特開2024-152391溶接制御方法、溶接システム、および溶接制御プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024152391
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】溶接制御方法、溶接システム、および溶接制御プログラム
(51)【国際特許分類】
B23K 9/127 20060101AFI20241018BHJP
B23K 9/12 20060101ALI20241018BHJP
B23K 9/095 20060101ALI20241018BHJP
【ＦＩ】
B23K9/127 508D
B23K9/12 350G
B23K9/095 510A
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023066550
(22)【出願日】2023-04-14
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】河田 純一
(72)【発明者】
【氏名】矢野 猛
(57)【要約】
【課題】溶接画像を用いた溶接制御において、安定した溶接品質を維持する。
【解決手段】溶接中に取得した溶接画像に基づいて溶接条件を制御する溶接制御方法が、前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得ステップと、前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定ステップと、前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正ステップとを有する。
【選択図】図１１
【解決手段】溶接中に取得した溶接画像に基づいて溶接条件を制御する溶接制御方法が、前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得ステップと、前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定ステップと、前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正ステップとを有する。
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶接中に取得した溶接画像に基づいて溶接条件を制御する溶接制御方法であって、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得ステップと、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定ステップと、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正ステップと、
を有する、溶接制御方法。
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得ステップと、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定ステップと、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正ステップと、
を有する、溶接制御方法。
【請求項2】
前記溶接条件の設定値を前記ギャップ幅に基づいて変更させる変更ステップをさらに有し、
前記変更ステップにおいて変更する前記溶接条件の設定値は、溶接電流と、アーク電圧と、溶接速度と、オフセット値と、ウィービング振幅と、ウィービング端停止期間とのうち少なくとも一つであることを特徴とする、
請求項１に記載の溶接制御方法。
前記変更ステップにおいて変更する前記溶接条件の設定値は、溶接電流と、アーク電圧と、溶接速度と、オフセット値と、ウィービング振幅と、ウィービング端停止期間とのうち少なくとも一つであることを特徴とする、
請求項１に記載の溶接制御方法。
【請求項3】
前記変更ステップにおいて変更する前記溶接条件の設定値を、前記ギャップ幅と、ギャップ幅と前記溶接条件の設定値との間の関係を所定の標準項目ごとに記憶させたデータベースとに基づいて取得することを特徴とする、
請求項２に記載の溶接制御方法。
請求項２に記載の溶接制御方法。
【請求項4】
前記補正ステップにおいて補正する前記溶接条件の設定値が、溶接速度を少なくとも含むことを特徴とする、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
【請求項5】
前記差分値を、所定の第１閾値に基づいて第１のリミッターにかけるステップをさらに有することを特徴とする、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
【請求項6】
前記補正ステップにおいて、前記差分値と所定の第１係数を乗じた項と、前記差分値の積分値と所定の第２係数を乗じた項とを少なくとも含む算出式に基づいて、前記溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
【請求項7】
前記積分値を、所定の第２閾値に基づいて第２のリミッターにかけるステップをさらに有することを特徴とする、
請求項６に記載の溶接制御方法。
請求項６に記載の溶接制御方法。
【請求項8】
前記補正ステップにおいて補正された溶接条件を、所定の第３閾値および第４閾値に基づいて第３のリミッターにかけるステップをさらに有し、
前記第３閾値は、前記溶接条件の設定値の下限を規定する値であり、
前記第４閾値は、前記溶接条件の設定値の上限を規定する値である、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
前記第３閾値は、前記溶接条件の設定値の下限を規定する値であり、
前記第４閾値は、前記溶接条件の設定値の上限を規定する値である、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
【請求項9】
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値を、撮像タイミングが前後する２以上の前記溶接画像についての２以上の溶融池情報の算出値の移動平均によって算出するステップをさらに含むことを特徴とする、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
【請求項10】
前記溶融池情報が、前記溶接画像における所定の位置と溶融池先端との間の距離と、溶融池面積とのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
【請求項11】
前記所定の位置は、ワイヤ先端位置またはアーク中心点であることを特徴とする、
請求項１０に記載の溶接制御方法。
請求項１０に記載の溶接制御方法。
【請求項12】
前記溶接画像を入力データとし、少なくとも前記ギャップ幅と、前記溶接進行方向に係る溶融池情報とを算出するための特徴情報を出力する学習済みモデルに、前記溶接画像を入力して出力された前記特徴情報に基づいて、前記ギャップ幅と、前記溶接進行方向に係る溶融池情報とを取得することを特徴とする、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
【請求項13】
前記差分値が、前記第１閾値が規定する範囲から外れた値である場合に、
前記差分値を所定の値に設定する、
その差分値に基づく前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうちの１つを行うことを特徴とする、請求項５に記載の溶接制御方法。
前記差分値を所定の値に設定する、
その差分値に基づく前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうちの１つを行うことを特徴とする、請求項５に記載の溶接制御方法。
【請求項14】
前記積分値が、前記第２閾値が規定する範囲から外れた値である場合に、
前記積分値を所定の値に設定する、
その積分値に基づく前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうちの１つを行うことを特徴とする、請求項７に記載の溶接制御方法。
前記積分値を所定の値に設定する、
その積分値に基づく前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうちの１つを行うことを特徴とする、請求項７に記載の溶接制御方法。
【請求項15】
前記溶接条件の設定値が、前記第３閾値と前記第４閾値とが規定する範囲から外れた値である場合に、
前記溶接条件の設定値を所定の値に設定する、
その溶接条件の設定値へと補正する前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうち１つを行うことを特徴とする、請求項８に記載の溶接制御方法。
前記溶接条件の設定値を所定の値に設定する、
その溶接条件の設定値へと補正する前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうち１つを行うことを特徴とする、請求項８に記載の溶接制御方法。
【請求項16】
溶接ロボットと、ロボット制御装置と、撮像装置とを少なくとも備える溶接システムであって、
前記撮像装置が、前記溶接ロボットが行う溶接中に溶接画像を撮像し、
前記ロボット制御装置が、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得し、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定し、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出し、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する、
溶接システム。
前記撮像装置が、前記溶接ロボットが行う溶接中に溶接画像を撮像し、
前記ロボット制御装置が、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得し、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定し、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出し、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する、
溶接システム。
【請求項17】
装置が備えるプロセッサに、
溶接中に取得した溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得機能と、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定機能と、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出機能と、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正機能と、
を実現させる、溶接制御プログラム。
溶接中に取得した溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得機能と、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定機能と、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出機能と、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正機能と、
を実現させる、溶接制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶接画像を用いた溶接制御方法、溶接システム、および溶接制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
