WO2021111759A1 - リペア溶接装置およびリペア溶接方法 - Google Patents

リペア溶接装置およびリペア溶接方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2021111759A1
WO2021111759A1 PCT/JP2020/039990 JP2020039990W WO2021111759A1 WO 2021111759 A1 WO2021111759 A1 WO 2021111759A1 JP 2020039990 W JP2020039990 W JP 2020039990W WO 2021111759 A1 WO2021111759 A1 WO 2021111759A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
welding
repair
robot
main
work
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/039990
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
克明 大熊
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
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 パナソニックIpマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority to CN202080084316.7A priority Critical patent/CN114746207B/zh
Priority to EP20897242.2A priority patent/EP4070911A4/en
Priority to JP2021562492A priority patent/JP7369982B2/ja
Publication of WO2021111759A1 publication Critical patent/WO2021111759A1/ja
Priority to US17/832,862 priority patent/US20220297241A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0953Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34Laser welding for purposes other than joining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12Processes 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
    • B23K31/125Weld quality monitoring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005Manipulators for mechanical processing tasks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1656Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0037Measuring of dimensions of welds
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37217Inspect solder joint, machined part, workpiece, welding result
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45104Lasrobot, welding robot
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45135Welding

Definitions

  • This disclosure relates to a repair welding apparatus and a repair welding method.
  • Patent Document 1 slit light is projected onto the weld bead, shape lines sequentially formed on the weld bead are imaged by scanning the slit light, and the weld bead is based on the imaging data of the sequentially formed shape lines.
  • a shape inspection device that acquires the three-dimensional shape of the above as point cloud data is disclosed. This shape inspection device corresponds to the cutting line by setting an arbitrary cutting line different from the shape line formed by scanning the slit light on the welding bead displayed based on the point cloud data according to the input. The cross-sectional shape of the weld bead at the cutting line is calculated from the point cloud data. Further, the shape inspection device compares the various feature amounts calculated according to the calculated cross-sectional shape with the permissible range of the various feature amounts registered in advance, and determines the quality of the feature amount.
  • the present disclosure provides a repair welding apparatus and a repair welding method for automatically and more efficiently repair-welding defective parts of the workpiece to be welded produced by the main welding.
  • the present disclosure is based on an acquisition unit for acquiring visual inspection results including information on the position of a defective portion of a weld bead of a work to be welded produced by main welding by a welding robot, and a main welding program for executing the main welding.
  • Each of a plurality of interpolation points is set on the virtual welding line of the main welding of the simulated welding robot, and the repair welding is executed for the interpolation point closest to the acquired position of the defective portion.
  • a repair welding apparatus including a robot control unit that instructs a robot.
  • the present disclosure is a repair welding method executed by a repair welding apparatus, and acquires visual inspection results including information on the position of a defective portion of a weld bead of a work to be welded produced by main welding by a welding robot.
  • the process the process of setting each of a plurality of interpolation points on the virtual welding line of the main welding of the welding robot simulated based on the main welding program for executing the main welding, and the position of the acquired defective portion.
  • a repair welding method including a step of instructing the welding robot to execute repair welding targeting an interpolation point closest to the welding robot.
  • defective parts of the workpiece to be welded produced by the main welding can be automatically and more efficiently repair-welded.
  • FIG. 1 Schematic diagram showing a system configuration example of a welding system
  • Flowchart showing an example of the procedure for identifying the interpolation point closest to the detection point A diagram schematically showing an example of an operation outline for identifying a corresponding point on a virtual welding line closest to a detection point.
  • Embodiment 2 Sequence diagram showing an example of operation procedure of main welding and repair welding by the welding system.
  • the figure which shows the internal structure example of the inspection control apparatus, the robot control apparatus and the higher-level apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • defective portion In the visual inspection of the workpiece to be welded, information (for example, coordinates) regarding the position of the defective portion of welding (hereinafter, simply referred to as “defective portion”) is detected by an inspection device such as a camera or a sensor that projects a laser beam. It is output as defective part information. Therefore, in order to create the above-mentioned repair welding program, it is necessary to specifically specify which welding section of the present welding program the defective portion corresponds to. However, for example, if the welding bead formed by the main welding is thick, or if there is some error in the position accuracy of the defective part output from the inspection device, the defective part information detected by the inspection device is not necessarily specified in the main welding program. It may not be located on the motion trajectory of the welding robot being used. Therefore, when the welding robot automatically performs repair welding, there is a problem that the position accuracy of the target of repair welding is lowered and the efficiency of repair welding is not improved.
  • the repair welding apparatus acquires an appearance inspection result including information on a defective portion of a weld bead of a work to be welded produced by main welding by a welding robot, and based on the visual inspection result, a defective portion. Instructs the welding robot to execute repair welding targeting the corresponding portion on the operation locus of the welding robot at the time of main welding, which is closest to the position of.
  • the work to be main-welded is the "original work”
  • the work produced (manufactured) by the main welding is the "work to be welded”
  • the defective portion of welding detected in the "work to be welded” is repair-welded.
  • the work is defined as "repaired welded work”.
  • main welding the process of producing the work to be welded by joining the original work and other original works by a welding robot
  • main welding the process of producing the work to be welded by joining the original work and other original works by a welding robot
  • repair welding the process of repairing defective parts of the work to be welded by the welding robot.
  • air welding the process of repairing defective parts of the work to be welded by the welding robot.
  • the "work to be welded” or “work to be repaired” is not limited to the work produced by one main welding, but may be a composite work produced by two or more main weldings.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a system configuration example of the welding system 100.
  • the welding system 100 includes a host device 1 connected to each of the external storage ST, the input interface UI1 and the monitor MN1, a robot control device 2, an inspection control device 3, a main welding robot MC1a, and a repair welding robot MC1b. It is a configuration that includes.
  • the welding robot MC1a and the repair welding robot MC1b may be configured as separate robots, or may be configured as the same welding robot MC1. In order to make the following description easier to understand, it will be described that the main welding and repair welding steps are executed by the welding robot MC1.
  • FIG. 1 shows only one pair of one robot control device 2, the main welding robot MC1a, and the repair welding robot MC1b, a plurality of these pairs may be provided. Further, the welding system 100 may be configured to further include the inspection device 4.
  • the host device 1 as an example of the repair welding device collectively controls the execution of the main welding (for example, the start and completion of the main welding) executed by the welding robot MC1 via the robot control device 2.
  • the host device 1 reads out welding-related information input or set in advance by a user (for example, a welding operator or a system administrator; the same applies hereinafter) from the external storage ST, and uses the welding-related information to obtain welding-related information.
  • An execution command for the main welding including the contents is generated and sent to the corresponding robot control device 2.
  • the host device 1 receives the main welding completion report to the effect that the main welding by the welding robot MC1 is completed from the robot control device 2, and sets the status of the corresponding work to be welded. The status is updated to the effect that welding is completed and recorded in the external storage ST.
  • the above-mentioned execution command for the main welding is not limited to being generated by the higher-level device 1, and for example, an operation panel (for example, PLC: Programmable Logical Controller) of equipment in a factory or the like where the main welding is performed, or a robot control device. It may be generated by the operation panel of 2 (for example, TP: Welding Pendant).
  • the teach pendant (TP) is a device for operating the main welding robot MC1a and the repair welding robot MC1b connected to the robot control device 2.
  • the host device 1 controls the execution of the visual inspection (for example, the start and completion of the visual inspection) executed by the inspection device 4 via the inspection control device 3 in an integrated manner. For example, when the host device 1 receives the main welding completion report from the robot control device 2, it generates an execution command for visual inspection of the work to be welded produced by the welding robot MC1 and sends it to the inspection control device 3. When the visual inspection by the inspection device 4 is completed, the host device 1 receives a visual inspection report indicating that the visual inspection by the inspection device 4 is completed from the inspection control device 3, and visually inspects the status of the corresponding work to be welded. Is updated to the status of completion and recorded in the external storage ST.
  • the visual inspection for example, the start and completion of the visual inspection
  • the host device 1 controls the execution of repair welding (for example, start and completion of repair welding) executed by the welding robot MC1 via the robot control device 2 in an integrated manner. For example, when the host device 1 receives the appearance inspection report from the inspection control device 3, it generates an execution command for repair welding of the work to be welded produced by the welding robot MC1 and sends it to the robot control device 2. When the repair welding by the welding robot MC1 is completed, the host device 1 receives a repair welding completion report from the robot control device 2 to the effect that the repair welding by the welding robot MC1 is completed, and repairs the status of the corresponding work to be welded. The status is updated to the effect that welding is completed and recorded in the external storage ST.
  • repair welding for example, start and completion of repair welding
  • the welding-related information is information indicating the content of the main welding executed by the welding robot MC1, and is created in advance for each main welding process and registered in the external storage ST.
  • Weld-related information includes, for example, the number of original workpieces used for main welding, workpiece information including the ID, name and welding location of the original workpiece used for main welding, and the scheduled execution date when main welding is executed. It includes the number of workpieces to be welded and various welding conditions at the time of main welding.
  • the welding-related information does not have to be limited to the data of the above-mentioned items.
  • the robot control device 2 causes the welding robot MC1 to execute the main welding using a plurality of original workpieces specified by the execution command based on the execution command sent from the higher-level device 1.
  • the type of the main welding is not limited, but in order to make the explanation easy to understand, the steps of joining each of the plurality of original workpieces will be described as an example.
  • the host device 1 is connected so that data can be input and output from each of the monitor MN1, the input interface UI1, and the external storage ST, and further, data can be communicated with the robot control device 2. It is connected so that it becomes.
  • the host device 1 may be a terminal device P1 that integrally includes a monitor MN1 and an input interface UI1, and may further include an external storage ST integrally.
  • the terminal device P1 is a PC (Personal Computer) used by the user prior to the execution of the main welding.
  • the terminal device P1 is not limited to the PC described above, and may be a computer device having a communication function such as a smartphone or a tablet terminal.
  • the monitor MN1 may be configured by using a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL (Electroluminescence).
  • the monitor MN1 may display, for example, a screen output from the host device 1 indicating that the main welding is completed or that the repair welding is completed.
  • a speaker (not shown) may be connected to the host device 1 instead of the monitor MN1 or together with the monitor MN1, and the host device 1 notifies that the main welding is completed or that the repair welding is completed.
  • the audio of the content may be output via the speaker.
  • the input interface UI 1 is a user interface that detects a user's input operation and outputs it to the host device 1, and may be configured by using, for example, a mouse, a keyboard, or a touch panel.
  • the input interface UI 1 accepts, for example, an input operation when the user creates welding-related information, or receives an input operation when sending a main welding execution command to the robot control device 2.
  • the external storage ST is configured by using, for example, a hard disk drive (Hard Disk Drive) or a solid state drive (Solid State Drive).
  • the external storage ST stores, for example, data of welding-related information created for each main welding, work information of the work to be welded produced by the main welding or work information of the work to be repaired repaired by the repair welding (see above). ..
  • the robot control device 2 as an example of the repair welding device is connected to the higher-level device 1 so as to be able to communicate data, and is also connected to the welding robot MC1 so as to be able to communicate data.
  • the robot control device 2 receives the execution command of the main welding sent from the higher-level device 1, the robot control device 2 controls the corresponding welding robot MC1 based on the execution command to execute the main welding.
  • the robot control device 2 detects the completion of the main welding, it generates a main welding completion report indicating that the main welding is completed and notifies the higher-level device 1. As a result, the host device 1 can properly detect the completion of the main welding based on the robot control device 2.
  • the method of detecting the completion of the main welding by the robot control device 2 may be, for example, a method of determining based on a signal indicating the completion of the main welding from a sensor (not shown) provided in the wire feeding device 300, or a known method.
  • the method may be used, and the content of the method for detecting the completion of the main welding is not limited.
  • the robot control device 2 when the robot control device 2 receives the repair welding execution command sent from the host device 1, the robot control device 2 controls the corresponding welding robot MC1 based on the repair welding program created by the inspection control device 3. And repair welding is executed.
  • the robot control device 2 detects the completion of the repair welding, it generates a repair welding completion report indicating that the repair welding is completed and notifies the higher-level device 1.
  • the host device 1 can properly detect the completion of repair welding based on the robot control device 2.
  • the method of detecting the completion of repair welding by the robot control device 2 may be, for example, a method of determining based on a signal indicating the completion of repair welding from a sensor (not shown) provided in the wire feeding device 300, or a known method. The method may be used, and the content of the method for detecting the completion of repair welding does not have to be limited.
  • the welding robot MC1 as an example of the welding robot is connected to the robot control device 2 so that data can be communicated.
  • the welding robot MC1 executes main welding or repair welding commanded by the host device 1 under the control of the corresponding robot control device 2.
  • the welding robot MC1 may be composed of the main welding robot MC1a provided for the main welding and the repair welding robot MC1b provided for the repair welding.
  • the inspection control device 3 as an example of the repair welding device is connected so that data can be communicated with each of the host device 1, the robot control device 2, and the inspection device 4.
  • the inspection control device 3 receives the execution command of the visual inspection sent from the higher-level device 1
  • the inspection control device 3 receives the visual inspection of the welded portion of the work to be welded produced by the welding robot MC1 (for example, the weld bead formed by the main welding). (Inspection of whether or not the shape of the master bead conforms to the predetermined shape) is performed by the inspection device 4.
  • the inspection control device 3 controls the inspection device 4 to detect the shape of the weld bead formed at the welded portion based on the welded portion information of the work to be welded included in the execution command of the visual inspection, and main welding.
  • the shapes of the predetermined welding master bead (not shown) and the actually detected welding bead are compared for each.
  • the inspection control device 3 generates a visual inspection report based on the above-mentioned comparison, and sends the visual inspection report to the higher-level device 1.
  • the inspection control device 3 determines that the appearance inspection of the work to be welded has failed, the inspection control device 3 obtains the appearance inspection result including the position information of the detection point indicating the place where the welding defect obtained from the inspection device 4 is detected. Use it to create a repair welding program to repair defective parts of welding. The inspection control device 3 associates this repair welding program with the appearance inspection result and sends it to the robot control device 2.
  • the inspection device 4 is connected so that data can be communicated with the robot control device 2.
  • the inspection device 4 is based on the visual inspection execution command sent from the inspection control device 3, the welding location information included in the execution command, and the welding bead of the welded portion generated by the inspection device 4 (see FIG. 2).
  • the inspection device 4 inspects and controls information on defective parts determined to be welding defects among the welded parts (for example, a detection point indicating the position of a portion where a welding defect is detected, a welding defect type) as an appearance inspection report. Send to device 3.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of internal configurations of the inspection control device 3, the robot control device 2, and the host device 1 according to the first embodiment.
  • the monitor MN1 and the input interface UI1 are not shown in FIG.
  • the welding robot MC1 executes various processes such as main welding and repair welding commanded by the host device 1 under the control of the robot control device 2.
  • the welding robot MC1 performs, for example, arc welding in the main welding or repair welding process.
  • the welding robot MC1 may perform welding other than arc welding (for example, laser welding, gas welding) and the like.
  • the laser head may be connected to the laser oscillator via an optical fiber instead of the welding torch 400.
  • the welding robot MC1 has a configuration including at least a manipulator 200, a wire feeding device 300, a welding wire 301, and a welding torch 400.
  • the manipulator 200 includes articulated arms, and each arm is moved based on a control signal from the robot control unit 25 (see below) of the robot control device 2. Thereby, the manipulator 200 can change the positional relationship between the work Wk and the welding torch 400 (for example, the angle of the welding torch 400 with respect to the work Wk) by moving the arm.
  • the wire feeding device 300 controls the feeding speed of the welding wire 301 based on a control signal (see below) from the robot control device 2.
  • the wire feeding device 300 may include a sensor (not shown) capable of detecting the remaining amount of the welding wire 301.
  • the robot control device 2 can detect that the main welding or repair welding process has been completed based on the output of this sensor.
  • the welding wire 301 is held by the welding torch 400.
  • an arc is generated between the tip of the welding wire 301 and the work Wk, and arc welding is performed.
  • the illustration and description of the configuration for supplying the shield gas to the welding torch 400 will be omitted.
  • the host device 1 uses welding-related information input or set in advance by the user to perform repair welding such as repairing defective parts of main welding using each of a plurality of original workpieces or welding of the workpiece to be welded. Execution commands for various processes are generated and sent to the robot control device 2.
  • the host device 1 has a configuration including at least a communication unit 10, a processor 11, and a memory 12.
  • the communication unit 10 is connected so that data can be communicated with each of the robot control device 2 and the external storage ST.
  • the communication unit 10 sends an execution command of various processes of main welding or repair welding generated by the processor 11 to the robot control device 2.
  • the communication unit 10 receives the main welding completion report, the appearance inspection report, and the repair welding completion report sent from the robot control device 2 and outputs them to the processor 11.
  • the execution command of the main welding or the repair welding may include, for example, a control signal for controlling each of the manipulator 200, the wire feeding device 300, and the power supply device 500 included in the welding robot MC1.
  • the processor 11 is configured by using, for example, a CPU (Central Processing Unit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array), and performs various processes and controls in cooperation with the memory 12. Specifically, the processor 11 functionally realizes the cell control unit 13 by referring to the program held in the memory 12 and executing the program.
  • a CPU Central Processing Unit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the memory 12 has, for example, a RAM (Random Access Memory) as a work memory used when executing the processing of the processor 11 and a ROM (Read Only Memory) for storing a program defining the processing of the processor 11. Data generated or acquired by the processor 11 is temporarily stored in the RAM. A program that defines the processing of the processor 11 is written in the ROM. Further, the memory 12 stores the welding-related information data read from the external storage ST and the work information (see below) of the work to be welded or the work to be repaired to be repaired sent from the robot control device 2, respectively.
  • a RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the cell control unit 13 Based on the welding-related information stored in the external storage ST, the cell control unit 13 performs the main welding or the work to be welded using a plurality of original works specified (in other words, set) in the welding-related information. Generate an execution command to perform repair welding.
  • the cell control unit 13 may generate different execution commands for each of the various processes of main welding or repair welding executed by the welding robot MC1.
  • the execution command of the main welding or the repair welding generated by the cell control unit 13 is sent to the corresponding robot control device 2 via the communication unit 10.
  • the robot control device 2 is a welding robot MC1 (specifically, a manipulator 200, a wire feeding device 300, a power supply device 500) based on an execution command of main welding or repair welding sent from the host device 1. Control the process.
  • the robot control device 2 has a configuration including at least a communication unit 20, a processor 21, and a memory 22.
