JP2025005720A - Welding waveform control device and welding waveform control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接波形制御装置及び溶接波形制御方法に関する。 The present invention relates to a welding waveform control device and a welding waveform control method.
近年、産業界において、多くのロボットが普及している。当該ロボットは、例えば、電子部品及び機械部品の組み立て、溶接及び搬送等に用いられ、工場の生産ラインの効率化及び自動化が図られている。 In recent years, many robots have come into use in industry. These robots are used, for example, for assembling, welding, and transporting electronic and mechanical parts, and are helping to streamline and automate factory production lines.
溶接ロボットでは、生産ラインの効率化のために溶接時間やタクトタイムの短縮化が求められる一方で、アーク溶接におけるビードの仕上がりを考慮した溶接品質を確保しなければならない。 For welding robots, there is a demand to shorten welding times and tact times to improve the efficiency of production lines, but at the same time, welding quality must be ensured, taking into account the bead finish in arc welding.
一般的には、溶接速度、溶接時間、溶接電流及び溶接電圧などの溶接条件を調整することによって、所望の溶接結果(ビードの仕上がり等)を得られるようにする。 Generally, the desired welding results (bead finish, etc.) are obtained by adjusting welding conditions such as welding speed, welding time, welding current, and welding voltage.
例えば、特許文献1では、ニューラルネットワークを用いて溶接条件を適切に調整することによって、サイクルタイムを短縮させて、かつ溶接結果を良好な状態で安定化させる技術が開示されている。
For example,
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、サイクルタイムを短縮させて、かつ溶接結果を良好な状態で安定化させることができるものの、溶接の仕上がりについては、ユーザから様々な細かな要望があり、更なる改良が求められている。
However, while the technology disclosed in
ところで、所望の溶接結果について、ユーザの詳細な要望を叶えるために、溶接時の溶接電流波形及び/又は溶接電圧波形などの溶接波形を調整する手法も知られている。このような溶接波形の調整は、作業者のスキルへの依存が大きく、たとえ、熟練者であったとしても所望の溶接結果を得るには膨大な時間を費やしてしまう場合があり、容易ではない。 Methods of adjusting welding waveforms, such as the welding current waveform and/or welding voltage waveform, during welding to meet the specific needs of a user regarding the desired welding results are also known. Adjusting such welding waveforms is highly dependent on the skill of the worker, and even for an experienced worker, it can take a huge amount of time to achieve the desired welding results, which is not easy.
そこで、本発明は、溶接の評価をしつつ、短時間で容易に、所望の溶接結果を得るための溶接波形を生成することができる溶接波形制御装置及び溶接波形制御方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a welding waveform control device and a welding waveform control method that can easily generate a welding waveform to obtain a desired welding result in a short time while evaluating the welding.
本発明の一態様に係る溶接波形制御装置は、溶接時の溶接波形を取得する溶接波形取得部と、取得した溶接波形に基づいて、当該溶接を評価する溶接評価部と、評価した結果を出力する出力部と、評価した結果に対する所望の溶接の調整情報を取得する調整情報取得部と、取得した溶接波形及び所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成する溶接波形生成部と、を備える。 A welding waveform control device according to one aspect of the present invention includes a welding waveform acquisition unit that acquires a welding waveform during welding, a welding evaluation unit that evaluates the welding based on the acquired welding waveform, an output unit that outputs the evaluation result, an adjustment information acquisition unit that acquires desired welding adjustment information for the evaluation result, and a welding waveform generation unit that generates a welding waveform based on the acquired welding waveform and the desired welding adjustment information.
この態様によれば、溶接評価部は、溶接波形取得部によって取得された溶接時の溶接波形に基づいて、当該溶接を評価する。出力部は、溶接評価部によって評価された結果を出力し、調整情報取得部は、その結果に対する所望の溶接の調整情報を取得する。そして、溶接波形生成部は、溶接波形取得部によって取得された溶接波形及び所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成する。これにより、溶接の評価をしつつ、短時間で容易に、所望の溶接結果を得るための溶接波形を生成することができる。その結果、生成された溶接波形を用いて再溶接することで、ユーザが所望する溶接を行うことができる。 According to this aspect, the welding evaluation unit evaluates the welding based on the welding waveform at the time of welding acquired by the welding waveform acquisition unit. The output unit outputs the result evaluated by the welding evaluation unit, and the adjustment information acquisition unit acquires desired welding adjustment information for that result. Then, the welding waveform generation unit generates a welding waveform based on the welding waveform acquired by the welding waveform acquisition unit and the desired welding adjustment information. This makes it possible to easily generate a welding waveform for obtaining a desired welding result in a short time while evaluating the welding. As a result, the user can perform the welding desired by rewelding using the generated welding waveform.
上記態様において、取得した溶接波形に基づいて特徴量を抽出する特徴量抽出部を、さらに備え、溶接評価部は、抽出した特徴量に基づいて溶接を評価し、溶接波形生成部は、抽出した特徴量及び所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成してもよい。 In the above aspect, the welding evaluation unit may further include a feature extraction unit that extracts feature values based on the acquired welding waveform, the welding evaluation unit evaluates the welding based on the extracted feature values, and the welding waveform generation unit may generate a welding waveform based on the extracted feature values and the desired welding adjustment information.
この態様によれば、特徴量抽出部は、溶接波形取得部によって取得された溶接波形に基づいて特徴量を抽出し、溶接評価部は、その特徴量に基づいて溶接を評価し、溶接波形生成部は、その特徴量及び所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成する。これにより、溶接の評価および溶接波形の生成において、処理負荷を軽減しつつ、適切に溶接を評価し、ユーザが所望する溶接波形を生成することができる。さらに、出力された溶接の評価結果や生成された溶接波形に対する要因や影響を確認したり、分析したりすることができる。 According to this aspect, the feature extraction unit extracts feature values based on the welding waveform acquired by the welding waveform acquisition unit, the welding evaluation unit evaluates the welding based on the feature values, and the welding waveform generation unit generates a welding waveform based on the feature values and the desired welding adjustment information. This allows the welding to be appropriately evaluated and the welding waveform desired by the user to be generated while reducing the processing load in the welding evaluation and welding waveform generation. Furthermore, the output welding evaluation results and factors and influences on the generated welding waveform can be confirmed and analyzed.
上記態様において、溶接評価部は、抽出した特徴量に基づいて、特徴量を入力データとして溶接の評価を出力データとする第1機械学習モデルを用いて溶接を評価してもよい。 In the above aspect, the welding evaluation unit may evaluate the welding based on the extracted features using a first machine learning model that uses the features as input data and outputs an evaluation of the welding as output data.
この態様によれば、溶接評価部は、特徴量に基づいて、機械学習モデルを用いて溶接を評価し、出力部は、評価した結果を出力する。溶接波形から特徴量を抽出して、これらに基づいて機械学習モデルを用いて溶接を評価していることから、処理負荷を軽減しつつ、適切に溶接を評価することができる。 According to this aspect, the welding evaluation unit evaluates the welding using a machine learning model based on the feature amounts, and the output unit outputs the evaluation results. Since feature amounts are extracted from the welding waveform and the welding is evaluated using a machine learning model based on these, the processing load can be reduced while the welding is appropriately evaluated.
上記態様において、溶接波形生成部は、溶接波形に基づく特徴量及び溶接の調整情報を入力データとして、溶接波形を生成するための波形制御パラメータを出力データとする第2機械学習モデルを用いて、抽出した特徴量及び所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成してもよい。 In the above aspect, the welding waveform generation unit may generate a welding waveform based on the extracted features and the desired welding adjustment information using a second machine learning model that uses features based on the welding waveform and welding adjustment information as input data and waveform control parameters for generating the welding waveform as output data.
この態様によれば、溶接波形生成部は、特徴量及び溶接の調整情報を入力データとして、機械学習モデルを用いて波形制御パラメータを出力データとして溶接波形を生成する。その結果、溶接波形の調整において、作業者のスキルへの依存を軽減するとともに、溶接及び調整の繰り返しを軽減することによって、短時間で容易に、所望の溶接結果を得るための溶接波形を生成することができる。 According to this aspect, the welding waveform generation unit uses the feature quantities and welding adjustment information as input data and generates a welding waveform using a machine learning model with waveform control parameters as output data. As a result, by reducing the dependency on the skill of the worker in adjusting the welding waveform and reducing the need for repeated welding and adjustment, a welding waveform for obtaining a desired welding result can be easily generated in a short time.
