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JP7385410B2 - arc welding system - Google Patents

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JP7385410B2
JP7385410B2 JP2019170006A JP2019170006A JP7385410B2 JP 7385410 B2 JP7385410 B2 JP 7385410B2 JP 2019170006 A JP2019170006 A JP 2019170006A JP 2019170006 A JP2019170006 A JP 2019170006A JP 7385410 B2 JP7385410 B2 JP 7385410B2
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Description

本発明は、TIG溶接等のアーク溶接を実施するためのアーク溶接システムに関する。 The present invention relates to an arc welding system for performing arc welding such as TIG welding.

従来より、ロボット等を用いて自動でアーク溶接を行うシステムがある(例えば、特許文献1等参照)。 BACKGROUND ART Conventionally, there are systems that automatically perform arc welding using a robot or the like (see, for example, Patent Document 1).

特開2017-30014号公報JP 2017-30014 Publication

一般に、アーク溶接の品質を高めるためには、溶接条件の設定や調整を行う作業者の溶接技術に関する知識によるところが大きく、アーク溶接を行うシステムにおいても、アーク溶接に熟練したオペレータの育成が重要である。 In general, improving the quality of arc welding largely depends on the knowledge of welding techniques of the workers who set and adjust welding conditions, and training of operators skilled in arc welding is also important for arc welding systems. be.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、アーク溶接に熟練したオペレータの育成を図ることができるアーク溶接システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an arc welding system that can train operators skilled in arc welding.

上記目的を達成するために、本発明のある態様に係るアーク溶接システムは、溶接トーチを溶接方向に対して交差する方向に揺動させながら溶接方向へ移動させてウィービング溶接を実行可能な溶接装置と、オペレータが前記溶接装置を操作するための操作器と、所定の溶接用プログラムに基づいて前記溶接装置を制御して前記ウィービング溶接を実行させるとともに、このウィービング溶接中にオペレータの操作によって前記操作器から前記溶接トーチの揺動中心位置又は前記溶接トーチの揺動幅を変更する内容の指令からなる変更操作指令が入力されたときには前記変更操作指令に応じた変更内容を反映させるように前記溶接装置を制御して前記ウィービング溶接を継続させる制御器と、前記ウィービング溶接中に溶融池を含む溶接部位を動画撮影するカメラと、前記カメラで撮影した撮影画像をリアルタイムで表示する表示装置と、前記カメラで撮影した撮影画像の時系列データと、前記制御器に入力される前記変更操作指令の入力時刻及びその指令に応じた変更内容とを記憶する記憶器と、前記記憶器に記憶された前記撮影画像の時系列データと前記変更操作指令の入力時刻及びその指令に応じた変更内容とを用いて学習を行い、入力を前記撮影画像の時系列データとし、出力を予測される変更内容とする予測モデルを生成し、この後のウィービング溶接中に前記予測モデルを用いて前記カメラで撮影される撮影画像の時系列データから予測される変更内容を出力する機械学習器と、を備えている。 In order to achieve the above object, an arc welding system according to an aspect of the present invention is a welding device capable of performing weaving welding by moving a welding torch in the welding direction while swinging it in a direction crossing the welding direction. an operating device for an operator to operate the welding device; and a controller for controlling the welding device to execute the weaving welding based on a predetermined welding program, and for controlling the welding device to execute the weaving welding by the operator's operation during the weaving welding. When a change operation command consisting of a command for changing the swing center position of the welding torch or the swing width of the welding torch is input from the welding device, the welding process is performed so that the change according to the change operation command is reflected. a controller that controls the device to continue the weaving welding; a camera that takes a video of the welding area including the molten pool during the weaving welding; a display device that displays images taken by the camera in real time; a memory device that stores time-series data of photographed images taken by a camera, an input time of the change operation command input to the controller, and change contents according to the command; Learning is performed using the time-series data of the photographed images, the input time of the change operation command, and the change contents according to the command, the input is the time-series data of the photographed images, and the output is the predicted change contents. The apparatus includes a machine learning device that generates a predictive model and outputs changes predicted from time-series data of captured images captured by the camera using the predictive model during subsequent weaving welding.

この構成によれば、例えば熟練したオペレータが操作器を操作してウィービング溶接が行われたときに記憶器に記憶された、熟練したオペレータによる変更操作指令の入力時刻及びその指令に応じた変更内容とカメラで撮影した撮影画像の時系列データとを用いて学習を行い、予測モデルが生成される。この後のウィービング溶接中には予測モデルを用いて、予測される変更内容を出力することができる。よって、アーク溶接に熟練していないオペレータであっても、表示装置にリアルタイムで表示される溶接部位の撮影画像を見ながら、出力される変更内容に基づいて操作器を操作することによって、熟練したオペレータの操作を習うことができるので、熟練したオペレータの育成を図ることができる。 According to this configuration, for example, when a skilled operator operates an operating device to perform weaving welding, the input time of a change operation command by a skilled operator and the change contents according to the command are stored in the memory device. A predictive model is generated by learning using the time-series data of the images taken with the camera. During subsequent weaving welding, the predicted changes can be output using the predictive model. Therefore, even if an operator is not skilled in arc welding, he or she can become an expert by operating the operating device based on the changes output while viewing the photographed image of the welding site displayed in real time on the display device. Since it is possible to learn operator operations, it is possible to develop skilled operators.

また、前記制御器は、前記操作器から入力される前記変更操作指令は、前記溶接トーチの揺動中心位置又は前記溶接トーチの揺動幅を変更する内容の指令以外に、溶接トーチの揺動周期、溶接トーチの揺動端での停止時間、溶接トーチと被溶接物との間隔、溶接電流、溶接速度のうちのいずれかを変更する内容の指令を含むよう構成されていてもよい。 Further, the controller may be arranged such that the changing operation command inputted from the operating device includes a command for changing a swinging center position of the welding torch or a swinging width of the welding torch. It may be configured to include a command for changing any one of the cycle, the stopping time at the swing end of the welding torch, the distance between the welding torch and the workpiece, the welding current, and the welding speed.

また、レコメンド運転モードのときに、前記機械学習器から出力される変更内容を報知する報知器を備えていてもよい。 Further, the vehicle may include a notification device that notifies changes output from the machine learning device when in the recommendation operation mode.

また、前記機械学習器は、自動運転モードのときに、前記生成された予測モデルを用いて前記カメラで撮影される撮影画像の時系列データから予測される変更内容を前記制御器へ入力するよう構成され、前記制御器は、前記自動運転モードのときに、前記所定の溶接用プログラムに基づいて前記溶接装置を制御して前記ウィービング溶接を実行させるとともに、このウィービング溶接中に前記機械学習器から前記変更内容が入力されたときには前記変更内容を反映させるように前記溶接装置を制御して前記ウィービング溶接を継続させるよう構成されていてもよい。 The machine learning device is configured to input changes predicted from time-series data of captured images captured by the camera to the controller using the generated prediction model during the automatic driving mode. In the automatic operation mode, the controller controls the welding device to execute the weaving welding based on the predetermined welding program, and also controls the welding device to perform the weaving welding from the machine learning device during the weaving welding. The welding device may be configured to continue the weaving welding by controlling the welding device to reflect the changed content when the changed content is input.

この構成によれば、自動運転モードでは、予測モデルで予測される変更内容が制御器へ入力され、制御器ではその変更内容を反映させるように溶接装置を制御するようにしているので、オペレータが溶接トーチの揺動中心位置等の溶接条件の変更操作を行うことなく、溶接品質の向上を図ることができる。 According to this configuration, in automatic operation mode, the changes predicted by the prediction model are input to the controller, and the controller controls the welding equipment to reflect the changes, so the operator can Welding quality can be improved without changing welding conditions such as the position of the center of swing of the welding torch.

