JP2019513557A - 溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する方法、システム、および装置 - Google Patents

溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する方法、システム、および装置 Download PDF

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Abstract

溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する方法(100)、システム(1000)、および装置(1100)が提供される。方法(100)は、溶接シーム(S1)上のシーム頂点ポイント(A1)について、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、互いに直交する3つの基準面(F1、F2、F3)を決定すること(S101)と、3つの基準面(F1、F2、F3)と、開始点(B0)および探索点(B1、B2、B3)のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて、溶接シーム点較正のための探索動作の開始点(B0)と探索点(B1、B2、B3)とを決定すること(S102)とを備える。3つの基準面(F1、F2、F3)は、自動的に抽出され得、探索命令のために必要とされる探索パラメータは、それに基づいて決定され得、それによって探索命令の自動生成が可能になり、したがって、溶接シーム点較正のための時間、人的資源、およびコストが大幅に低減され得る。

Description

[0001]本開示の実施形態は、一般にロボット溶接の分野に関し、より詳細には、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する方法、システムおよび装置に関する。
[0002]今日では、ロボットは、溶接、組立て、搬送、塗料噴霧、レーザー加工など、多数の分野において広範囲に使用されている。溶接ロボットは、ロボットプログラムに従って、あらかじめ決定された方法で、溶接動作を自動的に実行することができる。しかしながら、事前プログラムされた溶接シーム点は、溶接プロセスにおいて直接使用され得ず、その理由は、現場における溶接されるべきオブジェクトとロボットとの配置が、常に、仮想モデルにおけるものとはやや異なり、したがって、溶接されるべき様々なオブジェクトのための異なるオフセットがあり得るからである。したがって、溶接プロセスより前に、事前プログラムされた溶接シーム点の較正および修正を実行することが必要とされる。
[0003]既存の解決策では、ユーザは、溶接適用例において、事前プログラムされた溶接シーム点を較正および修正するために、探索プログラムをオンラインでプログラムおよび実行することができる。SmarTacは、溶接シーム点を較正および修正するために、探索動作を実行するように、ロボットを制御するための、アーク溶接適用例における探索プログラムの一例である。SmarTac探索などの探索プログラムは、通常、探索動作を実行するようにロボットに命令するための探索命令と、探索動作の間の通過点と、溶接シーム点を修正および較正するために、SmarTacが事前プログラムされた溶接シーム点に返したオフセットを追加するための算術命令とを含む。探索命令は、ロボットが探索動作を実行することを可能にするために必要とされる、いくつかのパラメータを含む。単一の探索命令のためのパラメータを埋めるために、ユーザは、溶接シーム点のための3つの面基準を手動で発見する必要があり、3つの面基準は、それぞれX次元、Y次元、Z次元における溶接シーム点のロケーションを示し得、ユーザはまた、探索動作ごとの開始点を指摘する必要もある。探索命令を決めた後、ユーザはさらに、ロボットがはるかにより平滑で衝突のない移動を有することができるように、探索プログラムに通過点を入力する必要がある。
[0004]ユーザが各単一のシーム点のための面基準を手動で発見することは、かなり時間がかかり、冗長であり、探索は、溶接されるべき各オブジェクトのジオメトリのみに依存するので、ユーザは、あらゆる適用例のためにSmarTac探索を実行しなければならない。加えて、探索プロセスを再使用することが不可能であるので、較正および修正プロセスの柔軟性がより低くなり、効率がより低くなる。
[0005]この目的で、本開示は、従来技術における問題の少なくとも一部を解決するか、または少なくとも部分的に軽減するように、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するための解決策を提供する。
[0006]本開示の第1の態様によれば、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する方法が提供される。方法は、溶接シーム上のシーム頂点ポイントについて、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、互いに直交する3つの基準面を決定することを備える。方法は、3つの基準面と、開始点および探索点のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて、溶接シーム点較正のための探索動作の開始点と探索点とを決定することをさらに備える。
[0007]本開示の第2の態様では、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するシステムがさらに提供される。システムは、1つまたは複数のプロセッサと、プロセッサのうちの少なくとも1つに結合されたメモリと、メモリ内に記憶されたプログラム命令のセットとを備える。プログラム命令は、溶接シーム上のシーム頂点ポイントについて、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、互いに直交する3つの基準面を決定することと、3つの基準面と、開始点および探索点のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて、溶接シーム点較正のための探索動作の開始点と探索点とを決定することとを、システムに行わせるように、プロセッサのうちの少なくとも1つによって実行可能である。
[0008]本開示の実施形態では、3つの面基準は、自動的に抽出され得、探索命令のために必要とされる探索パラメータは、それに基づいて決定され得、それによって探索命令の自動生成が可能になり、したがって、溶接シーム点較正のための時間、人的資源、およびコストが大幅に低減され得る。
[0009]本開示の上記および他の特徴は、添付の図面を参照しながら、説明において例示されるような実施形態における詳細な説明を通してより明らかになり、その全体を通して、同様の参照番号は、同じまたは同様の構成要素を表す。