  • the communication unit 20 is connected so that data can be communicated with the host device 1, the inspection control device 3, and the welding robot MC1. Although the illustration is simplified in FIG. 2, the robot control unit 25 and the manipulator 200, the robot control unit 25 and the wire feeding device 300, and the power supply control unit 26 and the power supply device 500 During that time, data is transmitted and received via the communication unit 20, respectively.
  • the communication unit 20 receives an execution command for main welding or repair welding sent from the host device 1.
  • the communication unit 20 sends the work information of the work to be welded produced by the main welding or the work to be repaired produced by the correction by the repair welding to the host device 1.
  • the work information includes not only the ID of the work to be welded or the work to be repaired, but also the ID, name, welding location, welding conditions at the time of execution of the main welding, and repair of a plurality of original works used for the main welding. At least the welding conditions at the time of performing the welding are included. Further, the work information may include information (for example, coordinates) indicating the position of a detection point indicating a defective portion of the work to be welded.
  • the welding conditions or repair welding conditions include, for example, the material and thickness of the original work, the material and wire diameter of the welding wire 301, the shield gas type, the flow rate of the shield gas, the set average value of the welding current, and the set average value of the welding voltage.
  • the feeding speed and feeding amount of the welding wire 301 The feeding speed and feeding amount of the welding wire 301, the number of weldings, the welding time, and the like.
  • information indicating the type of main welding or repair welding for example, TIG welding, MAG welding, pulse welding, etc.
  • the moving speed of the manipulator 200 and the moving time may be included.
  • the processor 21 is configured by using, for example, a CPU or an FPGA, and performs various processes and controls in cooperation with the memory 22. Specifically, the processor 21 refers to the program stored in the memory 22 and executes the program to function the welding program creation unit 23, the calculation unit 24, the robot control unit 25, and the power supply control unit 26. Realize.
  • the memory 22 has, for example, a RAM as a work memory used when executing the processing of the processor 21, and a ROM for storing a program defining the processing of the processor 21. Data generated or acquired by the processor 21 is temporarily stored in the RAM. A program that defines the processing of the processor 21 is written in the ROM. Further, the memory 22 stores the data of the execution command of the main welding or the repair welding sent from the higher-level device 1 and the data of the work information of the work to be welded produced by the main welding or the work to be repaired produced by the repair welding. Remember each one. Further, the memory 22 stores the main welding program executed by the welding robot MC1.
  • the main welding program is a program that defines a specific procedure (process) of the main welding, such as joining a plurality of original workpieces using the welding conditions in the main welding.
  • the main welding program creation unit 23 is based on the main welding execution command sent from the host device 1 via the communication unit 20, and the work information (for example, ID, name, etc.) of each of the plurality of original works included in the execution command. And the welded part of the original work) is used to generate the main weld program of the main weld executed by the welding robot MC1.
  • This welding program includes a welding current, a welding voltage, an offset amount, a welding speed, and a welding torch 400 for controlling a power supply device 500, a manipulator 200, a wire feeding device 300, a welding torch 400, etc. during the execution of the main welding.
  • Various parameters such as the posture of the body may be included.
  • the generated main welding program may be stored in the processor 21 or may be stored in the RAM in the memory 22. Further, the generated main welding program is sent to the repair welding program creating unit 38 in the inspection control device 3 via the communication unit 20.
  • the calculation unit 24 performs various calculations.
  • the calculation unit 24 is a welding robot MC1 (specifically, a manipulator 200, a wire feeding device 300, and a wire feeding device 300) controlled by a robot control unit 25 based on the welding program generated by the welding program creation unit 23.
  • the parameters for controlling each of the power supply devices 500) are calculated.
  • the robot control unit 25 drives the welding robot MC1 (specifically, each of the manipulator 200, the wire feeding device 300, and the power supply device 500) based on the welding program generated by the welding program creation unit 23. To generate a control signal for. The robot control unit 25 sends this generated control signal to the welding robot MC1.
  • the power supply control unit 26 drives the power supply device 500 based on the main welding program generated by the main welding program creation unit 23 and the calculation result of the calculation unit 24.
  • the inspection control device 3 controls the processing of the appearance inspection of the work to be welded or the work to be repaired to be repaired produced by the main welding by the welding robot MC1 based on the execution command of the appearance inspection sent from the higher-level device 1.
  • the visual inspection for example, whether or not the shape of the weld bead formed on the work to be welded or the work to be repaired meets the predetermined welding standard or the strength standard of the welded part, and the quality standard of the work to be welded or the work to be repaired. It is an inspection of.
  • the inspection control device 3 has a work Wk (for example, a work to be welded or a work to be welded) based on 3D (Dimension) point cloud data indicating the shape of the weld bead acquired by the inspection device 4.
  • a visual inspection is performed to see if the weld bead formed on the repair weld work) meets a predetermined welding standard (for example, the same or similar to the shape of a predetermined master bead according to the work Wk).
  • the welded points determined to be significantly different from the shape of the master bead (that is, neither match nor similar to the shape of the master bead) in the 3D point cloud data indicating the shape of the weld bead are defined as "detection points”. To do.
  • Information indicating the position of the detection point (for example, 3D position coordinates) is detected by the inspection control device 3.
  • the inspection control device 3 has a configuration including at least a communication unit 30, a processor 31, a memory 32, and an inspection result storage unit 33.
  • the communication unit 30 is connected so that data can be communicated with the host device 1, the robot control device 2, and the inspection device 4. Although the illustration is simplified in FIG. 2, data is transmitted and received between the shape detection control unit 35 and the inspection device 4 via the communication unit 30, respectively.
  • the communication unit 30 receives the visual inspection execution command sent from the host device 1.
  • the communication unit 30 sends the result of the visual inspection using the inspection device 4 (for example, the presence or absence of a welding defect in the work to be welded or the work to be repaired) to the higher-level device 1.
  • the processor 31 is configured by using, for example, a CPU or an FPGA, and performs various processes and controls in cooperation with the memory 32. Specifically, the processor 31 refers to the program held in the memory 32 and executes the program to execute the determination threshold storage unit 34, the shape detection control unit 35, the data processing unit 36, and the inspection result determination unit 37. And the repair welding program creation unit 38 is functionally realized.
  • the memory 32 has, for example, a RAM as a work memory used when executing the processing of the processor 31 and a ROM for storing a program defining the processing of the processor 31. Data generated or acquired by the processor 31 is temporarily stored in the RAM. A program that defines the processing of the processor 31 is written in the ROM. Further, the memory 32 contains data of an execution command for visual inspection of the work to be welded sent from the host device 1, data of work information of the work to be welded generated by main welding or work information of the work to be repaired generated by repair welding. Are memorized respectively. Further, the memory 32 stores the main welding program and the calculation result sent from the robot control device 2, respectively. Further, the memory 32 stores the data of the repair welding program created by the repair welding program creation unit 38.
  • repair welding programs are set on the virtual welding line of the main welding acquired by the main welding simulation based on the main welding program (that is, the virtual welding line welded by executing the main welding based on the main welding program).
  • Specifics of repair welding that repairs defective welding points in the workpiece to be welded by using the interpolation point of and the position information of the corresponding interpolation point (corresponding point) on the virtual welding line closest to the detection point. It is a program that defines various procedures (processes). This program is created by the repair welding program creation unit 38, and is sent from the inspection control device 3 to the robot control device 2.
  • This welding simulation is executed by the repair welding program creation unit 38, and is a simulation for acquiring a virtual welding line when the main welding is executed based on the main welding program.
  • the virtual welding line acquired by this welding simulation is acquired as a welding line drawn in a three-dimensional space.
  • the welding system 100 according to the first embodiment welds a shape in which it is difficult for the welding line to be represented by an arc or a straight line graphic element in creating a repair welding program for executing repair welding of a defective portion. Even if it is a line, a repair program can be easily generated using a virtual weld line.
  • the welding system 100 executes a simulation including a control signal for driving the welding robot MC1 (specifically, each of the manipulator 200, the wire feeding device 300, and the power supply device 500) used in the program. Since it is possible, it is highly versatile and useful. Further, the welding system 100 according to the first embodiment can acquire a virtual welding line based on the created main welding program even in the main welding program in which a free-curve welding line is welded by the main welding.
  • a plurality of interpolation points are set on the virtual welding line acquired by the main welding simulation by the repair welding program creation unit 38, and in the repair welding program creation, repair within a predetermined length range when the detection point of the defective portion is repair-welded. This is a point for determining the welding location.
  • the interpolation points may be set on the virtual welding line at predetermined intervals, or may be set corresponding to the positions of the welding robot MC1 at predetermined time intervals when welding the virtual welding line. Further, the interpolation points are not limited to the predetermined intervals, and may be set based on the line type (straight line, curve, etc.) of the virtual welding line, the curvature of the virtual welding line, and the like.
  • the interpolation points are set at smaller intervals in the curved section than in the straight section on the virtual welding line divided into the straight section and the curved section for each predetermined curvature, and the curved section having a larger curvature has a smaller interval. It may be set with. Further, the interpolation point may be set by the user. Further, the interpolation points may be set at arbitrary intervals, and may be set at different intervals, for example, in the same straight section.
  • the welding system 100 according to the first embodiment responds closer to the detection point in setting the corresponding interpolation point (correspondence point) on the virtual welding line closest to the detection point of the defective portion when repair welding. The repair welded part including the point can be easily determined. Further, the welding system 100 according to the first embodiment can determine a repair welding point including a corresponding point closer to the detection point by changing the interval of the interpolation points set according to the line type.
  • the inspection result storage unit 33 is configured by using, for example, a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD).
  • the inspection result storage unit 33 stores data showing the appearance inspection result of the welded portion in the work Wk (for example, the work to be welded or the work to be repaired) as an example of the data generated or acquired by the processor 31.
  • the data showing the visual inspection result is generated by, for example, the inspection result determination unit 37.
  • the determination threshold storage unit 34 is composed of, for example, a cache memory provided in the processor 31, and the threshold value used in the determination process by the inspection result determination unit 37 according to the welding location (for example, each set according to the welding location). Threshold) is memorized.
  • Each threshold value is, for example, an allowable range (threshold value) for misalignment of the welded portion, a threshold value for the height of the weld bead, and a threshold value for the width of the weld bead.
  • the determination threshold storage unit 34 has a permissible range (for example, a minimum permissible value and a maximum permissible value regarding the height of the welding bead) that satisfy the minimum welding quality required by a customer or the like as each threshold value at the time of visual inspection after repair welding. Etc.) may be memorized. Further, the determination threshold value storage unit 34 may store the upper limit value of the number of appearance inspections for each welded portion. As a result, the inspection control device 3 determines that it is difficult or impossible to correct the defective part by the automatic repair welding by the welding robot MC1 when the upper limit of the predetermined number of times is exceeded when the defective part is corrected by the repair welding. , It is possible to suppress a decrease in the operating rate of the welding system 100.
  • a permissible range for example, a minimum permissible value and a maximum permissible value regarding the height of the welding bead
  • the shape detection control unit 35 receives the shape data of the weld bead at the welded portion (for example, 3D point group data) sent from the inspection device 4 and the work Wk (for example, the work to be welded or the work to be repaired) sent from the host device 1.
  • the operation of the inspection device 4 is controlled based on the execution command of the appearance inspection of the welded portion of the work).
  • the shape detection control unit 35 When the shape detection control unit 35 is located at a position where the inspection device 4 can image the welded portion (in other words, the three-dimensional shape of the welded portion can be detected), the shape detection control unit 35 irradiates, for example, a laser beam from the inspection device 4 at the welded portion. Get the shape data of the weld bead.
  • the shape detection control unit 35 receives the shape data of the weld bead acquired by the inspection device 4, the shape detection control unit 35 passes the shape data to the data processing unit 36.
  • the data processing unit 36 converts the shape data of the weld bead at the welded portion from the shape detection control unit 35 into image data showing the three-dimensional shape of the welded portion.
  • the shape data is, for example, point cloud data of a shape line composed of a reflection locus of a laser beam applied to the surface of a weld bead.
  • the data processing unit 36 executes statistical processing on the input shape data and generates image data regarding the three-dimensional shape of the weld bead at the welded portion.
  • the data processing unit 36 may perform edge enhancement correction that emphasizes the peripheral portion of the weld bead in order to emphasize the position and shape of the weld bead.
  • the data processing unit 36 counts the number of appearance inspections for each welded part or defective part, and if the number of appearance inspections exceeds the number of times stored in advance in the memory 32, the welding inspection result is not good, automatic repair welding is performed. It may be determined that it is difficult or impossible to correct the defective part by the above.
  • the inspection result determination unit 37 generates an alert screen including the position of the defective portion and the defect factor, and sends the generated alert screen to the host device 1 via the communication unit 30.
  • the alert screen sent to the host device 1 is displayed on the monitor MN1.
  • the inspection result determination unit 37 uses the threshold value stored in the determination threshold value storage unit 34, and the welded portion sets a predetermined welding standard based on the shape data of the weld bead at the welded portion acquired by the shape detection control unit 35. Whether or not the condition is satisfied (for example, whether or not the weld bead formed by main welding or repair welding matches or resembles the shape of the corresponding master bead) is determined.
  • the inspection result determination unit 37 measures the position (see FIGS. 5A and 5B) of the welding defect detection point (see above), analyzes the defect content, and estimates the defect factor.
  • the inspection result determination unit 37 calculates an inspection score for each welding location on the welding line formed on the welding bead based on the shape data of the welding bead.
  • the inspection result determination unit 37 as an example of the acquisition unit generates and acquires each of the measured position of the defective part, the inspection score, and the estimated defect factor as the appearance inspection result (appearance inspection report) for the welded part.
  • the generated visual inspection result is stored in the memory 32 and sent to the host device 1 via the communication unit 30.
  • the inspection result determination unit 37 determines whether repair welding by the welding robot MC1 is possible based on the above-mentioned inspection score (in other words, repair welding by the welding robot MC1 is preferable, or manual repair welding is performed. Is it okay?), And the judgment result may be included in the visual inspection result (visual inspection report) and output.
  • the repair welding program creation unit 38 has a function of simulating the virtual welding line of the main welding of the welding robot based on the main welding program sent from the robot control device 2, and has a virtual welding line of the main welding and a virtual welding. A plurality of interpolation points set on the line, the appearance inspection result of the work Wk (for example, the work to be welded or the work to be repaired) by the inspection result determination unit 37, and the work information of the work to be welded or the work to be repaired (for example, the work to be repaired).
  • Repair of work Wk (for example, work to be welded or work to be repaired) to be executed by the welding robot MC1 using information such as coordinates indicating the position of a welding defect detection point of the welded work or the welded work to be repaired.
  • Create a welding program Details of the procedure for creating the repair welding program will be described later with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • the repair welding program includes welding current, welding voltage, offset amount, welding speed, welding torch 400, etc. for controlling the power supply device 500, manipulator 200, wire feeder 300, welding torch 400, etc. during the execution of repair welding. Various parameters such as the posture of the body may be included.
  • the generated repair welding program may be stored in the processor 31 or in the RAM in the memory 32.
  • the inspection device 4 is, for example, a three-dimensional shape sensor, and scans the welded part on the work Wk (for example, the work to be welded or the work to be repaired) based on the position information of the welded part sent from the inspection control device 3.
  • a capablely configured laser light source (not shown) and an imaging region including the periphery of the welded portion are arranged so as to be able to image, and the reflection locus of the reflected laser beam among the laser beams radiated to the welded portion (that is, welding). It is composed of a camera (not shown) that captures the shape line of the location.
  • the inspection device 4 sends the shape data of the welded portion (in other words, the image data of the weld bead) based on the laser beam imaged by the camera to the inspection control device 3.
  • the camera described above includes at least a lens (not shown) and an image sensor (not shown).
  • the image sensor is a solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semi-conductor), and converts an optical image formed on an imaging surface into an electric signal.
  • FIG. 3 is a sequence diagram showing an example of operating procedures for main welding and repair welding by the welding system 100 according to the first embodiment.
  • the host device 1 and the robot control device 2 are used for each process of main welding using a plurality of original workpieces and repair welding performed based on the failure of the visual inspection of the workpiece to be welded.
  • the operation procedure performed with the inspection control device 3 will be described as an example.
  • the host device 1 acquires the work information (for example, ID, name, and welding location of the original work) of the original work to be the target of the main work, respectively (St1), and the main welding including the work information of the original work. Generate an execution command for.
  • the host device 1 sends a command for executing the main welding including the work information of the original work to the robot control device 2 (St2).
  • the robot control device 2 uses the work information of each of the plurality of original works included in the execution command to execute the main welding by the welding robot MC1.
  • the main welding program is created, and the welding robot MC1 is made to execute the main welding according to the main welding program (St3).
  • the robot control device 2 determines the completion of the main welding by the welding robot MC1 by various known methods, the robot control device 2 generates a main welding completion notification indicating that the main welding is completed and sends it to the higher-level device 1 (St4), and also receives a cover.
  • the main welding program used for the production of the welded work is sent to the inspection control device 3 (St5).
  • the host device 1 Upon receiving this welding completion notification, the host device 1 generates an execution command for visual inspection of the workpiece to be welded and sends it to the inspection control device 3 (St6).
  • the inspection control device 3 causes the inspection device 4 to execute a visual inspection targeting the workpiece to be welded based on the visual inspection execution command sent in step St6 (St7). As a result of the visual inspection in step St7, the inspection control device 3 determines that repair welding is necessary because the workpiece to be welded has a defective portion of welding (St8), and the main welding sent from the robot control device 2 A simulation based on the program is executed to acquire a virtual weld line for the main weld (St9).
  • the inspection control device 3 sets interpolation points at predetermined intervals on the acquired virtual welding line of the main welding, and includes the position of the corresponding interpolation point (corresponding point) on the welding line closest to the detection point.
  • the inspection control device 3 Create a repair welding program for repair welding (St10).
  • the inspection control device 3 generates an appearance inspection report including the determination result in step St8 and the repair welding program and sends it to the robot control device 2 (St11). Further, the inspection control device 3 sends the similarly generated visual inspection report to the higher-level device 1 (St12).
  • the host device 1 receives the visual inspection report in step St12, generates a repair welding execution command for the work to be welded, and sends it to the robot control device 2 (St13).
  • the robot control device 2 receives the repair welding execution command sent from the host device 1, the robot control device 2 receives the repair welding execution command for the work to be welded specified by the execution command based on the repair welding program (received in step St12).
  • the welding robot MC1 is made to perform repair welding according to the repair welding program (St14).
  • the work information of the work to be repaired for example, the ID of the work to be repaired, a plurality of elements used for the main welding.
  • Work information including each ID of the work (for example, the ID and name of the original work, the welding location of the original work), and the welding conditions at the time of each execution of the main welding and the repair welding) are sent to the host device 1 (St15).
