DE102008054158B4

DE102008054158B4 - Blechprüfvorrichtung und Blechprüfverfahren

Info

Publication number: DE102008054158B4
Application number: DE102008054158A
Authority: DE
Inventors: Ichiro Kono; Kenzo Takeda; Shin Yoshida
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2028-11-01
Also published as: US20090114018A1; CN101424665B; JP4875589B2; JP2009109460A; DE102008054158A1; US7984649B2; CN101424665A

Abstract

Blechprüfvorrichtung, die ermittelt, ob eine Qualität eines zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf Resonanzfrequenzen, die durch Schwingungsanregung von Blechen erhalten werden, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, wobei die Blechprüfvorrichtung umfasst: einen Schwingungserzeuger, der das Blech in Schwingung versetzt; einen Schwingungsdetektor, der die Schwingungen des Blechs detektiert; eine Resonanzfrequenzextraktionseinheit zum Extrahieren mehrerer Resonanzfrequenzen des zu prüfenden Blechs unter Verwendung des Schwingungserzeugers und des Schwingungsdetektors; eine Resonanzfrequenzauswahleinheit, die eine oder mehrere Resonanzfrequenzkombinationen, die zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen umfassen, aus den mehreren Resonanzfrequenzen auswählt, die durch die Resonanzfrequenzextraktionseinheit extrahiert sind; eine Fehlerfreibereichserzeugungseinheit zum Erzeugen von Fehlerfreibereichen bezüglich mehrerer fehlerfreier Bleche, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, in Koordinatensystemen, in denen die Resonanzfrequenzen auf Koordinatenachsen durch Anwenden der Resonanzfrequenzextraktionseinheit und der Resonanzfrequenzauswahleinheit und durch statistisches Verarbeiten einer Menge der Resonanzfrequenzkombinationen, die für jedes fehlerfreie Blech ausgewählt sind, aufgetragen sind; und eine Blechqualitätsermittlungseinheit zum Ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf einem Vergleich zwischen den Resonanzfrequenzkombinationen, die für das zu prüfende Blech ausgewählt sind, und den Fehlerfreibereichen, die durch die Fehlerfreibereichserzeugungseinheit erzeugt sind, nach Anwendung der Resonanzfrequenzextraktionseinheit und der Resonanzfrequenzauswahleinheit für das zu prüfende Blech.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blechprüfvorrichtung und ein Blechprüfverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Blechprufvorrichtung und ein Blechprüfverfahren zum Messen von Resonanzfrequenzen eines Blechs, das als formgepresstes Erzeugnis gebildet wird, und Ermitteln, ob die Qualität des Blechs gut ist, basierend auf den Resonanzfrequenzen.
Stand der Technik
Wenn ein Blech durch Formpressen eines Blechwerkstoffs gebildet wird, kann das Blech eingeschürt oder eingerissen sein. Solche Einschnürungen und Risse treten insbesondere leicht in Teilbereichen, wie zum Beispiel Kanten- und Eckteilen, auf, an denen die Verformung während des Formpressens konzentriert ist. In manchen Teilbereichen treten die Einschnürung und Risse jedoch unerwartet auf, so dass es schwierig ist, die auftretenden Stellen abzuschätzen. Daher muss die Untersuchung von Einschnürungen und Rissen umfassend für den gesamten gebildeten Gegenstand durchgeführt werden und kann Zeit in Anspruch nehmen.
Herkömmlich ist eine Prüfvorrichtung vorgeschlagen worden, die eine Prüfung von Einschnürungen und Rissen eines Blechs in einer kurzen Zeit ausführen kann. Als solche Prüfvorrichtung sind zum Beispiel in den Patentschriften 1 und 2 Prüfvorrichtungen aufgezeigt, die ein Blech in Schwingung versetzen, die Schwingungen des Blechs detektieren und basierend auf einer für das Blech eindeutigen Frequenzcharakteristik, die aus den detektierten Schwingungen extrahiert wird, ermitteln, ob die Qualität des Blechs gut ist.
Patentschrift 1

