JP2023055168A - Ai evaluation method for spot welding part - Google Patents
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Abstract
【課題】非破壊でスポット溶接部の溶接強度等の目的変数を推定するAI評価方法を提供する。
【解決手段】複数周波数の励起信号で交番磁界を発生させる第一段階と、検出信号を計測する第二段階と、検出信号に基づき溶接部状態を評価する第三段階と、を含み、第三段階において比較用データとなる評価対象の第1目的変数の定量値と評価対象の分類のための第2目的変数の定量値と、励起信号及び検出信号との相関データを用い検出信号に基づいて評価対象の第1及び第2目的変数を推定するAI評価方法であって、検出信号から励起信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、第1及び第2目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから、第1目的変数を得る第1評価式と、第2目的変数に係る複数分類を定義し、分類毎に相関データの評価式を定義し、選択した分類に対応する第1評価式により、評価対象の第1目的変数を推定する。
【選択図】図1
An AI evaluation method for non-destructively estimating a target variable such as the welding strength of a spot weld is provided.
A third step includes: a first step of generating an alternating magnetic field with a multi-frequency excitation signal; a second step of measuring the detection signal; and a third step of evaluating the state of the weld based on the detection signal; Based on the detection signal using the quantitative value of the first objective variable to be evaluated as comparison data in the stage, the quantitative value of the second objective variable for classification of the evaluation object, and the correlation data between the excitation signal and the detection signal An AI evaluation method for estimating first and second objective variables to be evaluated, wherein a complex amplitude ratio to an excitation signal is obtained from a detection signal as measurement data, and quantitative values of the first and second objective variables and corresponding comparison values are obtained. A first evaluation formula for obtaining a first objective variable from the complex amplitude ratio of the detection signal as data and a plurality of classifications related to the second objective variable are defined, and an evaluation formula for correlation data is defined for each classification and selected. A first objective variable to be evaluated is estimated by a first evaluation formula corresponding to the classification.
[Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、二枚の板材を重ね合わせて両面から電極棒を加圧して挟持し、電圧を印加することにより溶接を行なうスポット溶接に関し、特にスポット溶接部の溶接強度や板材の材質,組成又はその結合状態等の状態を評価する、スポット溶接部のAI評価方法に関するものである。 The present invention relates to spot welding in which two plate materials are superimposed, electrode rods are pressed and sandwiched from both sides, and a voltage is applied to perform welding. The present invention relates to an AI evaluation method for spot welds, which evaluates the state such as the bonding state.
従来、例えば自動車製造等の金属製品製造の分野において、金属板を接合するための方法としてスポット溶接が広く採用されている。スポット溶接は、例えば図10及び図11に示すように、互いに接合すべき二枚の金属等から成る板材51,52を、接合領域53を重ねた状態で配置し、この接合領域53に対して上下から一対の電極棒54,55を加圧して当接させた状態で、双方の電極棒54,55間に電源56から電圧を印加する。
或いは図12に示すように、板材51側から電極棒54を当接し、板材52の溶接部から十分離れた位置に電極55を設置して、電極棒54を加圧し、板材51,52が溶接部53で接触している状態で電流を印加してもよい。これにより、一方の電極棒54から接合領域53を介して他方の電極棒55に向かって電流Iを流すことにより、当該接合領域53の双方の板材51,52が加熱溶融し、その後冷却されることにより、スポット溶接部が形成される。こうして、スポット溶接部によって双方の板材51,52が接合領域53にて互いに接合される。
2. Description of the Related Art Conventionally, spot welding has been widely used as a method for joining metal plates in the field of manufacturing metal products such as automobile manufacturing. For spot welding, for example, as shown in FIGS. 10 and 11, two
Alternatively, as shown in FIG. 12, the
ところで、スポット溶接部の溶接強度は、溶接失敗や溶接不十分等の種々の溶接不良によって低下することがある。このようなスポット溶接部における溶接強度の低下は、金属製品全体の強度低下を招くことになってしまう。 By the way, the welding strength of spot welds may be lowered due to various welding defects such as welding failure and insufficient welding. A decrease in the welding strength of such spot welds results in a decrease in the strength of the metal product as a whole.
これに対して、特許文献1には、磁界を生成する発信コイルと、スポット溶接の電極及び前記発信コイルによって生成された磁界を検査対象とするナゲットに集中させる磁路として使用される棒状部材と、前記ナゲットを透過した磁界に応じた誘導起電圧を生成する複数の受信コイルとを備え、前記発信コイルは前記棒状部材に巻回され、前記複数の受信コイルは前記発信コイルの外周部に巻回されるようにした電磁誘導型センサが開示されている。
On the other hand,
しかしながら、このような構成の電磁誘導型センサは、スポット溶接部の溶接の良,不良を評価するものであって、スポット溶接部の溶接強度を評価することはできない。 However, the electromagnetic induction type sensor having such a configuration is for evaluating whether spot welds are good or bad, and cannot evaluate the welding strength of spot welds.
これに対して、スポット溶接部の溶接強度を評価するためには、試験片を作成して、試験片を用いて破壊試験を行なう方法がある。しかしながら、実際の金属製品では、多数のスポット溶接により金属板材の接合を行なうことが多く、実際の金属製品を破壊して溶接強度を評価することは困難である。このため、金属製品を破壊することなく、各スポット溶接部の溶接強度を評価することができれば、金属製品全体の強度を計算することが可能となり、製品の安全性の向上に貢献することができる。 On the other hand, in order to evaluate the welding strength of spot welds, there is a method of preparing a test piece and conducting a destructive test using the test piece. However, in actual metal products, metal plate materials are often joined by a large number of spot welds, and it is difficult to evaluate the weld strength by destroying the actual metal products. Therefore, if the weld strength of each spot weld can be evaluated without destroying the metal product, it will be possible to calculate the strength of the entire metal product, which will contribute to the improvement of product safety. .
また、スポット溶接により接合する金属板材に関して、金属製品によってはその外観からは表面側の板材は見えるが、裏面側の板材は見えない場合がある。このような金属製品では裏面側の板材を視認することができないので、表面側及び裏面側の双方の板材が設計通りの板材であるか否かを確認することが困難である。さらに、双方の板材について、視認しただけではその材質はある程度確認することが可能であるが、各板材の状態、即ち正確な材質,組成やその結合状態を評価することは不可能である。 Further, regarding the metal plate materials to be joined by spot welding, depending on the appearance of the metal product, the plate material on the front side may be visible, but the plate material on the back side may not be visible. Since it is not possible to see the plate material on the back side of such a metal product, it is difficult to confirm whether the plate materials on both the front side and the back side are as designed. Furthermore, although it is possible to confirm the material quality of both plate materials to some extent just by visually recognizing them, it is impossible to evaluate the state of each plate material, that is, the exact material, composition, and bonding state.
本発明は、以上の点に鑑み、非破壊でスポット溶接部の評価対象である溶接強度,板材の状態等の目的変数を推定する、スポット溶接部のAI評価方法を提供することを目的としている。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide an AI evaluation method for spot welds that non-destructively estimates objective variables such as weld strength and the state of plate materials to be evaluated for spot welds. .
