(57)【要約】【課題】揺れや捻じれに対するある程度の自由度がケーブル類に与えられている場合には、揺れや捻じれが限度を超えたときの対処を行うことができるよう、揺れや捻じれを精度よく監視する必要がある。【解決手段】ケーブル監視装置は、撮影画像の中から、ケーブルの表面の特徴点を検出する検出部と、検出部で検出された特徴点の位置情報に基づいてケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する監視部とを備えている。これにより、揺れおよび捻じれの少なくとも一方を精度よく監視することができる。【選択図】図１０
2017226000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画像の中から、ケーブルの表面の特徴点を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記特徴点の位置情報に基づいて前記ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する監視部と
を備えた
ケーブル監視装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記ケーブルの表面の中から、前記ケーブルの延在方向に所定の間隙を介して配置された複数の第１マーカを前記特徴点として検出する
請求項１に記載のケーブル監視装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記ケーブルの表面の中から、前記ケーブルの延在方向に延在する線状の第２マーカを前記特徴点として検出する
請求項１に記載のケーブル監視装置。
【請求項４】
前記監視部は、前記位置情報と閾値とに基づいて前記ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する
請求項１ないし請求項３のいずれ１つに記載のケーブル監視装置。
【請求項５】
前記監視部は、基本位置と前記位置情報との差分と、閾値とに基づいて前記ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する
請求項１ないし請求項３のいずれ１つに記載のケーブル監視装置。
【請求項６】
前記監視部の監視結果に基づいて所定の制御信号を生成する生成部をさらに備えた
請求項１ないし請求項５のいずれ１つに記載のケーブル監視装置。
【請求項７】
前記生成部は、前記監視部の監視結果に基づいて、前記制御信号として、溶接開始のタイミングを制御する信号を生成する
請求項６に記載のケーブル監視装置。
【請求項８】
溶接トーチと、前記溶接トーチを移動させるアームとを有する溶接ロボットと、
前記溶接トーチまたは前記アームに接続されたケーブルと、
撮影画像の中から、前記ケーブルの表面の特徴点を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記特徴点の位置情報に基づいて前記ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する監視部と
を備えた
溶接ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル監視装置および溶接ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、溶接ロボットでは、溶接ワイヤを送給するための経路となるコンジットケーブルや、溶接ワイヤに溶接電圧を供給するためのパワーケーブルなどが、溶接トーチやアームに接続されている。溶接ロボットの移動や姿勢変化に伴い、これらのケーブルには、揺れや捻じれが発生し易い。これらのケーブルの揺れや捻じれが、溶接ワイヤの安定供給に影響を与えたり、これらのケーブルに過剰な負荷を与えたりすることになる。
【０００３】
そこで、例えば、従来から、ケーブルハンガーに揺動可能な部品を取り付けることで、コンジットケーブルの動きを制限し、ねじれの抑制や、干渉の回避などが行われている。また、近年では、機構的なアプローチを用いて、コンジットケーブル等の動きを制限し、捻じれの抑制や、干渉の回避などを行うことが、特許文献１に記載されている。また、電磁波などで、コンジットケーブル等の揺れを検出し、溶接狙い位置を調整することが、特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６００６９号公報
【特許文献２】特開２００５−２８４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、溶接トーチやアームに接続されたケーブル類には、揺れや捻じれに対して、ある程度の自由度があることが重要である。ケーブル類の揺れや捻じれを過度に制限することが、逆に、溶接ワイヤの安定供給に影響を与えたり、ケーブル類に過剰な負荷を与えたりすることになる。揺れや捻じれに対するある程度の自由度がケーブル類に与えられている場合には、揺れや捻じれが限度を超えたときの対処を行うことができるよう、揺れや捻じれを精度よく監視する必要がある。従って、揺れおよび捻じれの少なくとも一方を精度よく監視することの可能なケーブル監視装置および溶接ロボットシステムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係るケーブル監視装置は、撮影画像の中から、ケーブルの表面の特徴点を検出する検出部と、検出部で検出された特徴点の位置情報に基づいてケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する監視部とを備えている。