本発明の一態様に係る溶接波形制御方法は、溶接時の溶接波形を制御する溶接波形制御装置によって実行される溶接波形制御方法であって、溶接時の溶接波形を取得する溶接波形取得ステップと、取得した溶接波形に基づいて、当該溶接を評価する溶接評価ステップと、評価した結果を出力する出力ステップと、評価した結果に対する所望の溶接の調整情報を取得する調整情報取得ステップと、取得した溶接波形及び所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成する溶接波形生成ステップと、を含む。 The welding waveform control method according to one aspect of the present invention is a welding waveform control method executed by a welding waveform control device that controls the welding waveform during welding, and includes a welding waveform acquisition step of acquiring the welding waveform during welding, a welding evaluation step of evaluating the welding based on the acquired welding waveform, an output step of outputting the evaluation result, an adjustment information acquisition step of acquiring desired welding adjustment information for the evaluation result, and a welding waveform generation step of generating a welding waveform based on the acquired welding waveform and the desired welding adjustment information.
この態様によれば、溶接評価ステップでは、溶接波形取得ステップで取得した溶接時の溶接波形に基づいて、当該溶接を評価する。出力ステップでは、溶接評価ステップで評価した結果を出力し、調整情報取得ステップでは、その結果に対する所望の溶接の調整情報を取得する。そして、溶接波形生成ステップでは、溶接波形取得ステップで取得した溶接波形及び所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成する。これにより、溶接の評価をしつつ、短時間で容易に、所望の溶接結果を得るための溶接波形を生成することができる。その結果、生成された溶接波形を用いて再溶接することで、ユーザが所望する溶接を行うことができる。 According to this aspect, in the welding evaluation step, the welding is evaluated based on the welding waveform obtained in the welding waveform acquisition step. In the output step, the result of the evaluation in the welding evaluation step is output, and in the adjustment information acquisition step, adjustment information for the desired welding corresponding to that result is acquired. Then, in the welding waveform generation step, a welding waveform is generated based on the welding waveform obtained in the welding waveform acquisition step and the adjustment information for the desired welding. This makes it possible to easily generate a welding waveform for obtaining a desired welding result in a short time while evaluating the welding. As a result, the user can perform the desired welding by rewelding using the generated welding waveform.
本発明によれば、溶接の評価をしつつ、短時間で容易に、所望の溶接結果を得るための溶接波形を生成することができる溶接波形制御装置及び溶接波形制御方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a welding waveform control device and a welding waveform control method that can easily generate a welding waveform to obtain a desired welding result in a short time while evaluating the welding.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。 The following describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely a specific example for implementing the present invention, and is not intended to limit the interpretation of the present invention. In addition, to facilitate understanding of the description, the same components in each drawing are given the same reference numerals as much as possible, and duplicate descriptions may be omitted.
<一実施形態>
[溶接ロボットシステムの概要]
図1は、本発明の一実施形態に係る溶接ロボットシステム10を示すシステム概要図である。図1において、溶接ロボットシステム10は、溶接ロボット20と、ティーチペンダント30と、ロボット制御装置40と、電源50とを備える。
<One embodiment>
[Welding robot system overview]
1 is a system schematic diagram showing a
溶接ロボット20は、ケーブルを介してロボット制御装置40と接続されており、ロボット制御装置40からの動作指令に基づいてアーク溶接を行う。溶接ロボット20は、アーム先端部に溶接トーチ21を備えており、当該溶接トーチ21の先端から溶接ワイヤを送給し、溶接対象である溶接母材(金属材料のワーク)との間にアークを発生させることによりアーク溶接を行う。
The
溶接トーチ21は、ケーブルを介して電源50と接続されており、溶接ワイヤへの溶接電圧や溶接電流の供給を受ける。アーク溶接では、溶接ワイヤを金属材料に瞬間的に接触させて通電させると、溶接ワイヤと金属材料との間にアーク放電が発生し、発生したアークの熱により溶接ワイヤと金属材料とを溶解させることで、溶接が行われる。
The
ティーチペンダント30は、溶接ロボット20の溶接関連教示情報について、溶接作業を実施する作業者からの入力を受け付ける。作業者は、アークの状態を確認しつつ、ティーチペンダント30を用いて最適な溶接関連教示情報を入力する。
The teach
ここで、溶接関連教示情報とは、溶接ロボット20により行われる溶接に関する情報であり、溶接ロボット20の動作を教示する教示情報及び溶接の施工条件が含まれる。
Here, welding-related instruction information refers to information related to the welding performed by the
溶接ロボット20の教示情報には、溶接ロボット20のアームの動作に関する情報、溶接ロボット20の位置及び姿勢に関する情報、溶接トーチ21の先端から送給される溶接ワイヤの突出長さに関する情報等が含まれる。
The instruction information for the
また、溶接の施工条件には、溶接ワイヤに印加される溶接電圧、溶接ワイヤを流れる溶接電流の値、溶接中における溶接線方向への溶接トーチ21の移動速度を表す溶接速度及び停止時間等が含まれ、さらにはワイヤ送給装置によって制御されるワイヤ送給速度が含まれてもよい。
The welding conditions also include the welding voltage applied to the welding wire, the value of the welding current flowing through the welding wire, the welding speed and stop time representing the movement speed of the
ロボット制御装置40は、溶接ロボット20の制御を行う機器である。ロボット制御装置40は、ティーチペンダント30に接続されており、当該ティーチペンダント30に入力された溶接関連教示情報を取得することができる。ロボット制御装置40は、当該溶接関連教示情報に基づいて溶接ロボット20及び電源50を制御する。
The
電源50は、ケーブルを介して溶接ロボット20に接続されており、ロボット制御装置40からの指令に基づいて溶接ロボット20における溶接トーチ21へ溶接電圧や溶接電流を供給する。
The
なお、図1では、ティーチペンダント30は、ケーブルを介してロボット制御装置40に接続されているが、ワイヤレスで接続されていてもよい。すなわち、ティーチペンダント30とロボット制御装置40とは、無線通信を行う通信部を備えていてもよい。ロボット制御装置40とティーチペンダント30とがワイヤレスに接続されることで、作業者はケーブルの存在に煩わされたり、ケーブルの長さによる移動範囲の制限を受けたりすることなく、自由に移動をしながら溶接関連教示情報の入力を行うことができる。
In FIG. 1, the
このように、溶接ロボットシステム10では、ロボット制御装置40によって溶接ロボット20を動作させることによりアーク溶接を実施している。
In this way, in the
[溶接波形制御装置の構成]
以下、上述のように実施される溶接時の溶接波形を制御する溶接波形制御装置について、説明する。
[Configuration of welding waveform control device]
Hereinafter, a welding waveform control device that controls the welding waveform during welding performed as described above will be described.
図2は、本発明の一実施形態に係る溶接波形制御装置100の各機能を示す機能ブロック図である。図2に示されるように、溶接波形制御装置100は、溶接波形取得部110と、特徴量抽出部120と、溶接評価部130と、出力部140と、調整情報取得部150と、溶接波形生成部160と、記憶部170とを備える。溶接波形制御装置100におけるこれらの機能を有する各部の全部又は一部を、上述した溶接ロボット20、ティーチペンダント30、ロボット制御装置40、その他周辺機器、及びパソコンなどのコンピュータやモニタなどの表示機器などに備えてもよく、これらの機能を有する各部によって溶接波形制御装置100とする構成であってもよい。
Figure 2 is a functional block diagram showing each function of the welding
溶接波形取得部110は、溶接時の溶接波形を取得する。例えば、溶接波形取得部110は、溶接ロボット20によって溶接が実施される期間の溶接電流波形及び/又は溶接電圧波形を取得する。溶接が実施される期間について、所定時間毎でもよいし、所定区間の溶接作業毎でもよい。
The welding
特徴量抽出部120は、溶接波形取得部110によって取得された溶接波形に基づいて特徴量を抽出する。例えば、特徴量抽出部120は、溶接電流波形及び/又は溶接電圧波形から、予め設定された要素を特徴量として抽出するとよい。
The
図3は、溶接波形取得部110によって取得された溶接電流波形から抽出される特徴量を示す図である。図3に示されるように、溶接電流波形から、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素が特徴量として抽出される。
Figure 3 is a diagram showing feature quantities extracted from the welding current waveform acquired by the welding
なお、溶接電流波形からこれらの各要素を特徴量として抽出する際には、溶接の開始時・終了時を除く安定期間のうち、例えば、所定時間における溶接電流波形から特徴量を抽出するようにしてもよい。溶接の開始時・終了時は、安定期間とは異なる制御をしているため、溶接電流波形も異なり、適切な特徴量を抽出できない可能性がある。 When extracting each of these elements as features from the welding current waveform, the features may be extracted from the welding current waveform, for example, at a predetermined time during the stable period excluding the start and end of welding. At the start and end of welding, different control is used than during the stable period, and the welding current waveform is different, so there is a possibility that appropriate features cannot be extracted.
