专利名称：用于检查焊接点的质量的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监测焊接件的质量的方法以及一种允许实施所述方法的装置。本发明还涉及一种实施此类用于监测焊接件的质量的方法的装置。本发明进一步涉及一种适合用于实施该方法的计算机程序。
背景技术：
当正确地产生时，焊接件或焊缝是在工业中广泛使用的用于实现在两个零件之间、特别是两个金属或热塑性零件之间强有力的和可靠的接合的一种手段。为了确保通过焊接件而实现的这种接合的高水平的性能和可靠性，对焊接件的严格并且严谨的监测是必不可少的。存在着两种形成对比的监测类别，即破坏性监测，其中焊接的接合在进行监测之后是不可使用的；以及非破坏性监测，其中焊接的接合在进行监测之后仍然是可使用的。在非破坏性监测中，以一种已知方式由一位操作者通过视觉检查、或者由一种所谓的轮廓测量法监测器以自动方式通过光学检查来对焊缝进行监测。轮廓测量法是一种测量方案，它包括在焊接件的表面的情况下确定表面的轮廓。轮廓测量法监测是有效的，但它提供的信息仅仅是关于焊缝的外观。这种外观并不足以证实一个激光焊缝的合格性。此外，在焊接热塑性零件的情况下，并不存在外观的改变。对焊接件的温度的分析(高温测量法)，或更准确地说，在焊接过程中对材料温度的分析，同样允许对焊接件的质量进行监测。为了检测焊接件中可能的缺陷、或的确为了识别所涉及的这种所产生缺陷的类型，对代表温度的信号(以下称为温度信号)进行分析。使之有可能对焊接件的温度进行测量的不同手段是已知的。第一种已知手段涉及红外热相机，这种相机提供了代表所观测区的温度的图像，为了在焊接件中辨别出可能的缺陷而对这种图像进行分析和处理。使之有可能采集焊缝的熔融金属的温度的第二种已知手段是光学高温计。这种光学高温计是这样一种装置，它能够通过传感器来感测由一个元件发射的热辐射并且提供代表所述元件温度的信号。为了实施上述两种类型的非破坏性监测方法，通过对焊接件的不同特征设置报警阈值来完成焊接件合格性的确定。报警阈值的定义并未使之有可能以一种稳健的方式来将焊接件划分为“合格的”、“不确定的”和“不合格的”类别。例如，从文献EP1275464和EP1361015中已知多种用于监测焊接件的质量的方法，其中获取了热数据并且然后进行处理，以便确定是否焊接件是合格的或是不合格的。同样，从文献EP1767308中已知一种用于监测焊接件的质量的方法，其中检测了焊接件区中产生的辐射，并且使用平均值和标准偏差来对焊接件的质量进行评级。然后对每一个新焊接件进行检查以便根据其平均值和标准偏差来确定应当如何对其进行评级。应当注意的是，在这种方法中，必须由一位焊接专家来提供参数。另外，在这种方法中并没有进行培训，因此它要求实施该方法的操作者一方具有良好的知识。每个焊接件现在仅通过一组平均值和标准偏差来进行表征。这种方法仅适用于金属材料的焊接。
此外，从文献EP1555082中已知一种用于监测焊接件质量的方法，其中对在焊接件区中产生的辐射进行检测。通过分析该信号的傅立叶变换来完成对焊接件质量的评级，这使之有可能确定表示孔的存在的寄生频率(若存在的话)。这种方法仅适用于金属材料的焊接。另外，该方法难以在工业上实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于监测焊接件的质量的方法，从而使之有可能补救上述问题并且改进从现有技术中已知的这些用于监测焊接件质量的方法。具体来说，本发明提出了一种用于监测质量的方法，从而使之有可能改进对焊接件的质量进行评级的稳健性，并且该方法可以在不同类型的材料(不仅是金属材料)上实施。本发明进一步涉及一种用于监测质量的装置，从而使之有可能实施此类方法。更具体来说，本发明涉及一种用于实时监测的装置，从而使之有可能评估焊接件内部的质量。本发明进一步涉及一种允许实施这种方法的计算机程序。根据本发明，这种用于监测焊接件的质量的方法的特征在于该方法实施了一种概率性统计模型，用于确定对焊接件的质量的评级。这种统计模型可以是逻辑回归型的模型。这种模型的实施可以使之有可能将焊接件的质量评定为“合格的”或“不合格的”或者可能是“不确定的”。这种模型可以包括第一模块，该第一模块被实施为将焊接件的质量评级为“不合格的”或者“也许合格的”；以及第二模块，该第二模块被实施为将焊接件的质量评级为“合格的”或者“不确定的”。这种方法可以包括第一阶段，该第一阶段定义了用于对焊接件的质量进行评级的模型；以及第二阶段，该第二阶段使用该评级模型来对焊接件的质量进行评级。该第一阶段可以使用针对焊接件的轮廓测量法数据和/或焊接件的温度数据，并且该第二阶段可以使用针对焊接件的轮廓测量法数据和/或焊接件的温度数据。