JP2010052009A - Abnormality sensing method of laser beam welding system - Google Patents

Abnormality sensing method of laser beam welding system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormality sensing method of a laser beam welding system capable of simply sensing any abnormality element with excellent accuracy. <P>SOLUTION: A weld part is formed on a reference workpiece, the reference state data on the welding state is acquired, the reference state data is normalized to obtain the reference normalized data, the SN ratio of the MT (Mahalanobis-Taguchi) system is calculated based on the reference normalized data, and the SN ratio is applied to a neural network as the teacher data (S11-S15). By applying the SN ratio to a plurality of reference workpieces, a neural network model is constructed (S16). Successively, a weld part is formed on a welding workpiece, the welding state data on the welding condition is acquired, the welding state data is normalized to obtain the welding normalized data, the SN ratio of the MT system is calculated based on the welding normalized data, and any abnormality element is sensed based on the SN ratio and the constructed neural network model. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ溶接システムにおいて異常を検出するためのレーザ溶接システムの異常検出方法に関する。   The present invention relates to an abnormality detection method for a laser welding system for detecting an abnormality in a laser welding system.

従来のレーザ溶接システムの異常検出方法としては、被加工物にレーザビームを照射して溶接部を形成すると共に、その際の溶接状態に関する状態データを取得し、この状態データに基づいて溶接異常の有無を判別するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−253220号公報
As a method for detecting an abnormality in a conventional laser welding system, a workpiece is irradiated with a laser beam to form a welded portion, and state data relating to a welding state at that time is acquired, and based on this state data, a welding abnormality is detected. A device for determining the presence or absence is known (for example, see Patent Document 1).
JP 2007-253220 A

ここで、上記のレーザ溶接システムの異常検出方法においては、前述のように溶接異常の有無を判別できるものの、レーザ溶接を構成する要素(例えば、レーザ発信器、ガスノズルの設置姿勢、ガス成分及びガス流量等)の何れが異常要素であるのかを精度よく検出することは困難である。また、近年のレーザ溶接システムの異常検出方法では、簡易に異常要素を検出できるものが特に望まれている。   Here, in the above-described abnormality detection method of the laser welding system, although the presence or absence of welding abnormality can be determined as described above, the elements constituting the laser welding (for example, the installation posture of the laser transmitter, the gas nozzle, the gas component, and the gas) It is difficult to accurately detect which of the flow rate) is an abnormal element. Further, in recent laser welding system abnormality detection methods, those that can easily detect abnormal elements are particularly desired.

そこで、本発明は、異常要素を簡易且つ精度よく検出することができるレーザ溶接システムの異常検出方法を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the abnormality detection method of the laser welding system which can detect an abnormal element simply and accurately.

上記課題を解決するため、本発明に係るレーザ溶接システムの異常検出方法は、レーザビームの照射で被加工物に溶接部を形成するレーザ溶接システムにおいて異常を検出するための異常検出方法であって、異常要素を検出するためのニューラルネットワークモデルを構築する溶接前工程と、溶接前工程で構築されたニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素を検出する溶接本工程と、を備え、溶接前工程は、基準用被加工物にレーザビームを照射して溶接部を形成すると共に、その際の溶接状態に関する基準用状態データを取得する第1工程と、取得した基準用状態データを正規化することで基準用正規化データを求める第2工程と、求めた基準用正規化データに基づいてMTシステムのSN比を算出し、このSN比をニューラルネットワークに教師データとして適用する第3工程と、第1〜3工程を複数の基準用被加工物に対して実施することで、ニューラルネットワークモデルを構築する第4工程と、を含み、溶接本工程は、加工用被加工物にレーザビームを照射して溶接部を形成すると共に、その際の溶接状態に関する加工用状態データを取得する第5工程と、取得した加工用状態データを正規化することで加工用正規化データを求める第6工程と、求めた加工用正規化データに基づいてMTシステムのSN比を算出し、このSN比及び溶接前工程で構築されたニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素を検出する第7工程と、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an abnormality detection method for a laser welding system according to the present invention is an abnormality detection method for detecting an abnormality in a laser welding system in which a welded portion is formed on a workpiece by laser beam irradiation. A pre-weld process for constructing a neural network model for detecting an abnormal element, and a welding main process for detecting an abnormal element based on the neural network model constructed in the pre-weld process. A reference process is performed by irradiating a reference workpiece with a laser beam to form a welded portion, and acquiring reference state data relating to the welding state at that time, and normalizing the acquired reference state data The second step of obtaining normalized data for the MT, and calculating the SN ratio of the MT system based on the obtained normalized data for reference, A third process that is applied to the network as teacher data, and a fourth process that constructs a neural network model by performing the first to third processes on a plurality of reference workpieces, Is to form a welded portion by irradiating a workpiece to be processed with a laser beam, and to normalize the acquired processing state data and a fifth step of acquiring processing state data relating to the welding state at that time The 6th step of obtaining the machining normalization data in step 6 and calculating the SN ratio of the MT system based on the obtained machining normalization data, and abnormalities based on this SN ratio and the neural network model constructed in the pre-welding process And a seventh step of detecting the element.

このレーザ溶接システムの異常検出方法では、MTシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させて異常要素を検出している。すなわち、一般的にMTシステムのMD(マハラノビスの距離)による異常の検出においては、例えば異常要素として検出されるべき要素の数が多いと、定量的評価が困難になり検出精度が低下してしまう。この点、本発明では、MTシステムを適用する一方で、MTシステムのMDによらずにニューラルネットワークによって異常要素を検出している。よって、異常要素を精度よく検出することができる。他方、ニューラルネットワークによる異常の検出においては、通常、ニューラルネットワークモデルを構築する際、非常に多く(例えば、約100〜1000程度)の教師データ数が必要とされる。この点、本発明では、教師データにMTシステムのSN比を適用している。さらに、このSN比にあっては、正規化されることで特徴化(正常と異常の違いが強調)された正規化データに基づいて算出される。よって、教師データのばらつきの影響を極小化でき、必要な教師データ数を最小化できると共に精度よいニューラルネットワークモデルを構築できる。従って、本発明によれば、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。   In this laser welding system abnormality detection method, an abnormal element is detected by suitably cooperating the MT system and the neural network. That is, in general, in the detection of abnormality by MD (Mahalanobis distance) of the MT system, for example, if there are a large number of elements that should be detected as abnormal elements, quantitative evaluation becomes difficult and detection accuracy decreases. . In this regard, in the present invention, while the MT system is applied, abnormal elements are detected by a neural network regardless of the MD of the MT system. Therefore, an abnormal element can be detected with high accuracy. On the other hand, in the detection of anomaly by a neural network, usually, a very large number (for example, about 100 to 1000) of teacher data is required when constructing a neural network model. In this regard, in the present invention, the SN ratio of the MT system is applied to the teacher data. Further, the SN ratio is calculated based on normalized data characterized by normalization (a difference between normal and abnormal is emphasized). Therefore, the influence of variations in teacher data can be minimized, the number of necessary teacher data can be minimized, and an accurate neural network model can be constructed. Therefore, according to the present invention, an abnormal element can be detected easily and accurately.

ここで、状態データは、具体的には、レーザ出力、プラズマ、反射光、温度、音、振動、アシストガス圧力及び供給電力のうちの少なくとも1つに関するものである場合がある。   Here, specifically, the state data may relate to at least one of laser output, plasma, reflected light, temperature, sound, vibration, assist gas pressure, and supply power.

また、SN比は、望大特性のSN比であることが好ましい。この場合、充分な精度を確保しつつ一層簡易に異常要素を検出することが可能となる。   Moreover, it is preferable that SN ratio is a SN ratio of a desired size characteristic. In this case, an abnormal element can be detected more easily while ensuring sufficient accuracy.

また、異常要素として検出される要素は複数存在しており、SN比は、複数の要素ごとに分けられたSN比群からなるSN比データとして算出されることが好ましい。これにより、異常要素として検出される要素が複数存在する場合において、その要素ごとにSN比を算出してニューラルネットワークモデルを構築することが不要となる。つまり、1つのニューラルネットワークモデルで複数の異常要素を特定して検出することができる。   In addition, there are a plurality of elements detected as abnormal elements, and the SN ratio is preferably calculated as SN ratio data including an SN ratio group divided for each of the plurality of elements. As a result, when there are a plurality of elements detected as abnormal elements, it is not necessary to calculate the SN ratio for each element and construct a neural network model. That is, it is possible to identify and detect a plurality of abnormal elements with one neural network model.

本発明によれば、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。   According to the present invention, an abnormal element can be detected easily and accurately.

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態において、「上」、「下」等の語は、図面に示される状態に基づいており、便宜的なものである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, terms such as “upper” and “lower” are based on the state shown in the drawings and are for convenience.

図1は、本発明の一実施形態に係るレーザ溶接システムの構成を示す概略図である。図1に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接システム1は、レーザ溶接を構成する要素(レーザ発振器、ガスノズルの設置姿勢、ガス成分、ガス流量等)のうち異常又は異常の兆候が生じている要素を異常要素として検出し特定する。具体的には、レーザ溶接システム1では、MTシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させて異常要素を検出する。そこで、まず、MTシステム及びニューラルネットワークのそれぞれについて説明する。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a laser welding system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser welding system 1 according to the present embodiment has an abnormality or a sign of abnormality among elements (laser oscillator, installation position of a gas nozzle, gas component, gas flow rate, etc.) constituting laser welding. Is detected and identified as an abnormal element. Specifically, in the laser welding system 1, an abnormal element is detected by suitably cooperating an MT system and a neural network. First, each of the MT system and the neural network will be described.

[MTシステム]
一般的に、MT(Mahalanobis-Taguchi)システムとは、MDという基本概念を用いて状態の変化を判別する多変量解析手法である。つまり、MTシステムは、複数の測定量(多変数)をMD(1つの変数)で表現して取り扱う。このMTシステムでは、例えば、次の(1)〜(3)の順にそのアルゴリズムが構築される。
[MT system]
In general, the MT (Mahalanobis-Taguchi) system is a multivariate analysis method for discriminating a change in state using a basic concept of MD. That is, the MT system handles a plurality of measured quantities (multivariables) by expressing them in MD (one variable). In this MT system, for example, the algorithm is constructed in the following order (1) to (3).

(1)単位空間の構築
まず、図2に示すように、異常要素の検出に必要なデータを測定(検出)し、正常と異常とのデータに仮定する。そして、測定した測定量に、正常と異常との違いを強調する数値処理である特徴化を行う。このように測定量を特徴化することで、種々の要因で正常データが異常データとされてしまうことが抑制され、異常検出に使用する情報が的確に取り出される。その後、測定量や特徴化した項目(図中のA´,B´等)によって単位空間を形成する。
(1) Construction of unit space First, as shown in FIG. 2, data necessary for detecting an abnormal element is measured (detected) and assumed to be normal and abnormal data. Then, characterization, which is numerical processing that emphasizes the difference between normal and abnormal, is performed on the measured measurement amount. By characterizing the measurement amount in this way, it is possible to suppress normal data from becoming abnormal data due to various factors, and information used for abnormality detection is accurately extracted. Thereafter, a unit space is formed by the measured amount and the characterized items (A ′, B ′, etc. in the figure).

(2)有効性解析
次に、データの有効性を見極める有効性解析を行う。この際の評価は、異常検出のために有用な情報と有害な情報との比であるSN比によって行うことができる。具体的には、図3に示すように、上記(1)で特徴化したデータを直交表に割り付けることで、SN比を項目別に算出する。ここでは、直交表として、L直交表を用いている。直交表中の1,2は水準を示しており、「1」はその項目を用いる(単位空間に含む)ことを意味し、「2」はその項目を用いない(単位空間から除外する)ことを意味する。列番(図中のA,B…)は、異常要素として検出される要素に対応するものである。
(2) Effectiveness analysis Next, an effectiveness analysis is performed to determine the validity of the data. The evaluation at this time can be performed based on the S / N ratio that is a ratio of information useful for detecting abnormality and harmful information. Specifically, as shown in FIG. 3, the SN ratio is calculated for each item by assigning the data characterized in (1) above to the orthogonal table. Here, as the orthogonal table, and using the L 8 orthogonal table. In the orthogonal table, 1 and 2 indicate the level, "1" means that the item is used (included in the unit space), and "2" does not use the item (excluded from the unit space). Means. The column numbers (A, B... In the figure) correspond to elements detected as abnormal elements.

これにより、図4に示すように、有効性解析の結果として、要素別にSN比が示されたSN比データが得られる。なお、図中の縦軸は、大きいもの程異常検出のための効果があることを意味する。   Thereby, as shown in FIG. 4, as a result of the effectiveness analysis, SN ratio data in which the SN ratio is shown for each element is obtained. In addition, the vertical axis | shaft in a figure means that there exists an effect for abnormality detection, so that it is large.

(3)MDの算出
次に、上記(2)で得られたSN比データの中からSN比(要因効果)が大きい項目を選択し、MDを算出する。なお、MDの算出の詳細については、特開2006−160153号公報等を参照されたい。
(3) Calculation of MD Next, an item with a large SN ratio (factor effect) is selected from the SN ratio data obtained in (2) above, and MD is calculated. For details of MD calculation, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-160153.

[ニューラルネットワーク]
一般的に、ニューラルネットワークとは、脳神経系の情報処理機構を模倣した数理モデルであり、様々なパターンを教師データとして与え、そのパターン差を異常状態としてアルゴリズムを構築する手法である。
[neural network]
In general, a neural network is a mathematical model that imitates the information processing mechanism of the cranial nervous system, and is a method of constructing an algorithm by giving various patterns as teacher data and using the pattern difference as an abnormal state.

図5に示すように、ここでのニューラルネットワーク50は、階層型のものであり、ユニット51と呼ばれる演算素子を層状に結合した階層構造として表される。このニューラルネットワーク50は、外部からデータを受け取る入力ユニット52が配置された入力層と、外部へデータを出力する出力ユニット53が配置された出力層と、これらの層間の隠れ層(中間層)と、を備えている。また、図中の矢印55は、信号の流れを表している。   As shown in FIG. 5, the neural network 50 here is of a hierarchical type, and is expressed as a hierarchical structure in which arithmetic elements called units 51 are combined in layers. The neural network 50 includes an input layer in which an input unit 52 for receiving data from the outside is arranged, an output layer in which an output unit 53 for outputting data to the outside is arranged, and a hidden layer (intermediate layer) between these layers. It is equipped with. In addition, an arrow 55 in the drawing represents a signal flow.

このニューラルネットワークによれば、上記MTシステムと異なり、結果が「○」「×」や「Yes」「No」のように2値化される。そのため、異常発生の明確な判別を行うことが可能となる。   According to this neural network, unlike the MT system, the result is binarized like “◯”, “×”, “Yes”, “No”. Therefore, it is possible to clearly determine the occurrence of abnormality.

次に、本実施形態のレーザ溶接システム1について説明する。   Next, the laser welding system 1 of this embodiment will be described.

図1に戻り、レーザ溶接システム1は、ワーク(被加工物)10A,10Bの略中央部分に直線状の溶接部Wを形成し、ワーク10A,10Bを重ね溶接する。ワーク10A,10Bとしては、鉄道車両構体に用いられる板状の外板パネル及び骨部材が用いられている。このレーザ溶接システム1は、レーザビームを照射して溶接部Wを形成するレーザ溶接装置2と、レーザ溶接が正常に実行されたか否かを評価する評価装置3とを備えている。   Returning to FIG. 1, the laser welding system 1 forms a linear welded portion W at a substantially central portion of the workpieces (workpieces) 10 </ b> A and 10 </ b> B, and lap welds the workpieces 10 </ b> A and 10 </ b> B. As the workpieces 10A and 10B, plate-like outer plate panels and bone members used for a railway vehicle structure are used. The laser welding system 1 includes a laser welding apparatus 2 that forms a welded portion W by irradiating a laser beam, and an evaluation apparatus 3 that evaluates whether or not laser welding has been normally performed.

レーザ溶接装置2は、送り装置21と、ワーク固定装置22と、レーザ照射装置23と、ガス供給装置24とを備えている。これらの各装置21〜24は、上位の制御装置(不図示)に接続され、この制御装置から出力される動作指示情報に従って、各動作を自動で実行するようになっている。   The laser welding apparatus 2 includes a feeding device 21, a workpiece fixing device 22, a laser irradiation device 23, and a gas supply device 24. Each of these devices 21 to 24 is connected to a host control device (not shown), and automatically executes each operation in accordance with operation instruction information output from this control device.

送り装置21は、ワーク10A,10Bへのレーザビームの照射位置を走査する。具体的には、送り装置21は、可動ステージ25に載置されたワーク10A,10Bを、レーザ照射装置23によるレーザビームに対し溶接予定領域Rに沿って相対的に移動させる。   The feeding device 21 scans the irradiation position of the laser beam on the workpieces 10A and 10B. Specifically, the feeding device 21 moves the workpieces 10 </ b> A and 10 </ b> B placed on the movable stage 25 relative to the laser beam by the laser irradiation device 23 along the planned welding region R.

ワーク固定装置22は、ワーク10A,10Bを可動ステージ25に固定する。このワーク固定装置22では、長尺の押さえ板26aによって、溶接予定領域Rを挟んだワーク10A,10Bの両端部分を可動ステージ25に押し付ける。これにより、溶接予定領域R近傍のワーク10A,10Bの密着性が向上される。   The workpiece fixing device 22 fixes the workpieces 10A and 10B to the movable stage 25. In the work fixing device 22, both end portions of the works 10 </ b> A and 10 </ b> B sandwiching the planned welding region R are pressed against the movable stage 25 by a long press plate 26 a. Thereby, the adhesion of the workpieces 10A and 10B in the vicinity of the planned welding region R is improved.

レーザ照射装置23は、ワーク10A,10Bの溶接予定領域Rに向けてレーザビームを照射する。具体的には、レーザ照射装置23は、ワーク10A,10Bの上方のレーザヘッド27における先端から、例えばYAGレーザやCOレーザ等のレーザビームを所定時間出射する。なお、レーザ照射装置23は、内部に出力切替機構(不図示)を備えており、レーザビームを連続的に照射する場合と、レーザビームをパルス状に照射する場合とで切り替え可能とされている。 The laser irradiation device 23 irradiates a laser beam toward the planned welding region R of the workpieces 10A and 10B. Specifically, the laser irradiation device 23 emits a laser beam such as a YAG laser or a CO 2 laser for a predetermined time from the tip of the laser head 27 above the workpieces 10A and 10B. The laser irradiation device 23 includes an output switching mechanism (not shown) inside, and can be switched between continuous irradiation with the laser beam and irradiation with the laser beam in pulses. .

ガス供給装置24は、ワーク10A,10Bの溶接予定領域Rに対してアシストガスを供給する。ここでのガス供給装置24では、供給ノズル28がワーク10A,10Bの厚さ方向に対し約30度傾斜するように配置されている。このガス供給装置24は、所定の供給量でワーク10A,10Bのレーザビーム照射位置(以下、「加工点」という)にアシストガスを供給する。アシストガスとしては、ワーク10A,10Bの酸化防止及びスパッタ防止等を目的として、アルゴンガス等が用いられている。   The gas supply device 24 supplies assist gas to the planned welding region R of the workpieces 10A and 10B. In the gas supply device 24 here, the supply nozzle 28 is disposed so as to be inclined by about 30 degrees with respect to the thickness direction of the workpieces 10A and 10B. The gas supply device 24 supplies assist gas to laser beam irradiation positions (hereinafter referred to as “processing points”) of the workpieces 10A and 10B with a predetermined supply amount. As the assist gas, argon gas or the like is used for the purpose of preventing oxidation and sputtering of the workpieces 10A and 10B.

一方、評価装置3は、物理的には、CPU、メモリ、通信インタフェイス、ハードディスクといった格納部、ディスプレイといった表示部等を備えたコンピュータシステムである。この評価装置3には、フィルタ5を介して光強度検出センサ4が接続されている。   On the other hand, the evaluation device 3 is physically a computer system including a CPU, a memory, a communication interface, a storage unit such as a hard disk, a display unit such as a display, and the like. A light intensity detection sensor 4 is connected to the evaluation device 3 via a filter 5.

光強度検出センサ4は、加工点の光強度を検出するためのフォトセンサである。この光強度検出センサ4は、レーザビームの照射位置の近傍に配置されている。フィルタ5は、光学フィルタである。ここでのフィルタ5は、加工点で発生するプラズマ(波長1100nm以下)に関する光強度と、加工点の温度(赤外線領域の波長)に関する光強度と、を選択的に通過させる。これにより、光強度検出センサ4からフィルタ5を介して出力信号が評価装置3に入力され、溶接状態(ここでは、プラズマ及び温度)に関する状態データが評価装置3に入力される。   The light intensity detection sensor 4 is a photosensor for detecting the light intensity at the processing point. The light intensity detection sensor 4 is disposed in the vicinity of the irradiation position of the laser beam. The filter 5 is an optical filter. The filter 5 here selectively allows light intensity related to plasma (wavelength 1100 nm or less) generated at the processing point and light intensity related to the temperature of processing point (wavelength in the infrared region) to pass through. Accordingly, an output signal is input from the light intensity detection sensor 4 to the evaluation device 3 via the filter 5, and state data regarding the welding state (here, plasma and temperature) is input to the evaluation device 3.

また、評価装置3は、機能的な構成要素として、異常要素検出部31と、格納部32とを有している。異常要素検出部31は、入力された状態データに基づいて異常要素を検出する(詳しくは、後述)。格納部32は、異常要素検出部31から出力される検出結果情報を受け取り格納する。また、この格納部32は、異常要素の検出するためのニューラルネットワークモデルを格納する。   The evaluation device 3 includes an abnormal element detection unit 31 and a storage unit 32 as functional components. The abnormal element detector 31 detects an abnormal element based on the input state data (details will be described later). The storage unit 32 receives and stores detection result information output from the abnormal element detection unit 31. The storage unit 32 stores a neural network model for detecting an abnormal element.

なお、MTシステムとニューラルネットワークとは、例えば次の理由から、協動させるのが困難な手法といえる。すなわち、それぞれの手法が誕生した時期が異なっている。具体的には、ニューラルネットワークは1980年代〜1990年代をピークに研究される一方、MTシステムは2000年代をピークに研究されている。また、ニューラルネットワークは、非常に多くのデータから計算を行うことから、2000年代以前の汎用コンピュータによる計算では非常に難儀である。よって、従来、ニューラルネットワークは、計算コスト、計算速度から推定される異常検出速度の遅さ、等の点で現実上困難な手法とされている。   It can be said that the MT system and the neural network are difficult to cooperate for the following reasons, for example. In other words, the time when each method was born is different. Specifically, neural networks are studied with a peak in the 1980s-1990s, while MT systems are studied with a peak in the 2000s. In addition, since a neural network performs calculations from a large amount of data, it is very difficult to perform calculations using a general-purpose computer before the 2000s. Therefore, conventionally, the neural network has been regarded as a practically difficult technique in terms of calculation cost, slow abnormality detection speed estimated from the calculation speed, and the like.

次に、上述した構成のレーザ溶接システム1において異常要素を検出する処理について、図6〜図8のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、複数の要素を対象に異常要素を検出しており、具体的には、第1要素としてガス流量、第2要素としてガス成分、及び第3要素としてガスノズル角度を対象としている。   Next, processing for detecting an abnormal element in the laser welding system 1 having the above-described configuration will be described with reference to the flowcharts of FIGS. In the following description, abnormal elements are detected for a plurality of elements. Specifically, the first element is a gas flow rate, the second element is a gas component, and the third element is a gas nozzle angle. Yes.

このレーザ溶接システム1では、基準用のワーク10A,10B(以下、「基準用ワーク10A,10B」と称す)にレーザ溶接を実施し、異常要素の検出のためのニューラルネットワークモデルを予め構築する(溶接前工程:S1)。そして、加工用のワーク(以下、「加工用ワーク10A,10B」という)にレーザ溶接を実施してこれらを互いに溶接すると共に、構築されたニューラルネットワークモデルに基づく異常要素の検出を行ってレーザ溶接を評価(検査)する(溶接本工程:S2)。   In this laser welding system 1, laser welding is performed on reference workpieces 10A and 10B (hereinafter referred to as “reference workpieces 10A and 10B”), and a neural network model for detecting abnormal elements is constructed in advance ( Pre-welding process: S1). Then, laser welding is performed on the workpieces for processing (hereinafter referred to as “processing workpieces 10A and 10B”), and these are welded to each other, and abnormal elements are detected based on the constructed neural network model to perform laser welding. Is evaluated (inspected) (welding main process: S2).

[溶接前工程]
まず、溶接前工程について説明する。基準用ワーク10A,10Bを可動ステージ25に載置し、上方から加圧治具26を下降させて基準用ワーク10A,10Bを可動ステージ25に固定する。続いて、レーザヘッド27からレーザビームを照射すると共に、可動ステージ25を速度約10m/sで移動させて基準用ワーク10A,10Bを矢印A方向(図1参照)に走査する。これに併せて、ガス供給装置24によってアシストガスを流量15L/minで供給する。これにより、基準用ワーク10A,10Bの溶接予定領域Rに沿って、溶接部Wを形成する(S11)。
[Pre-welding process]
First, the pre-welding process will be described. The reference workpieces 10A and 10B are placed on the movable stage 25, and the pressurizing jig 26 is lowered from above to fix the reference workpieces 10A and 10B to the movable stage 25. Subsequently, the laser head 27 emits a laser beam, and the movable stage 25 is moved at a speed of about 10 m / s to scan the reference workpieces 10A and 10B in the direction of arrow A (see FIG. 1). At the same time, the assist gas is supplied at a flow rate of 15 L / min by the gas supply device 24. As a result, a welded portion W is formed along the planned welding region R of the reference workpieces 10A and 10B (S11).

ここで、溶接部Wを形成する際、光強度検出センサ4によって加工点の光強度をフィルタ5を介して検出する。これにより、プラズマ及び温度のそれぞれについて、波形パターンの出力信号を状態データ(以下、「基準用状態データ」という)として取得する(S12)。   Here, when forming the welded portion W, the light intensity detection sensor 4 detects the light intensity at the processing point via the filter 5. Thereby, for each of the plasma and temperature, an output signal of a waveform pattern is acquired as state data (hereinafter referred to as “reference state data”) (S12).

続いて、取得した基準用状態データを特徴化するため、該基準用状態データを正規化して基準用正規化データを求める(S13)。具体的には、基準用状態データを正規化し、この正規化した基準用状態データが正規化値と交差する数(以下、「変化量」という)を求めると共に、正規化した基準用状態データが正規化値を超えた数(以下、「存在量」という)を求める。なお、正規化値は、要素ごとに予め設定されており、ここでの正規化値は、要素ごとに5つ設定されている。   Subsequently, in order to characterize the acquired reference state data, the reference state data is normalized to obtain reference normalized data (S13). Specifically, the reference state data is normalized, the number of the normalized reference state data crossing the normalized value (hereinafter referred to as “change amount”) is obtained, and the normalized reference state data is The number exceeding the normalized value (hereinafter referred to as “abundance”) is obtained. Note that the normalization value is set in advance for each element, and five normalization values here are set for each element.

続いて、求めた基準用正規化データに基づいて有効性解析を実施し、MTシステムのSN比を算出する(S14)。具体的には、基準用正規化データを直交表に割り付けることで、MTシステムのSN比を、要素ごとに分けられたSN比群からなる基準用SN比データとして算出する。SN比は、異常要素を検出できればよいという観点から好ましいとして、望大特性のSN比とされている。直交表としては、状態データのデータ数に応じて適宜なものが用いられ、例えばL直交表、L直交表、L12直交表及びL16直交表等が挙げられる。 Subsequently, the effectiveness analysis is performed based on the obtained reference normalization data, and the SN ratio of the MT system is calculated (S14). Specifically, by assigning the reference normalized data to the orthogonal table, the SN ratio of the MT system is calculated as the reference SN ratio data including the SN ratio group divided for each element. The signal-to-noise ratio is preferable from the viewpoint that an abnormal element can be detected. The orthogonal table, suitable one according to the number of data of the state data are used, for example L 4 orthogonal table, L 8 orthogonal table, L 12 orthogonal table and L 16 orthogonal table and the like.

続いて、算出した基準用SN比データをニューラルネットワークへ教師データとして適用する(S15)。そして、上記のS11〜S15を複数の基準用ワーク10A,10Bに対して繰り返し実施する。ここでは、第1〜3要素のそれぞれについて、異常要素であるときの基準用SN比データを教師データとして3〜4回繰り返し適用する。これにより、SN比データの各SN比のパターンの違いにより第1〜3要素から異常要素を検出し特定できるニューラルネットワークモデルが構築される(S16)。   Subsequently, the calculated reference signal-to-noise ratio data is applied to the neural network as teacher data (S15). And said S11-S15 are repeatedly implemented with respect to several reference | standard workpiece | work 10A, 10B. Here, for each of the first to third elements, the reference SN ratio data when it is an abnormal element is repeatedly applied as teacher data 3 to 4 times. As a result, a neural network model that can detect and identify an abnormal element from the first to third elements based on a difference in the SN ratio pattern of the SN ratio data is constructed (S16).

図9は、基準用SN比データの一例を示す線図である。図中の基準用SN比データD1は、第2要素が異常要素のときのものを示している。この基準用SN比データD1は、第1〜第3要素ごとに分けられた複数のSN比を含んで構成されている。また、基準用SN比データD1では、プラズマ及び温度のそれぞれについて、基準用状態データのSN比と、複数の変化量のSN比と、複数の存在量のSN比とが算出されている。なお、SN比データでは、状態データのSN比を算出しない場合もある(以下、同じ)。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the reference SN ratio data. The reference signal-to-noise ratio data D1 in the figure shows data when the second element is an abnormal element. The reference SN ratio data D1 includes a plurality of SN ratios divided for each of the first to third elements. Further, in the reference SN ratio data D1, the SN ratio of the reference state data, the SN ratio of a plurality of changes, and the SN ratio of a plurality of abundances are calculated for each of plasma and temperature. Note that the SN ratio data may not calculate the SN ratio of the state data (the same applies hereinafter).

図9に示すように、この基準用SN比データD1では、次の傾向があることがわかる。すなわち、異常要素である第2要素の項目にてSN比が正となる傾向があるのがわかる。その中でも、温度の項目のSN比が特に大きくなる傾向がある。また、異常要素ではない第1要素における温度の一項目においても、SN比が特に大きくなる傾向があるのがわかる。   As shown in FIG. 9, it can be seen that the reference SN ratio data D1 has the following tendency. That is, it can be seen that the SN ratio tends to be positive in the item of the second element which is an abnormal element. Among them, the SN ratio of the temperature item tends to be particularly large. It can also be seen that the SN ratio tends to be particularly large in one item of temperature in the first element that is not an abnormal element.

図10は、基準用SN比データの他の一例を示す線図である。図中の基準用SN比データD2は、第3要素が異常要素のときのものを示している。この基準用SN比データD2は、上記の基準用SN比データD1と同様な構成とされている。つまり、第1〜第3要素ごとに分けられた複数のSN比を含んで構成され、プラズマ及び温度のそれぞれについて、基準用状態データのSN比と、複数の変化量のSN比と、複数の存在量のSN比とが算出されている。   FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the reference SN ratio data. The reference signal-to-noise ratio data D2 in the figure shows data when the third element is an abnormal element. The reference SN ratio data D2 has the same configuration as the reference SN ratio data D1. That is, it is configured to include a plurality of SN ratios divided for each of the first to third elements, and for each of the plasma and temperature, the SN ratio of the reference state data, the SN ratio of the plurality of changes, The SN ratio of the abundance is calculated.

図10に示すように、この基準用SN比データD2では、次の傾向があることがわかる。すなわち、異常要素である第3要素の項目においては、SN比に特徴的な傾向が特に見られない。一方、異常要素ではない第1及び2要素におけるプラズマの一項目にてSN比が大きくなる傾向があるのがわかる。   As shown in FIG. 10, it can be seen that the reference SN ratio data D2 has the following tendency. That is, in the item of the third element that is an abnormal element, there is no particular tendency in the SN ratio. On the other hand, it can be seen that the S / N ratio tends to increase in one item of plasma in the first and second elements which are not abnormal elements.

[溶接本工程]
次に、溶接本工程について説明する。まず、上記のS11と同様に、加工用ワーク10A,10Bを可動ステージ25に載置し、上方から加圧治具26を下降させて加工用ワーク10A,10Bを可動ステージ25に固定する。続いて、レーザヘッド27からレーザビームを照射すると共に、可動ステージ25を速度約10m/sで移動させて加工用ワーク10A,10Bを矢印A方向(図1参照)に走査する。これに併せて、ガス供給装置24によってアシストガスを流量15L/minで供給する。これにより、加工用ワーク10A,10Bの溶接予定領域Rに沿って、溶接部Wを形成する(S21)。
[Welding main process]
Next, the welding main process will be described. First, similarly to S11 described above, the processing workpieces 10A and 10B are placed on the movable stage 25, and the pressing jig 26 is lowered from above to fix the processing workpieces 10A and 10B to the movable stage 25. Subsequently, the laser head 27 emits a laser beam, and the movable stage 25 is moved at a speed of about 10 m / s to scan the workpieces 10A and 10B in the direction of arrow A (see FIG. 1). At the same time, the assist gas is supplied at a flow rate of 15 L / min by the gas supply device 24. Thereby, the welding part W is formed along the welding planned area | region R of the workpiece | work 10A, 10B for a process (S21).

ここで、溶接部Wを形成する際、光強度検出センサ4により加工点の光強度をフィルタ5を介して検出する。これにより、プラズマ及び温度のそれぞれについて、波形パターンの出力信号を状態データ(以下、「加工用状態データ」という)として取得する(S22)。   Here, when the welded portion W is formed, the light intensity detection sensor 4 detects the light intensity at the processing point via the filter 5. Thereby, for each of the plasma and temperature, an output signal of a waveform pattern is acquired as state data (hereinafter referred to as “processing state data”) (S22).

続いて、上記のS13と同様に、取得した加工用状態データを特徴化するため、該加工用状態データを正規化して加工用正規化データを求める(S23)。具体的には、加工用状態データを正規化し、正規化した加工用状態データの変化量及び存在量を求める。   Subsequently, in order to characterize the acquired machining state data as in S13 described above, the machining state data is normalized to obtain normalized processing data (S23). Specifically, the machining state data is normalized, and the change amount and the existence amount of the normalized machining state data are obtained.

続いて、上記のS14と同様に、加工用正規化データに基づいて有効性解析を実施し、MTシステムのSN比を算出する(S24)。具体的には、加工用正規化データを直交表に割り付けることで、MTシステムのSN比を、要素ごとに分けられたSN比群からなる加工用SN比データとして算出する。   Subsequently, as in S14 described above, the effectiveness analysis is performed based on the processing normalization data, and the SN ratio of the MT system is calculated (S24). Specifically, by assigning the processing normalization data to the orthogonal table, the SN ratio of the MT system is calculated as the processing SN ratio data including the SN ratio group divided for each element.

続いて、算出した加工用SN比データと、上記のS16で構築したニューラルネットワークモデルとに基づいて、溶接異常が生じている要素を異常要素として検出する(S25)。つまり、加工用SN比データをニューラルネットワークモデルへ未知データとして適用することで、加工用SN比データに含まれる各SN比のパターンの違いから異常要素が判別され特定されることとなる。   Subsequently, based on the calculated processing SN ratio data and the neural network model constructed in S16, an element in which welding abnormality has occurred is detected as an abnormal element (S25). That is, by applying the processing SN ratio data to the neural network model as unknown data, an abnormal element is identified and specified from the difference in the pattern of each SN ratio included in the processing SN ratio data.

そして、異常要素が検出された場合、その検出結果を格納部32に格納すると共に、レーザ溶接システム1を全停止する(S26→S27)。その後、異常要素のメンテナンスを行う。一方、異常要素が検出されない場合、レーザ溶接が完了するまで上記のS21〜S27の処理を繰り返し続行する(S28→S21)。   When an abnormal element is detected, the detection result is stored in the storage unit 32, and the laser welding system 1 is completely stopped (S26 → S27). After that, maintenance of abnormal elements is performed. On the other hand, if no abnormal element is detected, the above-described processes of S21 to S27 are repeated until laser welding is completed (S28 → S21).

ここで、一般的にMTシステムのMDによる異常の検出においては、例えば異常要素として検出されるべき要素の数が多いと、定量的評価が困難になり検出精度が低下してしまう。この点、本実施形態では、上述したように、MTシステムを適用する一方で、MTシステムのMDによらずに(上記の「(3)MDの算出」を実施せずに)、ニューラルネットワークによって異常要素を検出している。よって、例えば複数の異常要素を検出する場合であっても、異常要素を精度よく検出することができる。   Here, in general, in the detection of abnormality by MD of the MT system, for example, if there are a large number of elements that should be detected as abnormal elements, quantitative evaluation becomes difficult and detection accuracy decreases. In this regard, in the present embodiment, as described above, the MT system is applied, but the neural network does not depend on the MD of the MT system (without performing the above “(3) MD calculation”). An abnormal element is detected. Therefore, for example, even when a plurality of abnormal elements are detected, the abnormal elements can be detected with high accuracy.

他方、一般的にニューラルネットワークによる異常の検出においては、ニューラルネットワークモデルを構築する際、非常に多く(例えば、約100〜1000程度)の教師データ数が必要とされる。このデータ数は、MTシステムで必要とするデータ数の数十倍である。ニューラルネットワークが多くの教師データ数を必要とするのは、教師データのばらつきが大きいことを示している。この点、本実施形態では、教師データにMTシステムのSN比を適用している。さらに、このSN比にあっては、正規化されることで特徴化された正規化データに基づいて算出されている。よって、教師データのばらつきの影響を極小化でき、必要な教師データ数を最小化(ここでは、3〜4つに)することができると共に、精度よいニューラルネットワークモデルを構築することができる。   On the other hand, in general, in detecting anomalies using a neural network, a very large number (for example, about 100 to 1000) of teacher data is required when a neural network model is constructed. This number of data is several tens of times the number of data required in the MT system. The fact that the neural network requires a large number of teacher data indicates that the variation of the teacher data is large. In this regard, in this embodiment, the SN ratio of the MT system is applied to the teacher data. Further, the SN ratio is calculated based on normalized data characterized by normalization. Therefore, the influence of variations in teacher data can be minimized, the number of necessary teacher data can be minimized (in this case, 3 to 4), and an accurate neural network model can be constructed.

従って、本実施形態によれば、MTシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させ、異常要素を自動的に検出(異常診断)することができる。つまり、MTシステムの欠点とニューラルネットワークの欠点とのそれぞれを補うように、それぞれの長所が互いに強調されて異常要素が自動的に検出される。その結果、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。さらに、異常要素を精度よく検出できることによってレーザ溶接システム1の主要部位の監視が可能となり、予防保全を実現することができる。その結果、レーザ溶接システム1の不具合による溶接品質の低下を抑制でき、歩留まりを向上することが可能となる。   Therefore, according to the present embodiment, the MT system and the neural network can preferably cooperate with each other, and an abnormal element can be automatically detected (abnormal diagnosis). That is, in order to compensate for the shortcomings of the MT system and the shortcomings of the neural network, the respective elements are emphasized with each other and the abnormal elements are automatically detected. As a result, an abnormal element can be detected easily and accurately. Furthermore, since the abnormal elements can be detected with high accuracy, the main parts of the laser welding system 1 can be monitored, and preventive maintenance can be realized. As a result, it is possible to suppress a decrease in welding quality due to a failure of the laser welding system 1 and to improve the yield.

図11は、図1のレーザ溶接システムによる異常要素検出結果を示す図表である。図中の検出結果では、検出精度の確認のため、異常要素は判定値として既知とされている。また、図中の第1〜7段目に示す結果では、SN比データを教師データとしてニューラルネットワークに適用し、ニューラルネットワークモデルを構築している。加えて、SN比データを未知データとしてニューラルネットワークモデルへ適用し、異常要素の検出の確認を行っている。図中の第8段目に示す結果では、SN比データを未知データとしてニューラルネットワークモデルへ適用し、異常要素の検出を行っている。図11に示すように、本実施形態によれば、SN比データを教師データとして3〜4回ニューラルネットワークへ適用することで、正答率100%で異常要素が検出されるのがわかる。よって、異常要素を簡易且つ精度よく検出するという上記効果を確認することができる。   FIG. 11 is a chart showing abnormal element detection results by the laser welding system of FIG. In the detection result in the figure, the abnormal element is known as a determination value for confirmation of detection accuracy. In the results shown in the first to seventh stages in the figure, the SN ratio data is applied to the neural network as teacher data to construct a neural network model. In addition, the SN ratio data is applied to the neural network model as unknown data to confirm the detection of abnormal elements. In the result shown in the eighth row in the figure, the S / N ratio data is applied to the neural network model as unknown data, and abnormal elements are detected. As shown in FIG. 11, according to the present embodiment, it is understood that an abnormal element is detected with a correct answer rate of 100% by applying the SN ratio data to the neural network 3-4 times as teacher data. Therefore, it is possible to confirm the above effect of detecting the abnormal element easily and accurately.

また、本実施形態では、上述したように、SN比は、望大特性のSN比とされている。よって、充分な精度を確保しつつ一層簡易に異常要素を検出することが可能となる。なお、SN比は、場合によっては、動特性のSN比等としてもよい。   In the present embodiment, as described above, the S / N ratio is the S / N ratio having the desired characteristics. Therefore, it is possible to detect an abnormal element more easily while ensuring sufficient accuracy. Note that the S / N ratio may be the S / N ratio of the dynamic characteristics or the like in some cases.

また、本実施形態では、上述したように、異常要素として検出される要素が複数存在しており、SN比は、複数の要素ごとに分けられたSN比群からなるSN比データとして算出されている(図9,10参照)。この場合、要素ごとにSN比を算出し、要素ごとにニューラルネットワークモデルを構築することが不要となる。つまり、1つのモデルで複数の異常要素を特定して検出することができる。   In the present embodiment, as described above, there are a plurality of elements detected as abnormal elements, and the S / N ratio is calculated as S / N ratio data composed of S / N ratio groups divided for each of the plurality of elements. (See FIGS. 9 and 10). In this case, it is not necessary to calculate the SN ratio for each element and construct a neural network model for each element. That is, a plurality of abnormal elements can be specified and detected with one model.

なお、上述したように、算出されたSN比は、異常要素ではない要素の項目において特徴的な傾向を示す場合がある(図10参照)。この点、本実施形態では、SN比を要素ごとに算出せずにSN比データとして算出し、このSN比データをニューラルネットワークに適用している。そのため、異常要素ではない要素の項目にてSN比が特徴的な傾向を示す場合であっても、かかる特徴を考慮してニューラルネットワークモデルを構築することができる。よって、一層精度よく異常要素を検出することが可能となる。   As described above, the calculated S / N ratio may show a characteristic tendency in the item of an element that is not an abnormal element (see FIG. 10). In this respect, in this embodiment, the SN ratio is not calculated for each element, but is calculated as SN ratio data, and this SN ratio data is applied to the neural network. Therefore, even when the S / N ratio shows a characteristic tendency in the item of an element that is not an abnormal element, a neural network model can be constructed in consideration of the characteristic. Therefore, it is possible to detect an abnormal element with higher accuracy.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、上述した実施形態では、光強度検出センサ4で加工点における光強度をフィルタ5を介して検出することでプラズマ及び温度に関する状態データを取得したが、例えばフィルタを適宜設定して、レーザビーム及びレーザビームの反射光に関する状態データを検出してもよい。取得する状態データは、検出する異常要素(異常部位)、レーザビームの種類及び被加工物の材質等によって適宜選択されるものである。   For example, in the above-described embodiment, the light intensity detection sensor 4 detects the light intensity at the processing point via the filter 5 to acquire the state data related to plasma and temperature. In addition, status data regarding the reflected light of the laser beam may be detected. The state data to be acquired is appropriately selected depending on the abnormal element (abnormal part) to be detected, the type of laser beam, the material of the workpiece, and the like.

また、加工点の音を検出するための加工音検出センサ、又はワーク10A,10Bの振動の大きさを検出するための振動検出センサをさらに備え、音又は振動に関する状態データを取得してもよい。この場合、センサの出力信号にFTT(Fast Fourier Transform)処理が施される。   Further, a processing sound detection sensor for detecting the sound of the processing point or a vibration detection sensor for detecting the magnitude of vibration of the workpieces 10A and 10B may be further provided, and state data relating to the sound or vibration may be acquired. . In this case, FTT (Fast Fourier Transform) processing is performed on the output signal of the sensor.

また、各装置に供給される電力量を検出するための供給電力検出センサ、又はアシストガスの圧力を検出するためのガス圧力検出センサをさらに備え、供給電力又はアシストガス圧力に関する状態データを取得してもよい。この場合、センサの出力信号に移動平均処理が施される。   The apparatus further includes a supply power detection sensor for detecting the amount of power supplied to each device, or a gas pressure detection sensor for detecting the pressure of the assist gas, and obtains status data relating to the supply power or the assist gas pressure. May be. In this case, moving average processing is performed on the output signal of the sensor.

また、上記実施形態では、ガス流量、ガス成分及びガスノズル角度を要素としてこれらの要素の異常を検出したが、これらに加え、例えば、レーザ発振器であるレーザヘッド27の異常や、レーザ照射装置23周りの種々の部位における異常等を検出してもよい。また、これらの何れか1つ又は複数を検出してもよい。   In the above embodiment, abnormalities in these elements are detected using the gas flow rate, gas component, and gas nozzle angle as elements, but in addition to these, for example, abnormalities in the laser head 27 that is a laser oscillator, and around the laser irradiation device 23 Abnormalities and the like at various sites may be detected. Further, any one or more of these may be detected.

また、上記実施形態では、変化量及び存在量を正規化データとして求めたが、これらの何れか一方を正規化データとして求めてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the variation | change_quantity and the existing amount were calculated | required as normalization data, you may obtain | require any one of these as normalization data.

本発明の一実施形態に係るレーザ溶接システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the laser welding system which concerns on one Embodiment of this invention. MTシステムにおける単位空間の構築を説明するための図である。It is a figure for demonstrating construction of the unit space in MT system. MTシステムにおける直交表の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the orthogonal table in MT system. MTシステムにおける有効性解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the effectiveness analysis in MT system. ニューラルネットワークシステムの構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a neural network system. 図1のレーザ溶接システムにおける処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process in the laser welding system of FIG. 図6の溶接前工程におけるフローチャートである。It is a flowchart in the process before welding of FIG. 図6の溶接本工程におけるフローチャートである。It is a flowchart in the welding main process of FIG. 基準用SN比データの一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of reference | standard SN ratio data. 基準用SN比データの他の一例を示す線図である。It is a diagram which shows another example of reference | standard SN ratio data. 図1のレーザ溶接システムによる異常要素検出結果を示す図表である。It is a graph which shows the abnormal element detection result by the laser welding system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…レーザ溶接システム、10A,10B…ワーク(被加工物)、50…ニューラルネットワーク、D1,D2…基準用SN比データ、W…溶接部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser welding system, 10A, 10B ... Workpiece (workpiece), 50 ... Neural network, D1, D2 ... SN ratio data for reference | standard, W ... Welding part.

Claims (4)

レーザビームの照射で被加工物に溶接部を形成するレーザ溶接システムにおいて異常を検出するための異常検出方法であって、
異常要素を検出するためのニューラルネットワークモデルを構築する溶接前工程と、
前記溶接前工程で構築された前記ニューラルネットワークモデルに基づいて前記異常要素を検出する溶接本工程と、を備え、
前記溶接前工程は、
基準用被加工物に前記レーザビームを照射して前記溶接部を形成すると共に、その際の溶接状態に関する基準用状態データを取得する第1工程と、
取得した前記基準用状態データを正規化することで基準用正規化データを求める第2工程と、
求めた前記基準用正規化データに基づいてMTシステムのSN比を算出し、このSN比をニューラルネットワークに教師データとして適用する第3工程と、
前記第1〜3工程を複数の基準用被加工物に対して実施することで、前記ニューラルネットワークモデルを構築する第4工程と、を含み、
前記溶接本工程は、
加工用被加工物に前記レーザビームを照射して前記溶接部を形成すると共に、その際の溶接状態に関する加工用状態データを取得する第5工程と、
取得した前記加工用状態データを正規化することで加工用正規化データを求める第6工程と、
求めた前記加工用正規化データに基づいてMTシステムのSN比を算出し、このSN比及び前記溶接前工程で構築された前記ニューラルネットワークモデルに基づいて前記異常要素を検出する第7工程と、を含むことを特徴とするレーザ溶接システムの異常検出方法。
An anomaly detection method for detecting an anomaly in a laser welding system that forms a weld on a workpiece by laser beam irradiation,
A pre-welding process for constructing a neural network model for detecting abnormal elements;
A main welding process for detecting the abnormal element based on the neural network model constructed in the pre-welding process,
The pre-welding process includes
A first step of irradiating the reference workpiece with the laser beam to form the weld and obtaining reference state data relating to the weld state at that time;
A second step for obtaining reference normalization data by normalizing the acquired reference state data;
A third step of calculating the SN ratio of the MT system based on the obtained normalized data for reference, and applying this SN ratio to the neural network as teacher data;
A fourth step of constructing the neural network model by performing the first to third steps on a plurality of reference workpieces,
The welding main process includes
A fifth step of irradiating the workpiece to be processed with the laser beam to form the weld, and obtaining processing state data relating to the welding state at that time,
A sixth step of obtaining the machining normalization data by normalizing the obtained machining state data;
A seventh step of calculating an SN ratio of the MT system based on the obtained normalization data for processing, and detecting the abnormal element based on the SN ratio and the neural network model constructed in the pre-welding process; An abnormality detection method for a laser welding system, comprising:
前記状態データは、レーザ出力、プラズマ、反射光、温度、音、振動、アシストガス圧力及び供給電力のうちの少なくとも1つに関するものであることを特徴とする請求項1記載のレーザ溶接システムの異常検出方法。   2. The laser welding system abnormality according to claim 1, wherein the state data relates to at least one of laser output, plasma, reflected light, temperature, sound, vibration, assist gas pressure, and supply power. Detection method. 前記SN比は、望大特性のSN比であることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ溶接システムの異常検出方法。   3. The laser welding system abnormality detection method according to claim 1, wherein the SN ratio is an SN ratio of a desired characteristic. 前記異常要素として検出される要素は複数存在しており、
前記SN比は、複数の前記要素ごとに分けられたSN比群からなるSN比データとして算出されることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項記載のレーザ溶接システムの異常検出方法。

There are a plurality of elements detected as the abnormal elements,
The abnormality detection method for a laser welding system according to any one of claims 1 to 3, wherein the SN ratio is calculated as SN ratio data including an SN ratio group divided for each of the plurality of elements. .

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