JP7637567B2 - WELDING RECORD CREATION DEVICE, WELDING RECORD CREATION SYSTEM, AND WELDING RECORD CREATION METHOD - Google Patents
WELDING RECORD CREATION DEVICE, WELDING RECORD CREATION SYSTEM, AND WELDING RECORD CREATION METHOD Download PDFInfo
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Description
本発明は、溶接記録生成装置、溶接記録生成システムおよび溶接記録生成方法に関する。 The present invention relates to a welding record generation device, a welding record generation system, and a welding record generation method.
溶接施工の品質管理のために、溶接作業の動作や溶接条件を記録する装置について、様々な提案がなされている。例えば、特許文献1に開示されている装置は、溶接の開先形状を含む溶接方法を溶接方法データベースから選択させる溶接方法指定部と、溶接開始から溶接終了までの溶接時間における計測データと、各層および各パスを特定する識別番号とを対応付けた溶接記録データとして記録する溶接記録部と、溶接の開先形状に対して、溶接記録データの各層および各パスを特定する識別番号を溶接の順序に沿って記載した積層図データを作成し、溶接記録データと対応付けて記録する積層図生成部と、を有することを特徴としている。
Various proposals have been made for devices that record welding operation actions and welding conditions for quality control of welding construction. For example, the device disclosed in
特許文献2に開示されている装置は、溶接作業者が溶接施工を行う際の溶接動作および溶接現象を計測する計測部と、計測部で取得したデータに基づいて溶接動作特徴量と溶接現象特徴量との適切な組み合わせを時間または座標と相関させて抽出するデータ解析部とデータ解析部の抽出結果に基づいてデータベースを作成するデータ蓄積部とを有することを特徴としている。
The device disclosed in
溶接施工における溶接動作や溶接現象の記録は、溶接施工を行った位置に関連付けられることが望ましい。これにより、例えば、溶接体に溶接状態の不良が発見された場合に、不良発生位置に関連する記録に迅速にアクセスでき、原因究明を効率的に行える。 It is desirable to associate records of welding operations and welding phenomena during welding with the location where the welding was performed. This allows, for example, if a defect in the welded condition is discovered in a welded body, to quickly access records related to the location where the defect occurred, and to efficiently identify the cause.
特許文献1に開示された装置では、多層盛溶接の層数、パス数を指定し、指定した層番号、パス番号だけの溶接記録を大量の溶接記録から絞り込んでアクセスできるが、パス内の任意の位置における溶接記録までは追及(トレース)できないという課題があった。
The device disclosed in
特許文献2に開示された装置では、モーションキャプチャシステムを用いることで、溶接動作および溶接現象の特徴量を、溶接施工を行った位置に関連付けて記録することができるが、センサ配置が制限される狭隘部での溶接作業では、モーションキャプチャシステムを適用できないという課題があった。
The device disclosed in
本発明は、上記事情に鑑み、センサ配置が制限される狭隘部での溶接作業においても、溶接作業の動作や溶接条件を、溶接施工を行った位置に関連付けて記録できる溶接記録生成装置、溶接記録生成システムおよび溶接記録生成方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a welding record generation device, welding record generation system, and welding record generation method that can record the motions and welding conditions of a welding operation in association with the position where the welding was performed, even when the welding operation is performed in a narrow area where sensor placement is limited.
本発明の溶接記録生成装置は、上記目的を達成するために、溶接作業計測装置で取得した溶接作業の計測データを読み込み、前記溶接作業の前記計測データの特徴に基づき、前記溶接作業の時間を指定する時間識別番号を生成して時間識別番号テーブルを作成する溶接作業評価部と、溶接ビード色情報計測装置または溶接ビード高さ情報計測装置で取得した溶接ビードの色情報または高さ情報に基づき、前記溶接ビードの位置を指定する位置識別番号を生成して位置識別番号テーブルを作成する溶接ビード評価部と、前記溶接作業評価部で作成した前記時間識別番号テーブル及び前記溶接ビード評価部で作成した前記位置識別番号テーブルを関連付けた総合テーブルを作成して記録する記録部と、を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the welding record generating device of the present invention is characterized in that it comprises a welding work evaluation unit that reads measurement data of welding work acquired by a welding work measurement device, and generates a time identification number specifying the time of the welding work based on characteristics of the measurement data of the welding work, and creates a time identification number table , a welding bead evaluation unit that generates a position identification number specifying the position of the welding bead based on color information or height information of the welding bead acquired by a welding bead color information measurement device or a welding bead height information measurement device, and creates a position identification number table, and a recording unit that creates and records a comprehensive table that associates the time identification number table created by the welding work evaluation unit and the position identification number table created by the welding bead evaluation unit.
