ES2202826T3 - Medicion de calidad de soldadura. - Google Patents
Medicion de calidad de soldadura.Info
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Abstract
Un aparato para medir la calidad de una soldadura, que comprende: medios de muestreo para muestrear la corriente de soldadura o la tensión de soldadura para proporcionar una serie de valores para una primera señal; unos segundos medios de muestreo para muestrear la tensión de soldadura o la corriente de soldadura, cualquiera que no haya sido muestreada por los medios de muestreo, para proporcionar una serie de valores para una segunda señal; medios de recolección para recoger pares de valores de las señales primera y segunda que sean útiles para vigilar la calidad en los grupos; medios de cálculo para multiplicar valores de las dos poblaciones de grupos dimensionales para cada grupo por un factor de ponderación y para sumar los productos para cada grupo; medios de memoria para almacenar un conjunto de referencias de las poblaciones de los grupos ajustados resultantes recogidos para una construcción soldada de alta calidad; y medios de comparación para comparar el conjunto de referencias delas poblaciones de los grupos ajustados con otro conjunto producido por los medios de cálculo para proporcionar una medida de la calidad de la soldadura para la soldadura desde la que fue producido el otro conjunto.
Description
Medición de calidad de soldadura.
Esta invención se refiere a la medición de
calidad de soldaduras. En particular se refiere a un aparato y a un
procedimiento para medir en línea, mientras el procedimiento de
soldadura está en funcionamiento, la calidad de la soldadura
resultante. La invención es aplicable a la soldadura de arco de gas
metal, soldadura de gas inerte tungsteno, soldadura pulsatoria,
soldadura de resistencia, soldadura de arco sumergida y a otros
procedimientos de soldadura tales como un plasma de arco.
El estudio de los fenómenos de arco de soldadura
y corte, implica la observación de señales de tensión y corriente
que tienen periodos de milisegundos a segundos, o incluso de
microsegundos. Un modo de vigilar esas señales implica la
utilización de la fotografía de alta velocidad, y otro es la
utilización de oscilogramas. Las limitaciones inherentes en las
técnicas de observación y las dificultades para analizar los datos
resultantes, dificultan proporcionar una medición de la calidad de
la soldadura en tiempo real. Otro procedimiento es vigilar la
resistencia de la soldadura, véase el documento
FR-A-2694893.
En un primer aspecto, la invención es un aparato
para medir la calidad de una soldadura. El aparato comprende:
medios de muestreo para muestrear la corriente de
soldadura o la tensión de soldadura para proporcionar una serie de
valores para una primera señal.
Unos segundos medios de muestreo pueden ser
empleados para medir la otra variable para proporcionar una serie de
valores para una segunda señal. Alternativamente, unos medios de
generación de señales usan la primer señal para generar una serie de
valores para una segunda señal artificial, que depende de al menos
algunos valores de la primera señal ya sea explícitamente o a través
de una relación de recurrencia. Por ejemplo, donde se mide la
tensión V, puede ser generada matemáticamente una corriente
artificial \Gamma usando:
(1)\Gamma_{n}=e^{-\Delta
t/\tau}\Gamma_{n-1}-V_{n}
donde \tau es una constante que puede ser
seleccionada, y n es el número de
muestras.
Esta aproximación puede modelar el circuito de
resistencia inductiva usual de una fuente de potencia pero no
necesita ser un modelo exacto puesto que la señal artificial
solamente necesita proporcionar información sobre la historia de
tiempos de la secuencia.
Usando los símbolos D_{n} para la secuencia de
datos reales y A_{n} para la secuencia artificial, dos
posibilidades útiles son
(2)A_{n}=e^{-\Delta
t/\tau}(A_{n-1}-D_{n-1})
(3)A_{n}=D_{n-k}
donde el entero k > 0. La primera de estas es
similar a la ecuación (1). La segunda posibilidad es una simple
variable de
retorno.
Parear significa identificar valores
correspondientes de las señales primera y segunda.
Los medios de recolección recogen pares de
valores que son útiles para vigilar la calidad en grupos o regiones.
Los pares recogidos podrían ser visualizados para que sean aquellos
que deben caer dentro de regiones seleccionadas de un gráfico de
dispersión bidimensional de los valores de las señales primera y
segunda. Las regiones podrían ser dibujadas en ese tipo de
visualización.
No es necesario que las regiones sean de igual
tamaño y pueden ser menores donde la densidad de población es máxima
y pueden ser exponencialmente mayores en dimensión, en ambas la
tensión y la dirección de corriente, a medida que ambas se separan
del punto de mayor densidad de población. Una vez escogidas las
regiones estas se fijan durante procedimiento de vigilancia.
En el caso de "inmersión" o transferencia de
metal de cortocircuito en una soldadura de arco de metal gas, hay
grandes oscilaciones en la tensión y la corriente.
Las regiones seleccionadas serán usualmente
aquellas situadas alrededor del área de máxima densidad de puntos de
muestra. No obstante, no es necesario que las regiones seleccionadas
sean contiguas.
La población de puntos de muestra puede ser
representada para cada región seleccionada por una función
f_{r} de densidad de población bidimensional para un
conjunto de regiones r = 1 a m.
Medios de multiplicación multiplican el conjunto
de poblaciones f_{q} por pesos w_{qr} definidos
por el mismo conjunto de regiones, y medios de suma suman entonces
los productos para producir un conjunto de nuevos valores para
G_{r}, donde
(4)G_{r}=\sum\limits^{m}_{q=1}
w_{qr} f_{q} \ \ ... \ \ r=1 \ a \
m
Para producir las poblaciones P_{r} de región
ajustadas finales, se aplica una función F a cada uno de los valores
de G_{r}:
(5)P_{r} = F(G_{r}) \
\ ...\ \ r=1 \ a \
m
P es una función monótona de valor único.
