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JP7611872B2 - WELDING APPARATUS, WELDING METHOD, AND PROGRAM - Google Patents
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JP7611872B2 - WELDING APPARATUS, WELDING METHOD, AND PROGRAM - Google Patents

WELDING APPARATUS, WELDING METHOD, AND PROGRAM Download PDF

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Description

本開示は、溶接装置、溶接方法、およびプログラムに関する。 This disclosure relates to a welding device, a welding method, and a program.

溶接品質の向上(欠陥低減)を目的に、溶接の自動化ニーズが高まっている。例えば、特許文献1には、溶接個所を撮影した画像から電極、溶融池の端部などの特徴点を検出し、特徴点の座標位置に基づいて電極のウィービング幅などの制御を行う自動溶接システムが記載されている。 There is an increasing need for automating welding in order to improve welding quality (reduce defects). For example, Patent Document 1 describes an automatic welding system that detects characteristic points such as the electrodes and the edge of the molten pool from an image of the welding point, and controls the weaving width of the electrode based on the coordinate positions of the characteristic points.

特開2018-192524号公報JP 2018-192524 A

熟練した溶接士は、電極や溶融池の端部などの位置のみならず、溶融池の形状や、母材の開先境界への溶融池のかかり具合など、定量化が難しい情報も判断材料にして、溶接トーチの位置などの調整を行っている。しかしながら、従来の自動溶接システムでは、座標情報以外の定量化が困難な情報を自動制御に利用することができない。このため、従来の自動溶接システムでは、熟練した溶接士に近いレベルまで溶接品質を高めることが困難であった。 Experienced welders make adjustments to the position of the welding torch, etc., based on information that is difficult to quantify, such as not only the positions of the electrode and the edge of the molten pool, but also the shape of the molten pool and how the molten pool fits into the groove boundary of the base material. However, conventional automatic welding systems cannot use information that is difficult to quantify, other than coordinate information, for automatic control. For this reason, it has been difficult to improve welding quality to a level close to that of an experienced welder with conventional automatic welding systems.

本開示は、このような課題に鑑みてなされたものであって、熟練した溶接士の溶接技能を学習した学習モデルを用いて、より溶接品質の高い自動溶接を行うことができる溶接装置、溶接方法、およびプログラムを提供する。 This disclosure was made in consideration of these issues, and provides a welding device, welding method, and program that can perform automatic welding with higher welding quality by using a learning model that learns the welding skills of experienced welders.

本開示の一態様によれば、溶接ワイヤおよび電極の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接装置は、前記制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するカメラと、過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、前記学習用画像を見て溶接士が判断した前記制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データを生成するデータ生成部と、前記学習用データを用いて、前記溶接画像を入力とし、前記制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルを構築する学習部と、前記学習モデルを用いて、取得した前記溶接画像における前記制御対象の操作の適正度合を推定する推定部と、前記操作の適正度合の推定結果に基づいて、前記制御対象を制御する制御部と、を備える。 According to one aspect of the present disclosure, a welding device that performs welding by controlling at least one of the control objects, a welding wire and an electrode, includes a camera that captures a welding image including the tip of the control object and the welding point, a data generation unit that generates learning data including a learning image that is a welding image captured in the past and information indicating the appropriateness of the operation of the control object judged by a welder by looking at the learning image, a learning unit that uses the learning data to construct a learning model that takes the welding image as an input and outputs the appropriateness of the operation of the control object, an estimation unit that uses the learning model to estimate the appropriateness of the operation of the control object in the acquired welding image, and a control unit that controls the control object based on the estimation result of the appropriateness of the operation.

本開示の一態様によれば、溶接ワイヤおよび電極の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接方法は、前記制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するステップと、過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、前記学習用画像を見て溶接士が判断した前記制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データを生成するステップと、前記学習用データを用いて、前記溶接画像を入力とし、前記制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルを構築するステップと、前記学習モデルを用いて、取得した前記溶接画像における前記制御対象の操作の適正度合を推定するステップと、前記操作の適正度合の推定結果に基づいて、前記制御対象を制御するステップと、を有する。 According to one aspect of the present disclosure, a welding method for controlling at least one of the control objects, a welding wire and an electrode, to perform welding includes the steps of: capturing a welding image including the tip of the control object and the welding location; generating learning data including a learning image that is a previously captured welding image and information indicating the appropriateness of the operation of the control object judged by a welder by looking at the learning image; using the learning data to construct a learning model that inputs the welding image and outputs the appropriateness of the operation of the control object; using the learning model to estimate the appropriateness of the operation of the control object in the acquired welding image; and controlling the control object based on the estimated result of the appropriateness of the operation.

本開示の一態様によれば、プログラムは、溶接ワイヤおよび電極の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接装置に、前記制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するステップと、過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、前記学習用画像を見て溶接士が判断した前記制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データを生成するステップと、前記学習用データを用いて、前記溶接画像を入力とし、前記制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルを構築するステップと、前記学習モデルを用いて、取得した前記溶接画像における前記制御対象の操作の適正度合を推定するステップと、前記操作の適正度合の推定結果に基づいて、前記制御対象を制御するステップと、を実行させる。 According to one aspect of the present disclosure, the program causes a welding device that performs welding by controlling at least one of the control objects, a welding wire and an electrode, to execute the steps of: capturing a welding image including the tip of the control object and the welding location; generating learning data including a learning image that is a previously captured welding image and information indicating the appropriateness of the operation of the control object judged by a welder by looking at the learning image; using the learning data, constructing a learning model that inputs the welding image and outputs the appropriateness of the operation of the control object; using the learning model, estimating the appropriateness of the operation of the control object in the acquired welding image; and controlling the control object based on the estimated result of the appropriateness of the operation.

本開示に係る溶接装置、溶接方法、およびプログラムによれば、熟練した溶接士の溶接技能を学習した学習モデルを用いて、より溶接品質の高い自動溶接を行うことができる。 The welding device, welding method, and program disclosed herein use a learning model that has learned the welding skills of experienced welders to perform automatic welding with higher welding quality.

本開示の第1の実施形態に係る溶接装置の全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a welding device according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第1の実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a functional configuration of a control device according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の第1の実施形態に係る溶接装置の学習モード時の処理の一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of a process in a learning mode of the welding device according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第1の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of learning data according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第1の実施形態に係る溶接装置の制御モード時の処理の一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of a process in a control mode of the welding device according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第2の実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration of a control device according to a second embodiment of the present disclosure. 本開示の第3の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of learning data according to a third embodiment of the present disclosure. 本開示の第4の実施形態に係る溶接装置の全体構成を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an overall configuration of a welding device according to a fourth embodiment of the present disclosure. 本開示の第4の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of learning data according to a fourth embodiment of the present disclosure. 本開示の第5の実施形態に係る溶接装置の全体構成を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an overall configuration of a welding device according to a fifth embodiment of the present disclosure. 本開示の第5の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of learning data according to a fifth embodiment of the present disclosure. 本開示の第6の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining functions of a control device according to a sixth embodiment of the present disclosure. 本開示のその他の実施形態に係る溶接装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration of a welding device according to another embodiment of the present disclosure.

<第1の実施形態>
以下、本開示の第1の実施形態に係る溶接装置1について、図1~図5を参照しながら説明する。
First Embodiment
Hereinafter, a welding device 1 according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.

(溶接装置の全体構成)
図1は、本開示の第1の実施形態に係る溶接装置の全体構成を示す概略図である。
図1に示すように、溶接装置1は、本体部10と、制御装置20とを備えている。
(Overall configuration of welding equipment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a welding device according to a first embodiment of the present disclosure.
As shown in FIG. 1 , the welding device 1 includes a main body 10 and a control device 20 .

本体部10は、制御装置20の制御に従って、母材3に対するアーク溶接を実行する。本体部10は、溶接トーチ100と、溶接ワイヤ供給部110と、カメラ120とを備えている。 The main body 10 performs arc welding on the base material 3 under the control of the control device 20. The main body 10 includes a welding torch 100, a welding wire supply unit 110, and a camera 120.

溶接トーチ100には、タングステン等からなる電極101が取り付けられている。 An electrode 101 made of tungsten or the like is attached to the welding torch 100.

溶接ワイヤ供給部110は、ワイヤノズル111を介して溶接ワイヤ40を母材3の溶接個所に向けて送出する。 The welding wire supply unit 110 delivers the welding wire 40 through the wire nozzle 111 toward the welding point of the base material 3.

溶接トーチ100が電極101に電力を供給すると、電極101からのアーク放電により母材3(開先31)が溶融し、溶接ワイヤ40の先端部分が母材3の溶融部に供給されることで溶融し、母材および溶接ワイヤが希釈した溶融池41が形成される。この溶融池が冷えて固化することにより、母材3が溶接される。 When the welding torch 100 supplies power to the electrode 101, the base material 3 (groove 31) melts due to arc discharge from the electrode 101, and the tip of the welding wire 40 is supplied to the molten part of the base material 3 and melts, forming a molten pool 41 in which the base material and welding wire are diluted. This molten pool cools and solidifies, welding the base material 3.

カメラ120は、電極101および溶接ワイヤ40の先端と、母材3の溶接個所とを含む溶接画像を撮影する。 The camera 120 captures a welding image including the electrode 101, the tip of the welding wire 40, and the welded portion of the base material 3.

