JP7752020B2 - Welding system and welding monitor device - Google Patents
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Description
本発明は、溶接システム及び溶接モニタ装置に関する。 The present invention relates to a welding system and a welding monitoring device.
従来より溶接においては、溶接の要求仕様に対応する適切な加工条件を決定する際に、必要に応じた加工実験を、どのような加工条件を用いてできるだけ少ない試行数で試行するかを自動的に決定し、適切な加工条件を探索すること(特許文献1参照)や、溶接を構成する材料や溶接時間等の多数の要素について考えられるすべての組み合わせを試す方法で探索実験を繰り返すことが行われていた。 In conventional welding, when determining appropriate processing conditions that meet the required welding specifications, appropriate processing conditions have been searched for by automatically determining the processing conditions to be used and conducting as few trials as possible in processing experiments as needed (see Patent Document 1), or by repeatedly conducting search experiments by trying all possible combinations of numerous elements, such as the materials that make up the weld and the welding time.
また、溶接完了後に溶接部が正しく溶接されているか、或いは必要な溶接強度が得られているかなどについて、超音波を用いた非破壊検査(特許文献2参照)や、実際に溶接部を破壊してその状態を確認する破壊検査が行われていた。 Furthermore, after welding is completed, non-destructive testing using ultrasonic waves (see Patent Document 2) and destructive testing, in which the weld is actually destroyed to check its condition, have been carried out to check whether the weld was welded correctly and whether the required weld strength has been achieved.
しかしながら、上記特許文献1に開示された装置では複数の加工実験が必要となると共に、考えられるすべての組み合わせを試す方法の探索実験では作業者の勘と経験に頼る点が多いため、結果的に適切な加工条件を見出すまでに大きく時間がかかってしまうという問題がある。 However, the device disclosed in Patent Document 1 requires multiple machining experiments, and exploratory experiments that try all possible combinations rely heavily on the intuition and experience of the operator, resulting in the problem that it takes a long time to find the appropriate machining conditions.
また、上記特許文献2に開示された装置による非破壊検査で溶接部の溶接強度を確認するためには、装置にセンサやプローブ等の構成部が必要となるため、装置構成の最小化は図りにくく、更に、ある加工条件下で溶接が実施された溶接部について、その溶接強度が破壊検査をしたものとしていないものとで同程度であるかを確認するためには、非破壊検査を避けては通れないという問題がある。 Furthermore, in order to confirm the weld strength of welds through non-destructive testing using the device disclosed in Patent Document 2, the device requires components such as sensors and probes, making it difficult to minimize the device configuration. Furthermore, there is the problem that non-destructive testing is unavoidable in order to confirm whether the weld strength of welds welded under certain processing conditions is comparable between those that have been subjected to destructive testing and those that have not.
本発明の一態様は、溶接の適切な加工条件の探索を簡単な構成で短時間に容易に行うことができると共に、適切な加工条件下での溶接による溶接部の溶接結果を非破壊で推定することができる溶接システム及び溶接モニタ装置である。 One aspect of the present invention is a welding system and welding monitoring device that can easily search for appropriate welding processing conditions in a short amount of time with a simple configuration, and that can non-destructively estimate the welding results of a welded portion welded under appropriate processing conditions.
本発明の一態様に係る溶接システムは、被加工物の溶接を行う溶接装置と、前記溶接装置によって予め実施された溶接の加工条件を含む加工条件情報と、前記加工条件に基づく溶接後に得られた溶接結果に関連する溶接結果情報とを教師データとして入力し、これら教師データに基づき、溶接結果推定モデルを作成し出力する学習装置と、前記学習装置で作成された前記溶接結果推定モデルに前記溶接装置に設定された加工条件を含む加工条件情報を推定用データとして入力し、前記加工条件に基づいて前記溶接装置で行われる溶接の溶接結果を推定し出力する推定装置と、を備える。 A welding system according to one aspect of the present invention includes a welding device that welds workpieces; a learning device that inputs, as training data, processing condition information including processing conditions for welding previously performed by the welding device and welding result information related to the welding results obtained after welding based on the processing conditions, and creates and outputs a welding result estimation model based on the training data; and an estimation device that inputs, as estimation data, processing condition information including the processing conditions set for the welding device to the welding result estimation model created by the learning device, and estimates and outputs the welding results of welding performed by the welding device based on the processing conditions.
本発明の一態様に係る溶接システムによれば、溶接装置によって予め実施された溶接の加工条件情報と、これに基づく溶接後に得られた溶接結果情報との教師データに基づいて、溶接結果推定モデルが作成される。また、溶接結果推定モデルに溶接装置に設定された加工条件情報を推定用データとして入力することで、加工条件に基づき溶接装置で行われる溶接の溶接結果を推定し出力するので、適切な加工条件下での溶接による溶接部の溶接結果を非破壊で推定することができる。また、溶接装置に設定された加工条件情報を溶接結果推定モデルに入力することで溶接結果を推定できるので、簡単な構成で加工条件の探索作業や探索数を減らして、溶接の適切な加工条件の探索を短時間に容易に行うことが可能となる。 In a welding system according to one aspect of the present invention, a welding result estimation model is created based on training data consisting of processing condition information for welding previously performed by a welding device and welding result information obtained after welding based on this information. Furthermore, by inputting processing condition information set in the welding device as estimation data into the welding result estimation model, the welding results of welding performed by the welding device are estimated and output based on the processing conditions, allowing for non-destructive estimation of the welding results of welds welded under appropriate processing conditions. Furthermore, since welding results can be estimated by inputting processing condition information set in the welding device into the welding result estimation model, a simple configuration can be used to reduce the amount of processing condition search work and the number of searches, making it possible to easily search for appropriate welding processing conditions in a short amount of time.
本発明の一態様によれば、溶接の適切な加工条件の探索を簡単な構成で短時間に容易に行うと共に、適切な加工条件下での溶接による溶接部の溶接結果を非破壊で推定できる。 One aspect of the present invention makes it possible to easily search for appropriate welding processing conditions in a short amount of time using a simple configuration, and to non-destructively estimate the welding results of a welded portion welded under appropriate processing conditions.
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る溶接システム及び溶接モニタ装置を詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、以下の実施の形態においては、各構成要素の配置、縮尺及び寸法等が誇張或いは矮小化されて示されている場合、並びに一部の構成要素の記載が省略されている場合がある。 The following describes in detail a welding system and welding monitor device according to an embodiment of the present invention, with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments do not limit the invention according to each claim, and not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention. Furthermore, in the following embodiments, the arrangement, scale, dimensions, etc. of each component may be shown exaggerated or minimized, and the description of some components may be omitted.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る溶接システムの基本的構成を示す説明図である。図2は、溶接システムの学習装置および/または推定装置の基本的なハードウェア構成を示す説明図である。
[First embodiment]
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the basic configuration of a welding system according to a first embodiment of the present invention. Fig. 2 is an explanatory diagram showing the basic hardware configuration of a learning device and/or an estimation device of the welding system.
図1に示すように、第1実施形態に係る溶接システム100は、溶接の溶接結果を推定し出力し得るシステムである。溶接システム100は、被加工物の溶接を行う溶接装置(レーザ溶接機40)と、溶接装置(レーザ溶接機40)によって予め実施された溶接の加工条件を含む加工条件情報2と、加工条件に基づく溶接後に得られた溶接結果に関連する溶接結果情報1とを教師データとして入力し、これら教師データに基づき、溶接結果推定モデル3を作成し出力する学習装置10と、学習装置10で作成された溶接結果推定モデル3に溶接装置(レーザ溶接機40)に設定された加工条件を含む加工条件情報4を推定用データとして入力し、加工条件に基づいて溶接装置(レーザ溶接機40)で行われる溶接の溶接結果を推定し出力する推定装置30と、を備える。推定装置30は、推定された溶接結果に基づき溶接結果を判定する溶接結果判定装置20に含まれる。 As shown in FIG. 1, the welding system 100 according to the first embodiment is a system capable of estimating and outputting welding results. The welding system 100 includes a welding device (laser welder 40) that welds workpieces; a learning device 10 that receives as training data processing condition information 2, including processing conditions for welding previously performed by the welding device (laser welder 40), and welding result information 1 related to the welding results obtained after welding based on the processing conditions; and an estimation device 30 that receives as estimation data processing condition information 4, including processing conditions set for the welding device (laser welder 40), into the welding result estimation model 3 generated by the learning device 10; and an estimation device 30 that estimates and outputs the welding results of welding performed by the welding device (laser welder 40) based on the processing conditions. The estimation device 30 is included in a welding result determination device 20 that determines the welding results based on the estimated welding results.
この溶接システム100においては、例えば学習装置10に入力される目的変数の教師データとしては、レーザ溶接の溶接部の溶接強度F(N/mm2)に関連する溶接結果情報1が挙げられ、説明変数の教師データとしては、種々の加工条件(レーザパワー(出力値)、レーザ照射時間等)を含む加工条件情報2が挙げられる。なお、溶接システム100で用いられる目的変数及び説明変数は、これら例示したものに限定されるものではない。 In this welding system 100, for example, the teacher data for the objective variable input to the learning device 10 may be welding result information 1 related to the welding strength F (N/ mm2 ) of the laser welded portion, and the teacher data for the explanatory variable may be processing condition information 2 including various processing conditions (laser power (output value), laser irradiation time, etc.). Note that the objective variable and explanatory variables used in the welding system 100 are not limited to these examples.
そして、第1実施形態の溶接システム100において、溶接装置はレーザ溶接機40であり、加工条件情報2,4は、被加工物の材質、被加工物の板厚、レーザパワー、レーザ照射時間、レーザ照射開始からピークパワーに到達するまでの時間、前記ピークパワーからレーザ照射終了までの時間、ファイバ径、レンズ焦点距離、焦点位置、及び照射点のレーザ径の少なくとも一つの加工条件を含む。なお、レンズ・ファイバ・焦点位置の組み合わせで計算されるスポット径は、例えば溶接結果学習部11での機械学習に用いられる。 In the welding system 100 of the first embodiment, the welding device is a laser welder 40, and the processing condition information 2, 4 includes at least one processing condition: the material of the workpiece, the thickness of the workpiece, the laser power, the laser irradiation time, the time from the start of laser irradiation to reaching peak power, the time from the peak power to the end of laser irradiation, the fiber diameter, the lens focal length, the focal position, and the laser diameter at the irradiation point. The spot diameter calculated from the combination of the lens, fiber, and focal position is used, for example, for machine learning in the welding result learning unit 11.
また、レーザ溶接機40は、例えば外部からの入力によって指定された加工条件のレーザ光を被加工物に照射し、溶接を行う装置である。レーザ溶接機40は、各種通信(ネットワーク通信又は直接接続による通信)により、レーザ光を照射した各種の条件を取得可能に若しくは送受信可能に構成されている。また、溶接結果は、溶接強度、スポット径、及び溶接品質等を含む。 The laser welder 40 is a device that irradiates a workpiece with laser light under processing conditions specified, for example, by external input, to perform welding. The laser welder 40 is configured to be able to acquire or send and receive various conditions for irradiating the laser light via various types of communication (network communication or communication via direct connection). The welding results include weld strength, spot diameter, weld quality, etc.
このように、第1実施形態の溶接システム100は、例えばレーザ溶接機40によるレーザ溶接の溶接結果に含まれる溶接強度の推定システムとして用いられる。なお、溶接結果情報1には、上記スポット径が含まれていてもよく、上記溶接品質として外観や断面などから金属組織を評価した指標であってもよいし、耐食性を評価した指標であってもよい。従って、溶接システム100は、レーザ溶接の溶接結果に含まれるスポット径や溶接品質の推定システムとしても用いられ得る。 In this way, the welding system 100 of the first embodiment is used, for example, as a system for estimating the weld strength included in the welding results of laser welding performed by the laser welder 40. The welding result information 1 may also include the spot diameter, and may be an index that evaluates the metal structure based on the appearance or cross section as the welding quality, or an index that evaluates the corrosion resistance. Therefore, the welding system 100 can also be used as a system for estimating the spot diameter and weld quality included in the welding results of laser welding.