また、本発明の溶接記録生成システムは、上記目的を達成するために、溶接体を溶接する溶接トーチを有する溶接機と、溶接作業を計測する溶接作業計測装置と、溶接ビードを評価する溶接ビード評価装置と、前記溶接機、前記溶接作業計測装置および前記溶接ビード評価装置に接続される溶接記録生成装置と、を備え、前記溶接記録生成装置は、上記構成の溶接記録生成装置としたことを特徴とする。 In addition, in order to achieve the above-mentioned object, the welding record generation system of the present invention comprises a welding machine having a welding torch for welding a welded body, a welding work measurement device for measuring welding work, a welding bead evaluation device for evaluating a weld bead, and a welding record generation device connected to the welding machine, the welding work measurement device, and the weld bead evaluation device, wherein the welding record generation device is the welding record generation device configured as described above .
また、本発明の溶接記録生成方法は、上記目的を達成するために、溶接作業計測装置で取得した溶接作業の計測データを読み込み、前記溶接作業の前記計測データの特徴に基づき、前記溶接作業の時間を指定する時間識別番号を生成して時間識別番号テーブルを作成する溶接作業評価ステップと、溶接ビード色情報計測装置または溶接ビード高さ情報計測装置で取得した溶接ビードの色情報または高さ情報に基づき、前記溶接ビードの位置を指定する位置識別番号を生成して位置識別番号テーブルを作成する溶接ビード評価ステップと、前記溶接作業評価ステップで作成した前記時間識別番号テーブル及び前記溶接ビード評価ステップで作成した前記位置識別番号テーブルを関連付けた総合テーブルを作成して記録する記録ステップと、を行うことを特徴とする。 In addition, in order to achieve the above-mentioned object, the welding record generating method of the present invention is characterized by comprising the steps of: a welding work evaluating step of reading measurement data of welding work acquired by a welding work measuring device, and generating a time identification number specifying the time of the welding work based on characteristics of the measurement data of the welding work, to create a time identification number table ; a welding bead evaluating step of generating a position identification number specifying the position of the weld bead based on color information or height information of the weld bead acquired by a weld bead color information measuring device or a weld bead height information measuring device, to create a position identification number table; and a recording step of creating and recording a comprehensive table that associates the time identification number table created in the welding work evaluating step and the position identification number table created in the weld bead evaluating step .
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。 More specific configurations of the present invention are described in the claims.
本発明に係る溶接記録生成装置によれば、センサ配置が制限される狭隘部での溶接作業においても、溶接作業の動作や溶接条件を、溶接施工を行った位置に関連付けて記録することができる溶接記録生成装置、溶接記録生成システムおよび溶接記録生成方法を提供できる。 The welding record generation device according to the present invention can provide a welding record generation device, welding record generation system, and welding record generation method that can record the welding operation motions and welding conditions in association with the position where the welding was performed, even when welding is performed in a narrow area where sensor placement is limited.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations and advantages other than those mentioned above will become clear from the description of the embodiments below.
以下、本発明を実施するため形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施例では、溶接作業者12が溶接トーチ6を移動させる手動溶接または半自動溶接を行う構成とするが、自動走行装置が溶接トーチ6を移動させる自動溶接を行う構成としてもよい。