JP 09 171008 A

Patentschrift 2

JP 2007 147512 A

24 ist ein Histogramm, das Verteilungen der Blechdicken mehrerer Blechwerkstoffe, die in einer Norm enthalten sind, darstellt.
In 24 gibt die horizontale Achse die Blechdicke des Blechwerkstoffs an und die vertikale Achse gibt die Häufigkeit an. Wie in dieser Figur dargestellt ist, weisen die Blechwerkstoffe, die als Werkstoffe formgepresster Erzeugnisse verwendet werden, eine Streuung der Blechdicke auf, obwohl sie in derselben Norm enthalten sind.
Wenn jedoch die als Werkstoffe zu verwendenden Blechwerkstoffe eine solche Streuung der Blechdicke aufweisen, kann nicht differenziert werden, ob eine Änderung der Frequenzcharakteristik eines Blechs durch das Vorhandensein einer Einschnürung und eines Risses verursacht ist oder durch die Streuung der Blechdicke der Blechwerkstoffe hervorgerufen wird. In den oben beschriebenen Patentdokumenten 1 und 2 wird eine Streuung der Blechdicke nicht berücksichtigt und daher kann die Ermittlung der Qualität des Blechs von der Wirklichkeit abweichen.
Die Druckschrift US 5,216,921 A zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Defekten und unterschiedlichen Härtebereichen von Prüfobjekten mit mehreren Auskragungen, wobei ein Prüfobjekt zu der vorgenannten Ermittlung in Schwingung versetzt wird und die Spektralmesswerte der Vibration analysiert werden,
Die Druckschrift DE 101 37 364 A1 zeigt ein Verfahren zum Aussondern von fehlerhaften Serien-Bauteilen mittels Anregung akustischer Schwingungen, Vergleich der Eigenfrequenz-Spektren eines Serien-Bauteils mit einem Referenz-Spektrum und Ableiten einer Akzeptanz-Entscheidung bezüglich des untersuchten Serien-Bauteils.
Die Druckschrift US 6,347,542 B1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Eigenschaftsprüfung von Bauteilen, die ein bevorzugt aus Holz bestehendes Bauteil in Schwingung versetzt, die Schwingungen des Bauteils detektiert und mittels eines Ausgangssignals des Detektors die Bauteileigenschaften bestimmt.
Die Druckschrift DE 42 42 442 A1 zeigt ein Verfahren zur selbsttätigen, iterativen Prozessoptimierung von Ziehvorgängen in Pressen, das eine Schallemissionsanalyse eines von einem Ziehteil während des Ziehvorganges im Ziehwerkzeug hervorgerufenen Körperschalles durchführt und mittels Vergleich mit Referenzverläufen die Qualität des Ziehteiles bestimmt und dadurch Produktionsparameter für den Ziehvorgang des nachfolgenden Ziehteils ermittelt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung stellen eine Blechprüfvorrichtung und ein Blechprüfverfahren bereit, um zu ermitteln, ob die Qualität eines Blechs gut ist, basierend auf der Frequenzeigenschaft des Blechs, wobei hierbei eine Streuung der Blechdicke von Blechwerkstoffen vor dem Formpressen berücksichtigt wird.
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung ermittelt eine Blechprüfvorrichtung (zum Beispiel eine nachstehend beschriebene Blechprüfvorrichtung 1), ob eine Qualität eines zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf den Resonanzfrequenzen, die durch Schwingungsanregung von Blechen erhalten werden, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind. Die Blechprüfvorrichtung ist bereitgestellt mit: einem Schwingungserzeuger (zum Beispiel einem nachstehend beschriebenen Schwingungserzeuger 20), der das Blech in Schwingung versetzt; einem Schwingungsdetektor (zum Beispiel einem nachstehend beschriebenen Schwingungssensor 30), der die Schwingungen des Blechs detektiert; einer Resonanzfrequenzextraktionseinheit (zum Beispiel einer nachstehend beschriebenen Steuervorrichtung 40 und Mittel zum Ausführen der Schritte ST3 und ST6 in 2 usw.) zum Extrahieren mehrerer Resonanzfrequenzen des Blechs unter Verwendung des Schwingungserzeugers und des Schwingungsdetektors; einer Resonanzfrequenzauswahleinheit (zum Beispiel die nachstehend beschriebene Steuervorrichtung 40 und ein Mittel zum Ausführen des Schritts ST32 in 12 usw.), die eine oder mehrere Resonanzfrequenzkombinationen, die zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen umfassen, aus den mehreren Resonanzfrequenzen auswählt, die durch die Resonanzfrequenzextraktionseinheit extrahiert sind; eine Fehlerfreibereichserzeugungseinheit (zum Beispiel die nachstehend beschriebene Steuervorrichtung 40 und ein Mittel zum Ausführen des Schritts ST33 in 12 usw.) zum Erzeugen von Fehlerfreibereichen bezüglich mehrerer fehlerfreier Bleche, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, in Koordinatensystemen, in denen die Resonanzfrequenzen auf Koordinatenachsen durch Anwenden der Resonanzfrequenzextraktionseinheit und der Resonanzfrequenzauswahleinheit und durch statistisches Verarbeiten einer Menge der Resonanzfrequenzkombinationen, die für jedes fehlerfreie Blech ausgewählt sind, aufgetragen sind; und eine Blechqualitätsermittlungseinheit (zum Beispiel die nachstehend beschriebene Steuervorrichtung 40 und ein Mittel zum Ausführen des Schritts ST7 in 2 usw.) zum Ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf einem Vergleich zwischen den Resonanzfrequenzkombinationen, die für das zu prüfende Blech ausgewählt sind, und den Fehlerfreibereichen, die durch die Fehlerfreibereichserzeugungseinheit erzeugt sind, nach der Anwendung der Resonanzfrequenzextraktionseinheit und der Resonanzfrequenzauswahleinheit für das zu prüfende Blech.
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung werden aus mehreren fehlerfreien Blechen, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, Resonanzfrequenzkombinationen ausgewählt, die für die entsprechenden fehlerfreien Bleche eindeutig sind, und eine Menge dieser Resonanzfrequenzkombinationen statistisch verarbeitet, um Fehlerfreibereiche in Koordinatensystemen zu erzeugen, in denen die Resonanzfrequenzen auf den Koordinatenachsen aufgetragen sind. Anschließend werden von einem zu prüfenden Blech Resonanzfrequenzkombinationen ausgewählt, die für das zu prüfende Blech eindeutig sind, und die Resonanzfrequenzkombinationen und die erzeugten Fehlerfreibereiche verglichen, um zu ermitteln, ob die Qualität des Blechs gut ist.
Insbesondere kann als Resonanzfrequenzkombination durch Auswählen von zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen ein Fehlerfreibereich mit einer Größe erzeugt werden, der eine Streuungen der Blechdicke von Blechwerkstoffen, die als Werkstoffe verwendet werden, berücksichtigt. Durch Ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf solchen Fehlerfreibereichen, kann die Qualität des Blechs unter Berücksichtigung der Streuung der Blechdicke von Werkstoffen geprüft werden.
Durch Detektieren der Schwingungen des Blechs durch einen Schwingungsdetektor, während das Blech durch einen Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt wird, kann die Qualität des Blechs in einer kurzen Zeit geprüft werden. Somit kann eine Blechprüfvorrichtung zum Beispiel in eine Blechfertigungslinie eingebaut werden.
Die Blechqualitätsermittlungseinheit kann lediglich Fehlerfreibereiche, die eine positive Korrelation zwischen den Resonanzfrequenzen aufweisen, aus den durch die Fehlerfreibereichserzeugungseinheit erzeugten Fehlerfreibereichen verwenden, um zu ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist.
Hierbei sind die Resonanzfrequenzen des Blechs proportional zu der Blechdicke eines Blechwerkstoffs, das als Werkstoff für das Blech verwendet wird. Daher weisen die Resonanzfrequenzen des Blechs eine positive Korrelation auf.
Durch Verwenden von lediglich Fehlerfreibereichen, in denen die Resonanzfrequenzen eine positive Korrelation aufweisen, zum Ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, kann eine fehlerhafte Ermittlung der Qualität des Blechs vermieden werden.
Die Blechprüfvorrichtung kann in einer Fertigungslinie für formgepresste Bleche eingebaut sein, die mehrere Arbeitsgänge umfasst (zum Beispiel eine nachfolgend beschriebene Fertigungslinie 100).
Durch den Einbau der Blechprüfvorrichtung in eine Fertigungslinie für formgepresste Bleche kann die Durchlaufzeit der Blechfertigung und Blechprüfung verkürzt werden.
In Übereinstimmung mit einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Blechprüfverfahren zum Ermitteln, ob die Qualität eines zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf Resonanzfrequenzen, die durch Schwingungsanregung von Blechen erhalten werden, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind: einen Resonanzfrequenzextraktionsschritt, in dem ein Blech in Schwingung versetzt wird und die Schwingungen detektiert werden und mehrere Resonanzfrequenzen des Blechs extrahiert werden; einen Resonanzfrequenzauswahlschritt, in dem eine oder mehrere Resonanzfrequenzkombinationen, die zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen umfassen, aus den mehreren Resonanzfrequenzen ausgewählt werden, die in dem Resonanzfrequenzextraktionsschritt extrahiert werden; einen Fehlerfreibereichserzeugungsschritt, in dem für mehrere fehlerfreie Bleche, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, der Prüfschritt ausgeführt wird und eine Menge der Resonanzfrequenzkombinationen, die für die fehlerfreien Bleche ausgewählt sind, statistisch verarbeitet werden, um Fehlerfreibereiche in Koordinatensystemen zu erzeugen, in denen die Resonanzfrequenzen auf Koordinatenachsen aufgetragen sind; und einen Blechqualitätsermittlungsschritt, in dem für das zu prüfende Blech der Prüfschritt ausgeführt wird, Resonanzfrequenzkombinationen, die für das zu prüfende Blech ausgewählt sind, und die Fehlerfreibereiche, die durch die Fehlerfreibereichserzeugungseinheit erzeugt werden, verglichen werden und basierend auf diesem Vergleich ermittelt wird, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist.
Wenn ermittelt wird, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, können lediglich Fehlerfreibereiche, die eine positive Korrelation zwischen den Resonanzfrequenzen aufweisen, aus den Fehlerfreibereichen zum Ermitteln verwendet werden, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist.
Das Blechprüfverfahren führt zu derselben Wirkung wie die Blechprüfvorrichtung.
