FR3123240A1 - Traitement de signaux de soudage resistance par point - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de mesure de qualité d'un soudage résistance par points. Le procédé comprend les étapes d' effectuer un soudage résistance par points comprenant N points de soudage, enregistrer une pluralité de valeurs d'un paramètre de soudage pendant que ledit soudage comprenant N points est effectué, appliquer une transformée en ondelettes à la pluralité de valeurs afin de calculer une pluralité de valeurs transformées, déterminer N jeux de valeurs transformées à partir de la pluralité de valeurs transformées, chaque jeu étant associé à un point de soudage et déterminer la qualité du soudage à la base des N jeux de valeurs transformées. La présente invention comprend aussi un dispositif de soudage résistance par points configuré pour mettre en œuvre ledit procédé. Figure pour l’abrégé : figure 1.

Description

TRAITEMENT DE SIGNAUX DE SOUDAGE RESISTANCE PAR POINT
D omaine technique et état de la technique antérieure
La présente invention se rapporte à un contrôle d'un procédé de fabrication de pièces par soudage. Un procédé de soudage résistance par points est un procédé d’assemblage de pièces métalliques comprenant une réalisation d'un nombre de soudures sous forme de point. Lesdits points de soudure sont situés proches les uns des autres afin d'assurer un assemblage des pièces concernées.
Durant le processus de soudure, une pression mécanique est appliquée sur les pièces à souder, ensemble avec un courant électrique. Le courant provoque une fusion localisée de la matière des pièces par un échauffement qui est causé par une résistance électrique mise en jeu.
Un contrôle de robustesse et de fiabilité peut être effectué par une inspection visuelle du point de soudure. Il est néanmoins souhaitable de développer d'autres méthodes permettant de mesurer une qualité de la soudure effectuée.
C’est par conséquent un but de la présente invention d’offrir un procédé de mesure de qualité d'un soudage résistance par points comprenant les étapes de :
- effectuer un soudage résistance par points comprenant N points de soudage,
- enregistrer une pluralité de valeurs d'un paramètre de soudage pendant que ledit soudage comprenant N points est effectué,
- appliquer une transformée en ondelettes à la pluralité de valeurs afin de calculer une pluralité de valeurs transformées,
- déterminer N jeux de valeurs transformées à partir de la pluralité de valeurs transformées, chaque jeu étant associé à un point de soudage,
- déterminer la qualité du soudage à la base des N jeux de valeurs transformées.
Ledit procédé peut comprendre la détermination de la qualité du soudage à la base des N jeux de valeurs transformées. Le procédé comprend :
- calculer une valeur moyenne des valeurs appartenant aux N jeux de valeurs transformées et comparer ladite valeur moyenne à une valeur seuil et/ou
- calculer un écart-type des valeurs appartenant aux N jeux de valeurs transformées et comparer ledit écart-type à une valeur seuil.
Selon une variante, le paramètre de soudage enregistré est :
- une intensité d'un courant électrique de soudage, et/ou
- une tension d'un courant électrique de soudage, et/ou
- une résistance électrique correspondant à l'intensité et à la tension du courant électrique de soudage, et/ou
- une pression mécanique appliquée durant le soudage.
Avantageusement, la transformée en ondelettes est de type Haar ou de type Daubechies.
Il est également possible que la transformée en ondelettes est appliquée plusieurs fois de suite, de préférence
le nombre d'applications étant déterminée en fonction d'une quantité de valeurs enregistrées.
Avantageusement, l'étape de déterminer les N jeux de valeurs transformées peut comprendre :
- calculer un écart-type (90) des valeurs transformées,
- comparer l'absolue de chaque valeur transformée à l'écart-type,
- marquer chaque valeur transformée comme supérieur ou inférieur à l'écart-type,
- déterminer les valeurs supérieures à l'écart-type et voisines durant l'enregistrement et retenir lesdites valeurs comme appartenant au même jeu.
Un dispositif de soudage résistance par points peut être configuré pour mettre en œuvre ledit procédé.
Un tel dispositif peut comprendre un contrôleur programmé pour afficher une superposition des N jeux de valeurs transformées.
