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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung,
ein automatisches Ultraschallprüfverfahren
und ein Herstellungsverfahren, bei welchem das Prüfverfahren
angewendet wird. Die Erfindung betrifft insbesondere solche automatische
Verfahren, bei denen Roboter zum Einsatz kommen.
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Technischer Hintergrund
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Es
ist ein Verfahren allgemein bekannt, das Ultraschallprüfinstrumente
für die
zerstörungsfreie Prüfung von
punktgeschweißten
Bereichen anwendet. Das Ultraschallprüfinstrument weist beispielsweise
eine Ultraschallsonde, die Ultraschallwellen aussendet und die reflektierten
Ultraschallwellen erfasst, während
die Sonde mit punktgeschweißten
Bereichen in Kontakt ist, und ein mit der Ultraschallsonde verbundenes
Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung
des Ultraschallprüfinstruments
auf, das von der Ultraschallsonde Signale einer erfassten reflektierten
Welle empfängt
und diese Signale in Prüfdaten
umwandelt. Da Ultraschallwellen bei dem Ultraschallprüfinstrument
durch eine in dem punktgeschweißten
Bereich gebildete Schweißlinse
gedämpft
wird, ist es möglich,
die Qualität
der geschweißten
Bereiche zu kontrollieren (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
- Patentdokument 1: Ungeprüfte
JP Patentpublikation H11-326287
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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Um
die punktgeschweißten
Bereiche präzise prüfen zu können, ist
es erforderlich, dass die Ultraschallsonde für eine Ultraschallprüfung mit
der Mitte der Schweißlinse
in Kontakt gelangt. Die genaue Mitte der Schweißlinse unterscheidet sich jedoch
in vielen Fällen
von der augenscheinlichen Mitte von Schweißnarben, so dass es schwierig
ist, die genaue Mitte nur durch Augenschein zu identifizieren. Selbst wenn
die genaue Mitte identifiziert ist, ist es, da die Intensität der reflektierten
Wellen relativ zu der Schweißlinse
abhängig
von den Einfallswinkeln der Ultraschallwellen unterschiedlich ist,
schwierig, die Qualität
der punktgeschweißten
Bereiche genau zu kontrollieren, ist mühsam, den Winkel der Ultraschallsonde
einzustellen. Speziell wenn der punktgeschweißte Bereich an einer gekrümmten Oberfläche gebildet
ist, benötigt
dies viele Arbeitsstunden. Wenn also der Prüfvorgang von einer Bedienungsperson durchgeführt wird,
verschlechtern sich die Genauigkeit und die Effizienz der Qualitätskontrolle
ganz enorm.
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Obwohl
eine Vorrichtung vorgeschlagen wurde, die den Prüfvorgang mit Robotern durchführt, fehlt
ein Verfahren zur effizienten und hochgenauen Identifizierung der
Mitte der Schweißlinse
in dem punktgeschweißten
Bereich oder zur Einstellung des optimalen Einfallswinkels der Ultraschallwellen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Qualität von punktgeschweißten Bereichen unter
Verwendung eines Ultraschallprüfinstruments mit
hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit zu kontrollieren.
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Lösung des Problems
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Es
wird eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen, um einen punktgeschweißten Bereich eines Prüfobjekts automatisch
zu prüfen.
Die Vorrichtung weist ein Ultraschallprüfinstrument, einen Roboterarm
und eine Steuervorrichtung auf. Das Ultraschallprüfinstrument weist
eine Ultraschallsonde zum Senden von Ultraschallwellen und zum Erfassen
von reflektierten Ultraschallwellen während des Kontakts der Sonde
mit dem punktgeschweißten
Bereich und eine mit der Ultraschallsonde verbundene Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung
zum Konvertieren der von der Ultraschallsonde empfangenen Erfassungssignale der
reflektierten Wellen in Prüfinformationen
auf. Der Roboterarm hat eine Mehrzahl von Gelenken zum dreidimensionalen
Einstellen der Stellung und Lage der Ultraschallsonde relativ zu
dem punktgeschweißten
Bereich. Die Steuerungsvorrichtung ist mit dem Ultraschallprüfinstrument
und mit dem Roboterarm verbunden, zur Daten- und Signalkommunikation
mit dem Ultraschallprüfinstrument
und mit dem Roboterarm. Die Steuerungsvorrichtung hat eine Tatsächliche-Mitte-Identifizierungseinheit
zum Identifizieren einer Position einer tatsächlichen Mitte des punktgeschweißten Bereichs
mit Bezug auf Prüfinformationen,
die rund um eine voreingestellte vorläufige Mitte des punktgeschweißten Bereichs
erhalten werden, und eine Bestimmungseinheit zum Kontrollieren der Qualität des punktgeschweißten Bereichs
mit Bezugnahme auf die an der tatsächlichen Mitte erhaltenen Prüfinformationen.
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Da
bei der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung die Tatsächliche-Mitte-Identifizierungseinheit
die tatsächliche
Mitte des punktgeschweißten Bereichs,
d.h. die durch bloßen
Augenschein nicht zu beurteilende Mitte einer Schweißlinse,
identifizieren kann, ist es möglich,
die Qualität
des punktgeschweißten
Bereichs mit einem ungleich höheren Grad
an Genauigkeit zu prüfen
als bei Durchführung der
Prüfung
durch die Bedienungsperson. Zusätzlich ermöglicht der
automatische Betrieb durch die Steuerungsvorrichtung und den Roboterarm
einen Betrieb mit einer im Vergleich zur einer Durchführung durch
die Bedienperson hohen Geschwindigkeit.
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Es
wird eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung gemäß dem von
Anspruch 1 abhängigen Anspruch
2 vorgeschlagen, bei der die Steuerungsvorrichtung eine Optimal-Prüfinformation-Einheit
aufweist, um eine Prüfinformation
zu erhalten, die zum Kontrollieren der Qualität des punktgeschweißten Bereichs
in Bezug auf einzelne Prüfinformationen
optimal ist, die rund um die zentrale Achse der tatsächlichen
Mitte erhalten werden, während
eine Schwenkbewegung an einem Kontaktpunkt zwischen der Ultraschallsonde
und der tatsächlichen Mitte
vorgenommen wird. Die Bestimmungseinheit kontrolliert die Qualität des punktgeschweißten Bereichs
mit Bezug auf die optimale Prüfinformationen.
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Da
bei der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung die Bestimmungseinheit
die Qualitätskontrolle
mit Bezug auf die optimale Prüfinformation durchführt, ist
diese Qualitätskontrolle
durch die Bestimmungseinheit mit hoher Genauigkeit möglich.