  • the host device 1 When the host device 1 receives the work information including the ID of the work to be repaired welded sent from the robot control device 2, it sets a management ID suitable for the user company corresponding to the ID of the work to be repaired and also sets the management ID. The data indicating that the welding of the work to be repaired corresponding to the management ID has been completed is saved in the external storage ST (St16).
  • the welding robot MC1 at the time of main welding which is closest to the detection point, operates using the detection point output from the inspection device 4 (that is, the position indicating the defective welding point).
  • the detection point output from the inspection device 4 that is, the position indicating the defective welding point.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a specific procedure for the corresponding point Ph1 closest to the detection point P.
  • FIG. 5A is a diagram schematically showing an operation outline example relating to the identification of the corresponding point Ph1 on the virtual welding line WLN1 closest to the detection point P.
  • the flowchart shown in FIG. 4 is executed by the processor 31 (specifically, the repair welding program creation unit 38) built in the inspection control device 3.
  • the welding line is composed of two straight portions and one arc (curved) portion.
  • an undercut that is, a stop generated on the base metal by the main welding
  • Edge groove is generated.
  • the repair welding program creation unit 38 is arbitrarily placed on the virtual welding line WLN1 acquired by executing the main welding simulation based on the main welding program sent from the robot control device 2.
  • a plurality of interpolation points D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, and D9 are set at intervals of.
  • the repair welding program creation unit 38 acquires the main welding program sent from the robot control device 2 and the appearance inspection result generated by the inspection result determination unit 37, and executes the main welding simulation (St8-). 1).
  • the repair welding program creation unit 38 sets each of the plurality of interpolation points D1 to D9 at a predetermined position on the virtual welding line WLN1 acquired in step St8-1 (St8-2).
  • the distances R1, R2, R3 between the respective positions (coordinates) of the plurality of set interpolation points D1 to D9 and the positions (coordinates) of the detection points P included in the visual inspection result.
  • the interpolation point (that is, the corresponding point Ph1) on the virtual welding line WLN1 is specified by specifying the interpolation point located at the distance closest to the detection point P (that is, the corresponding point Ph1). St8-3).
  • the interpolation point closest to the detection point P is the interpolation point D8 located at the closest distance R8 from the detection point P.
  • the repair welding program creation unit 38 determines a predetermined length range including the corresponding point Ph1 (interpolation point D8 in FIG. 5A) specified in step St8-3 as the repair welding point, and uses this repair welding point and the repair welding. Create a repair welding program that defines various parameters (for example, welding conditions) to be performed (St9).
  • FIG. 5A an example in which D1 to D9 of a plurality of interpolation points are set on one virtual welding line WLN1 to be welded based on the present welding program has been described.
  • the virtual welding line WLN1 may be divided into a straight line section and a curved section, and each of a plurality of interpolation points may be set in each of the divided sections.
  • FIG. 5B is a diagram schematically showing an operation outline example relating to the identification of the corresponding point Ph2 on the virtual welding line WLN2 closest to the detection point V.
  • the welding line is composed of each of the two arc (curved) portions and one straight portion, and for example, undercut (that is, it occurs on the base metal by the main welding) as a welding defect. Welding groove) is generated.
  • the repair welding program creation unit 38 executes the main welding simulation based on the main welding program sent from the robot control device 2 and executes the main welding simulation to acquire the virtual welding line WLN2 as one straight line. It is divided into a section WLN22 and a plurality of curved sections WLN21 and WLN23 having different curvatures, and a plurality of interpolation points D10, D11, D12, D13, D14, D15, and D16 are set at arbitrary intervals.
  • the repair welding program creation unit 38 compares the curvatures of the plurality of curved sections WLN21 and WLN23 in which the virtual welding line WLN2 has different curvatures, and determines that the curved section WLN23 has a larger curvature than the curved section WLN21. judge.
  • the repair welding program creation unit 38 sets more interpolation points in the curve section of the curve section WLN23 having a larger curvature.
  • the repair welding program creation unit 38 acquires the main welding program sent from the robot control device 2 and the appearance inspection result generated by the inspection result determination unit 37, and executes the main welding simulation (St8-). 1).
  • the repair welding program creation unit 38 sets each of the plurality of interpolation points D10 to D16 at a predetermined position on the virtual welding line WLN2 acquired in step St8-1 (St8-2).
  • the distances R10, R11, R12, between the respective positions (coordinates) of the plurality of set interpolation points D10 to D16 and the positions (coordinates) of the detection points V included in the visual inspection result respectively.
  • the interpolation point (that is, the corresponding point Ph2) on the virtual welding line WLN2 is specified by specifying the interpolation point located at the distance closest to the detection point P (St8-3). ..
  • the interpolation point closest to the detection point V is the interpolation point D10 located at the closest distance R10 from the detection point V.
  • the repair welding program creation unit 38 determines a predetermined length range including the corresponding point Ph2 (interpolation point D10 in FIG. 5B) specified in step St8-3 as the repair welding point, and uses this repair welding point and the repair welding. Create a repair welding program that defines various parameters (for example, welding conditions) to be performed (St9).
  • the repair welding apparatus detects defective portions (for example, detection) of the weld bead of the work to be welded produced by the main welding by the welding robot MC1.
  • Multiple appearance inspection results including information on the position of point P) are acquired on the virtual welding line (for example, virtual welding line WLN1) of the main welding of the welding robot MC1 simulated based on the main welding program for executing the main welding.
  • Each of the interpolation points of is set, and the welding robot MC1 is instructed to execute repair welding for the interpolation point closest to the position of the acquired defective portion.
  • the repair welding device can automatically and more efficiently repair-weld the defective portion of the workpiece to be welded produced by the main welding. Further, the repair welding device can automatically acquire the virtual welding line WLN1 by the main welding simulation based on the main welding program even when the welding line to be main welded by the main welding program is complicated like a free curve. Therefore, the time required to determine the corresponding point closest to the detection point where the defective part is detected can be shortened. Therefore, the repair welding apparatus can automatically and more efficiently repair-weld the defective portion of the workpiece to be welded produced by the main welding.
  • the repair welding device creates a repair welding program that executes repair welding including the position of the interpolation point based on the visual inspection result, and causes the welding robot to repair weld the interpolation point according to the created repair welding program.
  • the repair welding apparatus has an operation locus on which the welding robot MC1 operates on the virtual welding line WLN1 closest to the detection point P among the plurality of interpolation points set on the virtual welding line WLN1 (that is, during the main welding).
  • the interpolation point of (above) can be specified, and repair welding can be performed automatically and more efficiently via the welding robot MC1 so as to include the position of this interpolation point.
  • each of the plurality of interpolation points is set on the virtual welding line WLN1 according to the position of the welding robot at a predetermined time.
  • the repair welding device can perform welding points in a predetermined range including the position (coordinates) corresponding to the position (coordinates) of the welding robot MC1 at a predetermined time on the operation locus in which the welding robot MC1 operates during the main welding.
  • the generation of the repair welding program to be repaired can be executed more efficiently.
  • the repair welding device sets the interval between a plurality of interpolation points in the curved section at an interval smaller than the interval between a plurality of interpolation points in the straight section.
  • the repair welding device can easily set each of the plurality of interpolation points set on the virtual welding line WLN1 according to the straight line section and the curved section, and the detection point P among these interpolation points can be easily executed.
  • the interpolation point on the closest virtual welding line WLN1 (that is, on the operation locus on which the welding robot MC1 operates during the main welding) can be specified, and automatically and automatically via the welding robot MC1 so as to include the position of this interpolation point. Repair welding can be performed more efficiently.
  • the repair welding device sets the interval between a plurality of interpolation points in the curved section from the interval between a plurality of interpolation points in the straight section. Set at small intervals.
  • the repair welding apparatus can reduce variations in the positions of the corresponding points close to the detection points on the virtual welding line WLN1, and can set an interpolation point capable of specifying a more accurate corresponding point.
  • the repair welding device sets the interval between a plurality of interpolation points in the curve section having a large curvature and the interval between a plurality of interpolation points in the curve section having a small curvature. Set at intervals smaller than the interval.
  • the repair welding apparatus can reduce the variation in the position of the corresponding point close to the detection point in the section having a larger curvature (for example, the curved section WLN23 in FIG. 5B) on the virtual welding line WLN2, and can make a more accurate response. You can set an interpolation point that can identify the point.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of internal configurations of the inspection control device 3, the robot control device 2a, and the host device 1 according to the second embodiment.
  • the same reference numerals are given to those having the same configuration as each part of FIG. 2, and the description is simplified or omitted, and different contents will be described.
  • the configuration of the welding system 100a according to the second embodiment is the same as that of the welding system 100 according to the first embodiment (see FIG. 1).
  • the robot control device 2a as an example of the repair welding device is a welding robot MC1 (specifically, a manipulator 200, a wire feeding device) corresponding to the welding robot MC1 (specifically, a manipulator 200, a wire feeding device) based on an execution command of main welding or repair welding sent from the host device 1. 300, control the processing of the power supply device 500).
  • the robot control device 2a has a configuration including at least a communication unit 20, a processor 21a, and a memory 22.
  • the processor 21a is configured by using, for example, a CPU or an FPGA, and performs various processes and controls in cooperation with the memory 22. Specifically, the processor 21a refers to the program stored in the memory 22, and by executing the program, the main welding / repair welding program creation unit 23a, the calculation unit 24, the robot control unit 25, and the power supply control unit. 26 is functionally realized.
  • the main welding / repair welding program creation unit 23a is based on the main welding execution command sent from the host device 1 via the communication unit 20, and the work information (for example, ID) of each of the plurality of original works included in the execution command. , Name, and weld location of the original work) to generate the main weld program of the main weld performed by the welding robot MC1. Further, when the main welding / repair welding program creation unit 23a determines that repair welding is necessary as a result of the appearance inspection of the work Wk (for example, the work to be welded or the work to be repaired) by the inspection result determination unit 37, Execute the main welding simulation based on the generated main welding program and acquire the virtual welding line.
  • ID work information
  • the main welding / repair welding program creation unit 23a determines that repair welding is necessary as a result of the appearance inspection of the work Wk (for example, the work to be welded or the work to be repaired) by the inspection result determination unit 37, Execute the main welding simulation based on the generated main welding program and acquire
  • the main welding / repair welding program creation unit 23a includes the virtual welding line acquired by the main welding simulation, the appearance inspection result of the work Wk (for example, the work to be welded or the work to be repaired) by the inspection result determination unit 37, and the work to be welded.
  • the work information of the work to be repaired for example, information such as coordinates indicating the position of the detection point of the welding defect of the work to be welded or the work to be repaired
  • the interpolation point closest to the detection point of the defective part is determined.
  • a repair welding program for a work Wk (for example, a work to be welded or a work to be repaired) to be included in a welded portion and to be executed by the welding robot MC1 is created.
  • the details of the procedure for creating the repair welding program are the same as those described in the first embodiment with reference to FIGS. 4 and 5A, and thus the description thereof will be omitted.
  • the generated main welding program and repair welding program may be stored in the processor 21a or in the RAM in the memory 22.
  • FIG. 7 is a sequence diagram showing an example of operating procedures for main welding and repair welding by the welding system 100a according to the second embodiment.
  • the host device 1 and the robot control device 2a are used for each process of main welding using a plurality of original workpieces and repair welding performed based on the failure of the visual inspection of the workpiece to be welded.
  • the operation procedure performed with the inspection control device 3 will be described as an example. Further, in the description of FIG. 7, the same step number is assigned to the process that overlaps with the process of FIG. 3, and the description is simplified or omitted, and different contents will be described.
  • the robot control device 2a determines the completion of the main welding by the welding robot MC1 by various known methods, it generates a main welding completion notification indicating that the main welding is completed and sends it to the higher-level device 1 (St4). ).
  • the host device 1 Upon receiving this welding completion notification, the host device 1 generates an execution command for visual inspection of the workpiece to be welded and sends it to the inspection control device 3 (St6).
  • the inspection control device 3 causes the inspection device 4 to execute a visual inspection targeting the workpiece to be welded based on the visual inspection execution command sent in step St6 (St7). As a result of the visual inspection in step St7, the inspection control device 3 determines that repair welding is necessary because the workpiece to be welded has a defective portion of welding (St8). The inspection control device 3 generates an appearance inspection report including the determination result in step St8 and sends it to the robot control device 2a (St11A). Further, the inspection control device 3 sends the similarly generated visual inspection report to the higher-level device 1 (St12).
  • the robot control device 2a executes the main welding simulation based on the appearance inspection report sent from the inspection control device 3 and the main welding program generated in step St3, and acquires the virtual welding line of the main welding (St9A).
  • the inspection control device 3 sets interpolation points at predetermined intervals on the acquired virtual welding line of the main welding, and includes the position of the corresponding interpolation point (corresponding point) on the welding line closest to the detection point. Create a repair welding program for repair welding (St10A).
  • the host device 1 receives the visual inspection report in step St12, generates a repair welding execution command for the workpiece to be welded, and sends it to the robot control device 2a (St13).
  • the robot control device 2a receives the repair welding execution command sent from the higher-level device 1, the robot control device 2a follows the repair welding program based on the repair welding program for the workpiece to be welded specified by the execution command.
  • the welding robot MC1 is made to perform repair welding (St14A). Since the processing after step St15 is the same as that in FIG. 3, the description thereof will be omitted.
  • the robot control device 2a is on the virtual welding line WLN1 closest to the position of the detection point P among each of the plurality of interpolation points based on the visual inspection result.
  • Create a repair welding program that executes repair welding of interpolation points (corresponding points).
  • the repair welding device (for example, the robot control device 2a) causes the welding robot MC1 to repair weld the interpolation points according to the created repair welding program.
  • the repair welding apparatus can specify the position of the interpolation point on the operation locus of the welding robot MC1 at the time of main welding, which is closest to the detection point P obtained in the visual inspection, and includes the position of this interpolation point. Repair welding can be performed automatically and more efficiently via the welding robot MC1.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of internal configurations of the inspection control device 3, the robot control device 2, and the host device 1a according to the third embodiment.
  • the same reference numerals are given to those having the same configuration as each part of FIG. 2, and the description is simplified or omitted, and different contents will be described.
  • the configuration of the welding system 100b according to the third embodiment is the same as that of the welding system 100 according to the first embodiment (see FIG. 1).
  • the host device 1a controls the execution of repair welding (for example, start and completion of repair welding) executed by the welding robot MC1 via the robot control device 2. For example, when the host device 1a receives the appearance inspection report from the inspection control device 3, it creates a repair welding program and generates a repair welding execution command for the work to be welded produced by the welding robot MC1 to generate a repair welding program. Is sent to the robot control device 2.
  • the host device 1a has a configuration including at least a communication unit 10, a processor 11a, and a memory 12.
  • the processor 11a is configured by using, for example, a CPU or an FPGA, and performs various processes and controls in cooperation with the memory 12. Specifically, the processor 11a functionally realizes the cell control unit 13 and the repair welding program creation unit 14 by referring to the program stored in the memory 12 and executing the program.
  • the robot control device executes the main welding simulation based on the main welding program sent from 2, and acquire the virtual welding line.
  • the repair welding program creation unit 14 includes the acquired virtual welding line, the appearance inspection result of the work Wk (for example, the work to be welded or the work to be repaired) sent from the inspection control device 3, and the work to be welded or the work to be repaired.
  • Work Wk to be executed by the welding robot MC1 (for example, the work to be welded or the work to be repaired or the work to be repaired) using the work information of the work (for example, information such as coordinates indicating the position of a welding defect detection point of the work to be welded or the work to be repaired).
  • Create a repair welding program for the work to be repaired The details of the procedure for creating the repair welding program are the same as those described in the first embodiment with reference to FIGS. 4 and 5A, and thus the description thereof will be omitted.
  • the generated repair welding program may be stored in the processor 11a or in the RAM in the memory 12.
  • FIG. 9 is a sequence diagram showing an example of operating procedures for main welding and repair welding by the welding system 100b according to the third embodiment.
  • the host device 1a and the robot control device 2 are used for each process of main welding using a plurality of original workpieces and repair welding performed based on the failure of the visual inspection of the workpiece to be welded.
  • the operation procedure performed with the inspection control device 3 will be described as an example. Further, in the description of FIG. 9, the same step number is assigned to the process that overlaps with the process of FIG. 3, and the description is simplified or omitted, and different contents will be described.
  • the robot control device 2 determines the completion of the main welding by the welding robot MC1 by various known methods, it generates a main welding completion notification indicating that the main welding is completed and sends it to the higher-level device 1a (St4). ), And the main welding program used for the production of the workpiece to be welded is sent to the host device 1a (St5B). Upon receiving this welding completion notification, the host device 1a generates an execution command for visual inspection of the workpiece to be welded and sends it to the inspection control device 3 (St6).
  • the inspection control device 3 causes the inspection device 4 to execute a visual inspection targeting the workpiece to be welded based on the visual inspection execution command sent in step St6 (St7). As a result of the visual inspection in step St7, the inspection control device 3 determines that repair welding is necessary because the workpiece to be welded has a defective portion of welding (St8). The inspection control device 3 generates an appearance inspection report including the determination result in step St8 and sends it to the robot control device 2 (St11B). Further, the inspection control device 3 sends the similarly generated visual inspection report to the host device 1a (St12).
  • the host device 1a executes the main welding simulation based on the appearance inspection report sent from the inspection control device 3 and the main welding program sent from the robot control device 2, and acquires the virtual welding line of the main welding (St9B). ..
  • the inspection control device 3 sets interpolation points at predetermined intervals on the acquired virtual welding line of the main welding, and includes the position of the corresponding interpolation point (corresponding point) on the welding line closest to the detection point. Create a repair welding program for repair welding (St10B).
  • the host device 1a receives the visual inspection report in step St12, generates a repair welding execution command for the workpiece to be welded, and sends the repair welding program and the generated repair welding execution command to the robot control device. Send to 2 (St13B).
  • the robot control device 2 receives the repair welding program and the repair welding execution command sent from the host device 1a, the robot control device 2 repairs the work to be welded specified by the execution command based on the repair welding program.
  • the welding robot MC1 is made to perform repair welding according to the welding program (St14B). Since the processing after step St15 is the same as that in FIG. 3, the description thereof will be omitted.
  • the host device 1a interpolates on the virtual welding line WLN1 closest to the position of the detection point P among each of the plurality of interpolation points based on the visual inspection result.
  • the repair welding device (for example, the host device 1a) causes the welding robot MC1 to repair weld the interpolation points (corresponding points) according to the created repair welding program.
  • the repair welding apparatus can specify the position of the interpolation point on the operation locus of the welding robot MC1 at the time of main welding, which is closest to the detection point P obtained in the visual inspection, and includes the position of this interpolation point. Repair welding can be performed automatically and more efficiently via the welding robot MC1.
  • the present disclosure is useful as a repair welding apparatus and a repair welding method for automatically and more efficiently repair-welding defective parts of the workpiece to be welded produced by the main welding.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

