JP2023172561A - 作業システム、作業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、作業対象であるワークの形状や位置に誤差が生じた場合であっても、適切な作業分担を行うことを目的とする。【解決手段】本発明は、対象部材を溶接又は接合する作業を実行する作業システムであって前記対象部材の形状を計測する計測用ロボットと、前記対象部材に対する前記作業を実行する複数の作業用ロボットと、前記計測用ロボットにより計測した計測データに基づいて作業位置の情報を含む作業経路を生成する作業経路生成部と、前記作業経路を複数に分割し、分割後の前記作業経路を前記複数の作業用ロボットに分配する作業分配部と、を備える、ことを特徴とする作業システムである。【選択図】図１

Description

本発明は、対象部材に対する溶接、接着、その他の加工などの作業を行う技術に関する。

従来から複数の溶接ロボットを用いて溶接対象部材を溶接する技術が提案されており、特許文献１には、ロボットが作業点に到達する時間が最短時間となるように、ワークに予め設定した複数の作業点を複数のロボットに振り分けを行い、複数のロボットに対して効率的な作業分担を行う技術が開示されている。

特開平８－３６４０９

実際の作業現場においては、作業対象であるワークは予め設定した形状や位置からの誤差が生じるため、特許文献１に記載された作業分担の決定技術では、ワークの形状変形や位置ズレが生じた場合には、複数の作業ロボットの間で適切に作業分担を行うことができなかった。

本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、作業対象であるワークの形状や位置に誤差が生じた場合であっても、適切な作業分担を行うことができる、作業システム又は作業方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、対象部材を溶接又は接合する作業を実行する作業システムであって、前記対象部材の形状を計測する計測用ロボットと、前記対象部材に対する前記作業を実行する複数の作業用ロボットと、前記計測用ロボットにより計測した計測データに基づいて作業位置の情報を含む作業経路を生成する作業経路生成部と、前記作業経路を複数に分割し、分割後の前記作業経路を前記複数の作業用ロボットに分配する作業分配部と、を備える、作業システム。

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、溶接の精度が悪化することを抑制することができる溶接システム、溶接方法を提供することができる。

本実施形態の溶接システム１００の全体構成例を示す図である。 本実施形態の溶接システム１００を用いて溶接対象部材を計測する様子を示す図である。 本実施形態の溶接システム１００を用いて溶接対象部材を溶接する様子を示す図である。 本実施形態に係る計測制御部２４他のハードウェアの構成例を示す図である。 本実施形態に係る計測制御部２４の機能構成例を示す図である。 本実施形態に係るトーチ位置・角度条件記憶部により記憶される条件データの一例を示す図である。 本実施形態に係る計測制御部２４の制御フローチャートの一例を示す図である。 本実施形態に係るギャップ計測部が溶接予定箇所である溶接対象部材間の境界線の一例を示す図である。 本実施形態に係るギャップ計測部が溶接予定箇所の回りに定義するシリンダ状の複数円弧の一例を示す図である。 本実施形態に係るギャップ計測部が点群データからギャップ距離を推定する一例を示す図である。 本実施形態において、ギャップ距離が所定値よりも小さい場合に行う溶接の様子を示す図である。 本実施形態において、ギャップ距離が所定値よりも大きい場合に行う溶接の様子を示す図である。 本実施形態に係るギャップ計測部が点群データからギャップ距離を推定する一例を示す図である。 本実施形態において、ギャップ距離が所定値よりも小さい場合に行う溶接の様子を示す図である。 本実施形態において、ギャップ距離が所定値よりも大きい場合に行う溶接の様子を示す図である。 本実施形態に係るギャップ計測部が点群データからギャップ距離を推定する一例を示す図である。 本実施形態において、ギャップ距離が所定値よりも小さい場合に行う溶接の様子を示す図である。 本実施形態において、ギャップ距離が所定値よりも大きい場合に行う溶接の様子を示す図である。 本実施形態に係る作業分担部３４の機能構成例を示す図である。 本実施形態に係る溶接優先度記憶部により記憶される溶接優先度の一例を示す図である。 本実施形態に係る分配条件記憶部により記憶される分配条件の一例を示す図である。 本実施形態に係る作業分担部３４の制御フローチャートの一例を示す図である。 本実施形態に係る作業分配部３４による溶接作業の分配結果の一例を示す図である。 本実施形態に係る作業分配部３４による溶接作業の分配結果の他の一例を示す図である。 本実施形態に係る作業分配部３４による溶接作業の分配結果の他の一例を示す図である。

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明は、たとえば以下のような構成を備える。

［項目１］
対象部材を溶接又は接合する作業を実行する作業システムであって、
前記対象部材の形状を計測する計測用ロボットと、
前記対象部材に対する前記作業を実行する複数の作業用ロボットと、
前記計測用ロボットにより計測した計測データに基づいて作業位置の情報を含む作業経路を生成する作業経路生成部と、
前記作業経路を複数に分割し、分割後の前記作業経路を前記複数の作業用ロボットに分配する作業分配部と、を備える、作業システム。
［項目２］
項目１に記載の作業システムにおいて、
前記計測用ロボットにより計測した計測データは前記対象部材の間のギャップ距離を含む、作業システム。
［項目３］
項目２に記載の作業システムにおいて、
前記作業分配部の生成する分割後の前記作業経路は、前記ギャップ距離の短い前記作業経路を、前記ギャップ距離の長い前記作業経路よりも先に作業する作業経路である、作業システム。
［項目４］
項目１乃至３のいずれか１項に記載の作業システムにおいて、
前記複数の作業用ロボットの特性を記憶するロボット特性記憶部を備え、
前記作業分配部は、前記特性に基づいて推定される各作業用ロボットの動作距離又は動作時間が前記複数の作業用ロボットの間で略均一となるように、前記作業経路を前記作業用ロボットに分配する、作業システム。
［項目５］
項目１乃至４のいずれか１項に記載の作業システムにおいて、
前記複数の作業用ロボット毎の動作距離又は動作時間の履歴情報を記憶する作業履歴記憶部を備え、
前記作業分配部は、前記履歴情報に基づいて、前記動作距離又は前記動作時間の累積値の差が減少するように、前記作業経路を前記作業用ロボットに分配する、作業システム。
［項目６］
項目１乃至５のいずれか１項に記載の作業システムにおいて、
前記計測用ロボットの座標系と前記作業用ロボットの座標系を同一座標系とする、作業システム。
［項目７］
項目１乃至６のいずれか１項に記載の作業システムにおいて、
前記計測用ロボットにより計測した前記計測データは、前記対象部材の三次元点群データである、作業システム。
［項目８］
対象部材を溶接又は接合する作業を実行するシステムを用いた作業方法であって、
１台又は複数台の計測用ロボットにより前記対象部材の形状を計測するステップと、
前記計測用ロボットにより計測した計測データに基づいて作業位置の情報を含む作業経路を生成するステップと、
前記作業経路を複数に分割して、分割後の前記作業経路を前記複数の作業用ロボットに分配するステップと、を備える、作業方法。

