JP5044806B2 - Real-time welding quality judgment device and judgment method - Google Patents
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Description
本発明はリアルタイム溶接品質判定置及び判定方法に関し、特に溶接中の溶接エネルギーの測定値にデジタル信号処理を施して基準値と比較するリアルタイム溶接品質判定装置及び判定方法に関する。 The present invention relates to a real-time welding quality determination apparatus and determination method, and more particularly to a real-time welding quality determination apparatus and a determination method for performing digital signal processing on a measured value of welding energy during welding and comparing it with a reference value.
化学反応、焼結、蒸着等の化学反応や物理化学的な反応(含む、加工)においては、良質の製品を得るために圧力、温度、雰囲気、電流、電圧等の反応に関係する各種の条件を適切に制御することが重要である。このため、近年のマイクロプロセッサ、パソコン等の発達の下、前記各種の条件を、デジタル的に処理して適切に制御する試みが広くなされつつある。 In chemical reactions such as chemical reactions, sintering, and vapor deposition, and physicochemical reactions (including processing), various conditions related to reactions such as pressure, temperature, atmosphere, current, and voltage in order to obtain high-quality products. It is important to control properly. For this reason, with the recent development of microprocessors, personal computers, etc., attempts are being made to digitally process and appropriately control the various conditions.
溶接においても、例えばアーク溶接であれば、検出した電流や電圧についてのアナログ信号をA/D変換してデジタル化し、デジタルフィルター等による処理を行ってインバータ等を、ひいては電流や電圧を適切に制御することがなされている(特許文献1、非特許文献1)。 Also in welding, for example, in arc welding, analog signals for detected currents and voltages are A / D converted and digitized, processed by digital filters, etc., and inverters, and thus currents and voltages are appropriately controlled. (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).
また、抵抗溶接において、溶接時間と強度の関係についてのデータを基に適切な溶接時間を設定し、さらに設定された溶接時間でなされた溶接に対する抜取り検査の結果を反映させることにより、溶接の強度をリアルタイムで判断する発明もなされている(特許文献2)。 In addition, in resistance welding, an appropriate welding time is set based on the data on the relationship between the welding time and strength, and the result of the sampling inspection for welding performed at the set welding time is reflected to reflect the welding strength. There is also an invention for judging the above in real time (Patent Document 2).
しかしながら、近年の溶接の精度、効率、コストに対するユーザーの要求は益々厳しくなってきており、前記の技術ではユーザーの厳しい要求を充たすには必ずしも充分とは言えなくなりつつある。 However, in recent years, user requirements for welding accuracy, efficiency, and cost have become increasingly severe, and the above-described technology is not necessarily sufficient to meet the strict requirements of users.
即ち、前記の特許文献1と非特許文献1に開示されている技術は、測定された電圧や電流のデジタル化された値を処理し、処理結果を基にインバータ等を、ひいては電圧や電流等を制御して、良好な溶接を得るための技術である。 That is, the techniques disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 process the digitized values of the measured voltage and current, and based on the processing result, the inverter and the like, and thus the voltage and current, etc. This is a technique for controlling the control to obtain good welding.
しかし、溶接の良否に関係するパラメータには、溶接速度、シールドガスの組成、TIG溶接であれば陰極の先端角やアーク長、その他溶接対象の板材や溶接棒の場所による不均一等多数あり、単に電圧や電流のみを監視しているだけでは、溶接の良否を判定するためには不充分である。 However, there are many parameters related to the quality of welding, such as the welding speed, the composition of the shielding gas, the tip angle of the cathode and the arc length in the case of TIG welding, and other non-uniformities depending on the location of the plate or welding rod to be welded. Simply monitoring only the voltage and current is not sufficient to determine the quality of the weld.
また、特許文献2に開示されている技術は、抵抗溶接を対象として、溶接時間だけで溶接の強度を管理している。しかし、このような溶接時間だけによる管理は、スポット溶接等には適用することが困難であり、また、電極チップの劣化による欠陥等、溶接時間以外の要因による品質の欠陥を探知することも困難である。 Moreover, the technique currently disclosed by patent document 2 manages the intensity | strength of welding only for welding time for resistance welding. However, such management based on welding time alone is difficult to apply to spot welding, etc., and it is also difficult to detect quality defects due to factors other than welding time, such as defects due to electrode tip deterioration. It is.
そこで、実際の溶接施工現場での溶接の品質管理は、例えばアーク溶接の場合には電流や電圧が予め定められた範囲内にあれば施工は問題が無いものと一応見做し、溶接が終了した後にサンプリングした箇所の非破壊検査や破壊検査を行っている。このため、溶接に何らかの欠陥が発生したことが判明するのは溶接が一応終了した後となる。そして、溶接の欠陥が発生していることが判明すれば、その時点で改めて当該欠陥箇所を手直したり、欠陥を有する製品を篩い分けして手直したり、電極チップを研磨したり交換したりする等の処理が必要となり、溶接の精度、作業効率、生産コスト等の面から難がある。 Therefore, for quality control of welding at the actual welding construction site, for example, in the case of arc welding, if the current and voltage are within a predetermined range, it is assumed that there is no problem with the construction, and the welding is finished. After that, non-destructive inspection and destructive inspection of the sampled part are performed. For this reason, it is only after the welding has been completed that some defects have been found in the welding. Then, if it is found that a welding defect has occurred, the defect part is reworked at that time, the defective product is screened and repaired, the electrode tip is polished or replaced, etc. This process is necessary, and there are difficulties in terms of welding accuracy, work efficiency, production cost, and the like.
さらに、無人溶接ライン等の溶接のシステムや規模の如何によっては、一旦欠陥が発生した後もそのまま溶接を続ければ、それ以降の全溶接箇所や全製品の調査や手直し等までが必要となることがある。この場合には、溶接の精度の維持、作業効率、生産コスト等に大きな悪影響を及ぼすこととなる。 Furthermore, depending on the welding system and scale, such as an unmanned welding line, once a defect has occurred, if welding continues as it is, it will be necessary to investigate and rework all subsequent welding locations and products. There is. In this case, the maintenance of welding accuracy, work efficiency, production cost, etc. will be greatly affected.
このため、リアルタイムによる欠陥の発生の発見等、溶接中にリアルタイムで品質を判定することが可能な技術の開発が望まれていた。 For this reason, development of a technique capable of determining quality in real time during welding, such as discovery of occurrence of defects in real time, has been desired.
本発明は以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、各処理単位における溶接中の電流と電圧等の溶接エネルギーに関係する物理量を測定し、測定した物理量をデジタル値とし、さらに当該溶接の品質の良否を的確に反映するように信号処理をし、得られた結果を基準値と比較して当該処理単位における溶接の品質をリアルタイムで判定する様にしたものである。以下、各請求項の発明を説明する。 The present invention has been made for the purpose of solving the above problems, and measures physical quantities related to welding energy such as current and voltage during welding in each processing unit, the measured physical quantities are digital values, and Signal processing is performed so as to accurately reflect the quality of the welding, and the obtained result is compared with a reference value to determine the welding quality in the processing unit in real time. The invention of each claim will be described below.
請求項1に記載の発明は、
溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する複数種類の物理量を測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した複数種類の物理量を、連続溶接であれば単位処理時間毎に、スポット溶接であればスポット毎に、リアルタイムかつ所定の手順で、各種類毎に、多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化された各種類のサンプリングデータを、当該溶接の種類、条件に応じてリアルタイムかつ正規化を含む所定の手順で、1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記各種類のサンプリングデータからなる多次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記ベクトル表現部により表現された1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルとリアルタイムかつ所定の手順で比較し、当該単位処理時間あるいは当該スポットの溶接の品質を判定する品質判定部と、
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention described in claim 1
A physical quantity measuring unit that measures a plurality of types of physical quantities related to the welding energy of the welding location during welding;
A plurality of kinds of physical quantities the physical quantity measuring section is measured for each unit processing time if continuous welding, if spot welding for each spot, real-time and in a predetermined procedure, for each type, a large number of digitized Physical quantity digitizing section for sampling data,
A sampling data one-dimensionalization unit that converts each type of digitized sampling data into one-dimensional data in a predetermined procedure including real-time and normalization according to the type and condition of the welding,
A vector expression unit that expresses multidimensional sampling data composed of each type of sampling data, which is made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit, as a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including real-time and dimensional reduction. When,
A quality determination unit that compares the one-dimensional sampling vector expressed by the vector expression unit with a vector serving as an evaluation reference in real time in a predetermined procedure, and determines the unit processing time or the welding quality of the spot;
It is the real-time welding quality judgment apparatus characterized by having.
本請求項の発明は、基本的には、電流、電圧等の溶接に重大な影響を及ぼす複数種類の物理量を測定し、測定値について溶接の品質を特徴付けて抽出する為のデジタル信号処理を行い、処理された信号を評価することにより溶接の品質の判定を行うものである。 The invention of this claim is basically a digital signal processing for measuring a plurality of physical quantities that have a significant effect on welding, such as current and voltage, and characterizing and extracting the quality of the measured values. And determining the quality of the weld by evaluating the processed signal.