该第一阶段可以包括以下步骤中的至少一个进行多次焊接试验的步骤，获取与这些焊接件相关的数据的步骤，对焊接试验的质量进行评级的步骤，对这些数据进行平滑处理的步骤，这种平滑例如是通过平均值断点来进行的，对这种经过平滑的数据进行压缩并提取解释性变量的步骤，这些变量例如是对应于这种经过平滑的数据的经验分布函数的分位数特征，使用这些解释性变量来定义该模型的多个参数的步骤。该第二阶段可以包括以下步骤中的至少一个产生焊接件的步骤，获取与该焊接件相关的数据的步骤，对这些数据进行平滑处理的步骤，这种平滑例如是通过平均值断点来进行的，对这种经过平滑的数据进行压缩并提取多个解释性变量的步骤，这些变量例如是对应于这种经过平滑的数据的经验分布函数的分位数特征，
使用该模型的步骤，以及对该焊接件的质量进行评级的步骤。本发明还涉及一种可以由计算装置读取的数据记录媒质，在该数据记录媒质上记录有计算机程序，该计算机程序包括用于实施以上定义的方法的这些步骤的计算机程序代码装置。根据本发明，这种用于监测焊接件质量的装置包括用于实施以上定义的方法的硬件和/或软件装置。根据本发明，这种焊接设施包括以上定义的监测装置和焊接装置。本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码装置，该计算机程序代码装置被适配成用于当该程序在计算机上运行时执行以上定义的方法的这些步骤。
附图通过举例表示了根据本发明的用于监测质量的方法的一种执行模式以及根据本发明的用于监测质量的装置的一个实施例。图1是一个简图，它展现了多种统计条件的一个特定实例，从而使之有可能将多个焊接试验分为合格的、不合格的或不确定的；图2是一组曲线图，它们展现了通过实施根据本发明的用于监测质量的方法的实施例的一个步骤对这些特征数据获得的一个焊接件的数据特征以及多个平台区；图3是一个曲线图，它展现了通过实施根据本发明用于监测质量的方法的实施例的步骤的数据以及针对这些数据获得的平台区；图4是另一个曲线图，它展现了通过实施根据本发明用于监测质量的方法的实施例的步骤的轮廓测量数据以及针对这些数据获得的平台区；图5是又一个曲线图，它展现了通过实施根据本发明用于监测质量的方法的实施例的步骤的数据以及针对这些数据获得的平台区；图6是一个曲线图，它示出了用于对经过平滑的数据进行压缩的技术，这种压缩是通过线性插值来进行的；图7是一个曲线图，它示出了图6的用于对经过平滑的数据进行压缩的技术被应用于图4的经过平滑的数据；图8是一个决策流程图，它解释了用于判别焊接件的质量的逻辑；图9是一系列的10个观测值以及通过这个逻辑模型与这10个观测值相关联的响应的一个实例；图10和图11是曲线图，它们示出了一种用于焊缝质量的训练技术，这是通过对一次焊接操的不同因子的作用的抛物线插值的方案来证实的；图12是根据本发明用于监测质量的方法的第一阶段的示例性执行的流程图；图13是根据本发明用于监测质量的方法的第二阶段的示例性执行的流程图；图14是根据本发明用于监测质量的装置的实施例的简图。
具体实施方式
根据本发明，这种用于监测焊接件质量的方法包括两个阶段一定义了用于对一个焊接件的质量进行评级的一种逻辑或者一个模型的第一阶段，以及
一使用了该评级逻辑或者模型来对焊接件的质量进行评级的第二阶段。以下详细说明了根据本发明的用于监测焊接件的质量的方法的一个实施例。为了使这种用于监测焊接件质量的方法工业化，必要的是使用于实施该方案的装置对于两种类型的使用者而言都是可以使用的，即·工程师-技师，他负责上述第一阶段，也就是说定义该评级逻辑以便对焊接件进行评级，或者换句话说，定义一个用于判别焊接件的模型；·该方法的使用者，他实施上述第二阶段，也就是说他使用该评级逻辑或者该判别模型。这位使用者通常是在生产现场，例如工厂。在第一阶段的第一步骤中，在已经进行了多次焊接试验之后，将这些焊接试验分类为以下三个类别之一，即“合格的”、“不确定的”和“不合格的”，这是基于机械强度的测量值Tu，如由规范给出的拉伸强度以及机械强度的指标CdC的测量值。这些焊接试验的分类存在着三种可能性，例如I)试验 i 合格的焊缝 j Vj Ti, j>CdC 并且 Pr (Ti, j〈CdC) θ =10%2)试验i不确定的(这些焊缝是极限值并且所估算的非符合性评级TNC>10%)焊缝j Vj Ti, j>CdC 并且 Pr (Ti, j〈CdC) > θ =10%3)试验i不合格的焊缝j Vj Ti, j〈CdC。图I中示出了这三个类别。基于每次试验的n=5个测量值(或者优选更多)的样本-试验i被宣告为合格的，前提是V； V· !..W'-V - '' -处的分位数> (η-1)自由度的学生法则的情况；；·-试验i被宣告为不确定的，前提是所估算的非符合性评级TNC是大于10%，即前提是-试验i被宣告为不合格的，前提是VjTi； j<CdC0在第二步骤中，对该方案(例如Hinkley测试)进行实施以便通过平均值断点来执行平滑处理。通过断点进行平滑处理的目的是检测在焊接过程中实时测量的高温测量特征和轮廓测量特征的信号中的异常(例如，孔)。例如，这种测量是通过激光相机来执行的。对于焊缝，通过断点的分析(见图2)涉及I)在轮廓测量法中的焊缝的测量信号特征，例如熔融池的深度或宽度；
