焊接监视系统的制作方法

文档序号:16991584发布日期:2019-03-02 01:00阅读:182来源:国知局
焊接监视系统的制作方法

本发明涉及一种用于进行焊接的品质管理的焊接监视系统的技术。



背景技术:

为了接合构成金属制品的多个部件,焊接是不可或缺的技术。焊接能够提高制品形状的自由度,并获得一定的强度。由此,焊接经常被用于涉及构造物的接口、应力负荷高的压力容器的接合。

焊接是通过对期望的接合部位加热而使金属部件(以下称为“部件”)熔解来进行的。关于焊接,在根据加热方法分类时,存在各种方法。其中,使用电阻的焊接被称为点焊接、电阻焊接(以下称为“电阻焊接”),常用于汽车或薄板金属的接合。电阻焊接的原理为对部件施加电流,利用由金属的电阻产生的焦耳热而加热焊接部。电阻焊接的特征在于由于不需要用于填补焊接的部件与部件之间的追加的部件,因此适用于自动焊接,并且能够通过施加大电流而在短时间内完成焊接。由此,电阻焊接在金属制品的批量生产线中常被使用。

为了将电阻焊接应用于批量生产线,使用实际的部件进行试验测试,找出适合于焊接对象的条件(焊接条件)。焊接条件为部件的表面状态、部件之间的紧贴方法等的焊接前处理条件、施加电压、电流、部件间的按压压力等的焊接中处理条件、冷却等的焊接后处理条件等各种条件。

在决定了这样的焊接条件之后,转为批量生产时,存在产生在试验测试中未能模拟的现象,产生使焊接条件变化的必要。在转为批量生产后,这样的使制造条件变化的情况通常应对困难。

对此,通常通过由批量生产制造的构件的抽样检查等方法来确认质量。即,公开有在上述抽样检查中,对焊接材料使用标识(接口信息)等,获取焊接部的图像而进行管理的技术。

例如,在专利文献1中,公开了“焊接监控系统1,判断是否对于记录有接口信息11的接口10使用了恰当的焊接材料25,该焊接监控系统1包括:照相机30;图像处理程序51,从利用照相机30拍摄的接口10的图像识别接口信息11,从识别出的接口信息11确定接口10;数据库52,与接口10相关联地确定焊接材料25;以及第一判断程序55,判断是否对于接口10使用了恰当的焊接材料25,第一判断程序55将图像处理程序51确定的接口10与数据库52确定的与焊接材料25相关联的接口10进行比较,判断是否对于接口10使用了恰当的焊接材料25”(参照摘要)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-182530号公报



技术实现要素:

在专利文献1记载的技术中,判定是否使用了恰当的焊接部件、是否在各焊接条件(焊接电流、焊接温度、预热温度、焊接时间)为规定的焊接条件的范围内进行。

然而,即使使用了恰当的焊接部件、在恰当的焊接条件下进行焊接,也存在着由于焊接部形成得不均匀、或焊接部混入异物等原因而导致没有进行恰当的焊接的情况。在专利文献1所述的技术中,在产生这样的现象时,不能进行恰当的处理。

本发明鉴于上述背景而提出,本发明的目的在于提高焊接的品质管理。

为了解决所述问题,本发明的特征在于,包括:电流测量部,在电阻焊接中,测量焊接部中的局部的电流;温度测量部,测量所述焊接部中的局部的温度;以及判定部,将从所述电流测量部获取的电流信息与过去的电流信息比较,且将从所述温度测量部获取的温度信息与过去的温度信息比较,从而判定从所述电流测量部获取的电流信息以及从所述温度测量部获取的温度信息中的至少一者是否异常。

关于其他的解决手段在实施方式中进行说明。

根据本发明,能够使焊接的品质管理提高。

附图说明

图1为本实施方式的焊接监视系统的功能框图。

图2为与mes(manufacturingexecutionsystem,制造执行系统)协同的制造系统z的功能框图。

图3为示出图2的制造系统的制造过程的流程的流程图。

图4为本实施方式的服务器的硬件结构图。

图5为示出电阻焊接的工序的图(其1)。

图6为示出电阻焊接的工序的图(其2)。

图7为示出电阻焊接的工序的图(其3)。

图8为示出电阻焊接的工序的图(其4)。

图9为示出高速照相机及分光照相机的设置的情况的图。

图10为示出由高速照相机获取的影像的示例的图(其1)。

图11为示出由高速照相机获取的影像的示例的图(其2)。

图12为示出由高速照相机获取的影像的示例的图(其3)。

图13为示出由高速照相机获取的影像的示例的图(其4)。

图14为示出由分光照相机获取的分光数据及一维光谱数据的示例的图(其1),(a)部分为示出分光数据的示例的图,(b)部分为示出一维光谱数据的示例的图。

图15为示出由分光照相机获取的分光数据及一维光谱数据的示例的图(其2),(a)部分为示出分光数据的示例的图,(b)部分为示出一维光谱数据的示例的图。

图16为示出由分光照相机获取的分光数据及一维光谱数据的示例的图(其3),(a)部分为示出分光数据的示例的图,(b)部分为示出一维光谱数据的示例的图。

图17为示出在焊接时通电的电流波形及电压波形的一个示例的图(其1)。

图18为示出在焊接时通电的电流波形及电压波形的一个示例的图(其2),(a)部分示出电流波形以及电压波形的整体图,(b)部分为峰值附近的放大图。

图19为示出在焊接时通电的电流波形及电压波形的一个示例的图(其3),(a)部分示出电流波形以及电压波形的整体图,(b)部分为峰值附近的放大图。

图20为关于磁传感器的说明图,(a)部分为示出本实施方式的磁传感器的设置例的图,(b)部分为示出磁传感器的输出波形的图。

图21为示出磁传感器的配置的详情的图,(a)部分为示出磁传感器的配置的立体配置图,(b)部分为沿(a)部分的a-a线的剖视图,(c)部分为从(b)部分的b-b方向观察的图。

图22为说明磁传感器的输出与电流路径的关系的图。

图23为示意性的示出在焊接工件周围产生的磁场的图,(a)部分为说明在流过焊接机工件整体的电流与磁场的图,(b)部分为示出局部的电流的方向与磁场的方向的图。

图24为示出磁场波形的示例的图(其1)。

图25为示出磁场波形的示例的图(其2)。

图26为示出磁场波形的示例的图(其3)。

图27为示出磁场波形的示例的图(其4)。

图28为示出线圈输出波形的示例的图。

图29为说明位移计的设置例与输出结果的图,(a)部分为示出位移计的设置例的图,(b)部分为示出位移计的测量结果的图。

图30为示出本实施方式的服务器的处理流程的流程图。

(附图标记说明)

1:服务器;2、31、32:信息获取装置;3:个体识别装置;4:焊接机;5:被焊接构件;6:检查装置;7、21、22:plc;8:检查信息输入装置;11:mes;12:趋势服务器;13:加工机;101:数据获取处理部;102:焊接数据存储部;103:解析部;104:数据分类部;105:数据分类存储部;106:比较判定部(判定部);111:处理部;201:触发获取装置;202:高速照相机(温度测量部);203:电流计;204:分光照相机;205:磁场测量装置(电流测量部、磁场测量部);206:位移计(位移测量部);207:电压计;208:温度及湿度计;301、302、331:被焊接部件;303、304:电极;311:电流源;312:开关;321:焊接部;z:制造系统;z1:焊接监视系统;z2:焊接系统。

具体实施方式

接下来,酌情参照附图对用于实施本发明的方式(称为“实施方式”)进行详细地说明。

[焊接监视系统z1]