制御装置20は、カメラ120が撮影した溶接画像に基づいて、電極101および溶接ワイヤ40の少なくとも一方の制御対象を制御するための制御信号を出力する。なお、本実施形態では、図1に示すように、溶接装置1がタングステン等からなる電極101を用いる、いわゆるティグ溶接装置である例について説明する。また、本実施形態に係る制御装置20は、電極101および溶接ワイヤ40の両方を制御対象とする例について説明する。また、このとき電極101の制御においては電極を左右に揺動させる(ウィービング幅)の制御も含む。 The control device 20 outputs a control signal for controlling at least one of the control objects, the electrode 101 and the welding wire 40, based on the welding image captured by the camera 120. In this embodiment, as shown in FIG. 1, an example is described in which the welding device 1 is a so-called TIG welding device that uses an electrode 101 made of tungsten or the like. In addition, an example is described in which the control device 20 according to this embodiment controls both the electrode 101 and the welding wire 40. In addition, the control of the electrode 101 at this time also includes control of swinging the electrode left and right (weaving width).

なお、他の実施形態では、溶接装置1は、マグ溶接装置、ミグ溶接装置等であってもよい。この場合、溶接トーチ100は、電極101に代えて、溶接ワイヤ供給部110から溶接トーチ100内に送出された溶接ワイヤ40を使用する。また、このとき、制御装置20は、溶接ワイヤ40のみを制御対象とする。 In other embodiments, the welding device 1 may be a MAG welding device, a MIG welding device, or the like. In this case, the welding torch 100 uses a welding wire 40 fed into the welding torch 100 from a welding wire supply unit 110 instead of the electrode 101. In this case, the control device 20 controls only the welding wire 40.

制御信号は、例えば、電極101の位置、溶接ワイヤ40の位置、および溶接ワイヤ40の引き出し量(送出量)などを指示する信号である。溶接トーチ100は、制御装置20の制御信号に従って、電極101の位置を左右方向(±Y方向)に移動する。溶接ワイヤ供給部110は、制御装置20の制御信号に従って、溶接ワイヤ40の位置を上下方向(±Z方向)、および左右方向(±Y方向)に移動する。また、溶接ワイヤ供給部110は、制御装置20の制御信号に従って、溶接ワイヤ40を母材3に向けて送出する。 The control signal is a signal that indicates, for example, the position of the electrode 101, the position of the welding wire 40, and the amount of welding wire 40 that is pulled out (fed out). The welding torch 100 moves the position of the electrode 101 in the left-right direction (±Y direction) in accordance with the control signal of the control device 20. The welding wire supply unit 110 moves the position of the welding wire 40 in the up-down direction (±Z direction) and left-right direction (±Y direction) in accordance with the control signal of the control device 20. The welding wire supply unit 110 also feeds the welding wire 40 toward the base material 3 in accordance with the control signal of the control device 20.

(制御装置の機能構成)
図2は、本開示の第1の実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。
図2に示すように、制御装置20は、プロセッサ21と、メモリ22と、ストレージ23と、通信インタフェース24とを備えている。
(Functional configuration of the control device)
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the control device according to the first embodiment of the present disclosure.
As shown in FIG. 2, the control device 20 includes a processor 21, a memory 22, a storage 23, and a communication interface 24.

プロセッサ21は、所定のプログラムに従って動作することにより、取得部210、推定部211、制御部212、データ生成部213、および学習部214としての機能を発揮する。 The processor 21 operates according to a predetermined program to perform the functions of an acquisition unit 210, an estimation unit 211, a control unit 212, a data generation unit 213, and a learning unit 214.

取得部210は、本体部10のカメラ120が撮影した溶接画像を取得する。 The acquisition unit 210 acquires the welding image captured by the camera 120 of the main body unit 10.

推定部211は、溶接画像を入力とし、溶接ワイヤ40および電極101の操作の適正度合を出力とする学習モデルMを用いて、取得した溶接画像における溶接ワイヤ40および電極101の操作の適正度合を推定する。なお、推定部211は、後述の学習部214により予め学習済みの学習モデルMをストレージ23から読み出して使用する。 The estimation unit 211 estimates the appropriateness of the operation of the welding wire 40 and the electrode 101 in the acquired welding image using a learning model M that takes a welding image as input and outputs the appropriateness of the operation of the welding wire 40 and the electrode 101. The estimation unit 211 reads out from the storage 23 the learning model M that has been previously learned by the learning unit 214 described below and uses it.

推定部211は、例えば、電極101の左右および上下それぞれの方向への移動に対する操作の適正度合を、「過大」、「適正」、「過小」の三段階で推定する。また、推定部211は、溶接ワイヤ40の左右および上下それぞれの方向への移動に対する操作を、「過大」、「適正」、「過小」の三段階で推定する。なお、推定部211は、溶接ワイヤ40の引き出し量に関する操作を「過大」、「適正」、「過小」の三段階でさらに表してもよい。また、他の実施形態では、操作の評価を三段階よりも多く細分化してもよい。 For example, the estimation unit 211 estimates the appropriateness of the operation for the movement of the electrode 101 in each of the left-right and up-down directions in three stages: "excessive," "appropriate," and "inadequate." The estimation unit 211 also estimates the operation for the movement of the welding wire 40 in each of the left-right and up-down directions in three stages: "excessive," "appropriate," and "inadequate." The estimation unit 211 may further express the operation regarding the amount of withdrawal of the welding wire 40 in three stages: "excessive," "appropriate," and "inadequate." In other embodiments, the evaluation of the operation may be divided into more than three stages.

制御部212は、推定部211の推定結果に基づいて、溶接ワイヤ40および電極101を制御する。例えば、制御部212は、電極101の左方向への操作について、「過大」と推定された場合は電極101を右方向へ、「過少」と推定された場合は電極101を左方向へ移動する制御信号を生成して、溶接トーチ100へ出力する。そうすると、溶接トーチ100は、制御信号に従って、電極101を左右へ移動する。また、制御部212は、電極101の左方向への操作について、「適正」と評価された場合は電極101の左右方向への移動制御を行わない(制御信号を出力しない、または、左右方向の位置を保持する制御信号を出力する)。そうすると、溶接トーチ100は、次の制御信号を受け付けるまで、電極101の左右方向の位置を移動しない。 The control unit 212 controls the welding wire 40 and the electrode 101 based on the estimation result of the estimation unit 211. For example, the control unit 212 generates a control signal to move the electrode 101 to the right if the operation of the electrode 101 to the left is estimated to be "excessive," and outputs the control signal to the welding torch 100 to move the electrode 101 to the left if the operation is estimated to be "insufficient." The welding torch 100 then moves the electrode 101 to the left or right in accordance with the control signal. Also, the control unit 212 does not control the left or right movement of the electrode 101 if the operation of the electrode 101 to the left is evaluated to be "appropriate" (does not output a control signal, or outputs a control signal that maintains the left or right position). The welding torch 100 then does not move the position of the electrode 101 to the left or right until it receives the next control signal.

データ生成部213は、過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、学習用画像を撮影した際に溶接士が行った溶接ワイヤ40および電極101の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データを生成する。 The data generation unit 213 generates learning data that includes learning images, which are welding images captured in the past, and information indicating the degree of appropriateness of the operation of the welding wire 40 and the electrode 101 performed by the welder when the learning image was captured.

学習部214は、学習用データを用いて深層学習を行うことにより、学習モデルMを構築する。 The learning unit 214 constructs a learning model M by performing deep learning using the learning data.

メモリ22は、プロセッサ21の動作に必要なメモリ領域を有する。 Memory 22 has memory space necessary for the operation of processor 21.

ストレージ23は、いわゆる補助記憶装置であって、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等である。ストレージ23には、カメラ120が撮影した溶接画像や、学習済みの学習モデルMなどが記憶される。 Storage 23 is a so-called auxiliary storage device, such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD). Storage 23 stores welding images captured by camera 120, a trained learning model M, and the like.

通信インタフェース24は、外部装置(本体部10など)との間で各種情報(信号)の送受信を行うためのインタフェースである。 The communication interface 24 is an interface for sending and receiving various information (signals) with an external device (such as the main body 10).

なお、制御装置20のプロセッサ21が実行する所定のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶される。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。さらに、このプログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 The predetermined program executed by the processor 21 of the control device 20 is stored in a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, etc. The computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer that receives the program may execute the program. Furthermore, the program may be for realizing part of the above-mentioned functions. Furthermore, the program may be a so-called differential file (differential program) that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.

本実施形態に係る制御装置20は、学習モードおよび制御モードの2つのモードを有している。制御装置20は、学習モード時、学習部214による学習モデルMの構築を行う。また、制御装置20は、制御モード時、学習部214により学習済みの学習モデルMを使って、溶接装置1の本体部10の制御(溶接の自動実行)を行う。以下、各モード時の処理の詳細について説明する。 The control device 20 according to this embodiment has two modes: a learning mode and a control mode. In the learning mode, the control device 20 constructs a learning model M by the learning unit 214. In addition, in the control mode, the control device 20 controls the main body 10 of the welding device 1 (automatic execution of welding) using the learning model M that has been learned by the learning unit 214. The details of the processing in each mode are described below.

(学習モードの処理フロー)
図3は、本開示の第1の実施形態に係る溶接装置の学習モード時の処理の一例を示すフローチャートである。
ここでは、図3を参照しながら、学習モードにおける溶接装置1の処理の流れについて説明する。
(Learning mode process flow)
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a process in a learning mode of the welding device according to the first embodiment of the present disclosure.
Here, the flow of processing by the welding device 1 in the learning mode will be described with reference to FIG.

まず、制御装置20の学習部214は、学習に用いる溶接画像および操作情報を取得する(ステップS100)。例えば、学習部214は、過去に溶接士(熟練した溶接士)が実施した溶接の様子を撮影した複数の溶接画像と、各溶接画像を撮影したときに溶接士が電極101および溶接ワイヤ40に対し行った操作の内容(操作情報)とを対応付けて取得する。 First, the learning unit 214 of the control device 20 acquires welding images and operation information to be used for learning (step S100). For example, the learning unit 214 acquires a plurality of welding images that have been captured of welding performed in the past by a welder (an experienced welder) and the contents of the operation (operation information) that the welder performed on the electrode 101 and the welding wire 40 when capturing each welding image, in association with each other.