The following describes in detail the form for carrying out the present invention with reference to the drawings. In the following embodiment, the
図1は本発明の溶接記録生成装置を備えた溶接記録生成システムの一例を示す構成図である。図1に示すように、溶接記録生成システム100は、溶接記録生成装置1と、溶接機5と、溶接作業計測装置9と、溶接ビード評価装置13とを備える。溶接ビード評価装置13は、溶接ビードの色情報計測装置10および溶接ビードの高さ情報計測装置11を有する。溶接作業計測装置9の計測結果は、溶接記録生成装置1の溶接作業評価部2に送信される。また、溶接ビード評価装置13の計測結果は、溶接記録生成装置1の溶接ビード評価部3に送信される。
Figure 1 is a configuration diagram showing an example of a welding record generation system equipped with the welding record generation device of the present invention. As shown in Figure 1, the welding
溶接機5は、溶接作業を行う溶接トーチ6と、溶接記録生成装置1に接続されている。
The
溶接作業者12は、溶接体7に対して、溶接トーチ6をゆっくり移動させながら、溶接体7と図示しない溶加材を溶かし、混合することによって、溶接ビード8を形成する。溶接体7および溶加材の材質は、例えば、炭素鋼、高張力鋼、ステンレス鋼である。図1に示すようなV型開先を有する溶接体7では、溶接トーチ6を溶接方向(図1のX方向)に対して垂直方向(図1のY方向)に動かすウィービング動作によって、幅の広い溶接ビードを形成する。
A
溶接機5は、溶接トーチ6にアークを発生させるための電力を供給する。アークは、気体に高電圧を印加した際に、持続的に絶縁破壊が生じて発生する放電現象のことであり、高熱を伴うため、溶接に利用される。溶接機5には、操作パネルが設けられており、供給する電力(あるいは溶接電流、溶接電圧)などの溶接条件を設定できる。溶接機5が供給する電力は、溶接トーチ6と溶接体7の相対位置、角度によって変化することがあるため、溶接機5が供給する電力を監視するために、溶接機5に溶接機5が出力する溶接電流または溶接電圧を測定するためのセンサが備えられていてもよい。
The
溶接体7の溶接方法は、例えば、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接や、MIG(Metal Inert Gas)溶接またはMAG(Metal Active Gas)溶接である。TIG溶接は、溶接トーチに保持されたタングステン電極と母材の間にアークを発生させ、その周囲をアルゴンなどの不活性ガスで包んで、大気中の酸素や窒素の影響を受けないように保護しながら,溶接を行う方法である。MIG溶接は、金属製の電極と母材との間にアークを発生させ、その周囲をアルゴンのなどの不活性ガスで包んで、溶接を行う方法である。MAG溶接は、金属製の電極と母材との間にアークを発生させ、その周囲を酸化性のガスで包んで、溶接を行う方法である。いずれの溶接方法においても、溶加材を添加しながら溶接を行うが、TIG溶接は溶加材の供給を溶接作業者が行うのに対して、MIG溶接およびMAG溶接は溶加材の供給が自動的に行われるため、半自動溶接と呼ばれる。
The welding method of the
溶接作業計測装置9は、例えば、デジタルカメラなどの光学カメラであり、溶接作業者12の動作や、溶接現象を計測する。溶接作業ではアークが点弧している箇所から高輝度の光が発せられるため、溶接作業の動作や溶接現象などの計測対象に応じて最適な計測装置を選定する必要がある。アーク光の特性を考慮すると、可視光領域から赤外領域の波長まで含めた光を受光できるセンサを搭載したカメラとすることが望ましい。また、アーク光によって画像内の輝度が飽和するハレーションの発生を防止するため、ダイナミックレンジが大きく、露光調整が可能なカメラとすることが望ましい。さらに、必要に応じて、外部光源による照明や、光学フィルタによる減光を行うことが望ましい。
The welding operation measuring device 9 is, for example, an optical camera such as a digital camera, and measures the movements of the
溶接作業者12の動作の計測では、溶接トーチ6や溶加材の位置、またはそれらを把持する溶接作業者12の手の位置が視野内に入るような視野サイズとすることが望ましい。
When measuring the movements of the
溶接現象の計測では、溶接トーチ6の電極先端や溶加材の添加位置が視野内に入るような視野サイズとすることが望ましい。また、溶融金属の挙動を観察する場合は、溶融現象の時間スケールに応じたフレームレートとすることが望ましい。
When measuring welding phenomena, it is desirable to set the field of view size so that the electrode tip of the
溶接作業計測装置9は、三脚などの固定手段によって設置される。または、溶接作業計測装置9は、溶接作業者12が頭部に装着する溶接防護具に設置されていてもよい。その場合、センサ配置が制限される狭隘部の溶接作業においても、溶接作業の動作や溶接現象を計測することができる。
The welding operation measuring device 9 is installed using a fixing means such as a tripod. Alternatively, the welding operation measuring device 9 may be installed on welding protective gear worn on the head of the
溶接ビード色情報計測装置10は、例えば、デジタルカメラなどの光学カメラであり、溶接作業が終了した後に溶接ビード8の表面を撮影する。その際、溶接ビード8の位置情報を取得できるように、溶接ビード8に対してカメラ位置が校正されていることが望ましい。または、後から校正できるように、校正用のスケールを溶接ビード8周辺に配置した状態で撮影してもよい。もしくは、カメラをラインスキャンカメラなどとして自動走行装置によって走査させて、カメラ位置と画像位置を対応付けるようにしてもよい。
The weld bead color
溶接ビード高さ情報計測装置11は、例えば、3Dスキャナー、レーザ変位計、ステレオカメラなどの光学測定器であり、溶接作業が終了した後の溶接ビード8の高さを溶接計測する。その際、溶接ビード8の位置情報を取得できるように、溶接ビード8に対して光学測定器の位置が校正されていることが望ましい。または、後から校正できるように、校正用のマーカ等を計測範囲内に配置した状態で計測してもよい。あるいは、光学測定器を自動走行装置によって走査させて、光学測定器の位置と高さの計測値を対応付けるようにしてもよい。
