DE602004012720T2

DE602004012720T2 - Verfahren zur Qualitätskontrolle einer industriellen Anlage und System dafür

Info

Publication number: DE602004012720T2
Application number: DE602004012720T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe D'angelo; Giorgio Pasquettaz
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: EP1610195B1; EP1610195A1; CA2497080A1; ES2303040T3; US20050288811A1; DE602004012720D1; CN1713098A; US7702476B2; CN100464270C; PL1610195T3; ATE390658T1; CA2497080C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Kontrollieren der Qualität eines industriellen Prozesses, umfassend die folgenden Schritte:
Verfügbarmachen eines oder mehrerer Referenzsignale, die auf den industriellen Prozess bezogen sind,
Ermitteln eines oder mehrerer realer Signale, die die Qualität des industriellen Prozesses anzeigen,
Vergleichen des einen oder der mehreren Referenzsignale mit dem einen oder den mehreren realen Signalen, um Mängel in dem industriellen Prozess zu erkennen.
Eine Überwachung von Mängeln in industriellen Prozessen ist aufgrund ihres Einflusses in der Analyse der Qualität industrieller Produkte von zunehmender ökonomischer Bedeutung. Die Fähigkeit, eine Beurteilung der Qualität des industriellen Prozesses in Reihe und automatisch zu erhalten, hat viele Vorteile, sowohl in ökonomischer Hinsicht als auch hinsichtlich einer Prozessgeschwindigkeit. Daher sind die wünschenswerten Merkmale des Systems:

– Online- und Realzeitverarbeitung;
– Fähigkeit, die Hauptproduktionsmängel mit Genauigkeit zu erkennen.

Gegenwärtig findet das Problem, die Qualität eines industriellen Prozesses zu erkennen und damit jegliche Mängel zu erkennen, durch eine Offline-Inspektion durch Experten statt oder mit automatischen Verfahren, welche durch Sensoren nur einige der zuvor erwähnten Mängel erkennen, auf eine Weise, welche nicht zufriedenstellend ist und welche auch empfindlich auf die verschiedenen Einstellungen der Maschine ist.
Verfahren und Systeme zum Kontrollieren der Qualität industrieller Prozesse sind bekannt, beispielsweise angewandt auf die Online-Überwachung des Laserschweißprozesses, insbesondere in dem Fall von Blechschweißen. Das Kontrollsystem ist in der Lage, das Vorliegen von Porositäten in dem geschweißten Bereich oder, in dem Fall von butt-weeded dünnen Blechen, das Vorliegen von Mängeln aufgrund der Überlagerung oder Trennung der Bleche zu beurteilen.
Die verwendeten Systeme stützen die Qualitätskontrolle auf einen Vergleich zwischen den während des Prozesses erhaltenen Signalen und einem oder mehreren vorbestimmten Referenzsignalen, welche eine Schweißung von hoher Qualität anzeigen. Die Referenzsignale, für gewöhnlich in einer variablen Zahl zwischen zwei und zehn, werden beginnend von mehreren Proben von Schweißungen hoher Qualität vorbestimmt. Offensichtlich beinhaltet diese Herangehensweise die Anwesenheit eines erfahrenen Bedieners, der in der Lage ist, die Qualität der Schweißung in dem Moment der Erzeugung der Referenzsignale zu bestätigen, bedingt Zeitverluste und manchmal auch Materialverluste (welches Material verwendet wird, um die zum Erhalten der Referenzsignale erforderlichen Proben zu erhalten). In manchen Fällen werden auch Referenzsignale, die eine mangelbehaftete Schweißung anzeigen, angeordnet, und dies bedingt zusätzliche Probleme und Schwierigkeiten.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-1 275 464 im Namen des vorliegenden Anmelders lehrt, das Signal, welches mittels einer Photodiode, welche die durch einen Schweißpunkt ausgesandte Strahlung sammelt, aufgenommen wurde, in Blöcke zu teilen, Berechnung des Mittelwertes des Signals in jedem abgetasteten Block und Berücksichtigen der Blöcke, deren Wert geringer als oder gleich dem Offset der Photodiode ist, um das Vorliegen eines Mangels anzuzeigen. Das Verfahren beseitigt das Erfordernis für die Referenz, aber es gestattet sehr angenäherte Erfassung von Mängeln.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, alle die zuvor erwähnten Nachteile zu überwinden.
