KR20220078685A - 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램 - Google Patents

자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램 Download PDF

Info

Publication number
KR20220078685A
KR20220078685A KR1020227015650A KR20227015650A KR20220078685A KR 20220078685 A KR20220078685 A KR 20220078685A KR 1020227015650 A KR1020227015650 A KR 1020227015650A KR 20227015650 A KR20227015650 A KR 20227015650A KR 20220078685 A KR20220078685 A KR 20220078685A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
molten pool
welding
arc
tip
improvement
Prior art date
Application number
KR1020227015650A
Other languages
English (en)
Inventor
게이타 오자키
아키라 오카모토
나오히데 후루카와
Original Assignee
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Publication of KR20220078685A publication Critical patent/KR20220078685A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/006—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to using of neural networks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0282—Carriages forming part of a welding unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0953—Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/126—Controlling the spatial relationship between the work and the gas torch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005—Manipulators for mechanical processing tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/163—Programme controls characterised by the control loop learning, adaptive, model based, rule based expert control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40107—Offline task learning knowledge base, static planner controls dynamic online
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45104—Lasrobot, welding robot
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45135—Welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명의 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램은, 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 대하여, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 행하는 아크 용접에 있어서, 아크와 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정한다.

Description

자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램
본 발명은 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 용접 와이어의 선단을 개선의 상단부와 하단부 사이에서 위빙시키면서 개선을 따라 이동시키고, 용접 와이어의 선단을 개선의 하단부로부터 상단부로 위빙시키는 과정에서 용접 토치의 주행을 정지시켜, 개선의 상단부에서 용접 와이어의 선단의 위빙을 정지시킴과 함께, 용접 토치를 주행시키면서 용접 와이어에 대한 전력량을 저하시키고, 용접 와이어의 선단을 개선의 상단부로부터 하단부으로 위빙시키는 과정에서 용접 토치의 주행 속도, 용접 와이어의 선단의 위빙 속도 및 용접 와이어에 대한 전력량을 상승시키는 것이 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌 1에는, 용접 토치의 주행 속도, 용접 와이어의 위빙 속도 및 용접 와이어에 대한 전력량을 변화시키는 것은 기재되어 있지만, 용융지에 대한 위치 관계가 고려되어 있지 않기 때문에, 범위가 변화하기 쉬운 용융지에 대하여 용접 토치나 용접 와이어가 선행하거나 지행할 우려가 있다.
일본 특허 공개 제2017-6968호 공보
본 발명은 상술한 사정에 비추어 이루어진 발명이고, 그 목적은, 수평 용접에 있어서 용접 토치를 용융지에 대하여 적절한 위치에 유지하는 것이 가능한 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램을 제공하는 것이다.
본 발명과 관련된 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램은, 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 대하여, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 행하는 아크 용접에 있어서, 아크와 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정한다.
상기 그리고 그 밖의 본 발명의 목적, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 기재와 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 실시 형태와 관련된 자동 용접 시스템에 의한 용접예를 도시하는 도면이다.
도 2는 상기 자동 용접 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 카메라에 의해 촬영되는 용융지의 화상예를 도시하는 도면이다.
도 4는 용융지의 구체예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 학습 페이즈에 사용되는 데이터 세트 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 학습 페이즈의 수순예를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 학습 페이즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 추론 페이즈의 수순예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 추론 페이즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 LeadX 및 dY의 시간 변화의 특징을 정성적으로 도시하는 모식도이다.
도 11은 위빙 각도의 조정예를 도시하는 도면이다.
도 12는 제1 변형예와 관련된 처리의 수순예를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 동일한 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 다른 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 제2 변형예와 관련된 처리의 수순예를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 동일한 처리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시의 일 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 부호를 붙인 구성은, 동일한 구성인 것을 나타내고, 적절히, 그 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서에서, 총칭하는 경우에는 첨자를 생략한 참조 부호로 나타내고, 개별의 구성을 가리킬 경우에는 첨자를 붙인 참조 부호로 나타낸다.
[시스템 개요]
도 1은 실시 형태와 관련된 자동 용접 시스템(100)에 의한 용접예를 도시하는 도면이다. 도 2는 자동 용접 시스템(100)의 구성예를 도시하는 도면이다.
자동 용접 시스템(100)에 포함되는 용접 로봇(3)은 연직 방향(상하 방향)으로 늘어선 2개의 피용접 부재 U, L 사이에 형성된 수평 방향(전후 방향)으로 연장되는 개선 G에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 하고, 용접 토치(31)를 전방향으로 진행시키면서 아크 용접을 행한다. 용접 토치(31)의 선단부의 근방에는 용융지 P가 형성된다.
피용접 부재 U, L 간의 간격(즉, 개선 G의 폭)은, 예를 들어 3 내지 10mm 정도이다. 피용접 부재 U, L에는, 뒷댐재가 붙여져도 되고, 붙여지지 않아도 된다. 개선 G의 형상은, 도시된 V형 형상에 한정되지 않고, X형 형상 등이어도 된다.
아크 용접에는, 예를 들어 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접이 적용된다. 이에 한정되지 않고, MIG(Metal Inert Gas) 용접 또는 MAG(Metal Active Gas) 용접 등이 적용되어도 된다.
용접 로봇(3)은 용접 토치(31)를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 아크 용접을 행한다. 이 움직임은, 용융지 P의 아래로 늘어짐을 억제하기 위한 것이고, 고도 숙련 기능자의 운봉(運棒)을 모방한 것이다.