Entsprechend der Blechprüfvorrichtung kann durch Auswählen von zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen als eine Resonanzfrequenzkombination ein Fehlerfreibereich mit einer Größe erzeugt werden, der eine Streuung der Blechdicke des Blechwerkstoffs, der als Werkstoffverwendet wird, berücksichtigt. Durch Ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf solchen Fehlerfreibereichen, kann die Qualität des Blechs unter Berücksichtigung der Streuung der Blechdicke von Werkstoffen geprüft werden.
Durch Detektieren der Schwingungen des Blechs durch einen Schwingungsdetektor, während das Blech durch einen Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt wird, kann die Qualität des Blechs in einer kurzen Zeit geprüft werden. Dementsprechend kann die Blechprüfvorrichtung zum Beispiel in eine Blechfertigungslinie eingebaut werden.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Blechprüfvorrichtung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Flussdiagramm, das Schritte einer Blechprüfverarbeitung der Blechprüfvorrichtung der Ausführungsform darstellt;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schwingungswellenform darstellt;
4 ist ein Diagramm, das zwei von mehreren Sinuswellen darstellt, die die Schwingungswellenform bilden;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Erfassen oszillierender Wellenformen darstellt;
6 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines Blechs darstellt;
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schwingungsgeschwindigkeitswellform darstellt;
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform von Frequenzkomponenten darstellt;
9 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Extrahieren von Resonanzfrequenzen darstellt;
10(a) und 10(b) sind Diagramme, die Beispiele von Wellenformen von Frequenzkomponenten darstellen;
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel mehrerer Resonanzfrequenzen darstellt, die gemeinsam aus mehreren fehlerfreien Blechen extrahiert sind;
12 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Erzeugen von Fehlerfreibereichen darstellt;
13 ist ein Diagramm, das einen Fehlerfreibereich darstellt, der basierend auf den Ergebnissen der statistischen Verarbeitung erzeugt ist;
14 ist ein zweidimensionales reguläres Verteilungsdiagramm der Resonanzfrequenzen A und B;
15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und der Blechdicke des Blechwerkstoffs darstellt;
16(a) und 16(b) sind Diagramme, die ein Beispiel eines Fehlerfreibereichs darstellen, der basierend auf den Ergebnissen der statistischen Verarbeitung erzeugt ist;
17(a) und 17(b) sind Diagramme, die ein Beispiel eines Fehlerfreibereichs darstellen, der basierend auf den Ergebnissen der statistischen Verarbeitung erzeugt ist;
18(a) und 18(b) sind Diagramme, die ein Beispiel eines Fehlerfreibereichs darstellen, der basierend auf den Ergebnissen der statistischen Verarbeitung erzeugt ist;
19 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Ausführen der Prüfung eines zu prüfenden Blechs darstellt;
20 ist ein Diagramm, in dem Resonanzfrequenzen des zu prüfenden Blechs als Ermittlungsdaten auf einem Fehlerfreibereich aufgetragen sind;
21 ist eine Seitenansicht, die einen Aufbau einer Fertigungslinie für formgepresste Bleche darstellt, die die Blechprüfvorrichtung der vorstehend beschriebenen Ausfürungsform enthält;
22 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Fertigungslinie für formgepresste Bleche darstellt, die die Blechprüfvorrichtung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform enthält;
23 ist ein Diagramm, das eine Wellenform von Frequenzkomponenten der Schwingungen des Blechs darstellt; und
24 ist ein Histogramm, das die Streuung der Blechdicke mehrerer Stahlbleche darstellt, die in einer Norm enthalten sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird hierin eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine allgemeine Ansicht, die einen Aufbau einer Blechprüfvorrichtung 1 der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die Blechprüfvorrichtung 1 enthält einen Schwingungserzeuger 20, der ein formgepresstes Blech 10 in Schwingung versetzt, einen Schwingungssensor 30 als einen Schwingungsdetektor, der die Schwingungen des Blechs 10 detektiert, und eine Steuervorrichtung 40, die den Schwingungserzeuger 20 und den Schwingungssensor 30 steuert.
Bei der Blechprüfvorrichtung 1 werden, während eine Schwingungsstelle 12, die an einem Endstück des Blechs 10 vorgesehen ist, durch den Schwingungserzeuger 20 in Schwingung versetzt wird, die Schwingungen durch den Schwingungssensor 30 an einer Detektionsstelle 14, die an dem anderen Endstück des Blechs 10 vorgesehen ist, detektiert und durch Verarbeiten der detektierten Schwingungen durch die Steuervorrichtung 40 wird ermittelt, ob die Qualität des Blechs 10 gut ist.
Als Schwingungserzeuger 20 wird ein elektromagnetischer (elektrodynamischer) Schwingungserzeuger verwendet, der Schwingungen mit großer Amplitude stabil aufbringen kann. Der Schwingungserzeuger 20 erzeugt Schwingungen entsprechend einer Spannungswellenform, die durch die Steuervorrichtung 40 erzeugt wird. Eine Arbeitswelle des Schwingungserzeugers 20 befindet sich in Kontakt mit der Schwingungsstelle 12 des Blechs 10 und versetzt das Blech 10 entsprechend der zugeführten Spannungswellenform in Schwingung. Der Schwingungserzeuger 20 weist einen Magnet auf, der das Blech 10 an der Arbeitswelle anlagert, um die Schwingungen der Arbeitswelle zuverlässig an das Blech 10 zu übertragen.
Der Schwingungssensor 30 detektiert die Schwingungen des Blechs 10 von der Detektionsstelle 14 in Abhängigkeit von der Schwingung, die von dem Schwingungserzeuger 20 aufgebracht wird. Im Einzelnen wird als Schwingungssensor 30 ein berührungsloses Geschwindigkeitsmessgerät, wie zum Beispiel ein Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmessgerät, verwendet. Der Schwingungssensor 30 ist mit der Steuervorrichtung 40 verbunden und gibt ein Detektionssignal an die Steuervorrichtung 40 aus.
Die Steuervorrichtung 40 enthält eine Eingabevorrichtung zum Eingeben verschiedener Daten und Befehle durch einen Bediener, eine Arithmetikvorrichtung, die verschiedene arithmetische Verarbeitungen in Abhängigkeit von den Eingaben der Eingabevorrichtung ausführt, und eine Anzeigevorrichtung, die die arithmetischen Verarbeitungsergebnisse als Bilder anzeigt. Die Arithmetikvorrichtung der Steuervorrichtung 40 erzeugt eine Spannungswellenform, die an den Schwingungserzeuger 20 ausgegeben wird, und führt eine nachstehend beschriebene Blechprüfverarbeitung in Abhängigkeit von einem Detektionssignal aus, das von dem Schwingungssensor 30 zugeführt wird, um zu ermitteln, ob die Qualität des Blechs 10 gut ist.
Als nächstes werden die Schritte zum Prüfen eines Blechs durch die Blechprüfvorrichtung 1 beschrieben.
2 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte der Blechprüfverarbeitung darstellt.
Zuerst wird in Schritt ST1 eine an dem Blech aufzubringende Schwingungswellenform erzeugt (siehe 3 und 4, die nachstehend beschrieben sind).
In Schritt ST2 werden mehrere Bleche, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, vorbereitet und durch den Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt und oszillierende Wellenformen als Antworten erfasst (siehe 5 bis 8, die nachstehend beschrieben sind).
In Schritt ST3 werden aus den in Schritt ST2 erfassten oszillierenden Wellenformen mehrere Resonanzfrequenzen jedes fehlerfreien Blechs extrahiert (siehe 9 bis 11, die nachstehend beschrieben sind).
In Schritt ST4 werden basierend auf den mehreren in Schritt ST3 extrahierten Resonanzfrequenzen jedes Blechs Fehlerfreibereiche erzeugt (siehe 12 bis 17, die nachstehend beschrieben sind).
In Schritt ST5 wird ein zu prüfendes Blech durch den Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt und eine oszillierende Wellenform als Antwort erfasst.
In Schritt ST6 werden aus der in Schritt ST5 erfassten oszillierenden Wellenform mehrere Resonanzfrequenzen des zu prüfenden Blechs extrahiert.
In Schritt ST7 werden die mehreren in Schritt ST6 extrahierten Resonanzfrequenzen des zu prüfenden Blechs mit den in Schritt ST4 erzeugten Fehlerfreibereichen verglichen, um zu ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist (siehe 19 und 20, die nachstehend beschrieben sind).
In Schritt ST8 wird ermittelt, ob die Prüfung beendet ist. Wenn das Ergebnis dieser Ermittlung „JA” ist, wird die Blechprüfverarbeitung beendet, und wenn es „NEIN” ist, wird das zu prüfende Blech gewechselt und die Verarbeitung wechselt zu Schritt ST5.
Im Folgenden werden hierin die Verarbeitungen der Schritte ST1 bis ST8 der Reihe nach beschrieben.
Zuerst wird die Erzeugung einer Schwingungswellenform (Schritt ST1 in 2), das heißt die Erzeugung einer Spannungswellenform, die dem Schwingungserzeuger zugeführt wird, mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schwingungswellenform darstellt. In 3 gibt die horizontale Achse die Zeit an und die vertikale Achse gibt die Spannung an. Die Schwingungswellenform muss eine oszillierende Wellenform sein, die alle Resonanzfrequenzkomponenten des Blechs enthält, das nachstehend ausführlich beschrieben wird. Daher wird in der beispielhaften Ausführungsform die Schwingungswellenform durch Überlagern mehrerer Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen erzeugt.
4 ist ein Diagramm, das zwei der mehr Sinuswellen darstellt, die die Schwingungswellenform bilden.
Die Schwingungswellenform wird durch Überlagern von Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen gebildet, wie in 4 dargestellt ist, indem die Phasen ihrer Spitzenwerte voneinander verschoben werden. In der beispielhaften Ausführungsform wird als Schwingungswellenform zum Beispiel eine Wellenform verwendet, die 9210 Frequenzkomponenten alle 0,38 Hz zwischen 500 Hz und 4000 Hz enthält. Die Amplitude der Schwingungswellenform wird entsprechend eines maximalen Spannungswerts erzeugt, der dem Schwingungserzeuger zugeführt werden darf.