リペア溶接装置は、溶接ロボットによる本溶接により生産された被溶接ワークの溶接ビードの不良箇所の位置の情報を含む外観検査結果を取得する取得部と、本溶接を実行させる本溶接プログラムに基づいてシミュレーションされた溶接ロボットの本溶接の仮想溶接線上に複数の補間点のそれぞれを設定し、取得された不良箇所の位置に最も近接する補間点を対象としたリペア溶接の実行を溶接ロボットに指示するロボット制御部と、を備える。

Description

リペア溶接装置およびリペア溶接方法
 本開示は、リペア溶接装置およびリペア溶接方法に関する。
 特許文献1には、溶接ビードにスリット光を投射し、スリット光の走査により溶接ビード上に順次形成される形状線を撮像し、順次形成された各形状線の撮像データに基づいて、溶接ビードの三次元形状を点群データとして取得する形状検査装置が開示されている。この形状検査装置は、点群データに基づいて表示された溶接ビードに、入力に応じて、スリット光の走査により形成された形状線とは異なる任意の切断線を設定し、切断線に対応した点群データにより、切断線における溶接ビードの断面形状を算出する。また、形状検査装置は、算出された断面形状に応じて算出した各種の特徴量を予め登録している各種の特徴量の許容範囲と比較し、特徴量の良否を判定する。
日本国特開2012-37487号公報
 本開示は、本溶接により生産された被溶接ワークの不良箇所を自動的かつより効率的にリペア溶接するリペア溶接装置およびリペア溶接方法を提供する。
 本開示は、溶接ロボットによる本溶接により生産された被溶接ワークの溶接ビードの不良箇所の位置の情報を含む外観検査結果を取得する取得部と、前記本溶接を実行させる本溶接プログラムに基づいてシミュレーションされた前記溶接ロボットの前記本溶接の仮想溶接線上に複数の補間点のそれぞれを設定し、取得された前記不良箇所の位置に最も近接する補間点を対象としたリペア溶接の実行を前記溶接ロボットに指示するロボット制御部と、を備える、リペア溶接装置を提供する。
 また、本開示は、リペア溶接装置により実行されるリペア溶接方法であって、溶接ロボットによる本溶接により生産された被溶接ワークの溶接ビードの不良箇所の位置の情報を含む外観検査結果を取得する工程と、前記本溶接を実行させる本溶接プログラムに基づいてシミュレーションされた前記溶接ロボットの前記本溶接の仮想溶接線上に複数の補間点のそれぞれを設定する工程と、取得された前記不良箇所の位置に最も近接する補間点を対象としたリペア溶接の実行を前記溶接ロボットに指示する工程と、を有する、リペア溶接方法を提供する。
 本開示によれば、本溶接により生産された被溶接ワークの不良箇所を自動的かつより効率的にリペア溶接できる。
溶接システムのシステム構成例を示す概略図 実施の形態1に係る検査制御装置、ロボット制御装置および上位装置の内部構成例を示す図 実施の形態1に係る溶接システムによる本溶接およびリペア溶接の動作手順例を示すシーケンス図 検出点に最も近接する補間点の特定手順例を示すフローチャート 検出点に最も近接する仮想溶接線上の対応点の特定に関する動作概要例を模式的に示す図 検出点に最も近接する仮想溶接線上の対応点の特定に関する動作概要例を模式的に示す図 実施の形態2に係る検査制御装置、ロボット制御装置および上位装置の内部構成例を示す図 実施の形態2係る溶接システムによる本溶接およびリペア溶接の動作手順例を示すシーケンス図 実施の形態3に係る検査制御装置、ロボット制御装置および上位装置の内部構成例を示す図 実施の形態3に係る溶接システムによる本溶接およびリペア溶接の動作手順例を示すシーケンス図
(本開示に至る経緯)
 特許文献1を含む従来技術では、本溶接により生産されたワーク(以下、「被溶接ワーク」と称する)の外観検査結果に基づいて、溶接の欠陥(つまり不良)が発生した箇所に補修などの修正を行うためのリペア溶接を溶接ロボットなどで自動的に行う技術は未だ開示されていない。リペア溶接を溶接ロボットで自動的に行うためには、本溶接と同様に、リペア溶接を行う箇所を特定したリペア溶接用のプログラムを事前に準備する必要がある。実際に溶接の不良箇所をリペア溶接する間に、溶接ロボットの先端部と被溶接ワークあるいは被溶接ワークを固定するための治具との干渉を防止するため、被溶接ワークを生産するために作成された本溶接プログラムを部分的に変更することで、リペア溶接プログラムを作成することが好ましいと考えられる。言い換えると、本溶接時の溶接ロボットの動作軌跡を巧みに利用することで、リペア溶接中の溶接ロボットの動作を安定化できる。
 被溶接ワークの外観検査において、溶接の不良箇所(以下、単に「不良箇所」と称する)の位置に関する情報(例えば座標)は、例えばカメラあるいはレーザ光を投射するセンサなどの検査装置により検出され、不良箇所情報として出力される。したがって、上述したリペア溶接プログラムを作成するためには、不良箇所が本溶接プログラムのどの溶接区間に対応するかを具体的に特定する必要がある。しかし、例えば本溶接により形成された溶接ビードが太い場合あるいは検査装置から出力された不良箇所の位置精度に多少の誤差がある場合、検査装置により検出された不良箇所情報が必ずしも本溶接プログラムにおいて規定されている溶接ロボットの動作軌跡上に位置しないことがあり得る。このため、溶接ロボットが自動的にリペア溶接する際に、リペア溶接の対象となる位置精度が低下し、リペア溶接の効率性が向上しないという課題がある。
 そこで、以下の実施の形態では、本溶接により生産された被溶接ワークの不良箇所を自動的かつより効率的にリペア溶接するリペア溶接装置およびリペア溶接方法の例を説明する。
 以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係るリペア溶接装置およびリペア溶接方法を具体的に開示した各実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
(実施の形態1)
 実施の形態1に係るリペア溶接装置は、溶接ロボットによる本溶接により生産された被溶接ワークの溶接ビードの不良箇所の情報を含む外観検査結果を取得し、この外観検査結果に基づいて、不良箇所の位置に最も近接する、溶接ロボットの本溶接時の動作軌跡上の対応箇所を対象としたリペア溶接の実行を溶接ロボットに指示する。以下、本溶接されるワークを「元ワーク」、本溶接により生産(製造)されたワークを「被溶接ワーク」、更に、「被溶接ワーク」に検出された溶接の不良箇所がリペア溶接されたワークを「被リペア溶接ワーク」とそれぞれ定義する。また、元ワークと他の元ワークとが溶接ロボットにより接合などされて被溶接ワークを生産する工程を「本溶接」、被溶接ワークの不良箇所が溶接ロボットにより補修などの修正がなされる工程を「リペア溶接」と定義する。なお、「被溶接ワーク」あるいは「被リペア溶接ワーク」は、1回の本溶接により生産されたワークに限らず、2回以上の本溶接により生産された複合的なワークであってもよい。
(溶接システムの構成)
 図1は、溶接システム100のシステム構成例を示す概略図である。溶接システム100は、外部ストレージST、入力インターフェースUI1およびモニタMN1のそれぞれと接続された上位装置1と、ロボット制御装置2と、検査制御装置3と、本溶接ロボットMC1aと、リペア溶接ロボットMC1bとを含む構成である。本溶接ロボットMC1aおよびリペア溶接ロボットMC1bは、それぞれ別体のロボットとして構成されてもよいが、同一の溶接ロボットMC1として構成されてもよい。以降の説明を分かり易くするために、溶接ロボットMC1により本溶接およびリペア溶接の工程が実行されるとして説明する。なお、図1には1台のロボット制御装置2と本溶接ロボットMC1aおよびリペア溶接ロボットMC1bとのペアが1つだけ示されているが、このペアは複数設けられてよい。また、溶接システム100は、検査装置4を更に含む構成としてもよい。
 リペア溶接装置の一例としての上位装置1は、ロボット制御装置2を介して溶接ロボットMC1により実行される本溶接の実行(例えば本溶接の開始、完了)を統括して制御する。例えば、上位装置1は、ユーザ(例えば溶接作業者あるいはシステム管理者。以下同様。)により予め入力あるいは設定された溶接関連情報を外部ストレージSTから読み出し、溶接関連情報を用いて、溶接関連情報の内容を含めた本溶接の実行指令を生成して対応するロボット制御装置2に送る。上位装置1は、溶接ロボットMC1による本溶接が完了した場合に、溶接ロボットMC1による本溶接が完了した旨の本溶接完了報告をロボット制御装置2から受信し、対応する被溶接ワークのステータスを本溶接が完了した旨のステータスに更新して外部ストレージSTに記録する。なお、上述した本溶接の実行指令は上位装置1により生成されることに限定されず、例えば本溶接が行われる工場等内の設備の操作盤(例えばPLC:Programmable Logic Controller)、あるいはロボット制御装置2の操作盤(例えばTP:Teach Pendant)により生成されてもよい。なお、ティーチペンダント(TP)は、ロボット制御装置2に接続された本溶接ロボットMC1aおよびリペア溶接ロボットMC1bを操作するための装置である。
 また、上位装置1は、検査制御装置3を介して検査装置4により実行される外観検査の実行(例えば外観検査の開始、完了)を統括して制御する。例えば、上位装置1は、ロボット制御装置2から本溶接完了報告を受信すると、溶接ロボットMC1により生産された被溶接ワークの外観検査の実行指令を生成して検査制御装置3に送る。上位装置1は、検査装置4による外観検査が完了した場合に、検査装置4による外観検査が完了した旨の外観検査報告を検査制御装置3から受信し、対応する被溶接ワークのステータスを外観検査が完了した旨のステータスに更新して外部ストレージSTに記録する。
 また、上位装置1は、ロボット制御装置2を介して溶接ロボットMC1により実行されるリペア溶接の実行(例えばリペア溶接の開始、完了)を統括して制御する。例えば、上位装置1は、検査制御装置3から外観検査報告を受信すると、溶接ロボットMC1により生産された被溶接ワークのリペア溶接の実行指令を生成してロボット制御装置2に送る。上位装置1は、溶接ロボットMC1によるリペア溶接が完了した場合に、溶接ロボットMC1によるリペア溶接が完了した旨のリペア溶接完了報告をロボット制御装置2から受信し、対応する被溶接ワークのステータスをリペア溶接が完了した旨のステータスに更新して外部ストレージSTに記録する。
 ここで、溶接関連情報とは、溶接ロボットMC1により実行される本溶接の内容を示す情報であり、本溶接の工程ごとに予め作成されて外部ストレージSTに登録されている。溶接関連情報は、例えば本溶接に使用される元ワークの数と、本溶接に使用される元ワークのID、名前および溶接箇所を含むワーク情報と、本溶接が実行される実行予定日と、被溶接ワークの生産数と、本溶接時の各種の溶接条件とを含む。なお、溶接関連情報は、上述した項目のデータに限定されなくてよい。ロボット制御装置2は、上位装置1から送られた実行指令に基づいて、その実行指令で指定される複数の元ワークを用いた本溶接の実行を溶接ロボットMC1に行わせる。なお、本明細書において、本溶接の種類は問わないが、説明を分かり易くするために、複数の元ワークのそれぞれを接合する工程を例示して説明する。
 上位装置1は、モニタMN1、入力インターフェースUI1および外部ストレージSTのそれぞれとの間でデータの入出力が可能となるように接続され、更に、ロボット制御装置2との間でデータの通信が可能となるように接続される。上位装置1は、モニタMN1および入力インターフェースUI1を一体に含む端末装置P1でもよく、更に、外部ストレージSTを一体に含んでもよい。この場合、端末装置P1は、本溶接の実行に先立ってユーザにより使用されるPC(Personal Computer)である。なお、端末装置P1は、上述したPCに限らず、例えばスマートフォン、タブレット端末などの通信機能を有するコンピュータ装置でよい。
 モニタMN1は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)または有機EL(Electroluminescence)などの表示用デバイスを用いて構成されてよい。モニタMN1は、例えば上位装置1から出力された、本溶接が完了した旨の通知、あるいはリペア溶接が完了した旨の通知を示す画面を表示してよい。また、モニタMN1の代わりに、あるいはモニタMN1とともにスピーカ(図示略)が上位装置1に接続されてもよく、上位装置1は、本溶接が完了した旨の通知、あるいはリペア溶接が完了した旨の内容の音声を、スピーカを介して出力してもよい。
 入力インターフェースUI1は、ユーザの入力操作を検出して上位装置1に出力するユーザインターフェースであり、例えば、マウス、キーボードまたはタッチパネルなどを用いて構成されてよい。入力インターフェースUI1は、例えばユーザが溶接関連情報を作成する時の入力操作を受け付けたり、ロボット制御装置2への本溶接の実行指令を送る時の入力操作を受け付けたりする。
 外部ストレージSTは、例えばハードディスクドライブ(Hard Disk Drive)またはソリッドステートドライブ(Solid State Drive)を用いて構成される。外部ストレージSTは、例えば本溶接ごとに作成された溶接関連情報のデータ、本溶接により生産された被溶接ワークあるいはリペア溶接により補修などされた被リペア溶接ワークのワーク情報(上述参照)を記憶する。
 リペア溶接装置の一例としてのロボット制御装置2は、上位装置1との間でデータの通信が可能に接続されるとともに、溶接ロボットMC1との間でデータの通信が可能に接続される。ロボット制御装置2は、上位装置1から送られた本溶接の実行指令を受信すると、その実行指令に基づいて対応する溶接ロボットMC1を制御して本溶接を実行させる。ロボット制御装置2は、本溶接の完了を検出すると本溶接が完了した旨の本溶接完了報告を生成して上位装置1に通知する。これにより、上位装置1は、ロボット制御装置2に基づく本溶接の完了を適正に検出できる。なお、ロボット制御装置2による本溶接の完了の検出方法は、例えばワイヤ送給装置300が備えるセンサ(図示略)からの本溶接の完了を示す信号に基づいて判別する方法でよく、あるいは公知の方法でもよく、本溶接の完了の検出方法の内容は限定されなくてよい。
 また、ロボット制御装置2は、上位装置1から送られたリペア溶接の実行指令を受信すると、検査制御装置3により作成されるリペア溶接プログラムに従い、その実行指令に基づいて対応する溶接ロボットMC1を制御してリペア溶接を実行させる。ロボット制御装置2は、リペア溶接の完了を検出するとリペア溶接が完了した旨のリペア溶接完了報告を生成して上位装置1に通知する。これにより、上位装置1は、ロボット制御装置2に基づくリペア溶接の完了を適正に検出できる。なお、ロボット制御装置2によるリペア溶接の完了の検出方法は、例えばワイヤ送給装置300が備えるセンサ(図示略)からのリペア溶接の完了を示す信号に基づいて判別する方法でよく、あるいは公知の方法でもよく、リペア溶接の完了の検出方法の内容は限定されなくてよい。
 溶接ロボットの一例としての溶接ロボットMC1は、ロボット制御装置2との間でデータの通信が可能に接続される。溶接ロボットMC1は、対応するロボット制御装置2の制御の下で、上位装置1から指令された本溶接あるいはリペア溶接を実行する。なお、上述したように、溶接ロボットMC1は、本溶接用に設けられた本溶接ロボットMC1aと、リペア溶接用に設けられたリペア溶接ロボットMC1bとにより構成されてもよい。
 リペア溶接装置の一例としての検査制御装置3は、上位装置1、ロボット制御装置2および検査装置4のそれぞれとの間でデータの通信が可能に接続される。検査制御装置3は、上位装置1から送られた外観検査の実行指令を受信すると、溶接ロボットMC1により生産された被溶接ワークの溶接箇所の外観検査(例えば、本溶接により形成された溶接ビードが予め既定されたマスタービードの形状と適合するか否かの検査)を検査装置4に実行させる。例えば、検査制御装置3は、外観検査の実行指令に含まれる被溶接ワークの溶接箇所情報に基づいて、検査装置4を制御して溶接箇所に形成された溶接ビードの形状を検出させ、本溶接ごとに予め既定された溶接のマスタービード(図示略)と実際に検出された溶接ビードとの形状をそれぞれ比較する。検査制御装置3は、前述した比較に基づいて外観検査報告を生成し、外観検査報告を上位装置1に送る。
 また、検査制御装置3は、被溶接ワークの外観検査が不合格であると判定すると、検査装置4から得られる溶接の不良が検出された箇所を示す検出点の位置情報を含む外観検査結果を用いて、溶接の不良箇所の補修などの修正を行う旨のリペア溶接プログラムを作成する。検査制御装置3は、このリペア溶接プログラムと外観検査結果とを対応付けてロボット制御装置2に送る。
 検査装置4は、ロボット制御装置2との間でデータの通信が可能に接続される。検査装置4は、検査制御装置3から送られた外観検査の実行指令に基づいて、その実行指令に含まれる溶接箇所情報と、検査装置4(図2参照)により生成される溶接箇所の溶接ビードの形状データと前述したマスタービードの形状データとに基づいて、溶接箇所における溶接不良の有無を判定する(外観検査)。検査装置4は、溶接箇所のうち溶接不良であると判定された不良箇所情報(例えば、溶接の不良が検出された箇所の位置を示す検出点、溶接の不良種別)を外観検査報告として検査制御装置3に送る。