また、データ生成部213は、取得した溶接画像および操作情報に基づいて、学習用データD1および評価用データD2を作成する(ステップS101)。 The data generation unit 213 also creates learning data D1 and evaluation data D2 based on the acquired welding image and operation information (step S101).

図4は、本開示の第1の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。
例えば、図4に示すように、データ生成部213は、各溶接画像について、電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合を示すラベル(正解データ)を付加して、学習用データD1を生成する。例えば、電極101および溶接ワイヤ40のそれぞれについて「過大」、「適正」、「過小」のいずれかが入力される。データ生成部213は、同様に、全ての溶接画像について、操作がどの方向に対して「過大」、「適正」、「過小」であるか、ラベル付けを行う。なお、溶接士が各溶接画像を見て、ラベルを指定する操作を行ってもよい。データ生成部213は、各溶接画像について、溶接士が指定したラベルを付加して学習用データD1を生成する。また、データ生成部213は、ラベル付けを行った学習用データD1のうち、一部を評価用データD2として分割しておく。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of learning data according to the first embodiment of the present disclosure.
For example, as shown in FIG. 4, the data generating unit 213 generates learning data D1 by adding a label (correct answer data) indicating the degree of appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 to each welding image. For example, one of "excessive", "appropriate", and "inadequate" is input for each of the electrode 101 and the welding wire 40. The data generating unit 213 similarly labels all welding images to indicate the direction of the operation as "excessive", "appropriate", or "inadequate". Note that the welder may view each welding image and perform an operation to specify a label. The data generating unit 213 generates learning data D1 by adding a label specified by the welder to each welding image. The data generating unit 213 also divides a part of the labeled learning data D1 into evaluation data D2.

なお、データ生成部213は、操作情報の時系列に基づいて、各溶接画像における電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合を判断し、ラベルを自動的に付加してもよい。例えば、図4に示す溶接画像に対応付けられた操作情報と、その前の時刻の操作情報から、溶接士が電極101の右への移動を止めて左に移動させる操作、および、溶接ワイヤ40を停止する操作(無操作)を行ったことを検出したとする。この場合、データ生成部213は、この溶接画像について、電極101の左右方向(右方向)への操作が「過大」であり、溶接ワイヤ40の左右方向の操作が「適正」であるとのラベルを付加する。また、例えば、操作情報の時系列から、電極101を右に移動し続ける操作を検出した場合に、データ生成部213は、電極101の左右方向(右方向)への操作が「過小」であるとのラベルを付加する。 The data generating unit 213 may determine the appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 in each welding image based on the time series of the operation information, and automatically add a label. For example, it is assumed that the operation information associated with the welding image shown in FIG. 4 and the operation information at the previous time detect that the welder stops moving the electrode 101 to the right and moves it to the left, and stops the welding wire 40 (no operation). In this case, the data generating unit 213 adds a label to this welding image indicating that the operation of the electrode 101 in the left-right direction (right direction) is "excessive" and that the operation of the welding wire 40 in the left-right direction is "appropriate". Also, for example, when the operation of continuing to move the electrode 101 to the right is detected from the time series of the operation information, the data generating unit 213 adds a label indicating that the operation of the electrode 101 in the left-right direction (right direction) is "insufficient".

次に、学習部214は、溶接画像(学習用画像)と、ラベル(正解データ)とからなる学習用データD1を用いて深層学習を行った学習モデルMを構築する(ステップS102)。 Next, the learning unit 214 constructs a learning model M through deep learning using learning data D1 consisting of welding images (learning images) and labels (correct answer data) (step S102).

例えば、図4に示すように、溶接個所を撮影した溶接画像には母材3、開先31、電極101、溶接ワイヤ40、溶融池41、ビード42、アークAなど様々な要素が含まれる。上記したように、熟練した溶接士は、溶融池41の端部位置や、電極101および溶接ワイヤ40の先端位置などの位置情報のみではなく、溶融池41の開先31の境界へのかかり具合(開先の濡れ性)、溶融池41の溶接済み箇所(ビード42上)へのかかり具合などの定量化が困難な情報も加味して、電極101および溶接ワイヤ40の操作量を調節している。本実施形態に係る溶接装置1において、学習部214は、溶接画像の特徴量と、この溶接画像を見て溶接士が実行した操作との関係を学習することにより、定量化が困難な情報を学習モデルMに組み込むことが可能となる。これにより、学習部214は、溶接画像に基づいて、熟練した溶接士の判断により近い推定を行うことができる学習モデルMを構築することができる。 For example, as shown in FIG. 4, a welding image of a welding point includes various elements such as the base material 3, the groove 31, the electrode 101, the welding wire 40, the molten pool 41, the bead 42, and the arc A. As described above, an experienced welder adjusts the amount of operation of the electrode 101 and the welding wire 40 by taking into account not only positional information such as the end position of the molten pool 41 and the tip positions of the electrode 101 and the welding wire 40, but also information that is difficult to quantify, such as the degree to which the molten pool 41 touches the boundary of the groove 31 (wettability of the groove) and the degree to which the molten pool 41 touches the welded portion (on the bead 42). In the welding device 1 according to this embodiment, the learning unit 214 learns the relationship between the feature amount of the welding image and the operation performed by the welder by looking at this welding image, thereby making it possible to incorporate information that is difficult to quantify into the learning model M. As a result, the learning unit 214 can build a learning model M that can make an estimate closer to the judgment of an experienced welder based on the welding image.

次に、学習部214は、ステップS102で構築した学習モデルMを学習用データD1で評価する(ステップS103)。この学習用データD1は、ステップS102と同じデータセットが用いられる。具体的には、学習部214は、学習モデルMに学習用データD1の溶接画像のみを入力して、各溶接画像の操作量の適正度合を出力させる。学習部214は、学習モデルMの各溶接画像の出力結果と、正解データとに基づいて、学習用データD1の性能評価を行う。 Next, the learning unit 214 evaluates the learning model M constructed in step S102 with the learning data D1 (step S103). The same data set as in step S102 is used for this learning data D1. Specifically, the learning unit 214 inputs only the welding images of the learning data D1 to the learning model M, and outputs the appropriateness of the operation amount for each welding image. The learning unit 214 performs a performance evaluation of the learning data D1 based on the output results of each welding image of the learning model M and the correct answer data.

さらに、学習部214は、ステップS102で構築した学習モデルMを評価用データD2で評価する(ステップS104)。この評価用データD2は、学習モデルMの学習に用いられていないデータセットである。学習部214は、学習モデルMに評価用データD2の溶接画像のみを入力して、各溶接画像の操作量の適正度合を出力させる。学習部214は、学習モデルMの各溶接画像の出力結果と、正解データとに基づいて、評価用データD2の性能評価を行う。なお、学習部214は、学習用データD1および評価用データD2それぞれに対する性能評価結果として、例えば、正解率、損失関数などを算出する。 Furthermore, the learning unit 214 evaluates the learning model M constructed in step S102 with the evaluation data D2 (step S104). This evaluation data D2 is a data set that has not been used in learning the learning model M. The learning unit 214 inputs only the welding images of the evaluation data D2 to the learning model M, and causes it to output the appropriateness of the operation amount for each welding image. The learning unit 214 performs a performance evaluation of the evaluation data D2 based on the output results of each welding image of the learning model M and the correct answer data. The learning unit 214 calculates, for example, an accuracy rate, a loss function, etc. as performance evaluation results for each of the learning data D1 and the evaluation data D2.

また、学習部214は、学習モデルMと、学習用データD1の性能評価結果と、評価用データD2の性能評価結果とを紐づけてストレージ23に記憶する(ステップS105)。 The learning unit 214 also links the learning model M, the performance evaluation results of the learning data D1, and the performance evaluation results of the evaluation data D2, and stores them in the storage 23 (step S105).

次に、学習部214は、終了条件を満たしたか判断する(ステップS106)。例えば、学習部214は、学習用データD1の性能評価結果と、評価用データD2の性能評価結果がいずれも所定値以上で収束した場合に、終了条件を満たしたと判断する(ステップS106;YES)。この場合、学習部214は、構築した複数の学習モデルMのうち、最も性能評価結果の高い学習モデルMを、制御モードで使用するモデルとして採用する(ステップS107)。 Next, the learning unit 214 determines whether the termination condition is satisfied (step S106). For example, the learning unit 214 determines that the termination condition is satisfied when the performance evaluation result of the learning data D1 and the performance evaluation result of the evaluation data D2 both converge to a predetermined value or higher (step S106; YES). In this case, the learning unit 214 adopts the learning model M with the highest performance evaluation result among the multiple learning models M constructed as the model to be used in the control mode (step S107).

一方、学習部214は、終了条件を満たしていない場合(ステップS106;NO)、ステップS102に戻り、新たに学習モデルMを構築する。 On the other hand, if the termination condition is not met (step S106; NO), the learning unit 214 returns to step S102 and constructs a new learning model M.

(制御モードの処理フロー)
図5は、本開示の第1の実施形態に係る溶接装置の制御モード時の処理の一例を示すフローチャートである。
ここでは、図5を参照しながら、制御モードにおける溶接装置1の処理の流れについて説明する。
(Control mode process flow)
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a process in the control mode of the welding device according to the first embodiment of the present disclosure.
Here, the flow of processing by the welding device 1 in the control mode will be described with reference to FIG.

溶接装置1が母材3の溶接を自動実行する際、カメラ120は、母材3の溶接個所を撮影する。制御装置20の取得部210は、カメラ120が撮影した溶接画像を取得する(ステップS110)。 When the welding device 1 automatically performs welding of the base material 3, the camera 120 captures an image of the welding point of the base material 3. The acquisition unit 210 of the control device 20 acquires the welding image captured by the camera 120 (step S110).