【０００７】
本発明の一実施形態に係る溶接ロボットシステムは、溶接トーチと、溶接トーチを移動させるアームとを有する溶接ロボットと、溶接トーチまたはアームに接続されたケーブルとを備えている。この溶接ロボットシステムは、さらに、撮影画像の中から、ケーブルの表面の特徴点を検出する検出部と、検出部で検出された特徴点の位置情報に基づいてケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する監視部とを備えている。
【０００８】
本発明の一実施形態に係るケーブル監視装置および溶接ロボットシステムでは、撮影画像の中から検出された、ケーブルの表面の特徴点の位置情報に基づいてケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方が監視される。ケーブルの表面の特徴点の周期的な変位は、ケーブルの揺れに関係している。ケーブルの表面の特徴点を特定の方向から常時、観察した場合に、ケーブルの表面の特徴点の一部が隠れて見えなくなることは、ケーブルの捻じれに関係している。従って、撮影画像を用いて、ケーブルの表面の特徴点の位置情報を検出することにより、ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態に係るケーブル監視装置および溶接ロボットシステムによれば、撮影画像の中から検出された、ケーブルの表面の特徴点の位置情報に基づいてケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視するようにしたので、揺れおよび捻じれの少なくとも一方を精度よく監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るケーブル監視装置を備えた溶接ロボットシステムの概略構成の一例を表す図である。
【図２】ケーブルの表面の模様の一例を表す図である。
【図３】ケーブルの表面の模様の一例を表す図である。
【図４】ケーブルの表面の模様の一例を表す図である。
【図５】図１のロボット制御装置の機能ブロックの一例を表す図である。
【図６】揺れ量の一例を表す図である。
【図７】揺れ量の一例を表す図である。
【図８】捻じれ量の一例を表す図である。
【図９】捻じれ量の一例を表す図である。
【図１０】図３の制御部の機能ブロックの一例を表す図である。
【図１１】ケーブルの表面の凹凸の一例を表す図である。
【図１２】ケーブルの表面の凹凸の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。
【００１２】
［構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る溶接ロボットシステム１の概略構成の一例を表したものである。溶接ロボットシステム１は、プログラム制御された多関節ロボットによってワークにアーク溶接を行うものである。溶接ロボットシステム１は、マニピュレータ１０と、ロボット制御装置２０と、ティーチペンダント３０と、溶接機４０と、ガスボンベ５０と、カメラ６０とを備えている。マニピュレータ１０が、本発明の「移動装置」の一具体例に相当する。ロボット制御装置２０が、本発明の「ケーブル監視装置」の一具体例に相当する。
【００１３】
溶接ロボットシステム１は、例えば、ロボット制御装置２０と各種装置とを互いに接続するケーブルＬ１〜Ｌ８を備えている。ケーブルＬ１は、ロボット制御装置２０とマニピュレータ１０との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置２０およびマニピュレータ１０に接続されている。ケーブルＬ２は、ロボット制御装置２０とティーチペンダント３０との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置２０およびティーチペンダント３０に接続されている。ケーブルＬ３は、ロボット制御装置２０と溶接機４０との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置２０および溶接機４０に接続されている。ケーブルＬ４は、溶接機４０と後述のワイヤ送給装置１４との間で通信するための通信ケーブルであり、溶接機４０およびワイヤ送給装置１４に接続されている。ケーブルＬ５は、マニピュレータ１０を駆動する電力を供給するための電源ケーブルであり、溶接機４０およびマニピュレータ１０に接続されている。ケーブルＬ６は、後述の溶接電極１３とワークとの間に高電圧の溶接電圧を供給するための電源ケーブルであり、溶接機４０および後述の溶接トーチ１２に接続されている。