(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センシングパターン群データと、前記センシングパターン群データに含まれる各センシングパターンに対応させてセンシング経路パターンが設定されているセンシング経路パターン群データと、前記センシング経路パターン群データに含まれる各センシング経路パターンに対応させてセンシング経路候補が設定されているセンシング経路候補データとを用いてセンシング経路を自動的に作成するセンシング経路自動作成方法であって、
前記センシングパターン群データは、加工物を溶接線の種類と加工物の構造により分類して作成され、
前記センシング経路パターン群データにおいては、各センシングパターンについて優先度の高い順にセンシング経路パターンが配列され、
前記センシング経路候補データにおいては、センシング経路候補がセンシング開始点および目標点の座標位置が経路探索変数を含んだ形式で設定され、
前記センシングパターン群データの中から所望のセンシングパターンを選定する手順と、
前記センシング経路パターン群データの中から選定されたセンシングパターンに対応するセンシング経路パターンを優先度にしたがって選定する手順と、
前記センシング経路候補データの中から選定されたセンシング経路パターンに対応するセンシング経路候補を選定する手順と、
前記選定されたセンシング経路候補の経路探索変数を設定して主センシング経路を作成する手順と、
前記主センシング経路が制約条件を満足するか否かを判定する手順と、
前記主センシング経路が制約条件を満足する場合、前記設定された経路探索変数に所定値を加減算して複数の関連所定値を生成し、該関連所定値により従センシング経路を作成する手順と、
前記主センシング経路および各従センシング経路にて目標物の検知がなし得るか否かを判定する手順と、
前記判定にて目標物の検知がなし得るとされた場合、前記主センシング経路をセンシング経路として採用する手順
とを含んでなることを特徴とするセンシング経路自動作成方法。
【請求項２】
主センシング経路が制約条件を満足するか否かの判定において、各主センシング点が各主センシング点に関する制約条件を満足しているか否かを判定する手順が付加されていることを特徴とする請求項１記載のセンシング経路自動作成方法。
【請求項３】
主センシング経路および各従センシング経路において他部材との干渉の有無を判定する手順が付加されていることを特徴とする請求項１記載のセンシング経路自動作成方法。
【請求項４】
所定値が、許容取付誤差の整数倍とされていることを特徴とする請求項１記載のセンシング経路自動作成方法。
【請求項５】
センシング経路の採用がなし得ない場合、経路探索変数を変更する手順が付加されていることを特徴とする請求項１記載のセンシング経路自動作成方法。
【請求項６】
変更された経路探索変数が探索範囲内にあるか否かを判定する手順が付加されていることを特徴とする請求項５記載のセンシング経路自動作成方法。
【請求項７】
センシング経路の採用がなし得ない場合、直前に選定されたセンシング経路パターンの次に優先度の高いセンシング経路パターンを選定する手順が付加されていることを特徴とする請求項１記載のセンシング経路自動作成方法。
【請求項８】
センシング経路を自動的に作成するセンシング経路自動作成システムであって、
前記センシング経路自動作成システムがデータベースを備え、
前記データベースには、各部材の形状データと、溶接線に関する情報と、センシングパターン群データと、前記センシングパターン群データに含まれる各センシングパターンに対応させてセンシング経路パターンが設定されているセンシング経路パターン群データと、前記センシング経路パターン群データに含まれる各センシング経路パターンに対応させてセンシング経路候補が設定されているセンシング経路候補データとが格納され、
前記センシング経路パターン群データは、加工物を溶接線の種類と加工物の構造により分類して作成され、
前記センシング経路パターン群データにおいては、各センシングパターンについて優先度の高い順にセンシング経路パターンが配列され、
前記センシング経路候補データにおいては、センシング経路候補がセンシング開始点および目標点の座標位置が経路探索変数を含んだ形式で設定され、
前記センシング経路自動作成システムは、前記センシングパターン群データの中から所望のセンシングパターンを選定し、前記センシング経路パターン群データの中から選定されたセンシングパターンに対応するセンシング経路パターンを優先度にしたがって選定し、前記センシング経路候補データの中から選定されたセンシング経路パターンに対応するセンシング経路候補を選定し、前記選定されたセンシング経路候補の経路探索変数を設定して主センシング経路を作成し、前記主センシング経路が制約条件を満足するか否か判定し、前記主センシング経路が制約条件を満足する場合、前記設定された経路探索変数に所定値を加減算して複数の関連所定値を生成し、該関連所定値により従センシング経路を作成し、前記主センシング経路および各従センシング経路にて目標物の検知がなし得るか否か判定し、前記判定にて目標物の検知がなし得るとされた場合、前記主センシング経路をセンシング経路として採用するよう構成されてなる
ことを特徴とするセンシング経路自動作成システム。
【請求項９】
センシング経路自動作成システムが、３次元ＣＡＤシステムと、ＣＡＭシステムとを含み、
前記３次元ＣＡＤシステムが、各部材の形状データを用いて各部材の組み立てを行うシミュレーション機能を有し、
前記ＣＡＭシステムが、センシングパターン群データと、センシング経路パターン群データと、センシング経路候補データとに基づいてセンシング経路を作成する機能を有してなる
ことを特徴とする請求項８記載のセンシング経路自動作成システム。
【請求項１０】
主センシング経路が制約条件を満足しているか否かの判定において、各主センシング点が各主センシング点に関する制約条件を満足してといるか否かを判定するようにされてなることを特徴とする請求項８記載のセンシング経路自動作成システム。