[0010]本開示の一実施形態による、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する方法のフロー図を概略的に示す図。 [0011]本開示の一実施形態による、溶接シームに含まれるシーム頂点ポイントのための3つの基準面の一例を概略的に示す図。 [0012]本開示の一実施形態による、シーム頂点ポイントのための基準面検出の一例を概略的に示す図。 [0013]本開示の一実施形態による、別のシーム頂点ポイントにおける基準面検出の別の例を概略的に示す図。 [0014]本開示の一実施形態による、開始点および探索点決定の一例を概略的に示す図。 [0015]本開示の一実施形態による、ロボットが開始点および探索点に達し、その溶接ツールが探索されるべき基準面に直交することを概略的に示す図。 [0016]本開示の一実施形態による、ロボットが開始点および探索点に達し、その溶接ツールが探索されるべき基準面に対して鋭角を有することを概略的に示す図。 [0017]本開示の一実施形態による、通過点なしのロボットの2つの探索動作を概略的に示す図。 [0018]本開示の一実施形態による、2つの探索動作の間の通過パスを概略的に示す図。 [0019]本開示の一実施形態による、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するシステムを概略的に示す図。 [0020]本開示の一実施形態による、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するための装置のブロック図を概略的に示す図。
[0021]以下で、添付の図面を参照しながら、実施形態を通して、本開示で提供されるような解決策が詳細に説明される。これらの実施形態は、当業者が本開示をより良く理解および実装することを可能にするためにのみ提示され、いかなる形でも本開示の範囲を限定するように意図されないことを諒解されたい。
[0022]一般に、特許請求の範囲において使用されるすべての用語は、本明細書で明示的に別段に定義されていない限り、当技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。「1つの(a)/1つの(an)/その(the)/前記(said)[要素、デバイス、構成要素、手段、ステップなど]」へのすべての言及は、別段に明記されていない限り、複数のそのようなデバイス、構成要素、手段、ユニット、ステップなどを除外することなしに、前記要素、デバイス、構成要素、手段、ユニット、ステップなどの少なくとも1つの例に言及するものとして、オープンに解釈されるべきである。その上、本明細書で使用されるような不定冠詞「a/an」は、複数のそのようなステップ、ユニット、モジュール、デバイス、およびオブジェクなどを除外するものではない。
[0023]上述のように、既存の解決策では、3つの面基準および開始点が手動で入力され、それは時間のかかる冗長なタスクであり、それによって、較正プロセスの柔軟性および効率がより低くなる。したがって、本開示の実施形態では、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するための解決策が提供される。本開示の実施形態では、3つの面基準が仮想モデルから自動的に抽出され得、探索命令のために必要とされる探索パラメータがそれに基づいて決定され得る。したがって、それによって探索命令の自動生成が可能になり、したがって、溶接シーム点較正のための時間、人的資源、およびコストが大幅に低減され得る。以下で、本開示の特定の実施形態が、図1〜図11を参照しながら説明される。
[0024]最初に図1が参照され、図1は、本開示の一実施形態による、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する方法100のフロー図を概略的に示す。
[0025]図1に示されているように、方法はステップ101から開始し、ステップ101で、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、溶接シーム上のシーム頂点ポイントについて、3つの基準面が決定され得、ここにおいて、3つの基準面が互いに直交する。ここで、本明細書で使用される「溶接シーム」は、少なくとも2つの部分をともに溶接するために、それに沿って溶接が実行されるシームを指す。溶接シームは、複数のシーム点から形成され、ここにおいて、シームの開始点およびシームの終了点は、まとめてシーム頂点ポイントと呼ばれることがある。したがって、ステップ101で言及された「シーム頂点ポイント」は、2つのシーム頂点ポイント、すなわち、開始点または終了点のいずれかを意味する。
[0026]作業オブジェクトに対するシーム点を発見するために、基準座標系を形成することができる3つの基準面を必要とし、したがって、本開示の実施形態では、それは、それぞれX軸、Y軸、Z軸におけるシーム点のロケーションに、3つの基準面を配置することである。3つの基準面は、互いに直交し、それらの交差線は、X軸、Y軸、Z軸を形成し、3つの軸の共通交差点は、基準座標系の原点を形成することができる。
[0027]図2は、本開示の一実施形態による、溶接シームに含まれるシーム頂点ポイントについて決定された3つの基準面の一例を概略的に示す。図2に示されているように、溶接シームS1は、2つのシーム頂点ポイントA1およびA2を含み、ここにおいて、シーム頂点ポイントA1は開始点であり、シーム頂点ポイントA2は終了点であり、3つの基準面F1、F2およびF3があり、その各々が他の2つの基準面に直交し、ここにおいて、基準面F1およびF2は、S1を通過する2つの面であり、基準面F3は、溶接シームS1に直交する面である。加えて、図2では、理想的には、シーム頂点ポイントA1は、3つの基準面F1、F2およびF3の共通交差点である。
[0028]任意の基準座標系が作業オブジェクトに関するシーム点を発見することを可能にする限り、その任意の基準座標系が本明細書で使用され得ることが理解されよう。しかしながら、軸のうちの1つが溶接シームを通過し、その原点をシーム頂点ポイントとする座標系として、基準座標系を決定することが、そのような場合に作業オブジェクトに対するシーム点の探索を大幅に簡略化することができるので、好ましくなる。