图1为本实施方式的焊接监视系统z1的功能框图。

焊接监视系统z1包括服务器1、信息获取装置2及个体识别装置3。

另外,焊接系统z2包括焊接监视系统z1、焊接机4、检查装置6、plc7、检查信息输入装置8。

信息获取装置2被设置于焊接机4,由各种测量器及各种传感器构成。

具体地,信息获取装置2包括触发获取装置201、高速照相机(温度测量部)202、电流计203、分光照相机204、磁场测量装置(电流测量部、磁场测量部)205、位移计(位移测量部)206、电压计207、温度及湿度计208等。

触发获取装置201获取在焊接机4中电流流过被焊接构件5时的触发信号。

高速照相机202拍摄在电阻焊接中电流流过焊接部时的焊接部的发光状态。关于高速照相机202的详情后文说明。

电流计203测量流过被焊接构件5的电流。关于电流计203后文说明。

分光照相机204为用于进行在电阻焊接中电流流过焊接部时的焊接部的发光的光谱分析的照相机,使用条纹照相机(streakcamera)等。关于分光照相机204的详情后文说明。

磁场测量装置205设置于焊接部的周围,为测量来自焊接部的磁场的装置。关于磁场测量装置205后文说明。

位移计206为测量焊接部件的长度的装置。关于位移计206后文说明。

电压计207测量在电流流过被焊接构件5时的电极间的电压。关于电压计207后文说明。

温度及湿度计208为测量检查环境的温度与湿度的装置,温度计与湿度计也可以为分开设置的个体。

另外,也可以包括未图示的测量施加于焊接部的压力的压力计等。

(个体识别装置3)

个体识别装置3为从标识读取关于识别焊接的个体(焊接个体)的id的信息,识别焊接个体的装置。标识为粘贴于被焊接构件5的条形码、被焊接构件5上的雕刻记号或rfid(radiofrequencyidentification,射频识别)标签等。如果标识为条形码,则个体识别装置3为条形码读取装置。如果标识为雕刻记号,则个体识别装置3包含拍摄雕刻记号的照相机、从拍摄的图像中提取雕刻记号并进行文字识别等的雕刻记号识别装置等。如果标识为rfid标签,则个体识别装置3为rfid标签读取器。

此外,在标识为雕刻记号的情况下,作为拍摄标识的照相机也可以使用信息获取装置2的高速照相机202。此外,由于在标识为雕刻记号的情况下的焊接个体的识别方法使用专利文献1所述的手法即可,在此省略说明。

在此,所谓焊接个体是指将焊接一个一个区分开。例如,在一个被焊接构件5中,在2个部位进行焊接的情况下,将各个焊接作为焊接个体。此外,在同一焊接部位进行多次焊接的情况下,可以将各个焊接作为焊接个体,也可以将多次焊接统一作为焊接个体。

(服务器1)

服务器1包括数据获取处理部101、焊接数据存储部102、解析部103、数据分类部104、数据分类存储部105、比较判定部(判定部)106。

数据获取处理部101从信息获取装置2的各装置获取焊接数据、从个体识别装置3获取个体识别用数据。然后,数据获取处理部101将获取的焊接数据及个体识别用数据储存于焊接数据存储部102。

在焊接数据存储部102,从信息获取装置2的各装置及个体识别装置3发送来的数据被分别对应地储存。即,在焊接数据存储部102,由个体识别装置3确定的焊接个体的识别信息与从信息获取装置2的各装置获取到的信息(时间序列信息)被对应地储存。储存于焊接数据存储部102的数据为各测量器及各传感器的波形数据、照相机的影像数据等利用由触发获取装置201获取的触发信号的同步,以将时间轴共通化后的(同步的)数据的方式而被存储。

解析部103根据从信息获取装置2的各装置获取到的信息将焊接条件的特性数据化。关于解析部103的处理后文说明。

数据分类部104通过机械学习(模式识别)等将焊接数据分类。机械学习使用聚类算法、k-means算法等。数据分类部104将机械学习的结果储存于数据分类存储部105。此外,在此,虽然数据分类部104使用机械学习将由解析部103计算的各解析结果分类,但不限于此。也可以使用机械学习以外的手法将由解析部103计算的各解析结果分类。数据分类部104的处理后文说明。

数据分类存储部105储存数据分类部104的机械学习等的结果。即,机械学习的过去的数据储存于数据分类存储部105。

比较判定部106将储存于数据分类存储部105的机械学习等结果与解析部103的运算结果比较,判别焊接条件的正常或异常。若比较判定部106判别为焊接条件为异常,则使plc(programmablelogiccontroller,可编程逻辑控制器)7输出详情调查指示。

在plc7向检查装置6输出了详情调查指示时,检查装置6在未图示的显示装置上显示关于在服务器1中检测出异常(存在焊接缺陷的可能性)的被焊接构件5的信息。检查员基于显示的信息,进行被焊接构件5的详细的检查。调查解析的结果经由检查信息输入装置8被发送至数据分类部104,成为机械学习的数据。

[制造系统z]

首先,使用图2~图3对本实施方式使用情景进行说明。此外,关于焊接系统z2,由于在图1中说明完毕,在此省略说明。

图2为与制造执行系统(mes11)协同的制造系统z的功能框图。mes11在具有焊接工序的工厂中与生产线的各工序联动,发挥管理工厂的制造设备的动作或操作员的作业的作用,包括计划、现状、实际成果的管理信息。

诸如加工机13、焊接机4、检查装置6的各制造设备经由作为定序器的plc7、21~22针对mes11发送和接受与储存于mes11的管理信息相对应的指令,从而动作。

加工机13为加工供给至焊接机4的被焊接构件5的装置。

趋势服务器(trendsever)12经由信息获取装置31从加工机13获取关于加工机13的状态的信息。同样地,趋势服务器12经由信息获取装置32从焊接机4获取关于焊接机4的状态的信息。在此,信息获取装置31、32为各种传感器等。

趋势服务器12储存获取的关于焊接机4或加工机13的状态的信息。

mes11将趋势服务器12获取的关于焊接机4或加工机13的状态的信息、从服务器1输出的被焊接构件详情调查指示等发送到管理人持有的信息通知终端41。信息通知终端41为智能手机、平板电脑或hmd(headmountdisplay,头戴式显示器)等可穿戴设备信息终端。

由此,本实施方式的制造系统z使具有关于加工机13或焊接机4的状态的信息的趋势服务器12与mes11协同。此外,在本实施方式中,虽然在服务器1检测出焊接异常的情况下,按照服务器1→plc7→检查装置6的顺序输出检查指示,但是也可以按照服务器1→mes11→plc7→检查装置6的顺序输出检查指示。

另外,制造系统z经由plc7将对于被服务器1判定为异常的被焊接构件5的检查指示或检查项目发送至检查装置6,能够利用检查装置6实施非破坏性检查等。

利用上述制造系统z,在检查时间比制造的节拍时间(tacttime)长的情况下,检查员能够知道检查装置6应该预检查的被焊接构件5(参照图1)或者其检查部位。据此,能够不降低生产率地运用生产线,能够在短时间内实现全面检查。

另外,制造系统z通过使mes11、趋势服务器12、焊接监视系统z1的服务器1协同,将产生异常的焊接机4或被焊接构件5的信息传达给管理人(详情后文说明)。据此,制造系统z能够迅速地实施焊接机4等的保养,能够减轻生产率的下降。

另外,如上所述,作为信息通知终端41能够使用智能手机、平板电脑或hmd(headmountdisplay)等可穿戴设备信息终端。而且,在信息通知终端41中使用使工厂内的影像与显示异常的机器或构件的部位叠加显示的ar(augmentedreality,增强现实技术)技术,则能够使管理人更加迅速的应对。