さらに、特徴量として抽出される各要素は、それぞれ平均値、及び標準偏差や分散を用いて算出するようにしてもよい。例えば、図3に示される(c)パルス間隔を1周期として、複数周期分の溶接電流波形から、それぞれ(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を抽出し、それぞれ平均値を算出することにより、各要素の特徴量としてもよい。これにより、各要素についてバラツキを軽減して、より適切に、各要素を特徴量として抽出することができる。 Furthermore, each element extracted as a feature may be calculated using its average value, standard deviation, and variance. For example, the pulse interval (c) shown in FIG. 3 is defined as one cycle, and the elements (a) pulse current, (b) base current, (c) pulse interval, (d) pulse time, (e) rise time, and (f) fall time may be extracted from a welding current waveform for multiple cycles, and the average value of each may be calculated to determine the feature value of each element. This reduces the variation in each element, and allows each element to be more appropriately extracted as a feature.
また、ここでは、各要素を(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間としているが、これらに限定されるものではない。例えば、これらのうち1つ又は2つ以上のいずれかの要素のみを特徴量として抽出してもよいし、溶接電流波形から抽出可能であって、溶接の評価に影響を与え得る要素であれば、これら以外の要素(例えば、立上り傾き、立下り傾き、短絡電流、短絡復帰電流、短絡時間、短絡回数など)を特徴として抽出してもよい。いずれの要素を抽出するかについては、予めユーザによって選択・設定可能なようにしていてもよい。 In addition, the elements are defined as (a) pulse current, (b) base current, (c) pulse interval, (d) pulse time, (e) rise time, and (f) fall time, but are not limited to these. For example, only one or more of these elements may be extracted as features, or other elements (e.g., rise slope, fall slope, short circuit current, short circuit recovery current, short circuit time, number of short circuits, etc.) may be extracted as features as long as they can be extracted from the welding current waveform and can affect the evaluation of welding. The elements to be extracted may be selectable and set by the user in advance.
また、特徴量抽出部120は、機械学習モデルを用いて特徴量を抽出してもよい。例えば、溶接電流波形を入力データとして、機械学習モデルを用いて、上述したような(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間などの各要素を特徴量として出力してもよい。ここで、いずれの要素を出力するかについても、当該機械学習モデルを用いてもよい。フィードバックされた学習済みモデルを用いることにより、各要素を、より適切な特徴量として抽出することができる。
The
溶接評価部130は、特徴量抽出部120によって抽出された特徴量に基づいて、機械学習モデル(第1機械学習モデル)を用いて溶接を評価する。例えば、溶接評価部130は、図3で説明した特徴量としての、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を入力データとして、機械学習モデルを用いて、溶接を評価する。
The
図4は、溶接電流波形から抽出された特徴量を入力データとして、機械学習モデル(第1機械学習モデル)を用いて、評価結果を出力する様子を示す図である。図4に示されるように、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を入力データとして、機械学習モデルを用いて、(A)ビード幅、(B)ビード高さ、(C)アンダーカット、及び(D)スパッタ量など溶接に関する複数の評価項目について、溶接の評価結果として出力している。各評価項目については、例えば、「1」~「5」の5段階評価(「1」を最悪、「3」を標準、「5」を最良)とするスコアを評価結果として出力したり、さらには、それらを総合して、1つのスコアを評価結果として出力したりしてもよい。 Figure 4 is a diagram showing how the feature quantities extracted from the welding current waveform are used as input data, and the evaluation results are output using a machine learning model (first machine learning model). As shown in Figure 4, the input data are each of the elements (a) pulse current, (b) base current, (c) pulse interval, (d) pulse time, (e) rise time, and (f) fall time, and the machine learning model is used to output evaluation results for multiple evaluation items related to welding, such as (A) bead width, (B) bead height, (C) undercut, and (D) spatter amount. For each evaluation item, for example, a score on a five-level scale from "1" to "5" ("1" being the worst, "3" being the standard, and "5" being the best) may be output as the evaluation result, or further, a single score may be output by combining them as the evaluation result.
ここで用いられる機械学習モデルとしては、特に限定はしないが、例えば、LightGBM、ランダムフォレスト及びサポートベクターマシンであれば、ニューラルネットワークを用いたアルゴリズムより処理負荷が軽減される。 The machine learning model used here is not particularly limited, but for example, LightGBM, random forest, and support vector machine reduce the processing load compared to algorithms using neural networks.
また、図4に示されるように複数の評価結果を出力する場合には、複数の評価結果を出力可能な機械学習モデルを用いてもよいし、それぞれ1つの評価結果を出力する機械学習モデルを複数用いてもよい。 In addition, when multiple evaluation results are output as shown in FIG. 4, a machine learning model capable of outputting multiple evaluation results may be used, or multiple machine learning models each outputting one evaluation result may be used.
なお、評価項目として、(A)ビード幅、(B)ビード高さ、(C)アンダーカット、及び(D)スパッタ量としているが、これらに限定されるものではない。例えば、これらのうち1つ又は2つ以上のいずれかの要素のみを評価項目としてもよいし、溶接を評価し得る要素であれば、これら以外の評価項目(例えば、溶込み、ブローホールなど)を評価項目として出力してもよい。いずれの評価項目を出力するかについては、予めユーザによって選択・設定可能なようにしていてもよく、その場合、それらに応じた機械学習モデルを備えていればよい。 The evaluation items are (A) bead width, (B) bead height, (C) undercut, and (D) spatter amount, but are not limited to these. For example, only one or more of these elements may be used as the evaluation items, or other evaluation items (e.g., penetration, blowholes, etc.) that can evaluate welding may be output as evaluation items. The user may be able to select and set in advance which evaluation items are to be output, in which case it is sufficient to have a machine learning model corresponding to them.