造船、橋梁、建築などの各製造分野の自動溶接において、横向や立向姿勢といった難姿勢での溶接や、ルートギャップや裏当て隙間や目違いが変わる溶接といった所謂「難しい溶接」であっても、良好なビード形状が得られ、溶接欠陥を生じないといった高い溶接品質を得ることが求められている。従来、難しい溶接であっても高い溶接品質を得る自動溶接技術として、視覚センサを用い、溶接画像に基づいて溶接制御する方法がある。
【0003】
特許文献１は、横向き溶接において溶接トーチを溶融池に対して適切な位置に維持することが可能な自動溶接システムを課題とし、その解決手段として、鉛直方向に並ぶ２つの被溶接部材間に形成された水平方向に延びる開先において、溶接進行方向を前方向とするとき、溶接トーチを前下方向と後上方向とに交互にウィービングさせながらアーク溶接を行う溶接ロボットと、アーク溶接により開先に生じたアーク及び溶融池を撮影するカメラと、カメラにより撮影されたカメラ画像中の溶融池の先端部の位置を検出する検出部と、アークと溶融池の先端部との距離が所定の範囲にある場合に、当該距離に基づいて溶接速度の補正量を決定する決定部と、を備える溶接システムを開示している。
【0004】
また、特許文献２では、ルートギャップや裏当て隙間や目違いが変わっても良好なビード形状とビード品質を安定して得ることを課題として、その解決手段として、視覚センサで撮影した被溶接部材の溶融池及びその近傍の画像からトーチ揺動の左右端部の画像を抽出し、抽出した左右端部の画像を合成して仮想溶融池画像を有する合成画像を作成し、仮想溶融池画像の左端点と右端点との間の距離を揺動幅特徴量として算出して開先幅変動に対するトーチ揺動パターンの追従（適応）制御を行っている。また、電極画像の先端中心点から仮想溶融池画像の左端点と右端点の中央点までの距離を揺動中心特徴量として算出し、算出した揺動中心特徴量を用いて開先中心線倣い制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－０７９４４４号公報
【特許文献2】特開２００７－１８５７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、溶接条件、ウィービングの振り方、溶接姿勢、ルートギャップ、裏当て隙間や目違いが変わると、溶融池の挙動の変化が大きく、想定する状況に応じて、制御方法を変える必要がある。特許文献１は、横向姿勢用に溶接制御式が設けられているが、溶接姿勢、ウィービングの振り方やルートギャップなどが変わると、溶融池の形状が変わり、適切な溶接制御ができなくなるため、溶接品質に悪影響を及ぼす可能性がある。また、特許文献２は、ルートギャップ、裏当て隙間や目違いに関しては、適切な溶接制御が可能であるが、溶接姿勢が変われば、適切な溶接制御ができなくなる可能性が高い。
【0007】
このように、溶接条件、ウィービングの振り方（以降、ウィービング方法とも称する。）、溶接姿勢、ルートギャップ、裏当て隙間や目違いといった種々の状況が組み合わさった場合においても、安定した溶接品質が維持できるロバスト性の高い、制御方法が求められる。
【0008】
よって、本願発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶接画像を用いた溶接制御において、どのような状況においても安定した溶接品質を維持できるロバスト性の高い溶接制御方法、溶接システム、および溶接制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、下記の構成からなる。
（１） 溶接中に取得した溶接画像に基づいて溶接条件を制御する溶接制御方法であって、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得ステップと、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定ステップと、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正ステップと、
を有する、溶接制御方法。
（１） 溶接中に取得した溶接画像に基づいて溶接条件を制御する溶接制御方法であって、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得ステップと、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定ステップと、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正ステップと、
を有する、溶接制御方法。
【0010】
（２） 溶接ロボットと、ロボット制御装置と、撮像装置とを少なくとも備える溶接システムであって、
前記撮像装置が、前記溶接ロボットが行う溶接中に溶接画像を撮像し、
前記ロボット制御装置が、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得し、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定し、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出し、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する、
溶接システム。
前記撮像装置が、前記溶接ロボットが行う溶接中に溶接画像を撮像し、
前記ロボット制御装置が、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得し、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定し、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出し、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する、
溶接システム。
【0011】
（３） 装置が備えるプロセッサに、
溶接中に取得した溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得機能と、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定機能と、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出機能と、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正機能と、
を実現させる、溶接制御プログラム。
溶接中に取得した溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得機能と、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定機能と、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出機能と、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正機能と、
を実現させる、溶接制御プログラム。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、溶接画像を用いた溶接制御において、どのような状況においても安定した溶接品質を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本実施形態に係る溶接システムの構成例を示す概略図である。
【図2】本実施形態に係る溶接制御方法を例示するフローチャートである。
【図3】本実施形態に係る撮像装置の配置位置を説明するための斜視図である。
【図4】横向き姿勢の溶接の場合に、撮像装置にて撮像された溶接画像を例示する図である。
【図5】本実施形態に係るデータ処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図6】教示作業に用いる画面の一例を示す説明図である。
【図7】横向姿勢の溶接により得られる溶接画像の具体例と、その溶接画像内の溶接情報の例を示す説明図である。
【図8】本実施形態に係るデータベースが有する情報内容を例示する概念図である。
【図9】ピッチを例示する概念図である。
【図10】オフセット量を例示する概念図である。
【図11】本実施形態に係る溶接速度の補正処理を例示するフローチャートである。
【図12】本実施形態に係る溶接条件の制御例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本願発明の一実施形態に係る溶接システムについて図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。本発明に係る溶接システムは、可搬型溶接ロボットに好適であるが、本実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、６軸の溶接ロボット、台車などの駆動部を有する自動溶接装置の場合であってもよい。また、本実施形態では、一例として、横向姿勢の片面溶接を選択しているが、これに限定されるものではなく、施工方法、溶接姿勢は特に問わない。
【0015】
また、本実施形態では、後述するように、少なくとも、溶接中の溶融池を画像データに含めるように撮像し、溶融池、溶接ワイヤ、及びアークに係る特徴点を抽出する。この特徴点の抽出方法は特に問わないが、本実施形態においては、後述する学習装置を用いて特徴点を抽出する。
【0016】
図１は、本実施形態に係る溶接システムの構成例を示す概略図である。溶接システム５０は、可搬型溶接ロボット１００、送給装置３００、溶接電源４００、シールドガス供給源５００、ロボット制御装置６００、撮像装置７００、およびデータ処理装置８００を含んで構成される。なお、上述したように本実施形態の特徴を６軸の溶接ロボット、台車などの駆動部を有する自動溶接装置などに適用する場合には、それらの構成に合わせて更なる構成が含まれてよい。また、溶接システム５０を構成する各部位は、有線又は無線の各種通信方式により、通信可能に接続される。ここでの通信方式は、１つに限定するものではなく、複数の通信方式を組み合わせて接続されてよい。
【0017】
（ロボット制御装置）
ロボット制御装置６００は、ロボット用制御ケーブル６１０によって可搬型溶接ロボット１００と接続され、電源用制御ケーブル６２０によって溶接電源４００と接続されている。ロボット制御装置６００は、あらかじめ可搬型溶接ロボット１００の動作パターン、溶接開始位置、溶接終了位置、施工条件、溶接条件等を定めたティーチングデータを保持するデータ保持部６０１を有し、このティーチングデータに基づいて可搬型溶接ロボット１００及び溶接電源４００に対して指令情報をコマンドとして送り、可搬型溶接ロボット１００の動作及び溶接条件を制御する。
ロボット制御装置６００は、ロボット用制御ケーブル６１０によって可搬型溶接ロボット１００と接続され、電源用制御ケーブル６２０によって溶接電源４００と接続されている。ロボット制御装置６００は、あらかじめ可搬型溶接ロボット１００の動作パターン、溶接開始位置、溶接終了位置、施工条件、溶接条件等を定めたティーチングデータを保持するデータ保持部６０１を有し、このティーチングデータに基づいて可搬型溶接ロボット１００及び溶接電源４００に対して指令情報をコマンドとして送り、可搬型溶接ロボット１００の動作及び溶接条件を制御する。
【0018】
また、ロボット制御装置６００は、溶接前において、タッチセンシングなどのセンシングを行うことにより得られる検知データから開先形状情報を算出する開先形状情報算出部６０２と、該開先形状情報をもとに上記ティーチングデータの溶接条件を補正して取得する溶接条件取得部６０３と、を有してもよい。そして、開先形状情報算出部６０２と溶接条件取得部６０３により、制御部６０４が構成されている。制御部６０４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、あるいはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて構成される。