카메라(2)는 용접 토치(31)의 선단부로부터 발생하는 아크 및 용융지 P를 촬영하여 화상을 생성한다. 카메라(2)는 아크를 향하여 송출되는 도시하지 않은 와이어(용가재)도 촬영한다. 카메라(2)는 용접 토치(31)에 대하여 전방향에 배치되어 있고, 용접 토치(31)와 함께 전방향으로 이동한다. 카메라(2)의 렌즈에는, 아크 광의 입사를 억제하기 위해 950nm 근방의 근적외광만을 투과시키는 대역 통과 필터가 장착된다. 카메라(2)는 시계열의 복수의 정지 화상(프레임)을 포함하는 동화상을 생성하는 비디오 카메라이다. 이에 한정되지 않고, 카메라(2)는 정기적인 촬영에 의해 시계열의 복수의 정지 화상을 생성하는 스틸 카메라이어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 자동 용접 시스템(100)은 용접 지원 장치(1), 카메라(2), 용접 로봇(3), 데이터베이스(5) 및 학습 장치(6)를 구비하고 있다. 이들 기기는, 예를 들어 인터넷 또는 LAN 등의 통신 네트워크를 통하여 서로 통신 가능하다.
용접 지원 장치(1)는 제어부(10)를 구비한다. 제어부(10)는 CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 불휘발성 메모리 및 입출력 인터페이스 등을 포함하는 컴퓨터이다. 제어부(10)의 CPU는, ROM 또는 불휘발성 메모리로부터 RAM에 로드된 프로그램에 따라서 정보 처리를 실행한다.
제어부(10)는 취득부(11), 검출부(12) 및 결정부(13)를 구비한다. 이들 기능부는, 제어부(10)의 CPU가 ROM 또는 불휘발성 메모리로부터 RAM에 로드된 프로그램에 따라서 정보 처리를 실행함으로써 실현된다. 프로그램은, 예를 들어 광 디스크 또는 메모리 카드 등의 정보 기억 매체를 통하여 공급되어도 되고, 예를 들어 인터넷 또는 LAN 등의 통신 네트워크를 통하여 공급되어도 된다.
학습 장치(6)도, 용접 지원 장치(1)와 마찬가지로 제어부(60)를 구비한다. 제어부(60)는 취득부(61), 학습부(62), 및 보존부(63)를 구비한다. 또한, 학습 장치(6)는 하나 또는 복수의 서버 컴퓨터로 구성되어도 된다.
용접 지원 장치(1) 및 학습 장치(6)는 데이터베이스(5)에 액세스 가능하다. 데이터베이스(5)에는, 학습 장치(6)에 의해 구축된 학습 완료 모델(51)이 용접 지원 장치(1)에 의해 판독 가능하게 보존되어 있다.
도 3은 카메라(2)에 의해 촬영되는 용융지의 화상예를 도시하는 도면이다. 도 4는 용융지의 구체예를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 3에서는, 용융지의 선단부의 하측 볼록부가 아크 광에 의해 보이지 않는다. 이들 도면에 있어서, x는 전후 방향의 위치를 나타내고, y는 상하 방향의 위치를 나타낸다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 용융지의 선단부에는, 전방향으로 돌출되는 상하 2개의 볼록부(상측 볼록부 및 하측 볼록부)와, 상하 2개의 볼록부 사이에 후방향으로 움푹 들어간 오목부가 드러난다. 용융지의 아래로 늘어짐의 영향으로 인해, 상측 볼록부의 선단보다도 하측 볼록부의 선단 쪽이 전방향에 위치한다.
그런데, 용융지에 대하여 용접 토치가 선행하거나 지행하면 용접의 불량으로 이어질 우려가 있기 때문에, 용융지에 대하여 용접 토치를 적절한 위치에 유지하는 것이 중요하다.
그러나, 용접 변형이나 설치 오차 등의 다양한 영향으로 인해 개선 폭이나 용접선은, 설계값으로부터 어긋나는 경우가 있고, 그들 요인으로 인해 용융지의 고임 상태가 변화하는 경우가 있기 때문에, 용융지에 대하여 용접 토치를 적절한 위치에 유지하는 것은 용이하지 않다. 특히 용접 토치가 용접 진행 방향을 포함하는 방향으로 위빙하는 경우에는, 더욱 그렇다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 이하에 설명하는 바와 같이, 카메라 화상에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정함으로써, 용융지에 대하여 용접 토치를 적절한 위치에 유지하는 것이 실현되고 있다.
[학습 페이즈]
도 5는 학습 페이즈에 사용되는 데이터 세트의 예를 나타내는 도면이다. 데이터 세트는 입력 데이터 및 교사 데이터를 포함하고 있다. 입력 데이터는 학습용 화상이다. 학습용 화상은 예를 들어 카메라(2)에 의해 촬영된 화상이어도 되고, 다른 카메라에 의해 촬영된 화상이어도 된다. 교사 데이터는 학습용 화상의 각 특징점의 위치를 나타내는 값을 포함한다. 보다 구체적으로는, 용융지 선단-상(상측 볼록부의 선단), 용융지 선단-하(하측 볼록부의 선단), 용융지 선단-오목부(오목부의 후단), 아크 중심, 와이어, 용융지 상단 및 용융지 하단의 7개의 특징점이 존재한다(도 3 및 도 4 참조). 이 중, 용융지 선단-상, 용융지 선단-하, 아크 중심, 및 와이어의 위치는 x 방향(전후 방향)과 y 방향(상하 방향)의 좌표로 표현된다. 용융지 선단-오목부의 위치는 x 방향의 좌표만으로 표현된다. 용융지 상단 및 용융지 하단의 위치는 y 방향의 좌표만으로 표현된다. 즉, 특징점의 위치에 대하여 합계 11개의 값이 존재한다. 또한, 교사 데이터는 학습용 화상에서의 각 특징점의 가시성을 나타내는 플래그를 포함한다. 특징점의 가시성은 가(○)와 부(―)의 2치로 표현된다. 즉, 가시성에 대하여 합계 7개의 값이 존재한다. 예를 들어 도 3의 화상에서는, 용융지 선단-하의 특징점이 아크 광에 의해 보이지 않는다. 교사 데이터로서의 각 특징점의 위치 및 가시성은 예를 들어 학습용 화상을 본 기능자 등의 사람에 의해 판단되고, 예를 들어 포인팅 디바이스 등을 사용하여 입력된다.