さらに、溶接波形制御装置100は、溶接条件取得部を備えていてもよい。溶接条件取得部は、溶接ロボット20が溶接した際の溶接の施工条件(作業者によって設定された溶接の施工条件)を取得する。溶接の施工条件は、例えば、溶接電流値、溶接電圧値、溶接速度、停止時間、アーク発生時間、アーク停止時間、ピッチ間隔及び冷却時間等が含まれ、さらにはワイヤ送給装置によって制御されるワイヤ送給速度が含まれてもよい。なお、ここで取得される溶接の施工条件の値は、実際に計測した計測値であってもよいし、計測値が取得し難い場合には、作業者によって設定された設定値や溶接ロボット20からの出力指令値であってもよい。
Furthermore, the welding
そして、溶接評価部130は、特徴量抽出部120によって抽出された特徴量に加えて、溶接条件取得部によって取得された溶接条件に基づいて、機械学習モデルを用いて溶接を評価してもよい。具体的には、図4に示された機械学習モデルにおいて、溶接電流波形から抽出された特徴量に加えて、さらに、溶接条件取得部によって取得された溶接条件(例えば、溶接電流値、溶接電圧値、溶接速度、停止時間、アーク発生時間、アーク停止時間、ピッチ間隔及び冷却時間等の溶接の施工条件)を入力データとして、(A)ビード幅、(B)ビード高さ、(C)アンダーカット、及び(D)スパッタ量など溶接に関する複数の評価項目について、溶接の評価結果として出力してもよい。これには、予め、特徴量抽出部120によって抽出された特徴量、及び溶接条件取得部によって取得された溶接条件を入力データとして、(A)ビード幅、(B)ビード高さ、(C)アンダーカット、及び(D)スパッタ量など溶接に関する複数の評価項目を出力データとする機械学習モデルを備えていればよい。その結果、より適切に、溶接を評価することができる。
The
なお、ここでは、特徴量抽出部120によって溶接電流波形から特徴量を抽出し、溶接評価部130は、当該抽出した特徴量を入力データとして機械学習モデルを用いて溶接に関する複数の評価項目を出力データとして溶接を評価していた。また、特徴量抽出部120によって特徴量を抽出する場合、溶接電流波形を入力データとして機械学習モデルを用いて特徴量を抽出することも含まれるが、例えば、溶接電流波形を入力データとして、1つの機械学習モデルを用いて、溶接に関する複数の評価項目を出力データとして溶接を評価するようにしてもよい。
Note that here, the
図5は、溶接電流波形を入力データとして、1つの機械学習モデルを用いて、溶接に関する複数の評価項目を出力データとする様子を示す図である。図5に示されるように、溶接電流波形を入力データとして、機械学習モデルを用いて、(A)ビード幅、(B)ビード高さ、(C)アンダーカット、及び(D)スパッタ量など溶接に関する複数の評価項目について、溶接の評価結果として出力している。 Figure 5 is a diagram showing how a welding current waveform is used as input data and a single machine learning model is used to output multiple evaluation items related to welding. As shown in Figure 5, the welding current waveform is used as input data and a machine learning model is used to output multiple evaluation items related to welding, such as (A) bead width, (B) bead height, (C) undercut, and (D) spatter amount, as welding evaluation results.
ここで、1つの機械学習モデルは、例えば、LSTM(Long Short-Term Memory)などのRNN(Recurrent Neural Network)であるが、特徴量抽出層を備える。当該特徴量抽出層では、中間データとして、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を抽出可能な構成にするとよい。 Here, one machine learning model is, for example, a recurrent neural network (RNN) such as a long short-term memory (LSTM), and includes a feature extraction layer. The feature extraction layer may be configured to be able to extract the following elements as intermediate data: (a) pulse current, (b) base current, (c) pulse interval, (d) pulse time, (e) rise time, and (f) fall time.
例えば、溶接電流波形を入力データとして特徴量((a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を)を抽出データとする機械学習モデル(特徴量抽出層)に全結合層を用いて構成され、(A)ビード幅、(B)ビード高さ、(C)アンダーカット、及び(D)スパッタ量など溶接に関する複数の評価項目を出力データとする機械学習モデルにしてもよい。 For example, a machine learning model may be constructed using a fully connected layer in a feature extraction layer in which the welding current waveform is used as input data and feature amounts (each element of (a) pulse current, (b) base current, (c) pulse interval, (d) pulse time, (e) rise time, and (f) fall time) are extracted as data, and the machine learning model may output multiple evaluation items related to welding, such as (A) bead width, (B) bead height, (C) undercut, and (D) spatter amount.
なお、ここでは、1つの機械学習モデルをRNNとしたが、これに限定されるものではなく、溶接電流波形を入力データとして、溶接に関する複数の評価項目を出力データとして溶接を評価できるのであれば、例えば、LightGBM、ランダムフォレスト及びサポートベクターマシンなども1つの機械学習モデルとして用いてもよい。 Note that, although RNN is used as one machine learning model here, this is not limited to this, and as long as welding can be evaluated using the welding current waveform as input data and multiple evaluation items related to welding as output data, for example, LightGBM, random forest, and support vector machine may also be used as one machine learning model.
図2の説明に戻り、出力部140は、溶接評価部130によって評価された結果を出力する。例えば、モニタに出力したり、タブレットや専用端末の表示画面に出力したりしてもよい。
Returning to the explanation of FIG. 2, the
調整情報取得部150は、所望の溶接の調整情報を取得する。例えば、調整情報取得部150は、溶接ロボット20によって行われた溶接結果(出力部140によって出力された溶接の評価結果)を確認したユーザが所望する溶接の調整情報を受け付けて、当該溶接の調整情報を取得する。
The adjustment
具体的には、ユーザが溶接ロボット20によって行われた溶接結果(出力部140によって出力された溶接の評価結果)を確認した際に、ビード幅をもう少し太くしたい場合には、所望の溶接の調整情報として、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」を入力し、調整情報取得部150は、当該溶接の調整情報を取得する。なお、調整量の入力態様としては、ビード幅を少し太くしたい場合には、調整量「+1」として例を挙げたが、より太くしたい場合には、「+2」「+3」としてもよいし、細くしたい場合には、その程度に応じて「-1」「-2」「-3」等としてもよく、1段階当たりの調整量については、溶接対象に応じて予め設定してもよい。また、ユーザが「+10%」「-10%」や「+1cm」「-1cm」等を入力して、調整情報取得部150は、より具体的な調整量を取得するようにしてもよい。
Specifically, when the user checks the welding result performed by the welding robot 20 (the welding evaluation result output by the output unit 140), if the user wants to make the bead width a little wider, the user inputs the adjustment item "bead width" and the adjustment amount "+1" as the adjustment information for the desired welding, and the adjustment
なお、調整項目としては、ビード幅に限定されるものではなく、例えば、ビード高さ、スパッタ量、アンダーカット、溶け込み及びブローホール等であってもよい。ユーザは、例えば、スパッタ量を少なくしたい場合には、調整項目を「スパッタ量」として、その程度に応じて調整量を「-1」「-2」「-3」や「-10%」「-20%」「-30%」等と入力し、調整情報取得部150は、当該溶接の調整情報(調整項目「スパッタ量」、調整量「-1」等)を取得する。また、具体例として、溶接評価部130による溶接の評価として、スパッタ量の5段階評価(「1」極めて多い、「2」多い、「3」普通、「4」少ない、「5」極めて少ない)のうち「2」であった場合、ユーザは、スパッタ量を少なくしたい場合には、溶接の調整情報として、調整項目「スパッタ量」及び調整量「-1(少なくするという意味)」)を入力してもよいし、調整項目「スパッタ量」及び評価「3(5段階評価で「3」普通となるという意味)を入力してもよい。すなわち、ユーザは、溶接評価部130による溶接の評価との差分を入力してもよいし、要求する目標値(評価値)を入力してもよい。
Note that the adjustment item is not limited to bead width, and may be, for example, bead height, spatter amount, undercut, penetration, blowholes, etc. For example, if the user wishes to reduce the amount of spatter, the user sets the adjustment item to "spatter amount" and inputs an adjustment amount of "-1", "-2", "-3", "-10%", "-20%", "-30%", etc. according to the degree of reduction, and the adjustment
さらに、ユーザは、複数の調整項目を選択することも可能であり、例えば、ビード幅を少し太くし、且つスパッタ量を少なくしたい場合には、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」を入力し、さらに、調整項目を「スパッタ量」、調整量を「-1」を入力してもよい。そして、調整情報取得部150は、複数の調整項目とそれらに対応する調整量を溶接の調整情報として取得する。
Furthermore, the user can select multiple adjustment items. For example, if the user wants to make the bead width a little wider and reduce the amount of spatter, the user can input the adjustment item "bead width" and the adjustment amount "+1", and further input the adjustment item "amount of spatter" and the adjustment amount "-1". The adjustment
溶接波形生成部160は、特徴量抽出部120によって抽出された特徴量、及び調整情報取得部150によって取得された溶接の調整情報に基づいて、機械学習モデル(第2機械学習モデル)を用いて溶接波形を生成する。
The welding
ここで、機械学習モデルは、溶接波形に基づく特徴量及び溶接の調整情報を入力データとして、溶接波形を生成するための波形制御パラメータを出力データとするものであって、予め記憶部170に記憶されている。例えば、機械学習モデルは、図3で説明した特徴量としての、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素、及び調整項目と当該調整項目に対する調整量を含む溶接の調整情報を入力データとして、溶接電流波形を生成するための波形制御パラメータを出力データとするものである。
Here, the machine learning model takes as input data the feature quantities based on the welding waveform and welding adjustment information, and outputs waveform control parameters for generating a welding waveform, which are stored in advance in the
入力データとしての調整項目は、例えば、ビード幅、ビード高さ、スパッタ量、アンダーカット、溶け込み、ブローホール等であり、調整量は、各調整項目に対応する「-3」~「+3」等で示されるものである。出力データとしての波形制御パラメータは、溶接波形を生成するためのパラメータであって、入力データとしての図3に示された溶接電流波形から調整された「調整パルス電流」、「調整ベース電流」、「調整パルス間隔」、「調整パルス時間」、「調整立上り時間」、及び「調整立下り時間」の各要素である。より詳細には、波形制御パラメータは、溶接波形の形状を構成するためのパラメータである。 The adjustment items as input data are, for example, bead width, bead height, amount of spatter, undercut, penetration, blowholes, etc., and the adjustment amount is indicated by "-3" to "+3" etc. corresponding to each adjustment item. The waveform control parameters as output data are parameters for generating a welding waveform, and are the elements of "adjusted pulse current", "adjusted base current", "adjusted pulse interval", "adjusted pulse time", "adjusted rise time", and "adjusted fall time" adjusted from the welding current waveform shown in Figure 3 as input data. More specifically, the waveform control parameters are parameters for configuring the shape of the welding waveform.
