JP7079047B1 - 作業システム、作業方法 - Google Patents
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Abstract
Description
複数の対象部材同士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、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測部と、
ギャップ計測部により計測した前記ギャップの距離に応じて、作業ノズルの位置と、作業ノズルの角度の少なくともいずれかを変更することを特徴とする作業システム。
[項目2]
項目1に記載の作業システムにおいて、
前記ギャップの距離が第1しきい値よりも大きい場合に、作業ノズルにより作業が行われる対象部材上の位置と、作業ノズルの角度の少なくともいずれかを変更することを特徴とする作業システム。
[項目3]
項目2に記載の作業システムにおいて、
前記ギャップの距離が、第1しきい値よりも大きく、かつ前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合に、作業ノズルにより作業が行われる対象部材上の位置と、作業ノズルの角度の少なくともいずれかを変更し、
前記ギャップの距離が、第2しきい値を超えた場合に、前記作業を中止する、又は前記ギャップ距離が大きいことをユーザへ通知することを特徴とする作業システム。
[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、
前記作業は溶接作業であり、前記作業ノズルは溶接トーチであることを特徴とする作業システム。
[項目5]
項目4に記載の作業システムにおいて、
前記複数の対象部材の三次元点群データを取得する点群データ取得部を更に備え、
ギャップ計測部は、取得した前記三次元点群データに基づいて、溶接を行う溶接パスを検出し、前記溶接パスの断面における二次元の点群データから前記ギャップの距離を計測することを特徴とする作業システム。
[項目6]
項目4又は項目5に記載の作業システムにおいて、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1と第2の対象部材の面同士が重なり合う状態で互いに溶接が行われる場合であって、前記第1と第2の部材のギャップの距離が前記第1しきい値よりも大きく、前記第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材に対して前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業システム。
[項目7]
項目4又は項目5に記載の作業システムにおいて、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1の部材を前記第2の部材の面上に突き立てた状態で互いに溶接される場合であって、前記第1と第2の部材のギャップの距離が前記第1しきい値よりも大きく、前記第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材に対して前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業システム。
[項目8]
項目4又は項目5に記載の作業システムにおいて、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1部材は折り曲げ部を備え、当該折り曲げ部を前記第2部材と溶接される場合であって、前記第1と第2の部材のギャップの距離が前記第1しきい値よりも大きく、前記第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材の平面を前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業システム。
[項目9]
項目4又は項目5に記載の作業システムにおいて、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1部材は折り曲げ部を備え、当該折り曲げ部を前記第2部材と溶接される場合であって、前記第1と第2の部材のギャップの距離が前記第1しきい値よりも大きく、前記第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの前記第2部材に対する角度は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記角度よりも小さい角度に設定されることを特徴とする作業システム。
[項目10]
複数の対象部材同士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、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測ステップと、
ギャップ計測ステップにより計測した前記ギャップの距離に応じて、作業ノズルの位置と、作業ノズルの角度の少なくともいずれかを変更するステップと、
を備えることを特徴とする作業方法。
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4は、端末1のハードウェア構成を示す図である。端末1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、端末1のプロセッサ10に設けられる一部の機能が外部のサーバや別端末により実行されてもよい。
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2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。
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。
図5は、端末1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、端末1のプロセッサ10は、溶接条件設定部101、点群データ取得部102、ギャップ計測部103、溶接トーチ位置・角度決定部104、移動経路生成部105、溶接実行部106を有している。また、端末1のストレージ12は、溶接条件記憶部121、三次元CADデータ記憶部122、計測点群データ記憶部123、トーチ位置・角度条件記憶部124を有している。
図7は、溶接システムの全体の制御フローを示す図である。まず、溶接条件設定部101により溶接条件等の決定を行う(ステップ101)。このステップでは、溶接条件設定部101により、溶接対象部材201、202の溶接部の形状タイプに関する情報(T型、J型、オーバーラップ型など)、入力された溶接タイプ、溶接パス200、ギャップ計測位置の情報を、端末1の入出力部14を介してユーザから受け付ける。これらの情報は、必ずしもユーザが入力する必要は無く、システムに予め登録されていても良い。図8に示す例では、オーバーラップ型の形状タイプの溶接を行う場合の溶接対象部材201、202を示しているため、この場合の、形状タイプは「オーバーラップ型」、溶接タイプは「線状溶接」が入力される。
図10は、溶接対象部材201、202がオーバーラップ型で溶接される際に、検出された溶接パス200と、溶接パスの回りに定義される円弧220の例と示す図である。また、図11(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位置関係を示す。図11(b)及び図11(c)は、図11(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103は、図11(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14は、溶接対象部材201、202がT型で溶接される際に、検出された溶接パス200と、溶接パスの回りに定義される円弧220の例と示す図である。また、図15(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15(b)は、図15(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103は、図15(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18は、溶接対象部材201、202がJ型で溶接される際に、検出された溶接パス200と、溶接パスの回りに定義される円弧220の例と示す図である。また、図19(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19(b)は、図19(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103は、図19(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。
2 計測用ロボット
3 溶接用ロボット
4 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
14 入出力部
15 バス
21、31 アーム