도 6은 학습 장치(6)에 있어서 실현되는 학습 페이즈의 수순예를 나타내는 흐름도이다. 학습 장치(6)의 제어부(60)는 동일한 도면에 나타내는 처리를 프로그램에 따라서 실행함으로써, 취득부(61), 학습부(62), 및 보존부(63)로서 기능한다. 도 7은 학습 페이즈를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 제어부(60)는 학습용 화상, 각 특징점의 위치 좌표 및 각 특징점의 가시성 플래그를 포함하는 데이터 세트를 다수 작성한다(S11, 도 5 참조).
다음으로, 제어부(60)는 데이터 세트 중 일부의 데이터 세트를 트레이닝 데이터로서 취득한다(S12; 취득부(61)로서의 처리).
다음으로, 제어부(60)는 취득한 트레이닝 데이터를 사용하여 기계 학습을 실행한다(S13; 학습부(62)로서의 처리). 보다 구체적으로는, 제어부(60)는 학습용 화상을 입력 데이터로 하고, 각 특징점의 위치 좌표 및 가시성 플래그를 교사 데이터로 하여, 화상으로부터 각 특징점의 위치 좌표 및 정확도를 추정하기 위한 학습 완료 모델을 기계 학습에 의해 구축한다.
모델은 예를 들어 컨벌루션 뉴럴 네트워크이고, 컨벌루션층, 풀링층, 전결합층 및 출력층을 포함하고 있다. 특히, 뉴런을 다단으로 조합한 딥 뉴럴 네트워크가 적합하다. 출력층에는, 각 특징점의 위치 좌표 및 가시성 플래그에 대응하는 요소가 마련된다. 즉, 특징점의 위치와 관련된 합계 11개의 요소와, 가시성과 관련된 합계 7개의 요소가 마련된다. 특징점의 위치와 관련된 요소에는, 예를 들어 항등 함수가 사용된다. 가시성과 관련된 요소에는, 예를 들어 소프트 맥스 함수가 사용되고, 0 내지 1 사이의 실수로 표현되는 출력값을 특징점의 정확도로서 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 제어부(60)는 학습용 화상을 모델에 입력하고, 계산을 행하여, 각 특징점의 위치 좌표 및 정확도를 출력 데이터로서 모델로부터 출력함과 함께, 출력 데이터와 교사 데이터 간의 차분을 산출하고, 그 차분이 감소하도록 학습을 행한다.
다음으로, 제어부(60)는 데이터 세트 중 트레이닝 데이터와는 다른 일부의 데이터 세트를 테스트 데이터로서 취득하고(S14), 취득한 테스트 데이터를 사용하여 학습 완료 모델을 평가한다(S15).
그 후, 제어부(60)는 평가가 소정 이상이었던 학습 완료 모델을 데이터베이스(5)에 보존하고(S16), 학습 페이즈를 종료한다.
또한, 도시된 컨벌루션 뉴럴 네트워크는, 어디까지나 일례이고, 층 구조는, 이것에 한정되지 않고, 컨벌루션층, 풀링층 및 전결합층의 층수가 달라도 된다. 특징점의 검출에는, 패턴 매칭 등의 기계 학습 이외의 방법이 사용되어도 된다.
[추론 페이즈]
도 8은 용접 지원 장치(1)에 있어서 실현되는, 실시 형태와 관련된 자동 용접 방법으로서의 추론 페이즈의 수순예를 나타내는 흐름도이다. 용접 지원 장치(1)의 제어부(10)는 동일한 도면에 나타내는 처리를 프로그램에 따라서 실행함으로써, 취득부(11), 검출부(12) 및 결정부(13)로서 기능한다. 도 9는 추론 페이즈를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 제어부(10)는 카메라(2)로부터 카메라 화상을 취득한다(S21; 취득부(11)로서의 처리). 보다 구체적으로는, 제어부(10)는 카메라(2)에 의해 생성된 동화상에 포함되는 시계열의 복수의 정지 화상(프레임)을 카메라 화상으로서 순차 취득한다.
다음으로, 제어부(10)는 학습 페이즈에서 구축된 학습 완료 모델을 사용하여, 카메라 화상 중의 각 특징점의 위치 좌표 및 정확도를 추정한다(S22; 검출부(12)로서의 처리). 보다 구체적으로는, 제어부(10)는 시계열의 복수의 카메라 화상을 입력 데이터로서 차례로 학습 완료 모델에 입력하고, 계산을 행하여, 각 특징점의 위치 좌표 및 정확도를 출력한다. 상술한 바와 같이, 특징점은, 용융지 선단-상(상측 볼록부의 선단), 용융지 선단-하(하측 볼록부의 선단), 용융지 선단-오목부(오목부의 후단), 아크 중심, 와이어, 용융지 상단 및 용융지 하단의 7개이며(도 3 및 도 4 참조), 특징점의 정확도는 0 내지 1 사이의 실수로 표현된다.