＜実施の形態１の詳細＞
本発明の一実施形態に係る溶接システム１００の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号及び名称が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１は、本実施形態の溶接システム１００の一例を示す図である。図１に示されるように、本実施形態の溶接検査システム１００では、入出力部１と、コントローラ３、１台又は複数台の計測用ロボット２０、１台又は複数台の計測用ロボット制御部２３、計測制御部２４、複数台の溶接用ロボット３０、複数台の溶接用ロボット制御部３３、作業分配部３４を有している。計測用ロボット２０は、溶接対象物２の形状に関する情報をセンサ２１により取得する。計測用ロボット制御部２３は、計測用ロボット２０と有線又は無線で相互に通信可能に接続され、計測用ロボット２０の計測動作を制御し計測結果を取得する制御部である。計測用ロボット制御部２３は、計測用ロボットが複数台ある場合には、それぞれの計測用ロボット毎に設けられる。計測制御部２４は、各計測用ロボット制御部２３と有線又は無線で相互に通信可能に接続され、各計測用ロボット制御部２３から取得する計測結果に基づいて計測対象物２に対する溶接位置を示す作業経路（溶接パス）を生成する制御部である。ここで、計測制御部２４は、必ずしも、計測用ロボット制御部２３と独立した装置である必要はなく、計測制御部２４と計測用ロボット制御部２３が同一の１台の装置で構成されていても良い。

作業分配部３４は、計測制御部２４と有線又は無線で相互に通信可能に接続され、計測制御部２４から作業経路などの情報を取得する。また、作業分配部３４は、作業経路を溶接する作業の割り当てを行い、各溶接用ロボット制御部３３に対して割り当てる溶接作業に関する情報を溶接用ロボット制御部３３に送信する。
溶接用ロボット制御部３３は、作業分配部３４と有線又は無線で相互に通信可能に接続され、作業分配部３４から受信した溶接作業に関する情報に基づいて、溶接用ロボットを制御する。また、溶接用ロボット制御部３３は、複数台の溶接用ロボット３０に対応して複数台も受けられる。溶接用ロボット３０は、溶接用ロボット制御部３３と有線又は無線で相互に通信可能に接続され、溶接用ロボット制御部３３から受信する制御指令に基づいて、溶接対象物２に対して溶接作業を実行する。ここで、作業分配部３４は、必ずしも、溶接用ロボット制御部３３と独立した装置である必要はなく、作業分配部３４と溶接用ロボット制御部３３が同一の１台の装置で構成されていたも良い。

入出力部１は、計測制御部２４と作業分配部３４と有線又は無線で相互に通信可能に接続され、計測制御部２４と作業分配部３４の記憶部に記憶されたデータを表示させる出力機器（例えばディスプレイ）を備えると共に、記憶部に記憶されるデータ等を入力する情報入力機器（例えばキーボード、マウス又はタッチパネル等）を備える。コントローラ３は、計測制御部２４と作業分配部３４と有線又は無線で相互に通信可能に接続され、計測用ロボット２０と溶接用ロボット３０の動作開始と動作停止の指示を入力する入力部を備える。

図２は、溶接システム１００の複数の計測用ロボット２０を用いて溶接対象部材の三次元形状を計測し、作業経路２００を生成する様子を示す図である。計測用ロボット２０は、アーム２１、アーム２１の先端に搭載されたセンサ２２を有している。予め取得する溶接対象物２の三次元ＣＡＤデータに基づいて、溶接を行う２つの部材である溶接対象部材２０１及び２０２の部材同士が近接する部分を含む範囲が計測範囲として設定されており、計測用ロボット２０は、計測用ロボット２のアーム２１に設けられたセンサ２２により、計測範囲の表面形状の点群データを取得する。また、この点群データに基づいて溶接作業を行う作業経路２００を生成する。

図３は、溶接システム１００の複数の溶接用ロボット３０を用いて、作業経路２００に対して溶接を行う様子を示す図である。溶接用ロボット３０は、少なくともアーム３１、アーム３１の先端に搭載された溶接トーチ３２を有している。図３に示すように溶接対象物２が複雑な構造である場合には、１台の溶接用ロボットでは作業経路２００全ての位置に対して溶接を行うことが難しいため、複数台の溶接用ロボットで溶接作業を分担して実行する。作業経路２００への溶接作業は作業分配部３４により各溶接用ロボットに分配されるため、溶接用ロボット３０は、自機に割り当てられた溶接作業に基づいて設定される、溶接トーチ３２の目標位置と目標角度となるようにアーム３１の動作を制御して、溶接作業を実行する。

＜ハードウェア＞
図４は、計測制御部２４、作業分配部３４、計測用ロボット制御部２３、又は溶接用ロボット制御部３３のハードウェア構成を示す図である。計測制御部２４、作業分配部３４、計測用ロボット制御部２３、又は溶接用ロボット制御部３３は、例えばパーソナルコンピュータのような汎用コンピュータとしてもよいし、或いはクラウド・コンピューティングによって論理的に実現されてもよい。なお、図示された構成は一例であり、これ以外の構成を有していてもよい。例えば、プロセッサ１０に設けられる一部の機能が計測制御部２４、作業分配部３４、計測用ロボット制御部２３、又は溶接用ロボット制御部３３の外部のサーバや別端末により実行されてもよい。

計測制御部２４、作業分配部３４、計測用ロボット制御部２３、又は溶接用ロボット制御部３３は、少なくとも、プロセッサ１０、メモリ１１、ストレージ１２、送受信部１３、入出力部１４等を備え、これらはバス１５を通じて相互に電気的に接続される。

プロセッサ１０は、自己が搭載される計測制御部２４等の動作を制御し、少なくとも送受信部１３を介して有線又は無線で接続される装置とのデータ等の送受信の制御、及びアプリケーションの実行及び認証処理に必要な情報処理等を行う演算装置である。例えばプロセッサ１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、あるいは、ＣＰＵ及びＧＰＵであり、ストレージ１２に格納されメモリ１１に展開された本システムのためのプログラム等を実行して各情報処理を実施する。

メモリ１１は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶と、フラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶と、を含む。メモリ１１は、プロセッサ１０のワークエリア等として使用され、また、自己が搭載される計測制御部２４等の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ ／ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、及び各種設定情報等を格納する。

ストレージ１２は、アプリケーション・プログラム等の各種プログラムを格納する。各処理に用いられるデータを格納したデータベースがストレージ１２に構築されていてもよい。

送受信部１３は、自己が搭載される装置と通信可能に接続される装置と接続し、プロセッサの指示に従い、データ等の送受信を行う。なお、送受信部１３は、有線または無線により構成されおり、無線である場合には、例えば、ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）の近距離通信インターフェースにより構成されていてもよい。

バス１５は、上記各要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号及び各種制御信号を伝達する。

＜計測用ロボット２０＞
図１、図２に戻り、本実施形態に係る作業用ロボット２について説明する。上述のとおり、計測用ロボット２０は、アーム２１と、センサ２２とを有する。なお、図示された構成は一例であり、この構成に限定されない。