The weld bead height information measuring device 11 is an optical measuring device such as a 3D scanner, a laser displacement meter, or a stereo camera, and measures the height of the
溶接ビード色情報計測装置10および溶接ビード高さ情報計測装置11は、溶接作業計測装置9と同様に溶接作業中に計測を行ってもよい。その場合には、溶接作業計測装置9で説明したように、アーク光の影響を抑制できるような計測装置とすることが望ましい。
The weld bead color
溶接記録生成装置1は、溶接作業評価部2と、溶接ビード評価部3と、記録部4とを有する。
The welding
溶接記録生成装置1は、一般的なコンピュータであり、中央制御装置、マウス、キーボード等の入力部、ディスプレイ等の表示部、メモリ、ハードディスク等の記憶部および通信部を備える。記憶部に読み込んだプログラムを実行することにより、各処理部により構成される制御部を動作させる。
The welding
溶接作業評価部2は、溶接作業計測装置9で取得した溶接作業の計測データを読み込み、溶接作業の計測データの特徴に基づき、溶接作業の時間を指定する時間識別番号を生成し、時間識別番号テーブルを作成する。時間識別番号テーブルについては、追って詳述する。
The welding
溶接ビード評価部3は、溶接ビード色情報計測装置10または溶接ビード高さ情報計測装置11の計測データを読み込み、溶接ビードの計測データの特徴に基づき、溶接ビード8の位置を指定する位置識別番号を生成し、位置識別番号テーブルを作成する。位置識別番号テーブルについては、追って詳述する。
The weld
記録部4は、溶接作業評価部2で作成した時間識別番号テーブルと、溶接ビード評価部3で作成した位置識別番号テーブルとを関連付けた結合テーブルを作成し、記録する。
The recording unit 4 creates and records a combined table that associates the time identification number table created by the welding
図2は本発明の実施例1の溶接記録生成方法の一例を示すフローチャートである。このフローは、溶接記録生成装置1が実行する。
Figure 2 is a flowchart showing an example of a welding record generation method according to the first embodiment of the present invention. This flow is executed by the welding
ステップS101において、溶接作業評価部2は溶接作業計測装置9で取得した溶接作業の計測データを読み込む。
In step S101, the welding
ステップS102において、溶接作業評価部2は溶接作業計測装置9で取得した溶接作業の計測データの特徴に基づき、溶接作業の時間識別番号を生成する。ここで、溶接作業の時間識別番号の生成方法を図3および図4を用いて説明する。図3は溶接記録生成装置が計測する溶接作業の一例を示す図である。画像21は溶接作業者12の近くに設置した固定カメラによって撮影した画像であり、溶接作業中の溶接作業者12と溶接トーチ6、溶接体7、溶接ビード8が映っている。
In step S102, the welding
画像21は、溶接作業者12が溶接トーチ6を動かしながら、溶接ビード8を形成する様子を撮影したものである。画像21の中には、溶接トーチ6の端点22の軌跡23を示している。溶接作業者12は、溶接方向24に溶接トーチ6を前進させながら、ウィービング方向25に溶接トーチ6を振るウィービング動作を行うため、軌跡23はジグザグな軌道を描いている。
軌跡23は、溶接作業者12付近に設置した固定カメラによって撮影した時系列画像から、画像処理によって抽出する。画像処理の方法は、例えば、画像上での濃度分布の変化により動きを抽出するオプティカルフローや、画像間の差分演算により動きを抽出するフレーム間差分法、画像内の特徴点の動きを検出する特徴点検出法である。
The
図4(a)はウィービング方向の経時変化を示すグラフであり、図4(b)は時間IDと図4(a)の溶接作業時間を対応させた表である。図4(a)は、溶接トーチ6の端点22のウィービング方向位置を時間に対してプロットした結果26を示す。溶接トーチ6の端点22のウィービング方向位置が極大になる時間t1、t2、t3に対して、時間識別番号(時間ID)1、2、3を付与し、時間t1、t2、t3と時間識別番号1、2、3の対応関係を表す時間識別番号テーブル27を作成する。このときの時間識別番号は、溶接作業者12がウィービングを行った回数に対応する。
Fig. 4(a) is a graph showing the change over time in the weaving direction, and Fig. 4(b) is a table showing the correspondence between time IDs and the welding operation times in Fig. 4(a). Fig. 4(a) shows a
時間識別番号は、溶接トーチ6の端点22のウィービング方向位置の時間変化の特徴を抽出できる時間に対して付与する。したがって、ウィービング方向位置が極小になる時間や、ウィービング方向位置が極大と極小の中間の値をとる時間に対し、時間識別番号を付与してもよい。また、溶接開始時刻から数えて、5番目、10番目、15番目の時間といった一定回数おきに付与してもよい。さらに、溶接トーチ6の端点22のウィービング方向位置の振れ幅が大きい時間や小さい時間、周期が大きい時間や小さい時間といった、溶接トーチ6の端点22のウィービング方向位置の時間変化の波形の振幅や周期に特徴が表れる時間に付与してもよい。
Time identification numbers are assigned to times at which characteristics of the time change in the weaving direction position of the
図3、図4(a)および図4(b)では、溶接作業の計測データとしてカメラで撮影した画像21を使用したが、溶接作業の計測データは、溶接作業での溶接作業者12の動きや溶接現象を計測したデータであればよく、例えば、溶接作業者12が身に着ける溶接保護具や手袋に取り付けた加速度センサによる加速度の計測データや、放射温度計などによる溶接体7の温度の計測データであってもよい。
In Figures 3, 4(a) and 4(b),
図2のステップS103では、溶接ビード評価部3は溶接ビード色情報計測部10または溶接ビード高さ情報計測装置11の計測データを読み込む。