다음으로, 제어부(10)는 아크와 용융지의 선단부 간의 거리 LeadX 및 아크와 용융지의 상단부 간의 거리 dY를 산출한다(S23). 보다 구체적으로는, 거리 LeadX는 아크 중심과 용융지의 선단부 간의 x 방향(전후 방향)의 거리이다. 거리 LeadX에 사용되는 용융지의 선단부는 용융지 선단-상, 용융지 선단-하 및 용융지 선단-오목부의 어느 것이다. 단, 용융지 선단-하는, 용융지의 아래로 늘어짐에 의해 가장 전방향에 위치하여, 아크 광에 의해 보이지 않는 경우가 있으므로, 용융지 선단-하보다도 상방향에 위치하는 용융지 선단-상 또는 용융지 선단-오목부를 채용하는 것이 바람직하다. 특히, 가장 상방향에 위치하고, 가시성이 높은 용융지 선단-상을 채용하는 것이 바람직하다. 즉, 거리 LeadX는 아크 중심과 용융지 선단-상 간의 x 방향의 거리인 것이 바람직하다(도 4 참조). 한편, 거리 dY는 아크 중심과 용융지 상단 간의 y 방향(상하 방향)의 거리이다. 이에 한정되지 않고, 거리 dY는 아크 중심과 용융지 하단 간의 y 방향의 거리이어도 된다.
또한, 거리 LeadX 및 거리 dY의 산출에 사용되는 특징점의 어느 것의 정확도가 역치 이하인 경우에는, 거리 LeadX 및 거리 dY의 산출은 스킵된다.
도 10은 거리 LeadX 및 거리 dY의 시간 변화의 특징을 정성적으로 도시하는 모식도이다. 거리 LeadX 및 거리 dY는 용접 토치(31)의 위빙에 의해 주기적으로 변화한다. 거리 LeadX 및 거리 dY는 위상이 180° 어긋난 관계에 있다. 보다 구체적으로는, 거리 LeadX가 최근 범위(소위 골부)에 있을 때, 즉 아크 중심이 용융지 선단에 접근했을 때, 거리 dY는 최원 범위(소위 산부)에 있는, 즉 아크 중심이 용융지 상단으로부터 멀어진다. 한편, 거리 LeadX가 최원 범위(소위 산부)에 있을 때, 즉 아크 중심이 용융지 선단으로부터 멀어질 때, 거리 dY는 최근 범위(소위 골부)에 있는, 즉 아크 중심이 용융지 상단에 접근한다. 또한, 최근 범위란, 가장 접근하는 점을 중앙에 포함하는 소정 폭의 범위이고, 최원 범위란, 가장 멀어지는 점을 중앙에 포함하는 소정 폭의 범위이다.
이와 같이 거리 LeadX는, 주기적으로 변화하기 때문에, 단순히 거리 LeadX를 사용하여 용접 속도의 보정량을 산출할 수는 없다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 거리 LeadX가 소정의 범위에 있는 경우에, 용접 속도의 보정량을 산출한다. 보다 구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 거리 LeadX가 최근 범위에 있는 경우에, 용접 속도의 보정량을 산출한다. 바꾸어 말하면, 거리 dY가 최원 범위에 있는 경우에, 용접 속도의 보정량을 산출한다.
이를 실현하기 위해, 도 8에 도시한 바와 같이, 제어부(10)는 거리 LeadX 및 거리 dY를 산출한 후(S23), 거리 dY가 역치 Y0 이상인지 여부를 판정함으로써(S24), 거리 dY가 최원 범위에 있는지 여부를 판정한다. 역치 Y0은 역치 Y0 이상의 거리 dY가 최원 범위에 해당하도록 설정된다. 거리 dY가 역치 Y0 이상인 경우(S24: "예"), 제어부(10)는 거리 LeadX와 기준값 L0 간의 차분을 산출하고, 산출한 차분에 기초하여 용접 속도의 보정량을 산출한다(S25, S26; 결정부(23)로서의 처리). 기준값 L0은 거리 LeadX가 최적인 값, 즉 가장 품질이 좋은 이면 비드가 가능한 값으로 설정된다. 용접 속도의 보정량 ΔV는, 거리 LeadX와 기준값 L0 간의 차분 ΔL에 소정의 변환 계수 β를 곱함으로써 산출된다. 즉, ΔV=ΔL×β가 된다. 여기서, 용접 속도는, 용접 토치(31)가 용접 진행 방향으로 진행하는 속도이다(위빙에 의한 변화분을 제외함).
다음으로, 제어부(10)는 산출한 용접 속도의 보정량을 적용한다(S27). 보다 구체적으로는, 제어부(10)는 산출한 용접 속도의 보정량을 용접 로봇(3)(도 2 참조)에 출력한다. 용접 로봇(3)의 컨트롤러는 용접 지원 장치(1)로부터의 용접 속도의 보정량을 사용하여 용접 속도를 보정한다.