上記目的は、本発明によれば、評価すべきスポット溶接部に隣接して配置された励起コイルに対して複数の互いに異なる周波数の励起信号を印加して、当該スポット溶接部に交番磁界を発生させる第一の段階と、当該スポット溶接部の状態に応じて乱れる磁束により検出コイルに発生する検出信号を計測する第二の段階と、検出信号に基づいて当該スポット溶接部の状態を評価する第三の段階と、を含んでおり、第三の段階にて、前もって設定されたスポット溶接部の比較用データとなる評価対象の第1の目的変数の定量値と該スポット溶接部の評価対象の分類のための第2の目的変数の定量値と、第一の段階の励起信号及び第二の段階の検出信号との相関に関する相関データを用いて、第二の段階の検出信号に基づいて、スポット溶接部の評価対象の第1の目的変数及び第2の目的変数を推定するスポット溶接部のAI評価方法であって、第二の段階の検出信号から第一の段階の励起信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、測定データのうち、第1の目的変数及び第2の目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから、相関データとしての第1の目的変数を得る第1の評価式と、第2の目的変数に係る複数種類の分類を定義して、分類毎に相関データとしての評価式を定義し、次に、未知の実際の評価対象の相関データに関する各測定データに関して当該測定データに対応する分類を選択して、選択した分類に対応する第1の評価式により測定データから評価対象の第1の目的変数を推定することを特徴とする、スポット溶接部のAI評価方法により達成される。 According to the present invention, a plurality of excitation signals having different frequencies are applied to an excitation coil positioned adjacent to a spot weld to be evaluated to generate an alternating magnetic field in the spot weld. a second step of measuring a detection signal generated in the detection coil by the magnetic flux disturbed according to the state of the spot weld; and a third step of evaluating the state of the spot weld based on the detection signal. and, in the third step, the quantitative value of the first target variable to be evaluated, which is set in advance as data for comparison of the spot welds, and the evaluation target of the spot welds. Based on the second-stage detection signal, using correlation data relating to the correlation between the quantified value of the second objective variable for classification and the first-stage excitation signal and the second-stage detection signal, A spot weld AI evaluation method for estimating a first objective variable and a second objective variable to be evaluated for a spot weld, wherein the complex amplitude for the first stage excitation signal is obtained from the second stage detection signal A ratio is obtained as measurement data, and from the quantitative values of the first objective variable and the second objective variable among the measurement data and the complex amplitude ratio of the detection signal as the corresponding comparison data, the first correlation data is obtained. A first evaluation formula for obtaining an objective variable and a plurality of types of classifications related to the second objective variable are defined, an evaluation formula as correlation data is defined for each classification, and then an unknown actual evaluation target is determined. A classification corresponding to the measurement data is selected for each measurement data relating to the correlation data, and a first objective variable to be evaluated is estimated from the measurement data by a first evaluation formula corresponding to the selected classification. , achieved by the AI evaluation method for spot welds.
上記構成において、スポット溶接部の評価対象の第1の目的変数が、好ましくは、当該スポット溶接部の溶接強度である。
スポット溶接部の評価対象の第2の目的変数が、好ましくは、当該スポット溶接部に係る表裏の各板材ないし溶接部の状態である。
スポット溶接部に係る表裏の板材の状態が、好ましくは、当該板材の材質,組成、組織又はその結合状態である。
スポット溶接部の評価対象の第2の目的変数を用いた分類により、第1の目的変数の評価式を選択することで第1の目的変数を推定してもよい。
前記第1の評価式と前記第2の分類に対応する評価式が、好ましくは、線形解析、PLS回帰分析、SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネットワーク、教師付きAI分析手法の何れかの分析手法を利用して、測定データを説明変数として定義する。
好ましくは、励起コイル及び検出コイルを前記スポット溶接部の表面に沿って移動させて、前記スポット溶接部を含む計測対象領域の複数の計測箇所で、前記第一の段階及第二の段階による計測作業が行なわれる。
励起コイル及び検出コイルは、好ましくは、前記計測対象領域の中心付近を通るように、前記スポット溶接部の表面に沿って一次元方向又は二次元方向に走査されて計測が行なわれる。
好ましくは、二次元方向の走査のうち、前記スポット溶接部の中心に近い所定の回数の走査による検出信号に基づいて、第三の段階による評価が行なわれる。
励起信号は好ましくは5以上の互いに異なる周波数で生成される。励起信号は、好ましくは、最低周波数から最高周波数まで5倍から100倍程度の周波数帯域である。
In the above configuration, the first objective variable to be evaluated for the spot welds is preferably the welding strength of the spot welds.
The second objective variable to be evaluated for the spot-welded portion is preferably the state of each of the front and back plate materials or the welded portion related to the spot-welded portion.
The state of the plate materials on the front and back sides of the spot-welded portion is preferably the material, composition, structure, or bonding state of the plate materials.
The first objective variable may be estimated by selecting an evaluation formula for the first objective variable by classification using the second objective variable to be evaluated for the spot welds.
The first evaluation formula and the evaluation formula corresponding to the second classification are preferably linear analysis, PLS regression analysis, SVM (Support Vector Machine), neural network, or a supervised AI analysis method. is used to define the measured data as explanatory variables.
Preferably, the excitation coil and the detection coil are moved along the surface of the spot weld, and the measurements in the first step and the second step are performed at a plurality of measurement points in the measurement target area including the spot weld. work is done.
The excitation coil and the detection coil are preferably scanned along the surface of the spot weld in one-dimensional or two-dimensional directions so as to pass near the center of the area to be measured, and the measurement is performed.
Preferably, the evaluation in the third stage is performed based on the detection signal obtained by scanning a predetermined number of times near the center of the spot welded portion in two-dimensional scanning.
The excitation signals are preferably generated at five or more different frequencies. The excitation signal preferably has a frequency band of about 5 to 100 times from the lowest frequency to the highest frequency.
