KR20240110973A

KR20240110973A - 자동 용접의 용접 제어 방법, 제어 장치, 용접 시스템, 프로그램, 및 용접 방법

Info

Publication number: KR20240110973A
Application number: KR1020247021294A
Authority: KR
Inventors: 게이타 오자키; 다츠야 요시모토; 나오히데 후루카와
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2023-02-13
Publication date: 2024-07-16
Also published as: CN118369175A; WO2023188889A1; JP2023149112A

Abstract

용융지를 형성하는 용접의 용접 제어 방법은, 상기 용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득 공정과, 취득한 상기 화상 데이터에 근거하여, 적어도 용접의 진행 방향 측의 용융지와 미용융부의 경계 근방에 있어서의 복수의 특징점을 특정하는 특정 공정과, 상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 산출 공정과, 상기 기하학량 데이터와 미리 정한 임계치에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 판정 공정과, 상기 판정 공정에 있어서의 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 보정 공정을 갖는다.

Description

자동 용접의 용접 제어 방법, 제어 장치, 용접 시스템, 프로그램, 및 용접 방법

본 발명은, 자동 용접의 용접 제어 방법, 제어 장치, 용접 시스템, 프로그램, 및 용접 방법에 관한 것이다.

최근, 업종을 불문하고 용접 작업의 자동화가, 노동력 절감, 용접 품질 안정화, 생산력·능률 향상의 관점에서 요구되고 있다. 그러나, 사람의 손이 아니면 용접이 곤란한 용접 개소나 자세가 존재하여, 자동화를 저해하는 요인으로 되고 있다. 또한, 용접이 곤란한 용접 개소란, 예를 들면, 루트부에 용해 금속을 가교시켜 용접해야 하는 편면(片面) 용접의 첫 층의 용접을 들 수 있다. 용접이 곤란한 자세는, 일반적으로 난(難) 자세로 불리는, 횡향(橫向) 자세, 입향 자세나 상향 자세 등을 들 수 있다.

이들 자동화가 곤란한 용접 상황에 대해, 자동 용접 시스템을 가능하게 한 종래 기술로서 특허문헌 1을 들 수 있다. 특허문헌 1에서는, 연직 방향으로 나열된 2개의 피용접 부재 사이에 형성된 수평 방향으로 연장되는 개선(groove)에 있어서, 용접 진행 방향을 전(前) 방향으로 할 때, 용접 토치를 앞의 아래쪽 방향과 뒤의 위쪽 방향으로 교대로 위빙시키면서 아크 용접을 행하는 용접 로봇과, 아크 용접에 의해 개선에 생긴 아크 및 용융지를 촬영하는 카메라와, 카메라에 의해 촬영된 카메라 화상 중의 용융지의 선단부의 위치를 검출하는 검출부와, 아크와 용융지의 선단부의 거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 당해 거리에 근거하여 용접 속도의 보정량을 결정하는 결정부를 구비하는 시스템에 의해, 편면 용접 또한 횡향 자세 시에 있어서, 자동 용접을 가능하게 하는 구성이 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본특허공개 제2021-79444호 공보

그러나, 자동화가 곤란한 이유는, 먼저 든 용접 개소나 자세 이외에도, 용접 현장에서 일어날 수 있는 외란의 존재가 있고, 특허문헌 1은 이 외란의 영향에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않다. 또한, 용접에 있어서의 외란이란, 예를 들면, 워크의 오정렬, 가스 유량의 감소, 자기 쏠림(magnetic blow), 와이어 송급의 불안정, 전류 공급의 불안정, 워크로의 기름 부착, 워크의 녹 등을 들 수 있다. 이들 요인은 모두 용융지의 거동에 영향을 주는 것이며, 용접 품질의 좋고 나쁨에 영향을 미친다. 예를 들면, 특허문헌 1의 편면 용접 또한 횡향 자세 시에 있어서, 워크의 오정렬이 생기면, 중력의 영향도 맞물려, 첫층의 용접에 있어서, 루트부에 있어서의 용접 금속의 가교가 실패할 우려가 생긴다. 따라서, 용접 개소나 자세를 불문하고, 외란이 생기는 상황이어도 양호한 용접 품질을 확보할 수 있는 자동 용접화가 바람직하다.

또, 외란에는 워크의 오정렬 등, 일부, 용접 전에 터치 센싱 등으로 사전에 파악하고, 대책을 행하는 것도 가능하지만, 이 경우, 센싱 개소가 많아지고, 특히 길이가 긴 용접에 있어서 용접 작업 능률이 저하한다. 이 때문에, 실시간으로 외란을 판정할 수 있는 자동 용접화도 요망된다.

따라서, 본 발명에서는, 외란이 생기는 용접 상황 하인 경우에 있어서도, 용접 품질을 확보할 수 있고, 또한 용접 작업 능률이 양호해지는 자동 용접의 용접 제어 방법, 제어 장치, 용접 시스템, 프로그램, 및 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 이하의 구성을 갖는다. 즉, 용융지를 형성하는 용접의 용접 제어 방법으로서,

상기 용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득 공정과,

취득한 상기 화상 데이터에 근거하여, 적어도 용접의 진행 방향 측의 용융지와 미용융부의 경계 근방에 있어서의 복수의 특징점을 특정하는 특정 공정과,

상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 산출 공정과,

상기 기하학량 데이터와 미리 정한 임계치에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 판정 공정과,

상기 판정 공정에 있어서의 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 보정 공정

을 갖는다.

또, 본 발명의 다른 형태로서 이하의 구성을 갖는다. 즉, 용융지를 형성하는 용접의 용접 조건을 제어하는 제어 장치로서,

용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득부와,

취득한 상기 화상 데이터에 근거하여, 적어도 용접의 진행 방향 측의 용융지와 미용융부의 경계 근방에 있어서의 복수의 특징점을 특정하는 특정부와,

상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 산출부와,

상기 기하학량 데이터와 미리 정한 임계치에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 판정부와,

상기 판정부에 의한 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 보정부

를 갖는다.

또, 본 발명의 다른 형태로서 이하의 구성을 갖는다. 즉, 용융지를 형성하는 용접의 용접 조건을 제어하는 제어 장치를 포함하여 구성되는 용접 시스템으로서,

상기 제어 장치는,

용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득부와,

를 갖는다.

또, 본 발명의 다른 형태로서 이하의 구성을 갖는다. 즉, 프로그램으로서,

컴퓨터에,

용접 시에 생기는 용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득 공정과,

을 실행시킨다.

또, 본 발명의 다른 형태로서 이하의 구성을 갖는다. 즉, 용접 제어 방법에서 보정된 용접 조건을 이용하여 용접을 행하는 제어 공정을 갖는 용접 방법으로서,

상기 제어 방법은,

을 갖는다.

본 발명에 의하면, 외란이 생기는 용접 상황 하에 있어서도, 용접 품질을 확보할 수 있고, 또한 용접 작업 능률이 양호한 자동 용접이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접 시스템의 구성예를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가반형 용접 로봇의 구성예를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가반형 용접 로봇의 구성예를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접 토치의 구성예를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시각 센서의 배치를 설명하기 위한 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시각 센서에서 취득되는 화상 데이터의 예를 나타내는 예의 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 데이터 처리 장치의 구성예를 나타내는 블럭도.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 학습 처리를 설명하기 위한 개념도.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 교시 작업에 이용하는 화면의 일례를 설명하기 위한 개략도.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 교시 작업에 이용하는 화면의 일례를 설명하기 위한 개략도.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접 화상의 해석 결과를 설명하기 위한 예의 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접 화상의 해석 결과를 설명하기 위한 예의 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 오정렬을 설명하기 위한 예의 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 선단 경사각의 특징점을 설명하기 위한 개략도 .
도 15는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접 화상의 해석 결과를 설명하기 위한 그래프도.
도 16은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리의 흐름도.
도 17은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접 제어의 흐름도.
도 18은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 용접 화상의 해석 결과를 설명하기 위한 예의 도면.
도 19는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 용접 화상의 해석 결과를 설명하기 위한 예의 도면.
도 20은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 이상 판정 처리의 흐름도.
도 21은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 시계열 데이터의 예를 나타내는 그래프도.
도 22는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 판정 결과의 예를 나타내는 그래프도.
도 23은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 판정 결과의 예를 나타내는 그래프도.

＜제1 실시 형태＞

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접 시스템에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 참조 번호를 붙이는 것에 의해 대응 관계를 나타낸다. 본 실시 형태는, 가반형 용접 로봇을 고용한 경우의 일례이며, 본 발명의 용접 시스템은, 본 실시 형태의 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 6축의 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 용접 장치 또는 반자동 용접의 경우여도 좋다. 또, 용접의 종류에는, 아크 용접, 레이저 용접, 전자빔 용접 또는 일렉트로 슬래그 용접 등이 있다. 본 실시 형태에서는 일례로서 아크 용접의 예를 들지만, 어느 방법도 용융지가 형성하는 특성을 갖기 때문에, 본 발명은 아크 용접에 한정하지 않고, 레이저 용접, 전자빔 용접 등의 여러 가지의 용접 방법에서 적용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 본 발명의 효과를 현저하게 나타내는 것을 목적으로 하고, 용접이 곤란한 용접 개소와 자세로서, 편면 용접의 첫층 용접과 횡향 자세를 선택하고 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니고, 용접 개소, 용접 자세는 특별히 상관없다.

또, 본 실시 형태에서는, 용접 정보에 관한 오브젝트(대상)로서, 화상 데이터에 적어도 「용융지」를 포함하고, 「용융지」에 관한 특징점을 추출한다. 이 특징점의 추출 방법은 특별히 상관없지만, 본 실시 형태에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 학습 장치를 이용하여 특징점을 추출한다. 이하의 학습 장치와 관련되는 설명에 있어서, 「학습」또는 「기계 학습」이란, 학습 데이터 및 임의의 학습 알고리즘을 이용하여 학습을 행하는 것에 의해, 「학습 완료 모델」을 생성하는 것을 가리킨다. 학습 완료 모델은, 복수의 학습 데이터를 이용하여 학습이 진행되는 것에 의해, 적시 갱신되고, 동일한 입력이어도 그 출력이 변화해 나간다. 따라서, 학습 완료 모델은, 어느 시점에서의 상태인지를 한정하는 것은 아니다. 여기에서는, 학습에서 이용되는 모델을 「학습 모델」이라고 기재하고, 일정 정도의 학습이 행해진 학습 모델을 「학습 완료 모델」이라고 기재한다. 또, 「학습 데이터」의 구체적인 예에 대해서는 후술하지만, 그 구성은, 이용하는 학습 알고리즘에 따라 변경되어도 좋다. 또, 학습 데이터에는, 학습 그 자체에 이용되는 교사 데이터, 학습 완료 모델의 검증에 이용되는 검증 데이터, 학습 완료 모델의 테스트에 이용되는 테스트 데이터를 포함해도 좋다. 이하의 설명에서는, 학습에 관한 데이터를 포괄적으로 나타내는 경우는, 「학습 데이터」라고 기재하고, 학습 그 자체를 행할 때의 데이터를 나타내는 경우는 「교사 데이터」라고 기재한다. 또한, 학습 데이터에 포함되는 교사 데이터, 검증 데이터, 및 테스트 데이터를 명확하게 분류하는 것을 의도하는 것은 아니고, 예를 들면, 학습, 검증, 및 테스트의 방법에 따라서는, 학습 데이터 전부가 교사 데이터로도 될 수 있다.

［시스템 구성］

도 1은, 본 실시 형태에 따른 용접 시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다. 용접 시스템(50)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가반형 용접 로봇(100), 송급 장치(300), 용접 전원(400), 실드 가스 공급원(500), 로봇 제어 장치(600), 시각 센서(700), 및 데이터 처리 장치(800)를 포함하여 구성된다. 또한, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 특징을 6축의 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 용접 장치 또는 반자동 용접 등에 적용하는 경우에는, 그러한 구성에 맞추어 추가의 구성이 포함되어도 좋다.

로봇 제어 장치(600)는, 로봇용 제어 케이블(610)에 의해 가반형 용접 로봇(100)과 접속되고, 전원용 제어 케이블(620)에 의해 용접 전원(400)과 접속되어 있다. 로봇 제어 장치(600)는, 미리 가반형 용접 로봇(100)의 동작 패턴, 용접 개시 위치, 용접 종료 위치, 시공 조건, 용접 조건 등을 정한 티칭 데이터를 유지하는 데이터 유지부(601)를 갖고, 이 티칭 데이터에 근거하여 가반형 용접 로봇(100) 및 용접 전원(400)에 대해서 지령을 보내, 가반형 용접 로봇(100)의 동작 및 용접 조건을 제어한다.

또, 로봇 제어 장치(600)는, 후술하는 센싱에 의해 얻어지는 검지 데이터로부터 개선 형상 정보를 산출하는 개선 형상 정보 산출부(602)와, 당해 개선 형상 정보를 기초로 상기 티칭 데이터의 용접 조건을 보정하여 취득하는 용접 조건 취득부(603)를 갖는다. 그리고, 개선 형상 정보 산출부(602)와 용접 조건 취득부(603)에 의해, 제어부(604)가 구성되어 있다.