具体的には、まず、溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する電流、電圧等複数種類の物理量を測定し、その後、各種類毎に、この物理量を連続溶接であれば単位処理時間毎に、スポット溶接であればスポット毎に、多数のデジタル化されたサンプリングデータとする。次いで、デジタル化された各種類のサンプリングデータを、溶接の種類、条件に応じて正規化を含む手順で1次元データとし、さらに、各種類の1次元データからなる多次元のサンプリングデータを次元縮退を含む手順で1次元のサンプリングベクトルとする。その後、得られた1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルと比較して、当該単位処理時間あるいは当該スポットの溶接の品質を判定する。 Specifically, first, during welding, a plurality of types of physical quantities such as current and voltage related to the welding energy of the welded part are measured, and then, for each type , if these physical quantities are continuous welding, each unit processing time. , if spot welding for each spot, a large number of digitized sampling data. Next, each type of digitized sampling data is converted into one-dimensional data by a procedure including normalization according to the type and condition of welding, and further, multidimensional sampling data consisting of each type of one-dimensional data is dimensionally reduced. A one-dimensional sampling vector is obtained by a procedure including Thereafter, the obtained one-dimensional sampling vector is compared with a vector serving as an evaluation criterion to determine the unit processing time or the welding quality of the spot.
このように、本請求項の発明に係るリアルタイム溶接品質判定装置は、リアルタイムに、溶接エネルギーに関係する複数種類の物理量を測定してデジタル化し、変化やばらつきあるいは異常の発生を捉えやすくするために正規化を含む手順で1次元データとし、各種類の物理量の1次元データからなる多次元のデータを次元縮退により1次元のベクトルとする処理を行っている。このため、多くの情報が、最終的に1次元のベクトルとされているため、予め作成されている評価基準のベクトルとの比較を極めて容易に行うことができる。 As described above, the real-time welding quality determination device according to the present invention measures and digitizes a plurality of types of physical quantities related to welding energy in real time so that changes, variations, or occurrences of abnormalities can be easily detected. A process including normalization is performed to obtain one-dimensional data, and multidimensional data composed of one-dimensional data of various types of physical quantities is converted to a one-dimensional vector by dimensional reduction. For this reason, since a lot of information is finally made into a one-dimensional vector, it is very easy to compare with a preliminarily created evaluation criterion vector.
そして、上記の処理は、測定可能な物理量であれば、種類は限定されないため、多種多様な溶接に広く適用することができる。 The above processing is not limited as long as it is a physical quantity that can be measured, and thus can be widely applied to various types of welding.
従って、溶接中に欠陥が発生すればリアルタイムで容易に欠陥の発生を知ることができる等、溶接の種類を問わず、溶接中にリアルタイムで品質を高い精度で判定することが可能となる。そして、溶接の品質の管理が大きく改善され、溶接の精度、効率、コストが大きく向上する。 Therefore, it is possible to determine the quality with high accuracy in real time during welding regardless of the type of welding, for example, if a defect occurs during welding, the occurrence of the defect can be easily known in real time. And the quality control of welding is greatly improved, and the accuracy, efficiency and cost of welding are greatly improved.
なお、詳細は後記の「発明を実施するための形態」において説明するが、本請求項に用いられている主要な用語について予め説明する。 The details will be described later in “DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION”, but the main terms used in the claims will be described in advance.
まず、本請求項に言う「リアルタイム」には、実用上リアルタイムとされる場合も含まれ、計算機における他の処理の都合、例えば多数の溶接が同時並行でなされている場合における他の溶接箇所のチェック、単位処理時間の長さ等から定まる制限、その他工場や溶接設備全体における他の機械設備や工程の都合から定まる制約等から、装置の応答に2、3秒程度の遅れがある場合も含まれる。 First, the term “real time” as used in this claim includes a case where it is considered to be real time in practice, and the convenience of other processing in the computer, for example, other welding locations in the case where a large number of weldings are performed simultaneously in parallel. Including cases where there is a delay of about 2 or 3 seconds due to restrictions such as checking, the length of unit processing time, and other restrictions determined by the convenience of other machinery and processes in the factory and welding equipment as a whole. It is.
次に、「溶接エネルギーに関係する複数種類の物理量を測定する」には、電流、電圧等の電気的エネルギーに関係する物理量を測定することだけでなく、レーザ溶接における照射エネルギー等の光エネルギーに関係する物理量の測定等も含まれる。このため、例えば、レーザ溶接であれば、同じくレーザ照射器と同軸の光モニターでレーザ光の所定の一部の強度をフォトカプラーで測定したり、溶接箇所からの光(反射光等)を測定したりすることも含まれる。 Next, “measuring multiple types of physical quantities related to welding energy” includes not only measuring physical quantities related to electrical energy such as current and voltage, but also light energy such as irradiation energy in laser welding. Measurement of related physical quantities is also included. For this reason, for example, in the case of laser welding, the intensity of a predetermined part of the laser beam is measured with a photocoupler using a light monitor coaxial with the laser irradiator, and the light (reflected light, etc.) from the welding location is measured. It also includes doing.
「単位処理時間」とは、溶接の種類や信号の変化の状況等に応じて適宜設定される測定の基礎単位となる時間を言う。そして、単位時間あたりのデータ数は一定とされ、信号の変化が比較的大きい被覆アーク溶接等の交流溶接やパルス溶接においては、単位時間(1秒)あたりのデータ数を8000として、単位処理時間(基礎単位)は、例えば、0.5秒に設定される。逆に、信号の変化が小さい場合には、単位処理時間を例えば1秒と大きく設定する(即ち、データ数を多くする)ことにより、良否の識別が容易となり、後述する学習識別の精度が良くなる。 The “unit processing time” refers to a time that is a basic unit of measurement that is appropriately set according to the type of welding, the state of signal change, and the like. The number of data per unit time is constant, and in AC welding and pulse welding such as coated arc welding where the signal change is relatively large, the number of data per unit time (1 second) is set to 8000, and the unit processing time. The (basic unit) is set to 0.5 seconds, for example. On the other hand, when the change in the signal is small, the unit processing time is set to a large value, for example, 1 second (that is, the number of data is increased), thereby facilitating the quality determination and improving the accuracy of learning identification described later. Become.
また、「多数のデジタル化されたサンプリングデータ」の具体的な数としては、スポット溶接であれば好ましくは60以上であり、さらに好ましくは90以上である。連続溶接であれば、0.5秒当たり2000以上、好ましくは4000以上、さらに好ましくは8000以上である。 Further, the specific number of “a large number of digitized sampling data” is preferably 60 or more, and more preferably 90 or more in the case of spot welding. If it is continuous welding, it is 2000 or more per 0.5 second, Preferably it is 4000 or more, More preferably, it is 8000 or more.
「物理量の測定」は、連続的かつアナログ的に行われるのが通常であり、物理量デジタル化部によりアナログ値がデジタル化される。デジタル化することにより、後述する計算機による処理において、溶接方法に応じた特徴を容易に抽出することができる。なお、可能であれば、直接デジタル値で物理量を取得しても良い。 “Measurement of physical quantity” is usually performed continuously and in an analog manner, and an analog value is digitized by a physical quantity digitizing unit. By digitizing, it is possible to easily extract features according to the welding method in the processing by a computer to be described later. If possible, the physical quantity may be acquired directly as a digital value.
「多数のデジタル化されたサンプリングデータ」とは、前記基礎単位でサンプリングされたデータを指すが、測定値を単にデジタル値としたデータだけでなく、交流電源の電圧の様にプラスマイナスがある測定値の絶対値を取ったり、特定のノイズを除去したりする処理が施されたデータも含まれる。 “A large number of digitized sampling data” refers to data sampled in the basic unit, but is not only data with measured values as digital values, but measurements with positive and negative values such as the voltage of an AC power supply. Also included is data that has been processed to take absolute values or remove specific noise.
「サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされる」とは、物理量デジタル化部で作成された複数種類の物理量についての多数のデジタル化されたサンプリングデータが、各種類の物理量について1次元化されることを指す。 “The sampling data is converted into one-dimensional data by the one-dimensionalization unit” means that a large number of digitized sampling data for a plurality of types of physical quantities created by the physical quantity digitizing unit is converted into one-dimensional for each type of physical quantity. To be done.
本請求項に言う「正規化」とは、ある種類の物理量、例えば、電流(S1)を時系列で順にx1からxNまでの合計N個のデジタル化されたサンプリングデータとしたときに、S1(i)=xi/s(ここにi=1からNまで)で示されるN個のデータとすることを指す。なお、sはx1からxNからなるデジタル化されたサンプリングデータの標準偏差である。 The term “normalization” as used in this claim means that when a certain kind of physical quantity, for example, current (S1) is converted into a total of N digitized sampling data from x1 to xN in time series, S1 ( i) It means that N pieces of data represented by = xi / s (where i = 1 to N) are used. Note that s is a standard deviation of digitized sampling data composed of x1 to xN.
「サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記各種類のサンプリングデータからなる多次元のサンプリングデータ」とは、前記の電流と異なる他の種類の物理量、例えば抵抗(S2)等についても、同様に1次元化されて、各サンプリング点が、S1、S2等の複数の種類の、即ち多次元のサンプリングデータとして示されたデータを指す。 “Multi-dimensional sampling data composed of each type of sampling data made into one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit” means other types of physical quantities different from the current, such as resistance (S2). Similarly, the data is made one-dimensional and each sampling point indicates data indicated as a plurality of types of sampling data such as S1 and S2, that is, multidimensional sampling data.
「1次元のサンプリングベクトルとして表現する」とは、多次元のサンプリングデータで示されている各サンプリング点が、ベクトル表現部により溶接の品質の良否を表す1種類の数値として示される(表現される)ことを指す。 “Represent as a one-dimensional sampling vector” means that each sampling point indicated by multi-dimensional sampling data is expressed (expressed) as one type of numerical value indicating the quality of welding by the vector expression unit. ).