【請求項１１】
主センシング経路および各従センシング経路において他部材との干渉の有無を判定するようにされてなることを特徴とする請求項８記載のセンシング経路自動作成システム。
【請求項１２】
所定値が、許容取付誤差の整数倍とされてなることを特徴とする請求項８記載のセンシング経路自動作成システム。
【請求項１３】
センシング経路の採用がなし得ない場合、経路探索変数を変更するようにされてなることを特徴とする請求項８記載のセンシング経路自動作成システム。
【請求項１４】
変更された経路探索変数が探索範囲内にあるか否かを判定するようにされてなることを特徴とする請求項１３記載のセンシング経路自動作成システム。
【請求項１５】
センシング経路の採用がなし得ない場合、直前に選定されたセンシング経路パターンの次に優先度の高いセンシング経路パターンを選定するようにされてなることを特徴とする請求項８記載のセンシング経路自動作成システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動溶接のためのセンシング経路自動作成方法および自動作成システムに関する。さらに詳しくは、溶接対象の部材の形状にかかわらず対象部材が検知でき、しかも他の部材との干渉を生じさせることもないセンシング経路を自動的に作成できるセンシング経路自動作成方法および自動作成システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多様な対象物の溶接に適用可能なことから溶接ロボットによる自動溶接が広く行われている。この自動溶接を行うためには、溶接部分を示す溶接線の位置情報を溶接ロボットに与える必要があるが、ワークの形状が単純な場合には、パターン化された動作プログラムにより対象部材を検知し、その検知位置に基づいて溶接線の始端と終端を算出することができる。つまり、ワークの形状が単純な場合には、パターン化された動作プログラムにより溶接線の位置を溶接ロボットに自動教示できる。
【０００３】
ところが、船舶用機材などのように構造が複雑な生産品の製造においては、前述したパターン化された動作プログラムにより溶接線の自動教示が成し得ず、そのため人手による溶接線の教示を余儀なくされている。しかしながら、人手による教示は効率的でないため、溶接線の教示を含む溶接工程を数値データで溶接ロボットに自動的に指示するシステムの利用が望まれている。このような事情から、いわゆる３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）システムを利用して、人手によらずに自動的に教示用データを作成するシステムの開発が行われるようになってきている。
【０００４】
そのため、取付部材と被取付部材が接合する接合面の端部を見つけ出す際に利用されるセンシング経路を自動的に作成する方法等の開発が行われており、例えば、特開平１０−２０７５２４号公報に開示されたものなどがある。特開平１０−２０７５２４号公報に開示された方法は、予め複数のセンシング経路のパターンをデータベース化し、部材の形状を基にデータベースから自動的にセンシング経路を選択する方法である。
【０００５】
しかしながら、取付部材と被取付部材が接合する接合面の端部付近の形状は多様であるため、センシング経路パターンも多様であり（図１０、図１１、図１２参照）、端部付近のあらゆる形状に対応したセンシング経路パターンをデータベース化することは困難であり、前記提案に係る方法では端部を決定するのに適したセンシング経路を必ずしも選択できるとは限らない。また、被取付部材に穴があいている場合（図１２（ａ）参照）等部材が特殊な形状をしている場合には、前記方法では適したセンシング経路を選択することができるとは限らない。
【０００６】
ここで、本発明の内容の理解を容易にするため、センシング経路について、図１０、図１１および図１２を参照しながら簡単に説明する。
【０００７】
図１０、図１１および図１２はセンシング経路を説明するための図である。
【０００８】
図１０、図１１および図１２には、取付部材１０１ａ（１０１ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ）と被取付部材１０２ａ（１０２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ、１２２ａ、１２２ｂ）と他の部材１０４ｂ（１２４ｂ）からなり、溶接線１０３ａ（１０３ｂ、１１３ａ、１１３ｂ、１２３ａ、１２３ｂ）に沿い溶接される加工物の様子が示されている。なお、被取付部材１２２ａには、穴１２５があいている。
【０００９】
図１０、図１１および図１２の場合、図中（１）の指し示す方向にワイヤを移動させてセンシングを行い、次に図中（２）の指し示す方向にワイヤを移動させる。そして、図中（３）の指し示す方向にワイヤを移動させ、次に図中（４）の指し示す方向にワイヤを移動させる。最後に、図中（５）の指し示す方向にワイヤを移動させる。このワイヤを移動させる位置と方向および順番がセンシング経路に相当するものであり、このセンシング経路に従って、ワイヤを移動させてセンシングを行うことによって、検出目標の端部Ｃの検出を行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、部材と部材が接合する接合面の端部付近の状態や部材の形状にかかわらず、端部を検出するのに適したセンシング経路を自動的に作成するセンシング経路の自動作成方法および自動作成システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のセンシング経路自動作成方法は、センシングパターン群データと、前記センシングパターン群データに含まれる各センシングパターンに対応させてセンシング経路パターンが設定されているセンシング経路パターン群データと、前記センシング経路パターン群データに含まれる各センシング経路パターンに対応させてセンシング経路候補が設定されているセンシング経路候補データとを用いてセンシング経路を自動的に作成するセンシング経路自動作成方法であって、