또한, 로봇 제어 장치(600)는, 티칭이나 가반형 용접 로봇(100)의 메뉴얼 조작 등을 행하기 위한 콘트롤러(이후, 「교시 펜던트」라고도 칭함)와 그 외의 제어 기능을 갖는 콘트롤러가, 일체로 되어 형성되어도 좋고, 교시 펜던트 및 그 외의 제어 기능을 갖는 콘트롤러의 2개로 나누는 등, 역할에 따라 복수로 분할해도 좋고, 가반형 용접 로봇(100)에 로봇 제어 장치(600)를 포함해도 좋다. 또한, 용접 현장에 있어서의 사용성의 관점으로부터, 티칭이나 가반형 용접 로봇(100)의 메뉴얼 조작 등을 행하기 위한 콘트롤러와, 그 외의 제어 기능을 갖는 콘트롤러의 2개로 나누는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 교시 펜던트 및 그 외의 제어 기능을 갖는 콘트롤러의 2개로 나누고, 도시하지 않는 교시 펜던트와 로봇 제어 장치(600)가 통신 케이블로 연결되고 있다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 로봇용 제어 케이블(610) 및 전원용 제어 케이블(620)을 이용하여 신호가 전송되고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 무선으로 송신해도 좋다.

용접 전원(400)은, 로봇 제어 장치(600)로부터의 지령에 의해, 소모 전극인 용접 와이어(211) 및 워크 Wo에 전력을 공급하는 것으로, 용접 와이어(211)와 워크 Wo 사이에 아크를 발생시킨다. 용접 전원(400)으로부터의 전력은, 파워 케이블(410)을 통해 송급 장치(300)에 전송되고, 송급 장치(300)로부터 전선관(conduit tube)(420)을 통해 용접 토치(200)에 전송된다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 용접 전원(400)으로부터의 전력은, 용접 토치(200) 선단의 컨택트 팁을 통해, 용접 와이어(211)에 공급된다. 또한, 용접 작업 시의 전류는, 직류 또는 교류여도 좋고, 또, 그 파형은 특별히 관계없다. 따라서, 전류는, 직사각형파나 삼각파 등의 펄스여도 좋다.

또, 용접 전원(400)은, 예를 들면, 파워 케이블(410)이 플러스 전극으로서 용접 토치(200) 측에 접속되고, 파워 케이블(430)을 마이너스 전극으로서 워크 Wo에 접속된다. 또한, 이것은 역극성으로 용접을 행하는 경우이며, 정극성으로 용접을 행하는 경우는 플러스 전극의 파워 케이블이 워크 Wo 측에 접속되고, 마이너스 전극의 파워 케이블이, 용접 토치(200) 측과 접속되어 있으면 된다.

［실드 가스 공급원］

실드 가스 공급원(500)은, 실드 가스가 봉입된 용기, 밸브 등의 부대 부재로 구성된다. 실드 가스 공급원(500)으로부터, 실드 가스가 가스 튜브(510)를 통해 송급 장치(300)에 전송된다. 송급 장치(300)에 전송된 실드 가스는, 전선관(420)을 통해 용접 토치(200)에 전송된다. 용접 토치(200)에 전송된 실드 가스는, 용접 토치(200) 내를 흘러, 노즐(210)에 가이드되고, 용접 토치(200)의 선단 측으로부터 분출한다. 본 실시 형태에서 이용하는 실드 가스로서는, 예를 들면, 아르곤(Ar)이나 탄산 가스(CO₂) 또는 이들 혼합 가스를 이용할 수 있지만, 바람직하게는, 100%의 CO₂ 가스로 용접하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 전선관(420)은, 튜브의 외피 측에 파워 케이블로서 기능하기 위한 도전로가 형성되고, 튜브의 내부에 용접 와이어(211)를 보호하는 보호관이 배치되고, 실드 가스의 유로가 형성되어 있다. 다만, 전선관(420)은, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 용접 토치(200)에 용접 와이어(211)를 송급하기 위한 보호관을 중심으로 하여, 전력 공급용 케이블이나 실드 가스 공급용 호스를 묶은 것을 이용할 수도 있다. 또, 예를 들면, 용접 와이어(211) 및 실드 가스를 보내는 튜브와, 파워 케이블을 개별적으로 설치할 수도 있다.

［송급 장치］

송급 장치(300)는, 용접 와이어(211)를 계속 내보내 용접 토치(200)에 보낸다. 송급 장치(300)에 의해 보내지는 용접 와이어(211)는, 특별히 한정되지 않고, 워크 Wo의 성질이나 용접 형태 등에 따라 선택되고, 예를 들면, 솔리드 와이어나 용융제 함유 와이어가 사용된다. 또, 용접 와이어의 선의 직경은, 특별히 상관없지만, 본 실시 형태에 있어서 바람직한 선의 직경은, 상한은 1.6mm이며, 하한은 0.9mm이다.

본 실시 형태에 따른 전선관(420)은, 튜브의 외피 측에 파워 케이블로서 기능하기 위한 도전로가 형성되고, 튜브의 내부에 용접 와이어(211)를 보호하는 보호관이 배치되고, 실드 가스의 유로가 형성되어 있다. 다만, 전선관(420)은, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 용접 토치(200)에 용접 와이어(211)를 송급하기 위한 보호관을 중심으로 하여, 전력 공급용 케이블이나 실드 가스 공급용의 호스를 묶은 것을 이용할 수도 있다. 또, 예를 들면, 용접 와이어(211) 및 실드 가스를 보내는 튜브와, 파워 케이블을 개별적으로 설치할 수도 있다.

［가반형 용접 로봇］

가반형 용접 로봇(100)은, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 가이드 레일(120)과, 가이드 레일(120) 상에 설치되고, 가이드 레일(120)에 따라 이동하는 로봇 본체(110)와, 로봇 본체(110)에 탑재된 토치 접속부(130)를 구비한다. 로봇 본체(110)는, 주로, 가이드 레일(120) 상에 설치되는 본체부(112)와, 본체부(112)에 장착된 고정 암부(114)와, 고정 암부(114)에 화살표 R1 방향으로 회전 가능한 상태에서 장착된 용접 토치 회전 구동부(116)로 구성된다.

토치 접속부(130)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 슬라이드 테이블(169)과 크랭크(170)를 통해, 용접 토치 회전 구동부(116)에 장착되어 있다. 토치 접속부(130)는, 용접 토치(200)를 고정하는 토치 클램프(132) 및 토치 클램프(134)를 구비하고 있다. 또, 본체부(112)에는, 용접 토치(200)가 장착되는 쪽과는 반대쪽에, 송급 장치(300)와 용접 토치(200)를 연결하는 전선관(420)을 지지하는 케이블 클램프(150)가 마련되어 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 워크 Wo와 용접 와이어(211) 사이에 전압을 인가하고, 용접 와이어(211)가 워크 Wo에 접촉했을 때에 생기는 전압 강하 현상을 이용하여, 개선(10)의 표면 등을 센싱하는 터치 센서를 검지 수단으로 한다. 검지 수단은, 본 실시 형태의 터치 센서에 한정되지 않고, 화상 센서, 레이저 센서 등, 또는 이들 검지 수단의 조합을 이용해도 좋지만, 장치 구성의 간편성 때문에 본 실시 형태의 터치 센서를 이용하는 것이 바람직하다.

로봇 본체(110)의 본체부(112)는, 도 2의 화살표 X로 나타내는 바와 같이, 지면에 대해서 수직 방향으로서 용접선 방향이 되는 X축 방향으로, 로봇 본체(110)를 가이드 레일(120)에 따라 이동시키는 X축 이동 기구(181)를 구비한다. 또, 본체부(112)는, 고정 암부(114)를 본체부(112)에 대해서, 슬라이드 지지부(113)를 통해, X축 방향 및 Z축 방향에 대해서 수직으로 되는 개선(10)의 폭 방향인 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 기구(182)를 구비한다. 또한, 본체부(112)는, X축 방향에 대해 수직으로 되는 개선(10)의 깊이 방향으로 로봇 본체(110)를 이동시키는 Z축 이동 기구(183)를 구비한다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 토치 접속부(130)가 장착된 슬라이드 테이블(169), 크랭크(170) 및 용접 토치 회전 구동부(116)는, 용접 와이어(211)의 선단을 근사 직선에 따라 이동시키는 근사 직선 이동 기구(180)를 구성하고 있다.

구체적으로는, 용접 토치 회전 구동부(116)에 고정된 도시하지 않는 모터의 회전축(168)에 크랭크(170)가 고정되고, 크랭크(170)의 선단이, 슬라이드 테이블(169)의 일단에 연결 핀(171)에 의해 연결되고 있다. 슬라이드 테이블(169)은 중간부에 긴 홈(169a)을 구비하고, 용접 토치 회전 구동부(116)에 고정된 고정 핀(172)이 긴 홈(169a)에 슬라이딩 자유롭게 감합(嵌合)한다.

이것에 의해, 도시하지 않는 모터에 의해 크랭크(170)가 회전축(168)을 중심으로 하여 회전 이동하면, 슬라이드 테이블(169)은, 고정 핀(172)을 지점으로 하여 회전 이동함과 동시에, 감합하는 고정 핀(172)에 안내되어 긴 홈(169a)에 따라 이동한다. 즉, 용접 토치(200)가 부착된 토치 접속부(130)는, 크랭크(170)가 도 3 및 도 4에 나타내는 화살표 R2에 나타내는 바와 같이 회전 이동하는 것으로, 용접 토치(200)를 기울이면서, X축 방향에 대해 용접 와이어(211)의 선단을 도 4에 가상선 IL로 나타내는 근사 직선에 따라 구동한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 X축 방향으로 이동하는 기구는, 상술한 X축 이동 기구(181)와 근사 직선 이동 기구(180)가 있고, 이후, 이러한 기구를 구별하여 설명하는 경우에는, X축 이동 기구(181)에 의해 X축 방향으로 이동할 때는 「XA축 방향」이라고 나타내고, 근사 직선 이동 기구(180)에 의해 X축 방향으로 이동할 때는 「XB축 방향」이라고 나타내고, 어느 쪽의 기구도 특별히 상관없는 경우는, 간단히 「X축 방향」이라고 기재하여 설명하는 것으로 한다.

또, 용접 토치 회전 구동부(116)는, 도 2에 화살표 R1로 나타내는 바와 같이, 고정 암부(114)에 대해서 회전 가능하게 장착되어 있고, 최적의 각도로 조정하여 고정할 수 있다.

이상과 같이, 로봇 본체(110)는, 그 선단부인 용접 토치(200)를, 3개의 방향, 즉 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향에 대해, 4개의 자유도, 즉, 근사 직선 이동 기구(180), X축 이동 기구(181), Y축 이동 기구(182), Z축 이동 기구(183)에 의해 구동 가능하다. 다만, 로봇 본체(110)는, 이것에 한정되는 것이 아니고, 용도에 따라, 임의의 수의 자유도로 구동 가능한 것으로 해도 좋다.

이상과 같이 구성되는 것으로, 토치 접속부(130)에 장착된 용접 토치(200)의 용접 와이어(211)의 선단부는, 임의의 방향을 향할 수 있다. 즉, 로봇 본체(110)는, 가이드 레일(120) 상을 X축 방향으로 구동 가능하다. 또, 용접 토치(200)는, 개선(10)의 폭 방향인 Y축 방향 또는 개선(10)의 깊이 방향인 Z축 방향으로 구동 가능하다. 또, 크랭크(170)에 의한 구동에 의해, 예를 들면, 후술하는 전진각 또는 후퇴각을 마련하는 등의 시공 상황에 따라, 용접 토치(200)를 기울어지게 할 수 있다.

가이드 레일(120)의 아래쪽에는, 예를 들면 자석 등의 설치 부재(140)가 마련되어 있고, 가이드 레일(120)은, 설치 부재(140)에 의해 워크 Wo에 대해서 착탈이 용이해지도록 구성되어 있다. 가반형 용접 로봇(100)을 워크 Wo에 세팅하는 경우, 오퍼레이터는 가반형 용접 로봇(100)의 양측 손잡이(160)를 잡는 것에 의해, 가반형 용접 로봇(100)을 워크 Wo 상에 용이하게 세팅할 수 있다.

［시각 센서］

시각 센서(700)는, 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device) 카메라에 의해 구성된다. 시각 센서(700)의 배치 위치는 특별히 상관없고, 시각 센서(700)는, 가반형 용접 로봇(100)에 직접 장착되어도 좋고, 또, 감시 카메라로서, 주변의 특정의 장소에 고정되어도 좋다. 가반형 용접 로봇(100)에 시각 센서(700)를 직접 장착한 경우에는, 시각 센서(700)는, 가반형 용접 로봇(100)의 동작에 아울러, 용접 토치(200)의 선단 주변을 촬영하도록 이동한다. 시각 센서(700)를 구성하는 카메라의 대수는 복수라도 좋다. 예를 들면, 기능이나 설치 위치가 다른 복수의 카메라를 이용하여 시각 센서(700)가 구성되어도 좋다.

또, 시각 센서(700)에 의해 촬영하는 방향도 특별히 관계없다. 예를 들면, 용접이 진행하는 방향을 전방으로 한 경우에, 전방 측을 촬영하도록 배치해도 좋고, 측면 측, 후방 측을 촬영하도록 배치해도 좋다. 따라서, 시각 센서(700)에 의한 촬영 범위는, 적절히 결정하면 좋다. 또한, 용접 토치(200)의 간섭을 억제하기 위해서, 전방 측으로부터 촬영하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는, 전방 측으로부터의 촬영으로 하고 있다. 촬영된 화상은 데이터 처리 장치(800)에 송신되어, 데이터 처리 장치(800) 측에서 이용된다. 이 때, 데이터 처리 장치(800)는, 촬영된 화상 중에서, 예를 들면, 소정의 간격으로 임의의 화상을 취득하고, 후술하는 처리에 이용해도 좋다. 여기서 취득하는 방법이나 취득하는 설정은, 예를 들면, 시각 센서(700)의 구성이나 기능, 데이터 처리 장치(800)의 성능 등에 따라 전환되어도 좋다.