「表現された1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルとリアルタイムかつ所定の手順で比較し」とは、各サンプリング点についての1次元のサンプリングベクトルを、所定の手順として例えば平均値を取る等の処理を行って得た数値を、評価基準となるベクトルと比較することを指す。 “Comparing the expressed one-dimensional sampling vector with a vector serving as an evaluation criterion in real time in a predetermined procedure” means, for example, taking an average value of the one-dimensional sampling vector for each sampling point as a predetermined procedure, etc. This means that the numerical value obtained by performing the process is compared with a vector serving as an evaluation criterion.
なお、本発明のリアルタイム溶接品質判定装置は、所定の判定基準の記録部、入力部等を有しているのは勿論である。 Of course, the real-time welding quality determination apparatus of the present invention includes a recording unit, an input unit, and the like for predetermined determination criteria.
請求項2に記載の発明は、
前記物理量測定部は、
測定する溶接箇所の溶接エネルギーに関係する複数種類の物理量として電流及び電圧を測定する物理量測定部であることを特徴とする請求項1に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention described in claim 2
The physical quantity measuring unit is
The real-time welding quality determination device according to claim 1, wherein the real-time welding quality determination device is a physical quantity measuring unit that measures current and voltage as a plurality of types of physical quantities related to the welding energy of a welding location to be measured.
本請求項の発明においては、溶接中に測定が容易であり、通常、一定値や一定の範囲に制御される電流と電圧を測定することにより、リアルタイムで溶接の品質を判定することが可能となるため、特別な測定装置を設置することなく溶接の品質を管理することができ溶接の精度、効率、コストが向上する。 In the invention of this claim, it is easy to measure during welding, and it is usually possible to determine the quality of welding in real time by measuring current and voltage controlled to a constant value or a certain range. Therefore, the quality of welding can be managed without installing a special measuring device, and the accuracy, efficiency, and cost of welding are improved.
請求項3に記載の発明は、
前記物理量デジタル化部は、
前記所定の手順の1つとして、前記物理量測定部が測定した電流及び電圧から対応する抵抗を算出し、
さらに、前記電流と算出した抵抗について、それぞれを多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部であることを特徴とする請求項2に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention according to claim 3
The physical quantity digitizing unit
As one of the predetermined procedures, the corresponding resistance is calculated from the current and voltage measured by the physical quantity measurement unit,
The real-time welding quality determination device according to claim 2, wherein the current and the calculated resistance are physical quantity digitizing units that use a large number of digitized sampling data.
本請求項の発明においては、溶接中に測定した電流と電圧から抵抗を求め、抵抗と電流で監視するため、抵抗溶接等の品質判定に適したものとなる。 In the invention of this claim, the resistance is obtained from the current and voltage measured during welding and is monitored by the resistance and current, so that it is suitable for quality judgment such as resistance welding.
請求項4に記載の発明は、
前記サンプリングデータ1次元化部は、
前記デジタル化された各種類のサンプリングデータを、当該溶接の種類、条件に応じてリアルタイムかつ正規化を含む所定の手順で1次元データとする際に、(1)何れかの種類のサンプリングデータに重み付けを行なう処理、(2)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理の少なくとも1つの処理を行なうサンプリングデータ1次元化部であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention according to claim 4
The sampling data one-dimensionalization unit
When each type of digitized sampling data is converted into one-dimensional data in a predetermined procedure including normalization according to the type and condition of the welding, (1) any type of sampling data 2. A sampling data one-dimensionalization unit that performs at least one of a weighting process and (2) a process of discarding sampling data at a measurement location where a digital value is known to change suddenly in advance. A real-time welding quality determination apparatus according to claim 3.
本請求項の発明においては、正規化を含む所定の手順で1次元データとする際に、溶接の種類等に応じて(1)何れかの種類のサンプリングデータに重み付けを行なう処理、(2)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理の少なくとも1つの処理を行なうため、当該溶接において品質に問題が生じた場合に、その特徴を抽出し易くなる。 In the present invention, when the one-dimensional data is obtained by a predetermined procedure including normalization, (1) a process of weighting any kind of sampling data according to the type of welding or the like, (2) Since at least one process of discarding the sampling data of the measurement location where the digital value has been known to change suddenly in advance is performed, it is easy to extract the characteristics when a problem occurs in quality in the welding.
なお、何れのサンプリングデータにどの程度の重み付けを行うかは、各溶接の種類に基づき行われるが、例えば、抵抗溶接であれば抵抗に3倍程度の重み付けがなされる。 Note that how much weighting is performed on which sampling data is performed based on each type of welding. For example, in the case of resistance welding, the resistance is weighted about three times.
また、予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所としては、例えばスポット溶接の場合、最初と最後の箇所が挙げられる。 In addition, as the measurement locations where the digital value is known to change suddenly in advance, for example, in the case of spot welding, the first and last locations can be cited.
請求項5に記載の発明は、
前記ベクトル表現部は、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記各種類のサンプリングデータからなる多次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現する際に、次元縮退を行なうのに先立って、(1)何れかの種類のサンプリングデータに重み付けを行なう処理、(2)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理、(3)予め品質判定に用いるのに好ましいと判明している測定箇所のサンプリングデータを用いる処理の少なくとも1つの処理を行なうベクトル表現部であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention described in claim 5
The vector expression unit is:
When expressing multi-dimensional sampling data composed of each type of sampling data that is made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit as a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including real-time and dimensional reduction, Prior to performing dimension reduction, (1) a process for weighting any kind of sampling data, (2) a process for discarding sampling data at a measurement location where a digital value is known to change suddenly in advance, (3) 5. The vector expression unit for performing at least one of processing using sampling data of a measurement location that has been proved to be preferable for use in quality determination in advance. This is a real-time welding quality judgment device.
本請求項の発明においては、次元縮退を行なうに先立って、(1)何れかの種類のサンプリングデータに重み付けを行なう処理、(2)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理、(3)予め品質判定に用いるのに好ましいと判明している測定箇所のサンプリングデータを用いる処理の少なくとも1つの処理を行なうため、当該溶接において品質に問題が生じた場合に、その特徴をより抽出し易くなる。 In the present invention, prior to dimensional reduction, (1) a process for weighting any kind of sampling data, and (2) sampling data at a measurement location that has been previously known to have a sudden change in digital value. (3) Since at least one of the processes using the sampling data of the measurement location that has been found to be preferable for quality determination in advance is performed, if there is a quality problem in the welding, Features can be extracted more easily.
なお、「(1)何れかの種類へのサンプリングデータへの重み付けを行う処理と(2)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理」は、サンプリングデータ1次元化部でなされた場合にはベクトル表現部ではなされないこととなる。 In addition, “(1) a process for weighting any kind of sampling data and (2) a process for discarding sampling data at a measurement location where a digital value is known to change suddenly” are converted into one-dimensional sampling data. If it is done in the part, it is not done in the vector expression part.
また、「予め品質判定に用いるのに好ましいと判明している測定箇所のサンプリングデータを用いる処理」とは、1次元データとされた前記各種類のサンプリングデータの殆どが、例えば90%以上が、同一値をとる場合にその値を採用したり、極狭い範囲に分布する場合にその範囲の中心値を採用したりする等の処理を指す。 In addition, “processing using sampling data of a measurement location that has been found to be preferable for quality determination in advance” means that most of each type of sampling data that is one-dimensional data, for example, 90% or more, This refers to processing such as adopting the same value when taking the same value, or adopting the center value of the range when distributed in an extremely narrow range.
請求項6に記載の発明は、
前記品質判定部は、溶接の種類、条件に応じた評価基準となるベクトルを保持しており、
前記物理量測定部、物理量デジタル化部、サンプリングデータ1次元化部、ベクトル表現部は、それぞれが前記溶接の種類、条件に応じた処理を行う様になされており、
ユーザーが品質判定を行なう溶接の種類、条件を入力する判定対象溶接入力部と、
前記物理量測定部、物理量デジタル化部、サンプリングデータ1次元化部、ベクトル表現部及び品質判定部に、前記判定対象溶接入力部に入力された溶接の種類、条件に応じた処理を行わせる制御部と、
を有していることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention described in claim 6
The quality determination unit holds a vector that is an evaluation standard according to the type and condition of welding,
The physical quantity measurement unit, the physical quantity digitization unit, the sampling data one-dimensionalization unit, and the vector expression unit are each configured to perform processing according to the type and condition of the welding,
The welding input part to be judged for inputting the type and conditions of the welding for which the user performs quality judgment,
A control unit that causes the physical quantity measurement unit, the physical quantity digitization unit, the sampling data one-dimensionalization unit, the vector expression unit, and the quality determination unit to perform processing according to the type and condition of the welding input to the determination target welding input unit When,
6. The real-time welding quality determination device according to claim 1, wherein the real-time welding quality determination device is provided.
本請求項の発明においては、品質判定部が、溶接の種類、条件に応じた評価基準となるベクトルを予め保持しており、評価基準をユーザーにおいて新たに作成する必要がないため、本装置の実用性が大きく増加することとなる。即ち、予め評価基準データが入力された便利な装置としてユーザーに提供することができる。 In the invention of this claim, the quality determination unit holds in advance a vector as an evaluation standard according to the type and condition of welding, and it is not necessary for the user to newly create an evaluation standard. Practicality will be greatly increased. That is, it can be provided to the user as a convenient device in which the evaluation reference data is input in advance.
