JP2002531275A - 溶接ビード品質を決定する方法およびシステム - Google Patents

溶接ビード品質を決定する方法およびシステム

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JP2002531275A JP2000586481A JP2000586481A JP2002531275A JP 2002531275 A JP2002531275 A JP 2002531275A JP 2000586481 A JP2000586481 A JP 2000586481A JP 2000586481 A JP2000586481 A JP 2000586481A JP 2002531275 A JP2002531275 A JP 2002531275A
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    • B25J9/1697—Vision controlled systems

Abstract

(57)【要約】 溶接ビード（１０）の品質を決定する方法は、溶接工程中に加工表面（１２）に沿って溶接ビード（１０）を作り出し、スキャナ（１４）で溶接ビード（１０）を走査して溶接ビード輪郭（１６）を画定するための位置データ点を得ることを含む。溶接ビード（１０）は、溶接ビード（１０）と加工表面（１２）との間の境界面に形成される溶接止端帯（１８）すなわち領域を有する。作られる曲線は、スキャナ（１４）によって得られた位置データ点に基づき溶接ビード輪郭（１６）に対して決定される。溶接止端半径（Ｒ）は、作られる曲線に基づいて導かれ、次に第１の所定限界及び第１の所定限界よりも大きい第２の所定限界と比較されて、溶接ビード（１０）の品質を決定する。溶接止端半径（Ｒ）が第１の所定限界よりも小さい、または第２の所定限界よりも大きい場合、溶接工程は、溶接止端半径（Ｒ）が所望範囲内に収まる溶接ビード（１０）を生成するように修正される。一実施形態では、溶接止端半径（Ｒ）は、作られる曲線を表す数式の１次および２次導関数から決定される。他の実施形態では、作られる曲線は、複数の曲線と比較され対応して合致するものを見つけ、溶接止端半径（Ｒ）が合致する曲線から決定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、一般に溶接ビードの品質を決定するために溶接止端半径を測定する
方法およびシステムに関する。
【０００２】 （背景技術） 溶接工程は、２つの加工表面の接触する表面を溶融状態にすることによって一
方の金属加工表面を第２の金属加工表面に接合するために使用される。溶接は様
々な方法で行われ得る。それは、圧力を加えても加えなくても実行でき、また溶
加材を用いても用いなくても実行できる。加工面のそれらの表面を溶融状態にす
る熱は、ガス炎、電気アーク、化学反応、電気抵抗によって、または２つの加工
表面が互いに移動するときその２つの加工表面間の摩擦を通じて提供され得る。
【０００３】 一般的に、溶接ビードは、溶接工程中の加工表面の接触表面に形成される。自
動化溶接工程を使用する場合、溶接ビードがパラメータの所定範囲内に収まるよ
うにするために溶接ビードの特性を監視することが重要となる。ある特性が許容
パラメータ範囲内に収まらない場合、溶接ビードの品質を確保するために溶接工
程に対して補正を行う必要がある。
【０００４】 溶接ビードは、溶接ビードと各加工表面との間の境界面に形成された溶接止端
帯（a weld toe zone）すなわち領域を有する。１つの重要な溶接ビード特性は
、溶接止端半径（a weld toe radius）である。溶接止端半径が増大すると、完
成溶接加工表面の耐疲労性能（the fatigue performance）が増す。したがって
、完成溶接加工表面の耐疲労性能を決定する溶接止端半径を定量化することが重
要となる。
【０００５】 例えば、Ｐｅｎｎｅｙに１９８７年１月６日に交付された米国特許第４，６３
４，８７９号、Ｐｅｎｎｙその他に１９８８年２月９日に交付された米国特許第
４，７２４，３０２号、およびＰｏｗｅｌｌその他に１９９３年１１月２３日に
交付された米国特許第５，２６４，６７８号のような様々なタイプのシステムが
、溶接ビードのある種の特性を測定するために使用されている。これらのシステ
ムは、多くの場合複雑且つ高価である。したがって、溶接ビード止端半径に的を
絞ることによって溶接ビード品質を監視し、オフラインまたはリアルタイムで使
用でき、現在の工程よりも高価でない単純化した工程とすることが望ましい。
【０００６】 本発明は、上述の１つまたはそれ以上の問題を克服することに向けられる。
【０００７】 （発明の開示） 本発明の一実施形態によれば、溶接止端を有する溶接ビードの品質を決定する
方法は、溶接工程中に加工表面に沿って溶接ビードを作り出し、溶接ビードを走
査して溶接ビード輪郭を画定するための位置データ点を獲得し、位置データ点に
