검출 이상이 판정되었다고 판정한다.

상기 구성에 의하면, 화상(V)으로부터의 용접 특징량(P)의 검출이 적절하게 이루어지지 않았을 경우에는, 예를 들어 직전 등의 정상 제어 주기(Ts)에 취득된 화상(V)으로부터 검출된 용접 특징량(P)(대체 특징량)을 대신에 사용하여 실제 상대 위치(Rr)를 산출하거나 하여, 검출 이상이 발생하지 않았다고 판정되었던 화상(V)에 기초하는 실제 상대 위치(Rr)를 사용하도록 한다. 이에 의해, 용접을 계속해서 실행할 수 있다. 또한, 검출 이상이 발생한 용접 특징량(P)에 기초하여 용접이 제어되는 사태를 방지할 수 있고, 용접 대상물(9)이나 용접 실행 장치(8)의 손상을 방지하여, 용접 제어 장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 다른 몇 가지의 실시 형태에서는, 실제 상대 위치 결정부(2)는 이상 제어 주기(Tf)에서는, 실제 상대 위치(Rr)를 산출부(24)로 출력하지 않거나 함으로써, 위치 제어 대상(8T)의 제어를 행하지 않도록 해도 된다. 즉, 이상 제어 주기(Tf)에서는, 위치 제어 대상(8T)의 실제 상대 위치(Rr) 및 목표 상대 위치(Rt)에 기초하는 위치 제어 대상(8T)의 제어를 행하지 않고 용접 시공을 계속함으로써, 용접 특징량(P)의 검출 이상이 자연스럽게 회복하는 것을 단순히 기다리도록 해도 된다. 그리고, 소정 기간(R)만큼 경과해도 정상 제어 주기(Ts)가 되지 않는 경우에 통지해도 된다.

상술한 검출 이상에 관한 실시 형태에 있어서, 몇 가지의 실시 형태에서는, 도 3a 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 상기 제1 판정부(23)는 이상 제어 주기(Tf) 후부터, 최초의 정상 제어 주기(Ts)까지의 기간이, 용접 와이어(8w)라는 위치 제어 대상(8T)에 따라서 정해진 소정 기간(R)을 초과한 경우에 통지한다(도 11 참조). 즉, 화상(V)으로부터의 용접 특징량(P)의 검출 이상이 소정 기간(R)을 초과하여 계속한 경우에는, 용접의 계속 가부를 판단할 필요가 있는 것으로서, 통지를 행한다. 이 통지는 용접 특징량(P)의 검출 이상을 통지하는 것이다. 예를 들어 오퍼레이터 등에 적합한 것이어도 되고, 디스플레이 등에의 이상 통지 메시지의 출력이나, 소리나 음성에 의한 통지여도 된다. 제1 판정부(23)는 이 통지와 함께, 용접을 정지시키기 위한 명령을 용접 실행 장치(8)에 자동으로 송신해도 된다.

이것에 대하여 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 실제 상대 위치 결정부(2)의 이상 제어 주기(Tf) 시의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 이상 제어 주기(Tf) 시의 소정 기간(R)만큼 전에 정상 제어 주기(Ts)가 존재하지 않는 경우를 나타낸다. 도 11에 나타내는 실시 형태에서는, Pn-1번째의 제어 주기(T)가 정상 제어 주기(Ts)이며, 그 이후 (Pn번째 내지 Pn+m-1번째)가 이상 제어 주기(Tf)였다고 한다. 이 경우, 실제 상대 위치 결정부(2)(검출부(22))는 n번째 내지 n+m-1번째의 이상 제어 주기(Tf)에서 취득된 화상(V)으로부터는 용접 특징량(P)을 검출할 수 없다. 또한, n+m번째의 제어 주기(T)는, 정상 제어 주기(Ts) 또는 이상 제어 주기(Tf)의 어느 것이었다고 해도, 상기 소정 기간(R)을 초과한다. 따라서, 제1 판정부(23)는 n+m-1번째의 제어 주기(T)가 끝난 시점 이후에 상기 통지를 행한다. 또한, 이 통지와 함께, 상술한 용접을 정지하는 명령을 송신해도 된다. 또한, 도 11의 Pn+1 내지 Pn+m-1번째의 이상 제어 주기(Tf)에서는, 상술한 바와 같이, 이전의 정상 제어 주기(Ts)에 있어서의 용접 특징량(P)을 대용해도 된다.