Um dies zu erreichen, bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Kontrollieren der Qualität industrieller Prozesse, welches die am Anfang dargelegten Merkmale aufweist und weiter durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass es ferner die folgenden Arbeitsgänge umfasst:

– Erhalten eines transformierten Signals von dem Referenzsignal;
– Erhalten eines transformierten Signals von dem realen Signal;
– Berechnen von Energien der transformierten Signale, jeweils von dem Referenz- und realen Signal;

– Vergleichen der Energien der transformierten Signale, jeweils des Referenz- und des realen Signals, miteinander, um entsprechende Zeit-Frequenz-Verteilungen für ausgewählte Frequenzwerte zu extrahieren;
– Berechnen von Energien der Zeit-Frequenz-Verteilungen;
– Vergleichen der Energien der Zeit-Frequenz-Verteilungen mit Schwellwerten, um mit Mängeln verbundene Energiewerte zu erkennen.

In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Schritte, ein transformiertes Signal von dem Referenzsignal zu erhalten und ein transformiertes Signal von dem realen Signal zu erhalten, eine Filteroperation durch die Anwendung einer DWT (Diskrete Wavelet-Transformation), wobei der Arbeitsgang des Vergleichens der Energien der transformierten Signale, jeweils des Referenz- und des realen Signals, um entsprechende Zeit-Frequenz-Verteilungen zu erhalten, umfasst, eine Berechnung der Konjugierten der Fourier-Transformation der Einhüllenden des realen Signals und der Einhüllenden des normalisierten Signals durchzuführen, konjugierte transformierte Signale, jeweils das reale Signal und das Re ferenzsignal, zu erhalten und die Energien des Referenzsignals und des realen Signals zu vergleichen, die Frequenzwerte zu extrahieren, für welche die Energie des realen Signals größer ist als das Referenzsignal.
Natürlich betrifft die Erfindung auch das System zum Kontrollieren der Qualität industrieller Prozesse, welches das oben beschriebene Verfahren implementiert, ebenso wie das entsprechende Computerprodukt, das direkt in den Speicher eines digitalen Computers ladbar ist, wie beispielsweise einen Prozessor, und Software-Code-Bereiche umfasst, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn das Produkt auf einem Computer ausgeführt wird.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht von der Beschreibung offenbar, welche mit Bezug auf die begleitenden Figuren folgt, welche nur als nichteinschränkendes Beispiel bereitgestellt sind, worin:
1 ein Blockdiagramm ist, das ein System zeigt, welches das erfindungsgemäße Verfahren implementiert;
2 ein Detail des Systems von 1 zeigt;
3, 4 und 5 Flussdiagramme sind, die Arbeitsgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen;
6 ein Diagramm von Größen ist, die durch das erfindungsgemäße Verfahren berechnet wurden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun mit Bezugnahme auf ein Laserschweißverfahren erläutert. Das Laserschweißverfahren bildet jedoch nur ein nichtlimitierendes Beispiel eines industriellen Prozesses, auf welchen das erfindungsgemäße Verfahren zum Kontrollieren der Qualität industrieller Prozesse angewandt werden kann.
Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet die Nummer 1 als ein Ganzes ein System zum Kontrollieren der Qualität eines Laserschweißprozesses. Das Beispiel bezieht sich auf zwei Metallplatten 2, 3, welche mittels eines Laserstrahls geschweißt werden. Die Nummer 4 bezeichnet den Fokussierungskopf als ein Ganzes, beinhaltend eine Linse 5, an welcher der Laserstrahl, der von einem Lasergenerator (nicht gezeigt) erzeugt wurde und durch einen halbreflektierenden Spiegel 6 reflektiert wurde, nach dem Durchtritt durch eine Linse L angelangt. Die durch den Schweißbereich ausgesandte Strahlung E tritt durch den reflektierenden Spiegel 6 hindurch und wird durch einen Sensor 7 erfasst, der durch eine Photodiode gebildet ist, die in der Lage ist, ihr Ausgangssignal an eine mit einem Personal Computer 9 verbundene elektronische Steuerungs- und Verarbeitungseinheit 8 zu senden.
In einer aktuellen Ausführungsform ist der verwendete halbreflektierende Spiegel 6 ein ZnSe-Spiegel, mit einem Durchmesser von 2 Zoll (Inch), Dicke 5 mm. Der Sensor 7 ist eine Photodiode mit einer spektralen Antwort zwischen 190 und 1100 nm, einem aktiven Bereich von 1,1 × 1,1 mm und einem Quarzspiegel.
2 zeigt detaillierter die elektronische Steuerungs- und Verarbeitungseinheit 8, die mit dem Personal Computer 9 verbunden ist. Die Verarbeitungseinheit 8 umfasst einen Antialiasing-Filter 11, welcher auf dem durch den Sensor 7 gesandten Signal arbeitet, daher ist ein Erfassungsboard 12 bereitgestellt, das mit einem Analog-Digital-Konverter ausgestattet ist, welcher das gefilterte Signal abtastet und es in digitale Form konvertiert. Das Erfassungsboard 12 ist vorzugsweise direkt mit dem Personal Computer 9 verbunden.
In dem Falle der aktuellen Ausführungsform ist die Erfassungskarte 12 eine PC-Karte NI 6110E Data Acquisition Card von National Instruments mit einer maximalen Erfassungsfrequenz von 5 Ms/sec.
Der Antialiasing-Filter 11 filtert die Signale mittels eines Tiefpassfilters (beispielsweise eines Butterworth-IIR-Filters).
In dem Personal Computer 9 gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Qualitätskontrolle implementiert, das auf einem Vergleich zwischen einem realen Signal x_real, welches mittels der Photodiode 7 erfasst wurde, und einem Referenzsignal x_ref, welches eine mangelbehaftete Schweißung darstellt, welches in dem Personal Computer 9 gespeichert ist, beruht.
Das Referenzsignal, bezeichnet als x_ref(t), wird bei einer Erfassungsfrequenz f_s erfasst und hat daher gemäß dem Nyquist-Theorem ein Frequenzband des Signals mit einem Wert f_s/2, während die Anzahl von Abtastungen, die für das Referenzsignal x_ref(t) erfasst wurden, N ist.
3 zeigt ein Flussdiagramm, welches die an dem Referenzsignal x_ref(t) ausgeführten Arbeitsgänge darstellt.
In einem ersten Schritt 100 wird eine Filteroperation des Referenzsignals x_ref(t) durch die Anwendung einer DWT (Diskrete Wavelet-Transformation) ausgeführt. An dem Ausgang des Schritts 100 erhält man daher ein Signal X_{ref_DWT} mit N/2 Abtastungen in dem Band 0:f_s/4.
Danach Danach wird in einem Schritt 101 auf das x_{ref_DWT}-Signal eine Hilbert-Transformations-Operation angewandt, womit ein komplexes analytisches Signal x_{ref_HIL} erhalten wird, welches N/2 Abtastungen sowie null negative Frequenzen aufweist.
Auf das analytische Signal x_{ref_HIL} wird in einem Schritt 102 eine Normalisierungsoperation angewandt, welche ein normalisiertes Signal x_{ref_norm} ausgibt.