次に、推定部211は、現時点における電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合を推定する(ステップS111)。具体的には、推定部211は、学習モデルMに取得した溶接画像を入力して、出力された推定結果(「過大」、「適正」、「過小」の何れかを示す情報)を得る。 Next, the estimation unit 211 estimates the appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 at the current time (step S111). Specifically, the estimation unit 211 inputs the acquired welding image to the learning model M and obtains an output estimation result (information indicating either "excessive," "appropriate," or "insufficient").

次に、制御部212は、推定部211の推定結果に基づいて、電極101および溶接ワイヤ40を制御するための制御信号を生成し、溶接トーチ100および溶接ワイヤ供給部110それぞれに出力する(ステップS112)。例えば、図4の例のように、電極101の右方向への操作が「過大」である場合、制御部212は、電極101を左方向に移動させる制御信号を生成して、溶接トーチ100に出力する。また、図4の例のように、溶接ワイヤ40の下方向への操作が「過小」である場合、制御部212は、電極101を下方向に移動させる制御信号を生成して、溶接トーチ100に出力する。さらに、図4の例のように、電極101の下方向への操作、および溶接ワイヤ40の右方向への操作が「適正」である場合、制御部212は、電極101の上下方向の移動、および、溶接ワイヤ40の左右方向への移動が不要であると判断し、溶接ワイヤ供給部110にこれらの移動に関する制御信号を出力しなくてもよい。 Next, the control unit 212 generates control signals for controlling the electrode 101 and the welding wire 40 based on the estimation result of the estimation unit 211, and outputs the control signals to the welding torch 100 and the welding wire supply unit 110 (step S112). For example, as in the example of FIG. 4, if the operation of the electrode 101 in the right direction is "excessive", the control unit 212 generates a control signal to move the electrode 101 in the left direction and outputs the control signal to the welding torch 100. Also, as in the example of FIG. 4, if the operation of the welding wire 40 in the downward direction is "insufficient", the control unit 212 generates a control signal to move the electrode 101 in the downward direction and outputs the control signal to the welding torch 100. Furthermore, as in the example of FIG. 4, if the downward movement of the electrode 101 and the rightward movement of the welding wire 40 are "proper," the control unit 212 determines that the up-down movement of the electrode 101 and the left-right movement of the welding wire 40 are unnecessary, and does not need to output control signals related to these movements to the welding wire supply unit 110.

溶接装置1は、時々刻々と図5の一連の処理を繰り返して、自動的に溶接を行う。 The welding device 1 performs welding automatically by repeatedly executing the series of steps shown in FIG. 5.

(作用、効果)
以上のように、本実施形態に係る溶接装置1は、電極101および溶接ワイヤ40の先端と、母材3の溶接個所とを含む溶接画像を撮影するカメラ120と、過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、学習用画像を見て溶接士が判断した電極101および溶接ワイヤ40の操作とを含む学習用データを用いて学習モデルMを構築する学習部214と、学習モデルMを用いて、取得した溶接画像における操作の適正度合を推定する推定部211と、推定部211の推定結果に基づいて電極101および溶接ワイヤ40を制御する制御部212と、を備える。
(Action, Effect)
As described above, the welding apparatus 1 according to this embodiment includes a camera 120 that captures a welding image including the electrode 101 and the tip of the welding wire 40 and the welding point of the base material 3, a learning unit 214 that constructs a learning model M using learning data including learning images that are welding images captured in the past and the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 determined by the welder by looking at the learning images, an estimation unit 211 that uses the learning model M to estimate the appropriateness of the operation in the acquired welding image, and a control unit 212 that controls the electrode 101 and the welding wire 40 based on the estimation result of the estimation unit 211.

例えば、電極、溶接ワイヤ、溶融池などの位置関係が同じであっても、溶接士は、溶接画像から得られる溶接個所の様々な状態(例えば、開先の濡れ性など)との組み合わせから、電極や溶接ワイヤの操作が適正であるか、過大または過小であるか、異なる判断をする場合がある。このため、従来技術のように、各部の位置座標のみに基づいて電極や溶接ワイヤの制御を行った場合、溶接士の判断とは異なる制御を行ってしまい、溶接士が手動で溶接するよりも溶接品質が低下する可能性があった。これに対し、本実施形態に係る溶接装置1は、上記したように、学習用画像の特徴量と、溶接士が学習用画像内の溶接個所の状態を見ながら実行する操作との関係を学習することにより、各部の位置情報のみならず、溶接士が溶接の判断に用いる情報であって、定量化が困難な情報についても学習モデルMに組み込むことが可能となる。これにより、制御モード時の溶接装置1は、学習モデルMにより、操作の適正度合(例えば、操作が「過大」か、「適正」か、「過小」か)を、溶接士の判断に近いレベルで推定することができる。また、溶接装置1は、この推定結果に基づいて電極101および溶接ワイヤ40を制御して自動溶接を行うことにより、溶接士が手動で行った場合の溶接品質に近づけることができる。つまり、本実施形態に係る溶接装置1は、溶接画像内の各部の位置情報のみに基づいて制御を行う従来技術と比較して、溶接品質の高い自動溶接を行うことができる。 For example, even if the positional relationship of the electrode, welding wire, molten pool, etc. is the same, the welder may make different judgments as to whether the operation of the electrode and welding wire is appropriate, excessive, or insufficient, based on the combination of various conditions of the welding point obtained from the welding image (e.g., wettability of the groove, etc.). For this reason, if the electrode and welding wire are controlled based only on the position coordinates of each part, as in the conventional technology, control different from the welder's judgment may be performed, and the welding quality may be lower than if the welder were to weld manually. In contrast, as described above, the welding device 1 according to this embodiment learns the relationship between the feature amount of the learning image and the operation performed by the welder while looking at the state of the welding point in the learning image, and it is possible to incorporate not only the position information of each part but also information that the welder uses to judge welding and that is difficult to quantify into the learning model M. As a result, the welding device 1 in the control mode can estimate the appropriateness of the operation (e.g., whether the operation is "excessive", "appropriate", or "insufficient") at a level close to the welder's judgment, using the learning model M. Furthermore, the welding device 1 controls the electrode 101 and the welding wire 40 based on the estimation result to perform automatic welding, thereby achieving welding quality close to that achieved by a manual welder. In other words, the welding device 1 according to this embodiment can perform automatic welding with high welding quality compared to conventional technology that performs control based only on the position information of each part in the welding image.

<第2の実施形態>
次に、本開示の第2の実施形態に係る溶接装置1について、図6を参照しながら説明する。
第1の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a welding device 1 according to a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
Components common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

図6は、本開示の第2の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。
図6に示すように、本実施形態に係るデータ生成部213は、図3のステップS101において、過去に撮影された溶接画像において溶接士が着目しない領域をマスキングした学習用画像を含む学習用データD1を生成する。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of learning data according to the second embodiment of the present disclosure.
As shown in Figure 6, the data generation unit 213 in this embodiment generates learning data D1 in step S101 of Figure 3, which includes learning images in which areas of a welding image captured in the past that are not of interest to the welder are masked.

溶接士は、溶融池41の開先31側面へのなじみ(開先31の形状の変化)や、ビード42への溶融池41の被さり方などを見て、電極101および溶接ワイヤ40の操作量が適正であるかを判断している。例えば、図7に示すように、溶接士は、溶接画像のこれらの特徴が現れる着目領域R1を参照して、操作量の判断を行う。しかしながら、深層学習では、溶接画像内に含まれる分かりやすい特徴(例えば、アークA周辺などの輝度変化の大きな箇所)を学習してしまい、溶接士が実際に着目している領域(着目領域R1)の特徴を十分に学習できない可能性がある。 The welder judges whether the amount of manipulation of the electrode 101 and the welding wire 40 is appropriate by observing the fit of the molten pool 41 to the side of the groove 31 (change in the shape of the groove 31) and the way the molten pool 41 covers the bead 42. For example, as shown in FIG. 7, the welder judges the amount of manipulation by referring to the focus region R1 in which these features appear in the welding image. However, with deep learning, it is possible that the welder will learn easy-to-understand features contained in the welding image (for example, areas with large changes in brightness, such as around the arc A), and will not be able to fully learn the features of the area that the welder is actually focusing on (focus region R1).

このため、本実施形態に係るデータ生成部213は、図6に示すように、溶接画像の溶接士が着目しない非着目領域R2を恣意的にマスキングした学習用データD1を生成する。例えば、データ生成部213は、各溶接画像について、溶接士が指定した領域を非着目領域R2として設定する。非着目領域R2は、一つであってもよいし、複数であってもよい。非着目領域R2として、例えば、電極101や輝度変化の大きいアークAが含まれる領域や、開先肩(溶接されない箇所)が含まれる領域などが設定される。 For this reason, the data generating unit 213 according to this embodiment generates learning data D1 in which non-focused regions R2 of the welding image that the welder does not focus on are arbitrarily masked, as shown in FIG. 6. For example, the data generating unit 213 sets the region designated by the welder as the non-focused region R2 for each welding image. There may be one or more non-focused regions R2. For example, a region that includes the electrode 101 or the arc A with a large change in brightness, or a region that includes the groove shoulder (a portion that is not welded) is set as the non-focused region R2.

また、本実施形態に係る学習部214は、図3のステップS102において、マスキング済みの溶接画像(学習用画像)を含む学習用データD1に基づいて、学習モデルMの学習を行う。 In addition, in step S102 of FIG. 3, the learning unit 214 according to this embodiment learns the learning model M based on the learning data D1 including the masked welding image (learning image).