용접 특징량(P)은 시간의 경과에 수반하여 변화되지만, 상기 소정 기간(R)은 용접 특징량(P)의 변화가 있는 경우에도, 제어를 하지 않고 용접을 계속 가능한 기간이며, 이 기간 경과 후에는 통지를 행한다. 이에 의해, 용접을 가능한 한 계속하면서, 용접의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 예를 들어 전극(82)은 개선(용접 대상물(9)의 벽)의 형상이 갑자기 변화되는 것은 드물기 때문에, 제어를 하지 않고 용접이 계속 가능하다고 예상할 수 있는 기간이 비교적 긴 것에 비해, 용접 와이어(8w)는 릴에 감긴 상태의 것을 인출하면서 사용하기 때문에, 용접 와이어(8w)의 위치가 갑자기 변화되는 경우가 있어, 검출 이상의 직전의 화상(V)의 위치로부터 변화되기 쉽고, 제어를 하지 않고 용접이 계속 가능하다고 예상할 수 있는 기간이 비교적 짧다. 이와 같이, 상기 소정 기간(R)을 용접 특징량(P)에 따라서 정함으로써, 용접 특징량(P)에 포함되는 각종 특징량의 검출 이상 시에 적합한 용접의 계속을 행할 수 있다.

또한, 몇 가지의 실시 형태에서는, 도 3a 내지 도 3b, 도 9에 나타내는 바와 같이, 용접 제어 장치(1)는 용접의 문제 사상을 검출한 경우에, 목표 상대 위치 결정부(3)에 의해 결정된 목표 상대 위치(Rt)를 보정하는 제2 보정부(6)를, 더 구비해도 된다. 도 9에 나타내는 실시 형태에서는, 목표 상대 위치 결정부(3)가 출력하는 목표 상대 위치(Rt)가 제2 판정부(4)에 입력되기 전에, 제2 보정부(6)가 용접의 문제 사상을 검출한 경우에 출력하는 목표 위치 보정량 Rc가, 목표 상대 위치(Rt)를 보정하도록 되어 있다. 제2 보정부(6)에 의한 목표 상대 위치(Rt)의 보정이 행해진 경우에는, 보정 후의 목표 상대 위치(Rt')와 실제 상대 위치(Rr)가 제2 판정부(4)에 입력된다.

또한, 상기 용접의 문제 사상은, 예를 들어 용접 와이어(8w)의 선단이 용융지(8m)에 들어 있지 않은 경우에 발생하는 용적이나, 용접 와이어(8w)의 선단이 용융지(8m)의 바닥이 되는 용접 대상물(9)에 충돌되는 부딪침과 같은 사상이다. 용적은 용접 와이어(8w)의 휨 경향 등에 의해 선단이 상측 방향으로 부상하고, 용융지(8m) 중에 삽입되지 않은 상태에서, 아크열로 용접 와이어(8w)의 선단이 용융됨으로써 용융지(8m)에 낙하하는, 용접 와이어(8w)가 용융된 액상의 구슬 형상의 금속이다. 예를 들어 화상(V)의 화상 처리 등에 의해 용적을 검출함으로써, 용접 와이어(8w)의 선단이 용융지(8m)보다도 상측 방향으로 부상하고 있는 상태를 검출 가능하다. 용접 와이어(8w)의 휨 경향 등에 의해 선단이 용융지(8m)보다도 상측 방향으로 부상하면, 용접 와이어(8w)가 전부 용융되지 않아 전극(82)에 충돌될 가능성이 있다. 용접 와이어(8w)가 전극(82)에 충돌되면, 전극(82)과 용접 와이어(8w)가 단락되어 아크 방전이 중단되는 경우나, 전극(82)이 파손될 가능성이 있다.

이와 같이, 용접 와이어(8w)의 선단이 용융지(8m)에 들어 있지 않은 경우에 생기는 용적이 발생한 경우에는, 용접 와이어(8w)의 선단과 용융지(8m)가 접촉된 상태로 할 필요가 있는 점에서, 하측 방향으로 이동시킬 필요가 있다. 이 때 필요한 이동량을 ΔRt1로 한다. 또한, 용접 와이어(8w)의 선단이 용융지(8m)의 바닥이 되는 용접 대상물(9)에 충돌되는 부딪침이 발생한 경우에는, 충돌되지 않도록, 상측 방향으로 이동시킬 필요가 있다. 이 때 필요한 이동량을 ΔRt2로 한다.