Aufgrund der Charakteristik des Schwingungserzeugers wird das Ansteuervermögen des Schwingungserzeugers mit zunehmender Frequenz kleiner. Daher können, wenn die Sinuswellen mit den unterschiedlichen Frequenzen überlagert werden, durch Erhöhen der Intensitäten der Frequenzkomponenten entsprechend dieser Frequenzcharakteristik des Schwingungserzeugers selbst vergleichsweise hohe Resonanzfrequenzen durch den Schwingungssensor detektiert werden.
Als nächstes werden die Schritte zum Erfassen der oszillierenden Wellenformen der fehlerfreien Bleche (Schritt ST2 in 2) mit Bezug auf 5 bis 8 beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Erfassen der oszillierenden Wellenformen darstellt.
6 ist eine Ansicht, die einen Aufbau des Blechs 10 darstellt.
Zuerst wird in Schritt ST11 für eine vorbestimmte Zeit, während das Blech 10 durch den Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt wird, die Schwingungsgeschwindigkeit des Blechs 10 durch den Schwingungssensor gemessen und dann wechselt die Verarbeitung zu Schritt ST12. Im Einzelnen wird in diesem Schritt basierend auf der in dem vorstehend beschriebenen Schritt ST1 erzeugten Schwingungswellenform, während die Schwingungsstelle 12 durch den Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt wird, die Schwingungsgeschwindigkeit des Blechs 10 an der Detektionsstelle 14 durch den Schwingungssensor gemessen. Im Einzelnen ist hierbei die Zeit zur Schwingungsanregung und zum Detektieren der Schwingungen zum Beispiel auf 1 Sekunde festgelegt.
In Schritt ST12 wird die Wellenform der gemessenen Schwingungsgeschwindigkeit als Messdaten gespeichert und die Verarbeitung wechselt zu Schritt ST13.
In Schritt ST13 wird lediglich ein Teil, der für die Prüfung verwendet wird, der gemessenen Schwingungsgeschwindigkeitswellenform ausgeschnitten und die Verarbeitung wechselt zu Schritt ST14.
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der gemessenen Schwingungsgeschwindigkeitswellenform darstellt, und zu der Zeit 0 wurde die Schwingungsanregung ausgeführt und die Messung der Schwingungsgeschwindigkeit gestartet und anschließend die Schwingungsgeschwindigkeit für etwa 1 Sekunde gemessen. Unmittelbar nach dem Starten der Schwingungsanregung sind die Schwingungen des Blechs nicht stabil und zum Extrahieren der Resonanzfrequenzen nicht geeignet, was ausführlich nachstehend beschrieben ist. Daher wird in diesem Schritt, wie durch die gestrichelte Linie in 7 dargestellt ist, lediglich der Teil in einem stabilen Zustand ausgeschnitten, in dem die oszillierende Wellenform stabil ist.
In Schritt ST14 werden durch Frequenzumwandlung (Spektralumwandlung) der in Schritt ST13 ausgeschnittenen Schwingungsgeschwindigkeitswellenform die Schwingungen des Blechs in die Frequenzkomponenten zerlegt.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform von Frequenzkomponenten darstellt. In 8 gibt die horizontale Achse die Frequenz an und die vertikale gibt die Intensität der Schwingung jeder Frequenz an.
Wie in 8 dargestellt ist, werden, wenn die Schwingungsgeschwindigkeitswellenform des Blechs nach der Frequenz zerlegt ist, steile Spitzenwerte bei manchen Frequenzen detektiert. Diese Spitzenwerte zeigen, dass ein Resonanzphänomen durch Schwingungsanregung des Blechs aufgetreten ist. Mit anderen Worten zeigen die Frequenzschwingungen mit diesen Spitzenwerten, dass die Schwingungen, die durch die Schwingungsanregung des Blechs hervorgerufen werden, und eine reflektierte Welle der Schwingungen überlagert sind und eine Verstärkung hervorrufen. Der Wert der Frequenz mit diesen Spitzenwerten, das heißt, die Resonanzfrequenzwerte und die Werte dieser Spitzenwerte hängen von der Form und der Blechdicke usw. des Blechs ab und sind für das Blech eindeutig.
Das Resonanzphänomen wird allgemein durch Schwingungen mit mehreren Frequenzen hervorgerufen. Wie in 6 dargestellt ist, gibt es mehrere Wege, auf denen sich die Schwingungen ausbreiten, wie durch die gestrichelten Pfeile 16 und 17 angegeben ist. Daher weist ein Blech unterschiedliche Resonanzfrequenzen zwischen den Schwingungsausbreitungswegen auf.
In diesem Schritt wird als ein Verfahren zum Zerlegen der Schwingungsgeschwindigkeitswellenform in Frequenzkomponenten das Maximum-Entropie-Verfahren verwendet. Ohne darauf beschränkt zu sein, können jedoch ebenfalls Verfahren wie die schnelle Fourier-Transformation usw. verwendet werden.
Zurück zu 5 wird in Schritt ST15 ermittelt, ob die oszillierenden Wellenformen aller fehlerfreien Bleche erfasst sind. Wenn das Ergebnis dieser Ermittlung „JA” ist, ist die Erfassung der oszillierenden Wellenformen der fehlerfreien Bleche beendet, und wenn es „NEIN” ist, wird das fehlerfreie Blech gewechselt (ST16) und die Verarbeitung wechselt zu Schritt ST11.
Als nächstes werden die Schritte zum Extrahieren der Resonanzfrequenzen der fehlerfreien Bleche (Schritt ST3 in 2) mit Bezug auf 9 bis 11 beschrieben.
9 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Extrahieren der Resonanzfrequenzen darstellt.
In Schritt ST21 werden die Extraktionsbedingungen festgelegt und die Verarbeitung wechselt zu Schritt ST22. In diesem Schritt werden aus den Wellenformen der Frequenzkomponenten, die von den entsprechenden fehlerfreien Blechen in dem vorstehend beschriebenen Schritt ST14 erfasst sind, die Resonanzfrequenzen extrahiert, die allen fehlerfreien Blechen gemein sind. Die 10(a) und 10(b) sind Diagramme, die Beispiele der Wellenformen der Frequenzkomponenten darstellen, die in dem vorstehend beschriebenen Schritt ST14 erhalten wurden. Im Einzelnen stellt 10(a) eine Wellenform der Frequenzkomponenten des fehlerfreien Blechs 1 dar und 10(b) stellt eine Wellenform der Frequenzkomponenten des fehlerfreien Blechs 2 dar.
Wie in 10(a) und 10(b) dargestellt ist, sind in der Wellenform der Frequenzkomponenten des fehlerfreien Blechs 1 zwischen den Frequenzen 400 Hz und 1100 Hz ein Spitzenwert 1 um 550 Hz, ein Spitzenwert 2 um 650 Hz, ein Spitzenwert 3 um 800 Hz und ein Spitzenwert 4 um 900 Hz zu beobachten. Andererseits sind bei dem fehlerfreien Blech 2 Spitzenwerte zu beobachten, die den Spitzenwerten 1, 2 und 4 des fehlerfreien Blechs 1 entsprechen. Ein Spitzenwert, der dem Spitzenwert 3 des fehlerfreien Blechs 1 entspricht, ist jedoch nicht zu beobachten. Die Werte der Spitzenwerte dieser fehlerfreien Bleche 1 und 2 sind voneinander verschieden. Folglich ist selbst in Blechen, die als fehlerfrei ermittelt sind, die Wellenform der Frequenzkomponenten aus den Blechen entsprechend den Einflüssen der Differenz der Blechdicke des Blechwerkstoffs als Werkstoff und des Messrauschens verschieden.
Daher werden in diesem Schritt Bedingungen zum Extrahieren eines Spitzenwerts, der allen fehlerfreien Blechen gemein ist und stabil als eine Resonanzfrequenz beobachtet werden kann, festgelegt.
Im Einzelnen wird ein Blech als eine Referenz ausgewählt und Extraktionsbedingungen zum Extrahieren von Frequenzen festgelegt, die ± 3 Prozent der Mittenfrequenzen der Spitzenwerte dieses Referenzblechs sind und mit gleichbleibenden Intensitäten von allen fehlerfreien Blechen detektiert werden können. Dementsprechend wird zum Beispiel der Spitzenwert 3 in 10(a) als mit einer gleich bleibenden Intensität nicht detektierbar betrachtet und von den zu extrahierenden Resonanzfrequenzen ausgeschlossen.
In Schritt ST22 werden die Resonanzfrequenzen unter den festgelegten Extraktionsbedingungen extrahiert. Dementsprechend können, wie in 11 dargestellt ist, aus jedem der mehreren fehlerfreien Bleche 1, 2, 3, 4, 5... mehrere Resonanzfrequenzen A, B, C, D... extrahiert werden.
Als nächstes werden die Schritte zum Erzeugen der Fehlerfreibereiche (Schritt ST4 in 2) mit Bezug auf 12 bis 17(b) beschrieben.
12 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Erzeugen der Fehlerfreibereiche darstellt.
In Schritt ST31 werden fehlerfreie Bleche zum Erzeugen der Fehlerfreibereiche ausgewählt.
In Schritt ST32 wird aus den mehreren Resonanzfrequenzen A, B, C, D... der fehlerfreien Bleche 1, 2, 3, 4..., die in dem vorstehend beschriebenen Schritt ST22 extrahiert sind, eine Resonanzfrequenzkombination ausgewählt, die zwei Resonanzfrequenzen umfasst.
In Schritt ST33 wird die Menge einer in dem vorstehend beschriebenen Schritt ST32 ausgewählten Resonanzfrequenzkombination einer statistischen Zwei-Variablenverarbeitung unterworfen, um einen Fehlerfreibereich in einem Koordinatensystem zu erzeugen, in dem Resonanzfrequenzen auf Koordinatenachsen aufgetragen sind.
13 ist ein Diagramm, das einen Fehlerfreibereich 91 darstellt, der basierend auf den Ergebnissen der statistischen Verarbeitung erzeugt ist. In 13 entsprechen die horizontale Ache und die vertikale Achse der Kombination der Resonanzfrequenzen (Resonanzfrequenzen A und B), die in Schritt ST32 ausgewählt sind.
In diesem Schritt werden die Mittelwerte A_x und A_y, die Standardabweichungen S_x und S_y und eine Kovarianz S_xy dieser Resonanzfrequenzen A und B berechnet und basierend auf diesen Mittelwerten und Abweichungen werden zweidimensionale reguläre Verteilungen durch Auftragen der Resonanzfrequenzen A und B auf die Koordinatenachsen erhalten, wie in 14 dargestellt ist.
Als nächstes wird aus den zweidimensionalen regulären Verteilungen ein elliptischer Wahrscheinlichkeitsbereich einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit K (0 < K < 1) ausgeschnitten und als Fehlerfreibereich festgelegt. Hierbei ist die Wahrscheinlichkeit K zum Beispiel 98 Prozent.
Genauer wird ein elliptischer Fehlerfreibereich, wenn die Länge der längeren Achse der Wahrscheinlichkeitsellipse als W, definiert ist, die Länge der kürzeren Achse als W₂ definiert ist und die Steigung der längeren Achse als T definiert ist, nach der folgenden Formel berechnet. Numerische Formel 1
Hierbei werden die Variablen L₁, L₂ und A, B nach der folgenden Formel berechnet. Numerische Formel 2
Wie in 13 dargestellt ist, korrelieren die Resonanzfrequenzen A und B positiv miteinander. Mit anderen Worten ist die Steigung der längeren Achse 92 der Ellipse des Fehlerfreibereichs 91 positiv. Der Grund hierfür wird nachstehend beschrieben.