【0019】
ロボット制御装置６００は、センシングによって補正を行ったティーチングデータの溶接条件で溶接を開始する。撮像装置７００は、溶接中の溶融池を画像データに含めるように撮像する。撮像された画像データを取得したデータ処理装置８００が特徴点を抽出する。そしてロボット制御装置６００は、各特徴点の情報から様々な処理の補正信号を指令情報（以降、コマンドとも称する。）として受信する（Ｓ１）。ロボット制御装置６００は、それぞれ後述する、ギャップ処理（Ｓ２）、運棒処理（Ｓ３）、倣い・振幅処理（Ｓ４）、および速度処理（Ｓ５）等の制御を順次に実行する。ロボット制御装置６００は、溶接中に受信した補正信号に応じて各制御の処理を行い、その後、各種制御条件のステータス更新の情報をデータ処理装置８００へ出力する（Ｓ６）。上記の処理（Ｓ１～Ｓ６）を、目的とする溶接が終了するまで繰り返す（Ｓ７）。
【0020】
溶接電源４００は、ロボット制御装置６００からの指令により、消耗電極である溶接ワイヤ２１１及びワークＷｏに電力を供給することで、溶接ワイヤ２１１とワークＷｏとの間にアークを発生させる。溶接電源４００からの電力は、パワーケーブル４１０を介して送給装置３００に送られ、送給装置３００からコンジットチューブ４２０を介して溶接トーチ（以下、「トーチ」と称する。）２００に送られる。そして、溶接電源４００からの電力は、トーチ２００先端のコンタクトチップを介して、溶接ワイヤ２１１に供給される。なお、溶接作業時の電流は、直流又は交流であってもよく、また、その波形は特に問わない。よって、電流は、矩形波や三角波などのパルスであってもよい。
【0021】
また、溶接電源４００は、例えば、パワーケーブル４１０がプラス電極としてトーチ２００側に接続され、パワーケーブル４３０をマイナス電極としてワークＷｏに接続される。なお、これは逆極性で溶接を行う場合であり、正極性で溶接を行う場合はプラス電極のパワーケーブルがワークＷｏ側に接続され、マイナス電極のパワーケーブルが、トーチ２００側と接続されていればよい。
【0022】
（シールドガス供給源）
シールドガス供給源５００は、シールドガスが封入された容器、バルブ等の付帯部材から構成される。シールドガス供給源５００から、シールドガスがガスチューブ５１０を介して送給装置３００へ送られる。送給装置３００に送られたシールドガスは、コンジットチューブ４２０を介してトーチ２００に送られる。トーチ２００に送られたシールドガスは、トーチ２００内を流れて、ノズル２１０にガイドされ、トーチ２００の先端側から噴出する。本実施形態で用いるシールドガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）や炭酸ガス（ＣＯ２）又はこれらの混合ガスを用いることができる。
シールドガス供給源５００は、シールドガスが封入された容器、バルブ等の付帯部材から構成される。シールドガス供給源５００から、シールドガスがガスチューブ５１０を介して送給装置３００へ送られる。送給装置３００に送られたシールドガスは、コンジットチューブ４２０を介してトーチ２００に送られる。トーチ２００に送られたシールドガスは、トーチ２００内を流れて、ノズル２１０にガイドされ、トーチ２００の先端側から噴出する。本実施形態で用いるシールドガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）や炭酸ガス（ＣＯ２）又はこれらの混合ガスを用いることができる。
【0023】
本実施形態に係るコンジットチューブ４２０は、チューブの外皮側にパワーケーブルとして機能するための導電路が形成され、チューブの内部に溶接ワイヤ２１１を保護する保護管が配置され、シールドガスの流路が形成されている。ただし、コンジットチューブ４２０は、これに限られるものではなく、例えば、トーチ２００に溶接ワイヤ２１１を送給するための保護管を中心にして、電力供給用ケーブルやシールドガス供給用のホースを束ねたものを用いることもできる。また、例えば、溶接ワイヤ２１１及びシールドガスを送るチューブと、パワーケーブルとを個別に設置することもできる。
【0024】
（送給装置）
送給装置３００は、溶接ワイヤ２１１を繰り出してトーチ２００に送る。送給装置３００により送られる溶接ワイヤ２１１は、特に限定されず、ワークＷｏの性質や溶接形態等によって選択され、例えば、ソリッドワイヤやフラックス入りワイヤが使用される。また、溶接ワイヤの線径は、特に問わないが、本実施形態において好ましい線径は、上限は１．６ｍｍであり、下限は０．９ｍｍである。
送給装置３００は、溶接ワイヤ２１１を繰り出してトーチ２００に送る。送給装置３００により送られる溶接ワイヤ２１１は、特に限定されず、ワークＷｏの性質や溶接形態等によって選択され、例えば、ソリッドワイヤやフラックス入りワイヤが使用される。また、溶接ワイヤの線径は、特に問わないが、本実施形態において好ましい線径は、上限は１．６ｍｍであり、下限は０．９ｍｍである。
【0025】
また、本実施形態においては、ワークＷｏと溶接ワイヤ２１１間に電圧を印加し、溶接ワイヤ２１１がワークＷｏに接触したときに生じる電圧降下現象を利用して、図３に示した開先１０の表面等をセンシングするタッチセンサを検知手段とする。検知手段は、本実施形態のタッチセンサに限られず、画像センサ、レーザセンサ等、又はこれら検知手段の組み合わせを用いてもよいが、装置構成の簡便性から本実施形態のタッチセンサを用いることが好ましい。
【0026】
（撮像装置）
撮像装置７００（以降、「視覚センサ」や「カメラ」とも称する。）は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を視覚センサとして備えるカメラにより構成される。撮像装置７００の配置位置は特に問わず、撮像装置７００は、可搬型溶接ロボット１００に直接取り付けられてもよいし、また、監視カメラとして、周辺の特定の場所に固定されてもよい。可搬型溶接ロボット１００に撮像装置７００を直接取り付けた場合には、撮像装置７００は、可搬型溶接ロボット１００の動作に併せて、トーチ２００の先端周辺を撮像するように移動する。撮像装置７００を構成するカメラの台数は複数でもよい。例えば、機能や設置位置が異なる複数のカメラを用いて撮像装置７００が構成されてもよい。
撮像装置７００（以降、「視覚センサ」や「カメラ」とも称する。）は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を視覚センサとして備えるカメラにより構成される。撮像装置７００の配置位置は特に問わず、撮像装置７００は、可搬型溶接ロボット１００に直接取り付けられてもよいし、また、監視カメラとして、周辺の特定の場所に固定されてもよい。可搬型溶接ロボット１００に撮像装置７００を直接取り付けた場合には、撮像装置７００は、可搬型溶接ロボット１００の動作に併せて、トーチ２００の先端周辺を撮像するように移動する。撮像装置７００を構成するカメラの台数は複数でもよい。例えば、機能や設置位置が異なる複数のカメラを用いて撮像装置７００が構成されてもよい。
【0027】
また、撮像装置７００により撮像する方向も特に問わない。例えば、溶接が進行する方向を前方とした場合に、前方側を撮像するように配置してもよいし、側面側、後方側を撮像するように配置してもよい。したがって、撮像装置７００による撮像範囲は、適宜決定すればよい。なお、トーチ２００の干渉を抑制するために、前方側から撮像することが好ましく、本実施形態では、前方側からの撮像としている。撮像された画像情報はデータ処理装置８００に送信されて、データ処理装置８００側で利用される。このとき、データ処理装置８００は、撮像された画像情報の中から、例えば、所定の間隔にて任意の画像を取り込み、後述する処理に利用してよい。ここでの取り込み方法や取り込み設定は、例えば、撮像装置７００の構成や機能、データ処理装置８００の性能などに応じて切り替えられてよい。
【0028】
本実施形態においては、可搬型溶接ロボット１００に直接取り付け、固定した撮像装置７００を用い、画像データに含めるオブジェクト（対象）として、少なくとも、ワークＷｏ、溶接ワイヤ２１１、およびアークが含まれる撮像範囲となるように、溶接画像として動画像を撮像する。なお、溶接画像に係る各種撮像設定は、予め規定されていてもよいし、溶接システム５０の動作条件に応じて切り替えられてもよい。撮像設定としては、例えば、フレームレート、画像のピクセル数、解像度、シャッタースピードなどが挙げられる。
【0029】
図３は、本実施形態に係る撮像装置７００の配置位置を説明するための斜視図である。なお、トーチ２００や開先の向きは、溶接の姿勢に応じて異なるため、図３に示す向きは一例である。本実施形態の場合、ワークＷｏは、突合せ継手である。ワークＷｏは、２枚の金属板であり、開先を隔てて突き合わされている。本実施形態では横向姿勢を例に挙げ、この場合に、上板側のワークをＷ１（以降、上板Ｗ１と称する。）、下板側のワークをＷ２（以降、下板Ｗ２と称する。）として説明する。また、突き合わされている２枚のワークＷ１，Ｗ２の裏面側には、セラミックス製の裏当て材１４が取り付けられている。なお、裏当て材１４として、メタル系の裏当て材を使用してもよく、裏当て材を設けない構成にしてもよい。したがって、裏当て材の材質は特に限定するものではなく、ワークＷｏの材質などに応じて異なってよい。突合せ継手では、開先に沿って一方向にアーク溶接が行われる。以下では、溶接が進行する方向を「溶接線方向」という。図３では、溶接が進行する方向を矢印で示している。このため、トーチ２００は、撮像装置７００の後方に位置している。
【0030】
図４は、横向き姿勢の溶接の場合に、撮像装置７００にて撮像された溶接画像を例示する図である。図４の画像データは、Ｘ軸とＹ軸の２軸からなる座標平面における座標を有する。横向き姿勢の本実施形態では、Ｘ軸は溶接線方向を示し、Ｙ軸はＸ軸に直交する方向を示す。撮像装置７００は、アーク溶接中におけるワークＷｏの溶接位置を含む範囲の画像を撮像する。この撮像画像には、溶融池、溶接ワイヤ２１１およびアークが含まれる。
【0031】
本実施形態における撮像装置７００の視覚センサは、例えば、１０２４×７６８ピクセルの静止画像を連続して撮像できる。換言すると、撮像装置７００は、溶接画像を動画像として撮像可能である。撮像装置７００にて撮像可能な静止画像の解像度は特に限定されるものではない。例えば、撮像装置７００が複数のカメラから構成される場合に、複数のカメラそれぞれが異なる解像度の溶接画像を取得してもよい。また、後述する学習済みモデルに入力する前に、処理時間を短縮することを目的として撮像された溶接画像から任意の特徴領域を切り出すなどの前処理を行ってもよい。任意の特徴領域は、所定の領域が中心に位置するように配置された固定サイズの範囲であってもよい。また、任意の特徴領域のサイズは、溶接状況に応じて変更されてもよい。
【0032】
（データ処理装置）
図５は、本実施形態に係るデータ処理装置８００の構成例を示すブロック図である。データ処理装置８００は、例えばコンピュータで構成される。コンピュータは、本体８１０、入力部８２０、および表示部８３０を含んで構成される。本体８１０は、ＣＰＵ８１１、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）８１２、ＲＯＭ８１３、ＲＡＭ８１４、不揮発性記憶装置８１５、入出力インタフェース８１６、通信インタフェース８１７、映像出力インタフェース８１８、および算出部８１９を含んで構成される。ＣＰＵ８１１、ＧＰＵ８１２、ＲＯＭ８１３、ＲＡＭ８１４、不揮発性記憶装置８１５、入出力インタフェース８１６、通信インタフェース８１７、映像出力インタフェース８１８、および算出部８１９は、バスや信号線によって相互に通信可能に接続されている。