이상에 설명한 실시 형태에 따르면, 용접 토치(31)가 용접 진행 방향(전방향)을 포함하는 방향으로 위빙하는 수평 용접에 있어서, 용접 토치(31)를 용융지 P에 대하여 적절한 위치에 유지하여, 고품질의 자동 용접을 실현하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제어부(10)는 거리 LeadX가 최근 범위에 있는 경우에 용접 속도의 보정량을 산출했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 거리 LeadX가 최원 범위에 있는 경우이어도 되고, 중턱 범위(진폭의 중앙 부근)에 있는 경우이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제어부(10)는 거리 dY가 최원 범위에 있는지 여부를 판정함으로써 거리 LeadX가 최근 범위에 있는지 여부를 판정하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 거리 LeadX가 최근 범위에 있는지 여부를 직접 판정해도 된다. 단, 가시성이 높은 아크 중심과 용융지 상단 간의 거리 dY를 사용하는 편이, 보다 정밀도 좋은 판정이 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제어부(10)는 아크 중심과 용융지 상단 간의 거리 dY를 사용하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 아크 중심과 용융지 하단 간의 거리를 사용하여, 당해 거리가 최근 범위에 있는지 여부를 판정함으로써 거리 LeadX가 최근 범위에 있는지 여부를 판정해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제어부(10)는 카메라 화상으로부터 아크 중심의 위치 좌표를 추정하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 용접 로봇(3)의 컨트롤러로부터 제공되는 용접 토치(31)의 위치 데이터에 기초하여 아크 중심의 위치 좌표를 구해도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이상에 설명한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변경이 당업자에게 가능함은 물론이다.
도 11은 위빙 각도의 조정예를 도시하는 도면이다. 도 11의 (a)는 개선 G의 폭이 상대적으로 좁은 경우를 나타내고, 도 11의 (b)는 개선 G의 폭이 상대적으로 넓은 경우를 나타낸다.
예를 들어 도 11에 도시한 바와 같이, 용접 지원 장치(1)의 제어부(10)는, 개선 G의 폭에 기초하여, 용접 토치(31)의 위빙 각도 또는 위빙 진폭을 조정해도 된다(조정부로서의 처리). 예를 들어, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이 개선 G의 폭이 좁을수록 위빙 방향이 전후 방향으로 접근하고 또한 위빙 진폭이 작아지도록, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 개선 G의 폭이 넓을수록 위빙 방향이 상하 방향으로 접근하고 또한 위빙 진폭이 커지도록, 위빙 방향 및 위빙 진폭이 조정된다. 개선 G의 폭은 예를 들어 카메라 화상으로부터 피용접 부재 U, G의 테두리를 추출함으로써 취득된다. 이에 한정되지 않고, 예를 들어 상기 S22에 있어서 추정되는 용융지 상단과 용융지 하단 간의 y 방향(상하 방향)의 거리를 개선 G의 폭에 대응하는 값으로서 취득해도 된다.
[제1 변형예]
도 12는 제1 변형예와 관련된 처리의 수순예를 나타내는 흐름도이다. 도 13은 동일한 처리를 설명하기 위한 도면이다. 도 13의 (a)는 전체를 나타내고, 도 13의 (b)는 개선 부분의 확대도이다. 도 14는 다른 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 상기 실시 형태와 중복되는 구성 또는 수순에 대해서는, 동일한 번호를 붙임으로써 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
먼저, 제어부(10)는 카메라(2)로부터 카메라 화상을 취득하고(S21), 학습 완료 모델을 사용하여, 카메라 화상 중의 각 특징점의 위치 좌표 및 정확도를 추정한다(S22).
다음으로, 제어부(10)는, 검출된 용융지 상단 및 용융지 하단의 위치에 기초하여, 개선 G의 폭을 산출한다(S33). 이에 따르면, 카메라 화상에 기초하여 위치를 검출함으로써 대략 실시간으로 개선 폭의 변화에 추종할 수 있다. 개선 G의 폭은 용융지 상단과 용융지 하단의 간격 그 자체이어도 되고, 예를 들어 당해 간격에 소정의 비율을 곱한 값 등이어도 된다. 이에 한정되지 않고, 카메라 화상으로부터 피용접 부재 U, L의 테두리를 추출함으로써, 개선 G의 폭이 직접적으로 산출되어도 된다.
다음으로, 제어부(10)는, 산출된 개선 G의 폭이 넓어짐에 따라, 용접선 WL을 상방향으로 시프트시킨다(S34 내지 S38: 조정부로서의 처리). 이에 따르면, 용융지의 아래로 늘어짐을 억제하는 것이 가능하게 된다. 보다 구체적으로는, 제어부(10)는, 개선 G의 폭이 역치 w2 미만인 경우에(S34: "예"), 개선 G의 중앙선 GC 상에 용접선 WL1을 설정한다(S35). 제어부(10)는, 개선 G의 폭이 역치 w2 이상 역치 w3 미만인 경우에(S34: “아니오”, S36: "예"), 용접선 WL1보다도 상방향으로 시프트한 용접선 WL2를 설정한다(S37). 제어부(10)는, 개선 G의 폭이 역치 w3 이상인 경우에(S34: “아니오”, S36: "아니오"), 용접선 WL2보다도 상방향으로 시프트한 용접선 WL3을 설정한다(S38). 용접선 WL은 용접 토치(31)에 의한 용접을 진행시키는 예정선이다. 용접 토치(31)는 용접선 WL을 중심으로 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙한다.
또한, 용접선 WL을 상방향으로 시프트시킴으로써, 피용접 부재 U, L에 변형이 있는 경우나, 개선이 직선이 아닌 경우에도 자동 용접을 할 수 있다. 또한, 위빙 폭을 비대칭으로 설정할 수 없는 용접 로봇에 있어서, 용접선을 개선 중심으로 하여 위빙 폭을 조정함으로써 용융지의 가교성을 적절하게 확보할 수 있다.