基づいて溶接ビード輪郭に対して作られる高次多項式を決定し、作られた曲線に
基づいて溶接止端半径を導き、溶接止端半径を第１の所定限界と比較して溶接ビ
ードの品質を決定することを含む。
【０００８】 本発明の他の実施形態によれば、溶接止端を有する溶接ビードの品質を決定す
る方法は、複数の曲線を含む曲線データベースを用意し、溶接工程中に加工表面
に沿って溶接ビードを作り出し、溶接ビードを走査して溶接ビード輪郭を画定す
るための位置データ点を獲得し、位置データ点に基づいて溶接ビード輪郭に対し
て作られる曲線を決定し、作られた曲線を曲線データベースと比較して合致曲線
を見つけ、合致曲線に基づいて止端半径を決定し、溶接止端半径を第１の所定限
界と比較して溶接ビードの品質を決定することを含む。
【０００９】 （発明を実施するための最良の形態） 図面を参照して、最初に図１において、ここではいくつかの図面を通じて、同
一参照番号を同一部分又はそれに相当する部分に付すものとし、溶接ビードは、
参照番号１０で概略的に示されている。溶接ビード１０は、溶接工程中に加工表
面１２の表面に沿って設けられる。溶接工程は、例えば、アーク溶接、ガス溶接
、摩擦溶接、テルミット溶接、抵抗溶接、誘導溶接、または鍛接を含む公知の様
々な溶接工程のいずれであっても良い。溶接工程中、または溶接工程完了後、溶
接ビード１０がスキャナ１４、例えば、レーザビジョンカメラ、または周知の他
のスキャナによって走査される。
【００１０】 スキャナ１４は、一般的に、溶接ビード１０の長さ方向に沿って前後に移動さ
れるレーザビームを発射するロボットアームに取り付けられたセンサを有する。
従って、レーザビームは、溶接ビード１０の一方の側の加工表面１２の縁部で１
回目の走査を開始し、レーザビームが溶接ビード１０の対向する側の加工表面１
２の縁部に達するまで溶接ビード１０を横切って移動する。スキャナ１４は、次
に、レーザビームを、第１の走査が最初にそこから開始された加工表面１２の縁
部まで溶接ビード１０を横切って戻るように方向付けることによって次回の走査
を行う。スキャナ１４は、一定の長さの溶接ビード１０に対して複数回のこれら
の走査を行う。
【００１１】 溶接ビード１０の各走査中に、複数の位置データ点が収集される。これらのデ
ータ点は、Ｙが溶接ビード１０の幅方向を表し、Ｚが溶接ビード１０の深さ方向
を表す、（Ｙ、Ｚ）座標として収集される。Ｘ軸は、溶接ビード１０の長さ方向
に沿って確立される軸である、すなわち、スキャナ１４は、溶接ビード１０の走
査を実行するときＸ軸に沿って移動される。
【００１２】 レーザ走査によって生成された位置データ点は、使用可能なフォーマットに変
換されて、図２に示されるような溶接ビード輪郭１６を確立する。溶接ビード１
０の各走査は、図２に示されるような輪郭を作り出す。溶接ビード１０は、溶接
止端帯１８を有し、それは、図１に示されるように、溶接ビード１０と加工表面
１２との間の境界面に形成される。溶接止端帯１８は、溶接工程中に溶接ビード
材と加工表面１２の縁部との間に形成する融合部である。溶接止端帯１８は、図
２に示されるように、溶接ビード輪郭１６上に示されるように、溶接止端半径Ｒ
によって画定される。図２の溶接ビード１０上の点Ｐｔ１（ｙｔ１、ｚｔ１）お
よびＰｔ２（ｙｔ２、ｚｔ２）は、加工表面／溶接金属接点と溶接金属／溶接金
属接点とをそれぞれ表す。これらの点は、レーザ走査中に得られた位置データ点
から決定される。コンピュータ、または他の同様な装置は、コントローラとして
機能し、図１の参照番号１５で概略的に示されるようにスキャナ１４によって収
集されたデータ点に対応する曲線を生成するために使用される。
【００１３】 次のステップは、点Ｐｔ１（ｙｔ１、ｚｔ１）およびＰｔ２（ｙｔ２、ｚｔ２ ）から離れた位置にある点Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）およびＰｔ２’（ｙ ｔ２ ’、ｚｔ２’）を決定し、加工表面１２と溶接ビード１０とが分岐する点を
表すことである。Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’
、ｚｔ２’）点を含んで作られる曲線が、溶接止端帯１８内で決定される。次に
、溶接止端半径Ｒは、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ ２ ’、ｚｔ２’）点を含んで作られた曲線から導かれ、以下に詳述される所定限
界と比較される。。
【００１４】 溶接止端半径Ｒが完成被溶接加工表面の耐疲労性能の決定要因であるので、溶
接ビード１０の溶接止端半径Ｒを知ることが望ましい。溶接止端半径が増大する
と、完成被溶接加工表面の耐疲労性能も増大する。一旦、加工表面の所望耐疲労
性能限度が確立されると、溶接止端半径の許容範囲が決定される。その範囲は、
例えば、溶接のサイズ、加工表面の材料、および製造されている完成被溶接製品
