JP2019118954A - Method for determining defect - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は不良判定方法に関する。 The present invention relates to a defect determination method.
物品に対して行った溶接が正常か否かを判定する方法として、溶接を行った後に、溶接の状態を目視で確認したり、溶接された物品をロット毎に所定の数取り出して破壊検査したりすることが知られている。これに対して、特許文献1には、物品に対する溶接における電流や電圧に基づいて、行われた溶接が正常か否かをスコア化する方法が開示されている。
As a method of determining whether the welding performed on an article is normal or not, after welding is performed, the condition of the welding is visually confirmed, or a predetermined number of articles welded are taken out per lot for destructive inspection. It is known to On the other hand,
しかし、特許文献1の不良判定方法は、所定の時間内の電流を平均した平均電流値を算出し、平均電流値と正常データを差分して、この差分値が閾値以上か否かを溶接の不良の判断要素の1つとして用いている。しかし、この判定方法では、所定時間内に正常データに対し、局所的に離間し、全体的に近接する電流を検出した場合、これらの電流が平均されることで、局所的に離間した電流を識別できなくなる。そのため、電流が局所的に離間することにより発生する溶け込み深さの局所的な増減に起因する溶接不良等を検出できず、溶接が正常に行われたか否かを精度よく判定できないおそれがある。
However, the defect determination method of
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、物品の加工が正常か否かを容易に判定することができる不良判定方法を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional situation, and has an object to be solved to provide a defect determination method capable of easily determining whether or not the processing of an article is normal.
本発明の不良判定方法は、良品データ取得工程、変位量取得工程、差分取得工程、第1計算工程、及び判定工程を備えている。良品データ取得工程は物品の任意の加工工程における物品の品質に影響を与え経時的に変化する物品の正常変位量を取得する。変位量取得工程は物品の任意の加工工程における物品の品質に影響を与え経時的に変化する加工変位量を取得する。差分取得工程は加工工程における正常変位量に対する加工変位量の差分値を単位時間毎に取得する。第1計算工程は差分値の絶対値の総和、及び差分値の絶対値の最大値を求める。判定工程は第1計算工程において求められた差分値の絶対値の総和、及び差分値の絶対値の最大値が閾値から外れるか否かを判定する。 The defect determination method of the present invention includes a non-defective item data acquisition process, a displacement amount acquisition process, a difference acquisition process, a first calculation process, and a determination process. The non-defective item data acquisition step affects the quality of the article in any processing step of the article and acquires the normal displacement amount of the article which changes with time. The displacement amount acquisition step affects the quality of the article in any processing step of the article and acquires a processing displacement amount that changes with time. A difference acquisition process acquires the difference value of the processing displacement amount with respect to the normal displacement amount in a processing process for every unit time. The first calculation step obtains the sum of the absolute values of the difference values and the maximum value of the absolute values of the difference values. The determination step determines whether the sum of the absolute values of the difference values obtained in the first calculation step and the maximum value of the absolute values of the difference values deviate from the threshold value.
この不良判定方法は、経時的に変化する加工変位量において、正常変位量に対する差分値を単位時間毎に取得して、差分値の絶対値の総和、及び差分値の絶対値の最大値を求め、この差分値の絶対値の総和及び絶対値の最大値を閾値から外れるか否かを判定している。つまり、差分の絶対値の総和により全体の差分値を算出し、差分の絶対値の最大値により最大の差分値を算出し、算出結果を閾値により判定することで、加工変位量が正常変位量に対し全体的に離間する場合だけでなく、加工変位量が正常変位量に対して局所的に離間する場合であっても異常として検出することができる。そのため、物品に対して任意の加工が正常に行われたか否かを精度よく判定できる。 In this defect determination method, in processing displacement amounts that change with time, a difference value for the normal displacement amount is acquired for each unit time, and the sum of absolute values of the difference values and the maximum value of the absolute values of the difference values are obtained. It is determined whether the sum of the absolute values of the difference values and the maximum value of the absolute values deviate from the threshold value. That is, the whole difference value is calculated by the sum of the absolute values of the differences, the maximum difference value is calculated by the maximum value of the absolute values of the differences, and the calculation displacement is determined by the threshold value. On the other hand, it is possible to detect as an abnormality not only in the case of being separated entirely but also in the case of being separated locally from the amount of normal displacement. Therefore, it can be accurately determined whether or not arbitrary processing has been normally performed on the article.
本発明の不良判定方法は、差分値の中から、正常変位量に対して所定の範囲を除外する差分値除外工程を備え得る。この場合、この不良判定方法は、物品に対する任意の加工において発生する差分値が所定の範囲より離れていない場合には差分値を抽出しない。これによって、正常な加工を異常な加工と誤判定することを防ぐことができる。例えば、差分値として微小なずれも累積されれば大きな差になる。しかし、この微小なずれは本来の正常な加工の範囲内であり、抽出すべきではない値である。正常な加工で発生する差分値から所定の範囲を除外することで、正常な加工を異常な加工であると誤判定することを防ぐものである。そして、こうして差分値の絶対値の総和を求めると共に、差分値の絶対値の最大値を求めることによって、加工が正常に行われたか否かを精度よく判定できる。 The failure determination method of the present invention may include a difference value exclusion step of excluding a predetermined range from the difference value among the difference values. In this case, the defect determination method does not extract the difference value when the difference value generated in arbitrary processing of the article is not separated from the predetermined range. By this, it is possible to prevent a normal processing from being erroneously determined as an abnormal processing. For example, if a minute deviation is also accumulated as a difference value, a large difference will result. However, this minute deviation is within the range of normal processing and is a value that should not be extracted. By excluding the predetermined range from the difference value generated in the normal processing, it is possible to prevent the erroneous determination that the normal processing is the abnormal processing. Then, the sum of the absolute values of the difference values is obtained in this manner, and the maximum value of the absolute values of the difference values is obtained, so that it can be accurately determined whether or not the processing is normally performed.