アーム２１は、三次元のロボット座標系に基づき、計測用ロボット制御部２３にその動作を制御される。また、アーム２１は、コントローラ３によりその動作を制御されてもよい。

センサ２２は、三次元のセンサ座標系に基づき、溶接対象部材２０１，２０２のセンシングを行う。センサ２２は、例えば三次元スキャナとして動作するレーザセンサであり、センシングにより溶接予定の位置を含む溶接対象部材２０１，２０２の三次元点群データ５０を取得する。三次元モデルデータ５０は、例えば、それぞれの点データがセンサ座標系の座標情報を有し、点群により検査対象物の形状を把握することが可能となる。なお、センサ２２は、レーザセンサに限らず、例えばステレオ方式などを用いた画像センサなどであってもよいし、計測用ロボットとは独立したセンサであってもよく、三次元のセンサ座標系における座標情報が取得できるものであればよい。また、説明を具体化するために、以下では三次元モデルデータ５０として、三次元点群データを用いた構成を一例として説明する。

なお、作業前に所定のキャリブレーションを行い、ロボット座標系及びセンサ座標系を互いに関連付け、例えばセンサ座標系を基にユーザが位置（座標）を指定することにより、アーム２１やセンサ２２が対応した位置を基に動作制御されるように構成をなしてもよい。また、溶接対象物２の形状が複雑であり、又は溶接予定の位置が立体的である場合には、複数の計測用ロボット２０を用いて溶接対象物２の溶接対象部材２０１，２０２の三次元点群データ５０が取得され、計測制御部２４で当該三次元点群データ５０に基づいて作業経路２００が生成される。ここで、複数の計測用ロボットのロボット座標系を同一座標系で定義しておくことにより、各計測用ロボットで取得した三次元点群データを短時間に統合して、溶接対象部材全体の統合された三次元点群データを高精度かつ短時間に得ることができる。

＜溶接用ロボット３＞
図１、３を用いて、本実施形態に係る溶接用ロボット３について説明する。上述のとおり、溶接用ロボット２は、アーム３１と、溶接トーチ３２とを有する。なお、図示された構成は一例であり、この構成に限定されない。

アーム３１は、三次元のロボット座標系に基づき、溶接用ロボット制御部３３にその動作を制御される。また、アーム３１は、コントローラ４によりその動作を制御されてもよい。

溶接トーチ３２は、三次元のトーチ座標系に基づき、溶接対象部材２０１，２０２の近接部分に設定された作業経路２００に基づいて溶接作業を行う。溶接トーチ３２は、例えばアーク溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、プラズマアーク溶接などの融接による溶接方式に用いられるツールであり、溶接トーチから溶接対象部材を溶融させるアーク、レーザー、ビームなどを出力して、溶接対象部材２０１，２０２を溶接する。なお、溶接トーチは、ろう付けなどのろう接で用いられる溶加材（接着剤）の吐出部、またはシーリング材や接着剤の吐出部であっても良い。

なお、作業前に所定のキャリブレーションを行い、計測用ロボット２０と溶接用ロボット３０のロボット座標系、及びトーチ座標系を互いに関連付け、例えばトーチ座標系を基にユーザが位置（座標）を指定することにより、アーム３１や溶接トーチ３２が対応した位置を基に動作制御されるように構成をなしてもよい。また、複数の溶接用ロボットのロボット座標系を前記計測用ロボットのロボット座標系と同一座標系で定義しておくことにより、作業分配部から分配される作業経路に対する溶接作業を短時間に実行することができる。

＜計測用ロボット制御部２３の機能＞
計測用ロボット制御部２３は、計測用ロボットが複数台ある場合には、それぞれの計測用ロボット毎に設けられる。また、計測用ロボット制御部２３は、計測制御部２４から計測動作に関する計測条件（センサ２２の位置と計測方向を含む）を受信し、計測条件を満たす動作指令を生成して、通信可能に接続される計測用ロボット２０に対して当該動作指令を送信して計測用ロボット２０による計測動作を制御すると共に、当該計測用ロボット２０で計測される三次元点群データ５０を取得する。計測用ロボット制御部２３は、取得した三次元点群データ５０を計測制御部２４に送信する。ここで、計測用ロボット制御部２３は、必ずしもそれぞれの計測用ロボット毎に設ける必要は無く、ハードウェアの演算性能が十分に高い場合には、１台の計測用ロボット制御部２３で複数台の計測用ロボットを制御するように構成しても良い。

＜計測制御部２４の機能＞
図５は、計測制御部２４に実装される機能を例示したブロック図である。本実施の形態においては、計測制御部２４は、処理部２４１０と記憶部２４２０を備えている。処理部２４１０は、計測条件決定部２４１１、点群データ取得部２４１２、ギャップ計測部２４１３、溶接トーチ位置・角度決定部２４１４、作業経路生成部２４１５を有している。また、計測制御部２４の記憶部２４２０は、計測条件記憶部２４２１、三次元ＣＡＤデータ記憶部２４２２、計測点群データ記憶部２４２３、トーチ位置・角度条件記憶部２４２４、ギャップ記憶部２４２５、作業経路記憶部２４２６を有している。

計測方法決定部２４１１は、計測条件記憶部２４２１に記憶された計測条件と、三次元ＣＡＤデータ記憶部２４２２に記憶された溶接対象物２の三次元ＣＡＤデータ（三次元の形状データ）に基づいて、計測を行うセンサ２２の位置と計測方向（センサ２２の向き）を含む計測方法を決定し、当該計測条件を計測用ロボット制御部２３に送信する。前記三次元ＣＡＤデータには、予め設定された溶接対象物２における溶接予定個所の情報が含まれており、前記計測条件には、溶接予定箇所に対するセンサ２２の位置と計測方向の情報が含まれている。また、複数台の計測用ロボット２０により計測作業を分担する場合には、計測条件記憶部２４２１は計測条件として、当該複数台の計測用ロボット２０に関する情報を含み、計測条件決定部２４１１は、複数台の計測用ロボット２０のそれぞれについて、計測範囲の割り当てを行うと共に、各計測用ロボットのセンサ２２の位置と計測方向（センサ２２の向き）を含む計測条件を決定し、各計測用ロボット２０に対応する計測用ロボット制御部２３に計測条件を送信する。

点群データ取得部２４１２は、計測用ロボット制御部２３を介して、計測用ロボット２０により取得した溶接対象部材２０１と２０２の境界位置（溶接予定箇所）を含む溶接対象物２の三次元点群データを取得する。取得した三次元点群データは、例えばセンサ座標系に基づく三次元座標情報データであり、計測点群データ記憶部２４２３に記憶される。

