JP5622182B2 - リアルタイム溶接品質判定装置及び判定方法 - Google Patents
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Description
溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する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、複数種類かつ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を提案した。
抵抗溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する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物理量を、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを、当該溶接の条件に応じて、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに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と評価基準となるベクトルとの差の大きさを求め、前記評価基準となるベクトルの標準偏差に対する前記差の大きさの割合に基づき、当該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。
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルをRt、前記評価基準となるベクトルをRs、前記標準偏差をSpとしたとき、
前記Rt、Rs、Spの各々を、1からnまで時系列でn個に分け、
以下に示す式により得られるDnの総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定する
ことを特徴とする第1の技術に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
Dn=|(Rtn−Rsn)|/Spn
(但し、Rtn:1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータ
Rsn:前記評価基準となるベクトルRsのn番目のデータ
Spn:標準偏差Spのn番目のデータ)
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータRtnについて、溶接開始からの経過時間に応じた所定の分類を行い、
前記Dnに対して前記分類に対応した重み付けの係数を掛けることにより得られる重み付けされたDnの総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定する
ことを特徴とする第2の技術に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
抵抗溶接機の電極が新しく交換されたことを認知する新電極認知部と、
前記新電極認知部から電極が新しく交換された通知を受けると、前記物理量測定部、前記物理量デジタル化部、前記サンプリングデータ1次元化部および前記ベクトル表現部に合わせた処理を行って、通知を受けた後の所定回数の溶接の際の電流と電圧から当該所定回数の溶接ごとの1次元のサンプリングベクトルを作成し、さらに作成した各1次元のサンプリングベクトルを基に評価基準となるベクトルを作成する評価基準ベクトル作成部と
を有し、
前記品質判定部は、
前記所定回数以降の溶接の品質の判定に際して、前記評価基準ベクトル作成部が作成した評価基準となるベクトルを用いる
ことを特徴とする第1の技術ないし第3の技術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。
前記物理量測定部は、電圧と電流を測定し、
前記物理量デジタル化部は、測定した電圧と電流を、溶接毎に、リアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとし、
前記サンプリングデータ1次元化部は、デジタル化された電圧と電流についての2種類のサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに抵抗に関する1次元データとする
ことを特徴とする第1の技術ないし第4の技術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。
スポット溶接中に溶接箇所の電極間電圧の時間的変化を物理量として測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した前記電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを用いて、所定の手順でリアルタイムにマハラノビス距離を計算するマハラノビス距離演算部と、
別途計算された評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータから作成された下式に示す管理限界を閾値として、前記マハラノビス距離演算部により計算されたマハラノビス距離のデータを振り分け、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量に基づき、当該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。
μ+3σ
μ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの平均値
σ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの標準偏差
前記品質判定部は、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量Nu、および全データ量Naに基づき、下式により溶接品質を求めて品質判定を行う
ことを特徴とする第6の技術に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
溶接品質(%)=(Nu/Na)×100
前記物理量デジタル化部は、前記物理量測定部が測定した電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化された電極間電圧と時間の2次元のサンプリングデータとし、
前記マハラノビス距離演算部は、前記物理量デジタル化部においてデジタル化された電極間電圧と時間との2次元のサンプリングデータに対して、時間軸に平行な直線を等間隔に引き、前記サンプリングデータと各直線との交点の個数を求めて微分データとすると共に、各直線以上の領域にある前記電極間電圧のデータ量の和を求めて積分データとし、前記微分データと前記積分データとから、リアルタイムにマハラノビス距離を計算する
ことを特徴とする第6の技術または第7の技術に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
第1の技術ないし第8の技術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。