Die folgende Formel stellt die Beziehung zwischen einer Resonanzfrequenz f eines Blechwerkstoffs und einer Blechdicke b des Blechwerkstoffs dar, wenn die Länge des Blechwerkstoffs als L definiert ist, der Elastizitätsmodul des Blechwerkstoffs als E definiert ist und die Dichte des Blechwerkstoffs als ρ definiert ist. Numerische Formel 3
Wie in der Formel dargestellt ist, ist die Resonanzfrequenz des Blechwerkstoffs proportional zu der Blechdicke.
15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und der Blechdicke des Blechwerkstoffs darstellt. In 15 gibt die horizontale Achse die Blechdicke des Blechmaterials an und die vertikale Achse gibt die Resonanzfrequenz des Blechwerkstoffs an.
Wie durch die durchgezogene Linie 93 in 15 dargestellt ist, nehmen die dem Blechwerkstoff eigenen Resonanzfrequenzen ebenfalls proportional zu, wenn die Blechdicke des Blechmaterials zunimmt. Mit anderen Worten, sofern das Blech nach dem Formen nicht eingeschnürt oder eingerissen ist, ist die Blechdicke des geformten Blechs proportional zu der Blechdicke des Blechwerkstoffs vor dem Formen, so dass die Resonanzfrequenzen des fehlerfreien Blechs, das keine Einschnürungen oder Risse aufweist, proportional zu der Blechdicke des Blechwerkstoffs vor dem Formen sind.
Daher korreliert, wie in 13 dargestellt ist, eine Resonanzfrequenzkombination A und B positiv miteinander. Mit anderen Worten sind aufgrund der Streuung der Blechdicke des Blechwerkstoffs der fehlerfreien Bleche die Resonanzfrequenzen entlang einer geraden Werkstoffblechdicken-Proportionallinie 92 mit einer positiven Steigung verteilt.
Tatsächlich weichen, wie in 13 dargestellt ist, die Resonanzfrequenzen der fehlerfreien Bleche von der Werkstoffblechdicken-Proportionallinie 92 in dem Fehlerfreibereich ab und es kann festgestellt werden, dass die Abweichung von Form- und Messfehlern herrührt. Somit kann gesagt werden, dass ein Fehlerfreibereich, der durch statistisches Verarbeiten einer Menge von Resonanzfrequenzkombinationen erzeugt ist, eine Form aufweist, die eine Streuung der Blechdicke des als Werkstoff zu verwendenden Blechwerkstoffs einschließt.
Wie ausführlich mit Bezug auf 6 beschrieben ist, weist das Blech 10 unterschiedliche Resonanzfrequenzen zwischen den Schwingungsausbreitungswegen 16 und 17 auf.
Daher ist zum Beispiel die Resonanzfrequenz A als eine Resonanzfrequenz definiert, die dem Schwingungsausbreitungsweg 16 zugeordnet ist und die Resonanzfrequenz B ist als eine Resonanzfrequenz definiert, die dem Schwingungsausbreitungsweg 17 zugeordnet ist. Hierbei wird angenommen, dass der Schwingungsausbreitungsweg 17 eine Formfehlerstelle, wie zum Beispiel eine Einschnürung oder einen Riss, aufweist.
Wenn solche Resonanzfrequenzen A und B des Blechs 10 gemessen und in dem Koordinatensystem aufgetragen werden, befinden sich die Resonanzfrequenzen aufgrund der Auswirkung der Einschnürung oder des Risses außerhalb des Fehlerfreibereichs 91, wie durch den Punkt A in 13 dargestellt ist. Hierbei ist, wie vorstehend beschrieben ist, die Formfehlerstelle auf dem Schwingungsausbreitungsweg 17 vorhanden, der der Resonanzfrequenz B zugeordnet ist, so dass die Abweichung des Punkts A aus dem Fehlerfreibereich 91 als die Abweichung der Resonanzfrequenz B auftritt. Somit kann basierend auf dem erzeugten Fehlerfreibereich ermittelt werden, ob die Qualität des Blechs gut ist.
Zurück zu 12 wird in Schritt ST34 geprüft, ob die erzeugten Fehlerfreibereiche geeignet sind.
Die 16(a) und 16(b) und die 17(a) und 17(b) sind Diagramme, die Beispiele von Fehlerfreibereichen darstellen, die jeweils basierend auf den Ergebnissen der statistischen Verarbeitung erzeugt sind. Insbesondere stellt 16(a) Werte der ausgewählten Resonanzfrequenzkombination (Resonanzfrequenzen A und B) der fehlerfreien Bleche dar und 16(b) stellt einen Fehlerfreibereich 94 dar, der als Ergebnis der statistischen Verarbeitung erzeugt ist. 17(a) stellt Werte der ausgewählten Resonanzfrequenzkombination (Resonanzfrequenzen B und C) der fehlerfreien Bleche dar und 17(b) stellt einen Fehlerfreibereich 95 dar, der als Ergebnis der statistischen Verarbeitung erzeugt ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, weist der Fehlerfreibereich, der unter Berücksichtigung der Streuung der Blechdicke der als Werkstoffe zu verwendenden Blechwerkstoffe erzeugt ist, eine positive Korrelation zwischen den Resonanzfrequenzen auf. Daher wird in diesem Schritt ein Fehlerfreibereich, der keine positive Korrelation aufweist, als ungeeignet ermittelt und ausgeschlossen. Dementsprechend wird ein Fehlerfreibereich, der keine positive Korrelation aufweist, wie der Fehlerfreibereich 95 der 17, ausgeschlossen.
In diesem Schritt wird ein Fehlerfreibereich ausgeschlossen, der eine ausgewählte Resonanzfrequenzkombination enthält, die in hohem Maß durch Störungen beeinflusst war.
Im Einzelnen werden Resonanzfrequenzdaten, die außerhalb des erzeugten Fehlerfreibereichs enthalten sind, beseitigt und dann wird die vorstehend beschriebene statistische Verarbeitung erneut ausgeführt, um einen Fehlerfreibereich zu erzeugen.
Die 18(a) und 18(b) sind Diagramme, die Beispiele von Fehlerfreibereichen darstellen, die basierend auf den Ergebnissen der statistischen Verarbeitung erzeugt sind. Insbesondere ist 18(a) ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt, das Resonanzfrequenzdaten enthält, die außerhalb des erzeugten Fehlerfreibereichs 81 liegen, und 18(b) ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines erzeugten Fehlerfreibereichs 83 darstellt.
Wie durch die gestrichelten Linien 82 in 18(a) dargestellt ist, streuen die Resonanzfrequenzwerte aufgrund von Störungseinflüssen außerhalb des Fehlerfreibereichs 81 in manchen Fällen. Wenn eine große Menge solcher Daten enthalten ist, führt dies zu einer fehlerhaften Ermittlung, so dass es bevorzugt ist, dass die Daten ausgeschlossen werden. Daher wird nach dem Beseitigen der Resonanzfrequenzdaten, die als Störungen außerhalb des Fehlerfreibereichs 81 liegen, der in 18(b) darstellte Fehlerfreibereich 83 neu erzeugt.
Als nächstes wird durch Dividieren der Anzahl der Erzeugnisse in dem neu erzeugten Fehlerfreibereich durch die Anzahl der Erzeugnisse in dem Fehlerfreibereich vor dem Neuerzeugen der folgende Prüfwert berechnet.
Prüfwert = Anzahl der Erzeugnisse in neu erzeugtem Fehlerfreibereich/Anzahl der Erzeugnisse in Fehlerfreibereich vor der Neuerzeugung
Als nächstes wird ermittelt, ob der berechnete Prüfwert nicht größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist (zum Beispiel 98%) und ein Fehlerfreibereich, dessen Prüfwert nicht größer als der vorbestimmte Grenzwert ist, wird als in hohem Maß durch Störungen beeinflusst ermittelt und ausgeschlossen. Dementsprechend kann die Ermittlungsgenauigkeit weiter verbessert werden.
Zurück zu 12 wird in Schritt ST35 ermittelt, ob die Fehlerfreibereiche aller Kombinationen erzeugt worden sind. Wenn „JA” ermittelt wird, ist die Verarbeitung zum Erzeugen der Fehlerfreibereiche beendet, und wenn „NEIN” ermittelt wird, wechselt die Verarbeitung zu Schritt ST32.
Als nächstes werden die Schritte zum Ausführen der Prüfung des zu prüfenden Blechs (Schritt ST7 in 2) mit Bezug auf 19 und 20 beschrieben.
19 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Ausführen der Prüfung des zu prüfenden Blechs darstellt.
In Schritt ST41 wird ein Fehlerfreibereich aus mehreren Fehlerfreibereichen ausgewählt, die in dem vorstehend beschriebenen Schritt ST4 erzeugt sind.
In Schritt ST42 werden der ausgewählte Fehlerfreibereich und die Resonanzfrequenzen des zu prüfenden Blechs verglichen und ein Wahrscheinlichkeitsabstand berechnet.
20 ist ein Diagramm, das Resonanzfrequenzen des zu prüfenden Blechs darstellt, die in den Schritten ST5 und ST6 extrahiert und als Ermittlungsdaten 97 auf dem ausgewählten Fehlerfreibereich 96 aufgetragen sind.
In diesem Schritt werden ein Ellipsenmittelpunkt 98 des ausgewählten Fehlerfreibereichs 96 und die Ermittlungsdaten 97 durch eine gerade Linie verbunden und der Abstand von dem Ellipsenmittelpunkt 98 zu einem Ellipsenschnittpunkt 99 als A definiert und der Abstand von dem Ellipsenmittelpunkt 98 zu den Ermittlungsdaten 97 als B definiert.
Als nächstes wird der Wahrscheinlichkeitsabstand = B/A definiert und dieser Wahrscheinlichkeitsabstand berechnet. Hierbei wird, wenn der Wahrscheinlichkeitsabstand nicht größer als 1 ist, das heißt, wenn die Ermittlungsdaten 97 in dem Fehlerfreibereich 96 enthalten sind, dieser Wahrscheinlichkeitsabstand auf 1 gesetzt.
In Schritt ST43 wird ermittelt, ob die Wahrscheinlichkeitsabstände des zu prüfenden Blechs in allen Fehlerfreibereichen berechnet worden sind. Wenn dies mit „JA” ermittelt wird, wechselt die Verarbeitung zu Schritt ST44, und wenn dies „NEIN” ist, wechselt die Verarbeitung zu Schritt ST41.
In Schritt ST44 wird basierend auf den berechneten Wahrscheinlichkeitsabständen des zu prüfenden Blechs in allen Fehlerfreibereichen ein Ermittlungswert, der ein Index zur Ermittlung der Qualität des zu prüfenden Blechs ist, berechnet und dann wird bestimmt, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist.
Insbesondere wird in diesem Schritt, wie in der folgenden Formel, durch Multiplizieren der Wahrscheinlichkeitsabstände (B₁/A₁, B₂/A₂, B₃/A₃...) des zu prüfenden Blechs in allen Fehlerfreibereichen der Ermittlungswert berechnet. Numerische Formel 4
Anschließend wird durch Ermitteln, ob dieser Ermittlungswert kleiner als ein vorbestimmter festgelegter Wert ist, ermittelt, ob das zu prüfende Blech fehlerfrei ist. Hierbei ist der festgelegte Wert ein beliebiger Wert nicht kleiner als 1 (Eins). Somit kann durch Ermitteln der Qualität des zu prüfenden Blechs basierend auf mehreren Wahrscheinlichkeitsabständen, die aus mehreren Fehlerfreibereichen berechnet sind, die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Ermittlung verringert werden.
Die Blechprüfvorrichtung 1 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform führt zu der folgenden Funktion und Wirkung.