ギャップ計測部２４１３は、取得した三次元点群データと三次元ＣＡＤデータに基づいて、三次元ＣＡＤデータにおいて設定された溶接予定箇所における溶接対象部材２０１と２０２の間の距離（ギャップ距離）を計測する。計測したギャップ距離はギャップ記憶部２４２４に記録される。ここで、溶接対象部材２０１と２０２の間の距離（ギャップ距離）とは、溶接予定箇所における溶接対象部材２０１と溶接対象部材２０２の近接部分の空隙の距離であって、例えば、溶接対象部材２０１の点群と溶接対象部材２０２の点群を結ぶ直線距離のうち、当該直線距離が最短となる２点間の距離として推定することができるが、必ずしもこれに限られない。また当該ギャップは、溶接予定箇所の複数位置において推定される。ギャップの具体的な推定方法は、後述する。

溶接トーチ位置・角度決定部２４１４は、計測したギャップ距離と、Ｔ型、Ｊ型、オーバーラップ型のそれぞれの形状タイプの情報と、トーチ位置・角度条件記憶部２４２４の情報に応じて、ギャップ計測位置における溶接トーチの溶接対象部材に対する位置と角度を決定する。また、ギャップ距離が所定値（例えば、所定のしきい値）を超える場合には、溶接不可と判断して、入出力部１４を介して、溶接すべきでない旨のエラー通知を行うと共に、溶接作業の実行を禁止する。Ｔ型、Ｊ型、オーバーラップ型のそれぞれの形状タイプにおける溶接トーチの位置と角度の決定方法の詳細は、後述する。

作業経路生成部２４１５は、溶接トーチ位置・角度決定部２４１４で決定した溶接トーチの溶接対象部材に対する位置と角度の情報に基づいて、作業経路を生成する。生成した作業経路は作業経路記憶部２４２６に記録される。なお、望ましくは、生成される作業経路は、計測用ロボットの座標系と同一の計測対象部材を基準とする座標系で定義されると良い。

図６は、トーチ位置・角度条件記憶部２４２４に記録される情報の一例を示す図である。トーチ位置・角度条件記憶部２４２４には、計測したギャップ距離と、Ｔ型、Ｊ型、オーバーラップ型のそれぞれの形状タイプに対応する溶接トーチの位置と角度の情報、及び溶接適否の情報が記憶されている。オーバーラップ型では、ギャップ距離ｎが第１しきい値（Th1）よりも小さい場合には、溶接トーチの位置と溶接トーチの角度はそれぞれ所定位置と所定角度（θ１）から変更せず、ギャップ距離ｎが第１しきい値（Th1）よりも大きく、第２しきい値（Th2）よりも小さい場合には、溶接トーチの位置を所定位置からＺ方向のプラス側にシフトさせる（トーチ角度は所定角度から変更しない）、またギャップ距離ｎが第２しきい値（Th2）よりも大きい場合は、ギャップ距離が大き過ぎるため溶接ＮＧとする。

次に、Ｔ型では、ギャップ距離ｎが第３しきい値（Th3）よりも小さい場合には、溶接トーチの位置は部材境界位置を溶接する位置とし、溶接トーチの角度は所定角度（θ２）から変更せず、ギャップ距離ｎが第３しきい値（Th3）よりも大きく、第４しきい値（Th4）よりも小さい場合には、トーチ位置を部材境界位置からＺ方向のプラス側にシフトさせる（トーチ角度は所定角度（θ２）から変更しない）、またギャップ距離ｎが第４しきい値（Th4）よりも大きい場合は、ギャップ距離が大き過ぎるため溶接ＮＧとする。

次に、Ｊ型では、ギャップ距離ｎが第５しきい値（Th5）よりも小さい場合には、溶接トーチの位置と溶接トーチの角度はそれぞれ所定位置と所定角度（θ３）から変更しない。ギャップ距離ｎが第５しきい値（Th5）よりも大きく、第６しきい値（Th6）よりも小さい場合には、トーチ位置を所定位置からＸ方向のマイナス側にシフトさせ、トーチ角度は所定角度から変更しない。ギャップ距離ｎが第６しきい値（Th6）よりも大きく、第７しきい値（Th7）よりも小さい場合には、トーチ位置を所定位置からＸ方向のマイナス側にシフトさせ、トーチ角度は所定角度（θ３）から角度減少して下側部材と並行に近くなる角度（θ３’）に変更する。ギャップ距離ｎが第７しきい値（Th7）よりも大きい場合は、ギャップ距離が大き過ぎるため溶接ＮＧとする。

＜制御フロー＞
図７は、本実施形態における計測制御部２４の制御フローを示す図である。まず、計測条件決定部２４１１により計測条件等の決定を行う（ステップ１０１）。次に、点群データ取得部２４１２により三次元点群データを取得する（ステップ１０２）。このステップでは、前述したステップ１０１で決定した計測条件に基づいて計測用ロボット２０を制御して溶接対象物２の測定を行い、溶接予定箇所を含む溶接対象部材の表面形状の三次元点群データを取得する。

次に、ギャップ計測部２４１３によりギャップ計測を行う（ステップ１０３）。このステップにおいて、ギャップ計測部２４１３は、計測した三次元点群データに基づいて溶接予定箇所における溶接対象部材２０１と２０２の間の距離（ギャップ距離）を計測する。図８は、オーバーラップ型の形状タイプの溶接を行う場合に、溶接対象部材２０１と２０２の境界線を示している。ギャップ計測部２４１３は、三次元ＣＡＤデータに予め設定された溶接予定箇所の情報に基づいて、溶接予定箇所を囲う複数の円弧を生成して、溶接予定箇所の回りにシリンダ上の空間を生成する。図９は、この処理で作業経路の回りに定義されるシリンダ状の複数円弧の一例を示している。ギャップ計測部２４１３は、この円弧で定義される各断面平面上におけるシリンダ内（円弧内）の二次元点群データを点群データ取得部２４１２により取得された三次元点群データから抽出する。ギャップ計測部２４１３は、二次元の点群データに基づいて、溶接対象部材２０１と溶接対象部材２０２の間のギャップ距離を算出する。

次に、溶接トーチ位置・角度決定部２４１４により前述した円弧で定義される各断面平面上における溶接トーチの溶接位置と溶接トーチの角度の決定を行う（ステップ１０４）。このステップにおいて、溶接トーチ位置・角度決定部２４１４は、トーチ位置・角度条件記憶部２４２４に記憶されている、ギャップ距離と形状タイプに対応するトーチ位置と角度の情報、溶接適否の情報に基づいて、溶接トーチの位置と溶接トーチの角度を決定すると共に、溶接適否を決定して、コントローラ３又は入出力部１を介して溶接適否の決定結果をユーザに通知する。

次に、作業経路生成部２４１５により作業経路の生成を行う（ステップ１０５）。このステップにおいて、作業経路生成部１０５は、複数の円弧でそれぞれ定義された各断面平面に対して決定した溶接トーチの位置と溶接トーチの角度に基づいて、溶接トーチの移動ルートと角度で定義される作業経路を生成する。ここで、作業経路は溶接トーチの位置のみで定義される移動ルートで定義することも可能である。ここでは、ギャップ計測部で計測したギャップ距離の大きさに応じて溶接トーチの位置と角度を変更する例を示したが、作業経路は、点群データ取得部２４１２で取得した三次元点群データから溶接対象部材２０１と溶接対象部材２０２の境界線を検出し、当該境界線を作業経路として生成することも可能である。