前記センシングパターン群データは、加工物を溶接線の種類と加工物の構造により分類して作成され、
前記センシング経路パターン群データにおいては、各センシングパターンについて優先度の高い順にセンシング経路パターンが配列され、
前記センシング経路候補データにおいては、センシング経路候補がセンシング開始点および目標点の座標位置が経路探索変数を含んだ形式で設定され、
前記センシングパターン群データの中から所望のセンシングパターンを選定する手順と、
前記センシング経路パターン群データの中から選定されたセンシングパターンに対応するセンシング経路パターンを優先度にしたがって選定する手順と、
前記センシング経路候補データの中から選定されたセンシング経路パターンに対応するセンシング経路候補を選定する手順と、
前記選定されたセンシング経路候補の経路探索変数を設定して主センシング経路を作成する手順と、
前記主センシング経路が制約条件を満足するか否かを判定する手順と、
前記主センシング経路が制約条件を満足する場合、前記設定された経路探索変数に所定値を加減算して複数の関連所定値を生成し、該関連所定値により従センシング経路を作成する手順と、
前記主センシング経路および各従センシング経路にて目標物の検知がなし得るか否かを判定する手順と、
前記判定にて目標物の検知がなし得るとされた場合、前記主センシング経路をセンシング経路として採用する手順
とを含んでなることを特徴とする。
【００１３】
本発明のセンシング経路自動作成方法においては、主センシング経路が制約条件を満足するか否かの判定において、各主センシング点が各主センシング点に関する制約条件を満足しているか否かを判定する手順が付加されているのが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明のセンシング経路自動作成方法においては、主センシング経路および各従センシング経路において他部材との干渉の有無を判定する手順が付加されているのが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明のセンシング経路自動作成方法においては、所定値が、許容取付誤差の整数倍とされているのが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のセンシング経路自動作成方法においては、センシング経路の採用がなし得ない場合、経路探索変数を変更する手順が付加されているのが好ましい。その場合、変更された経路探索変数が探索範囲内にあるか否かを判定する手順が付加されているのがさらに好ましい。
【００１８】
さらに、本発明のセンシング経路自動作成方法においては、センシング経路の採用がなし得ない場合、直前に選定されたセンシング経路パターンの次に優先度の高いセンシング経路パターンを選定する手順が付加されているのが好ましい。
【００１９】
本発明のセンシング経路自動作成システムは、センシング経路を自動的に作成するセンシング経路自動作成システムであって、
前記センシング経路自動作成システムがデータベースを備え、
前記データベースには、各部材の形状データと、溶接線に関する情報と、センシングパターン群データと、前記センシングパターン群データに含まれる各センシングパターンに対応させてセンシング経路パターンが設定されているセンシング経路パターン群データと、前記センシング経路パターン群データに含まれる各センシング経路パターンに対応させてセンシング経路候補が設定されているセンシング経路候補データとが格納され、
前記センシング経路パターン群データは、加工物を溶接線の種類と加工物の構造により分類して作成され、
前記センシング経路パターン群データにおいては、各センシングパターンについて優先度の高い順にセンシング経路パターンが配列され、
前記センシング経路候補データにおいては、センシング経路候補がセンシング開始点および目標点の座標位置が経路探索変数を含んだ形式で設定され、
前記センシング経路自動作成システムは、前記センシングパターン群データの中から所望のセンシングパターンを選定し、前記センシング経路パターン群データの中から選定されたセンシングパターンに対応するセンシング経路パターンを優先度にしたがって選定し、前記センシング経路候補データの中から選定されたセンシング経路パターンに対応するセンシング経路候補を選定し、前記選定されたセンシング経路候補の経路探索変数を設定して主センシング経路を作成し、前記主センシング経路が制約条件を満足するか否か判定し、前記主センシング経路が制約条件を満足する場合、前記設定された経路探索変数に所定値を加減算して複数の関連所定値を生成し、該関連所定値により従センシング経路を作成し、前記主センシング経路および各従センシング経路にて目標物の検知がなし得るか否か判定し、前記判定にて目標物の検知がなし得るとされた場合、前記主センシング経路をセンシング経路として採用するよう構成されてなる
ことを特徴とする。
【００２０】
本発明のセンシング経路自動作成システムにおいては、センシング経路自動作成システムが、３次元ＣＡＤシステムと、ＣＡＭシステムとを含み、前記３次元ＣＡＤシステムが、各部材の形状データを用いて各部材の組み立てを行うシミュレーション機能を有し、前記ＣＡＭシステムが、センシングパターン群データと、センシング経路パターン群データと、センシング経路候補データとに基づいてセンシング経路を作成する機能を有してなるのが好ましい。
【００２１】