学習装置10は、溶接結果学習部11を備える。溶接結果学習部11は、学習装置10に入力された加工条件情報2と、この加工条件に基づく溶接後に、例えば破壊検査等により取得された溶接部の溶接結果に関連する溶接結果情報1との教師データに基づいて、例えば所定の機械学習アルゴリズムを用いた機械学習を行って、溶接結果推定モデル3を作成する。なお、破壊検査等とは、一般社団法人日本溶接協会溶接情報センターのホームページに記載された破壊試験として掲げた、例えばJIS Z 2241 金属材料引張試験方法やその他掲載された溶接試験・検査に用い得るJIS規格の何れを選択してもよく、その実験方法や評価方法もそのJIS規格に記載されたものによる。また、学習済みの溶接結果推定モデル3は、例えばコンピュータにより動作するソフトウェアで構成され、本例では加工条件情報4を推定用データとして入力すると、溶接強度等を含む溶接結果推定値8を出力するプログラムが挙げられる。 The learning device 10 includes a welding result learning unit 11. The welding result learning unit 11 performs machine learning using, for example, a predetermined machine learning algorithm based on training data, including processing condition information 2 input to the learning device 10 and welding result information 1 related to the welding results of the welded portion obtained, for example, by destructive testing after welding based on these processing conditions, to create a welding result estimation model 3. Note that destructive testing may refer to any of the destructive tests listed on the website of the Welding Information Center of the Japan Welding Engineering Society, such as JIS Z 2241 Tensile Test Method for Metallic Materials, or other listed JIS standards applicable to welding tests and inspections. The experimental and evaluation methods are also those specified in the JIS standards. The trained welding result estimation model 3 is composed of, for example, software run by a computer. In this example, a program that outputs a welding result estimation value 8, including weld strength, when processing condition information 4 is input as estimation data.
学習方法は、回帰、分類、クラスタリング、判別、補間、特徴量抽出、及び時系列モデリング等のアルゴリズムを含むが、これに限定されるものではない。溶接結果学習部11で学習された溶接結果推定モデル3は、学習済みモデルを特徴付ける予測・推定のための各種パラメータ、各種式および/またはアルゴリズムを含む。そして、学習装置10は、溶接結果推定モデル3を、推定装置30を備える溶接結果判定装置20に対して出力する。 Learning methods include, but are not limited to, algorithms such as regression, classification, clustering, discrimination, interpolation, feature extraction, and time series modeling. The welding result estimation model 3 trained by the welding result learning unit 11 includes various parameters, formulas, and/or algorithms for prediction and estimation that characterize the trained model. The learning device 10 then outputs the welding result estimation model 3 to the welding result judgment device 20, which includes the estimation device 30.
一方、推定装置30は、溶接結果判定装置20に含まれ、溶接結果推定部31を備える。溶接結果判定装置20は、推定装置30と共に、学習装置10から出力された溶接結果推定モデル3を備える。溶接結果推定部31は、推定装置30に入力されたレーザ溶接機40に設定された加工条件情報4を、推定用データとして溶接結果判定装置20に備えられた溶接結果推定モデル3に入力して、加工条件に基づいてレーザ溶接機40で行われる溶接の溶接結果を推定し溶接結果推定値8を出力する。 Meanwhile, the estimation device 30 is included in the welding result determination device 20 and includes a welding result estimation unit 31. The welding result determination device 20 includes, together with the estimation device 30, a welding result estimation model 3 output from the learning device 10. The welding result estimation unit 31 inputs the processing condition information 4 set for the laser welder 40 input to the estimation device 30 as estimation data into the welding result estimation model 3 included in the welding result determination device 20, estimates the welding result of welding performed by the laser welder 40 based on the processing conditions, and outputs a welding result estimation value 8.
溶接結果判定装置20は、推定装置30の溶接結果推定部31から出力された溶接結果推定値8に基づいて、例えば溶接の溶接強度および/またはスポット径(以下、「溶接強度等」と呼ぶ。)を判定し得る。なお、溶接結果推定値8は、溶接強度については、例えばある溶接点(溶接部)の引張強度(単位:N)及び強度の分布範囲を数値で表現し得る情報のことをいう。また、溶接結果推定値8は、スポット径については、例えばある溶接点(溶接部)の表面におけるレーザ光の照射範囲の大きさ、或いは溶接部の融解部分の大きさを数値で表現し得る情報のことをいう。 The welding result determination device 20 can determine, for example, the weld strength and/or spot diameter (hereinafter referred to as "weld strength, etc.") of the weld based on the welding result estimation value 8 output from the welding result estimation unit 31 of the estimation device 30. Note that, with regard to weld strength, the welding result estimation value 8 refers to information that can numerically express, for example, the tensile strength (unit: N) and strength distribution range of a certain weld point (weld). With regard to spot diameter, the welding result estimation value 8 refers to information that can numerically express, for example, the size of the laser light irradiation area on the surface of a certain weld point (weld), or the size of the melted portion of the weld.
なお、学習装置10及び推定装置30における機械学習や推定に際しては、アルゴリズムとして、回帰分析(Regression Analysis:RA)、主成分分析(Principal Component Analysis:PCA)、特異値分解(Singular Value Decomposition:SVD)、線形判別分析(Linear Discriminant Analysis:LDA)、独立成分分析(Independent Component Analysis:ICA)、ガウス過程潜在変数モデル(Gaussian Process Latent Variable Model:GPLVM)、ロジスティクス回帰(Logistic Regression:LR)、サポートベクターマシン(Support Vector Machine:SVM)、判別分析(Discriminant Analysis:DA)、ランダムフォレスト(Random Forest:RF)、ランキングSVM(Ranking Support Vector Machine:RSVM)、勾配ブースティング(Gradient Boosting:GB)、ナイーブベイズ(Naive Bayes:NB)、K近接法(K-Nearest Neighbor Algorithm:K-NN)等の各種のアルゴリズムを利用することができる。 Note that, when performing machine learning and estimation in the learning device 10 and the estimation device 30, algorithms such as regression analysis (RA), principal component analysis (PCA), singular value decomposition (SVD), linear discriminant analysis (LDA), independent component analysis (ICA), Gaussian process latent variable model (GPLVM), logistic regression (LR), and support vector machine (SVM) may be used. Various algorithms can be used, including Vector Machine (SVM), Discriminant Analysis (DA), Random Forest (RF), Ranking Support Vector Machine (RSVM), Gradient Boosting (GB), Naive Bayes (NB), and K-Nearest Neighbor Algorithm (K-NN).
このように、第1実施形態の溶接システム100では、学習装置10の溶接結果学習部11で加工条件情報2及び溶接結果情報1に基づき、例えば機械学習を行って、溶接結果推定モデル3を作成する。そして、推定装置30の溶接結果推定部31でレーザ溶接機40に設定された加工条件情報4を溶接結果推定モデル3に入力することで、レーザ溶接機40で行われる溶接の溶接結果(溶接強度、スポット径)を推定し溶接結果推定値8を出力する。 In this way, in the welding system 100 of the first embodiment, the welding result learning unit 11 of the learning device 10 performs, for example, machine learning based on the processing condition information 2 and the welding result information 1 to create a welding result estimation model 3. Then, the welding result estimation unit 31 of the estimation device 30 inputs the processing condition information 4 set in the laser welder 40 into the welding result estimation model 3, thereby estimating the welding results (weld strength, spot diameter) of the welding performed by the laser welder 40 and outputting a welding result estimation value 8.
溶接システム100は、レーザ溶接機40に設定された加工条件情報4を学習済みの溶接結果推定モデル3に入力するだけで、溶接結果推定値8を得ることができるので、複数の加工条件情報4を用いて実際にレーザ光を照射し、その結果を測定する必要があった煩雑な作業を無くし、所望の溶接強度を実現する加工条件の探索に用いられる加工条件情報の組み合わせ等を減らすことが可能となる。このため、レーザ溶接の適切な加工条件の探索を簡単な構成で短時間に容易に行うことができ、適切な加工条件下でのレーザ溶接による溶接部の溶接結果を非破壊で推定することができる。 The welding system 100 can obtain a welding result estimate 8 simply by inputting the processing condition information 4 set in the laser welder 40 into the trained welding result estimation model 3. This eliminates the cumbersome task of actually irradiating a laser beam using multiple pieces of processing condition information 4 and measuring the results, and reduces the number of processing condition information combinations required to search for processing conditions that will achieve the desired weld strength. This makes it possible to easily search for appropriate processing conditions for laser welding in a short amount of time with a simple configuration, and to non-destructively estimate the welding results of a welded part created by laser welding under appropriate processing conditions.
なお、溶接システム100における溶接結果情報(目的変数の教師データ)1、及び加工条件情報(説明変数の教師データ)2の各データは、各々1つ以上の変数又はパラメータから構成され得るもので、例えば図示しない据置型若しくは可搬性を有する記憶装置又は記憶媒体に記憶され得る。また、各データは、例えばインターネット等の情報通信媒体を介して送受信され得るもので、図示しないセンサ等の測定装置によって取得された生データであってもよい。また、溶接結果推定モデル3は、学習装置10及び推定装置30間で上記記憶媒体又は情報通信媒体を介して入出力されてもよい。 In addition, each piece of data, welding result information (teaching data for objective variables) 1 and processing condition information (teaching data for explanatory variables) 2 in welding system 100, may each be composed of one or more variables or parameters, and may be stored, for example, in a stationary or portable storage device or storage medium (not shown). Furthermore, each piece of data may be transmitted and received via an information and communication medium such as the Internet, and may be raw data acquired by a measuring device such as a sensor (not shown). Furthermore, welding result estimation model 3 may be input and output between learning device 10 and estimation device 30 via the above-mentioned storage medium or information and communication medium.
図2に示すように、溶接システム100の学習装置10および/または推定装置30は、基本的なハードウェア構成として、例えばCPU(中央処理装置)201と、RAM(ランダムアクセスメモリ)202と、ROM(リードオンリーメモリ)203と、HDD(ハードディスクドライブ)204および/またはSSD(ソリッドステートドライブ)205と、メモリカード206と、を備える。 As shown in FIG. 2, the learning device 10 and/or estimation device 30 of the welding system 100 includes, as basic hardware components, a CPU (central processing unit) 201, a RAM (random access memory) 202, a ROM (read-only memory) 203, a HDD (hard disk drive) 204 and/or an SSD (solid state drive) 205, and a memory card 206.
また、学習装置10および/または推定装置30は、例えば入力I/F(インタフェース)207と、出力I/F(インタフェース)208と、通信I/F(インタフェース)209と、を備える。各構成部201~209は、それぞれバス200によって相互に接続されている。 The learning device 10 and/or the estimation device 30 also include, for example, an input I/F (interface) 207, an output I/F (interface) 208, and a communication I/F (interface) 209. The components 201 to 209 are interconnected by a bus 200.
CPU201は、RAM202、ROM203、HDD204、SSD205等に記憶された各種プログラムを実行することで、学習装置10および/または推定装置30を制御する。CPU201は、学習装置10においては学習プログラムを実行することで、上記溶接結果学習部11の機能を含めた学習装置10の各部の機能を実現する。 The CPU 201 controls the learning device 10 and/or the estimation device 30 by executing various programs stored in the RAM 202, ROM 203, HDD 204, SSD 205, etc. In the learning device 10, the CPU 201 executes the learning program to realize the functions of each part of the learning device 10, including the function of the welding result learning unit 11.
また、CPU201は、推定装置30においては推定プログラムを実行することで、上記溶接結果推定部31の機能を含めた推定装置30の各部の機能を実現する。なお、学習装置10及び推定装置30の各CPU201が協働することで、溶接システム100の全体を制御するように構成し得る。 In addition, the CPU 201 executes an estimation program in the estimation device 30, thereby realizing the functions of each part of the estimation device 30, including the function of the welding result estimation unit 31. The CPUs 201 of the learning device 10 and the estimation device 30 can be configured to cooperate to control the entire welding system 100.
RAM202は、CPU201の演算処理の作業領域として使用され得る。ROM203は、上記の各種プログラムを少なくとも読み出し可能に格納する。HDD204及びSSD205は、上述した各種のデータを読み書き可能に記憶する。メモリカード206は、これら各種のデータを読み書き可能に記憶すると共に、各装置10,30に対して着脱自在な記憶媒体を構成する。HDD204、SSD205及びメモリカード206は、上述した記憶装置又は記憶媒体の機能を実現する。 RAM 202 can be used as a working area for the CPU 201's arithmetic processing. ROM 203 stores the various programs described above in a readable manner. HDD 204 and SSD 205 store the various data described above in a readable and writable manner. Memory card 206 stores these various data in a readable and writable manner and serves as a storage medium that is detachable from each device 10, 30. HDD 204, SSD 205, and memory card 206 realize the functions of the storage devices or storage media described above.