このようにすることで、溶接装置1は、特定条件の溶接画像でしか学習できない(学習用データD1のサンプル数が少ない)場合であっても、学習モデルMが着目領域R1における共通的特徴量を獲得できるように、効果的に深層学習を行うことができる。また、これにより、溶接装置1は、制御モード時に、溶接画像における着目領域R1に含まれる特徴に基づいて、電極101および溶接ワイヤ40の操作が適正であるか否かを精度よく推定することが可能となる。 In this way, even when the welding device 1 can only learn from welding images under specific conditions (the number of samples of the learning data D1 is small), it can effectively perform deep learning so that the learning model M can acquire common features in the region of interest R1. This also enables the welding device 1 to accurately estimate whether the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 is appropriate or not, based on the features contained in the region of interest R1 in the welding image, during the control mode.

<第3の実施形態>
次に、本開示の第3の実施形態に係る溶接装置1について、図7を参照しながら説明する。
上述の各実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
Third Embodiment
Next, a welding device 1 according to a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
Components common to the above-described embodiments are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

図7は、本開示の第3の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。
図7に示すように、本実施形態に係るデータ生成部213は、図3のステップS101において、過去に撮影された溶接画像の輪郭を抽出した学習用画像を含む学習用データD1を生成する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of learning data according to the third embodiment of the present disclosure.
As shown in FIG. 7, the data generating unit 213 according to this embodiment generates learning data D1 including a learning image obtained by extracting the contour of a welding image captured in the past in step S101 of FIG.

第2の実施形態で述べたように、深層学習では、溶接画像内に含まれる分かりやすい特徴(例えば、アークA周辺などの輝度の変化の大きな箇所)を学習してしまい、実際に溶接士が着目する領域の特徴を十分に学習できない可能性がある。このため、本実施形態に係るデータ生成部213は、溶接士が注目していない領域の学習を行ってしまうことを抑制するために、溶接画像から操作の判断に不要な情報を省略して学習用データD1を生成する。 As described in the second embodiment, deep learning may learn easily recognizable features contained in the welding image (e.g., areas with large changes in brightness, such as around arc A), and may not be able to fully learn the features of the area that the welder actually focuses on. For this reason, the data generation unit 213 in this embodiment generates learning data D1 by omitting information unnecessary for determining the operation from the welding image, in order to prevent learning of areas that the welder does not focus on.

具体的には、データ生成部213は、元となる溶接画像に既知のエッジ検出処理を施して、溶接画像に含まれる各部の輪郭のみを検出して抽出したエッジ画像を生成する。また、データ生成部213は、エッジ画像から、操作の判断に不要な情報を除去する処理をさらに行ってもよい。図7の例では、データ生成部213は、開先の側壁に映る電極の鏡像を除去する処理を行う。 Specifically, the data generating unit 213 performs a known edge detection process on the original welding image to detect and extract only the contours of each part included in the welding image to generate an edge image. The data generating unit 213 may further perform a process to remove information unnecessary for determining the operation from the edge image. In the example of FIG. 7, the data generating unit 213 performs a process to remove the mirror image of the electrode reflected on the side wall of the groove.

また、本実施形態に係る学習部214は、図3のステップS102において、エッジ画像である溶接画像(学習用画像)を含む学習用データD1に基づいて、学習モデルMの学習を行う。 In addition, in step S102 of FIG. 3, the learning unit 214 according to this embodiment learns the learning model M based on the learning data D1 including a welding image (learning image) that is an edge image.

このようにすることで、溶接装置1は、入力となる画像に対して、必要最低限の情報である各部のエッジのみを含む画像を用いることにより、溶接士が注目していない領域を省いて、効率的に学習モデルMを学習することができる。これにより、溶接装置1は、制御モード時に、電極101および溶接ワイヤ40の操作が適正であるか否かを精度よく推定することが可能となる。この結果、溶接装置1は、操作の適正度合に基づいて、電極101および溶接ワイヤ40を適切に制御することができる。 In this way, the welding device 1 can efficiently learn the learning model M by using an image that contains only the edges of each part, which is the minimum amount of information required, for the input image, omitting areas that the welder is not paying attention to. This allows the welding device 1 to accurately estimate whether the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 is appropriate in the control mode. As a result, the welding device 1 can appropriately control the electrode 101 and the welding wire 40 based on the appropriateness of the operation.

<第4の実施形態>
次に、本開示の第4の実施形態に係る溶接装置1について、図8~図9を参照しながら説明する。
上述の各実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
Fourth Embodiment
Next, a welding device 1 according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS.
Components common to the above-described embodiments are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

図8は、本開示の第4の実施形態に係る溶接装置の全体構成を示す概略図である。
図8に示すように、本実施形態に係る溶接装置1は、溶接ワイヤ供給部110のワイヤノズル111に設けられたトルクセンサ112(第1センサ)をさらに備えている。トルクセンサ112は、溶接ワイヤ40の先端が母材3に接触した際、ワイヤノズル111に生じる力を検出する。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an overall configuration of a welding device according to a fourth embodiment of the present disclosure.
8, the welding device 1 according to this embodiment further includes a torque sensor 112 (first sensor) provided on the wire nozzle 111 of the welding wire supply unit 110. The torque sensor 112 detects a force generated in the wire nozzle 111 when the tip of the welding wire 40 comes into contact with the base material 3.

本実施形態に係る取得部210は、図3のステップS100において、トルクセンサ112から、溶接ワイヤ40の母材3への接触状態を検出可能な第1センサ情報をさらに取得する。 In this embodiment, in step S100 of FIG. 3, the acquisition unit 210 further acquires first sensor information from the torque sensor 112 that can detect the contact state of the welding wire 40 with the base material 3.

図9は、本開示の第4の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。
データ生成部213は、図3のステップS101において、第1センサ情報に基づいて溶接ワイヤ40の操作を検出して、溶接ワイヤ40の上下方向(±Z方向)における操作の適正度合を特定する。また、データ生成部213は、トルクセンサ112のセンサ情報と同時刻に取得した溶接画像に溶接ワイヤ40の上下方向(±Z方向)における操作の適正度合を示す情報(ラベル)を付加した学習用データD1(図9)を生成する。例えば、トルクセンサ112の第1センサ情報の時系列から、溶接士が溶接ワイヤ40を下側へ移動し続ける操作を行ったことを検出した場合、データ生成部213は、このセンサ情報に対応する溶接画像に溶接ワイヤ40の上下方向(下方向)への操作が「過小」であるとのラベルを付加する。なお、他の実施形態では、溶接士が溶接画像および第1センサ情報の組み合わせを見て、ラベルを指定してもよい。この場合、データ生成部213は、溶接画像に溶接士が指定したラベルを付した学習用データD1を生成する。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of learning data according to the fourth embodiment of the present disclosure.
In step S101 of FIG. 3, the data generating unit 213 detects the operation of the welding wire 40 based on the first sensor information, and specifies the appropriateness of the operation in the up-down direction (±Z direction) of the welding wire 40. The data generating unit 213 also generates learning data D1 (FIG. 9) by adding information (label) indicating the appropriateness of the operation in the up-down direction (±Z direction) of the welding wire 40 to the welding image acquired at the same time as the sensor information of the torque sensor 112. For example, when it is detected from the time series of the first sensor information of the torque sensor 112 that the welder has performed an operation of continuously moving the welding wire 40 downward, the data generating unit 213 adds a label indicating that the operation in the up-down direction (downward direction) of the welding wire 40 is "too small" to the welding image corresponding to this sensor information. In another embodiment, the welder may specify a label by looking at a combination of the welding image and the first sensor information. In this case, the data generating unit 213 generates learning data D1 by adding a label specified by the welder to the welding image.

学習部214は、図3のステップS102において、データ生成部213が生成した学習用データD1に基づいて学習モデルMを学習する。 In step S102 of FIG. 3, the learning unit 214 learns the learning model M based on the learning data D1 generated by the data generation unit 213.

図8の例のように、カメラ120を溶接個所の斜め上前方(+Z方向且つ+X方向)に配置したとき、特に溶接ワイヤ40の剛性が小さく柔らかい(溶けやすい)場合においては、溶接画像における溶接ワイヤ40の位置の差異がわずかとなる。そうすると、溶接画像から溶接ワイヤ40の上下方向(±Z方向)の位置を特定することが困難となる場合がある。これに対し、本実施形態に係る溶接装置1は、トルクセンサ112で検出した溶接ワイヤ40の接触状態から、溶接ワイヤ40の上下方向における操作の適正度合を学習した学習モデルMを構築することが可能となる。 As in the example of FIG. 8, when the camera 120 is positioned diagonally above and in front of the welding point (in the +Z and +X directions), the difference in the position of the welding wire 40 in the welding image is slight, especially when the welding wire 40 has low rigidity and is soft (easily melted). This may make it difficult to identify the vertical (±Z) position of the welding wire 40 from the welding image. In response to this, the welding device 1 according to the present embodiment is capable of constructing a learning model M that learns the appropriateness of the operation of the welding wire 40 in the vertical direction from the contact state of the welding wire 40 detected by the torque sensor 112.

また、制御モード時には、取得部210は、図5のステップS110において、溶接画像とともに、トルクセンサ112の第1センサ情報を取得する。推定部211は、図5のステップS111において、溶接画像と第1センサ情報とを学習モデルMに入力し、現時点における電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合を出力として得る。また、制御部212は、図5のステップS112において、電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合に基づいて、電極101および溶接ワイヤ40を制御するための制御信号を生成および出力する。これにより、溶接装置1は、制御モード時に、溶接ワイヤ40の上下方向における操作が適正であるか否かについても、精度よく推定することが可能となる。このため、溶接装置1は、溶接ワイヤ40の上下方向についても適切に制御して、溶接品質をさらに向上させることができる。 In addition, in the control mode, the acquisition unit 210 acquires the first sensor information of the torque sensor 112 together with the welding image in step S110 of FIG. 5. In step S111 of FIG. 5, the estimation unit 211 inputs the welding image and the first sensor information into the learning model M and obtains the current degree of appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 as an output. In addition, in step S112 of FIG. 5, the control unit 212 generates and outputs a control signal for controlling the electrode 101 and the welding wire 40 based on the degree of appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40. This allows the welding device 1 to accurately estimate whether the operation of the welding wire 40 in the up-down direction is appropriate in the control mode. Therefore, the welding device 1 can also appropriately control the up-down direction of the welding wire 40 to further improve the welding quality.