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Es
wird eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung gemäß dem von
Anspruch 1 oder 2 abhängigen
Anspruch 3 vorgeschlagen, bei welcher der Ort und die Anzahl von
Prüfpunkten
durch die Steuerungsvorrichtung voreingestellt werden können.
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Da
bei der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung die Orte und die
Anzahl der Prüfpunkte
voreingestellt werden können,
ist eine Kontrolle von verschieden großen punktgeschweißten Bereichen möglich.
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Es
wird eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung gemäß dem von
einem der Ansprüche
1 bis 3 abhängigen
Anspruch 4 vorgeschlagen, bei welcher ein Abstand zwischen benachbarten
Prüfpunkten
durch die Steuerungsvorrichtung voreingestellt werden kann.
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Da
bei der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung ein Abstand zwischen
benachbarten Prüfpunkten
voreingestellt werden kann, ist eine Kontrolle von verschieden großen punktgeschweißten Bereichen
möglich.
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Es
wird eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung gemäß dem von
einem der Ansprüche
1 bis 4 abhängigen
Anspruch 5 vorgeschlagen, bei der sich die Prüfpunkte rund um die vorläufige Mitte
in einer Gitteranordnung befinden.
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Da
sich bei der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung die Prüfpunkte
in einer Gitteranordnung befinden, kann die tatsächliche Mitte präziser identifiziert
werden.
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Es
wird eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung gemäß dem von
einem der Ansprüche
1 bis 5 abhängigen
Anspruch 6 vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit,
die mit der Steuerungsvorrichtung verbunden ist, um eine vorläufige Mitte
zu identifizieren, indem sie die Bilddaten von dem punktgeschweißten Bereich
empfängt
und verarbeitet.
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Da
die Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit
bei der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung die nach Augenschein
beurteilte vorläufige
Mitte identifiziert, ist es möglich,
die vorläufige
Mitte nahe an der tatsächlichen
Mitte zu identifizieren, wodurch die Anzahl der einzelnen Prüfinformationen,
die durch die Tatsächliche-Mitte-Identifizierungseinheit erhalten
werden, reduziert wird. Es ist daher möglich, die Qualitätskontrolle
des punktgeschweißten
Bereichs mit einem hohen Maß an
Genauigkeit und mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen.
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Es
wird ein automatisches Ultraschallprüfverfahren gemäß Anspruch
7 vorgeschlagen, zum automatischen Prüfen eines Prüfobjekts
in einer automatischen Ultraschallprüfvorrichtung, die ein Ultraschallprüfinstrument
zum Erhalten von Prüfinformationen
von dem Prüfobjekt
und einen Roboterarm zum dreidimensionalen Einstellen der Stellung
und der Position des Ultraschallprüfinstruments relativ zu dem
Prüfobjekt
aufweist. Das Verfahren umfasst einen Tatsächliche-Mitte-Identifzierungsschritt
zum Identifizieren der tatsächlichen
Mitte des punktgeschweißten
Bereichs unter Bezug auf einzelne Prüfinformationen rund um eine
vorläufige
Mitte des punktgeschweißten
Bereichs, die durch das Ultraschallprüfinstrument erhalten werden;
und einen Bestimmungsschritt zum Kontrollieren der Qualität des punktgeschweißten Bereichs
mit Bezug auf die an der tatsächlichen
Mitte erhaltenen Prüfinformationen.
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Da
das automatische Ultraschallprüfverfahren
den Tatsächliche-Mitte-Identifzierungsschritt
enthält,
ist es möglich,
die Qualität
des punktgeschweißten
Bereichs mit einem Maß an
Genauigkeit zu kontrollieren, das höher ist als bei Durchführung des
Vorgangs durch die Bedienungsperson.
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Ein
automatisches Ultraschallprüfverfahren gemäß dem von
Anspruch 7 abhängigen
Anspruch 8 umfasst ferner einen Optimale-Prüfinformation-Erfassungsschritt
zum Erhalten einer optimalen Prüfinformation
zum kontrollieren der Qualität
des punktgeschweißten
Bereichs in Bezug auf einzelne Prüfinformationen, die rund um
die zentrale Achse der tatsächlichen
Mitte erhalten wurden, während
an einem Kontaktpunkt zwischen der Ultraschallsonde und der tatsächlichen
Mitte eine Schwenkbewegung vorgenommen wurde. In dem Bestimmungsschritt
wird die Qualität
des punktgeschweißten
Bereichs mit Bezug auf die optimale Prüfinformation kontrolliert.
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Da
bei dem automatischen Ultraschallprüfverfahren die Qualität mit Bezug
auf die optimale Prüfinformation
kontrolliert wird, ist es möglich,
die Qualität
des punktgeschweißten
Bereichs mit einem hohen Maß an
Genauigkeit zu kontrollieren.
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Es
wird ein automatisches Ultraschallprüfverfahren gemäß dem von
Anspruch 7 oder 8 abhängigen
Anspruch 9 vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ferner einen Vorläufige-Mitte-Identifizierungsschritt
zum Identifizieren einer vorläufigen
Mitte durch eine Bildverarbeitung der Bilddaten des punktgeschweißten Bereichs.
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Da
bei dem automatischen Ultraschallprüfverfahren die vorläufige Mitte
anhand der Erscheinung des punktgeschweißten Bereichs ermittelt werden
kann, ist es möglich,
die Anzahl von einzelnen Prüfinformationen,
die in dem Schritt zur Identifizierung der tatsächlichen Mitte erhalten werden,
zu reduzieren. Dadurch kann die Kontrolle der Qualität des punktgeschweißten Bereichs
mit einem hohen Maß an
Genauigkeit und mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.
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Ein
Verfahren zur Herstellung von punktgeschweißten Produkten gemäß Anspruch
10 umfasst einen Punktschweißschritt
zum Punktschweißen
einer Mehrzahl von Metallmaterialien und einen Ultraschallprüfungsschritt
zum Kontrollieren der Qualität des
punktgeschweißten
Bereichs des punktgeschweißten
Produkts unter Verwendung bzw. Anwendung eines Ultraschallprüfverfahrens
gemäß einem
der Ansprüche
7 bis 9.
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Da
bei dem Herstellungsverfahren die Qualität des punktgeschweißten Bereichs
unter Verwendung des in einem der Ansprüche 7 bis 9 angegebenen automatischen
Ultraschallprüfverfahrens
kontrolliert wird, ist es möglich,
die Qualitätskontrolle
des geschweißten
Bereichs im Gegensatz zu dem von einer Bedienungsperson durchgeführten Vorgang
mit einem hohen Maß an Genauigkeit
und mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen und sowohl die Qualität des punktgeschweißten Produkts
als auch die Produktivität
zu verbessern.