그리고, 이러한 용접의 문제 사상의 검출 시의 용접 와이어(8w)의 위치 제어와, 상술한 실제 상대 위치(Rr)가 목표 상대 위치(Rt)가 되도록 하기 위한 용접 와이어(8w)의 위치 제어를 따로따로 행하면, 한쪽이 하측 방향으로의 제어를 행하려고 하고, 다른 쪽이 상측 방향으로의 제어를 행하려고 하는 등, 서로 역방향으로 제어를 행하려고 하는 결과, 제어 헌팅이 발생할 가능성이 있다.

이 때문에, 도 9에 나타내는 바와 같이, 용접의 문제 사상의 유무에 따라서, 이동량 ΔRt1 혹은 이동량 ΔRt2에 기초하여 목표 상대 위치(Rt)를 보정하도록 함으로써, 상술한 바와 같은 헌팅의 발생을 회피할 수 있다.

이하, 상술한 용접 제어 장치 1(용접 제어 프로그램)에 대응한 용접 제어 방법에 대하여, 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용접 제어 방법을 나타내는 도면이다.

용접 제어 방법은, 용접 대상물(9)의 용접에 사용되는 용접 와이어(8w), 또는 용접 와이어(8w)를 용융시키기 위한 전극(82) 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상(8T)의 위치를 제어하는 방법이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 용접 제어 방법은, 실제 상대 위치(Rr)를 결정하는 스텝(S1)과, 목표 상대 위치(Rt)를 결정하는 스텝(S2)과, 위치 제어 대상(8T)의 위치를 제어하는 스텝(S4)을 구비한다. 또한, 용접 제어 방법은, 도 12에 나타내는 바와 같이, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어의 필요 여부를 판정하는 스텝(S3)을 구비하고 있어도 된다.

도 12를 사용하여 스텝순으로 용접 제어 방법을 설명한다. 또한, 도 12의 플로우는, 용접 시공 시에 예를 들어 주기적 등으로 반복해서 행해진다.

도 12의 스텝 S1에 있어서, 화상(V)에 기초하여 상술한 실제 상대 위치(Rr)를 결정한다. 스텝 S1은 이미 설명한 실제 상대 위치 결정부(2)(제1 결정부)가 실행하는 처리 내용과 마찬가지이기 때문에, 상세한 것은 생략한다. 도 12에 나타내는 실시 형태에서는, 스텝 S11에 있어서, 상술한 촬영부(83)로부터 화상(V)을 취득하고, 스텝 S12에 있어서, 화상(V)으로부터 상술한 용접 특징량(P)을 검출하고, 스텝 S13에 있어서, 용접 특징량(P)에 기초하여 상기 실제 상대 위치(Rr)를 산출하도록 되어 있다.

이 때, 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 스텝 S12에 의한 용접 특징량(P)의 검출 이상을 판정하는 스텝(S12a)을, 더 갖고 있어도 된다. 스텝 S14는 이미 설명한 제1 판정부(23)가 실행하는 처리 내용과 마찬가지이기 때문에, 상세한 것은 생략한다. 도 12에 나타내는 실시 형태에서는, 스텝 S12의 다음 스텝 S12a에 있어서, 검출 이상을 판정함과 함께, 검출 이상이 없다고 판정한 경우에, 스텝 S13을 실행한다. 반대로, 스텝 S12a에 있어서, 검출 이상이 있다고 판정한 경우에는, 스텝 S12b에 있어서 용접을 정지시키기 위한 명령을 용접 실행 장치(8)에 자동으로 송신하도록 되어 있다.

스텝 S2에 있어서, 목표 상대 위치(Rt)를 결정한다. 스텝 S2는 이미 설명한 목표 상대 위치 결정부(3)(제2 결정부)가 실행하는 처리 내용과 마찬가지이기 때문에, 상세한 것은 생략한다. 도 12에 나타내는 실시 형태에서는, 상술한 기계 학습 방법에 의해 작성된 학습 모델(M)에 기초하여, 목표 상대 위치(Rt)를 결정하고 있다.