 図2は、実施の形態1に係る検査制御装置3、ロボット制御装置2および上位装置1の内部構成例を示す図である。説明を分かり易くするために、図2ではモニタMN1および入力インターフェースUI1の図示を省略する。
 溶接ロボットMC1は、ロボット制御装置2の制御の下で、上位装置1から指令された本溶接、リペア溶接などの各種の工程を実行する。溶接ロボットMC1は、本溶接あるいはリペア溶接の工程において、例えばアーク溶接を行う。しかし、溶接ロボットMC1は、アーク溶接以外の他の溶接(例えば、レーザ溶接、ガス溶接)などを行ってもよい。この場合、図示は省略するが、溶接トーチ400に代わって、レーザヘッドを、光ファイバを介してレーザ発振器に接続してよい。溶接ロボットMC1は、マニピュレータ200と、ワイヤ送給装置300と、溶接ワイヤ301と、溶接トーチ400とを少なくとも含む構成である。
 マニピュレータ200は、多関節のアームを備え、ロボット制御装置2のロボット制御部25(後述参照)からの制御信号に基づいて、それぞれのアームを可動させる。これにより、マニピュレータ200は、ワークWkと溶接トーチ400との位置関係(例えば、ワークWkに対する溶接トーチ400の角度)をアームの可動によって変更できる。
 ワイヤ送給装置300は、ロボット制御装置2からの制御信号(後述参照)に基づいて、溶接ワイヤ301の送給速度を制御する。なお、ワイヤ送給装置300は、溶接ワイヤ301の残量を検出可能なセンサ(図示略)を備えてよい。ロボット制御装置2は、このセンサの出力に基づいて、本溶接あるいはリペア溶接の工程が完了したことを検出できる。
 溶接ワイヤ301は、溶接トーチ400に保持されている。溶接トーチ400に電源装置500から電力が供給されることで、溶接ワイヤ301の先端とワークWkとの間にアークが発生し、アーク溶接が行われる。なお、溶接トーチ400にシールドガスを供給するための構成などは、説明の便宜上、これらの図示および説明を省略する。
 上位装置1は、ユーザにより予め入力あるいは設定された溶接関連情報を用いて、複数の元ワークのそれぞれを用いた本溶接あるいは被溶接ワークの溶接の不良箇所を補修などの修正を施すリペア溶接の各種の工程の実行指令を生成してロボット制御装置2に送る。上位装置1は、通信部10と、プロセッサ11と、メモリ12とを少なくとも含む構成である。
 通信部10は、ロボット制御装置2および外部ストレージSTのそれぞれとの間でデータの通信が可能に接続される。通信部10は、プロセッサ11により生成される本溶接あるいはリペア溶接の各種の工程の実行指令をロボット制御装置2に送る。通信部10は、ロボット制御装置2から送られる本溶接完了報告、外観検査報告、リペア溶接完了報告を受信してプロセッサ11に出力する。なお、本溶接あるいはリペア溶接の実行指令には、例えば溶接ロボットMC1が備えるマニピュレータ200、ワイヤ送給装置300および電源装置500のそれぞれを制御するための制御信号が含まれてもよい。
 プロセッサ11は、例えばCPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いて構成され、メモリ12と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、プロセッサ11は、メモリ12に保持されたプログラムを参照し、そのプログラムを実行することにより、セル制御部13を機能的に実現する。
 メモリ12は、例えばプロセッサ11の処理を実行する際に用いられるワークメモリとしてのRAM(Random Access Memory)と、プロセッサ11の処理を規定したプログラムを格納するROM(Read Only Memory)とを有する。RAMには、プロセッサ11により生成あるいは取得されたデータが一時的に保存される。ROMには、プロセッサ11の処理を規定するプログラムが書き込まれている。また、メモリ12は、外部ストレージSTから読み出された溶接関連情報のデータ、ロボット制御装置2から送られた被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークのワーク情報(後述参照)のデータをそれぞれ記憶する。
 セル制御部13は、外部ストレージSTに記憶されている溶接関連情報に基づいて、溶接関連情報において規定(言い換えると、設定)されている複数の元ワークを用いた本溶接あるいは被溶接ワークへのリペア溶接を実行するための実行指令を生成する。セル制御部13は、溶接ロボットMC1で実行される本溶接あるいはリペア溶接の各種の工程ごとに異なる実行指令を生成してよい。セル制御部13によって生成された本溶接あるいはリペア溶接の実行指令は、通信部10を介して、対応するロボット制御装置2に送られる。
 ロボット制御装置2は、上位装置1から送られた本溶接あるいはリペア溶接の実行指令に基づいて、対応する溶接ロボットMC1(具体的には、マニピュレータ200、ワイヤ送給装置300、電源装置500)の処理を制御する。ロボット制御装置2は、通信部20と、プロセッサ21と、メモリ22とを少なくとも含む構成である。
 通信部20は、上位装置1、検査制御装置3、溶接ロボットMC1との間でデータの通信が可能に接続される。なお、図2では図示を簡略化しているが、ロボット制御部25とマニピュレータ200との間、ロボット制御部25とワイヤ送給装置300との間、ならびに、電源制御部26と電源装置500との間は、それぞれ通信部20を介してデータの送受信が行われる。通信部20は、上位装置1から送られた本溶接あるいはリペア溶接の実行指令を受信する。通信部20は、本溶接により生産された被溶接ワークあるいはリペア溶接による修正によって生産された被リペア溶接ワークのワーク情報を上位装置1に送る。
 ここで、ワーク情報には、被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークのIDだけでなく、本溶接に使用される複数の元ワークのID、名前、溶接箇所、本溶接の実行時の溶接条件、リペア溶接の実行時の溶接条件が少なくとも含まれる。更に、ワーク情報には、被溶接ワークの不良箇所を示す検出点の位置を示す情報(例えば座標)が含まれてもよい。また、溶接条件あるいはリペア溶接条件は、例えば元ワークの材質および厚み、溶接ワイヤ301の材質およびワイヤ径、シールドガス種、シールドガスの流量、溶接電流の設定平均値、溶接電圧の設定平均値、溶接ワイヤ301の送給速度および送給量、溶接回数、溶接時間などである。また、これらの他に、例えば本溶接あるいはリペア溶接の種別(例えばTIG溶接、MAG溶接、パルス溶接など)を示す情報、マニピュレータ200の移動速度および移動時間が含まれても構わない。
 プロセッサ21は、例えばCPUまたはFPGAを用いて構成され、メモリ22と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、プロセッサ21は、メモリ22に保持されたプログラムを参照し、そのプログラムを実行することにより、本溶接プログラム作成部23、演算部24、ロボット制御部25および電源制御部26を機能的に実現する。
 メモリ22は、例えばプロセッサ21の処理を実行する際に用いられるワークメモリとしてのRAMと、プロセッサ21の処理を規定したプログラムを格納するROMとを有する。RAMには、プロセッサ21により生成あるいは取得されたデータが一時的に保存される。ROMには、プロセッサ21の処理を規定するプログラムが書き込まれている。また、メモリ22は、上位装置1から送られた本溶接あるいはリペア溶接の実行指令のデータ、本溶接により生産された被溶接ワークあるいはリペア溶接により生産された被リペア溶接ワークのワーク情報のデータをそれぞれ記憶する。また、メモリ22は、溶接ロボットMC1が実行する本溶接のプログラムを記憶する。本溶接のプログラムは、本溶接における溶接条件を用いて複数の元ワークを接合などする本溶接の具体的な手順(工程)を規定したプログラムである。
 本溶接プログラム作成部23は、通信部20を介して上位装置1から送られた本溶接の実行指令に基づいて、実行指令に含まれる複数の元ワークのそれぞれのワーク情報(例えばID、名前、および元ワークの溶接箇所)を用いて、溶接ロボットMC1により実行される本溶接の本溶接プログラムを生成する。本溶接プログラムには、本溶接の実行中に電源装置500、マニピュレータ200、ワイヤ送給装置300、溶接トーチ400などを制御するための、溶接電流、溶接電圧、オフセット量、溶接速度、溶接トーチ400の姿勢などの各種のパラメータが含まれてよい。なお、生成された本溶接プログラムは、プロセッサ21内に記憶されてもよいし、メモリ22内のRAMに記憶されてもよい。また、生成された本溶接プログラムは、通信部20を介して検査制御装置3におけるリペア溶接プログラム作成部38に送られる。
 演算部24は、各種の演算を行う。例えば、演算部24は、本溶接プログラム作成部23により生成された本溶接プログラムに基づいて、ロボット制御部25により制御される溶接ロボットMC1(具体的には、マニピュレータ200、ワイヤ送給装置300および電源装置500のそれぞれ)を制御するためのパラメータの演算などを行う。
 ロボット制御部25は、本溶接プログラム作成部23により生成された本溶接プログラムに基づいて、溶接ロボットMC1(具体的には、マニピュレータ200、ワイヤ送給装置300および電源装置500のそれぞれ)を駆動させるための制御信号を生成する。ロボット制御部25は、この生成された制御信号を溶接ロボットMC1に送る。
 電源制御部26は、本溶接プログラム作成部23により生成された本溶接プログラムと演算部24の演算結果とに基づいて、電源装置500を駆動させる。
 検査制御装置3は、上位装置1から送られた外観検査の実行指令に基づいて、溶接ロボットMC1による本溶接により生産された被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークの外観検査の処理を制御する。外観検査は、例えば、被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークに形成された溶接ビードの形状が既定の溶接基準あるいは溶接箇所の強度基準、被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークの品質基準を満たすか否かの検査である。以下の説明を簡単にするために、検査制御装置3は、検査装置4により取得された溶接ビードの形状を示す3D(Dimension)の点群データに基づいて、ワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)に形成された溶接ビードが所定の溶接基準(例えばワークWkに応じた既定のマスタービードの形状と同一あるいは類似する)を満たすか否かの外観検査を行う。以下、溶接ビードの形状を示す3Dの点群データ中でマスタービードの形状とは大きく異なる(つまり、マスタービードの形状と一致も類似もしない)と判定された溶接箇所を「検出点」と定義する。検出点の位置を示す情報(例えば3Dの位置座標)は、検査制御装置3により検出される。検査制御装置3は、通信部30と、プロセッサ31と、メモリ32と、検査結果記憶部33とを少なくとも含む構成である。
 通信部30は、上位装置1、ロボット制御装置2、検査装置4との間でデータの通信が可能に接続される。なお、図2では図示を簡略化しているが、形状検出制御部35と検査装置4との間は、それぞれ通信部30を介してデータの送受信が行われる。通信部30は、上位装置1から送られた外観検査の実行指令を受信する。通信部30は、検査装置4を用いた外観検査の結果(例えば、被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークにおける溶接の不良箇所の有無)を上位装置1に送る。
 プロセッサ31は、例えばCPUまたはFPGAを用いて構成され、メモリ32と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、プロセッサ31は、メモリ32に保持されたプログラムを参照し、そのプログラムを実行することにより、判定閾値記憶部34、形状検出制御部35、データ処理部36、検査結果判定部37およびリペア溶接プログラム作成部38を機能的に実現する。
 メモリ32は、例えばプロセッサ31の処理を実行する際に用いられるワークメモリとしてのRAMと、プロセッサ31の処理を規定したプログラムを格納するROMとを有する。RAMには、プロセッサ31により生成あるいは取得されたデータが一時的に保存される。ROMには、プロセッサ31の処理を規定するプログラムが書き込まれている。また、メモリ32は、上位装置1から送られた被溶接ワークの外観検査の実行指令のデータ、本溶接により生成された被溶接ワークあるいはリペア溶接により生成された被リペア溶接ワークのワーク情報のデータをそれぞれ記憶する。また、メモリ32は、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムと演算結果とをそれぞれ記憶する。また、メモリ32は、リペア溶接プログラム作成部38により作成されたリペア溶接プログラムのデータを記憶する。
 リペア溶接プログラムは、本溶接プログラムに基づく本溶接シミュレーションによって取得される本溶接の仮想溶接線(つまり、本溶接プログラムに基づく本溶接の実行により溶接される仮想の溶接線)上に設定された複数の補間点と、検出点に最も近接する仮想溶接線上の対応する補間点(対応点)の位置情報とを用いて被溶接ワークにおける溶接の不良箇所の補修などの修正を行うリペア溶接の具体的な手順(工程)を規定したプログラムである。このプログラムは、リペア溶接プログラム作成部38により作成され、検査制御装置3からロボット制御装置2に送られる。
 本溶接シミュレーションは、リペア溶接プログラム作成部38によって実行され、本溶接プログラムに基づいて本溶接を実行した際の仮想の溶接線を取得するためのシミュレーションである。なお、本溶接シミュレーションにより取得される仮想溶接線は、三次元空間上に描かれた溶接線として取得される。これにより、実施の形態1に係る溶接システム100は、不良箇所のリペア溶接を実行するためのリペア溶接プログラムの作成において、溶接線が円弧や直線の図形要素で表現することが困難な形状の溶接線であっても、仮想溶接線を用いて容易にリペアプログラムを生成できる。また、溶接システム100は、プログラム上で使用される溶接ロボットMC1(具体的には、マニピュレータ200、ワイヤ送給装置300および電源装置500のそれぞれ)を駆動させるための制御信号も含めてシミュレーションを実行可能であるため、汎用性が高く有用である。また、実施の形態1に係る溶接システム100は、本溶接により自由曲線の溶接線を溶接する本溶接プログラムであっても、作成された本溶接プログラムに基づいて、仮想溶接線を取得できる。
 補間点は、リペア溶接プログラム作成部38によって本溶接シミュレーションにより取得された仮想溶接線上に複数設定され、リペア溶接プログラムの作成において、不良箇所の検出点をリペア溶接する際の所定長の範囲のリペア溶接箇所を決定するための点である。なお、補間点は、仮想溶接線上に所定の間隔ごとに設定されてもよいし、仮想溶接線を溶接する際の溶接ロボットMC1の所定時間ごとの位置に対応して設定されてもよい。また、補間点は、所定の間隔に限らず、仮想溶接線の線種(直線、曲線など)、仮想溶接線の曲率などに基づいて、設定されてもよい。例えば、補間点は、直線区間と所定の曲率ごとの曲線区間とに区分された仮想溶接線上において、直線区間よりも曲線区間においてより小さい間隔で設定され、更に曲率が大きい曲線区間ほどより小さい間隔で設定されてよい。また、補間点は、ユーザによって設定されてもよい。更に、補間点は、任意の間隔で設定されてよく、例えば同一直線区間において、それぞれ異なる間隔で設定されてもよい。これにより、実施の形態1に係る溶接システム100は、不良箇所の検出点をリペア溶接する際に最も近接する仮想溶接線上の対応する補間点(対応点)の設定において、より検出点に近い対応点を含むリペア溶接箇所を容易に決定できる。また、実施の形態1に係る溶接システム100は、線種に対応して設定される補間点の間隔を変更することにより、より検出点に近い対応点を含むリペア溶接箇所を決定できる。
 検査結果記憶部33は、例えばハードディスクドライブ(HDD)あるいはソリッドステートドライブ(SSD)を用いて構成される。検査結果記憶部33は、プロセッサ31により生成あるいは取得されるデータの一例として、ワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)における溶接箇所の外観検査結果を示すデータを記憶する。この外観検査結果を示すデータは、例えば検査結果判定部37により生成される。