Auf dem normalisierten Signal x_{ref_norm} wird in einem Schritt 103 eine Operation eines Berechnens einer Einhüllenden des normalisierten Signals, bezeichnet als x_{ref_inv_norm}, durchgeführt, während in einem Schritt 104 eine Fourier-Transformations-Operation (FFT) auf die Einhüllende des normalisierten Signals x_{ref_inv_norm} angewandt wird, wobei eine transformierte Einhüllende x_{ref_inv_norm} erhalten wird.
Als letztes wird in einem Schritt 105 eine Operation eines Berechnens der Energie des Referenzsignals, bezeichnet als E_ref, durchgeführt, wobei die folgende Beziehung angewandt wird: ∫|xref_inv_norm(t)|2dt = ∫|Xref_inv_norm(f)|2df (1)
Hinsichtlich des realen Signals x_real(t) wird dies auch bei einer Erfassungsfrequenz f_s erfasst und ist daher gemäß dem Nyquist-Theorem mit einem Frequenzband des Signals mit einem Wert f_s/2 verbunden, während die für das reale Signal X_real(t) erfasste Anzahl von Abtastungen N ist.
4 zeigt ein Flussdiagramm, welches die an dem realen Signal x_real(t) ausgeführten Operationen darstellt.
Insbesondere zeigt 4 einen ersten Schritt 200, in welchem eine Filteroperation des realen Signals x_real(t) durch die Anwendung einer DWT-Transformation ausgeführt wird. An dem Ausgang des Schritts 200 erhält man daher ein Signal x_{real_DWT} mit N/2 Abtastungen in dem Band 0:f_s/4.
Auf dem Signal x_{real_DWT} wird in einem Schritt 211 eine Fourier-Transformations-Operation ausgeführt, wobei ein transformiertes Signal FFT_{_real} erhalten wird, welches danach in einem Schritt 212 normalisiert wird, so dass ein transformiertes normalisiertes Signal FFT_{_real_norm} erhalten wird.
In einem Schritt 250 wird auf dem transformierten normalisierten Signal FFT_{_real_norm} eine Operation eines Berechnens einer mittleren Frequenz f₀ durchgeführt gemäß der folgenden Beziehung: f0 = ∫f*FFT_real_norm(f)*FFT_real_norm(f)df (2)
In einem Schritt 251 wird eine Operation eines Berechnens einer Standardabweichung B gemäß der folgenden Beziehung durchgeführt: B = (∫f2*FFT_real_norm*FFT_real_norm df – f0 2)1/2 (3)
In einem Schritt 252 werden dann ein unteres Band F_Sn = (f₀ – B/2) und ein oberes Band F_Dx = (f₀ + B/2) berechnet.
Parallel, in einem Schritt 201, wird auf das x_{real_DWT}-Signal eine Hilbert-Transformations-Operation angewandt, so dass ein komplexes analytisches Signal x_{real_HIL} erhalten wird mit N/2 Abtastungen und mit null negativen Frequenzen.
Auf das analytische Signal x_{real_HIL} wird in einem Schritt 202 eine Normalisierungsoperation angewandt, welche ein normalisiertes Signal x_{real_norm} ausgibt.
Auf dem normalisierten Signal x_{real_norm} wird in einem Schritt 203 eine Operation eines Berechnens der Einhüllenden, bezeichnet als x_{real_inv_norm}, durchgeführt, während eine Fourier-Transformations-Operation (FFT) in einem Schritt 204 auf die Einhüllende des normalisierten Signals x_{real_inv_norm} angewandt wird, wobei eine transformierte Einhüllende X_{real_inv_norm} erhalten wird.