ケーブルＬ７は、溶接トーチ１２に溶接ワイヤを供給するためのコンジットケーブルであり、溶接トーチ１２および後述のワイヤリールスタンド１５に接続されている。ケーブルＬ６およびケーブルＬ７は、互いに別体で設けられていてもよいし、ケーブルＬ６の一部がケーブルＬ７と共用されていてもよい。ケーブルＬ６の一部がケーブルＬ７と共用されている場合には、例えば、ケーブルＬ６のうち、溶接トーチ１２からワイヤ送給装置１４の区間において、溶接ワイヤが挿通されていてもよい。ケーブルＬ８は、ロボット制御装置２０とカメラ６０との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置２０およびカメラ６０に接続されている。溶接ロボットシステム１は、さらに、例えば、溶接トーチ１２にガスを供給するためのホースＬ９を備えている。ホースＬ９は、溶接トーチ１２および後述のガスボンベ５０に接続されている。
【００１４】
ケーブルＬ６，Ｌ７の表面には、カメラ６０で撮影することの可能な位置に、模様（特徴点）が形成されている。ケーブルＬ６，Ｌ７の表面に形成されている模様としては、例えば、図２に示したような、ケーブルＬ６，Ｌ７の延在方向に所定の間隙を介して配置された複数の点状マーカＭ１（第１マーカ）が挙げられる。また、ケーブルＬ６，Ｌ７の表面に形成されている模様としては、例えば、図３に示したような、ケーブルＬ６，Ｌ７の延在方向に延在する線状マーカＭ２（第２マーカ）が挙げられる。また、ケーブルＬ６，Ｌ７の表面に形成されている模様としては、例えば、図４に示したような、ケーブルＬ６，Ｌ７に元々印刷されている文字などの模様Ｍ３が挙げられる。
【００１５】
（マニピュレータ１０）
マニピュレータ１０は、ロボット制御装置２０、ティーチペンダント３０および溶接機４０による制御によってワークにアーク溶接を行うものである。マニピュレータ１０は、フロア等に固定されるベース部材と、ベース部材上に設けられた多関節アーム１１と、多関節アーム１１の先端に連結された溶接トーチ１２と、多関節アーム１１等に固定されたワイヤ送給装置１４とを有している。
【００１６】
多関節アーム１１は、例えば、複数のアーム１１Ａと、２つのアーム１１Ａ同士を回動可能に連結する１または複数の関節軸（図示せず）とを有している。多関節アーム１１は、さらに、例えば、アーム１１Ａごとに１つずつ設けられ、対応するアーム１１Ａを駆動する複数の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに連結され、各アーム１１Ａの現在位置を検出するエンコーダ（図示せず）とを有している。各駆動モータは、ケーブルＬ１を介してロボット制御装置２０から入力される制御信号によって駆動される。このようにして各駆動モータが駆動されることにより、各アーム１１Ａが変位し、結果的に溶接トーチ１２が上下前後左右に移動する。エンコーダは、検出した各アーム１１Ａの現在位置を、ケーブルＬ１を介してロボット制御装置２０に出力する。
【００１７】
多関節アーム１１の一端（先端）が溶接トーチ１２に連結されており、多関節アーム１１の他端がベース部材に連結されている。溶接トーチ１２の先端には、溶加材としての溶接電極１３が露出している。溶接電極１３は、消耗電極である溶接ワイヤである。溶接トーチ１２は、溶接電極１３の先端とワークとの間にアークを発生させ、そのアークの熱で溶接電極１３およびワークを溶融させることにより、ワークに対してアーク溶接を行うものである。溶接トーチ１２は、ケーブルＬ４に電気的に接続されたコンタクトチップ（図示せず）を有している。コンタクトチップは、ケーブルＬ４から供給される溶接電圧を溶接電極１３に供給するように構成されている。
【００１８】
ワイヤ送給装置１４は、溶接電極１３（溶接ワイヤ）を溶接トーチ１２に供給するものである。ワイヤ送給装置１４は、例えば、溶接電極１３を保持すると共に送給可能に構成された一対のロール（図示せず）と、一方のロールを回転駆動するモータ（図示せず）とを有している。一対のロールは、溶接電極１３を挟み込むと共に、上記モータによる回転駆動で発生する摩擦力で溶接電極１３をワイヤリールスタンド１５から引っ張り出すように構成されている。上記モータは、例えば、エンコーダ付きサーボモータで構成されている。上記モータは、ケーブルＬ４を介して溶接機４０から入力される制御信号によって駆動される。上記モータは、例えば、上記エンコーダからフィードバックされるパルスを、ケーブルＬ４を介して溶接機４０に出力するように構成されている。このパルスは、溶接電極１３の送給速度（ワイヤ送給速度）の算出に好適に利用可能である。なお、上記モータは、上記のパルスの代わる何らかの信号を生成し、出力するようになっていてもよい。ワイヤリールスタンド１５は、ワイヤ送給装置１４が溶接電極１３（溶接ワイヤ）を引き出すことができるように、溶接電極１３（溶接ワイヤ）を収容する。
【００１９】
（ロボット制御装置２０）