스텝 S3에 있어서, 목표 상대 위치(Rt)와 실제 상대 위치(Rr)의 차이에 기초하여, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어의 필요 여부를 판정한다. 스텝 S3은 이미 설명한 제2 판정부(4)가 실행하는 처리 내용과 마찬가지이기 때문에, 상세한 것은 생략한다. 도 12에 나타내는 실시 형태에서는, 스텝 S31에 있어서, 목표 상대 위치(Rt)와 실제 상대 위치(Rr)의 차이가, 상술한 제어 불감대를 일탈하였는지 여부를 판정하고, 제어 불감대를 일탈하였다고 판정한 경우에, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 필요하다고 판정하고, 다음 스텝 S4로 진행된다. 반대로, 스텝 S31에 있어서, 목표 상대 위치(Rt)와 실제 상대 위치(Rr)의 차이가, 제어 불감대를 일탈하지 않았다고 판정한 경우에, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 불필요하다고 판정하고, 플로우를 종료한다.

스텝 S4에 있어서, 위치 제어 대상(8T)의 위치 제어를 실행하고, 스텝 S1에서 결정된 위치 제어 대상(8T)의 실제 상대 위치(Rr)를, 스텝 S2에서 결정된 목표 상대 위치(Rt)로 한다. 스텝 S4는 이미 설명한 제어부(5)가 실행하는 처리 내용과 마찬가지이기 때문에, 상세한 것은 생략한다.

또한, 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 용접 제어 방법은, 용접의 문제 사상을 검출한 경우에, 상기 목표 상대 위치(Rt)를 결정하는 스텝(S2)에 의해 결정된 목표 상대 위치(Rt)를 보정하는 스텝을, 더 구비해도 된다. 이 스텝은 이미 설명한 제2 보정부(6)가 실행하는 처리 내용과 마찬가지이기 때문에, 상세한 것은 생략한다. 또한, 목표 상대 위치(Rt)를 보정하는 스텝은, 도 12의 스텝 S2와 스텝 S3 사이에서 실시되면 된다(도 9 참조).

본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 상술한 실시 형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.

1: 용접 제어 장치
m: 기억 장치
10: 용접 제어 프로그램
2: 실제 상대 위치 결정부(제1 결정부)
21: 제1 취득부
22: 검출부
22c: 제1 보정부
23: 제1 판정부(이상 판정부)
24: 산출부
3: 목표 상대 위치 결정부(제2 결정부)
3a: 제2 취득부
3b: 제3 결정부
32: 조건 베이스 목표 결정부(제3 결정부)
34: 위치 베이스 목표 결정부(제3 결정부)
4: 제2 판정부(필요 여부 판정부)
5: 제어부
6: 제2 보정부
7: 용접 장치
8: 용접 실행 장치
8T: 위치 제어 대상
8m: 용융지
81: 와이어 이송 기구
82: 전극
82c: 자세 제어 기구
82t: 토치
83: 촬영부
8w: 용접 와이어
9: 용접 대상물
91: 개선
V: 화상
C: 입력 조건
Ce: 자세 정보
θt: 토치각
θd: 경사각
θr: 롤각
Cs: 형상 정보
Cw: 용접 조건
P: 용접 특징량
Pb: 개선 위치
Pb': 개선 위치(보정 후)
Pe: 전극 위치
Pm: 용융지 위치
Pw: 와이어 위치
Rr: 실제 상대 위치
Rt: 목표 상대 위치
Rc: 목표 위치 보정량
M: 학습 모델
Md: 학습 데이터
L: 개선폭
Lw: 위빙폭
Ll: 좌측 거리
Lr: 우측 거리
R: 소정 기간
S: 상수
T: 제어 주기
Tf: 이상 제어 주기
Ts: 정상 제어 주기

Claims (19)