El conjunto completo (P_{1} .... P_{m}) de
los P_{r} recogidos es la firma de la soldadura.
Los pesos w_{q} se escogen para producir una
firma de la soldadura que contenga tanta información acerca de las
propiedades de la soldadura final como sea posible para un tamaño y
régimen de muestreo dados. Esto puede hacerse experimentalmente
mediante un ajuste de prueba y error o mediante el conocimiento del
proceso físico. Puesto que hay algún ruido estadístico en la
muestra, es útil escoger w_{qr} para suavizar la firma de la
soldadura. La función F se escoge para maximizar la sensibilidad de
la firma de soldadura a los cambios en la calidad de la soldadura
final.
Los medios de muestro proporcionan de modo
repetitivo una serie de valores y una nueva firma de soldadura es
producida por cada serie. Medios de memoria retienen una firma R =
{P_{1} ... P_{m}} de soldadura recogida bajo condiciones de
soldadura conocidas que son satisfactorias y producen una
construcción soldada de alta calidad. Esta puede ser unos datos de
referencia guardados durante algún tiempo, o podrían ser unos datos
recogidos en el inicio de una ejecución de soldadura. En el caso de
una soldadura robótica, en la que una secuencia de soldaduras se
efectúa bajo condiciones que pueden variar, una secuencia de firmas
de referencia puede ser almacenada y recuperada cuando sea
necesaria.
La firma de referencia puede ser también
calculada de modo continuo durante la soldadura de un muestreo
previo. En este caso la referencia es un valor medio ponderado de x
firmas S_{1}, S_{2}, S_{3} ... S_{x} de referencia donde
S_{1} es la firma más reciente calculada, S_{2} es la firma
calculada anterior, y así sucesivamente. La firma R de referencia se
determina a partir del valor medio ponderado
(6)r_{j} = W_{1}s_{1j}+
W_{2}s_{2j}+W_{3}s_{3j}+ ... + W_{x}s_{xj}
\hskip0.5cmj=1 \ a \ m
donde r_{j} pasa a ser la población de la
región ajustada numerada j en la firma R de referencia; S_{1j} a
S_{xj} son las poblaciones de la región ajustadas de numero j en
las firmas S_{1} a S_{x} calculadas a partir del muestreo
anterior; y W_{1} a W_{x} son los factores de ponderación de las
firmas. La elección de los factores W_{1} a W_{x} de ponderación
de las firmas determina si la referencia representa un valor medio
del comportamiento de la firma de soldadura a lo largo de un periodo
relativamente largo de tiempo o representa el comportamiento
reciente de la
soldadura.
Cuando las firmas son multiplicadas o divididas
por un número, se ha de entender que cada población de la región
ajustada en la firma ha de ser multiplicada o dividida por el número
para producir una nueva firma. De modo similar cuando se añaden o
sustraen firmas, las poblaciones de las regiones ajustadas
conjugadas de cada firma son añadidas o sustraídas, es decir, la
población de la región ajustada numerada j en una firma es añadida o
sustraída de la población de la región ajustada numerada j en la
otra firma para j= 1, 2,...m. La ecuación anterior puede escribirse
entones sucintamente como
(7)R = W_{1}S_{1} +
W_{2}S_{2} + W_{3}S_{3} + ... + W_{x}S_{x}
Los medios de cálculo de la calidad de soldadura
resultante comparan entonces las firmas de soldadura con la firma de
soldadura de referencia para producir una medida de la calidad de
soldadura.
La parte U de una firma de soldadura que no casa
con la firma R de referencia es dada por
(8)U=S-\frac{(S.R)R}{(R.R)}
donde A.B es el producto escalar de dos firmas A
y B. Si U es cero hay un acuerdo
perfecto.
El factor q de calidad puede ser definido por
(9)q= \sqrt{1-
\frac{U.U}{S.S}}
(10)= \frac{R.S}{\sqrt{R.R}
\ x \
\sqrt{S.S}}
La calidad q será la unidad si U es cero, y será
cero si U=S y S.R=0. Un valor q=1 indica calidad perfecta. A
medida que las condiciones de la soldadura se desvíen de las ideales
a causa de defectos en el procedimiento de soldadura, S dejará de
estar de acuerdo con R y será q<1.
El producto escalar, o punto, de dos firmas
cualesquiera A y B está definido por:
(11)A.B=
\sum\limits^{m}_{j=i} a_{j} \ x \
b_{j}
donde a_{j} y b_{j} son poblaciones P_{t}
de región ajustadas de las firmas A y B,
respectivamente.
En otro aspecto, como se contempla actualmente,
la invención proporciona un método para medir la calidad de la
soldadura que comprende las operaciones de:
Muestrear la corriente de soldadura o la tensión
de soldadura para proporcionar una serie de valores para una primera
señal.
Muestrear la otra variable para proporcionar una
serie de valores para una segunda señal.
Generar, alternativamente, una serie de valores
para la segunda señal, que depende de al menos algunos valores de
la primera señal explícitamente o a través de una relación de
recurrencia.
Emparejar valores correspondientes de las señales
primera y segunda.
Recoger pares de valores que son útiles para
vigilar la calidad. Esta operación podría ser visualizada para
implicar el trazado de un gráfico de dispersión bidimensional, de
los valores de las señales primera y segunda. El gráfico se divide
entonces en regiones. No es necesario que las regiones sean de igual
tamaño, y pueden ser menores donde la densidad de población es
máxima y pueden ser exponencialmente de mayores dimensiones tanto en
la tensión como en la dirección de corriente a medida que se alejan
del punto de máxima densidad de población. Una vez que han sido
escogidas las regiones se fijan durante el procedimiento de
vigilancia. Las regiones seleccionadas serán usualmente aquellas
situadas alrededor del área de máxima densidad de puntos de muestra.