本発明の不良判定方法の所定の範囲は、正常変位量から得た標準偏差に基づいた範囲であり得る。この場合、一般的に設備毎に正常な加工で発生する差分値のばらつきの範囲は異なるが、この不良判定方法は、標準偏差を用いることで、所定の範囲を全体のばらつきに対して所望の割合に設定できる。これにより、差分値のばらつきの範囲が異なる設備に対しても、所定の範囲を変更しなくとも物品に対する任意の加工が正常に行われたか否かを精度よく判定できる。 The predetermined range of the defect determination method of the present invention may be a range based on the standard deviation obtained from the normal displacement amount. In this case, although the range of variation of the difference value generated in normal processing is generally different for each facility, this defect determination method uses a standard deviation to make a predetermined range desired for the entire variation. It can be set to a percentage. As a result, it is possible to accurately determine whether or not arbitrary processing of an article has been normally performed without changing the predetermined range, even for equipment having different ranges of variation in difference value.
本発明の不良判定方法は、第1計算工程において求められた差分値の絶対値の総和を加工工程における加工時間で除する第2計算工程を備え得る。この場合、この不良判定方法は、物品に対する任意の加工工程における加工時間の長さ(すなわち、加工開始から加工終了までの変位量の波形の長さ)を考慮しなくて済む。 The failure determination method of the present invention may include a second calculation step of dividing the sum of the absolute values of the difference values obtained in the first calculation step by the processing time in the processing step. In this case, in the defect determination method, it is not necessary to consider the length of the processing time in any processing step for the article (that is, the length of the waveform of the displacement amount from the processing start to the processing end).
本発明の不良判定方法を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments embodying the defect determination method of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施形態>
先ず、この不良判定方法が用いられる溶接装置1について、図1を参照しつつ説明する。この溶接装置1はトーチ部10、電源部10A、電流値検知部10B、第1電圧値検知部10C、第2電圧値検知部10D、及び制御部10Eを備えている。この溶接装置1では、部材11A及び部材11Bの被溶接部11Cを溶接して、物品11を得ることができる。
Embodiment
First, a
トーチ部10は、アーク溶接を行うための電極を構成し、棒状に形成された溶接部材10Fを繰り出す。溶接部材10Fは、溶接中に連続してトーチ部10から繰り出される。また、トーチ部10は移動機構(図示せず)によって部材11A及び部材11Bの被溶接部11C(以降、被溶接部11Cという)に沿って移動することができる。トーチ部10と被溶接部11Cとの間にアークが発生するのに必要な電圧が後述する電源部10Aによって電圧を印加されると、トーチ部10と被溶接部11Cとの間にアークが発生して、トーチ部10と被溶接部11Cとの間に電流が流れる。これにより、被溶接部11Cの溶接が実行される。これに合わせて、溶接部材10Fが連続的にトーチ部10の先端から繰り出されつつ、トーチ部10が移動機構によって被溶接部11Cに沿って移動することによって、被溶接部11Cを連続して溶接を行うことができる。
The
電源部10Aは溶接に用いる電力をトーチ部10に供給する。電源部10Aは第1導電路10Gを介してトーチ部10に電気的に接続されている。また、電源部10Aは第2導電路10Hを介して部材11A、及び部材11Bに電気的に接続される。
The
また、第1導電路10Gには第1導電路10Gに流れる電流を検知する電流値検知部10Bが介在して設けられている。電流値検知部10Bは第1導電路10Gに流れる電流を検知して、検知した電流の大きさに対応する値を後述する制御部10Eに出力する。
Further, a current
制御部10Eは本発明の不良判定方法を実行する。具体的には、制御部10EはROM(リードオンリメモリ)、CPU(中央演算処理装置)、及びRAM(ランダムアクセスメモリ)等を有している(図示せず。)。ROMはCPUで実行される制御プログラム等を予め記憶する。CPUはROMに格納されたプログラム等を実行する。RAMはCPUによって実行されたプログラムにしたがって動作する。
The
次に、この溶接装置1の動作について説明する。先ず、部材11A及び部材11Bを溶接装置1に配置する。このとき、トーチ部10が被溶接部11Cの溶接を開始する部分の近傍に位置するように部材11A及び部材11Bを溶接装置1に配置する。
Next, the operation of the
次に、電源部10Aからトーチ部10と被溶接部11Cとの間にアークの発生に必要な電圧を印加する。そして、トーチ部10から溶接部材10Fを繰り出す。そして、電流値検知部10Bがトーチ部10と、部材11A及び部材11Bの被溶接部11Cとの間に流れる電流値の検知を開始する。そして、トーチ部10と被溶接部11Cとの間にアークが発生するのに必要な電圧が印加されると、トーチ部10と被溶接部11Cとの間にアークが発生して、トーチ部10と被溶接部11Cとの間に電流が流れる。こうして、被溶接部11Cの溶接を開始する部分において溶接が開始(加工開始)する。
Next, a voltage required to generate an arc is applied from the
そして、溶接部材10Fが連続してトーチ部10から繰り出されつつ、トーチ部10が移動機構によって被溶接部11Cに沿って移動する。これにより、被溶接部11Cが連続して溶接される。そして、トーチ部10が被溶接部11Cの溶接を終了する部分に到達する。すると、溶接装置1はトーチ部10と被溶接部11Cとの間に印加していた電圧の印加を停止する。こうして被溶接部11Cの溶接が終了(加工終了)し、物品11を得る。そして、溶接装置1から物品11を取り出して、次に溶接する部材11A及び部材11Bを溶接装置1に配置する。こうして、この溶接装置1を用いて、複数の部材11A及び部材11Bの溶接を繰り返し実行して、複数の物品11を得る。
Then, while the
次に、本発明の不良判定方法を用いて、溶接装置1によって得られた物品11の溶接の品質が正常か否かを判定する手順について図2〜12を参照しつつ説明する。この不良判定方法は、制御部10Eによって実行される。
Next, a procedure for determining whether the quality of welding of the
≪事前処理≫
事前処理は、被溶接部11Cにおいて正常に溶接が実行されたときに第1導電路10Gに流れる電流値の波形を取得して、不良判定方法を実行する際に用いる値を計算して得る処理である。