本発明は、以上に説明した構成を有し、アーク溶接に熟練したオペレータの育成を図ることができるアーク溶接システムを提供することができるという効果を奏する。 The present invention has the above-described configuration and has the advantage of being able to provide an arc welding system that can train operators skilled in arc welding.

図1は、本実施形態の一例のアーク溶接システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an arc welding system according to an example of this embodiment. 図2は、被溶接物の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of an object to be welded. 図3(A)~(C)は、それぞれ、第1動作モードにおいて被溶接物の開先部にウィービング溶接を行う際の溶接トーチの先端部分の軌跡の一例を示す概略図である。FIGS. 3A to 3C are schematic diagrams each showing an example of the locus of the tip of the welding torch when performing weaving welding on the groove of the workpiece in the first operation mode. 図4(A)~(C)は、それぞれ、溶接部位撮影用カメラで撮影されて表示装置の画面に表示される溶融池の形状と、その場合に形成される溶接ビードの断面形状の一例とを示す概略図である。FIGS. 4A to 4C show an example of the shape of a molten pool photographed by a camera for photographing a welding site and displayed on the screen of a display device, and the cross-sectional shape of a weld bead formed in that case, respectively. FIG.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, below, the same reference numerals are given to the same or equivalent element throughout all the drawings, and the overlapping explanation will be omitted. Furthermore, the present invention is not limited to the following embodiments.

(実施形態)
図1は、本実施形態の一例のアーク溶接システムの概略構成を示すブロック図である。
図1に示すアーク溶接システムWSは、溶接装置Aと、溶接装置Aを制御する制御装置2と、オペレータが溶接装置Aの動作開始及び停止等の種々の操作を行うための操作器3などを備えている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an arc welding system according to an example of this embodiment.
The arc welding system WS shown in FIG. 1 includes a welding device A, a control device 2 for controlling the welding device A, an operating device 3 for an operator to perform various operations such as starting and stopping the operation of the welding device A, and the like. We are prepared.

溶接装置Aは、TIG溶接を行う溶接ロボット1を備えているとともに、溶接ロボット1を移動させて溶接ロボット1の三次元位置を変更することができる移動装置(図示せず)を備えている。溶接ロボット1は、多関節ロボットであり、アーム先端にヘッド支持部10を備えている。ヘッド支持部10にはオシレータ装置11が取り付けられ、オシレータ装置11には溶接トーチ12が装着されている。 The welding apparatus A includes a welding robot 1 that performs TIG welding, and also includes a moving device (not shown) that can move the welding robot 1 and change the three-dimensional position of the welding robot 1. The welding robot 1 is an articulated robot and includes a head support section 10 at the tip of the arm. An oscillator device 11 is attached to the head support portion 10, and a welding torch 12 is attached to the oscillator device 11.

溶接トーチ12は、電極棒13の先端部を突出させた状態で、タングステンからなる電極棒13を着脱可能に装着する。溶接トーチ12は、電極棒13を溶接用電源装置6の負側電源端子と電気的に接続する。溶接用電源装置6は、その正側電源端子が被溶接物50と電気的に接続され、電極棒13と被溶接物50との間に電圧を印加して、電極棒13の先端部と被溶接物50との間にアークを発生させる。また、溶接トーチ12は、ガス供給源から供給されるシールドガスを案内して、アーク発生領域に吹き付けることで、大気中の酸素や窒素などの影響を防いで、溶融部分の酸化および窒化を防ぐように構成されている。 The welding torch 12 is removably fitted with an electrode rod 13 made of tungsten, with the tip of the electrode rod 13 protruding. The welding torch 12 electrically connects the electrode rod 13 to the negative power terminal of the welding power supply device 6 . The welding power supply device 6 has its positive power terminal electrically connected to the workpiece 50 and applies voltage between the electrode rod 13 and the workpiece 50 to connect the tip of the electrode rod 13 and the workpiece 50. An arc is generated between the workpiece 50 and the workpiece 50 to be welded. In addition, the welding torch 12 guides the shielding gas supplied from the gas supply source and sprays it onto the arc generation area, thereby preventing the effects of atmospheric oxygen, nitrogen, etc., and preventing oxidation and nitridation of the molten part. It is configured as follows.

オシレータ装置11は、溶接トーチ12を溶接方向xに対して交差する方向に揺動させるよう構成されている。このときの揺動幅(ウィービング幅)及び揺動周期(ウィービング周期)等の制御指令は、制御装置2(制御器21)の指令に基づいてオシレータ制御装置4からオシレータ装置11へ出力される。溶接方向xは、被溶接物50の開先の延伸方向であって、溶接を進める方向である。 The oscillator device 11 is configured to swing the welding torch 12 in a direction intersecting the welding direction x. Control commands such as the swing width (weaving width) and the swing period (weaving cycle) at this time are output from the oscillator control device 4 to the oscillator device 11 based on commands from the control device 2 (controller 21). The welding direction x is the direction in which the groove of the object to be welded 50 extends, and is the direction in which welding proceeds.

溶接ロボット1のアーム動作によってヘッド支持部10の溶接方向xへの移動動作が行われながら、オシレータ装置11によって溶接トーチ12の揺動動作が行われることによって、溶接トーチ12は溶接方向xに対して交差する方向に揺動しながら溶接方向xへ移動する(すなわち、ウィービング動作を行う)。このようなウィービング動作を行わせる構成は、他の周知の構成を用いてもよい。この溶接装置Aでは、溶接トーチ12をウィービング動作させながらアーク溶接(ウィービング溶接)を行うことができる。 While the head support part 10 is moved in the welding direction x by the arm movement of the welding robot 1, the welding torch 12 is oscillated by the oscillator device 11, so that the welding torch 12 is moved in the welding direction x. moves in the welding direction x while swinging in the intersecting direction (that is, performs a weaving operation). Other known configurations may be used as the configuration for performing such a weaving operation. In this welding apparatus A, arc welding (weaving welding) can be performed while the welding torch 12 is in a weaving operation.

また、溶接ロボット1には、針金状の溶接ワイヤ(溶加材)15を送給するためのワイヤ送給装置14が取り付けられている。ワイヤ送給装置14は、制御器21から送給指令が与えられることによって、ワイヤリール(図示せず)から溶接ワイヤ15を繰り出し、コンタクトチップ16を介して溶融池へ送給する。 Furthermore, a wire feeding device 14 for feeding a wire-shaped welding wire (filler metal) 15 is attached to the welding robot 1. The wire feeding device 14 pays out the welding wire 15 from a wire reel (not shown) and feeds it to the molten pool via the contact tip 16 in response to a feeding command given from the controller 21 .

ホットワイヤ加熱装置5は、コンタクトチップ16と被溶接物50との間に所定電圧を印加する電源である。これにより、溶接ワイヤ15に電流(ホットワイヤ電流)を流してジュール加熱し、ワイヤ送給速度を増大させることが可能になる。 Hot wire heating device 5 is a power source that applies a predetermined voltage between contact tip 16 and workpiece 50 . This allows current (hot wire current) to flow through the welding wire 15 to perform Joule heating, thereby increasing the wire feeding speed.

なお、本例では、溶接装置Aを制御する制御器21とは、別にオシレータ制御装置4を備えているが、オシレータ制御装置4と制御器21とで、溶接装置Aを制御する制御器が構成される。 In this example, the oscillator control device 4 is provided separately from the controller 21 that controls the welding device A, but the oscillator control device 4 and the controller 21 constitute the controller that controls the welding device A. be done.