請求項7に記載の発明は、
前記溶接箇所の溶接エネルギーは、電気的エネルギーまたは光エネルギーであって、
前記電気的エネルギーは、アーク溶接、抵抗溶接、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、アップセット溶接、フラッシュ溶接において用いられ、
前記光エネルギーは、レーザ溶接において用いられる
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention described in claim 7
The welding energy of the welding location is electrical energy or light energy,
The electrical energy is used in arc welding, resistance welding, electroslag welding, electron beam welding, upset welding, flash welding,
The said light energy is used in laser welding, It is a real-time welding quality determination apparatus in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
本発明に用いられる溶接エネルギーとしては、代表的には、電気的エネルギーや光エネルギーが挙げられる。電気的エネルギーが採用される溶接としては、アーク溶接、抵抗溶接、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、アップセット溶接、フラッシュ溶接等が挙げられ、光エネルギーが採用される溶接としては、レーザ溶接が挙げられるが、これらの溶接に限らず、各溶接の種類に応じて、電気的エネルギー、光エネルギーが適宜選択されて、採用される。 The welding energy used in the present invention typically includes electrical energy and light energy. Examples of the welding in which electrical energy is adopted include arc welding, resistance welding, electroslag welding, electron beam welding, upset welding, flash welding, and the like, and welding in which light energy is adopted includes laser welding. However, the present invention is not limited to these weldings, and electrical energy and light energy are appropriately selected and adopted according to the type of each welding.
請求項8に記載の発明は、
スポット溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する複数種類の物理量として、当該スポット溶接における電流及び電圧を測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した電流及び電圧から対応する抵抗を算出し、さらに、前記電流と算出した抵抗について、リアルタイムかつ所定の手順で、多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化された2種類のサンプリングデータを、リアルタイムかつ正規化を行って1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記電流のサンプリングデータと、2〜4倍の重み付けを行った抵抗のサンプリングデータとからなる2次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を行う処理、またはこれに加えて、(1)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理、(2)予め品質判定に用いるのに好ましいと判明している測定箇所のサンプリングデータを用いる処理の何れか一方を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記表現された1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルとリアルタイムかつ所定の手順で比較し、当該スポットの溶接の品質を判定する品質判定部と、
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention according to claim 8 provides:
A physical quantity measuring unit that measures current and voltage in the spot welding as a plurality of kinds of physical quantities related to the welding energy of the welding spot during spot welding,
A physical quantity digitizing unit that calculates a corresponding resistance from the current and voltage measured by the physical quantity measuring unit, and further converts the current and the calculated resistance into a large number of digitized sampling data in a predetermined procedure; ,
A sampling data one-dimensionalization unit that normalizes the two types of digitized sampling data and normalizes them into one-dimensional data;
Two-dimensional sampling data composed of the sampling data of the current made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit and the sampling data of the resistor weighted 2 to 4 times is subjected to dimensional reduction in real time. Processing, or in addition to this, (1) processing of discarding sampling data at a measurement location that has been previously known to have a sudden change in digital value, and (2) sampling at a measurement location that has been previously determined to be preferable for quality judgment. A vector expression unit that represents a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including any one of processes using data;
A quality determination unit that compares the expressed one-dimensional sampling vector with a vector serving as an evaluation criterion in real time and in a predetermined procedure, and determines the quality of welding of the spot;
It is the real-time welding quality judgment apparatus characterized by having.
本請求項の発明は、スポット溶接の場合における特に好ましい形態の装置を規定するものである。
本請求項の発明においては、スポット溶接中に電流及び電圧を測定し、測定した電流及び電圧から対応する抵抗を算出し、さらに、電流と算出した抵抗を対象にして、リアルタイムで、かつ正規化、重み付け、次元縮退等の処理を行って1次元のサンプリングベクトルとし、評価基準となるベクトルとの比較がなされるため、スポット溶接のリアルタイムでの品質の管理が的確になし得ることとなる。
The invention of this claim defines a particularly preferred form of apparatus in the case of spot welding.
In the present invention, the current and voltage are measured during spot welding, the corresponding resistance is calculated from the measured current and voltage, and the current and the calculated resistance are targeted in real time and normalized. Further, since processing such as weighting and dimensional reduction is made into a one-dimensional sampling vector and compared with a vector serving as an evaluation reference, the quality management of spot welding in real time can be accurately performed.
請求項9に記載の発明は、
連続溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する複数種類の物理量として、単位処理時間毎に電流及び電圧を測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した電流と電圧について、または前記物理量測定部が測定した電流と前記電流及び電圧から算出された抵抗について、リアルタイムかつ所定の手順で、多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化された2種類のサンプリングデータを、リアルタイムかつ正規化を行って1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記電流のサンプリングデータと、前記電圧または前記抵抗のサンプリングデータとからなる2次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を行う処理、またはこれに加えて次元縮退に先立って一方へ2〜4倍の重み付けを行う処理を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記表現された1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルとリアルタイムかつ所定の手順で比較し、当該単位処理時間の溶接の品質を判定する品質判定部と、
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention according to claim 9 is:
As a plurality of types of physical quantities related to the welding energy of the welding location during continuous welding, a physical quantity measuring unit that measures current and voltage every unit processing time;
For the current and voltage measured by the physical quantity measuring unit, or the current calculated by the physical quantity measuring unit and the resistance calculated from the current and voltage, a large number of digitized sampling data is obtained in a predetermined procedure in real time. Physical quantity digitization department,
A sampling data one-dimensionalization unit that normalizes the two types of digitized sampling data and normalizes them into one-dimensional data;
A process for performing two-dimensional sampling data composed of the sampling data of the current made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit and the sampling data of the voltage or the resistance in real time and dimensional degeneration; In addition, a vector expression unit that represents a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including a process of performing weighting of 2 to 4 times on one side prior to dimensional reduction,
A quality determination unit that compares the expressed one-dimensional sampling vector with a vector serving as an evaluation criterion in real time and in a predetermined procedure, and determines the quality of welding in the unit processing time;
It is the real-time welding quality judgment apparatus characterized by having.
本請求項の発明は、連続溶接の場合における特に好ましい形態の装置を規定するものである。
本請求項の発明においては、連続溶接中に単位処理時間毎に電流及び電圧を測定し、測定した電流と、電圧または前記電流及び電圧から算出された抵抗とを対象にして、リアルタイムで、かつ正規化、重み付け、次元縮退等の処理を行って1次元のサンプリングベクトルとし、評価基準となるベクトルとの比較がなされるため、連続溶接中に単位処理時間毎スポット溶接のリアルタイムでの品質の管理が的確になし得ることとなる。
The claimed invention defines a particularly preferred form of apparatus in the case of continuous welding.
In the present invention, the current and voltage are measured every unit processing time during continuous welding, and the measured current and the voltage or the resistance calculated from the current and voltage are targeted in real time, and Normalization, weighting, dimensional reduction, etc. are processed into a one-dimensional sampling vector and compared with the evaluation standard vector, so the quality control in real time of spot welding per unit processing time during continuous welding Can be achieved accurately.
請求項10に記載の発明は、
品質判定部は、評価基準となるベクトルとして、
ユーザーから入力された請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置のベクトル表現部により表現された同一種類、同一条件での一定数の溶接に関する1次元のサンプリングベクトルと、当該1次元のサンプリングベクトルに対応する溶接の品質に関するデータとから、所定の学習規則に基づいて算出されたベクトルを、当該同一種類、同一条件における溶接の評価基準となるベクトルとして用いていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The invention according to claim 10 is:
The quality judgment unit, as a vector as an evaluation criterion,
A one-dimensional sampling vector related to a constant number of welds of the same type and the same condition expressed by the vector expression unit of the real-time welding quality determination device according to any one of claims 1 to 9 input from a user; The use of a vector calculated based on a predetermined learning rule from the data relating to the quality of welding corresponding to the one-dimensional sampling vector as a vector serving as an evaluation criterion for welding in the same type and under the same conditions. The real-time welding quality judgment device according to any one of claims 1 to 9, wherein the real-time welding quality judgment device is characterized.
本請求項の発明は、ユーザーが予め有している溶接に関するデータを入力して作成した評価基準を用いるものである。具体的には、同一種類、同一条件での一定数の溶接に関する1次元のサンプリングベクトルと、当該1次元のサンプリングベクトルに対応する溶接の品質に関するデータとから、所定の学習規則に基づいて算出されたベクトルを当該同一種類、同一条件における溶接の評価基準となるベクトルとする。このようなユーザーのデータを用いて学習規則に基づいて算出した評価基準を用いることにより、ユーザーが有しているデータや知識が反映されたより正確な判定が可能となる。 The invention of this claim uses an evaluation standard created by inputting data relating to welding that the user has in advance. Specifically, it is calculated based on a predetermined learning rule from a one-dimensional sampling vector relating to a certain number of weldings of the same type and under the same conditions and data relating to the quality of welding corresponding to the one-dimensional sampling vector. These vectors are used as the evaluation criteria for welding under the same type and conditions. By using the evaluation standard calculated based on the learning rule using such user data, it is possible to perform more accurate determination reflecting the data and knowledge possessed by the user.
請求項11に記載の発明は、
請求項1ないし請求項10のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置を用いてリアルタイムに溶接の品質を判定することを特徴とするリアルタイム溶接品質判定方法である。
The invention according to claim 11
A real-time welding quality judgment method characterized in that the quality of welding is judged in real time using the real-time welding quality judgment device according to any one of claims 1 to 10.
本請求項の発明は、装置の発明である請求項1ないし請求項10の何れかに記載の発明を、方法の発明として捉えたものである。 The invention of this claim is the invention of the device according to any one of claims 1 to 10 which is an invention of a device, and is regarded as a method invention.
本発明においては、溶接中に欠陥が発生すればリアルタイムで欠陥の発生を発見する等、溶接中にリアルタイムで品質を判定することが可能な技術を提供することができるため、溶接の品質の管理が大きく改善され、溶接の精度、作業効率、生産コスト等が大きく向上する。 In the present invention, it is possible to provide a technology capable of determining the quality in real time during welding, such as finding the occurrence of a defect in real time if a defect occurs during welding, so that the quality control of the welding can be provided. This greatly improves welding accuracy, work efficiency, production costs, and the like.