Als letztes wird in einem Schritt 205 eine Operation eines Berechnens der Energie des realen Signals E_real durchgeführt, wobei die folgende Beziehung angewandt wird: ∫|xreal_inv_norm(t)|2dt = ∫|Xref_inv_norm(f)|2df (4)
Die Operationen des Berechnens der Energien E_real und E_ref werden in einem Band durchgeführt, welches von dem unteren Band F_Sn und dem oberen Band F_Dx, berechnet bei dem Schritt 252, eingegrenzt ist. Genauer gesagt wird die Berechnung auf dem so begrenzten Band unter Berücksichtigung von Frequenzschritten, beispielsweise von einem Hertz, durchgeführt, d. h.:
Auf diese Weise erzeugt die Operation des Berechnens der Energien E_ref und E_real zwei entsprechende Vektoren, jeweils einen Energievektor der Referenz Energy_Ref_step (1, ...k) und einen Energievektor des realen Signals Energy_Real_step (1, ...k), wobei beide k Werte in der Frequenz umfassen.
Danach wird eine Prozedur des Berechnens der quadratischen Zeit-Frequenz-Verteilungen durchgeführt, gezeigt in dem Flussdiagramm von 5, welches die folgenden Arbeitsgänge umfasst:

– in einem als 300 bezeichneten Schritt Berechnen der Konjugierten der Fourier-Transformation (FFT) der Einhüllenden des realen Signals X_{ref_inv_norm}(f) und der Einhüllenden des Referenzsignals X_{ref_inv_norm}(f), wobei konjugierte transformierte Signale erhalten werden, jeweils ein reales Signal X*_{ref_inv_norm}(f) und ein Referenzsignal X*_{ref_inv_norm}(f);
– in einem Schritt 301 Berücksichtigen der Energien des Referenzsignals E_ref und des realen Signals E_real, welche durch den jeweiligen Energievektor des Referenzsignals Energy_Ref_step (1, ...k) und den Energievektor des realen Signals Energy_Real_step (1, ...k) dargestellt werden, und Berechnen für jedes Element k der zwei Vektoren, ob das folgende Kriterium erfüllt ist: Energy_Real_step (1, ...k) > Energy_Ref_step (1...k) (5)

Dieser Arbeitsgang kann auch unter Bezugnahme auf das Diagramm von 6 verstanden werden, welches die Amplituden der Energien des Referenzsignals E_ref und des realen Signals E_real (gezeigt mit dickeren Linien) als eine Funktion der Frequenz zeigt.

– falls das Kriterium (5) erfüllt ist, wird dann in einem Schritt 302 eine Operation eines Extrahierens des Frequenzwertes, für welchen das Kriterium (5) erfüllt ist, durchgeführt, wobei dieser Wert als f_e angezeigt ist. In Abhängigkeit von der Anzahl von Zeiten, zu denen die Bedingung erfüllt ist, werden bis zu k Werte von Frequenz f_e erhalten. 6 zeigt die Bereiche, die den Frequenzwerten f_e entsprechen, für welche das Kriterium (5) erfüllt ist.
– in einem Schritt 303 wird eine Matrix M von Amplituden konstruiert, deren Reihen Amplituden sind, die nach den extrahierten Frequenzwerten f_e geordnet sind, während die Spalten Amplituden sind, die nach den N/2 Zeitwerten t₁...t_N/2 des Ausgangssignals von der DWT-Transformations-Operation 200 geordnet sind;
– in einem Schritt 304 wird für jede Reihe der Matrix M eine quadratische Zeit-Frequenz-Verteilung sowohl für das Referenzsignal, bezeichnet als Tfd_ref, als auch für das reale Signal, bezeichnet als Tfd_real, unter Verwendung der Margenau-Hill-Beziehung berechnet, d. h.: Tfdreal = Real(xreal_DWT(t)·Xreal_inv_norm*(f)·e–j2πf) (6) Tfdref = Real(xref_DWT(t)·Xref_inv_norm*(f)·e–j2πf) (7)
– in einem Schritt 305 werden dann für sowohl das Referenz- als auch das reale Signal Energien berechnet, die mit den Verteilungen für jeden Zeitmoment verbunden sind, jeweils als Et_ref und Et_real bezeichnet;
– in einem Schritt 306 wird dann ein Maximalwert der Energie max_Tfd_ref für die Zeit-Frequenz-Verteilung der Referenz Tfd_ref berechnet.

