JP2017523045A5

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Publication number: JP2017523045A5
Application number: JP2016569042A
Authority: JP
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2020-01-16

Description

本発明の一態様によれば、手溶接を監視し、特徴付けるための第１のシステム及び方法が提供される。このシステム及び方法は、更に、ハードウェア及びソフトウェアコンポーネントの両方を含む溶接システムを提供することであって、ハードウェア及びソフトウェアは、リアルタイムでデータを収集し、処理するよう動作し、そして、データは、溶接工によって行われる実際の溶接演習から得られることと、システムを部品情報、プロセス変動要素の制御目標、及び合格限界と共に提供することと、部品情報から溶接すべき部品を選択することと、選択された部品上で完了すべき生産タスクを指示することと、指示された生産タスクを実行することと、任意選択的に、指示された生産タスクを実行する溶接工にリアルタイムフィードバックを提供することと、プロセス変動要素の制御目標及び合格限界に基づいて、指示された生産タスクの溶接工のパフォーマンスの品質を評価することと、任意選択的に、指示された生産タスクのパフォーマンスの品質に関して、是正措置を要求することと、指示された生産タスクのパフォーマンスの評価から収集されたデータを格納することと、を含む。

本発明の別の一態様によれば、手溶接を監視し、特徴付けるための第２のシステム及び方法が提供される。このシステム及び方法は、更に、ハードウェア及びソフトウェアコンポーネントの両方を含む溶接システムを提供することであって、ハードウェア及びソフトウェアは、リアルタイムでデータを収集し、処理するよう動作し、そして、データは、溶接工によって行われる実際の溶接演習から得られることと、システムを部品情報、プロセス変動要素の制御目標、及び合格限界と共に提供することと、部品情報から溶接すべき部品を選択することと、選択された部品上で完了すべき生産タスクを指示することと、指示された生産タスクを実行することと、指示された生産タスクを実行する溶接工にリアルタイムフィードバックを提供することと、プロセス変動要素の制御目標及び合格限界に基づいて、指示された生産タスクの溶接工のパフォーマンスの品質を評価することと、必要に応じて、指示された生産タスクのパフォーマンスの品質に関して、是正措置を要求することと、指示された生産タスクのパフォーマンスの評価から収集されたデータを格納することと、を含む。

本発明の更に別の態様によれば、手溶接を監視し、特徴付けるための第３のシステム及び方法が提供される。このシステム及び方法は、更に、ハードウェア及びソフトウェアコンポーネントの両方を含む溶接システムを提供することであって、ハードウェア及びソフトウェアは、リアルタイムでデータを収集し、処理するよう動作し、そして、データは、溶接工によって行われる実際の溶接演習から得られることと、システムを部品情報、プロセス変動要素の制御目標、及び合格限界と共に提供することであって、部品情報は、更に、部品変動要素及びタスク変動要素を含むことと、部品情報から溶接すべき部品を選択することと、選択された部品上で完了すべき生産タスクを指示することであって、部品上で完了すべき生産タスクは、更に、形態変動要素及び実行変動要素を含むことと、指示された生産タスクを実行することと、指示された生産タスクを実行する溶接工にリアルタイムフィードバックを提供することであって、リアルタイムフィードバックは、更に、自動音声フィードバック又は拡張現実の溶接レンダリングを含むことと、プロセス変動要素の制御目標及び合格限界に基づいて、指示された生産タスクの溶接工のパフォーマンスの品質を評価することであって、品質評価は、更に、パフォーマンス測定、数値的品質シミュレーション、直接的品質測定、又はそれらの組み合わせに基づくことと、指示された生産タスクのパフォーマンスの品質に関して、是正措置を要求することであって、是正措置は、全く異なる生産タスク又は実行中の指示された生産タスクを完了するようという要求のいずれか一方であることと、指示された生産タスクのパフォーマンスの評価から収集されたデータを格納することと、を含む。

図１は、手溶接パフォーマンス測定を生産監視状況に統合するための本発明によるシステム１００及び関連する方法を詳述するフロー図を提供する。システムを最初に構築することから生産品質を測定することまで、本明細書中に説明する手法は、手による工具操作及びプロセス測定を活用して生産品質及び成果を良好に監視するための手段を含んでいる。図１に示すように、プロセスの最初のステップは、ステップ１１０のシステム入力を構成することにある。より詳細には、このステップは、部品情報と、プロセス変動要素の制御目標と、許容限度と共にシステム１００を提供することを含んでいる。生産監視は、構成情報が少なくとも１つの部品に対して存在していれば、開始することができる。ステップ１２０は、部品を選択することを含み、これは手法の監視態様における最初のステップである。部品の選択は、監視設定を初期化し、ステップ１３０において、部品の生産を第１の生産タスクに初期化する。実施中のタスクは、ステップ１４０における実行に関して、ステップ１５０のリアルタイムフィードバックの有無に関わらず行われる。パフォーマンスは、次いで、ステップ１６０において何らかの可能性のある品質課題を特定するようプロセス後に評価され、対応するデータが、ステップ１７０において格納される。是正措置が必要とされる場合、これは、全く異なる生産タスク又は実行中のタスクを完了するようという要求のいずれか一方の形でユーザに指示される。タスクが完了したと見なされた場合、システムは、次の生産タスクに移行する。最終生産タスクが完了すると、部品が完成したと見なされ、ユーザは、次の部品に取り掛かってもよい（図１の判断ステップ１６２及び１６４、並びに、終了ステップ１６６を参照）。

