專利名稱：用于檢查焊接點的質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測焊接件的質(zhì)量的方法以及一種允許實施所述方法的裝置。本發(fā)明還涉及一種實施此類用于監(jiān)測焊接件的質(zhì)量的方法的裝置。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種適合用于實施該方法的計算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
當(dāng)正確地產(chǎn)生時，焊接件或焊縫是在工業(yè)中廣泛使用的用于實現(xiàn)在兩個零件之間、特別是兩個金屬或熱塑性零件之間強有力的和可靠的接合的一種手段。為了確保通過焊接件而實現(xiàn)的這種接合的高水平的性能和可靠性，對焊接件的嚴(yán)格并且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)測是必不可少的。存在著兩種形成對比的監(jiān)測類別，即破壞性監(jiān)測，其中焊接的接合在進(jìn)行監(jiān)測之后是不可使用的；以及非破壞性監(jiān)測，其中焊接的接合在進(jìn)行監(jiān)測之后仍然是可使用的。在非破壞性監(jiān)測中，以一種已知方式由一位操作者通過視覺檢查、或者由一種所謂的輪廓測量法監(jiān)測器以自動方式通過光學(xué)檢查來對焊縫進(jìn)行監(jiān)測。輪廓測量法是一種測量方案，它包括在焊接件的表面的情況下確定表面的輪廓。輪廓測量法監(jiān)測是有效的，但它提供的信息僅僅是關(guān)于焊縫的外觀。這種外觀并不足以證實一個激光焊縫的合格性。此外，在焊接熱塑性零件的情況下，并不存在外觀的改變。對焊接件的溫度的分析(高溫測量法)，或更準(zhǔn)確地說，在焊接過程中對材料溫度的分析，同樣允許對焊接件的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。為了檢測焊接件中可能的缺陷、或的確為了識別所涉及的這種所產(chǎn)生缺陷的類型，對代表溫度的信號(以下稱為溫度信號)進(jìn)行分析。使之有可能對焊接件的溫度進(jìn)行測量的不同手段是已知的。第一種已知手段涉及紅外熱相機(jī)，這種相機(jī)提供了代表所觀測區(qū)的溫度的圖像，為了在焊接件中辨別出可能的缺陷而對這種圖像進(jìn)行分析和處理。使之有可能采集焊縫的熔融金屬的溫度的第二種已知手段是光學(xué)高溫計。這種光學(xué)高溫計是這樣一種裝置，它能夠通過傳感器來感測由一個元件發(fā)射的熱輻射并且提供代表所述元件溫度的信號。為了實施上述兩種類型的非破壞性監(jiān)測方法，通過對焊接件的不同特征設(shè)置報警閾值來完成焊接件合格性的確定。報警閾值的定義并未使之有可能以一種穩(wěn)健的方式來將焊接件劃分為“合格的”、“不確定的”和“不合格的”類別。例如，從文獻(xiàn)EP1275464和EP1361015中已知多種用于監(jiān)測焊接件的質(zhì)量的方法，其中獲取了熱數(shù)據(jù)并且然后進(jìn)行處理，以便確定是否焊接件是合格的或是不合格的。同樣，從文獻(xiàn)EP1767308中已知一種用于監(jiān)測焊接件的質(zhì)量的方法，其中檢測了焊接件區(qū)中產(chǎn)生的輻射，并且使用平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差來對焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級。然后對每一個新焊接件進(jìn)行檢查以便根據(jù)其平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差來確定應(yīng)當(dāng)如何對其進(jìn)行評級。應(yīng)當(dāng)注意的是，在這種方法中，必須由一位焊接專家來提供參數(shù)。另外，在這種方法中并沒有進(jìn)行培訓(xùn)，因此它要求實施該方法的操作者一方具有良好的知識。每個焊接件現(xiàn)在僅通過一組平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差來進(jìn)行表征。這種方法僅適用于金屬材料的焊接。
此外，從文獻(xiàn)EP1555082中已知一種用于監(jiān)測焊接件質(zhì)量的方法，其中對在焊接件區(qū)中產(chǎn)生的輻射進(jìn)行檢測。通過分析該信號的傅立葉變換來完成對焊接件質(zhì)量的評級，這使之有可能確定表示孔的存在的寄生頻率(若存在的話)。這種方法僅適用于金屬材料的焊接。另外，該方法難以在工業(yè)上實施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于監(jiān)測焊接件的質(zhì)量的方法，從而使之有可能補救上述問題并且改進(jìn)從現(xiàn)有技術(shù)中已知的這些用于監(jiān)測焊接件質(zhì)量的方法。具體來說，本發(fā)明提出了一種用于監(jiān)測質(zhì)量的方法，從而使之有可能改進(jìn)對焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級的穩(wěn)健性，并且該方法可以在不同類型的材料(不僅是金屬材料)上實施。