图3为示出图2的制造系统z的制造过程的流程的流程图。酌情参照图2。

如图3所示,在本实施方式的制造过程中,按照异常检测(s1)→原因分析(s2)→对策制定(s3)→执行(s4)的顺序进行处理。以下示出检查流程1、检查流程2这两者。这些检查流程中,检查流程2为使用本实施方式的焊接监视系统z1进行的流程。

<检查流程1>

(异常检测;s1)

在步骤s1的异常检测的步骤中,mes11从趋势服务器12获取从信息获取装置31、32获取的信息中的一部分或者全部的信息。然后,mes11存储从信息获取装置32获取的焊接条件的实际值。

(原因分析;s2)

在步骤s2的原因分析的步骤中,检查员在存储于mes11的焊接条件的实际值的基础上,考虑焊接前的加工条件的实际值、焊接前的图像(解析结果),进行焊接异常的原因分析。

(对策制定;s3)

在步骤s3的对策制定的步骤中,检查员将焊接条件的实际值、焊接机4的加工参数与焊接结果的关系进行统计解析,计算焊接机4的加工参数,更新制造系统z的设定。

(执行;s4)

在步骤s4的执行的步骤中,以由对策制定的步骤设定的加工参数进行焊接。

<检查流程2>

在检查流程2中根据所述的检查流程1而进行。如上所述,本实施方式的焊接监视系统z1在该“检查流程2”中被使用。

(异常检测;s1)

在步骤s1的异常检测步骤中,在被服务器1判定为焊接异常时,向管理人持有的信息通知终端41或未图示的警示灯通知。

另外,检测出焊接异常的服务器1向检查装置6输出检查指示。此外,虽然在本实施方式中服务器1经由plc7向检查装置6指示检查,但是,如上所述,也可以从mes11向检查装置6指示检查。

(原因分析;s2)

在步骤s2的原因分析的步骤中,检查员根据管理人的指示或警示灯的通知分析焊接异常的原因。即,管理人向检查员指示基于持有的信息通知终端41所显示的信息的检查。或者,在检查员确认了警示灯的闪烁时,停止生产线,进行当前作为检查对象的被焊接构件5的详细检查。此时,检查员利用通过检查流程1的原因分析的结果获得的知识进行分析。

(对策制定;s3)

在步骤s3的对策制定的步骤中,检查员基于异常发生频率判定生产线的停止及保养的必要性。检查员基于原因分析结果计算生产线停止预测时间,在判断为需要一定期间异常停止的情况下,向其他生产线发出代替生产指示。另外,检查员参考在检查流程1的对策制定中计算出的加工参数,计算新的加工参数,更新制造系统z的设定。

(执行;s4)

在步骤s4的执行的步骤中,基于代替生产指示或新的加工参数,执行制造系统z。

[硬件结构图]

图4为本实施方式的服务器1的硬件结构图。

服务器1包括存储器110、cpu(centralprocessingunit,中央处理器)120、hd(harddisk,硬盘)等存储装置130。此外,服务器1包括键盘、鼠标等输入装置140、显示器等输出装置150、与图1的信息获取装置2的各装置、个体识别装置3、plc7进行通信的通信装置160。

在存储器110中,储存于存储装置130的程序被展开,该程序被cpu120执行,据此,处理部111、数据获取处理部101、解析部103、数据分类部104及比较判定部106被具体化。关于数据获取处理部101、解析部103、数据分类部104及比较判定部106,由于在图1中说明完毕,此处省略说明。

此外,存储装置130相当于图1的焊接数据存储部102及数据分类存储部105。

(关于电阻焊接)

图5~图8为示出电阻焊接的工序的图。

图5所示的构成被焊接构件5(参照图1)的被焊接部件301和被焊接部件302由金属制成。另外,如图8所示,将被焊接部件301的下端面与被焊接部件302的上端面对接。然后,通过对对接的面实施焊接(对接焊接),被焊接部件301与被焊接部件302被焊接。在此,图5所示的电极303和电极304是指向被焊接部件301、302供给电流的电极。

然后,如图6所示,设置与电极303、304叠合的被焊接部件301、302。接下来,将被焊接部件301、302合在一起,向图6的箭头方向施加压力。之后,如图7所示,在将被焊接部件301、302组合于电极303、304的状态下,对电极303、304连接电流源311、开关312、电流计203及电压计207。该电流计203为信息获取装置2(参照图1)的电流计203。电流计203能够利用使用分流电阻的传感器、夹式传感器、罗氏线圈(rogowskicoil)、光学变流器传感器等。一般地,电流计203被设置为对于电极303、304串联,但是在测量大电流的情况下,也可以设置为针对分割了电流路径而得到的每个电路进行测量。

另外同样地,图7的电压计207为信息获取装置2(参照图1)的电压计207。电压计207能够利用电压探针等。一般地,电压计207与焊接电极并联设置,但是在高电压的情况下,也可以设置为使用由多个电路元件(电阻或电容器等)分压的电路来测量。即,也可以针对每个电路元件测量电压,将这些电压的总和作为电极303、电极304间的电压。

之后,使用者通过连接开关312,电流从电极303经由被焊接部件301、302向电极304流动。据此,被焊接部件301、302的连接部具有焦耳热,被焊接部件301、302的焊接部321(参照图8)被焊接。在图8中示出利用这样的电阻焊接生成的被焊接部件331(被焊接构件5)。

在此,对已有的焊接评价方法的问题进行说明。

在这样的电阻焊接中,被焊接部件301与被焊接部件302的接触面变大的情况多。在像这样进行电阻焊接的接触面大的情况下,在电流不是在接触面为均匀的状态下向被焊接部件301、302流动时,焊接部321不能被均匀地接合。因此,存在对被焊接部件301、302进行坡口加工等情况。

另外,由于根据电极303、304(参照图7)与被焊接部件301、302的接触状态也会产生接触电阻的差异,因此通电的电流针对每个焊接不同。由此,利用保持夹具(未图示)将电极303、304、被焊接部件301、302固定以使被焊接部件301、302、电极303、304的位置关系等保持恒定。

然而,被焊接部件301、302、其坡口加工的状态存在一个一个各不相同的可能性。另外,由于电极303、304随着焊接机4(参照图1)的使用情况而逐渐被消耗,因此焊接条件逐渐变化。此外,由于图1所示的焊接机4由各种机器构成,因此焊接条件的变化因素很多。于是,在本实施方式中,其目的在于,通过掌握每个焊接的焊接条件进行管理从而达到质量的稳定、提高。

(高速照相机202及分光照相机204)

图9为示出高速照相机202及分光照相机204的设置的情况的图。

在图9中,由于被焊接部件301、302、电极303、304、电流源311、开关312、电流计203及电压计207与图7相同,在此省略说明。

高速照相机202设置于焊接机4(参照图1)。该高速照相机202监视被焊接部件301、302(监视焊接部321(参照图8))并监控焊接的发光状态。

另外,如图9所示,分光照相机204也设置于焊接机4(参照图1)。该分光照相机204为用于进行在焊接部321(参照图8)发出的光的光谱解析的装置。

此外,虽然在图9中,高速照相机202及分光照相机204各设置了一台,但是,也可以在隔着被焊接部件301,302的相反侧,再设置一台高速照相机202及分光照相机204,以便能够拍摄整个焊接部321。

另外,向分光照相机204输入在焊接部321发光的光的分量即可。因此,也可以在被焊接部件301、302的周向设置未图示的镜子,拍摄由该镜子聚光的光。据此,能够使用1台分光照相机204拍摄整个焊接部321。高速照相机202也同样地通过在被焊接部件301、302的周向设置未图示的镜子,能够使用1台高速照相机202拍摄整个焊接部321。