図５は、本実施形態に係るデータ処理装置８００の構成例を示すブロック図である。データ処理装置８００は、例えばコンピュータで構成される。コンピュータは、本体８１０、入力部８２０、および表示部８３０を含んで構成される。本体８１０は、ＣＰＵ８１１、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）８１２、ＲＯＭ８１３、ＲＡＭ８１４、不揮発性記憶装置８１５、入出力インタフェース８１６、通信インタフェース８１７、映像出力インタフェース８１８、および算出部８１９を含んで構成される。ＣＰＵ８１１、ＧＰＵ８１２、ＲＯＭ８１３、ＲＡＭ８１４、不揮発性記憶装置８１５、入出力インタフェース８１６、通信インタフェース８１７、映像出力インタフェース８１８、および算出部８１９は、バスや信号線によって相互に通信可能に接続されている。
【0033】
不揮発性記憶装置８１５には、所定の学習データを用いてディープラーニングを実行する学習プログラム８１５Ａ、学習プログラム８１５Ａの実行を通じて生成される学習済みモデル８１５Ｂ、学習済みモデル８１５Ｂを用いて溶接に関する溶接情報を生成する情報生成プログラム８１５Ｃ、および、画像データ８１５Ｄが記憶されている。これらの他、不揮発性記憶装置８１５には、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムもインストールされている。
【0034】
ＣＰＵ８１１およびＧＰＵ８１２によるプログラムの実行により、データ処理装置８００は各種の機能を実現する。本実施形態の場合、データ処理装置８００は、機械学習により学習済みモデルを生成する機能と、学習済みモデルを利用して実際の溶接時の各種処理を行う機能を実現する。これの機能の内容については後述する。なお、学習済みモデルを生成する機能と、実際の溶接の実行時に学習済みモデルから出力される情報に基づいて制御処理を実行する機能に合わせてデータ処理装置８００を分けてもよい。汎用性の観点から見ると、それぞれの機能に合わせて、データ処理装置８００を分けることがより好ましい。ＧＰＵ８１２は、学習プログラム８１５Ａおよび情報生成プログラム８１５Ｃを実行する際の演算装置として使用される。ＲＯＭ８１３には、ＣＰＵ８１１に実行されるＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等が記憶されている。ＲＡＭ８１４は、不揮発性記憶装置８１５から読み出されたプログラムの作業領域として使用される。
【0035】
入出力インタフェース８１６は、キーボード、マウス等で構成される入力部８２０に接続されている。入出力インタフェース８１６には、視覚センサである撮像装置７００も接続されている。撮像装置７００から出力された画像データが入出力インタフェース８１６を介してＣＰＵ８１１に与えられる。通信インタフェース８１７は、有線または無線通信用の通信モジュールである。映像出力インタフェース８１８は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイで構成される表示部８３０に接続されており、ＣＰＵ８１１から与えられた映像データに応じた映像信号を表示部８３０に出力する。算出部８１９は、ＣＰＵ８１１やＧＰＵ８１２と連携して、例えば、本実施形態に係る溶接速度の制御に用いる幾何学量の算出などの各種処理を実行する。この幾何学量については後述する。
【0036】
（学習済みモデルの生成）
以下、本実施形態にて、画像データから抽出する特徴点および特徴点を抽出する学習済みモデルについて説明する。本実施形態における学習済みモデル８１５Ｂは、畳み込みニューラルネットワークにより構成されており、複数の畳み込み層、および複数のプーリング層などを含んでいる。なお、畳み込みニューラルネットワークの構成は上記に限定するものではなく、層数や構成が他の構成であってよい。
以下、本実施形態にて、画像データから抽出する特徴点および特徴点を抽出する学習済みモデルについて説明する。本実施形態における学習済みモデル８１５Ｂは、畳み込みニューラルネットワークにより構成されており、複数の畳み込み層、および複数のプーリング層などを含んでいる。なお、畳み込みニューラルネットワークの構成は上記に限定するものではなく、層数や構成が他の構成であってよい。
【0037】
学習済みモデル８１５Ｂは、撮像装置７００から出力される溶接画像を入力データとし、少なくともギャップ幅と、溶接進行方向に係る溶融池情報とを算出するための特徴情報を出力する。本実施形態において、学習済みモデル８１５Ｂに入力される撮像画像には、少なくとも、オブジェクト（対象）として、溶融池、溶接ワイヤ、及びアークが映り込んでいる。撮像画像を学習済みモデル８１５Ｂに入力することにより、これら各オブジェクト、または複数のオブジェクト間から得られる特徴点が抽出される。データ処理装置８００は、抽出された特徴点に基づいて、後述するギャップ幅や溶融池情報などの情報を幾何学量として、リアルタイムで取得する。なお、ここでいう溶融池情報の幾何学量の例としては、溶接線方向における溶接ワイヤと溶融池先端間の距離、溶融池の幅または溶融池の面積などが挙げられる。例えば、溶融池情報は、溶接画像における所定の位置と溶融池先端との間の距離と、溶融池面積とのうち少なくとも一方を含む。所定の位置は、ワイヤ先端位置またはアーク中心点であってよい。
【0038】
本実施形態では、溶接情報に係る特徴点として、溶接ワイヤ２１１の先端（以降、ワイヤ先端とも称する。）、アークの中心点（以降、アーク中心とも称する。）、溶接進行方向に対する溶融池の左右（横向き姿勢の場合は上下となる。）の先端の位置、および溶接進行方向に対する溶融池の左右（横向き姿勢の場合は上下となる。）の端部の位置を使用する。教師データとして用いる特徴点の入力は、教示作業を支援する操作画面の指示に従い、オペレータが溶接画像上の特定の位置を指定することで行われる。したがって、教師データは、溶接画像とオペレータにて指定された溶接情報としての座標情報となる特徴点とを対として構成される。学習処理では、学習モデルから出力される溶接情報と、教師データに含まれる溶接情報とを比較し、その誤差をフィードバックすることでパラメータを調整する。この処理を繰り返すことで、機械学習が進み、学習済みモデル８１５Ｂが生成される。
【0039】
図６は、教示作業に用いる画面の一例を示す説明図である。図６に示す画面の溶接画像には、溶融池１５、溶接ワイヤ２１１、およびアーク１６が含まれている。図６では、溶融池１５を網掛けで示す。図７は、横向姿勢の溶接により得られる溶接画像の具体例と、その溶接画像内の溶接情報の例を示す説明図である。ここでは説明を容易にするために、溶接画像上に、特徴点にて示す座標に相当する位置を描画して示している。なお、上述のとおり画像は座標を持ち、Ｘ軸とＹ軸の２軸からなる座標平面となる。なお、図６および図７に関する説明において、「上端」、「下端」は、画像における上下を示しているに過ぎず、溶接の姿勢と画像の向きに応じて、「右端」、「左端」などに置き換えてよい。
【0040】
本実施形態では、撮像装置７００は、溶接線方向とＸ軸方向とが平行になるように設置させるため、本実施形態においては、Ｘ軸方向は溶接線方向と言い換えてもよい。また、Ｙ軸方向はＸ軸の垂直方向であり、言い換えれば、溶接線の垂直方向である開先幅方向となるから、Ｙ軸方向は開先幅方向と言い換えてもよい。なお、本実施形態の可搬型ロボットが動くＸ軸は溶接線方向となるので、可搬型ロボットが動くＸ軸と溶接画像上のＸ軸も方向が同じとなり、Ｙ軸方向も可搬型ロボットが動くＹ軸と溶接画像上のＹ軸方向も同じであると言える。
【0041】
本実施形態の場合、図６に示すように、特徴点として、アーク中心の座標位置ＰＡ(ArcX,ArcY)、ワイヤ先端の座標位置ＰＷ(WireX,WireY)、溶融池先端下の座標位置ＰＬＤ(Pool_Lead_Dx,Pool_Lead_Dy)、溶融池先端上の座標位置ＰＬＵ(Pool_Lead_Ux,Pool_Lead_Uy)、溶融池下端の座標位置ＰＤ(Pool_Dy)、溶融池上端の座標位置ＰＵ(Pool_Uy)が、オペレータにより教示される。特徴点の入力は、画面上の特定の位置をオペレータが指示することで実行される。溶接ワイヤ２１１とアークの境界を与える座標は、ワイヤ先端の位置座標の一例である。また、溶融池先端下と、溶融池先端上と、溶融池下端と、溶融池上端は、溶融池１５の挙動に関する特徴点の一例である。例えば、溶融池下端と溶融池上端の特徴点が分かると、溶融池１５の幅を算出することができる。
【0042】
（幾何学量データ）
本実施形態では、ロボット制御装置６００またはデータ処理装置８００が、予め定めたいずれかの溶融池先端上の位置とワイヤ先端の位置のＸ方向の差（以降、「ＬｅａｄＸ」と称する）と、溶融池先端上と溶融池先端下の差（以降、「ＬｅａｄＷ」と称する）の２つの値を少なくとも算出する。本実施形態において、このように、特徴点に基づいて算出される数値データを幾何学量データとも称する。なお、この幾何学量データをデータ処理装置８００が算出し、幾何学量データを予め定めた時間の間隔でロボット制御装置６００に送信し、ロボット制御装置が溶接制御を行う。なお、溶融池先端位置は、溶融池先端上と溶融池先端下の差の位置に関わらず、用途に応じて、溶融池先端上または溶融池先端下の位置を採用してもよい。また、ロボット制御装置６００およびデータ処理装置８００は一体化されてよい。矛盾の生じない範囲で、ロボット制御装置６００が行うとした処理を、データ処理装置８００が代わりに行ってもよく、データ処理装置８００が行うとした処理を、ロボット制御装置６００が代わりに行ってもよい。
本実施形態では、ロボット制御装置６００またはデータ処理装置８００が、予め定めたいずれかの溶融池先端上の位置とワイヤ先端の位置のＸ方向の差（以降、「ＬｅａｄＸ」と称する）と、溶融池先端上と溶融池先端下の差（以降、「ＬｅａｄＷ」と称する）の２つの値を少なくとも算出する。本実施形態において、このように、特徴点に基づいて算出される数値データを幾何学量データとも称する。なお、この幾何学量データをデータ処理装置８００が算出し、幾何学量データを予め定めた時間の間隔でロボット制御装置６００に送信し、ロボット制御装置が溶接制御を行う。なお、溶融池先端位置は、溶融池先端上と溶融池先端下の差の位置に関わらず、用途に応じて、溶融池先端上または溶融池先端下の位置を採用してもよい。また、ロボット制御装置６００およびデータ処理装置８００は一体化されてよい。矛盾の生じない範囲で、ロボット制御装置６００が行うとした処理を、データ処理装置８００が代わりに行ってもよく、データ処理装置８００が行うとした処理を、ロボット制御装置６００が代わりに行ってもよい。
【0043】
＜溶接制御方法＞
（ギャップ処理Ｓ２）
図２は、本実施形態に係る溶接制御方法を例示するフローチャートである。ロボット制御装置６００は、データ処理装置８００から予め定めた時間の間隔で、前述の幾何学量データを含む情報を受信する。この受信のことを、以降、コマンド受信とも称する。ロボット制御装置６００は、コマンド受信を行うと、ギャップ処理Ｓ２において、受信したＬｅａｄＷの幾何学量データに応じて、溶接条件を変更する。ここで、本実施形態においてはＬｅａｄＷの幾何学量データをギャップ処理Ｓ２におけるギャップの値として取り扱う。なお、ギャップの値は、本実施形態において、単位をｍｍとしている。ＬｅａｄＷの幾何学量データに応じた溶接条件の変更方法は特に問わないが、本実施形態では、図８に示されるように、溶接モードごとに、ギャップ値に対応する溶接条件を予め定めたデータベースを用意しておき、データベースにと受信したＬｅａｄＷの幾何学量データに基づいて、溶接条件を変更すればよい。なお、ここでいう溶接モードは、例えば、ワイヤ種、シールドガス種、傾斜角、ピッチなどの固定の条件を指す。この固定の条件については、図８において標準項目とも称する。なお、データベースは、ロボット制御装置６００が備える記憶装置に記憶されていてよい。
（ギャップ処理Ｓ２）