[0029]3つの基準面F1、F2およびF3を特定するために、最初に、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、第1の基準面と第2の基準面とを決定し得、ここにおいて、第1の基準面および第2の基準面は、溶接シームS1を通るもの、すなわち、図2におけるF1およびF2である。通常、船舶または任意の他のオブジェクトなど、溶接オブジェクトに対して、仮想モデルが製造前に設計されることになり、仮想モデルは3次元モデルであり得、例えば、コンピュータ支援設計(CAD)モデル、または任意の他の種類の3次元モデルであり得る。仮想モデルは、溶接するための実際のオブジェクトの構成要素および実世界におけるロボットの構造とセットアップとを記述するために使用される。したがって、仮想モデルでは、すべての構成要素または要素が、それらのそれぞれの実際のセットアップに従ってレイアウトされることになる。仮想モデルは、溶接オブジェクトのための複数の幾何学的物体を含む。幾何学的物体の各々は、直方体、円筒、円錐体、球体、半球体、もしく任意の他の形状、またはそれらの組合せなどの形状を有する。したがって、すべての幾何学的物体は、好適な数学の方法で表され得る。したがって、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、溶接シームS1を通過し、互いに直交する2つの基準面を特定することができる。あらかじめ決定された直線を通過する2つの直交する面の特定は、例えば、当技術分野における任意の方法を使用して実装され得、簡略化の目的で、詳細な説明は本明細書で提供されない。
[0030]次いで、第3の基準面F3が、仮想検出部分と、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトの他の部分との間の交差を検出することによって決定され得、ここにおいて、仮想検出部分が、溶接シームの方向に沿って、溶接シームから離れるように延在する。
第1の基準面および第2の基準面が特定される場合に、第3の基準F3が、第1の基準面および第2の基準面に基づいてさらに特定され得る。本開示の一実施形態では、仮想検出オブジェクトが、第3の基準面を検出するために使用され得る。この仮想検出オブジェクトは、仮想モデル内に実際に含まれるオブジェクトではないが、第3の基準面の検出を容易にする目的で作成される仮想オブジェクトである。したがって、第3の基準面は、仮想オブジェクトと仮想モデルの他の部分との間の任意の交差を検出することによって決定され得る。詳細には、仮想検出部分と、溶接されるべきオブジェクトの他の部分との間の交差を検出することによって、シーム点の1つまたは複数の潜在的基準面を特定することができる。潜在的基準面が、第1の基準面と第2の基準面の両方に直交し、溶接ロボットの有効探索範囲内に位置する場合、潜在的基準面が第3の基準面として決定され得る。本明細書の有効探索範囲は、溶接ロボットが達することができる範囲を意味し、この範囲内で検出されるものは、潜在的基準面と見なされることになる。有効探索範囲は、潜在的基準面がシーム頂点ポイントから離れる距離の制限の形式であり得る。または代替的に、有効探索範囲は、仮想検出部分の延在の長さによって表され得る。これは、仮想検出部分の延在の長さが有効探索範囲を示すために使用され得ることを意味し、仮想検出部分の延在の長さを超えるいかなる面も考慮されなくなる。
[0031]仮想検出部分は、溶接シームの方向に沿って、溶接シームから離れるように延在することができる。仮想検出部分は、例えば、シーム頂点ポイントにおいて、第1の基準面と第2の基準面の両方に直交する面から延在し得、任意の好適な形状であり得る。
[0032]図3に示されているように、仮想検出部分は、円形断面を有する円筒形状の部分であり、溶接シームの方向に沿って、溶接シームS1から離れるように延在し、シーム点A1において中心点を有する。しかしながら、上述のように、仮想検出の形状は、円形断面をもつ円筒のみに限定されず、第3の基準面の検出において使用され得る任意の可能な形状であり得ることに留意されたい。例えば、別の形状の断面(例えば、三角形、長方形、楕円形、多角形など)をもつ円筒、テーパ、円錐台、または任意の他の形状であり得る。
[0033]加えて、シーム点A1は、仮想検出部分の中心点であり得るが、それに限定されず、第3の基準面の検出の精度に影響を及ぼさない限り、シーム点A1が仮想検出部分上の点であるが中心点ではないか、または、シーム点A1がまったく仮想検出部分上ではなく、中心点がシーム点A1からあらかじめ決定された距離に位置することも可能である。
[0034]図2に示されているような場合では、直交座標系では、円筒中心の向きおよびロケーションは、次のように表され得る。
ただし、
は、シーム開始点からシーム終了点までのベクトルを示し、
は、その作業オブジェクトに対する現在のシーム点のロケーションであり、負演算子「−」は、円筒が溶接シームから離れるように延在することを示す。
[0035]溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、仮想検出部分と交差する、溶接されるべきオブジェクトの他の部分から、1つまたは複数の潜在的面F3’、F3’’、F3’’’を最初に取得することができる。2つの表面の交差の検出は、当技術分野における任意の知られている手法を使用することによって実施され得、したがって、簡略化の目的で、本明細書で説明されない。
[0036]図3に示されているような仮想検出部分が配置される場合、第3の基準面は、仮想検出部分と交差し、同時に第1の基準面F1と第2の基準面F2の両方に直交する基準面であるものとし、その単位法線ベクトルは、次のように表され得る。
ただし、
および
は、それぞれ基準面F1およびF2の単位法線ベクトルである。
[0037]したがって、潜在的基準面のうちの1つが、第1の基準面F1および第2の基準面F2に直交する場合、第3の基準面として選択され得る。第1の基準面F1と第2の基準面F2の両方に直交する、2つ以上の基準面がある場合、シーム点A1に最も近い基準面を第3の基準面として選択することが好ましくなり得る。
[0038]現在のシーム頂点ポイントA1のためのいかなる基準面を取得することにも失敗する場合、いずれかの入手可能な基準面があるか否かを調べるために、溶接シームS1の他のシーム頂点ポイントA2を用いてさらにチェックし得る。換言すれば、頂点ポイントA1から別の頂点ポイントA2に、仮想検出部分の配置を変更し得る。
[0039]図4に示されているように、仮想検出部分の配置が変更され、別の頂点ポイントA2がその中心点として取られる。次いで、同様の動作が実行され、潜在的基準面F3’およびF3’’を取得することができ、面F1とF2の両方に直交する基準面F3’およびF3’’のうちの1つが、第3の基準面として選択され得る。
[0040]したがって、3つの基準面は、開始点A1または終了点A2において発見され得、2つの点のうちの1つにおいて面基準を発見することに失敗する場合、他のものを試行し得る。したがって、3つの基準面を発見するために、少なくとも、シーム開始点およびシーム終了点のうちの一方において、Smartac探索を実行することが必要とされる。