No obstante, no es necesario que las regiones seleccionadas sean
contiguas.
El procedimiento continúa entonces representando
la población de los puntos de muestra para cada región seleccionada
mediante una función f_{r} para un conjunto de regiones r=1
a m.
Multiplicar el conjunto de poblaciones
f_{q} por los pesos w_{q} definidos por los mismos
conjuntos de regiones.
Sumar los productos para producir un conjunto de
nuevos valores para G_{r}, donde
(12)G_{r}=\sum\limits^{m}
_{q=1} w_{qr}f_{q} \ \ ... \ \ r=1 \ a\
m
Aplicar una función F a cada uno de los
G_{r} para producir las poblaciones P_{r} de región
ajustadas:
(13)P_{r} = F(G_{r})
\ \ ... \ \ r=1 \ a\
m
Identificar el conjunto completo (P_{1} ...
P_{m}) de las P_{r} recogidas como la firma de soldadura.
Muestrear repetidamente series de valores para
proporcionar sucesivas firmas de soldadura.
Almacenar una firma R = (P_{1}...P_{m})
recogida en condiciones de soldadura que se sabe son satisfactorias
y producen una construcción soldada de alta calidad o,
alternativamente, calcular una referencia media ponderada de firmas
anteriores.
Comparar las firmas de soldadura con la firma de
soldadura de referencia para obtener una medida de la calidad de
soldadura.
Un ejemplo de la invención se describirá a
continuación con referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:
la figura 1 es un gráfico de dispersión
bidimensional de la tensión y la corriente simulada medidas;
la figura 2 es una distribución de densidad de
población de regiones seleccionadas de la figura 1;
la figura 3 es una versión ponderada de la
densidad de población de la figura 2;
la figura 4 es una versión ajustada de la
densidad de población de la figura 3 y muestra una firma de
soldadura; y
la figura 5 es una representación gráfica de un
subespacio bidimensional de firmas de referencia.
En la transferencia de cortocircuito en la
soldadura de arco de gas metal, el cortocircuito se produce
repetidamente. La forma de onda de la tensión mostrará como
resultado impulsos generalmente rectangulares de unos 20 voltios
separados por regiones en las que la tensión desciende a cerca de
cero. Esta tensión es muestreada (s) 1024 veces con un intervalo
(\Deltat) de tiempo de muestreo de 0,5 milisegundos a lo largo de
un periodo (T) de muestreo de 0,5115 segundos
{T=(s-1).\Deltat}.
Puede no ser conveniente recoger señales de
corriente también porque la medición de la corriente de arco
requeriría un costoso hardware tal como un transformador de
corriente.
Una señal A_{n} de corriente artificial es
generada a partir de la señal D_{n} de tensión muestreada que ha
sido medida usando la fórmula siguiente:
(14)A_{n} =
e^{-t/\tau}(A_{n-1} -
D_{n-1})
donde \tau es la constante de tiempo del
circuito de soldadura seleccionada de modo que sea igual a cuatro
veces el intervalo de muestreo; alrededor de 2 milisegundosm, el
primer valor artificial A_{1} puede ser establecido en
cero.
Los valores de la corriente, artificiales
(simulados), pueden ser representados en función de los valores de
la tensión como se muestra en la figura 1 para visualizar el
procedimiento.
El gráfico mostrado en la figura 1 se divide
entonces en regiones rectangulares de tamaños diferentes.
Las regiones se escogen de modo adaptable basado
en los propios datos. De un conjunto dado de puntos de referencia,
se escoge un punto (D_{0}, A_{0}) que esté en el modo de la
distribución muestreada; es decir el punto en el que se extienden
más datos. Las regiones se escogen de modo que tengan una anchura en
la dirección D que sea la menor cerca delmodo y tienda infinito en
las regiones de borde. Esto significa que la resolución es mejorada
donde están presentes muchos puntos. La función anchura es tal que
la anchura del intervalo situado en D_{w} es proporcional a:
(15)e^{\alpha}(D_{w}-D_{o})^{2}/(\Delta
D)^{2}
donde \DeltaD es la desviación estándar de
D_{n}, el conjunto de valores de la señal de tensión muestreada, y
\alpha es constante (fijada en la unidad en este ejemplo). Un
procedimiento análogo se usa para establecer la altura de las
poblaciones rectangulares en la dirección A, y hay un total de m
(=27 x 27)) que asciende a 729 regiones rectangulares de
población.
La distribución grosera de la densidad de
población resultante se muestra en la figura 2.
Una vez escogidas las regiones de población, se
fijan durante el procedimiento de vigilancia, las mismas tanto para
la firma de referencias como para las firmas vigiladas.
Los pesos w_{qr} se establecen para suavizar la
distribución de población de las regiones escogidas en dos
dimensiones, y los pesos se seleccionan de acuerdo con:
(16)w_{qr}=e^{-\beta
(D_{q}-D_{r})^{2}/(\Delta D)^{2}-\beta (A_{q}-A_{r})^{2}/(\Delta
A)^{2}}
donde \DeltaA es la desviación estándar de la
A_{n}, el conjunto de valores calculados de la corriente
artificial, y \beta es una constante que determina el grado de
suavización (establecido en 25 en este ejemplo). (D_{q} , A_{q})
y (D_{r} , A_{r}) son los lugares de las dos regiones q y
r.