図２は、本実施形態に係る溶接制御方法を例示するフローチャートである。ロボット制御装置６００は、データ処理装置８００から予め定めた時間の間隔で、前述の幾何学量データを含む情報を受信する。この受信のことを、以降、コマンド受信とも称する。ロボット制御装置６００は、コマンド受信を行うと、ギャップ処理Ｓ２において、受信したＬｅａｄＷの幾何学量データに応じて、溶接条件を変更する。ここで、本実施形態においてはＬｅａｄＷの幾何学量データをギャップ処理Ｓ２におけるギャップの値として取り扱う。なお、ギャップの値は、本実施形態において、単位をｍｍとしている。ＬｅａｄＷの幾何学量データに応じた溶接条件の変更方法は特に問わないが、本実施形態では、図８に示されるように、溶接モードごとに、ギャップ値に対応する溶接条件を予め定めたデータベースを用意しておき、データベースにと受信したＬｅａｄＷの幾何学量データに基づいて、溶接条件を変更すればよい。なお、ここでいう溶接モードは、例えば、ワイヤ種、シールドガス種、傾斜角、ピッチなどの固定の条件を指す。この固定の条件については、図８において標準項目とも称する。なお、データベースは、ロボット制御装置６００が備える記憶装置に記憶されていてよい。
【0044】
図８は、本実施形態に係るデータベースが有する情報内容を例示する概念図である。図８を参照して、標準項目である固定条件がワイヤＡ、傾斜角α＝４５°、ピッチｐ＝３．０ｍｍである場合を例示する。溶接中にロボット制御装置６００がＬｅａｄＷの幾何学量データから９ｍｍというギャップの値を受信したとき、ロボット制御装置６００は溶接条件を、溶接電流ａ１、アーク電圧ｂ１、溶接速度ｃ１、オフセット量ｄ１、ウィービング振幅ｅ１、端停止時間（下端側）ｆ１、端停止時間（上端側）ｇ１に変更する。この溶接速度ｃ１が、図１２における後述の基準溶接速度（基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ）に対応する。端停止時間（下端側）ｆ１、端停止時間（上端側）ｇ１を、合わせてウィービング端停止期間とも称する。
【0045】
なお、標準項目である固定条件の傾斜角およびピッチ、ならびに変更する溶接条件のオフセット量は、本実施形態に用いた可搬型溶接ロボット特有の項目であり、６軸ロボットを適用した場合には別の項目になる。図８に示した固定条件の種類や、固定条件に応じてデータベース上であらかじめ定められた制御項目の種類は一例であり、行いたい溶接の種類などに応じて当業者が適宜設定してよい。
【0046】
図９は、ピッチを例示する概念図である。ピッチとは、図９に示すように、１ウィービングに進む距離を指し、可搬型溶接ロボットのウィービング方法を決定する際に必要な設定値である。このため、ピッチは固定条件としておくことが好ましい。一般的には、このピッチｐの設定値に基づいて、溶接速度、振幅、端停止時間等の他のウィービング条件が決定される。また、オフセット量は、ウィービングの振り方を変更させるための条件となる。ウィービングの１周期中におけるあらかじめ定めた少なくとも１点の方向及び距離を「オフセット量」として変更することによって、種々の軌跡のウィービングを行うことができる。図１０は、オフセット量を例示する概念図である。例えば、図１０のようにＡ２の位置をＡ２’の位置へと変更することによって、特殊な軌跡のウィービングを実現することができる。このとき、オフセット量は図１０におけるｘの値となる。また、ウィービングが図のように斜め振りタイプの軌跡を描く場合は、傾斜角αを予め固定条件として設定し、その傾斜角α及びその他の設定値に対応したオフセット量ｘを抽出するとよい。
【0047】
（運棒処理Ｓ３）
図２を再び参照する。運棒処理Ｓ３では、ロボット制御装置６００がコマンド受信した情報またはギャップ処理Ｓ２などの前処理の情報に基づいて、運棒の方法を決定する。運棒は、ウィービングとも呼ばれる。本実施形態においては、ギャップ処理Ｓ２で決定したオフセット量、ウィービング振幅、端停止時間（下端側）、端停止時間（上端側）などの条件によって、ロボット制御装置６００がウィービング方法を決定する。
図２を再び参照する。運棒処理Ｓ３では、ロボット制御装置６００がコマンド受信した情報またはギャップ処理Ｓ２などの前処理の情報に基づいて、運棒の方法を決定する。運棒は、ウィービングとも呼ばれる。本実施形態においては、ギャップ処理Ｓ２で決定したオフセット量、ウィービング振幅、端停止時間（下端側）、端停止時間（上端側）などの条件によって、ロボット制御装置６００がウィービング方法を決定する。
【0048】
（倣い・振幅処理Ｓ４）
倣い・振幅処理Ｓ４では、ロボット制御装置６００がコマンド受信した情報または前処理の情報に基づいて、溶接線倣いおよび幅倣いを行う。倣いの方法は限定するものではないが、本実施形態においては、ＬｅａｄＷの中央位置を溶接中心位置とし、溶接中心位置と溶融池先端上の位置の差、および溶接中心位置と溶融池先端下の位置の差に基づいて算出される溶接中心位置からのズレ方向（本実施形態における横向き姿勢を例にすると、下方向にズレているか、もしくは上方向にズレているかを判断する）とズレ量に応じて、溶接線の倣い制御を行う。また、ＬｅａｄＷの値に応じて、振幅の補正量を算出することで、幅倣い制御を行う。
倣い・振幅処理Ｓ４では、ロボット制御装置６００がコマンド受信した情報または前処理の情報に基づいて、溶接線倣いおよび幅倣いを行う。倣いの方法は限定するものではないが、本実施形態においては、ＬｅａｄＷの中央位置を溶接中心位置とし、溶接中心位置と溶融池先端上の位置の差、および溶接中心位置と溶融池先端下の位置の差に基づいて算出される溶接中心位置からのズレ方向（本実施形態における横向き姿勢を例にすると、下方向にズレているか、もしくは上方向にズレているかを判断する）とズレ量に応じて、溶接線の倣い制御を行う。また、ＬｅａｄＷの値に応じて、振幅の補正量を算出することで、幅倣い制御を行う。
【0049】
（速度処理Ｓ５）
本願発明では、ギャップに応じて設定した条件に対し、さらに補正を行う。この補正処理により、制御の精度がさらに向上し、溶接条件、ウィービング方法、溶接姿勢、ルートギャップ、裏当て隙間や目違いといった種々の状況が組み合わさった場合においても、安定した溶接品質を維持できる。言い換えると、どのような状況においても安定した溶接品質が維持できるロバスト性の高い溶接制御法を実現することができる。補正する条件は、溶接速度、溶接電流、アーク電圧、突出し長さなどのいずれか一つであれば良いが、制御の容易性と精度の観点から、少なくとも、溶接速度を補正することが好ましい。本実施形態においては、溶接速度を補正する場合（速度処理Ｓ５）について説明を行う。
本願発明では、ギャップに応じて設定した条件に対し、さらに補正を行う。この補正処理により、制御の精度がさらに向上し、溶接条件、ウィービング方法、溶接姿勢、ルートギャップ、裏当て隙間や目違いといった種々の状況が組み合わさった場合においても、安定した溶接品質を維持できる。言い換えると、どのような状況においても安定した溶接品質が維持できるロバスト性の高い溶接制御法を実現することができる。補正する条件は、溶接速度、溶接電流、アーク電圧、突出し長さなどのいずれか一つであれば良いが、制御の容易性と精度の観点から、少なくとも、溶接速度を補正することが好ましい。本実施形態においては、溶接速度を補正する場合（速度処理Ｓ５）について説明を行う。
【0050】
図１１は、本実施形態に係る溶接速度の補正処理を例示するフローチャートである。本実施形態において、図２に示した速度処理Ｓ５は、コマンド受信によって得られるギャップ幅の値と、溶接進行方向に係る溶融池情報の一つであるＬｅａｄＸとを用いて、溶接速度の補正量を算出する。なお、本実施形態の速度処理Ｓ５においては、ギャップ幅の値としてＬｅａｄＷを用いる。また、溶接進行方向に係る溶融池情報として、本実施形態ではＬｅａｄＸを用いているが、例えば、溶融池面積などの他の幾何学量データを用いてもよい。
【0051】
（ＬｅａｄＸの目標値の決定）
ステップＳ５０１においてロボット制御装置６００は、コマンド受信したＬｅａｄＷに基づいて、ＬｅａｄＸの目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸを決定する。例えば、ＬｅａｄＷが７．０ｍｍ以下の場合はＲ＿ＬｅａｄＸを値１に、ＬｅａｄＷが7．０ｍｍより大きく８．０ｍｍ以下の場合は、Ｒ＿ＬｅａｄＸを値２に、ＬｅａｄＷが８．０ｍｍより大きく９．０ｍｍ以下の場合はＲ＿ＬｅａｄＸを値３にするように、予め定めておく。ここでいう7．０ｍｍ、８．０ｍｍ、および９．０ｍｍは、所定の閾値である。すなわちロボット制御装置６００は、ギャップ幅ＬｅａｄＷと、所定の閾値とに基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸを決定する。なお、ＬｅａｄＷとＲ＿ＬｅａｄＸとの間の対応関係を定義したテーブルをロボット制御装置６００にあらかじめ保存しておき、ロボット制御装置６００は、このテーブルを参照してギャップ幅ＬｅａｄＷから目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸを決定してもよい。
ステップＳ５０１においてロボット制御装置６００は、コマンド受信したＬｅａｄＷに基づいて、ＬｅａｄＸの目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸを決定する。例えば、ＬｅａｄＷが７．０ｍｍ以下の場合はＲ＿ＬｅａｄＸを値１に、ＬｅａｄＷが7．０ｍｍより大きく８．０ｍｍ以下の場合は、Ｒ＿ＬｅａｄＸを値２に、ＬｅａｄＷが８．０ｍｍより大きく９．０ｍｍ以下の場合はＲ＿ＬｅａｄＸを値３にするように、予め定めておく。ここでいう7．０ｍｍ、８．０ｍｍ、および９．０ｍｍは、所定の閾値である。すなわちロボット制御装置６００は、ギャップ幅ＬｅａｄＷと、所定の閾値とに基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸを決定する。なお、ＬｅａｄＷとＲ＿ＬｅａｄＸとの間の対応関係を定義したテーブルをロボット制御装置６００にあらかじめ保存しておき、ロボット制御装置６００は、このテーブルを参照してギャップ幅ＬｅａｄＷから目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸを決定してもよい。
【0052】
（差分値の算出）
ステップＳ５０２からＳ５０５においてロボット制御装置６００は、コマンド受信したリアルタイムのＬｅａｄＸと目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸとの間の差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂを算出する。すなわち、本実施形態における溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値は、ＬｅａｄＸや、後述のＮｅｗ＿ＬｅａｄＸなどである。ロボット制御装置６００は、溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と目標値との間の差分値を算出する。
ステップＳ５０２からＳ５０５においてロボット制御装置６００は、コマンド受信したリアルタイムのＬｅａｄＸと目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸとの間の差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂを算出する。すなわち、本実施形態における溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値は、ＬｅａｄＸや、後述のＮｅｗ＿ＬｅａｄＸなどである。ロボット制御装置６００は、溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と目標値との間の差分値を算出する。
【0053】