본 실시 형태에 있어서는, 가반형 용접 로봇(100)에 직접 부착하고, 고정한 시각 센서(700)를 이용하여, 화상 데이터에 포함하는 오브젝트(대상)로서 적어도, 워크 W, 용접 와이어(211), 및 아크가 포함되는 촬영 범위로 되도록, 용접 화상으로서 동화상을 촬영한다. 또한, 용접 화상과 관련되는 각종 촬영 설정은, 미리 규정되어 있어도 좋고, 용접 시스템(50)의 동작 조건에 따라 전환되어도 좋다. 촬영 설정으로서는, 예를 들면, 프레임 레이트, 화상의 픽셀 수, 해상도, 셔터 스피드 등을 들 수 있다.

용접 시스템(50)을 구성하는 각 부위는, 유선/무선의 각종 통신 방식에 의해, 통신 가능하게 접속된다. 여기서의 통신 방식은, 1개로 한정하는 것은 아니고, 복수의 통신 방식을 조합하여 접속되어도 좋다.

도 5는, 시각 센서(700)의 배치 위치를 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 용접 토치(200)나 개선의 방향은, 용접의 자세에 따라 다르기 때문에, 도 5에 나타내는 방향은 일례이다. 본 실시 형태의 경우, 워크 W는 맞댄 이음새(butt joint)이다. 워크 W는, 2매의 금속판이며, 개선을 사이에 두고 맞대고 있다. 본 실시 형태에서는 횡향 자세를 예로 들고, 이 경우에, 상판 측의 워크를 W1(이후, 상판 W1로 칭함), 하판 측의 워크를 W2(이후, 하판 W2로 칭함)로서 설명한다. 또, 맞대고 있는 2매의 금속판의 이면 측에는, 세라믹제의 뒷받침재(14)가 장착되어 있다. 또한, 이면 측에는 메탈계의 뒷받침재를 사용해도 좋고, 뒷받침재가 없어도 좋다. 따라서, 뒷받침재의 재질은 특별히 한정하는 것은 아니고, 워크 W의 재질 등에 따라 달라도 좋다. 맞댄 이음새에서는, 개선에 따라 한 방향으로 아크 용접이 행해진다. 이하에서는, 용접이 진행하는 방향을 「용접 방향」이라고 한다. 도 5에서는, 용접이 진행하는 방향을 화살표로 나타내고 있다. 이 때문에, 용접 토치(200)는, 시각 센서(700)의 후방에 위치하고 있다.

도 6은, 시각 센서(700)에서 촬영하여 취득된 화상 데이터의 일례로 된다. 도 6의 각 화상 데이터는, 좌표를 갖고, X축과 Y축의 2축으로 이루어지는 좌표 평면으로 된다. X축은 용접 방향을 나타내고, Y축은 X축에 직교하는 방향을 나타낸다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 시각 센서(700)의 촬영 범위는, 워크 W의 용접 위치를 포함하고, 아크 용접 중에 있어서의 용접 위치의 화상을 촬영한다. 이 화상에는, 용융지, 용접 와이어(211), 및 아크가 포함된다. 화상(611)은, 하향 용접의 경우에 촬영된 화상 데이터의 예를 나타낸다. 화상(612)은, 횡향 용접의 경우에 촬영된 화상 데이터의 예를 나타낸다. 화상(612)의 경우, X축을 따라 화상의 왼쪽에서 오른쪽으로 향해 용접이 진행되고 있는 예를 나타내고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 시각 센서(700)는, 예를 들면, 1024×768 픽셀의 정지 화상을 연속하여 촬영할 수 있다. 환언하면, 시각 센서(700)는, 용접 화상을 동화상으로서 촬영하는 것이 가능하다. 시각 센서(700)에 의해 촬영 가능한 정지 화상의 해상도는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 시각 센서(700)가 복수의 카메라로 구성되는 경우에, 복수의 카메라 각각이 다른 해상도의 용접 화상을 취득해도 좋다. 또, 후술하는 학습 완료 모델에 입력하기 전에, 처리 시간을 단축하는 것을 목적으로 하여 촬영된 용접 화상으로부터 임의의 특징 영역을 자르는 등의 전처리를 행해도 좋다. 임의의 특징 영역은, 소정의 영역이 중심에 위치하도록 배치된 고정 사이즈의 범위여도 좋다. 또, 임의의 특징 영역의 사이즈는, 용접 상황에 따라 변경되어도 좋다.

［데이터 처리 장치의 구성］

도 7은, 데이터 처리 장치(800)의 구성예를 설명하기 위한 설명도이다. 데이터 처리 장치(800)는, 예를 들면 컴퓨터로 구성된다. 컴퓨터는, 본체(810), 입력부(820), 및 표시부(830)를 포함하여 구성된다. 본체(810)는, CPU(811), GPU(Graphical Processing Unit)(812), ROM(813), RAM(814), 비휘발성 기억 장치(815), 입출력 인터페이스(816), 통신 인터페이스(817), 영상 출력 인터페이스(818), 및 산출부(819)를 포함하여 구성된다. CPU(811), GPU(812), ROM(813), RAM(814), 비휘발성 기억 장치(815), 입출력 인터페이스(816), 통신 인터페이스(817), 영상 출력 인터페이스(818), 및 산출부(819)는, 버스나 신호선에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.

비휘발성 기억 장치(815)에는, 소정의 학습 데이터를 이용하여 딥 러닝을 실행하는 학습 프로그램(815A), 학습 프로그램(815A)의 실행을 통해서 생성되는 학습 완료 모델(815B), 학습 완료 모델(815B)을 이용하여 용접에 관한 용접 정보를 생성하는 정보 생성 프로그램(815C), 및, 화상 데이터(815D)가 기억되어 있다. 이 외에, 비휘발성 기억 장치(815)에는, 운영 시스템이나 애플리케이션 프로그램도 설치되어 있다.

CPU(811) 및 GPU(812)에 의한 프로그램의 실행에 의해, 데이터 처리 장치(800)는 각종 기능을 실현한다. 본 실시 형태의 경우, 데이터 처리 장치(800)는, 기계 학습에 의해 학습 완료 모델을 생성하는 기능과, 학습 완료 모델을 이용하여 실제 용접 시의 각종 처리를 행하는 기능을 실현한다. 이것의 기능의 내용에 대해서는 후술한다. 또한, 학습 완료 모델을 생성하는 기능과, 실제 용접의 실행 시에 학습 완료 모델로부터 출력되는 정보에 근거하여 제어 처리를 실행하는 기능에 맞추어 데이터 처리 장치(800)를 나누어도 좋다. 범용성의 관점으로부터 보면, 각각의 기능에 맞추어, 데이터 처리 장치(800)를 나누는 것이 보다 바람직하다. GPU(812)는, 학습 프로그램(815A) 및 정보 생성 프로그램(815C)을 실행할 때의 연산 장치로서 사용된다. ROM(813)에는, CPU(811)에 실행되는 BIOS(Basic Input Output System) 등이 기억되어 있다. RAM(814)은, 비휘발성 기억 장치(815)로부터 판독된 프로그램의 작업 영역으로서 사용된다.

입출력 인터페이스(816)는, 키보드, 마우스 등으로 구성되는 입력부(820)에 접속되어 있다. 입출력 인터페이스(816)에는, 시각 센서(700)도 접속되어 있다. 시각 센서(700)로부터 출력된 화상 데이터가 입출력 인터페이스(816)를 통해 CPU(811)에 부여된다. 통신 인터페이스(817)는, 유선 또는 무선 통신용의 통신 모듈이다. 영상 출력 인터페이스(818)는, 예를 들면 액정 디스플레이나 유기 EL(Electro-Luminescence) 디스플레이로 구성되는 표시부(830)에 접속되어 있고, CPU(811)로부터 주어진 영상 데이터에 따른 영상 신호를 표시부(830)에 출력한다. 산출부(819)는, CPU(811)나 GPU(812)와 제휴하여, 본 실시 형태에 따른 각종 처리를 실행한다. 산출부(819)의 처리의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

［학습 모델의 생성］

이하, 본 실시 형태에서, 화상 데이터로부터 추출하는 특징점 및 특징점을 추출하는 학습 완료 모델에 대해 설명한다. 도 8은, 학습 처리에 의한 학습 완료 모델(815B)의 생성 프로세스를 개념적으로 설명하는 도면이다. 본 실시 형태에 있어서의 학습 완료 모델(815B)은, 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 의해 구성되어 있고, 복수의 컨볼루션층, 및 복수의 풀링층을 포함하고 있다. 또한, 컨볼루션 뉴럴 네트워크의 구성은 상기로 한정하는 것은 아니고, 층 수나 구성이 다른 구성이어도 좋다.

학습 완료 모델(815B)은, 시각 센서(700)로부터 출력되는 화상 데이터를 입력으로 하고, 화상 데이터에 나타나는 여러가지 용접 정보와 관련되는 특징점을 출력한다. 본 실시 형태에 있어서, 학습 완료 모델(815B)에 입력되는 화상 데이터에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 적어도, 오브젝트(대상)로서, 용융지, 용접 와이어, 및 아크를 포함하고, 이들 각 오브젝트, 또는 복수의 오브젝트간으로부터 얻어지는 특징점을 추출한다. 그리고, 추출한 특징점에 근거하여, 아크 안정성, 용착량, 아크 모방 상황 또는 용입 상태 등과 같은 용접 정보를 실시간으로 얻는 것이 가능해진다. 또한, 이 화상 데이터는, 이하, 용접 화상이라고 칭하는 경우도 있다.

본 실시 형태에서는, 용접 정보와 관련되는 특징점으로서, 용접 와이어(211)의 선단(와이어 선단), 아크의 중심점(아크 중심), 용융지의 좌우(또는 상하)의 선단의 위치, 용융지의 좌우(또는 상하)의 단부의 위치를 사용한다. 교사 데이터로서 이용하는 특징점의 입력은, 교시 작업을 지원하는 조작 화면의 지시에 따라, 오퍼레이터가 용접 화상 위의 특정 위치를 지정하는 것으로 행해진다. 따라서, 교사 데이터는, 용접 화상과 오퍼레이터에 의해 지정된 용접 정보로서의 좌표 정보가 되는 특징점을 쌍으로 하여 구성된다. 학습 처리에서는, 학습 모델로부터 출력되는 용접 정보와, 교사 데이터에 포함되는 용접 정보를 비교하고, 그 오차를 피드백하는 것에 의해 파라미터를 조정한다. 이 처리를 반복하는 것으로, 학습이 진행된다.

도 9는, 교시 작업에 이용하는 화면의 일례를 설명하는 도면이다. 도 9에 나타내는 용접 화상에는, 용융지(15), 용접 와이어(211), 아크(16)가 포함되어 있다. 도 9에서는, 용융지(15)를 빗금으로 나타낸다. 또한, 도 9에 있어서의, 「우단」이나 「좌단」은, 화상에 있어서의 좌우를 나타내고 있는 것에 불과하고, 용접의 자세와 화상의 방향에 따라, 「상단」이나 「하단」 등으로 치환해도 좋다.

또, 도 10은, 횡향 자세의 용접에 의해 얻어지는 용접 화상의 구체적인 예와, 그 용접 화상 내의 용접 정보의 예를 나타내는 설명도이다. 여기에서는 설명을 용이하게 하기 위해서, 용접 화상 위에, 특징점에 의해 나타내는 좌표에 상당하는 위치를 묘화하여 나타내고 있다. 또한, 상술한 바와 같이 화상은 좌표를 갖고, X축과 Y축의 2축으로 이루어지는 좌표 평면으로 된다.

본 실시 형태에서는, 시각 센서(700)는, 용접선 방향과 X축 방향을 평행하도록 설치하기 때문에, 본 실시 형태에 있어서는, X축 방향은 용접선 방향이라고 바꾸어 말해도 좋다. 또, Y축 방향은 X축의 수직 방향이며, 환언하면, 용접선의 수직 방향인 개선폭 방향으로 되기 때문에, Y축 방향은 개선폭 방향이라고 바꾸어 말해도 좋다. 또한, 본 실시 형태의 가반형 로봇이 움직이는 X축은 용접선 방향이 되므로, 가반형 로봇이 움직이는 X축과 용접 화상 위의 X축도 방향이 동일하게 되고, Y축 방향도 가반형 로봇이 움직이는 Y축과 용접 화상 위의 Y축 방향도 동일하다고 할 수 있다.

본 실시 형태의 경우, 특징점으로서, 아크 중심의 좌표 위치(ArcX, A rcY), 와이어 선단의 좌표 위치(WireX, WireY), 용융지 선단 하의 좌표 위치(Pool_Lead_Lx, Pool_Lead_Ly), 용융지 선단 상의 좌표 위치(Pool_Lead_Rx, Pool_Lead_Ry), 용융지 하단의 좌표 위치(Pool_Ly), 용융지 상단의 좌표 위치(Pool_Ry)가 오퍼레이터에 의해 교시된다. 특징점의 입력은, 화면 상의 특정 위치를 오퍼레이터가 지시하는 것으로 실행된다. 용접 와이어(211)와 아크의 경계를 부여하는 좌표는, 와이어 선단의 위치 좌표의 일례이다. 또, 용융지 선단 하, 용융지 선단 상, 용융지 하단, 용융지 상단은, 용융지(15)의 거동에 관한 특징점의 일례이다. 예를 들면, 용융지 하단과 용융지 상단의 특징점을 알 수 있으면, 용융지(15)의 폭을 계산할 수 있다.