また、溶接装置Aには、AVC(アーク電圧制御)装置7が備えられている。AVC装置7は、アーク長を一定に保つために、アーク電圧を検出し、このアーク電圧がアーク基準電圧となるように、溶接トーチ12と被溶接物50との間隔を調整するよう構成されている。この間隔を調整するための構成としては、例えば、溶接トーチ12を上下(上記間隔を拡大縮小する方向)にスライドさせる電動スライド軸(図示せず)を溶接トーチ12に取り付けておいて、電動スライド軸を動作させる構成としてもよいし、溶接ロボット1のアームの動作によって上記間隔を調整する構成などとしてもよい。 Further, the welding device A is equipped with an AVC (arc voltage control) device 7. The AVC device 7 is configured to detect the arc voltage and adjust the distance between the welding torch 12 and the workpiece 50 so that the arc voltage becomes the arc reference voltage in order to keep the arc length constant. There is. As a configuration for adjusting this interval, for example, an electric slide shaft (not shown) for sliding the welding torch 12 up and down (in a direction to enlarge or reduce the above-mentioned interval) is attached to the welding torch 12, and the electric slide A configuration may be adopted in which the axis is operated, or a configuration in which the above-mentioned interval is adjusted by operation of the arm of the welding robot 1.

ここで、AVC装置7に設定されているアーク基準電圧に応じて、溶接トーチ12と被溶接物50との間隔が決められ、アーク基準電圧を変更することによって上記間隔を変更することができる。アーク基準電圧の変更は、制御器21が操作器3からのアーク基準電圧を変更するための変更操作指令に基づいて、その変更するための信号をAVC装置7へ出力することにより変更することができる。 Here, the distance between the welding torch 12 and the workpiece 50 is determined according to the arc reference voltage set in the AVC device 7, and the distance can be changed by changing the arc reference voltage. The arc reference voltage can be changed by the controller 21 outputting a signal for changing the arc reference voltage to the AVC device 7 based on a change operation command for changing the arc reference voltage from the operating device 3. can.

そして、アーク溶接システムWSには、溶接ロボット1のヘッド支持部10に取り付けられた、溶接部位撮影用カメラ17、ビード撮影用カメラ18及び3Dレーザセンサ19を備えている。溶接部位撮影用カメラ17は、溶接中に溶接トーチ12よりも溶接方向xの前方において斜め(図1では斜め上方)から溶融池を含む溶接部位を撮影する。ビード撮影用カメラ18は、溶接トーチ12よりも溶接方向xの後方において斜め(図1では斜め上方)から溶接後のビードを撮影する。また、3Dレーザセンサ19は、溶接トーチ12よりも溶接方向xの前方における被溶接物50の開先領域を撮像する。 The arc welding system WS includes a camera 17 for photographing a welding site, a camera 18 for photographing a bead, and a 3D laser sensor 19, which are attached to the head support section 10 of the welding robot 1. The welding site photographing camera 17 photographs the welding site including the molten pool from an oblique direction (obliquely upward in FIG. 1) in front of the welding torch 12 in the welding direction x during welding. The bead photographing camera 18 photographs the welded bead from an oblique direction (obliquely upward in FIG. 1) behind the welding torch 12 in the welding direction x. Further, the 3D laser sensor 19 images the groove region of the workpiece 50 in front of the welding torch 12 in the welding direction x.

また、アーク溶接システムWSには、画像処理装置9と表示装置8とを備えている。画像処理装置9は、溶接部位撮影用カメラ17及びビード撮影用カメラ18の各々で撮影される画像(動画)データを入力して適切な処理を施し、リアルタイムで表示装置8に動画として表示させることが可能に構成されている。また、画像処理装置9は、3Dレーザセンサ19で撮像された開先領域を示す情報を画像処理することで、開先情報(開先の内壁面の位置、開先の幅方向中央位置、開先の深さ等)を求め、求めた開先情報に基づく開先の断面形状等を表示装置8に表示させることが可能に構成されている。また、開先情報は制御器21へ出力される。なお、表示装置8及び画像処理装置9は、溶接部位撮影用カメラ17、ビード撮影用カメラ18及び3Dレーザセンサ19の各々に対して設けられてあってもよい。 Further, the arc welding system WS includes an image processing device 9 and a display device 8. The image processing device 9 inputs the image (video) data taken by the welding site photographing camera 17 and the bead photographing camera 18, performs appropriate processing, and displays the data as a video on the display device 8 in real time. is configured to allow. The image processing device 9 also processes the information indicating the groove area imaged by the 3D laser sensor 19 to obtain groove information (position of the inner wall surface of the groove, center position in the width direction of the groove, groove area). The groove depth, etc.) can be determined, and the cross-sectional shape of the groove, etc., based on the determined groove information can be displayed on the display device 8. Further, the groove information is output to the controller 21. Note that the display device 8 and the image processing device 9 may be provided for each of the welding site photographing camera 17, bead photographing camera 18, and 3D laser sensor 19.

制御装置2は、上述の溶接装置Aを制御する制御器21、機械学習器22及び記憶器23を備えている。制御器21、機械学習器22及び記憶器23は、互いに情報の送受信が可能なように構成されている。なお、機械学習器22及び記憶器23は、制御器21と分離して制御装置2の外部に設けられてもよい。 The control device 2 includes a controller 21 that controls the welding device A described above, a machine learning device 22, and a memory 23. The controller 21, machine learning device 22, and storage device 23 are configured to be able to send and receive information to and from each other. Note that the machine learning device 22 and the storage device 23 may be provided outside the control device 2, separated from the controller 21.

制御器21は、例えば、マイクロコントローラ、MPU、PLC等で構成され、CPU等の演算処理部と、不揮発性および揮発性メモリを有する記憶部とを備える。この記憶部には、溶接装置Aを制御するための所定の溶接用プログラム(溶接ロボット1の被溶接物50に対する教示情報を含む)が記憶されており、CPUが溶接用プログラムを読みだして実行することにより、溶接装置Aによって被溶接物50に対してアーク溶接が実行される。 The controller 21 is composed of, for example, a microcontroller, MPU, PLC, etc., and includes an arithmetic processing section such as a CPU, and a storage section having nonvolatile and volatile memories. This storage unit stores a predetermined welding program (including teaching information for the workpiece 50 of the welding robot 1) for controlling the welding device A, and the CPU reads and executes the welding program. By doing so, arc welding is performed on the workpiece 50 by the welding apparatus A.

機械学習器22は、CPU等の演算処理部と、不揮発性および揮発性メモリを有する記憶部とを備える。この記憶部には、機械学習を行うための所定の学習用プログラムが記憶されており、CPUが学習用プログラムを読みだして実行することにより、記憶器23に記憶された情報を用いて機械学習モデルとして後述の予測モデルが構築(生成)される。なお、記憶器23は、機械学習モデル(予測モデル)を構築するために用いる情報を記憶する記憶媒体を有している。 The machine learning device 22 includes an arithmetic processing unit such as a CPU, and a storage unit including nonvolatile and volatile memories. This storage unit stores a predetermined learning program for performing machine learning, and when the CPU reads and executes the learning program, machine learning is performed using the information stored in the storage device 23. A predictive model, which will be described later, is constructed (generated) as a model. Note that the storage device 23 has a storage medium that stores information used to construct a machine learning model (prediction model).