Claims

溶接システムであって、当該溶接システムは、
（ａ）データ生成コンポーネントであって、該データ生成コンポーネントは、
（ｉ）材料固定具であって、該材料固定具の幾何学的特性は予め決まっている、材料固定具と、
（ｉｉ）前記材料固定具に取り付けられるよう適合されるワークピースであって、該ワークピースは少なくとも１つの溶接すべき継手を含み、該溶接すべき継手に沿って延在するベクトルは作業経路を定義する、ワークピースと、
（ｉｉｉ）較正装置であって、該較正装置は該較正装置と一体の少なくとも２つの第１のポイントマーカを含み、該第１のポイントマーカと前記作業経路との間の幾何学的関係は予め決まっている、較正装置と、
（ｉｖ）溶接工具であって、該溶接工具は、前記溶接すべき継手において溶接部を形成するように動作し、該溶接工具は、工具ポイント及び工具ベクトルを定義し、該溶接工具は該溶接工具に取り付けられる対象を含み、該対象は所定のパターンで該対象に取り付けられる複数の第２のポイントマーカを含み、該第２のポイントマーカの所定のパターンは剛体を定義するように動作する、溶接工具と、
を含むデータ生成コンポーネントと、
（ｂ）データ取り込みコンポーネントであって、該データ取り込みコンポーネントは前記ポイントマーカの画像を取り込むための撮像システムを含む、データ取り込みコンポーネントと、
（ｃ）データ処理コンポーネントであって、該データ処理コンポーネントは前記データ取り込みコンポーネントから情報を受信し、次いで、
（ｉ）前記撮像システムによって視認可能な三次元空間に対する前記作業経路の位置及び向きと、
（ｉｉ）前記剛体に対する前記工具ポイントの位置及び前記工具ベクトルの向きと、
（ｉｉｉ）前記作業経路に対する前記工具ポイントの位置及び前記工具ベクトルの向きと、
を計算するように動作する、データ処理コンポーネントと、
を含み、
当該溶接システムは、
溶接工によって行われる実際の溶接演習から得られるデータを処理すること、
部品情報、プロセス変動要素の制御目標及び合格限界を受信することと、
前記部品情報から溶接すべき部品を選択することと、
前記選択された部品上で完了すべき生産タスクを指示することと、
前記溶接工による前記生産タスクのパフォーマンスを観察することと、
前記プロセス変動要素の制御目標及び合格限界に基づいて、前記生産タスクのパフォーマンスの品質を評価することと、
前記生産タスクのパフォーマンスの品質に基づいて、是正措置が必要かどうかを判断することと、
を行う、溶接システム。
前記溶接システムは、前記溶接工に前記是正措置を提示するよう動作可能である、請求項１に記載の溶接システム。
前記溶接システムは、前記溶接工による前記生産タスクのパフォーマンスに関連するデータを保存するよう動作可能である、請求項１に記載の溶接システム。
前記溶接システムは、前記生産タスクのパフォーマンスの間に前記溶接工にリアルタイムフィードバックを提供するよう動作可能である、請求項１に記載の溶接システム。
前記溶接システムは、少なくとも１つのクラウドベースサーバと通信する、請求項１に記載の溶接システム。
前記部品情報は、１つ以上の部品変動要素及び１つ以上のタスク変動要素を含み、該部品変動要素は、部品名又は部品ＩＤ、前記部品の少なくとも１つのソリッドモデル及び前記部品上で完了すべきタスクのリストのうちの１つ以上を含み、前記タスク変動要素は、タスク名又はタスクＩＤ、作業経路又は作業場所、作業方向及び他のタスク特有変動要素のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の溶接システム。
前記部品上で完了すべき生産タスクは、１つ以上の形態変動要素及び１つ以上の実行変動要素を含み、該形態変動要素は、プロセス種類、継手種類、位置、材料、厚さ、溶接棒種類、ルート間隔、ルート面及び開先角度のうちの１つ以上を含み、前記実行変動要素は、極性、作業角度、移動角度、アーク長、移動速度、工具配置、電流、電圧、溶接長及び溶接寸法のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の溶接システム。
前記リアルタイムフィードバックは自動音声フィードバックを含み、該自動音声フィードバックは、種々の自動音声コマンドを介して前記溶接工にリアルタイムフィードバックを提供する、請求項４に記載の溶接システム。
前記リアルタイムフィードバックは拡張現実の溶接レンダリングを含み、該拡張現実の溶接レンダリングは、クラウドベースサーバに対するデータを処理することに加えて、溶接ヘルメット及び溶接工具の双方のリアルタイムの姿勢及び向きの値を提供するセンサの使用を含み、該クラウドベースサーバは、レンダリング計算又は有限要素法計算を実行し、画像データはこれらの計算に基づいて生成され、前記生産タスクを実行している間に、溶接継手の溶接工の視野の上に重ね合わされる、請求項４に記載の溶接システム。
前記生産タスクのパフォーマンスの品質を評価することはパフォーマンスに基づくものであり、前記パフォーマンスに基づく評価は、前記作業経路に沿った品質判断を行うよう、予め設定された管理限界と比較して、直接的なパフォーマンス測定を用いる、請求項１に記載の溶接システム。
前記生産タスクのパフォーマンスの品質を評価することは、数値的品質シミュレーションに基づいており、該数値的品質シミュレーションは、工具操作及びプロセス測定を用いて、前記作業経路に沿った姿勢の関数として欠陥形成の確率を計算する、請求項１に記載の溶接システム。
前記生産タスクのパフォーマンスの品質を評価することは、直接的品質測定に基づいており、該直接的品質測定は、溶接欠陥の存在に対して物理的に測定するセンサ工具から取られる、請求項１に記載の溶接システム。
前記是正措置は、全く異なる生産タスクであるか又は前記生産タスクを完了するようという要求のいずれかである、請求項１に記載の溶接システム。