図6は、溶接電流波形から抽出された特徴量及び所望の溶接の調整情報を入力データとして、機械学習モデル(第2機械学習モデル)を用いて、波形制御パラメータを出力する様子を示す図である。図6に示されるように、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素、及びユーザが所望する溶接の調整情報(調整項目「ビード幅」と当該調整項目に対する調整量「+1」)を入力データとして、機械学習モデルを用いて、調整された(A)調整パルス電流、(B)調整ベース電流、(C)調整パルス間隔、(D)調整パルス時間、(E)調整立上り時間、及び(F)調整立下り時間の各要素を波形制御パラメータとして出力している。 Figure 6 is a diagram showing how the feature quantities extracted from the welding current waveform and the desired welding adjustment information are used as input data, and the machine learning model (second machine learning model) is used to output waveform control parameters. As shown in Figure 6, the input data are the elements of (a) pulse current, (b) base current, (c) pulse interval, (d) pulse time, (e) rise time, and (f) fall time, and the welding adjustment information desired by the user (adjustment item "bead width" and the adjustment amount "+1" for that adjustment item), and the machine learning model is used to output the adjusted elements of (A) adjusted pulse current, (B) adjusted base current, (C) adjusted pulse interval, (D) adjusted pulse time, (E) adjusted rise time, and (F) adjusted fall time as waveform control parameters.
ここでは、溶接ロボット20によって行われた溶接結果(出力部140によって出力された溶接の評価結果)を確認したユーザが、ビード幅を少し太くしたい場合であって、調整情報取得部150は、これらの溶接の調整情報を取得している。そして、溶接波形生成部160は、特徴量抽出部120によって抽出された特徴量((a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素)、及び調整情報取得部150によって取得された溶接の調整情報(調整項目「ビード幅」及び調整量「+1」)に基づいて、機械学習モデルを用いて、調整された(A)調整パルス電流、(B)調整ベース電流、(C)調整パルス間隔、(D)調整パルス時間、(E)調整立上り時間、及び(F)調整立下り時間の各要素を波形制御パラメータとして溶接電流波形を生成する。換言すると、溶接波形生成部160によって生成される溶接電流波形は、溶接波形取得部110によって取得された溶接電流波形からビード幅が少し太くなるように調整された溶接電流波形であると言える。
Here, the user who has checked the welding results (the welding evaluation results output by the output unit 140) performed by the
ここで用いられる機械学習モデルとしては、特に限定はしないが、例えば、LightGBM、ランダムフォレスト及びサポートベクターマシンであれば、ニューラルネットワークを用いたアルゴリズムより処理負荷が軽減される。 The machine learning model used here is not particularly limited, but for example, LightGBM, random forest, and support vector machine reduce the processing load compared to algorithms using neural networks.
また、図6に示されるように複数の要素を波形制御パラメータとして出力する場合には、複数の要素を出力可能な機械学習モデルを用いてもよいし、それぞれ1つの要素を出力する機械学習モデルを複数用いてもよい。 In addition, when multiple elements are output as waveform control parameters as shown in FIG. 6, a machine learning model capable of outputting multiple elements may be used, or multiple machine learning models each outputting one element may be used.
さらに、溶接波形制御装置100は、上述した溶接条件取得部を備えている場合には、特徴量抽出部120によって抽出された特徴量及び調整情報取得部150によって取得された溶接の調整情報に加えて、溶接条件取得部によって取得された溶接条件に基づいて、機械学習モデルを用いて、溶接時の溶接電流波形から調整された各要素を波形制御パラメータとして溶接電流波形を生成してもよい。具体的には、図6に示された機械学習モデルにおいて、溶接時の溶接電流波形から抽出された特徴量及び溶接の調整情報に加えて、さらに、溶接条件取得部によって取得された溶接条件(例えば、溶接電流値、溶接電圧値、溶接速度、停止時間、アーク発生時間、アーク停止時間、ピッチ間隔及び冷却時間等の溶接の施工条件)を入力データとして、調整された(A)調整パルス電流、(B)調整ベース電流、(C)調整パルス間隔、(D)調整パルス時間、(E)調整立上り時間、及び(F)調整立下り時間の各要素を波形制御パラメータとして溶接電流波形を生成する。これには、予め、特徴量抽出部120によって抽出された特徴量、調整情報取得部150によって取得される溶接の調整情報、及び溶接条件取得部によって取得された溶接条件を入力データとして、調整された(A)調整パルス電流、(B)調整ベース電流、(C)調整パルス間隔、(D)調整パルス時間、(E)調整立上り時間、及び(F)調整立下り時間の各要素を波形制御パラメータとして出力データとする機械学習モデルを備えていればよい。
Furthermore, when the welding
なお、ここでは、特徴量抽出部120によって溶接電流波形から特徴量を抽出し、調整情報取得部150によってユーザが所望する溶接の調整情報を取得し、溶接波形生成部160は、当該抽出した特徴量及び取得した溶接の調整情報を入力データとして機械学習モデルを用いて波形制御パラメータを出力データとして溶接電流波形を生成していた。また、特徴量抽出部120によって特徴量を抽出する場合、溶接電流波形を入力データとして機械学習モデルを用いて特徴量を抽出することも含まれるが、例えば、溶接電流波形及び溶接の調整情報を入力データとして、1つの機械学習モデルを用いて、波形制御パラメータを出力データとして溶接電流波形を生成するようにしてもよい。
Here, the
図7は、溶接電流波形及び溶接の調整情報を入力データとして、1つの機械学習モデルを用いて、波形制御パラメータを出力する様子を示す図である。図7に示されるように、溶接電流波形及び溶接の調整情報を入力データとして、機械学習モデルを用いて、(A)調整パルス電流、(B)調整ベース電流、(C)調整パルス間隔、(D)調整パルス時間、(E)調整立上り時間、及び(F)調整立下り時間などの各要素を波形制御パラメータとして出力している。 Figure 7 is a diagram showing how a welding current waveform and welding adjustment information are used as input data, and a single machine learning model is used to output waveform control parameters. As shown in Figure 7, the welding current waveform and welding adjustment information are used as input data, and a machine learning model is used to output each element, such as (A) adjusted pulse current, (B) adjusted base current, (C) adjusted pulse interval, (D) adjusted pulse time, (E) adjusted rise time, and (F) adjusted fall time, as waveform control parameters.
ここで、1つの機械学習モデルは、例えば、LSTM(Long Short-Term Memory)などのRNN(Recurrent Neural Network)であるが、特徴量抽出層を備える。当該特徴量抽出層では、中間データとして、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を抽出可能な構成にするとよい。 Here, one machine learning model is, for example, a recurrent neural network (RNN) such as a long short-term memory (LSTM), and includes a feature extraction layer. The feature extraction layer may be configured to be able to extract the following elements as intermediate data: (a) pulse current, (b) base current, (c) pulse interval, (d) pulse time, (e) rise time, and (f) fall time.