操作器3は、オペレータからの操作指示を受け付ける装置であり、オペレータにより操作される操作部を有する。操作部は、タッチパネル、トグルスイッチ等を用いて構成することができ、特に限定されない。操作器3は、オペレータからの操作指示を受け付けると、それに応じた操作指令を制御装置2(制御器21)へ出力する。 The operating device 3 is a device that receives operating instructions from an operator, and has an operating section operated by the operator. The operation unit can be configured using a touch panel, a toggle switch, etc., and is not particularly limited. When the operating device 3 receives an operating instruction from an operator, it outputs a corresponding operating instruction to the control device 2 (controller 21).

図2は、被溶接物50の一例を示す斜視図である。この被溶接物50は、2つの被溶接部材50a,50bによって構成される。この被溶接物50は、例えば液化天然ガス貯留用タンクの一部分となる。2つの被溶接部材50a,50bが突き合わされた状態で、その突き合わせ部分に開先(開先部51)が形成されている。この開先部51が形成される継手部分が溶接装置Aによってアーク溶接される。本例では、溶接トーチ12を溶接方向xに対して交差する方向yに揺動させながら溶接方向xへ移動させて(ウィービング動作させて)、ウィービング溶接を行う。 FIG. 2 is a perspective view showing an example of the object to be welded 50. As shown in FIG. The object to be welded 50 is composed of two members to be welded 50a and 50b. The object to be welded 50 is, for example, a part of a liquefied natural gas storage tank. In a state where the two members to be welded 50a and 50b are butted against each other, a groove (groove portion 51) is formed in the butted portion. The joint portion where the groove portion 51 is formed is arc welded by the welding device A. In this example, weaving welding is performed by moving the welding torch 12 in the welding direction x while swinging it in a direction y that intersects with the welding direction x (performing a weaving operation).

次に、本実施形態のアーク溶接システムWSの動作について説明する。このアーク溶接システムWSは、アーク溶接を行う動作モードとして、第1~第3の3つの動作モードを有する。オペレータが操作器3を操作していずれかの動作モードを選択することができる。本実施形態において実施されるアーク溶接は、前述のようにウィービング溶接であって、多層盛りが行われる多層溶接である。また、溶接電流としてピーク電流とベース電流とが交互に繰り返されるパルス溶接であってもよい。 Next, the operation of the arc welding system WS of this embodiment will be explained. This arc welding system WS has three operation modes, first to third, as operation modes for performing arc welding. An operator can operate the operating device 3 to select one of the operating modes. The arc welding performed in this embodiment is weaving welding as described above, and is multilayer welding in which multilayer welding is performed. Alternatively, pulse welding may be used in which a peak current and a base current are alternately repeated as the welding current.

まず、第1動作モードについて説明する。第1動作モードでは、制御器21が溶接用プログラムに基づいて溶接装置Aを制御し、被溶接物50の開先部51に対してウィービング溶接を行う。この溶接中において、例えば熟練のオペレータが、溶接部位撮影用カメラ17で撮影されて表示装置8に表示される溶接部位の画像(動画)を見て、品質のよい溶接が行われるように、操作器3を操作して、溶接用プログラムに基づいて設定される溶接条件(溶接パラメータ)を変更することができる。 First, the first operation mode will be explained. In the first operation mode, the controller 21 controls the welding apparatus A based on the welding program, and performs weaving welding on the groove portion 51 of the workpiece 50. During this welding, for example, a skilled operator looks at the image (video) of the welding site taken by the welding site photographing camera 17 and displayed on the display device 8, and performs operations to ensure high-quality welding. By operating the device 3, welding conditions (welding parameters) set based on a welding program can be changed.

例えば、被溶接物50である被溶接部材50a、50bには、これらを製造時の加工誤差(製造誤差)やセッティングの誤差が存在したり、溶接中の熱変形による開先状態の変動が生じる。制御器21が溶接用プログラムに基づいて溶接装置Aを制御するだけでは、溶接品質の低下が避けられず、溶接不良となる場合もある。なお、制御器21は、溶接用プログラムを実行することにより、3Dレーザセンサ19の出力から得られる開先情報に基づいて、溶接トーチ12の移動経路等について、予定経路等からの調整(修正)を行うようにしているが、それでも、例えば溶接中の熱変形等による開先状態の変動に対応することが難しい場合がある。そこで、オペレータが溶接部位撮影用カメラ17の撮影画像(溶接部位の動画)を見て必要に応じて溶接条件を変更するようにしている。 For example, the workpieces 50a and 50b, which are the workpieces 50, have processing errors (manufacturing errors) and setting errors during manufacturing, and variations in the groove state due to thermal deformation during welding. . If the controller 21 only controls the welding apparatus A based on the welding program, a deterioration in welding quality is unavoidable, and welding defects may occur. Note that by executing the welding program, the controller 21 adjusts (corrects) the movement path of the welding torch 12 from the planned path based on the groove information obtained from the output of the 3D laser sensor 19. However, even then, it may be difficult to deal with variations in the groove condition due to thermal deformation during welding, for example. Therefore, the operator looks at the image taken by the welding part photographing camera 17 (video of the welding part) and changes the welding conditions as necessary.

溶接部位撮影用カメラ17の撮影画像には、溶接トーチ12の先端部分、この先端部分から突出した電極棒13、発生するアーク、溶融池及び溶接ワイヤ15等の画像が含まれる。 The images taken by the welding site photographing camera 17 include images of the tip of the welding torch 12, the electrode rod 13 protruding from the tip, the generated arc, the molten pool, the welding wire 15, and the like.

この第1動作モード及び後述の第2動作モードにおいて、溶接中にオペレータが操作器3を操作して変更可能な溶接条件としては、例えば、ウィービング中心位置(溶接トーチの揺動中心位置)、ウィービング幅(溶接トーチの揺動幅)、ウィービング周期(溶接トーチの揺動周期)、溶接トーチ12のウィービング左端及び右端での停止時間(溶接トーチの揺動左端及び右端での停止時間)、アーク基準電圧(溶接トーチと被溶接物との間隔)、溶接電流、溶接速度(溶接方向xへ進む速度)、ホットワイヤ電流、ワイヤ送給速度、ワイヤ上下位置、ワイヤ左右位置などがある。これらの溶接条件を変更するために操作器3には、例えば、溶接条件ごとに、1回の操作(例えば、タッチ操作またはボタン押し操作など)による変更量が予め決められた操作部を有する。 In this first operation mode and the second operation mode described later, welding conditions that can be changed by the operator by operating the operating device 3 during welding include, for example, weaving center position (swinging center position of the welding torch), weaving Width (oscillation width of the welding torch), weaving period (oscillation period of the welding torch), stopping time at the left and right ends of weaving of the welding torch 12 (stopping time at the left and right ends of the welding torch oscillation), arc standard These include voltage (distance between welding torch and workpiece), welding current, welding speed (speed in welding direction x), hot wire current, wire feeding speed, wire vertical position, wire horizontal position, etc. In order to change these welding conditions, the operating device 3 includes, for example, an operating section in which the amount of change by one operation (for example, touch operation or button press operation) is determined in advance for each welding condition.