In step S103 of FIG. 2, the weld
ステップS104で、溶接ビード評価部3は、溶接ビードの色情報計測装置10または溶接ビード高さ情報計測装置11の計測データから、溶接ビードの位置間識別番号を生成する。ここで、溶接ビードの位置識別番号の生成方法を図5(a)、図5(b)および図6(a)、図6(b)を用いて説明する。図5(a)は、溶接ビード色情報計測装置9で取得した溶接ビード色情報計測データの一例であり、図5(b)は位置IDと図5(a)の溶接方向位置を対応させた表である。画像31は溶接作業後にカメラによって撮影した画像であり、溶接ビード8が映っている。カメラは、溶接体7に対する位置を校正することで、画像内の位置と溶接ビード8の位置の対応関係が分かっている。画像31の横方向は溶接方向24、縦方向はウィービング方向25である。
In step S104, the weld
溶接トーチ6をウィービングさせながら溶接を行うと、図5(a)に示すようなウロコ状の溶接痕が重なり合うような溶接ビードが形成される。そこで、画像31から溶接ビード8のウロコ状の溶接痕の境界線を検出し、溶接ビード8の中心線32と溶接痕の境界線が交わる点の溶接方向位置x1、x2、x3に対して、位置識別番号(位置ID)1、2、3を付与し、溶接方向位置x1、x2、x3と位置識別番号1、2、3の対応関係を表す位置識別番号テーブル33を作成する。このときの位置識別番号は、溶接作業者12がウィービングを行った回数に対応する。
When welding is performed while weaving the
位置識別番号は、溶接ビード8の空間変化の特徴を抽出できる位置に対して付与する。したがって、ウロコ状の溶接痕の上端や下端、溶接痕の境界線同士の中間位置に対して、位置識別番号を付与してもよい。また、溶接開始位置から数えて、5番目、10番目、15番目の位置といった一定回数おきに付与してもよい。さらに、溶接ビード8の幅が大きい位置や小さい位置、ピッチが大きい位置や小さい位置といった、溶接ビード8の幅やピッチに特徴が表れる位置に付与してもよい。
Position identification numbers are assigned to positions where the characteristics of spatial changes in the
図5(a)および図5(b)では、溶接ビードの計測データとして溶接ビードの色情報計測装置9で取得した画像31を使用したが、溶接ビードの計測データは、溶接ビード色情報計測装置9で取得した画像であってもよい。図6(a)は溶接ビード高さ情報計測装置10で取得した溶接ビードの高さ情報計測データの一例であり、図6(b)は位置IDと図6(a)の溶接方向位置を対応させた表である。グラフ34は溶接作業後にレーザ変位計によって計測した溶接ビード8の中心線における高さプロファイルである。レーザ変位計は、溶接体7との位置があらかじめ校正されており、計測位置と溶接ビード8の位置の対応関係が分かっている。グラフ34から高さが極小となる溶接方向位置x1、x2、x3に対して、位置識別番号(位置ID)1、2、3を付与し、溶接方向位置x1、x2、x3と位置識別番号1、2、3の対応関係を表す位置識別番号テーブル33を作成する。このときの位置識別番号は、溶接作業者12がウィービングを行った回数に対応する。
In Fig. 5(a) and Fig. 5(b), the
図7は結合テーブルの生成方法の説明図である。図2のステップS105において、記録部4は、図7に示すように、ステップS104で作成した位置識別番号テーブル33と、ステップS102で作成した時間識別番号テーブル27を結合した結合テーブル41を作成し、記録する。溶接ビード8のウロコ状の溶接痕は溶接トーチ6を動作させたときの位置と相関があるため、溶接ビード8のウロコ状の溶接痕の特徴と、ステップS102で抽出した溶接トーチ6の位置の時間変化の特徴とを対応付けることができる。例えば、溶接トーチ6のウィービングを行った回数と、溶接ビード8のウロコ状の溶接痕の数を参考として、時間識別番号と位置識別番号を対応付けられる。さらに、溶接トーチ6のウィービングの振幅と周期が、溶接ビード8の幅とピッチに対応することから、それらの特徴を参考として、対応付けられる。
7 is an explanatory diagram of a method for generating a combined table. In step S105 of FIG. 2, the recording unit 4 creates and records a combined table 41 by combining the position identification number table 33 created in step S104 and the time identification number table 27 created in step S102, as shown in FIG. 7. Since the scale-like welding marks of the
以上説明した本実施形態では、以下の効果が得られる。溶接記録生成装置1は、記録部4に溶接ビード8の位置に溶接作業の時間が関連付けられた結合テーブル41を記録する。これにより、溶接ビード8のある位置における溶接条件を確認したい場合に、結合テーブル41を参照することで、その位置の溶接作業が行われた時間を絞り込むことができる。本発明は、溶接ビード1層の状態の平均ではなく、溶接ビード1層の中の任意の位置の状態から、任意の位置を特定して参照することが可能である。
The above-described embodiment provides the following effects. The welding
例えば、溶接体に溶接状態の不良が発見された場合に、不良発生位置に関連付けられた溶接作業の計測データに迅速にアクセスできるため、原因究明を効率的に行える。同様に、溶接作業のある時間における溶接品質を確認したい場合にも、結合テーブル41を参照することで、その時間に関連付けられた溶接ビード8の位置を絞り込むことができる。
For example, if a defect in the welded condition is found in a welded body, the measurement data of the welding work associated with the location where the defect occurred can be quickly accessed, allowing efficient investigation of the cause. Similarly, if one wishes to check the welding quality at a certain time during welding work, the connection table 41 can be referenced to narrow down the position of the