［기하학량 데이터］

본 실시 형태에서는, 미리 정한 어느 하나의 용융지 선단 상의 위치와 와이어 선단의 위치의 X방향의 차(이후, 「LeadX」라고 칭함), 용융지 선단 상과 용융지 선단 하의 차(이후, 「LeadW」라고 칭함), 및 용융지 선단 상과 용융지 선단 하를 연결하는 선과 용접 화상의 X축 방향이 이루는 각도(이후, 「선단 경사각」이라고 칭함)의 3개를 적어도 산출한다. 본 실시 형태에 있어서, 이와 같이, 특징점에 근거하여 산출되는 수치 데이터를 기하학량 데이터라고도 칭한다.

또한, 이 기하학량 데이터를 산출하고, 기하학량 데이터를 미리 정한 간격으로 샘플링하고, 그 샘플링 데이터에 근거하여, 후술하는 자동 용접 제어를 행한다. 또한, 이 샘플링 데이터를, 이하, 시계열 데이터라고도 칭한다. 또, 단위 시간당 샘플링수는 화상의 프레임수(fps：frames per second)와 동수여도 좋고, 필요에 따라서, 솎아내져도 좋다. 도 11 및 도 12의 용접 화상을 기초로 구체적으로 설명한다. 학습 완료 모델로부터 출력된 특징점 중, 용융지 선단 하의 좌표 위치(Pool_Lead_Lx, Pool_Lead_Ly), 용융지 선단 상의 좌표 위치(Pool_Lead_Rx, Pool_Lead_Ry), 와이어 선단의 좌표 위치(WireX, WireY)를 이용한다. 본 실시 형태에 있어서는, LeadX의 산출은, 아래와 같이, 용융지 선단 상의 좌표 위치와 와이어 선단의 좌표 위치에 근거하지만, 용융지 선단 위치는 상측에 한정되는 것은 아니고, 목적에 따라, 용융지 선단 하의 좌표 위치를 이용해도 좋다. 본 실시 형태의 경우, 산출부(819)는, 용융지 선단 상의 좌표 위치와 와이어 선단의 좌표 위치의 X축 방향의 차(「Pool_Lead_Rx」-「WireX」)로서 산출한다. 또, LeadW는, 용융지 상단의 좌표 위치와 용융지 하단의 좌표 위치의 Y축 방향의 차(「Pool_Lead_Ry」-「Pool_Lead_Ly」)로서 산출한다. 이 때, 산출하는 거리는 픽셀수라도 좋고, 「mm」나 「cm」와 같은 임의의 단위로 환산해도 좋다. 도 11의 예에서는, LeadX가 5.2［mm］, LeadW가 5.0［mm］로서 검출된 예를 나타내고 있다.

이러한 기하학량 데이터인 LeadX 및 LeadW의 시계열 데이터를 취하는 것으로, 용접의 정상도를 판정할 수 있고, 후술하는 바와 같이, 비정상이라고 판단된 경우는, 용접 속도를 보정하고, 정상 상태로 되돌리도록 자동 제어가 행해진다. 또한, 기하학량 데이터인 LeadX 및 LeadW의 시계열 데이터를 모니터 상에 표시시키고, 모니터링을 행해도 좋다.

또, 기하학량 데이터인 「선단 경사각」은, 용융지 선단 하의 좌표 위치와 용융지 선단 상의 좌표 위치의 2점과 좌표 위치(Pool_Lead_Rx(상판 측 X), Pool_Lead_Ly(하판 측 Y))에 근거하여 각도를 산출한다. 또한, 각도의 산출 방법은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 삼각 함수를 이용하여 산출해도 좋다. 자세한 것은 후술하지만, 「선단 경사각」의 시계열 데이터는, 외란의 영향을 판정 가능하게 하고, 외란의 영향을 완화하도록 자동 제어가 이루어진다. 즉, 본 실시 형태에서는, 적어도, 용접을 안정시키기 위한 자동 제어와 외란의 영향을 완화시키기 위한 자동 제어가 행해진다.

또, 예시의 「선단 경사각」은 물론, 본 실시 형태에서 산출하는 기하학량은, 용접에 위빙을 적용하면, 각 오브젝트의 변동이 보다 커지고, 기하학량의 산출치에 편차가 생길 우려가 있다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 위빙을 적용하는 경우에는, 이 위빙의 악영향을 억제하기 위해서, 미리 정한 위빙 끝점으로부터 다른 한쪽의 끝점으로 이동하는 범위 사이에 있어서, 미리 정한 샘플링수로 측정하는 것이 바람직하다. 즉, 위빙의 주기를 고려하여, 기하학량을 산출하기 위한 화상 데이터의 샘플링 타이밍이나 샘플링수를 결정해도 좋다. 또한, 오브젝트 중, 특히 용융지는 위빙에 의한 영향이 현저하고, 기하학량으로서, 본 실시 형태와 같이 「선단 경사각」을 이용하는 경우에 특히 유용하다고 할 수 있다. 또, 본 실시 형태와 같이 횡향 자세인 경우, 하판 측의 위빙 끝점으로부터 상판 측의 위빙 끝점으로 이동하는 범위 사이에 있어서, 미리 정한 샘플링수로 측정하는 것이 보다 바람직하다. 다시 말하면, 상판 측의 위빙 끝점으로부터 하판 측의 위빙 끝점으로의 이동시의 화상 데이터는, 이용하지 않도록 하면 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 선단 경사각의 기하학량 데이터에 부가하여, 일례로서, LeadX, LeadW의 기하학량 데이터를 산출했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 단일의 오브젝트로부터 얻어지는, (1) 단일 또는 복수의 특징점의 좌표 위치, (2) 임의의 복수의 특징점 간의 거리, (3) 임의의 복수의 특징점에 의해 형성되는 면적 중 어느 하나를 기하학량 데이터로서 취급해도 좋다. 또는, 다른 오브젝트로부터 얻어지는, (4) 각 오브젝트의 대응하는 특징점 간의 거리의 샘플링을 기하학량 데이터로서 취급해도 좋다.

(1) 단일 또는 복수의 특징점의 좌표 위치의 경우를, 보다 구체적으로 설명하면, 단일의 오브젝트가 아크인 경우에, 아크 중심의 좌표 위치인 ArcX와 ArcY의 기하학량 데이터를 산출하는 것에 의해, 아크의 안정성을 판정할 수 있다. 또, (2) 임의의 복수의 특징점 간의 거리는, 용융지의 오브젝트로부터 얻어지는 상술한 LeadW를 들 수 있다.

(3) 임의의 복수의 특징점에 의해 형성되는 면적은, 예를 들면 용융지의 면적을 이용할 수 있고, 용착량의 평가를 할 수 있다. 또, (4) 각 오브젝트의 특징점 간의 거리는, 용접 와이어와 용융지가 다른 오브젝트간으로부터 얻어지는 상술한 LeadX나, 와이어 선단 위치와 용융지 중심 위치의 차, 개선과 용융지 선단의 거리 등의 시계열 데이터를 들 수 있다. 와이어 선단 위치와 용융지 중심 위치의 거리로 이루어지는 기하학량 데이터는 용접선 모방에 적용할 수 있다. 또, 개선과 용융지 선단의 거리로 이루어지는 기하학량 데이터는 용입의 판정에 적용할 수 있다.

［오정렬］

여기서, 본 실시 형태에 따른 오정렬과, 그 특징점에 대한 영향에 대해 설명한다. 도 13은, 횡향 용접에 있어서의 오정렬을 설명하기 위한 예의 도면이다. 도 13에 있어서, 상판이 하판보다 용접 토치(200) 측에 위치하는 것에 의해 오정렬이 생기고 있는 예를 나타내고 있다. 또, 오정렬이, 1mm, 2mm, 3mm인 경우의 화상의 예를 나타내고 있다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 용융지 선단 상과 용융지 선단 하의 위치가 변동한다. 예를 들면, 오정렬이 1mm인 경우, 선단 경사각은 ∼63°가 얻어진다. 오정렬이 2mm인 경우, 선단 경사각은 ∼53°가 얻어진다. 오정렬이 3mm인 경우, 선단 경사각은 ∼50°가 얻어진다.

또한, 오정렬은, 하판이 상판보다 용접 토치(200) 측에 위치하는 경우도 있을 수 있다. 또, 용접 자세에 따라, 생기기 쉬운 오정렬도 다르다. 따라서, 도 13에 나타내는 예로 한정하는 것은 아니고, 여러가지 오정렬에 대응하도록 고려되어도 좋다.

도 14는, 본 실시 형태에 따른 선단 경사각의 도출 시에 이용하는 특징점의 예를 설명하기 위한 예의 도면이다. 도 14는, 예를 들면, 도 10에 나타내는 화상을 단순화하여 나타내고 있다. 화상(1400)에 있어서, 용융지(1401), 미용융부(1402), 용융지 상단(1403), 용융지 하단(1404), 용융지 경계(1405)가 나타나고 있다. 용융지 경계(1405)는, 용접의 진행 방향 측의 경계를 나타내고 있다. 용융지 상단(1403)이나 용융지 하단(1404)은, 워크 W의 개선면 상에 대응하고 있어 좋다. 화상(1410)에서는, 선단 경사각의 도출을 위해, 용융지 상단(1403) 상의 용융지 선단 상과, 용융지 하단(1404) 상의 용융지 선단 하를 각각 특징점(1411, 1412)으로서 이용하는 예를 나타내고 있다.

특징점의 위치는 상기로 한정하는 것은 아니고, 예를 들면, 화상(1420)에 나타내는 바와 같이, 용융지 상단(1403) 상의 용융지 선단 상의 특징점(1411)을 대신하여, 용융지 경계(1405) 상의 특징점(1421)을 이용해도 좋다. 또, 경계 상의 특징점 중, 용접의 진행 방향으로 가장 선행하고 있는 위치를 특징점이라고 해도 좋다.

또, 선단 경사각의 도출 시에 이용하는 특징점은 2개로 한정하는 것은 아니고, 3점 이상을 이용해도 좋다. 예를 들면, 화상(1430)에 나타내는 바와 같이, 용융지 상단(1403) 상의 용융지 선단 상의 특징점(1431)과, 용융지 하단(1404) 상의 용융지 선단 하의 특징점(1433)에 부가하여, 용융지 경계(1405) 상의 특징점(1432)을 이용해도 좋다. 특히, 화상(1440)에 나타내는 바와 같이, 용융지 경계(1405)의 형상이 극단적인 형상인 경우에는, 용융지 상단(1403) 상의 용융지 선단 상의 특징점(1441), 용융지 하단(1404) 상의 용융지 선단 하의 특징점(1443), 용융지 경계(1405) 상의 특징점(1442)과 같이 3 이상의 특징점을 이용해도 좋다.

각 특징점은, 상기의 학습 완료 모델(815B)의 출력에 근거하여, 특정되어도 좋다. 따라서, 취급하는 특징점에 따라, 학습 완료 모델(815B)의 출력에 대해서 산출부(819)가 적용할 처리를 변경해도 좋다.

［외란의 판정 방법 및 외란 판정 시의 처리 방법］

용접에 있어서의 외란이란, 예를 들면, 워크의 오정렬, 가스 유량의 감소, 자기 쏠림, 와이어 송급의 불안정, 전류 공급의 불안정, 워크로의 기름 부착, 워크의 녹 등을 들 수 있다. 이들 요인은 모두 용융지의 거동에 영향을 주는 것이며, 발명자는, 적어도 용접 방향에 대해, 전방의 용융지와 미용융부의 경계 위치에 있어서의 특징점을 복수 추출하고, 그 특징점에 근거하여 산출되는 기하학량에 의해, 외란의 영향을 판정할 수 있는 것을 찾아냈다. 그 외란의 판정 결과에 근거하여, 용접 조건 등의 보정을 행하는 것에 의해, 외란에 강한 자동 제어를 실현하는 것이다. 이하에, 본 실시 형태에 따른 외란의 판정 방법에 대해 상세하게 설명한다.

본 실시 형태에 있어서는, 전방의 용융지와 미용융부의 경계 위치에 있어서의 특징점으로서, 상술한 바와 같이, 용융지 선단 하의 좌표 위치(Pool_Lead_Lx, Pool_Lead_Ly), 용융지 선단 상의 좌표 위치(Pool_Lead_Rx, Pool_Lead_Ry)를 추출한다. 도 14를 이용하여 상술한 바와 같이, 용융지와 미용융부의 경계 위치에 있어서의 특징점의 수는 2점이 아니어도 좋고, 추출하는 위치도 선단 상이나 선단 하로 한정되지 않는다. 예를 들면, 용융지 폭의 중앙 위치의 용융지와 미용융부의 경계 좌표 위치를 취해도 좋다. 또한, 용융지와 미용융부의 경계 위치에 있어서의 정보를 가장 상세하게 얻을 수 있기 때문에, 본 실시 형태와 같이, 적어도, 용융지 선단 하의 좌표 위치(Pool_Lead_Lx, Pool_Lead_Ly), 용융지 선단 상의 좌표 위치(Pool_Lead_Rx, Pool_Lead_Ry)를 추출하는 것이 바람직하다.

또, 기하학량이란, 예를 들면, 추출한 특징점에 근거하여 산출되는 각도, 곡률, 거리, 면적 등을 들 수 있고, 적어도 이들 하나의 기하학량을 산출하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 용융지 선단 하와 용융지 선단 상을 연결하는 선과 용접 화상의 X축 방향이 이루는 각도를 「선단 경사각」이라고 칭하여, 산출한다. 이 「선단 경사각」은, 특히, 외란으로서 발생하기 쉬운 「워크의 오정렬」에 대해, 정밀도 좋게 판정할 수 있기 때문에, 산출하는 기하학량으로서는, 적어도, 「선단 경사각」으로서 각도를 선택하는 것이 가장 바람직하다.