第1動作モードにおいて、オペレータが操作器3を操作してウィービング中心位置、ウィービング幅等の溶接条件を変更する場合の一例について、図3、図4を参照して説明する。 An example in which the operator operates the operating device 3 to change welding conditions such as the weaving center position and weaving width in the first operation mode will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3(A)~(C)は、それぞれ、第1動作モードにおいて被溶接物50の開先部51にウィービング溶接を行う際の溶接トーチ12の先端(電極棒13の先端)部分の軌跡Sの一例を示す概略図である。この図3(A)~(C)は、それぞれ、開先部51の溶接幅の状態が異なる場合を示している。ここで、開先部51の溶接幅とは、図中では溶接左端ライン52aと溶接右端ライン52bとの間隔であり、多層溶接の1層目の場合、開先部51の底面または開口(ギャップ)の幅であり、2層目以降の場合は前層のビードの幅である。 3(A) to (C) respectively show a trajectory S of the tip of the welding torch 12 (the tip of the electrode rod 13) when performing weaving welding on the groove 51 of the workpiece 50 in the first operation mode. It is a schematic diagram showing an example. 3A to 3C show cases in which the welding width of the groove portion 51 is different. Here, the welding width of the groove 51 is the distance between the welding left end line 52a and the welding right end line 52b in the figure, and in the case of the first layer of multilayer welding, the welding width of the groove 51 or the opening (gap ), and in the case of second and subsequent layers, it is the width of the bead of the previous layer.

溶接中、オペレータは、表示装置8の画面に表示される溶接部位撮影用カメラ17の撮影画像を監視し、例えば、溶接トーチ12の先端軌跡Sで示されるウィービングの左端及び右端の位置と、溶接左端及び右端ライン52a,52bとが一致しているか否かを判断し、一致しなくなると、一致させるための操作を行う。なお、オペレータは、ウィービングの左端及び右端の位置は、ウィービング動作している溶接トーチ12の先端部分(電極棒13)を見て把握する。 During welding, the operator monitors the images taken by the welding part photographing camera 17 displayed on the screen of the display device 8, and, for example, determines the positions of the left and right ends of the weaving indicated by the tip trajectory S of the welding torch 12, and the position of the welding part. It is determined whether or not the left end and right end lines 52a, 52b match, and if they do not match, an operation is performed to make them match. Note that the operator knows the positions of the left end and right end of weaving by looking at the tip portion (electrode rod 13) of the welding torch 12 that is performing the weaving operation.

図3(A)は、開先部51の溶接幅が一定となっている理想的な場合である。この場合、ウィービングの左端及び右端の位置と、溶接左端及び右端ライン52a,52bとが一致する状態が続いているので、オペレータによる操作が行われず、一定のウィービング幅が維持されている。 FIG. 3A shows an ideal case in which the welding width of the groove portion 51 is constant. In this case, since the positions of the left and right ends of the weaving continue to match the left and right welding end lines 52a and 52b, no operation is performed by the operator, and a constant weaving width is maintained.

図3(B)は、溶接方向xに溶接が進んだときに開先部51の溶接幅が左右(y方向)に広がっている場合である。この場合、オペレータは、時刻t1~t6のときのウィービングの左端及び右端の位置と、溶接左端及び右端ライン52a,52bとを見て、ウィービング幅を増加させることを決定し、溶接トーチ12が例えば領域T1部分を通過する間に、ウィービング幅を増加させるための操作を行っている。ここで、オペレータは、例えば、時刻t1,t3,t5のときの状態から、ウィービングの右端位置を右に移動させたいと思慮するとともに、時刻t2,t4,t6のときの状態から、ウィービングの左端位置を左に移動させたいと思慮し、その結果、ウィービング幅を増加させることを決定している。 FIG. 3(B) shows a case where the welding width of the groove portion 51 widens from side to side (y direction) when welding progresses in the welding direction x. In this case, the operator determines to increase the weaving width by looking at the positions of the left and right ends of the weaving and the welding left and right end lines 52a and 52b from time t1 to t6, and the welding torch 12, for example, While passing through region T1, an operation is performed to increase the weaving width. Here, for example, the operator wants to move the right end position of the weaving to the right from the state at times t1, t3, and t5, and also wants to move the left end position of the weaving from the state at times t2, t4, and t6. We consider that we want to move the position to the left and, as a result, decide to increase the weaving width.

ウィービング幅を変更するための操作部は、例えば、ウィービング幅増加スイッチとウィービング幅減少スイッチとで構成され、ウィービング幅増加スイッチを1回操作するとウィービング幅が所定量増加し、ウィービング幅減少スイッチを1回操作するとウィービング幅が所定量減少するように、溶接ロボット1に装着されたオシレータ装置11が制御される。 The operation unit for changing the weaving width is composed of, for example, a weaving width increase switch and a weaving width decrease switch, and when the weaving width increase switch is operated once, the weaving width increases by a predetermined amount, and when the weaving width decrease switch is operated once, the weaving width decrease switch is operated once. The oscillator device 11 attached to the welding robot 1 is controlled so that the weaving width is reduced by a predetermined amount when the welding robot 1 is operated once.

なお、図3(B)では、ウィービング幅を増加させる場合を例示したが、ウィービング幅を減少させる場合は、図3(B)の場合とは逆の現象が生じる場合である。 Note that although FIG. 3(B) illustrates a case where the weaving width is increased, when the weaving width is decreased, a phenomenon opposite to that in FIG. 3(B) occurs.

図3(C)は、溶接方向xに溶接が進んだときに溶接右端ライン52bが右側に寄っている場合である。この場合、オペレータは、時刻t11~t13のときのウィービングの右端の位置と、溶接右端ライン52bとを見て、ウィービングの右端位置を右に移動させたいと思慮するとともに、その間のウィービングの左端の位置と、溶接左端ライン52aとを見て、ウィービングの左端位置は現状を維持したいと思慮し、その結果、ウィービング中心位置を右に移動させ、ウィービング幅を増加させることを決定する。そして、溶接トーチ12が例えば領域T2部分を通過する間に、ウィービング中心位置を右に移動させるための操作と、ウィービング幅を増加させるための操作を行っている。 FIG. 3C shows a case where the welding right end line 52b is shifted to the right side when welding progresses in the welding direction x. In this case, the operator looks at the right end position of the weaving from time t11 to time t13 and the welding right end line 52b, and considers that he wants to move the right end position of the weaving to the right, and at the same time, the operator wants to move the right end position of the weaving to the right. Looking at the position and the welding left end line 52a, we consider that we want to maintain the current left end position of the weaving, and as a result, we decide to move the weaving center position to the right and increase the weaving width. Then, while the welding torch 12 passes through, for example, region T2, an operation for moving the weaving center position to the right and an operation for increasing the weaving width are performed.

ここで、ウィービング中心位置を左または右に移動させるための操作は、本例では、溶接ロボット1のアーム動作によって、溶接トーチ12が装着されたオシレータ装置11をヘッド支持部10ごと左または右に移動させる操作である。この操作部は、例えば、右移動スイッチと左移動スイッチとで構成され、右移動スイッチを1回操作すると、ヘッド支持部10が所定量(例えば、0.2mm)右へ移動し、左移動スイッチを1回操作すると、ヘッド支持部10が所定量(例えば、0.2mm)左へ移動するように、溶接ロボット1が制御される。 Here, in this example, the operation for moving the weaving center position to the left or right is performed by moving the oscillator device 11, on which the welding torch 12 is attached, to the left or right along with the head support 10 by the arm movement of the welding robot 1. This is a moving operation. This operation section is composed of, for example, a right movement switch and a left movement switch, and when the right movement switch is operated once, the head support part 10 moves to the right by a predetermined amount (for example, 0.2 mm), and the left movement switch When operated once, the welding robot 1 is controlled so that the head support section 10 moves to the left by a predetermined amount (for example, 0.2 mm).