«Pre-processing»
The pre-processing is processing for obtaining the waveform of the current value flowing through the first
先ず、図2に示すように、良品のデータを取得する(ステップS1)。ここで、良品のデータとは被溶接部11Cにおいて正常に溶接が実行されたときに第1導電路10Gを流れる電流値の波形である。つまり、この電流値の波形は正常変位量である。具体的には、複数の被溶接部11Cにおいて、溶接の開始から終了までに電流値検知部10Bが検知した電流値に対応する値の波形(以降、複数の電流波形W1〜Wnという)を取得する。ここで、nは取得した良品のデータの数である。また、複数の電流波形W1〜Wnは正常変位量であり、物品11の品質に影響を与え経時的に変化する。つまり、ステップS1は良品データ取得工程であり、物品11の任意の加工工程である溶接工程における溶接開始から溶接終了までの物品11の複数の電流波形W1〜Wn(正常変位量)を取得する。
First, as shown in FIG. 2, data of a non-defective item is acquired (step S1). Here, the non-defective product data is a waveform of a current value flowing through the first
次に、取得した良品のデータの平均値を計算する(ステップS2)。具体的には、ステップS1で取得した、複数の電流波形W1〜Wnの平均値を計算する。複数の電流波形W1〜Wnは、図3(A)に示すように、経時的に互いがおおよそ同様に変化しているが、同一でない。つまり、複数の電流波形W1〜Wnはばらつきを有している。 Next, the average value of the acquired non-defective data is calculated (step S2). Specifically, the average value of the plurality of current waveforms W1 to Wn acquired in step S1 is calculated. As shown in FIG. 3A, the plurality of current waveforms W1 to Wn change substantially similarly to one another over time, but they are not identical. That is, the plurality of current waveforms W1 to Wn have variations.
ステップS2では、これら複数の電流波形W1〜Wnのそれぞれの単位時間毎の電流値の大きさの平均値を計算する。具体的には、溶接の開始から終了までの加工時間である溶接時間Tendにおいて、単位時間である所定の時間(T1〜Tm)毎に複数の電流波形W1〜Wnのそれぞれの電流値の大きさの平均値を計算する。ここで、mは1より大きい整数である。また、所定の時間T1における電流波形W1〜Wnのそれぞれの電流値をA11〜An1とし、時間Tmにおける電流波形W1〜Wnのそれぞれの電流値をA1m〜Anmとする。ここで、所定の時間T1における電流値A11〜An1の大きさの平均を平均値H1とし、時間Tmにおける電流値A1m〜Anmの大きさの平均を平均値Hmとする(図3(B)参照。)。これにより、複数の電流波形W1〜Wnの平均値H1〜Hmを得る。つまり、平均値H1〜Hmは、複数の電流波形W1〜Wnの平均値である。 In step S2, an average value of the magnitudes of current values for each unit time of each of the plurality of current waveforms W1 to Wn is calculated. Specifically, in welding time Tend, which is a processing time from the start to the end of welding, the magnitudes of the current values of the plurality of current waveforms W1 to Wn for each predetermined time (T1 to Tm) which is a unit time Calculate the average value of Here, m is an integer greater than one. The current values of the current waveforms W1 to Wn at a predetermined time T1 are A11 to An1, and the current values of the current waveforms W1 to Wn at a time Tm are A1 m to Anm. Here, the average of the magnitudes of the current values A11 to An1 at a predetermined time T1 is taken as an average value H1, and the average of the magnitudes of the current values A1m to Anm at a time Tm is taken as an average value Hm (see FIG. 3B). ). Thereby, average values H1 to Hm of the plurality of current waveforms W1 to Wn are obtained. That is, the average values H1 to Hm are average values of the plurality of current waveforms W1 to Wn.
次に、良品のデータから平均値H1〜Hmを減ずる(ステップS3)。具体的には、図4に示すように、複数の電流波形W1〜Wnのそれぞれの電流値(A11〜An1)〜(A1m〜Anm)(以降、電流値Aという)からステップS2で得た平均値H1〜Hmを減ずる。これにより、複数の電流波形W1〜Wnのそれぞれの所定の時間T1〜Tmにおける電流値Aの平均値H1〜Hmからの差分値を得る。ここで、電流波形W1における差分値は差分値D11〜D1mとし、電流波形Wnにおける差分値は差分値Dn1〜Dnmとする。以降、差分値(D11〜D1m)〜(Dn1〜Dnm)を差分値Dという。 Next, the average values H1 to Hm are subtracted from the non-defective product data (step S3). Specifically, as shown in FIG. 4, the average obtained in step S2 from the current values (A11 to An1) to (A1m to Anm) (hereinafter referred to as current value A) of the plurality of current waveforms W1 to Wn Reduce the values H1 to Hm. Thereby, the difference value from average value H1-Hm of current value A in predetermined time T1-Tm of each of a plurality of current waveforms W1-Wn is obtained. Here, difference values in the current waveform W1 are difference values D11 to D1m, and difference values in the current waveform Wn are difference values Dn1 to Dnm. Hereinafter, the difference values (D11 to D1m) to (Dn1 to Dnm) are referred to as a difference value D.