本発明のセンシング経路自動作成システムにおいては、主センシング経路が制約条件を満足するか否かの判定において、各主センシング点が各主センシング点に関する制約条件を満足しているか否かを判定するようにされてなるのが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明のセンシング経路自動作成システムにおいては、主センシング経路および各従センシング経路において他部材との干渉の有無を判定するようにされてなるのが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明のセンシング経路自動作成システムにおいては、所定値が、許容取付誤差の整数倍とされてなるのが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明のセンシング経路自動作成システムにおいては、センシング経路の採用がなし得ない場合、直前に選定されたセンシング経路パターンの次に優先度の高いセンシング経路パターンを選定するようにされてなるのが好ましい。
【００２６】
さらに、本発明のセンシング経路自動作成システムにおいては、センシング経路の採用がなし得ない場合、次に優先度の低いセンシング経路パターンを選定するようにされてなるのが好ましい。
【００２７】
【作用】
本発明は前記の如く構成されているので、取付部材に位置ずれが生じていても、さらにセンシング近傍で部材にホールなどがあいていても確実にセンシングが成し得るセンシング経路を自動的に作成できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２９】
図１に本発明の一実施形態に係るセンシング経路の自動作成方法が適用されるセンシング経路自動作成システムＴの概略構成を示す。
【００３０】
センシング経路自動作成システムＴは、目標物を確実に検知し、かつ干渉が発生しないセンシング経路を自動的に作成するものである。
【００３１】
センシング経路自動作成システムＴは、３次元ＣＡＤシステム１１と、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）システム１２と、ＣＡＭシステム１２からの指示により製造現場で溶接ロボット１５に具体的な動作の指示を行う製造現場制御装置１３と、製造現場制御装置１３からの指示により溶接ロボット１５の動作を制御するロボットコントローラ１４とから構成される。
【００３２】
３次元ＣＡＤシステム１１は、溶接対象物となる各部材の形状データ、および溶接線となることが予定される溶接候補線に関する情報を含む溶接線情報を格納する形状・溶接線データベース１１Ａを備えるとともに、各部材の形状データを用いて各部材の組み立てを行うシミュレーション機能を有している。
【００３３】
ＣＡＭシステム１２は、溶接条件データ、運棒方法データ、センシングパターン群データ（図２参照）、センシング経路パターン群データ（図３参照）、およびセンシング経路候補データ（図４参照）などの溶接作業の実行に関するデータを格納する溶接作業データベース１２Ａを備えるとともに、センシングパターン群データ、センシング経路パターン群データ、およびセンシング経路候補データ等に基づいてセンシング経路を作成する機能を有する。
【００３４】
製造現場制御装置１３は、ＣＡＭシステム１２により作成された数値制御データ１３Ａを数値制御データベースに保管するとともに、この数値制御データに基づいてロボットコントローラ１４にロボット１５の動作を指示する。
【００３５】
ロボットコントローラ１４は、製造現場制御装置１３からの指示に基づきロボット１５の動作を制御する。
【００３６】
以下、ＣＡＭシステム１２の溶接作業データベース１２Ａに含まれるセンシングパターン群データ、センシング経路パターン群データ、およびセンシング経路候補データについて図２、図３および図４を参照しながら説明する。
【００３７】
図２は、センシングパターン群データの一例を示す図である。
【００３８】
センシングパターン群は、加工物を溶接線の種類と加工物の構造により分類して作成されているものである。
【００３９】
“水平”は水平すみ肉溶接線であることを示している。なお、水平すみ肉溶接線以外の場合にも本発明は適用可能である。また、番号はセンシング経路パターン群データ（図３参照）から所定のセンシング経路パターンを抽出するのに利用されるものである。
【００４０】
ここで、図２中の“open”、“sopen”について図５を参照しながら説明し、また“close”、“closes”についても図６を参照しながら説明する。
【００４１】
図５は、“open”および“sopen”を説明するための図であり、図５（ａ）は、“open”の一例を示す図であり、図５（ｂ）は、“sopen”の一例を示す図である。
【００４２】
“open”は、図５（ａ）に示すように取付部材５１ａと被取付部材５２ａに接触する他の部材（障害物）がなく、取付部材５１ａと被取付部材５２ａの接合部分の左端５３ａや右端５４ａのように、端部巻溶接を行う場合を意味する。
【００４３】
“sopen”は、図５（ｂ）に示すように、“open”の場合と同様障害物はないが、取付部材５１ｂと被取付部材５２ｂの接合部分の左端５３ｂや右端５４ｂのように、近傍に溶接残しをとっており、ワイヤの向きを溶接線５５ｂに対して直角とし、端部巻溶接を行わない場合を意味する。
【００４４】
図６は、“close”および“closes”を説明するための図であり、図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ“close”、“closes”の例を示す図である。
【００４５】
“close”は、図６（ａ）に示すように、取付部材６１ａと被取付部材６２ａに他の部材６６ａが接触しており、図６（ａ）中の溶接線６５ａの左端Ａ２のように、ワイヤの向きを溶接線６５ａに沿って前進角／後退角をもって溶接する場合を意味する。
【００４６】