なお、外乱などの影響で、想定外の値で補正がなされると、制御が適切に行われない可能性がある。このような外乱の影響を回避するため、ロボット制御装置６００はステップＳ５０２からＳ５０４において、現行のＬｅａｄＸの値と過去のＬｅａｄＸの値との移動平均を適用してもよい。
【0054】
本実施形態においては、式２に示されるように、移動平均値である「Ｎｅｗ＿ＬｅａｄＸ」を採用し、「Ｎｅｗ＿ＬｅａｄＸ」と「Ｒ＿ＬｅａｄＸ」の差分「ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂ」を算出している。なお、「Ｎｅｗ＿ＬｅａｄＸ」として算出された値は、新たに、「Ｎｏｗ＿ＬｅａｄＸ」が受信される前に、「Ｏｌｄ＿ＬｅａｄＸ」として退避しておき、次の移動平均値の算出に用いられる。
【0055】
Ｎｅｗ＿ＬｅａｄＸ＝Ｎｏｗ＿ＬｅａｄＸ＊（１－ｋ）＋Ｏｌｄ＿ＬｅａｄＸ＊ｋ （式１）
（ｋは０～１の変数）
（ｋは０～１の変数）
【0056】
ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂ＝Ｎｅｗ＿ＬｅａｄＸ－Ｒ＿ＬｅａｄＸ （式２）
【0057】
すなわちロボット制御装置６００は、溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値Ｎｅｗ＿ＬｅａｄＸを、撮像タイミングが前後する２以上の溶接画像についての２以上の溶融池情報の算出値Ｎｏｗ＿ＬｅａｄＸおよびＯｌｄ＿ＬｅａｄＸの移動平均によって算出してよい。
【0058】
（第１のリミッターの適用）
制御の安定化の観点から、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂに対してリミッターをかけることが好ましい。差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂが制限範囲を超えた場合、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂとして制限範囲の最大値または最小値の値を用いる。例えば差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂの制限範囲が＋αｍｍ～－αｍｍであり、αは任意の閾値であると仮定する。このαを所定の第１閾値とも称する。差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂが＋側で制限範囲を超える場合は、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂの値を固定値であるαｍｍとし、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂが－側で制限範囲を超える場合は差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂの値を固定値である－αｍｍとする。図１１のステップＳ５０６およびＳ５０７は、この第１のリミッターの適用処理を示しており、ロボット制御装置６００が当該処理を行う。
制御の安定化の観点から、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂに対してリミッターをかけることが好ましい。差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂが制限範囲を超えた場合、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂとして制限範囲の最大値または最小値の値を用いる。例えば差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂの制限範囲が＋αｍｍ～－αｍｍであり、αは任意の閾値であると仮定する。このαを所定の第１閾値とも称する。差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂが＋側で制限範囲を超える場合は、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂの値を固定値であるαｍｍとし、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂが－側で制限範囲を超える場合は差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂの値を固定値である－αｍｍとする。図１１のステップＳ５０６およびＳ５０７は、この第１のリミッターの適用処理を示しており、ロボット制御装置６００が当該処理を行う。
【0059】
なお、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂが、第１閾値αが規定する範囲＋αｍｍ～－αｍｍから外れた値である場合、ロボット制御装置６００は、以下の４つの処理のうちの１つを行ってもよい。
・差分値を所定の値（例えば上限値や下限値）に設定する。
・その差分値に基づく補正ステップを行わない。
・範囲外である旨の信号を出力する。
・ロボット制御装置６００の停止。
・差分値を所定の値（例えば上限値や下限値）に設定する。
・その差分値に基づく補正ステップを行わない。
・範囲外である旨の信号を出力する。
・ロボット制御装置６００の停止。
【0060】
ステップＳ５０８においてロボット制御装置６００は、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂの積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔを計算する。
【0061】
（第２のリミッターの適用）
制御の安定化の観点から、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔに対してもリミッターをかけることが好ましい。積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔが制限範囲を超えた場合、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔとして制限範囲の最大値または最小値の値を用いる。例えば積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔの制限範囲が＋βｍｍ～－βｍｍであり、βは任意の値であると仮定する。このβを所定の第２閾値とも称する。積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔが＋側で制限範囲を超える場合は、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔの値を固定値であるβｍｍとし、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔが－側で制限範囲を超える場合は積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔの値を固定値である－βｍｍとする。図１１のステップＳ５０９およびＳ５１０は、この第２のリミッターの適用処理を示しており、ロボット制御装置６００が当該処理を行う。
制御の安定化の観点から、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔに対してもリミッターをかけることが好ましい。積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔが制限範囲を超えた場合、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔとして制限範囲の最大値または最小値の値を用いる。例えば積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔの制限範囲が＋βｍｍ～－βｍｍであり、βは任意の値であると仮定する。このβを所定の第２閾値とも称する。積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔが＋側で制限範囲を超える場合は、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔの値を固定値であるβｍｍとし、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔが－側で制限範囲を超える場合は積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔの値を固定値である－βｍｍとする。図１１のステップＳ５０９およびＳ５１０は、この第２のリミッターの適用処理を示しており、ロボット制御装置６００が当該処理を行う。
【0062】
なお、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔが、第２閾値βが規定する範囲＋βｍｍ～－βｍｍから外れた値である場合、ロボット制御装置６００は、以下の４つの処理のうちの１つを行ってもよい。
・積分値を所定の値（例えば上限値や下限値）に設定する。
・その積分値に基づく補正ステップを行わない。
・範囲外である旨の信号を出力する。
・ロボット制御装置６００の停止。
・積分値を所定の値（例えば上限値や下限値）に設定する。
・その積分値に基づく補正ステップを行わない。
・範囲外である旨の信号を出力する。
・ロボット制御装置６００の停止。
【0063】
（ＰＩ制御）
溶接速度を制御する補正量をＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄと表記する。ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄの単位はｍｍ／ｍｉｎである。ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄは、式３に示されるように、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂに任意の第１係数Ｋｐを乗じた項と、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔに任意の第２係数Ｋｉを乗じた項とを含むＰＩ制御で算出されることが好ましい。ロボット制御装置６００は、補正量ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄを算出する（Ｓ５１１）。
溶接速度を制御する補正量をＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄと表記する。ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄの単位はｍｍ／ｍｉｎである。ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄは、式３に示されるように、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂに任意の第１係数Ｋｐを乗じた項と、積分値ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔに任意の第２係数Ｋｉを乗じた項とを含むＰＩ制御で算出されることが好ましい。ロボット制御装置６００は、補正量ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄを算出する（Ｓ５１１）。
【0064】
ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄ＝ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂ＊Ｋｐ＋ＬｅａｄＸ＿Ｉｎｔ＊Ｋｉ （式３）
【0065】
（補正後の溶接速度値条件）