 判定閾値記憶部34は、例えばプロセッサ31内に設けられたキャッシュメモリにより構成され、溶接箇所に応じて検査結果判定部37による判定処理において用いられる閾値(例えば、溶接箇所に応じて設定されたそれぞれの閾値)を記憶する。それぞれの閾値は、例えば溶接箇所の位置ずれに関する許容範囲(閾値)、溶接ビードの高さに関する閾値、溶接ビードの幅に関する閾値である。判定閾値記憶部34は、リペア溶接後の外観検査時の各閾値として、顧客などから要求される最低限の溶接品質を満たす許容範囲(例えば、溶接ビードの高さに関する最小許容値、最大許容値など)を記憶してよい。更に、判定閾値記憶部34は、溶接箇所ごとに外観検査の回数上限値を記憶してもよい。これにより、検査制御装置3は、リペア溶接によって不良箇所を修正する際に所定の回数上限値を上回る場合に、溶接ロボットMC1による自動リペア溶接による不良箇所の修正が困難あるいは不可能と判定して、溶接システム100の稼動率の低下を抑制できる。
 形状検出制御部35は、検査装置4から送られた溶接箇所における溶接ビードの形状データ(例えば3Dの点群データ)と、上位装置1から送られたワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)の溶接箇所の外観検査の実行指令とに基づいて、検査装置4の動作を制御する。形状検出制御部35は、検査装置4が溶接箇所を撮像可能(言い換えると、溶接箇所の3次元形状を検出可能)な位置に位置すると、例えばレーザ光線を検査装置4から照射させて溶接箇所における溶接ビードの形状データを取得させる。形状検出制御部35は、検査装置4により取得された溶接ビードの形状データを受信すると、この形状データをデータ処理部36に渡す。
 データ処理部36は、形状検出制御部35からの溶接箇所における溶接ビードの形状データを、溶接箇所の3次元形状を示す画像データに変換する。形状データは、例えば、溶接ビードの表面に照射されたレーザ光線の反射軌跡からなる形状線の点群データである。データ処理部36は、入力された形状データに対して統計処理を実行し、溶接箇所における溶接ビードの3次元形状に関する画像データを生成する。なお、データ処理部36は、溶接ビードの位置および形状を強調するために、溶接ビードの周縁部分を強調したエッジ強調補正を行ってもよい。なお、データ処理部36は、溶接箇所あるいは不良箇所ごとに外観検査回数をカウントし、外観検査回数がメモリ32に予め記憶された回数を超えても溶接検査結果が良好にならない場合、自動リペア溶接による不良箇所の修正が困難あるいは不可能と判定してよい。この場合、検査結果判定部37は、不良箇所の位置および不良要因を含むアラート画面を生成し、生成されたアラート画面を、通信部30を介して上位装置1に送る。上位装置1に送られたアラート画面は、モニタMN1に表示される。
 検査結果判定部37は、判定閾値記憶部34に記憶された閾値を用いて、形状検出制御部35により取得された溶接箇所における溶接ビードの形状データに基づいて、溶接箇所が所定の溶接基準を満たすか否か(例えば、本溶接あるいはリペア溶接により形成された溶接ビードが対応するマスタービードの形状と一致あるいは類似するか否か)の判定を行う。検査結果判定部37は、溶接不良の検出点(上述参照)の位置(図5A,図5B参照)を計測し、不良内容を分析して不良要因を推定する。検査結果判定部37は、上述した判定において、溶接ビードの形状データに基づいて、溶接ビード上に形成される溶接線上の溶接箇所ごとに検査スコアを算出する。取得部の一例としての検査結果判定部37は、計測された不良箇所の位置、検査スコア、推定された不良要因のそれぞれを溶接箇所に対する外観検査結果(外観検査報告)として生成して取得し、生成された外観検査結果をメモリ32に記憶するとともに、通信部30を介して上位装置1に送る。なお、検査結果判定部37は、上述した検査スコアに基づいて、溶接ロボットMC1によるリペア溶接が可能であるか否か(言い換えると、溶接ロボットMC1によるリペア溶接がよいか、あるいは人手によるリペア溶接がよいか)を判定し、その判定結果を外観検査結果(外観検査報告)に含めて出力してよい。
 リペア溶接プログラム作成部38は、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムに基づいて、溶接ロボットの本溶接の仮想溶接線をシミュレーションする機能を有し、本溶接の仮想溶接線と、仮想溶接線に設定された複数の補間点と、検査結果判定部37によるワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)の外観検査結果と、被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークのワーク情報(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークの溶接不良の検出点の位置を示す座標などの情報)とを用いて、溶接ロボットMC1により実行されるべきワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)のリペア溶接プログラムを作成する。リペア溶接プログラムの作成手順の詳細については、図5Aおよび図5Bを参照して後述する。リペア溶接プログラムには、リペア溶接の実行中に電源装置500、マニピュレータ200、ワイヤ送給装置300、溶接トーチ400などを制御するための、溶接電流、溶接電圧、オフセット量、溶接速度、溶接トーチ400の姿勢などの各種のパラメータが含まれてよい。なお、生成されたリペア溶接プログラムは、プロセッサ31内に記憶されてもよいし、メモリ32内のRAMに記憶されてもよい。
 検査装置4は、例えば3次元形状センサであり、検査制御装置3から送られた溶接箇所の位置情報に基づいて、ワークWk(例えば、被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)上の溶接箇所を走査可能に構成されたレーザ光源(図示略)と、溶接箇所の周辺を含む撮像領域を撮像可能に配置され、溶接箇所に照射されたレーザ光のうち反射されたレーザ光の反射軌跡(つまり、溶接箇所の形状線)を撮像するカメラ(図示略)とにより構成される。検査装置4は、カメラにより撮像されたレーザ光に基づく溶接箇所の形状データ(言い換えると、溶接ビードの画像データ)を検査制御装置3に送る。なお、上述したカメラは、少なくともレンズ(図示略)とイメージセンサ(図示略)とを有して構成される。イメージセンサは、例えばCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semi-conductor)などの固体撮像素子であり、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。
(溶接システムの動作)
 次に、実施の形態1に係る溶接システム100による本溶接およびリペア溶接の動作手順について、図3を参照して説明する。図3は、実施の形態1に係る溶接システム100による本溶接およびリペア溶接の動作手順例を示すシーケンス図である。図3の説明では、複数の元ワークを用いた本溶接、そして被溶接ワークの外観検査が不合格となったことに基づいて行われるリペア溶接の各工程に関して上位装置1とロボット制御装置2と検査制御装置3との間で行われる動作手順を例示して説明する。
 図3において、上位装置1は、本溶接の対象となる元ワークのワーク情報(例えばID、名前、および元ワークの溶接箇所)をそれぞれ取得し(St1)、元ワークのワーク情報を含む本溶接の実行指令を生成する。上位装置1は、元ワークのワーク情報を含む本溶接の実行指令をロボット制御装置2に送る(St2)。
 ロボット制御装置2は、上位装置1から送られた本溶接の実行指令を受信すると、その実行指令に含まれる複数の元ワークのそれぞれのワーク情報を用いて、溶接ロボットMC1により実行される本溶接の本溶接プログラムを作成し、その本溶接プログラムに従った本溶接を溶接ロボットMC1に実行させる(St3)。ロボット制御装置2は、種々の公知方法により、溶接ロボットMC1による本溶接の完了を判定すると、本溶接が完了した旨の本溶接完了通知を生成して上位装置1に送る(St4)とともに、被溶接ワークの生産に使用された本溶接プログラムを検査制御装置3に送る(St5)。上位装置1は、この本溶接完了通知を受けて、被溶接ワークの外観検査の実行指令を生成して検査制御装置3に送る(St6)。
 検査制御装置3は、ステップSt6において送られた外観検査の実行指令に基づいて、被溶接ワークを対象とした外観検査を検査装置4に実行させる(St7)。検査制御装置3は、ステップSt7の外観検査の結果、被溶接ワークには溶接の不良箇所があるためにリペア溶接が必要であると判定し(St8)、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムに基づくシミュレーションを実行し、本溶接の仮想溶接線を取得する(St9)。検査制御装置3は、取得された本溶接の仮想溶接線上に所定の間隔で補間点を設定し、検出点に最も近接する溶接線上の対応する補間点(対応点)の位置を含んで不良箇所をリペア溶接するリペア溶接プログラムを作成する(St10)。検査制御装置3は、ステップSt8での判定結果とリペア溶接プログラムとを含む外観検査報告を生成してロボット制御装置2に送る(St11)。また、検査制御装置3は、同様に生成された外観検査報告を上位装置1に送る(St12)。
 上位装置1は、ステップSt12での外観検査報告を受けて、被溶接ワークを対象としたリペア溶接の実行指令を生成してロボット制御装置2に送る(St13)。ロボット制御装置2は、上位装置1から送られたリペア溶接の実行指令を受信すると、その実行指令で指定される被溶接ワークを対象としたリペア溶接プログラム(ステップSt12で受領)に基づいて、そのリペア溶接プログラムに従ったリペア溶接を溶接ロボットMC1に実行させる(St14)。ロボット制御装置2は、種々の公知方法により、溶接ロボットMC1によるリペア溶接の完了を判定すると、被リペア溶接ワークのワーク情報(例えば、被リペア溶接ワークのID、本溶接に使用された複数の元ワークのそれぞれのIDを含むワーク情報(例えば元ワークのID、名前、元ワークの溶接箇所)、本溶接およびリペア溶接の各実行時の溶接条件)を上位装置1に送る(St15)。
 上位装置1は、ロボット制御装置2から送られた被リペア溶接ワークのIDを含むワーク情報を受信すると、被リペア溶接ワークのIDに対応するユーザ事業者に適する管理用IDを設定するとともに、この管理用IDに対応する被リペア溶接ワークの溶接が完了した旨のデータを外部ストレージSTに保存する(St16)。
 次に、リペア溶接プログラムの作成において、検査装置4から出力された検出点(つまり、溶接の不良箇所を示す位置)を用いて、検出点に最も近接する、本溶接時の溶接ロボットMC1が動作した動作軌跡(つまり溶接線)上の補間点の位置(対応点)を特定する動作概要例について、図4および図5Aを参照して詳細に説明する。
(動作概要例)
 図4は、検出点Pに最も近接する対応点Ph1の特定手順例を示すフローチャートである。図5Aは、検出点Pに最も近接する仮想溶接線WLN1上の対応点Ph1の特定に関する動作概要例を模式的に示す図である。実施の形態1では、図4に示すフローチャートは、検査制御装置3に内蔵されるプロセッサ31(具体的には、リペア溶接プログラム作成部38)により実行される。図5に示す動作概要例では、溶接線が2つの直線部と1つの円弧(曲線)部とにより構成され、例えば溶接の不良としてアンダーカット(つまり、本溶接により母材の上に生じた止端の溝)が発生したとする。
 図5Aに示す動作概要例において、リペア溶接プログラム作成部38は、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムに基づいて、本溶接シミュレーションを実行して取得された仮想溶接線WLN1上に、任意の間隔で複数の補間点D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9を設定する。
 図4において、リペア溶接プログラム作成部38は、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムと検査結果判定部37により生成された外観検査結果とを取得し、本溶接シミュレーションを実行する(St8-1)。リペア溶接プログラム作成部38は、ステップSt8-1で取得された仮想溶接線WLN1上の所定の位置に複数の補間点D1~D9のそれぞれを設定する(St8-2)。リペア溶接プログラムは、設定された複数の補間点D1~D9のそれぞれの位置(座標)と、外観検査結果に含まれる検出点Pの位置(座標)との間の各距離R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9のうち、検出点Pに最も近接する距離に位置する補間点を特定することによって仮想溶接線WLN1上の補間点(つまり対応点Ph1)を特定する(St8-3)。なお、図5Aに示す例において、検出点Pに最も近接する補間点は、検出点Pから最も近い距離R8に位置する補間点D8である。リペア溶接プログラム作成部38は、ステップSt8-3で特定された対応点Ph1(図5Aにおける補間点D8)を含む所定長の範囲をリペア溶接箇所と決定し、このリペア溶接箇所とリペア溶接で使用する各種のパラメータ(例えば溶接条件)とを規定したリペア溶接プログラムを作成する(St9)。
 なお、図5Aにおいて、本溶接プログラムに基づいて溶接される1本の仮想溶接線WLN1上に複数の補間点のそれぞれD1~D9を設定する例について説明したが、リペア溶接プログラム作成部38は、仮想溶接線WLN1を直線区間と曲線区間とに区分し、区分された各区間に複数の補間点のそれぞれを設定してもよいことは言うまでもない。
 また、仮想溶接線が異なる曲率を有する複数の円弧(曲線)を有する場合における本溶接時の溶接ロボットMC1が動作した動作軌跡(つまり溶接線)上の補間点の位置(対応点)を特定する動作概要例について、図4および図5Bを参照して詳細に説明する。図5Bは、検出点Vに最も近接する仮想溶接線WLN2上の対応点Ph2の特定に関する動作概要例を模式的に示す図である。
 図5Bに示す動作概要例では、溶接線が2つの円弧(曲線)部のそれぞれと1つの直線部とにより構成され、例えば溶接の不良としてアンダーカット(つまり、本溶接により母材の上に生じた止端の溝)が発生したとする。
 図5Bに示す動作概要例において、リペア溶接プログラム作成部38は、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムに基づいて、本溶接シミュレーションを実行して取得された仮想溶接線WLN2を1つの直線区間WLN22と、異なる曲率を有する複数の曲線区間WLN21,WLN23のそれぞれとに区分し、任意の間隔で複数の補間点D10,D11,D12,D13,D14,D15,D16を設定する。ここで、リペア溶接プログラム作成部38は、仮想溶接線WLN2が異なる曲率を有する複数の曲線区間WLN21,WLN23のそれぞれの曲率を比較し、曲線区間WLN23の方が曲線区間WLN21よりも曲率が大きいと判定する。リペア溶接プログラム作成部38は、より曲率が大きい曲線区間WLN23の曲線区間により多くの補間点を設定する。
 図4において、リペア溶接プログラム作成部38は、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムと検査結果判定部37により生成された外観検査結果とを取得し、本溶接シミュレーションを実行する(St8-1)。リペア溶接プログラム作成部38は、ステップSt8-1で取得された仮想溶接線WLN2上の所定の位置に複数の補間点D10~D16のそれぞれを設定する(St8-2)。リペア溶接プログラムは、設定された複数の補間点D10~D16のそれぞれの位置(座標)と、外観検査結果に含まれる検出点Vの位置(座標)との間の各距離R10,R11,R12,R13,R14,R15,R16のうち、検出点Pに最も近接する距離に位置する補間点を特定することによって仮想溶接線WLN2上の補間点(つまり対応点Ph2)を特定する(St8-3)。なお、図5Bに示す例において、検出点Vに最も近接する補間点は、検出点Vから最も近い距離R10に位置する補間点D10である。リペア溶接プログラム作成部38は、ステップSt8-3で特定された対応点Ph2(図5Bにおける補間点D10)を含む所定長の範囲をリペア溶接箇所と決定し、このリペア溶接箇所とリペア溶接で使用する各種のパラメータ(例えば溶接条件)とを規定したリペア溶接プログラムを作成する(St9)。
 以上により、実施の形態1に係る溶接システム100では、リペア溶接装置(例えば検査結果判定部37)は、溶接ロボットMC1による本溶接により生産された被溶接ワークの溶接ビードの不良箇所(例えば、検出点P)の位置の情報を含む外観検査結果を取得し、本溶接を実行させる本溶接プログラムに基づいてシミュレーションされた溶接ロボットMC1の本溶接の仮想溶接線(例えば仮想溶接線WLN1)上に複数の補間点のそれぞれを設定し、取得された不良箇所の位置に最も近接する補間点を対象としたリペア溶接の実行を溶接ロボットMC1に指示する。
 これにより、リペア溶接装置は、本溶接により生産された被溶接ワークの不良箇所を自動的かつより効率的にリペア溶接できる。また、リペア溶接装置は、本溶接プログラムによって本溶接される溶接線が自由曲線のように複雑化した場合であっても、本溶接プログラムに基づく本溶接シミュレーションにより仮想溶接線WLN1として自動で取得できるため、不良箇所が検出された検出点と最も近接する対応点の決定までに要する時間が短縮できる。よって、リペア溶接装置は、本溶接により生産された被溶接ワークの不良箇所を自動的かつより効率的にリペア溶接できる。