のタイプを含む様々な要因に基づいて確立される。この範囲は、第１の所定限界
、および第１の所定限界よりも大きい第２の所定限界を有する。すなわち、その
範囲は下限および上限を有する。溶接止端半径Ｒがその範囲内に収まる場合、そ
の溶接ビード１０は、所定要件を満たしており、その溶接工程を継続することが
できる。溶接止端半径Ｒがその範囲内に収まらない場合、その半径Ｒが第１の所
定限界よりも小さい、または第２の所定限界よりも大きい場合、その溶接ビード
１０は、所定要求を満たしておらず、その溶接工程が修正されなければならない
。
【００１５】 許容溶接止端半径Ｒの第１の所定限界が、製品の許容耐疲労性能のパラメータ
を確立するために使用された公知の他の要因だけでなく、溶接サイズ、加工表面
材料、および完成製品のタイプに基づいて確立される。この第１の所定限界は、
完成被溶接製品の所望耐疲労性能を達成するための最小限の許容溶接止端半径Ｒ
を表す。第２の所定限界、すなわち上限は、幾何学的限界によって確立される。
耐疲労性能は、溶接止端半径Ｒが増すと共に増大するが、その溶接止端半径Ｒは
、それが加工表面１２と溶接ビード１０との幾何学的構成によって制限される前
の一定の限界までしか増大できない。
【００１６】 Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ２’）点
を含んで作られた曲線は、コンピュータ、または公知の他の同様の演算装置を使
用することによって数学的に特定されるのが好ましい。本発明の一実施形態では
、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ２’）点
を含んで作られた曲線を表す数式が、位置データ点から確立される。そのような
数式の例は、ｙ＝ｆ（ｘ）ｎであり、ここでｙはｘの関数、ｆ（ｘ）として溶接
止端帯曲線を表し、ｎは、好ましくは６〜８の、高次多項式である。上述のよう
に、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ２’）
点を含んで作られた曲線を表すこの数式は、レーザ走査中に収集された位置デー
タ点に基づいてコンピュータによって、または他の同様の装置によって生成され
る。次に、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ ２ ’）点を含んで作られた曲線を表す数式の１次および２次導関数は、公知の標
準的な方法で計算され、次に溶接止端半径Ｒを決定するために使用される。
【００１７】 数式の１次導関数は、ｙ’＝ｎｆ（ｘ）ｎ−１であり、数式の２次導関数は、
ｙ’’＝ｎ（ｎ−１）ｆ（ｘ）ｎ−２である。ここでｙはｘの関数、ｆ（ｘ）と
して溶接止端帯曲線を表し、ｎは高次多項式である。したがって、溶接止端半径
Ｒは、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ２’
）点を含んで作られた曲線を表す数式の１次および２次導関数に基づき次式で決
定される。 １／Ｒ＝ｙ”／（１＋ｙ’２）１．５ ここで、Ｒは溶接止端半径、ｙ”は数式の２次導関数、およびｙ’は数式の１
次導関数である。これらの同じ手順および一連の演算が反復されて溶接ビード１
０の右側の溶接止端半径を得る。よって、２つの半径が溶接ビード１０の全表示
（full description）に対して得られる。
【００１８】 溶接止端半径Ｒを決定するこの方法は、溶接ビード１０の品質を決定するため
のオフライン方法として使用されてもよい。溶接止端半径Ｒが所望範囲内に収ま
らない場合、溶接工程を、例えば、電流、速度および材料などの溶接パラメータ
を調節することによって修正されてもよい。または、その方法を、フィードバッ
クループを介して溶接工程を制御するためにリアルタイムで使用することもでき
る。
【００１９】 本発明の他の実施形態では、溶接止端帯１８を有する溶接ビード１０の品質を
決定する方法は、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’
、ｚｔ２’）点を含んで作られた曲線をそれぞれが定義された半径を持つ複数の
曲線を有する曲線データベースと比較することを含む。先に説明したように、点
Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）および点Ｐｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ２’）は、
Ｐｔ１（ｙｔ１、ｚｔ１）点およびＰｔ２（ｙｔ２、ｚｔ２）点から離れた位置
にあり、加工表面１２と溶接ビード１０とが分岐する点を表す。この方法は、溶
接工程中に加工表面１２に沿って溶接ビード１０を作り出し、溶接ビード１０を
走査し溶接ビード輪郭１６を画定するための位置データ点を獲得し、位置データ