Um eine Abschätzung der Mängel S zu erhalten, wird schließlich in einem Schritt 307 jeder Zeitwert der Energie Et_real der quadratischen Zeit-Frequenz-Verteilung des realen Signals Tfd_real mit dem maximalen Wert der Energie max_Tfd_ref verglichen. Falls der Wert der quadratischen Zeit-Frequenz-Verteilung des realen Signals Tfd_real den maximalen Wert der Energie max_Tfd_ref überschreitet, ist dann ein Mangel an der Zeitkoordinate vorhanden.
Es ist auf diese Weise möglich, Mängel zeitlich zu lokalisieren.
Um die Mängel zu bewerten, sind, unter Bezugnahme auf 7, die berücksichtigten Werte die Energie des realen Signals E_real, ausgehend von dem Schritt 205 von 4, wie auch das untere Band F_Sn = (f₀ – B/2) und das obere Band F_Dx = (f₀ + B/2) des an dem Schritt 252 berechneten Mangels. Als letztes werden die Ausdehnung und der Ort des Mangels in dem Frequenzband betrachtet, wie in dem Schritt 307 von 5 bewertet wird.
Die Parameter, d. h. die Energie des realen Signals E_real, des unteren Bandes F_Sn und des oberen Bandes F_Dx, die Ausdehnung und der Ort des Mangels, werden gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt an einen Mangel-Klassifizierer 400 gesendet, welcher, unter Empfang der erkannten Merkmale (oder einer Untermenge davon), die Qualität der Schweißung als „korrekt"/"nicht korrekt"/"ungenügende Durchdringung"/"diskontinuierliche Laserleistung"/"inkorrekte Anbringung"/"Porosität" bewertet.
Auf diese Weise werden die Ausgänge der Schritte 205, 252 und 307, die die Zeit/Frequenz-Analyse von Mängeln betreffen, verwendet, um den Mangel-Klassifizierer 400 automatisch zu instruieren und auf diese Weise Schritte, den Klassifizierer 400 durch eine Bedienperson zu instruieren, zu vermeiden. Als letztes ist es in einem Block 401 möglich, die Ergebnisse der Ausgänge der Schritte 205, 252 und 307 und des Blocks 401 für eine abschließende Bewertung des Mangels einer Querprobe zu unterziehen.
Natürlich können, ohne das Prinzip der Erfindung abzuwandeln, die Konstruktionsdetails und die Ausführungsformen breit von dem abweichen, was hierin lediglich als Beispiel beschrieben und gezeigt wurde, ohne dadurch von dem Bereich der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Kontrollieren der Qualität eines industriellen Prozesses, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Verfügbarmachen eines oder mehrerer Referenzsignale (x_ref), die auf den industriellen Prozess bezogen sind, Ermitteln eines oder mehrerer realer Signale (x_real), die die Qualität des industriellen Prozesses anzeigen, und Vergleichen des einen oder der mehreren Referenzsignale (x_ref) mit dem einen oder den mehreren realen Signalen (x_real), um Mängel in dem industriellen Prozess zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des einen oder der mehreren Referenzsignale (x_ref) mit dem einen oder den mehreren realen Signalen (x_real) die folgenden Arbeitsgänge umfasst: – Erhalten eines transformierten Signals (X_{ref_inv_norm}) von dem Referenzsignal (x_ref); – Erhalten eines transformierten Signals (X_{real_inv_norm}) von dem realen Signal (x_real); – Berechnen von Energievektoren (E_ref, E_real) der transformierten Signale, jeweils der Referenz-(X_{ref_inv_norm}) und realen (X_{real_inv_norm}) Signale: – Vergleichen der Energievektoren (E_ref, E_real) der transformierten Signale, jeweils der Referenz- (X_{ref_inv_norm}) und realen (X_{real_inv_norm}) Signale miteinander, um ausgewählte Frequenzwerte (f_e) zu erhalten und Bilden von entsprechenden