本発明によれば、非破壊で、スポット溶接部の評価対象である溶接強度,板材の状態等の目的変数を推定するスポット溶接部のAI評価方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an AI evaluation method for spot welds that non-destructively estimates objective variables such as weld strength and the state of plate materials, which are objects to be evaluated for spot welds.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明によるAI評価方法を実施するための評価装置の一実施例の構成を示し、図2はセンサ10の別の構成例を示す図である。図1に示すように、評価装置1は、センサ10と、計測部20と、データ処理部30と、から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of an evaluation apparatus for implementing the AI evaluation method according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the
センサ10は、コイルとしての励起コイル11及び検出コイル12と、磁路形成部13と、を備えている。センサ10は、外部磁界を遮断するために、例えば金属製の上端が開放したセンサ保持部14内に収容されていて、センサ保持部14内で図示しない非磁性の隙間充填物により支持されている。なお、センサ10は、計測時には評価対象の表面に対してセンサ保持部14の開放面14aが接するように上下逆転して配置される。
The
磁路形成部13は、例えば底部13aと円筒部13bと軸部13cとから成り、底部13aが円筒部13bと軸部13cとを支持して構成される。軸部13cには、励起コイル11と検出コイル12とが装着されている。磁路形成部13は、図示の形状に限らず上記の各部位を単独又は組み合わせた磁路形成部13としてもよい。センサ10は、励起コイル11及び磁路形成部13により構成される磁路に対して、検出コイル12が配置され、さらに計測時には評価対象であるスポット溶接部(後述)が近接して配置されるので、スポット溶接部の透磁率等に応じて検出コイル12で検出される信号に影響を与えることができる。上述したセンサ10は一つの構成例であって、同様な作用を有するものでもよく、例えば図1では、図示しない評価対象側に検出コイル12が配設されているが、図2に示すように、励磁コイル11と計測コイル12の位置関係を交換して励磁コイル11を計測コイル12の外側、つまり、評価対象41側に励起コイル11が設置するように構成されていてもよい。励起コイル11及び検出コイル12の位置関係は評価対象に応じて自由に設定することが可能である。
The magnetic
計測部20は、発振部21と信号処理部22と制御部23とを備える。発振部21は、或る周波数の信号を繰り返し発生すると共に、その信号の周波数を段階的に増減する。発振部21から発振した信号は、励起信号と参照信号とに分岐され、励起信号は励起コイル11に伝達されると共に、信号処理部22に参照信号として出力される。信号処理部22は、検出コイル12からの検出信号について発振部21からの参照信号を用いて励起信号に対する検出信号の時間的変化を算出する。その際、信号処理部22はフーリエ変換機能を有しており、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換する。また信号処理部22は、センサ10からの検出信号のデジタル化を行ない、データ処理部30に出力する。制御部23は、データ処理部30との間でデータ及び各種制御信号を入出力すると共に、発振部21及び信号処理部22を制御する。
The
この場合、図2に示すように複数のセンサ10を使い、評価部20又はデータ処理部30に複数のセンサのデータの演算機能を付加してもよい。複数のセンサ10を用いることで、検出信号の四則演算、例えば2つのセンサ10の差分信号の取得等によるノイズ削減、検出信号レベルの強度の向上が実現できる。
In this case,
この場合、データ処理部30は、信号処理部22で処理した検出信号についてのデジタルデータから評価対象の目的変数の推定を行なう。以下の説明では、評価対象をスポット溶接部とし、センサ10からの検出信号である測定データを説明変数とし、第1の目的変数を溶接強度とし、第2の目的変数をスポット溶接部の材質として、第1の目的変数の溶接強度と、第2の目的変数の材質の推定を行なうものとして説明する。
データ処理部30は、制御部23とのインターフェースをする入出力インターフェース部31と、主記憶装置及び補助記憶装置を備える記憶装置32と、四則演算等の演算処理を行なう演算装置と、記憶装置及び演算装置を制御する制御装置と、を備えるコンピュータで構成され、データ処理プログラムが補助記憶装置に格納されており、データ処理プログラムが演算装置に展開されて実行されることにより、データ処理部30は、図1に示す記憶部33及び推定部34を機能的に備える。なお、AI評価(Artificial Intelligence、人工知能と呼ばれている)とは、データ処理部30で実行される計算手法やアルゴリズムにより説明変数から目的変数の推定を示すものである。
In this case, the
The
記憶部33は、評価対象に関し、目的変数の定量値とセンサ10及び計測部20を用いて計測した処理後の検出信号から求めた評価対象の目的変数の推定値との相関に関するデータを記憶する。推定部34は、評価対象に対してセンサ10により交番磁界を印加し、計測部20を用いて処理した検出信号に基づいて記憶部33に記憶されているデータを用いて、評価対象の溶接強度を推定する。
The
推定部34では、予め求めておいた評価対象の目的変数としての溶接強度等の定量値を利用して、例えば、溶接強度を以下の分析方法に従って評価することができる。図3に示すように、スポット溶接部の溶接強度の評価は以下のように行なわれる。
The estimating
(ステップST1)
予め用意した試験片を用いた比較用データの取得について説明する。試験片は、次のように準備する。例えば鋼板、アルミニウム板からなる板材51,52を種々の条件でスポット溶接をして、材料と溶接強度が異なる複数の試験片を作製する。
(Step ST1)
Acquisition of data for comparison using test pieces prepared in advance will be described. The specimen is prepared as follows. For example,
(ステップST2)
ステップST2において、上記した材質及び溶接強度が異なる複数の試験片を、後述するAI評価方法により、具体的にはセンサ10で測定する所定の周波数範囲の複素振幅と位相からなる比較用データ42として取得する。これらの複数の試験片を、引っ張り試験又は十字引っ張り試験等の公知の方法で測定して、試験片毎の溶接強度を取得する。
これらの比較用データ42は、上述の第1の目的変数に係るスポット溶接部の溶接強度を従来の定量的な評価方法等で測定した定量値と、分類が必要となる、スポット溶接により溶接されるべき板材の材質や特性を有している第2の目的変数に係るデータである。比較用データ42は、スポット溶接部の溶接強度と材質の情報と紐づけられて記憶部33のデータベースに格納される。
(Step ST2)
In step ST2, a plurality of test pieces having different materials and welding strengths are used as comparison data 42 consisting of complex amplitudes and phases in a predetermined frequency range measured by the
These comparison data 42 are the quantitative values obtained by measuring the welding strength of the spot welded portion related to the above-mentioned first objective variable by a conventional quantitative evaluation method or the like, and This is data related to the second objective variable having the material and characteristics of the plate material to be measured. The comparison data 42 is stored in the database of the
(ステップST3(事前学習))
ステップST1及びステップST2で取得した試験片の定量値と取得した比較用データ43を用いて、第1の目的変数を得る第1の評価式45及び第2の目的変数を得る第2の評価式46を作成する。評価式46は分類44の項目毎にそれぞれ作成する。ステップST3は、事前学習とも呼ぶステップである。
(Step ST3 (pre-learning))
A first evaluation formula 45 for obtaining a first objective variable and a second evaluation formula for obtaining a second objective variable using the quantitative value of the test piece obtained in steps ST1 and ST2 and the obtained comparison data 43 Create 46. An evaluation formula 46 is created for each item of the classification 44 . Step ST3 is a step also called pre-learning.
ここで、強度用の第1の目的変数に係る第1の評価式45、材料毎の分類用のための第2の目的変数に係る第2の評価式46は、線形解析、SVM(Support Vector Machine)、PLS回帰分析、ニューラルネットワーク及び教師付きAI分析手法の何れかの分析手法を利用して作成される。第1の目的変数と第2の目的変数について、同じ手法を用いても異なる手法を用いても良いが、ステップST1及びステップST2で得た一つのデータを利用する。これらの事前学習した比較用データ43に基づいて評価式が容易に且つ正確に定義され得る。ここまでが、事前の準備となる。 Here, the first evaluation formula 45 related to the first objective variable for strength and the second evaluation formula 46 related to the second objective variable for classification for each material are linear analysis, SVM (Support Vector Machine), PLS regression analysis, neural network, and supervised AI analysis method. The same method or different methods may be used for the first objective variable and the second objective variable, but one data obtained in steps ST1 and ST2 is used. An evaluation formula can be easily and accurately defined based on these pre-learned comparison data 43 . Up to this point, preparations are made in advance.