Una vez elegidos los pesos, estos se fijan
durante el procedimiento de observación, los mismos para la firma de
referencia y la firma observada.
La distribución suavizada del conjunto de
poblaciones (G_{1} ... G_{m}) de región se muestra en la figura
3. El conjunto de poblaciones P_{r} de región ajustadas se calcula
entonces aplicando la función F a los valores G_{r}:
P_{r} = F(G_{r})\ \
... \ \ r=1 \ a \
m
La función F monótona de valor único se escoge
para maximizar la sensibilidad de la firma de la soldadura para
cambios en la calidad de la soldadura final. La función F puede ser
escogida mediante una ley de potencias: F(x) = x^{\lambda}
donde \lambda se fija, con el valor especial adicional
F(0)=0. Si 0<\lambda<1, las regiones con bajas
poblaciones son resaltadas en la firma de la soldadura, lo cual
puede mejorar la sensibilidad de la técnica. Se ha hallado que
\lambda = 0,6 es una elección adecuada.
El conjunto de poblaciones {P_{1} ...P_{m}}
de región ajustadas, que es la firma de la soldadura final se
muestra en la figura 4. Esta puede ser comparada con la firma de una
soldadura de referencia.
La calidad de soldadura puede ser determinada
mediante una inspección de la figura 4, pero es conveniente calcular
un indicador q de calidad, definido por:
(18)q= \frac{R.S}{\sqrt{R.R}
\ x \
\sqrt{S.S}}
donde R es una firma de la soldadura de
referencia, S es una firma de la soldadura medida, y el producto
escalar, o punto, de cualquier par de firmas A y B se define
por:
(19)A.B=\sum\limits
^{m}_{j=1} a_{j} \ x \
b_{j}
donde a_{j} y b_{j} son las poblaciones de
región ajustadas de las firmas A y B
respectivamente.
La medición de calidad de la soldadura podría ser
realimentada de alguna manera para controlar le operación de
soldadura si se requiere.
La invención puede aplicarse también a
situaciones que usan múltiples referencias.
Se supone que R_{1} y R_{2} son dos firmas de
referencia, registradas y almacenadas durante una ejecución de
soldadura que produjo una soldadura de alta calidad. Deberán
reflejar el margen de variación normal previsto durante la ejecución
de la soldadura. Por ejemplo:
(a) cambios en la geometría/condición de
superficie de la unión y orientación de la cabeza de soldadura como
pueden ocurrir con la soldadura robótica de una pieza de trabajo
compleja;
(b) secuencias de iniciación o interrupción
programadas, o cambios programados en las condiciones de
funcionamiento; y
(c) cambios no intencionados en la soldadura, por
ejemplo, debidos al calentamiento de la pieza de trabajo a través de
una ejecución, que no obstante no degraden la calidad de la
soldadura.
Una firma S ha sido recogida durante otra
ejecución y ha de ser comparada con R_{1} y R_{2}.
\newpage
Una firma U' normalizada o unidad se calcula a
partir de cualquier firma U como
(20)U'=
\frac{U}{\sqrt{U.U}}
Una firma P ortogonal a R_{1} es dada por
(21)P=R_{2}-
\frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}.R_{1}}
R_{1}
P será distinta de cero siempre que R_{1} y
R_{2} sean firmas independientes, es decir que no sean la misma
firma o firmas cuyos elementos, las poblaciones de región ajustadas,
difieren unos de otros en un factor de multiplicación constante.
P' y R_{1}' son firmas unidad ortogonales en el
subespacio de firmas, lineal, bidimensional definido por R_{1} y
R_{2} y el componente B de S' que se extiende en el subespacio
es
(22)B =
(S'.R_{1}')R_{1}'+(S'.P')P'
El componente C de S' que es ortogonal al
subespacio es
(23)C =
S'.B
Si C es distinto de cero, entonces las
condiciones de soldadura se desvían de las ideales y C puede ser
usada como parte de una medida de la calidad de soldadura.
La figura 5 ilustra el subespacio bidimensional
de las firmas de referencia con tres posibles colocaciones para B.
Si B está dentro del ángulo subtendido por R_{1}' y R_{2}'
(posición 2), entonces la calidad de la soldadura es satisfactoria
en lo referente al componente afectado puesto que la firma de
soldadura normalizada está previsto que se mueva entre R_{1}' y
R_{2}' durante la soldadura normal a medida que cambien las
condiciones. No obstante, si B está en una de las posiciones 1 ó 3,
esto representa una discrepancia de lo ideal además de la
discrepancia asociada con C distinto de cero. Usando el hecho de que
las poblaciones de la región ajustada que hace las firmas nunca son
negativas, la condición de que B se extienda entre R_{1}' y
R_{2}' pueden escribirse
(24)(R_{2}'-
R_{1}').(B'_{1}- R_{1}')>0
\hskip0.5cmy
\hskip0.5cm(R_{1}'-R_{2}').(B'_{1}- R_{2}')>0
Si esta condición es satisfecha entonces C da la
parte de la firma medida que difiere de las firmas de referencia y
la calidad q llega a ser
(25)q=
\sqrt{1-C.C}
Inversamente, si las condiciones anterior no se
satisfacen ambas, entonces R'_{1} o R'_{2} serán las más
aproximadas a S' y la calidad q deberá ser tomada como la mayor de
R_{1}'.S' y R_{2}'.S'. Estos son los mismos valores que se
obtendrían usando una referencia única de R_{1} o R_{2}
respectivamente.