또한, 제어부(10)는 용접선 WL을 상방향으로 시프트시킬 뿐만 아니라, 개선 G의 폭이 넓어짐에 따라, 용접 토치(31)의 위빙 각도를 상하 방향으로 가까이 해도 되고, 위빙 진폭을 크게 해도 된다.
이에 한정되지 않고, 도 14에 도시한 바와 같이, 제어부(10)는, 용접선 WL을 개선 G의 중앙선 GC 상에 일치시킨 채, 개선 G의 폭이 넓어짐에 따라, 용접 토치(31)의 위빙 폭 중, 용접선 WL보다도 상방향의 상측 위빙 폭 UH를, 용접선 WL보다도 하방향의 하측 위빙 폭 LH보다도 크게 해도 된다. 이에 의해서도, 용융지의 아래로 늘어짐을 억제하는 것이 가능하게 된다. 용융지가 중력에 따라서 흘러 떨어지기 쉬우므로, 이와 같이 조정함으로써 가교성을 확보할 수 있다.
[제2 변형예]
도 15는 제2 변형예와 관련된 처리의 수순예를 나타내는 흐름도이다. 도 16은 동일한 처리를 설명하기 위한 도면이다. 상기 실시 형태와 중복되는 구성 또는 수순에 대해서는, 동일한 번호를 붙임으로써 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다. 도 16의 (a)는 전체를 나타내고, 도 16의 (b)는 개선 부분의 확대도이다.
먼저, 제어부(10)는 카메라(2)로부터 카메라 화상을 취득하고(S21), 학습 완료 모델을 사용하여, 카메라 화상 중의 각 특징점의 위치 좌표 및 정확도를 추정한다(S22).
다음으로, 제어부(10)는, 검출된 용융지 상단 및 용융지 하단의 위치에 기초하여, 개선 G의 중앙을 산출한다(S43). 개선 G의 중앙은 용융지 상단과 용융지 하단의 중간이다. 이에 한정되지 않고, 카메라 화상으로부터 피용접 부재 U, L의 테두리를 추출함으로써, 개선 G의 중앙이 직접적으로 산출되어도 된다.
다음으로, 제어부(10)는, 검출된 와이어의 위치와 개선 G의 중앙 간의 간격이 역치 이상인 경우에, 개선 G의 중앙의 방향으로 용접선 WL을 시프트시킨다(S44 내지 S47: 조정부로서의 처리). 와이어의 위치는 용접선 WL의 위치를 나타낸다. 보다 구체적으로는, 제어부(10)는, 와이어의 높이에서 개선 G의 중앙의 높이를 뺀 차가 플러스의 역치보다도 큰 경우(S44: "예"), 즉 와이어의 위치가 개선 G의 중앙보다도 상방에 위치하고, 그 간격이 역치보다도 큰 경우, 용접선 WL을 하방향으로 시프트시킨다(S45). 한편, 제어부(10)는, 와이어의 높이에서 개선 G의 중앙의 높이를 뺀 차가 마이너스의 역치보다도 작은 경우(S44: “아니오”, S46: "예"), 즉 와이어의 위치가 개선 G의 중앙보다도 하방에 위치하고, 그 간격이 역치보다도 큰 경우, 용접선 WL을 상방으로 시프트시킨다(S47). 이에 따르면, 피용접 부재 U, L의 판이음 등으로 인해 개선 G가 기울어져 있어도, 개선 G의 중앙에 용접선 WL을 추종시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 괴리값이 큰 경우에만 시프트시킴으로써, 제어의 안정성이 향상된다.
본 명세서는, 상기와 같이 다양한 양태의 기술을 개시하고 있지만, 그 중 주된 기술을 이하에 정리한다.
일 양태와 관련된 자동 용접 시스템은, 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 아크 용접을 행하는 용접 로봇과, 상기 아크 용접에 의해 상기 개선에 발생한 아크 및 용융지를 촬영하는 카메라와, 상기 카메라에 의해 촬영된 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하는 검출부와, 상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정하는 결정부를 구비한다.
다른 일 양태와 관련된 자동 용접 방법은, 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 아크 용접을 행하고, 상기 아크 용접에 의해 상기 개선에 발생한 아크 및 용융지를 카메라에 의해 촬영하고, 상기 카메라에 의해 촬영된 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하고, 상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정한다.
다른 일 양태와 관련된 용접 지원 장치는, 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 행하는 아크 용접에 의해 상기 개선에 발생한 아크 및 용융지를 촬영하는 카메라에 의해 생성된 카메라 화상을 취득하는 취득부와, 상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하는 검출부와, 상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정하는 결정부를 구비한다.
다른 일 양태와 관련된 프로그램은, 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 행하는 아크 용접에 의해 상기 개선에 발생한 아크 및 용융지를 촬영하는 카메라에 의해 생성된 카메라 화상을 취득하는 취득부, 상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하는 검출부, 및 상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정하는 결정부로서 컴퓨터를 기능시킨다.
이들에 따르면, 수평 용접에 있어서 용접 토치를 용융지에 대하여 적절한 위치에 유지하는 것이 가능하게 된다.
이 출원은 2019년 11월 19일에 출원된 일본 특허 출원 제2019-208569호 및 2020년 8월 18일에 출원된 일본 특허 출원 제2020-137800호를 기초로 하는 것이고, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.
