JP6022394B2 - 作業経路情報設定装置、プログラム、および作業経路情報設定方法 - Google Patents
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Description
〔本実施の形態の概略説明〕
まず、本実施の形態の具体的な説明に入る前に、その理解を容易にするために、本実施の形態が適用される溶接線情報設定の概略について説明する。
図16(a)、(b)は、本実施の形態の概略構成を説明するための説明図である。図16(a)は本実施の形態が適用される溶接線情報設定の概念図であり、図16(b)は溶接線再利用機能のファイル設定GUIの一例として、類似ワークモデルの構造情報のファイルと、ベースワークモデルの溶接線情報のファイルとから、類似ワークモデルの溶接線情報を作成するための設定画面例を示している。
図16(a)では、ロボット10により溶接作業が施されるワークのモデルとして、ベースワークモデル301と、そのベースワークモデル301に対して大きさは異なるが形状が類似する2つの類似ワークモデル302、303が示されている。図16(a)に示す例では、中型のベースワークモデル301と、類似する大型の類似ワークモデル302および小型の類似ワークモデル303とが示されている。
本実施の形態では、まず、溶接線情報設定に際して基準となるベースワークモデル301を選択する。前提として、このベースワークモデル301の溶接線情報は既に存在しているものとする。そして、このベースワークモデル301の溶接線情報を再利用して、未だ溶接線情報が存在していない、大きさは異なるが形状が類似する類似ワークモデル302、303の溶接線情報の入力を自動的に行う。これによって、類似形状の作業対象がサイズの異なるワークに変わるたびに行われる『溶接線情報の入力作業』を軽減している。
〔自動教示システムの構成〕
図1は、本実施の形態に係る溶接ロボットを用いた自動教示システムの概略構成を示す図である。
図1に示すように、溶接ロボットシステムは、ロボット(マニピュレータ)10と、ロボットを制御する制御装置(コントローラ)20と、教示データを入力する教示装置30とを備える。また、本実施の形態の特徴的な構成である溶接線情報の設定処理は、例えばコンピュータシステムにより実現される溶接線情報設定装置50にて実行される。また、制御装置20は、例えばメモリカード等のリムーバブルな記憶媒体40に対してデータの読み書きを行うインターフェイスを備えており、教示データを記憶媒体40に書き出したり、記憶媒体40に書き込まれた教示データを読み込んで記憶装置に格納したりすることができる。
図2は、溶接線情報設定装置50のハードウェア構成例を示す図である。
図2に示すように、作業経路情報設定装置の1つである溶接線情報設定装置50は、演算手段であるCPU(Central Processing Unit)101と、主記憶手段であるメモリ102とを備える。また、外部デバイスとして、画像表示機構(ビデオカード等)103および表示装置104と、磁気ディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)105と、キーボードやマウス等の入力デバイス106とを備える。なお、図2は、溶接線情報設定装置50をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、溶接線情報設定装置50は図示の構成に限定されない。
図3は、溶接線情報設定装置50の機能構成例を示す図である。
図3に示すように、溶接線情報設定装置50は、溶接線情報設定のための基礎となるベースワークモデルの溶接線情報を記憶する記憶手段の1つとして機能する溶接線情報記憶部61と、新たな溶接線情報設定の対象となる類似ワークモデルの構造情報を記憶する類似ワーク構造情報記憶手段の1つとして機能する類似ワーク構造情報記憶部62とを備えている。この溶接線情報記憶部61および類似ワーク構造情報記憶部62は、コンピュータシステムの磁気ディスク装置105(図2参照)によって実現することができる。しかし、これら両者または何れか一方が、図2に示すコンピュータシステムとは異なる筐体や、場所が離れた外部(例えば、遠隔サーバ、外付け記憶装置等)に設けられる場合もある。かかる場合には、図示しないネットワークを介して、図2に示すコンピュータシステムと接続される。