도 16을 이용하여, 본 실시 형태에 따른 외란의 판정 방법을 포함하는 처리에 대해 설명한다. 도 16은, 용접 화상으로부터 학습 완료 모델(815B)에 의해 특징점을 추출하고, 특징점에 근거하여 산출한 기하학량 데이터의 시계열 데이터에 근거하여, 자동 제어를 행하기 위한 보정 신호를 출력할 때까지의 흐름도가 된다. 본 실시 형태에서는, 외란 판정 처리(S1640)와, 용접 안정성 판정 처리(S1650)가 동시에 병행하여 실행되고, 각 처리 결과에 근거하여 제어가 행해진다. 우선, 외란의 판정 방법과 처리 방법(S1640)에 대해 설명하고, 용접 안정성의 판정 방법과 처리 방법(S1650)에 대해서는 후술한다.

이하의 처리는, 데이터 처리 장치(800)의 각 처리부가 비휘발성 기억 장치(815) 등에 기억된 각종 프로그램을 판독하여 실행하는 것에 의해 실현된다. 또, 본 처리 플로우는, 용접이 개시되는 것과 동시에 개시되고, 이에 따라, 시각 센서(700)에 의한 촬영도 개시된다.

(외란 판정 처리)

S1610에서, 데이터 처리 장치(800)는, 자동 용접이 실행되고 있는 동안, 시각 센서(700)로부터 용접 위치를 촬상한 용접 화상을 수신한다.

S1620에서, 데이터 처리 장치(800)는, S1610에서 수신한 용접 화상의 전처리로서 화상 처리를 행한다. 화상 처리는 예를 들면, 축소하거나, 농담 화상으로 변환하거나 하는 것을 들 수 있다. 또한, 다른 처리가 더 행해져도 좋고, 처리 부하 등에 따라 처리의 일부가 생략되어도 좋다.

S1630에서, 데이터 처리 장치(800)는, S1620에서 전처리한 용접 화상을, 상술한 학습 완료 모델(815B)에 입력하고, 그 결과로서 출력되는 용접 정보로서의 특징점을 취득한다. 본 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 아크 중심의 좌표 위치(ArcX, ArcY), 와이어 선단의 좌표 위치(WireX, WireY), 용융지 선단 하의 좌표 위치(Pool_Lead_Lx, Pool_Lead_Ly), 용융지 선단 상의 좌표 위치(Pool_Lead_Rx, Pool_Lead_Ry), 용융지 하단의 좌표 위치(Pool_Ly), 용융지 상단의 좌표 위치(Pool_Ry)가 출력되어도 좋다.

S1640에서, 데이터 처리 장치(800)는, 외란 판정 처리를 행한다. 외란 판정 처리는, S1641~S1643의 공정으로 구성된다.

S1641에서, 데이터 처리 장치(800)의 산출부(819)는, 학습 완료 모델에 의해 출력된 특징점에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출한다. 본 실시 형태에서는, 용융지 선단 하의 좌표 위치와 용융지 선단 상의 좌표 위치의 2점과 좌표 위치(Pool_Lead_Rx(상판 측 X), Pool_Lead_Ly(하판 측 Y))로부터 산출된 각도로 되는 「선단 경사각」의 기하학량 데이터를 이용한다.

S1642에서, 산출부(819)는, 「선단 경사각」의 기하학량 데이터에 근거하여, 외란의 판정 정보를 취득한다. 본 실시 형태에 있어서는, 갭에 따라 임계치를 미리 설정하고, 임계치를 기준으로 하여 외란의 판정 정보를 출력한다. 또한, 이 임계치는 갭에 한정하지 않고 고정치로서 설정해도 좋다. 임계치에 대해서는, 예를 들면, 데이터베이스를 준비해 두고, 이것을 참조하는 구성이어도 좋다. 본 실시 형태의 횡향 자세 시에 있어서는, 미리 정한 임계치에 대해, 임계치를 하회하면, 외란으로 판정한다. 또한, 갭이란, 개선의 폭에 상당하고, 루트 갭이나 루트 간격이라고도 칭한다.

도 15는, 선단 경사각에 근거하여 외란을 판정한 경우의 판정 결과를 나타내는 그래프도이다. 도 15에 있어서, 가로축은 시간［s］을 나타내고, 왼쪽 세로축은 선단 경사각［°］을 나타내고, 오른쪽 세로축은 갭［mm］을 나타낸다. 여기에서는, 갭에 따라 임계치를 변경하는 예를 나타내고 있다. 또, 판정 플래그는, 온이나 오프의 2치를 나타내고, 도 15에서는, 그래프의 위쪽을 온으로 하고, 아래쪽을 오프로 한다. 판정 플래그가 온인 경우에는 외란이 생기고 있다고 판정하고 있는 상태이며, 판정 플래그가 오프인 경우에는 외란이 생기지 않았다고 판정하고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 15를 이용하여 설명하면, 본 실시 형태에서는, 갭이 7mm 미만인 경우에는 임계치를 마련하지 않는다. 한편, 갭이 7mm 이상이 되는 경우는, 임계치를 55°로서 설정한다. 따라서, 갭이 7mm 이상이고, 또한, 선단 경사각이 55°를 하회한 경우에, 외란이 발생하고 있다고 판정된다. 또한, 외란의 판정 정보는 본 실시 형태와 같이 정성적인 평가에 한정하지 않고, 정량적인 평가여도 좋다. 예를 들면, 산출한 각도와 임계치의 각도의 차분을 구하여, 외란의 강도를 정량적으로 평가해도 좋다.

S1643에서, 산출부(819)는, 외란의 판정 정보에 근거하여, 보정 신호를 산출한다. 본 실시 형태에서는, 위빙 시에 있어서, 상판 W1 측의 끝점에서 정지하는 시간(이후, 상판 단(端) 정지 시간이라고 칭함)을 보정한다. 보정하는 조건은, 용접 시공 상황에 맞추어 적절히 결정하면 되고, 특별히 상관없다. 예를 들면, 용접 전류, 아크 전압 또는 위빙에 관한 조건 등을 들 수 있다. 이러한 조건 중 적어도 하나를 보정하는 조건으로서 선택하면 좋지만, 제어의 용이함 때문에, 위빙에 관한 조건을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 위빙에 관한 조건은 여러 가지의 항목이 있고, 예를 들면, 위빙폭, 위빙 주파수, 단 정지 시간, 양단 간의 속도, 위빙 궤적 등을 들 수 있지만, 적어도 이들 중 하나를 선택하면 좋다. 또한, 용접 자세가 횡향 자세인 경우에는, 본 실시 형태와 같이, 단 정지 시간의 항목을 선택하면 바람직하고, 또한, 상판 단 정지 시간을 보정량으로서 선택하면 보다 바람직하다.

S1660에서, 데이터 처리 장치(800)는, 로봇 제어 장치(600)에, 외란의 판정 정보에 근거하여 산출된 보정 신호를 출력한다.

S1670에서, 데이터 처리 장치(800)는, 로봇 제어 장치(600)로부터 정지 지령을 수신했는지 여부를 판정한다. 여기서의 정지 지령은, 로봇 제어 장치(600)로부터 송신되는 용접의 정지 지령에 해당한다. 정지 지령을 수신하고 있지 않는 경우(S1670에서 NO), 데이터 처리 장치(800)의 처리는 S1610에 돌아온다. 한편, 정지 지령을 수신한 경우(S1670에서 YES), 본 처리 플로우를 종료한다.

(용접 안정성 판정 처리)

다음에, 용접 안정성의 판정 방법과 처리 방법(S1650)에 대해서는, 도 16을 이용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, S1610~S1630, S1660~S1670의 처리는, 외란 판정 처리와 동일한 내용의 처리를 행하는 것으로서 설명하지만 달라도 좋다. 또, 각 공정의 처리 결과를 공통으로 이용해도 좋다.

S1620에서, 데이터 처리 장치(800)는, S1610에서 수신한 용접 화상의 전처리로서 화상 처리를 행한다. 화상 처리는 예를 들면, 축소하거나 농담 화상으로 변환하거나 하는 것을 들 수 있다. 또한, 다른 처리가 더 행해져도 좋고, 처리 부하 등에 따라 처리의 일부가 생략되어도 좋다.

S1630에서, 데이터 처리 장치(800)는, S1620에서 전처리한 용접 화상을, 상술한 학습 완료 모델(815B)에 입력하고, 그 결과로서 출력되는 특징점을 취득한다. 본 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 아크 중심의 좌표 위치(ArcX, ArcY), 와이어 선단의 좌표 위치(WireX, WireY), 용융지 선단 하의 좌표 위치(Pool_Lead_Lx, Pool_Lead_Ly), 용융지 선단 상의 좌표 위치(Pool_Lead_Rx, Pool_Lead_Ry), 용융지 하단의 좌표 위치(Pool_Ly), 용융지 상단의 좌표 위치(Pool_Ry)가 출력되어도 좋다.

S1650에서, 데이터 처리 장치(800)는, 용접 안정성 판정 처리를 행한다. 용접 안정성 판정 처리는, S1651~S1653의 공정으로 구성된다.

S1651에서, 데이터 처리 장치(800)의 산출부(819)는, 학습 완료 모델(815B)에 의해 출력된 특징점에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출한다. 본 실시 형태에서는, 용융지 선단 상의 좌표 위치와 와이어 선단의 좌표 위치의 X축 방향의 차(「Pool_Lead_Rx」-「WireX」)로서 산출된 「LeadX」의 기하학량 데이터와 용융지 선단 하의 좌표 위치와 용융지 선단 우단의 좌표 위치의 Y축 방향의 차(「Pool_Lead_Ry」-「Pool_Lead_Ly」)로서 산출된 「LeadW」의 기하학량 데이터를 이용한다.

S1652에서, 산출부(819)는, 「LeadX」또는 「LeadW」의 기하학량 데이터에 근거하여, 용접 안정성의 판정 정보를 시계열에 따라 취득한다. 또한, 용접 안정성의 판정 정보는 본 실시 형태와 같이 정성적인 평가에 한정하지 않고, 정량적인 평가여도 좋다.

S1653에서, 산출부(819)는, 용접 안정성의 판정 정보에 근거하여, 보정 신호를 산출한다. 본 실시 형태에서는, 용접 속도에 있어서의 보정 신호를 산출하는 것이 바람직하다. 또한, 외란 판정 처리와 동일한 항목에 대한 보정 신호를 산출해도 좋다.

S1660에서, 데이터 처리 장치(800)는, 로봇 제어 장치(600)에, 용접 안정성의 판정 정보에 근거하여 산출된 보정 신호를 출력한다.

상기의 예에서는, 외란 판정 처리(S1640)와 용접 안정성 판정 처리(S1650)의 처리 결과에 근거하는 보정 신호를 각각 송신하고 있었다. 그러나, 이것으로 한정하는 것은 아니고, 어느 하나의 처리 결과에 근거하는 보정 신호를 우선하여 송신해도 좋다. 또, 판정의 타이밍에 따라, 어느 한쪽만을 송신해도 좋다.

［용접 제어 방법］

이하, 실제의 용접 시에 있어서의 용접 시스템(50)의 용접 동작에 대해 설명한다. 아크 용접을 행하는 경우, 오퍼레이터는, 로봇 제어 장치(600), 용접 전원(400), 및 데이터 처리 장치(800)의 각각을 기동한다. 로봇 제어 장치(600)가 가반형 용접 로봇(100)의 움직임을 제어하고, 가반형 용접 로봇(100)이 용접을 실행한다. 또, 데이터 처리 장치(800)는, 시각 센서(700)에 의해 촬상되는 용접 화상을 입력하고, 아크 용접에 관한 특징점을 순서대로 출력한다. 본 실시의 형태에서는, 특징점을, 와이어 선단의 위치, 아크 중심, 용융지 선단 상 및 하 위치, 및, 용융지 상단 및 하단 위치로 한다.

도 17은, 로봇 제어 장치(600) 및 용접 전원(400)의 처리 동작을 설명하는 흐름도이다. 오퍼레이터는, 아크 용접을 개시하는 경우, 로봇 제어 장치(600)와 접속된 도시하지 않는 교시 펜던트를 조작하여, 로봇 제어 장치(600)에 대해서, 적용하는 교시 프로그램, 각종 설정치를 입력한다. 여기서의 교시 프로그램은, 가반형 용접 로봇(100)의 움직임 및 용접 개시, 용접 종료 지시 등을 미리 교시한 교시 완료 프로그램으로서 규정한다. 본 실시 형태에서는, 도 17의 처리 시퀀스와, 도 16의 처리 플로우가 동시에 병행하여 실행된다.

S1701에서, 로봇 제어 장치(600)는, 교시 프로그램, 각종 설정치 지시를 접수한다.

S1702에서, 로봇 제어 장치(600)는, 교시 프로그램 개시 후, 소정의 용접 개시 위치에 가반형 용접 로봇(100)을 움직이고, 용접 전원(400)에 대해서, 용접 개시(아크 온)를 지령한다. 또한, 용접 프로그램 개시 전에, 터치 센싱이나 레이저 센싱 등의 센싱을 행하고, 교시 프로그램의 설정치를 보정해도 좋다.

S1703에서, 용접 전원(400)은, 로봇 제어 장치(600)로부터의 용접 개시의 지령을 수신한다.