“closes”は、図６（ｂ）に示すように、“close”の場合と同様に取付部材６１ｂと被取付部材６２ｂに他の部材６６ｂが接触しているが、他の部材６６ｂの角部はスカラップ端６６ｃとされており、図６（ｂ）中の溶接線６５ｂの左端Ａ３のように、Ａ３からＢ３まで溶接線６５ｂを設けた後、その溶接線６５ｂがＡ３で溶接継ぎがなされる場合を意味する。
【００４７】
なお、図１０（ａ）、図１１（ａ）、（ｂ）、および図１２（ａ）、（ｂ）は、センシングパターン群の中で“水平−open”に分類され、図１０（ｂ）は、センシングパターン群の中で“水平−close”に分類される。
【００４８】
図３は、センシング経路パターン群データの一例を示す図である。
【００４９】
センシング経路パターン３ａ、３ｂ、３ｃは、優先度の高い順にセンシング経路パターン候補が並べられたものである。つまり、センシング経路パターン群データ３では、図２のセンシングパターン群に含まれる各パターンに対しセンシング経路パターンが用意されている。例えば、図２中の“１−水平−open−番号０”、“２−水平−sopen−番号１”、“３−水平−close−番号２”等のそれぞれに対し、センシング経路パターン３ａ、３ｂ、３ｃが用意されている。
【００５０】
図３に示すように、“１−水平−open−番号０”のセンシング経路パターン３ａでは、“ＺＹセンシング”、“ＹＺセンシング”、“ＺＹフレアセンシング”の順で優先度が高いことを示している。
【００５１】
ここで、“ＺＹセンシング”、“ＹＺセンシング”、および“ＺＹフレアセンシング”について図７を参照しながら説明する。
【００５２】
図７は、“ＺＹセンシング”、“ＹＺセンシング”、および“ＺＹフレアセンシング”の一例を説明するための図である。
【００５３】
図７（ａ）は、“ＺＹセンシング”を説明するための図である。なお、図７（ａ）は、溶接線７３ａに沿って溶接することにより、平板の取付部材７１ａを平板の被取付部材７２ａに取り付けた状態を示している。
【００５４】
“ＺＹセンシング”では、まずＺ方向のセンシングを行い、すなわち図７（ａ）中の（１）の指し示す方向にワイヤを移動させ、その後図７（ａ）中の（２）の指し示す方向にワイヤを移動させる。次に、Ｙ方向のセンシングを行い、すなわち図７（ａ）中の（３）の指し示す方向にワイヤを移動させ、その後図７（ａ）中の（４）の指し示す方向にワイヤを移動させる。最後に、図７（ａ）中の（５）の指し示す方向にワイヤを移動させてセンシングを行うものである。
【００５５】
図７（ｂ）は、“ＹＺセンシング”を説明するための図である。なお、図７（ｂ）は、溶接線７３ｂに沿って溶接することにより平板の取付部材７１ｂを平板の被取付部材７２ｂに取り付けた状態を示している。
【００５６】
“ＹＺセンシング”では、下板である被取付部材７２ｂの突き出し量が小さい場合には最初にＺ方向のセンシングができないために、まずＹ方向のセンシングを行い、すなわち図７（ｂ）中の（１）の指し示す方向にワイヤを移動させ、その後図７（ｂ）中の（２）の指し示す方向にワイヤを移動させる。次にＺ方向のセンシングを行い、すなわち図７（ｂ）中の（３）の指し示す方向にワイヤを移動させ、その後図７（ｂ）中の（４）の指し示す方向にワイヤを移動させる。最後に、図７（ｂ）中の（５）の指し示す方向にワイヤを移動させてセンシングを行うものである。
【００５７】
図７（ｃ）は、“ＺＹフレアセンシング”を説明するための図である。なお、図７（ｃ）は、溶接線７３ｃに沿って溶接することによりＵ字状の取付部材７１ｃを平板の被取付部材７２ｃに取り付けた状態を示している。
【００５８】
“ＺＹフレアセンシング”でのセンシング経路は基本的に“ＺＹセンシング”と同様であるが、“ＺＹフレアセンシング”では取付部材７１ｃがＵ字状であるため、図７（ｃ）の“ＺＹフレアセンシング”では、図７（ａ）の“ＺＹセンシング”に比べ、Ｙ方向のセンシングの際にＺ座標を図７（ｃ）中の（１）のセンシング値に近い値とされている。
【００５９】
図４は、センシング経路候補データの一例を示す図である。
【００６０】
各センシング経路候補４ａ、４ｂ、４ｃはセンシングを行う経路等を示す情報である。そして、センシング経路候補データ４では、図３のセンシング経路パターンに含まれる各センシング経路パターン候補に対しセンシング経路候補が用意されている。例えば、図３中の“１−水平−open−番号０−１−ＺＹセンシング”、“１−水平−open−番号０−２−ＹＺセンシング”、“１−水平−open−番号０−３−ＺＹフレアセンシング”等のそれぞれに対し、センシングを行う経路の情報等が含まれるセンシング経路候補４ａ、４ｂ、４ｃが用意されている。
【００６１】
これらのセンシング経路候補４ａ、４ｂ、４ｃは、図４に示すように、センシング実行可能なセンシング経路を探索するための変数（以下、経路探索変数という）（ｉ，ｊ）を含んだ形式で各センシング点におけるセンシング開始点および目標点の座標位置が設定されている。すなわち、センシング経路は、経路探索変数（ｉ，ｊ）の関数Ｔ（ｉ，ｊ）として定義されている。そのため、経路探索変数を適宜変更することにより、理想的なセンシング経路Ｔ（０，０）から、その周辺のセンシングの実行可能なセンシング経路まで順次変更することが可能となり、したがって単一のデータ形式により所望するセンシング経路の作成が可能となる。つまり、取付部材や被取付部材の形状や取り付け誤差等にかかわらず、データ形式を変更することなく取付部材と被取付部材が接合する端部を見つけることのできるセンシング経路の作成が可能となる。
【００６２】
なお、図４中の最左欄４１の値は、センシングを行う順番を示している。例えば、図４中の最左欄４１の値“１”は図７の（１）に対応し、最左欄４１の値“２”は図７の（２）に対応している。
【００６３】
しかして、以下においては、左欄４１の値が“１”に対応するセンシング点を第１センシング点と、左欄４１の値が“２”に対応するセンシング点を第２センシング点と、左欄４１の値が“３”に対応するセンシング点を第３センシング点と、左欄４１の値が“４”に対応するセンシング点を第４センシング点と、左欄４１の値が“５”に対応するセンシング点を第５センシング点という。