Avantageusement, le dispositif de soudage est configuré pour
- effectuer, après le soudage des N points, un soudage résistance d'un point N+1,
- déterminer le jeu de valeurs transformées associé au soudage du point N+1 et
- comparer le jeu associé au point N+1 aux jeux de valeurs associées aux N points afin de déterminer une qualité du soudage du point N+1.
Avantageusement, un paramétrage du dispositif de soudage est modifié en dépendance de ladite comparaison.
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels :
- montre un dispositif de soudage résistance par points,
- montre une pluralité de valeurs du paramètre de soudage enregistré pendant que le soudage a été effectué,
- montre la pluralité de valeurs transformées,
- montre une façon alternative de déterminer les N jeux de valeurs transformées,
- montre une superposition des valeurs après calcul de la transformation en ondelettes,
- montre une superposition des N jeux de valeurs transformées,
- montre une pluralité de valeurs du paramètre de soudage qui est divisé en premier fichier divisé, un deuxième fichier divisé et un troisième fichier divisé,
- montre un procédé de mesure de qualité d'un soudage résistance par points.
E xposé détaillé de modes de réalisation particuliers
La montre un dispositif de soudage résistance par points (120) pour effectuer un soudage résistance par points (10). Le dispositif de soudage comprend un premier bras (170) et un deuxième bras (180) avec une première électrode (150) et une deuxième électrode (160). Le dispositif comprend également un transformateur électrique (140), un dispositif de mesure (230), un contrôleur (220) et un dispositif d'affichage (130). La montre également une pression mécanique (70) effectuée par le dispositif de soudage et un point de soudage (190) formé entre une première pièce (200) et une deuxième pièce (210).
Le premier bras et le deuxième bras portent la première et la deuxième électrode. Les deux bras (170, 180) et les électrodes (150, 160) sont agencés afin de pouvoir exercer la pression (70) sur les deux pièces (200, 210) à souder. Le transformateur électrique (140) est connecté à la première électrode et à la deuxième électrode afin de pouvoir fournir un courant électrique de soudage aux électrodes. Ledit courant électrique de soudage peut être caractérisé par une intensité du courant (unité de mesure: Ampère) et par une tension du courant (unité de mesure: Volt). Le transformateur électrique est également connecté au contrôleur (220) et au dispositif de mesure (230). Le dispositif de mesure peut ainsi détecter l'intensité du courant et la tension du courant fournie aux électrodes. Le dispositif de mesure est aussi connecté aux bras du dispositif de soudage afin de pouvoir détecter la pression mécanique (70) exercée par les électrodes sur les pièces à souder. Le contrôleur (220) est connecté au dispositif de mesure (230), au premier (170) et deuxième (180) bras et au transformateur électrique (140). Le contrôleur est ainsi configuré pour contrôler l'application de la pression mécanique, de la tension électrique et de l'intensité du courant électrique utilisés durant le procédé de soudage. Le contrôleur peut également mesurer et enregistrer les valeurs de la pression mécanique, de la tension électrique et de l'intensité du courant électrique appliquées durant le procédé de soudage. Lesdites mesures peuvent être traitées par le contrôleur et affichées sur le dispositif d'affichage. Par exemple, les valeurs peuvent être mesurées avec une fréquence de 50 Hz, c’est-à-dire 50 points de mesure sont mesurés et enregistrés par seconde.
Un soudage résistance par points comprenant N points de soudage est effectué par le dispositif de soudage comme décrit par la suite. Le procédé peut être contrôlé par le contrôleur (200) du dispositif.
Dans une première étape les électrodes sont amenées à la surface des pièces à assembler (200, 210) une pression (70) est appliquée.
Dans une deuxième étape, le courant électrique est appliqué par le transformateur (140) aux électrodes. Une résistance électrique correspondant au courant et à la tension électrique de soudage cause un échauffement des pièces (200, 210). La résistance électrique peut également être mesurée par le dispositif de mesure (230) et par le contrôleur (220). Ledit échauffement cause la formation d'un premier point de soudage (190), n = 1, parmi N points de soudage.
Dans une troisième étape le courant de soudage est arrêté, les électrodes sont éloignées de la surface des pièces.
Les électrodes sont ensuite déplacées à un autre endroit à la surface des pièces à assembler afin d'effectuer le deuxième point de soudage, n = 2, parmi les N points de soudage. Le procédé est répété plusieurs fois et continue jusqu'à ce que n = N points de soudage ont été formés. Ledit procédé pour effectuer un soudage résistance par points peut être contrôlé par le contrôleur (220). Le contrôleur dirige ainsi le dispositif de soudage pour effectuer le soudage comprenant N points de soudage.