次に、平均標準偏差σを求める(ステップS4)。具体的には、図5(A)に示すように、ステップS3で得た差分値Dから複数の電流波形W1〜Wnのそれぞれの標準偏差S1〜Snを計算する。ここで、標準偏差S1は電流波形W1に対応し、標準偏差Snは電流波形Wnに対応する。そして、こうして得られた標準偏差S1〜Snの平均値が平均標準偏差σである(図5(B)参照。)。こうして、事前処理を終了する。また、標準偏差S1〜Snに替えて、複数の電流波形W1〜Wnのそれぞれの不偏標準偏差を計算し、各不偏標準偏差を用いて平均標準偏差を計算しても良い。また、ステップS4において、所定の時間T1〜Tmのそれぞれにおける電流値Aの標準偏差を計算し、こうして得られた標準偏差の平均値を平均標準偏差σとしても良い。 Next, the average standard deviation σ is obtained (step S4). Specifically, as shown in FIG. 5A, the standard deviations S1 to Sn of the plurality of current waveforms W1 to Wn are calculated from the difference value D obtained in step S3. Here, the standard deviation S1 corresponds to the current waveform W1, and the standard deviation Sn corresponds to the current waveform Wn. Then, the average value of the standard deviations S1 to Sn thus obtained is the average standard deviation σ (see FIG. 5 (B)). Thus, the pre-processing ends. Alternatively, instead of the standard deviations S1 to Sn, the unbiased standard deviations of the plurality of current waveforms W1 to Wn may be calculated, and the mean standard deviation may be calculated using the unbiased standard deviations. In step S4, the standard deviation of the current value A at each of the predetermined times T1 to Tm may be calculated, and the average value of the standard deviations obtained in this manner may be used as the average standard deviation σ.
≪機械学習処理≫
機械学習処理は、事前処理で得た値に基づいて、溶接が正常か否かを判定するための分離超平面(判定器)を生成する処理である。一般的に設備・加工条件が変更される度に作業者がプログラムを変更し分離超平面(閾値)を再度算出・設定する必要があるが、機械学習処理を実行することで作業者がプログラムを変更しなくても設備・加工条件の変更に対応できる。
<< machine learning processing >>
The machine learning process is a process of generating a separation hyperplane (determinator) for determining whether the welding is normal or not based on the value obtained by the pre-processing. Generally, every time equipment and processing conditions are changed, it is necessary for the operator to change the program and to calculate and set the separation hyperplane (threshold) again, but by executing the machine learning process, the operator can execute the program. It can respond to changes in equipment and processing conditions without changing it.
先ず、図6に示すように、学習用データを取得する(ステップS11)。ここで、学習用データとは、溶接が正常か否かを判定する分離超平面(閾値)を算出するためのデータであって、被溶接部11Cにおいて正常に溶接が実行されたときの電流値の波形に限らず、被溶接部11Cにおいて正常でない溶接が実行されたときの電流値も取得する。具体的には、ステップS11では、複数の電流波形M1〜Miを取得する(図3参照。)。ここで、iは取得した学習用データの数である。 First, as shown in FIG. 6, learning data is acquired (step S11). Here, the learning data is data for calculating a separation hyperplane (threshold value) for determining whether welding is normal or not, and a current value when welding is normally performed in the portion to be welded 11C Not only the waveform of the above, but also the current value when the abnormal welding is performed in the portion to be welded 11C is acquired. Specifically, in step S11, a plurality of current waveforms M1 to Mi are acquired (see FIG. 3). Here, i is the number of acquired learning data.
次に、学習用データから平均値H1〜Hmを減ずる(ステップS12)。具体的には、図7に示すように、ステップS2で得た平均値H1〜Hmを複数の電流波形M1〜Miのそれぞれの単位時間毎の電流値(B11〜Bi1)〜(B1m〜Bim)(以降、電流値Bという)から減ずる。これにより、複数の電流波形M1〜Miのそれぞれの所定の時間T1〜Tmにおける電流値Bの平均値H1〜Hmからの差分値を得る。ここで、電流波形M1における差分値は差分値E11〜E1mとし、電流波形Miにおける差分値は差分値Ei1〜Eimとする。以降、差分値(E11〜E1m)〜(Ei1〜Eim)を差分値Eという。 Next, the average values H1 to Hm are subtracted from the learning data (step S12). Specifically, as shown in FIG. 7, the average values H1 to Hm obtained in step S2 are converted to current values (B11 to Bi1) to (B1m to Bim) for each unit time of the plurality of current waveforms M1 to Mi. (Hereafter referred to as current value B). Thereby, the difference value from average value H1-Hm of current value B in each predetermined time T1-Tm of a plurality of current waveforms M1-Mi is acquired. Here, difference values in the current waveform M1 are difference values E11 to E1m, and difference values in the current waveform Mi are difference values Ei1 to Eim. Hereinafter, the difference values (E11 to E1m) to (Ei1 to Eim) are referred to as a difference value E.
次に、平均標準偏差σに基づいた値より大きい差分値Eを抽出する(ステップS13)。具体的には、差分値EとステップS4で得た平均標準偏差σに基づいた値との大きさを比較する。ここで、平均標準偏差σに基づいた値とは、平均標準偏差σの大きさを任意の大きさ(例えば1倍や2倍や3倍等)に変更したものである。 Next, a difference value E larger than the value based on the average standard deviation σ is extracted (step S13). Specifically, the magnitudes of the difference value E and the value based on the average standard deviation σ obtained in step S4 are compared. Here, the value based on the average standard deviation σ is obtained by changing the size of the average standard deviation σ to an arbitrary size (for example, 1 time, 2 times, 3 times, etc.).
そして、差分値Eが平均標準偏差σに基づいた値より小さい場合、この差分値Eをゼロにする。また、差分値Eが平均標準偏差σに基づいた値より大きい場合、差分値Eを保持する。こうして、平均標準偏差σに基づいた値より大きい差分値Eを抽出する。こうして抽出された複数の電流波形M1〜Miのそれぞれの差分値Eの一例を図8(A)に示す。 Then, when the difference value E is smaller than the value based on the average standard deviation σ, this difference value E is made zero. Further, when the difference value E is larger than the value based on the average standard deviation σ, the difference value E is held. Thus, the difference value E larger than the value based on the average standard deviation σ is extracted. An example of the difference value E of each of the plurality of current waveforms M1 to Mi thus extracted is shown in FIG.