【００６４】
例えば、図７中の（１）の指し示す方向にワイヤを移動させた場合にワイヤが部材に接触すると予想される点が第１センシング点であり、図７中の（２）の指し示す方向にワイヤを移動させた場合にワイヤが部材に接触すると予想される点が第２センシング点であり、図７中の（３）の指し示す方向にワイヤを移動させた場合にワイヤが部材に接触すると予想される点が第３センシング点であり、図７中の（４）の指し示す方向にワイヤを移動させた場合にワイヤが部材に接触すると予想される点が第４センシング点であり、図７中の（５）の指し示す方向にワイヤを移動させた場合にワイヤが部材に接触すると予想される点が第５センシング点である。
【００６５】
また、“Ｘ”、“Ｙ”および“Ｚ”はそれぞれＸ方向、Ｙ方向および“Ｚ”方向のワイヤの移動を示しており、“Ｆｒｏｍ”に対応する座標から“Ｔｏ”に対応する座標へ移動させることを示す。「前進」は、“Ｆｒｏｍ”および“Ｔｏ”の座標がワイヤ先端の移動軌跡を示しているのに対し、ワイヤの向きとして溶接線に沿った前進角／後退角を意味し、「仰角」は、溶接線に垂直な面におけるワイヤ角度を意味し、「速度」はワイヤの移動速度を意味する。
【００６６】
さらに、「行き過ぎ量」は、ワイヤを移動させる際に許容される行き過ぎ量の値を示しており、図４の例では「行き過ぎ量」は“２０ミリメートル”に設定されている。例えば、ワイヤの移動量が１０ミリメートルの場合には、「行き過ぎ量（２０ミリメートル）」を考慮してワイヤを最大３０ミリメートル移動させることになる。
【００６７】
図８は、センシング経路の自動作成方法の手順を示すフローチャートである。なお、図８中の符号Ｓ1〜Ｓ１１はステップ番号を示す。
【００６８】
ただし、以下の作成方法が適用される前に、端部付近の部材の形状から予め図２のセンシングパターン群データから一つのセンシングパターン、例えば「１−水平−open−番号０」が選択される。
【００６９】
ステップＳ１では、選択されたセンシングパターンに対して用意されたセンシング経路パターンデータ（図３参照）内の複数あるセンシング経路パターン候補から順次優先度の高いセンシング経路パターン候補を一つ選択する。
【００７０】
ステップＳ２では、経路探索変数（ｉ，ｊ）をｉ＝０，ｊ＝０とする。これによりセンシング経路の各センシング点を仮決定し、センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）＝Ｔ（０，０）を求める。経路探索変数（ｉ，ｊ）をまずｉ＝０、ｊ＝０と設定することとしたのは、理想的なセンシング経路で最初にセンシングの実行が可能か否かを判定するためである。ここで、実際のセンシング経路として採用されるセンシング経路の候補を主センシング経路ということにし、この主センシング経路に含まれる第１、第２、第３、第４、および第５センシング点をそれぞれ第１、第２、第３、第４、および第５主センシング点ということにする。
【００７１】
ステップＳ３では、主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）がセンシングを行うための制約条件を満足するか否かを判定する。制約条件を満足しない場合にはステップＳ８の処理に移行し、制約条件を満たす場合にはステップＳ４の処理に移行する。このステップＳ３の処理は、実際のセンシングに適さない主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）を除くために行われるものである。
【００７２】
ここで、制約条件とは、取付部材と被取付部材の形状等から定められる各主センシング点が満たさなければならない条件であり、センシングパターン毎に予め定められているものである。例えば、第１主センシング点のＹ座標は正でなければならない、第３主センシング点のＸ座標は第４主センシング点のＸ座標より大きくなければならないなどである。
【００７３】
ステップＳ４では、取付部材の取付け位置のずれなど、つまりワークのずれを考慮すべく、前記仮決定された経路探索変数と所定の関係を有する値に経路探索変数を設定して主センシング経路の周囲にセンシング経路を作成する。すなわち、主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）の周囲のセンシング経路Ｔ（ｉ＋ｅ，ｊ）、Ｔ（ｉ，ｊ＋ｅ）、Ｔ（ｉ−ｅ，ｊ）、Ｔ（ｉ，ｊ−ｅ）を求める。ここで、「ｅ」はワークの位置ずれの許容量である。なお、主センシング経路作成のために仮決定された経路探索変数と所定の関係を有するように設定される経路探索変数を、ここでは関連所定値ということにする。また、主センシング経路の周囲のセンシング経路を従センシング経路ということにし、この従センシング経路に含まれる第１、第２、第３、第４、および第５センシング点をそれぞれ第１、第２、第３、第４、および第５従センシング点ということにする。
【００７４】
ステップＳ５では、前記各センシング経路、すなわち主センシング経路および各従センシング経路にて目標物の検知を行うことができるか否かを判定する。つまり、各部材の表面が各センシング経路で検知する全てのセンシング点を含むか否かを判定する。その判定は、一点でも部材表面に含まれない点があれば、主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）はセンシングが成し得ない恐れがあり、そのため目標物の検知が成し得ないとされる。そして、目標物を検知できたと判定された場合には、ステップＳ６の処理に移行し、目標物を検知できないと判定されたセンシング経路があった場合には、センシング経路の設定ができないとしてステップＳ８の処理に移行する。
【００７５】