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于監(jiān)測質(zhì)量的裝置，從而使之有可能實施此類方法。更具體來說，本發(fā)明涉及一種用于實時監(jiān)測的裝置，從而使之有可能評估焊接件內(nèi)部的質(zhì)量。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種允許實施這種方法的計算機(jī)程序。根據(jù)本發(fā)明，這種用于監(jiān)測焊接件的質(zhì)量的方法的特征在于該方法實施了一種概率性統(tǒng)計模型，用于確定對焊接件的質(zhì)量的評級。這種統(tǒng)計模型可以是邏輯回歸型的模型。這種模型的實施可以使之有可能將焊接件的質(zhì)量評定為“合格的”或“不合格的”或者可能是“不確定的”。這種模型可以包括第一模塊，該第一模塊被實施為將焊接件的質(zhì)量評級為“不合格的”或者“也許合格的”；以及第二模塊，該第二模塊被實施為將焊接件的質(zhì)量評級為“合格的”或者“不確定的”。這種方法可以包括第一階段，該第一階段定義了用于對焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級的模型；以及第二階段，該第二階段使用該評級模型來對焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級。該第一階段可以使用針對焊接件的輪廓測量法數(shù)據(jù)和/或焊接件的溫度數(shù)據(jù)，并且該第二階段可以使用針對焊接件的輪廓測量法數(shù)據(jù)和/或焊接件的溫度數(shù)據(jù)。該第一階段可以包括以下步驟中的至少一個進(jìn)行多次焊接試驗的步驟，獲取與這些焊接件相關(guān)的數(shù)據(jù)的步驟，對焊接試驗的質(zhì)量進(jìn)行評級的步驟，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理的步驟，這種平滑例如是通過平均值斷點來進(jìn)行的，對這種經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮并提取解釋性變量的步驟，這些變量例如是對應(yīng)于這種經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)的經(jīng)驗分布函數(shù)的分位數(shù)特征，使用這些解釋性變量來定義該模型的多個參數(shù)的步驟。該第二階段可以包括以下步驟中的至少一個產(chǎn)生焊接件的步驟，獲取與該焊接件相關(guān)的數(shù)據(jù)的步驟，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理的步驟，這種平滑例如是通過平均值斷點來進(jìn)行的，對這種經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮并提取多個解釋性變量的步驟，這些變量例如是對應(yīng)于這種經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)的經(jīng)驗分布函數(shù)的分位數(shù)特征，
使用該模型的步驟，以及對該焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級的步驟。本發(fā)明還涉及一種可以由計算裝置讀取的數(shù)據(jù)記錄媒質(zhì)，在該數(shù)據(jù)記錄媒質(zhì)上記錄有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序包括用于實施以上定義的方法的這些步驟的計算機(jī)程序代碼裝置。根據(jù)本發(fā)明，這種用于監(jiān)測焊接件質(zhì)量的裝置包括用于實施以上定義的方法的硬件和/或軟件裝置。根據(jù)本發(fā)明，這種焊接設(shè)施包括以上定義的監(jiān)測裝置和焊接裝置。本發(fā)明還涉及一種計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序包括計算機(jī)程序代碼裝置，該計算機(jī)程序代碼裝置被適配成用于當(dāng)該程序在計算機(jī)上運行時執(zhí)行以上定義的方法的這些步驟。


附圖通過舉例表示了根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測質(zhì)量的方法的一種執(zhí)行模式以及根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測質(zhì)量的裝置的一個實施例。