＜オーバーラップ型タイプ＞
図１０（ａ）は、オーバーラップ型の形状タイプの溶接対象部材２０１と２０２を測定する際の円弧２２０で定義される断面平面上における、溶接対象部材２０１と溶接対象部材２０２とセンサ２２の位置関係を示す。図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示す位置関係で取得された三次元点群データから抽出された、円弧２２０で定義される断面平面上の点群データ（二次元）を示す。ギャップ計測部２４１３は、図１０（ｂ）に示すような二次元の点群データに基づいて、溶接対象部材２０１の最下部（端部）を示す点群と、溶接対象部材２０２の表面形状を示す点群との距離を算出することにより、溶接対象部材２０１と２０２のギャップ距離を取得する。図１０に示すオーバーラップ型（溶接対象部材が互いに重なるように配置された形状）におけるギャップ距離は、一例として、図１０ｂに示すように、断面平面上の点群データ（二次元）における溶接対象部材２０１の点群と溶接対象部材２０２の点群のペアであって、点群間の直線距離が最短となる点群のペアの間の距離で定義することができる。ただし、直線距離が最短となる点群間の距離である必要は必ずしもなく、溶接対象部材２０１の点群と溶接対象部材２０２の点群のペアであって互いに近接する点群間の距離として定義しても良い。

あるいは、ギャップ距離の別の算出方法として、ギャップ計測部１０３は、図１０（ｃ）に示すように、溶接対象部材２０１の上面を示す点群のＺ軸方向の座標と、溶接対象部材２０２の上面を示す点群のＺ軸方向の座標から上面間の距離を算出し、さらに当該距離から溶接対象部材２０１の部材板厚を差し引いた値をギャップ距離として取得することも可能である。

図１１は、部材間のギャップ距離が第１しきい値（例えば1ミリメートル）未満の場合における溶接トーチによる溶接位置と溶接トーチの角度を示す図である。図１１に示すように、部材間のギャップ距離が所定距離（例えば1ミリメートル）未満の場合は、溶接トーチはＸ軸方向における部材境界位置からＸ軸方向に所定距離（数ミリメートル）だけシフトした位置を溶接位置とし、溶接トーチの角度は溶接対象部材２０２の部材平面に対する角度が所定角度（θ₁）に決定される。

図１２は、部材間のギャップ距離（ｎミリメートル）が第１しきい値（例えば1ミリメートル）よりも大きくで、かつ第２しきい値未満の場合における溶接トーチによる溶接位置と溶接トーチの角度を示す図である。図１３に示すように、部材間のギャップ距離が第１しきい値（例えば1ミリメートル）よりも大きく、かつ第２しきい値未満の場合は、溶接トーチはＺ軸方向における溶接対象部材２０２の表面位置から部材の境界位置からＺ軸方向にギャップ距離分（ｎミリメートル）シフトした位置を溶接位置とし、溶接トーチの角度は溶接対象部材２０２の部材平面から所定角度（θ₁）傾いた角度に決定される（つまり、角度の変更なし）。このように、溶接トーチを境界位置からＺ軸方向にギャップ距離分（ｎミリメートル）シフトさせることにより、溶接トーチから吐出されるアーク等が上側の溶接対象部材に追従し下側の溶接対象部材と接合させることができる。

＜Ｔ型タイプ＞
図１３（ａ）はＴ型の形状タイプの溶接対象部材２０１と２０２を測定する際の円弧２２０で定義される断面平面上における位置関係を示す。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す位置関係で取得された三次元点群データから抽出された、円弧２２０で定義される断面平面上の点群データ（二次元）を示す。ギャップ計測部２４１３は、図１３（ｂ）に示すような二次元の点群データに基づいて、溶接対象部材２０１の最下部（端部）を示す点群と、溶接対象部材２０２の表面形状を示す点群との距離を算出することにより、溶接対象部材２０１と２０２のギャップ距離を取得する。図１３に示すＴ型（溶接対象部材が互いに略直交する形状）におけるギャップ距離は、一例として、図１３ｂに示すように、断面平面上の点群データ（二次元）における溶接対象部材２０１の点群と溶接対象部材２０２の点群のペアであって、点群間の直線距離が最短となる点群のペアの間の距離で定義することができる。ただし、直線距離が最短となる点群間の距離である必要は必ずしもなく、溶接対象部材２０１の点群と溶接対象部材２０２の点群のペアであって互いに近接する点群間の距離として定義しても良い。

図１４は、部材間のギャップ距離が第３しきい値（例えば0.5ミリメートル）未満の場合における溶接トーチによる溶接位置と溶接トーチの角度を示す図である。図１４に示すように、部材間のギャップ距離が所定距離（例えば0.5ミリメートル）未満の場合は、溶接トーチは部材境界位置を溶接位置とし、溶接トーチの角度は溶接対象部材２０２の部材平面から所定角度（θ₂）傾いた角度に決定される。

図１５は、部材間のギャップ距離（ｎミリメートル）が第３しきい値（例えば0.5mm）よりも大きくで、かつ第４しきい値未満の場合における溶接トーチによる溶接位置と溶接トーチの角度を示す図である。図１５に示すように、部材間のギャップ距離が第３しきい値（例えば0.5mm）よりも大きくで、かつ第４しきい値未満の場合は、溶接トーチはＺ軸方向における溶接対象部材２０２の表面位置から部材の境界位置からＺ軸方向にギャップ距離分（ｎミリメートル）シフトした位置を溶接位置とし、溶接トーチの角度は溶接対象部材２０２の部材平面から所定角度（θ₂）傾いた角度に決定される（つまり角度の変更なし）。このように、溶接トーチを境界位置からＺ軸方向にギャップ距離分（ｎミリメートル）シフトさせることにより、溶接トーチから吐出されるアーク等が上側の溶接対象部材に追従し、下側の溶接対象部材と接合させることができる。

＜Ｊ型タイプ＞
図１６（ａ）はＪ型の形状タイプの溶接対象部材２０１と２０２を測定する際の円弧２２０で定義される断面平面上における位置関係を示す。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す位置関係で取得された三次元点群データから抽出された、円弧２２０で定義される断面平面上の点群データ（二次元）を示す。ギャップ計測部２４１３は、図１６（ｂ）に示すように、溶接対象部材２０１の折り曲げられた曲率部の点群データに基づいて、曲率部の曲率半径を推定、またはユーザによる入力情報により曲率半径を取得する。推定又は取得した曲率半径に基づいて曲率部の下側（溶接対象部材２０２側）と溶接対象部材２０２とのギャップ距離を推定する。図１６に示すＪ型（折り曲げられた曲率部を有する溶接対象部材２０１と板状の溶接対象部材２０２とが曲率部分で溶接される形状）におけるギャップ距離は、一例として、図１６ｂに示すように、溶接対象部材２０１の折り曲げられた曲率部の溶接対象部材２０２に近接する端部と、溶接対象部材２０２の端部の間の距離であって、直線距離が最短となる端部同士の間の距離で定義することができる。ただし、必ずしも最短距離である必要は無く、溶接対象部材２０１の端部と溶接対象部材２０２の端部であって互いに近接する位置における両部材の間の距離として定義しても良い。