(ステップST4)
次に、実際の評価の過程に移る。スポット溶接部の溶接強度及び用いる材質が未知の実際の評価対象41を、ステップST2の試験片と同様に、センサ10により所定の周波数範囲の複素振幅と位相からなる測定データ47として取得する。
(Step ST4)
Next, we move on to the actual evaluation process. An actual evaluation object 41 with unknown welding strength and material used for spot welds is obtained as measurement data 47 consisting of complex amplitudes and phases in a predetermined frequency range by the
(ステップST5及びステップST6)
ステップST5において、測定データ47の分類を行うか否かの選択をし、測定データ47の分類を行う場合にはステップST6において分類を行う。測定データ47の分類をしない場合(NO)にはステップST7に進む。
(Step ST5 and Step ST6)
At step ST5, it is selected whether or not to classify the measured data 47. If the measured data 47 is to be classified, the classification is performed at step ST6. If the measurement data 47 are not to be classified (NO), the process proceeds to step ST7.
(ステップST6)
具体的には、ステップST6にて、測定データ47を、第2の目的変数用の第2の評価式46により材質の分類の選択を行う。例えば、第1の評価式46による分類により2枚の鋼板からなる板材51,52のスポット溶接をした測定データ47の分類を判断する。分類の結果から、測定データ47から例えば鋼板同士のだけの実際の評価対象41を選択してもよい。
(Step ST6)
Specifically, in step ST6, the measurement data 47 is subjected to the selection of the classification of the material based on the second evaluation formula 46 for the second objective variable. For example, the classification by the first evaluation formula 46 determines the classification of the measurement data 47 obtained by spot-welding the
(ステップST7)
ステップST6の分類の後、第1の目的変数用の第1の評価式45を選択して、スポット溶接部の強度を推定するか否かを選択する。
(Step ST7)
After the classification in step ST6, the first evaluation formula 45 for the first objective variable is selected to select whether or not to estimate the strength of the spot weld.
(ステップST8)
ステップST7にてスポット溶接部の強度を推定する場合には、ステップST8にて、第1の評価式46による分類の結果を用いて、例えば鋼板だけの評価対象41を、第1の目的変数用の第1の評価式45を選択して計測データ47を用いた演算を行い、スポット溶接部の溶接強度を推定し、ステップST9にて分類及び溶接強度の推定値を確定して終了することができる。
(Step ST8)
When estimating the strength of the spot welded portion in step ST7, in step ST8, using the result of classification by the first evaluation formula 46, for example, the evaluation target 41 of only the steel plate is used as the first objective variable Select the first evaluation formula 45 to perform calculation using the measurement data 47, estimate the welding strength of the spot welded portion, determine the classification and the estimated value of the welding strength in step ST9, and end. can.
(ステップST10)
上記のステップST5にて、測定データ47の分類を行わない選択、つまり、測定データ47が2枚の鋼板からなる板材51,52のスポット溶接部のみである場合、即ち、評価対象41が鉄である、即ち一意に決まっている場合には第1の評価式46の演算による分類は不要であり、ステップST10にてステップST7に進み、ステップST7にてスポット溶接部の溶接強度を推定してもよい。
(Step ST10)
In the above step ST5, if the measurement data 47 is selected not to be classified, that is, if the measurement data 47 is only the spot welded portion of the
(ステップST11)
ステップST7にてスポット溶接部の強度の取得が不要で、用いる材質の分類のみを得たい場合には、ステップST8の第1の評価式45による溶接強度を取得するための演算による推定は不要となるので、ステップST5にて測定データ47を第1の評価式46により材質を分類したまま、ステップST7にてステップST9に進み分類の推定値を確定して終了すればよい。
(Step ST11)
If it is not necessary to acquire the strength of the spot welded portion in step ST7, and only the classification of the material used is desired, estimation by calculation for acquiring the welding strength by the first evaluation formula 45 in step ST8 is unnecessary. Therefore, in step ST5, the measurement data 47 are classified into materials by the first evaluation formula 46, and in step ST7, the process proceeds to step ST9 to determine the estimated value of the classification and terminate the process.
ステップST2の比較データ43及びステップST4における評価対象41は、センサ10で測定するスポット溶接部であり、その目的変数としては、溶接強度、スポット溶接で接合される表裏の板材の状態、例えば材質,組成又はその結合状態が挙げられる。
The comparison data 43 in step ST2 and the evaluation object 41 in step ST4 are the spot welds measured by the
ステップST2における比較用データ43は、例えば目的変数が溶接強度の場合には引っ張り強度が定量値となる。以下に、評価対象41をスポット溶接部とし、目的変数を溶接強度としたときの推定部34による推定について詳細に説明する。
For comparison data 43 in step ST2, for example, when the objective variable is welding strength, tensile strength is a quantitative value. Estimation by the
なお、推定部34は溶接強度だけではなく、スポット溶接部に係る表裏の各板材の状態の推定を行なうこともできる。ここで、板材の状態として、例えば板材の材質,組成又はその結合状態等の推定が可能である。
The estimating
上記構成によれば、スポット溶接部の溶接強度又はスポット溶接部に係る表裏の板材の状態を、当該スポット溶接部を含む製品等を破壊することなく正確に予測することができる。特に裏面側の外部から見えない板材に関して、その材質,組成又はその結合状態を、当該スポット溶接部を含む製品等を破壊することなく正確に予測することができると共に、例えば設計通りの板材が正しく使用されているか否かを判断することができる。 According to the above configuration, the welding strength of the spot-welded portion or the state of the front and back plates related to the spot-welded portion can be accurately predicted without destroying the product or the like including the spot-welded portion. In particular, regarding plate materials that cannot be seen from the outside on the back side, the material, composition or bonding state can be accurately predicted without destroying the product including the spot welded part, and for example, the plate material as designed can be correctly predicted. It can be determined whether it is used or not.
推定部34において、計測部20から出力された処理後の検出信号の実部と虚部、又は複素振幅比、検出信号の周波数に関する振幅又は位相差の一次微分値又は二次微分値等をパラメータとして回帰分析及び推定を行なう。以下の説明では、処理後の検出信号の実部と虚部、又は複素振幅比をパラメータとして説明する。
推定部34は、スポット溶接部に関し、溶接強度の定量値とセンサ10により交番磁界を印加し、計測部20を用いて処理した検出信号とから、PLS回帰分析やAIによる分析をして記録部33に記憶するデータを生成する。このことから、推定部34はAI分析部と呼んでもよい。
In the
The estimating
(AI評価方法)
評価装置1を用いたスポット溶接部のAI評価方法を説明する。
この方法では、
評価すべきスポット溶接部に隣接して配置された励起コイル11に対して、複数の互いに異なる周波数の励起信号を印加して、当該スポット溶接部に交番磁界を発生させる第一の段階と、
当該スポット溶接部の状態に応じて乱れる磁束により検出コイル12に発生する検出信号を計測する第二の段階と、
検出信号に基づいて当該スポット溶接部の状態を評価する第三の段階と、を含む。
第三の段階では、前もって設定されたスポット溶接部の評価対象の目的変数の定量値と第一の段階の励起信号及び第二の段階の検出信号との相関に関する相関データを用い、第二の段階の検出信号に基づいてスポット溶接部の評価対象の目的変数を推定する。
(AI evaluation method)
An AI evaluation method for spot welds using the
in this way,
a first step of applying excitation signals of different frequencies to an
a second step of measuring a detection signal generated in the
and a third step of evaluating the condition of the spot weld based on the detection signal.