図５は、ロボット制御装置２０の概略構成の一例を表したものである。ロボット制御装置２０は、ティーチペンダント３０からの指示に従って多関節アーム１１および溶接機４０を制御するものである。ロボット制御装置２０は、さらに、各種ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視するようにもなっている。ロボット制御装置２０は、制御部２１と、サーボ制御部２２と、通信部２３と、記憶部２４とを有している。以下では、記憶部２４、サーボ制御部２２、通信部２３、制御部２１の順に説明する。制御部２１が、本発明の「ケーブル監視装置」の一具体例に相当する。
【００２０】
記憶部２４は、各種プログラムや各種データファイルを記憶可能となっている。記憶部２４は、多関節アーム１１の動作を制御する制御プログラム２２Ａを記憶している。制御プログラム２２Ａは、例えば、ＲＯＭ（read only memory）に格納されている。記憶部２４は、さらに、マニピュレータ１０の溶接作業の手順が教示された１または複数の作業プログラム２２Ｂと、各種ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視するケーブル監視プログラム２２Ｃと、各種設定値が記述された設定ファイル２２Ｄとを記憶している。１または複数の作業プログラム２２Ｂ、ケーブル監視プログラム２２Ｃおよび設定ファイル２２Ｄは、例えば、ハードディスクに格納されている。設定ファイル２２Ｄには、例えば、溶接電流、溶接電圧、ワイヤ送給速度および溶接速度のそれぞれの設定値が記述されている。ケーブル監視プログラム２２Ｃについては、後に詳述するものとする。
【００２１】
記憶部２４は、さらに、ケーブル監視に用いる閾値ファイル２２Ｅおよびリカバリテーブル２２Ｆを記憶している。閾値ファイル２２Ｅおよびリカバリテーブル２２Ｆは、例えば、ハードディスクに格納されている。
【００２２】
閾値ファイル２２Ｅには、例えば、各種ケーブルの揺れ量Ｗｏに対する閾値Ｗｔｈと、各種ケーブルの捻じれ量Ｔｏに対する閾値Ｔｔｈが記述されている。「揺れ量Ｗｏ」とは、例えば、図６に示したように、各種ケーブルの揺れの振幅（peak-to-peak）を指している。「揺れ量Ｗｏ」とは、例えば、図７に示したように、各種ケーブルの、基本位置Ｐｏからの変位量（瞬時値）を指していてもよい。「捻じれ量Ｔｏ」とは、例えば、図８に示したように、各種ケーブルの基本線ＡＸ１（基本位置）と、各点状マーカＭ１を結んだ線分ＡＸ２（もしくは、線状マーカＭ２）とのなす角（°）を指している。「捻じれ量Ｔｏ」とは、例えば、図９に示したように、各種ケーブルの基本線ＡＸ１（基本位置）と、線状マーカＭ２とのなす角（°）を指していてもよい。なお、基本線ＡＸ１は、各種ケーブルの延在方向と平行な線分であり、例えば、各種ケーブルの中心線に相当する線分である。「基本位置Ｐｏ」は、例えば、各種ケーブルに揺れや捻じれのないときに撮影されることにより得られた撮影画像Ｉｏに基づいて得られた位置情報である。
【００２３】
リカバリテーブル２２Ｆには、例えば、各種ケーブルの揺れ量Ｗｏが閾値Ｗｔｈを超えているときの揺れ量Ｗｏの大きさに応じたリカバリ情報や、各種ケーブルの捻じれ量Ｔｏが閾値Ｔｔｈを超えたときの捻じれ量Ｔｏの大きさに応じたリカバリ情報が記述されている。リカバリ情報は、揺れ量Ｗｏが閾値Ｗｔｈを超えたときの揺れ量Ｗｏの大きさに応じた溶接ロボットシステム１の動作に関する情報や、捻じれ量Ｔｏが閾値Ｔｔｈを超えたときの捻じれ量Ｔｏの大きさに応じた溶接ロボットシステム１の動作に関する情報である。リカバリ情報は、例えば、溶接ロボットシステム１の種々の動作の名称と、溶接ロボットシステム１の種々の動作に対応する命令セットとを含んでいる。
【００２４】
記憶部２４は、さらに、ケーブル監視プログラム２２Ｃが実行されることにより生成される各種データを記憶可能となっている。そのようなデータを含むファイルとしては、例えば、履歴ファイル２２Ｇが挙げられる。履歴ファイル２２Ｇには、各種ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方のデータが記述される。履歴ファイル２２Ｇは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）に格納される。
【００２５】
サーボ制御部２２は、マニピュレータ１０の各駆動モータを制御するものである。サーボ制御部２２は、作業プログラム２２Ｂに記載の移動命令と、マニピュレータ１０のエンコーダからの位置情報とに基づいて、マニピュレータ１０の各駆動モータを制御する。移動命令には、例えば、移動開始命令、移動停止命令、作業経路（教示点）、およびトーチ姿勢などが含まれ得る。
【００２６】
通信部２３は、ケーブルＬ２を介してティーチペンダント３０と通信を行う。通信部２３は、ティーチペンダント３０からの作業指令を受信して、制御部２１に出力する。作業指令には、例えば、作業者が選択した作業プログラム２２Ｂの番号などが含まれ得る。通信部２３は、制御部２１からの監視情報を、ティーチペンダント３０に送信する。監視情報には、例えば、各種ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方のデータが含まれ得る。