[0041]再び図1を参照すると、ステップ102で、溶接シーム点較正のための探索動作の開始点および探索点が、3つの基準面と、開始点および探索点のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて決定される。
[0042]探索命令は、通常、開始点、探索点、速度、ツール溶接ガン、作業オブジェクトなど、いくつかの探索パラメータを必要とする。開始点は、探索動作が開始する点を示し、探索点は、探索動作を通して探索されるべきオブジェクト点であり、速度は、ロボットが移動する速度を示し、ツール溶接ガンは、探索動作において使用されるべきガンのロケーションを示し、作業オブジェクトは、使用される基準座標が関係付けられる作業オブジェクトを示す。
[0043]SmarTacにおける例示的な探索命令は、次の通りであり得る。
Search_1D Result、StartPoint、SearchPoint、Speed、ToolWeldGun、WorkObject
ただし、「Result」は、返された探索結果を示し、パラメータ「StartPoint」、「SearchPoint」、「Speed」、「ToolWeldGun」、「WorkObject」は、上述された探索パラメータをそれぞれ示す。
[0044]探索命令については、埋められるべきパラメータは、StartPoint、SearchPoint、Speed、ToolWeldGun、およびWorkObjectである。ロボットステーションでは、溶接されるべきオブジェクトのための仮想モデルと、Speed、ToolWeldGun、およびWorkObjectなどの関係のある溶接パラメータとが記憶されている。最後の3つのパラメータについては、ユーザは、ロボットステーションから直接それらを取得することができる。残りの2つのパラメータについては、上記で取得された基準面から計算され得る。
[0045]開始点については、3つの基準面と、開始点のためのあらかじめ決定された基準とに基づいて決定され得る。例えば、基準面およびシーム自体との衝突を回避するために、開始点は、図3に示されているように、基準面から固定の距離だけ離れて位置するように選択され得る。換言すれば、開始点のためのあらかじめ決定された基準は、開始点から3つの基準面のうちのそれぞれ1つまでのあらかじめ決定された距離を示すことができる。
[0046]別のパラメータ、探索点については、同じく開始点と、探索点のための別のあらかじめ決定された基準とに基づいて決定され得る、SmarTacセンサーによって探索されるべきフィーチャの予想されるロケーションとして定義される。例えば、探索点は、その基準面上の開始点の投影点であり得る。言い換えれば、探索点のための別のあらかじめ決定された基準は、探索点がそれぞれの基準面上の開始点の投影点として決定されることを示す。そのような場合、基準面における探索点は、次のように取得され得る。
ただし、dは、開始点と、基準面上の開始点の投影との間の距離を示す。
[0047]シーム点において複数の探索を実行する必要がある場合、探索されるべきすべての基準面が、探索の開始点を選択するときに考慮に入れられるべきである。
[0048]図5は、本開示の一実施形態による、開始点および探索点検出の一例を示す。図5に示されているように、開始点B0は、3つの基準面からあらかじめ決定された距離に位置する点として決定される。それぞれの基準面における探索点は、それぞれの基準面上の開始点の投影として決定される。しかしながら、投影点が探索点として説明されるが、本開示はそれに限定されず、オフセットがそれに基づいて決定され得るように、開始点とのあらかじめ決定された空間的関係を有する限り、任意の他の点であることが可能であることに留意されたい。
[0049]開始点から探索点を探索するようにロボットに命令することによって、この基準面に関してオフセットを取得することができる。いかなるオフセットもない場合、ロボットは、探索点において目標点に接触するものであることが理解されよう。しかしながら、通常、ロボットは、あらかじめ決定された点において探索点に接触しないようになり、その理由は、ロボットおよび溶接されるべきオブジェクトの配置が、仮想モデルにおけるものと厳密に同じではあり得ないからである。したがって、実際に接触する点と探索点との間の差異が、オフセットを決定するために使用され得る。
[0050]本開示の実施形態では、ロボットは、開始点および探索点に達することになり、その溶接ツールがオブジェクト基準面に直交する。換言すれば、溶接ツールの単位法線ベクトルは、開始点の回転行列におけるZ要素(第3の行における要素)、または、開始点の行列の第3の列における要素であるべきである。図6は、本開示の一実施形態による、ロボットが開始点から探索点まで達し、その溶接ツールが探索されるべき基準面に直交することを示す。図6に示されているように、ロボットは開始点に達し、その溶接ツールは基準面F3に直交しており、溶接ツールの向きを基準面F3に直交するように保ちながら、探索点を探索する。
[0051]しかしながら、その溶接ツールが基準面F3に直交する状態で、これらの点に達するために、急な移動パスとロボット関節における大幅な変化とを引き起こし得る。これらのことを回避するために、基準面F3に直交するように溶接ツールを保つのではなく、探索されるべき基準面に向かって、鋭角(60度、45度、30度、または任意の他の好適な鋭角など)で溶接ツールを回転させることが提案される。図7は、本開示の一実施形態による、ロボットが開始点および探索点に達し、その溶接ツールが探索されるべき基準面に対してある角度を有することを概略的に示す。図7に示されているように、ロボットが開始点に達するとき、その溶接ツールは、基準面F3に直交していないが、基準面F3に関して鋭角を有し、探索動作の実行中に、溶接ツールは、基準面F3に関してその角度を有するように保たれ、同じ角度で探索点に達する。
[0052]概して、シーム点のグローバル位置Ppoint(Px、Py、Pz)と、ユーザによって定義された固定安全距離d(dx、dy、dz)、すなわち、シーム点からの開始点の距離が与えられると、開始点は、次のように表され得る。
ただし、
および
は、式2と同様である、それぞれ基準面F1からF3の単位法線ベクトルである。
[0053]再び図1を参照すると、ステップS103で、場合によっては、2つの探索動作の間の平滑な通過パスを生成するために、2つの探索動作の間の通過点を決定する。
[0054]探索動作が終了された後、ロボットは、別の探索動作のために準備されるものとする。可能な限りロボット関節における大幅な変化を回避するために、2つの探索動作の間の通過パスを提供することが可能である。探索パスは、ロボットが2つの探索動作の間で平滑に移動することができるように、2つの探索命令の間に挿入された移動命令によって実装され得る。探索命令は、命令内に含まれた探索パラメータによって定義されるような探索動作を実行するようにロボットに命令するためのプログラム命令であり、移動命令は、命令内に含まれた移動パラメータによって定義されるような動作を実行するようにロボットに命令するためのプログラム命令である。移動命令は、ロボットが通過パスに沿って移動することができるように、それらのパラメータとして通過点を含むことができる。