図１７は、部材間のギャップ距離が第５しきい値（例えば１ミリメートル）未満の場合における溶接トーチによる溶接位置と溶接トーチの角度を示す図である。図１７に示すように、部材間のギャップ距離が所定距離（例えば１ミリメートル）未満の場合は、溶接トーチは上側の溶接対象部材２０１の側面の延長線と下側の溶接対象部材２０２の交点からＸ軸マイナス方向に所定距離（例えば、１ミリメートル）シフトした位置を溶接位置とし、溶接トーチの角度は溶接対象部材２０２の部材平面から所定角度（θ₃）傾いた角度に決定される。このように、上側の溶接対象部材２０１の側面の延長線と下側の溶接対象部材２０２の交点からＸ軸マイナス方向に所定距離シフトした位置を溶接位置とすることにより、溶接トーチから吐出されるアーク等が上側と下側の溶接対象部材に当たり易くなり、より確実に溶接対象部材同士を接合させることができる。

図１８は、部材間のギャップ距離（ｎミリメートル）が第５しきい値（例えば１ミリメートル）よりも大きい場合における溶接トーチによる溶接位置と溶接トーチの角度を示す図である。溶接トーチの角度は、部材間のギャップ距離（ｎミリメートル）が第５しきい値（例えば１ミリメートル）よりも大きく、かつ第６しきい値（例えば２ミリメートル）未満である場合には、溶接トーチ角度は所定角度（θ₃）に決定する（つまり角度は変更しない）。部材間のギャップ距離（ｎミリメートル）が第６しきい値（例えば２ミリメートル）よりも大きく、かつ第７しきい値（例えば３ミリメートル）未満である場合は、溶接トーチの角度を小さくする方向に変更し、θ₃よりも角度が小さいθ_3’を溶接トーチの角度に決定する（つまり、下側の溶接対象部材）。このように、溶接トーチの角度を小さくする方向に変更し、θ₃よりも角度が小さいθ_3’を溶接トーチの角度とすることにより、部材同士のギャップ距離が大きい場合であっても、溶接トーチから吐出されるアーク等が、曲率部の奥側に届くため、上側と下側の溶接対象部材に当たり易くなり、より確実に溶接対象部材同士を接合させることができる。

溶接トーチによる溶接位置は、部材間のギャップ距離（ｎミリメートル）が第５しきい値（例えば１ミリメートル）よりも大きく、かつ第７しきい値（例えば３ミリメートル）未満である場合には、上側の溶接対象部材２０１の側面の延長線と下側の溶接対象部材２０２の交点からＸ軸マイナス方向（つまり曲率部の奥側に向かう方向）に前記所定距離＋α（例えば、１ミリメートル）シフトした位置を溶接位置とする。つまり、図１７で示した溶接位置よりも曲率部の奥側に向かう方向）にαだけシフトした位置を溶接位置とする。このように、上側の溶接対象部材２０１の側面の延長線と下側の溶接対象部材２０２の交点からＸ軸マイナス方向（つまり曲率部の奥側に向かう方向）に溶接トーチを前記所定距離＋αシフトさせることにより、部材同士のギャップ距離が大きい場合であっても、溶接トーチから吐出されるアーク等が、曲率部の奥側に届くため、上側と下側の溶接対象部材に当たり易くなり、より確実に溶接対象部材同士を接合させることができる。

＜作業分配部３４の機能＞
図１９は、作業分配３４に実装される機能を例示したブロック図である。本実施の形態においては、作業分配部３４は、処理部３４１０と記憶部３４２０を備えている。処理部３４１０は、溶接順序決定部３４１１、溶接作業割当決定部３４１２、溶接実行指示部３４１３を有している。また、作業分配部３４の記憶部３４２０は、溶接順序記憶部３４２１、分配条件記憶部３４２２、ロボット特性記憶部３４２３、作業履歴記憶部３４２４を有している。

溶接順序決定部３４１１は、計測制御部２４から受信するギャップ情報と、溶接優先度記憶部３４２１に記録された溶接の優先度に関する情報に基づいて、作業経路を以下に説明する３種類のエリアに分割して溶接順序の決定を行う。図２０は、溶接優先度記憶部３４２１に記録された情報の一例を示す図である。溶接優先度記憶部３４２１には、作業経路２００の各位置におけるギャップ距離（Ｇ）の大きさに応じて、３つのエリア分類を定義している。

ギャップ距離Ｇが第１しきい値（Ｔｈ１）よりも小さい場合には、エリアＡに分類される。エリアＡでは、溶接用ロボットによる自動溶接がＯＫと判定され、自動溶接作業の優先度は「高」となる。一方、ギャップ距離が第１しきい値（Ｔｈ１）よりも大きく、第２しきい値（Ｔｈ２）よりも小さい場合には、エリアＢに分類される。エリアＢでは、溶接用ロボットによる自動溶接がＯＫと判定され、自動溶接作業の優先度は「低」となる。ギャップ距離が第２しきい値（Ｔｈ２）よりも大きい場合には、エリアＣに分類される。エリアＣでは、溶接用ロボットによる自動溶接がＮＧと判定され、溶接用ロボットによる自動溶接が停止し、その旨がコントローラ３又は入出力部１を介してユーザに通知される。

溶接順序決定部３４１１は、計測制御部２４から受信するギャップ情報に基づいて、作業経路をエリアＡ，Ｂ，Ｃのいずれかに分類を行い、エリアＡを優先的に溶接し、エリアＡの溶接作業が完了後にエリアＢの溶接作業を行うように、溶接順序を決定する。一般的にギャップ距離の大きな位置をギャップ距離の小さい位置と同じ強度で溶接するためには、ギャップ距離の小さい位置よりも溶接トーチの出力を相対的に増加させる必要があるため、ギャップ距離の大きな位置では、溶接対象物２に比較的大きな熱が加えられる。そのため溶接対象物２の熱による変形量が大きくなり、溶接作業により作業経路の他のエリアにおける歪やギャップ距離の増大の問題が生じやすくなる。一方、エリアＡはギャップ距離が十分に小さいため、溶接時に大きな熱を発生させることなく溶接作業ができる。そのため、よりギャップ距離が小さいエリアＡをエリアＢよりも先行して溶接するように溶接順序を決定することで、溶接時の溶接対象物の熱変形により溶接品質が悪化する問題を生じにくくすることができる。

また、エリアＣに分類されたエリアは、溶接用ロボットによる自動溶接は行わず、エリアＣ以外のエリアＡ，Ｂに対して溶接用ロボットによる自動溶接を行う。このように、ギャップ距離が大きく、溶接用ロボットによる溶接が難しいエリアＣに対しては、自動溶接を禁止して、人手により溶接作業を行うことができるため、溶接対象物に対する溶接全体の品質を維持しやすくなる。