入力I/F207には、例えばセンサ212が接続されて検出情報が取得される。センサ212は、温度センサ、光センサ、音響センサ、画像センサ等の各種センサが含まれる。なお、入力I/F207は、学習装置10および/または推定装置30の操作部又は入力部として機能するタッチパネル211が接続され、溶接システム100のユーザからの操作入力に伴う情報を受け付ける。入力I/F207には、図示しないキーボード及びマウス(トラックボールマウスを含む)等の各種の入力デバイスも接続され得る。 For example, a sensor 212 is connected to the input I/F 207 to acquire detected information. The sensor 212 includes various sensors such as a temperature sensor, an optical sensor, an acoustic sensor, and an image sensor. A touch panel 211 that functions as an operation or input unit for the learning device 10 and/or the estimation device 30 is connected to the input I/F 207, and receives information associated with operation input from the user of the welding system 100. Various input devices, such as a keyboard and a mouse (including a trackball mouse), not shown, may also be connected to the input I/F 207.
出力I/F208には、例えば表示装置としてのディスプレイ210が接続され、学習装置10および/または推定装置30でモニタ表示される各種情報が出力される。タッチパネル211は、ディスプレイ210上に設けられていてもよい。また、学習装置10および/または推定装置30は、通信I/F209を介して、図示しないインターネット等のネットワークに接続されたサーバ装置及び外部機器等と間接的又は直接的に接続され得る。 The output I/F 208 is connected to, for example, a display 210 as a display device, and outputs various information to be displayed on the monitor of the learning device 10 and/or the estimation device 30. The touch panel 211 may be provided on the display 210. Furthermore, the learning device 10 and/or the estimation device 30 may be indirectly or directly connected via the communication I/F 209 to a server device, external device, etc. connected to a network such as the Internet (not shown).
[第2実施形態]
図3は、本発明の第2実施形態に係る溶接システムの基本的構成を示す説明図である。なお、図3を含む以降の説明においては、第1実施形態及びその変形例と同一の構成要素に関しては同一の符号を付しているので、以下では重複する説明は省略する。
Second Embodiment
Fig. 3 is an explanatory diagram showing the basic configuration of a welding system according to a second embodiment of the present invention. In the following description, including Fig. 3, the same components as those in the first embodiment and its modified examples are denoted by the same reference numerals, and therefore, redundant description will be omitted below.
図3に示すように、第2実施形態に係る溶接システム100Aは、溶接装置(レーザ溶接機40)による溶接の進行状況をセンサ212によってモニタリング(状態観測)して得られたモニタリング情報5,6を出力する溶接モニタ装置50を備え、学習装置10は、溶接モニタ装置50から出力されたモニタリング情報5の教師データから特徴量情報を補助変数の教師データとして算出し、この補助変数を加えた教師データに基づき溶接結果推定モデル3を作成して出力し、推定装置30は、溶接モニタ装置50から出力されたモニタリング情報6の推定用データから特徴量情報を補助変数の推定用データとして算出し、この補助変数を加えた推定用データを入力して溶接結果を推定し出力する。なお、溶接モニタ装置50は、被加工物の溶接部をセンサ212で監視し、センサ212からの出力情報をモニタリング情報5,6として取得し出力可能な装置をいう。 As shown in FIG. 3, the welding system 100A according to the second embodiment includes a welding monitoring device 50 that outputs monitoring information 5 and 6 obtained by monitoring (status observation) the progress of welding by a welding device (laser welder 40) using a sensor 212. The learning device 10 calculates feature information as training data for auxiliary variables from the training data of the monitoring information 5 output from the welding monitoring device 50, creates and outputs a welding result estimation model 3 based on the training data to which the auxiliary variables have been added, and the estimation device 30 calculates feature information as estimation data for auxiliary variables from the estimation data of the monitoring information 6 output from the welding monitoring device 50, inputs the estimation data to which the auxiliary variables have been added, and estimates and outputs the welding result. The welding monitoring device 50 monitors the welded portion of the workpiece using a sensor 212, and is capable of acquiring and outputting output information from the sensor 212 as monitoring information 5 and 6.
すなわち、第2実施形態の溶接システム100Aは、溶接モニタ装置50からのモニタリング情報5,6を、加工条件情報2,4と相関を有する補助変数(の教師データ及び推定用データ)として用いたレーザ溶接に適用されるシステムである。なお、説明変数(加工条件情報)と相関を有する補助変数としては、例えばレーザ溶接時又は溶接後に観測される物理量(溶接温度、音、光、色等)が挙げられる。ただし、溶接システム100Aで用いられる補助変数は、例示したものに限定されるものではない。 In other words, the welding system 100A of the second embodiment is a system applied to laser welding that uses monitoring information 5, 6 from the welding monitor device 50 as auxiliary variables (teaching data and estimation data) that are correlated with the processing condition information 2, 4. Examples of auxiliary variables that are correlated with the explanatory variables (processing condition information) include physical quantities (welding temperature, sound, light, color, etc.) observed during or after laser welding. However, the auxiliary variables used in the welding system 100A are not limited to those exemplified above.
補助変数を用いるため、具体的には、溶接システム100Aの学習装置10は、モニタリング情報5の教師データから特徴量情報を補助変数の教師データとして算出する第1補助変数算出部12と、溶接結果情報1の教師データと、加工条件情報2の教師データと、第1補助変数算出部12により算出された補助変数の教師データ(特徴量情報)とに基づいて、例えば機械学習を行って、溶接結果推定モデル3を作成し出力する溶接結果学習部11と、を含む。 To use auxiliary variables, specifically, the learning device 10 of the welding system 100A includes a first auxiliary variable calculation unit 12 that calculates feature information as training data for auxiliary variables from the training data of the monitoring information 5, and a welding result learning unit 11 that creates and outputs a welding result estimation model 3, for example by performing machine learning, based on the training data of the welding result information 1, the training data of the processing condition information 2, and the training data (feature information) for the auxiliary variables calculated by the first auxiliary variable calculation unit 12.
推定装置30は、モニタリング情報6の推定用データから特徴量情報を補助変数の推定用データとして算出する第2補助変数算出部32と、第2補助変数算出部32により算出された補助変数の推定用データ(特徴量情報)と、加工条件情報4の推定用データとを溶接結果推定モデル3に入力して、溶接結果を推定し出力する溶接結果推定部31と、を含む。 The estimation device 30 includes a second auxiliary variable calculation unit 32 that calculates feature information from the estimation data of the monitoring information 6 as estimation data for the auxiliary variables, and a welding result estimation unit 31 that inputs the estimation data (feature information) for the auxiliary variables calculated by the second auxiliary variable calculation unit 32 and the estimation data for the processing condition information 4 into a welding result estimation model 3, and estimates and outputs the welding result.
溶接モニタ装置50から出力されるモニタリング情報5,6は、例えばレーザ溶接時に観測される物理量(溶接温度、音、光、色等)の時系列データを含む情報が挙げられる。そして、モニタリング情報5に基づき算出される特徴量情報は、学習装置10における溶接結果推定モデル3の学習に際して与えられる補助変数の教師データとして用いられ、モニタリング情報6に基づき算出される特徴量情報は、推定装置30における溶接結果推定値8の推定に際して与えられる補助変数の推定用データとして用いられる。 The monitoring information 5, 6 output from the welding monitoring device 50 may include, for example, time-series data on physical quantities (welding temperature, sound, light, color, etc.) observed during laser welding. The feature information calculated based on the monitoring information 5 is used as training data for auxiliary variables provided when the learning device 10 learns the welding result estimation model 3, and the feature information calculated based on the monitoring information 6 is used as estimation data for auxiliary variables provided when the estimation device 30 estimates the welding result estimated value 8.
第2実施形態の溶接システム100Aにおいて、溶接装置はレーザ溶接機40である。また、加工条件情報2,4は、被加工物の材質、被加工物の板厚、レーザパワー、レーザ照射時間、レーザ照射開始からピークパワーに到達するまでの時間、前記ピークパワーからレーザ照射終了までの時間、ファイバ径、レンズ焦点距離、焦点位置、及び照射点のレーザ径の少なくとも一つの加工条件を含む。なお、レンズ・ファイバ・焦点位置の組み合わせで計算されるスポット径は、溶接結果学習部11での機械学習に用いられる。また、モニタリング情報5,6は、レーザパワーの時系列変動データ及び照射点の放射近赤外光強度の時系列変動データを含む。 In the welding system 100A of the second embodiment, the welding device is a laser welder 40. Furthermore, the processing condition information 2 and 4 includes at least one processing condition: the material of the workpiece, the thickness of the workpiece, the laser power, the laser irradiation time, the time from the start of laser irradiation to reaching peak power, the time from the peak power to the end of laser irradiation, the fiber diameter, the lens focal length, the focal position, and the laser diameter at the irradiation point. The spot diameter calculated from the combination of the lens, fiber, and focal position is used for machine learning in the welding result learning unit 11. Furthermore, the monitoring information 5 and 6 includes time-series fluctuation data of the laser power and time-series fluctuation data of the radiated near-infrared light intensity at the irradiation point.
第2実施形態の溶接システム100Aでは、学習装置10の第1補助変数算出部12でモニタリング情報5の教師データから特徴量情報を補助変数の教師データとして算出し、この特徴量情報と、溶接結果情報1及び加工条件情報2の教師データとを含むデータを用いて、溶接結果学習部11で溶接結果推定モデル3の学習・作成を行う。そして、学習装置10で作成された溶接結果推定モデル3を溶接結果判定装置20の推定装置30に与える。 In the welding system 100A of the second embodiment, the first auxiliary variable calculation unit 12 of the learning device 10 calculates feature information from the training data of the monitoring information 5 as training data for the auxiliary variables, and the welding result learning unit 11 uses data including this feature information and the training data of the welding result information 1 and processing condition information 2 to learn and create the welding result estimation model 3. The welding result estimation model 3 created by the learning device 10 is then provided to the estimation device 30 of the welding result judgment device 20.
溶接結果推定モデル3が与えられた推定装置30では、第2補助変数算出部32において、例えば第1補助変数算出部12が利用したアルゴリズムと同じアルゴリズムを用いて、モニタリング情報6の推定用データから特徴量情報を補助変数の推定用データとして算出し、この特徴量情報と加工条件情報4の推定用データとを含むデータを溶接結果推定モデル3に入力して、溶接結果推定部31で溶接結果を推定し溶接結果推定値8を出力する。 In the estimation device 30 provided with the welding result estimation model 3, the second auxiliary variable calculation unit 32 calculates feature information as estimation data for auxiliary variables from the estimation data of the monitoring information 6 using, for example, the same algorithm as that used by the first auxiliary variable calculation unit 12. Data including this feature information and the estimation data of the processing condition information 4 is input to the welding result estimation model 3, and the welding result estimation unit 31 estimates the welding result and outputs the welding result estimate value 8.
なお、第1補助変数算出部12は、時系列データかなるモニタリング情報5の教師データから、予め定められた複数の特徴を検出し、検出された各特徴の値を、特徴量情報として算出するようにしてもよい。また、第2補助変数算出部32は、時系列データかなるモニタリング情報6の推定用データから、予め定められた複数の特徴を検出し、検出された各特徴の値を、特徴量情報として算出するようにしてもよい。この特徴量情報の算出については、後述する。 The first auxiliary variable calculation unit 12 may detect multiple predetermined features from the training data of the monitoring information 5, which is time-series data, and calculate the values of each detected feature as feature amount information. The second auxiliary variable calculation unit 32 may detect multiple predetermined features from the estimation data of the monitoring information 6, which is time-series data, and calculate the values of each detected feature as feature amount information. Calculation of this feature amount information will be described later.