(高速照相机图像分析)

图10~图13为示出在焊接实施时由高速照相机202获取的影像的示例的图。

图10为示出拍摄焊接工件341所得的图像的图。在此,焊接工件341是将图6的电极303、304组合于被叠合的被焊接部件301、302而成的。在使用高速照相机202时,亮度下降图像变暗,但是在电流通过时,如图11所示,能够观察在焊接部321(参照图8)伴随金属熔解的发光(图11的白色部分)。

此时,在焊接部321中,如果电流被均匀地施加,则发光分布也均匀,在焊接部321存在异物的情况下或接触性差的情况下,电流不能均匀地流动。

图12及图13为认为电流在焊接部321(参照图8)中没有均匀地流动的情况的图像的示例。

在图12所示的图像中,存在点的部分与白色部分发光的部位。并且,白色部分表示与其他的发光部分(点部分)相比发光亮度高。即,白色部分与其他的发光部分(点部分)相比温度高。这是因为在被焊接部件301、302(参照图5)中接触面不均匀,电流产生偏移而导致的。在进行这样的焊接时,焊接的质量下降。

另外,在图13所示的图像中,白色扇形的部分表示火花出现的情况。另外,白色部分表示与其他的发光部分(点部分)相比发光亮度高(温度高)。

即,在图13所示的图像中拍摄到火花。这个被认为是在被焊接部件301、302(参照图5)的接触面混入了异物,在施加电流时由急剧的电压上升导致火花飞溅。在这种情况下,认为由于原本应该被焊接面消耗的热能被火花夺走了,因此焊接的质量下降。

图12所示的亮度的不均匀、图13所示的火花表示焊接部321(参照图8)中的温度的不同。如上所述,在图12或图13中以白色表示的部分与由其他的点表示的部分相比温度更高。即,高速照相机202测量焊接部321中的局部的温度。

由此,利用高速照相机202的图像,能够判定焊接部321是否存在异物、是否均匀地焊接。

(分光照相机图像分析)

图14~图16为示出由分光照相机204获取的分光数据(频率分布)及一维光谱数据(频率分布)的示例的图。

分光照相机204能够利用装配有分光功能的条纹照相机、同样地装配有分光功能的高速照相机、超光谱照相机(hyperspectrumcamera)等。

图14为作为分光照相机204的、装配有分光功能的条纹照相机的分光数据的说明图。条纹照相机为在规定时间内记录经由分光器等的分光功能而分解为各个波长分量的光的装置。

图14的(a)部分和图14的(b)部分示出作为条纹照相机的分光数据的示例的、接受激光照射时的结果。

图14的(a)部分示出条纹照相机的分光数据b240,横轴表示波长(nm),纵轴表示时间(μs)。在图14的(a)部分中,黑色表示低值(零),白色表示高值。另外,在图14的(a)部分中,点表示黑色部分与白色部分的中间值,点的间隔越窄则表示越低的值。

已知激光为大致单一波长。由图14的(a)部分可知,在该激光的波长为λ1(nm)时,在图14的(a)部分的波长λ1下,最高值(白色)在整个时间段存在。

另外,图14的(b)部分示出在图14的(a)部分所示的分光数据b240中,仅提取了某时刻t1的数据的一维光谱数据b244。

即,图14的(b)部分示出在图14的(a)部分中的时间t1的波长特性的分布,横轴表示波长,纵轴表示信号强度。在此,信号在波长λ1(nm)下取峰值e1。

由此,能够利用分光照相机204获得测量的光的光谱特性的信息。

(正常时)

图15为关于正常的焊接过程,示出了使用作为分光照相机204的条纹照相机获取的信号图像的示例的图。

图15的(a)部分为从条纹照相机获取的分光数据b246,横轴表示波长(nm),纵轴表示时间(μs)。与图14同样地,黑色表示低值(零),白色表示高值,点表示中间值。点的间隔越窄则该中间值表示的值越低。

图15的(b)部分为在分光数据b246中,提取了时刻t2的数据的一维光谱数据b248。

如图11所说明的那样,在正常的焊接中,焊接部231(参照图8)具有均匀地发光的倾向。从图15的(a)部分可知在时间t2的周围发光的情况。图15的(b)部分示出了时间t2的多个发光波长。能够将图15的(a)部分所示的分光数据b246、图15的(b)部分的一维光谱数据b248的模式作为正常焊接的发光特性模式。

(异常时)

图16为作为在焊接部321(参照图8)中电流非均匀地流动的情况,对于发光亮度的分布散乱的、火花飞溅的焊接过程(参照图13),由作为分光照相机204的条纹照相机获取信号的一个示例。

图16的(a)部分示出由条纹照相机获取的分光数据b251,纵轴表示为时间(μs),横轴表示波长(nm)。与图14的(a)部分、图15的(a)部分相同,黑色表示低值(零),白色表示高值,点表示中间值。点的间隔越窄则表示值越低。

图16的(b)部分示出从图16的(a)部分的分光数据b251中,仅提取时刻t3的数据的一维光谱数据b253。

关于如图13所示的火花飞溅的焊接过程,与图15所示的正常的焊接过程相比,如图16的(a)部分及图16的(b)部分所示,在长时间且宽波长范围中,整体上观测到高信号强度。从火花发生到消失为止的时间是各种各样的,存在从比焊接部321的发光时间短到比发光时间长的情况。其中,比焊接部321的发光时间长的火花提高了图16的(b)部分的信号强度。另外,由于相对于各种温度的火花,发光波长也包含各种分量,因此能够观测在宽波长下的响应。

此外,在由于异物导致火花产生的情况下,随着异物的种类不同而发光的特性变化。例如为根据金属异物的焰色反应的特性变化。作为具体的示例,已知钠能够在589nm左右(黄色)的波长下被识别。通过利用此现象,能够进行异物的确定。这种情况下,以信号强度的波峰是否为焰色反应引起的波长来进行异物的确定。在图16的(b)部分的信号强度的波峰的波长λ2为589nm的情况下,推测为来自钠的异物混入。

由此,根据分光照相机204的分光数据,可知发光部的温度、是否混入异物、异物的种类等。另外,根据分光照相机204的分光数据,也能够得到温度信息。

(电流及电压信息分析)

图17为示出在焊接时通电的电压波形b270和电流波形b271的一个示例的图。

即,图17所示的波形为示出由电流计203和电压计207(参照图7)测量的电流及电压的时间变化的波形。在图17中,横轴表示时间(s),纵轴表示电流值及电压值。

如图17所示,通过对被焊接部件301、302(参照图5)急剧地施加电流,使被焊接部件301、302产生焦耳热。利用该焦耳热,被焊接部件301、302的焊接部321(参照图8)熔解。然后,通过切断电流或者降低电流,焦耳热变小(变冷)。据此,通过熔解的部位冷却、固化,焊接完成。而且,图17所示的波形示出使用作为焊接机4的电容型电阻焊接机时的电压波形b270及电流波形b271的一个示例。电容型电阻焊接机将向未图示的电容器充电的电能作为电流源311(参照图7)。

在开关312(参照图7)为接通时,如电压波形b270(虚线)所示,电压急剧地升高。并且,与此相伴,如电流波形b271(实线)所示,电流也急剧地升高。据此,预先设定的电流源311,即若为电容型电阻焊接机则为电容器,与该电容器的充电电压相对应的电流通电到被焊接部件301、302,进行焊接。通电存在着如本例这样执行1次电流的通电即形成一次电流波峰的方法与执行2次以上的多次电流的通电即形成多个电流波峰的方法。这些仅为通电条件的不同,不是制约本实施方式的技术的事项。