点に基づいて溶接ビード輪郭１６のＰｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰ ｔ２ ’（ｙｔ２’、ｚｔ２’）点を含んで作られる曲線を決定し、Ｐｔ１’（ｙ ｔ１ ’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ２’）点を含んで作られ
た曲線を曲線データベースと比較して合致曲線を見つけることを含む。溶接止端
半径Ｒは、合致曲線に基づいて決定され、次に、溶接止端半径の所望範囲の下限
および上限と比較される。溶接止端半径Ｒが下限より小さい、または上限よりも
大きい場合、その溶接工程は、上述のように、所望範囲に収まる溶接ビード１０
を作り出すように修正できる。
【００２０】 溶接止端半径Ｒを決定するこの方法は、溶接ビード１０の品質を決定するため
のオフライン方法として使用されてもよい。溶接止端半径Ｒが所望範囲内に収ま
らない場合、その溶接工程が修正される。あるいは、その方法は、フィードバッ
クループを介して溶接工程を制御するためにリアルタイムで使用されてもよい。
【００２１】 位置データ点は、好ましくは空間座標に変換され、曲線データベースの曲線は
、曲線毎のそれぞれの半径を示す定義された基準座標で提供されるのが好ましい
。これは、溶接ビード輪郭１６の空間座標と曲線データベースの定義された基準
座標との間の効率的な比較を可能にし、合致曲線に適切な半径を示す。場合によ
っては、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ２ ’）点を含んで作られた曲線は、曲線データベース内の２つの曲線に近似する。
この場合には、溶接止端半径の範囲が定められ、下限値と上限値とを有する。
【００２２】 この場合に使用される方法は、第１の溶接止端半径Ｒ１を有する曲線データベ
ース内の第１の合致曲線を見つけ、第２の溶接止端半径Ｒ２を有する曲線データ
ベース内の第２の合致曲線を見つけ、２つの合致曲線に基づき溶接ビード１０の
溶接止端半径Ｒを表す溶接止端半径範囲を確立するさらなるステップを含む。
【００２３】 人工神経回路網（an artificial neural network）パターン比較処理またはパ
ターン認識処理が、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（ｙｔ２ ’、ｚｔ２’）点を含んで作られた曲線を曲線データベース内の曲線と比較して
、合致曲線を見つけるために使用されるのが好ましい。これは、溶接ビード１０
の溶接止端半径Ｒに相当する適切な半径を速やかに見つけるための効率的な処理
である。この処理法は、例えば、合致するものを見つけるために指紋データベー
ス内に格納されている指紋と指紋を照合するために用いられている。
【００２４】 溶接止端半径を決定する処理を図３に示されるようにフローチャートを参照し
て説明する。フローチャートの記述において、三角括弧内の数字、〈ｎｎｎ〉、
で記された機能的説明は、その番号を有するフローチャートのブロックを指す。
図３に示されるように、スキャナ１４は、最初に溶接ビード１０を走査する〈２
０〉。次のステップは、スキャナ１４が溶接ビード１０を走査したとき、スキャ
ナ１４からデータを取得することである〈３０〉。濾波及び平滑機能を実行し、
ノイズを排除するデータ解析が、次に実行される〈４０〉。プロットが、溶接ビ
ード輪郭を描くＰ１（ｙ１、ｚ１）、Ｐ２（ｙ２、ｚ２）、…Ｐｎ（ｙｎ、ｚｎ ）を使用して生成される〈５０〉。次に、レーザ走査中に得られた位置データ点
から得られた加工表面／溶接金属分岐点を表すＰｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）
点が決定される。続いて、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点が決定され、それ
は点Ｐｔ１（ｙｔ１、ｚｔ１）から離れた位置にあり、加工表面１２と溶接ビー
ド１０とが分かれる点を表すが、Ｐｔ１（ｙｔ１、ｚｔ１）は、レーザ走査中に
得られた位置データ点から得られた加工表面金属／溶接金属接点を表す〈６０〉
。Ｐｔ2’（ｙｔ２’、ｚｔ２’）点が次に決定され、それは点Ｐｔ２（ｙｔ２
、ｚｔ２）から離れた位置にあり、溶接止端帯１８と溶接ビード１０とが分かれ
る点を表すが、Ｐｔ２（ｙｔ２、ｚｔ２）は、レーザ走査中に得られた位置デー
タ点から得られた溶接金属／溶接金属接点を表す〈７０〉。
【００２５】 次に、Ｐｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）とＰｔ２’（ｙｔ２’、ｚｔ２’）と
の間で高次多項式曲線が作られ、ｙ＝ｆ（ｘ）ｎとして溶接止端帯１８を表す〈
８０〉。１次および２次導関数が次に計算され、ここで数式の１次導関数がｙ’
＝ｎｆ（ｘ）ｎ−１であり、数式の２次導関数がｙ”＝ｎ（ｎ−１）ｆ（ｘ）ｎ −２ であり、ここでｙは、ｘの関数ｆ（ｘ）として溶接止端帯曲線を表し、ｎは
高次多項式である〈９０〉。