なお、図3(C)では、ウィービング中心位置を右に移動させ、かつ、ウィービング幅を増加させる場合を例示したが、ウィービング中心位置を左に移動させ、かつ、ウィービング幅を増加させる場合は、図3(C)の場合とは左右逆の現象が生じる場合である。 In addition, in FIG. 3(C), the case where the weaving center position is moved to the right and the weaving width is increased is illustrated, but when the weaving center position is moved to the left and the weaving width is increased, This is a case where a left-right reverse phenomenon occurs compared to the case of FIG. 3(C).

以上のように、オペレータは、ウィービングの左端及び右端の位置と、溶接左端ライン52a及び溶接右端ライン52bとを見て、ウィービング幅の変更や、ウィービング中心位置の変更を行うための操作を行うようにしている。 As described above, the operator looks at the positions of the left and right ends of the weaving, the left welding end line 52a and the right welding end line 52b, and performs operations to change the weaving width and the weaving center position. I have to.

また、オペレータは、表示装置8に表示される溶接部位撮影用カメラ17の撮影画像(動画)の溶融池の状態を見て、ウィービング中心位置やウィービング幅以外の溶接条件(溶接パラメータ)を変更することができる。 The operator also changes the welding conditions (welding parameters) other than the weaving center position and weaving width by looking at the state of the molten pool in the image (video) taken by the welding site photographing camera 17 displayed on the display device 8. be able to.

図4(A)~(C)は、それぞれ、溶接部位撮影用カメラ17で撮影されて表示装置8の画面に表示される溶融池P1~P3の形状と、その場合に形成される溶接ビードB1~B3の断面形状の一例とを示す概略図である。 FIGS. 4A to 4C show the shapes of molten pools P1 to P3 photographed by the welding part photographing camera 17 and displayed on the screen of the display device 8, and the weld bead B1 formed in that case, respectively. 3 is a schematic diagram showing an example of the cross-sectional shape of B3. FIG.

図4(A)に示すように、溶融池P1がほぼ楕円形に見える場合には、良好な形状のビードB1が形成される。この場合、オペレータは、溶接条件の変更操作は行わない。 As shown in FIG. 4(A), when the molten pool P1 appears approximately elliptical, a well-shaped bead B1 is formed. In this case, the operator does not perform any operation to change the welding conditions.

また、図4(B)に示すように、溶融池P2がひょうたん形に見える場合には、中央が凹んだ断面形状のビードB2が形成される。よって、オペレータは、溶融池P2がひょうたん形あるいはそれに近づく形になりそうになると、溶接条件の変更操作を行う。この場合、例えば、ウィービング周期を長くするなどの操作を行う。 Further, as shown in FIG. 4(B), when the molten pool P2 appears gourd-shaped, a bead B2 having a cross-sectional shape with a concave center is formed. Therefore, when the molten pool P2 is about to take on a gourd shape or a shape approaching it, the operator performs an operation to change the welding conditions. In this case, for example, an operation such as lengthening the weaving cycle is performed.

また、図4(C)に示すように、溶融池P3がその中央部分が突出した形に見える場合には、中央が盛り上がった断面形状のビードB3が形成される。よって、オペレータは、溶融池P3がその中央部分が突出した形あるいはそれに近づく形になりそうになると、溶接条件の変更操作を行う。この場合、例えば、ウィービング左端及び右端での停止時間を長くするなどの操作を行う。 Further, as shown in FIG. 4(C), when the molten pool P3 appears to have a protruding center portion, a bead B3 having a cross-sectional shape with a raised center is formed. Therefore, the operator performs an operation to change the welding conditions when the molten pool P3 has a shape in which the central portion of the molten pool P3 is about to protrude or become close to it. In this case, for example, an operation such as lengthening the stopping time at the left end and right end of the weaving is performed.

なお、ウィービング周期、ウィービング左端での停止時間及びウィービング右端での停止時間のそれぞれを変更するための各操作部は、例えば、それぞれの増加スイッチと減少スイッチとで構成され、増加スイッチを1回操作すると所定時間増加し、減少スイッチを1回操作すると所定時間減少するように、オシレータ装置11が制御される。 Each operating section for changing the weaving period, the stopping time at the left end of weaving, and the stopping time at the right end of weaving is composed of, for example, an increase switch and a decrease switch, and the increase switch is operated once. Then, the oscillator device 11 is controlled so that the time increases by a predetermined time, and when the decrease switch is operated once, the time decreases by a predetermined time.

また、アーク基準電圧(溶接トーチと被溶接物との間隔)、溶接電流、溶接速度(溶接方向xへ進む速度)のそれぞれを変更するための各操作部も、例えば、1回操作すると所定量増加させる増加スイッチと所定量減少させる減少スイッチとで構成され、操作に応じて溶接装置Aが制御される。他の溶接条件(ホットワイヤ電流、ワイヤ送給速度、ワイヤ上下位置、ワイヤ左右位置など)を変更するための各操作部も同様にして構成することができる。 In addition, each operating section for changing each of the arc reference voltage (distance between the welding torch and the workpiece), welding current, and welding speed (speed in the welding direction It is composed of an increase switch that increases the amount and a decrease switch that decreases the amount by a predetermined amount, and the welding device A is controlled according to the operation. Each operating section for changing other welding conditions (hot wire current, wire feeding speed, wire vertical position, wire horizontal position, etc.) can also be configured in the same manner.

第1動作モードでは、オペレータは熟練者が好ましく、熟練したオペレータによって溶接条件を変更するための操作が操作器3に行われたときに、操作器3から制御器21へ変更内容(変更される溶接条件およびその変更量)を示す変更操作指令が出力される。そして、記憶器23には、溶接中に溶接部位撮影用カメラ17で撮影される溶接部位の撮影画像の時系列データとともに、操作器3から制御器21へ入力される変更操作指令の入力時刻及びその変更操作指令に応じた変更内容とが記憶されるようになっている。 In the first operation mode, the operator is preferably a skilled person, and when the skilled operator performs an operation on the operator 3 to change the welding conditions, the operator 3 transmits the changed content (changed information) to the controller 21. A change operation command indicating the welding conditions and the amount of change thereof is output. The storage device 23 stores time-series data of photographed images of the welding part taken by the welding part photographing camera 17 during welding, as well as the input time and date of the change operation command input from the operating device 3 to the controller 21. The contents of the change corresponding to the change operation command are stored.

また、アーク溶接システムWSは、機械学習器22によって予測モデル(機械学習モデル)を生成する学習モードを有する。なお、第2、第3動作モードは少なくとも1回の学習モードが実施され、予測モデルが生成された後で、実施することができる。学習モードは、オペレータが操作器3を操作して選択することができる。 Further, the arc welding system WS has a learning mode in which the machine learning device 22 generates a prediction model (machine learning model). Note that the second and third operation modes can be implemented after at least one learning mode has been performed and a predictive model has been generated. The learning mode can be selected by the operator by operating the controller 3.

オペレータが操作器3を操作して第1~第3動作モード及び学習モードのうちのいずれかの1つのモードが選択された場合には、当該モードが選択されたことを示す信号が、操作器3から制御器21へ出力される。また、第2、第3動作モード及び学習モードのいずれかのモードが選択された場合には、当該モードが選択されたことを示す信号が制御器21からさらに機械学習器22へ出力される。 When the operator operates the controller 3 to select one of the first to third operation modes and learning mode, a signal indicating that the mode has been selected is sent to the controller 3. 3 to the controller 21. Further, when one of the second and third operating modes and learning mode is selected, a signal indicating that the mode has been selected is further output from the controller 21 to the machine learning device 22.