接下来,参照图18及图19,对正常的焊接与火花飞溅的焊接的情况下的电流计203及电压计207的输出波形进行说明。

图18为示出正常的焊接的情况下的电流计203及电压计207(参照图7)的输出波形的图。

在图18的(a)部分中,示出了从电流的施加到衰减的电压波形b270(虚线)和电流波形b271(实线)。另外,图18的(b)部分为将图18的(a)部分的峰值附近的区域b272放大的图。

图19为示出在焊接的过程中火花飞溅的情况下的电流计203及电压计207(参照图7)的输出波形的图。图19的(a)部分示出电压波形b270a(虚线)和电流波形b271a(实线)。图19的(b)部分为将图19的(a)部分的峰值附近的区域b275放大的图。

在焊接的过程中火花飞溅的情况下,如图19的(b)部分所示,与火花产生的时机相对应地,高频分量叠加于电压波形b270a、电流波形b271a。如图18的(b)部分所示,如果焊接正常,这样的高频分量不叠加。

像这样通过获取使用电流计203及电压计207的焊接时的电压波形b270a、电流波形b271a的随时间变动,能够详细地掌握焊接条件。另外,通过观测电流值、电压值的振幅,毋庸赘言,能够掌握与预先设定的焊接条件的差异。即,将从电流计203、电压计207获取的电压波形b270a、电流波形b271a与预先获取的正常时的电流波形、电压波形比较,能够判定焊接异常。

通常地进行利用电流计203及电压计207的图17~图19所示的分析。

然而,利用电流计203、电压计207获取焊接部321(参照图8)的发光、发热的分布的信息很困难。原因是利用电流计203、电压计207获取的是综合了被焊接部件301、302整体的现象的信息。

要观测由焊接部321的不均匀性导致的电流偏移等,利用电流计203及电压计207的测量是不适合的。

由此,在本实施方式中为了获取焊接部321的电流分布的局部的信息,不仅引入了所述高速照相机202、分光照相机204的数据,还引入了测量焊接部321周围的磁场的磁场测量装置205。

此外,在本实施方式中,为了整体的评价进行利用电流计203及电压计207的图17~图19所示的分析。

(磁场测量装置解析)

使用图20~图28对磁场测量装置205进行说明。

图20的(a)部分为示出本实施方式的磁传感器c101的设置例的图,图20的(b)部分为示出磁传感器c101的输出波形的图。

另外,图21为示出磁传感器c101的配置的详情的图。图21的(a)部分为示出磁传感器c101的配置的立体配置图,图21的(b)部分为沿图21的(a)部分的a-a线的剖视图,图21的(c)部分为从图21的(b)部分的b-b方向观察的图。

首先,参照图20的(a)部分及图21,对磁场测量装置205的磁传感器c101的配置进行说明。

此外,因为在图20的(a)部分中,被焊接部件301、302、电极303、304、焊接部321、电流源311、开关312、电流计203及电压计207与图7相同,在此省略说明。

如图20的(a)部分、图21的(a)部分及图21的(c)部分所示,磁传感器c101配置于焊接部321的周围。此外,为了不妨碍高速照相机202及分光照相机204的拍摄,磁传感器c101可以以自焊接部321上下错开的状态来设置。磁传感器c101即使自焊接部321上下错开地设置也能够测量焊接部321的局部的磁场。

此外,磁传感器c101能够利用线圈、霍尔传感器、磁阻元件、光磁传感器等。

此外,关于图21的(c)部分的磁传感器c101a~c101c,后文说明。

图20的(b)部分为示出电流计203、电压计207、磁传感器c101的输出波形的示例。

在图20的(b)部分中,横轴表示时间(s),页面左侧的纵轴表示电流值、电压值,页面右侧的纵轴表示磁通量密度(g)。

并且,附图标记b270表示利用电压计207测量的电压波形,附图标记b271表示利用电流计203测量的电流波形。另外,附图标记b281为在磁传感器c101为霍尔传感器、磁阻元件、光磁传感器的情况下从磁传感器c101获取的线圈输出波形(磁通量密度波形)。另外,附图标记b280为磁传感器c101为线圈传感器的情况下的磁场波形(磁通量密度波形)。

线圈输出波形b280测量对磁场波形b281进行时间微分的波形(法拉第电磁感应定律)。与此相对,线圈传感器以外的磁传感器c101(例如霍尔传感器、磁阻元件、光磁传感器)测量磁场强度(磁通量密度)本身。即,在作为磁传感器c101使用线圈传感器时,其输出波形为线圈输出波形b280,在作为磁传感器c101使用线圈传感器以外的磁传感器时,其输出波形为磁场波形b281。

例如,即使磁传感器c101只具有线圈传感器,通过将获得的线圈输出波形进行时间积分也能够得到磁场波形b281。反之,作为磁传感器c101,即使只具有霍尔传感器、磁阻元件、光磁传感器等,通过将得到的磁场波形b281进行时间微分,也能够获取线圈输出波形b280。

图22为说明磁传感器c101的输出与电流路径c111的关系的图。

利用磁传感器c101的电流测量是测量电流产生的磁场。在电流存在的地方,根据右手螺旋定则,在与电流路径c111正交的方向上产生磁场c112。针对该磁场c112设置磁传感器c101,间接地测量电流。

图23为示意性的示出在焊接时在焊接工件341周围产生的磁场的图。图23的(a)部分为说明流过焊接机工件整体的电流和磁场的图,图23的(b)部分为示出局部的电流的方向和磁场的方向的图。

在图23中,由于被焊接部件301、302、电极303、304、焊接部321、电流源311、开关312、电流计203及电压计207与图7相同,在此省略说明。

如图23的(a)部分所示,由于流过焊接工件341的电流c121主要在电极303、304之间流动,因此磁场c122在焊接工件341周围产生。然而,在关注焊接部321中的局部的电流时,在焊接部321中,在电流流动不均匀的情况下,即,局部的电流量、电流的路径变化的情况下,焊接部321附近的磁场的大小、方向也变动。在本实施方式中,如图20所示,通过在焊接部321的周围配置磁传感器c101,测量焊接部321的局部的电流变化。

图23的(b)部分为以实线的箭头c131表示焊接部321中的局部的电流的方向、以虚线的箭头c132表示磁场的方向、以箭头的粗细来表示其大小(电流量、磁场强度)的图。如图23的(b)部分所示,随着电流量增减,磁场强度也增减,而且,如果局部的电流的方向变化,则磁场的方向也变化。这样的现象,像电流计203那样通过流过被焊接部件301、302整体的电流是难以观测到的。在本实施方式中,在焊接部321的周围设置多个磁传感器c101,来评价如图23的(b)部分所示的局部的电流。

图24~图28为示出使用图20的(a)部分及图21所示的磁场测量装置205的电流的评价例的图。

在此,图24~图28中的任意的图中都是横轴表示时间(s)。

图24为正常时,即在焊接部321(参照图8)中电流均匀地流动的情况下的磁场波形。

在图24的最上段,示出了电流计203、电压计207的波形(电压波形b270(虚线),电流波形b271(实线))。并且,在图24的下三段,示出了由3个磁传感器c101所测量的磁场波形b282a~b282c。在此,磁场波形b282a~b282c相当于从图21的(c)部分的磁传感器c101a~c101c获取的波形。

另外,电压波形b270、电流波形b271的形状为总和了磁场波形b282a~b282c的形状。

在此磁传感器c101使用线圈,磁场波形b282a~b282c使用将来自线圈的输出波形进行积分得到的形状。

如图24所示,在焊接为正常的情况下,磁场波形b282a~b282c的波峰时刻、峰值b1对齐。

另外,虚线b2示出了在焊接为正常的情况下的各波形的上升时刻。即,虚线b2示出了电流从电流源311(参照图9)开始流出的时刻。另外,虚线b3示出了焊接为正常的情况下的各波形的波峰时刻。