Zeit-Frequenz- Verteilungen (Tfd_ref, Tfd_real) auf der Grundlage der ausgewählten Frequenzwerte (f_e) und von Zeitwerten (t1...t_N/2), die von den Schritten, ein transformiertes Signal (X_{ref_inv_norm}) von dem Referenzsignal (x_ref) zu erhalten und ein transformiertes Signal (X_{real_inv_norm}) von dem realen Signal (x_real) zu erhalten, erhalten werden; – Berechnen von Energien (Et_real, E_ref) der Zeit-Frequenz-Verteilungen (Tfd_ref, Tfd_real); und – Vergleichen der Energien der Zeit-Frequenz-Verteilungen (Tfd_ref, Tfd_real) mit Schwellwerten (max_Tfd_ref), um mit Mängeln verbundene Energiewerte zu erkennen; wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen der mit den Mängeln verbundenen Energiewerte an einen Klassifizierer (400).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Bereitstellen auch der Energie (E_real) des realen transformierten Signals (X_{real_inv_norm}) an den Klassifizierer (400) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte, ein transformiertes Signal (X_{ref_inv_norm}) von dem Referenzsignal (x_ref) zu erhalten und ein transformiertes Signal (X_{ref_inv_norm}) von dem realen Signal (x_real) zu erhalten, eine Filteroperation (100, 200) durch die Anwendung einer DWT (Diskrete Wavelet Transformation) umfassen, welche ein Ausgangssignal bei den Zeitwerten (t₁...t_N/2) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte, ein transformiertes Signal (X_{ref_inv_norm}) von dem Referenzsignal (x_ref) zu erhal ten und ein transformiertes Signal (X_{real_inv_norm}) von dem realen Signal (x_real) zu erhalten, ferner die sowohl auf das Referenzsignal (x_ref) als auch auf das reale Signal (x_real) angewandten folgenden Arbeitsgänge umfassen: – Anwenden einer Hilberttransformation (101, 201) auf das von der Filteroperation (100, 200) erhaltene Signal (X_{ref_DWT}, x_{real_DWT}); – Normalisieren des von der Hilberttransformations-Operation erhaltenen Signals (X_{ref_HIL}, x_{real_HIL}); – Berechnen einer Einhüllenden (103, 203) des normalisierten Signals (X_{ref_norm}, x_{real_norm}); – Anwenden einer FFT-Transformation auf die Einhüllende des normalisierten Signals (x_{ref_inv_norm}, x_{real_inv_norm}), um die transformierten Signale zu erhalten, jeweils das Referenz-(X_{ref_inv_norm}) und das reale (X_{real_inv_norm}) Signal.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Ausführen (211) einer Fouriertransformations-Operation auf dem von der Filteroperation (100, 200) erhaltenen realen Signal (x_{real_DWT}) umfasst, durch Anwenden einer DWT-Transformation, durch die ein zweites transformiertes Signal (FFT_real) erhalten wird, und Normalisieren (212) des zweiten transformierten Signals (FFT_real), wodurch ein zweites transformiertes normalisiertes Signal (FFT_{_real_norm}) erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Verarbeitung (250, 251, 252) der zweiten transformierten normalisierten Signale (FFT_{_real_norm}) umfasst, um einen das Spektrum des realen Signals (xreal) repräsentierenden Wertesatz (f₀, B, F_Sn, F_Dx) zu erhalten, und dem Klassifizierer (400) in dem Wertesatz (f₀, B, F_Sn, F_Dx) ausgewählte Werte bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verwenden wenigstens eines Teils des das Spektrum des realen Signals (x_real) repräsentierenden Wertesatzes (f₀, B, F_Sn, F_Dx) umfasst, um die Energien (E_ref, E_real) der transformierten Signale, jeweils des Referenz-(X_{ref_inv_norm}) und realen (X_{real_inv_norm}) Signals, zu berechnen (105, 106).