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.
はじめに、図1に、本発明のリアルタイム溶接品質判定の基本的な処理を示す。図1に示す様に、本発明においては溶接が連続的になされている最中に、電流、電圧等の溶接エネルギーに関係する事項を測定し、測定値を処理単位時間毎に次元の縮退を含むデジタル信号処理し、溶接の品質に結び付いた特徴を強調して表現したベクトルとして抽出し、抽出結果を当該溶接の基準とリアルタイムに比較して各処理単位時間の溶接の品質を判定する。 First, FIG. 1 shows a basic process of real-time welding quality determination according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the present invention, while welding is continuously performed, items related to welding energy such as current and voltage are measured, and the measured values are reduced in dimension every processing unit time. Including digital signal processing, extracting as a vector expressing the features associated with the quality of the welding, and comparing the extracted result with the welding standard in real time to determine the quality of the welding in each processing unit time.
(第1の実施の形態)
本第1の実施の形態は、自動車の製造ライン等において行なわれている抵抗溶接を用いた多数のスポット溶接を連続して行う連続打点溶接におけるリアルタイムでの溶接の品質管理に関する。このため、溶接の良否の判定は、線上に連続してなされる溶接と異なり、各スポットを単位としてなされる。
(First embodiment)
The first embodiment relates to quality control of welding in real time in continuous spot welding in which a number of spot weldings using resistance welding performed in an automobile production line or the like are continuously performed. For this reason, the quality of welding is judged in units of each spot, unlike welding continuously performed on a line.
1.デジタル信号化処理:
はじめに、各スポット溶接において、高速で多数サンプリングして測定された溶接時の電流と電圧に関するデジタル値のデジタル信号化(DSP:Digital Signal Processing)について説明する。
1. Digital signal processing:
First, in each spot welding, digital signal processing (DSP: Digital Signal Processing) of a digital value related to current and voltage during welding measured by sampling at high speed will be described.
図2に、スポット溶接における電流あるいは電圧を縦軸、時間を横軸とした際のアナログデータの例を示す。なお、図2の細線は電流(A)を、太線は電圧(mV)を示し、横軸は60サイクルの交流のサイクル数を示す。 FIG. 2 shows an example of analog data when the vertical axis represents current or voltage in spot welding and the horizontal axis represents time. The thin line in FIG. 2 indicates current (A), the thick line indicates voltage (mV), and the horizontal axis indicates the number of alternating cycles of 60 cycles.
デジタル値は、例えば図2に示すアナログデータから横軸(時間軸)に対して等間隔で縦軸の電流と電圧の値を90箇所、等時間間隔で、具体的には、0.001秒間隔でサンプリング採取し、得られたアナログ値をデジタル値化することにより取得される。 The digital value is, for example, from the analog data shown in FIG. 2, the current and voltage values on the vertical axis at equal intervals with respect to the horizontal axis (time axis) at 90 locations, specifically, 0.001 second. It is obtained by sampling at intervals and digitizing the resulting analog values.
さらに、スポット溶接では、抵抗と電圧はほぼ同じ波形となるため、抵抗と電流をデジタル信号処理の対象として採用する。このため、サンプリング採取した各電流値と電圧値のデジタル値から当該サンプリング点(時点)に対応する抵抗を(R=V/I)の関係に基づいて算定する。 Further, in spot welding, resistance and voltage have substantially the same waveform, so resistance and current are employed as digital signal processing targets. For this reason, the resistance corresponding to the sampling point (time point) is calculated based on the relationship of (R = V / I) from the digital value of each sampled current value and voltage value.
そして、各サンプリング点での抵抗と電流のデジタル化された数値(サンプリングデータ)について、各々の1次元データ化を行う。具体的には、まず抵抗と電流の分散を正規化し、さらに本実施の形態においては抵抗溶接であるため、溶接の種類に応じて品質の特徴を抽出する処理として、抵抗に例えば3倍の重み付けをする。 Then, each digitized numerical value (sampling data) of the resistance and current at each sampling point is converted into one-dimensional data. Specifically, first, resistance and current dispersion are normalized, and resistance welding is performed in the present embodiment. Therefore, as a process of extracting quality characteristics according to the type of welding, the resistance is weighted, for example, three times. do.
なお、前記の正規化の具体的な方法は以下の通りである。
即ち、電流を時系列で順にx1からxNまでの合計N個のデジタル化されたサンプリングデータ(デジタル値)としたときに、S1(i)=xi/s(ここにi=1からNまで)で示されるN個のデータS1とする。なお、sはx1からxNからなるデジタル化されたサンプリングデータの標準偏差である。抵抗(S2)についても同様である。
The specific method for normalization is as follows.
That is, S1 (i) = xi / s (where i = 1 to N) when the current is a total of N digitized sampling data (digital values) from x1 to xN in time series. N data S1 indicated by Note that s is a standard deviation of digitized sampling data composed of x1 to xN. The same applies to the resistor (S2).
その結果、各サンプリング点は、当該サンプリング点における抵抗と電流のデジタル化された各1次元データにより2次元的に表されることとなる。この様子を、図3に示す。図3は、縦軸に1次元データ化された抵抗をとり、横軸に1次元データ化された電流をと採って、各サンプリング点をプロットした図である。なお、図3ではサンプリング点は90個であるにも拘わらず30個程度しか表示されていないが、これは縦軸が5弱、横軸が4強の辺りに多数のサンプリング点が集中している(座標値が同じとなっている)ためである。 As a result, each sampling point is two-dimensionally represented by each digitized one-dimensional data of resistance and current at the sampling point. This is shown in FIG. FIG. 3 is a diagram in which each sampling point is plotted by taking the resistance converted into one-dimensional data on the vertical axis and the current converted into one-dimensional data on the horizontal axis. Although only about 30 sampling points are displayed in FIG. 3 in spite of 90 sampling points, many sampling points are concentrated around the vertical axis being slightly less than 5 and the horizontal axis being slightly more than 4. This is because the coordinate values are the same.
図3の(1)は判定の対象となるスポット溶接のデータであり、(2)は良好なスポット溶接のデータであり、(3)は欠陥が発生したスポット溶接のデータである。 (1) in FIG. 3 is spot welding data to be determined, (2) is good spot welding data, and (3) is spot welding data in which a defect has occurred.
なお、本実施の形態における溶接は点状のスポット溶接であるため、後の実施の形態で示す線状の連続溶接と異なり、特に縦軸の近くでプロットした点が上下に大きく広がっている。 Since welding in the present embodiment is spot spot welding, unlike the linear continuous welding shown in the following embodiment, the points plotted particularly near the vertical axis are greatly expanded vertically.
2.1次元のサンプリングベクトル表現:
次に、図3に示す様な2次元のデータとして表示される各サンプリング点について、その溶接時の特徴を1次元のサンプリングベクトルとして表す処理について説明する。なお、この処理はデジタル信号化(DSP)したデータをベクトル表現する処理であるため、本明細書においては、この処理を「DSPV処理(Digital Signal Processing Vector)」と表記する。
2.1 dimensional sampling vector representation:
Next, a description will be given of a process of expressing the welding characteristics as a one-dimensional sampling vector for each sampling point displayed as two-dimensional data as shown in FIG. Since this process is a process for expressing digitalized (DSP) data as a vector, in this specification, this process is referred to as a “DSPV process (Digital Signal Processing Vector)”.
(1)データの1次元化
図3に示す2次元化された各サンプル点の情報を、溶接の品質に関係する特徴を抽出するため、S1信号(電流)とS2信号(抵抗)の共分散行列の固有ベクトルからなる行列を用いて、線形変換して1次元ベクトルを得ることにより1次元への次元縮退を行う。
(1) One-dimensional data covariance between S1 signal (current) and S2 signal (resistance) in order to extract features related to the quality of welding from the two-dimensional sample point information shown in FIG. Using a matrix composed of eigenvectors of a matrix, linear transformation is performed to obtain a one-dimensional vector, thereby performing dimensional reduction to one dimension.
その結果を、図4に示す。図4において、横軸は時間順にとったサンプル番号であり、即ちスポット溶接中のサンプリング点を時間順に並べたものであり、縦軸は当該サンプリング点の次元縮退をした時の1次元軸の原点からの距離である。また、実線は良好な溶接であり、破線は品質判定の対象となる溶接であり、1点鎖線は欠陥が発生した溶接である。図4において、横軸の溶接開始時のサンプリング点においては、対象となる溶接と良好な溶接が共にその縦軸の数値が大きく、同じく横軸の溶接終了時の箇所では縦軸の値が小さいのは、図2に示すようにスポット溶接開始時と終了時には電流や抵抗が急変することによる。 The result is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the sample numbers in time order, that is, the sampling points during spot welding are arranged in time order, and the vertical axis indicates the origin of the one-dimensional axis when the dimension of the sampling point is reduced. It is the distance from. In addition, the solid line is a good weld, the broken line is a weld subjected to quality determination, and the one-dot chain line is a weld in which a defect has occurred. In FIG. 4, at the sampling point at the start of welding on the horizontal axis, both the target welding and good welding have large values on the vertical axis, and the values on the vertical axis are also small at the end of welding on the horizontal axis. This is because the current and resistance change suddenly at the start and end of spot welding as shown in FIG.