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Wirkung der Erfindung
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Bei
der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung
und bei dem automatischen Ultraschallprüfverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglichen
die Identifizierung der Mitte der Schweißlinse und die Schätzung der
Prüfpunkte
wie vorstehend beschrieben eine Durchführung der Prüfung mit
einem hohen Maß an
Genauigkeit und mit hoher Geschwindigkeit.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
ermöglicht
die Anwendung des automatischen Ultraschallprüfverfahrens eine Verbesserung der
Qualität
des punktgeschweißten
Produkts und eine Verbesserung der Produktivität.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Ansicht der Gesamtanordnung der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Detaildarstellung der Struktur der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung
der einen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Querschnittsdarstellung des Turbinengehäuses 73 als Prüfobjekt 7;
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4 ist
eine Darstellung eines Betriebs- oder Arbeitsablaufs unter Verwendung
einer automatischen Ultraschallprüfvorrichtung dder einen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Querschnittsdarstellung und eine Draufsicht des punktgeschweißten Bereichs 70;
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6 ist
ein detailliertes Flussdiagramm des dritten Schritts S3;
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7 ist
eine Ansicht eines Beispiels für
die Positionierung der Prüfpunkte
in dem vierten Schritt S4;
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8 ist
ein detailliertes Flussdiagramm des vierten Schritts S4;
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9 ist
eine Ansicht eines Beispiels für
die Festlegung der Prüfachse
in dem fünften
Schritt S5;
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10 ist
ein detailliertes Ablaufdiagramm des fünften Schritts S5.
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- 1
- automatische
Ultraschallprüfvorrichtung
- 2
- Ultraschallprüfinstrument
- 2a
- Ultraschallsonde
- 2b
- Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung
- 4
- Roboterarm
- 5
- Steuerungsvorrichtung
- 6
- Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit
- 6a
- Kamera
- 6b
- Bildverarbeitungsvorrichtung
- 7
- Prüfobjekt
- 8
- Feste
Basis
- 21
- Prüfdaten-Konvertierungseinheit
- 22
- erste
Kommunikationseinheit
- 50
- Roboter-Steuereinheit
- 51
- Steuereinheit
der festen Basis
- 52
- Schätzwert-Berechnungseinheit
- 53
- Vorläufige-Mitte-Berechnungseinheit
- 54
- Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit
- 55
- Optimaler-Schätzwert-Berechnungseinheit
- 56
- Bestimmungseinheit
- 57
- Initialeinstellungseinheit
- 58
- dritte
Kommunikationseinheit
- 59
- Bildverarbeitungsvorrichtungs-Steuereinheit
- 61
- Bildverarbeitungseinheit
- 62
- zweite
Kommunikationseinheit
- 70
- punktgeschweißter Bereich
- 71
- Schweißnarbe
- 71a
- augenscheinliche
Mitte
- 72
- Schweißlinse
- 72a
- innere
Mitte
- 73
- Turbinengehäuse
- 74
- Gehäusekörper
- 75
- angetriebene
Platte
- 76
- ringförmiger Bereich
- 77
- Vorsprung
-
Bester Weg zum Ausführen der
Erfindung
-
Es
folgt eine Detailbeschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen.
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1. Struktur der automatischen
Ultraschallprüfvorrichtung
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1 zeigt
eine Ansicht einer Gesamtanordnung einer automatischen Ultraschallprüfvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und in 2 ist ein
detaillierter Aufbau einer automatischen Ultraschallprüfvorrichtung
der einen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung 1 dient
zum automatischen Prüfen
von punktgeschweißten
Bereichen eines Prüfobjekts 7 und
hat ein Ultraschallprüfinstrument 2,
Roboterarme 4, eine Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit 6,
eine feste Basis 8 und ein Steuerungsvorrichtung 5.
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(1) Ultraschallprüfinstrument 2
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Das
Ultraschallprüfinstrument 2 dient
zur Kontrolle der punktgeschweißten
Bereiche durch Ultraschallwellen und weist eine Ultraschallsonde 2a und
eine Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b auf.
Die Ultraschallsonde 2a dient zum Senden von Ultraschallwellen
und zum Erfassen von reflektierten Wellen, während sie mit den punktgeschweißten Bereichen
in Kontakt ist, und sie ist an dem vorderen Ende des Roboterarms 4 befestigt.
Die Ultraschallsonde 2a ist mit der Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b verbunden,
so dass sie Signale der erfassten reflektierten Welle an die Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b senden
kann. Die Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b dient für den Empfang
der Signale der erfassten reflektierten Welle von der Ultraschallsonde 2a und
zum Konvertieren der Signale der erfassten reflektierten Welle in
Prüfdaten.
Das Vorrichtung 2b ist mit der Ultraschallsonde 2a verbunden.
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Als
Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b kann
zum Beispiel ein Personalcomputer oder dergleichen verwendet werden,
der mit CPU, RAM und ROM versehen ist. Wie in 2 gezeigt
ist, werden eine Prüfdaten-Konvertierungseinheit 21 und eine
erste Kommunikationseinheit 22 durch vorinstallierte Softwareanwendungen
in dem Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b realisiert.
Die Prüfdaten-Konvertierungseinheit 21 hat
die Funktion, Reflexionswellenerfassungssignale von der Ultraschallsonde 2a zu
empfangen und sie in Prüfdaten
umzuwandeln. Die erste Kommunikationseinheit 22 hat die Funktion,
mit der Steuerungsvorrichtung 5 (später beschrieben) zu kommunizieren.
Es ist anzumerken, dass „die
Prüfdaten" aus dem Weg der
Ultraschallwellen und der Intensität der reflektierten Wellen
aufgebaut oder zusammengesetzt sind.
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(2) Roboterarm 4
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Der
Roboterarm 4 dient zum dreidimensionalen Einstellen der
Stellung und der Lage der Ultraschallsonde 2a relativ zu
den punktgeschweißten
Bereichen. Der Roboterarm 4 ist mit einer Mehrzahl von Gelenken
versehen, so dass er die Ultraschallsonde 2a je nach Anweisung
einer Roboter-Steuereinheit 50 (später beschrieben) der Steuerungsvorrichtung 5 in
jede beliebige Stellung bringen kann.
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(3) Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit 6
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Die
Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit 6 dient
zum Identifizieren einer vorläufigen
Mitte gemäß der Erscheinung
oder des Aussehens des punktgeschweißten Bereichs und sie weist
eine Kamera 6a und eine Bildverarbeitungsvorrichtung 6b auf.