(1) Aus mehreren fehlerfreien Blechen, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, werden für die fehlerfreien Bleche eindeutige Resonanzfrequenzkombinationen ausgewählt und eine Menge der Resonanzfrequenzkombinationen einer statistischen Zwei-Variablenverarbeitung unterworfen, um Fehlerfreibereiche in Koordinatensystemen zu erzeugen, in denen die Resonanzfrequenzen auf Koordinatenachsen aufgetragen sind. Als nächstes werden von dem zu prüfenden Blech für das zu prüfende Blech eindeutige Resonanzfrequenzkombinationen ausgewählt und die Resonanzfrequenzkombinationen und die erzeugten Fehlerfreibereiche verglichen, um zu ermitteln, ob die Qualität des Blechs gut ist.

Hierbei kann insbesondere durch Auswählen von zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen als Resonanzfrequenzkombination ein Fehlerfreibereich erzeugt werden, der eine Größe aufweist, bei der die Streuung der Blechdicke der als Werkstoffe zu verwendenden Blechwerkstoffe berücksichtigt ist. Basierend auf diesem Fehlerfreibereich kann durch Ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, die Qualität des Blechs unter Berücksichtigung der Streuung der Blechdicke der Werkstoffe geprüft werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es wesentlich, zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen auszuwählen. Daher können durch Messen von Schwingungen an unterschiedlichen Stellen unter Verwendung von zwei oder mehr Sensoren Schwingungen unterschiedlicher Ausbreitungswege zuverlässig gemessen werden. In diesem Fall kann, wenn ein Fehlerfreibereich durch Frequenzumwandlung der oszillierenden Wellenformen erzeugt wird und die Resonanzfrequenzen statistisch verarbeitet werden, die stabil extrahiert werden können, durch Kombinieren der durch die Sensoren erhaltenen Resonanzfrequenzen ein Fehlerfreibereich erzeugt werden.
Durch Detektieren der Schwingungen eines Blechs durch die Schwingungssensoren, während das Blech durch den Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt wird, kann die Qualität des Blechs in kurzer Zeit geprüft werden. Dementsprechend kann die Blechprüfvorrichtung 1 zum Beispiel in einer Blechfertigungslinie eingebaut werden.