(2)ベクトル表現(DSPV処理)
図4において、対象となる溶接と基準となる良好な溶接あるいは欠陥の発生した溶接との縦軸の値の差を不一致度と定義する。当該スポット溶接全体としての不一致度は、例えば図4に示す各サンプリング点の縦軸の値を平均する、変化の大きい15番目までのサンプリング点と80番目以降のサンプリング点を除いたサンプリング点の平均を採る、変化が少なく安定している箇所の中央のサンプリング点を採る等溶接の特徴を考慮して適宜定められる。本実施の形態では、41番目のサンプリング点の値を当該スポット溶接全体の不一致度(DSPV処理による結果であるため、以下では「DSPV結果」とも表記する)として採用している。
(2) Vector representation (DSPV processing)
In FIG. 4, the difference between the values on the vertical axis between the target weld and the reference good weld or the weld with a defect is defined as the mismatch degree. The degree of inconsistency of the spot welding as a whole is, for example, the average of the sampling points excluding the sampling points up to the fifteenth and the sampling points after the 80th, which average the values of the vertical axes of the sampling points shown in FIG. It is determined as appropriate in consideration of the characteristics of welding, such as taking a sampling point at the center of a stable portion with little change. In the present embodiment, the value of the 41st sampling point is adopted as the degree of inconsistency of the entire spot welding (because it is a result of the DSPV process, hereinafter also referred to as “DSPV result”).
図5に、9000箇所近いスポット溶接を連続して行い、各スポット溶接について当該スポット溶接全体の不一致度を前記の方法で求めたときの結果を示す。図5において、横軸は溶接をした順に並べたスポット溶接箇所、即ち時間であり(図では打点の番号として示している。)、縦軸は対応する不一致度である。図5において、左と中央右よりの実線の楕円内は良好なスポット溶接箇所であり、右の破線の楕円内は良好なスポット溶接がなされなかった溶接箇所である。 FIG. 5 shows the results when spot welding near 9000 locations is continuously performed and the degree of inconsistency of the entire spot welding is obtained by the above method for each spot welding. In FIG. 5, the horizontal axis represents spot welding locations arranged in the order of welding, that is, time (shown as hitting point numbers in the figure), and the vertical axis represents the corresponding inconsistency. In FIG. 5, solid spot ellipses from the left and center right are good spot welds, and the right dashed ellipse is a weld spot where good spot welding was not performed.
3.溶接の良否判定
次に、図5に示す9000箇所近いスポット溶接の各スポットにおける溶接の良否の判定につき説明する。なお、本実施の形態においては、図5の縦軸に示す当該スポット溶接全体の不一致度(DSPV結果)を基にパーセプトロンの学習処理を用いて行なっている。
3. Next, the determination of the quality of welding at each spot of spot welding near 9000 locations shown in FIG. 5 will be described. In this embodiment, the perceptron learning process is used based on the degree of inconsistency (DSPV result) of the entire spot welding shown on the vertical axis in FIG.
本実施の形態におけるパーセプトロンの学習処理は、
WVA=ω1×DSPV結果+ω0
と定義したWVA(溶接の良否を解析する指標であり、本明細書においてWVA(「Welding Voice Analyzer」の略)と表記する)が、正の場合は良好な品質と判定でき、負の場合は欠陥のある品質と判定できるように、図5に示されたデータを用いて、品質識別関数であるω0、ω1を決定するものである。そして、求められたω0、ω1を上記式に代入し、DSPV結果により直ちに溶接の品質を判定しようとするものである。
The learning process of the perceptron in this embodiment is
WVA = ω1 × DSPV result + ω0
WVA defined as (an index for analyzing the quality of welding, and WVA (abbreviated as “Welding Voice Analyzer”) in this specification) can be judged as good quality when positive, and negative when negative. The quality identification functions ω0 and ω1 are determined using the data shown in FIG. 5 so that the quality can be determined to be defective. Then, the obtained ω0 and ω1 are substituted into the above equation, and the quality of welding is immediately determined from the DSPV result.
以下に具体的な手順を説明する。
まず、表1の第1列、第2列に図5に示されたデータを適宜抽出して、各データのDSPV結果と品質判定の結果を入れる。なお、本表では10個のデータを用いており、第1行から第3行は、図5の左側の3個の黒丸の点に対応し、同じく第4行から第6行は中央右よりの破線で示す楕円内の3個の黒丸の点に対応し、同じく第7行から第12行は右側の破線で示す楕円内の6個の黒丸の点に対応している。
A specific procedure will be described below.
First, the data shown in FIG. 5 is appropriately extracted in the first and second columns of Table 1, and the DSPV result and quality determination result of each data are entered. In this table, 10 data are used, and the first to third rows correspond to the three black dots on the left side of FIG. 5, and the fourth to sixth rows are from the center right. Correspond to the three black circle points in the ellipse indicated by the broken line, and the seventh to twelfth rows also correspond to the six black circle points in the ellipse indicated by the right broken line.
次に、表1におけるω0とω1として、最初は任意の数値を設定する。そして、1行目より順に前式に基づきWVAを求める。良好品質であるにも拘わらず、判定が負となった場合、あるいは欠陥発生であるにも拘わらず、判定が正となった場合には、良好の場合には正、欠陥発生の場合には負になるように、パーセプトロンの学習規則に沿って、ω0、ω1を変化させて、次の行の計算を行う。最後の行まで行ったら、1回目の処理を終了する。次いで2回目の処理として、1回目の最終のω0、ω1を用いて1回目と同じ処理を行う。 Next, arbitrary numerical values are initially set as ω0 and ω1 in Table 1. And WVA is calculated | required based on a previous formula in an order from the 1st line. If the judgment is negative despite the good quality, or if the judgment is positive despite the occurrence of a defect, positive if it is good, if the defect occurs The next row is calculated by changing ω0 and ω1 in accordance with the learning rules of the perceptron so as to be negative. When the process reaches the last line, the first process is terminated. Next, as the second process, the same process as the first process is performed using the final ω0 and ω1 of the first time.
ω0、ω1を変化させることなく全行の処理が正しく行われるまで、即ち、WVAの正負と溶接品質が全て正しく対応出来るまで、この処理を繰り返し(表1〜表6)、ω0、ω1を一定の値に収束させる。本実施の形態においては6回目の処理でこの状態となり、ω0=57.1675、ω1=−0.95を得ている。そして、この値を用いて、
WVA=−0.95×DSPV結果+57.1675
の式を得る。これにより、不一致度(DSPV結果)が分かれば、WVAの正負により溶接品質が判定できることとなる。
This process is repeated until all the lines are processed correctly without changing ω0 and ω1, that is, until all the WVA positive and negative and welding quality can be correctly handled (Tables 1 to 6), and ω0 and ω1 are constant. Converge to the value of. In the present embodiment, this state is obtained by the sixth processing, and ω0 = 57.1675 and ω1 = −0.95 are obtained. And using this value,
WVA = −0.95 × DSPV result + 57.1675
To get the formula As a result, if the degree of inconsistency (DSPV result) is known, the welding quality can be determined by the sign of WVA.
なお、本実施の形態ではパーセプトロンの学習処理を用いたが、他の学習処理を用いることもできる。例えば、パーセプトロンの学習処理で上手く行かない場合にはWidrow−Hoffの学習規則等の他の学習規則を用いる様にしても良い。なお、本発明者が上記と同じ試料を用いてWidrow−Hoffの学習規則を用いて処理を行ったところ、761万回目で、品質識別関数を収束させることができた。 In this embodiment, the perceptron learning process is used. However, other learning processes may be used. For example, if the perceptron learning process does not work, another learning rule such as a Widrow-Hoff learning rule may be used. In addition, when this inventor performed the process using the learning rule of Widrow-Hoff using the same sample as the above, the quality discriminant function was able to be converged in the 7.61 millionth time.
このように本実施の形態によれば、予め定めた基準に基づいてリアルタイムで溶接の判定を行うことができる。そして、溶接欠陥と判定された場合には溶接を中止し、当該溶接箇所を手直しし、併せて欠陥の原因を究明し、究明結果に応じた対策を施す。具体的には、本第1実施の形態では、図5に示されるように、8000番目以降に欠陥が発生しており、欠陥の原因として例えば電極チップの劣化が推定される。そして、電極チップの研磨や交換を行い、欠陥の原因を除去する。 Thus, according to the present embodiment, welding can be determined in real time based on a predetermined standard. If it is determined that there is a welding defect, the welding is stopped, the welded part is repaired, the cause of the defect is investigated, and a countermeasure is taken according to the investigation result. Specifically, in the first embodiment, as shown in FIG. 5, defects have occurred after the 8000th, and for example, deterioration of the electrode chip is estimated as the cause of the defects. Then, the electrode tip is polished or replaced to remove the cause of the defect.
(第2の実施の形態)
本第2の実施の形態は、連続溶接において溶接の良否を判定することに関する。具体的には、TIG溶接において、何らかの原因で溶接速度が変化した場合の欠陥の検出に関する。
(Second Embodiment)
The second embodiment relates to determining the quality of welding in continuous welding. Specifically, in TIG welding, the present invention relates to detection of defects when the welding speed changes for some reason.
図6に、所定の条件でTIG溶接の速度を4.0mm/sec、5.0mm/sec、6.0mm/secと変化させたときの溶接時の電圧の変化と溶接断面の溶け込みの様子を示す。図6の(1)は、上から順に溶接速度が4.0mm/sec、5.0mm/sec、6.0mm/secの場合に、時間の経過に伴い電圧がどの様に変化するかを示し、縦軸は電圧を、横軸は経過時間を示す。図6の(2)は、左から順に溶接速度が4.0mm/sec、5.0mm/sec、6.0mm/secの場合の溶け込み深さの相違を示し、90は母材であり、91、92、93は前記の速度における溶け込みを示す。 FIG. 6 shows changes in voltage during welding and penetration of the weld cross section when the TIG welding speed is changed to 4.0 mm / sec, 5.0 mm / sec, and 6.0 mm / sec under predetermined conditions. Show. (1) in FIG. 6 shows how the voltage changes over time when the welding speed is 4.0 mm / sec, 5.0 mm / sec, and 6.0 mm / sec in order from the top. The vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents elapsed time. (2) in FIG. 6 shows the difference in penetration depth when welding speeds are 4.0 mm / sec, 5.0 mm / sec, and 6.0 mm / sec in order from the left, 90 is a base material, 91 , 92 and 93 indicate the penetration at the above speed.
本実施の形態の場合、図6の(1)から溶接の速度を変えても電圧値は、絶対値も各時間の値の変動の様子も、見た目はほぼ同じであることが分かる。なお、電流は110Aの定電流電源を使用している。このため、図示はしていないが電流値の変化も図6の(1)と同様である。しかし、図6の(2)に示すように溶け込みの様子は溶接速度により大きく異なっていることが分かる。 In the case of the present embodiment, it can be seen from (1) of FIG. 6 that even if the welding speed is changed, the voltage values look almost the same both in terms of absolute values and changes in values at each time. Note that a constant current power source of 110 A is used for the current. For this reason, although not shown, the change in the current value is the same as (1) in FIG. However, as shown in FIG. 6 (2), it can be seen that the state of penetration greatly varies depending on the welding speed.
図7に、左から順に、(1)4.0mm/sec、(2)5.0mm/sec、(3)6.0mm/secの速度でTIG溶接した時に、0.5秒間隔かつ8000Hzで電流値と電圧値をサンプリング測定し、さらに測定した電流値と電圧値をデジタル化し、正規化し、さらに、電圧に3倍の重み付けを行った後、縦軸に1次元データ化された電圧を採り、横軸に1次元データ化された電流を採って、各サンプリング点をプロットした結果を示す。即ち、図7は、第1の実施の形態の図3に該当する。 In FIG. 7, in order from the left, (1) 4.0 mm / sec, (2) 5.0 mm / sec, (3) TIG welding at a speed of 6.0 mm / sec, at intervals of 0.5 seconds and 8000 Hz. The current value and voltage value are sampled and measured, and the measured current value and voltage value are digitized and normalized. Further, the voltage is weighted three times, and then the vertical axis represents the voltage converted into one-dimensional data. The horizontal axis shows the result of plotting each sampling point by taking the current converted into one-dimensional data. That is, FIG. 7 corresponds to FIG. 3 of the first embodiment.
図7に示すように、2次元化されたサンプリング点では、図6(1)において判定できなかった溶接速度の相違による座標の相違が、特に横軸の相違がはっきりと分かる。なお、本第2の実施の形態ではサンプリングする点の個数が多いが、これは連続溶接であるため、電流と電圧の変化が少ないことを考慮したものである。但し、同じ電流、電圧となるサンプリングデータが多いため、図7で表示されているサンプリング点の個数は、実際よりはるかに少ない。 As shown in FIG. 7, at the two-dimensional sampling points, the difference in coordinates due to the difference in welding speed that could not be determined in FIG. In the second embodiment, the number of sampling points is large. However, since this is continuous welding, it is considered that there are few changes in current and voltage. However, since there are many sampling data with the same current and voltage, the number of sampling points displayed in FIG. 7 is much smaller than the actual number.
次いで、サンプリング点における電流値と電圧値を、溶接の品質に関係する特徴を抽出するための1次元への次元縮退を行う処理を行った結果を、図8に示す。図8は、第1の実施の形態における図4に相当し、横軸はサンプリング順のサンプリング点を、即ち時間を示し、縦軸は当該サンプリング点の次元縮退をした時の1次元軸の原点からの距離を示している。図8において、(1)の実線、(2)の破線、(3)一点鎖線は順に、前記4.0mm/sec、5.0mm/sec、6.0mm/secの速度でTIG溶接した時の場合を示している。 Next, FIG. 8 shows a result of performing a process of reducing the dimension and the current value and the voltage value at the sampling point to one dimension for extracting features related to the quality of welding. FIG. 8 corresponds to FIG. 4 in the first embodiment, where the horizontal axis indicates sampling points in sampling order, that is, time, and the vertical axis indicates the origin of the one-dimensional axis when the dimension of the sampling point is reduced. The distance from is shown. In FIG. 8, the solid line of (1), the broken line of (2), and (3) the alternate long and short dash line are in this order when TIG welding is performed at the speeds of 4.0 mm / sec, 5.0 mm / sec, and 6.0 mm / sec. Shows the case.
図8においては、各溶接速度とも上限値と下限値と中心値は短い周波数で激しく上下に震動しており、本第2の実施の形態では、変動の中心にある帯状の領域の中心の値を、当該単位処理時間全体の不一致度として採用する。そして仮に、4.0mm/secの場合を良好品質の基準(不一致度0)とすると、5.0mm/secの場合には不一致度が41となり、6.0mm/secの場合には不一致度が119となり、例えば、ある処理単位時間における不一致度が41近辺や119近辺になったとすれば、溶け込み深さが足りない、即ち溶接欠陥が発生したと判定されることとなる。さらに不一致度の絶対値から溶け込み深さの不足の程度も推測することができる。 In FIG. 8, the upper limit value, the lower limit value, and the center value of each welding speed vibrate up and down violently at a short frequency. In the second embodiment, the center value of the belt-like region at the center of fluctuation is shown. Is adopted as the degree of inconsistency of the entire unit processing time. Assuming that 4.0 mm / sec is the standard for good quality (zero mismatch), the mismatch is 41 for 5.0 mm / sec, and the mismatch is 6.0 mm / sec. For example, if the degree of mismatch in a certain processing unit time is around 41 or around 119, it is determined that the penetration depth is insufficient, that is, a welding defect has occurred. Furthermore, the degree of lack of the penetration depth can be estimated from the absolute value of the mismatch degree.
このように、通常の電流値や電圧値を監視しているだけでは把握できない溶接の品質について、本発明に基づくデジタル信号処理を施すことにより、明確に把握することができる。 As described above, the quality of welding that cannot be grasped only by monitoring a normal current value or voltage value can be clearly grasped by performing digital signal processing based on the present invention.
(その他)
なお、TIG溶接において何らかの理由で雰囲気ガスの組成や流量が変化したり、同じくワイヤの送り速度が変化した場合にも、不一致度が変化する為、それらを原因とする溶接欠陥の有無もリアルタイムで知ることができる。
(Other)
Note that even if the composition or flow rate of the atmospheric gas changes for some reason in TIG welding, or if the wire feed rate also changes, the degree of inconsistency changes, so the presence or absence of welding defects caused by these changes in real time. I can know.
このように、測定する物理量の種類や重み係数を変化させて、どのような欠陥の場合にはどの様な不一致度の変化を生じるかについて、複数の計算で溶接の品質の判定を行い、併せて溶接欠陥発生時の原因を究明するようになされていても良い。 In this way, the quality of the weld is determined by multiple calculations to determine what kind of mismatch causes a change in the type of physical quantity to be measured and the weighting factor. The cause of the occurrence of the welding defect may be investigated.
また、本発明のリアルタイム溶接品質判定装置を用いた溶接のリアルタイムでの品質の判定を行う最中に、あるいは実際の使用において新たに得られたデータをデータベースとして蓄積し、それ以降の溶接のリアルタイムでの品質の判定に利用するようにしていても良い。 In addition, during the determination of the quality of the welding in real time using the real-time welding quality determination apparatus of the present invention, or newly obtained data in actual use is accumulated as a database, and the real-time of the subsequent welding You may make it use for the quality judgment in.
最後に、以上に述べた本発明の基本的な処理の流れについて図9を用いて説明する。図9において右側に示すように、予めユーザーが準備したデータから、WVAを決定しておく。次に、図9中央上部に示すように、実際に行う溶接プロセス、例えば、スポット溶接、アーク溶接等を選択する。 Finally, the basic processing flow of the present invention described above will be described with reference to FIG. As shown on the right side in FIG. 9, WVA is determined from data prepared in advance by the user. Next, as shown in the upper center of FIG. 9, a welding process to be actually performed, for example, spot welding, arc welding, or the like is selected.
そして、施工中の電圧、電流についてリアルタイムにDSPV処理を行う。その後、得られたDSPV結果を、前記の予め定めたWVAと比較することにより、リアルタイムに溶接品質の判定を行う。 Then, the DSPV process is performed in real time for the voltage and current under construction. Thereafter, the obtained DSPV result is compared with the predetermined WVA to determine the welding quality in real time.
また、場合によっては、図9左側に示すように、デフォルトのWVAを使用してリアルタイムにDSPV処理の結果と比較して品質の判定を行うこともできる。 In some cases, as shown on the left side of FIG. 9, the quality can be determined in comparison with the result of DSPV processing in real time using the default WVA.
本発明は、溶接の品質管理を大きく改善し、これにより溶接の精度、効率、コストが大幅に改善されるため、極めて大きな産業上の利用可能性を有することとなる。 The present invention greatly improves the quality control of welding, which greatly improves the accuracy, efficiency and cost of welding, and thus has a very large industrial applicability.