In the third step, using correlation data on the correlation between the previously set quantitative value of the objective variable to be evaluated for the spot weld and the excitation signal of the first step and the detection signal of the second step, Based on the detection signal of the stage, the objective variable of the evaluation object of the spot weld is estimated.
具体的には、第二の段階において、検出信号から第一の段階の励起信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、測定データのうち、目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから複数種類の分類を定義して、分類毎に相関データとしての評価式を定義し、さらに、各測定データに関して当該測定データに対応する分類を選択し、選択した分類に対応する評価式により測定データから評価対象の目的変数を推定する。 Specifically, in the second stage, the complex amplitude ratio to the excitation signal in the first stage is obtained from the detection signal as measurement data, and the measurement data is detected as comparison data corresponding to the quantitative value of the objective variable. Define multiple types of classification from the complex amplitude ratio of the signal, define an evaluation formula as correlation data for each classification, further select the classification corresponding to the measurement data for each measurement data, and select the classification for the selected classification The target variable to be evaluated is estimated from the measured data using the corresponding evaluation formula.
本発明のAI評価方法によれば、測定データに関して、先ず評価対象の溶接強度や板材の状態等の目的変数の定量値と対応する比較用データと比較することにより複数種類の分類を定義し、分類毎に評価式を定義する。そして、各測定データに関して対応する分類を選択し、選択した分類に対応する評価式により当該測定データから評価対象の目的変数としての溶接強度や板材の状態を評価する。
従って、スポット溶接部における溶接強度や板材の状態、特に裏面側の見えない板材の状態を評価することによって、スポット溶接部を含む当該金属製品を破壊することなく、そのスポット溶接部の溶接強度を高精度で予測することができると共に、溶接強度に合わせてスポット溶接部の散り,溶接不十分や溶接不良も予測することができる。
According to the AI evaluation method of the present invention, regarding the measurement data, first, multiple types of classification are defined by comparing the quantitative values of the objective variables such as the welding strength to be evaluated and the state of the plate material with the corresponding comparison data, Define an evaluation formula for each category. Then, a corresponding classification is selected for each measurement data, and the welding strength and the state of the plate material as objective variables to be evaluated are evaluated from the measurement data using an evaluation formula corresponding to the selected classification.
Therefore, by evaluating the welding strength and the state of the plate material at the spot welded portion, especially the state of the plate material on the back side that cannot be seen, the welding strength of the spot welded portion can be increased without destroying the metal product including the spot welded portion. In addition to being able to predict with high accuracy, it is also possible to predict spot weld spatter, insufficient welding, and defective welding in accordance with the welding strength.
さらに、測定データを利用して分類を定義し、また相関データを生成することができるので、分類を定義するためのデータや相関データを作成するためのデータを測定データとは別に取得する必要がなく、処理が単純化され得る。また、測定データを評価する前に、当該測定データを振り分けるべき分類を選択し、選択された分類に対応する評価式により当該測定データの評価を行なうので、当該測定データの評価をより正確に行なうことが可能となる。 Furthermore, since the measurement data can be used to define the classification and generate the correlation data, there is no need to obtain the data for defining the classification and the data for creating the correlation data separately from the measurement data. processing can be simplified. In addition, before evaluating the measured data, the classification to which the measured data should be assigned is selected, and the measured data is evaluated by the evaluation formula corresponding to the selected classification, so that the measured data can be evaluated more accurately. becomes possible.
(溶接強度評価方法)
次に、溶接強度の評価装置1を用いた溶接強度評価方法について説明する。
先ず、一つ又は複数のスポット溶接部を準備する。そして、各スポット溶接部について、例えば公知の方法により溶接強度の定量値を求める。
(Welding strength evaluation method)
Next, a welding strength evaluation method using the welding
First, one or more spot welds are prepared. Then, for each spot-welded portion, a quantitative value of welding strength is obtained by, for example, a known method.
評価装置1のセンサ10を、評価すべきスポット溶接部に対して当接させ、その表面に沿って走査しながら、各計測点にてそれぞれ以下の計測作業を行なう。即ち、制御部23の制御の下、発振部21から指定の周波数範囲、例えば3~100倍又は5~100程度、例えば1kHz~100kHz程度において任意の間隔周波数(例えば数kHz)毎に周波数を段階的に増加させながら、各周波数の信号を発振し、検出コイル12により検出した信号を信号処理部22により処理し、デジタル信号に変換し、データ処理部30に出力する。推定部34において、信号処理部22から出力された処理後の検出信号と溶接強度の定量値との間の相関関係を求め、PLS回帰分析を行なう。その結果を記憶部33に記憶しておく。その際、検出信号の実部及び虚部のみ又は複素振幅比をパラメータとして回帰分析及び推定を行なう。
The