また、本発明は、センサ配置が制限される狭隘部にも適用可能な計測手段のみを用いて、溶接動作および溶接現象の特徴量を、溶接施工を行った位置に関連付けて記録することができるため、狭隘部での溶接作業の品質管理にも適用することができる。 In addition, the present invention can record the characteristics of welding operations and welding phenomena in association with the position where the welding was performed using only a measurement means that can be applied to narrow areas where sensor placement is limited, making it applicable to quality control of welding work in narrow areas.
図8は実施例2の溶接記録生成方法の一例を示すフローチャートである。ステップS101からステップS105までは、実施例1と同じである。本実施例では、ステップS201で入熱量を算出し、ステップS202で入熱量が所定の範囲内にあるか否かを判定する。そして、ステップS203で入熱量の算出結果および判定結果を表示する。 Figure 8 is a flowchart showing an example of a welding record generation method in Example 2. Steps S101 to S105 are the same as in Example 1. In this example, the heat input is calculated in step S201, and it is determined in step S202 whether the heat input is within a predetermined range. Then, the calculation result of the heat input and the determination result are displayed in step S203.
入熱量は、溶接ビード8の形成に影響する重要なパラメータである。適正範囲外の入熱量は、溶接金属および熱影響部に対して悪影響を及ぼすことがある。入熱量が過大な場合、溶接金属の強度が低下し、割れが生じやすくなる。逆に入熱量が小さすぎる場合、急冷によって母材金属組織の劣化が起きることがある。したがって、入熱量が適正範囲内になるように、溶接作業の動作や溶接条件を調整することが重要である。
The amount of heat input is an important parameter that affects the formation of the
図9は実施例2の入熱量の算出方法の説明図である。実施例2における入熱量の算出方法を図9を参照しながら説明する。ステップS201では、ステップS105で生成した結合テーブル42と溶接機5が供給する溶接電流、溶接電圧の計測結果52を使用して入熱量を算出する。溶接電流、溶接電圧は、例えば、溶接機5に備えられた電流センサ、電圧センサによって計測する。
Figure 9 is an explanatory diagram of a method for calculating the heat input amount in the second embodiment. The method for calculating the heat input amount in the second embodiment will be described with reference to Figure 9. In step S201, the heat input amount is calculated using the combination table 42 generated in step S105 and the measurement results 52 of the welding current and welding voltage supplied by the
入熱量q[J/m]は、溶接電流をI[A]、電圧をV[V]、溶接速度をv[m/s]として、
q=(V×I)/v …式(1)
で表される。この式を用いて、結合テーブル42の位置識別番号Nに対応する位置xNにおける入熱量qNを計算する。まず、位置xNに対応する時間tNと、位置xN-1に対応する時間tN-1を結合テーブル42から特定する。次に、時間tNにおける溶接電流の平均値INおよび溶接電圧の平均値VNを溶接電流、溶接電圧の計測結果52から算出する。ここで、平均は時間tN-1からtNの区間で行う。さらに、時間tNにおける溶接速度vNを
VN=(xN-xN-1)/(tN-tN-1) …式(2)
の式で算出する。以上のIN、VN、vNから式(1)によって、入熱量qNを算出する。
The heat input q [J/m] is expressed as follows, where I [A] is the welding current, V [V] is the voltage, and v [m/s] is the welding speed:
q=(V×I)/v...Formula (1)
Using this formula, the heat input qN at the position xN corresponding to the position identification number N in the combination table 42 is calculated. First, the time tN corresponding to the position xN and the time tN - 1 corresponding to the position xN-1 are identified from the combination table 42. Next, the average value IN of the welding current and the average value VN of the welding voltage at the time tN are calculated from the measurement results 52 of the welding current and welding voltage. Here, the averaging is performed in the section from time tN -1 to tN . Furthermore, the welding speed vN at the time tN is calculated as follows: VN = ( xN - xN -1 ) / ( tN - tN-1 ) ... formula (2)
The heat input qN is calculated from the above I N , V N , and v N using formula (1).