[0055]図8は、本開示の一実施形態による、通過点なしのロボットの2つの探索動作を概略的に示す。図8に示されているように、第1の探索動作は、開始点B0から探索点B1まで探索することであり、第2の探索動作は、開始点B0から別の探索点B3まで探索することである。通過点がない場合、ロボットは、それが来た経路を戻り、次いで、次の探索動作のために準備するように、溶接ツールと対応する基準面F3との間の角度を調整することになる。換言すれば、ロボットは、開始点B0において角度を調整し、次いで、次の探索動作を継続することになる。しかしながら、ロボットが開始点B0において調整を行う場合、ロボット関節における大幅な変化、または衝突が発生されることを引き起こすことがあり、それは望ましくない。
[0056]図9は、本開示の一実施形態による、2つの探索動作の間の通過パスを概略的に示す。図9に示されているように、通過パスは、矢印を伴う破線によって示され、B0から開始し、通過点V1、V2、およびV3を通過し、最終的にB0に戻る、3つの通過点を含む。これらの通過点では、通過点V1は、開始点B0と探索点B1との間の中間点であり、通過点V3は、開始点B0と探索点B3との間の中間点であり、通過点V2は、通過点V1とV3との間の中間点である。通過点V1は、開始点B0と探索点B1との間の任意の中間点、例えば、その間の中点であり得る。通過点V1のように、通過点V2およびV3もまた、中点などの任意の中間点であり得る。加えて、図9に示された通過パスは一例でしかなく、通過パスはそれに限定されず、例えば、通過パスは、より多くの通過点を含むか、または異なる形状の通過パスを有することができることが理解されよう。
[0057]探索点B1のための第1の探索動作が終了され、開始点B0に戻った後、ロボットは、図9に示されているように、通過パスに沿ってその溶接ツールを移動させることになる。最初に、ロボットは、溶接点の向きをそのままに保つことによって開始点B0からV1まで移動し、次いで、ロボットは、通過点V1からV2まで移動し、通過点V2からV3まで移動するとき、溶接点の向きを変更し、最終的に、ロボットは、通過点V3から開始点B0まで戻る。ロボットが通過パスに沿って動作を終了すると、ロボットは、角度調整を終了し、次の探索動作のための準備ができていることになる。換言すれば、角度調整は、開始点B0において直接実行されないが、通過パスに沿って移動中に実行される。通過パスに沿ってそのように移動することによって、発生される衝突が少ないことを確実にすることと、角度調整が開始点B0において実行されるときに発生することになる、ロボット関節における大幅な変化を回避することとが可能である。
[0058]この後、図1におけるステップS104で、決定された探索パラメータが、探索動作のための探索プログラムを生成するためにさらに使用され得る。探索命令の生成は、当技術分野で知られており、したがって、簡略化の目的で、本明細書では詳述されない。
[0059]溶接されるべきオブジェクトのためのすべての所望の溶接シームについて、上述されたように動作を繰り返すことによって、溶接シーム点較正のための探索動作のための探索パラメータを取得し得、次いで、これらの探索パラメータ、および場合によっては通過点が、探索プログラムを生成するために使用され得る。すべての関連するパラメータが決定された後、すべての命令を生成することが可能であり、また、溶接シームのための関連するパラメータが決定された後、命令を生成することも可能であることが理解されよう。
[0060]本開示の一実施形態では、所望のシーム点のための開始点、探索点、通過点が決定された後、探索命令、通過点、およびアーク溶接命令が整合的なパラメータを有し得るように、すべてのこれらのパラメータが同様の様式で命名され得る。したがって、関連する探索命令、すべての所望のシームのための通過パスによって後続される、点宣言を含むプログラムを生成することが可能である。したがって、オンライン構成、およびアーク溶接命令とのさらなる統合のための、コントローラを配備するための準備ができている。
[0061]上述された本開示の実施形態では、3つの基準面は、自動的に抽出され得、探索命令のために必要とされる探索パラメータは、それに基づいて決定され得、それによって探索命令の自動生成が可能になり、したがって、溶接シーム点較正のための時間、人的資源、およびコストが大幅に低減され得る。
[0062]図10は、本開示の一実施形態による、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するシステム1000をさらに概略的に示す。図10に示されているように、システム1000は、1つまたは複数のプロセッサ1001と、プロセッサ1001のうちの少なくとも1つに結合されたメモリ1002と、メモリ内に記憶され、溶接シーム上のシーム頂点ポイントについて、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、互いに直交する3つの基準面を決定することと、3つの基準面と、開始点および探索点のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて、溶接シーム点較正のための探索動作の開始点と探索点とを決定することとを、システム1000に行わせるように、プロセッサ1001のうちの少なくとも1つによって実行可能な、プログラム命令のセット1003とを備える。
[0063]本開示の実施形態では、シーム点、開始点、および探索点は、溶接シーム点較正のための探索プログラムを生成するために使用される。
[0064]本開示の実施形態では、システム1000は、2つの探索動作の間の平滑な通過パスを生成するために、2つの探索動作の間の通過点を決定すること、ここにおいて、通過点が、探索動作のための探索命令を生成するためにさらに使用される、をさらに行うようにされ得る。例えば、通過点は、2つの探索動作の各々の開始点と探索点との間の中間点を備える。
[0065]本開示の実施形態では、システム1000は、溶接シーム上のシーム頂点ポイントのための3つの基準面を決定することに失敗する場合、溶接シーム上の別のシーム頂点ポイントのための別の3つの基準面を決定するようにさらに構成され得る。
[0066]本開示の実施形態では、探索動作は、探索されるべき基準面に対して鋭角で、溶接ツールを用いて実行され得る。