【００２７】
通信部２３は、ケーブルＬ３を介して溶接機４０と通信を行う。通信部２３は、制御部２１からの溶接命令を、溶接機４０に送信する。溶接命令には、例えば、アーク溶接の開始命令、アーク溶接の終了命令、溶接電流の設定値、溶接電圧の設定値、ワイヤ送給の開始命令、ワイヤ送給の停止命令、およびワイヤ送給速度の設定値などが含まれ得る。通信部２３は、溶接機４０からモニタ情報（例えば、各種計測値または通知情報）を受信して、記憶部２４に格納する。各種計測値には、例えば、溶接電流、溶接電圧およびワイヤ送給速度のそれぞれの計測値が含まれ得る。通知情報には、例えば、アーク発生通知などが含まれ得る。
【００２８】
制御部２１は、ティーチペンダント３０から入力された作業指令に基づいて、作業プログラム２２Ｂやケーブル監視プログラム２２Ｃを読み出し、その内容を解析する。制御部２１は、解析結果に基づいて、これらのプログラムに記載の指示に対応する命令通知を生成する。制御部２１は、生成した命令通知の内容に応じて、監視命令、移動命令、溶接命令を出力する。
【００２９】
制御部２１は、生成した監視命令を撮影指令として、通信部２３を介してカメラ６０に出力する。制御部２１は、例えば、通信部２３を介してカメラ６０から撮影画像Ｉｏが入力され始めると、ケーブル監視プログラム２２Ｃに基づく監視を開始する。撮影画像Ｉｏは、カメラ６０による撮影によって得られた画像である。撮影画像Ｉｏは、所定の周期で撮影された静止画像であってもよいし、所定のフレームレートで撮影された動画の中の１コマ（画像）であってもよい。制御部２１は、例えば、監視結果に問題がない場合には、生成した溶接命令を、通信部２３を介して溶接機４０に出力したり、生成した移動命令を、通信部２３を介してマニピュレータ１０に出力したりする。
【００３０】
図１０は、制御部２１にケーブル監視プログラム２２Ｃがロードされたときの、制御部２１の監視機能を複数の機能ブロックで表したものである。制御部２１は、例えば、検出部２１ａ、監視部２１ｂおよび生成部２１ｃを有している。
【００３１】
検出部２１ａは、カメラ６０から撮影画像Ｉｏを取得すると、撮影画像Ｉｏの中から、ケーブルＬ６，Ｌ７のうち少なくとも一方のケーブルの表面の模様（例えば、点状マーカＭ１、線状マーカＭ２または模様Ｍ３）を検出する。検出部２１ａは、例えば、ケーブルＬ６，Ｌ７のうち少なくとも一方のケーブルの表面の中から、監視対象のケーブルの延在方向に所定の間隙を介して配置された複数のマーカＭ１を上記模様として検出する。検出部２１ａは、例えば、Ｌ６，Ｌ７のうち少なくとも一方のケーブルの表面の中から、監視対象のケーブルの延在方向に延在する線状マーカＭ２を上記模様として検出する。検出部２１ａは、検出した模様の位置情報Ｐｋを導出し、導出した位置情報Ｐｋを監視部２１ｂに出力する。
【００３２】
監視部２１ｂは、検出部２１ａから入力された位置情報Ｐｋと、閾値（閾値Ｗｔｈおよび閾値Ｔｔｈのうち少なくとも一方）とに基づいて、監視対象のケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する。
【００３３】
例えば、監視部２１ｂは、検出部２１ａから入力された、撮像時刻の互いに異なる複数の位置情報Ｐｋに基づいて、図６に示した揺れ量Ｗｏ（揺れの振幅（peak-to-peak））を導出し、導出した揺れ量Ｗｏと、閾値Ｗｔｈとに基づいて、監視対象のケーブルの揺れを監視する。また、例えば、監視部２１ｂは、検出部２１ａから入力された、ある時刻の位置情報Ｐｋと、基本位置Ｐｏとに基づいて、図７に示した揺れ量Ｗｏ（ある時刻における基本位置Ｐｏからの変位量）を導出し、導出した揺れ量Ｗｏと、閾値Ｗｔｈとに基づいて、監視対象のケーブルの揺れを監視する。このとき、監視部２１ｂは、例えば、記憶部２４の履歴ファイル２２Ｇに、揺れ量Ｗｏを格納する。
【００３４】
また、例えば、監視部２１ｂは、検出部２１ａから入力された、ある時刻における各点状マーカＭ１の位置情報Ｐｋと、基本線ＡＸ１の位置情報とに基づいて、図８に示した捻じれ量Ｔｏ（ある時刻における捻じれ量）を導出し、導出した捻じれ量Ｔｏと、閾値Ｔｔｈとに基づいて、監視対象のケーブルの捻じれを監視する。また、例えば、監視部２１ｂは、検出部２１ａから入力された、ある時刻における線状マーカＭ２の位置情報Ｐｋと、基本線ＡＸ１の位置情報とに基づいて、図９に示した捻じれ量Ｔｏ（ある時刻における捻じれ量）を導出し、導出した捻じれ量Ｔｏと、閾値Ｔｔｈとに基づいて、監視対象のケーブルの捻じれを監視する。このとき、監視部２１ｂは、例えば、記憶部２４の履歴ファイル２２Ｇに、捻じれ量Ｔｏを格納する。
【００３５】