ロボット制御装置６００は、式４に示すとおり、ギャップに応じて設定した溶接速度条件である基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄに、ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄを加算することにより、補正後の溶接速度の値ＷｅｌｄＳｐｅｅｄを算出する（Ｓ５１２）。
ロボット制御装置６００は、式４に示すとおり、ギャップに応じて設定した溶接速度条件である基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄに、ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄを加算することにより、補正後の溶接速度の値ＷｅｌｄＳｐｅｅｄを算出する（Ｓ５１２）。
【0066】
ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ＝基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ＋ＬｅａｄＸ＿Ｓｐｅｅｄ （式４）
【0067】
（第３のリミッターの適用）
なお、補正後の溶接速度の値ＷｅｌｄＳｐｅｅｄについても、制御の安定化の観点から、リミッターをかけることが好ましい。ＷｅｌｄＳｐｅｅｄが制限範囲を超えた場合、ロボット制御装置６００はＷｅｌｄＳｐｅｅｄを制限範囲の最大値または最小値の値とする。図１１のステップＳ５１３およびＳ５１４は、この制限値の適用処理を示しており、ロボット制御装置６００が当該処理を行う。
なお、補正後の溶接速度の値ＷｅｌｄＳｐｅｅｄについても、制御の安定化の観点から、リミッターをかけることが好ましい。ＷｅｌｄＳｐｅｅｄが制限範囲を超えた場合、ロボット制御装置６００はＷｅｌｄＳｐｅｅｄを制限範囲の最大値または最小値の値とする。図１１のステップＳ５１３およびＳ５１４は、この制限値の適用処理を示しており、ロボット制御装置６００が当該処理を行う。
【0068】
例えば、式５および式６のように、基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄに係数を乗じることで、上限値と下限値とを決めても良い。
【0069】
下限値＝基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ＊Ｍ１ （式５）
上限値＝基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ＊Ｍ２ （式６）
上限値＝基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ＊Ｍ２ （式６）
【0070】
Ｍ１およびＭ２は、Ｍ１≦Ｍ２を満たす任意の係数である。基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ＊Ｍ１が、溶接条件の設定値の下限を規定する第３閾値である。基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ＊Ｍ２が、溶接条件の設定値の上限を規定する第４閾値である。
【0071】
なお、溶接条件の設定値が、第３閾値と第４閾値とが規定する範囲から外れた値である場合、ロボット制御装置６００は、以下の４つの処理のうちの１つを行ってもよい。
・溶接条件の設定値を所定の値（例えば上限値や下限値）に設定する。
・その溶接条件の設定値へと補正する前記補正ステップを行わない。
・範囲外である旨の信号を出力する。
・ロボット制御装置６００の停止。
・溶接条件の設定値を所定の値（例えば上限値や下限値）に設定する。
・その溶接条件の設定値へと補正する前記補正ステップを行わない。
・範囲外である旨の信号を出力する。
・ロボット制御装置６００の停止。
【0072】
そしてロボット制御装置６００は、溶接速度の条件を、算出された値である値ＷｅｌｄＳｐｅｅｄに変更する。すなわち、ロボット制御装置６００は、差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂに基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つである溶接速度を補正する。
【0073】
（ステータス更新Ｓ６）
上述の処理によって、変更した溶接条件に応じて、ロボット制御装置６００は可搬型溶接ロボット１００および溶接電源４００に指令値を送信する。以上のように、図２のステップＳ１からＳ６までの処理を溶接が終了するまで繰り返す。
上述の処理によって、変更した溶接条件に応じて、ロボット制御装置６００は可搬型溶接ロボット１００および溶接電源４００に指令値を送信する。以上のように、図２のステップＳ１からＳ６までの処理を溶接が終了するまで繰り返す。
【0074】
図１２は、本実施形態に係る溶接条件の制御例を示すグラフである。グラフの横軸はウィービング回数を示している。ウィービング回数は、ウィービングの１周期分を１回とカウントする。即ち、ウィービング周期に応じた時間間隔でデータを取得している。本実施形態では、所定の時間間隔としてウィービング回数を採用しているが、これに限るものではなく、例えば、予め定めた時間ごとにデータを所得してもよい。グラフには、基準溶接速度（基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ）と、上記のステップＳ５による補正後の溶接速度（ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ）と、ＬｅａｄＷと、ＬｅａｄＸと、Ｒ＿ＬｅａｄＸと、Ｎｅｗ＿ＬｅａｄＸとが記載されている。また、図１２では、基準溶接速度と補正後の溶接速度はグラフの左側縦軸，ＬｅａｄＷとＬｅａｄＸとＲ＿ＬｅａｄＸとＮｅｗ＿ＬｅａｄＸはグラフの右側縦軸にて示す。
【0075】
グラフに見られるように、ステップＳ２においてＬｅａｄＷの値に基づいてデータベースから決定した基準溶接速度（基準ＷｅｌｄＳｐｅｅｄ）を、ステップＳ５の処理を行うことにより、溶接速度ＷｅｌｄＳｐｅｅｄへと補正している。
【0076】
ギャップに相当するＬｅａｄＷの値は、時間の経過と共に増大傾向が見られる。ステップＳ５０１で決定された目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸの値は、ＬｅａｄＷの値に基づいて変動している。
【0077】
ＬｅａｄＷの値が増加するにつれて、瞬時値であるＬｅａｄＸの値は上下動が激しくなっているのがグラフから見てとれる。しかし、ステップＳ５０３においてＬｅａｄＸに対して移動平均を適用し、フィルターをかけたＮｅｗ＿ＬｅａｄＸの値は、上下動が比較的抑えられており、制御に用いる数値として、より安定している。このより安定したＮｅｗ＿ＬｅａｄＸと目標値Ｒ＿ＬｅａｄＸの差分値ＬｅａｄＸ＿Ｓｕｂに基づいて、補正後のＷｅｌｄＳｐｅｅｄがステップＳ５１２で決定されている。
【0078】
以上のとおり、本明細書には次の事項が開示されている。
【0079】
（１） 溶接中に取得した溶接画像に基づいて溶接条件を制御する溶接制御方法であって、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得ステップと、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定ステップと、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正ステップと、
を有する、溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、溶接画像を用いた溶接制御において、どのような状況においても安定した溶接品質が維持できる。
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得ステップと、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定ステップと、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正ステップと、
を有する、溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、溶接画像を用いた溶接制御において、どのような状況においても安定した溶接品質が維持できる。
【0080】
（２） 前記溶接条件の設定値を前記ギャップ幅に基づいて変更させる変更ステップをさらに有し、
前記変更ステップにおいて変更する前記溶接条件の設定値は、溶接電流と、アーク電圧と、溶接速度と、オフセット値と、ウィービング振幅と、ウィービング端停止期間とのうち少なくとも一つであることを特徴とする、
（１）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、溶接電流と、アーク電圧と、溶接速度と、オフセット値と、ウィービング振幅と、ウィービング端停止期間とのうち少なくとも一つを変更した上で、さらに補正ステップを行うことにより、より安定した溶接品質が維持できる。
前記変更ステップにおいて変更する前記溶接条件の設定値は、溶接電流と、アーク電圧と、溶接速度と、オフセット値と、ウィービング振幅と、ウィービング端停止期間とのうち少なくとも一つであることを特徴とする、
（１）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、溶接電流と、アーク電圧と、溶接速度と、オフセット値と、ウィービング振幅と、ウィービング端停止期間とのうち少なくとも一つを変更した上で、さらに補正ステップを行うことにより、より安定した溶接品質が維持できる。
【0081】
（３） 前記変更ステップにおいて変更する前記溶接条件の設定値を、前記ギャップ幅と、ギャップ幅と前記溶接条件の設定値との間の関係を所定の標準項目ごとに記憶させたデータベースとに基づいて取得することを特徴とする、
（２）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、データベースを参照して、溶接条件の設定値を容易に変更することができる。
（２）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、データベースを参照して、溶接条件の設定値を容易に変更することができる。
【0082】
（４） 前記補正ステップにおいて補正する前記溶接条件の設定値が、溶接速度を少なくとも含むことを特徴とする、（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、比較的容易な制御により溶接の精度を良くすることができる。
この溶接制御方法によれば、比較的容易な制御により溶接の精度を良くすることができる。
【0083】
（５） 前記差分値を、所定の第１閾値に基づいて第１のリミッターにかけるステップをさらに有することを特徴とする、
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、差分値が極端な値になるような場合であっても、制御を安定化させることができる。
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、差分値が極端な値になるような場合であっても、制御を安定化させることができる。
【0084】
（６） 前記補正ステップにおいて、前記差分値と所定の第１係数を乗じた項と、前記差分値の積分値と所定の第２係数を乗じた項とを少なくとも含む算出式に基づいて、前記溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する、
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、ＰＩ制御を安定して行うことができる。
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、ＰＩ制御を安定して行うことができる。
【0085】