これにより、第2実施形態の溶接システム100Aによれば、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、モニタリング情報5,6を補助変数として利用することで、溶接に起因する物理現象を溶接中に起きた事象として溶接状況の変動を含めた推定を行うことができる。これにより、より精緻な推定を可能にして推定の精度を向上させることができる。 As a result, the welding system 100A of the second embodiment can achieve the same effects as the first embodiment. Furthermore, by using the monitoring information 5 and 6 as auxiliary variables, it is possible to estimate physical phenomena caused by welding as events that occurred during welding, including fluctuations in the welding conditions. This enables more precise estimation and improves the accuracy of the estimation.
[第3実施形態]
図4は、本発明の第3実施形態に係る溶接システムの基本的構成を示す説明図である。
図4に示すように、第3実施形態に係る溶接システム100Bにおいて、学習装置10は、加工条件情報2の教師データと、補助変数の教師データ(特徴量情報)とに基づいて、補助変数の教師データ(特徴量情報)から加工条件情報2の教師データとの間の相関性を次元削減又は次元圧縮等の手法によって抽象的に表現可能な潜在変数の教師データ(図示せず)を算出し、潜在変数算出情報7を出力する第1潜在変数算出部13を含み、溶接結果学習部11は、加工条件情報2の教師データと、溶接結果情報1の教師データと、潜在変数の教師データとに基づいて、例えば機械学習を行って、溶接結果推定モデル3を作成して出力する。
[Third embodiment]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the basic configuration of a welding system according to a third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4 , in a welding system 100B according to the third embodiment, a learning device 10 includes a first latent variable calculation unit 13 that calculates teacher data (not shown) of a latent variable that can abstractly express the correlation between the teacher data of the machining condition information 2 from the teacher data of the auxiliary variables (feature amount information) by a technique such as dimension reduction or dimension compression, based on the teacher data of the machining condition information 2 and the teacher data of the auxiliary variables (feature amount information), and outputs latent variable calculation information 7, and a welding result learning unit 11 performs, for example, machine learning based on the teacher data of the machining condition information 2, the teacher data of the welding result information 1, and the teacher data of the latent variables, to create and output a welding result estimation model 3.
推定装置30は、加工条件情報4の推定用データと、補助変数の推定用データ(特徴量情報)と、潜在変数算出情報7とに基づいて、補助変数の推定用データ(特徴量情報)から加工条件情報4の推定用データとの間の相関性を次元削減又は次元圧縮等の手法によって抽象的に表現可能な潜在変数の推定用データ(図示せず)を算出する第2潜在変数算出部33を含み、溶接結果推定部31は、加工条件情報4の推定用データと、潜在変数の推定用データとを、溶接結果推定モデル3に入力して、溶接結果を推定し出力する。 The estimation device 30 includes a second latent variable calculation unit 33 that calculates estimation data for latent variables (not shown) that can abstractly express the correlation between the estimation data for the processing condition information 4 from the estimation data for the auxiliary variables (feature information) using techniques such as dimension reduction or dimension compression, based on the estimation data for the processing condition information 4, the estimation data for the auxiliary variables (feature information), and the latent variable calculation information 7. The welding result estimation unit 31 inputs the estimation data for the processing condition information 4 and the estimation data for the latent variables into the welding result estimation model 3, and estimates and outputs the welding result.
すなわち、第3実施形態の溶接システム100Bは、モニタリング情報5,6に基づき算出された補助変数(特徴量情報)および加工条件情報2,4との間の相関性を次元削減又は次元圧縮等の手法によって抽象的に表現した潜在変数(の教師データ及び推定用データ)を用いたレーザ溶接に適用されるシステムである。 In other words, the welding system 100B of the third embodiment is a system applied to laser welding that uses latent variables (teaching data and estimation data) that abstractly represent the correlation between auxiliary variables (feature information) calculated based on monitoring information 5 and 6 and processing condition information 2 and 4 using techniques such as dimensionality reduction or dimensionality compression.
なお、第1潜在変数算出部13は、潜在変数の教師データの算出の際に決定された潜在変数算出情報7を、溶接結果判定装置20の推定装置30に利用可能に出力する。第1潜在変数算出部13は、加工条件情報2の教師データと、補助変数の教師データ(特徴量情報)とを次元削減又は次元圧縮した1次元又は2次元の情報を潜在情報の教師データとして算出するようにしてもよい。また、第2潜在変数算出部33は、加工条件情報4の推定用データと、補助変数の推定用データ(特徴量情報)とを次元削減又は次元圧縮した1次元又は2次元の情報を潜在情報の推定用データとして算出するようにしてもよい。 The first latent variable calculation unit 13 outputs the latent variable calculation information 7 determined when calculating the teacher data for the latent variables to the estimation device 30 of the welding result judgment device 20 so that it can be used. The first latent variable calculation unit 13 may calculate one-dimensional or two-dimensional information obtained by dimensionally reducing or compressing the teacher data for the machining condition information 2 and the teacher data (feature information) for the auxiliary variables as the teacher data for the latent information. The second latent variable calculation unit 33 may calculate one-dimensional or two-dimensional information obtained by dimensionally reducing or compressing the estimation data for the machining condition information 4 and the estimation data (feature information) for the auxiliary variables as the estimation data for the latent information.
潜在変数の教師データ及び推定用データは、それぞれ補助変数よりも説明変数との間の相関を減じるように補助変数が、又は補助変数及び説明変数が、例えば上記のように次元削減又は次元圧縮されたものである。潜在変数は、本実施形態においては、説明変数と同様に目的変数を特徴づける変数であり、直接は観測されないが観測された変数(補助変数)から推定される変数である。換言すれば、潜在変数は、観測された変数を特徴づける変数であって少なくとも補助変数から次元削減又は次元圧縮されたものを意味する。溶接システム100Bで用いられる説明変数、目的変数、潜在変数、並びに潜在変数算出情報7は、各々1つ以上の変数又はパラメータから構成され得る。本明細書においては、「目的変数の予測・推定」とは、「目的変数の予測」又は「目的変数の推定」の意味で用いられる。「目的変数の予測」は、未来(将来)に実現すると考えられる目的変数を想定することを意味し、「目的変数の推定」は、現在実現しているが、直接観測することのできない目的変数を推し量ることを意味する。なお、「相関」とは、複数の変数の間の線形の関係に限定せず、線形、非線形にかかわらず、複数の変数の間で、1つの変数が変化すれば他の変数が変化するという関係を意味する。 The training data and estimation data for latent variables are obtained by, for example, reducing or compressing the dimensionality of the auxiliary variables, or the auxiliary variables and explanatory variables, respectively, so as to reduce the correlation between the auxiliary variables and the explanatory variables relative to the auxiliary variables. In this embodiment, latent variables, like explanatory variables, characterize the objective variable and are variables that are not directly observed but are estimated from observed variables (auxiliary variables). In other words, latent variables refer to variables that characterize observed variables and have been dimensionally reduced or compressed from at least the auxiliary variables. The explanatory variables, objective variables, latent variables, and latent variable calculation information 7 used in welding system 100B may each be composed of one or more variables or parameters. In this specification, "prediction/estimation of objective variables" means "prediction of objective variables" or "estimation of objective variables." "Prediction of objective variables" refers to assuming objective variables that are expected to be realized in the future, and "estimation of objective variables" refers to inferring objective variables that are currently realized but cannot be directly observed. Note that "correlation" is not limited to a linear relationship between multiple variables, but refers to a relationship between multiple variables in which a change in one variable causes a change in the other variables, whether linear or nonlinear.
潜在変数算出情報7は、第1潜在変数算出部13において、潜在変数の教師データの算出に際して決定され、追加の潜在変数の算出に際して用いられる各種情報を意味し、例えば各種パラメータ、各種式および/またはアルゴリズムが含まれる。例えば、潜在変数算出情報7がアルゴリズムを含んでいる場合、第2潜在変数算出部33は、学習装置10の第1潜在変数算出部13で潜在変数の教師データの算出に用いられたアルゴリズムと同じアルゴリズムを用いて、潜在変数の推定用データの算出を行い得る。このように、推定時においても、学習時と同じアルゴリズムを用いて潜在変数を算出することで、同一の溶接結果推定モデル3を用いた推定が可能になる。 The latent variable calculation information 7 refers to various information determined by the first latent variable calculation unit 13 when calculating the teacher data for the latent variables and used when calculating additional latent variables, and includes, for example, various parameters, various formulas, and/or algorithms. For example, if the latent variable calculation information 7 includes an algorithm, the second latent variable calculation unit 33 can calculate the estimation data for the latent variables using the same algorithm as the algorithm used to calculate the teacher data for the latent variables by the first latent variable calculation unit 13 of the learning device 10. In this way, by calculating the latent variables using the same algorithm during estimation as during learning, estimation using the same welding result estimation model 3 becomes possible.
また、学習装置10側から推定装置30側へ渡される潜在変数算出情報7は、各装置10,30で潜在変数の算出に適切なものが選択され得る。例えば、学習装置10における潜在変数の教師データの算出が主成分分析によって行われる場合、潜在変数パラメータとして、主成分ベクトル及び固定値であって良く、これらに加え特定の補助変数(モニタリング情報5)の教師データの寄与率が所定値よりも高い主成分ベクトルを除外した潜在変数パラメータを選択するようにしてもよい。これにより、例えば補助変数よりも説明変数との間の相関が小さい潜在変数を、説明変数と共に教師データ及び推定用データに用いることができるので、多重共線性に起因する推定精度の悪化が回避可能となる。 Furthermore, the latent variable calculation information 7 passed from the learning device 10 to the estimation device 30 can be selected as appropriate for calculating latent variables in each device 10, 30. For example, when the learning device 10 calculates the teacher data for latent variables using principal component analysis, the latent variable parameters may be principal component vectors and fixed values. In addition, latent variable parameters may be selected that exclude principal component vectors whose teacher data contribution rate for a specific auxiliary variable (monitoring information 5) is higher than a predetermined value. This allows, for example, latent variables that have a smaller correlation with explanatory variables than auxiliary variables to be used in the teacher data and estimation data together with the explanatory variables, thereby avoiding deterioration in estimation accuracy due to multicollinearity.
第1補助変数算出部12及び第2補助変数算出部32は、例えば時系列データからなるモニタリング情報5の教師データ及びモニタリング情報6の推定用データから、例えば事前に実験等で確認された選定条件に基づき計算機処理等で予め自動抽出された複数の特徴を検出し、検出された各特徴の値を特徴量情報として算出するが、その際に検出される複数の特徴としては、例えば次のようなものが想定される。 The first auxiliary variable calculation unit 12 and the second auxiliary variable calculation unit 32 detect multiple features that have been automatically extracted in advance, for example, by computer processing, based on selection conditions previously confirmed through experiments, etc., from the training data of monitoring information 5 and the estimation data of monitoring information 6, which are, for example, time-series data, and calculate the value of each detected feature as feature amount information. The multiple features detected at this time are expected to be, for example, the following:
図5は、時系列データの例を示すグラフである。
モニタリング情報5,6に含まれる時系列データとしては、例えば図5に示すように、レーザパワーの時系列変動データD1及び照射点の放射近赤外光強度の時系列変動データD2等が挙げられる。図5においては、横軸が時間(秒)を表し、縦軸が温度(×100℃)を表しており、データにおける特徴量情報を算出し得る複数の特徴が示されている。
FIG. 5 is a graph showing an example of time-series data.
Examples of the time-series data included in the monitoring information 5 and 6 include time-series fluctuation data D1 of laser power and time-series fluctuation data D2 of the intensity of radiated near-infrared light at the irradiation point, as shown in Fig. 5. In Fig. 5, the horizontal axis represents time (seconds) and the vertical axis represents temperature (×100°C), and multiple features from which feature amount information in the data can be calculated are shown.
図5における複数の特徴の値として、「rise_period」は、レーザオンから変曲点(予測(70%))までの時間を意味する値である。この「rise_period」の値は、レーザオンの時刻から、レーザ立ち上がり完了時点での測定値の70%に達するまでの測定点数(×5μsで時間)で算出される。 As one of the multiple feature values in Figure 5, "rise_period" is a value that indicates the time from when the laser is turned on to the inflection point (predicted (70%)). This "rise_period" value is calculated as the number of measurement points (time x 5 μs) from the time the laser is turned on until it reaches 70% of the measured value at the time the laser rise is complete.