Las consideraciones anteriores pueden ser
extendidas a un sistema de tres referencias R_{1}, R_{2} y
R_{3}. El componente de S' en el subespacio tridimensional
generado por R_{1}, R_{2} y R_{3} es
(26)B = (S'.R'_{1})R_{1}' +
(S'.P'_{2})P^{3}{}_{1} +
(S'.P'_{12})P'_{12}
donde
\newpage
P_{1} = R_{2} -
(R'_{1}.R_{2})R'_{1}
P_{12} = P_{2} -
(P'_{1}.P_{2})P'_{1}
con
P_{2} = R_{3} -
(R'_{1}.R_{3})R'_{1}
De nuevo el componente de S' ortogonal al
subespacio es C=S'-B. Un conjunto aproximado de
condiciones para que el vector B' que se extiende dentro de la
región sólida formada por R_{1}, R_{2} y R_{3} es
(27)(S'-R'_{1}).\left(R'_{3}-R'_{1}-\frac{(R^{1}_{3}-R'_{1}).(R'_{2}-R'_{1})}{(R'_{2}-R'_{1}).(R'_{2}-R'_{1})}(R'_{2}-R'_{1})
\right)>0
(28)(S'-R'_{2}).\left(R'_{1}-R'_{2}-\frac{(R'_{1}-R'_{2}).(R'_{3}-R'_{2})}{(R'_{3}-R'_{2}).(R'_{3}-R'_{2})}(R'_{3}-R'_{2})\right)>0
(29)(S'-R'_{3}).\left(R'_{2}-R'_{3}-\frac{(R'_{2}-R'_{3}).(R'_{1}-R'_{3})}{(R'_{1}-R'_{3}).(R'_{1}-R'_{3})}(R'_{1}-R'_{3})\right)>0
Si todas estas condiciones se satisfacen entonces
la calidad q es dada por
(30)q=\sqrt{1-C.C}
Inversamente, si las tres condiciones no se
satisfacen todas entonces la calidad deberá ser calculada
sucesivamente para los tres pares de referencias R_{1} y R_{2};
R_{2} y R_{3}; y R_{1} y R_{3}, usando el método ya
definido para un par de referencias. La mayor de las tres
estimaciones de calidad resultantes se tomará como la calidad
final.
Los expertos en la técnica apreciarán que pueden
hacerse numerosas variaciones y/o modificaciones en la invención
como se muestra en las realizaciones concretas sin salirse del
espíritu o alcance de la invención tal como ha sido claramente
descrita. Las presentes realizaciones, por lo tanto, han de ser
consideradas en todos los aspectos como ilustrativas y no
restrictivas.
Claims (30)
1. Un aparato para medir la calidad de una
soldadura, que comprende:
medios de muestreo para muestrear la corriente
de soldadura o la tensión de soldadura para proporcionar una serie
de valores para una primera señal;
unos segundos medios de muestreo para muestrear
la tensión de soldadura o la corriente de soldadura, cualquiera que
no haya sido muestreada por los medios de muestreo, para
proporcionar una serie de valores para una segunda señal;
medios de recolección para recoger pares de
valores de las señales primera y segunda que sean útiles para
vigilar la calidad en los grupos;
medios de cálculo para multiplicar valores de las
dos poblaciones de grupos dimensionales para cada grupo por un
factor de ponderación y para sumar los productos para cada
grupo;
medios de memoria para almacenar un conjunto de
referencias de las poblaciones de los grupos ajustados resultantes
recogidos para una construcción soldada de alta calidad; y
medios de comparación para comparar el conjunto
de referencias de las poblaciones de los grupos ajustados con otro
conjunto producido por los medios de cálculo para proporcionar una
medida de la calidad de la soldadura para la soldadura desde la que
fue producido el otro conjunto.
2. Un aparato para medir la calidad de una
soldadura, que comprende:
medios de muestro para muestrear la corriente de
soldadura o la tensión de soldadura para proporcionar una serie de
valores para una primera señal;
unos medios de generación de señales para usar la
primera señal para generar una serie de valores para una segunda
señal artificial, que dependa de al menos algunos valores de la
primera señal explícitamente o a través de una relación de
recurrencia;
medios de recolección para recoger pares de
valores de las primera y segunda señales que son útiles para vigilar
la calidad en los grupos;
medios de cálculo para multiplicar valores de las
dos poblaciones de grupos dimensionales para cada grupo por un
factor de ponderación y para sumar los productos para cada
grupo;
medios de memoria para almacenar un conjunto de
referencias de las poblaciones de grupos ajustados resultantes
recogido para una construcción soldada de alta calidad; y
medios de comparación para comparar el conjunto
de referencias de las poblaciones de grupos ajustadas con otro
conjunto producido por los medios de cálculo para proporcionar una
medida de la calidad de soldadura para la soldadura desde la que fue
producido el otro conjunto.
3. Aparato según la reivindicación 2, en el que
los valores A_{n} de la señal artificial son dados por
A_{n}=e^{-\Delta
t/\tau}(A_{n-1}-D_{n})
donde D_{n} son los valores de la primera
señal, donde \tau es la constante de tiempo y n es el número de
muestras.
4. Un aparato según la reivindicación 2, en el
que los valores A_{n} de la señal artificial son dados por
A_{n}=e^{-\Delta
t/\tau}(A_{n-1}-D_{n-1})
donde \tau es la constante de tiempo del
circuito de soldadura y n es el número de
muestras.
5. Un aparato según la reivindicación 2, en el
que los valores A_{n} de la señal artificial son dados por:
A_{n}=D_{n-k}
donde D_{n} son los valores de la primera señal
y
k>0.
6. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que los grupos de pares
recogidos por los medios de recolección son aquellos que caen dentro
de regiones seleccionadas de un histograma bidimensional de los
valores de la primera y la segunda señales.