 また、リペア溶接装置は、外観検査結果に基づいて、補間点の位置を含むリペア溶接を実行させるリペア溶接プログラムを作成し、作成されたリペア溶接プログラムに従い、補間点を溶接ロボットにリペア溶接させる。これにより、リペア溶接装置は、仮想溶接線WLN1上に設定された複数の補間点のうち、検出点Pに最も近接する仮想溶接線WLN1上(つまり、本溶接時に溶接ロボットMC1が動作する動作軌跡上)の補間点を特定できるとともに、この補間点の位置を含むように溶接ロボットMC1を介して自動的かつより効率的にリペア溶接できる。
 また、リペア溶接装置は、複数の補間点のそれぞれは、所定の時刻ごとの溶接ロボットの位置に応じて仮想溶接線WLN1上に設定される。これにより、リペア溶接装置は、本溶接時に溶接ロボットMC1が動作する動作軌跡上において、所定の時刻の溶接ロボットMC1の位置(座標)と対応する位置(座標)を含む所定の範囲の溶接箇所をリペアするリペア溶接プログラムの生成をより効率的に実行できる。
 また、リペア溶接装置は、仮想溶接線が直線区間と曲線区間とからなる場合、曲線区間における複数の補間点の間隔を直線の区間における複数の補間点の間隔より小さい間隔で設定する。これにより、リペア溶接装置は、仮想溶接線WLN1上に設定される複数の補間点のそれぞれの設定を直線区間と曲線区間とに応じて容易に実行でき、これらの補間点のうち検出点Pに最も近接する仮想溶接線WLN1上(つまり、本溶接時に溶接ロボットMC1が動作する動作軌跡上)の補間点を特定できるとともに、この補間点の位置を含むように溶接ロボットMC1を介して自動的かつより効率的にリペア溶接できる。
 また、リペア溶接装置は、1以上の直線区間と1以上の曲線区間とを少なくとも有する仮想溶接線WLN1の場合、曲線区間における複数の補間点の間隔を、直線区間における複数の補間点の間隔より小さい間隔で設定する。これにより、リペア溶接装置は、仮想溶接線WLN1上のうち、検出点に近接する対応点の位置のばらつきを低減でき、より正確な対応点を特定可能な補間点を設定できる。
 また、リペア溶接装置は、仮想溶接線が異なる曲率を有する2以上の曲線区間を少なくとも有する場合、曲率が大きい曲線区間における複数の補間点の間隔を、曲率が小さい曲線区間における複数の補間点の間隔より小さい間隔で設定する。これにより、リペア溶接装置は、仮想溶接線WLN2上のうち、より曲率が大きい区間(例えば図5Bにおける曲線区間WLN23)において検出点に近接する対応点の位置のばらつきを低減でき、より正確な対応点を特定可能な補間点を設定できる。
(実施の形態2)
 実施の形態1では、リペア溶接プログラムは検査制御装置3により作成される。実施の形態2では、リペア溶接プログラムはロボット制御装置2aによって行われる例を説明する。
(溶接システムの構成)
 図6は、実施の形態2に係る検査制御装置3、ロボット制御装置2aおよび上位装置1の内部構成例を示す図である。図6の説明において、図2の各部の構成と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。また、実施の形態2に係る溶接システム100aの構成は実施の形態1に係る溶接システム100と同一の構成である(図1参照)。
 リペア溶接装置の一例としてのロボット制御装置2aは、上位装置1から送られた本溶接あるいはリペア溶接の実行指令に基づいて、対応する溶接ロボットMC1(具体的には、マニピュレータ200、ワイヤ送給装置300、電源装置500)の処理を制御する。ロボット制御装置2aは、通信部20と、プロセッサ21aと、メモリ22とを少なくとも含む構成である。
 プロセッサ21aは、例えばCPUまたはFPGAを用いて構成され、メモリ22と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、プロセッサ21aは、メモリ22に保持されたプログラムを参照し、そのプログラムを実行することにより、本溶接/リペア溶接プログラム作成部23a、演算部24、ロボット制御部25および電源制御部26を機能的に実現する。
 本溶接/リペア溶接プログラム作成部23aは、通信部20を介して上位装置1から送られた本溶接の実行指令に基づいて、実行指令に含まれる複数の元ワークのそれぞれのワーク情報(例えばID、名前、および元ワークの溶接箇所)を用いて、溶接ロボットMC1により実行される本溶接の本溶接プログラムを生成する。また、本溶接/リペア溶接プログラム作成部23aは、検査結果判定部37によるワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)の外観検査の結果、リペア溶接が必要であると判定された場合、生成された本溶接プログラムに基づく本溶接シミュレーションを実行し、仮想溶接線を取得する。本溶接/リペア溶接プログラム作成部23aは、本溶接シミュレーションによって取得された仮想溶接線と、検査結果判定部37によるワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)の外観検査結果と被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークのワーク情報(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークの溶接不良の検出点の位置を示す座標などの情報)とを用いて、不良箇所の検出点に最も近接する補間点を溶接箇所に含み、溶接ロボットMC1により実行されるべきワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)のリペア溶接プログラムを作成する。リペア溶接プログラムの作成手順の詳細については、図4および図5Aを参照して実施の形態1で説明した内容と同一であるため説明を省略する。なお、生成された本溶接プログラムおよびリペア溶接プログラムは、プロセッサ21a内に記憶されてもよいし、メモリ22内のRAMに記憶されてもよい。
(溶接システムの動作)
 次に、実施の形態2に係る溶接システム100aによる本溶接およびリペア溶接の動作手順について、図7を参照して説明する。図7は、実施の形態2に係る溶接システム100aによる本溶接およびリペア溶接の動作手順例を示すシーケンス図である。図7の説明では、複数の元ワークを用いた本溶接、そして被溶接ワークの外観検査が不合格となったことに基づいて行われるリペア溶接の各工程に関して上位装置1とロボット制御装置2aと検査制御装置3との間で行われる動作手順を例示して説明する。また、図7の説明において、図3の処理と重複する処理については同一のステップ番号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
 図7において、ロボット制御装置2aは、種々の公知方法により、溶接ロボットMC1による本溶接の完了を判定すると、本溶接が完了した旨の本溶接完了通知を生成して上位装置1に送る(St4)。上位装置1は、この本溶接完了通知を受けて、被溶接ワークの外観検査の実行指令を生成して検査制御装置3に送る(St6)。
 検査制御装置3は、ステップSt6において送られた外観検査の実行指令に基づいて、被溶接ワークを対象とした外観検査を検査装置4に実行させる(St7)。検査制御装置3は、ステップSt7の外観検査の結果、被溶接ワークには溶接の不良箇所があるためにリペア溶接が必要であると判定する(St8)。検査制御装置3は、ステップSt8での判定結果を含む外観検査報告を生成してロボット制御装置2aに送る(St11A)。また、検査制御装置3は、同様に生成された外観検査報告を上位装置1に送る(St12)。
 ロボット制御装置2aは、検査制御装置3から送られた外見検査報告と、ステップSt3において生成された本溶接プログラムに基づく本溶接シミュレーションを実行し、本溶接の仮想溶接線を取得する(St9A)。検査制御装置3は、取得された本溶接の仮想溶接線上に所定の間隔で補間点を設定し、検出点に最も近接する溶接線上の対応する補間点(対応点)の位置を含んで不良箇所をリペア溶接するリペア溶接プログラムを作成する(St10A)。
 上位装置1は、ステップSt12での外観検査報告を受けて、被溶接ワークを対象としたリペア溶接の実行指令を生成してロボット制御装置2aに送る(St13)。ロボット制御装置2aは、上位装置1から送られたリペア溶接の実行指令を受信すると、その実行指令で指定される被溶接ワークを対象としたリペア溶接プログラムに基づいて、そのリペア溶接プログラムに従ったリペア溶接を溶接ロボットMC1に実行させる(St14A)。ステップSt15以降の処理は図3と同一であるため、説明を省略する。
 以上により、実施の形態2に係る溶接システム100aでは、ロボット制御装置2aは、外観検査結果に基づいて、複数の補間点のそれぞれのうち検出点Pの位置に最も近接する仮想溶接線WLN1上の補間点(対応点)のリペア溶接を実行させるリペア溶接プログラムを作成する。リペア溶接装置(例えばロボット制御装置2a)は、作成されたリペア溶接プログラムに従い、補間点を溶接ロボットMC1にリペア溶接させる。これにより、リペア溶接装置は、外観検査において得られた検出点Pに最も近接する本溶接時の溶接ロボットMC1の動作軌跡上の補間点の位置を特定でき、この補間点の位置を含むように溶接ロボットMC1を介して自動的かつより効率的にリペア溶接できる。
(実施の形態3)
 実施の形態2では、リペア溶接プログラムはロボット制御装置2aにより作成される。実施の形態3では、リペア溶接プログラムは上位装置1aによって行われる例を説明する。
(溶接システムの構成)
 図8は、実施の形態3に係る検査制御装置3、ロボット制御装置2および上位装置1aの内部構成例を示す図である。図8の説明において、図2の各部の構成と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。また、実施の形態3に係る溶接システム100bの構成は実施の形態1に係る溶接システム100と同一の構成である(図1参照)。
 リペア溶接装置の一例としての上位装置1aは、ロボット制御装置2を介して溶接ロボットMC1により実行されるリペア溶接の実行(例えばリペア溶接の開始、完了)を統括して制御する。例えば、上位装置1aは、検査制御装置3から外観検査報告を受信すると、リペア溶接プログラムを作成するとともに、溶接ロボットMC1により生産された被溶接ワークのリペア溶接の実行指令を生成してリペア溶接プログラムを含めてロボット制御装置2に送る。上位装置1aは、通信部10と、プロセッサ11aと、メモリ12とを少なくとも含む構成である。
 プロセッサ11aは、例えばCPUまたはFPGAを用いて構成され、メモリ12と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、プロセッサ11aは、メモリ12に保持されたプログラムを参照し、そのプログラムを実行することにより、セル制御部13およびリペア溶接プログラム作成部14を機能的に実現する。
 リペア溶接プログラム作成部14は、検査制御装置3から送られたワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)の外観検査の結果、リペア溶接が必要であると判定された場合、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムに基づく本溶接シミュレーションを実行し、仮想溶接線を取得する。リペア溶接プログラム作成部14は、取得された仮想溶接線と、検査制御装置3から送られたワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)の外観検査結果と、被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークのワーク情報(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワークの溶接不良の検出点の位置を示す座標などの情報)とを用いて、溶接ロボットMC1により実行されるべきワークWk(例えば被溶接ワークあるいは被リペア溶接ワーク)のリペア溶接プログラムを作成する。リペア溶接プログラムの作成手順の詳細については、図4および図5Aを参照して実施の形態1で説明した内容と同一であるため説明を省略する。なお、生成されたリペア溶接プログラムは、プロセッサ11a内に記憶されてもよいし、メモリ12内のRAMに記憶されてもよい。
(溶接システムの動作)
 次に、実施の形態3に係る溶接システム100bによる本溶接およびリペア溶接の動作手順について、図9を参照して説明する。図9は、実施の形態3に係る溶接システム100bによる本溶接およびリペア溶接の動作手順例を示すシーケンス図である。図9の説明では、複数の元ワークを用いた本溶接、そして被溶接ワークの外観検査が不合格となったことに基づいて行われるリペア溶接の各工程に関して上位装置1aとロボット制御装置2と検査制御装置3との間で行われる動作手順を例示して説明する。また、図9の説明において、図3の処理と重複する処理については同一のステップ番号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
 図9において、ロボット制御装置2は、種々の公知方法により、溶接ロボットMC1による本溶接の完了を判定すると、本溶接が完了した旨の本溶接完了通知を生成して上位装置1aに送る(St4)とともに、被溶接ワークの生産に使用された本溶接プログラムを上位装置1aに送る(St5B)。上位装置1aは、この本溶接完了通知を受けて、被溶接ワークの外観検査の実行指令を生成して検査制御装置3に送る(St6)。
 検査制御装置3は、ステップSt6において送られた外観検査の実行指令に基づいて、被溶接ワークを対象とした外観検査を検査装置4に実行させる(St7)。検査制御装置3は、ステップSt7の外観検査の結果、被溶接ワークには溶接の不良箇所があるためにリペア溶接が必要であると判定する(St8)。検査制御装置3は、ステップSt8での判定結果を含む外観検査報告を生成してロボット制御装置2に送る(St11B)。また、検査制御装置3は、同様に生成された外観検査報告を上位装置1aに送る(St12)。
 上位装置1aは、検査制御装置3から送られた外見検査報告と、ロボット制御装置2から送られた本溶接プログラムに基づく本溶接シミュレーションを実行し、本溶接の仮想溶接線を取得する(St9B)。検査制御装置3は、取得された本溶接の仮想溶接線上に所定の間隔で補間点を設定し、検出点に最も近接する溶接線上の対応する補間点(対応点)の位置を含んで不良箇所をリペア溶接するリペア溶接プログラムを作成する(St10B)。
 上位装置1aは、ステップSt12での外観検査報告を受けて、被溶接ワークを対象としたリペア溶接の実行指令を生成して、リペア溶接プログラムと生成されたリペア溶接の実行指令とをロボット制御装置2に送る(St13B)。ロボット制御装置2は、上位装置1aから送られたリペア溶接プログラムとリペア溶接の実行指令とを受信すると、その実行指令で指定される被溶接ワークを対象としたリペア溶接プログラムに基づいて、そのリペア溶接プログラムに従ったリペア溶接を溶接ロボットMC1に実行させる(St14B)。ステップSt15以降の処理は図3と同一であるため、説明を省略する。
 以上により、実施の形態3に係る溶接システム100bでは、上位装置1aは、外観検査結果に基づいて、複数の補間点のそれぞれのうち検出点Pの位置に最も近接する仮想溶接線WLN1上の補間点(対応点)のリペア溶接を実行させるリペア溶接プログラムを作成する。リペア溶接装置(例えば上位装置1a)は、作成されたリペア溶接プログラムに従い、補間点(対応点)を溶接ロボットMC1にリペア溶接させる。これにより、リペア溶接装置は、外観検査において得られた検出点Pに最も近接する本溶接時の溶接ロボットMC1の動作軌跡上の補間点の位置を特定でき、この補間点の位置を含むように溶接ロボットMC1を介して自動的かつより効率的にリペア溶接できる。
 以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
 なお、本出願は、2019年12月6日出願の日本特許出願(特願2019-221598)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
 本開示は、本溶接により生産された被溶接ワークの不良箇所を自動的かつより効率的にリペア溶接するリペア溶接装置およびリペア溶接方法として有用である。
1,1a 上位装置
2,2a ロボット制御装置
3 検査制御装置
4 検査装置
10,20,30 通信部
11,11a,21,21a,31 プロセッサ
12,22,32 メモリ
13 セル制御部
14,38 リペア溶接プログラム作成部
23 本溶接プログラム作成部
24 演算部
25 ロボット制御部
26 電源制御部
33 検査結果記憶部
34 判定閾値記憶部
35 形状検出制御部
36 データ処理部
37 検査結果判定部
100,100a,100b 溶接システム
200 マニピュレータ
300 ワイヤ送給装置
301 溶接ワイヤ
400 溶接トーチ
500 電源装置
MC1 溶接ロボット
MC1a 本溶接ロボット
MC1b リペア溶接ロボット
ST 外部ストレージ