[0067]本開示の実施形態では、システム1000は、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、溶接シームを通過する第1の基準面と第2の基準面とを決定することと、仮想検出部分と、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトの他の部分との間の交差を検出することによって、第3の基準面を決定することと、ここにおいて、仮想検出部分が、溶接シームの方向に沿って、溶接シームから離れるように延在する、によって、3つの基準面を決定することをさらに行うようにされ得る。詳細には、システム1000は、仮想検出部分と、溶接されるべきオブジェクトの他の部分との間の交差を検出することによって、1つまたは複数の潜在的基準面を取得することと、1つまたは複数の潜在的基準面のうちの1つが、第1の基準面と第2の基準面の両方に直交し、溶接ロボットの有効探索範囲内に位置する場合、第3の基準面として、1つまたは複数の潜在的基準面のうちの1つを決定することとによって、第3の基準面を決定することをさらに行うようにされる。
[0068]本開示の実施形態では、仮想検出部分が溶接シームから離れて延在する長さが、有効探索範囲を定義する。
[0069]本開示の実施形態では、システム1000は、3つの基準面と、開始点のためのあらかじめ決定された基準とに基づいて、開始点を決定することと、開始点と、探索点のための別のあらかじめ決定された基準とに基づいて、探索点を決定することとによって、探索動作のための開始点と探索点とを決定することをさらに行うようにされる。本開示の一例では、開始点のためのあらかじめ決定された基準は、開始点から3つの基準面のうちのそれぞれ1つまでのあらかじめ決定された距離を示すことができる。本開示の別の例では、探索点のための別のあらかじめ決定された基準は、探索点がそれぞれの基準面上の開始点の投影点として決定されることを示すことができる。
[0070]上記で説明された方法およびシステムに加えて、図11を参照しながら説明される、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するための装置も提示されている。
[0071]図11に示されているように、溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するための装置1100が示されている。装置は、基準面決定モジュール1101と、開始点および探索点決定モジュール1102とを備え得る。基準面決定モジュール1101は、溶接シーム上のシーム頂点ポイントについて、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、互いに直交する3つの基準面を決定するように構成される。開始点および探索点決定モジュール1102は、3つの基準面と、開始点および探索点のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて、溶接シーム点較正のための探索動作の開始点と探索点とを決定するように構成される。
[0072]本開示の実施形態では、シーム点、開始点、および探索点は、溶接シーム点較正のための探索プログラムを生成するために使用され得る。
[0073]本開示の別の実施形態では、装置は、通過点決定モジュール1103をさらに備え得、通過点決定モジュール1103は、2つの探索動作の間の平滑な通過パスを生成するために、2つの探索動作の間の通過点を決定すること、ここにおいて、通過点が、溶接シーム点較正のための探索プログラムを生成するためにさらに使用される、を行うように構成される。通過点は、2つの探索動作の各々の開始点と探索点との間の中間点を備え得る。
[0074]本開示のさらなる実施形態では、基準面決定モジュール1101は、溶接シーム上のシーム頂点ポイントのための3つの基準面を決定することに失敗する場合、溶接シーム上の別のシーム頂点ポイントのための別の3つの基準面を決定するようにさらに構成され得る。
[0075]本開示のさらなる実施形態では、探索動作は、探索されるべき基準面に対して鋭角で、溶接ツールを用いて実行され得る。
[0076]本開示のさらなる実施形態では、基準面決定モジュール1101は、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、溶接シームを通過する第1の基準面と第2の基準面とを決定することと、仮想検出部分と、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトの他の部分との間の交差を検出することによって、第3の基準面を決定することと、ここにおいて、仮想検出部分が、溶接シームの方向に沿って、溶接シームから離れるように延在する、によって、3つの基準面を決定することを行うようにさらに構成される。
[0077]詳細には、仮想検出部分と、溶接されるべきオブジェクトの他の部分との間の交差を検出することによって、1つまたは複数の潜在的基準面を取得することと、1つまたは複数の潜在的基準面のうちの1つが、第1の基準面と第2の基準面の両方に直交し、溶接ロボットの有効探索範囲内に位置する場合、第3の基準面として、1つまたは複数の潜在的基準面のうちの1つを決定することとによって、第3の基準面が決定される。仮想検出部分が溶接シームから離れて延在する長さが、有効探索範囲を定義する。
[0078]本開示のさらなる実施形態では、開始点および探索点決定モジュール1102は、3つの基準面と、開始点のためのあらかじめ決定された基準とに基づいて、開始点を決定することと、開始点と、探索点のための別のあらかじめ決定された基準とに基づいて、探索点を決定することとによって、探索動作のための開始点と探索点とを決定することを行うようにさらに構成される。本開示の一例では、開始点のためのあらかじめ決定された基準は、開始点から3つの基準面のうちのそれぞれ1つまでのあらかじめ決定された距離を示すことができる。本開示の別の例では、探索点のための別のあらかじめ決定された基準は、探索点がそれぞれの基準面上の開始点の投影点として決定されることを示すことができる。
[0079]本開示の特定の実施形態が、添付の図面を参照しながら説明されているが、本開示の特定の実施形態は、例示のためにのみ提示され、本開示はそれに限定されないことを理解されたい。例えば、実施形態は、主にアーク溶接を参照しながら説明されているが、本開示はそれに限定されず、同様の問題をもついかなる他の溶接適用例においても適用することが可能であり、SmarTac探索プログラムが上記で説明され、探索プログラムもまた、溶接シーム点較正および修正のための探索動作を実行するために使用される限り、いかなる種類の探索プログラムでもあり得る。