なお、平均標準偏差σに基づいた値の大きさを変更することによって、抽出される差分値Eの数を調節することができる。例えば、平均標準偏差σに基づいた値を大きくすると、抽出される差分値Eの数は少なくなり、平均標準偏差σに基づいた値を小さくすると、抽出される差分値Eの数は多くなる。つまり、平均標準偏差σに基づいた値の大きさを任意の大きさに変更することによって、抽出する差分値Eの数を所望の数に調節することができる。これにより、後述する判定処理における異常判定の度合いを調整することができる。具体的には、平均標準偏差σに基づいた値を大きくすると大きな差分値E(すなわち、大きな変動があったもの)が異常であると判定され、平均標準偏差σに基づいた値を小さくすると小さな差分値E(すなわち、小さな変動があったもの)でも異常であると判定することができる。 The number of differential values E to be extracted can be adjusted by changing the magnitude of the value based on the average standard deviation σ. For example, when the value based on the average standard deviation σ is increased, the number of extracted difference values E decreases, and when the value based on the average standard deviation σ is decreased, the number of extracted difference values E increases. That is, the number of difference values E to be extracted can be adjusted to a desired number by changing the magnitude of the value based on the average standard deviation σ to any size. Thereby, the degree of abnormality determination in the determination processing described later can be adjusted. Specifically, when the value based on the average standard deviation σ is increased, it is determined that a large difference value E (that is, one with a large fluctuation) is abnormal, and when the value based on the average standard deviation σ is decreased, the value is small. Even the difference value E (that is, one with a small variation) can be determined to be abnormal.
次に、学習用データ毎の特徴量を求める(ステップS14)。具体的には、図8(B)に示すように、複数の電流波形M1〜Miのそれぞれにおいて抽出された差分値Eにおいて二乗和平方根の値を合計する。これにより、複数の電流波形M1〜Miのそれぞれにおいて抽出された差分値Eの絶対値の総和G1〜Gi(以降、総和G1〜Giという)を得る。また、複数の電流波形M1〜Miにおいて抽出された差分値Eにおいて求めた二乗和平方根の値の内、最も大きな値が最大値E1(max)〜Ei(max)(以降、最大値E1(max)〜Ei(max)という)である。こうして得られたこれら総和G1〜Gi、及びE1(max)〜Ei(max)が複数の電流波形M1〜Miのそれぞれの特徴量K1〜Kiである(図8(B)、図12参照。)。特徴量Ki(総和Gi、及び最大値Ei(max))は、その値がより大きくなるほど、電流波形Miの電流値Bi1〜Bimが平均値H1〜Hmからより乖離することを示す。 Next, the feature amount of each learning data is obtained (step S14). Specifically, as shown in FIG. 8B, the values of the root sum of squares are summed at difference values E extracted in each of the plurality of current waveforms M1 to Mi. As a result, sums G1 to Gi (hereinafter referred to as sums G1 to Gi) of the absolute values of the difference values E extracted in each of the plurality of current waveforms M1 to Mi are obtained. Also, among the values of the square sum root found in the difference values E extracted in the plurality of current waveforms M1 to Mi, the largest value is the maximum value E1 (max) to Ei (max) (hereinafter, the maximum value E1 (max) ) To Ei (max)). These totals G1 to Gi and E1 (max) to Ei (max) thus obtained are the feature quantities K1 to Ki of the plurality of current waveforms M1 to Mi (see FIG. 8 (B) and FIG. 12). . The characteristic amounts Ki (sum total Gi and maximum value Ei (max)) indicate that the current values Bi1 to Bim of the current waveform Mi more deviate from the average values H1 to Hm as the values become larger.
次に、溶接が正常か否かを判定する分離超平面(判定器)を生成する(ステップS15)。具体的には、ステップS14で得られた特徴量K1〜Ki、及び最大値E1(max)〜Ei(max)を説明変数とし、溶接が正常か否かのいずれかの判定結果を目的変数とする。そして、これら説明変数と目的変数とを用い、機械学習することによって、溶接が正常か否かを判定する分離超平面L(閾値)を判定器として算出して生成する(図12参照。)。ここで、機械学習とは、人間が自然に行っている学習能力と同様の機能をコンピュータで実現する公知の手法である。機械学習はデータの集合について解析し、有意な規則や判断基準等を抽出するものである。機械学習の手法として、例えば、教師あり学習や、教師なし学習等が知られている。教師あり学習は、説明変数と説明変数に対応する目的変数とを紐付けする関数を生成する手法である。教師なし学習は、説明変数のみから関数を生成する手法である。こうして生成された分離超平面L(判定器)はコンピュータプログラムの関数であり、例えば制御部10EのRAM等に保存される。こうして、機械学習処理を終了する。
Next, a separation hyperplane (determinator) for determining whether or not welding is normal is generated (step S15). Specifically, with the feature amounts K1 to Ki and the maximum values E1 (max) to Ei (max) obtained in step S14 as the explanatory variables, any determination result of whether the welding is normal or not is regarded as the objective variable. Do. Then, by performing machine learning using these explanatory variables and the objective variables, a separated hyperplane L (threshold value) that determines whether welding is normal or not is calculated and generated as a determiner (see FIG. 12). Here, machine learning is a well-known method of realizing the same function as learning ability naturally performed by humans with a computer. Machine learning analyzes a set of data and extracts significant rules and judgment criteria. As methods of machine learning, for example, supervised learning and unsupervised learning are known. Supervised learning is a method of generating a function that links an explanatory variable and a target variable corresponding to the explanatory variable. Unsupervised learning is a method of generating a function from only explanatory variables. The separation hyperplane L (determinator) generated in this manner is a function of a computer program, and is stored, for example, in the RAM of the
≪判定処理≫
本発明の不良判定方法であって、事前処理、及び機械学習処理において得られた値等を用いて溶接が正常か否かを判定する処理である。
<< judgment processing >>
In the defect determination method of the present invention, it is processing to determine whether welding is normal or not by using values obtained in the pre-processing and the machine learning processing.