La illustre un procédé de mesure de qualité d'un soudage résistance par points. Le contrôleur (220) peut également mettre en œuvre ce procédé de mesure de qualité du soudage. Ledit procédé peut être appelé "traitement des signaux de soudage résistance par point", TSRP. De façon générale, il s'agit d'un procédé pour extraire l’information essentielle d’un ensemble de données pilotantes enregistrées sur un moyen de production, de manière automatisée et générique.
Dans une première étape (260) un soudage (10) résistance par points comprenant N points de soudage est effectué par le contrôleur (220). Pendant que ledit soudage comprenant N points de soudage est effectué, une pluralité de valeurs (30) d'un paramètre de soudage (20) est enregistrée. Par exemple, le dispositif de mesure (230) mesure les valeurs du paramètre de soudage et le contrôleur (220) enregistre les valeurs mesurées. Ledit paramètre de soudage peut être l'intensité du courant électrique de soudage, et/ou la tension électrique de soudage, et/ou la résistance électrique correspondant à l'intensité et à la tension électrique de soudage, et/ou la pression mécanique (70) appliquée durant le soudage. De façon avantageuse, la pression et la résistance sont utilisées, car ces deux paramètres caractérisent particulièrement bien la qualité de la soudure. La montre la pluralité de valeurs du paramètre de soudage (30) qui a été enregistré pendant que le soudage a été effectué. La figure montre une quantité de valeurs enregistrées (80) avec le temps (240) d'enregistrement affiché sur un axe horizontal. Pour chaque point dans le temps (240), le paramètre de soudage (20) possède une valeur qui est affichée sur un axe vertical.
Dans le cas d'un très grand nombre de valeurs enregistrées, autrement dit, dans le cas d'un enregistrement durant un temps très long, un fichier d'enregistrement très grand est obtenu. Dans ce cas, le contrôleur peut partitionner le fichier d'enregistrement en plusieurs fichiers divisés. La montre ainsi la pluralité de valeurs du paramètre de soudage (30) qui est divisé en premier fichier divisé (310), un deuxième fichier divisé (320) et un troisième fichier divisé (330).
Dans une deuxième étape (270) le contrôleur applique une transformée en ondelettes à la pluralité de valeurs (30) afin de calculer une pluralité de valeurs transformées (40). La montre la pluralité de valeurs transformées (40) qui sont obtenues suite à l'application de la transformée en ondelettes à la pluralité de valeurs montrées dans la . L'axe vertical indique la valeur du paramètre de soudage après l'application de la transformation. L'axe horizontal affiche le temps (240) écoulé durant l'enregistrement. On observe que la pluralité de valeurs transformées peut être séparée en différents jeux de valeurs (50). Chaque jeu de valeurs (50) peut être associé à un point de soudage effectué pour assembler la première (200) et la deuxième (210) pièce. De façon avantageuse une transformée en ondelettes de type Haar ou de type Daubechies est utilisée. De préférence, le contrôleur peut appliquer la transformée en ondelettes plusieurs fois de suite à la pluralité de valeurs. Par exemple, le nombre d'applications de la transformée en ondelettes peut être déterminé en fonction de la quantité de valeurs enregistrées (80). On peut choisir un nombre de répétitions grandissant avec la quantité de valeurs enregistrées. Par exemple on peut choisir un nombre de 8 répétitions pour une quantité de 100'000 valeurs enregistrées.
Dans le cas où le contrôleur a divisé la pluralité de valeurs du paramètre de soudage en plusieurs fichiers, ladite deuxième étape est appliquée à chacun des fichiers divisés. La montre ainsi un premier (410), deuxième (420) et troisième (430) fichier divisé transformé, suite à l'application de la transformation en ondelettes. Les fichiers divisés transformés sont ensuite regroupés afin d'obtenir la pluralité de valeurs transformées (40). De préférence la transformée d'ondelettes est appliquée avec un mode d'extension de "constant-padding" aux fichiers divisés, ce qui consiste à conserver sous forme constante les valeurs de transition entre la fin d’un fichier divisé transformé et le début du suivant. De cette façon, un effet de distorsion en début et en fin du fichier divisé transformé peut être minimisé et la continuité numérique des données est optimisée.