90 母材
91、92、93 溶け込み
90 Base material 91, 92, 93
Claims (11)
前記物理量測定部が測定した複数種類の物理量を、連続溶接であれば単位処理時間毎に、スポット溶接であればスポット毎に、リアルタイムかつ所定の手順で、各種類毎に、多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化された各種類のサンプリングデータを、当該溶接の種類、条件に応じてリアルタイムかつ正規化を含む所定の手順で、1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記各種類のサンプリングデータからなる多次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記ベクトル表現部により表現された1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルとリアルタイムかつ所定の手順で比較し、当該単位処理時間あるいは当該スポットの溶接の品質を判定する品質判定部と、
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置。 A physical quantity measuring unit that measures a plurality of types of physical quantities related to the welding energy of the welding location during welding;
A plurality of kinds of physical quantities the physical quantity measuring section is measured for each unit processing time if continuous welding, if spot welding for each spot, real-time and in a predetermined procedure, for each type, a large number of digitized Physical quantity digitizing section for sampling data,
A sampling data one-dimensionalization unit that converts each type of digitized sampling data into one-dimensional data in a predetermined procedure including real-time and normalization according to the type and condition of the welding,
A vector expression unit that expresses multidimensional sampling data composed of each type of sampling data, which is made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit, as a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including real-time and dimensional reduction. When,
A quality determination unit that compares the one-dimensional sampling vector expressed by the vector expression unit with a vector serving as an evaluation reference in real time in a predetermined procedure, and determines the unit processing time or the welding quality of the spot;
A real-time welding quality judgment device characterized by comprising:
測定する溶接箇所の溶接エネルギーに関係する複数種類の物理量として電流及び電圧を測定する物理量測定部であることを特徴とする請求項1に記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 The physical quantity measuring unit is
The real-time welding quality determination apparatus according to claim 1, wherein the real-time welding quality determination unit is a physical quantity measuring unit that measures current and voltage as a plurality of types of physical quantities related to the welding energy of a welding location to be measured.
前記所定の手順の1つとして、前記物理量測定部が測定した電流及び電圧から対応する抵抗を算出し、
さらに、前記電流と算出した抵抗について、それぞれを多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部であることを特徴とする請求項2に記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 The physical quantity digitizing unit
As one of the predetermined procedures, the corresponding resistance is calculated from the current and voltage measured by the physical quantity measurement unit,
The real-time welding quality determination device according to claim 2, further comprising: a physical quantity digitizing unit that uses a plurality of digitized sampling data for each of the current and the calculated resistance.
前記デジタル化された各種類のサンプリングデータを、当該溶接の種類、条件に応じてリアルタイムかつ正規化を含む所定の手順で1次元データとする際に、(1)何れかの種類のサンプリングデータに重み付けを行なう処理、(2)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理の少なくとも1つの処理を行なうサンプリングデータ1次元化部であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 The sampling data one-dimensionalization unit
When each type of digitized sampling data is converted into one-dimensional data in a predetermined procedure including normalization according to the type and condition of the welding, (1) any type of sampling data 2. A sampling data one-dimensionalization unit that performs at least one of a weighting process and (2) a process of discarding sampling data at a measurement location where a digital value is known to change suddenly in advance. The real-time welding quality determination apparatus according to claim 3.
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記各種類のサンプリングデータからなる多次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現する際に、次元縮退を行なうのに先立って、(1)何れかの種類のサンプリングデータに重み付けを行なう処理、(2)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理、(3)予め品質判定に用いるのに好ましいと判明している測定箇所のサンプリングデータを用いる処理の少なくとも1つの処理を行なうベクトル表現部であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 The vector expression unit is:
When expressing multi-dimensional sampling data composed of each type of sampling data that is made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit as a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including real-time and dimensional reduction, Prior to performing dimension reduction, (1) a process for weighting any kind of sampling data, (2) a process for discarding sampling data at a measurement location where a digital value is known to change suddenly in advance, (3) 5. The vector expression unit for performing at least one of processing using sampling data of a measurement location that has been proved to be preferable for use in quality determination in advance. Real-time welding quality judgment device.
前記物理量測定部、物理量デジタル化部、サンプリングデータ1次元化部、ベクトル表現部は、それぞれが前記溶接の種類、条件に応じた処理を行う様になされており、
ユーザーが品質判定を行なう溶接の種類、条件を入力する判定対象溶接入力部と、
前記物理量測定部、物理量デジタル化部、サンプリングデータ1次元化部、ベクトル表現部及び品質判定部に、前記判定対象溶接入力部に入力された溶接の種類、条件に応じた処理を行わせる制御部と、
を有していることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 The quality determination unit holds a vector that is an evaluation standard according to the type and condition of welding,
The physical quantity measurement unit, the physical quantity digitization unit, the sampling data one-dimensionalization unit, and the vector expression unit are each configured to perform processing according to the type and condition of the welding,
The welding input part to be judged for inputting the type and conditions of the welding for which the user performs quality judgment,
A control unit that causes the physical quantity measurement unit, the physical quantity digitization unit, the sampling data one-dimensionalization unit, the vector expression unit, and the quality determination unit to perform processing according to the type and condition of the welding input to the determination target welding input unit When,
6. The real-time welding quality determination device according to claim 1, wherein the real-time welding quality determination device is provided.
前記電気的エネルギーは、アーク溶接、抵抗溶接、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、アップセット溶接、フラッシュ溶接において用いられ、
前記光エネルギーは、レーザ溶接において用いられる
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 The welding energy of the welding location is electrical energy or light energy,
The electrical energy is used in arc welding, resistance welding, electroslag welding, electron beam welding, upset welding, flash welding,
The real-time welding quality determination apparatus according to claim 1, wherein the light energy is used in laser welding.
前記物理量測定部が測定した電流及び電圧から対応する抵抗を算出し、さらに、前記電流と算出した抵抗について、リアルタイムかつ所定の手順で、多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化された2種類のサンプリングデータを、リアルタイムかつ正規化を行って1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記電流のサンプリングデータと、2〜4倍の重み付けを行った抵抗のサンプリングデータとからなる2次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を行う処理、またはこれに加えて、(1)予めデジタル値が急変すると判明している測定箇所のサンプリングデータを捨てる処理、(2)予め品質判定に用いるのに好ましいと判明している測定箇所のサンプリングデータを用いる処理の何れか一方を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記表現された1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルとリアルタイムかつ所定の手順で比較し、当該スポットの溶接の品質を判定する品質判定部と、
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置。 A physical quantity measuring unit that measures current and voltage in the spot welding as a plurality of kinds of physical quantities related to the welding energy of the welding spot during spot welding,
A physical quantity digitizing unit that calculates a corresponding resistance from the current and voltage measured by the physical quantity measuring unit, and further converts the current and the calculated resistance into a large number of digitized sampling data in a predetermined procedure; ,
A sampling data one-dimensionalization unit that normalizes the two types of digitized sampling data and normalizes them into one-dimensional data;
Two-dimensional sampling data composed of the sampling data of the current made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit and the sampling data of the resistor weighted 2 to 4 times is subjected to dimensional reduction in real time. Processing, or in addition to this, (1) processing of discarding sampling data at a measurement location that has been previously known to have a sudden change in digital value, and (2) sampling at a measurement location that has been previously determined to be preferable for quality judgment. A vector expression unit that represents a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including any one of processes using data;
A quality determination unit that compares the expressed one-dimensional sampling vector with a vector serving as an evaluation criterion in real time and in a predetermined procedure, and determines the quality of welding of the spot;
A real-time welding quality judgment device characterized by comprising:
前記物理量測定部が測定した電流と電圧について、または前記物理量測定部が測定した電流と前記電流及び電圧から算出された抵抗について、リアルタイムかつ所定の手順で、多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化された2種類のサンプリングデータを、リアルタイムかつ正規化を行って1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記電流のサンプリングデータと、前記電圧または前記抵抗のサンプリングデータとからなる2次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を行う処理、またはこれに加えて次元縮退に先立って一方へ2〜4倍の重み付けを行う処理を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記表現された1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルとリアルタイムかつ所定の手順で比較し、当該単位処理時間の溶接の品質を判定する品質判定部と、
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置。 As a plurality of types of physical quantities related to the welding energy of the welding location during continuous welding, a physical quantity measuring unit that measures current and voltage every unit processing time;
For the current and voltage measured by the physical quantity measuring unit, or the current calculated by the physical quantity measuring unit and the resistance calculated from the current and voltage, a large number of digitized sampling data is obtained in a predetermined procedure in real time. Physical quantity digitization department,
A sampling data one-dimensionalization unit that normalizes the two types of digitized sampling data and normalizes them into one-dimensional data;
A process for performing two-dimensional sampling data composed of the sampling data of the current made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit and the sampling data of the voltage or the resistance in real time and dimensional degeneration; In addition, a vector expression unit that represents a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including a process of performing weighting of 2 to 4 times on one side prior to dimensional reduction,
A quality determination unit that compares the expressed one-dimensional sampling vector with a vector serving as an evaluation criterion in real time and in a predetermined procedure, and determines the quality of welding in the unit processing time;
A real-time welding quality judgment device characterized by comprising:
ユーザーから入力された請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置のベクトル表現部により表現された同一種類、同一条件での一定数の溶接に関する1次元のサンプリングベクトルと、当該1次元のサンプリングベクトルに対応する溶接の品質に関するデータとから、所定の学習規則に基づいて算出されたベクトルを、当該同一種類、同一条件における溶接の評価基準となるベクトルとして用いていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 The quality judgment unit, as a vector as an evaluation criterion,
A one-dimensional sampling vector related to a constant number of welds of the same type and the same condition expressed by the vector expression unit of the real-time welding quality determination device according to any one of claims 1 to 9 input from a user; The use of a vector calculated based on a predetermined learning rule from the data relating to the quality of welding corresponding to the one-dimensional sampling vector as a vector serving as an evaluation criterion for welding in the same type and under the same conditions. The real-time welding quality determination apparatus according to claim 1, wherein the real-time welding quality determination apparatus is characterized.
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