図10は実施例2の溶接記録生成装置の表示部の表示画面の一例である。実施例2における入熱量の判定および表示方法を図10を参照しながら説明する。ステップS202では、入熱量が適正範囲内であるか否かを判定し、表示画面61に入熱量および判定結果を表示する。図10に表示画面61の一例を示す。溶接方向xNにおける入熱量が適正範囲の上限を超えるため、適正範囲内から逸脱していると判定されており、「入熱過大」という警告が表示されている。また、溶接ビード8の色情報または高さ情報に入熱量のヒートマップが重ねて表示されており、入熱量が適正範囲外の位置を視覚的に確認できるようになっている。
FIG. 10 is an example of a display screen of the display unit of the welding record generating device of the second embodiment. A method of determining and displaying the heat input amount in the second embodiment will be described with reference to FIG. 10. In step S202, it is determined whether the heat input amount is within the appropriate range, and the heat input amount and the determination result are displayed on the
以上説明した本実施形態では、以下の効果が得られる。溶接記録生成装置1は、記録部4に溶接ビード8の位置に溶接作業の入熱量が関連付けられた入熱量の参照テーブル51を記録する。これにより、参照テーブル51を参照することで、溶接ビード8の任意の位置における入熱量を確認できる。例えば、溶接体に溶接状態の不良が発見された場合に、不良発生位置における入熱量を確認し、溶接作業の動作や溶接条件にフィードバックすることができる。また、溶接記録生成装置1は、入熱量判定部が入熱量が適正範囲内か否かを判定し、表示部に入熱量と判定結果を表示するため、溶接作業者は、溶接施工の良否をすぐに確認することができ、もし適正範囲外の入熱があった場合は、その位置における異常の有無を確認し、廃棄や補修を行うなどの適正な処置をとることができる。
The above-described embodiment provides the following effects. The welding
以上、説明したように、本発明によれば、センサ配置が制限される狭隘部での溶接作業においても、溶接作業の動作や溶接条件を、溶接施工を行った位置に関連付けて記録することができる溶接記録生成装置および溶接記録生成方法を提供できることが示された。 As described above, the present invention has been shown to provide a welding record generation device and a welding record generation method that can record the motions and welding conditions of a welding operation in association with the position where the welding was performed, even when the welding operation is performed in a narrow area where sensor placement is limited.
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)などの記録装置、または、IC(Integrated Circuit)カード、SDカード、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に置くことができる。 The above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in hardware, in part or in whole, for example by designing them as integrated circuits. The above-mentioned configurations, functions, etc. may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as the program, table, file, etc. that realizes each function can be stored in a memory, a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC (Integrated Circuit) card, SD card, or DVD (Digital Versatile Disc).
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the control lines and information lines shown are those considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. In reality, it can be assumed that almost all components are interconnected.