また、「inflection1_period」は、レーザオンから融解開始するまでの時間を意味する値である。この「inflection1_period」の値は、レーザオンの時刻から、レーザ立ち上がり完了の変曲点1までの測定点数(×5μsで時間)で算出される。「rise_value」は、変曲点(予測(70%))を意味する値である。この「rise_value」の値は、レーザ立ち上がり完了時刻での測定値の70%の値として算出される。「inflection1_value」は、融解開始(融点)の温度を意味する値である。この「inflection1_value」の値は、変曲点1での測定値として算出される。 "inflection1_period" is a value that indicates the time from when the laser is turned on until melting begins. The value of "inflection1_period" is calculated using the number of measurement points (time x 5 μs) from the time the laser is turned on to inflection point 1 when the laser rise is complete. "rise_value" is a value that indicates the inflection point (predicted (70%)). The value of this "rise_value" is calculated as 70% of the value measured at the time the laser rise is complete. "inflection1_value" is a value that indicates the temperature at which melting begins (melting point). The value of this "inflection1_value" is calculated as the measurement value at inflection point 1.
また、「inflection3_value」は、凝固開始(融点)の温度を意味する値である。この「inflection3_value」の値は、レーザ停止後、凝固が始まる変曲点3での測定値として算出される。「laseroff_inf3_period」は、レーザオフから凝固開始までの時間を意味する値である。この「laseroff_inf3_period」の値は、レーザオフから変曲点3までの測定点数(×5μsで時間)で算出される。「inflection3_5ms_value」は、固まり方の最初の5ms(冷えの速さ(固まった金属の硬さ)×(溶融体積に関係))を意味する値である。この「inflection3_5ms_value」の値は、変曲点3から5ms経過後の測定値として算出される。 "inflection3_value" is a value that indicates the temperature at which solidification begins (melting point). This "inflection3_value" value is calculated as the measurement value at inflection point 3, where solidification begins after the laser is stopped. "laseroff_inf3_period" is a value that indicates the time from laser off to the start of solidification. This "laseroff_inf3_period" value is calculated using the number of measurement points from laser off to inflection point 3 (time x 5 μs). "inflection3_5ms_value" is a value that indicates the first 5 ms of solidification (speed of cooling (hardness of solidified metal) x (related to molten volume)). This "inflection3_5ms_value" value is calculated as the measurement value 5 ms after inflection point 3.
また、「inflection2_value」は、温度下がり始めの温度を意味する値である。この「inflection2_value」の値は、レーザオフ後、測定値が下がり始める変曲点2の測定値として算出される。「inf2_inf3_period」は、温度下がり始めから凝固開始するまでの時間を意味する値である。この「inf2_inf3_period」の値は、変曲点2から変曲点3までの測定点数(×5μsで時間)で算出される。「laseroff_inf2_period」は、レーザオフから温度が下がり始めるまでの時間を意味する値である。この「laseroff_inf2_period」の値は、レーザオフから変曲点2までの測定点数(×5μsで時間)で算出される。 "inflection2_value" is a value that indicates the temperature at which the temperature begins to drop. This "inflection2_value" value is calculated as the measurement value at inflection point 2, where the measurement value begins to drop after the laser is turned off. "inf2_inf3_period" is a value that indicates the time from when the temperature begins to drop to when solidification begins. This "inf2_inf3_period" value is calculated using the number of measurement points from inflection point 2 to inflection point 3 (time x 5 μs). "laseroff_inf2_period" is a value that indicates the time from when the laser is turned off to when the temperature begins to drop. This "laseroff_inf2_period" value is calculated using the number of measurement points from when the laser is turned off to when the temperature begins to drop.
また、「trend_start_value」は、回帰線の区間最初の値(最小)を意味する。この「trend_start_value」の値は、変曲点1の時刻から変曲点2の時刻までの期間(以下、「特定期間」と称する。)の測定値の1次回帰式の、変曲点1の時刻での値として算出される。「trend_finish_value」は、回帰線の区間最後の値(最大)を意味する。この「trend_finish_value」の値は、特定期間の測定値の1次回帰式の、変曲点2の時刻での値として算出される。「trend_period」は、融解開始から温度の下がり始めまでの時間(時間計算済み)を意味する値である。この「trend_period」の値は、特定期間の時刻(μs)で算出される。「trend_slope」は、融解中の温度上昇率を意味する値である。この「trend_slope」の値は、特定期間の測定値の1次回帰式の傾きで算出される。 "trend_start_value" refers to the first value (minimum) of the regression line interval. This "trend_start_value" value is calculated as the value at inflection point 1 of the linear regression equation of the measured values for the period from inflection point 1 to inflection point 2 (hereinafter referred to as the "specific period"). "trend_finish_value" refers to the last value (maximum) of the regression line interval. This "trend_finish_value" value is calculated as the value at inflection point 2 of the linear regression equation of the measured values for the specific period. "trend_period" refers to the time from the start of melting to the start of the temperature drop (time calculated). This "trend_period" value is calculated at the time (μs) of the specific period. "trend_slope" refers to the rate of temperature increase during melting. This "trend_slope" value is calculated as the slope of the linear regression equation of the measured values for the specific period.
その他、図5への図示は省略するが、複数の項目要素としては、「rise_value_sum」、「laserontime_value_sum」、「count」、「mean」、「std」、「min」、「25%」、「50%」、「75%」、「max」、「dence1~5」等が挙げられる。「rise_value_sum」は、立ち上がりの温度総量を意味する値である。この「rise_value_sum」の値は、レーザオンの時刻から「rise_period」までの期間の測定値の積分により算出される。「laserontime_value_sum」は、レーザ出力中の温度総量を意味する値である。この「laserontime_value_sum」の値は、レーザオンからレーザオフまでの期間の測定値の積分により算出される。 Other item elements, not shown in Figure 5, include "rise_value_sum," "laserontime_value_sum," "count," "mean," "std," "min," "25%," "50%," "75%," "max," and "dence1-5." "rise_value_sum" is a value that indicates the total temperature rise. The value of this "rise_value_sum" is calculated by integrating the measured values from the time the laser is turned on to "rise_period." "laserontime_value_sum" is a value that indicates the total temperature during laser output. The value of this "laserontime_value_sum" is calculated by integrating the measured values from the time the laser is turned on to the time the laser is turned off.
また、「count」は、溶融開始から温度が下がり始めるまでの時間を意味する値である。この「count」の値は、特定期間の測定点数(×5μsで時間)で算出される。「mean」は、線形トレンドからの外れ具合(波打ち具合)を意味する値である。この「mean」の値は、特定期間の線形トレンド(1次回帰)を除外した測定値の平均値として算出される。また、「std」は、「mean」と同じく線形トレンドからの外れ具合(波打ち具合)を意味する値である。この「std」の値は、特定期間の測定値の標準偏差として算出される。 "Count" is a value that indicates the time from the start of melting until the temperature begins to drop. This "count" value is calculated using the number of measurement points in a specific period (time x 5 μs). "Mean" is a value that indicates the degree of deviation from a linear trend (waviness). This "mean" value is calculated as the average value of the measured values excluding the linear trend (linear regression) for a specific period. "Std" is a value that, like "mean," indicates the degree of deviation from a linear trend (waviness). This "std" value is calculated as the standard deviation of the measured values for a specific period.
また、「min」は、融解中の最小温度を意味する値である。この「min」の値は、特定期間の測定値の最小値として算出される。「25%」は、小さい順に25/100番の測定値を意味する。この「25%」の値は、特定期間の測定値の25%タイルとして算出される。「50%」は、小さい順に50/100番の測定値を意味する。この「50%」の値は、特定期間の測定値の50%タイルとして算出される。「75%」は、小さい順に75/100番の測定値を意味する。この「75%」の値は、特定期間の測定値の75%タイルとして算出される。「max」は、溶融中の最大温度を意味する値である。この「max」の値は、特定期間の測定値の最大値として算出される。 "min" is a value that indicates the minimum temperature during melting. This "min" value is calculated as the minimum value of the measured values over a specific period. "25%" means the 25th/100th measured value in ascending order. This "25%" value is calculated as the 25th percentile of the measured values over a specific period. "50%" means the 50th/100th measured value in descending order. This "50%" value is calculated as the 50th percentile of the measured values over a specific period. "75%" means the 75th/100th measured value in descending order. This "75%" value is calculated as the 75th percentile of the measured values over a specific period. "max" is a value that indicates the maximum temperature during melting. This "max" value is calculated as the maximum value of the measured values over a specific period.
また、「dence1」は、時系列変動データD2に基づく温度の(粗い)変動具合(ギザギザ具合)を意味する値である。この「dence1」の値は、195-585Hzのスペクトル密度(所定の3つの周波数のスペクトル密度の和)で算出される。「dence2」は、時系列変動データD2に基づく温度の(少し粗い)変動具合(ギザギザ具合)を意味する値である。この「dence2」の値は、781-1171Hzのスペクトル密度(所定の3つの周波数のスペクトル密度の和)で算出される。 "dence1" is a value that indicates the (rough) degree of temperature fluctuation (jaggedness) based on the time-series fluctuation data D2. This "dence1" value is calculated using a spectral density of 195-585 Hz (the sum of the spectral densities of three specified frequencies). "dence2" is a value that indicates the (slightly coarser) degree of temperature fluctuation (jaggedness) based on the time-series fluctuation data D2. This "dence2" value is calculated using a spectral density of 781-1171 Hz (the sum of the spectral densities of three specified frequencies).
「dence3」は、時系列変動データD2に基づく温度の(中くらいの)変動具合(ギザギザ具合)を意味する値である。この「dence3」の値は、1367-1757Hzのスペクトル密度(所定の3つの周波数のスペクトル密度の和)で算出される。「dence4」は、時系列変動データD2に基づく温度の(少し細かい)変動具合(ギザギザ具合)を意味する値である。この「dence4」の値は、1953-2343Hzのスペクトル密度(所定の3つの周波数のスペクトル密度の和)で算出される。「dence5」は、時系列変動データD2に基づく温度の(細かい)変動具材(ギザギザ具合)を意味する値である。この「dence5」の値は、2539-2929Hzのスペクトル密度(所定の3つの周波数のスペクトル密度の和)で算出される。 "dence3" is a value that indicates the (medium) degree of temperature fluctuation (jaggedness) based on the time-series fluctuation data D2. This "dence3" value is calculated using a spectral density of 1367-1757 Hz (the sum of the spectral densities of three specified frequencies). "dence4" is a value that indicates the (slightly finer) degree of temperature fluctuation (jaggedness) based on the time-series fluctuation data D2. This "dence4" value is calculated using a spectral density of 1953-2343 Hz (the sum of the spectral densities of three specified frequencies). "dence5" is a value that indicates the (finer) degree of temperature fluctuation (jaggedness) based on the time-series fluctuation data D2. This "dence5" value is calculated using a spectral density of 2539-2929 Hz (the sum of the spectral densities of three specified frequencies).
第1補助変数算出部12及び第2補助変数算出部32は、上記のような複数の特徴のうち、例えば自動抽出された複数の特徴を検出してその値を特徴量情報として算出するが、これに限定されるものではない。例えば、第1補助変数算出部12は、目的変数の推定への寄与度の大きさに基づき、自動抽出された複数の特徴を検出するようにしてもよい。寄与度は、溶接結果学習部11による溶接結果推定モデル3の作成時に用いられた、例えば所定の機械学習アルゴリズムによって、モニタリング情報5の教師データの時系列データに含まれる複数の特徴について、例えばスパッタやポロシティ等の溶接品質に関する各種の物理現象の推定への寄与度として重み付けされる。第1補助変数算出部12は、この寄与度に基づき自動抽出された複数の特徴を検出し、その値を特徴量情報として算出するようにしてもよい。 The first auxiliary variable calculation unit 12 and the second auxiliary variable calculation unit 32 detect, for example, automatically extracted features from among the multiple features described above and calculate their values as feature amount information, but this is not limited to this. For example, the first auxiliary variable calculation unit 12 may detect multiple automatically extracted features based on the magnitude of their contribution to the estimation of the objective variable. The contribution level is weighted as the contribution level to the estimation of various physical phenomena related to welding quality, such as spatter and porosity, for multiple features included in the time-series data of the training data in the monitoring information 5, using, for example, a predetermined machine learning algorithm used when the welding result learning unit 11 created the welding result estimation model 3. The first auxiliary variable calculation unit 12 may detect multiple automatically extracted features based on this contribution level and calculate their values as feature amount information.