Die Kamera 6a ist an dem vorderen Ende des Roboterarms 4 befestigt,
wo sie die Ultraschallsonde 2a nicht behindert. Außerdem sind
der Anbringungsort und der Anbringungswinkel der Kamera 6a derart eingestellt,
dass die punktgeschweißten
Bereiche fotografiert werden können,
wenn sich die Spitze der Ultraschallsonde 2a mit dem punktgeschweißten Bereich
in Kontakt befindet.
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Wie
im Falle der Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b ist
die Bildverarbeitungsvorrichtung 6b zum Beispiel ein Personalcomputer.
Wie in 2 gezeigt ist, werden eine Bildverarbeitungseinheit 61 und
eine zweite Kommunikationseinheit 62 durch Softwareanwendungen,
die in der Bildverarbeitungsvorrichtung 6b vorinstalliert
sind, realisiert. Die Bildverarbeitungseinheit 61 hat die
Funktion, die vorläufige
Mitte des punktgeschweißten
Bereichs durch einen Bildverarbeitungsprozess zu ermitteln. Die zweite
Kommunikationseinheit 62 hat die Funktion, mit der Steuerungsvorrichtung 5 (später beschrieben)
zu kommunizieren. Die Details der Funktionen der Bildverarbeitungseinheit 61 werden
an späterer Stelle
beschrieben.
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(4) Feste Basis 8
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Die
feste Basis 8 dient zur Befestigung des Prüfobjekts 7 daran
und ist abhängig
von dem Prüfobjekt 7 mit
Positionierstiften oder dergleichen versehen. Die feste Basis 8 ist
so aufgebaut, dass sie sich drehen und horizontal bewegen kann,
wobei die Bewegungen durch die für
die feste Basis vorgesehene Steuereinheit 51 (später beschrieben)
der Steuerungsvorrichtung 5 gesteuert werden. In der Steuerungsvorrichtung 5 sind
Koordinaten in drei Achsrichtungen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse)
voreingestellt, wobei die Mittelkoordinate und die Mitte der festen
Basis 8 herangezogen werden. Wenn daher der Ort des punktgeschweißten Bereichs
in dem Prüfobjekt 7 bekannt
ist, kann die Steuerungsvorrichtung 5 die Positionskoordinaten
der punktgeschweißten Bereiche
von der Mitte der festen Basis 8 aus festlegen, wodurch
die Ultraschallsonde 2a in eine grobe Mitte (eine anfängliche
Mitte) des punktgeschweißten
Bereichs bewegt wird.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird als Prüfobjekt 7 ein
Turbinengehäuse 73 für einen Drehmomentwandler
beschrieben. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung
eines Turbinengehäuses 73. Die
Linie O-O in 3 stellt die Rotationsachse
des Drehmomentwandlers dar. Das Turbinengehäuse 73 ist durch einen
ringförmigen
Gehäusekörper 74 und eine
angetriebene Platte 75 gebildet. Die angetriebene Platte 75 ist
durch einen ringförmigen
Bereich 76 und durch eine Vielzahl von Vorsprüngen 77 gebildet, die
in einer axialen Richtung von einem radial inneren Bereich des ringförmigen Bereichs 76 vorspringen. Der
ringförmige
Bereich 76 ist durch Punktschweißen an der Oberfläche des
radial äußeren Bereichs
des Gehäusekörpers 74 befestigt,
so dass das Turbinengehäuse 73 mit
einer Vielzahl von punktgeschweißten Bereichen 70 versehen
ist. Die automatische Ultraschallprüfvorrichtung 1 gemäß der Erfindung
prüft die
punktgeschweißten
Bereiche 70 durch Ultraschallwellen.
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(5) Steuerungsvorrichtung 5
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Die
Steuerungsvorrichtung 5 dient zum Steuern der automatischen
Ultraschallprüfvorrichtung 1, so
dass diese automatisch den Prüfvorgang
durchführt
und Daten und Signale zwischen sich und Peripheriegeräten senden
und empfangen kann. Ein Beispiel der Steuerungsvorrichtung 5 ist
ein Personalcomputer wie im Falle der Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b.
Wie in 2 gezeigt ist, realisieren in der Steuerungsvorrichtung 5 vorinstallierte Softwareanwendungen
eine Robotersteuereinheit 50, eine Steuereinheit 51 der
festen Basis, eine Schätzwert-Berechnungseinheit 52,
eine Vorläufige-Mitte-Berechnungseinheit 53 eine
Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit 54,
eine Opitmaler-Schätzwert-Bereichungseinheit 55,
eine Bestimmungseinheit 56, eine Initialeinstellungseinheit 57, eine
dritte Kommunikationseinheit 58 und eine Bildverarbeitungsvorrichtung-Steuereinheit 59.
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Die
Robotersteuereinheit 50 hat die Funktion der Steuerung
der Bewegung des Roboterarms 4. Die Steuereinheit 51 der
festen Basis hat die Funktion der Steuerung der festen Basis 8.
Die Schätzwert-Berechnungseinheit 52 hat
die Funktion der Umwandlung der durch das Ultraschallprüfinstrument 2 ermittelten
Daten in Schätzwerte.
Die Vorläufige-Mitte-Berechnungseinheit 53 hat
die Funktion der Berechnung der Koordinate der Daten der vorläufigen Mitte,
wobei die Daten durch die Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit
ermittelt werden.
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Die
Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit (eine
Tatsächliche-Mitte-Identifizierungseinheit)
hat die Funktion der Identifizierung der tatsächlichen Mitte des punktgeschweißten Bereichs
gemäß einer Vielzahl
von Schätzwerten
rund um die vorläufige Mitte.
Die Optimaler-Schätzwert-Berechnungseinheit 55 hat
die Funktion der Ermittlung eines Schätzwerts zum Kontrollieren der
Qualität
gemäß einer
Vielzahl von Schätzwerten,
die durch eine Veränderung
der Winkel der Ultraschallsonde 2a an der tatsächlichen Mitte
erhalten werden. Die Bestimmungseinheit 56 hat die Funktion
des Kontrollierens der Qualität
der punktgeschweißten
Bereiche gemäß dem optimalen Schätzwert,
der durch die Optimaler-Schätzwert-Berechnungseinheit 55 ermittelt
wurde.
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Die
Initialisierungseinheit 57 hat die Funktion der Voreinstellung
von numerischen Werten, die jede der Recheneinheiten der Berechnungseinheiten
erfordert. Die dritte Kommunikationseinheit 58 verbindet
die Einheiten miteinander und hat die Funktion der Kommunikation
mit den Peripheriegeräten.
Die Bildverarbeitungsvorrichtungssteuereinheit 59 hat die
Funktion des Sendens einer Bildverarbeitungsanweisung an die Bildverarbeitungseinheit 61.
Details der Funktionen jeder der Einheiten werden an späterer Stelle
beschrieben.