본 발명을 표현하기 위해, 상술에 있어서 도면을 참조하면서 실시 형태를 통하여 본 발명을 적절 또한 충분히 설명했지만, 당업자라면 상술한 실시 형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 할 수 있는 것이라고 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가, 청구범위에 기재된 청구항의 권리범위를 이탈하는 레벨의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는, 당해 청구항의 권리범위에 포괄되는 것으로 해석된다.
본 발명에 따르면, 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램을 제공할 수 있다.

Claims (22)

  1. 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 아크 용접을 행하는 용접 로봇과,
    상기 아크 용접에 의해 상기 개선에 발생한 아크 및 용융지를 촬영하는 카메라와,
    상기 카메라에 의해 촬영된 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하는 검출부와,
    상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정하는 결정부를 구비하는,
    자동 용접 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 카메라 화상 중의 상기 아크의 위치 및 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하는,
    자동 용접 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 용융지의 선단부의 위치는, 상기 용융지의 선단부에 나타나는 전방향으로 돌출되는 상하 2개의 볼록부 중 상측 볼록부의 선단의 위치인,
    자동 용접 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 용융지의 선단부의 위치는, 상기 용융지의 선단부에 나타나는 전방향으로 돌출되는 상하 2개의 볼록부 사이에 발생하는 오목부의 후단의 위치인,
    자동 용접 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 아크가 상기 용융지의 선단부에 가장 접근하는 최근 범위에 있는 경우에, 상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리에 기초하여 상기 보정량을 결정하는,
    자동 용접 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 상단부 또는 하단부의 위치를 검출하고,
    상기 결정부는, 상기 아크와 상기 용융지의 상단부 또는 하단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리에 기초하여 상기 보정량을 결정하는,
    자동 용접 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 아크가 상기 용융지의 상단부로부터 가장 멀어지는 최원 범위에 있는 경우 또는 상기 아크가 상기 용융지의 하단부에 가장 접근하는 최근 범위에 있는 경우에, 상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리에 기초하여 상기 보정량을 결정하는,
    자동 용접 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 검출부는, 학습용 화상 중의 아크의 위치 및 용융지의 선단부의 위치를 교사 데이터로 하여 기계 학습에 의해 미리 구축된 학습 완료 모델을 사용하여, 상기 카메라 화상 중의 상기 아크의 위치 및 상기 용융지의 선단부의 위치를 추정하는,
    자동 용접 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 학습용 화상 중의 상기 용융지의 상단부의 위치 및 하단부의 위치를 추가로 교사 데이터로 하여 구축된 상기 학습 완료 모델을 사용하여, 상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 상단부의 위치 및 하단부의 위치를 추가로 추정하는,
    자동 용접 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 학습용 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 가시성을 추가로 교사 데이터로 하여 구축된 상기 학습 완료 모델을 사용하여, 상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 정확도를 추가로 추정하는,
    자동 용접 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개선의 폭에 기초하여, 상기 용접 토치의 위빙 각도 또는 위빙 진폭을 조정하는 조정부를 더 구비하는,
    자동 용접 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개선의 폭이 넓어짐에 따라, 용접선을 상방향으로 시프트시키는 조정부를 더 구비하는,
    자동 용접 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 개선의 폭이 넓어짐에 따라, 상기 용접 토치의 위빙 각도를 상하 방향으로 가까이 하거나 또는 위빙 진폭을 크게 하는,
    자동 용접 시스템.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개선의 폭이 넓어짐에 따라, 상기 용접 토치의 위빙 폭 중, 용접선보다도 상방향의 상측 위빙 폭을, 용접선보다도 하방향의 하측 위빙 폭보다도 크게 하는 조정부를 더 구비하는,
    자동 용접 시스템.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 상단부 및 하단부의 위치를 검출하고,
    상기 조정부는, 상기 용융지의 상단부 및 하단부의 간격에 기초하여 상기 개선의 폭을 산출하는,
    자동 용접 시스템.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개선의 중앙에 용접선을 추종시키는 조정부를 더 구비하는,
    자동 용접 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 개선의 중앙과 상기 용접선 간의 간격이 역치 이상인 경우에, 상기 개선의 중앙의 방향으로 상기 용접선을 시프트시키는,
    자동 용접 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 카메라 화상 중의 와이어의 위치를 검출하고,
    상기 조정부는, 상기 개선의 중앙과 상기 와이어의 위치 간의 상하 방향의 간격이 역치 이상인 경우에, 상기 개선의 중앙의 방향으로 상기 용접선을 시프트시키는,
    자동 용접 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 상단부 및 하단부의 위치를 검출하고,
    상기 조정부는, 상기 용융지의 상단부 및 하단부의 위치에 기초하여 상기 개선의 중앙을 산출하는,
    자동 용접 시스템.
  20. 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 아크 용접을 행하고,
    상기 아크 용접에 의해 상기 개선에 발생한 아크 및 용융지를 카메라에 의해 촬영하고,
    상기 카메라에 의해 촬영된 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하고,
    상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정하는,
    자동 용접 방법.
  21. 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 행하는 아크 용접에 의해 상기 개선에 발생한 아크 및 용융지를 촬영하는 카메라에 의해 생성된 카메라 화상을 취득하는 취득부와,
    상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하는 검출부와,
    상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정하는 결정부를 구비하는,
    용접 지원 장치.