Claims (7)

  1.  溶接ロボットによる本溶接により生産された被溶接ワークの溶接ビードの不良箇所の位置の情報を含む外観検査結果を取得する取得部と、
     前記本溶接を実行させる本溶接プログラムに基づいてシミュレーションされた前記溶接ロボットの前記本溶接の仮想溶接線上に複数の補間点のそれぞれを設定し、取得された前記不良箇所の位置に最も近接する補間点を対象としたリペア溶接の実行を前記溶接ロボットに指示するロボット制御部と、を備える、
     リペア溶接装置。
  2.  前記外観検査結果に基づいて、前記補間点の位置を含むリペア溶接を実行させるリペア溶接プログラムを作成するリペア溶接プログラム作成部、を更に備え、
     前記ロボット制御部は、前記リペア溶接プログラムに従い、前記補間点を前記溶接ロボットにリペア溶接させる、
     請求項1に記載のリペア溶接装置。
  3.  前記複数の補間点のそれぞれは、所定の時刻ごとの前記溶接ロボットの位置に応じて前記仮想溶接線上に設定される、
     請求項1に記載のリペア溶接装置。
  4.  前記複数の補間点のそれぞれは、前記仮想溶接線上に所定の間隔で設定される、
     請求項1に記載のリペア溶接装置。
  5.  前記仮想溶接線が1以上の直線区間と1以上の曲線区間とを少なくとも有する場合、前記曲線区間における複数の補間点の間隔は、前記直線区間における複数の補間点の間隔より小さい間隔で設定される、
     請求項1に記載のリペア溶接装置。
  6.  前記仮想溶接線が異なる曲率を有する2以上の曲線区間を少なくとも有する場合、前記曲率が大きい曲線区間における複数の補間点の間隔は、前記曲率が小さい曲線区間における複数の補間点の間隔より小さい間隔で設定される、
     請求項1に記載のリペア溶接装置。
  7.  リペア溶接装置により実行されるリペア溶接方法であって、
     溶接ロボットによる本溶接により生産された被溶接ワークの溶接ビードの不良箇所の位置の情報を含む外観検査結果を取得する工程と、
     前記本溶接を実行させる本溶接プログラムに基づいてシミュレーションされた前記溶接ロボットの前記本溶接の仮想溶接線上に複数の補間点のそれぞれを設定する工程と、
     取得された前記不良箇所の位置に最も近接する補間点を対象としたリペア溶接の実行を前記溶接ロボットに指示する工程と、を有する、
     リペア溶接方法。
PCT/JP2020/039990 2019-12-06 2020-10-23 リペア溶接装置およびリペア溶接方法 WO2021111759A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080084316.7A CN114746207B (zh) 2019-12-06 2020-10-23 补焊设备以及补焊方法
EP20897242.2A EP4070911A4 (en) 2019-12-06 2020-10-23 REPAIR WELDING DEVICE AND REPAIR WELDING METHOD
JP2021562492A JP7369982B2 (ja) 2019-12-06 2020-10-23 リペア溶接装置およびリペア溶接方法
US17/832,862 US20220297241A1 (en) 2019-12-06 2022-06-06 Repair welding device and repair welding method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019221598 2019-12-06
JP2019-221598 2019-12-06

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/832,862 Continuation US20220297241A1 (en) 2019-12-06 2022-06-06 Repair welding device and repair welding method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021111759A1 true WO2021111759A1 (ja) 2021-06-10

Family

ID=76222514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/039990 WO2021111759A1 (ja) 2019-12-06 2020-10-23 リペア溶接装置およびリペア溶接方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220297241A1 (ja)
EP (1) EP4070911A4 (ja)
JP (1) JP7369982B2 (ja)
CN (1) CN114746207B (ja)
WO (1) WO2021111759A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116297531B (zh) * 2023-05-22 2023-08-01 中科慧远视觉技术(北京)有限公司 机器视觉检测方法、系统、介质及设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07132372A (ja) * 1993-11-10 1995-05-23 Hitachi Ltd 水中加工装置
JP2000167666A (ja) * 1998-12-04 2000-06-20 Hitachi Ltd 自動溶接及び欠陥補修方法並びに自動溶接装置
JP2006247663A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Chuo Motor Wheel Co Ltd 溶接方法及び溶接装置
JP2007185666A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Daihen Corp アーク溶接ロボットの制御方法
JP2010253538A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Toyota Motor Corp 溶接方法及び溶接装置
JP2012037487A (ja) 2010-08-11 2012-02-23 Koatec Kk 形状検査装置及び形状検査方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502004001425D1 (de) * 2004-07-08 2006-10-19 Trumpf Laser Gmbh & Co Kg Laserschweissverfahren und -vorrichtung
US10682729B2 (en) * 2015-12-01 2020-06-16 General Electric Company System for automated in-process inspection of welds
EP3698911A4 (en) * 2017-10-17 2021-09-01 LG Electronics Inc. WELDING SYSTEM AND OPERATING PROCEDURES FOR IT
WO2019103772A1 (en) * 2017-11-22 2019-05-31 Siemens Aktiengesellschaft Detection and root cause analysis of welding defects
CN109664008B (zh) * 2018-12-19 2021-03-23 北京航空材料研究院有限公司 一种补焊系统及智能补焊方法
CN110530877B (zh) * 2019-09-16 2023-09-19 西安中科光电精密工程有限公司 一种焊接外形质量检测机器人及其检测方法
JP7132372B2 (ja) 2021-01-29 2022-09-06 株式会社Cygames 情報処理プログラム、情報処理方法および情報処理システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07132372A (ja) * 1993-11-10 1995-05-23 Hitachi Ltd 水中加工装置
JP2000167666A (ja) * 1998-12-04 2000-06-20 Hitachi Ltd 自動溶接及び欠陥補修方法並びに自動溶接装置
JP2006247663A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Chuo Motor Wheel Co Ltd 溶接方法及び溶接装置
JP2007185666A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Daihen Corp アーク溶接ロボットの制御方法
JP2010253538A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Toyota Motor Corp 溶接方法及び溶接装置
JP2012037487A (ja) 2010-08-11 2012-02-23 Koatec Kk 形状検査装置及び形状検査方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4070911A4 (en) 2023-05-31
EP4070911A1 (en) 2022-10-12
JPWO2021111759A1 (ja) 2021-06-10
CN114746207A (zh) 2022-07-12
JP7369982B2 (ja) 2023-10-27
US20220297241A1 (en) 2022-09-22
CN114746207B (zh) 2023-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220297246A1 (en) Repair welding device and repair welding method
JP7422337B2 (ja) リペア溶接制御装置およびリペア溶接制御方法
WO2021111759A1 (ja) リペア溶接装置およびリペア溶接方法
US20220412728A1 (en) Bead appearance inspection device, bead appearance inspection method, program, and bead appearance inspection system
JP2021062441A (ja) リペア溶接装置およびリペア溶接方法
JP2021062442A (ja) リペア溶接装置およびリペア溶接方法
JP7369981B2 (ja) リペア溶接システム、リペア溶接方法、検査装置およびロボット制御装置
WO2021177435A1 (ja) ビード外観検査装置、ビード外観検査方法、プログラムおよびビード外観検査システム
JP6990869B1 (ja) 外観検査方法および外観検査装置
WO2021177361A1 (ja) ビード外観検査装置およびビード外観検査システム
WO2021177436A1 (ja) ビード外観検査装置、ビード外観検査方法、プログラムおよびビード外観検査システム
US20240123537A1 (en) Offline teaching device and offline teaching method
WO2023199620A1 (ja) ロボット制御装置およびオフライン教示システム
JP7365623B1 (ja) オフライン教示装置およびオフライン教示システム
WO2023105979A1 (ja) オフライン教示装置およびオフライン教示方法
US20240123625A1 (en) Offline teaching device and offline teaching method
JP2021090977A (ja) リペア溶接装置およびリペア溶接方法
WO2022270579A1 (ja) オフライン教示装置およびオフライン教示方法
JP2021137848A (ja) ビード外観検査装置およびビード外観検査システム
JP2021139771A (ja) 制御装置、表示装置の制御方法およびプログラム
JP2021137849A (ja) ビード外観検査装置、ビード外観検査方法、ビード外観検査プログラムおよびビード外観検査システム
JP2021007959A (ja) リペア溶接システム、リペア溶接方法、検査装置およびロボット制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20897242

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021562492

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020897242

Country of ref document: EP

Effective date: 20220706