在以下的图25~图27中,峰值b1示出了与图24共同的值。此外,在以下的图25~图28中,上升时刻b2、波峰时刻b3示出了与图24共同的值。

图25、图26为在焊接部321中,电流非均匀地流动的情况下的磁场波形b283a~b283c、b284a~b284c。

在图25的最上段示出了电流计203、电压计207的波形(电压波形b270(虚线)、电流波形b271(实线))。并且,在图25的下三段示出了由3个磁传感器c101测量的磁场波形b283a~b283c。在此,磁场波形b283a~b283c相当于从图21的磁传感器c101a~c101c获取的波形。

另外,电压波形b270、电流波形b271的形状为总和了磁场波形b283a~b283c的形状。

在此磁传感器c101使用线圈,磁场波形b283a~b283c使用将线圈输出波形进行积分得到的形状。

在图25所示的示例中,与图24所示的电流均匀的峰值b1相比较,磁场波形b283a~b283c的振幅(磁通量密度的峰值)不同。如上所述,由于磁场波形b283a~b283c的振幅与电流的量成正比,因此如图25所示,能够利用磁场波形b283a~b283c的振幅的变化评价磁传感器c101附近的电流的增减。即,由图25那样的磁场波形b283a~b283c可知,流过焊接部231的局部的电流不均匀。在电流量小的情况(磁场波形的振幅小的情况)下,存在焊接所必需的热能不足,导致焊接不良的可能性。

在图26的最上段示出了电流计203、电压计207的波形(电压波形b270(虚线),电流波形b271(实线))。并且,图26的下三段示出了由3个磁传感器c101测量的磁场波形b284a~b284c。在此,磁场波形b284a~b284c相当于从图21(c)的磁传感器c101a~c101c获取的波形。

另外,电压波形b270、电流波形b271的形状为总和了磁场波形b284a~b284c的形状。

在此磁传感器c101使用线圈,磁场波形b284a~b284c使用将线圈的输出波形进行积分得到的形状。

在图26所示的示例中,与图24所示的电流均匀的情况下的波峰时刻b3及峰值b1相比较,磁场波形b284a~b284c各个的波峰时刻及峰值不同。

尤其在关注波峰时刻时,在磁场波形b284a中波峰时刻b11为比波峰时刻b3迟的时刻。另外,在磁场波形b284b中波峰时刻为与波峰时刻b3相同的时刻。另外,在磁场波形b284c中波峰时刻b12为比波峰时刻b3早的时刻。

由此,可知迎来波峰的时刻的顺序为磁场波形b284c→磁场波形b284b→磁场波形b284a。

据此,能够了解焊接的电流从部件的局部的地方开始流动,向焊接部321的整体扩展的情况。

即,认为在图26中,磁场波形b284c最先到达波峰,从获取该磁场波形b284c的磁传感器c101的附近开始焊接。同样地可知磁场波形的波峰是以磁场波形b284c→磁场波形b284b→磁场波形b284a的顺序,焊接不断推移。由此,由于磁场波形b284a~b284c的波峰为电流到达焊接部的时间,因此能够评价焊接部321是以怎样的时间过程熔解的。

即,从图26所示的示例可知,由于焊接量的不均匀等,焊接部321的各个部位在焊接开始时间上产生差异。

图27示出在火花产生的情况下的磁场波形b285a~b285c。

在图27的最上段示出了电流计203、电压计207的波形(电压波形b270a(虚线)、电流波形b271a(实线))。并且,在图27的下三段,示出了由3个磁传感器c101测量的磁场波形b285a~b285c。在此,磁场波形b285a~b285c相当于从图21的磁传感器c101a~c101c获取的波形。

另外,电压波形b270a、电流波形b271a的形状为总和了磁场波形b285a~b285c的形状。

在此磁传感器c101使用线圈,磁场波形b285a~b285c使用将线圈的输出波形进行积分得到的波形。

如在图19中所说明的那样,在火花产生时,高频分量叠加于电压波形b270a及电流波形b271a(参照图27的附图标记d101)。由于磁场也与电流成正比,因此高频分量也叠加于磁场波形b285a~b285c(参照附图标记d102~d104)。另外,图27的磁场波形b285a~b285c各自的峰值为与图24的磁场波形b282a~b282c相同的b1。

在图27的示例中,在磁场波形285b中高频分量的振幅变大,能够评价火花在获取该波形的磁传感器c101的附近产生。

另外,图28所示的线圈输出波形b286a~b286c为在火花产生的情况下的线圈输出波形b286a~b286c,即,示出了磁场波形的时间微分值。

在图28的最上段示出了电流计203、电压计207的波形(电压波形b270a(虚线)、电流波形b271a(实线))。并且,在图28的下三段,示出了由3个磁传感器c101测量的线圈输出功率波形b286a~b286c。在此,线圈输出波形b286a~b286c相当于从图21的(c)部分的磁传感器c101a~c101c获取的波形。

如附图标记d111所示,火花引起的高频分量叠加于电压波形b270及电流波形b271。

图28的线圈输出波形b286a~b286c相当于将图27的磁场波形b285a~b285c进行时间微分得到的波形,强调了图27的磁场波形b285a~b285c中的高频分量(参照附图标记d112~d114)。另外,线圈输出波形b286a~b286c的峰值全部为v1。

由此,在火花产生的时刻,线圈输出波形b286a~b286c与电压波形b270a、电流波形b271a、图27所示的线圈输出波形b285a~b285c相比较,获得大振幅的高频分量。这样能够进行火花的产生、及利用磁传感器c101之间的振幅的大小的比较的火花产生位置的评价。

此外,图26~图28的电压波形b270、b270a、电流波形b271、b271a的各个,由于其实际上产生微小的不同但是为肉眼无法识别的程度,因此在附图中为相同的波形。换言之,根据利用磁场测量装置205的局部的磁场波形b283a~b283c、b284a~b284c,能够检测出电流计203、电压计207无法捕获的异常。

(位移计分析)

参照图29对使用位移计206的分析进行说明。此外,在图29中,由于被焊接部件301、302、电极303、304、焊接部321、电流源311、开关312、电流计203及电压计207与图7相同,在此省略说明。

图29为说明位移计206的设置例与输出结果的图。在此,图29的(a)部分示出位移计206的设置例,图29的(b)部分为示出位移计206的测量结果的图。

作为位移计206可以使用激光位移计、应变仪。此外,也可以使用从应变量换算为位移的方法等。在本实施方式中,对使用作为位移计206的激光位移计的情况进行说明。

如图29的(a)部分所示,作为位移计206在电极303、304分别具有激光发射装置e101、激光接收装置e102。

即,利用激光发射装置e101、激光接收装置e102测量电极303与电极304之间的距离,即被焊接部件301、302(被焊接构件5(参照图1))的长度。

在由于由焊接导致的被焊接部件301、302的熔解引起电极303、304之间的距离缩短时,其缩短程度可利用作为位移计206的激光发射装置e101、激光接收装置e102测量。