S1704에서, 용접 전원(400)은, 내장되어 있는 도시하지 않는 전원 회로를 제어하여 전력을 제공하는 것으로, 용접을 개시시킨다. 이것에 의해, 용접 와이어(211)(도 1 참조)와 워크 W(도 1 참조) 사이에 전압이 인가되고, 용접 개시 위치에 아크가 발생한다.

S1705에서, 로봇 제어 장치(600)는, 용접 전원(400) 또는 가반형 용접 로봇(100)에 제어 신호를 송신하고, 용접 제어를 실행한다. 용접 제어는, 예를 들면, 자동 용접 제어(S1720), 위빙 동작의 제어(S1721), 및 용접선 모방 제어(S1722)를 포함한다. 자동 용접 제어에서는, 데이터 처리 장치(800)가, 자동적으로 용접 방향으로 용접 토치(200)를 이동시키면서, 용접 속도, 용접 전류 또는 아크 전압의 적어도 1개를 제어하기 위한 보정 신호를 가반형 용접 로봇(100) 또는 용접 전원(400)에 송신하고, 가반형 용접 로봇(100) 또는 용접 전원(400)이 그 보정 신호에 따라 용접을 실행한다. 또한, 제어의 용이성의 관점으로부터, 용접의 안정성을 얻는 경우에는, 자동 용접 제어에 있어서, 용접 속도의 제어를 포함하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 용접 속도의 제어만을 행하고 있다. 또, 외란에 의한 용융지의 영향을 완화하는 경우에는, 위빙 동작의 제어에 있어서, 단 정지 시간의 제어를 포함하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 단 정지 시간의 제어만을 행하고 있다.

S1706에서, 로봇 제어 장치(600)는, 용접의 정지가 필요한지 여부를 판정한다. 예를 들면, 오퍼레이터로부터의 용접 정지의 지시 접수, 교시 프로그램에 의한 용접 종료 위치의 검출, 또는, 용접 이상의 검출 등이 있었던 경우에, 용접의 정지가 필요하다고 판정해도 좋다. 용접의 정지가 불필요한 경우(S1706 에서 NO), 로봇 제어 장치(600)의 처리는 S1707로 진행한다. 한편, 용접의 정지가 필요한 경우(S1706에서 YES), 로봇 제어 장치(600)의 처리는 S1708로 진행한다.

S1707에서, 로봇 제어 장치(600)는, 데이터 처리 장치(800)로부터 용접 정보를 수신한다. 여기서 수신되는 용접 정보는, 데이터 처리 장치(800)가 학습 완료 모델(815B)을 이용하여 특징점을 출력하고, 특징점에 근거한 각 시계열 데이터에 근거하여 산출된 보정 신호이다. 본 공정에서 수신하는 용접 정보의 생성의 상세에 대해서는, 상술한 도 16에서 설명한 바와 같다. 그 후, S1705에 돌아와, 로봇 제어 장치(600)는 수신한 용접 정보를 이용하여 처리를 반복한다.

S1708에서, 로봇 제어 장치(600)는, 용접 제어를 정지시킨다.

S1709에서, 로봇 제어 장치(600)는, 용접 전원(400)에 대해서 용접 정지를 지령한다. 용접의 정지는, 용접 전력의 공급 정지에 의해 실현된다.

S1710에서, 로봇 제어 장치(600)는, 데이터 처리 장치(800)에 대해서 용접 정보의 생성 정지를 지령한다.

S1711에서, 용접 전원(400)은, 로봇 제어 장치(600)로부터 용접 정지의 지령을 수신한다.

S1712에서, 용접 전원(400)은, 도시하지 않는 CPU에 의해 전원 회로를 제어하여 용접을 정지한다. 이것에 의해, 로봇 제어 장치(600) 및 용접 전원(400)의 동작이 종료한다.

이상, 본 실시 형태에 의해, 외란이 생기는 용접 상황 하에 있어서도, 용접 품질을 확보할 수 있고, 또한 용접 작업 능률이 양호한 자동 용접이 가능해진다.

＜제2 실시 형태＞

상기의 실시 형태에서는, 특징점으로부터 특정되는 선단 경사각을 이용하여외란의 판정을 행하는 형태에 대해 설명했다. 여기서, 외란에 따라서는, 화상 데이터로부터 특징점이 인식 불가이거나, 오인식하거나 하는 것과 같은 상황이 상정된다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 상기와 같은 상황을 상정하고, 제1 실시 형태의 구성에 부가하여, 화상 데이터에 있어서 이상이 발생하고 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과에 근거하여, 제어를 행하는 형태에 대해 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 중복하는 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 차분에 주목하여 설명한다.

［외란에 기인하는 이상]

우선, 도 18 및 도 19를 이용하여, 본 실시 형태에 따른 외란에 기인한 용접 화상 중의 이상에 대해 설명한다. 도 18 및 도 19는, 본 실시 형태에 따른 용접 화상의 해석 결과를 설명하기 위한 도면이다. 도 18은, 이상이 없는 경우의 예를 나타내고, 도 19는, 이상이 있는 경우의 예를 나타낸다. 도 18에 있어서, 화상(1800)은, 용융지 주위의 화상을 나타낸다. 화상(1810)은, 기하학 데이터의 산출 처리를 행한 결과를 나타낸다. 화상(1810)에 있어서, 상기의 처리를 행한 결과, 용접 토치(200)의 선단부를 나타내는 특징점(1811), 용융지의 선단 상을 나타내는 특징점(1812), 및, 용융지의 선단 하를 나타내는 특징점(1813)이 특정되어 있다. 또, 이러한 특징점에 근거하여, LeadX 및 LeadW가 도출되고 있다. 파라미터(1814)는, 산출된 LeadX 및 LeadW의 값을 나타내고, 여기에서는, LeadX=4.0［mm］, LeadW=6.6［mm］가 산출되고 있다.

도 19에 있어서, 화상(1900)은, 용융지 주위의 화상을 나타낸다. 여기에서는, 화상(1900)에 있어서, 산화 피막(워크의 녹 등에 상당)에 상당하는 오브젝트(1901)가 포함되어 있다. 화상(1910)은, 기하학량 데이터의 산출 처리를 행한 결과를 나타낸다. 화상(1910)에 있어서, 상기의 처리를 행한 결과, 용접 토치(200)의 선단부를 나타내는 특징점(1912), 및, 용융지의 선단 하를 나타내는 특징점(1913)이 특정되어 있다. 그러나, 산화 피막에 상당하는 오브젝트(1911)에 의해, 용융지의 선단 상에 상당하는 특징점이 검출되어 있지 않다. 그 때문에, LeadX 및 LeadW가 도출되어 있지 않다. 따라서, 파라미터(1914)는, LeadX 및 LeadW의 값이 표시되어 있지 않다. 이러한 경우, 어떠한 이상이 발생한 것으로서 취급한다.

［이상 판정 방법 및 이상 시의 처리 방법］

외란 인자는, 워크의 오정렬, 가스 유량의 감소, 자기 쏠림, 와이어 송급의 불안정, 전류 공급의 불안정, 워크로의 기름 부착, 산화 피막, 워크로의 스패터 부착 등을 들 수 있다. 예를 들면, 워크의 산화 피막이나 스패터 부착에 의해, 도 19에 나타낸 바와 같이 오브젝트 또는 오브젝트의 일부가 은닉되고, 특징점을 인식할 수 없는 상황, 또는 특징점이 급격히 변화하는 상황이 발생한다. 따라서, 이러한 상황 하의 특징점에 근거하여 산출되는 기하학량 데이터에는 미비점이 생길 가능성이 있다. 그러한 데이터를 이용한 경우, 결과적으로 자동 제어 전체에 악영향을 미칠 수 있다.

본 실시 형태에서는, 기하학량 데이터를 산출하고, 기하학량 데이터로 구성되는 시계열 데이터에 근거하여, 이상 판정을 실행하고, 시계열 데이터의 이상에 상당하는 개소를 특정한다. 그리고, 이상으로 판정된 개소 이외의 시계열 데이터에 근거하여, 용접 조건 등의 보정을 행하는 것에 의해, 외란에 강한 자동 제어를 실현한다. 이하에, 본 실시 형태에 따른 이상 판정 방법에 대해 상세하게 설명한다.

도 20을 이용하여, 이상 판정 방법에 대해 설명한다. 도 20은, 용접 화상으로부터 학습 완료 모델(815B)에 의해 특징점을 추출하고, 이상 판정을 실행하고, 이상 내용을 고려하여 자동 제어를 행하기 위한 보정 신호를 출력할 때까지의 흐름도가 된다. 본 처리 플로우는, 제1 실시 형태에서 나타낸 도 16의 처리 플로우와 병행하여 실시되어도 좋고, 외란 판정 처리(S1640)의 일부로서 행해져도 좋다. 플로우의 구성상 중복되는 개소에 대해서는, 공통적으로 실시되어도 좋다.

S2001에서, 데이터 처리 장치(800)는, 자동 용접이 실행되고 있는 동안, 시각 센서(700)로부터 용접 위치를 촬상한 용접 화상을 수신한다.

S2002에서, 데이터 처리 장치(800)는, S2001에서 수신한 용접 화상의 전처리로서 화상 처리를 행한다. 화상 처리는 예를 들면, 축소하거나, 농담 화상으로 변환하거나 하는 것을 들 수 있다. 또한, 다른 처리가 더 행해져도 좋고, 처리 부하 등에 따라 처리의 일부가 생략되어도 좋다.

S2003에서, 데이터 처리 장치(800)는, S2002에서 전처리한 용접 화상을, 상술한 학습 완료 모델(815B)에 입력하고, 그 결과로서 출력되는 용접 정보로서의 특징점을 취득한다. 본 실시 형태에서는, 아크 중심의 좌표 위치(ArcX, ArcY), 와이어 선단의 좌표 위치(WireX, WireY), 용융지 선단 하의 좌표 위치(Pool_Lead_Lx, Pool_Lead_Ly), 용융지 선단 상의 좌표 위치(Pool_Lead_Rx, Pool_Lead_Ry), 용융지 하단의 좌표 위치(Pool_Ly), 용융지 상단의 좌표 위치(Pool_Ry)가 출력되어도 좋다.

S2004에서, 데이터 처리 장치(800)는, 학습 완료 모델(815B)에 의해 출력된 특징점에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출한다. 본 실시 형태에서는, 용융지 선단 상의 좌표 위치와 와이어 선단의 좌표 위치의 X축 방향의 차(「Pool_Lead_Rx」-「WireX」)로서 산출된 「LeadX」와 용융지 선단 하의 좌표 위치와 용융지 선단 상의 좌표 위치의 Y축 방향의 차(「Pool_Lead_Ry」-「Pool_Lead_Ly」)로서 산출된 「LeadW」를 이용한다.

S2005에서, 데이터 처리 장치(800)는, 기하학량 데이터 「LeadX」로 구성되는 시계열 데이터와 기하학량 데이터 「LeadW」로 구성되는 시계열 데이터를 이용하여 이상 검출을 행한다. 또한, 이상 검지를 행하는 수단은, 미리 설정해 두면 좋다. 외란의 종류는 다양하고, 특징점의 오인식이나 인식을 할 수 없는 이유도 여러가지이다. 발명자는 이 과제에 대해, 미리 특징점의 이상이 발생하는 이유를 복수 특정하고, 각 이유에 대응하여 복수의 검지 수단을 마련한다. 그리고, 이상 발생의 이유에 대응한 복수의 검지 수단을 이용하여, 이상을 판정한다. 이것에 의해, 모든 외란을 요인으로 한 특징점의 이상에 대해, 정밀도 좋게 판정할 수 있는 것을 알아냈다.

본 실시 형태에 있어서는, 「특징점 인식 실패의 이상 이유」와 관련되는 검지 수단으로서, (1) 미리 정한 구간(시간) 내의 검출률이 임계치 이하인 경우에 이상을 검지하는 수단을 이용한다. 여기서의 검출률에서는, 도 19에서 나타낸 바와 같이, 임의의 용접 화상을 입력했을 때에 기하학량 데이터가 산출되어 있지 않은 경우에는 검출되어 있지 않은 용접 화상으로서 카운트된다. 또, 「특징점 오인식의 이상 이유」와 관련되는 검지 수단으로서, (2) 미리 정한 이상치 식별 방법에서 정한 범위 외의 경우에 이상을 검지하는 수단, 및, (3) 인접하는 화상 데이터의 프레임 사이에서 소정의 임계치 이상으로 특징점 위치가 다른(떨어져 있는) 경우에 이상을 검지하는 수단을 이용한다. 또한, 이들 중, 적어도 하나의 수단을 채용하는 구성이어도 좋다. (2) 미리 정한 이상치 식별 방법이란, 예를 들면, 햄펄(Hampel) 식별자로 3σ법의 적용 범위 내를 벗어난 경우에, 이상이라고 검지하는 방법을 들 수 있다. 또한, 상기의 복수의 이상 검지 수단은 일례이며, 다른 수단이 이용되어도 좋다. 따라서, 이상 검지 수단의 조합을 상기로 한정하는 것은 아니다. 또한, 이상 판정의 정밀도의 관점으로부터, 복수의 검지 수단을 채용하는 것이 바람직하고, 상기의 (1)~(3)의 검지 수단으로부터 2개 이상의 조합을 채용하면 보다 바람직하다.