確認結果表示・修正受付部53では、類似ワーク構造情報確認部52による溶接線情報のチェックの結果が表示装置104に表示され、その表示に基づき、オペレータ(使用者)が入力デバイス106を操作して行った確認/修正処理を受け付ける。このようにして確認/修正処理が施された類似ワークモデルの構造情報は、磁気ディスク装置105に、類似ワークモデルの確認構造情報として記憶される。
尚、本実施の形態にて、「オペレータ(使用者)」は、溶接線情報設定装置50を操作する者であり、CADの操作によりワークモデルを設計する側の「ユーザ(設計者)」とは主体が同一である場合、主体が異なる場合がある。
類似ワーク構造情報取得部51、類似ワーク構造情報確認部52、および確認結果表示・修正受付部53の処理については、図5〜図7を用いて詳述する。
尚、本実施の形態では、説明の都合上、ベースワークモデルの溶接線情報を「ベース溶接線情報」、類似ワークモデルの溶接線情報を「類似溶接線情報」、新たに作成する溶接線情報を「新規溶接線情報」と略して用いる場合がある。
「溶接軌跡情報」は、自動プログラミング機能を用いて動作軌跡情報を作成するときに入力するパラメータを示している。この溶接軌跡情報には、例えば、動作軌跡パターンと、ロボットIDと、動作軌跡情報の番号と、溶接線の構成要素とが含まれる。この構成要素には、溶接線の位置(座標)や属性を示す情報、例えば溶接線モデルなどが含まれる。また、溶接軌跡情報には、母材面や立板面などの部材面のベクトル情報や、その他の情報が含まれる場合がある。部材面のベクトル情報は、オペレータが入力しなくとも、構成要素から自動計算することが可能である。
「動作軌跡パターン」は、溶接箇所に対するロボットの運棒動作をパターン化したものである。
「ロボットID」は、自動作成済みの動作軌跡情報を利用するロボットの識別情報(ID)を示しており、動作軌跡パターンを用いて動作軌跡情報を作成するときに、処理対象となるロボットの識別情報(ID)を示している。
「溶接軌跡情報の番号」は、動作軌跡情報に付与する識別情報(ID)を示しており、いわゆる教示プログラム番号である。
「動作軌跡情報」は、実機のロボットを動かし、溶接を行うための動作軌跡(ロボットの通過点と姿勢、および点と点との間の補間情報)や、ロボット命令(アークON/OFFなど)を持つ教示プログラムを示している。
作成結果表示・編集受付部56では、類似溶接線情報作成部55により作成された類似ワークモデルの溶接線情報について、作成結果を表示している。特に、ベースワークモデルの溶接線情報と、作成された類似ワークモデルの溶接線情報との間で不整合が検出された場合に、不整合箇所が明らかとなる状態で処理結果が表示される。そして、この表示に対してオペレータからなされた類似ワークモデルの溶接線情報ファイルの修正処理や編集処理を受け付ける。尚、不整合が検出されない場合に、この作成結果表示・編集受付部56の処理を行わず、次の類似溶接線情報記憶処理部57の処理に直接、移行するように構成することも可能である。
類似溶接線情報記憶処理部57は、新たなベースワークモデルの溶接線情報として利用可能とすべく、自動作成された類似ワークモデルの溶接線情報を溶接線情報記憶部61に記憶する処理を行う。
〔類似ワークモデルの構造情報の説明〕
図4(a)、(b)は、類似ワーク構造情報記憶部62に記憶され類似ワーク構造情報取得部51から取得される類似ワークモデルの構造情報の一例を説明するための図である。図4(a)は溶接線の一例を示し、図4(b)は、図4(a)に示される溶接線を示す構造情報の記入フォーマット例を示している。
次に、類似ワーク構造情報の確認処理について説明する。
図5は、類似ワーク構造情報取得部51、類似ワーク構造情報確認部52、および確認結果表示・修正受付部53にてなされる処理を示したフローチャートである。
まず、類似ワーク構造情報取得部51は、類似ワーク構造情報記憶部62から類似ワークモデルの構造情報の読み込みを行う(ステップ101)。その後、類似ワーク構造情報確認部52にて、類似ワークモデルの溶接線に関わるデータに不整合があるか否かが判断される。より具体的には、まず、溶接線名と溶接線座標値が存在するか否かが判断される(ステップ102)。これらが存在しない場合には(ステップ102でNO)、後述するステップ106へ移行する。これらが存在する場合には(ステップ102でYES)、存在する溶接線名が重複しないか否かが判断される(ステップ103)。重複する場合には(ステップ103でNO)、後述するステップ106へ移行する。重複しない場合には(ステップ103でYES)、溶接線座標値が重複しないか否かが判断される(ステップ104)。重複する場合には(ステップ104でNO)、後述するステップ106へ移行する。重複しない場合には(ステップ104でYES)、類似溶接線情報作成部55による類似ワークモデルの溶接線情報の作成処理へ移行する(ステップ105)。