1. 용접 대상물의 용접에 사용되는 용접 와이어, 또는 상기 용접 와이어를 용융시키기 위한 전극 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상을 제어하도록 구성된 용접 제어 장치이며,
   적어도 상기 위치 제어 대상을 포함하도록 촬영한 화상으로부터 검출되는 용접 특징량으로서, 상기 용접 와이어의 와이어 위치 또는 상기 전극의 전극 위치 중 적어도 한쪽을 포함하는 용접 특징량에 기초하여 상기 위치 제어 대상의 실제 위치를 결정하도록 구성된 제1 결정부와,
   상기 용접 대상물을 용접할 때의 상기 전극의 자세 정보 또는 상기 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽을 포함하는 입력 조건에 기초하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 실제 위치의 목표인 목표 위치를 결정하도록 구성된 제2 결정부와,
   상기 실제 위치를 상기 목표 위치로 하기 위한 상기 위치 제어 대상의 위치를 제어하도록 구성된 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 화상은 상기 용접 와이어가 용융됨으로써 상기 용접 대상물의 개선에 형성되는 용융지 또는 상기 개선 중 적어도 한쪽을 더 포함하고,
   상기 용접 특징량은 상기 개선의 개선 위치 또는 상기 용융지의 용융지 위치 중 적어도 한쪽을 더 포함하고,
   상기 실제 위치는, 상기 와이어 위치 또는 상기 전극 위치 중 적어도 한쪽과 다른 상기 용접 특징량의 상대 위치인 실제 상대 위치를 포함하고,
   상기 목표 위치는, 상기 용접 대상물을 용접할 때의 상기 입력 조건에 따른 상기 상대 위치의 목표인 목표 상대 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 결정부는,
   상기 입력 조건을 취득하도록 구성된 제2 취득부와,
   과거에 행해진 용접 시의 과거 입력 조건과 해당 과거 입력 조건 아래에서 설정된 상기 실제 위치인 과거 위치의 관계성에 기초하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 목표 위치를 결정하도록 구성된 제3 결정부를 갖는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제3 결정부는, 상기 과거 입력 조건과, 해당 과거 입력 조건 아래에서 설정된 상기 과거 위치를 대응지은 복수의 데이터를 기계 학습함으로써 얻어지는 학습 모델을 사용하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 목표 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 입력 조건은 상기 용접 대상물을 용접할 때의 용접 조건을 더 포함하고,
   상기 학습 모델은, 상기 용접 조건에 따른 가목표 위치를 구하는 제1 학습 모델과, 상기 전극의 자세 정보 또는 상기 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽에 따른, 상기 가목표 위치를 보정하는 보정량을 구하는 제2 학습 모델을 포함하고,
   상기 제3 결정부는, 상기 가목표 위치와 상기 보정량에 기초하여 상기 목표 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자세 정보는 상기 전극의 자세를 정하는, 토치각, 경사각 또는 롤각 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 제어 대상은 상기 전극을 포함하고,
   상기 용접 대상물의 형상 정보는 상기 용접 대상물의 개선폭을 포함하고,
   상기 제2 결정부는 적어도 상기 개선폭에 기초하여, 상기 전극의 상기 목표 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2 결정부는 상기 화상 및 상기 전극의 위빙폭에 기초하여, 상기 개선폭을 추정함과 함께, 추정한 상기 개선폭에 기초하여, 상기 전극의 상기 목표 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 결정부는,
   상기 전극의 자세 정보에 기초하여 상기 용접 특징량을 보정하도록 구성된 제1 보정부를 갖고,
   보정된 상기 용접 특징량에 기초하여, 상기 실제 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 화상은 상기 용접 대상물의 개선을 더 포함하고,
    상기 용접 특징량은 상기 개선의 개선 위치를 더 포함하고,
    상기 화상을 촬상하는 촬영부는 상기 전극의 자세에 따라서 상기 용접 대상물을 촬상하는 촬영 방향이 정해지도록 되어 있고,
    상기 제1 결정부는 상기 제1 보정부에 의해 상기 전극의 자세 정보에 기초하여 상기 개선 위치를 보정함과 함께, 보정된 상기 개선 위치를 포함하는 상기 용접 특징량에 기초하여, 상기 실제 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 자세 정보는 상기 전극의 자세를 정하는 롤각을 포함하고,