なお、第4の実施形態では、データ生成部213が、トルクセンサ112のセンサ情報に基づき、溶接ワイヤ40の上下方向の操作の適正度合の情報(ラベル)を付加した学習用データD1を生成する例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、データ生成部213は、トルクセンサ112の第1センサ情報を直接、学習用データD1に含めてもよい。学習部214は、溶接画像と、ラベルと、トルクセンサ112の第1センサ情報とに基づいて、電極101の左右方向の操作の適正度合と、溶接ワイヤ40の左右方向および上下方向の操作の適正度合とを学習する。このような態様であっても、溶接装置1は、溶接ワイヤ40の上下方向における操作が適正であるか否かについて精度よく推定することが可能となる。 In the fourth embodiment, the data generating unit 213 generates the learning data D1 to which information (label) on the appropriateness of the operation of the welding wire 40 in the up-down direction is added based on the sensor information of the torque sensor 112, but the present invention is not limited to this. In other embodiments, the data generating unit 213 may directly include the first sensor information of the torque sensor 112 in the learning data D1. The learning unit 214 learns the appropriateness of the operation of the electrode 101 in the left-right direction and the appropriateness of the operation of the welding wire 40 in the left-right direction and the up-down direction based on the welding image, the label, and the first sensor information of the torque sensor 112. Even in this embodiment, the welding device 1 can accurately estimate whether the operation of the welding wire 40 in the up-down direction is appropriate.

<第5の実施形態>
次に、本開示の第5の実施形態に係る溶接装置1について、図10~図11を参照しながら説明する。
上述の各実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
Fifth embodiment
Next, a welding device 1 according to a fifth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS.
Components common to the above-described embodiments are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

図10は、本開示の第5の実施形態に係る溶接装置の全体構成を示す概略図である。
図10に示すように、本実施形態に係る溶接装置1は、溶接トーチ100に設けられ、溶接トーチ100の位置および姿勢の少なくとも一方を検出するセンサ102(第2センサ)をさらに備えている。センサ102は、例えば、溶接トーチ100の姿勢(角度)を検出可能な加速度センサである。また、センサ102は、溶接トーチ100の位置および姿勢を検出可能なエンコーダである。さらに、センサ102は、加速度センサおよびエンコーダの組み合わせであってもよい。溶接トーチ100の位置および姿勢は、例えば、基準位置(例えば、溶接装置1を設置時の初期位置、初期角度)に対する相対位置および相対角度で表される。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an overall configuration of a welding device according to a fifth embodiment of the present disclosure.
As shown in Fig. 10, the welding device 1 according to this embodiment further includes a sensor 102 (second sensor) that is provided on the welding torch 100 and detects at least one of the position and posture of the welding torch 100. The sensor 102 is, for example, an acceleration sensor that can detect the posture (angle) of the welding torch 100. The sensor 102 is also an encoder that can detect the position and posture of the welding torch 100. The sensor 102 may also be a combination of an acceleration sensor and an encoder. The position and posture of the welding torch 100 are represented, for example, by a relative position and a relative angle with respect to a reference position (for example, an initial position and an initial angle when the welding device 1 is installed).

本実施形態に係る取得部210は、図3のステップS100において、センサ102から、溶接ワイヤ40の位置または姿勢を検出可能な第2センサ情報をさらに取得する。 In this embodiment, in step S100 of FIG. 3, the acquisition unit 210 further acquires second sensor information from the sensor 102 that can detect the position or posture of the welding wire 40.

図11は、本開示の第5の実施形態に係る学習用データの一例を示す図である。
データ生成部213は、図3のステップS101において、センサ102の第2センサ情報を含む学習用データD1(図11)を生成する。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of learning data according to the fifth embodiment of the present disclosure.
The data generator 213 generates learning data D1 (FIG. 11) including the second sensor information of the sensor 102 in step S101 of FIG.

学習部214は、図3のステップS102において、データ生成部213が生成した学習用データD1に基づいて学習モデルMを学習する。 In step S102 of FIG. 3, the learning unit 214 learns the learning model M based on the learning data D1 generated by the data generation unit 213.

溶接中に溶接トーチ100の位置や姿勢が変化すると、溶接個所の状態(例えば、溶融池41の流れ具合など)が変化する。このため、溶接トーチ100の位置および姿勢を変えながら溶接を行うケースでは、溶接画像のみに基づいて学習モデルMの学習を行うと、操作の適正度合の推定精度が低下する可能性がある。これに対し、本実施形態に係る溶接装置1は、溶接トーチ100の位置および姿勢を検出可能な第2センサ情報を含む学習用データD1を用いることにより、溶接トーチ100の位置および姿勢を加味した学習モデルMを学習することができる。 When the position or posture of the welding torch 100 changes during welding, the state of the welded area (e.g., the flow of the molten pool 41) changes. For this reason, in cases where welding is performed while changing the position and posture of the welding torch 100, if the learning model M is trained based only on the welding image, the accuracy of estimating the appropriateness of the operation may decrease. In contrast, the welding device 1 according to this embodiment can learn the learning model M that takes into account the position and posture of the welding torch 100 by using the learning data D1 that includes second sensor information that can detect the position and posture of the welding torch 100.

また、制御モード時には、取得部210は、図5のステップS110において、溶接画像とともに、センサ102の第2センサ情報を取得する。推定部211は、図5のステップS111において、溶接画像と第2センサ情報とを学習モデルMに入力し、溶接画像を撮影した時点における溶接装置1の位置および姿勢に応じた、電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合を出力として得る。また、制御部212は、図5のステップS112において、電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合に基づいて、電極101および溶接ワイヤ40を制御するための制御信号を生成および出力する。 In addition, in the control mode, the acquisition unit 210 acquires the second sensor information of the sensor 102 together with the welding image in step S110 of FIG. 5. In step S111 of FIG. 5, the estimation unit 211 inputs the welding image and the second sensor information into the learning model M, and obtains as an output the degree of appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 according to the position and posture of the welding device 1 at the time the welding image was captured. In addition, in step S112 of FIG. 5, the control unit 212 generates and outputs a control signal for controlling the electrode 101 and the welding wire 40 based on the degree of appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40.

このような構成を有していることにより、溶接装置1は、溶接トーチ100の位置や姿勢を変えながら溶接するケースであっても、電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合を精度よく推定することが可能となる。この結果、溶接装置1は、溶接トーチ100の位置や姿勢の変化に追随して、電極101および溶接ワイヤ40を適切に制御し、溶接品質を向上させることができる。 With this configuration, the welding device 1 is able to accurately estimate the appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40, even when welding is performed while changing the position and posture of the welding torch 100. As a result, the welding device 1 can appropriately control the electrode 101 and the welding wire 40 in response to changes in the position and posture of the welding torch 100, thereby improving welding quality.

<第6の実施形態>
次に、本開示の第6の実施形態に係る溶接装置1について、図12を参照しながら説明する。
上述の各実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
Sixth Embodiment
Next, a welding device 1 according to a sixth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
Components common to the above-described embodiments are given the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

溶接装置1のセッティング(溶接トーチ100、溶接ワイヤ供給部110、カメラ120の配置等)のばらつきや、母材3のセッティングのばらつきにより、溶接画像が変化すると、学習モデルMを効果的に学習できない可能性がある。このため、本実施形態に係るデータ生成部213は、図3のステップS101において、過去に撮影された溶接画像に対し、溶接装置1と母材3との相対位置のばらつきを模擬した画像処理を加えた学習用画像を含む学習用データD1を生成する。 If the welding image changes due to variations in the settings of the welding device 1 (such as the placement of the welding torch 100, welding wire supply unit 110, and camera 120) or the settings of the base material 3, it may not be possible to effectively train the learning model M. For this reason, in step S101 of FIG. 3, the data generation unit 213 according to this embodiment generates learning data D1 including learning images obtained by applying image processing to previously captured welding images that simulates variations in the relative positions of the welding device 1 and the base material 3.

図12は、本開示の第6の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための図である。
具体的には、データ生成部213は、図12に示すように、元の溶接画像に対し、各種画像処理を施した複数の加工画像を生成し、各加工画像を含む学習用データD1を生成する。
FIG. 12 is a diagram for explaining functions of the control device according to the sixth embodiment of the present disclosure.
Specifically, as shown in FIG. 12, the data generating unit 213 generates a plurality of processed images by performing various image processing on the original welding image, and generates learning data D1 including each processed image.

例えば、データ生成部213は、溶接画像を平行移動、または回転させた加工画像を生成して、溶接装置1および母材のセッティングのばらつきを模擬した学習用データD1を生成する。データ生成部213は、溶接画像を拡大または縮小した加工画像を生成して、ピント合わせによる画角のばらつきを模擬した学習用データD1を生成する。データ生成部213は、溶接画像の輝度を変更した加工画像を生成して、輝度のばらつきを模擬した学習用データD1を生成する。データ生成部213は、溶接画像にガウシアンノイズを付与した加工画像を生成して、溶接画像がピンぼけ状態で撮影されたケースを模擬した学習用データD1を生成する。データ生成部213は、溶接画像のアスペクト比を変更した加工画像を生成して、電極101と溶接ワイヤ40との間の距離のばらつきを模擬した学習用データD1を生成する。 For example, the data generating unit 213 generates a processed image by translating or rotating the welding image to generate learning data D1 that simulates the variation in the setting of the welding device 1 and the base material. The data generating unit 213 generates a processed image by enlarging or reducing the welding image to generate learning data D1 that simulates the variation in the angle of view due to focusing. The data generating unit 213 generates a processed image by changing the brightness of the welding image to generate learning data D1 that simulates the variation in brightness. The data generating unit 213 generates a processed image by adding Gaussian noise to the welding image to generate learning data D1 that simulates a case where the welding image is taken in a defocused state. The data generating unit 213 generates a processed image by changing the aspect ratio of the welding image to generate learning data D1 that simulates the variation in the distance between the electrode 101 and the welding wire 40.