図6(a)に示す1段目の溶接線の情報「AWELD_C …300L2」で、「AWELD_C」は溶接線名112である。また、「…300L2」は点情報で表現される溶接線の座標値113である。以下、2段目以降も同様である。2段目の「AWELD_C …300L2」で表される溶接線の情報114は、溶接線名112および座標値113が、1段目の溶接線の情報と一致している。4段目の「AWELD_C …800L2」で表される溶接線の情報115は、「AWELD_C」である溶接線名112が1段目の溶接線の情報と一致している。5段目の「AWELD_D …300L2」で表される溶接線の情報116は、「…300L2」である座標値113が1段目の溶接線の情報と一致している。6段目の溶接線の情報117では、溶接線名112が「無し(blank)」である。7段目の溶接線の情報118では、座標値113が「無し(blank)」である。
図6(b)の左図では、第1の溶接線121と第2の溶接線122とが、直線部123で重複している。図6(b)の右図では、第3の溶接線125と第4の溶接線126とが直線部127で重複している。
このように、類似ワーク構造情報確認部52では、溶接線名および溶接線座標値の有無/重複のチェックが行われ、1つでも問題があると判断される場合には、ステップ106の処理へ移行する。
ここで、座標値113に示された情報では、例えば「…300L2」の「3」はX座標値、「0」はY座標値、続く「0」はZ座標値、「L」は線の属性、「2」は総点数を表している。また、図示はしないが、溶接線の部材面(母材面、立板面、部材の面ベクトルなど)の識別情報も含まれる。
図5に示すステップ106では、類似ワークモデルを構成する溶接線の確認結果が表示される。そして、表示画面に存在するキャンセルボタンが押下されたか否かによって、キャンセル指示の有無を確認する(ステップ107)。キャンセル指示は、類似溶接線情報作成部55にて実行される処理への移行をひとまず停止させるものである。キャンセル指示がない場合には(ステップ107でNO)、ステップ105へ移行する。キャンセル指示がある場合には(ステップ107でYES)、確認結果表示・修正部53は、表示された確認結果に基づくオペレータの修正および/または編集を受け付ける(ステップ108)。その後、ステップ102へ戻る。
また、警告がある場合には、溶接線の情報を色分けして表現することも有効である。例えば、溶接線名が重複している場合には赤色、溶接線(座標)が重複する場合には紫色等である。さらに、警告がある場合には、備考欄133に警告情報が表示される。
これらの一連の処理により、新たに溶接線情報が作成される類似ワークモデルの構造情報が整い、ステップ105である、類似溶接線情報作成処理へ移行する。
次に、図3に示す類似溶接線情報作成部55、作成結果表示・編集受付部56による類似溶接線情報作成処理について説明する。
図8は、本実施の形態における類似ワークモデルの溶接線情報の作成機能の概念を説明するための説明図である。ベースワークモデルの溶接線情報141は、溶接線再利用のために、図3に示すベース溶接線情報設定受付部54によって溶接線情報記憶部61から読み出される。このベースワークモデルの溶接線情報141は、溶接線1本単位で情報が設定されている。溶接線再利用に際し、類似ワークモデルの構造情報144が参照される。この構造情報144は、図3に示す確認結果表示・修正受付部53によって修正が受け付けられた類似ワークモデルの構造情報である。この構造情報144も溶接線1本単位で情報が設定されている。
次に、ベースワークモデルの溶接線情報と、類似ワークモデルの構造情報とを元に、同一溶接線名のチェック、すなわち溶接線名が同一か否かを確認する(ステップ202)。同一溶接線名を持つ溶接線情報(ステップ202でYES)は、次の確認処理へ移行する(ステップ203以下)。同一溶接線名を持たない溶接線情報(ステップ202でNO)は、新規な溶接線情報の作成処理(ステップ211)へ移行し、「未登録」と表記して(ステップ212)、類似溶接線情報の作成処理の結果表示を行う(ステップ210)。
ステップ203の処理では、ベースワークモデルの溶接線情報と類似ワークモデルの構造情報とに基づいて、同一名の溶接線同士で溶接線点数の比較確認が行われる。その結果、溶接線点数が一致する溶接線については、その溶接線情報は次の確認処理(ステップ204)へ移行する。図11(a)に示す例では、ベースワークモデルの溶接線点数161−1と、類似ワークモデルの溶接線点数161−2とが、同一名の溶接線同士で比較される。