学習モードでは、機械学習器22は、第1動作モードが行われた際に記憶器23に記憶されている溶接部位撮影用カメラ17の撮影画像の時系列データと、変更操作指令の入力時刻及びその指令に応じた変更内容とを用いて、機械学習、例えばディープラーニング(深層学習)を行い、入力を撮影画像の時系列データとし、出力を予測される変更内容とする予測モデルを生成する。なお、ディープラーニングは、周知のように特徴量を自動で抽出する機能を備えており、予め特徴量の設計をする必要はない。予測モデルには、時系列データを扱うことができるモデル、例えば、リカレントニューラルネットワーク(RNN:Recurrent Neural Network)の1種であるLSTM(Long short term memory)ネットワークを用いることができる。LSTMネットワークは、公知技術であるため、その詳細についての説明は省略する。 In the learning mode, the machine learning device 22 uses time-series data of captured images of the welding site imaging camera 17 stored in the storage device 23 when the first operation mode was performed, and the input time and input time of the change operation command. Machine learning, such as deep learning, is performed using the changes according to the command, and a prediction model is generated using time-series data of captured images as input and the predicted changes as output. Note that, as is well known, deep learning has a function of automatically extracting feature quantities, and there is no need to design feature quantities in advance. As the prediction model, a model that can handle time-series data, such as a long short term memory (LSTM) network, which is a type of recurrent neural network (RNN), can be used. Since the LSTM network is a known technology, detailed explanation thereof will be omitted.

例えば、図3(B),(C)を参照して説明したように、熟練したオペレータは、複数のウィービング周期の期間におけるウィービングの左端及び右端の位置と溶接左端及び右端ライン52a,52bとの位置関係を見て、ウィービング幅および/またはウィービング中心位置の変更が必要か否かを判断し、必要と判断すれば変更操作を行うようにしている。よって、予測モデルは、溶接条件の変更操作が行われる直前の複数のウィービング周期の期間における撮影画像の時系列データを、変更操作が行われる兆候の見え始めるデータと判定し、ラベル設定するように構築される。 For example, as described with reference to FIGS. 3(B) and 3(C), a skilled operator can determine the position of the left and right ends of weaving and the welding left and right end lines 52a and 52b during a plurality of weaving cycles. By looking at the positional relationship, it is determined whether or not it is necessary to change the weaving width and/or the weaving center position, and if it is determined that it is necessary, the changing operation is performed. Therefore, the prediction model determines the time-series data of captured images during a period of multiple weaving cycles immediately before the welding condition change operation is performed as data that begins to show signs of the change operation being performed, and sets a label. Constructed.

次に、第2動作モード(レコメンド運転モード)について説明する。この第2動作モードは、オペレータにレコメンドを行う運転モードである。第2動作モードでは、制御器21が溶接用プログラムに基づいて溶接装置Aを制御し、被溶接物50の開先部51に対してウィービング溶接を行う。この溶接中において、溶接部位撮影用カメラ17の撮影画像はリアルタイムで表示装置8に表示されるとともに、同撮影画像の時系列データはリアルタイムで機械学習器22に入力される。機械学習器22では、前述の予測モデルに上記撮影画像の時系列データをリアルタイムで入力し、予測モデルから出力として変更内容が得られたときにはその変更内容を表示装置8へ出力する。表示装置8では、入力した変更内容を画面に表示する。オペレータは、この変更内容を見て、変更内容に応じた操作器3の操作を行うことにより操作器3から制御器21へ変更操作指令が出力される。制御器21では、操作器3からの変更操作指令に応じた変更内容を反映させるように溶接装置Aを制御する。 Next, the second operation mode (recommendation operation mode) will be explained. This second operation mode is an operation mode in which recommendations are made to the operator. In the second operation mode, the controller 21 controls the welding apparatus A based on the welding program, and performs weaving welding on the groove portion 51 of the workpiece 50. During this welding, the images taken by the welding part imaging camera 17 are displayed on the display device 8 in real time, and the time series data of the images are input to the machine learning device 22 in real time. The machine learning device 22 inputs the time-series data of the photographed images to the above-mentioned prediction model in real time, and when changes are obtained as output from the prediction model, the changes are output to the display device 8. The display device 8 displays the entered changes on the screen. The operator looks at the content of the change and operates the operating device 3 according to the content of the change, whereby a change operation command is output from the operating device 3 to the controller 21. The controller 21 controls the welding apparatus A so as to reflect the change contents according to the change operation command from the operation device 3.

ここでは、変更内容をオペレータへ報知する報知器の例として、表示装置8を用いているが、スピーカを用いて変更内容を音声出力するようにしてもよい。この変更内容の報知は、例えば、オペレータによって変更内容に応じた操作器3の操作が実行されるまで継続して行うようにしてもよい。 Here, the display device 8 is used as an example of a notification device for notifying the operator of the content of the change, but the content of the change may be outputted in audio using a speaker. For example, the notification of the change may be continued until the operator operates the operating device 3 according to the change.

この第2動作モードでは、予測される変更内容が表示装置8等によって報知されるので、アーク溶接に熟練していないオペレータであっても、表示装置8に表示される溶接部位の撮影画像を見ながら、報知される変更内容に基づいて操作器3を操作することによって、熟練したオペレータの操作を習うことができるので、熟練したオペレータの育成を図ることができる。また、制御器21では、操作器3から入力される変更内容を反映させるように溶接装置Aを制御し、溶接品質の向上を図ることができる。 In this second operation mode, the expected changes are notified on the display device 8, etc., so that even an operator who is not skilled in arc welding can view the photographed image of the welding part displayed on the display device 8. However, by operating the operating device 3 based on the notified change details, the user can learn the operations of a skilled operator, and thus it is possible to train skilled operators. Further, the controller 21 controls the welding apparatus A so as to reflect changes input from the operating device 3, thereby improving welding quality.

なお、予測モデルを検証するために、予め溶接部位撮影用カメラ17によって撮影された撮影画像の時系列データを予測モデルに入力してテストしたところ、その出力(報知器である表示装置8に表示)である予測される変更内容及びその予測タイミングと、熟練したオペレータの操作による変更内容及び操作タイミングとが80%以上の高確率で一致した。ここでは、変更内容として、ウィービング中心位置の左移動及び右移動についての検証しかしていないが、より大量の学習データを記憶器23へ蓄積して学習させることにより、ウィービング幅などの他の変更内容についても、予測モデルの出力内容と熟練したオペレータの操作による変更内容及び操作タイミングとを高確率で一致させることが可能になると考えられる。 In addition, in order to verify the prediction model, when we tested the prediction model by inputting time series data of photographed images taken by the welding site photographing camera 17 in advance, the output (displayed on the display device 8 which is an alarm) was tested. ), the predicted change content and its predicted timing matched with the change content and operation timing by the skilled operator with a high probability of 80% or more. Here, we have only verified the leftward and rightward movements of the weaving center position as changes, but by accumulating a larger amount of learning data in the storage device 23 and having it learn, other changes such as the weaving width can be made. It is thought that it will also be possible to match the output content of the prediction model with the change content and operation timing by a skilled operator with a high probability.

また、第2動作モードにおいても、溶接中に溶接部位撮影用カメラ17で撮影される溶接部位の撮影画像の時系列データとともに、操作器3から制御器21へ入力される変更操作指令の入力時刻及びその変更操作指令に応じた変更内容とが、記憶器23に記憶されるようにしてもよい。そして、第2動作モードで記憶器23に記憶されたデータも含めて、その後で再び行われる学習モードで用いるようにしてもよい。 Also in the second operation mode, the input time of the change operation command input from the operating device 3 to the controller 21 together with the time series data of the photographed images of the welding site taken by the welding site photographing camera 17 during welding. and the contents of the change according to the change operation command may be stored in the storage device 23. The data stored in the storage device 23 in the second operation mode may also be used in the learning mode that will be performed again later.