監視部２１ｂは、例えば、導出した揺れ量Ｗｏと閾値Ｗｔｈとの差分ΔＤ１（＝Ｗｏ−Ｗｔｈ）を生成部２１ｃに出力する。監視部２１ｂは、また、例えば、導出した捻じれ量Ｔｏと閾値Ｔｔｈとの差分ΔＤ２（＝Ｔｏ−Ｔｔｈ）を生成部２１ｃに出力する。生成部２１ｃは、監視部２１ｂの監視結果である差分ΔＤ１およびΔＤ２に基づいて、所定の制御信号Ｓｋを生成する。生成部２１ｃは、例えば、差分ΔＤ１または差分ΔＤ２の符号が正である場合には、リカバリテーブル２２Ｆに記載のリカバリ情報Ｉｒを参照することにより、差分ΔＤ１または差分ΔＤ２に対応する命令セットをリカバリ情報Ｉｒから読み出す。さらに、生成部２１ｃは、リカバリ情報Ｉｒから読み出した命令セットを制御信号Ｓｋとして出力する。生成部２１ｃは、例えば、アーク溶接の開始命令を制御信号Ｓｋとして出力せず、必要に応じて、アーク溶接の停止命令を制御信号Ｓｋとして出力する。生成部２１ｃは、例えば、差分ΔＤ１および差分ΔＤ２の符号が負である場合（つまり、揺れや捻じれが正常の範囲内である場合）には、アーク溶接の開始命令を制御信号Ｓｋとして出力する。つまり、生成部２１ｃは、差分ΔＤ１およびΔＤ２に基づいて、アーク溶接の開始のタイミングを制御する信号を生成する。
【００３６】
（ティーチペンダント３０）
ティーチペンダント３０は、作業者がマニピュレータ１０の動作を教示するものである。ティーチペンダント３０は、例えば、制御部、表示部、入力部、通信部および記憶部を有している。
【００３７】
表示部は、映像信号に基づく映像を表示するものである。表示部は、通信部から、監視情報を表示するための映像信号を取得したときには、監視情報に基づく表示（通知）を行うようになっている。表示部は、映像を表示する表示面を有する表示パネルと、映像信号に基づいて表示パネルを駆動する駆動部とを有している。入力部は、作業者からの教示を受け付けるものである。入力部は、例えば、複数のキーを有しており、各キーの操作に応じて入力信号を生成し、制御部に出力するようになっている。通信部は、ケーブルＬ２を介してロボット制御装置２０と通信を行うものである。通信部は、制御部からの作業指令を、ロボット制御装置２０に送信するようになっている。記憶部は、作業指示を可能にする教示プログラムを記憶する。教示プログラムは、例えば、ＲＯＭに格納されている。制御部は、映像信号を生成し、表示部に出力すると共に、必要に応じて作業指令を生成し、通信部に出力する。制御部は、読み出した教示プログラムに従って映像信号を生成したり、必要に応じて作業指令を生成したりする。
【００３８】
（溶接機４０）
溶接機４０は、ロボット制御装置２０による制御に基づいて、溶接電流、溶接電圧およびワイヤ送給速度等を緻密に制御することにより、溶接電極１３の先端とワークとの間にアークを発生させる。溶接機４０は、制御部、通信部、溶接制御部、溶接電源、電流・電圧計測部および記憶部を有している。
【００３９】
記憶部は、溶接制御部および溶接電源の動作を制御する制御プログラムを記憶している。制御プログラムは、例えば、ＲＯＭに格納されている。制御部は、溶接機４０の各部を制御すると共に、読み出した制御プログラムに従って、溶接制御部および溶接電源の動作を制御する。制御部は、電流・電圧計測部から取得したモニタ情報（例えば、各種計測値、または、アーク発生通知などの通知情報）を、通信部に出力するようになっている。通信部は、ロボット制御装置２０からの溶接指令を受信し、制御部に出力するようになっている。通信部は、制御部からのモニタ情報（例えば、各種計測値または通知情報）をロボット制御装置２０に出力する。
【００４０】
溶接制御部は、制御プログラムと、ロボット制御装置２０からの溶接命令とに基づく制御部からの指示に従って、ワイヤ送給装置１４の動作を制御する。ロボット制御装置２０からの溶接命令には、例えば、ワイヤ送給の開始命令、ワイヤ送給の停止命令、およびワイヤ送給速度の設定値などが含まれ得る。また、溶接制御部は、ワイヤ送給装置１４のモータから出力されたパルス（または、上記のパルスの代わる何らかの信号）に基づいて、ワイヤ送給速度を計測する。溶接制御部は、ワイヤ送給速度の計測値を制御部に出力する。
【００４１】
溶接電源は、例えば、デジタルインバータ回路を有しており、外部から入力される商用電源（例えば３相２００Ｖ）をインバータ制御回路によって高速応答で精密な溶接電流波形制御を行うようになっている。すなわち、溶接電源は、ケーブルＬ６を介して溶接トーチ１２とワークとの間に高電圧の溶接電圧を供給する。溶接電源は、制御プログラムと、ロボット制御装置２０からの溶接命令に従って、溶接電流および溶接電圧を制御する。ロボット制御装置２０からの溶接命令には、例えば、アーク溶接の開始命令、アーク溶接の終了命令、溶接電流の設定値、溶接電圧の設定値などが含まれ得る。
【００４２】
電流・電圧計測部は、溶接トーチ１２とワークとの間に流れる溶接電流や、溶接トーチ１２とワークとの間の溶接電圧を計測する。電流・電圧計測部は、制御プログラムと、ロボット制御装置２０からの溶接命令に従って、所定のサンプリング周波数で溶接電流および溶接電圧を計測し、溶接電流および溶接電圧のそれぞれの計測値（各種計測値）を制御部に出力するようになっている。電流・電圧計測部は、さらに、溶接電流および溶接電圧の計測値から、アーク発生の有無を判定する。電流・電圧計測部は、アークが発生した場合には、アーク発生通知を生成し、制御部に出力する。
【００４３】