先ず、図9に示すように、判定するデータを取得する(ステップS21)。具体的には、ステップS21では、加工変位量である電流波形Xpを取得する。電流波形Xpは、物品11の品質に影響を与え経時的に変化する(図3参照。)。つまり、ステップ21は変位量取得工程であり、物品11の任意の加工工程である溶接工程における溶接開始から溶接終了までの電流波形Xp(加工変位量)を取得する。ここで、pは任意の整数であり、判定するデータの数である。なお、電流波形Xpは、例えば、溶接開始から溶接終了までの全てのデータが制御部10EのRAM等に一旦保存される。
First, as shown in FIG. 9, data to be determined is acquired (step S21). Specifically, in step S21, a current waveform Xp which is a processing displacement amount is acquired. The current waveform Xp affects the quality of the
次に、判定するデータから平均値H1〜Hmを減ずる(ステップS22)。具体的には、図10に示すように、ステップS2で得た平均値H1〜Hmを制御部10EのRAM等に一旦保存された電流波形Xpの単位時間毎の電流値Cp1〜Cpm(以降、電流値Cという)から減ずる。これにより、電流波形Xpの所定の時間T1〜Tmにおける電流値Cの平均値H1〜Hmからの差分値を得る。ここで、電流波形Xpにおける差分値は差分値Qp1〜Qpmとする。以降、差分値Qという。つまり、ステップS22は差分取得工程であり、溶接工程における溶接開始から溶接終了までの電流波形W1〜Wn(正常変位量)に対する電流波形Xp(加工変位量)の差分値Qを所定の時間T1〜Tm毎に取得する。
Next, the average values H1 to Hm are subtracted from the data to be determined (step S22). Specifically, as shown in FIG. 10, the average values H1 to Hm obtained in step S2 are converted to current values Cp1 to Cpm per unit time of the current waveform Xp temporarily stored in the RAM or the like of the
次に、平均標準偏差σに基づいた値より大きい差分値Qを抽出する(ステップS23)。具体的には、差分値QとステップS4で得た平均標準偏差σに基づいた値との大きさを比較する。そして、差分値Qが平均標準偏差σに基づいた値より小さい場合、この差分値Qをゼロにする。また、差分値Qが平均標準偏差σに基づいた値より大きい場合、差分値Qを保持する。こうして、平均標準偏差σに基づいた値より大きい差分値Qを抽出し、平均標準偏差σに基づいた値より小さい差分値Qを除外する。つまり、こうして抽出された差分値Qは、電流波形W1〜Wnの電流値Aから得た平均値H1〜Hmに対して、電流波形W1〜Wnから得た標準偏差S1〜Snの平均値である平均標準偏差σに基づいた値より離れている。こうして抽出された電流波形Xpの差分値Qの一例を図11(A)に示す。つまり、ステップS23は差分値除外工程であり、差分値Qの中から電流波形W1〜Wn(正常変位量)に対して所定の範囲である電流波形W1〜Wnから得た平均標準偏差σに基づいた範囲を所定の時間T1〜Tm毎に除外する。 Next, a difference value Q larger than the value based on the average standard deviation σ is extracted (step S23). Specifically, the magnitudes of the difference value Q and the value based on the average standard deviation σ obtained in step S4 are compared. Then, when the difference value Q is smaller than the value based on the average standard deviation σ, this difference value Q is made zero. If the difference value Q is larger than the value based on the average standard deviation σ, the difference value Q is held. Thus, the difference value Q larger than the value based on the average standard deviation σ is extracted, and the difference value Q smaller than the value based on the average standard deviation σ is excluded. That is, the differential value Q thus extracted is an average value of standard deviations S1 to Sn obtained from the current waveforms W1 to Wn with respect to the average values H1 to Hm obtained from the current values A of the current waveforms W1 to Wn. It is further than the value based on the average standard deviation σ. An example of the difference value Q of the current waveform Xp thus extracted is shown in FIG. That is, step S23 is a difference value exclusion step, and based on the average standard deviation σ obtained from the current waveforms W1 to Wn within a predetermined range with respect to the current waveforms W1 to Wn (normal displacement amount) among the difference values Q. Range is excluded every predetermined time T1 to Tm.
次に、判定するデータの特徴量を求める(ステップS24)。具体的には、図11(B)に示すように、電流波形Xpにおいて抽出値として抽出された差分値Qにおいて二乗和平方根の値を合計する。これにより、電流波形Xpにおいて抽出された差分値Qの絶対値の総和Rp(以降、総和Rpという)を得る。また、電流波形Xpにおいて抽出された差分値Qにおいて計算した二乗和平方根の値の内、最も大きな値が最大値Qp(max)(以降、最大値Qp(max)という)である。こうして得られたこれら総和Rp、及び最大値Qp(max)が電流波形Xpの特徴量Upである(図11(B)参照。)。つまり、ステップS24は第1計算工程であり、総和Rp、及び最大値Qp(max)を求める。特徴量Up(総和Rp、及び最大値Qp(max))は、その値がより大きくなるほど、電流波形Xpの電流値Cp1〜Cpmが平均値H1〜Hmからより乖離することを示す。 Next, the feature amount of the data to be determined is obtained (step S24). Specifically, as shown in FIG. 11B, the sum of squares is summed at the difference value Q extracted as the extraction value in the current waveform Xp. As a result, a sum Rp (hereinafter referred to as a sum Rp) of the absolute values of the difference values Q extracted in the current waveform Xp is obtained. Further, among the values of the root-sum-of-squares calculated in the difference value Q extracted in the current waveform Xp, the largest value is the maximum value Qp (max) (hereinafter referred to as the maximum value Qp (max)). The sum total Rp and the maximum value Qp (max) thus obtained are the feature amount Up of the current waveform Xp (see FIG. 11B). That is, step S24 is a first calculation step, and the sum total Rp and the maximum value Qp (max) are obtained. The feature amount Up (sum total Rp and maximum value Qp (max)) indicates that the current values Cp1 to Cpm of the current waveform Xp deviate more from the average values H1 to Hm as the values become larger.