[0080]本明細書で提供されるような解決策は、ハードウェア実施形態、ソフトウェア実施形態(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む)、または、ソフトウェア態様とハードウェア態様とを組み合わせる一実施形態の形式をとり得ることもまた、当業者には諒解されよう。換言すれば、基準面決定、開始点および探索点決定、通過点決定、ならびに命令生成は、電子要素もしくはデバイス、記憶デバイス内に記憶されたソフトウェア、または電子デバイスとソフトウェアとの組合せによって、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、シンプルチップマシン、および好適なプログラムなどによって実装され得る。
[0081]上記で、本開示の実施形態が、添付の図面を参照しながら、実施形態を通して詳細に説明された。本明細書は、多数の特定の実装詳細を含むが、これらの詳細は、いかなる発明の、または請求され得るものの範囲の限定としても解釈されるべきではなく、むしろ、特定の発明の特定の実施形態に固有であり得る特徴の説明として解釈されるべきであることを諒解されたい。別個の実施形態との関連で、本明細書で説明されるいくつかの特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて実装され得る。逆に、単一の実施形態との関連で説明される様々な特徴はまた、別々に複数の実施形態において、または任意の好適な部分組合せにおいても実装され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せにおいて動作するものとして上記で説明され、そのようなものとして最初に請求されることもあり得るが、請求された組合せからの1つまたは複数の特徴は、場合によっては、その組合せから削除され得、請求された組合せは、部分組合せまたは部分組合せの変形形態に向けられ得る。
[0082]本開示の上記の例示的な実施形態の様々な変更、適応は、添付の図面とともに読まれるとき、上記の説明に鑑みて、当業者には明らかになり得る。いずれかおよびすべての変更は、依然として、本開示の非限定的および例示的な実施形態の範囲内に入る。さらに、本明細書に記載された本開示の他の実施形態は、前述の説明および関連する図面において提示された教示の利益を有する、本開示のこれらの実施形態が関係する当業者が想起するであろう。
[0083]したがって、本開示の実施形態は、開示された特定の実施形態に限定されるべきではないことと、変更および他の実施形態が、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることとを理解されたい。特定の用語が本明細書で使用されるが、これらの用語は、一般的および説明的な意味のみで使用され、限定のために使用されない。

Claims (23)

  1. 溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する方法(100)であって、
    溶接シーム(S1)上のシーム頂点ポイント(A1)について、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、互いに直交する3つの基準面(F1、F2、F3)を決定すること(S101)と、
    前記3つの基準面(F1、F2、F3)と、開始点(B0)および探索点(B1、B2、B3)のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて、溶接シーム点較正のための探索動作の前記開始点(B0)と前記探索点(B1、B2、B3)とを決定すること(S102)と
    を備える方法(100)。
  2. 前記シーム頂点ポイント(A1)、前記開始点(B0)、および前記探索点(B1、B2、B3)が、溶接シーム点較正のための探索プログラムを生成する(S104)ために使用される、請求項1に記載の方法(100)。
  3. 2つの探索動作の間の平滑な通過パスを生成するために、前記2つの探索動作の間の通過点(V1、V2、V3)を決定すること(S103)、ここにおいて、前記通過点(V1、V2、V3)が、前記溶接シーム点較正のための前記探索プログラムを生成するためにさらに使用される、
    をさらに備える、請求項2に記載の方法(100)。
  4. 前記通過点(V1、V2、V3)が、前記2つの探索動作の各々の開始点(B0)と探索点(B1、B2、B3)との間の中間点を備える、請求項3に記載の方法(100)。
  5. 前記溶接シーム上の前記シーム頂点ポイントのための前記3つの基準面を決定することに失敗する場合、前記溶接シーム上の別のシーム頂点ポイントのための別の3つの基準面を決定すること
    をさらに備える、請求項2に記載の方法(100)。
  6. 前記探索動作が、探索されるべき基準面(F3)に対して鋭角で、溶接ツールを用いて実行される、請求項2に記載の方法(100)。
  7. 前記3つの基準面(F1、F2、F3)を前記決定することが、
    前記仮想モデルにおける前記溶接されるべきオブジェクトの前記ジオメトリに基づいて、溶接シーム(S1)を通過する第1の基準面(F1)と第2の基準面(F2)とを決定することと、
    仮想検出部分と、前記仮想モデルにおける前記溶接されるべきオブジェクトの他の部分との間の交差を検出することによって、第3の基準面(F3)を決定することと、ここにおいて、前記仮想検出部分が、前記溶接シーム(S1)の方向に沿って、前記溶接シーム(S1)から離れるように延在する
    を備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法(100)。
  8. 前記第3の基準面(F3)を前記決定することが、
    前記仮想検出部分と、前記溶接されるべきオブジェクトの前記他の部分との間の前記交差を検出することによって、1つまたは複数の潜在的基準面(F3’、F3’’、F3’’’)を取得することと、
    前記1つまたは複数の潜在的基準面(F3’、F3’’、F3’’’)のうちの1つが、前記第1の基準面(F1)と前記第2の基準面(F2)の両方に直交し、溶接ロボットの有効探索範囲内に位置する場合、前記第3の基準面(F3)として、前記1つまたは複数の潜在的基準面(F3’、F3’’、F3’’’)のうちの1つを決定することと
    を備える、請求項7に記載の方法(100)。
  9. 前記仮想検出部分が前記溶接シーム(S1)から離れて延在する長さが、前記有効探索範囲を定義する、請求項8に記載の方法(100)。
  10. 探索動作のための開始点(B0)と探索点(B1、B2、B3)とを前記決定することが、
    前記3つの基準面(F1、F2、F3)と、前記開始点のためのあらかじめ決定された基準とに基づいて、前記開始点(B0)を決定することと、
    前記開始点(B0)と、前記探索点のための別のあらかじめ決定された基準とに基づいて、前記探索点(B1、B2、B3)を決定することと
    を備える、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法(100)。