抵抗溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する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物理量を、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを、当該溶接の条件に応じて、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに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と評価基準となるベクトルとの差の大きさを求め、前記評価基準となるベクトルの標準偏差に対する前記差の大きさの割合に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と
を有しており、
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルをRt、前記評価基準となるベクトルをRs、前記標準偏差をSpとしたとき、
前記Rt、Rs、Spの各々を、1からnまで時系列でn個に分け、
以下に示す式により得られるD n の総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該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装置である。
D n =|(Rt n −Rs n )|/Sp n
(但し、Rt n :1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータ
Rs n :前記評価基準となるベクトルRsのn番目のデータ
Sp n :標準偏差Spのn番目のデータ)
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータRt n について、溶接開始からの経過時間に応じた所定の分類を行い、
前記D n に対して前記分類に対応した重み付けの係数を掛けることにより得られる重み付けされたD n の総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定する
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。
抵抗溶接機の電極が新しく交換されたことを認知する新電極認知部と、
前記新電極認知部から電極が新しく交換された通知を受けると、前記物理量測定部、前記物理量デジタル化部、前記サンプリングデータ1次元化部および前記ベクトル表現部に合わせた処理を行って、通知を受けた後の所定回数の溶接の際の電流と電圧から当該所定回数の溶接ごとの1次元のサンプリングベクトルを作成し、さらに作成した各1次元のサンプリングベクトルを基に評価基準となるベクトルを作成する評価基準ベクトル作成部と
を有し、
前記品質判定部は、
前記所定回数以降の溶接の品質の判定に際して、前記評価基準ベクトル作成部が作成した評価基準となるベクトルを用いる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
前記物理量測定部は、電圧と電流を測定し、
前記物理量デジタル化部は、測定した電圧と電流を、溶接毎に、リアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとし、
前記サンプリングデータ1次元化部は、デジタル化された電圧と電流についての2種類のサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに抵抗に関する1次元データとする
ことを特徴とする請求項1ないし請求項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。
スポット溶接中に溶接箇所の電極間電圧の時間的変化を物理量として測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した前記電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを用いて、所定の手順でリアルタイムにマハラノビス距離を計算するマハラノビス距離演算部と、
別途計算された評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータから作成された下式に示す管理限界を閾値として、前記マハラノビス距離演算部により計算されたマハラノビス距離のデータを振り分け、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と
を有しており、
前記物理量デジタル化部は、前記物理量測定部が測定した電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化された電極間電圧と時間の2次元のサンプリングデータとし、
前記マハラノビス距離演算部は、前記物理量デジタル化部においてデジタル化された電極間電圧と時間との2次元のサンプリングデータに対して、時間軸に平行な直線を等間隔に引き、前記サンプリングデータと各直線との交点の個数を求めて微分データとすると共に、各直線以上の領域にある前記電極間電圧のデータ量の和を求めて積分データとし、前記微分データと前記積分データとから、リアルタイムにマハラノビス距離を計算する
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。
μ+3σ
μ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの平均値
σ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの標準偏差
前記品質判定部は、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量Nu、および全データ量Naに基づき、下式により溶接品質を求めて品質判定を行う
ことを特徴とする請求項5に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
溶接品質(%)=(Nu/Na)×100
請求項1ないし請求項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。
図1に、本第1の実施の形態における処理の概略を示す。図1において、10は物理量測定部であり、20は物理量デジタル化部であり、30はサンプリングデータ1次元化部およびベクトル表現部であり、40は品質判定部である。
最初に、物理量測定部10において、スポット溶接中の1打点について所定の時系列間隔で、電流と電圧をアナログデータとして測定し、その後、物理量デジタル化部20において、物理量測定部10が測定した電流Aと電圧Vの連続したデータをデジタル化する。
次に、品質判定部40において、作成された1次元のサンプリングベクトルRtと、予め作成された評価基準となるベクトルRs(標準偏差Sp)との差(Rt−Rs)の大きさ|(Rt−Rs)|のSpに対する比率D(溶接品質距離)を求め、その大きさを予め定められた許容値と比較して、溶接品質の判定を行う。
Dn=|(Rtn−Rsn)|/Spn
本第2の実施の形態は、溶接品質の評価に際して、溶接開始からの時間について重み付けを行う点が、前記第1の実施の形態と異なる。