  22. 연직 방향으로 늘어선 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선에 있어서, 용접 진행 방향을 전방향이라 할 때, 용접 토치를 전방 하향과 후방 상향으로 교호로 위빙시키면서 행하는 아크 용접에 의해 상기 개선에 발생한 아크 및 용융지를 촬영하는 카메라에 의해 생성된 카메라 화상을 취득하는 취득부,
    상기 카메라 화상 중의 상기 용융지의 선단부의 위치를 검출하는 검출부, 및 상기 아크와 상기 용융지의 선단부 간의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 기초하여 용접 속도의 보정량을 결정하는 결정부로서 컴퓨터를 기능시키기 위한 프로그램.
KR1020227015650A 2019-11-19 2020-10-12 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램 KR20220078685A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019208569 2019-11-19
JPJP-P-2019-208569 2019-11-19
JP2020137800A JP7330645B2 (ja) 2019-11-19 2020-08-18 自動溶接システム、自動溶接方法、溶接支援装置、及びプログラム
JPJP-P-2020-137800 2020-08-18
PCT/JP2020/038535 WO2021100358A1 (ja) 2019-11-19 2020-10-12 自動溶接システム、自動溶接方法、溶接支援装置およびプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220078685A true KR20220078685A (ko) 2022-06-10

Family

ID=75963702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227015650A KR20220078685A (ko) 2019-11-19 2020-10-12 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220331912A1 (ko)
JP (1) JP7330645B2 (ko)
KR (1) KR20220078685A (ko)
CN (1) CN114450117B (ko)
WO (1) WO2021100358A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113609679A (zh) * 2021-08-06 2021-11-05 中建三局第一建设工程有限责任公司 焊接工艺参数的适配方法、系统、终端设备及存储介质
JP2023131600A (ja) * 2022-03-09 2023-09-22 株式会社神戸製鋼所 溶接における欠陥予測システム、機械学習装置、欠陥予測方法、およびプログラム
JP2023149112A (ja) * 2022-03-30 2023-10-13 株式会社神戸製鋼所 自動溶接の溶接制御方法、制御装置、溶接システム、プログラム、および溶接方法
JP7349542B1 (ja) 2022-08-26 2023-09-22 日鉄エンジニアリング株式会社 溶接ロボットシステム、溶接方法及びプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017006968A (ja) 2015-06-24 2017-01-12 株式会社Ihi 溶接装置及び溶接方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3408749B2 (ja) 1998-09-07 2003-05-19 三菱重工業株式会社 自動溶接装置
JP2000094130A (ja) 1998-09-25 2000-04-04 Nippon Steel Corp 自動溶接制御方法
JP2002028780A (ja) 2000-07-14 2002-01-29 Kobe Steel Ltd 横向溶接方法
JP5797633B2 (ja) * 2012-10-31 2015-10-21 株式会社神戸製鋼所 アーク溶接装置、定電圧特性溶接電源及びアーク溶接方法
JP7021728B2 (ja) 2017-05-12 2022-02-17 株式会社神戸製鋼所 自動溶接システム、溶接制御方法、及び機械学習モデル

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017006968A (ja) 2015-06-24 2017-01-12 株式会社Ihi 溶接装置及び溶接方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021079444A (ja) 2021-05-27
CN114450117B (zh) 2023-05-30
CN114450117A (zh) 2022-05-06
WO2021100358A1 (ja) 2021-05-27
JP7330645B2 (ja) 2023-08-22
US20220331912A1 (en) 2022-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220078685A (ko) 자동 용접 시스템, 자동 용접 방법, 용접 지원 장치 및 프로그램
JP7021728B2 (ja) 自動溶接システム、溶接制御方法、及び機械学習モデル
CN108637435A (zh) 一种基于视觉与弧压传感的三维焊缝跟踪系统及方法
CN113894481B (zh) 复杂空间曲线焊缝的焊接位姿调整方法及装置
WO2021220698A1 (ja) 溶接情報の学習モデル生成方法、学習モデル、プログラム及び溶接システム
JP2007181871A (ja) 自動アーク溶接システム及び方法
KR20210113683A (ko) 용접 제어 장치, 용접 제어 방법 및 용접 제어 프로그램
CN111570974B (zh) 基于同步采图的焊接偏差测定方法、装置和自动焊接系统
CN111451607B (zh) 焊接工艺优化方法和焊接装置
CN112620926A (zh) 一种焊点追踪方法、装置及存储介质
JP3678056B2 (ja) 溶接品質判定方法及び装置
JP2023095820A (ja) 学習モデルの生成方法、制御装置、学習モデル、溶接システム、およびプログラム
JP7321953B2 (ja) 自動溶接システム、溶接方法、学習装置、学習済みモデルの生成方法、学習済みモデル、推定装置、推定方法、及びプログラム
JPH0833979A (ja) 多層盛自動溶接方法
JP3748070B2 (ja) アーク形状監視による自動開先倣い溶接装置および方法
JPH115164A (ja) 初層溶接方法
CN108817615B (zh) 焊缝跟踪方法
JP2021157691A (ja) 学習用画像セットの生成装置及び生成方法、プログラム、画像生成モデルの学習装置、画像生成装置、画像判別モデルの学習装置、画像判別装置、並びに自動溶接システム
JP2000079476A (ja) 自動溶接装置
WO2022065364A1 (ja) 溶接計測システムおよび溶接計測方法
JPH04284973A (ja) リアルタイム制御による自動アーク溶接方法　　　　
JP2023166121A (ja) 溶接装置、溶接方法、およびプログラム
WO2024089469A1 (en) Adaptive welding
JPH09225640A (ja) 溶接加工制御システム
JPS63180373A (ja) 自動溶接装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal