CN114270187A - 评价装置 - Google Patents

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Abstract

在对将第一母材、第二母材互相接合起来的接合作业进行评价的评价装置(14)中设置数据获取部(18)和评价部(19)。数据获取部(18)获取与通过硬钎焊进行的接合作业中的至少一母材的位置、火焰的位置、焊料的位置以及至少一母材的温度中的至少一种相关的时间序列数据；评价部(19)采用不同的评价方法对由数据获取部(18)获取到的时间序列数据中规定的供线开始时刻前的数据和规定的供线开始时刻后的数据进行评价。

Description

评价装置
技术领域
本公开涉及一种评价装置，其对将第一母材、第二母材互相接合起来的接合作业进行评价。
背景技术
专利文献1公开了一种评价装置，其对将第一母材、第二母材互相接合起来的接合作业进行评价。
专利文献1：日本专利第5921898号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
目前，存在希望更适当地对通过硬钎焊进行的接合作业进行评价的需求。通过硬钎焊进行的接合作业具有加热第一、第二母材的管道加热工序和供给焊料的供线工序。如果用相同的评价方法对管道加热工序和供线工序的接合作业进行评价，则无法得到适当的评价结果。
本公开正是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于：做到能够适当地对通过硬钎焊进行的接合作业进行评价。
－用以解决技术问题的技术方案－
第一方面是一种评价装置，对将第一母材P1、第二母材P2互相接合起来的接合作业进行评价，其特征在于：所述评价装置包括数据获取部18和评价部19，所述数据获取部18获取与通过硬钎焊进行的所述接合作业中的至少一所述母材P1、P2的位置、火焰F的位置、焊料W的位置以及至少一所述母材P1、P2的温度中的至少一种相关的时间序列数据，所述评价部19采用不同的评价方法对由所述数据获取部18获取到的时间序列数据中规定的供线开始时刻前的数据和规定的所述供线开始时刻后的数据进行评价。
在第一方面中，采用不同的评价方法对供线开始时刻前后的时间序列数据进行评价，所以与采用相同的评价方法进行评价的情况相比，容易实现更适当的评价。
第二方面在第一方面的基础上，其特征在于：由所述数据获取部18获取到的时间序列数据包括与所述焊料W的位置相关的第一数据，该评价部19根据所述第一数据确定所述供线开始时刻。
在第二方面中，评价部19自动地确定供线开始时刻，所以不需要费工夫在评价装置14中设定供线开始时刻。
第三方面在第一或第二方面的基础上，其特征在于：所述评价部19采用不同的评价方法对由所述数据获取部18获取到的时间序列数据中规定的均匀加热开始时刻前的数据和规定的所述均匀加热开始时刻后的数据进行评价。
在第三方面中，采用不同的评价方法对均匀加热开始时刻前后的时间序列数据进行评价，所以与采用相同的评价方法进行评价的情况相比，容易实现更适当的评价。
第四方面在第三方面的基础上，其特征在于：由所述数据获取部18获取到的时间序列数据包括与所述火焰F的位置和至少一所述母材P1、P2的温度中的至少一种相关的第二数据，所述评价部19根据所述第二数据确定所述均匀加热开始时刻。
在第四方面中，评价部19自动地确定均匀加热开始时刻，所以不需要费工夫在评价装置14中设定均匀加热开始时刻。
第五方面在第一到第四方面中任一方面的基础上，其特征在于：所述评价部19根据所述时间序列数据与规定的评价基准值之差进行所述评价，且对所述供线开始时刻前的数据和所述供线开始时刻后的数据的评价采用不同的评价基准值。
在第五方面中，对供线开始时刻前后的时间序列数据的评价采用不同的评价基准值，所以通过将供线开始时刻前后的时间序列数据的评价所采用的各评价基准值设为适当的值，能够适当地对供线开始时刻前后的接合作业分别进行评价。
附图说明
图1是包括实施方式的评价装置的接合作业评价系统的立体简图；
图2是示例出由侧边摄像头拍摄的第一图像的图；
图3是示例出由上方摄像头拍摄的第二图像的图；
图4是示例出由正面摄像头拍摄的第三图像的图；
图5是评价装置的功能块图；
图6是说明由评价装置进行的评价步骤的流程图；
图7是示例出接合作业中的作业火焰与管道中心之间的距离的过滤处理前的时间序列数据的图表；
图8是示例出接合作业中的作业火焰与管道的中心之间的距离的过滤处理后的时间序列数据的图表；
图9是示例出接合作业中的焊料投入位置的时间序列数据的图表；
图10是示例出接合作业中的焊料投入位置的时间序列数据的图表。
具体实施方式
下面，根据附图对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是，下面要说明的实施方式和变形例是本质上的优选示例，并没有对本发明、其应用对象或其用途范围进行限制的意图。
图1示出接合作业评价系统10。该接合作业评价系统10对作业者U所进行的接合作业进行评价，在该接合作业中，通过硬钎焊将作为第一母材的圆筒状第一管道P1与作为第二母材的圆筒状第二管道P2互相接合起来。接合作业包括管道加热工序和供线工序。上述管道加热工序和供线工序在第一管道P1的一端部朝向上方且第二管道P2的一端部已从上方插入该第一管道P1中的状态下进行。管道加热工序是加热第一管道P1、第二管道P2的工序，包括管道预热工序和均匀加热工序。管道预热工序是作业者U使从焊炬T产生的火焰F在不怎么移动的情况下喷射到两管道P1、P2的交界周围的工序。均匀加热工序是在管道预热工序之后，作业者U使从焊炬T产生的火焰F一边沿两管道P1、P2的周向移动一边喷射到两管道P1、P2的交界周围的工序。进行均匀加热工序时，保证两管道P1、P2的交界周围的温度在整个一周变得更加均匀。供线工序是在均匀加热工序之后，作业者U一边使从焊炬T产生的火焰F喷射到两管道P1、P2的交界周围一边供给焊料W的工序。
焊料W能够采用磷铜焊料、银焊料、黄铜焊料、铝合金(铝焊料)等。当作为焊料W采用磷铜焊料时，两管道P1、P2的材料的组合能够采用铜和铜的组合、铜和铜合金的组合、铜和钢的组合或镀有铜的异种金属(两种金属)的组合。当作为焊料W采用银焊料或黄铜焊料时，两管道P1、P2的材料的组合能够采用铜和钢的组合或钢和钢的组合。当作为焊料W采用铝合金时，两管道P1、P2的材料的组合能够采用铝和铜的组合、铝和铜合金的组合或铝和铝的组合。
接合作业评价系统10包括侧边摄像头11、上方摄像头12、正面摄像头13以及本公开的实施方式所涉及的评价装置14。
侧边摄像头11，每隔100ms，就从作业者U的侧边拍摄两管道P1、P2周围，得到图2所示的侧边图像。在接合作业中，侧边图像中出现的是火焰F和两管道P1、P2周围。
上方摄像头12，每隔100ms，就从作业者U的上方拍摄两管道P1、P2周围，得到图3所示的上方图像。在接合作业中，上方图像中出现的是火焰F的顶端和两管道P1、P2周围。在供线作业中，上方图像中出现的是焊料W的顶端部。
正面摄像头13，每隔100ms，就从作业者U的正面拍摄两管道P1、P2周围，得到图4所示的正面图像。在供线作业中，正面图像中出现的是焊料W的顶端部和两管道P1、P2周围。
如图5所示，评价装置14包括输入部15、接收部16、存储部17、数据获取部18、评价部19以及输出部20。评价装置14的功能由计算机实现。
输入部15接收用于确定评分者和作业者U的信息的输入。作为输入部15例如采用键盘。
接收部16接收由侧边摄像头11、上方摄像头12以及正面摄像头13每隔100ms拍摄到的侧边图像、上方图像以及正面图像。
存储部17中存储的是后述的包括时间序列数据等的数据库。
数据获取部18根据由接收部16接收到的多个侧边图像、上方图像以及正面图像，通过图像处理获取多种时间序列数据并将该多种时间序列数据保存到存储部17的数据库中。
根据多个侧边图像获取火焰F的高度FH、火焰F的长度FL以及火焰F相对于上下方向(两管道P1、P2延伸的方向)的角度Fθ的时间序列数据，来作为时间序列数据。以下的表1示出每隔100ms所得到的7帧的侧边图像中火焰F的基端坐标(X1，Y1)、火焰F的顶端坐标(X2，Y2)、火焰F的高度FH、火焰F的长度FL以及火焰F的角度Fθ。
【表1】
帧的号码 时间[ms] 左上X 左上Y 右下X 右下Y FH[mm] FL[mm] Fθ[度]
0 0 465 650 786 758 -12.5915 80.17934 71.37105
1 100 499 695 817 806 -18.6011 75.44092 70.49969
2 200 553 734 858 843 -21.8921 67.39459 70.14161
3 300 594 740 911 855 -20.8905 61.24553 69.91397
4 400 618 765 929 879 -23.4661 57.67686 69.67686
5 500 630 777 940 893 -24.8969 55.96828 69.34109
6 600 631 779 949 899 -25.3262 55.88518 69.15207
此外，根据多个上方图像，获取火焰F与两管道P1、P2的中心之间的距离DI和焊料投入位置Wθ的时间序列数据。焊料投入位置Wθ是在上方图像中，焊料W和第二管道P2的接点与第二管道P2的中心的连线与水平方向所成的角度。
此外，根据多个正面图像，获取焊料W的高度WH和焊料W相对于上下方向(两铜管延伸的方向)的角度Wγ的时间序列数据。焊料W的高度WH是两管道P1、P2的交界(接缝)与焊料W和第二管道P2相交的位置的在上下方向上的间距。
需要说明的是，将火焰F的高度FH设为第一种时间序列数据，将火焰F的长度FL设为第二种时间序列数据，将火焰F的角度Fθ设为第三种时间序列数据，将距离DI设为第四种时间序列数据，将焊料W投入位置Wθ设为第五种时间序列数据，将焊料W的高度WH设为第六种时间序列数据，将焊料W的角度Wγ设为第七种时间序列数据。
评价部19通过后述步骤对由数据获取部18获取到的时间序列数据进行评价。
输出部20输出评价部19的评价结果。作为输出部20例如采用显示器。
图6示出按上述构成的评价装置14对时间序列数据的评价步骤。
首先，在S101中，输入部15接收用于确定评分者和作业者U的输入。这样一来，用于确定评分者和作业者U的信息就保存到存储部17中。此外，评分者通过目视确认硬钎焊的外观，将基于外观的完成度得分输入输入部15。
然后，在S102中，接收部16重新接收接合作业中的多个侧边图像、上方图像以及正面图像，数据获取部18根据上述多个侧边图像、上方图像以及正面图像获取时间序列数据。并且，将获取到的时间序列数据与用于确定作业者U的信息以及完成度得分相对应地保存到存储部17中作为日志。此时，将作业者U的作业时间也与用于确定作业者U的信息相对应地保存到存储部17中。
然后，在S103中，评价部19从存储部17中读出由数据获取部18获取到的时间序列数据中，火焰F与两管道P1、P2的中心之间的距离DI的时间序列数据(第二数据)。图7示出已读出的时间序列数据。并且，评价部19通过过滤处理对已读出的时间序列数据除去噪声。图8示例出对图7所示的时间序列数据进行过滤处理后的时间序列数据。并且，评价部19对过滤处理后的时间序列数据进行每规定单位时间的标准偏差的计算，将标准偏差超过1的时刻ST1确定为均匀加热开始时刻。所述单位时间例如设为0.5秒或1秒。像这样，因为评价部19自动地确定均匀加热开始时刻，所以不需要费工夫在评价装置14中设定均匀加热开始时刻。
需要说明的是，当不进行过滤处理而将过滤处理前的时间序列数据的标准偏差超过1的时刻确定为均匀加热开始时刻时，如图6所示，容易将产生噪声的时刻M1确定为均匀加热开始时刻。然而，在本实施方式中，因为根据过滤处理后的时间序列数据确定均匀加热开始时刻，所以能够更准确地确定均匀加热开始时刻。
然后，在S104中，评价部19读出由数据获取部18获取到的时间序列数据中焊料投入位置Wθ的时间序列数据(第一数据)。焊料投入位置Wθ在焊料W与第二管道P2不接触时为0，在焊料W与第二管道P2接触时超过0。评价部19将焊料投入位置Wθ首次超过0且焊料投入位置Wθ超过0的状态之后持续规定的时间T1以上的时刻确定为供线开始时刻。时间T1例如设为1秒。像这样，因为评价部19自动地确定供线开始时刻，所以不需要费工夫在评价装置14中设定供线开始时刻。
在图9中，因为在时刻ST2焊料投入位置Wθ超过0，且焊料投入位置Wθ超过0的状态从时刻ST2持续到时刻ST2+T1，所以将时刻ST2确定为供线开始时刻。
在图10中，虽然在时刻M2焊料投入位置Wθ超过0，但从时刻M2到时刻M2+T1这一期间焊料投入位置Wθ再次变为0，因此不会将时刻M2确定为供线开始时刻。
需要说明的是，在本实施方式中，在S103的处理后进行S104的处理，但也可以在S104的处理前进行S103的处理，还可以同时进行S103和S104的处理。
接着，在S105中，评价部19将在S102中获取到的时间序列数据分割为均匀加热开始时刻前的管道预热工序的时间序列数据、均匀加热开始时刻以后且供线开始时刻前的均匀加热工序的时间序列数据、供线开始时刻以后的供线工序的时间序列数据。
然后，在S106中，评价部19设k＝1，且将接合作业的评价得分设为规定的初始值，进入S107。
在S107中，评价部19根据第k种时间序列数据与规定的评价基准值之差进行对第k种时间序列数据的评价。对管道预热工序的时间序列数据、均匀加热工序的时间序列数据以及供线工序的时间序列数据的评价，采用不同的评价基准值。
首先，评价部19将第k种时间序列数据中管道预热工序的各时间序列数据与管道预热工序用评价基准值进行比较，计算二者之差。并且，当该差超过第一阈值时，对接合作业的评价得分进行扣分。此外，将第k种时间序列数据中均匀加热工序的各时间序列数据与均匀加热工序用评价基准值进行比较，计算二者之差。当该差超过第二阈值时，对接合作业的评价得分进行扣分。而且，将第k种时间序列数据中供线工序的各时间序列数据与供线工序用阈值的评价基准值进行比较，计算二者之差。当该差超过第三阈值时，对接合作业的评价得分进行扣分。评价部19将计算出的差与用于确定作业者U的信息相对应地保存到存储部17的数据库中作为日志。此外，评价部19将计算出的接合作业的评价得分也保存到存储部17的数据库中。像这样，对供线开始时刻前后的时间序列数据的前后评价采用不同的评价基准值，所以通过将供线开始时刻前后的时间序列数据的评价所采用的各评价基准值设为适当的值，能够适当地对供线开始时刻前后的接合作业分别进行评价。此外，利用采用不同评价基准值的不同评价方法对供线开始时刻前后的时间序列数据进行评价，所以与采用相同的评价方法进行评价的情况相比，容易实现更适当的评价。此外，利用采用不同评价基准值的不同评价方法对均匀加热开始时刻前后的时间序列数据进行评价，所以与采用相同的评价方法进行评价的情况相比，容易实现更适当的评价。
在S108中，评价部19设k＝k+1。
在S109中，评价部19判断k＝8是否成立，当k＝8成立时，则视为七种时间序列数据的评价结束，进入S110。当k＝8不成立时，则返回S107。
在S110中，输出部20从存储部17中读出并输出所有工序的时间序列数据、对各时间序列数据计算出的差值、接合作业的评价得分作为评价结果。需要说明的是，也可以通过雷达图等形式显示各种时间序列数据之差的平均值。这样一来，评价步骤就结束了。
因此，根据本实施方式，通过参照存储在存储部17中的时间序列数据、该时间序列数据与评价基准值之差、评价得分以及完成度得分，能够对各作业者U的技能提高程度和偏差程度进行评价。
此外，通过使各作业者U参照存储在存储部17中的时间序列数据、该时间序列数据与评价基准值之差、评价得分以及完成度得分进行接合作业的训练，能够降低由于接合作业的指导者造成的作业者U的熟练度的偏差。此外，通过参照存储在存储部17中的时间序列数据、该时间序列数据与评价基准值之差、评价得分以及完成度得分，各作业者U容易掌握修正点，因此既能够缩短学习硬钎焊的接合技能所需要的时间，又能够减少训练中使用的管道P1、P2的根数。此外，指导者不在时也容易进行接合作业的训练。
需要说明的是，在本实施方式中，在S103中，根据火焰F与两管道P1、P2的中心之间的距离DI的时间序列数据确定均匀加热开始时刻，但也可以根据与火焰F的位置相关的其他数据(第二数据)确定均匀加热开始时刻。例如，可以根据上方图像，获取上方图像中火焰F和第二管道P2的接点与两管道P1、P2的中心的连线相对于水平方向所成的角度，并在S103中为了确定均匀加热开始时刻而参照该角度。
此外，也可以在接合作业评价系统10中，设置测量第一管道P1、第二管道P2中至少一者的表面的温度的测量装置，由数据获取部18获取由测量装置测量出的温度作为时间序列数据。此外，在S103中，也可以根据由测量装置测量出的温度确定均匀加热开始时刻。
此外，在本实施方式中，在S104中，根据焊料W投入位置Wθ的时间序列数据确定供线开始时刻，但也可以根据与焊料W的位置相关的其他数据(第一数据)确定供线开始时刻。例如，可以根据上方图像获取焊料W与两管道P1、P2的中心的间距作为时间序列数据，并在S104中为了确定供线开始时刻而参照该间距。
此外，当一边使第一管道P1、第二管道P2中的至少一者移动一边进行硬钎焊作业时，可以由数据获取部18获取与第一管道P1、第二管道P2中的至少一者的位置相关的时间序列数据。
此外，可以在对各作业者U的评价结果的基础上，将用于确定各作业者U接收硬钎焊作业培训的地点(据点)的信息与用于确定作业者U的信息相对应地保存到数据库中。这样一来，能够掌握各个实施硬钎焊作业培训的地点的倾向。此外，也可以做到能够从日本参照保存有外国作业者U的评价结果的数据库。
此外，在本实施方式中，将第二管道P2从上方插入第一管道P1进行接合作业，但在将第二管道P2从下方插入第一管道P1的状态下，或在将第二管道P2沿水平方向(横向)插入第一管道P1的状态下进行接合作业的情况下，也都能够应用本发明。
此外，在本实施方式中，计算时间序列数据与评价基准值之差，判断差是否超过规定的阈值，由此进行对时间序列数据的评价，但本发明也能够应用于通过其他计算方法对时间序列数据进行评价的情况。
本公开对以下评价装置很有用，该评价装置对将第一母材、第二母材互相接合起来的接合作业进行评价。
－符号说明－
P1 第一管道(第一母材)
P2 第二管道(第二母材)
F 火焰
W 焊料
14 评价装置
18 数据获取部
19 评价部
20 输出部

Claims (5)

1.一种评价装置，对将第一母材(P1)、第二母材(P2)互相接合起来的接合作业进行评价，其特征在于：
所述评价装置包括数据获取部(18)和评价部(19)，所述数据获取部(18)获取与通过硬钎焊进行的所述接合作业中的至少一所述母材(P1、P2)的位置、火焰(F)的位置、焊料(W)的位置以及至少一所述母材(P1、P2)的温度中的至少一种相关的时间序列数据，
所述评价部(19)采用不同的评价方法对由所述数据获取部(18)获取到的时间序列数据中规定的供线开始时刻前的数据和规定的所述供线开始时刻后的数据进行评价。
2.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于：
由所述数据获取部(18)获取到的时间序列数据包括与所述焊料(W)的位置相关的第一数据，
该评价部(19)根据所述第一数据确定所述供线开始时刻。
3.根据权利要求1或2所述的评价装置，其特征在于：
所述评价部(19)采用不同的评价方法对由所述数据获取部(18)获取到的时间序列数据中规定的均匀加热开始时刻前的数据和规定的所述均匀加热开始时刻后的数据进行评价。
4.根据权利要求3所述的评价装置，其特征在于：
由所述数据获取部(18)获取到的时间序列数据包括与所述火焰(F)的位置和至少一所述母材(P1、P2)的温度中的至少一种相关的第二数据，
所述评价部(19)根据所述第二数据确定所述均匀加热开始时刻。
5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的评价装置，其特征在于：
所述评价部(19)根据所述时间序列数据与规定的评价基准值之差进行所述评价，且对所述供线开始时刻前的数据和所述供线开始时刻后的数据的评价采用不同的评价基准值。
CN202080057302.6A 2019-09-30 2020-09-28 评价装置 Active CN114270187B (zh)

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