（７） 前記積分値を、所定の第２閾値に基づいて第２のリミッターにかけるステップをさらに有することを特徴とする、
（６）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、積分値が極端な値になるような場合であっても、制御を安定化させることができる。
（６）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、積分値が極端な値になるような場合であっても、制御を安定化させることができる。
【0086】
（８） 前記補正ステップにおいて補正された溶接条件を、所定の第３閾値および第４閾値に基づいて第３のリミッターにかけるステップをさらに有し、
前記第３閾値は、前記溶接条件の設定値の下限を規定する値であり、
前記第４閾値は、前記溶接条件の設定値の上限を規定する値である、
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、補正された溶接条件が極端な値になるような場合であっても、制御を安定化させることができる。
前記第３閾値は、前記溶接条件の設定値の下限を規定する値であり、
前記第４閾値は、前記溶接条件の設定値の上限を規定する値である、
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、補正された溶接条件が極端な値になるような場合であっても、制御を安定化させることができる。
【0087】
（９） 前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値を、撮像タイミングが前後する２以上の前記溶接画像についての２以上の溶融池情報の算出値の移動平均によって算出するステップをさらに含むことを特徴とする、
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、外乱の影響を回避することができる。
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、外乱の影響を回避することができる。
【0088】
（１０） 前記溶融池情報が、前記溶接画像における所定の位置と溶融池先端との間の距離と、溶融池面積とのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする、
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、これらの溶融値情報に基づいて適切に溶接制御を行うことができる。
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、これらの溶融値情報に基づいて適切に溶接制御を行うことができる。
【0089】
（１１） 前記所定の位置は、ワイヤ先端位置またはアーク中心点であることを特徴とする、（１０）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、ワイヤ先端位置またはアーク中心点に基づく溶融値情報に基づいて適切に溶接制御を行うことができる。
この溶接制御方法によれば、ワイヤ先端位置またはアーク中心点に基づく溶融値情報に基づいて適切に溶接制御を行うことができる。
【0090】
（１２） 前記溶接画像を入力データとし、少なくとも前記ギャップ幅と、前記溶接進行方向に係る溶融池情報とを算出するための特徴情報を出力する学習済みモデルに、前記溶接画像を入力して出力された前記特徴情報に基づいて、前記ギャップ幅と、前記溶接進行方向に係る溶融池情報とを取得することを特徴とする、
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、学習済みモデルを活用して、溶接画像からギャップ幅と溶融池情報とを取得することができる。
（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、学習済みモデルを活用して、溶接画像からギャップ幅と溶融池情報とを取得することができる。
【0091】
（１３） 前記差分値が、前記第１閾値が規定する範囲から外れた値である場合に、
前記差分値を所定の値に設定する、
その差分値に基づく前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうちの１つを行うことを特徴とする、（５）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、差分値が極端な値になった場合を検知して、適切な溶接制御を行うことができる。
前記差分値を所定の値に設定する、
その差分値に基づく前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうちの１つを行うことを特徴とする、（５）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、差分値が極端な値になった場合を検知して、適切な溶接制御を行うことができる。
【0092】
（１４） 前記積分値が、前記第２閾値が規定する範囲から外れた値である場合に、
前記積分値を所定の値に設定する、
その積分値に基づく前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうちの１つを行うことを特徴とする、（７）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、積分値が極端な値になった場合を検知して、適切な溶接制御を行うことができる。
前記積分値を所定の値に設定する、
その積分値に基づく前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうちの１つを行うことを特徴とする、（７）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、積分値が極端な値になった場合を検知して、適切な溶接制御を行うことができる。
【0093】
（１５） 前記溶接条件の設定値が、前記第３閾値と前記第４閾値とが規定する範囲から外れた値である場合に、
前記溶接条件の設定値を所定の値に設定する、
その溶接条件の設定値へと補正する前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうち１つを行うことを特徴とする、（８）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、溶接条件の設定値が極端な値になった場合を検知して、適切な溶接制御を行うことができる。
前記溶接条件の設定値を所定の値に設定する、
その溶接条件の設定値へと補正する前記補正ステップを行わない、
範囲外である旨の信号を出力する、および、
ロボット制御装置の停止
のうち１つを行うことを特徴とする、（８）に記載の溶接制御方法。
この溶接制御方法によれば、溶接条件の設定値が極端な値になった場合を検知して、適切な溶接制御を行うことができる。
【0094】
（１６） 溶接ロボットと、ロボット制御装置と、撮像装置とを少なくとも備える溶接システムであって、
前記撮像装置が、前記溶接ロボットが行う溶接中に溶接画像を撮像し、
前記ロボット制御装置が、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得し、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定し、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出し、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する、
溶接システム。
この溶接システムによれば、溶接画像を用いた溶接制御において、どのような状況においても安定した溶接品質が維持できる。
前記撮像装置が、前記溶接ロボットが行う溶接中に溶接画像を撮像し、
前記ロボット制御装置が、
前記溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得し、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定し、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出し、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する、
溶接システム。
この溶接システムによれば、溶接画像を用いた溶接制御において、どのような状況においても安定した溶接品質が維持できる。
【0095】
（１７） 装置が備えるプロセッサに、
溶接中に取得した溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得機能と、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定機能と、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出機能と、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正機能と、
を実現させる、溶接制御プログラム。
この溶接制御プログラムによれば、溶接画像を用いた溶接制御において、どのような状況においても安定した溶接品質が維持できる。
溶接中に取得した溶接画像に基づいて、少なくともギャップ幅を所定の時間間隔で取得する取得機能と、
前記ギャップ幅に基づいて、溶接進行方向に係る溶融池情報の目標値を決定する目標値決定機能と、
前記溶接進行方向に係る溶融池情報の算出値と前記目標値との間の差分値を算出する差分値算出機能と、
前記差分値に基づいて、溶接条件の設定値のうち少なくとも一つを補正する補正機能と、
を実現させる、溶接制御プログラム。
この溶接制御プログラムによれば、溶接画像を用いた溶接制御において、どのような状況においても安定した溶接品質が維持できる。
【符号の説明】
【0096】
１０ 開先
１４ 裏当て材
１５ 溶融池
１６ アーク
５０ 溶接システム
１００ 可搬型溶接ロボット
２００ トーチ
２１０ ノズル
２１１ 溶接ワイヤ
３００ 送給装置
４００ 溶接電源
４１０ パワーケーブル
４２０ コンジットチューブ
４３０ パワーケーブル
５００ シールドガス供給源
５１０ ガスチューブ
６００ ロボット制御装置
６０１ データ保持部
６０２ 開先形状情報算出部
６０３ 溶接条件取得部
６０４ 制御部
６１０ ロボット用制御ケーブル
６２０ 電源用制御ケーブル
７００ 撮像装置
８００ データ処理装置
８１０ 本体
８１５ 不揮発性記憶装置
８１５Ａ 学習プログラム
８１５Ｂ 学習済みモデル
８１５Ｃ 情報生成プログラム
８１５Ｄ 画像データ
８１６ 入出力インタフェース
８１７ 通信インタフェース
８１８ 映像出力インタフェース
８１９ 算出部
８２０ 入力部
８３０ 表示部
１４ 裏当て材
１５ 溶融池
１６ アーク
５０ 溶接システム
１００ 可搬型溶接ロボット
２００ トーチ
２１０ ノズル
２１１ 溶接ワイヤ
３００ 送給装置
４００ 溶接電源
４１０ パワーケーブル
４２０ コンジットチューブ
４３０ パワーケーブル
５００ シールドガス供給源
５１０ ガスチューブ
６００ ロボット制御装置
６０１ データ保持部
６０２ 開先形状情報算出部
６０３ 溶接条件取得部
６０４ 制御部
６１０ ロボット用制御ケーブル
６２０ 電源用制御ケーブル
７００ 撮像装置
８００ データ処理装置
８１０ 本体
８１５ 不揮発性記憶装置
８１５Ａ 学習プログラム
８１５Ｂ 学習済みモデル
８１５Ｃ 情報生成プログラム
８１５Ｄ 画像データ
８１６ 入出力インタフェース
８１７ 通信インタフェース
８１８ 映像出力インタフェース
８１９ 算出部
８２０ 入力部
８３０ 表示部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】