次に、第3動作モード(自動運転モード)について説明する。第3動作モードでは、制御器21が溶接用プログラムに基づいて溶接装置Aを制御し、被溶接物50の開先部51に対してウィービング溶接を行う。この溶接中において、溶接部位撮影用カメラ17の撮影画像の時系列データはリアルタイムで機械学習器22に入力される。機械学習器22では、前述の予測モデルに上記撮影画像の時系列データをリアルタイムで入力し、予測モデルから出力として変更内容が得られたときにはその変更内容を制御器21へ出力する。制御器21では、変更内容を反映させるように溶接装置Aを制御する。これにより、オペレータが溶接条件の変更操作を行うことなく、溶接品質の向上を図ることができる。 Next, the third operation mode (automatic operation mode) will be explained. In the third operation mode, the controller 21 controls the welding apparatus A based on the welding program, and performs weaving welding on the groove portion 51 of the workpiece 50. During this welding, time-series data of images taken by the welding part photographing camera 17 is input to the machine learning device 22 in real time. The machine learning device 22 inputs the time-series data of the photographed images to the prediction model described above in real time, and when changes are obtained as output from the prediction model, the changes are output to the controller 21. The controller 21 controls the welding apparatus A to reflect the changed contents. Thereby, it is possible to improve welding quality without the operator changing the welding conditions.

なお、本実施形態では、溶接装置Aとして、TIG溶接を行う装置を例示したが、溶接トーチから溶接ワイヤを送り出すMIG溶接等を行う装置であってもよい。 In this embodiment, a device that performs TIG welding is illustrated as the welding device A, but it may be a device that performs MIG welding or the like that sends out a welding wire from a welding torch.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。 From the above description, many modifications and other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the above description is to be construed as illustrative only, and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. Substantial changes may be made in the structural and/or functional details thereof without departing from the spirit of the invention.

本発明は、アーク溶接に熟練したオペレータの育成を図ることができるアーク溶接システム等として有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful as an arc welding system etc. which can aim at training of operators skilled in arc welding.

WS アーク溶接システム
A 溶接装置
21 制御器
22 機械学習器
23 記憶器
3 操作器
8 表示装置
12 溶接トーチ
17 溶接部位撮影用カメラ
WS Arc welding system A Welding device 21 Controller 22 Machine learning device 23 Memory device 3 Operating device 8 Display device 12 Welding torch 17 Camera for photographing the welding site

Claims (3)

溶接トーチを溶接方向に対して交差する方向に揺動させながら溶接方向へ移動させてウィービング溶接を実行可能な溶接装置と、
オペレータが前記溶接装置を操作するための操作器と、
所定の溶接用プログラムに基づいて前記溶接装置を制御して前記ウィービング溶接を実行させる制御器と、
前記ウィービング溶接中に溶融池を含む溶接部位を動画撮影するカメラと、
前記カメラで撮影した撮影画像をリアルタイムで表示する表示装置と、
憶器と、
所定の学習用プログラムに基づいて機械学習を行う機械学習器と、
報知器と、を備え、
第1動作モードおよび第2動作モードを有し、
前記制御器は、前記第1動作モードおよび第2動作モードのときに、前記ウィービング溶接中にオペレータの操作によって前記操作器から前記溶接トーチの揺動中心位置又は前記溶接トーチの揺動幅を変更する内容の指令からなる変更操作指令が入力されたときには前記変更操作指令に応じた変更内容を反映させるように前記溶接装置を制御して前記ウィービング溶接を継続させ、
前記記憶器は、前記第1動作モードのときに、前記カメラで撮影した撮影画像の時系列データと、前記制御器に入力される前記変更操作指令の入力時刻及びその指令に応じた変更内容とを記憶し、
前記機械学習器は、前記記憶器に記憶された前記撮影画像の時系列データと前記変更操作指令の入力時刻及びその指令に応じた変更内容とを用いて学習を行い、入力を前記撮影画像の時系列データとし、出力を予測される変更内容とする予測モデルを生成し、
前記第2動作モードのときに、前記機械学習器は、前記ウィービング溶接中に前記予測モデルを用いて前記カメラで撮影される撮影画像の時系列データから予測される変更内容を前記報知器へ出力し、
前記報知器は、前記機械学習器から出力される前記変更内容をオペレータへ報知する、
アーク溶接システム。
A welding device capable of performing weaving welding by moving a welding torch in the welding direction while swinging it in a direction crossing the welding direction;
an operating device for an operator to operate the welding device;
a controller that controls the welding device to execute the weaving welding based on a predetermined welding program;
a camera that takes a video of the welding area including the molten pool during the weaving welding;
a display device that displays images taken by the camera in real time;
memory device,
a machine learning device that performs machine learning based on a predetermined learning program ;
Equipped with an alarm,
having a first operating mode and a second operating mode;
The controller is configured to change the swing center position of the welding torch or the swing width of the welding torch from the operating device by an operator's operation during the weaving welding in the first operation mode and the second operation mode. When a change operation command consisting of a command for contents to be changed is input, the welding device is controlled to reflect the change contents according to the change operation command to continue the weaving welding,
The storage device stores, in the first operation mode, time-series data of captured images taken by the camera, an input time of the change operation command input to the controller, and change contents according to the command. remember,
The machine learning device performs learning using the time-series data of the photographed images stored in the storage device, the input time of the change operation command, and the change contents according to the command, and inputs the input time of the photographed images. Generate a prediction model with time series data and the output as the predicted change content,
In the second operation mode, the machine learning device outputs changes predicted from time-series data of captured images captured by the camera using the prediction model during the weaving welding to the alarm. death,
The notification device notifies an operator of the change content output from the machine learning device.
Arc welding system.
記操作器から前記制御器へ入力される前記変更操作指令は、前記溶接トーチの揺動中心位置又は前記溶接トーチの揺動幅を変更する内容の指令以外に、溶接トーチの揺動周期、溶接トーチの揺動端での停止時間、溶接トーチと被溶接物との間隔、溶接電流、溶接速度のうちのいずれかを変更する内容の指令を含む
請求項1に記載のアーク溶接システム。
The changing operation command inputted from the operating device to the controller includes , in addition to a command for changing the swing center position of the welding torch or the swing width of the welding torch, a swing period of the welding torch. , including a command to change any one of the stopping time of the welding torch at the swinging end, the distance between the welding torch and the workpiece, the welding current, and the welding speed ,
The arc welding system according to claim 1.
第3動作モードである自動運転モードを有し、
前記機械学習器は、
前記自動運転モードのときに、前記ウィービング溶接中に前記予測モデルを用いて前記カメラで撮影される撮影画像の時系列データから予測される変更内容を前記制御器へ入力するよう構成され、
前記制御器は、
前記自動運転モードのときに、前記ウィービング溶接中に前記機械学習器から前記変更内容が入力されたときには前記変更内容を反映させるように前記溶接装置を制御して前記ウィービング溶接を継続させるよう構成された、
請求項1または2に記載のアーク溶接システム。
It has an automatic operation mode which is a third operation mode,
The machine learning device is
When in the automatic operation mode, the prediction model is used to input changes predicted from time series data of photographed images taken by the camera during the weaving welding to the controller,
The controller is
In the automatic operation mode , when the change content is input from the machine learning device during the weaving welding, the welding apparatus is controlled to reflect the change content to continue the weaving welding. Ta,
The arc welding system according to claim 1 or 2 .
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