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2. Betriebsablauf der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung
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4 zeigt
ein Beispiel des Arbeitsablaufs der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung 1 einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 gezeigt
ist, ist der Betriebsablauf der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung 1 hauptsächlich aus
Schritten erster Schritt S1 bis neunter Schritt S9 zusammengesetzt.
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(1) Erster Schritt S1
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In
dem ersten Schritt S1 wird das Turbinengehäuse 73 durch den Roboterarm 4 an
der festen Basis 8 befestigt, wobei die Ultraschallsonde 2a noch nicht
an dem vorderen Ende des Roboterarms 4 befestigt ist. Dieser
Schritt muss von dem Roboterarm 4 der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung 1 nicht
durchgeführt
werden, wenn der Vorgang von einem Roboter einer benachbarten Vorrichtung
durchgeführt
wird.
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(2) Zweiter Schritt S2
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Der
optimale Durchmesser der Ultraschallsonde 2a variiert je
nach Durchmesser der punktgeschweißten Bereiche. In dem zweiten
Schritt S2 wählt
der Roboterarm 4 die optimale Ultraschallsonde 2a.
Diese wird durch die Initialeinstellungseinheit 57 der
Steuerungsvorrichtung 5 abhängig von der jeweiligen Art
des Prüfobjekts 7 voreingestellt.
Wenn der erste Schritt S1 durch einen Roboter einer Nachbarvorrichtung
durchgeführt
wird, kann dieser Schritt entfallen, wenn sich nicht die Art des
Prüfobjekts ändert.
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(3) Dritter Schritt S3 (Vorläufige-Mitte-Identifizierungsschritt)
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In
Schritt S3 wird durch die Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit
die vorläufige
Mitte gemäß der äußeren Erscheinung
des punktgeschweißten Bereichs
ermittelt. Die Mitte des punktgeschweißten Bereichs wird im folgenden
beschrieben.
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5 zeigt
den punktgeschweißten
Bereich 70 in einem Querschnitt und in Draufsicht. Wie
in 5 dargestellt ist, hat der punktgeschweißte Bereich 70 eine
deformierte kreisförmige
Narbe, wie zum Beispiel eine Schweißnarbe 71. Zwischen
der angetriebenen Platte 75 und dem ringförmigen Bereich 76 ist
durch Punktschweißen
eine Schweißlinse 72 gebildet.
Die Schweißlinse 72 ist
ein Bereich, in dem die angetriebene Platte 75 und der
ringförmige Bereich 76 zusammengeschweißt sind.
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Die
Schweißnarbe 71 und
die Schweißlinse 72 sind
kreisförmig
und in der Draufsicht geringfügig derformiert.
Wenn angenommen wird, dass die Mitte der Schweißnarbe 71 eine augenscheinliche
bzw. von außen
erscheinende Mitte 71a und die Mitte der Schweißlinse 72 eine
innere Mitte 72a ist, stimmen beide Mitten 71a und 72a nicht
generell überein,
wie das in 5 dargestellt ist. Für eine genaue
Qualitätskontrolle
des punktgeschweißten
Bereichs 70 wird jedoch eine Prüfung der inneren Mitte 72a der Schweißlinse 72 bevorzugt.
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Gemäß dem Ablaufdiagramm
in 6 wird in diesem Schritt durch die Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit 6 zuerst
die zur augenscheinlichen Mitte 71a äquivalente vorläufige Mitte
gemäß Erscheinung
ermittelt. Dies erleichtert die Identifizierung der inneren Mitte 72a.
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Zuerst
sendet die Roboter-Steuereinheit 50 eine Anweisung an den
Roboterarm 4, woraufhin der Roboterarm 4 die Ultraschallsonde
zur anfänglichen Mitte
des punktgeschweißten
Bereichs führt
(Schritt S31). Danach wird die Spitze der Ultraschallsonde 2a mit
der anfänglichen
Mitte in Kontakt gebracht. Demzufolge ermöglicht die an dem vorderen
Ende des Roboterarms 4 befestigte Kamera 6a eine
Aufnahme des punktgeschweißten
Bereichs.
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Als
nächstes
sendet die vorgesehene Bildverarbeitungsvorrichtungs-Steuereinheit 59 der Steuerungsvorrichtung 5 eine
Aufnahmeanweisung an die Bildverarbeitungsvorrichtung 6b,
und es werden die Bilddaten des punktgeschweißten Bereichs 70 durch
die Bildverarbeitungseinheit 61 erhalten (Schritt S32).
Die erhaltenen Bilddaten werden dann einer Bildverarbeitung unterzogen,
so dass die Form/Gestalt der Schweißnarbe 71 der punktgeschweißten Bereiche 70 deutlicher
wird (Schritt S33). Insbesondere erfolgt die Bildverarbeitung durch
die Bildverarbeitungsvorrichtung 6b unter Nutzung der Unterschiede
in Helligkeit und Farbe zwischen der Schweißnarbe 71 und dem
Peripheriebereich, so dass die Koordinate der äußeren Form/Gestalt berechnet
und dadurch die Form/Gestalt der Schweißnarbe 71 ausgemacht
werden kann.
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Schließlich wird
die Koordinate der äußeren Peripherie
der Schweißnarbe 71 anhand
Bilddaten berechnet (Schritt S34), und es wird die Koordinate der
vorläufigen
Mitte anhand der Bilddaten berechnet, wozu die Koordinate der äußeren Peripherie
verwendet wird (Schritt S35). Danach werden die Daten der vorläufigen Mitte
an das Steuerungsvorrichtung 5 gesandt (Schritt S36).
-
Die
Vorläufige-Mitte-Berechnungseinheit 53 der
Steuerungsvorrichtung 5 berechnet die Koordinatendaten
der vorläufigen
Mitte anhand der an der festen Basis 8 vorgesehen Koordinaten
unter Verwendung der durch die Initialeinstellungseinheit 57 voreingestellten
anfänglichen
Mitte aus den Bilddaten und den erhaltenen Daten der vorläufigen Mitte.
Die Koordinate der berechneten vorläufigen Mitte wird in der Steuerungsvorrichtung 5 gespeichert.
-
Wie
vorstehend erwähnt
wurde, ist es in dem dritten Schritt S3 möglich, die Koordinatendaten
der vorläufigen
Mitte der punktgeschweißten
Bereiche 70 an der an der festen Basis 8 vorgesehenen
Koordinate zu erhalten.
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(4) Vierter Schritt S4 (Tatsächliche-Mitte-Identifizierungsschritt)
-
In
dem vierten Schritt S4 wird eine Mehrzahl von Prüfdaten mit Bezug auf die in
Schritt S3 identifizierte vorläufige
Mitte erhalten, und es wird die der inneren Mitte 72a der
punktgeschweißten
Bereiche 70 entsprechende tatsächliche Mitte identifiziert.