圖1是一個簡圖，它展現(xiàn)了多種統(tǒng)計條件的一個特定實例，從而使之有可能將多個焊接試驗分為合格的、不合格的或不確定的；圖2是一組曲線圖，它們展現(xiàn)了通過實施根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測質(zhì)量的方法的實施例的一個步驟對這些特征數(shù)據(jù)獲得的一個焊接件的數(shù)據(jù)特征以及多個平臺區(qū)；圖3是一個曲線圖，它展現(xiàn)了通過實施根據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)測質(zhì)量的方法的實施例的步驟的數(shù)據(jù)以及針對這些數(shù)據(jù)獲得的平臺區(qū)；圖4是另一個曲線圖，它展現(xiàn)了通過實施根據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)測質(zhì)量的方法的實施例的步驟的輪廓測量數(shù)據(jù)以及針對這些數(shù)據(jù)獲得的平臺區(qū)；圖5是又一個曲線圖，它展現(xiàn)了通過實施根據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)測質(zhì)量的方法的實施例的步驟的數(shù)據(jù)以及針對這些數(shù)據(jù)獲得的平臺區(qū)；圖6是一個曲線圖，它示出了用于對經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的技術(shù)，這種壓縮是通過線性插值來進(jìn)行的；圖7是一個曲線圖，它示出了圖6的用于對經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的技術(shù)被應(yīng)用于圖4的經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)；圖8是一個決策流程圖，它解釋了用于判別焊接件的質(zhì)量的邏輯；圖9是一系列的10個觀測值以及通過這個邏輯模型與這10個觀測值相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)的一個實例；圖10和圖11是曲線圖，它們示出了一種用于焊縫質(zhì)量的訓(xùn)練技術(shù)，這是通過對一次焊接操的不同因子的作用的拋物線插值的方案來證實的；圖12是根據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)測質(zhì)量的方法的第一階段的示例性執(zhí)行的流程圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)測質(zhì)量的方法的第二階段的示例性執(zhí)行的流程圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)測質(zhì)量的裝置的實施例的簡圖。
具體實施方式
根據(jù)本發(fā)明，這種用于監(jiān)測焊接件質(zhì)量的方法包括兩個階段一定義了用于對一個焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級的一種邏輯或者一個模型的第一階段，以及
一使用了該評級邏輯或者模型來對焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級的第二階段。以下詳細(xì)說明了根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測焊接件的質(zhì)量的方法的一個實施例。為了使這種用于監(jiān)測焊接件質(zhì)量的方法工業(yè)化，必要的是使用于實施該方案的裝置對于兩種類型的使用者而言都是可以使用的，即·工程師-技師，他負(fù)責(zé)上述第一階段，也就是說定義該評級邏輯以便對焊接件進(jìn)行評級，或者換句話說，定義一個用于判別焊接件的模型；·該方法的使用者，他實施上述第二階段，也就是說他使用該評級邏輯或者該判別模型。這位使用者通常是在生產(chǎn)現(xiàn)場，例如工廠。在第一階段的第一步驟中，在已經(jīng)進(jìn)行了多次焊接試驗之后，將這些焊接試驗分類為以下三個類別之一，即“合格的”、“不確定的”和“不合格的”，這是基于機(jī)械強度的測量值Tu，如由規(guī)范給出的拉伸強度以及機(jī)械強度的指標(biāo)CdC的測量值。這些焊接試驗的分類存在著三種可能性，例如I)試驗 i 合格的焊縫 j Vj Ti, j>CdC 并且 Pr (Ti, j〈CdC) θ =10%2)試驗i不確定的(這些焊縫是極限值并且所估算的非符合性評級TNC>10%)焊縫j Vj Ti, j>CdC 并且 Pr (Ti, j〈CdC) > θ =10%3)試驗i不合格的焊縫j Vj Ti, j〈CdC。圖I中示出了這三個類別?；诿看卧囼灥膎=5個測量值(或者優(yōu)選更多)的樣本-試驗i被宣告為合格的，前提是V； V· !..W'-V - '' -處的分位數(shù)> (η-1)自由度的學(xué)生法則的情況；；·-試驗i被宣告為不確定的，前提是所估算的非符合性評級TNC是大于10%，即前提是-試驗i被宣告為不合格的，前提是VjTi； j<CdC0在第二步驟中，對該方案(例如Hinkley測試)進(jìn)行實施以便通過平均值斷點來執(zhí)行平滑處理。通過斷點進(jìn)行平滑處理的目的是檢測在焊接過程中實時測量的高溫測量特征和輪廓測量特征的信號中的異常(例如，孔)。例如，這種測量是通過激光相機(jī)來執(zhí)行的。對于焊縫，通過斷點的分析(見圖2)涉及I)在輪廓測量法中的焊縫的測量信號特征，例如熔融池的深度或?qū)挾龋?br> 2)在高溫測量法中的溫度i的測量值Xi (以。C為單位)。通過檢測由激光相機(jī)測得的輪廓測量和高溫測量信號的平均值斷點進(jìn)行平滑的目的是通過在生產(chǎn)現(xiàn)場的質(zhì)量控制監(jiān)測器對諸如可以用眼睛來觀看的孔洞等可能的異常進(jìn)行診斷，然后對信號的寄生性(spuri0uS)“自然可變性”進(jìn)行過濾。信號測量值的數(shù)目取決于焊縫的長度，以及取樣頻率。Hinkley方案是基于在η個觀測值窗口內(nèi)對于檢測到一個平均值斷點的最大似然性(假定為高斯性的)。考慮具有平均值μ。和方差σ 2的η個觀測值氏，….，XJ (假定為高斯性的)的一個窗口。Hinkley測試法測試了在觀測值&處出現(xiàn)的一個假定為具有恒定方差的平均值斷點。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測焊接件質(zhì)量的方法，其特征在于該方法實施了一種概率性統(tǒng)計模型來確定對該焊接件的質(zhì)量的評級。