由此,能够监控执行焊接时的被焊接部件301、302的位移量。

图29(b)为示出位移量的波形的图。

在图29(b)中,横轴表示时间(s),页面左侧所示的纵轴表示电流值及电压值,页面右侧所示的纵轴表示利用位移计206得到的位移量。

另外,附图标记b270(虚线)表示电压波形,附图标记b271(实线)表示电流波形。并且,附图标记e111(单点划线)表示位移量的随时间变化(位移波形)。

在时机上,电压波形b270及电流波形b271达到峰值时,产生了位移波形e111。

另外,位移量正(+)的方向为部件收缩的方向。

如上所述,电阻焊接是利用对被焊接部件301、302通电而产生的焦耳热熔解被焊接部件301、302,通过以电极303、304按压而接合。因此,随着电流通电,焊接部321开始熔解,位移量发生变化。此时,在位移量少时,存在熔解的金属没有熔合而焊接不良的可能性。另外,在位移量过多的情况下,存在熔解的金属由于按压力而被挤出从而焊接不良的可能性。因此,如图29的(b)部分所示,设定预先设定的阈值m1,如果位移量为阈值m1以上则判定为熔解充分,如果位移量为小于阈值m1,则能够判定为熔解不充分、存在焊接不良的可能性。并且,在这种情况下,在图3的执行(步骤s4)中,检查员以增加焊接机4的电压的方式设定加工参数。

在此,虽然设定作为位移量的下限值的阈值m1而检测熔解不足,也可以设定作为位移量的上限值的阈值而检测熔解过度。并且,在这种情况下,在图3的执行(步骤s4)中,检查员以降低焊接机4的电压的方式设定加工参数。

由此,利用位移计206的设置,能够管理每个焊接的位移的值,能够判定焊接不良的有无。

(处理流程)

图30为示出本实施方式的服务器1的处理流程的流程图。酌情参照图1。

首先,数据获取处理部101从信息获取装置2的各装置、个体识别装置3获取焊接数据(s101)。另外,数据获取处理部101与焊接数据一同也从个体识别装置3获取个体识别信息。

焊接数据为从电流计203获取的电流值数据、从高速照相机202及分光照相机204获得的图像数据、分光数据、从磁场测量装置205获取的磁场数据、从位移计206获得的位移数据、从电压计207获取的电压值数据等。

接下来,数据获取处理部101使获取的焊接数据与从个体识别装置3获取的个体识别信息相对应,按时间序列储存于焊接数据存储部102(s102)。在步骤s102中,为了评价构成焊接数据的各数据之间的关系,数据获取处理部101将时间轴共通化,通过波形微分来提取波形的变化点的时机,将变化点被提取的时刻作为事件时刻存储即可。事件时刻可以是利用触发获取装置201获取的触发。此时,来自温度及湿度计208的信息也可以储存于焊接数据存储部102。

接下来,解析部103根据需要来进行获取的各焊接数据的解析(s103)。

所谓的在解析部103进行的解析是指例如以下的内容。

·由位移计206测量的被焊接构件5的位移的随时间的变迁,或者位移速度(长度的变化)。

·从电流计203、电压计207、磁场测量装置205获取的各输出波形的光谱解析。

此外,步骤s103的解析处理根据需要可以省略。

各焊接数据中,针对信号,通过利用傅立叶变换计算信号波形的频率分量(光谱解析)、计算与作为基准的正常波形的差分而进行解析。在对被焊接构件的位置进行形状识别并通过图像距离测量等评价后的基础上,解析来自高速照相机202的图像数据。

然后,数据分类部104使用各焊接数据的解析结果和储存于数据分类存储部105的结果(即过去的数据),进行机械学习处理(模式识别处理)(s104)。

机械学习可考虑例如以下的(1)~(5)那样的。

(1)数据分类部104在高速照相机204中,将最高亮度存在的时刻的亮度分布进行模式识别。例如,先以图11所示的亮度分布模式、图12所示的亮度分布模式、图13所示的亮度分布模式创建组。数据分类部104判定获取的图像属于哪个组。此外,组不限于上述示例。据此,如在图11~图13所说明的那样,可知焊接是否均匀地进行、是否有异物混入等。

(2)数据分类部104将从分光照相机204获取的分光数据或者特定时刻的一维光谱数据进行模式识别。例如,先以图14所示分光数据模式、图15所示的分光数据模式、图16所示的分光数据模式创建组,数据分类部104判定获取的分光数据属于哪个组。数据分类部104对于一维光谱数据也同样处理。此外,组不限于上述示例。

(3)数据分类部104将由磁场测量装置205测量的磁场信号进行模式识别。例如,对于从各磁传感器c101获取的磁场波形,数据分类部104以图24所示的模式、图25所示的模式、图26所示的模式、图27所示的模式、图28所示的模式先创建组。然后,数据分类部104判定获取的磁场信号(磁场波形、线圈输出波形)属于哪个组。此外,所谓磁场波形、线圈输出波形的模式是指从各磁传感器c101获取的磁场波形的组合。

例如,在具有3个磁传感器c101的情况下,图24~图28各自的3个磁场波形的组合作为模式。对于图24~图28所示的随时间变化波形与由步骤s103的解析处理进行的光谱解析的结果这两者进行分组即可。这是因为在使用光谱解析的结果时,包含图27、图28所示的高频分量的磁场信号(磁场波形、线圈输出波形)的模式化变得容易。

此外,组不限于上述示例。

(4)数据分类部104将由电流计203及电压计207测量的电流信号以及/或者电压信号进行模式识别。例如,对于从电流计203获取的电流波形及从电压计207获取的电压波形,数据分类部104以图18所示的模式、图19所示的模式先创建组。然后,数据分类部104判定获取的电流信号(电流波形)、电压信号(电压波形)属于哪个组。对于图18、图19所示的随时间变化波形与由步骤s103的解析处理进行的光谱解析的结果这两者进行分组即可。这是因为在使用光谱解析的结果时,包含图19所示的高频分量的电流信号(电流波形)及电压信号(电压波形)的模式化变得容易。此外,组不限于上述示例。

据此,可知从电流源311(参照图9)供给的电流及电压是否异常。

(5)数据分类部104对位移速度进行机械学习。据此,可知被焊接部件的熔解量的正常或异常,所以可知焊接是否正常地进行。

数据分类部104将机械学习的结果储存于数据分类存储部105(s105)。

然后,比较判定部106基于机械学习处理(模式识别处理)的结果,判定作为检查对象的焊接数据是否异常(s106)。焊接条件是否异常是判定构成焊接数据的数据中至少1个是否为异常。即,作为步骤s104的机械学习处理的结果,比较判定部106对于构成获取的焊接数据的数据的各个,判定是否属于与“焊接正常”的组不同的组。在属于与“焊接正常”的组不同的组的情况下,比较判定部106判定为“异常”。

例如,在所述(1)的情形的情况下,获取的图像如果被分类至图11的模式的组(正常组),比较判定部106判定为“正常”。在获取的图像被分类至图11的模式的组以外的组(异常组)的情况下,比较判定部106判定为“异常”。

另外,在所述(2)的情形的情况下,获取的分光数据如果被分类至图14的模式的组(正常组),比较判定部106判定为“正常”。在获取的分光数据被分类至图14的模式的组以外的组(异常组)的情况下,比较判定部106判定为“异常”。

此外,在所述(3)的情形的情况下,获取的磁信号如果被分类至图24的模式的组(正常组),比较判定部106判定为“正常”。在获取的磁信号被分类至图24的模式的组以外的组(异常组)的情况下,比较判定部106判定为“异常”。

并且,在所述(4)的情形的情况下,获取的电流信号和/或电压信号如果被分类至图18所示的模式的组(正常组),比较判定部106判定为“正常”。在获取的电流信号和/或电压信号被分类至图18所示的模式的组以外的组(异常组)的情况下,比较判定部106判定为“异常”。

另外,在所述(5)的情形的情况下,位移速度如果被分类至正常焊接的组,比较判定部106判定为“正常”。在除此以外的情况下,比较判定部106判定为“异常”。

另外,与此同时,如图29的(b)部分所示,判定位移波形(规定的时刻的位移量)e111是否小于阈值(或者是否为阈值以上)。在位移波形e111小于阈值(或者以上)的情况下,比较判定部106判定为“异常”。