-
Das
Verfahren zum Identifizieren der tatsächlichen Mitte wird im Folgenden
beschrieben. Wie vorstehend erwähnt
wurde, bildet sich im Inneren der punktgeschweißten Bereiche 70 die
Schweißlinse 72 (siehe 5),
die allgemein ihren dicksten Bereich in der Mitte hat, wo die Ultraschallwellen
am stärksten gedämpft wird.
Demzufolge werden gemäß einem Weg
zum Identifizieren der inneren Mitte 72a der Schweißlinse 72 angenommen,
dass unter einer Mehrzahl von Punkten rund um eine vorläufige Mitte 71b derjenige
Punkt, an dem der Ultraschall am stärksten gedämpft wird, die innere Mitte 72a ist
(das heißt
präziser
ausgedrückt
der Punkt, der am nächsten
an der inneren Mitte 72a liegt). Wie vorstehend beschrieben
wurde, ermöglichen
die an einer Mehrzahl von Prüfpunkten
durchgeführten
Ultraschallprüfungen
im Schritt 5 ein Identifizieren der tatsächlichen Mitte.
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Es
folgt eine detaillierte Beschreibung der Vielzahl von Prüfpunkten. 7 zeigt
ein Beispiel einer Positionierung der Prüfpunkte in dem fünften Schritt. 7 ist
eine Vergrößerung der
Ansicht des punktgeschweißten
Bereichs in 5. Der Einfachheit halber ist
die vorläufige
Mitte 71b als ein Punkt dargestellt, der derselbe ist wie
der Punkt der augenscheinlichen Mitte 71a. Wie in 7 dargestellt
ist, ist eine ebene Oberfläche
derart vorbereitet, dass sie den punktgeschweißten Bereich 70 enthält und dass sich
P-Achsen und die Q-Achsen
auf der ebenen Oberfläche
in einem rechten Winkel schneiden. Die Ultraschallprüfungen werden
an einer Mehrzahl von Prüfpunkten
An durchgeführt, die in einer gitterähnlichen
Anordnung entlang der Richtungen der P-Achsen und der Q-Achsen angeordnet
sind, wobei die Anzahl von Punkten in den Richtungen der P-Achsen und
der Q-Achsen die Anzahl von Prüfpunkten
NP und NQ ist, wobei
in dieser Ausführungsform
durch die Steuerungsvorrichtung 5 eine Gesamtzahl von fünfundzwanzig
Punkten (Testpunkten A1 bis A25)
eingestellt wird, wobei NP = 5 und NQ = 5 ist. Zudem wird durch die Steuerungsvorrichtung 5 ein
Abstand zwischen den benachbarten Prüfpunkten in den Richtungen
der P-Achsen und der Q-Achsen jeweils als Prüfabstand δP und δQ voreingestellt.
An jedem der wie vorstehend beschrieben voreingestellten Prüfpunkte
wird eine Ultraschallprüfung
gemäß dem in 8 gezeigten
Ablaufdiagramm durchgeführt.
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Zunächst wird
die Ultraschallsonde 2a durch den Roboterarm 4 zu
dem Prüfpunkt
A1 bewegt, so dass die Spitze der Ultraschallsonde 2a mit
dem Prüfpunkt
A1 in Kontakt gebracht wird (Schritt S41). Als
nächstes
ermittelt die Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b Prüfdaten mit
Bezug auf die von der Ultraschallsonde 2a gesandten Erfassungssignale
der reflektierten Wellen (Schritt S42).
-
Die
Prüfdaten
B1 an dem Prüfpunkt A1,
die durch die Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b erhalten
werden, werden in die Steuerungsvorrichtung 5 übernommen
(Schritt S43). Dann berechnet die Schätzwert-Berechnungseinheit der
Steuerungsvorrichtung 5 den Schätzwert C1 unter
Verwendung der Prüfdaten
B1 (Schritt S44). Wenngleich in dieser Ausführungsform
ein unter Verwendung der Anzahl von Reflexionsechos N und der gemessenen Plattendicke
t berechneter "Schätzwert C
= 2·N·t" verwendet wird,
ist auch die Verwendung eines auf andere Weise ermittelten Schätzwerts
möglich.
Der berechnete Schätzwert
C1 wird durch die Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit
der Steuerungsvorrichtung 5 als erste Prüfdatengruppe
sowie als Koordinatendaten des Prüfpunkts A1 in
der Steuerungsvorrichtung 5 gespeichert (Schritt S45).
Die Schritte S41 bis S45 werden wiederholt, bis die Schätzwerte C1 bis C25 an den
Prüfpunkten
A1 bis A25 ermittelt
sind (Schritt S46). Während
dieses Vorgangs sind die Winkel der Ultraschallsonde 2a relativ
zu der ebenen Oberfläche,
die die Achsen P und Q enthält,
an jedem der Prüfpunkte
An gleich, zum Beispiel rechtwinklig oder
senkrecht.
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Unter
allen Schätzwerten
C1 bis C25 wird
der minimale Schätzwert
gewählt
(Schritt S47). Dann werden die Koordinatendaten der Prüfpunkte
An, die dem minimalen Schätzwert Cn entsprechen, als Daten der tatsächlichen
Mitte in dem Steuerungsvorrichtung 5 gespeichert (Schritt
S48).
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, ist es in Schritt S4 möglich, die
Koordinatendaten der tatsächlichen
Mitte des punktgeschweißten
Bereichs zu erhalten.
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(5) Fünfter
Schritt S5 (Optimale-Prüfinformation-Erfassungsschritt)
-
In
Schritt S5 wird, während
die Ultraschallsonde 2a mit der in dem fünften Schritt
S5 ermittelten tatsächlichen
Mitte in Kontakt gebracht wird, durch ein Ändern des Winkels der Ultraschallsonde 2a eine Mehrzahl
von Prüfdaten
erhalten, um dadurch unter den Prüfdaten diejenigen auszuwählen, die
zum Kontrollieren der Qualität
des punktgeschweißten Bereichs
optimal sind.