S2006에서, 데이터 처리 장치(800)는, S2005에 있어서의 각 이상 검지 수단에 의해 검지된 이상 정보에 근거하여, 이상 플래그를 설정한다. 본 실시 형태에서는, 복수의 이상 검지 수단 중 적어도 1개에 있어서 이상이라고 판정된 구간에 대해서 이상 플래그의 값을 ON으로 설정하고, ON 신호를 출력한다. 이상 플래그가 ON인 경우에는, 그 타이밍에 대응하는 용접 화상에 이상이 발생하고 있는 것을 나타낸다.

S2007에서, 데이터 처리 장치(800)는, 이상 플래그의 ON 신호 구간의 데이터를 제거하는 처리를 행한다. 또한, 이상 구간의 데이터 제거는, 일례로서, 이상 플래그의 ON 신호 구간의 데이터를 미리 정한 값 또는 소정의 범위에 있어서의 중앙치로 치환하는 등의 보완 처리를 행해도 좋다. 또는, 보완 처리를 행하는 경우에, 이상 플래그의 ON 신호 구간의 직전의 값에서 제거한 값을 보완해도 좋고, ON 신호 구간의 길이에 따라, 보완하는 값을 전환해도 좋다. 또한, 데이터 처리 장치(800)는, 제거 후의 데이터에 대해서 미세한 노이즈를 저감하기 위해서, 이동 평균 필터 등의 평활화 필터를 적용하여 평활화 처리를 행한다. 이 평활화 처리를 행하는 것에 의해, 자동 제어의 정밀도가 보다 향상된다. 또한, 데이터 제거의 결과에 따라, 평활화 처리는 생략되어도 좋다. 또, 소정의 필터를 이용한 필터링 처리의 내용은 특별히 한정하는 것은 아니고, 데이터의 제거 처리나 보완 처리의 내용에 따라 달라도 좋다.

S2008에서, 데이터 처리 장치(800)는, S2007에서 이상 구간의 데이터 제거 처리를 행한 시계열 데이터에 근거하여 보정 신호를 산출한다. 여기서의 산출 방법은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 용접 속도나 용접 전압 등에 따른 보정량을 나타내는 보정 신호를, 미리 규정된 규칙에 근거하여 산출해도 좋다.

S2009에서, 데이터 처리 장치(800)는, 로봇 제어 장치(600)에, 외란의 판정 정보에 근거하여 산출된 보정 신호를 출력한다.

S2010에서, 데이터 처리 장치(800)는, 로봇 제어 장치(600)로부터 정지 지령을 수신했는지 여부를 판정한다. 여기서의 정지 지령은, 로봇 제어 장치(600)로부터 송신되는 용접의 정지 지령에 해당한다. 정지 지령을 수신하고 있지 않는 경우(S2010에서 NO), 데이터 처리 장치(800)의 처리는 S2001에 돌아온다. 한편, 정지 지령을 수신한 경우(S2010에서 YES), 본 처리 플로우를 종료한다.

이상 플래그의 용도는 상기의 데이터 제거로 한정하는 것은 아니다. 이상 플래그의 패턴을 분석하고, 예를 들면, 이상 플래그의 ON 신호 또는 OFF 신호의 기간, 빈도 등으로부터 이상 이유 또는 외란의 종류를 예측하는 등의 해석을 행해도 좋다. 또, 해석 결과에 근거하여, 알람(에러 발행)을 행해도 좋고, 각종 설정 조건의 보정을 행해도 좋다. 예를 들면, 미리 정한 기간 내에 있어서, 이상 플래그의 ON 신호의 횟수가 미리 정한 임계치보다 많은 경우에는, 굵은 스패터가 다발하고 있다고 판정하고, 알람을 발생시켜 용접을 정지시켜도 좋다. 또, 굵은 스패터가 다발하고 있다고 판정한 경우, 아크 전압의 설정치를 올리는 보정을 행하고, 아크 안정화를 도모하는 등의 제어를 행해도 좋다.

［이상 판정의 예］

이하, 본 실시 형태에 따른 이상 판정의 구체적인 예에 대해, 도 21~도 23을 이용하여 설명한다.

도 21은, 이상 판정 처리에 있어서 입력 데이터가 되는, 기하학량 데이터 LeadW의 시계열 데이터를 나타낸다. 또한, 이 시점의 시계열 데이터는 편집 등을 실시하지 않은 생 데이터 상태가 된다. 도 21에 있어서, 가로축은 시간［s］를 나타내고, 세로축은 LeadW의 값［mm］를 나타낸다. 도 22는, 상기의 이상 판정 처리의 결과, 이상으로 판정된 범위의 데이터를 제거한 후의 데이터를 나타낸다. 도 22에 있어서, 가로축은 시간［s］를 나타내고, 세로축은 LeadW의 값［mm］를 나타낸다. 도 23은, 상기의 이상 판정 처리에 있어서의 이상 플래그의 값의 시계열 데이터를 나타낸다. 도 23에 있어서, 가로축은 시간［s］를 나타내고, 세로축은 이상 플래그의 값(0 또는 1)을 나타낸다. 이상 플래그의 값이 1인 경우가, 상기의 ON 신호에 대응한다. 도 21~도 23에 있어서, 가로축의 시간은 대응하고 있다.

도 21~도 23에 의하면, 도 23에서 이상 플래그의 값이 1인 범위에 있어서, 도 21에 나타내는 시계열 데이터의 값을 제거하고, 전 범위의 데이터에 대해서 평활화를 행한 결과, 도 22에 나타내는 것과 같은 시계열 데이터가 얻어진다. 여기서, 도 22는, 그래프의 천이가 명확하게 되도록, 평활화 처리를 적용하고 있는 예를 나타내고 있다.

상기의 이상을 특정한 타이밍에 있어서의 용접 화상으로부터는 적절한 특징점이 검출되어 있지 않을 가능성이 있다. 그 때문에, 당해 타이밍에 있어서의 보정 신호는, 제1 실시 형태에서 나타낸 도 16의 외란 판정 처리(S1640)나 용접 안정성 판정 처리(S1650)에 근거하여 산출된 보정 신호에 우선하여, 도 20의 처리에 의해 얻어진 보정 신호를 이용하도록 제어해도 좋다.

이상, 본 실시 형태에 의해, 제1 실시 형태의 효과에 부가하여, 외란이 생기는 환경화에 있어서도, 화상 데이터 상의 특징점의 이상을 판정 가능해진다.

＜그 외의 실시 형태＞

제2 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이 학습 완료 모델을 이용하여 용접 정보를 취득하고, 산출부(819)측에서 기하학량 데이터를 산출하고, 그 시계열 데이터로부터 이상 판정 처리를 행하고 있다. 그러나, 이 구성으로 한정하는 것은 아니고, 예를 들면, 학습 모델이 이상 판정까지를 행하도록 학습 처리를 행하여 학습 완료 모델을 생성하도록 하는 구성이어도 좋다. 이 경우, 학습 데이터에 있어서, 이상 판정 결과를 나타내는 라벨 정보를 포함해 학습 처리를 더 행하도록 구성해도 좋다. 여기서의 라벨 정보는, 이상 플래그여도 좋고, 이상 원인을 나타내는 분류 등이어도 좋다. 이 구성에 의해, 학습 완료 모델은, 입력된 용접 화상에 대해서, 라벨 정보를 출력하는 것에 의해, 연속하는 용접 화상에 대해서 이상이 생긴 개소나 그 이상 원인을 특정할 수 있다. 그리고, 산출부(819)는, 학습 완료 모델로부터 출력되는 이상 판정 결과인 라벨 정보에 근거하여 보정 신호를 출력하도록 하는 구성이어도 좋다. 또, 제2 실시 형태에서 설명한 학습 완료 모델과는 다른 학습 처리를 행하는 것에 의해, 상기와 같은 라벨 정보의 결과를 출력 가능한 학습 완료 모델을 생성해도 좋다. 이 경우, 복수의 학습 완료 모델을 이용하여, 용접 정보의 출력과, 라벨 정보의 출력을 각각 행해도 좋다.

또, 제1 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이 학습 완료 모델을 이용하여 용접 정보를 취득하고, 산출부(819) 측에서 기하학량 데이터의 산출 및 외란의 판정 처리를 행하고 있다. 그러나, 이 구성으로 한정하는 것은 아니고, 예를 들면, 학습 모델이 외란 판정까지를 행하도록 학습 처리를 행하여 학습 완료 모델을 생성하도록 하는 구성이어도 좋다. 이 경우, 학습 데이터에 있어서, 외란 판정 결과, 즉, 화상의 적정 가부를 나타내는 라벨 정보를 포함하여 학습 처리를 행하도록 더 구성해도 좋다. 이 구성에 의해, 학습 완료 모델은, 입력된 용접 화상에 대해서, 라벨 정보를 출력하는 것으로, 용접 화상에 대해서 외란이 발생하고 있는지 여부를 판정할 수 있다. 그리고, 산출부(819)는, 학습 완료 모델로부터 출력되는 이상 판정 결과인 라벨 정보에 근거하여 보정 신호를 출력하도록 하는 구성이어도 좋다. 또, 제1 실시 형태에서 설명한 학습 완료 모델과는 다른 학습 처리를 행하는 것에 의해, 상기와 같은 라벨 정보의 결과를 출력 가능한 학습 완료 모델을 생성해도 좋다. 이 경우, 복수의 학습 완료 모델을 이용하여, 용접 정보의 출력과, 라벨 정보의 출력을 각각 행해도 좋다.

또, 제1 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이 학습 완료 모델을 이용하여 용접 정보를 취득하고, 산출부(819) 측에서 기하학량 데이터의 산출, 외란의 판정 처리, 보정치의 산출을 행하고 있다. 그러나, 이 구성으로 한정하는 것은 아니고, 예를 들면, 학습 모델이 보정치의 산출까지를 행하도록 학습 처리를 행하여 학습 완료 모델을 생성하도록 하는 구성이어도 좋다. 이 경우, 학습 데이터에 있어서, 용접 화상에 대응하여 제어되는 내용에 근거하는 제어 파라미터의 보정량을 포함하여 학습 처리를 행하도록 더 구성해도 좋다. 이 구성에 의해, 학습 완료 모델은, 입력된 용접 화상에 대해서, 용접에 관한 보정치를 출력할 수 있다. 그리고, 산출부(819)는, 이 얻어진 보정량에 로봇 제어 장치(600)에 출력하면 좋다. 또, 제1 실시 형태에서 설명한 학습 완료 모델과는 다른 학습 처리를 행하는 것에 의해, 상기와 같은 보정치를 출력 가능한 학습 완료 모델을 생성해도 좋다. 이 경우, 복수의 학습 완료 모델을 이용하여, 용접 정보의 출력과 보정치의 출력을 각각 행해도 좋다.

본 발명에 있어서, 상술한 하나 이상의 실시 형태의 기능을 실현하기 위한 프로그램이나 애플리케이션을, 네트워크 또는 기억 매체 등을 이용하여 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 있어서의 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 판독하고 실행하는 처리에서도 실현 가능하다.

또, 1 이상의 기능을 실현하는 회로에 의해 실현해도 좋다. 또한, 1 이상의 기능을 실현하는 회로로서는, 예를 들면, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)나 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 들 수 있다.

이상과 같이, 본 명세서에는 다음의 사항이 개시되어 있다.

(1) 용융지를 형성하는 용접의 용접 제어 방법으로서,

을 갖는 것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 외란이 생기는 용접 상황 하에 있어서도, 용접 품질을 확보할 수 있고, 또한 용접 작업 능률이 양호한 자동 용접이 가능해진다.

(2) 상기 복수의 특징점은, 상기 경계의 개선면 상의 양단의 위치, 또는, 상기 경계 상의 용접 방향의 가장 용융지가 선행하고 있는 위치로부터 특정되는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 용융지의 경계 주변의 특징점을 이용한 용접의 적정 가부를 판정하는 것이 가능해진다.

(3) 상기 산출 공정에 있어서, 상기 복수의 특징점의 정보를 이용하여, 각도, 곡률, 거리, 면적 중 적어도 어느 하나의 기하학량 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는(1) 또는 (2)에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 복수의 특징점으로부터 특정되는 여러가지 기하학량 데이터에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 것이 가능해진다.

(4) 상기 용접 시에 위빙을 이용하는 경우, 상기 산출 공정에 있어서, 미리 정한 위빙 끝점으로부터 다른 한쪽의 위빙 끝점으로 이동하는 소정의 범위에 있어서의 상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 위빙에 의한 영향을 고려하여, 특징점을 특정하는 것이 가능해진다.

(5) 상기 보정 공정에 있어서 보정되는 용접 조건은, 용접 전류, 아크 전압, 또는 위빙에 관한 조건을 적어도 포함하고,

상기 위빙에 관한 조건은, 위빙폭, 위빙 주파수, 단 정지 시간, 양단 간의 속도, 위빙 궤적 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 용접의 적정 가부에 따라, 용접 전류, 아크 전압, 또는 위빙에 관한 조건 등의 용접 조건을 제어하는 것이 가능해진다.

(6) 상기 임계치는, 미리 정한 고정치, 또는, 개선의 갭 및 오정렬량 중 적어도 한쪽에 근거하여 규정되는 값인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 용접의 적정 가부를 판정하기 위한 임계치를 임의로 설정 가능해진다.

(7) 상기 기하학량 데이터로 구성되는 시계열 데이터에 대해, 이상 이유에 대응하여 미리 정한 1 또는 복수의 이상 검지 수단을 이용하여 이상을 검지하는 이상 검지 공정과,

상기 1 또는 복수의 이상 검지 수단에 의한 검지 결과에 근거하여, 상기 시계열 데이터에 있어서의 이상의 발생을 판정하는 제2 판정 공정

을 갖고,

상기 보정 공정에 있어서, 또한, 상기 제2 판정 공정에 있어서의 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 외란에 기인하는 이상의 발생을 판정하고, 당해 판정 결과에 따라 용접 조건을 보정하는 것이 가능해진다.