  11. 前記開始点(B0)のための前記あらかじめ決定された基準が、前記開始点(B0)から前記3つの基準面(F1、F2、F3)のうちのそれぞれ1つまでのあらかじめ決定された距離を示す、および/または
    ここにおいて、前記探索点(B1、B2、B3)のための前記別のあらかじめ決定された基準が、前記探索点(B1、B2、B3)がそれぞれの基準面(F1、F2、F3)上の前記開始点(B0)の投影点として決定されることを示す、請求項10に記載の方法(100)。
  12. 溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定するシステム(1000)であって、
    1つまたは複数のプロセッサ(1001)と、
    前記プロセッサ(1001)のうちの少なくとも1つに結合されたメモリ(1002)と、
    前記メモリ(1002)内に記憶され、
    溶接シーム(S1)上のシーム頂点ポイント(A1)について、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、互いに直交する3つの基準面(F1、F2、F3)を決定することと、
    前記3つの基準面(F1、F2、F3)と、開始点(B0)および探索点(B1、B2、B3)のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて、溶接シーム点較正のための探索動作の前記開始点(B0)と前記探索点(B1、B2、B3)とを決定することと
    を前記システム(1000)に行わせるように、前記プロセッサ(1001)のうちの少なくとも1つによって実行可能な、プログラム命令のセット(1003)と
    を備えるシステム(1000)。
  13. 前記シーム頂点ポイント(A1)、前記開始点(B0)、および前記探索点(B1、B2、B3)が、前記溶接シーム点較正のための探索プログラムを生成するために使用される、請求項12に記載のシステム(1000)。
  14. 前記システムが、
    2つの探索動作の間の平滑な通過パスを生成するために、前記2つの探索動作の間の通過点(V1、V2、V3)を決定すること、ここにおいて、前記通過点(V1、V2、V3)が、前記溶接シーム点較正のための前記探索プログラムを生成するためにさらに使用される、
    をさらに行うようにされる、請求項13に記載のシステム(1000)。
  15. 前記通過点(V1、V2、V3)が、前記2つの探索動作の各々の開始点(B0)と探索点(B1、B2、B3)との間の中間点を備える、請求項14に記載のシステム(1000)。
  16. 前記システム(1000)が、
    前記溶接シーム上の前記シーム頂点ポイントのための前記3つの基準面を決定することに失敗する場合、前記溶接シーム上の別のシーム頂点ポイントのための別の3つの基準面を決定すること
    をさらに行うようにされる、請求項13に記載のシステム(1000)。
  17. 前記探索動作が、探索されるべき基準面(F3)に対して鋭角で、溶接ツールを用いて実行される、請求項13に記載のシステム(1000)。
  18. 前記システムが、
    前記仮想モデルにおける前記溶接されるべきオブジェクトの前記ジオメトリに基づいて、溶接シーム(S1)を通過する第1の基準面(F1)と第2の基準面(F2)とを決定することと、
    仮想検出部分と、前記仮想モデルにおける前記溶接されるべきオブジェクトの他の部分との間の交差を検出することによって、第3の基準面(F3)を決定することと、ここにおいて、前記仮想検出部分が、前記溶接シーム(S1)の方向に沿って、前記溶接シーム(S1)から離れるように延在する
    によって、前記3つの基準面(F1、F2、F3)を決定することをさらに行うようにされる、請求項12から17のいずれか一項に記載のシステム(1000)。
  19. 前記システム(1000)が、
    前記仮想検出部分と、前記溶接されるべきオブジェクトの前記他の部分との間の前記交差を検出することによって、1つまたは複数の潜在的基準面(F3’、F3’’、F3’’’)を取得することと、
    前記1つまたは複数の潜在的基準面(F3’、F3’’、F3’’’)のうちの1つが、前記第1の基準面(F1)と前記第2の基準面(F2)の両方に直交し、溶接ロボットの有効探索範囲内に位置する場合、前記第3の基準面(F3)として、前記1つまたは複数の潜在的基準面(F3’、F3’’、F3’’’)のうちの1つを決定することと
    によって、前記第3の基準面(F3)を決定することをさらに行うようにされる、請求項18に記載のシステム(1000)。
  20. 前記仮想検出部分が前記溶接シーム(S1)から離れて延在する長さが、前記有効探索範囲を定義する、請求項19に記載のシステム(1000)。
  21. 前記システムが、
    前記3つの基準面(F1、F2、F3)と、前記開始点のためのあらかじめ決定された基準とに基づいて、前記開始点(B0)を決定することと、
    前記開始点(B0)と、前記探索点のための別のあらかじめ決定された基準とに基づいて、前記探索点(B1、B2、B3)を決定することと
    によって、前記探索動作のための前記開始点(B0)と前記探索点(B1、B2、B3)とを決定することをさらに行うようにされる、請求項12から20のいずれか一項に記載のシステム(1000)。
  22. 前記開始点(B0)のための前記あらかじめ決定された基準が、前記開始点(B0)から前記3つの基準面(F1、F2、F3)のうちのそれぞれ1つまでのあらかじめ決定された距離を示す、および/または
    ここにおいて、前記探索点(B1、B2、B3)のための前記別のあらかじめ決定された基準が、前記探索点(B1、B2、B3)がそれぞれの基準面(F1、F2、F3)上の前記開始点(B0)の投影点として決定されることを示す、請求項21に記載のシステム(1000)。
  23. 溶接シーム点較正のための探索パラメータを決定する装置(1100)であって、
    溶接シーム(S1)上のシーム頂点ポイント(A1)について、仮想モデルにおける溶接されるべきオブジェクトのジオメトリに基づいて、互いに直交する3つの基準面(F1、F2、F3)を決定するように構成された、基準面決定モジュール(1101)と、
    前記3つの基準面(F1、F2、F3)と、開始点(B0)および探索点(B1、B2、B3)のためのそれぞれのあらかじめ決定された基準とに基づいて、溶接シーム点較正のための探索動作の前記開始点(B0)と前記探索点(B1、B2、B3)とを決定するように構成された、開始点および探索点決定モジュール(1102)と
    を備える装置(1100)。
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