この第3実施形態の溶接システム100Bによれば、モニタリング情報5,6に基づき第1及び第2補助変数算出部12,32で算出された補助変数の教師データ及び推定用データと共に、第1及び第2潜在変数算出部13,33で算出された潜在変数の教師データ及び推定用データを利用して、溶接状況の変動を含めた溶接結果の推定を、より精緻且つ精度よく行うことが可能である。また、モニタリング情報5,6と加工条件情報2,4の相関に起因する推定精度の悪化をより効果的に回避することが可能となる。 The welding system 100B of this third embodiment makes it possible to more precisely and accurately estimate welding results, including fluctuations in the welding conditions, by using the training data and estimation data for auxiliary variables calculated by the first and second auxiliary variable calculation units 12 and 32 based on the monitoring information 5 and 6, as well as the training data and estimation data for latent variables calculated by the first and second latent variable calculation units 13 and 33. It also makes it possible to more effectively avoid deterioration in estimation accuracy due to the correlation between the monitoring information 5 and 6 and the processing condition information 2 and 4.
[溶接システムの動作]
溶接システム100Bにおいて、例えば外部の記憶装置又は記憶媒体等に記憶された溶接結果情報1及び加工条件情報2並びに溶接モニタ装置50から出力されたモニタリング情報5は、例えばそれぞれ目的変数の教師データ、説明変数の教師データ及び補助変数の教師データとして、学習装置10に入力され図示しない記憶部に記憶される。
[Welding system operation]
In welding system 100B, welding result information 1 and processing condition information 2 stored in, for example, an external storage device or storage medium, and monitoring information 5 output from welding monitor device 50 are input to learning device 10 as, for example, teacher data for the objective variable, teacher data for the explanatory variable, and teacher data for the auxiliary variable, respectively, and stored in a memory unit not shown.
学習装置10は、これらの入力されたデータのうち、溶接モニタ装置50からのモニタリング情報5の教師データを含むデータから第1補助変数算出部12において特徴量情報(補助変数の教師データ)を算出する。また、第1補助変数算出部12で算出された特徴量情報と、加工条件情報2の教師データとに基づき、第1潜在変数算出部13において、特徴量情報から加工条件情報2の教師データとの間の相関性を次元削減又は次元圧縮して抽象的に表現した(例えば、相関が小さい)潜在変数の教師データを算出し、潜在変数算出情報7を出力する。 The learning device 10 calculates feature information (teaching data for auxiliary variables) in the first auxiliary variable calculation unit 12 from the input data, including the teaching data of the monitoring information 5 from the welding monitor device 50. Furthermore, based on the feature information calculated in the first auxiliary variable calculation unit 12 and the teaching data of the machining condition information 2, the first latent variable calculation unit 13 calculates teaching data for latent variables that are abstractly expressed (e.g., with low correlation) by dimensionally reducing or compressing the correlation between the feature information and the teaching data of the machining condition information 2, and outputs latent variable calculation information 7.
また、学習装置10は、溶接結果学習部11において溶接結果情報1の教師データと、加工条件情報2の教師データと、第1潜在変数算出部13により算出された潜在変数の教師データとに基づいて、例えば機械学習を行って、溶接強度等を含めた溶接結果を推定する溶接結果推定モデル3を作成する。学習装置10は、潜在変数の教師データの算出に用いられた潜在変数算出情報7及び作成した溶接結果推定モデル3を、装置内の記憶部に記憶すると共に、溶接結果判定装置20の推定装置30に利用可能に出力する。 The learning device 10 also performs, for example, machine learning based on the training data for the welding result information 1, the training data for the processing condition information 2, and the training data for the latent variables calculated by the first latent variable calculation unit 13 in the welding result learning unit 11 to create a welding result estimation model 3 that estimates the welding result, including the welding strength, etc. The learning device 10 stores the latent variable calculation information 7 used to calculate the training data for the latent variables and the created welding result estimation model 3 in a memory unit within the device, and outputs them so that they can be used by the estimation device 30 of the welding result judgment device 20.
なお、学習装置10は、潜在変数算出情報7及び溶接結果推定モデル3を、例えば接続されたネットワーク等を介して外部の記憶装置(図示せず)に出力するようにしてもよい。この場合、外部の記憶装置は、入力された潜在変数算出情報7及び溶接結果推定モデル3を一時的或いは恒久的に記憶する。なお、各種のデータは、上記のような外部の記憶装置や記憶媒体ではなく、例えば溶接システム100Bの一部を構成する記憶装置(図示せず)に記憶されていてもよい。 The learning device 10 may output the latent variable calculation information 7 and the welding result estimation model 3 to an external storage device (not shown), for example, via a connected network. In this case, the external storage device temporarily or permanently stores the input latent variable calculation information 7 and the welding result estimation model 3. The various data may be stored not in the above-mentioned external storage device or storage medium, but in a storage device (not shown) that constitutes part of the welding system 100B, for example.
一方、レーザ溶接機40においては、設定された加工条件情報4に基づいてレーザ溶接が実行される。レーザ溶接機40に付属のセンサ212によって、推定対象(例えば、被加工物の溶接部)のレーザ溶接時の状態観測情報であるモニタリング情報6が溶接モニタ装置50により取得される。レーザ溶接機40に設定された加工条件情報4及び溶接モニタ装置50のモニタリング情報6は、それぞれ説明変数の推定用データ及び補助変数の推定用データとして溶接結果判定装置20の推定装置30に利用可能に入力される。 Meanwhile, in the laser welding machine 40, laser welding is performed based on the set processing condition information 4. The welding monitoring device 50 acquires monitoring information 6, which is status observation information during laser welding of the estimation target (e.g., the welded portion of the workpiece) using a sensor 212 attached to the laser welding machine 40. The processing condition information 4 set in the laser welding machine 40 and the monitoring information 6 from the welding monitoring device 50 are input into the estimation device 30 of the welding result judgment device 20 so that they can be used as estimation data for explanatory variables and estimation data for auxiliary variables, respectively.
推定装置30は、潜在変数算出情報7及び溶接結果推定モデル3と共に入力された各種のデータを図示しない記憶部に記憶すると共に、溶接モニタ装置50からのモニタリング情報6の推定用データを含むデータから第2補助変数算出部32において特徴量情報(補助変数の推定用データ)を算出する。また、第2補助変数算出部32で算出された特徴量情報と、加工条件情報4の推定用データと、潜在変数算出情報7とに基づき、第2潜在変数算出部33において、特徴量情報から加工条件情報4の推定用データとの間の相関性を次元削減又は次元圧縮して抽象的に表現した(例えば、相関が小さい)潜在変数の推定用データを算出する。 The estimation device 30 stores various data input together with the latent variable calculation information 7 and the welding result estimation model 3 in a memory unit (not shown), and calculates feature information (estimation data for auxiliary variables) in the second auxiliary variable calculation unit 32 from data including estimation data for the monitoring information 6 from the welding monitoring device 50. Furthermore, based on the feature information calculated in the second auxiliary variable calculation unit 32, the estimation data for the machining condition information 4, and the latent variable calculation information 7, the second latent variable calculation unit 33 calculates estimation data for latent variables that are abstractly expressed (e.g., have a low correlation) by dimensionally reducing or compressing the correlation between the feature information and the estimation data for the machining condition information 4.
また、推定装置30は、溶接結果推定部31において第2潜在変数算出部33により算出された潜在変数の推定用データと、加工条件情報4の推定用データとを、溶接結果推定モデル3に入力して、溶接強度等を含む溶接結果を推定し溶接結果推定値8を出力する。溶接結果推定値8は記憶部に記憶されると共に、表示、印刷等適宜利用可能な形態で推定装置30から出力され、溶接結果判定装置20で利用され得る。 The estimation device 30 also inputs the estimation data for the latent variables calculated by the second latent variable calculation unit 33 in the welding result estimation unit 31 and the estimation data for the processing condition information 4 into the welding result estimation model 3, estimates the welding result including the welding strength, etc., and outputs the welding result estimation value 8. The welding result estimation value 8 is stored in the memory unit and is output from the estimation device 30 in an appropriate usable form such as display or printing, and can be used by the welding result determination device 20.
なお、学習装置10は、特徴量情報の算出、潜在変数の算出及び溶接結果推定モデル3の作成に際し、レーザ溶接機40に設定された加工条件情報4の推定用データ及び溶接モニタ装置50からのモニタリング情報6の推定用データを、説明変数及び補助変数の教師データとして加工条件情報2の教師データ及びモニタリング情報5の教師データに追加或いは説明変数及び補助変数の教師データとして参照して用いるようにしてもよい。このようにすれば、より多くのデータを利用して推定の精度向上に寄与することができる。 When calculating feature information, calculating latent variables, and creating the welding result estimation model 3, the learning device 10 may add the estimation data for the processing condition information 4 set in the laser welding machine 40 and the estimation data for the monitoring information 6 from the welding monitor device 50 as training data for explanatory variables and auxiliary variables to the training data for the processing condition information 2 and the training data for the monitoring information 5, or may reference and use this as training data for explanatory variables and auxiliary variables. In this way, more data can be used, contributing to improved estimation accuracy.
第3実施形態の溶接システム100Bでは、溶接結果情報1の補助変数の教師データとしてのモニタリング情報5に基づく特徴量情報や潜在変数を算出した上で、これらの情報を用いた溶接結果推定モデル3が作成される。また、潜在変数算出情報7を用いて補助変数の推定用データとしてのモニタリング情報6に基づき特徴量情報や潜在変数を算出した上で、これらの情報と説明変数の推定用データである加工条件情報4とを溶接結果推定モデル3に入力することで、溶接強度等を含む溶接結果推定値8が出力される。 In the welding system 100B of the third embodiment, feature information and latent variables are calculated based on monitoring information 5 as training data for auxiliary variables of welding result information 1, and a welding result estimation model 3 is created using this information. Furthermore, feature information and latent variables are calculated based on monitoring information 6 as estimation data for auxiliary variables using latent variable calculation information 7, and this information and processing condition information 4, which is estimation data for explanatory variables, are input into the welding result estimation model 3, and a welding result estimation value 8 including weld strength, etc. is output.
従って、第3実施形態の溶接システム100Bによれば、レーザ溶接の加工条件に関するデータと溶接時にモニタリングされるデータから、非破壊で推定対象(被加工物の溶接部)の溶接結果を推定することができるので、溶接結果に含まれる溶接強度を推定したり、レンズ・ファイバ・焦点位置の組み合わせによるスポット径を推定したりすることが可能となる。 Therefore, with the welding system 100B of the third embodiment, the welding results of the estimation target (the welded portion of the workpiece) can be estimated non-destructively from data related to the laser welding processing conditions and data monitored during welding, making it possible to estimate the weld strength contained in the welding results and the spot diameter resulting from the combination of lens, fiber, and focal position.
一般的にレーザ溶接においては、同一の加工条件でレーザ溶接を施した場合であっても、被加工物の材質、溶接環境のばらつき等の要因によって溶接強度は変化するので、実際に製品を破壊しなければ溶接強度を測定することはできないという問題がある。また、実際にレーザ光を照射した実験を行わなければ、目的とする溶接結果を得るための種々の加工条件を知ることはできないという問題もある。 Generally, with laser welding, even when laser welding is performed under the same processing conditions, weld strength varies depending on factors such as the material of the workpiece and variations in the welding environment, so there is a problem in that it is impossible to measure weld strength without actually destroying the product. Another problem is that it is impossible to know the various processing conditions required to achieve the desired welding results without conducting experiments in which actual laser light is irradiated.
しかし、第3実施形態の溶接システム100Bは、モニタリング情報からの特徴量情報を補助変数として利用した推定精度の向上及び相関による推定精度の悪化の回避を図ることができる構成、並びに溶接に起因する物理現象を溶接中に起きた事象として溶接状況の変動を含めた推定を行うことができる構成を採用するので、このような問題を解決することができる。これと共に、第1及び第2実施形態と同様の作用効果を奏することができるだけでなく、より精緻な推定を可能にして推定の精度向上、相関による精度悪化の回避が可能である。 However, the welding system 100B of the third embodiment solves these problems by adopting a configuration that can improve estimation accuracy by using feature information from monitoring information as auxiliary variables and avoid deterioration of estimation accuracy due to correlation, as well as a configuration that can estimate physical phenomena caused by welding, including fluctuations in the welding situation, as events that occurred during welding. At the same time, it is possible to achieve the same effects as the first and second embodiments, but also to enable more precise estimation, improving estimation accuracy and avoiding deterioration of accuracy due to correlation.