上記構成によれば複数、特に5種類以上の互いに異なる複数の周波数の励起信号を使用して評価対象の評価を行なうことで、種々の周波数の励起信号の伝播特性の差異により、スポット溶接部の種々の深さにおける評価対象の目的変数を推定することができる。従って、板材の厚さや材質に関わらず常により正確な評価対象の評価を行なうことができる。即ち、各計測点の位置情報及び各計測点での深さ方向の内部情報に基づいて、ニューラルネットワークによる学習効果によって測定データによる予測値と実測値との相関関係を取得することができる。その際、スポット溶接に係る板材の厚さや材質によって周波数毎の測定データが変化するので、測定データの振幅や位相の変化を確実に検出するために、複数、好ましくは5種類以上の互いに異なる複数の周波数の励起信号を使用する。 According to the above configuration, by evaluating an object to be evaluated using a plurality of, particularly five or more, excitation signals of a plurality of frequencies that are different from each other, the difference in propagation characteristics of the excitation signals of various frequencies causes the spot welds to The objective variable to be evaluated at various depths can be estimated. Therefore, regardless of the thickness and material of the plate material, the object to be evaluated can always be evaluated more accurately. That is, based on the position information of each measurement point and the internal information in the depth direction at each measurement point, it is possible to acquire the correlation between the predicted value and the actual measurement value by the learning effect of the neural network. At that time, since the measurement data for each frequency changes depending on the thickness and material of the plate material involved in spot welding, in order to reliably detect changes in the amplitude and phase of the measurement data, a plurality of, preferably five or more different types of using an excitation signal with a frequency of
ここで、上述したセンサ10のスポット溶接部に対する走査は、図5に示すように、スポット溶接部57を含む表面側の板材51の表面に沿って二次元方向、即ちX-Y方向に行なわれる。走査範囲は、スポット溶接部57の大きさ(推定のナゲット寸法)より大きめとする。例えば、スポット溶接部57の直径が8mm程度の場合には、走査範囲はX方向及びY方向にそれぞれ10mm程度とする。そして、X方向に所謂一軸走査を行ないながら、センサ10の内径より小さい間隔の計測点で、例えばセンサ10の内径が2mm程度の場合には、1mm程度の間隔の計測点で計測作業が行なわれる。
ここで、X方向の一つの走査が終わった後、Y方向に所定間隔だけずらして再びX方向にセンサ10を走査し、所定間隔の計測点毎に前述した計測作業が行なわれる。
Here, as shown in FIG. 5, the above-described scanning of the spot welded portion by the
Here, after one scan in the X direction is completed, the
ここで、スポット溶接部57に対するセンサ10の走査は、図5に示すように、X-Y方向に、即ちX方向に沿ってライン状に、且つY方向に所定間隔だけ互いにずれて複数本行なわれ、場合によっては、複数本の走査結果のうちスポット溶接部57の中心付近を通る二本の走査結果を抽出して、計測点が空間的に拡大された状態で計測及び評価が行なわれているが、これに限らず、当該スポット溶接部57に関してランダムに複数箇所の計測点で計測及び評価が行なわれるようにしてもよい。これにより、励起コイル11及び検出コイル12の二次元方向の走査によって得られる複数本の一次元方向の走査のうち、最もスポット溶接部の中心に近い箇所の所定の回数の走査、例えば、一回分又は二回分の走査による検出信号に基づいて評価が行なわれることにより、スポット溶接部57の中心付近の評価が確実に行なわれることになる。また、図6に示すように、スポット溶接部57の中心を通るようなX方向の1ラインの走査、つまり、一次元方向の走査により得られた測定データに基づいて評価が行なわれるようにしてもよい。
さらに、スポット溶接57に係る板材の状態、即ち材質,組成又はその結合状態を評価するような場合には、図7に示すように、スポット溶接部57の間の領域に対してセンサ10を走査するようにしてもよい。これにより、スポット溶接部57の影響を受けることなく板材51,52に関する測定データが得られ、より正確に板材の状態を評価することができる。
Here, as shown in FIG. 5, the scanning of the
Furthermore, when evaluating the state of the plate material related to
評価対象であるスポット溶接部57について、同様に、センサ10を当該スポット溶接部57に当接させ、制御部23の制御の下、発振部21から指定の周波数範囲(例えば1kHz~100kHz程度)において任意の間隔周波数(例えば数kHz)毎に周波数を段階的に増加させながら各周波数の信号を発振し、励起コイル11に出力する。各周波数の信号毎に、検出コイル12で検出した信号を信号処理部22により処理してデジタル信号に変換し、データ処理部30に出力する。推定部34において、信号処理部22から出力された処理後の検出信号と記憶部33に記憶されているデータとに基づいて、評価対象となるスポット溶接部57の溶接強度を推定する。
なお、例えばn段階の評価を行なう場合には、走査範囲としては、最終的な目標精度やスポット溶接部57の幅等の寸法に応じてデータ数を増やす必要がある。データ数は空間的には走査範囲の画像化と板材の表皮深さ等を考慮して、少なくともn個以上の周波数で計測を行なうことが好ましい。
上記構成によれば、評価すべきスポット溶接部57に関して、複数の計測箇所でそれぞれ評価を行なうことにより、スポット溶接部57全体の溶接強度や板材の状態を評価することができるので、より高精度でスポット溶接部57の状態を評価することができる。励起コイル11及び検出コイル12を一次元方向又は二次元方向に走査することにより、スポット溶接部57に対して複数の計測箇所での計測が効率的に行なわれる。
For the spot welded
For example, when performing n-level evaluation, it is necessary to increase the number of data for the scanning range in accordance with the final target accuracy and dimensions such as the width of the spot welded
According to the above configuration, the spot welded
推定部34では、評価対象であるスポット溶接部57について、計測部20からの処理後の検出信号の実部及び虚部のみをパラメータとしてAI評価及び推定を行なう。AI評価は、上述の線形解析、SVM、PLS回帰分析、機械学習としてニューラルネットワーク及び教師付きAI分析手法等の何れかの分析手法を用い、データ処理部30において、記憶装置32に格納された溶接強度の第1の目的変数に係る第1の評価式45及び材質の第2の目的変数に係る第2の評価式46を演算するプログラムにより、推定部34により実行されることを意味している。
以下、溶接強度を推定する方法について説明する。
即ち、溶接強度の複素数表示の推定値(f’)は、以下のように表される。
溶接強度の推定値=f’(Real(eout/ein),Ima(eout/ein))
ここで、Real(eout/ein)は励起信号(ein)に対する検出信号(eout)の実部であり、Ima(eout/ein)は励起信号(ein)に対する検出信号(eout)の虚部である。ここでは、励起信号に対する検出信号を実部と虚部で表される複素数表示としているが、同じ複素量を表すものであれば絶対振幅と位相で表示するものであってもよい。
推定部34は、各板材による溶接強度の定量値と、センサ10により交番磁界を印加し、計測部20を用いて処理した検出信号と、からPLA回帰等のAI評価をして記憶部33に記憶するデータを生成する。
The estimating
A method for estimating the weld strength will be described below.
That is, the estimated value (f') of the complex representation of the weld strength is expressed as follows.
Estimated weld strength = f'(Real( eout / ein ), Ima( eout / ein ))
where Real(e out /e in ) is the real part of the detection signal (e out ) with respect to the excitation signal (e in ), and Ima(e out /e in ) is the detection signal ( e out ) is the imaginary part. Here, the detection signal with respect to the excitation signal is represented by a complex number represented by a real part and an imaginary part, but it may be represented by absolute amplitude and phase as long as the same complex quantity is represented.
The estimating
評価例を図4を用いて説明する。
この評価例では、スポット溶接部に関して評価装置1を使用して溶接強度の評価を行なう。
先ず、同種金属(鉄-鉄)のスポット溶接の場合と、異種金属(鉄-アルミニウム)のスポット溶接の場合について、それぞれ二枚の板材に対して一点のスポット溶接を行なって試験片を作成する。そして、これらのスポット溶接部に対して学習用のデータを取得する。この評価例では、材質の鉄とアルミニウムが分類事項となる。
即ち、内径8mmのスポット溶接部に対して、センサ10をX-Y方向に10mmの範囲で走査する。その際、1mmステップの各計測点で、それぞれ例えば周波数を5kHzから30kHzまで5kHz毎に変化させて、6周波数で計測作業を行なう。あるいは、各計測点でそれぞれ例えば周波数を5kHzから20kHzまで1kHz毎に変化させて、16周波数で計測作業を行なう。
その後、各試験片の引っ張り試験を行なって、実際に当該試験片のスポット溶接部の溶接強度を実測する。
An evaluation example will be described with reference to FIG.