また、本実施形態に係る学習部214は、図3のステップS102において、元の溶接画像を含む学習用データD1と、加工画像(学習用画像)を含む学習用データD1とに基づいて、学習モデルMの学習を行う。 In addition, in step S102 of FIG. 3, the learning unit 214 according to this embodiment learns the learning model M based on the learning data D1 including the original welding image and the learning data D1 including the processed image (learning image).

このようにすることで、溶接装置1は、セッティングなどのばらつきを加味した学習モデルMを構築することができる。これにより、溶接装置1は、制御モードにおいて、セッティングなどのばらつきに影響されることなく、精度よく電極101および溶接ワイヤ40を制御することが可能となる。 In this way, the welding device 1 can construct a learning model M that takes into account variability in settings, etc. This allows the welding device 1 to precisely control the electrode 101 and the welding wire 40 in the control mode without being affected by variability in settings, etc.

<その他の実施形態>
図13は、本開示のその他の実施形態に係る溶接装置の機能構成を示すブロック図である。
上述の各実施形態では、制御装置20が学習用データD1および評価用データD2を生成するデータ生成部213を有する例について説明したが、これに限られることはない。例えば、図13に示すように、溶接装置1は、制御装置20とは別に、データ生成部213を有するデータ生成サーバ50を備えていてもよい。この場合、学習用データD1および評価用データD2は、データ生成サーバ50のデータ生成部213において生成される。また、制御装置20は、通信インタフェース24を介してデータ生成サーバ50から学習用データD1および評価用データD2を取得して、ストレージ23に記憶する。このような構成であっても、溶接装置1は、上述の各実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
<Other embodiments>
FIG. 13 is a block diagram showing a functional configuration of a welding device according to another embodiment of the present disclosure.
In the above-described embodiments, the control device 20 has the data generating unit 213 that generates the learning data D1 and the evaluation data D2, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, the welding device 1 may include a data generating server 50 having the data generating unit 213 in addition to the control device 20. In this case, the learning data D1 and the evaluation data D2 are generated in the data generating unit 213 of the data generating server 50. The control device 20 also acquires the learning data D1 and the evaluation data D2 from the data generating server 50 via the communication interface 24 and stores them in the storage 23. Even with this configuration, the welding device 1 can obtain the same effects as those of the above-described embodiments.

以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As described above, several embodiments of the present disclosure have been described, but all of these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope of the invention and its equivalents as described in the claims, as well as in the scope and gist of the invention.

<付記>
上述の実施形態に記載の溶接装置、溶接方法、およびプログラムは、例えば以下のように把握される。
<Additional Notes>
The welding apparatus, the welding method, and the program described in the above-described embodiments can be understood, for example, as follows.

(1)本開示の第1の態様によれば、溶接ワイヤ40および電極101の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接装置1は、制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するカメラ120と、過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、学習用画像を見て溶接士が判断した制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データD1を生成するデータ生成部と、学習用データD1を用いて、溶接画像を入力とし、制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルMを構築する学習部214と、学習モデルMを用いて、取得した溶接画像における制御対象の操作の適正度合を推定する推定部211と、操作の適正度合の推定結果に基づいて、制御対象を制御する制御部212と、を備える。 (1) According to a first aspect of the present disclosure, a welding device 1 that performs welding by controlling at least one of the control objects, the welding wire 40 and the electrode 101, includes a camera 120 that captures a welding image including the tip of the control object and the welding point, a data generation unit that generates learning data D1 including a learning image that is a welding image captured in the past and information indicating the appropriateness of the operation of the control object judged by a welder by looking at the learning image, a learning unit 214 that uses the learning data D1 to construct a learning model M that takes the welding image as input and outputs the appropriateness of the operation of the control object, an estimation unit 211 that uses the learning model M to estimate the appropriateness of the operation of the control object in the acquired welding image, and a control unit 212 that controls the control object based on the estimation result of the appropriateness of the operation.

このようにすることで、溶接装置1は、学習用画像の特徴量と、学習用画像を撮影した際に、溶接士が画像内の溶接個所の状態を見ながら実行する操作との関係を学習することにより、溶接画像内の各部の位置情報のみならず、溶接士が溶接の判断に用いる情報であって、定量化が困難な情報を学習モデルMに組み込むことが可能となる。このように、溶接装置1は、熟練した溶接士の判断を学習した学習モデルMを用いて操作の適正度合を推定することにより、制御モード時に溶接品質の高い自動溶接を行うことができる。 By doing this, the welding device 1 learns the relationship between the feature amounts of the learning image and the operations that the welder performs while viewing the state of the welded point in the image when the learning image is captured, and is able to incorporate into the learning model M not only the positional information of each part in the welding image, but also information that the welder uses to make welding decisions and that is difficult to quantify. In this way, the welding device 1 can perform automatic welding with high welding quality in control mode by estimating the appropriateness of operations using the learning model M that has learned the decisions of experienced welders.

(2)本開示の第2の態様によれば、第1の態様に係る溶接装置1において、データ生成部213は、過去に撮影された溶接画像において溶接士が着目しない領域をマスキングした学習用画像を含む学習用データD1を生成する。 (2) According to the second aspect of the present disclosure, in the welding device 1 according to the first aspect, the data generator 213 generates learning data D1 including learning images in which areas of a previously captured welding image that are not of interest to the welder are masked.

このようにすることで、溶接装置1は、特定条件の溶接画像でしか学習できない(学習用データD1のサンプル数が少ない)場合であっても、学習モデルMが着目領域R1における共通的特徴量を獲得できるように、効果的に深層学習を行うことができる。また、これにより、溶接装置1は、制御モード時に、溶接画像における着目領域R1に含まれる特徴に基づいて、電極101および溶接ワイヤ40の操作が適正であるか否かを精度よく推定することが可能となる。 In this way, even when the welding device 1 can only learn from welding images under specific conditions (the number of samples of the learning data D1 is small), it can effectively perform deep learning so that the learning model M can acquire common features in the region of interest R1. This also enables the welding device 1 to accurately estimate whether the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 is appropriate or not, based on the features contained in the region of interest R1 in the welding image, during the control mode.

(3)本開示の第3の態様によれば、第1の態様に係る溶接装置1において、データ生成部213は、過去に撮影された溶接画像の輪郭を抽出した学習用画像を含む学習用データD1を生成する。 (3) According to the third aspect of the present disclosure, in the welding device 1 according to the first aspect, the data generator 213 generates learning data D1 including a learning image in which the contour of a previously captured welding image is extracted.

このようにすることで、溶接装置1は、入力となる画像に対して、必要最低限の情報である各部のエッジのみを含む画像を用いることにより、溶接士が注目していない領域を省いて、効率的に学習モデルMを学習することができる。これにより、溶接装置1は、制御モード時に、電極101および溶接ワイヤ40の操作が適正であるか否かを精度よく推定することが可能となる。この結果、溶接装置1は、操作の適正度合に基づいて、電極101および溶接ワイヤ40を適切に制御することができる。 In this way, the welding device 1 can efficiently learn the learning model M by using an image that contains only the edges of each part, which is the minimum amount of information required, for the input image, omitting areas that the welder is not paying attention to. This allows the welding device 1 to accurately estimate whether the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 is appropriate in the control mode. As a result, the welding device 1 can appropriately control the electrode 101 and the welding wire 40 based on the appropriateness of the operation.

(4)本開示の第4の態様によれば、第1から第3の何れか一の態様に係る溶接装置1において、データ生成部213は、過去に撮影された溶接画像に対し、制御対象、カメラ120、および溶接個所の相対位置のばらつきを模擬した画像処理を加えた学習用画像を含む学習用データD1を生成する。 (4) According to a fourth aspect of the present disclosure, in a welding device 1 according to any one of the first to third aspects, the data generator 213 generates learning data D1 including learning images obtained by applying image processing to previously captured welding images that simulates variations in the relative positions of the control object, the camera 120, and the welding point.

このようにすることで、溶接装置1は、セッティングなどのばらつきを加味した学習モデルMを構築することができる。これにより、溶接装置1は、制御モードにおいて、セッティングなどのばらつきに影響されることなく、精度よく電極101および溶接ワイヤ40を制御することが可能となる。 In this way, the welding device 1 can construct a learning model M that takes into account variability in settings, etc. This allows the welding device 1 to precisely control the electrode 101 and the welding wire 40 in the control mode without being affected by variability in settings, etc.

(5)本開示の第5の態様によれば、第1から第4の何れか一の態様に係る溶接装置1は、溶接ワイヤ40を送出するワイヤノズル111に設けられ、溶接ワイヤ40の溶接個所への接触状態を検出可能な第1センサ情報を出力する第1センサ112をさらに備え、学習部214は、第1センサ情報に基づいて特定した溶接ワイヤ40の操作をさらに含む学習用データD1を用いて学習モデルMを構築する。 (5) According to a fifth aspect of the present disclosure, the welding device 1 according to any one of the first to fourth aspects further includes a first sensor 112 provided on a wire nozzle 111 that delivers the welding wire 40 and that outputs first sensor information capable of detecting the contact state of the welding wire 40 with the welding point, and the learning unit 214 constructs a learning model M using learning data D1 that further includes the operation of the welding wire 40 identified based on the first sensor information.