例えば、溶接電流波形及び溶接の調整情報を入力データとして、溶接電流波形の特徴量((a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を)を抽出データとする機械学習モデル(特徴量抽出層)に全結合層を用いて構成され、(A)調整パルス電流、(B)調整ベース電流、(C)調整パルス間隔、(D)調整パルス時間、(E)調整立上り時間、及び(F)調整立下り時間などの各要素(波形制御パラメータ)を出力データとする機械学習モデルにしてもよい。 For example, the machine learning model may be configured using a fully connected layer in a feature extraction layer in which the welding current waveform and welding adjustment information are used as input data, and the features of the welding current waveform (each of the elements (a) pulse current, (b) base current, (c) pulse interval, (d) pulse time, (e) rise time, and (f) fall time) are used as extracted data, and the machine learning model may output each element (waveform control parameters) such as (A) adjusted pulse current, (B) adjusted base current, (C) adjusted pulse interval, (D) adjusted pulse time, (E) adjusted rise time, and (F) adjusted fall time.
なお、ここでは、1つの機械学習モデルをRNNとしたが、これに限定されるものではなく、溶接電流波形及び溶接の調整情報を入力データとして、波形制御パラメータを出力データとして溶接電流波形を生成できるのであれば、例えば、LightGBM、ランダムフォレスト及びサポートベクターマシンなども1つの機械学習モデルとして用いてもよい。 Note that, although RNN is used as one machine learning model here, this is not limited to this, and as long as a welding current waveform can be generated using the welding current waveform and welding adjustment information as input data and the waveform control parameters as output data, for example, LightGBM, random forest, and support vector machine may also be used as one machine learning model.
このように、溶接波形生成部160によって生成された溶接波形を、例えば、モニタに出力したり、タブレットや専用端末の表示画面に出力したりしてもよい。
In this way, the welding waveform generated by the welding
図8は、溶接波形生成部160によって生成された調整後の溶接電流波形を示す図である。図8に示されるように、溶接波形取得部110によって取得された溶接電流波形からビード幅が少し太くなるように調整された溶接電流波形が生成されている。これは、ユーザが溶接ロボット20によって行われた溶接結果(出力部140によって出力された溶接の評価結果)を確認して、所望の溶接の調整情報(調整項目「ビード幅」及び調整量「+1」)を入力することにより、当該ユーザの要求に応えるように、適切に調整された調整後の溶接電流波形が生成されることを示している。
Figure 8 is a diagram showing the adjusted welding current waveform generated by the welding
なお、特徴量抽出部120によって特徴量が抽出された溶接電流波形と、溶接波形生成部160によって生成された溶接電流波形とを同一画面において表示してもよい。ユーザは、調整前後の溶接電流波形を比較しながら確認できるため、例えば、所望の溶接の調整情報(調整項目「ビード幅」及び調整量「+1」)を入力することにより、どのように溶接電流波形が変化するのかを認識することができる。
The welding current waveform whose features have been extracted by the
図2の説明に戻り、記憶部170には、各種設定された条件、機械学習モデルが記憶されている。例えば、記憶部170には、溶接波形取得部110によって取得された溶接波形から、特徴量抽出部120によって抽出する特徴量に関する情報が記憶されており、特徴量抽出部120は、当該情報を参照する。また、溶接評価部130は、記憶部170に記憶されている図4や図5に示された機械学習モデルが記憶されており、当該機械学習モデルを用いて溶接を評価する。
Returning to the explanation of FIG. 2, the
さらに、記憶部170には、調整情報取得部150によって取得される溶接の調整情報に関する情報が記憶されており、例えば、調整項目や当該調整項目に対する調整量に関する規定などが記憶されている。また、溶接波形生成部160は、記憶部170に記憶されている図6や図7に示された機械学習モデルを用いて出力される波形制御パラメータから溶接波形を生成する。
In addition, the
なお、記憶部170に記憶されるものはこれらに限定されるものではなく、これら以外にも溶接波形制御装置100の処理において必要なデータが記憶され、また、処理過程において一時的にデータが記憶されてもよい。
Note that the items stored in the
[溶接波形制御方法]
次に、本発明の一実施形態における溶接波形の制御方法について、具体的に詳しく説明する。図9は、本発明の一実施形態に係る溶接波形制御装置100が実行する溶接波形制御方法M100を示すフローチャートである。図9に示されるように、溶接波形制御方法M100は、ステップS110~S160を含み、各ステップは、溶接波形制御装置100に含まれるプロセッサによって実行される。
[Welding waveform control method]
Next, a welding waveform control method according to one embodiment of the present invention will be described in detail. Fig. 9 is a flow chart showing a welding waveform control method M100 executed by welding
ステップS110では、溶接波形取得部110は、溶接時の溶接波形を取得する(溶接波形取得ステップ)。具体例として、溶接波形取得部110は、溶接ロボット20によって実施された溶接時の溶接電流波形を取得する。
In step S110, the welding
ステップS120では、特徴量抽出部120は、ステップS110で取得した溶接波形に基づいて特徴量を抽出する(特徴量抽出ステップ)。具体例として、特徴量抽出部120は、図3に示されたように、溶接電流波形から、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を特徴量として抽出する。
In step S120, the
ステップS130では、溶接評価部130は、ステップS120で抽出した特徴量に基づいて、機械学習モデルを用いて溶接を評価する(溶接評価ステップ)。具体例として、溶接評価部130は、図4に示されたように、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素を入力データとして、機械学習モデルを用いて、(A)ビード幅、(B)ビード高さ、(C)アンダーカット、及び(D)スパッタ量など溶接に関する複数の評価項目について、溶接の評価結果として出力する。
In step S130, the
なお、本実施形態では、溶接評価部130は、特徴量に基づいて機械学習モデルを用いて溶接を評価していたが、これに限定されるものではない。例えば、溶接評価部130は、機械学習モデルを用いずに、溶接電流波形、及び/又は当該溶接電流波形から抽出される図3に示された特徴量などに基づいて、予め設定された計算式(関数)や変換テーブルなどを用いて溶接を評価してもよい。
In this embodiment, the
ステップS140では、出力部140は、ステップS130で評価した結果を出力する(出力ステップ)。具体例として、出力部140は、ステップS130で評価された(A)ビード幅、(B)ビード高さ、(C)アンダーカット、及び(D)スパッタ量など溶接に関する複数の評価項目について、モニタに出力したり、タブレットや専用端末の表示画面に出力したりする。
In step S140, the
ステップS150では、調整情報取得部150は、所望の溶接の調整情報を取得する(調整情報取得ステップ)。具体例としては、溶接ロボット20によって行われた溶接結果(ステップS140で出力された溶接の評価結果)をユーザが確認し、ビード幅をもう少し太くしたい場合には、所望の溶接の調整情報として、例えば、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」を入力する。そして、調整情報取得部150は、当該溶接の調整情報(調整項目「ビード幅」及び調整量「+1」)を取得する。
In step S150, the adjustment
さらに、ユーザは、複数の調整項目を選択することも可能であり、例えば、ビード幅を少し太くし、且つスパッタ量を少なくしたい場合には、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」を入力し、さらに、調整項目を「スパッタ量」、調整量を「-1」を入力してもよく、調整情報取得部150は、複数の調整項目とそれらに対応する調整量を調整情報として取得してもよい。
Furthermore, the user can select multiple adjustment items. For example, if the user wants to make the bead width a little wider and reduce the amount of spatter, the user can input the adjustment item "bead width" and the adjustment amount "+1", and further input the adjustment item "amount of spatter" and the adjustment amount "-1". The adjustment
ステップS160では、溶接波形生成部160は、ステップS120で抽出した特徴量及びステップS150で取得した溶接の調整情報に基づいて、機械学習モデルを用いて溶接波形を生成する(溶接波形生成ステップ)。具体例として、溶接波形生成部160は、図6に示されたように、(a)パルス電流、(b)ベース電流、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素、及びユーザが所望する溶接の調整情報(調整項目「ビード幅」及び調整量「+1」)を入力データとして、機械学習モデルを用いて、調整された(A)調整パルス電流、(B)調整ベース電流、(C)調整パルス間隔、(D)調整パルス時間、(E)調整立上り時間、及び(F)調整立下り時間の各要素を波形制御パラメータとして溶接電流波形を生成する。
In step S160, the welding
なお、ステップS150で溶接の調整情報に関して複数の調整項目を取得する場合には、ステップS120で抽出した特徴量、及びステップS150で取得した複数の調整項目とそれらに対応する調整量を含む調整情報を入力データとして、機械学習モデルを用いて、溶接波形を生成してもよい。ここで用いられる機械学習モデルは、複数の調整項目とそれらに対応する調整量を含む調整情報を入力データとするものを予め設定しておけばよい。 When multiple adjustment items are acquired in step S150 with respect to the welding adjustment information, a machine learning model may be used to generate a welding waveform, with the feature values extracted in step S120 and the adjustment information including the multiple adjustment items acquired in step S150 and their corresponding adjustment amounts as input data. The machine learning model used here may be set in advance to take adjustment information including the multiple adjustment items and their corresponding adjustment amounts as input data.