2.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測方法，其特征在于該統(tǒng)計模型是邏輯回歸型的模型。
3.如以上權(quán)利要求之一所述的監(jiān)測方法，其特征在于該模型的實施使之有可能將該焊接件的質(zhì)量評級為“合格的”或“不合格的”或者有可能是“不確定的”。
4.如以上權(quán)利要求之一所述的監(jiān)測方法，其特征在于該模型包括第一模塊，該第一模塊被實施為將該焊接件的質(zhì)量評級為“不合格的”或者“也許合格的”；以及第二模塊，該第二模塊被實施為將該焊接件的質(zhì)量評級為“合格的”或者“不確定的”。
5.如以上權(quán)利要求之一所述的監(jiān)測方法，其特征在于監(jiān)測方法包括第一階段，該第一階段定義了這個用于對該焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級的模型；以及第二階段，該第二階段使用該評級模型來對該焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級。
6.如權(quán)利要求5所述的監(jiān)測方法，其特征在于該第一階段使用了針對該焊接件的輪廓測量法數(shù)據(jù)和/或針對該焊接件的溫度數(shù)據(jù)，并且其特征在于該第二階段使用了針對該焊接件的輪廓測量法數(shù)據(jù)和/或針對該焊接件的溫度數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的監(jiān)測方法，其特征在于該第一階段包括以下步驟中的至少一個 進(jìn)行多次焊接試驗的步驟， 獲取與這些焊接件相關(guān)的數(shù)據(jù)的步驟， 對這些焊接試驗的質(zhì)量進(jìn)行評級的步驟， 對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理的步驟，這種平滑例如是通過多個平均值斷點來進(jìn)行的， 對這種經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮并提取出多個解釋性變量的步驟，這些變量例如是對應(yīng)于這種經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)的經(jīng)驗分布函數(shù)的分位數(shù)特征， 使用這些解釋性變量來定義該模型的多個參數(shù)的步驟。
8.如權(quán)利要求5到7之一所述的監(jiān)測方法，其特征在于該第二階段包括以下步驟中的至少一個 產(chǎn)生出焊接件的步驟， 獲取與該焊接件相關(guān)的數(shù)據(jù)的步驟， 對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理的步驟，這種平滑例如是通過多個平均值斷點來進(jìn)行的， 對這種經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮并提取出多個解釋性變量的步驟，這些變量例如是對應(yīng)于這種經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)的經(jīng)驗分布函數(shù)的分位數(shù)特征， 使用該模型的步驟，以及 對該焊接件的質(zhì)量進(jìn)行評級的步驟。
9.一種由計算裝置可讀取的數(shù)據(jù)記錄媒質(zhì)，該數(shù)據(jù)記錄媒質(zhì)上記錄有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序包括用于實施如以上權(quán)利要求之一所述的方法的這些步驟的計算機(jī)程序代碼>J-U裝直。
10.一種用于監(jiān)測焊接件質(zhì)量的裝置(I )，其特征在于該裝置包括用于實施如權(quán)利要求I到8之一所述的方法的硬件和/或軟件裝置。
11.一種焊接設(shè)施(11)，其特征在于該焊接設(shè)施包括如前項權(quán)利要求所述的監(jiān)測裝置以及焊接裝置(12)。
12.—種計算機(jī)程序，包括計算機(jī)程序代碼裝置，該計算機(jī)程序代碼裝置被適配成用于當(dāng)該程序在計算機(jī)上運行時執(zhí)行如權(quán)利要求I到8之一所述的方法的這些步驟。
全文摘要
一種用于監(jiān)測焊接點質(zhì)量的方法的特征在于該方法實施了一種概率統(tǒng)計模型，這種概率統(tǒng)計模型確定了對焊接點質(zhì)量的評級。
文檔編號B23K31/12GK102985211SQ201180033993
公開日2013年3月20日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者J-C·圣-馬丁, T·森布茲恩斯基 申請人:雷諾股份公司