此外,不是是否至少1个为异常,而是在规定数量的条件为异常的情况下,也可以在步骤s106判定为异常。

此时,在用于机械学习的组与关于异常的种类的信息被关联的情况下,比较判定部106通过获取的数据属于哪个组对异常的种类进行判定。在以磁场波形为例时,图24的组为正常,图25的组的电流量存在不均匀(焊接存在不均匀),图26的组的流过电流的时间存在不均匀(焊接存在不均匀),图27的组产生火花(焊接部321存在异物)等。从电流计203获取的电流波形、从电压计207获取的电压波形、高速照相机202的图像、分光照相机204的分光数据、位移计29的异常种类正如各自的附图中说明的那样。

利用手工输入预先进行组与关于异常的种类的信息的关联。

在用于机械学习的组未与关于异常的种类的信息关联的情况下、由获取的数据创建的新的组被创建的情况下,比较判定部106仅进行主旨为异常的输出。

在步骤s106的结果为正常的情况下(s106→否),处理部111(参照图4)返回处理至步骤s101,对下一个检查对象进行处理。

在步骤s106的结果为异常的情况下(s106→是),比较判定部106判定在焊接机4中是否存在异常的可能性(焊接机异常)(s107)。在焊接机4中是否存在异常的可能性的判定是根据相同条件(解析结果)是否以规定次数连续被判定为异常而进行的。例如,从高速照相机202获得的图像中的亮度分布连续地表示异常等。

在步骤s107的结果为在焊接机4中存在异常的可能性的情况下(s107→是),plc7指示焊接机4的调查(焊接机调查)(s108)。在指示了焊接机4的调查时,焊接机4被停止后,进行焊接机4的调查。此外,在步骤s108的指示中,优选包含关于异常的种类的信息。由此,异常的原因的确定变得容易。

在步骤s107的结果为在焊接机4中不存在异常的可能性的情况下(s107→否),plc7对检查装置6指示对应的被焊接构件5的详情调查(被焊接构件详情调查)(s109)。在通过步骤s106的判定处理获知异常的种类的情况下,在步骤s109的指示中包含关于异常的种类的信息。在通过步骤s106的判定处理未获知异常的种类的情况下,在步骤s109的指示中也可以包含以推测的异常的种类未知为主旨的信息。

在步骤s109的指示中,优选包含关于表示异常的条件的信息。由此,异常的原因的确定变得容易。

被指示了调查的检查装置6实施对应的被焊接构件5的详情检查。详情检查的结果经由检查信息输入装置8向数据分类部104反馈。即,利用手工输入将数据分类存储部105的组与关于异常的种类(可能的话包括原因)的信息关联。由此,能够使机械学习的精度提高,因此能够使步骤s106的异常判定的精度提高。

步骤s109之后,处理部111(参照图4)返回处理至步骤s101,对下一个检查对象进行处理。

由此,本实施方式的制造系统z针对每次焊接获取被焊接构件5的焊接部321中的局部的信息的同时,将获取的信息与过去的信息(数据分类存储部105的数据)相比较。另外,制造系统z通过提供在将异常值作为指标(组)判定是否正常的同时进行制造的制造系统z,能够保持具有焊接工序的工厂生产线的生产率提高且使焊接的质量提高。

另外,根据本实施方式,能够从高速照相机202的亮度分布获得焊接部321(参照图8)的局部的的温度信息。另外,能够从由磁场测量装置205测量的磁场信号获得焊接部321的局部的电流信息。然后,在本实施方式中,使用这些局部的温度信息、电流信息,判定局部的焊接条件是否异常。据此,在本实施方式中,能够检测:诸如被焊接部件301、302、流过被焊接部件301、302的电流等的整体的焊接条件即使表面上是恰当的,但由焊接部321的接触性差、在焊接部321中混入异物导致的焊接的异常。

另外,在本实施方式中,评价基于拍摄的图像中的发光模式、利用磁场测量装置205测量的磁场信号的、局部的电流的随时间的变迁或者局部的电流的频率等。据此,计算局部的焊接条件。然后,将计算出的局部的焊接条件按每个焊接个体记录并管理,并被反馈至检查工序、焊接条件。据此,能够使品质管理提高。即,通过对没有进行恰当的焊接的工件进行详细的检查,将该检查结果反映至制造系统z、焊接监视系统z1,能够使品质管理提高。

另外,根据本实施方式,能够在被焊接构件5的制造过程中进行检查。即,能够将被焊接构件5的制造与检查并列进行。一般地,与制造时间相比较检查时间非常长的情况很多,但是根据本实施方式,能够将被焊接构件5的制造与检查并行地进行,据此能够缩短整体的制造时间。

此外,根据本实施方式,能够不用大幅延长检查时间而进行全面检查。

另外,使用机械学习的结果判定作为检查对象的焊接条件是否为异常,据此能够自主地进行高精度的判定。

本发明不限于所述的实施方式,包含各种变形例。例如,所述的实施方式为了将本发明容易理解地进行说明而详细地进行了说明,不限于必须具有所说明的所有结构。

另外,在本实施方式中,以关于电阻焊接的检查为前提,但如果是电流流动、通过以该电流导致的热被焊接的方式,也可以适用于其他的焊接。

另外,如果能够进行由高速照相机202获得的图像的时间序列光谱解析,也可以不具有分光照相机204。

另外,比较判定部106在判定出焊接的异常时,也可以将关于与被判定为异常的焊接个体相同的组的焊接个体的信息,例如作为列表包含于被焊接构件详情调查指示中。在此,所谓组是利用所述的机械学习划分的组。另外,关于焊接个体的信息为识别焊接个体的信息等。作为关于焊接个体的信息,也可以包含焊接个体的照片、焊接个体的焊接时的焊接条件、详情调查的结果等。

另外,在高速照相机202的图像分析中,假设在本实施方式中在最高亮度时刻的分析,但不限于此。焊接部321冷却时,焊接不良的部位、存在异物的部位的冷却速度变慢。从而,数据分类部104也可以以距通电规定时间后的亮度分布来进行分组。或者,比较判定部106也可以通过是否存在距通电规定时间后亮度为规定值以上的部位来判定异常的有无。由此,能够使焊接判定的精度提高。

另外,比较判定部106也可以根据高速照相机202的图像分析,基于亮度的平均值等是否为规定值以下、或以上等,判定通电电流的过量或不足。另外,比较判定部106也可以根据电流波形、电压波形的峰值来判定通电的电流值、电压值的过量或不足。在这样的情况下,关于通电的电流值、电压值的过量或不足的信息被发送至mes11。然后,mes11根据关于接收到的电流值、电压值的过量、不足的信息,控制焊接机4通电的电流值、电压值。由此能够提高成品率或缩短向被焊接构件5通电的电流值、电压值的调整时间。

另外,所述的各结构、功能、各部件101、103、104、106、焊接数据存储部102、数据分类存储部105等,也可以将这些的一部分或者全部通过利用例如集成电路设计等而以硬件来实现。另外,如图4所示,所述的各结构、功能等也可以利用cpu120等的处理器解释实现各个功能的程序并执行而以软件实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息除了储存于hd(harddisk,硬盘)以外,能够储存于存储器110、ssd(solidstatedrive,固态硬盘)等记录装置,或者,ic(integratedcircuit,集成电路)卡,sd(securedigital,安全数字)卡、dvd(digitalversatiledisc,数字多功能光盘)等的记录介质。

另外,在各实施方式中,控制线、信息线示出了认为在说明上必要的部分,制品上未必示出了全部的控制线、信息线。实际上,可以认为几乎全部的结构相互地连接。

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