その後、ステップS160で生成された溶接電流波形(波形制御パラメータ)を用いて、溶接ロボット20は、溶接を行うことになる。これにより、ユーザが所望する溶接を行うことができる。
Then, the
なお、ユーザがさらに溶接を調整したい場合も考えられ、典型的には、再溶接後、当該再溶接時の溶接波形に基づいて、上記溶接波形制御方法M100を繰り返せばよいが、例えば、再溶接前に、溶接電流波形を調整してもよい。 It is also conceivable that the user may wish to further adjust the welding. Typically, after rewelding, the above-described welding waveform control method M100 can be repeated based on the welding waveform at the time of rewelding, but, for example, the welding current waveform may be adjusted before rewelding.
ステップS160で生成された溶接電流波形を表示部(図示せず)によって表示し(表示ステップ)、当該溶接電流波形をさらに調整するかを判定部(図示せず)によって判定する(溶接波形調整判定ステップ)。具体例として、表示部は、ステップS160で、調整された(A)調整パルス電流、(B)調整ベース電流、(C)調整パルス間隔、(D)調整パルス時間、(E)調整立上り時間、及び(F)調整立下り時間の各要素を波形制御パラメータとして生成された溶接電流波形をモニタに出力したり、タブレットや専用端末の表示画面に出力したりしてもよい。さらに、表示部は、ステップS120で特徴量が抽出された溶接電流波形と、ステップS160で生成した溶接電流波形とを同一画面において表示してもよい。 The welding current waveform generated in step S160 is displayed by a display unit (not shown) (display step), and a judgment unit (not shown) judges whether the welding current waveform should be further adjusted (welding waveform adjustment judgment step). As a specific example, the display unit may output the welding current waveform generated in step S160 using the adjusted elements (A) adjusted pulse current, (B) adjusted base current, (C) adjusted pulse interval, (D) adjusted pulse time, (E) adjusted rise time, and (F) adjusted fall time as waveform control parameters to a monitor or to a display screen of a tablet or dedicated terminal. Furthermore, the display unit may display the welding current waveform from which the feature values were extracted in step S120 and the welding current waveform generated in step S160 on the same screen.
次に、判定部は、モニタなどに表示された、ステップS160で生成した溶接電流波形を、さらに調整する場合には、溶接電流波形を調整すると判定する。例えば、ステップS160で生成した溶接電流波形をモニタなどに表示させることによって、ユーザに確認させて、当該ユーザが溶接電流波形をさらに調整したい場合には、判定部は、当該ユーザからの溶接の調整情報を受け付けて、溶接電流波形を調整すると判定する。ここで、調整項目は、前回までの調整項目と同一であってもよいし、異なっていてもよい。 Next, the determination unit determines that the welding current waveform generated in step S160, displayed on a monitor or the like, is to be adjusted if the waveform is to be further adjusted. For example, the welding current waveform generated in step S160 is displayed on a monitor or the like for a user to check, and if the user wishes to further adjust the welding current waveform, the determination unit accepts welding adjustment information from the user and determines that the welding current waveform is to be adjusted. Here, the adjustment items may be the same as the previous adjustment items, or may be different.
判定部が溶接電流波形を調整すると判定した場合には、ステップS120の処理に戻り、特徴量抽出部120は、ステップS160で生成した溶接電流波形に基づいて特徴量を抽出する。そして、ステップS130において、溶接評価部130は、ステップS120で抽出した特徴量に基づいて、機械学習モデルを用いて溶接を評価し、ステップS140において、出力部140は、ステップS130で評価した結果を出力する。ここでの溶接の評価とは、実際に溶接を行った際には当該溶接時の溶接電流波形、または(実際に溶接を行わずに)ステップS160で生成された溶接電流波形に基づいてなされる。
If the determination unit determines that the welding current waveform should be adjusted, the process returns to step S120, and the
次に、ステップS150において、調整情報取得部150は、ユーザがさらに調整したい所望の溶接の調整情報を取得し、ステップS160において、溶接波形生成部160は、ステップS120で抽出した特徴量及びステップS150で取得した溶接の調整情報に基づいて、機械学習モデルを用いて溶接電流波形を生成する。そして、生成された溶接電流波形を表示する際には、前回、又は複数繰り返している場合にはそれ以前も含む、溶接電流波形を同一画面において表示してもよい。
Next, in step S150, the adjustment
また、ユーザが、調整項目として複数の項目を選択し、例えば、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」を入力し、さらに、調整項目を「スパッタ量」、調整量を「-1」を入力していた場合、1回目に、調整項目「ビード幅」及び調整量「+1」に対応するように溶接電流波形を調整した後(ステップS160)、さらに、判定部によって溶接電流波形を調整すると判定し、(ステップS120に戻り)2回目に、調整項目を「スパッタ量」及び調整量を「-1」に対応するように溶接電流波形を調整してもよい。 In addition, if the user selects multiple items as adjustment items and, for example, inputs the adjustment item "bead width" and the adjustment amount "+1" and also the adjustment item "spatter amount" and the adjustment amount "-1," the welding current waveform may be adjusted the first time to correspond to the adjustment item "bead width" and the adjustment amount "+1" (step S160), and then the judgment unit may judge that the welding current waveform should be adjusted further (returning to step S120), and the welding current waveform may be adjusted the second time to correspond to the adjustment item "spatter amount" and the adjustment amount "-1."
また、例えば、ユーザによって、調整項目「ビード幅」、調整量「+3」が入力されていた場合、1回目に、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」に対応するように溶接電流波形を調整した後(ステップS160)、さらに、判定部によって溶接電流波形を調整すると判定し(ステップS120に戻り)、2回目に、1回目と同様に、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」に対応するように溶接電流波形を調整し、さらに、3回目も同様に、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」に対応するように溶接電流波形を調整してもよい。すなわち、調整項目「ビード幅」、調整量「+1」を3回繰り返す。 For example, if the user has input the adjustment item "bead width" and adjustment amount "+3", the welding current waveform is adjusted the first time to correspond to the adjustment item "bead width" and adjustment amount "+1" (step S160), and then the judgment unit judges that the welding current waveform should be adjusted (return to step S120). The welding current waveform is adjusted the second time to correspond to the adjustment item "bead width" and adjustment amount "+1" as in the first time, and the welding current waveform is also adjusted the third time to correspond to the adjustment item "bead width" and adjustment amount "+1". In other words, the adjustment item "bead width" and adjustment amount "+1" are repeated three times.
ここで、ユーザによって調整項目及び調整量が複数回入力される場合、直前に生成された溶接電流波形(評価結果)に対する差分を調整情報として入力してもよいし、元の溶接電流波形(評価結果)からの累積分を調整情報として入力してもよいし、評価値などの基準値(絶対値)を調整情報として入力してもよい。 Here, when the user inputs the adjustment items and adjustment amounts multiple times, the difference from the previously generated welding current waveform (evaluation result) may be input as the adjustment information, or the accumulated amount from the original welding current waveform (evaluation result) may be input as the adjustment information, or a reference value (absolute value) such as an evaluation value may be input as the adjustment information.