(2) Wenn ermittelt wird, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, indem lediglich Fehlerfreibereiche mit einer positiven Korrelation zwischen den Resonanzfrequenzen verwendet werden, kann eine fehlerhafte Ermittlung der Qualität des Blechs verhindert werden.

Modifiziertes Beispiel
Ein modifiziertes Beispiel der Blechprüfvorrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Blechprüfvorrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine Prüfung in einer kurzen Zeit ausführen, so dass die Blechprüfvorrichtung 1 in einer bestehenden Fertigungslinie für formgepresste Bleche ohne große Änderung eingebaut werden kann.
21 ist eine Seitenansicht, die einen Aufbau einer Fertigungslinie 100 für formgepresste Bleche darstellt, in die die Blechprüfvorrichtung 1 eingebaut ist.
Die Fertigungslinie 100 umfasst eine Pressvorrichtung 102 zum Formen eines Blechs 101 und einen bandähnlichen Förderer 103, der das Blech 101 zu dem nächsten Arbeitsvorgang befördert.
In dieser Fertigungslinie 100 ist die Blechprüfvorrichtung 1 bereitgestellt, indem ein Zusatzplatz des Förderers 103 verwendet wird.
Genauer ist der Schwingungserzeuger 20 der Blechprüfvorrichtung 1 an einer Aufnahmevorrichtung 104 befestigt, die das durch die Pressvorrichtung 102 geformte Blech 101 hält. Zwei Schwingungssensoren 30a und 30b der Blechprüfvorrichtung 1 sind unterhalb des Förderers 103 montiert und detektieren die Schwingungen des Blechs 101 durch Aussparungen des Förderers 103.
Somit kann durch Befestigen des Schwingungserzeugers 20 an der Aufnahmevorrichtung 104 und Detektieren der Schwingungen durch die Schwingungssensoren 30a und 30b durch Aussparungen des Förderers 103 die Qualität des Blechs 101 geprüft werden, während das Blech 101 befördert wird. Dementsprechend kann die für die Prüfung des Blechs 101 erforderliche Durchlaufzeit verkürzt werden.
Die Aufnahmevorrichtung 104 weist mehrere Saugnäpfe 105 auf, die aus elastischen Materialien, wie zum Beispiel Gummi oder Urethan, hergestellt sind, und durch Anlagern des Blechs 101 an die Saugnäpfe 105 wird das Blech 101 gehalten.
Durch solche Saugnäpfe 105 kann die Übertragung von Schwingungen usw., die durch Bewegen der Aufnahmevorrichtung 104 verursacht sind, mit Ausnahme der Schwingungen, die durch den Schwingungserzeuger 20 verursacht sind, an das Blech 101 verhindert werden. Durch Verwenden der Saugnäpfe 105 kann das Blech 101 ungeachtet seiner Form stabil gehalten werden. Insbesondere kann das durch die Pressvorrichtung 102 formgepresste Blech 101 gekrümmt sein, aber selbst, wenn solche Krümmungen vorhanden sind, kann das Blech 101 zuverlässig gehalten werden.
22 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau der Fertigungslinie 100 für formgepresste Bleche darstellt, in der die Blechprüfvorrichtung 1 eingebaut ist.
Wie in 22 dargestellt ist, können durch geteiltes Bereitstellen der Förderer 103a und 103b ein Bereich 115a, in dem Schwingungen des Blechs 101 durch den Schwingungssensor 30a detektiert werden können, und Bereiche 115b, in denen die Schwingungen des Blechs 101 durch den Schwingungssensor 30b detektiert werden können, sichergestellt werden. Dementsprechend können die Schwingungen des Blechs 101 an den Detektionsstellen 112a und 112b durch die Schwingungssensoren 30a und 30b detektiert werden, während die Schwingungsstelle 111 durch den Schwingungserzeuger 20 in Schwingung versetzt wird.
Außerdem können durch Detektieren der Schwingungen des Blechs 101 an den Detektionsstellen 112a und 112b, die an Endstücken des Blechs 101 angeordnet sind, Schwingungen detektiert werden, die weniger durch Störungen beeinflusst sind. Der Grund hierfür ist, dass an Endstücken wie offenen Enden des Blechs 101 die Schwingungsphasen des Blechs 101 miteinander übereinstimmen und die Schwingungsintensität zunimmt.
Als nächstes wird der Einfluss von Schwingungen, die durch die Förderung verursacht werden, auf die Prüfung der Qualität mit Bezug auf 23 beschrieben.
23 ist ein Diagramm, das eine Wellenform der Frequenzkomponenten der Schwingungen des Blechs darstellt. Im Einzelnen stellt die gestrichelte Linie in 23 eine Wellenform der Frequenzkomponenten der Schwingungen des Blechs dar, die durch Anhalten der Förderung gemessen sind, und die durchgezogene Linie in 23 stellt eine Wellenform der Frequenzkomponenten der Schwingungen des Blechs dar, die während der Förderung gemessen sind.
Wie in 23 dargestellt ist, ist die Wellenform lediglich in dem Bereich von nicht mehr als etwa 200 Hz in hohem Maß zwischen dem Fall verschieden, in dem die Schwingungen des gesamten Blechs nach Verstreichen einer ausreichenden Zeit seit dem Anhalten der Förderung aufhören, und dem Fall, in dem die Schwingungen unmittelbar aufhören, nachdem die Förderung angehalten ist. Mit anderen Worten liegt das Frequenzband der Schwingungen, die durch die Förderung hervorgerufen werden, zwischen einigen Hz und etwa 200 Hz und unterscheidet sich von dem Frequenzband der Schwingungen, die durch den Schwingungserzeuger hervorgerufen werden. Daher wird, wenn die Resonanzfrequenzen des Blechs extrahiert werden, ein Niederfrequenzband von nicht mehr als etwa 200 Hz abgeschnitten und lediglich das Hochfrequenzband für die Prüfung verwendet und dementsprechend kann die Qualität des Blechs ohne Einfluss der durch die Förderung hervorgerufenen Schwingungen geprüft werden.
Die Fertigungslinie 100 dieses modifizierten Beispiels, in die die Blechprüfvorrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eingebaut ist, führt zusätzlich zu derselben Wirkung wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zu folgender Wirkung.