Dans une troisième étape (280) du procédé de mesure de qualité le contrôleur détermine N jeux de valeurs transformées (50) à partir de la pluralité de valeurs transformées. Chaque jeu est associé à un point de soudage (n) parmi les N points de soudage effectués (n = 1, …, N). Par exemple, les N jeux de valeurs transformées peuvent être déterminés de façon optique à la base des valeurs obtenues par la transformation en ondelettes. Dans ce cas, un jeu de valeurs associé à un premier point de soudage peut être distingué d'un deuxième jeu de valeurs associé à un deuxième point de soudage par des creux entre des plateaux de valeurs. La montre clairement lesdits creux et plateaux et indique les jeux de valeurs identifiables n=1, n=2, n=3 et n=4.
La montre une façon alternative de déterminer les N jeux de valeurs transformés. Comme dans la figure précédente, la pluralité de valeurs transformées (40) est montrée dans un système de coordonnées avec un axe temporel (240) et un axe indiquant la valeur du paramètre de soudage transformé (250). Pour déterminer les N jeux de valeurs transformées, le contrôleur calcule un écart-type (90) desdites valeurs transformées. L'écart-type (90) est indiqué comme ligne horizontale sur la . Ensuite, l'absolue de chaque valeur transformée est comparée à l'écart-type. Chaque valeur est marquée comme supérieure (100) ou comme inférieure (110) par rapport à l'écart type. La indique ainsi par une flèche les valeurs supérieurs (100) et les valeurs inférieures (110) à l'écart type. Sur la , on observe que les valeurs supérieures à l'écart-type peuvent être groupées. Les groupes de valeurs sont séparées par les valeurs inférieures à l'écart-type. Chaque groupe de valeur correspond à un jeu de valeurs parmi les N jeux à valeurs et peut être associé à un point de soudage. On retient ainsi comme appartenant au même jeu de valeurs transformées (50) : les valeurs qui sont supérieures à l'écart-type et qui ont été voisines durant l'enregistrement, c’est-à-dire enregistrés directement l'une après l'autre. Le contrôleur identifie, de cette façon, N jeux de valeurs transformées.
Dans une quatrième étape (290), le contrôleur détermine la qualité du soudage à la base des N jeux de valeurs transformées. Les valeurs appartenant aux jeux de valeurs transformées ont été acquises pendant la formation du point de soudage, c’est-à-dire pendant qu’un matériau des pièces à assembler a formé une liaison. Ces valeurs sont ainsi particulièrement aptes à permettre d'évaluer la qualité du soudage.
Afin de déterminer la qualité du soudage à la base des N jeux de valeurs transformées le contrôleur peut, par exemple, calculer une valeur moyenne des valeurs appartenant aux N jeux de valeurs transformées et comparer ladite valeur moyenne à une valeur seuil. Il est aussi possible de calculer un écart-type des valeurs appartenant aux N jeux de valeurs transformées et comparer ledit écart-type à une valeur seuil.
De façon générale, une variabilité élevée indique que le paramètre de soudage concerné a adopté un nombre de valeurs très différents les uns des autres pendant que le soudage des N points a été effectué. Dans ce cas, les points de soudage possèdent des propriétés très différentes les uns des autres, ce qui peut causer une instabilité de l'assemblage des pièces concernées. Comparer l'écart-type des jeux de valeurs transformées à une valeur seuil permet ainsi de déterminer la qualité du soudage effectué. Par exemple, une variabilité au-dessus d'un seuil peut être considérée comme indiquant une qualité insuffisante.
Il est également possible de déterminer un "indicateur de fiabilité". Ledit indicateur de fiabilité comprend calculer un ratio avec pour numérateur : l’écart entre une valeur seuil maximale ou minimale autorisée et la moyenne des valeurs, et pour dénominateur : l’écart-type de toutes les valeurs.
Cet indicateur est donc exprimé en nombre d’écart-types d’intensité, de tension, et de pression, et permet de qualifier la répartition des niveaux de consignes appliquées (intensité, tension, et pression) en fonction des bornes délimitant un domaine de variation acceptable (tolérances de production), à l’échelle de toutes les soudures réalisées sur une pièce.