In this evaluation example, the
First, in the case of spot welding of the same kind of metal (iron-iron) and in the case of spot welding of dissimilar metals (iron-aluminum), spot welding is performed at one point for each of two plate materials to create a test piece. . Then, learning data is acquired for these spot welds. In this evaluation example, the materials iron and aluminum are classified items.
That is, the
Then, each test piece is subjected to a tensile test to actually measure the welding strength of the spot-welded portion of the test piece.
これにより、実測された溶接強度(実測値)と、上記測定データの一部を学習データとして、溶接強度の実測値と測定データとの相関について例えばニューラルネットワークで学習させ、上記測定データの残りを検証用データとしてニューラルネットワークの学習結果の検証を実施する。 As a result, the measured welding strength (actual value) and part of the measurement data are used as learning data, and the correlation between the actual measurement value of welding strength and the measurement data is learned by, for example, a neural network, and the rest of the measurement data is used. Verification of neural network learning results is performed as verification data.
計測作業で計測された測定データは、以下のようにして処理される。
即ち、検出信号の励起信号に対する複素振幅比を測定データDとして求めて、これらの測定データ及び比較用データを用い、分析手法としては、ニューラルネットワーク等を実施する。ここで、複素振幅比とは、振幅と位相が互いに異なる二つの信号の(絶対)振幅比と位相差又は実部と虚部で表される比率をいう。
The measurement data measured in the measurement work are processed as follows.
That is, the complex amplitude ratio of the detection signal to the excitation signal is obtained as measurement data D, these measurement data and comparison data are used, and a neural network or the like is implemented as an analysis method. Here, the complex amplitude ratio means the ratio represented by the (absolute) amplitude ratio and the phase difference or the real part and the imaginary part of two signals having mutually different amplitudes and phases.
また、スポット溶接部に関して、その板材の材質毎に例えば二つに分類する。
即ち、実測値と予測値との相関関係について着目して、同様の測定データの分類を検討し、同種金属(鉄-鉄)及び異種金属(鉄-アルミニウム)という二つの区分を作成する。このようにして、溶接強度評価の準備作業が終了する。
In addition, the spot-welded portions are classified, for example, into two according to the material of the plate material.
That is, focusing on the correlation between the measured value and the predicted value, the classification of similar measurement data is examined, and two categories of similar metals (iron-iron) and dissimilar metals (iron-aluminum) are created. Thus, the preparatory work for welding strength evaluation is completed.
次に、溶接強度評価の準備作業の後、つまり各測定データを対応する区分毎に分類した後、各区分毎に測定データと比較用データとからそれぞれ分析評価のための推定用の計算式、即ち評価式を定義する。そして、区分による分類の定義と区分毎の評価式の定義を行なった後、区分毎にそれぞれ分類された測定データと比較用データを用いて、ニューラルネットワークを用いた分析を実施して溶接強度を推定する(図4の右側の計測参照)。このとき作成した推定用の計算式が、分類した各区分毎にそれぞれ溶接強度を推定するための評価式となる。 Next, after preparatory work for welding strength evaluation, that is, after classifying each measurement data into corresponding categories, calculation formulas for estimation for analysis evaluation from measurement data and comparison data for each category, That is, it defines an evaluation formula. Then, after defining the classification by classification and defining the evaluation formula for each classification, analysis using a neural network is performed using the measurement data and comparison data classified for each classification to determine the welding strength. Estimate (see measurements on the right side of FIG. 4). The calculation formula for estimation created at this time becomes an evaluation formula for estimating the welding strength for each of the classified categories.
続いて、別の分析作業として、元の測定データを上記区分を説明変数として、ニューラルネットワークによる分類の分析を実施する。その際、この例でのニューラルネットワークでは測定データを無作為に三分割し、三分の二の測定データを学習用に、残りの三分の一の測定データを推定用として利用する。これにより、測定データが再分類されることになり、場合によっては一部の測定データが異なる分類に移動されることになる。そして、ここで得られた推定用の計算式が、「分類用の計算式」となる。分析作業においては、これらの分類用の計算式を使用して、測定データを区分毎に分類する。 Subsequently, as another analysis work, the original measurement data is analyzed for classification by a neural network using the above-described categories as explanatory variables. At that time, the neural network in this example randomly divides the measured data into three, uses two-thirds of the measured data for learning, and uses the remaining one-third of the measured data for estimation. This will result in the reclassification of the measurement data, possibly moving some of the measurement data to a different classification. The calculation formula for estimation obtained here becomes the "calculation formula for classification." In the analysis work, these classification formulas are used to classify the measured data into categories.
最後に、このようにして各区分に再分類された測定データに基づいて、ニューラルネットワークにより溶接強度の推定を実施する。この場合、評価式は新たに作成された評価式を用いる。 Finally, the welding strength is estimated by a neural network based on the measurement data reclassified into each category in this way. In this case, a newly created evaluation formula is used as the evaluation formula.
このようにして、実際の分析作業では先ずスポット溶接部の計測を行ない、取得した測定データに対して分類用の計算式を用いて測定データの分類を行なう。そして、分類の見直しにより分類用の計算式を更新して、各区分毎に再分類後の測定データに基づいて評価式により溶接強度を求めることになる。 In this way, in the actual analysis work, spot welds are measured first, and the acquired measurement data are classified using the calculation formula for classification. Then, by reviewing the classification, the calculation formula for classification is updated, and the weld strength is obtained by the evaluation formula based on the measurement data after reclassification for each classification.
次に、具体的な実施例について説明する。
(実施例)
実施例では、同種金属から成る板材(鉄-鉄)をスポット溶接した場合と異種金属から成る板材(鉄-アルミニウム)をスポット溶接した場合についてスポット溶接部の溶接強度を評価する。鉄及びアルミニウムの板材51,52の厚さは、何れも1mmとした。
図4で説明したスポット溶接部の溶接強度評価の準備作業の後、スポット溶接部の中心付近を通る1ライン上の11点(中心から1mmステップにて±5mmの範囲)で、それぞれ1kHzステップにて5kHzから20kHzの4倍の範囲の周波数で、計測作業を実施した。
Next, specific examples will be described.
(Example)
In the examples, the welding strength of the spot-welded portion is evaluated in the case of spot-welding plate materials (iron-iron) made of the same kind of metal and the case of spot-welding the plate materials (iron-aluminum) made of dissimilar metals. The thicknesses of the
After the preparatory work for evaluating the welding strength of the spot weld described in FIG. The measurement work was carried out at frequencies ranging from 5 kHz to 20 kHz four times.
得られた測定データに基づいて、それぞれ分類された測定データと比較用データを用いてニューラルネットワークを用いた分析を実施して、溶接強度の推定を実施した。その際、データ数としては、鉄-鉄の場合に91個、鉄-アルミニウムの場合360個のサンプルデータが得られ、そのうちの三分の二を学習用データとし、残りの三分の一を検証用データとする。
そして、ニューラルネットワークにて、表面側の板材を鉄として双方のサンプルについて分類の定義を行なったところ、100%の精度で、確実に鉄-鉄と鉄-アルミニウムの場合の分類毎に測定データの分類を行なうことができた。このようにスポット溶接すべき板材の材料毎に測定データの分類を行なった後、ニューラルネットワークにより、各分類毎に溶接強度の評価を行なった。
Based on the obtained measurement data, analysis using a neural network was performed using the classified measurement data and comparison data to estimate the welding strength. At that time, as the number of data, 91 sample data were obtained for iron-iron and 360 sample data for iron-aluminum. Data for verification.