なお、第3実施形態の溶接システム100Bは、レーザ溶接の溶接強度等を含む溶接結果の推定を目的としているが、これに限定されず、例えばスパッタやポロシティ等の溶接品質に関する各種の物理現象に基づく溶接の良否を含む溶接結果の推定を行うことも可能である。この場合、学習装置10における目的変数をレーザ溶接の溶接品質とすればよい。 Note that while the welding system 100B of the third embodiment is intended to estimate welding results, including the weld strength of laser welding, it is not limited to this. For example, it is also possible to estimate welding results, including the quality of welding, based on various physical phenomena related to welding quality, such as spatter and porosity. In this case, the objective variable in the learning device 10 can be set to the welding quality of laser welding.
溶接品質に関するデータは、溶接良を示すデータと溶接不良を示すデータの少なくとも一方を含み、そのときの加工条件情報2及びモニタリング情報5を説明変数及び補助変数の教師データとして、学習装置10で機械学習を行い溶接結果推定モデル3を作成する。この溶接結果推定モデル3を用いて推定装置30で加工条件情報4及びモニタリング情報6の推定用データに基づく推定を行えば、溶接の良否を含めた溶接結果の推定を、レーザ溶接中も含めて行うことができる。 Data related to welding quality includes at least one of data indicating good welding and data indicating poor welding, and the processing condition information 2 and monitoring information 5 at that time are used as training data for explanatory variables and auxiliary variables to perform machine learning in the learning device 10 to create a welding result estimation model 3. By using this welding result estimation model 3 and making an estimation based on the estimation data of the processing condition information 4 and monitoring information 6 in the estimation device 30, it is possible to estimate the welding result, including whether the welding is good or bad, even during laser welding.
また、溶接システム100Bは、学習装置10及び推定装置30を、例えばそれぞれレーザ溶接機40の設置箇所と同じ現場に集中して或いは遠隔地に別々に設置可能である。このため、レーザ溶接の溶接強度等の推定に関して、グローバルな展開をも想定した多種多様な運用が可能となる。 Furthermore, in the welding system 100B, the learning device 10 and the estimation device 30 can be centrally installed at the same site as the laser welder 40, or separately in a remote location. This enables a wide variety of operations, even for global deployment, regarding the estimation of laser welding strength, etc.
[第4実施形態]
図6は、本発明の第4実施形態に係る溶接システムの基本的構成を示す説明図である。図6に示すように、第4実施形態に係る溶接システム100Cでは、溶接モニタ装置50Aの内部に推定装置30が設けられている点が、第3実施形態の溶接システム100Bとは相違している。
[Fourth embodiment]
6 is an explanatory diagram showing the basic configuration of a welding system according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, welding system 100C according to the fourth embodiment differs from welding system 100B according to the third embodiment in that an estimation device 30 is provided inside welding monitor device 50A.
すなわち、溶接モニタ装置50Aは、被加工物の溶接を行う溶接装置(レーザ溶接機40)による溶接の進行状況をセンサによってモニタリングして得られるモニタリング情報5,6を記憶する第1の記憶部(図示せず)と、溶接装置(レーザ溶接機40)によって予め実施された溶接の加工条件を含む加工条件情報2と、加工条件情報2に基づく溶接後に得られた溶接結果に関連する溶接結果情報1と、第1の記憶部(図示せず)から出力されたモニタリング情報5とに基づき作成された溶接結果推定モデル3を記憶する第2の記憶部(図示せず)と、溶接装置(レーザ溶接機40)に設定された加工条件を含む加工条件情報4と、第1の記憶部(図示せず)に記憶されたモニタリング情報6とを第2の記憶部(図示せず)に記憶された溶接結果推定モデル3に入力し、溶接装置(レーザ溶接機40)で行われる溶接の溶接結果を推定し出力する溶接結果推定部31(推定装置30)と、を備える。 That is, the welding monitoring device 50A includes a first memory unit (not shown) that stores monitoring information 5 and 6 obtained by using a sensor to monitor the progress of welding by a welding device (laser welder 40) that welds the workpieces; a second memory unit (not shown) that stores processing condition information 2 including the processing conditions of welding previously performed by the welding device (laser welder 40); welding result information 1 related to the welding result obtained after welding based on the processing condition information 2; and monitoring information 5 output from the first memory unit (not shown); and a welding result estimation unit 31 (estimation device 30) that inputs processing condition information 4 including the processing conditions set for the welding device (laser welder 40) and the monitoring information 6 stored in the first memory unit (not shown) into the welding result estimation model 3 stored in the second memory unit (not shown), and estimates and outputs the welding result of welding performed by the welding device (laser welder 40).
従って、溶接モニタ装置50Aは、学習装置10から取得した潜在変数算出情報7及び溶接結果推定モデル3を内部の推定装置30に入力可能に構成されている。そして、溶接モニタ装置50Aでは、この内部の推定装置30おいて、センサ212で取得し第1の記憶部に記憶したモニタリング情報5,6と、レーザ溶接機40に設定された加工条件情報4とを、第2の記憶部に記憶された溶接結果推定モデル3に入力して溶接結果の推定が行われる。 Therefore, the welding monitor device 50A is configured to be able to input the latent variable calculation information 7 and welding result estimation model 3 acquired from the learning device 10 into the internal estimation device 30. Then, in the welding monitor device 50A, the internal estimation device 30 inputs the monitoring information 5 and 6 acquired by the sensor 212 and stored in the first memory unit, and the processing condition information 4 set in the laser welder 40, into the welding result estimation model 3 stored in the second memory unit, to estimate the welding result.
これにより、溶接モニタ装置50A単体で溶接強度等を含む溶接結果を推定し溶接結果推定値8を出力することが可能である。この第4実施形態の溶接システム100Cによれば、第3実施形態と同様の作用効果を奏することができると共に、溶接モニタ装置50A単体で推定装置30の機能を実現することができる。 This allows the welding monitor device 50A to estimate the welding result, including the weld strength, and output the welding result estimation value 8 by itself. The welding system 100C of the fourth embodiment can achieve the same effects as the third embodiment, and can also realize the functions of the estimation device 30 by itself.
[第5実施形態]
図7は、本発明の第5実施形態に係る溶接システムの基本的構成を示す説明図である。図7に示すように、第5の実施形態に係る溶接システム100Dは、溶接モニタ装置(抵抗溶接チェッカ)51からのモニタリング情報5,6を、加工条件情報2,4と相関を有する補助変数(の教師データ及び推定対象データ)として用いる点は、第3実施形態の溶接システム100Bと同様であるが、抵抗溶接に適用される点が、第3実施形態の溶接システム100Bとは相違している。
Fifth Embodiment
Fig. 7 is an explanatory diagram showing the basic configuration of a welding system according to a fifth embodiment of the present invention. As shown in Fig. 7, a welding system 100D according to the fifth embodiment is similar to the welding system 100B according to the third embodiment in that it uses monitoring information 5 and 6 from a welding monitor device (resistance welding checker) 51 as auxiliary variables (teaching data and estimation target data) correlated with processing condition information 2 and 4. However, it differs from the welding system 100B according to the third embodiment in that it is applied to resistance welding.
すなわち、第5実施形態の溶接システム100Dにおいて、溶接装置は抵抗溶接機(抵抗溶接電源・ヘッド41)である。また、加工条件情報2,4は、溶接電流、溶接加圧力、通電時間、溶接方式、被加工物の材質、被加工物の板厚、被加工物の表面処理、被加工物の組み合わせ条件、サンプリング周期、変位量検出分解能、及びナゲット径の少なくとも一つの加工条件を含む。また、モニタリング情報5,6は、溶接電流・電圧の時系列変動データ及び溶接点の加圧力・変位量の時系列変動データを含む。 That is, in the welding system 100D of the fifth embodiment, the welding device is a resistance welding machine (resistance welding power supply/head 41). Furthermore, the processing condition information 2 and 4 includes at least one processing condition: welding current, welding pressure, current application time, welding method, workpiece material, workpiece thickness, workpiece surface treatment, workpiece combination conditions, sampling period, displacement detection resolution, and nugget diameter. Furthermore, the monitoring information 5 and 6 includes time-series fluctuation data of the welding current and voltage and time-series fluctuation data of the welding point pressure and displacement.
この第5実施形態の溶接システム100Dにおいても、学習装置10の第1補助変数算出部12でモニタリング情報5に基づき特徴量情報(補助変数の教師データ)を算出し、第1潜在変数算出部13で特徴量情報に基づき潜在変数の教師データを算出して潜在変数算出情報7を出力し、溶接結果学習部11で溶接結果推定モデル3の作成を行って、この溶接結果推定モデル3と潜在変数算出情報7を溶接結果判定装置20の推定装置30に与える。 In the welding system 100D of the fifth embodiment, the first auxiliary variable calculation unit 12 of the learning device 10 calculates feature information (teaching data for auxiliary variables) based on the monitoring information 5, the first latent variable calculation unit 13 calculates teaching data for latent variables based on the feature information and outputs latent variable calculation information 7, the welding result learning unit 11 creates a welding result estimation model 3, and this welding result estimation model 3 and latent variable calculation information 7 are provided to the estimation device 30 of the welding result judgment device 20.
溶接結果判定装置20の推定装置30の第2補助変数算出部32では、潜在変数算出情報7を用いてモニタリング情報6に基づき特徴量情報(補助変数の推定用データ)を算出し、第2潜在変数算出部33で特徴量情報に基づき潜在変数の推定用データを算出して、溶接結果推定部31においてこの潜在変数の推定用データを含めたデータを溶接結果推定モデル3に入力し溶接結果の推定を行う。そして、得られた溶接結果推定値8により溶接強度等の推定を行ったり溶接結果を判定したり、溶接結果推定値8を外部に出力したりすることができる。このように、第5実施形態の溶接システム100Dにおいても、第3実施形態の溶接システム100Bと同様の作用効果を奏することができる。 The second auxiliary variable calculation unit 32 of the estimation device 30 of the welding result determination device 20 uses the latent variable calculation information 7 to calculate feature information (data for estimating auxiliary variables) based on the monitoring information 6, the second latent variable calculation unit 33 calculates data for estimating latent variables based on the feature information, and the welding result estimation unit 31 inputs data including this data for estimating latent variables into the welding result estimation model 3 to estimate the welding result. The obtained welding result estimated value 8 can then be used to estimate the welding strength, etc., determine the welding result, or output the welding result estimated value 8 to an external device. In this way, the welding system 100D of the fifth embodiment can also achieve the same effects as the welding system 100B of the third embodiment.