【００２６】 次に、溶接止端半径ＲがＰｔ１’（ｙｔ１’、ｚｔ１’）点およびＰｔ２’（
ｙｔ２’、ｚｔ２’）点を含む曲線を表す数式の１次および２次導関数に基づい
て以下の式で決定される。１／Ｒ＝ｙ”／（１＋ｙ’２）１．５ここで、Ｒは溶
接止端半径、ｙ”は数式の２次導関数、およびｙ’は数式の１次導関数である。
これらの同様の手順および一連の演算が反復されて、溶接ビード１０の右側の溶
接止端半径Ｒを得る。ゆえに、２つの半径が溶接ビード１０の全表示に対して得
られる〈１００〉。
【００２７】 （産業上の利用可能性） 本発明は、一般に、溶接ビードの品質を決定するために溶接止端半径を測定する
方法に関する。溶接止端半径を決定するために加工表面に適用された溶接ビード
を監視することによって、実際の溶接止端半径と所望の溶接止端半径との間で比
較が行われる。実際の溶接止端半径が所望の溶接止端半径と異なる場合、溶接工
程に対して補正が行われて溶接ビードの輪郭を改善する。
【００２８】 本発明は、例示的に説明されており、使用されている用語は、限定的なもので
はなく本質的に説明的な言葉の範疇に入るものとして理解されるべきである。
【００２９】 明らかに、本発明の多数の修正や変形が上述の教示を鑑みて可能となる。従っ
て、参照番号は単に便宜上のためのもので、いかなる意味においても限定するも
のではなく、添付の特許請求の範囲内において、本発明が、特に記載されない限
り実施されても良いことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
添付図面を参照すれば、本発明がより良く理解されよう。
【図１】 レーザビジョンシステムまたはカメラによって走査されている加工表面上の溶
接ビードの輪郭である。
【図２】 図１に示されたレーザビジョンで走査されたときの輪郭を有する溶接ビードを
描いたグラフである。
【図３】 本発明の溶接ビード品質を決定するためのソフトウエアを例示するフローチャ
ートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，Ｔ Ｒ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 サミュエル エル．マクラレン アメリカ合衆国 61611−1200 イリノイ 州 イースト ピオーリア サウス メー プル レーン 202 (72)発明者 イルハン バロル アメリカ合衆国 61614−1345 イリノイ 州 ピオーリア ノース テッラ ビスタ ドライブ 7150 アパートメント 211 【要約の続き】 比較され対応して合致するものを見つけ、溶接止端半径 （Ｒ）が合致する曲線から決定される。

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶接止端帯（１８）を有する溶接ビード（１０）の品質を決
    定する方法であって、 溶接工程中に加工表面（１２）に沿って溶接ビード（１０）を作り出すステッ
    プと、 溶接ビード輪郭（１６）を画定するための位置データ点を獲得するために溶接
    ビード（１０）を走査するステップと、 位置データ点に基づいて溶接ビード輪郭（１６）に対して作られる曲線を決定
    するステップと、 作られた曲線に基づいて溶接止端半径（Ｒ）を導くステップと、及び 溶接ビード（１０）の品質を決定するために溶接止端半径（Ｒ）を第１の所定
    限界と比較するステップと、 を備えることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 溶接止端半径（Ｒ）が第１の所定限界よりも小さい場合に、
    溶接工程を修正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 溶接止端半径を第１の所定限界よりも大きい第２の所定限界
    と比較するステップと、該溶接止端半径（Ｒ）が第２の所定限界を上回る場合に
    溶接工程を修正するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 溶接ビード輪郭に対して作られる曲線を決定するステップは
    、位置データ点に基づいて溶接止端に近い溶接ビード輪郭（１６）の一部に対し
    て作られる曲線を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 溶接止端帯（１８）に近い溶接ビード輪郭（１６）の一部に
    対して作られる曲線を数式に変換するステップをさらに含むことを特徴とする請
    求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 数式の１次導関数を決定するステップと、数式の２次導関数
    を決定するステップと、１次および２次導関数から溶接止端半径（Ｒ）を導くス
    テップとをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 溶接ビード輪郭（１６）に対して作られる曲線を決定するス
    テップが、溶接ビード（１０）と加工表面（１２）との間の分岐点を含む位置デ
    ータ点に基づいて溶接止端帯（１８）に近い溶接ビード輪郭（１６）の一部に対
    して作られる曲線を決定するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の
    方法。
  8. 【請求項８】 溶接止端半径（Ｒ）が第１の所定限界よりも小さい場合に溶
    接工程を修正するためにリアルタイムフィードバックを提供するステップをさら
    に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 溶接止端半径（Ｒ）を第１の所定限界よりも大きい第２の所
    定限界と比較するステップと、溶接止端半径が第２の所定限界を上回る場合に溶
    接工程を修正するためにリアルタイムフィードバックを提供するステップとをさ
    らに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 溶接ビード（１０）の走査が、レーザ式ビジョンシステム
    （１４）によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 溶接止端帯（１８）を有する溶接ビード（１０）の品質を
    決定する方法であって、 複数の曲線を含む曲線データベースを用意するステップと、 溶接工程中に加工表面（１２）に沿って溶接ビード（１０）を作り出すステッ
    プと、 溶接ビード（１０）を走査して、溶接ビード輪郭（１６）を画定するための位
    置データ点を獲得するステップと、 位置データ点に基づいて溶接ビード輪郭（１６）に対して作られる曲線を決定
    するステップと、 作られた曲線を曲線データベースと比較して、合致曲線を見つけるステップと
    、 合致曲線に基づいて溶接止端半径（Ｒ）を決定するステップと、 溶接止端半径（Ｒ）を第１の所定限界と比較して、溶接ビード（１０）の品質
    を決定するステップと、 を備えることを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】溶接止端半径（Ｒ）が第１の所定限界よりも小さい場合に溶
    接工程を修正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】 溶接止端半径（Ｒ）を第１の所定限界よりも大きい第２の
    所定限界と比較するステップと、溶接止端半径（Ｒ）が第２の所定限界を上回る
    場合に溶接工程を修正するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１２
    に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 溶接ビード輪郭（１６）に対して作られる曲線を決定する
    ステップが、位置データ点に基づいて溶接止端帯（１８）に近い溶接ビード輪郭
    （１６）の一部に対して作られる曲線を決定するステップを含むことを特徴とす
    る請求項１１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 第１の溶接止端半径（Ｒ）を有する曲線データベース内の
    第１の合致曲線を見つけるステップと、第２の溶接止端半径（Ｒ）を有する曲線
    データベース内の第２の合致曲線を見つけるステップと、溶接ビード（１０）の
    溶接止端半径（Ｒ）を表す第１の溶接止端半径（Ｒ）と第２の溶接止端半径（Ｒ
    ）とによって画定された溶接止端半径範囲を確立するステップとをさらに含むこ
    とを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 溶接止端半径（Ｒ）が第１の所定限界よりも小さい場合に
    溶接工程を修正するためにリアルタイムフィードバックを提供するステップをさ
    らに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 定義された空間基準座標を持つ曲線データベース内の曲線
    を用意するステップと、溶接ビード輪郭（１６）を走査することによって獲得さ
    れた位置データ点を、曲線データベース内の定義された空間基準座標と比較する
    ために、空間座標に変換するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１
    １に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記定義された空間基準座標が前記溶接ビードと前記加工