    상기 제1 보정부는, 상기 롤각을 θr, 상기 화상으로부터 검출된 상기 개선 위치와 미리 정해진 위치 사이의 용접 방향에 따른 길이를 y, 상기 화상으로부터 검출된 상기 개선 위치와 상기 미리 정해진 위치 사이의 상기 용접 방향에 직교하는 방향에 있어서의 길이 y로 한 경우에, x=y×tan(θr)의 관계에 기초하여, 상기 화상으로부터 검출된 상기 개선 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 조건은 상기 용접 대상물을 용접할 때의 용접 조건을, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 용접 조건은 전극 전류, 전극 전압, 용접 속도, 상기 용접 와이어의 단위 시간당 공급량, 개선폭 중 적어도 하나의 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 결정부는,
    상기 화상을 촬상하는 촬영부로부터 상기 화상을 취득하도록 구성된 제1 취득부와,
    소정의 제어 주기마다, 상기 화상으로부터 상기 용접 특징량을 검출하도록 구성된 검출부와,
    상기 용접 특징량에 기초하여 상기 실제 위치를 산출하도록 구성된 산출부를 갖는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 제1 결정부는,
    상기 검출부에 의한 상기 제어 주기마다의 상기 용접 특징량의 검출 이상을 판정하도록 구성된 제1 판정부를, 더 갖고,
    상기 검출 이상이 발생하지 않았다고 판정된 상기 제어 주기인 정상 제어 주기에서는, 해당 정상 제어 주기에 취득된 상기 화상으로부터 검출되는 상기 용접 특징량에 기초하여 상기 실제 위치를 산출하고,
    상기 검출 이상이 발생하였다고 판정된 상기 제어 주기인 이상 제어 주기에서는, 해당 이상 제어 주기보다 전의 상기 정상 제어 주기에 취득된 상기 화상으로부터 검출되는 상기 용접 특징량에 기초하여 상기 실제 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 제1 결정부는,
    상기 검출부에 의한 상기 제어 주기마다의 상기 용접 특징량의 검출 이상을 판정하도록 구성된 제1 판정부를, 더 갖고,
    상기 검출 이상이 발생하였다고 판정된 상기 제어 주기인 이상 제어 주기에서는, 상기 위치 제어 대상의 제어를 정지하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접의 문제 사상을 검출한 경우에, 상기 제2 결정부에 의해 결정된 상기 목표 위치를 보정하도록 구성된 제2 보정부를, 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 장치.
18. 용접 대상물의 용접에 사용되는 용접 와이어, 또는 상기 용접 와이어를 용융시키기 위한 전극 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상을 제어하도록 구성된 용접 제어 방법이며,
    적어도 상기 위치 제어 대상을 포함하도록 촬영한 화상으로부터 검출되는 용접 특징량으로서, 상기 용접 와이어의 와이어 위치 또는 상기 전극의 전극 위치 중 적어도 한쪽을 포함하는 용접 특징량에 기초하여 상기 위치 제어 대상의 실제 위치를 결정하는 스텝과,
    상기 용접 대상물을 용접할 때의 상기 전극의 자세 정보 또는 상기 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽을 포함하는 입력 조건에 기초하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 실제 위치의 목표인 목표 위치를 결정하는 스텝과,
    상기 실제 위치를 상기 목표 위치로 하기 위한 상기 위치 제어 대상의 위치를 제어하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
19. 용접 대상물의 용접에 사용되는 용접 와이어, 또는 상기 용접 와이어를 용융시키기 위한 전극 중 적어도 한쪽을 포함하는 위치 제어 대상을 제어하도록 구성된 용접 제어 프로그램이며,
    컴퓨터에,
    적어도 상기 위치 제어 대상을 포함하도록 촬영한 화상으로부터 검출되는 용접 특징량으로서, 상기 용접 와이어의 와이어 위치 또는 상기 전극의 전극 위치 중 적어도 한쪽을 포함하는 용접 특징량에 기초하여 상기 위치 제어 대상의 실제 위치를 결정하는 제1 결정부와,
    상기 용접 대상물을 용접할 때의 상기 전극의 자세 정보 또는 상기 용접 대상물의 형상 정보 중 적어도 한쪽을 포함하는 입력 조건에 기초하여, 상기 입력 조건에 따른 상기 실제 위치의 목표인 목표 위치를 결정하는 제2 결정부와,
    상기 실제 위치를 상기 목표 위치로 하기 위한 상기 위치 제어 대상의 위치를 제어하는 제어부를 실현시키기 위한 프로그램.

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