Selon une alternative, le contrôleur peut afficher une superposition des N jeux de valeurs transformées sur un dispositif d'affichage (130). La montre ladite superposition des N jeux de valeurs transformées. La variabilité entre les jeux de valeurs transformées peut ainsi être rendu visible et évaluée par un utilisateur. Le contrôleur peut également afficher une superposition des valeurs après calcul de la transformation en ondelettes, tel que montré sur la .
Ledit procédé de mesure de qualité peut également être employé pour surveiller la qualité d'un soudage pendant sa fabrication. Dans ce cas, le contrôleur du dispositif de soudage est configuré pour effectuer un soudage comprenant N points de soudage et d'appliquer ledit procédé de mesure de qualité aux valeurs enregistrées. Ensuite, un soudage résistance d'un point ultérieur, N+1, est effectué et le contrôleur détermine le jeu de valeurs transformées associé au soudage du point N+1. Le jeu de valeurs transformées associé au point N+1 est ensuite comparé aux jeux de valeurs associées aux N points afin de déterminer une qualité du soudage du point N+1. Par exemple, la moyenne des valeurs associées au point N+1 peut être comparée à la moyenne des valeurs transformées associées aux N points.
Afin de piloter le dispositif de soudage dans le but d'améliorer la qualité du soudage, un paramétrage du dispositif de soudage peut être modifié en dépendance de ladite comparaison du point N+1 avec les N points.

Claims (10)

  1. Procédé de mesure de qualité d'un soudage résistance par points comprenant les étapes de :
    - effectuer un soudage (10) résistance par points comprenant N points de soudage,
    - enregistrer une pluralité de valeurs (30) d'un paramètre de soudage (20) pendant que ledit soudage comprenant N points est effectué,
    - appliquer une transformée en ondelettes à la pluralité de valeurs afin de calculer une pluralité de valeurs transformées (40),
    - déterminer N jeux de valeurs transformées (50) à partir de la pluralité de valeurs transformées, chaque jeu étant associé à un point de soudage,
    - déterminer la qualité du soudage à la base des N jeux de valeurs transformées.
  2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la détermination de la qualité du soudage à la base des N jeux de valeurs transformées comprend :
    - calculer une valeur moyenne des valeurs appartenant aux N jeux de valeurs transformées et comparer ladite valeur moyenne à une valeur seuil et/ou
    - calculer un écart-type des valeurs appartenant aux N jeux de valeurs transformées et comparer ledit écart-type à une valeur seuil.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le paramètre de soudage enregistré est :
    - une intensité d'un courant électrique de soudage, et/ou
    - une tension d'un courant électrique de soudage, et/ou
    - une résistance électrique correspondant à l'intensité et à la tension du courant électrique de soudage, et/ou
    - une pression mécanique (70) appliquée durant le soudage.
  4. Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel la transformée en ondelettes est de type Haar ou de type Daubechies.
  5. Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel la transformée en ondelettes est appliquée plusieurs fois de suite, de préférence
    le nombre d'applications étant déterminée en fonction d'une quantité (80) de valeurs enregistrées.
  6. Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel l'étape de déterminer les N jeux de valeurs transformées comprend :
    - calculer un écart-type (90) des valeurs transformées,
    - comparer l'absolue de chaque valeur transformée à l'écart-type,
    - marquer chaque valeur transformée comme supérieur (100) ou inférieur (110) à l'écart-type,
    - déterminer les valeurs supérieures à l'écart-type et voisines durant l'enregistrement et retenir lesdites valeurs comme appartenant au même jeu.
  7. Dispositif de soudage résistance par points (120) configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 6.
  8. Dispositif de soudage selon la revendication 7 comprenant un contrôleur (220) programmé pour afficher une superposition des N jeux de valeurs transformées.
  9. Dispositif de soudage selon la revendication 7 ou 8 configuré pour
    - effectuer, après le soudage des N points, un soudage résistance d'un point N+1,
    - déterminer le jeu de valeurs transformées associé au soudage du point N+1 et
    - comparer le jeu associé au point N+1 aux jeux de valeurs associées aux N points afin de déterminer une qualité du soudage du point N+1.
  10. Dispositif de soudage selon la revendication 9 dans lequel un paramétrage du dispositif de soudage est modifié en dépendance de ladite comparaison.
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