7. Un aparato según la reivindicación 6, en el
que las regiones no son de igual tamaño.
8. Un aparato según la reivindicación 7, en el
que las regiones son menores donde la densidad de puntos de muestra
es mayor.
9. Un aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 6, 7 u 8, en el que las regiones seleccionadas son
aquellas que tienen la máxima densidad de puntos de muestra.
10. Un aparato según las reivindicaciones 1 ó 2,
en el que los medios de cálculo suman las densidades f_{q}
de población de los grupos ponderadas por factores w_{qr}
de ponderación para un conjunto de m regiones para producir un
conjunto de poblaciones G_{1}, G_{2} a
G_{m} de grupo ponderadas según:
G_{r}=\sum\limits^{m}_{q=1}
w_{qr} f_{q} \ \ ... \ \ r=1 \ a \
m
11. Un aparato según la reivindicación 10, en el
que los medios de cálculo aplican también una función F de
valor único, monótona a cada uno de los valores G_{r} para
producir el conjunto de valores P_{1}, P_{2} a
P_{m} según
P_{1} = F(G_{r})\ \
...\ \ r=1 \ a \
m
y el conjunto P_{1}, P_{2} a
P_{m} es la firma S de
soldadura.
12. Un aparato según la reivindicación 11, en el
que los medios de comparación comparan una firma de soldadura
producida a partir de un conjunto de referencia de poblaciones de
grupo ponderadas con una firma de soldadura producida a partir de
otro conjunto.
13. Un aparato según la reivindicación 12, en el
que hay una firma R de referencia única, una firma S de soldadura de
una soldadura y un factor de calidad q de la soldadura definido
por
q= \frac{R.S}{\sqrt{R.R} \ x
\
\sqrt{S.S}}
donde el producto escalar, o punto, de cualquier
par de firmas está definido
por:
A.B=\sum\limits^{m}_{j=1}
a_{j} \ x \
b_{j}
donde a_{j} y b_{j} son las
P_{r} de las firmas A y B,
respectivamente.
14. Un aparato según la reivindicación 12, en el
que hay dos firmas R_{1} y R_{2} de referencia, una firma S de
soldadura de una soldadura y un factor q de calidad de la soldadura
se define como sigue
una firma U' normalizada o unidad se calcula a
partir de cualquier firma U como
U'=
\frac{U}{\sqrt{U.U}}
una firma P ortogonal a R_{1} es
dada
por
P=R_{2}-
\frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}.R_{1}}
R_{1}
donde el producto escalar, o punto, de dos firmas
cualesquiera A y B está definido
por:
\newpage
A.B=\sum\limits^{m}_{j=1}
a_{j} \ x \
b_{j}
y a_{j} y b_{j} son las P_{r} de las firmas
A y B
respectivamente,
P será distinta de cero siempre que R_{1} y
R_{2} sean firmas independientes, es decir que no sean la misma
firma o firmas cuyos elementos, las poblaciones de región ajustadas,
difieren unos de otros en un factor de multiplicación constante;
P' y R'_{1} son firmas unidad ortogonales en el
subespacio de firmas lineal bidimensional definido por R_{1} y
R_{2} , y el componente B de S' que se extiende en el subespacio
es
B =
(S'.R_{1}')R_{1}'+(S'.P')P'
El componente C de S' que es ortogonal al
subespacio es
C =
S'.B
la condición de que B se extienda entre R_{1}'
y R_{2}' pueden
escribirse
(R_{2}'-
R_{1}').(B'_{1}- R_{1}')>0
\hskip0.5cmy
\hskip0.5cm(R_{1}'-R_{2}').(B'_{1}- R_{2}')>0
Si esta condición se satisface entonces C da la
parte de la firma medida que difiere de las firmas de referencia y
la calidad q llega a ser
q=
\sqrt{1-C.C}
inversamente, si las condiciones anterior no se
satisfacen ambas, entonces la calidad q deberá ser tomada como el
mayor de los valores de R_{1}'.S' y
R_{2}'.S'.
15. Un aparato según la reivindicación 12, en el
que hay tres firmas R_{1}, R_{2} y R_{3}, un firma S de
soldadura y un factor q de calidad de la soldadura se definen como
sigue
una firma U' normalizada o unidad se calcula a
partir de cualquier firma U como
U'=
\frac{U}{\sqrt{U.U}}
una firma P ortogonal a R_{1} es dada
por
P=R_{2}-
\frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}.R_{1}}
R_{1}
donde el producto escalar, o punto, de dos firmas
cualesquiera A y B está definido
por:
A.B=\sum\limits^{m}_{j=1}
a_{j} \ x \
b_{j}
donde a_{j} y b_{j} son las P_{r} de
las firmas A y B respectivamente, el componente de S' en el
subespacio tridimensional generado por R_{1}, R_{2} y R_{3}
es
B = (S'.R'_{1})R_{1}' +
(S'.P'_{2})P^{3}{}_{1} +
(S'.P'_{12})P'_{12}
donde
\newpage
P_{1} = R_{2} -
(R'_{1}.R_{2})R'_{1}
P_{12} = P_{2} -
(P'_{1}.P_{2})P'_{1}
con
P_{2} = R_{3} -
(R'_{1}.R_{3})R'_{1}
el componente de S' ortogonal al subespacio es
C=S'-B, y un conjunto aproximado de condiciones para
que el vector B' se extienda dentro de la región sólida formada por
R_{1}, R_{2} y R_{3}
es
(S'-R'_{1}).\left(R'_{3}-R'_{1}-\frac{(R^{1}_{3}-R'_{1}).(R'_{2}-R'_{1})}{(R'_{2}-R'_{1}).(R'_{2}-R'_{1})}(R'_{2}-R'_{1})
\right)>0
(S'-R'_{2}).\left(R'_{1}-R'_{2}-\frac{(R'_{1}-R'_{2}).(R'_{3}-R'_{2})}{(R'_{3}-R'_{2}).(R'_{3}-R'_{2})}(R'_{3}-R'_{2})\right)>0
(S'-R'_{3}).\left(R'_{2}-R'_{3}-\frac{(R'_{2}-R'_{3}).(R'_{1}-R'_{3})}{(R'_{1}-R'_{3}).(R'_{1}-R'_{3})}(R'_{1}-R'_{3})\right)>0
si todas estas condiciones se satisfacen,
entonces, la calidad q es dada
por
q=
\sqrt{1-C.C}
inversamente, si las tres condiciones no se
satisfacen todas entonces la calidad se calcula sucesivamente para
los tres pares de referencias R_{1} y R_{2}; R_{2} y R_{3};
y R_{1} y R_{3}, usando el método de la reivindicación 13 y la
mayor de las tres estimaciones de calidad resultantes se toma como
la calidad
final.