(6)本開示の第6の態様によれば、第1から第5の何れか一の態様に係る溶接装置1は、溶接装置1に設けられ、溶接装置1の位置および姿勢の少なくとも一方を検出可能な第2センサ情報を出力する第2センサ102をさらに備え、学習部214は、第2センサ情報をさらに含む学習用データD1を用いて学習モデルMを構築する。 (6) According to a sixth aspect of the present disclosure, the welding device 1 according to any one of the first to fifth aspects further includes a second sensor 102 that is provided on the welding device 1 and outputs second sensor information capable of detecting at least one of the position and posture of the welding device 1, and the learning unit 214 constructs a learning model M using learning data D1 that further includes the second sensor information.

このようにすることで、溶接装置1は、溶接トーチ100の位置や姿勢を変えながら溶接するケースであっても、電極101および溶接ワイヤ40の操作の適正度合を精度よく推定することが可能となる。この結果、溶接装置1は、溶接トーチ100の位置や姿勢の変化に追随して、電極101および溶接ワイヤ40を適切に制御することができる。 In this way, the welding device 1 can accurately estimate the appropriateness of the operation of the electrode 101 and the welding wire 40 even when welding is performed while changing the position and posture of the welding torch 100. As a result, the welding device 1 can appropriately control the electrode 101 and the welding wire 40 by following the changes in the position and posture of the welding torch 100.

(7)本開示の第7の態様によれば、溶接ワイヤ40および電極101の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接方法は、制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するステップと、過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、学習用画像を見て溶接士が判断した制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データD1を生成するステップと、学習用データD1を用いて、溶接画像を入力とし、制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルMを構築するステップと、学習モデルMを用いて、取得した溶接画像における制御対象の操作の適正度合を推定するステップと、操作の適正度合の推定結果に基づいて、制御対象を制御するステップと、を有する。 (7) According to a seventh aspect of the present disclosure, a welding method for controlling at least one of the control objects, the welding wire 40 and the electrode 101, to perform welding includes the steps of: capturing a welding image including the tip of the control object and the welding location; generating learning data D1 including a learning image that is a previously captured welding image and information indicating the appropriateness of the operation of the control object judged by a welder by looking at the learning image; constructing a learning model M using the learning data D1 that takes the welding image as input and outputs the appropriateness of the operation of the control object; estimating the appropriateness of the operation of the control object in the acquired welding image using the learning model M; and controlling the control object based on the estimated result of the appropriateness of the operation.

(8)本開示の第8の態様によれば、プログラムは、溶接ワイヤ40および電極101の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接装置1に、制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するステップと、過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、学習用画像を見て溶接士が判断した制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データD1を生成するステップと、学習用データD1を用いて、溶接画像を入力とし、制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルMを構築するステップと、学習モデルMを用いて、取得した溶接画像における制御対象の操作の適正度合を推定するステップと、操作の適正度合の推定結果に基づいて、制御対象を制御するステップと、を実行させる。 (8) According to an eighth aspect of the present disclosure, the program causes a welding device 1 that performs welding by controlling at least one of the control objects, the welding wire 40 and the electrode 101, to execute the following steps: taking a welding image including the tip of the control object and the welding location; generating learning data D1 including a learning image that is a welding image taken in the past and information indicating the appropriateness of the operation of the control object judged by a welder by looking at the learning image; using the learning data D1, constructing a learning model M that takes the welding image as input and outputs the appropriateness of the operation of the control object; using the learning model M to estimate the appropriateness of the operation of the control object in the acquired welding image; and controlling the control object based on the estimated result of the appropriateness of the operation.

1 溶接装置
10 本体部
100 溶接トーチ
101 電極
102 センサ(第2センサ)
110 溶接ワイヤ供給部
111 ワイヤノズル
112 トルクセンサ(第1センサ)
120 カメラ
20 制御装置
21 プロセッサ
210 取得部
211 推定部
212 制御部
213 データ生成部
214 学習部
22 メモリ
23 ストレージ
24 通信インタフェース
3 母材
40 溶接ワイヤ
50 データ生成サーバ
1 Welding device 10 Main body 100 Welding torch 101 Electrode 102 Sensor (second sensor)
110: Welding wire supply unit 111: Wire nozzle 112: Torque sensor (first sensor)
Reference Signs List 120 Camera 20 Control device 21 Processor 210 Acquisition unit 211 Estimation unit 212 Control unit 213 Data generation unit 214 Learning unit 22 Memory 23 Storage 24 Communication interface 3 Base material 40 Welding wire 50 Data generation server

Claims (5)

溶接ワイヤおよび電極の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接装置であって、
前記制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するカメラと、
過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、前記学習用画像を見て溶接士が判断した前記制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データを生成するデータ生成部と、
前記学習用データを用いて、前記溶接画像を入力とし、前記制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルを構築する学習部と、
前記学習モデルを用いて、取得した前記溶接画像における前記制御対象の操作の適正度合を推定する推定部と、
前記操作の適正度合の推定結果に基づいて、前記制御対象を制御する制御部と、
を備え
前記データ生成部は、過去に撮影された前記溶接画像において前記溶接士が着目しない領域をマスキングした前記学習用画像を含む学習用データを生成する、
溶接装置。
A welding device that performs welding by controlling at least one of a welding wire and an electrode,
A camera that captures a welding image including the tip of the control object and a welding point;
A data generating unit that generates learning data including learning images that are welding images captured in the past and information indicating the appropriateness of the operation of the control target judged by a welder by looking at the learning images;
a learning unit that uses the learning data to construct a learning model that receives the welding image as an input and outputs a degree of suitability of the operation of the control object;
an estimation unit that estimates a degree of appropriateness of an operation of the control target in the acquired welding image by using the learning model;
a control unit that controls the control target based on an estimation result of the appropriateness of the operation;
Equipped with
The data generation unit generates learning data including the learning image in which an area that is not of interest to the welder in the previously captured welding image is masked.
Welding equipment.
前記データ生成部は、過去に撮影された前記溶接画像の輪郭を抽出した前記学習用画像を含む学習用データを生成する、
請求項1に記載の溶接装置。
The data generation unit generates learning data including the learning image obtained by extracting a contour of the welding image captured in the past.
2. The welding apparatus of claim 1.
前記データ生成部は、過去に撮影された前記溶接画像に対し、前記制御対象、前記カメラ、および前記溶接個所の相対位置のばらつきを模擬した画像処理を加えた前記学習用画像を含む学習用データを生成する、
請求項1または2に記載の溶接装置。
the data generation unit generates learning data including the learning image obtained by performing image processing on the previously captured welding image, the image processing simulating variations in the relative positions of the control object, the camera, and the welding point;
3. The welding device according to claim 1 or 2 .
溶接ワイヤおよび電極の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接方法であって、
前記制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するステップと、
過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、前記学習用画像を見て溶接士が判断した前記制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データを生成するステップと、
前記学習用データを用いて、前記溶接画像を入力とし、前記制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルを構築するステップと、
前記学習モデルを用いて、取得した前記溶接画像における前記制御対象の操作の適正度合を推定するステップと、
前記操作の適正度合の推定結果に基づいて、前記制御対象を制御するステップと、
を有すし、
前記学習用データを生成するステップは、過去に撮影された前記溶接画像において前記溶接士が着目しない領域をマスキングした前記学習用画像を含む学習用データを生成する、
溶接方法。
A welding method for performing welding by controlling at least one of a welding wire and an electrode,
Taking a welding image including the tip of the control object and a welding point;
A step of generating learning data including learning images which are welding images captured in the past and information indicating the appropriateness of the operation of the controlled object judged by a welder by looking at the learning images;
constructing a learning model using the learning data, the learning model inputting the welding image and outputting a degree of suitability of the operation of the control object;
estimating a degree of appropriateness of the operation of the control target in the acquired welding image by using the learning model;
controlling the control target based on a result of the estimation of the appropriateness of the operation;
It has
The step of generating the learning data generates the learning data including the learning image in which an area that the welder does not pay attention to in the welding image captured in the past is masked.
Welding method.
溶接ワイヤおよび電極の少なくとも一方の制御対象を制御して溶接を行う溶接装置に、
前記制御対象の先端と、溶接個所とを含む溶接画像を撮影するステップと、
過去に撮影された溶接画像である学習用画像と、前記学習用画像を見て溶接士が判断した前記制御対象の操作の適正度合を示す情報と、を含む学習用データを生成するステップと、
前記学習用データを用いて、前記溶接画像を入力とし、前記制御対象の操作の適正度合を出力する学習モデルを構築するステップと、
前記学習モデルを用いて、取得した前記溶接画像における前記制御対象の操作の適正度合を推定するステップと、
前記操作の適正度合の推定結果に基づいて、前記制御対象を制御するステップと、
を実行させるプログラムであって、
前記学習用データを生成するステップは、過去に撮影された前記溶接画像において前記溶接士が着目しない領域をマスキングした前記学習用画像を含む学習用データを生成する、
プログラム
A welding device for controlling at least one of a welding wire and an electrode to perform welding,
Taking a welding image including the tip of the control object and a welding point;
A step of generating learning data including learning images which are welding images captured in the past and information indicating the appropriateness of the operation of the control target judged by a welder by looking at the learning images;
constructing a learning model using the learning data, the learning model inputting the welding image and outputting a degree of suitability of the operation of the control object;
estimating a degree of appropriateness of the operation of the control target in the acquired welding image by using the learning model;
controlling the control target based on a result of the estimation of the appropriateness of the operation;
A program for executing
The step of generating the learning data generates the learning data including the learning image in which an area that the welder does not pay attention to in the welding image captured in the past is masked.
program .
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