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Im
Folgenden wird ein Weg für
den Erhalt des optimalen Schätzwerts
beschrieben. 9 zeigt die Winkeleinstellung
der Ultraschallsonde 2a in dem fünften Schritt S5. Der Winkel
der Ultraschallsonde 2a relativ zu dem punktgeschweißten Bereich
im Anfangszustand ist senkrecht zu der durch die P-Achsen und die
Q-Achsen definierten ebenen Oberfläche. Rund um den Ort der Achsen
werden die Prüfungen
entlang einer Mehrzahl von Prüfachsen
Dn durchgeführt, die gegenüber der
Richtungen der P-Achsen und/oder der Q-Achsen unterschiedliche Winkel aufweisen.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird die Anzahl der Prüfachsen
MP, MQ als die Anzahl
der Achsen, die in den Richtungen der P-Achse und der Q-Achse eingestellt
sind, durch die Initialeinstellungseinheit 57 auf insgesamt
25 Punkte festgelegt, wobei MP = 5 und MQ = 5 ist. Außerdem wird der Winkel zwischen
den benachbarten Prüfachsen
Dn in den Richtungen der P-Achsen und der Q-Achsen
durch die Initialeinstellungseinheit 57 als Prüfwinkel αP und αQ voreingestellt.
Die Ultraschallprüfung
wird in der nachstehend beschriebenen Weise entlang jeder der wie
vorstehend beschrieben festgelegten Prüfachsen Dn durchgeführt.
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Wie
in einem Flussdiagramm in 10 dargestellt,
wird die Ultraschallsonde 2a durch den Roboterarm 4 zunächst zu
der tatsächlichen
Mitte bewegt, und die Spitze der Ultraschallsonde 2a wird
mit der tatsächlichen
Mitte in Kontakt gebracht (Schritt S51). Als nächstes erhält die Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b die
Prüfdaten
mit Bezug auf die von der Ultraschallsonde 2a gesendeten
Reflexionswellenerfassungsdaten (Schritt S52).
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Die
durch die Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b an
der Prüfachse
D1 erhaltenen Prüfdaten E1 werden
in die Steuerungsvorrichtung 5 übernommen (Schritt S53). Dann
berechnet die für die
Schätzwert-Berechnungseinheit
der Steuerungsvorrichtung 5 unter Verwendung der Prüfdaten E1 den Schätzwert
F1 (Schritt S54). Als Schätzwert wird
ein Wert verwendet, der mit derselben Formel wie in Schritt S5 berechnet
wurde. Der berechnete Schätzwert
F1 wird durch die Optimaler-Schätzwert-Berechnungseinheit
der Steuerungsvorrichtung 5 als eine zweite Gruppe von
Prüfdaten
sowie als die Winkeldaten der Prüfachse
D1 in der Steuerungsvorrichtung 5 gespeichert
(Schritt S55). Die Schritte S61 bis S65 werden wiederholt, bis die
Schätzwerte
F1 bis F25 der Prüfachsen
D1 bis D25 erhalten
wurden (Schritt S56).
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Unter
allen Schätzwerten
F1 bis F25 wird
der minimale Schätzwert
Fn ausgewählt (Schritt S57). Dann wird
der ausgewählte
minimale Schätzwert
als ein optimaler Schätzwert
in der Steuerungsvorrichtung 5 gespeichert (Schritt S58).
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, ist es in dem fünften Schritt S5 möglich, den
optimalen Schätzwert
für die
Qualitätskontrolle
des punktgeschweißten
Bereichs zu erhalten.
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(6) Sechster Schritt S6 (Bestimmungsschritt)
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In
dem sechsten Schritt S6 wird die Qualität des punktgeschweißten Bereichs
durch Vergleichen des in Schritt S5 erhaltenen optimalen Schätzwerts und
eines experimentell ermittelten Kriteriumswerts kontrolliert. Speziell
bei einem Wert, der gleich oder kleiner ist als der Kriteriumswert,
wird bestimmt, dass die Qualität
der Schweißung
des punktgeschweißten Bereichs
gut ist. Wenn der optimale Schätzwert
dagegen größer ist
als der Kriteriumswert, wird bestimmt, dass die Qualität der Schweißung des
punktgeschweißten
Bereichs nicht gut ist.
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(7) Siebter Schritt S7 bis neunter Schritt
S9
-
In
dem siebten Schritt S7 werden die Prüfschritte von Schritt S4 bis
Schritt S6 an einer Vielzahl von punktgeschweißten Bereichen an einem Turbinengehäuse 73 durchgeführt. Nach
erfolgter Durchführung
der Prüfung
an allen punktgeschweißten
Bereichen in dem Schritt S7 wird in Schritt S8 die Ultraschallsonde 2a wegbewegt,
so dass der Roboterarm 4 die Ultraschallsonde 2a an
den Aufbewahrungsort zurückführen kann.
In dem neunten Schritt S9 gibt der Roboterarm 4 das Turbinengehäuse 73 gemäß dem Beurteilungsergebnis
in Schritt S6 in eine entsprechende Position ab.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, ermöglichen in der Vorrichtung 6 zur
Identifizierung der vorläufigen
Mitte und in der Steuerungsvorrichtung 5 vorgesehene Einheiten
eine Qualitätskontrolle
der punktgeschweißten
Bereiche mit einer im Gegensatz zur Durchführung der Qualitätskontrolle
durch eine Bedienungsperson hohen Geschwindigkeit und hohen Genauigkeit.
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3. Wirkungen
-
Die
vorteilhafte Wirkung, die durch die automatische Ultraschallprüfvorrichtung 1 und
das Prüfverfahren
gemäß vorliegender
Erfindung erzielt wird, wird im Folgenden zusammengefasst.
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Bei
der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung 1 kann
die Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit 54 der
Steuerungsvorrichtung 5 die tatsächliche Mitte des punktgeschweißten Bereichs
ermitteln, das heißt
die Mitte der Schweißlinse 72,
die nicht durch Augenschein identifiziert werden kann. Das Identifizieren
der Mitte, die nicht durch Augenschein identifiziert werden kann,
erlaubt im Vergleich zur Durchführung
des Prüfvorgangs
durch eine Bedienungsperson eine hochgenaue Qualitätskontrolle des
punktgeschweißten
Bereichs 70 mit hoher Geschwindigkeit. Ferner ermöglicht die
Gitteranordnung der Prüfpunkte
An die präzise Identifizierung der tatsächlichen
Mitte. Da die Anzahl der Prüfpunkte
NP und NQ oder der
Abstände δP und δQ zwischen
den Prüfpunkten
in den Richtungen der P-Achsen und der Q-Achsen durch die initiale
anfängliche
Einstellung eingestellt wird, können
verschieden große
punktgeschweißte
Bereiche kontrolliert werden.
-
Ferner
wählt die
Optimaler-Schätzwert-Berechnungseinheit 55 der
Steuerungsvorrichtung 5 bei der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung 1 einen optimalen
Schätzwert
aus der zweiten Gruppe von Prüfdaten
entlang der Prüfachsen
Dn. Demzufolge ist es möglich, verglichen mit der Durchführung des
Vorgangs durch eine Bedienungsperson den besseren optimalen Schätzwert für die Qualitätskontrolle
zu erhalten und die Qualitätskontrolle
mit einem hohen Grad an Genauigkeit durchzuführen.