溶接作業割振決定部３４１２は、複数の溶接用ロボットで実行する溶接作業の割振り（分配）を決定する。割振りの条件は分配条件記憶部３４２２に記録された複数の分配条件から、入出力部１又はコントローラ３を介してユーザが設定及び変更可能である。図２１は、分配条件記憶部３４２２に記録された複数の分配条件の一例を示す図である。分配条件記憶部３４２２には、例えば、以下の３つの分配条件が設定されている。

（１）「作業品質優先」 溶接順序決定部３４１１でギャップ距離の大きさに応じて分類したエリア毎に決定した優先度（高い／低い）に基づいて複数の溶接用ロボットに作業分配を行う。この分配条件で分配を行う具体例は後述する。

（２）「作業時間短縮優先」 作業経路を分配した場合の各溶接用ロボットの動作距離（又は動作時間）が略均一となるように作業分配を行う。ここで、一般に自動溶接などで用いられる多関節ロボットの先端角度（溶接トーチ角度）は、先端に近い可動部だけではなく、他の可動部も複合的に駆動することにより決定される。そのため、実際の多関節ロボットなどによる自動溶接の動作では、溶接トーチの角度変化のためのロボット駆動時間は無視できないほどあるため、作業時間の短縮を図るためには当該ロボット駆動時間を考慮して作業経路の作業を複数の溶接用ロボットに分配することが望ましい。ロボット特性記憶部３４２３には、ロボットの溶接トーチの移動ルートと角度を作業経路に従って動かす場合に必要となる各溶接用ロボットの駆動時間、又は駆動時間を算出するために必要な情報、更には各溶接用ロボットの先端位置が届く空間的範囲が記録されている。この「作業時間短縮優先」の分配条件を選択することにより、溶接対象物２の三次元点群計測に基づいて生成された作業経路を溶接するために、実際に必要となるロボット駆動時間と各溶接用ロボットで溶接可能な範囲を考慮することで、各溶接用ロボットでの姿勢変化が少なく、複数の溶接用ロボットによる溶接作業を短縮できる作業分配を行うことができる。

（３）「メンテナンス均等優先」 作業履歴記憶部に記憶された各溶接用ロボットの動作距離（又は動作時間）の履歴情報に基づいて、溶接用ロボットの間で累積距離又は累積時間の差が減少するように各溶接用ロボットに対する作業分担を決定する。

溶接実行指示部３４１３は、溶接作業割振決定部３４１２で決定した各溶接用ロボットへの溶接作業の割振りに従って、各溶接用ロボットに対応する複数の溶接用ロボット制御部３３に対して溶接実行指令を送信し、溶接作業を実行させる。作業履歴記憶部３４２４は、各溶接用ロボット制御部３３から、溶接用ロボットが実際に実行した溶接作業の実績情報を作業履歴記憶部３４２４に記録する。ここで、溶接用ロボット制御部３３は、必ずしもそれぞれの溶接用ロボット毎に設ける必要は無く、ハードウェアの演算性能が十分に高い場合には、１台の溶接用ロボット制御部３３で複数台の溶接用ロボットを制御するように構成しても良い。

図２２は、作業分担部３４の制御フローチャートの一例を示す図である。まず、作業経路とギャップ情報を計測制御部２４から取得する（ステップ２０１）。次に、計測制御部２４から取得した情報と溶接優先度記憶部３４２１に記録された情報に基づいて、溶接順序決定部３４１１が溶接順序を決定する（ステップ２０２）。次に、溶接作業割振決定部３４１２が溶接作業の割振りを決定する（ステップ２０３）。次に、溶接実行指示部３４１３が各溶接用ロボット制御部３３に溶接指令を送信する（ステップ２０４）。

図２３～２５は、分配条件として「作業品質優先」が設定された場合に、溶接作業割振決定部３４１２が二つの溶接用ロボット３０ａと３０ｂに対して作業割振りを行う例を示す図である。溶接作業割振決定部３４１２は、溶接作業を分配する２台の溶接用ロボットが接触することを避けるために、溶接実施時刻が重なると予想される地点（溶接開始地点、溶接中間地点、溶接終了地点など）が所定距離以上近くならないように作業経路を設定する必要があり、更に、「作業品質優先」の分配条件に基づいて、エリア毎に決定した優先度（高い／低い）に応じて複数の溶接用ロボットに作業分配を行う必要がある。つまり、ギャップ距離が相対的に短い（所定値、例えばTh1よりも小さい）エリアＡの作業経路が、ギャップ距離が相対的に長い（所定値、例えばTh1よりも大きい）エリアＢの作業経路よりも先に作業実行されるように、各溶接用ロボットへ分配する分配後の作業経路が生成される。

図２３に示す例では、図面上側に溶接用ロボット３０aが設置され、下側に溶接用ロボット３０ｂが設置されている。また、溶接対象部材２０１，２０２を計測した結果に基づいて、溶接順序決定部３４１１は、優先度の高いエリアＡが２箇所（点線枠内）、優先度の低いエリアＢが２箇所（実線枠内）を決定する例を示している。溶接作業割振決定部３４１２は、２箇所のエリアＡの下端を各溶接ロボット３０ａ、３０ｂの作業経路２００ａ、２００ｂの溶接始点とし、各エリアＡの上側に隣接するエリアＢの上端を各作業経路２００ａ、２００ｂの溶接終点としている。このように、エリアＡとエリアＢがそれぞれ複数個所ある場合には、一組のエリアＡとエリアＢを接続する作業経路を１台の溶接用ロボットに割振るように作業分配することで、溶接動作以外で溶接トーチの位置を移動させる動作も生じないため、作業時間も短縮することができる。

図２４に示す例では、図面上側に溶接用ロボット３０aが設置され、下側に溶接用ロボット３０ｂが設置されている。また溶接対象部材２０１，２０２を計測した結果に基づいて、溶接順序決定部３４１１は、優先度の高いエリアＡが中央の１箇所（点線枠内）、エリアＡの上下両側に優先度の低いエリアＢが２箇所（実線枠内）を決定する例を示している。エリアＡの溶接は溶接用ロボット３０aと３０ｂのどちらに割振ることも可能であるが、溶接用ロボット３０a側のエリアＢは、溶接用ロボット３０ｂ側のエリアＢよりもエリアが狭いため、溶接作業割振決定部３４１２は、エリアＡ及び上側エリアＢを溶接用ロボット３０aに割り当てて、下側エリアＢを溶接用ロボット３０ｂに割り当てる。また、エリアＡの下端を溶接始点とし上側エリアＢの上端を溶接終端とする作業経路２００aを溶接用ロボット３０aの作業として割り当て、下側エリアＢの下端を溶接始点とし下側エリアＢの上端を溶接終端とする作業経路２００ｂを溶接用ロボット３０ｂの作業として割り当てる。このように、エリアＡが１箇所ある場合には、エリアＡを溶接する作業経路を１台の溶接用ロボットに割振るように作業分配することで、溶接動作以外で溶接トーチの位置を移動させる動作も生じないため、作業時間も短縮することができる。