(8) 상기 1 또는 복수의 이상 검지 수단은,

상기 화상 데이터로부터의 특징점의 인식 실패를 상기 이상 이유로서, 미리 정한 시간 내에 있어서의 1 또는 복수의 화상 데이터에 있어서의 특징점의 검출률이 임계치 이하인지 여부를 판정하는 수단과,

상기 화상 데이터로부터의 특징점의 오인식을 상기 이상 이유로서, 소정의 이상치 식별 방법에서 정한 범위 외인지 여부를 판정하는 수단과,

상기 화상 데이터로부터의 특징점의 오인식을 상기 이상 이유로서, 인접하는 화상 데이터에서 인식된 대응하는 특징점 간의 위치가 임계치 이상으로 다른지 여부를 판정하는 수단

중, 적어도 1개를 포함하는 것을 특징으로 하는 (7)에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 화상 데이터에 포함되는 외란에 기인한 여러가지 이상의 이유에 대응하여, 이상 판정을 행하는 것이 가능해진다.

(9) 상기 기하학량 데이터는, 상기 화상 데이터에 포함되는, 하나의 오브젝트로부터 얻어지는 1 또는 복수의 특징점의 좌표, 복수의 특징점 간의 거리, 하나의 오브젝트로부터 얻어지는 복수의 특징점에 의해 형성되는 면적, 및, 다른 오브젝트에 있어서의 특징점 간의 거리 중 적어도 1개인 것을 특징으로 하는 (8)에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 화상 데이터로부터 특정되는 각 오브젝트의 특성을 파악한 기하학량 데이터를 이용하여 이상 판정을 행하는 것이 가능해진다.

(10) 상기 특정 공정에 있어서, 학습 완료 모델을 이용하여, 화상 데이터로부터 상기 복수의 특징점의 정보를 취득하고,

상기 학습 완료 모델은, 화상 데이터와, 당해 화상 데이터로부터 취득되는 특징점의 정보를 관련시킨 학습 데이터를 이용하여 학습 처리가 행해지는 것에 의해, 화상 데이터를 입력으로 하고, 당해 화상 데이터에 대응하는 특징점의 정보를 출력하도록 생성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 학습 완료 모델을 이용하여, 화상 데이터에 있어서의 특징점을 취득하는 것이 가능해진다.

(11) 상기 판정 공정에 있어서, 학습 완료 모델을 이용하여, 용접의 적정 가부를 나타내는 라벨 정보를 취득하고,

상기 판정 공정에 있어서, 상기 라벨 정보에 근거하여, 상기 용접의 적정 가부를 판정하고,

상기 학습 완료 모델은, 화상 데이터, 당해 화상 데이터로부터 취득되는 특징점의 정보, 및 당해 화상 데이터에서 나타나는 용접의 적정 가부를 나타내는 라벨 정보를 관련시킨 학습 데이터를 이용하여 학습 처리가 행해지는 것에 의해, 화상 데이터를 입력으로 하고, 당해 화상 데이터에서 나타나는 용접의 적정 가부를 나타내는 라벨 정보를 출력하도록 생성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 학습 완료 모델을 이용하여, 화상 데이터에 근거하는 용접의 적정 가부를 취득하는 것이 가능해진다.

(12) 상기 판정 공정에 있어서, 학습 완료 모델을 이용하여, 용접 조건의 보정치를 취득하고,

상기 학습 완료 모델은, 화상 데이터, 당해 화상 데이터로부터 취득되는 특징점의 정보, 및 당해 화상 데이터에서 나타나는 용접의 적정 가부에 따른 보정량을 관련시킨 학습 데이터를 이용하여 학습 처리가 행해지는 것에 의해, 화상 데이터를 입력으로 하고, 당해 화상 데이터에서 나타나는 용접의 적정 가부에 따른 보정량을 출력하도록 생성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 용접 제어 방법.

이 구성에 의하면, 학습 완료 모델을 이용하여, 화상 데이터에 근거하는 용접의 적정 가부의 판정 결과에 따른 용접 조건에 대한 보정량을 취득하는 것이 가능해진다.

(13) 용융지를 형성하는 용접의 용접 조건을 제어하는 제어 장치로서,

용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득부와,

를 갖는 것을 특징으로 하는 제어 장치.

(14) (13)에 기재된 제어 장치를 포함하여 구성되는 용접 시스템.

이 구성에 의하면, 외란이 생기는 용접 상황 하에 있어서도, 용접 품질을 확보할 수 있고, 또한 용접 작업 능률이 양호한 자동 용접이 가능한 용접 시스템을 제공할 수 있다.

(15) 컴퓨터에,

을 실행시키기 위한 프로그램.

(16) (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 용접 제어 방법에서 보정된 용접 조건을 이용하여 용접을 행하는 제어 공정을 갖는 용접 방법.

이 구성에 의하면, 외란이 생기는 용접 상황 하에 있어서도, 용접 품질을 확보할 수 있고, 또한 용접 작업 능률이 양호한 자동 용접이 가능한 용접 방법을 제공할 수 있다.

이상, 각종 실시의 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자이면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 도달할 수 있는 것은 분명하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시의 형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합해도 좋다.

또한, 본 출원은, 2022년 3월 30일 출원의 일본 특허 출원(특원 2022-057504)에 근거하는 것이며, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.

50 용접 시스템
100 가반형 용접 로봇
200 용접 토치
211 용접 와이어
300 송급 장치
400 용접 전원
500 실드 가스 공급원
600 로봇 제어 장치
700 시각 센서
800 데이터 처리 장치
810 본체
811 CPU
812 GPU
813 ROM
814 RAM
815 비휘발성 기억 장치
815A 학습 프로그램
815B 학습 완료 모델
815C 정보 생성 프로그램
815D 화상 데이터
816 입출력 인터페이스
817 통신 인터페이스
818 영상 출력 인터페이스
819 산출부
820 입력부
830 표시부
W 워크

Claims

용융지를 형성하는 용접의 용접 제어 방법으로서,
상기 용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득 공정과,
취득한 상기 화상 데이터에 근거하여, 적어도 용접의 진행 방향 측의 용융지와 미용융부의 경계 근방에 있어서의 복수의 특징점을 특정하는 특정 공정과,
상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 산출 공정과,
상기 기하학량 데이터와 미리 정한 임계치에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 판정 공정과,
상기 판정 공정에 있어서의 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 보정 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 특징점은, 상기 경계의 개선면 상의 양단의 위치, 또는, 상기 경계 상의 용접 방향의 가장 용융지가 선행하고 있는 위치로부터 특정되는 것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 산출 공정에 있어서, 상기 복수의 특징점의 정보를 이용하여, 각도, 곡률, 거리, 면적 중 적어도 어느 하나의 기하학량 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 용접 시에 위빙을 이용하는 경우, 상기 산출 공정에 있어서, 미리 정한 위빙 끝점으로부터 다른 한쪽의 위빙 끝점으로 이동하는 소정의 범위에 있어서의 상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 보정 공정에 있어서 보정되는 용접 조건은, 용접 전류, 아크 전압, 또는 위빙에 관한 조건을 적어도 포함하고,
상기 위빙에 관한 조건은, 위빙폭, 위빙 주파수, 단 정지 시간, 양단 간의 속도, 위빙 궤적 중 어느 하나를 포함하는
것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 임계치는, 미리 정한 고정치, 또는, 개선의 갭 및 오정렬량 중 적어도 한쪽에 근거하여 규정되는 값인 것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 기하학량 데이터로 구성되는 시계열 데이터에 대해, 이상 이유에 대응하여 미리 정한 1 또는 복수의 이상 검지 수단을 이용하여 이상을 검지하는 이상 검지 공정과,
상기 1 또는 복수의 이상 검지 수단에 의한 검지 결과에 근거하여, 상기 시계열 데이터에 있어서의 이상의 발생을 판정하는 제2 판정 공정을 갖고,
상기 보정 공정에 있어서 또한, 상기 제2 판정 공정에 있어서의 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는
것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 1 또는 복수의 이상 검지 수단은,
상기 화상 데이터로부터의 특징점의 인식 실패를 상기 이상 이유로 하여, 미리 정한 시간 내에 있어서의 1 또는 복수의 화상 데이터에 있어서의 특징점의 검출률이 임계치 이하인지 여부를 판정하는 수단과,
상기 화상 데이터로부터의 특징점의 오인식을 상기 이상 이유로 하여, 소정의 이상치 식별 방법에서 정한 범위 외인지 여부를 판정하는 수단과,
상기 화상 데이터로부터의 특징점의 오인식을 상기 이상 이유로 하여, 인접하는 화상 데이터에서 인식된 대응하는 특징점 간의 위치가 임계치 이상으로 다른지 여부를 판정하는 수단 중, 적어도 하나를 포함하는
것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 기하학량 데이터는, 상기 화상 데이터에 포함되는, 하나의 오브젝트로부터 얻어지는 1 또는 복수의 특징점의 좌표, 복수의 특징점 간의 거리, 하나의 오브젝트로부터 얻어지는 복수의 특징점에 의해 형성되는 면적, 및, 다른 오브젝트에 있어서의 특징점 간의 거리 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 특정 공정에 있어서, 학습 완료 모델을 이용하여, 화상 데이터로부터 상기 복수의 특징점의 정보를 취득하고,
상기 학습 완료 모델은, 화상 데이터와, 당해 화상 데이터로부터 취득되는 특징점의 정보를 관련시킨 학습 데이터를 이용하여 학습 처리가 행해지는 것에 의해, 화상 데이터를 입력으로 하고, 당해 화상 데이터에 대응하는 특징점의 정보를 출력하도록 생성되어 있는
것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 판정 공정에 있어서, 학습 완료 모델을 이용하여, 용접의 적정 가부를 나타내는 라벨 정보를 취득하고,
상기 판정 공정에 있어서, 상기 라벨 정보에 근거하여, 상기 용접의 적정 가부를 판정하고,
상기 학습 완료 모델은, 화상 데이터, 당해 화상 데이터로부터 취득되는 특징점의 정보, 및 당해 화상 데이터에서 나타나는 용접의 적정 가부를 나타내는 라벨 정보를 관련시킨 학습 데이터를 이용하여 학습 처리가 행해지는 것에 의해, 화상 데이터를 입력으로 하고, 당해 화상 데이터에서 나타나는 용접의 적정 가부를 나타내는 라벨 정보를 출력하도록 생성되어 있는
것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 판정 공정에 있어서, 학습 완료 모델을 이용하여, 용접 조건의 보정치를 취득하고,
상기 학습 완료 모델은, 화상 데이터, 당해 화상 데이터로부터 취득되는 특징점의 정보, 및 당해 화상 데이터에서 나타나는 용접의 적정 가부에 따른 보정량을 관련시킨 학습 데이터를 이용하여 학습 처리가 행해지는 것에 의해, 화상 데이터를 입력으로 하고, 당해 화상 데이터에서 나타나는 용접의 적정 가부에 따른 보정량을 출력하도록 생성되어 있는
것을 특징으로 하는 용접 제어 방법.
용융지를 형성하는 용접의 용접 조건을 제어하는 제어 장치로서,
용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득부와,
취득한 상기 화상 데이터에 근거하여, 적어도 용접의 진행 방향 측의 용융지와 미용융부의 경계 근방에 있어서의 복수의 특징점을 특정하는 특정부와,
상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 산출부와,
상기 기하학량 데이터와 미리 정한 임계치에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 판정부와,
상기 판정부에 의한 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 보정부
를 갖는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
용융지를 형성하는 용접의 용접 조건을 제어하는 제어 장치를 포함하여 구성되는 용접 시스템으로서,
상기 제어 장치는,
용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득부와,
취득한 상기 화상 데이터에 근거하여, 적어도 용접의 진행 방향 측의 용융지와 미용융부의 경계 근방에 있어서의 복수의 특징점을 특정하는 특정부와,
상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 산출부와,
상기 기하학량 데이터와 미리 정한 임계치에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 판정부와,
상기 판정부에 의한 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 보정부
를 갖는 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
컴퓨터에,
용접 시에 생기는 용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득 공정과,
취득한 상기 화상 데이터에 근거하여, 적어도 용접의 진행 방향 측의 용융지와 미용융부의 경계 근방에 있어서의 복수의 특징점을 특정하는 특정 공정과,
상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 산출 공정과,
상기 기하학량 데이터와 미리 정한 임계치에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 판정 공정과,
상기 판정 공정에 있어서의 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 보정 공정
을 실행시키기 위한 프로그램.
용융지를 형성하는 용접의 용접 제어 방법에서 보정된 용접 조건을 이용하여 용접을 행하는 제어 공정을 갖는 용접 방법으로서,
상기 용접 제어 방법은,
상기 용융지를 포함하는 화상 데이터를 취득하는 취득 공정과,
취득한 상기 화상 데이터에 근거하여, 적어도 용접의 진행 방향 측의 용융지와 미용융부의 경계 근방에 있어서의 복수의 특징점을 특정하는 특정 공정과,
상기 복수의 특징점의 정보에 근거하여, 기하학량 데이터를 산출하는 산출 공정과,
상기 기하학량 데이터와 미리 정한 임계치에 근거하여, 용접의 적정 가부를 판정하는 판정 공정과,
상기 판정 공정에 있어서의 판정 결과에 근거하여, 용접 조건을 보정하는 보정 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 용접 방법.