ステップＳ６では、前記各センシング経路において干渉が発生しないか否かをシミュレーションにより判定する。この判定は、３次元ＣＡＤシステム１１により作成される加工物の形状を基に、センシング経路上で溶接ロボットと各部材との距離を求め、その距離が一定値以上であれば干渉しないとすることにより行われる。そして、シミュレーションにより干渉が発生しないとの結果が得られた場合にはステップＳ７の処理に移行し、シミュレーションにより干渉が発生するとの結果が得られたセンシング経路があった場合にはセンシング経路を設定できないとしてステップＳ８の処理に移行する。
【００７６】
ステップＳ７では、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理で目標物が検知でき、かつ干渉が発生しなかった経路探索変数（ｉ，ｊ）の値に対応する主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）を、センシング経路として採用し、センシング経路作成方法の処理を終了する。
【００７７】
ステップＳ８では、経路探索変数（ｉ，ｊ）の値を変更し、主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）を求める。例えば、経路探索変数（ｉ，ｊ）の値の変更はワーク位置ずれの許容量ｅを考慮し、（ｉ，ｊ）＝（ｉ＋ｅ，ｊ）のように、ワーク位置ずれの許容量（許容取付誤差）ｅの整数倍だけ経路探索変数（ｉ，ｊ）の値を変更する。
【００７８】
ここで、経路探索変数（ｉ，ｊ）の値を変更する処理を行うのは、主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）を変更することによって、取付部材と被取付部材が接合する端部を決定するのに適したセンシング経路の作成が可能な場合があるからである。
【００７９】
ステップＳ９では、変更後の経路探索変数（ｉ，ｊ）が探索範囲内にあるか否かを判定する。この判定は、理想的なセンシング経路Ｔ（０，０）に含まれる各センシング点からどれだけずれて作成してもよいかという許容値をあらかじめ設定しておき、その範囲内での変更であるか否かを判定することによりなされる。探索空間内にあると判定した場合にはステップＳ３の処理に移行し、その後再度ステップＳ４〜ステップＳ６の処理を行う。一方、変更後の経路探索変数（ｉ，ｊ）が探索範囲内にないと判定した場合にはステップＳ１０の処理に移行する。ここで、前記許容値は、例えば５０ミリメートルとされる。
【００８０】
なお、ステップＳ９の処理は、経路探索変数（ｉ，ｊ）が探索範囲内にない場合には、センシング経路を調べる必要がないため、かかる経路探索変数（ｉ，ｊ）の値でのセンシング経路を調べる処理を除くために行うものである。
【００８１】
ステップＳ１０では、センシング経路パターン（図３参照）内に処理を行ってきたセンシング経路パターン候補より優先度の低いセンシング経路パターン候補が存在するか否かを判定する。優先度の低いセンシング経路パターン候補があると判定した場合にはステップＳ１の処理に戻り、再度ステップＳ１〜ステップＳ９の処理を行う。優先度の低いセンシング経路パターン候補が存在しないと判定した場合にはステップＳ１１の処理に移行する。
【００８２】
ステップＳ１１では、取付部材と被取付部材が接合する面の端部を決定するのに適したセンシング経路が存在しないとして、端部のセンシングを行うことは不可能であると判断し、センシング経路作成方法の処理を終了する。
【００８３】
このように、本実施形態のセンシング経路自動作成システムは、経路探索変数（ｉ，ｊ）を利用し、主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）およびその周辺の従センシング経路で目標物の検知が可能か否か、干渉が発生しないか否かを判定するため、取付部材と被取付部材が接合する端部付近の形状や部材の形状にかかわらず、端部を決定するのに適したセンシング経路を自動的に作成することが可能となる。
【００８４】
次に、図９を参照しながら、前述したセンシング経路の作成方法の一例について説明する。
【００８５】
図９は、図８に示すセンシング経路の自動作成処理の一例を説明するための図である。
【００８６】
図９（ａ）は、被取付部材９２に取付部材９１を溶接線９３に沿って取り付ける状態を示している。そして、被取付部材９２にはホール９２ａがあいている。
【００８７】
図９（ｂ）は、センシング経路の設定可能な位置等を示すものである。図９（ｂ）中“×”は制約条件によりセンシング経路の設定が不可能であると判定される位置を示し、“△”は制約条件を満たすが目標部材を検知することができないと判定される位置を示し、“□”は制約条件を満たしかつ目標部材を検知できるがステップＳ５の処理でセンシング経路の設定が不可能と判定される位置を示し、“○”はセンシング経路の設定が可能な位置を示す。
【００８８】
以下、図９に示す場合のセンシング経路の作成手順を示す。なお、センシング経路の自動作成方法の処理手順が適用される前に、端部付近の部材の形状等から予め“１−水平−open−番号０”の経路が選択されているものとしている。
【００８９】
“１−水平−open−番号０”に属する複数のセンシング経路パターンから、優先度の高いセンシング経路パターン候補“１−ＺＹセンシング”を選択する（ステップＳ１）。
【００９０】
経路探索変数（ｉ，ｊ）の値をｉ＝０，ｊ＝０とし各センシング点を仮決定し、主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）＝Ｔ（０，０）を求める（ステップＳ２）。図９（ａ）に、この仮決定された主センシング経路Ｔ（ｉ，ｊ）＝Ｔ（０，０）を示す。ここで、図９（ｂ）中の点Ｐ１が主センシング経路の第１主センシング点である。（ただし、この場合は、仮決定された第１主センシング点Ｐ１は、被取付部材９２に設けられたホール９２ａ内にあるため、後述するように目標物を検知できずタッチセンシングを行うことができないとされる。）
【００９１】