次に、ステップS15で生成された分離超平面L(判定器)を読み込む(ステップS25)。具体的には、制御部10EのRAM等に保存されたコンピュータプログラムの関数である分離超平面L(判定器)が、CPUに読み込まれる。
Next, the separated hyperplane L (determinator) generated in step S15 is read (step S25). Specifically, a separation hyperplane L (determinator) which is a function of a computer program stored in the RAM or the like of the
次に、分離超平面L(判定器)と特徴量Upとを比較して、判定するデータが正常か否かを判定する(ステップS26)。具体的には、分離超平面L(判定器)は、図12に示すように、横軸に総和Rpをとり、縦軸に最大値Qp(max)をとった平面Jであって、総和Rp、及び最大値Qp(max)のそれぞれが正になる領域を2つの領域J1,J2に分割する線分として表される。この場合、特徴量Up(電流波形Xpの総和Rp、及び最大値Qp(max))が、分離超平面L(閾値)によって分割された一方の領域J1に位置するとき、電流波形Xpは良品と判定され、特徴量Up(電流波形Xpの総和Rp、及び最大値Qp(max))が、分離超平面L(閾値)によって分割された他方の領域J2に位置するとき、電流波形Xpは不良品と判定される。つまり、ステップS26は判定工程であり、ステップS24において求められた総和Rp、及び最大値Qp(max)が分離超平面L(閾値)から外れるか否かを判定する。なお、分離超平面Lの形は、図12に開示された形に限定されない。 Next, the separation hyperplane L (determiner) is compared with the feature amount Up to determine whether the data to be determined is normal (step S26). Specifically, as shown in FIG. 12, the separation hyperplane L (determinator) is a plane J having the sum total Rp on the horizontal axis and the maximum value Qp (max) on the vertical axis, and the sum Rp , And the maximum value Qp (max) is expressed as a line segment that divides the area where each becomes positive into two areas J1 and J2. In this case, when the feature amount Up (the sum Rp of the current waveform Xp and the maximum value Qp (max)) is located in one region J1 divided by the separation hyperplane L (threshold), the current waveform Xp is good. When the characteristic amount Up (the sum Rp of the current waveform Xp and the maximum value Qp (max)) is located in the other region J2 divided by the separation hyperplane L (threshold), the current waveform Xp is defective. It is determined that That is, step S26 is a determination step, and it is determined whether or not the total sum Rp and the maximum value Qp (max) obtained in step S24 deviate from the separation hyperplane L (threshold value). The form of the separation hyperplane L is not limited to the form disclosed in FIG.
また、ステップS26において、溶接時間Tendで総和Rpを除する。これにより得られた値Fは、単位時間(例えば1秒)に対する総和Rpの大きさを示すものである。つまり、ステップS26は第2計算工程も備えており、ステップS24において求められた総和Rpを溶接工程における溶接時間Tendで除する。これにより、例えば、この溶接装置1を用いて異なる溶接時間の溶接を実行した場合、溶接時間に影響されずに互いの値Fを区別することなく扱うことができる。こうして、判定処理を終了する。
In step S26, the total sum Rp is divided by the welding time Tend. The value F thus obtained indicates the magnitude of the total sum Rp with respect to a unit time (for example, one second). That is, step S26 also includes a second calculation step, and the sum total Rp obtained in step S24 is divided by the welding time Tend in the welding step. Thereby, for example, when welding at different welding times is performed using this
このように、この不良判定方法は、経時的に変化する電流波形Xpにおいて、電流波形W1〜Wnに対する差分値Qを所定の時間T1〜Tm毎に取得して、差分値Qの絶対値の総和Rp、及び差分値Qの絶対値の最大値Qp(max)を求め、この差分値Qの絶対値の総和Rp、及び差分値Qの絶対値の最大値Qp(max)を分離超平面L(閾値)から外れるか否かを判定している。つまり、差分値Qの絶対値の総和Rpにより全体の差分値を算出し、差分値Qの絶対値の最大値Qp(max)により最大の差分値を算出し、算出結果を分離超平面L(閾値)により判定することで、電流波形Xpが電流波形W1〜Wnに対し全体的に離間する場合だけでなく、電流波形Xpが電流波形W1〜Wnに対して局所的に離間する場合であっても異常として検出することができる。そのため、物品11対して溶接加工が正常に行われたか否かを精度よく判定できる。
As described above, in the defect determination method, in the current waveform Xp that changes with time, the difference value Q for the current waveforms W1 to Wn is obtained every predetermined time T1 to Tm, and the sum of the absolute values of the difference values Q is obtained. The maximum value Qp (max) of the absolute values of Rp and difference value Q is determined, and the sum Rp of the absolute values of difference value Q and the maximum value Qp (max) of the absolute values of difference value Q are separated into hyperplane L ( It is determined whether or not it deviates from the threshold). That is, the entire difference value is calculated by the sum Rp of the absolute values of the difference values Q, the maximum difference value is calculated by the maximum value Qp (max) of the absolute values of the difference values Q, and the calculation result is Not only the current waveform Xp is entirely separated from the current waveforms W1 to Wn, but also the case where the current waveform Xp is locally separated from the current waveforms W1 to Wn by determining based on the threshold). Can also be detected as abnormal. Therefore, it can be accurately determined whether or not the welding process is normally performed on the
したがって、本発明の不良判定方法は、物品11の加工が正常か否かを容易に判定することができる。
Therefore, the defect determination method of the present invention can easily determine whether the processing of the
また、この不良判定方法は、差分値Qの中から、電流波形W1〜Wnに対して電流波形W1〜Wnから得た平均標準偏差σに基づいた範囲を除外する差分値除外工程を備えている。このため、この不良判定方法は、物品11に対する溶接加工において発生する差分値Qが電流波形W1〜Wnから得た平均標準偏差σに基づいた範囲より離れていない場合には差分値Qを抽出しない。これによって、正常な加工を異常な加工と誤判定することを防ぐことができる。例えば、差分値Qとして微小なずれも累積されれば大きな差になる。しかし、この微小なずれは本来の正常な加工の範囲内であり、抽出すべきではない値である。正常な加工で発生する差分値Qから電流波形W1〜Wnに対して電流波形W1〜Wnから得た平均標準偏差σに基づいた範囲を除外することで、正常な加工を異常な加工であると誤判定することを防ぐものである。そして、こうして差分値Qの絶対値の総和Rpを求めると共に、差分値Qの絶対値の最大値Qp(max)を求めることによって、加工が正常に行われたか否かを精度よく判定できる。