2)在高温测量法中的温度i的测量值Xi (以。C为单位)。通过检测由激光相机测得的轮廓测量和高温测量信号的平均值断点进行平滑的目的是通过在生产现场的质量控制监测器对诸如可以用眼睛来观看的孔洞等可能的异常进行诊断，然后对信号的寄生性(spuri0uS)“自然可变性”进行过滤。信号测量值的数目取决于焊缝的长度，以及取样频率。Hinkley方案是基于在η个观测值窗口内对于检测到一个平均值断点的最大似然性(假定为高斯性的)。考虑具有平均值μ。和方差σ 2的η个观测值氏，….，XJ (假定为高斯性的)的一个窗口。Hinkley测试法测试了在观测值&处出现的一个假定为具有恒定方差的平均值断点。
权利要求
1.一种用于监测焊接件质量的方法，其特征在于该方法实施了一种概率性统计模型来确定对该焊接件的质量的评级。
2.如权利要求I所述的监测方法，其特征在于该统计模型是逻辑回归型的模型。
3.如以上权利要求之一所述的监测方法，其特征在于该模型的实施使之有可能将该焊接件的质量评级为“合格的”或“不合格的”或者有可能是“不确定的”。
4.如以上权利要求之一所述的监测方法，其特征在于该模型包括第一模块，该第一模块被实施为将该焊接件的质量评级为“不合格的”或者“也许合格的”；以及第二模块，该第二模块被实施为将该焊接件的质量评级为“合格的”或者“不确定的”。
5.如以上权利要求之一所述的监测方法，其特征在于监测方法包括第一阶段，该第一阶段定义了这个用于对该焊接件的质量进行评级的模型；以及第二阶段，该第二阶段使用该评级模型来对该焊接件的质量进行评级。
6.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于该第一阶段使用了针对该焊接件的轮廓测量法数据和/或针对该焊接件的温度数据，并且其特征在于该第二阶段使用了针对该焊接件的轮廓测量法数据和/或针对该焊接件的温度数据。
7.如权利要求5或6所述的监测方法，其特征在于该第一阶段包括以下步骤中的至少一个 进行多次焊接试验的步骤， 获取与这些焊接件相关的数据的步骤， 对这些焊接试验的质量进行评级的步骤， 对这些数据进行平滑处理的步骤，这种平滑例如是通过多个平均值断点来进行的， 对这种经过平滑的数据进行压缩并提取出多个解释性变量的步骤，这些变量例如是对应于这种经过平滑的数据的经验分布函数的分位数特征， 使用这些解释性变量来定义该模型的多个参数的步骤。
8.如权利要求5到7之一所述的监测方法，其特征在于该第二阶段包括以下步骤中的至少一个 产生出焊接件的步骤， 获取与该焊接件相关的数据的步骤， 对这些数据进行平滑处理的步骤，这种平滑例如是通过多个平均值断点来进行的， 对这种经过平滑的数据进行压缩并提取出多个解释性变量的步骤，这些变量例如是对应于这种经过平滑的数据的经验分布函数的分位数特征， 使用该模型的步骤，以及 对该焊接件的质量进行评级的步骤。
9.一种由计算装置可读取的数据记录媒质，该数据记录媒质上记录有计算机程序，该计算机程序包括用于实施如以上权利要求之一所述的方法的这些步骤的计算机程序代码>J-U装直。
10.一种用于监测焊接件质量的装置(I )，其特征在于该装置包括用于实施如权利要求I到8之一所述的方法的硬件和/或软件装置。
11.一种焊接设施(11)，其特征在于该焊接设施包括如前项权利要求所述的监测装置以及焊接装置(12)。
12.—种计算机程序，包括计算机程序代码装置，该计算机程序代码装置被适配成用于当该程序在计算机上运行时执行如权利要求I到8之一所述的方法的这些步骤。
全文摘要
一种用于监测焊接点质量的方法的特征在于该方法实施了一种概率统计模型，这种概率统计模型确定了对焊接点质量的评级。
文档编号B23K31/12GK102985211SQ201180033993
公开日2013年3月20日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年7月9日
发明者J-C·圣-马丁, T·森布兹恩斯基 申请人:雷诺股份公司