そして、これらの比較の結果、溶接線方向が一致する溶接線については、類似ワークモデルの溶接線情報の作成処理(ステップ207)へ移行する。溶接線方向が一致しない場合には、ステップ206の警告表記の処理を経由し、ステップ207にて、類似ワークモデルの溶接線の構造情報の溶接線方向に設定される。
類似ワークモデルの溶接線情報を作成するに際し、ロボットID、動作軌跡パターン、動作軌跡情報番号は、ベースワークモデルの溶接線情報から取得する。一方、溶接線の構成要素は、類似ワークモデルの構造情報から取得する。そして、「溶接線情報」を定めたルールに従い、溶接線情報の記入順に割り当てることにより、図12(b)に示すような溶接線情報の自動設定が可能となる。
上述した各処理によって作成された溶接線情報が、ベースワークモデルの溶接線情報に対して、類似ワークモデルの溶接線情報としての整合性を有しているか否かの確認(チェック)を行う。その方法として、まず、ベースワークモデルの溶接線の溶接線方向ベクトル181−1と、上述のようにして溶接線情報を作成した類似ワークモデルの溶接線の溶接方向ベクトル181−2との差異Dを計算する。そしてこの差異Dが許容範囲内か否かを判断する。例えば、許容範囲が0°以上10°以下であるとすると、差異Dの値の絶対値が許容範囲内、すなわち、
0° ≦ |D| ≦ 10°
であれば、整合性があると認める。このようにして、差異Dが許容範囲内か否かを判断し、許容範囲内であれば整合性がある(ステップ208でYes)と判断し、許容範囲外(10°より大きい)であれば整合性がない(ステップ208でNo)と判断している。尚、「溶接方向ベクトル181(181−1、181−2)」は、例えば、各々の溶接線が、溶接開始点185(185−1、185−2)と溶接終了点186(186−1、186−2)との2点で定義されるなら、この溶接開始点185(185−1、185−2)から溶接終了点186(186−1、186−2)に向かう方向のベクトルである。
図15は、ステップ210に示す類似ワークモデルの溶接線情報の作成結果の表示例を示した図である。図3に示す作成結果表示・編集受付部56は、図2に示す表示装置104を用いて、オペレータに対して作成結果を表示する。図9のフローチャートに示す各種の確認処理は溶接線1本1本で行われるが、図15に示すような表示は、類似ワークモデルの溶接線全体での確認処理の結果として表示される。
図15に示す表示例では、作成処理の種別191、番号(No.)192、溶接線名193、作成処理の結果194、エラーやワーニングの内容195が表示される。また、作成結果の総括としてのエラー数表記196と、ワーニング数表記197がなされている。ここで、種別191では、ベースワークモデルの溶接線情報を利用できた場合には「再利用」、ベースワークモデルの溶接線情報には存在しなかった溶接線を、ステップ212の新規表記として「未登録」と表記している。ステップ211にて新規な溶接線情報が作成され、ステップ212にて「未登録」と表記された溶接線については、その後、動作軌跡パターン、ロボットID、溶接軌跡情報の番号などの入力対象となる。
このようにして、作成結果がオペレータに向けて表示される。
以上のようにして類似溶接線情報が作成され、作成結果が表示される。図3に示す作成結果表示・編集受付部56は、図2に示す入力デバイス106を用いてオペレータが必要に応じて行った編集作業を受け付ける。例えば、溶接方向の変更や長さの伸縮などの溶接線編集、溶接線削除、溶接線の結合、溶接軌跡情報の編集、溶接順序の編集などである。行われた編集結果は、新たな類似ワークモデルの溶接線情報としてメモリ102等に上書き保存され、類似溶接線情報記憶処理部57によって処理され、溶接線情報記憶部61に記憶される。
その後、次の新しい類似ワークモデルの溶接線情報を自動作成する場合に、類似溶接線情報記憶処理部57によって溶接線情報記憶部61に記憶された先の類似ワークモデルの溶接線情報を、新たなベースワークモデルの溶接線情報として用いることが可能である。
以上、詳述したように、本実施の形態によれば、類似形状のワークモデル(類似ワークモデル)において、ベースとなるベースワークモデルから抽出したベースワークモデルの溶接線情報をもとに、類似ワークモデルの溶接線情報の作成をまとめて自動に行うことができる。これによって、従来、類似形状のサイズが異なるワークに作業対象が変わる度に行われていた、溶接線抽出作業および動作軌跡作成に必要なパラメータの入力作業を、再度行う必要がなくなる。そのため、オペレータによる入力作業の負担を軽減でき、自動プログラミング機能を用いたオフラインティーチングシステムの効率を向上させることができる。また、動作軌跡情報の作成も速やかに行えるため、ロボットのティーチングにおける時間や手間を大幅に短縮することもできる。