ガスボンベ５０は、溶接時に溶接トーチ１２の先端に供給するためのガスを貯蔵している。カメラ６０は、各種ケーブル（例えば、ケーブルＬ６，Ｌ７）を撮影するためのカメラである。カメラ６０は、例えば、ケーブルＬ６，Ｌ７の上方に配置されている。カメラ６０は、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、または、ＣＭＯＳイメージセンサを含んで構成されている。
【００４４】
［動作］
次に、溶接ロボットシステム１の動作について説明する。
【００４５】
まず、ティーチペンダント３０において、ユーザが、例えば、再生モードを選択し、さらに、教示プログラム３５Ａを選択する。すると、ティーチペンダント３０の制御部は、教示プログラム３５Ａに従って、起動指令を含む作業指令を生成し、ロボット制御装置２０に出力する。ロボット制御装置２０の制御部２１は、ティーチペンダント３０から、起動指令を含む作業指令が入力されると、作業プログラム２２Ｂおよびケーブル監視プログラム２２Ｃを読み出す。制御部２１は、ケーブル監視プログラム２２Ｃから読み出した内容に基づいて、このプログラムに記載の指示に対応する命令通知を生成する。制御部２１は、生成した命令通知の内容に応じて、撮影命令を出力する。
【００４６】
制御部２１は、撮影命令をカメラ６０に出力する。すると、カメラ６０は、撮影命令に従って、撮影を行い、それにより得られた撮影画像Ｉｏを、通信部２３を介して制御部２１に出力する。制御部２１は、カメラ６０から撮影画像Ｉｏを取得すると、取得した撮影画像Ｉｏの中から、ケーブルＬ６，Ｌ７の表面の模様（例えば、点状マーカＭ１、線状マーカＭ２または模様Ｍ３）を検出する。制御部２１は、検出した模様の位置情報Ｐｋを導出し、導出した位置情報Ｐｋと、閾値（閾値Ｗｔｈおよび閾値Ｔｔｈのうち少なくとも一方）とに基づいて、監視対象のケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視する。
【００４７】
制御部２１は、監視の結果、得られた揺れ量Ｗｏと閾値Ｗｔｈとの差分ΔＤ１（＝Ｗｏ−Ｗｔｈ）、または、得られた捻じれ量Ｔｏと閾値Ｔｔｈとの差分ΔＤ２（＝Ｔｏ−Ｔｔｈ）に基づいて、所定の制御信号Ｓｋを生成する。制御部２１は、差分ΔＤ１または差分ΔＤ２の符号が正である場合には、リカバリテーブル２２Ｆに記載のリカバリ情報Ｉｒを参照することにより、差分ΔＤ１または差分ΔＤ２に対応する命令セットをリカバリ情報Ｉｒから読み出す。さらに、制御部２１は、リカバリ情報Ｉｒから読み出した命令セットを制御信号Ｓｋとして出力する。制御部２１は、アーク溶接の開始命令を制御信号Ｓｋとして出力せず、必要に応じて、アーク溶接の停止命令を制御信号Ｓｋとして出力する。制御部２１は、差分ΔＤ１および差分ΔＤ２の符号が負である場合（つまり、揺れや捻じれが正常の範囲内である場合）には、アーク溶接の開始命令を制御信号Ｓｋとして出力する。つまり、制御部２１は、差分ΔＤ１およびΔＤ２に基づいて、アーク溶接の開始のタイミングを制御する信号を生成する。
【００４８】
［効果］
次に、溶接ロボットシステム１の効果について説明する。
【００４９】
６軸以上の軸を持つ溶接ロボットは、溶接を行う箇所によって様々な姿勢をとる。また、このような溶接ロボットは、溶接点までアームを動かす際には、エアカットと呼ばれる、アームを高速に動かして溶接点まで移動させ、急速に停止する動作を行う。一方で、通常、溶接ロボットでは、溶接ワイヤを送給するための経路となるコンジットケーブルや、溶接ワイヤに溶接電圧を供給するためのパワーケーブルなどが、溶接トーチやアームに接続されている。溶接ロボットの移動や姿勢変化に伴い、これらのケーブルには、揺れや捻じれが発生し易い。これらのケーブルの揺れや捻じれが、溶接ワイヤの安定供給に影響を与えたり、これらのケーブルに過剰な負荷を与えたりすることになる。
【００５０】
そこで、例えば、従来から、ケーブルハンガーに揺動可能な部品を取り付けることで、コンジットケーブルの動きを制限し、ねじれの抑制や、干渉の回避などが行われている。また、近年では、機構的なアプローチを用いて、コンジットケーブル等の動きを制限し、捻じれの抑制や、干渉の回避などを行うことが、上記の特許文献１に記載されている。また、電磁波などで、コンジットケーブル等の揺れを検出し、溶接狙い位置を調整することが、上記の特許文献２に記載されている。
【００５１】
しかし、溶接トーチやアームに接続されたケーブル類には、揺れや捻じれに対して、ある程度の自由度があることが重要である。ケーブル類の揺れや捻じれを過度に制限することが、逆に、溶接ワイヤの安定供給に影響を与えたり、ケーブル類に過剰な負荷を与えたりすることになる。揺れや捻じれに対するある程度の自由度がケーブル類に与えられている場合には、揺れや捻じれが限度を超えたときの対処を行うことができるよう、揺れや捻じれを精度よく監視する必要がある。
【００５２】