16. Un método para medir la calidad de soldadura
que comprende las operaciones de:
muestrear la corriente de soldadura o le tensión
de soldadura para proporcionar una serie de valores para una primera
señal;
muestrear la tensión de soldadura o la corriente
de soldadura, cualesquiera que no haya sido muestreada, para
proporcionar una serie de valores para una segunda señal;
emparejar valores correspondientes de las señales
primera y segunda;
recoger pares de valores que sean útiles para
vigilar la calidad en los grupos;
calcular los productos de las dos poblaciones de
los grupos dimensionales con pesos fijos definidos para los mismos
grupos y sumar los productos para cada grupo para producir un nuevo
conjunto de poblaciones de grupo ponderadas;
almacenar un conjunto de referencia de
poblaciones de grupo ajustadas obtenidas de las que produce una
soldadura de alta calidad, o, alternativamente, determinar un
conjunto de referencia de un valor medio ponderado de conjuntos de
poblaciones de grupo ajustadas calculados anteriormente; y
comparar el conjunto de referencia de poblaciones
de grupo ajustadas con otro conjunto para producir una medida de la
calidad de soldadura para la soldadura de la que se obtuvo el otro
conjunto;
17. Un método para medir la calidad de soldadura
que comprende las operaciones de:
muestrear la corriente de soldadura o la tensión
de soldadura para proporcionar una serie de valores para una primera
señal;
\newpage
generar una serie de valores para una segunda
señal artificial, que depende de al menos algunos valores de la
primera señal, explícitamente o a través de una relación de
recurrencia;
emparejar valores correspondientes de las señales
primera y segunda;
recoger pares de valores que sean útiles para
vigilar la calidad en los grupos;
calcular los productos de las dos poblaciones de
grupo dimensional con pesos fijos definidos para los mismos grupos y
sumar los productos para cada grupo para producir un nuevo conjunto
de poblaciones de grupo ponderadas;
almacenar un conjunto de referencia de
poblaciones de grupo ajustadas obtenidas a partir de las que produce
una soldadura de alta calidad, o, alternativamente, determinar un
conjunto de referencia a partir de un valor medio ponderado de
conjuntos de poblaciones de grupo ajustadas calculados
anteriormente; y
comparar el conjunto de referencia de poblaciones
de grupo ajustadas con otro conjunto para producir una medida de
calidad de soldadura para la soldadura a partir de la cual fue
producido el otro conjunto.
18. Un método según la reivindicación 17, en el
que los valores A_{n} de la señal artificial son dados por
A_{n} =
e^{-t/\tau}(A_{n-1} -
D_{n})
donde D_{n} son los valores de la primera señal
donde \tau es la constante de tiempo del circuito de soldadura y n
es el número de
muestras.
19. Un método según la reivindicación 17, en el
que los valores de A_{n} de la señal artificial son dados por:
A_{n} =
e^{-t/\tau}(A_{n-1} -
D_{n-1})
donde \tau es la constante de tiempo del
circuito de soldadura y n es el número de
muestras.
20. Un método según la reivindicación 17, en el
que los valores A_{n} de la señal artificial son dados por:
A_{n} =
D_{n-k}
donde D_{n} son los valores de la primera señal
y
k>0.
21. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 16 a 20, en el que los grupos de pares recogidos
por los medios de recolección son aquellos que caen dentro de
regiones seleccionadas de un histograma bidimensional de los valores
de las señales primera y segunda.
22. Un método según la reivindicación 21, en el
que las regiones no son de igual tamaño.
23. Un método según la reivindicación 22, en el
que las regiones son menores cuando la densidad de los puntos de
muestra es mayor.
24. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 21, 22 ó 23, en el que las regiones seleccionadas
son aquellas que tienen la máxima densidad de puntos de muestra.
25. Un método según las reivindicaciones 16 ó 17,
en el que la operación de calcular suma las densidades
f_{q} de población del grupo ponderadas mediante factores
w_{q} para un conjunto de m grupos para producir un
conjunto de poblaciones de grupo ponderadas, según
G_{r}=\sum\limits ^{m}
_{q=1} w_{qr}f_{q} \ \ ... \ \ r=1\ a\
m
26. Un método según la reivindicación 25, en el
que la operación de calcular aplica también una función F valorada
única monótona fija a cada una de las poblaciones G_{r} de
grupo ponderadas para producir un nuevo conjunto de poblaciones
P_{r} de grupo ajustadas según:
P_{r} = F(G_{r})\ \
...\ \ r=1\ a\
m
y el conjunto P_{1}, P_{2} a P_{m} es la
firma de la
soldadura.