1…溶接記録生成装置、2…溶接作業評価部、3…溶接ビード評価部、4…記録部、5…溶接機、6…溶接トーチ、7…溶接物、8…溶接ビード、9…溶接作業計測装置、10…溶接ビード色情報計測装置、11…溶接ビード高さ情報計測装置、12…溶接作業者、13…溶接ビード評価装置、21…溶接作業の計測データ、22…溶接トーチの端点、23…溶接トーチの端点の軌跡、24…溶接方向、25…ウィービング方向、26…溶接トーチのウィービング方向位置の計測データ、27…時間識別番号テーブル、31…溶接ビード色情報計測データ、32…溶接ビードの中心線、33…位置識別番号テーブル、34…溶接ビードの高さ情報計測データ、41…結合テーブル、51…入熱量の参照テーブル、61…表示画面。 1...welding record generating device, 2...welding work evaluation section, 3...welding bead evaluation section, 4...recording section, 5...welding machine, 6...welding torch, 7...welding object, 8...welding bead, 9...welding work measuring device, 10...welding bead color information measuring device, 11...welding bead height information measuring device, 12...welding operator, 13...welding bead evaluation device, 21...welding work measurement data, 22...welding torch end point, 23...welding torch end point trajectory, 24...welding direction, 25...weaving direction, 26...welding torch weaving direction position measurement data, 27...time identification number table, 31...welding bead color information measurement data, 32...welding bead center line, 33...position identification number table, 34...welding bead height information measurement data, 41...joining table, 51...heat input reference table, 61...display screen.
Claims (7)
溶接ビード色情報計測装置または溶接ビード高さ情報計測装置で取得した溶接ビードの色情報または高さ情報に基づき、前記溶接ビードの位置を指定する位置識別番号を生成して位置識別番号テーブルを作成する溶接ビード評価部と、
前記溶接作業評価部で作成した前記時間識別番号テーブル及び前記溶接ビード評価部で作成した前記位置識別番号テーブルを関連付けた総合テーブルを作成して記録する記録部と、を備えていることを特徴とする溶接記録生成装置。 a welding work evaluation unit that reads measurement data of the welding work obtained by the welding work measuring device, generates a time identification number specifying a time of the welding work based on characteristics of the measurement data of the welding work, and creates a time identification number table ;
a weld bead evaluation unit that generates a position identification number specifying a position of the weld bead based on color information or height information of the weld bead acquired by the weld bead color information measurement device or the weld bead height information measurement device, and creates a position identification number table;
a recording unit that creates and records a comprehensive table that associates the time identification number table created by the welding work evaluation unit and the position identification number table created by the weld bead evaluation unit .
前記溶接ビードの前記位置識別番号に対応する前記入熱量を記録する入熱量記録部と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の溶接記録生成装置。 a heat input evaluation unit that determines measurement data of the welding operation corresponding to the position identification number of the weld bead based on the record in the record unit, and calculates a heat input corresponding to the position identification number of the weld bead from the measurement data of the welding operation;
4. The welding record generating device according to claim 1 , further comprising: a heat input recording unit that records the heat input corresponding to the position identification number of the weld bead.
前記入熱量および前記入熱量判定部による判定結果を前記溶接ビードの位置に対応させて表示する表示部と、を備えることを特徴とする請求項4に記載の溶接記録生成装置。 a heat input amount determination unit that determines whether the heat input amount calculated by the heat input amount evaluation unit is within an appropriate range;
5. The welding record generating device according to claim 4 , further comprising: a display unit that displays the heat input amount and the determination result by the heat input amount determining unit in correspondence with the position of the weld bead.
溶接作業を計測する溶接作業計測装置と、
溶接ビードを評価する溶接ビード評価装置と、
前記溶接機、前記溶接作業計測装置および前記溶接ビード評価装置に接続される溶接記録生成装置と、を備え、
前記溶接記録生成装置は、請求項1から3のいずれか1項に記載の溶接記録生成装置であることを特徴とする溶接記録生成システム。 a welding machine having a welding torch for welding a welded body;
a welding work measuring device for measuring welding work;
a weld bead evaluation device for evaluating a weld bead;
a welding record generating device connected to the welding machine, the welding operation measuring device, and the weld bead evaluation device,
The welding record generating system, wherein the welding record generating device is the welding record generating device according to any one of claims 1 to 3 .
溶接ビード色情報計測装置または溶接ビード高さ情報計測装置で取得した溶接ビードの色情報または高さ情報に基づき、前記溶接ビードの位置を指定する位置識別番号を生成して位置識別番号テーブルを作成する溶接ビード評価ステップと、
前記溶接作業評価ステップで作成した前記時間識別番号テーブル及び前記溶接ビード評価ステップで作成した前記位置識別番号テーブルを関連付けた総合テーブルを作成して記録する記録ステップと、を行うことを特徴とする溶接記録生成方法。 a welding work evaluation step of reading measurement data of the welding work acquired by a welding work measuring device, generating a time identification number specifying a time of the welding work based on characteristics of the measurement data of the welding work, and creating a time identification number table ;
a weld bead evaluation step of generating a position identification number specifying a position of the weld bead based on color information or height information of the weld bead acquired by the weld bead color information measuring device or the weld bead height information measuring device , and creating a position identification number table ;
a recording step of creating and recording a comprehensive table that associates the time identification number table created in the welding work evaluation step and the position identification number table created in the weld bead evaluation step .
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