一方、溶接ロボットシステム１では、撮影画像Ｉｏの中から検出された、ケーブルの表面の模様の位置情報Ｐｋに基づいてケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方が監視される。ケーブルの表面の模様の周期的な変位は、ケーブルの揺れに関係している。ケーブルの表面の模様を特定の方向から常時、観察した場合に、ケーブルの表面の模様の一部が隠れて見えなくなることは、ケーブルの捻じれに関係している。従って、撮影画像Ｉｏを用いて、ケーブルの表面の模様の位置情報Ｐｋを検出することにより、ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を監視することができる。その結果、ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を精度よく監視することができる。
【００５３】
溶接ロボットシステム１において、ケーブルの表面の中から、ケーブルの延在方向に所定の間隙を介して配置された複数の点状マーカＭ１が模様として検出される場合には、簡易な演算で、ケーブルの揺れおよび捻じれを精度よく監視することができる。
【００５４】
溶接ロボットシステム１において、ケーブルの表面の中から、ケーブルの延在方向に延在する線状マーカＭ２が模様として検出される場合には、複数の点状マーカＭ１の場合と同様、簡易な演算で、ケーブルの揺れおよび捻じれを精度よく監視することができる。
【００５５】
溶接ロボットシステム１において、位置情報Ｐｋと閾値（Ｗｔｈ，Ｔｔｈ）とに基づいてケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方が監視される。これにより、電磁波などでケーブルの監視を行う場合よりも、ケーブルの揺れおよび捻じれを精度よく監視することができる。
【００５６】
溶接ロボットシステム１において、基本位置Ｐｏと位置情報Ｐｋとの差分（ΔＤ１，ΔＤ２）と、閾値（Ｗｔｈ，Ｔｔｈ）とに基づいてケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方が監視される。これにより、電磁波などでケーブルの監視を行う場合よりも、ケーブルの揺れおよび捻じれを精度よく監視することができる。また、基本位置Ｐｏが用いられていない場合と比べて、ケーブルの揺れおよび捻じれを、より一層、精度よく監視することができる。
【００５７】
溶接ロボットシステム１では、監視結果に基づいて所定の制御信号Ｓｋが生成される。例えば、監視結果に基づいて、制御信号Ｓｋとして、溶接開始のタイミングを制御する信号が生成される。これにより、ケーブルの揺れや捻じれが限度を超えている場合には、ケーブルの揺れや捻じれが限度内に収まるまで、溶接の開始を待つことができる。また、例えば、監視結果に基づいて、制御信号Ｓｋとして、ケーブルの揺れや捻じれが限度を超えていることを示す警報ランプや、警報音を出力させる信号が生成される場合には、例えば、溶接が開始される前に、作業者が、溶接ロボットシステム１の動作を停止することもできる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、ケーブル監視装置が、溶接ロボットシステム１（ロボット制御装置２０）と一体に設けられていたが、溶接ロボットシステム１（ロボット制御装置２０）とは別体で設けられていてもよい。
【００５９】
また、本実施の形態において、ケーブルＬ６，Ｌ７の表面に、上述の模様の代わりに、凹凸（特徴点）が形成されていてもよい。ケーブルＬ６，Ｌ７の表面に形成されている凹凸としては、例えば、図１１に示したような、ケーブルＬ６，Ｌ７の延在方向に所定の間隙を介して配置された複数の凹マーカＭ４（第１マーカ）が挙げられる。また、ケーブルＬ６，Ｌ７の表面に形成されている凹凸としては、例えば、図１２に示したような、ケーブルＬ６，Ｌ７の延在方向に延在する線状の溝マーカＭ５（第２マーカ）が挙げられる。このような凹凸がケーブルＬ６，Ｌ７の表面に形成されれている場合であっても、上記実施の形態と同様に、ケーブルの揺れおよび捻じれの少なくとも一方を精度よく監視することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…溶接ロボットシステム、１０…マニピュレータ、１１…多関節アーム、１１Ａ…アーム、１２…溶接トーチ、１３…溶接電極、１４…ワイヤ送給装置、１５…ワイヤリールスタンド、２０…ロボット制御装置、２１…制御部、２１ａ…検出部、２１ｂ…監視部、２１ｃ…生成部、２２…サーボ制御部、２２Ａ…制御プログラム、２２Ｂ…作業プログラム、２２Ｃ…ケーブル監視プログラム、２２Ｄ…設定ファイル、２２Ｅ…閾値ファイル、２２Ｆ…リカバリテーブル、２２Ｇ…履歴ファイル、２３…通信部、３０…ティーチペンダント、４０…溶接機、５０…ガスボンベ、６０…カメラ、ＡＸ１…基本線、ＡＸ２…線分、Ｉｒ…リカバリ情報、Ｌ１〜Ｌ８…ケーブル、Ｌ９…ホース、Ｍ１…点状マーカ、Ｍ２…線状マーカ、Ｍ３…模様、Ｍ４…凹マーカ、Ｍ５…溝マーカ、Ｐｏ…基本位置、Ｐｋ…位置情報、Ｓｋ…制御信号、Ｔｏ…捻じれ量、Ｔｔｈ，Ｗｔｈ…閾値、Ｗｏ…揺れ量、ΔＤ１，ΔＤ２…差分。
【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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