27. Un método según la reivindicación 26, en el
que la operación de comparación compara una firma de soldadura
producida a partir del conjunto de referencia de poblaciones de
grupo ajustadas con una firma de soldadura producida a partir de
otro conjunto.
28. Un método según la reivindicación 27, en el
que hay una firma R de referencia única, una firma de soldadura S de
una soldadura y un factor q de calidad de la soldadura es definido
por
q=\frac{R.S}{\sqrt{R.R} \ x
\
\sqrt{S.S}}
donde R es una firma de soldadura de referencia,
S es una firma de soldadura, y el producto escalar, o punto,
de cualquier par de firmas A y B se define
por:
A.B=\sum\limits ^{m}_{j=1} \
a_{j} \ x \
b_{j}
donde a_{j} y b_{j} son las poblaciones de
región ajustadas de las firmas A y B,
respectivamente.
29. Un método según la reivindicación 27, en el
que hay dos firmas R_{1} y R_{2} de referencia, una firma
S de soldadura y un factor q de calidad de la soldadura es
definido como sigue
una firma U' normalizada o unidad es calculada a
partir de cualquier firma U como
U'=
\frac{U}{\sqrt{U.U}}
una firma P ortogonal a R_{1} es dada
por
P=R_{2}-
\frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}.R_{1}}
R_{1}
donde el producto escalar, o punto, de cualquier
par de firmas A y B se define
por
A.B=\sum\limits^{m}_{j=1} \
a_{j} \ x \
b_{j}
y a_{a} y b_{j} son las P_{r} de las firmas
A y B,
respectivamente,
P será distinta de cero siempre que R_{1} y
R_{2} sean firmas independientes, es decir que no sean la misma
firma o firmas cuyos elementos, las poblaciones de región ajustadas,
difieren unos de otros en un factor de multiplicación constante;
P' y R'_{1} son firmas unidad ortogonales en el
subespacio de firmas lineal, bidimensional definido por R_{1} y
R_{2}, y el componente B de S' que se extiende en el subespacio
es
B =
(S'.R'_{1})R'_{1}+(S'.P')P'
el componente C de S' que es ortogonal al
subespacio
es
C = S'-
B
la condición para que B se extienda entre
R_{1}' y R_{2}' puede
escribirse
(R_{2}'-
R_{1}').(B'_{1}- R_{1}')>0
\hskip0.5cmy
\hskip0.5cm(R_{1}'-R_{2}').(B'_{1}- R_{2}')>0
si esta condición es satisfecha entonces C da la
parte de la firma medida que difiere de las firmas de referencia y
la calidad q llega a
ser
q=\sqrt{1-C.C}
inversamente, si las condiciones anterior no se
satisfacen ambas, entonces la calidad q deberá ser tomada como la
mayor de R_{1}'.S' y
R_{2}'.S'.
30. Un método según la reivindicación 27, en el
que hay tres firmas R_{1}, R_{2} y R_{3} de referencia, una
firma S de soldadura de una soldadura y un factor q de
calidad de la soldadura se define como sigue
una firma U' normalizada o unidad se calcula a
partir de cualquier firma U como
U'=
\frac{U}{\sqrt{U.U}}
una firma P ortogonal a R_{1} es dada
por
P=R_{2}-
\frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}.R_{1}}
R_{1}
donde el producto escalar, o punto, de cualquier
par de firmas A y B está definido
por
A.B=\sum\limits^{m}_{j=1}
a_{j} \ x \
b_{j}
y a_{a} y b_{j} son las P_{r} de las firmas
A y B,
respectivamente,
el componente de S' en el subespacio
tridimensional generado por R_{1}, R_{2} y R_{3} es
B = (S'.R'_{1})R_{1}' +
(S'.P'_{2})P^{3}{}_{1} +
(S'.P'_{12})P'_{12}
donde
P_{1} = R_{2} -
(R'_{1}.R_{2})R'_{1}
P_{12} = P_{2} -
(P'_{1}.P_{2})P'_{1}
con
P_{2} = R_{3} -
(R'_{1}.R_{3})R'_{1}
el componente de S' ortogonal al subespacio es C
= S'-B, y un conjunto aproximado de condiciones para
el vector B' que se extiende dentro de la región sólida formada por
R_{1}, R_{2} y R_{3}
es
(S'-R'_{1}).\left(R'_{3}-R'_{1}-\frac{(R^{1}_{3}-R'_{1}).(R'_{2}-R'_{1})}{(R'_{2}-R'_{1}).(R'_{2}-R'_{1})}(R'_{2}-R'_{1})
\right)>0
(S'-R'_{2}).\left(R'_{1}-R'_{2}-\frac{(R'_{1}-R'_{2}).(R'_{3}-R'_{2})}{(R'_{3}-R'_{2}).(R'_{3}-R'_{2})}(R'_{3}-R'_{2})\right)>0
(S'-R'_{3}).\left(R'_{2}-R'_{3}-\frac{(R'_{2}-R'_{3}).(R'_{1}-R'_{3})}{(R'_{1}-R'_{3}).(R'_{1}-R'_{3})}(R'_{1}-R'_{3})\right)>0
si estas condiciones se satisfacen todas,
entonces, la calidad q es dada
por
q=\sqrt{1-C.C}
inversamente, si las tres condiciones no se
satisfacen todas entonces la calidad deberá ser calculada
sucesivamente para los tres pares de referencias R_{1} y R_{2};
R_{2} y R_{3}; y R_{1} y R_{3}, usando el método de la
reivindicación 27 y la mayor de las tres estimaciones de calidad
resultantes se toma como la calidad final.
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