(3) Durch Einbauen der Blechprüfvorrichtung 1 in die Fertigungslinie 100 für formgepresste Bleche können die Durchlaufzeiten der Blechfertigung und Blechprüfung verkürzt werden.

Obwohl die Beschreibung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen und modifizierten Beispielen der vorliegenden Erfindung gemacht wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen hieran vorgenommen werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, in den angefügten Ansprüchen alle derartigen Veränderungen und Modifikationen abzudecken, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen und ihrem wahren Charakter entsprechen.
Bezugszeichenliste

1: Blechprüfvorrichtung
20: Schwingungserzeuger (Schwingungserzeuger)
30: Schwingungssensor (Schwingungsdetektor)
40: Steuervorrichtung
100: Fertigungslinie

Claims

Blechprüfvorrichtung, die ermittelt, ob eine Qualität eines zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf Resonanzfrequenzen, die durch Schwingungsanregung von Blechen erhalten werden, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, wobei die Blechprüfvorrichtung umfasst: einen Schwingungserzeuger, der das Blech in Schwingung versetzt; einen Schwingungsdetektor, der die Schwingungen des Blechs detektiert; eine Resonanzfrequenzextraktionseinheit zum Extrahieren mehrerer Resonanzfrequenzen des zu prüfenden Blechs unter Verwendung des Schwingungserzeugers und des Schwingungsdetektors; eine Resonanzfrequenzauswahleinheit, die eine oder mehrere Resonanzfrequenzkombinationen, die zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen umfassen, aus den mehreren Resonanzfrequenzen auswählt, die durch die Resonanzfrequenzextraktionseinheit extrahiert sind; eine Fehlerfreibereichserzeugungseinheit zum Erzeugen von Fehlerfreibereichen bezüglich mehrerer fehlerfreier Bleche, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, in Koordinatensystemen, in denen die Resonanzfrequenzen auf Koordinatenachsen durch Anwenden der Resonanzfrequenzextraktionseinheit und der Resonanzfrequenzauswahleinheit und durch statistisches Verarbeiten einer Menge der Resonanzfrequenzkombinationen, die für jedes fehlerfreie Blech ausgewählt sind, aufgetragen sind; und eine Blechqualitätsermittlungseinheit zum Ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf einem Vergleich zwischen den Resonanzfrequenzkombinationen, die für das zu prüfende Blech ausgewählt sind, und den Fehlerfreibereichen, die durch die Fehlerfreibereichserzeugungseinheit erzeugt sind, nach Anwendung der Resonanzfrequenzextraktionseinheit und der Resonanzfrequenzauswahleinheit für das zu prüfende Blech.
Blechprüfvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Blechqualitätsermittlungseinheit lediglich Fehlerfreibereiche, die eine positive Korrelation zwischen den Resonanzfrequenzen aufweisen, aus den durch die Fehlerfreibereichserzeugungseinheit erzeugten Fehlerfreibereichen verwendet, um zu ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist.
Blechprüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Blechprüfvorrichtung in einer Fertigungslinie für formgepresste Bleche eingebaut ist, die mehrere Arbeitsvorgänge umfasst.
Blechprüfverfahren zum Ermitteln, ob eine Qualität eines zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf Resonanzfrequenzen, die durch Schwingungsanregung von Blechen erhalten werden, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, wobei das Verfahren umfasst: einen Resonanzfrequenzextraktionsschritt, der die Schwingungsanregung des Blechs, das Detektieren der Schwingungen des Blechs und das Extrahieren mehrerer Resonanzfrequenzen des Blechs enthält; einen Resonanzfrequenzauswahlschritt, der das Auswählen einer oder mehrerer Resonanzfrequenzkombinationen, die zwei oder mehr Resonanzfrequenzen mit unterschiedlichen Schwingungsausbreitungswegen umfassen, aus den mehreren Resonanzfrequenzen enthält, die in dem Resonanzfrequenzextraktionsschritt extrahiert werden; einen Fehlerfreibereichserzeugungsschritt, der das Ausführen des Prüfschritts für mehrere fehlerfreie Bleche, die im Voraus als fehlerfrei ermittelt sind, und das statistische Verarbeiten einer Menge der Resonanzfrequenzkombinationen, die für die fehlerfreien Bleche ausgewählt sind, und das Erzeugen von Fehlerfreibereichen in Koordinatensystemen enthält, in denen die Resonanzfrequenzen auf Koordinatenachsen aufgetragen sind; und einen Blechqualitätsermittlungsschritt, der das Ausführen des Prüfschritts für das zu prüfende Blech, das Vergleichen der Resonanzfrequenzkombinationen, die für das zu prüfende Blech ausgewählt sind, und der Fehlerfreibereiche, die durch die Fehlerfreibereichserzeugungseinheit erzeugt sind, und das Ermitteln enthält, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist, basierend auf einem Vergleich.
Blechprüfverfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Verwenden lediglich von Fehlerfreibereichen, die eine positive Korrelation zwischen den Resonanzfrequenzen aufweisen, aus den Fehlerfreibereichen, die durch die Fehlerfreibereichserzeugungseinheit erzeugt sind, um zu ermitteln, ob die Qualität des zu prüfenden Blechs gut ist.