具体例としては、溶接の評価として、スパッタ量の5段階評価のうち「2:多い」であった場合、1回目にスパッタ量を少なくする調整量「-1(少なくするという意味)」)を入力して、評価「3:普通」になる。スパッタ量をさらに少なくしたい場合には、2回目にスパッタ量を少なくする調整量を入力すればよいが、ここで、調整量としては、1回目の調整後に対する差分として調整量「-1」を入力してもよいし、累積分として調整量「-2」を入力してもよい。このようにして、2回の調整を経て、評価「4:少ない」になるようにする。 As a specific example, if the spatter amount is rated as "2: high" on a 5-point scale for welding evaluation, an adjustment amount of "-1 (meaning to reduce)" to reduce the spatter amount is input the first time, resulting in a rating of "3: normal." If it is desired to reduce the spatter amount even further, an adjustment amount to reduce the spatter amount can be input the second time, but here, the adjustment amount can be "-1" as the difference from the first adjustment, or "-2" as the cumulative amount. In this way, after two adjustments, the rating becomes "4: low."
また、ユーザは、1回目に目標値(評価値)「3:普通」を入力し、2回目に目標値(評価値)「4:少ない」を入力してもよい。 Also, the user may input a target value (evaluation value) of "3: normal" the first time and a target value (evaluation value) of "4: low" the second time.
以上のように、本発明の一実施形態に係る溶接波形制御装置100及び溶接波形制御方法M100によれば、特徴量抽出部120は、溶接波形取得部110によって取得された溶接時の溶接電流波形に基づく特徴量を抽出する。溶接評価部130は、特徴量を入力データとして、機械学習モデルを用いて、溶接に関する複数の評価項目を出力データとして溶接を評価し、出力部140は、当該評価した結果をモニタなどに出力する。調整情報取得部150は、ユーザが所望する溶接の調整情報(調整項目及び調整量)を取得し、溶接波形生成部160は、特徴量抽出部120によって抽出された特徴量、及び調整情報取得部150によって取得された溶接の調整情報に基づいて、機械学習モデルを用いて溶接電流波形を生成する。これにより、溶接の評価をしつつ、短時間で容易に、所望の溶接結果を得るための溶接電流波形を生成することができる。そして、その結果、溶接波形生成部160によって生成された溶接電流波形(波形制御パラメータ)を用いて、溶接ロボット20は、ユーザが所望する溶接を行うことになる。
As described above, according to the welding
また、各機械学習モデルの入力データとして特徴量抽出部120によって抽出された各要素を用いていれば、当該各要素を確認することができるため、例えば、作業者は、出力された溶接の評価結果や生成された溶接電流波形(波形制御パラメータ)に対する要因や影響を確認したり、分析したりすることができる。
In addition, if the elements extracted by the
また、本実施形態では、溶接波形取得部110によって取得される溶接時の溶接波形を溶接電流波形としたが、これに限定されるものではなく、例えば、溶接電圧波形でもよい。溶接時の溶接波形として、溶接電流波形を取得してもよいし、溶接電圧波形を取得してもよいし、さらには溶接電流波形及び溶接電圧波形を取得してもよい。
In addition, in this embodiment, the welding waveform acquired by the welding
図10は、溶接波形取得部110によって取得された溶接電圧波形から抽出される特徴量を示す図である。図10に示されるように、溶接電圧波形の場合、特徴量抽出部120は、溶接電圧波形から、(a)パルス電圧、(b)ベース電圧、(c)パルス間隔、(d)パルス時間、(e)立上り時間、及び(f)立下り時間の各要素が特徴量として抽出すればよい。そして、溶接評価部130は、これらの各要素を入力データとして、機械学習モデルを用いて溶接を評価し、溶接波形生成部160は、これらの各要素を入力データとして、機械学習モデルを用いて溶接電圧波形(波形制御パラメータ)を生成する。
Figure 10 is a diagram showing feature quantities extracted from the welding voltage waveform acquired by the welding
さらに、本実施形態では、溶接波形制御装置100は、溶接ロボット20によって溶接される場合を例にあげたが、これに限定されるものではなく、例えば、作業者が手動で溶接する場合も適用可能である。手動で溶接する場合には、例えば、溶接トーチにジャイロセンサなどのセンサを備え、そのセンサの計測値から溶接速度、トーチ角度、およびチップ-母材(ワーク)間距離を推定し、これらの値を溶接の施工条件として溶接条件取得部によって取得され、溶接の評価および溶接波形の生成に用いられるとよい。
In addition, in this embodiment, the welding
以上説明した実施形態は、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。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The elements of the embodiments, as well as their arrangements, materials, conditions, shapes, sizes, etc., are not limited to those exemplified, and may be modified as appropriate. Furthermore, configurations shown in different embodiments may be partially substituted or combined.
10…溶接ロボットシステム、20…溶接ロボット、21…溶接トーチ、30…ティーチペンダント、40…ロボット制御装置、50…電源、100…溶接波形制御装置、110…溶接波形取得部、120…特徴量抽出部、130…溶接評価部、140…出力部、150…調整情報取得部、160…溶接波形生成部、170…記憶部、M100…溶接波形制御方法、S110~S160…溶接波形制御方法M100の各ステップ 10...welding robot system, 20...welding robot, 21...welding torch, 30...teach pendant, 40...robot control device, 50...power source, 100...welding waveform control device, 110...welding waveform acquisition unit, 120...feature extraction unit, 130...welding evaluation unit, 140...output unit, 150...adjustment information acquisition unit, 160...welding waveform generation unit, 170...storage unit, M100...welding waveform control method, S110 to S160...each step of welding waveform control method M100
Claims (5)
前記取得した溶接波形に基づいて、当該溶接を評価する溶接評価部と、
前記評価した結果を出力する出力部と、
前記評価した結果に対する所望の溶接の調整情報を取得する調整情報取得部と、
前記取得した溶接波形及び前記所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成する溶接波形生成部と、を備える、
溶接波形制御装置。 a welding waveform acquisition unit for acquiring a welding waveform during welding;
a welding evaluation unit that evaluates the welding based on the acquired welding waveform;
an output unit that outputs the evaluation result;
an adjustment information acquisition unit that acquires desired welding adjustment information for the evaluation result;
A welding waveform generating unit that generates a welding waveform based on the acquired welding waveform and the desired welding adjustment information.
Welding waveform control device.
前記溶接評価部は、前記抽出した特徴量に基づいて前記溶接を評価し、
前記溶接波形生成部は、前記抽出した特徴量及び前記所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成する、
請求項1に記載の溶接波形制御装置。 Further comprising a feature extraction unit that extracts a feature based on the acquired welding waveform,
The welding evaluation unit evaluates the welding based on the extracted feature amount,
The welding waveform generation unit generates a welding waveform based on the extracted feature amount and the desired welding adjustment information.
The welding waveform control device according to claim 1 .
請求項2に記載の溶接波形制御装置。 The welding evaluation unit evaluates the welding based on the extracted feature amount using a first machine learning model that uses the feature amount as input data and outputs an evaluation of the welding as output data.
The welding waveform control device according to claim 2 .
請求項2又は3に記載の溶接波形制御装置。 The welding waveform generation unit uses a second machine learning model in which a feature amount based on a welding waveform and welding adjustment information are input data, and a waveform control parameter for generating a welding waveform is output data, to generate a welding waveform based on the extracted feature amount and the desired welding adjustment information.
The welding waveform control device according to claim 2 or 3.
溶接時の溶接波形を取得する溶接波形取得ステップと、
前記取得した溶接波形に基づいて、当該溶接を評価する溶接評価ステップと、
前記評価した結果を出力する出力ステップと、
前記評価した結果に対する所望の溶接の調整情報を取得する調整情報取得ステップと、
前記取得した溶接波形及び前記所望の溶接の調整情報に基づいて溶接波形を生成する溶接波形生成ステップと、を含む、
溶接波形制御方法。 A welding waveform control method executed by a welding waveform control device that controls a welding waveform during welding,
A welding waveform acquisition step for acquiring a welding waveform during welding;
a welding evaluation step of evaluating the welding based on the acquired welding waveform;
an output step of outputting the evaluation result;
an adjustment information acquisition step of acquiring desired welding adjustment information for the evaluation result;
and generating a welding waveform based on the acquired welding waveform and the desired welding adjustment information.
Welding waveform control method.
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