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgang des Vergleichens der Energien (E_ref, E_real) der transformierten Signale, jeweils des Referenz- (X_{ref_inv_norm}) und realen (X_{real_inv_norm}) Signals, um ausgewählte Frequenzwerte (f_e) zu erhalten und des Bildens entsprechender Zeit-Frequenz-Verteilungen (Tfd) auf der Grundlage der ausgewählten Frequenzwerte (f_e) und der Zeitwerte (t₁...t_N/2) ferner die folgenden Arbeitsgänge umfasst: – Berechnen (300) einer Konjugierten der Fouriertransformation (FFT) der transformierten Signale, jeweils des Referenz-(X_{ref_inv_norm}) und des realen (X_{real_inv_norm}), um konjugierte transformierte Signale, jeweils ein reales (X*_{real_inv_norm}) und ein Referenzsignal (X_{ref_inv_norm}), zu erhalten; – Vergleichen (301) der Energien des Referenzsignals (E_ref) und des realen Signals (E_real) unter Extrahieren (302) der Frequenzwerte (f_e), für welche die Energie des realen Signals (E_real) größer ist als die Energie des Referenzsignals (E_ref); – Bilden (303) einer Matrix (M), deren Reihen nach den extrahierten Frequenzwerten (f_e) geordnet sind und deren Spalten nach Zeitwerten (t₁...t_N/2) des mittels der DWT-Transformation von der Filteroperation (200) erhaltenen Signals geordnet sind; – Berechnen (304) einer quadratischen Zeit-Frequenz-Verteilung für das Referenzsignal (Tfdr_ref) und für das reale Signal (Tfd_real) für jede Reihe der Matrix (M).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgang des Berechnens (304) einer quadratischen Zeit-Frequenz-Verteilung für das Referenzsignal (Tfd_ref) und für das reale Signal (Tfd_real) für jede Reihe der Matrix (M) durch Anwendung der Margenau-Hill-Beziehung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgang Berechnens von Energie (Et_real, Et_ref) der Zeit-Frequenz-Verteilungen (Tfd_ref, Tfd_real) die folgenden Arbeitsgänge umfasst: – Berechnen (305) der Energien (Et_real, Et_ref) für jeden Zeitpunkt und auch Berechnen (306) eines Energie-Maximumwertes (max_Tfd_ref); Verwenden (307) des Energie-Maximumwertes (max_Tfd_ref) als einen Schwellwert; und – Vergleichen des Energie-Maximumwertes (max_Tfd_ref) mit jedem Energie-Zeitwert (Et_real) der quadratischen Zeit-Frequenz-Verteilung des realen Signals (Tfd_real), um mit Mängeln verbundene Energiewerte zu erkennen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt einer Querung (401) der Ergebnisse des Klassifizierers (400) mit einem oder mehreren unter den mit den Mängeln verbundenen Energiewerten ausgewählten Werten umfasst, wobei die Energie (E_real) des transformierten realen Signals (X_{real_inv_norm}) und der Wertesatz (f₀, B, F_Sn, F_Dx) das Spektrum des realen Signals (x_real) repräsentieren.
System zum Kontrollieren der Qualität eines industriellen Prozesses, umfassend: Sensormittel (7) zum Messen eines oder mehrerer Prozessparameter, und eine elektronische Steuerungs- und Verarbeitungseinheit (8, 9), um die von dem Sensormittel (7) ausgesandten Signale zu verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungs- und Verarbeitungseinheit (8, 9) zum Verarbeiten der von dem Sensormittel (7) ausgesandten Signale das Verfahren zum Kontrollieren der Qualität eines industriellen Prozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 11 implementiert.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der industrielle Prozess ein Laserschweißprozess ist.
Computerprogramm, das in den Speicher eines elektronischen Computers ladbar ist und Softwarecodebereiche umfasst, die ausgebildet sind, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.