上記の説明では、コンピュータにより実現された溶接線情報設定装置50が、ベースワークモデルの溶接線情報と類似ワークモデルの構造情報とを取得し、類似ワークモデルの溶接線情報を作成する処理を行った。これに対し、本実施の形態による溶接線情報設定装置50の機能を、例えば、図1に示した溶接ロボットシステムの制御装置20および教示装置30により実現することもできる。
Claims (5)
- 自動教示システムに用いられ、被作業対象機器が作業を施す前の作業指示のために、当該被作業対象機器が作業を施すワークの作業経路情報を設定する作業経路情報設定装置であって、
基礎形状であるベースワークモデルの作業経路情報を、作業経路を識別する識別情報に対応させて記憶する記憶手段と、
新たに作業経路情報を作成すべきワークモデルであって前記ベースワークモデルとは大きさが異なり形状が類似する類似ワークモデルの構造情報を取得する構造情報取得手段と、
前記記憶手段に記憶された前記ベースワークモデルの作業経路情報を利用して、前記構造情報取得手段により取得した前記類似ワークモデルの構造情報から当該類似ワークモデルの作業経路情報を作成する作業経路情報作成手段と、を備え、
前記作業経路情報作成手段は、前記ベースワークモデルの作業経路情報のうち、前記類似ワークモデルの構造情報に含まれる作業経路の識別情報と同一の識別情報を有する作業経路情報を再利用して当該類似ワークモデルの作業経路情報を作成すること
を特徴とする作業経路情報設定装置。 - 前記作業経路情報作成手段による作業結果を表示する表示手段を更に備え、
前記作業経路情報作成手段は、前記類似ワークモデルの構造情報と、前記記憶手段に記憶されている前記ベースワークモデルの作業経路情報とを比較して、同一の識別情報を有しない場合に、当該ベースワークモデルの作業経路情報は用いずに、当該構造情報を用いて新たな作業経路情報を作成し、
前記表示手段は、前記新たな作業経路情報を作成した結果を表示することを特徴とする請求項1に記載の作業経路情報設定装置。 - 前記作業経路情報作成手段は、前記ベースワークモデルの作業経路情報の作業経路と同一の識別情報を有する個々の作業経路について、作業点の数が一致しているか否か、属性が一致しているか否か、および作業方向が一致しているか否か、の少なくとも何れか1つを判断することを特徴とする請求項1または2に記載の作業経路情報設定装置。
- 被作業対象機器が作業を施す前の作業指示のために、当該被作業対象機器が作業を施すワークの作業経路情報を設定するシステムとしてコンピュータを機能させるプログラムであって、
作業経路を識別する識別情報を有し、基礎形状であるベースワークモデルの作業経路情報を取得する機能と、
新たに作業経路を作成すべき対象物であって前記ベースワークモデルとは大きさが異なり形状が類似する類似ワークモデルの構造情報を取得する機能と、
前記ベースワークモデルの作業経路情報を利用して前記類似ワークモデルの構造情報から当該類似ワークモデルの作業経路情報を作成するとともに、当該ベースワークモデルの作業経路情報のうち当該類似ワークモデルの構造情報に含まれる作業経路の識別情報と同一の識別情報を有する作業経路情報を再利用して当該類似ワークモデルの作業経路情報を作成する機能と、
を前記コンピュータに実現させることを特徴とする、プログラム。 - 被作業対象機器が作業を施す前の作業指示のために、当該被作業対象機器が作業を施すワークの作業経路情報を設定する作業経路情報設定方法であって、
作業経路を識別する識別情報を有し、基礎形状であるベースワークモデルの作業経路情報を取得し、
新たに作業経路を作成すべき対象物であって前記ベースワークモデルとは大きさが異なり形状が類似する類似ワークモデルの構造情報を取得し、
前記ベースワークモデルの作業経路情報を利用して前記類似ワークモデルの構造情報から当該類似ワークモデルの作業経路情報を作成するとともに、当該ベースワークモデルの作業経路情報のうち当該類似ワークモデルの構造情報に含まれる作業経路の識別情報と同一の識別情報を有する作業経路情報を再利用して当該類似ワークモデルの作業経路情報を作成すること
を特徴とする作業経路情報設定方法。
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