Then, with a neural network, when defining the classification of both samples with iron as the plate material on the front side, the measurement data of each classification in the case of iron-iron and iron-aluminum was reliably obtained with 100% accuracy. I was able to do the classification. After classifying the measured data for each material of the plate material to be spot-welded in this way, the welding strength was evaluated for each classification by a neural network.
その結果、鉄-鉄の場合には、図8(A)に示すように、相関係数に関して、学習の際には0.999、検証の際には、図8(B)に示すように0.918となった。また、鉄-アルミニウムの場合には、図9(A)に示すように、相関係数に関して、学習の際には0.905、検証の際には、図9(B)に示すように0.868となった。これにより、スポット溶接されるべき板材の材質毎にスポット溶接部の溶接強度を予測することが可能であり、測定データを増やすことにより、また測定作業を進めてニューラルネットワークでさらに学習が行なわれることによって、精度を向上させることができると期待される。 As a result, in the case of iron-iron, as shown in FIG. 8(A), the correlation coefficient was 0.999 during learning, and as shown in FIG. It became 0.918. In the case of iron-aluminum, as shown in FIG. 9A, the correlation coefficient is 0.905 during learning and 0 during verification as shown in FIG. 9B. 0.868. As a result, it is possible to predict the welding strength of spot welds for each material of plate materials to be spot welded, and by increasing the measurement data, further learning can be performed by the neural network as the measurement work progresses. It is expected that the accuracy can be improved by
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。例えば、上述した実施形態においては、分類の定義及び溶接強度の推理のための評価式の定義について、いずれもニューラル分析を利用して定義を行なっているが、これに限らず、他の分析手法、例えば線形解析、SVM(Support Vector Machine)、PLS回帰分析及び教師付きAI分析手法等の他の分析手法を利用して定義を行なってもよいことは明らかである。 The present invention can be embodied in various forms without departing from its gist. For example, in the above-described embodiment, both the definition of the classification and the definition of the evaluation formula for inferring the weld strength are defined using neural analysis, but this is not the only method of analysis. , for example, linear analysis, SVM (Support Vector Machine), PLS regression analysis and supervised AI analysis techniques may be used for the definition.
また、上述した実施形態においては、スポット溶接部に係る板材の状態に関して、鉄-鉄,鉄-アルミニウムの場合について説明したが、これに限らず、鉄と他の金属の板材の組み合わせに関して、スポット溶接部の溶接強度を推定する場合や、さらに板材の組成又はその結合状態の推定する場合にも適用し得ることは明らかである。 Further, in the above-described embodiment, regarding the state of the plate material related to the spot welded portion, the cases of iron-iron and iron-aluminum were described, but the combination of the plate material of iron and other metals is not limited to this, and the spot It is obvious that the method can be applied to the estimation of the weld strength of the weld zone, as well as the estimation of the composition of the plate material or the bonding state thereof.
また、スポット溶接部に用いる材料が確定しているときには強度の推定のみを実施し、材料の分類に利用したい場合は材料分類のみ等必要に応じて単独の適用し得ることは明らかである。 In addition, when the material used for the spot welded part is determined, only the strength is estimated, and when it is desired to use it for classifying the material, it is clear that only the material classification can be applied alone as necessary.
1 評価装置
10 センサ
11 励起コイル
12 検出コイル
13 磁路形成部
14 センサ保持部
14a 開放面
20 計測部
21 発振部
22 信号処理部
23 制御部
30 データ処理部
31 入出力インターフェース部
32 記憶装置
33 記憶部
34 推定部
41 評価対象(スポット溶接部)
42 測定データ
43 比較用データ
44 分類
51,52 板材
53 接合領域
54,55 電極棒
56 スポット溶接部
1
42 Measurement data 43 Comparison data 44
Claims (11)
当該スポット溶接部の状態に応じて乱れる磁束により検出コイルに発生する検出信号を計測する第二の段階と、
前記検出信号に基づいて当該スポット溶接部の状態を評価する第三の段階と、
を含んでおり、
前記第三の段階にて、前もって設定されたスポット溶接部の比較用データとなる評価対象の第1の目的変数の定量値と該スポット溶接部の評価対象の分類のための第2の目的変数の定量値と、前記第一の段階の励起信号及び第二の段階の検出信号との相関に関する相関データを用いて、前記第二の段階の検出信号に基づいて、前記スポット溶接部の評価対象の第1の目的変数及び/又は第2の目的変数を推定する、スポット溶接部のAI評価方法であって、
前記第二の段階の検出信号から前記第一の段階の励起信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、前記測定データのうち、前記第1の目的変数及び第2の目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから、前記相関データとしての前記第1の目的変数を得る第1の評価式と、前記第2の目的変数に係る複数種類の分類を定義して、前記分類毎に前記相関データとしての前記第2の目的変数を得る第2の評価式とを定義し、
次に、未知の実際の評価対象の前記相関データに関する各測定データに関して、当該測定データに対応する分類を選択して、選択した分類に対応する前記第1の評価式により前記測定データから前記評価対象の前記第1の目的変数を推定することを特徴とする、スポット溶接部のAI評価方法。 a first step of applying a plurality of different frequency excitation signals to an excitation coil positioned adjacent to the spot weld to be evaluated to generate an alternating magnetic field in the spot weld;
a second step of measuring a detection signal generated in the detection coil by the magnetic flux that is disturbed according to the state of the spot weld;
a third step of evaluating the condition of the spot weld based on the detection signal;
contains
In the third step, the quantitative value of the first objective variable to be evaluated, which is set in advance as data for comparison of the spot welded part, and the second objective variable for classifying the spot welded part to be evaluated. Using the correlation data on the correlation between the quantitative value of the first stage excitation signal and the second stage detection signal, the evaluation target of the spot weld based on the second stage detection signal A spot weld AI evaluation method for estimating a first objective variable and / or a second objective variable of
A complex amplitude ratio to the excitation signal in the first stage is obtained as measurement data from the detection signal in the second stage, and the measurement data corresponds to quantitative values of the first objective variable and the second objective variable. A first evaluation formula for obtaining the first objective variable as the correlation data from the complex amplitude ratio of the detection signal as comparison data, and a plurality of types of classifications related to the second objective variable are defined. defining a second evaluation formula for obtaining the second objective variable as the correlation data for each classification,
Next, for each piece of measurement data relating to the unknown correlation data to be actually evaluated, a classification corresponding to the measurement data is selected, and the evaluation is performed from the measurement data using the first evaluation formula corresponding to the selected classification. An AI evaluation method for spot welds, characterized by estimating the first objective variable of a target.
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