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Bei
der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung 1 kann
die Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit 6 die
vorläufige
Mitte anhand der äußeren Erscheinung
ermitteln. Demzufolge kann der Bereich, in dem die Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit 54 der
Steuerungsvorrichtung 5 die erste Gruppe von Prüfdaten ermittelt,
kleiner bemessen werden, wodurch eine Qualitätskontrolle mit einem hohen
Grad an Genauigkeit und mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht wird.
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Da
die Qualität
des geschweißten
Bereichs durch die vorstehend beschriebene automatische Ultraschallprüfvorrichtung 1 und
durch das Prüfverfahren
kontrolliert wird, ist im Vergleich zu der Durchführung des
Vorgangs durch eine Bedienungsperson eine hochgenaue Qualitätskontrolle
des geschweißten
Bereichs mit hoher Geschwindigkeit möglich, wodurch ein Produktivitätssteigerung
erreicht wird.
-
4. Andere Ausführungsformen
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
Verschiedene Änderungen
und Modifikationen sind möglich,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Im Folgenden werden
andere Ausführungsformen
beschrieben.
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(1) Vorläufige-Mitte-dentifizierungseinheit 6
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Bei
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ermittelt die Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit 6 die
Mitte der Schweißnarbe 71 in
einer Ebene auf dem Bild. Es ist möglich, die vorläufige Mitte
dreidimensional durch die Anwendung einer Bildverarbeitungssoftware
zu ermitteln, die eine Bildverarbeitung durchführt, so dass es möglich ist,
die vorläufige
Mitte präziser
zu ermitteln (insbesondere in einer Richtung senkrecht zu der ebenen
Oberfläche,
so dass die punktgeschweißten
Bereiche 70 darin enthalten sind). In diesem Fall ist die
Anzahl von Kameras 6a nicht auf eine beschränkt, sondern
es können
mehrere Kameras 6a verwendet werden.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ermittelt die Vorläufige-Mitte-dentifizierungseinheit 6 die
vorläufige
Mitte. Wenn die voreingestellte anfängliche Mitte sehr nahe an
der vorläufigen
Mitte liegt oder wenn die Einstellung der Anzahl der Prüfpunkte
NP und NQ oder der
Prüfabstände δP und δQ so
angepasst wird, dass sich der Prüfbereich in
Schritt S5 erweitert, ist der Einsatz der Vorläufige-Mitte-Identifizierungseinheit 6 bei
Verwendung der anfänglichen
Mitte als vorläufige
Mitte unnötig.
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(2) Steuerungsvorrichtung 5
-
Bei
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b,
die Steuerungsvorrichtung 5 und die Bildverarbeitungsvorrichtung 6b verschiedene
Vorrichtungen/Geräte.
Diese Funktionen können
auch durch einen Personalcomputer oder dergleichen realisiert werden,
in dem Softwareanwendungen installiert sind, die mit allen Funktionen
dieser Vorrichtungen/Geräte
versehen sind.
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(3) Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit 54
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform legt die Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit 54 in
Schritt S4 eine Mehrzahl von Prüfpunkten
in einer Gitteranordnung fest. Es ist auch möglich, keine Gitteranordnung
zu verwenden, sondern die verschiedenen Positionierungen der Prüfpunkte
abhängig
von anderen Bedingungen wie der Größe des punktgeschweißten Bereichs
festzulegen.
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(4) Optimaler-Schätzwert-Berechnungseinheit 55
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform legt die Optimaler-Schätzwert-Berechnungseinheit 55 in
Schritt S5 eine Mehrzahl von Prüfachsen
fest. Es ist möglich,
die Achsen auf verschiedene Weise festzulegen. Zum Beispiel können verschiedene
Festlegungen der Prüfachsen
abhängig
von der Genauigkeit oder von der Zeit erfolgen, wobei die schräg angeordnete Ultraschallsonde 2a in einem
Winkel um die zentrale Achse geschwenkt wird, um Schätzwerte
zu erhalten. Abhängig
von dem Produkt kann die Anzahl der festgelegten Achsen verringert
werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Bei
der automatischen Ultraschallprüfvorrichtung
und bei dem Prüfverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglichen
die vorstehend beschriebene Identifizierung der Mitte der Schweißlinse und
die Veranschlagung der Prüfpunkte
die Durchführung
der Prüfung
mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit. Ferner ermöglicht die
Anwendung des automatischen Ultraschallprüfverfahrens bei einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
eine Steigerung der Qualität
der punktgeschweißten
Bereiche und eine Steigerung der Produktivität. Demzufolge sind die automatische
Ultraschallprüfvorrichtung,
das Prüfverfahren
und das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
nützlich
in Bereichen, in denen eine Durchführung der Prüfung mit hoher
Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit oder eine Steigerung der Qualität von punktgeschweißten Bereichen
und der Produktivität
gefordert sind.
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Automatische Ultraschallprüfvorrichtung,
automatische Ultraschallprüfverfahren
und Herstellungsverfahren unter Anwendung des Prüfverfahrens
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Zusammenfassung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Qualitätskontrolle
eines punktgeschweißten
Bereichs mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit unter Verwendung
eines Ultraschallprüfinstruments.
Eine automatische Ultraschallprüfvorrichtung 1 hat
ein Ultraschallprüfinstrument 2,
einen Roboterarm 4 und eine Steuerungsvorrichtung 5.
Das Ultraschallprüfinstrument 2 weist
eine Ultraschallsonde 2a zum Senden von Ultraschall und
zum Erfassen von reflektierten Wellen während ihres Kontakts mit dem punktgeschweißten Bereich
und eine Ultraschallprüfinstrumenthauptvorrichtung 2b auf,
die mit der Ultraschallsonde 2a verbunden ist, zum Konvertieren
der von der Ultraschallsonde 2a empfangenen Reflexionswellenerfassungssignale
in Prüfinformationen. Die
Steuerungsvorrichtung 5 hat eine Tatsächliche-Mitte-Berechnungseinheit 54 zum
Identifizieren einer tatsächlichen
Mitte des punktgeschweißten
Bereichs mit Bezug auf einzelne Prüfinformationen, die rund um
eine voreingestellte vorläufige
Mitte des punktgeschweißten
Bereichs erhalten werden, und eine Bestimmungseinheit 56 zum
Kontrollieren der Qualität
des punktgeschweißten
Bereichs mit Bezug auf Prüfinformationen,
die am Ort der tatsächlichen Mitte
erhalten wurden.