    表面（１２）との間の分岐点を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 作られた曲線を曲線データベースと比較するための人工的
    神経回路網パターン比較処理を用い合致曲線を見つけるステップを含むことを特
    徴とする請求項１１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 溶接止端半径（Ｒ）を決定する方法であって、 溶接ビード（１０）を走査して溶接ビード輪郭を画定するための位置データ点
    を獲得するステップと、 位置データ点に基づいて溶接ビード輪郭（１６）に対して作られる曲線を決定
    するステップと、 作られた曲線に基づいて溶接止端半径（Ｒ）を導くステップと、 溶接止端半径（Ｒ）を第１の所定限界と比較して溶接ビード（１０）の品質を
    決定するステップと、 を備えることを特徴とする方法。
  21. 【請求項２１】 溶接止端半径（Ｒ）を導くステップが、作られた曲線を数
    式に変換するステップと、数式の１次導関数を決定するステップと、数式の２次
    導関数を決定するステップと、１次および２次導関数に基づいて溶接止端半径（
    Ｒ）を導くステップとを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 溶接止端半径（Ｒ）を導くステップが、複数の曲線を含む
    曲線データベースを用意するステップと、作られた曲線を曲線データベースと比
    較して合致曲線を見つけるステップと、合致曲線に基づいて溶接止端半径（Ｒ）
    を決定するステップとを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記位置データ点が前記溶接ビード（１０）と加工表面（
    １２）との間の分岐点を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 溶接工程中に作り出された溶接ビード（１０）の品質を決
    定するシステムであって、 加工表面（１２）に沿って溶接ビード（１０）を作り出し、前記溶接ビード（
    １０）は、前記溶接ビード（１０）と前記加工表面（１２）との間の境界面に溶
    接止端半径（Ｒ）を有する溶接装置と、 溶接ビード輪郭（１６）を画定するための位置データ点を獲得するために前記
    溶接ビード（１０）を測定するスキャナ（１４）と、 位置データ点に基づいて前記溶接ビード輪郭（１６）に対して作られる曲線を
    決定し、作られた曲線に基づいて前記溶接止端半径（Ｒ）を導き、前記溶接止端
    半径（Ｒ）を第１の所定限界と比較して、前記溶接ビード（１０）の品質を決定
    するコントローラ（１５）と、 を備えることを特徴とするシステム。
  25. 【請求項２５】 前記溶接止端半径（Ｒ）が第１所定限界よりも小さい場合
    に前記コントローラ（１５）が信号を生成して溶接工程を修正することを特徴と
    する請求項２４に記載のシステム。
  26. 【請求項２６】 前記溶接ビード（１０）が溶接工程中に前記加工表面（１
    ２）に適用される時に前記スキャナ（１４）が前記溶接ビード（１０）を測定し
    、前記溶接止端半径（Ｒ）が第１の所定限界よりも小さい場合に前記コントロー
    ラ（１５）が溶接工程をリアルタイムで修正するフィードバック信号を生成する
    ことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
  27. 【請求項２７】 溶接工程が終了した後に前記スキャナ（１４）が前記溶接
    ビード（１０）を測定することを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
  28. 【請求項２８】 前記第１のスキャナ（１４）がレーザビジョンカメラであ
    ることを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
  29. 【請求項２９】 前記コントローラ（１５）が前記第１のスキャナによって
    獲得された位置データ点に基づいて溶接ビード輪郭（１６）に対して作られる曲
    線を決定し、作られた曲線を前記曲線データベースと比較して合致曲線を見つけ
    るように、前記コントローラ（１５）は、複数の予め定義された曲線を有する曲
    線データベースを含み、前記溶接止端半径（Ｒ）は、前記合致曲線から導かれる
    ことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
  30. 【請求項３０】 前記位置データ点が、溶接ビード（１０）と加工表面（１
    ２）との間の分岐点を含むことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
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