図２５に示す例では、図面上側に溶接用ロボット３０aが設置され、下側に溶接用ロボット３０ｂが設置されている。また溶接対象部材２０１，２０２を計測した結果に基づいて、溶接順序決定部３４１１は、自動溶接を行わないエリア（ＮＧエリア）と判断されるエリアＣが中央の１箇所（点線枠内）、エリアＣの上下両側に優先度の低いエリアＢが２箇所（実線枠内）を決定する例を示している。エリアＣは自動溶接ＮＧのエリアであるため、エリアＣには作業経路は設定されず、上側エリアＢに設定される作業経路２０aが溶接用ロボット３０aに割り当てられ、下側エリアＢに設定される作業経路２０ｂが溶接用ロボット３０ｂに割り当てられる。このように、自動溶接を行わないエリアＣと、自動溶接を行うエリアＡ又はＢが混在する場合には、エリアＣ以外のエリアに対して設定される作業経路が、各溶接用ロボットに割振られるため、自動溶接を行うことができないギャップ距離が大きなエリアＣを含む場合であっても、ギャップ距離が小さいエリアのみ自動溶接を行うことができる。

三次元ＣＡＤデータに基づいて複数の溶接用ロボットに対する作業割振りを予め設定することは特許文献１などにも開示されているが、現実には溶接対象部材の形状や位置は、三次元ＣＡＤデータの理想的な形状や位置からズレが生じているため、必ずしも最適な作業割振りとはなっていなかったが、上述した実施形態で説明したように、計測用ロボットにより溶接対象部材の実際の形状を計測し、溶接予定箇所の位置やギャップ距離を考慮して、複数の溶接用ロボットへの作業の割振りを行うため、現実の溶接対象部材の状態に適した溶接作業の割振りを行うことが可能となる。

上述した実施形態では、図１に示すように、計測制御部２４は、計測用ロボット２０と直接通信せず、計測用ロボット制御部を介して計測用ロボットと計測指令信号や計測データのやり取りを行い、また、作業分配部３４は、溶接用ロボット３０と直接通信せず、溶接用ロボット制御部３３を介して溶接用ロボットと溶接指令信号や溶接実績データのやり取りを行う例を示した。このような構成とすることで、既存の各ロボットと当該ロボットの制御部にハードウェアやソフトウェアを変更することなく、計測制御部２４や作業分配部３４の外部機器を組み込むことにより、溶接システムを構築することが可能となる。

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

上述した実施形態では、ロボットアームを用いて溶接を行う溶接システムに本発明を適用する実施例を説明したが、本発明は溶接の用途に限らず、シーリング作業や接着作業などの二つの部材の境界部分に対して接着等の他の作業を含む作業システムにおいても本発明を適用することは可能であり、その場合には、溶接トーチは、シーリング剤又は接着剤を吐出する吐出部に置き換えることが可能であり、本明細書における作業ノズル部とは、溶接トーチや吐出部を含む意味に解釈するものとする。また、溶接以外の作業を含む場合には、本明細書における「溶接パス」は「作業経路」に置き換えて解釈できるものとする。

１：入出力部、 ２：溶接対象物、 ３：コントローラ、 １０：プロセッサ、
１１：メモリ、 １２：ストレージ、 １３：送受信部、 １５：バス、
２０：計測用ロボット、 ２１、３１：アーム、 ２２：センサ、
２３：計測用ロボット制御部、 ２４：計測制御部、 ３０：溶接用ロボット、
３２：溶接トーチ、 ３３：溶接用ロボット制御部、 ３４：作業分配部、
２００：作業経路、 ２０１、２０２：溶接対象部材、 ２２０：円弧、
１００：溶接システム、 ２４１０、３４１０：溶接条件設定部、
２４２０、３４２０：記憶部、 ２４１１：計測条件決定部、
２４１２：点群データ取得部、 ２４１３：ギャップ計測部、
２４１４：溶接トーチ位置・角度決定部、 ２４１５：作業経路生成部、
２４２１：計測条件記憶部、 ２４２２：三次元ＣＡＤデータ記憶部、
２４２３：計測点群データ記憶部、 ２４２４：トーチ位置・角度条件記憶部、
２４２５：ギャップ記憶部、 ２４２６：作業経路記憶部、
３４１１：溶接順序決定部、 ３４１２：溶接作業割振決定部、
３４１３：溶接実行指示部、 ３４２１：溶接優先度記憶部、
３４２２：分配条件記憶部、 ３４２３：ロボット特性記憶部、
３４２４：作業履歴記憶部

Claims (8)

1. 対象部材を溶接又は接合する作業を実行する作業システムであって、
   前記対象部材の形状を計測する計測用ロボットと、
   前記対象部材に対する前記作業を実行する複数の作業用ロボットと、
   前記計測用ロボットにより計測した計測データに基づいて作業位置の情報を含む作業経路を生成する作業経路生成部と、
   前記作業経路を複数に分割し、分割後の前記作業経路を前記複数の作業用ロボットに分配する作業分配部と、を備える、作業システム。
2. 請求項１に記載の作業システムにおいて、
   前記計測用ロボットにより計測した計測データは前記対象部材の間のギャップ距離を含む、作業システム
3. 請求項２に記載の作業システムにおいて、
   前記作業分配部が前記複数の作業用ロボットに分配する前記作業経路は、前記ギャップ距離が所定値よりも短い前記作業経路を、前記ギャップ距離が前記所定値よりも長い前記作業経路よりも先に作業する作業経路である、作業システム。
4. 請求項１又は２に記載の作業システムにおいて、
   前記複数の作業用ロボットの特性を記憶するロボット特性記憶部を備え、
   前記作業分配部は、前記特性に基づいて推定される各作業用ロボットの動作距離又は動作時間が前記複数の作業用ロボットの間で略均一となるように、前記作業経路を前記作業用ロボットに分配する、作業システム。
5. 請求項１又は２に記載の作業システムにおいて、
   前記複数の作業用ロボット毎の動作距離又は動作時間の履歴情報を記憶する作業履歴記憶部を備え、
   前記作業分配部は、前記履歴情報に基づいて、前記動作距離又は前記動作時間の累積値の差が減少するように、前記作業経路を前記作業用ロボットに分配する、作業システム。
6. 請求項１又は２に記載の作業システムにおいて、
   前記計測用ロボットの座標系と前記作業用ロボットの座標系を同一座標系とする、作業システム。
7. 請求項１又は２に記載の作業システムにおいて、
   前記計測用ロボットにより計測した前記計測データは、前記対象部材の三次元点群データである、作業システム。
8. 対象部材を溶接又は接合する作業を実行するシステムを用いた作業方法であって、
   １台又は複数台の計測用ロボットにより前記対象部材の形状を計測し、
   前記計測用ロボットにより計測した計測データに基づいて作業位置の情報を含む作業経路を生成し、
   前記作業経路を複数に分割して、分割後の前記作業経路を前記複数の作業用ロボットに分配する、作業方法。
   

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