22 センサ
32 溶接トーチ
200 溶接パス
201、202 溶接対象部材
220 円弧
100 溶接システム
101 溶接条件設定部
102 点群データ取得部
103 ギャップ計測部
104 溶接トーチ位置・角度決定部
105 移動経路生成部
106 溶接実行部
121 溶接条件記憶部
122 三次元CADデータ記憶部
123 計測点群データ記憶部
124 トーチ位置・角度条件記憶部
Claims (10)
- 複数の対象部材同士を溶接する作業を実行する作業システムであって、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測部を備え、
ギャップ計測部により計測した前記ギャップの距離に応じて、溶接トーチの位置と、溶接トーチの角度の少なくともいずれかを変更し、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1と第2の対象部材の面同士が重なり合う状態で互いに溶接が行われる場合であって、前記ギャップ計測部により計測した前記第1と第2の部材のギャップの距離が第1しきい値よりも大きく、前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材に対して前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業システム。 - 複数の対象部材同士を溶接する作業を実行する作業システムであって、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測部を備え、
ギャップ計測部により計測した前記ギャップの距離に応じて、溶接トーチの位置と、溶接トーチの角度の少なくともいずれかを変更し、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1の部材を前記第2の部材の面上に突き立てた状態で互いに溶接される場合であって、前記ギャップ計測部により計測した前記第1と第2の部材のギャップの距離が第1しきい値よりも大きく、前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材に対して前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業システム。 - 複数の対象部材同士を溶接する作業を実行する作業システムであって、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測部を備え、
ギャップ計測部により計測した前記ギャップの距離に応じて、溶接トーチの位置と、溶接トーチの角度の少なくともいずれかを変更し、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1部材は折り曲げ部を備え、当該折り曲げ部を前記第2部材と溶接される場合であって、前記ギャップ計測部により計測した前記第1と第2の部材のギャップの距離が第1しきい値よりも大きく、前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材の平面を前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業システム。 - 複数の対象部材同士を溶接する作業を実行する作業システムであって、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測部を備え、
ギャップ計測部により計測した前記ギャップの距離に応じて、溶接トーチの位置と、溶接トーチの角度の少なくともいずれかを変更し、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1部材は折り曲げ部を備え、当該折り曲げ部を前記第2部材と溶接される場合であって、前記ギャップ計測部により計測した前記第1と第2の部材のギャップの距離が第1しきい値よりも大きく、前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの前記第2部材に対する角度は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記角度よりも小さい角度に設定されることを特徴とする作業システム。 - 請求項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、
前記複数の対象部材の三次元点群データを取得する点群データ取得部を更に備え、
前記ギャップ計測部は、取得した前記三次元点群データに基づいて、溶接を行う溶接パスを検出し、溶接パスの断面における二次元の点群データから前記ギャップの距離を計測することを特徴とする作業システム。
- 複数の対象部材同士を溶接する作業を実行する作業システムを用いた作業方法であって、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測ステップと、
ギャップ計測ステップにより計測した前記ギャップの距離に応じて、溶接トーチの位置と、溶接トーチの角度の少なくともいずれかを変更する変更ステップと、を備え、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1と第2の対象部材の面同士が重なり合う状態で互いに溶接が行われる場合であって、前記ギャップ計測部により計測した前記第1と第2の部材のギャップの距離が第1しきい値よりも大きく、前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材に対して前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業方法。 - 複数の対象部材同士を溶接する作業を実行する作業システムを用いた作業方法であって、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測ステップと、
ギャップ計測ステップにより計測した前記ギャップの距離に応じて、溶接トーチの位置と、溶接トーチの角度の少なくともいずれかを変更する変更ステップと、を備え、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1の部材を前記第2の部材の面上に突き立てた状態で互いに溶接される場合であって、前記ギャップ計測部により計測した前記第1と第2の部材のギャップの距離が第1しきい値よりも大きく、前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材に対して前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業方法。 - 複数の対象部材同士を溶接する作業を実行する作業システムを用いた作業方法であって、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測ステップと、
ギャップ計測ステップにより計測した前記ギャップの距離に応じて、溶接トーチの位置と、溶接トーチの角度の少なくともいずれかを変更する変更ステップと、を備え、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1部材は折り曲げ部を備え、当該折り曲げ部を前記第2部材と溶接される場合であって、前記ギャップ計測部により計測した前記第1と第2の部材のギャップの距離が第1しきい値よりも大きく、前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの位置は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチ位置よりも前記第2の部材の平面を前記第1の部材側にシフトした位置に設定されることを特徴とする作業方法。 - 複数の対象部材同士を溶接する作業を実行する作業システムを用いた作業方法であって、
前記対象部材の間に生じるギャップの距離を計測するギャップ計測ステップと、
ギャップ計測ステップにより計測した前記ギャップの距離に応じて、溶接トーチの位置と、溶接トーチの角度の少なくともいずれかを変更する変更ステップと、を備え、
前記複数の対象部材は第1と第2部材を有し、前記第1部材は折り曲げ部を備え、当該折り曲げ部を前記第2部材と溶接される場合であって、前記ギャップ計測部により計測した前記第1と第2の部材のギャップの距離が第1しきい値よりも大きく、前記第1しきい値よりも大きな第2しきい値よりも小さい場合の前記溶接トーチの前記第2部材に対する角度は、前記ギャップの距離が前記第1しきい値よりも小さい場合の前記角度よりも小さい角度に設定されることを特徴とする作業方法。 - 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の作業方法において、
前記複数の対象部材の三次元点群データを取得する点群データ取得ステップを更に備え、
前記ギャップ計測ステップは、取得した前記三次元点群データに基づいて、溶接を行う溶接パスを検出し、溶接パスの断面における二次元の点群データから前記ギャップの距離を計測することを特徴とする作業方法。
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