Further, the defect determination method includes a difference value exclusion step of excluding a range based on the average standard deviation σ obtained from the current waveforms W1 to Wn from the difference values Q with respect to the current values W1 to Wn. . Therefore, this defect determination method does not extract the difference value Q when the difference value Q generated in the welding process on the
また、この不良判定方法の所定の範囲は、電流波形W1〜Wnから得た平均標準偏差σに基づいた範囲である。一般的に設備毎に正常な加工で発生する差分値Qのばらつきの範囲は異なるが、この不良判定方法は、電流波形W1〜Wnから得た平均標準偏差σを用いることで、所定の範囲を全体のばらつきに対して所望の割合に設定できる。これにより、差分値Qのばらつきの範囲が異なる設備に対しても、所定の範囲を変更しなくとも物品11に対する溶接加工が正常に行われたか否かを精度よく判定できる。
Further, the predetermined range of the defect determination method is a range based on the average standard deviation σ obtained from the current waveforms W1 to Wn. Generally, the range of variation of the difference value Q generated in normal processing is different for each facility, but in this failure determination method, a predetermined range is determined by using the average standard deviation σ obtained from the current waveforms W1 to Wn. It can be set to a desired ratio with respect to the overall variation. As a result, it is possible to accurately determine whether or not welding processing on the
また、この不良判定方法は、ステップS24において求められた差分値Qの絶対値の総和Rpを溶接工程における溶接時間Tendで減ずる第2計算工程を備えている。このため、この不良判定方法は、物品11の被溶接部11Cに対する溶接工程における溶接時間Tendの長さ(すなわち、溶接開始から溶接終了までの電流波形Xpの波形の長さ)を考慮しなくて済む。
The defect determination method also includes a second calculation step of reducing the sum Rp of the absolute values of the difference values Q determined in step S24 by the welding time Tend in the welding process. Therefore, this defect determination method does not take into consideration the length of welding time Tend in the welding process of
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施形態では、変位量として電流波形を取得しているが、変位量として電圧波形や被溶接部に対するトーチ部の移動量等を取得して用いても良い。また、これらの値を複合的に用いてもよい。
(2)実施形態では、平均標準偏差を1倍や2倍や3倍等に変更し、差分値との大きさを比較しているが、平均標準偏差を1倍より小さく変更しても良く、3倍より大きく変更しても良い。
(3)実施形態では、溶接加工を例示しているが、切削加工や折り曲げ加工等の他の加工であっても良い。
(4)実施形態では、トーチ部が移動機構によって被溶接部に沿って移動することが例示されているが、被溶接部をトーチ部に沿って移動させても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above with reference to the drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) In the embodiment, the current waveform is acquired as the displacement amount, but the voltage waveform or the movement amount of the torch portion with respect to the welded portion may be acquired and used as the displacement amount. Also, these values may be used in combination.
(2) In the embodiment, the average standard deviation is changed to 1 ×, 2 ×, 3 ×, etc. to compare the magnitude with the difference value, but the average standard deviation may be changed to less than 1 × , May be changed more than three times.
(3) In the embodiment, the welding process is illustrated, but other processes such as cutting process and bending process may be used.
(4) In the embodiment, the movement of the torch portion along the portion to be welded is exemplified by the moving mechanism, but the portion to be welded may be moved along the torch portion.
11…物品、L…分離超平面(閾値)、Q(Qp1〜Qpm)…差分値、Qp(max)…差分値の絶対値の最大値、Rp…差分値の絶対値の総和、Tend…溶接時間(加工時間)、Xp…電流波形(加工変位量)、σ…平均標準偏差(正常変位量から得た標準偏差)、W1〜Wn…複数の電流波形(正常変位量) 11 ... article, L ... separated hyperplane (threshold), Q (Qp1 to Qpm) ... difference value, Qp (max) ... maximum absolute value of difference value, Rp ... sum of absolute value of difference values, Tend ... welding Time (machining time), Xp ... current waveform (machining displacement amount), σ ... average standard deviation (standard deviation obtained from normal displacement amount), W1 to Wn ... multiple current waveforms (normal displacement amount)
Claims (4)
前記物品の任意の加工工程における前記物品の品質に影響を与え経時的に変化する加工変位量を取得する変位量取得工程と、
前記加工工程における前記正常変位量に対する前記加工変位量の差分値を単位時間毎に取得する差分取得工程と、
前記差分値の絶対値の総和、及び前記差分値の絶対値の最大値を求める第1計算工程と、
前記第1計算工程において求められた前記差分値の絶対値の総和、及び前記差分値の絶対値の最大値が閾値から外れるか否かを判定する判定工程と、
を備えていることを特徴とする不良判定方法。 A non-defective item data acquisition step of acquiring a normal displacement amount of the article which affects the quality of the article in any processing step of the article and changes over time;
A displacement amount acquisition step of acquiring a processing displacement amount which affects the quality of the article in an arbitrary processing step of the article and changes over time;
A difference acquisition step of acquiring, for each unit time, a difference value of the processing displacement amount with respect to the normal displacement amount in the processing step;
A first calculation step of obtaining a sum of absolute values of the difference values and a maximum value of the absolute values of the difference values;
A determination step of determining whether or not the sum of the absolute values of the difference values obtained in the first calculation step and the maximum value of the absolute values of the difference values deviate from a threshold value;
The defect determination method characterized by having.
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