本第3の実施の形態は、評価基準となるベクトルをリアルタイム溶接品質判定装置自らが作り出す形態に関する。
本第4の実施の形態は、マハラノビス距離を用いてスポット溶接の品質を判定することに関する。なお、以下においては、スポット溶接の具体的な実験例として、GA材の2枚重ね溶接を挙げて説明する。
溶接品質(%)=(Nu/Na)×100
2 トロイダルコイル
3 ウエルドモニター
4 PC
10 物理量測定部
20 物理量デジタル化部
30 サンプリングデータ1次元化部およびベクトル表現部
40 品質判定部
80 電極
90 母材
95、96、97 溶接により溶けていく箇所
98 スポット溶接部
99 空洞
Claims (7)
- 抵抗溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する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物理量を、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを、当該溶接の条件に応じて、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに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と評価基準となるベクトルとの差の大きさを求め、前記評価基準となるベクトルの標準偏差に対する前記差の大きさの割合に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と
を有しており、
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルをRt、前記評価基準となるベクトルをRs、前記標準偏差をSpとしたとき、
前記Rt、Rs、Spの各々を、1からnまで時系列でn個に分け、
以下に示す式により得られるD n の総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該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装置。
D n =|(Rt n −Rs n )|/Sp n
(但し、Rt n :1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータ
Rs n :前記評価基準となるベクトルRsのn番目のデータ
Sp n :標準偏差Spのn番目のデータ) - 前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータRtnについて、溶接開始からの経過時間に応じた所定の分類を行い、
前記Dnに対して前記分類に対応した重み付けの係数を掛けることにより得られる重み付けされたDnの総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定する
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。 - 抵抗溶接機の電極が新しく交換されたことを認知する新電極認知部と、
前記新電極認知部から電極が新しく交換された通知を受けると、前記物理量測定部、前記物理量デジタル化部、前記サンプリングデータ1次元化部および前記ベクトル表現部に合わせた処理を行って、通知を受けた後の所定回数の溶接の際の電流と電圧から当該所定回数の溶接ごとの1次元のサンプリングベクトルを作成し、さらに作成した各1次元のサンプリングベクトルを基に評価基準となるベクトルを作成する評価基準ベクトル作成部と
を有し、
前記品質判定部は、
前記所定回数以降の溶接の品質の判定に際して、前記評価基準ベクトル作成部が作成した評価基準となるベクトルを用いる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 - 前記物理量測定部は、電圧と電流を測定し、
前記物理量デジタル化部は、測定した電圧と電流を、溶接毎に、リアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとし、
前記サンプリングデータ1次元化部は、デジタル化された電圧と電流についての2種類のサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに抵抗に関する1次元データとする
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置。 - スポット溶接中に溶接箇所の電極間電圧の時間的変化を物理量として測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した前記電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムに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サンプリングデータを用いて、所定の手順でリアルタイムにマハラノビス距離を計算するマハラノビス距離演算部と、
別途計算された評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータから作成された下式に示す管理限界を閾値として、前記マハラノビス距離演算部により計算されたマハラノビス距離のデータを振り分け、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と
を有しており、
前記物理量デジタル化部は、前記物理量測定部が測定した電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化された電極間電圧と時間の2次元のサンプリングデータとし、
前記マハラノビス距離演算部は、前記物理量デジタル化部においてデジタル化された電極間電圧と時間との2次元のサンプリングデータに対して、時間軸に平行な直線を等間隔に引き、前記サンプリングデータと各直線との交点の個数を求めて微分データとすると共に、各直線以上の領域にある前記電極間電圧のデータ量の和を求めて積分データとし、前記微分データと前記積分データとから、リアルタイムにマハラノビス距離を計算する
ことを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置。
μ+3σ
μ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの平均値
σ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの標準偏差 - 前記品質判定部は、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量Nu、および全データ量Naに基づき、下式により溶接品質を求めて品質判定を行う
ことを特徴とする請求項5に記載のリアルタイム溶接品質判定装置。
溶接品質(%)=(Nu/Na)×100 - 請求項1ないし請求項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。
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