センシング経路Ｔ（０，０）がセンシングを行うための制約条件を満足するか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、本例における制約条件は、（１）第１主センシング点のＹ座標が第２主センシング点のＹ座標より大きいこと、（２）第３主センシング点のＸ座標が第４主センシング点のＸ座標より大きいこと、（３）第２主センシング点のＹ座標は１５ミリメートル以上であること、（４）第４主センシング点のＸ座標は１５ミリメートル以上であること、（５）全ての主センシング点の座標値が負にならないこと、の５つの条件であり、かかる５つの条件を満足しているため、ステップＳ４の処理に移行する。
【００９２】
経路探索変数を前記設定された経路探索変数の関連所定値に設定して主センシング経路Ｔ（０，０）の周囲の従センシング経路Ｔ（１０，０）、Ｔ（０，１０）、Ｔ（−１０，０）、Ｔ（０，−１０）を求める（ステップＳ４）。本例では、ワーク位置ずれの許容量ｅの値を１０に設定している。
【００９３】
前記各センシング経路にて、目標物の検知を行うことができるか否かを判定する（ステップＳ５）。本例では、図９（ｂ）に示すように、Ｔ（０，０）の主センシング経路の第１主センシング点Ｐ１、およびＴ（１０，０）、Ｔ（０，１０）、Ｔ（−１０，０）、Ｔ（０，−１０）の各従センシング経路の第１従センシング点ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４で被取付部材９２を検知できず、ステップＳ８の処理に移行することになる。
【００９４】
経路探索変数（ｉ，ｊ）の値を変更し、本例では（ｉ，ｊ）＝（３０，０）の値に変更し（ステップＳ８）、これが探索範囲内にあるか否かを判定し、探索範囲内にあると判定され、主センシング経路Ｔ（３０，０）を求め（ステップＳ９）、ステップ３の処理に移行する。その主センシング経路における第１主センシング点を図９（ｂ）に点Ｐ２として示す。
【００９５】
主センシング経路Ｔ（３０，０）の各主センシング点がセンシングを行うための制約条件を満足するか否かを判定し、制約条件を満足していると判定され（ステップＳ３）、ステップＳ４の処理に移行する。
【００９６】
主センシング経路Ｔ（３０，０）の周囲の従センシング経路Ｔ（４０，０）、Ｔ（３０，１０）、Ｔ（２０，０）、Ｔ（３０，−１０）をそれぞれ求める（ステップＳ４）。
【００９７】
前記各センシング経路にて目標物の検知が可能であるか否かを幾何学的な条件で判定し、その結果目標物が検知できると判定されるので、主センシング経路Ｔ（３０，０）の全ての主センシング点、および従センシング経路Ｔ（４０，０）、Ｔ（３０，１０）、Ｔ（２０，０）、Ｔ（３０，−１０）の各従センシング経路の各従センシング点で部材が検知されるとされ（ステップＳ５）、ステップＳ６の処理に移行することになる。
【００９８】
前記各センシング経路にて干渉が発生するか否かをシミュレーションにより確認し、シミュレーションにより干渉が発生しないとの結果が得られ（ステップ６）、ステップＳ７の処理に移行することになる。
【００９９】
ステップＳ４〜ステップＳ６の処理で目標物が検知でき、かつ干渉が発生しなかった経路探索変数（ｉ，ｊ）の値：ｉ＝３０，ｊ＝０に対応する主センシング経路Ｔ（３０，０）が、実際にセンシングを行うセンシング経路として採用され（ステップＳ７）、センシング経路が求められることになる。
【０１００】
このように、この実施形態によれば、被取付部材に穴がある場合であっても、取付部材と被取付部材が接合する部分の端部を見つけだすのに適したセンシング経路を自動的に作成することが可能である。
【０１０１】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、本実施形態では溶接ロボットを例に挙げ説明しているが、本発明の適用は溶接ロボットに限定されるものではなく、各種の自動溶接装置におけるセンシング経路の決定方法に適用可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、部材と部材が接合する接合面の端部付近の形状や部材の形状にかかわらず、端部を決定するのに適したセンシング経路を自動的に作成することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロボットセンシング経路の自動作成方法が適用されるセンシング経路自動作成システムの概略構成を示す図である。
【図２】センシングパターン群データの一例を示す図である。
【図３】センシング経路パターン群データの一例を示す図である。
【図４】センシング経路候補データの一例を示す図である。
【図５】“open”および“sopen”を説明するための図である。
【図６】“close”および“closes”を説明するための図である。
【図７】“ＺＹセンシング”、“ＹＺセンシング”、および“ＺＹフレアセンシング”の一例を説明するための図である。
【図８】センシング経路の自動作成方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】図８に示すセンシング経路の自動作成処理の一例の説明図である。
【図１０】センシング経路の一例を説明するための図である。
【図１１】センシング経路の他の例を説明するための図である。
【図１２】センシング経路のさらに他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｔ    センシング経路自動作成システム
１１    ３次元ＣＡＤシステム
１２    ＣＡＭシステム
１３    製造現場制御装置
１４    ロボットコントローラ
１５    溶接ロボット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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