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are within the scope and spirit of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
1 溶接結果情報(目的変数の教師データ)
2 加工条件情報(説明変数の教師データ)
3 溶接結果推定モデル
4 加工条件情報(説明変数の推定用データ)
5 モニタリング情報(補助変数の教師データ)
6 モニタリング情報(補助変数の推定用データ)
7 潜在変数算出情報
8 溶接結果推定値
10 学習装置
11 溶接結果学習部
12 第1補助変数算出部
13 第1潜在変数算出部
20 溶接結果判定装置
30 推定装置
31 溶接結果推定部
32 第2補助変数算出部
33 第2潜在変数算出部
40 レーザ溶接機
41 抵抗溶接電源・ヘッド
50,50A 溶接モニタ装置
51 抵抗溶接チェッカ
100 溶接システム
1. Welding result information (training data for objective variables)
2. Processing condition information (teaching data for explanatory variables)
3. Welding result estimation model 4. Processing condition information (data for estimating explanatory variables)
5. Monitoring information (teaching data for auxiliary variables)
6. Monitoring information (data for estimating auxiliary variables)
7 Latent variable calculation information 8 Welding result estimation value 10 Learning device 11 Welding result learning unit 12 First auxiliary variable calculation unit 13 First latent variable calculation unit 20 Welding result determination device 30 Estimation device 31 Welding result estimation unit 32 Second auxiliary variable calculation unit 33 Second latent variable calculation unit 40 Laser welding machine 41 Resistance welding power source/head 50, 50A Welding monitor device 51 Resistance welding checker 100 Welding system
Claims (8)
前記溶接装置による溶接の進行状況をセンサによってモニタリングして得られたモニタリング情報を出力する溶接モニタ装置と、
前記溶接装置によって予め実施された溶接の加工条件を含む加工条件情報と、前記加工条件に基づく溶接後に得られた溶接結果に関連する溶接結果情報とを教師データとして入力し、これら教師データに基づき、溶接結果推定モデルを作成し出力する学習装置と、
前記学習装置で作成された前記溶接結果推定モデルに前記溶接装置に設定された加工条件を含む加工条件情報を推定用データとして入力し、前記加工条件に基づいて前記溶接装置で行われる溶接の溶接結果を推定し出力する推定装置と、を備え、
前記学習装置は、
前記モニタリング情報の教師データから特徴量情報を補助変数の教師データとして算出する第1補助変数算出部と、
前記加工条件情報の教師データと、前記第1補助変数算出部により算出された補助変数の教師データとに基づいて、前記補助変数の教師データから前記加工条件情報の教師データとの間の相関性を次元削減又は次元圧縮して抽象的に表現可能な潜在変数の教師データを算出し、潜在変数算出情報を出力する第1潜在変数算出部と、
前記加工条件情報の教師データと、前記溶接結果情報の教師データと、前記潜在変数の教師データとに基づいて、前記溶接結果推定モデルを作成し出力する溶接結果学習部と、を含み、
前記推定装置は、
前記モニタリング情報の推定用データから前記特徴量情報を補助変数の推定用データとして算出する第2補助変数算出部と、
前記加工条件情報の推定用データと、前記第2補助変数算出部により算出された前記補助変数の推定用データと、前記潜在変数算出情報とに基づいて、前記補助変数の推定用データから前記加工条件情報の推定用データとの間の相関性を次元削減又は次元圧縮して抽象的に表現可能な潜在変数の推定用データを算出する第2潜在変数算出部と、
前記加工条件情報の推定用データと、前記潜在変数の推定用データとを、前記溶接結果推定モデルに入力して、前記溶接結果を推定し出力する溶接結果推定部と、を含む
溶接システム。 a welding device for welding the workpiece;
a welding monitor device that monitors the progress of welding by the welding device using a sensor and outputs the obtained monitoring information;
a learning device that receives as input, as training data, processing condition information including processing conditions for welding previously performed by the welding device and welding result information related to the welding result obtained after welding based on the processing conditions, and creates and outputs a welding result estimation model based on the training data;
an estimation device that inputs processing condition information including processing conditions set in the welding device as estimation data into the welding result estimation model created by the learning device, and estimates and outputs a welding result of welding performed by the welding device based on the processing conditions ,
The learning device
a first auxiliary variable calculation unit that calculates feature amount information from the training data of the monitoring information as training data of an auxiliary variable;
a first latent variable calculation unit that calculates teacher data of latent variables that can be abstractly expressed by performing dimensional reduction or dimensional compression on the correlation between the teacher data of the auxiliary variables and the teacher data of the machining condition information based on the teacher data of the machining condition information and the teacher data of the auxiliary variables calculated by the first auxiliary variable calculation unit, and outputs latent variable calculation information;
a welding result learning unit that creates and outputs the welding result estimation model based on teacher data of the processing condition information, teacher data of the welding result information, and teacher data of the latent variables,
The estimation device includes:
a second auxiliary variable calculation unit that calculates the feature amount information from the estimation data of the monitoring information as estimation data of an auxiliary variable;
a second latent variable calculation unit that calculates estimation data of a latent variable that can be abstractly expressed by performing dimensional reduction or dimensional compression on the correlation between the estimation data of the auxiliary variable and the estimation data of the machining condition information, based on the estimation data of the machining condition information, the estimation data of the auxiliary variable calculated by the second auxiliary variable calculation unit, and the latent variable calculation information;
a welding result estimation unit that inputs the estimation data of the processing condition information and the estimation data of the latent variables into the welding result estimation model, and estimates and outputs the welding result.
Welding system.
前記溶接装置による溶接の進行状況をセンサによってモニタリングして得られたモニタリング情報を出力する溶接モニタ装置と、
前記溶接装置によって予め実施された溶接の加工条件を含む加工条件情報と、前記加工条件に基づく溶接後に得られた溶接結果に関連する溶接結果情報とを教師データとして入力し、これら教師データに基づき、溶接結果推定モデルを作成し出力する学習装置と、
前記学習装置で作成された前記溶接結果推定モデルに前記溶接装置に設定された加工条件を含む加工条件情報を推定用データとして入力し、前記加工条件に基づいて前記溶接装置で行われる溶接の溶接結果を推定し出力する推定装置と、を備え、
前記学習装置は、
前記モニタリング情報の教師データから特徴量情報を補助変数の教師データとして算出する第1補助変数算出部と、
前記加工条件情報の教師データと、前記第1補助変数算出部により算出された補助変数の教師データとを次元削減又は次元圧縮した1次元又は2次元の情報を潜在変数の教師データとして算出し、潜在変数算出情報を出力する第1潜在変数算出部と、
前記加工条件情報の教師データと、前記溶接結果情報の教師データと、前記潜在変数の教師データとに基づいて、前記溶接結果推定モデルを作成し出力する溶接結果学習部と、を含み、
前記推定装置は、
前記モニタリング情報の推定用データから前記特徴量情報を補助変数の推定用データとして算出する第2補助変数算出部と、
前記潜在変数算出情報に基づいて、前記加工条件情報の推定用データと、前記第2補助変数算出部により算出された前記補助変数の推定用データとを次元削減又は次元圧縮した1次元又は2次元の情報を潜在変数の推定用データとして算出する第2潜在変数算出部と、
前記加工条件情報の推定用データと、前記潜在変数の推定用データとを、前記溶接結果推定モデルに入力して、前記溶接結果を推定し出力する溶接結果推定部と、を含む
溶接システム。 a welding device for welding the workpiece;
a welding monitor device that monitors the progress of welding by the welding device using a sensor and outputs the obtained monitoring information;
a learning device that receives as input, as training data, processing condition information including processing conditions for welding previously performed by the welding device and welding result information related to the welding result obtained after welding based on the processing conditions, and creates and outputs a welding result estimation model based on the training data;
an estimation device that inputs processing condition information including processing conditions set in the welding device as estimation data into the welding result estimation model created by the learning device, and estimates and outputs a welding result of welding performed by the welding device based on the processing conditions,
The learning device
a first auxiliary variable calculation unit that calculates feature amount information from the training data of the monitoring information as training data of an auxiliary variable;
a first latent variable calculation unit that calculates one-dimensional or two-dimensional information by dimension-reducing or dimension-compressing the teacher data of the processing condition information and the teacher data of the auxiliary variables calculated by the first auxiliary variable calculation unit as teacher data of latent variables, and outputs latent variable calculation information;
a welding result learning unit that creates and outputs the welding result estimation model based on teacher data of the processing condition information, teacher data of the welding result information, and teacher data of the latent variables,
The estimation device includes:
a second auxiliary variable calculation unit that calculates the feature amount information from the estimation data of the monitoring information as estimation data of an auxiliary variable;
a second latent variable calculation unit that calculates, based on the latent variable calculation information, one-dimensional or two-dimensional information obtained by dimension reduction or dimension compression of the estimation data of the machining condition information and the estimation data of the auxiliary variables calculated by the second auxiliary variable calculation unit, as estimation data of latent variables;
a welding result estimation unit that inputs the estimation data of the processing condition information and the estimation data of the latent variables into the welding result estimation model, and estimates and outputs the welding result.
前記第2補助変数算出部は、時系列データかなる前記モニタリング情報の推定用データから、予め定められた複数の特徴を検出し、検出された各特徴の値を、前記特徴量情報として算出する
請求項1又は2記載の溶接システム。 the first auxiliary variable calculation unit detects a plurality of predetermined features from teacher data of the monitoring information, which is time-series data, and calculates values of each of the detected features as the feature amount information;
3. The welding system according to claim 1, wherein the second auxiliary variable calculation unit detects a plurality of predetermined features from the estimation data of the monitoring information, which is time- series data, and calculates values of each of the detected features as the feature amount information.
前記加工条件情報は、被加工物の材質、前記被加工物の板厚、レーザパワー、レーザ照射時間、レーザ照射開始からピークパワーに到達するまでの時間、前記ピークパワーからレーザ照射終了までの時間、ファイバ径、レンズ焦点距離、焦点位置、及び照射点のレーザ径の少なくとも一つの加工条件を含む
請求項1~3のいずれか1項記載の溶接システム。 the welding device is a laser welder;
The welding system according to any one of claims 1 to 3, wherein the processing condition information includes at least one processing condition of the material of the workpiece, the thickness of the workpiece, the laser power, the laser irradiation time, the time from the start of laser irradiation to reach peak power, the time from the peak power to the end of laser irradiation, the fiber diameter, the lens focal length, the focal position, and the laser diameter at the irradiation point.
請求項4記載の溶接システム。 The welding system according to claim 4 , wherein the monitoring information includes time-series fluctuation data of laser power and time-series fluctuation data of radiated near-infrared light intensity at the irradiation point.
前記加工条件情報は、溶接電流、溶接加圧力、通電時間、溶接方式、被加工物の材質、前記被加工物の板厚、前記被加工物の表面処理、前記被加工物の組み合わせ条件、サンプリング周期、変位量検出分解能、及びナゲット径の少なくとも一つの加工条件を含む
請求項1~3のいずれか1項記載の溶接システム。 the welding device is a resistance welder;
The welding system according to any one of claims 1 to 3, wherein the processing condition information includes at least one processing condition of a welding current, a welding pressure, a current application time, a welding method, a material of the workpiece, a thickness of the workpiece, a surface treatment of the workpiece, a combination condition of the workpiece, a sampling period , a displacement detection resolution, and a nugget diameter.
前記溶接装置によって予め実施された溶接の加工条件を含む加工条件情報の教師データと、前記加工条件情報に基づく溶接後に得られた溶接結果に関連する溶接結果情報の教師データと、前記加工条件情報の教師データ及び前記第1の記憶部から出力された前記モニタリング情報の教師データから特徴量情報として算出された補助変数の教師データに基づいて、前記補助変数の教師データから前記加工条件情報の教師データとの間の相関性を次元削減又は次元圧縮して抽象的に表現可能に算出された潜在変数の教師データとに基づき作成された溶接結果推定モデルと、潜在変数算出情報とを記憶する第2の記憶部と、
前記溶接装置に設定された加工条件を含む加工条件情報の推定用データと、前記第1の記憶部に記憶された前記モニタリング情報の推定用データから前記特徴量情報として算出された補助変数の推定用データと、前記第2の記憶部に記憶された前記潜在変数算出情報とに基づいて、前記補助変数の推定用データから前記加工条件情報の推定用データとの間の相関性を次元削減又は次元圧縮して抽象的に表現可能に算出された潜在変数の推定用データと、前記加工条件情報の推定用データとを前記第2の記憶部に記憶された前記溶接結果推定モデルに入力し、前記溶接装置で行われる溶接の溶接結果を推定し出力する溶接結果推定部と、を備える
溶接モニタ装置。 a first storage unit that stores monitoring information obtained by monitoring the progress of welding by a welding device that welds workpieces using a sensor;
a second storage unit that stores latent variable calculation information and a welding result estimation model created based on teacher data of processing condition information including processing conditions for welding previously performed by the welding device, teacher data of welding result information related to a welding result obtained after welding based on the processing condition information, and teacher data of latent variables calculated so as to be abstractly expressible by dimensionally reducing or dimensionally compressing a correlation between the teacher data of the auxiliary variables and the teacher data of the processing condition information based on teacher data of the auxiliary variables calculated as feature amount information from the teacher data of the processing condition information and the teacher data of the monitoring information output from the first storage unit;
a welding result estimation unit that inputs estimation data of machining condition information including machining conditions set in the welding device, estimation data of auxiliary variables calculated as the feature amount information from the estimation data of the monitoring information stored in the first storage unit, estimation data of latent variables calculated so as to be abstractly expressible by dimensionally reducing or dimensionally compressing a correlation between the estimation data of the auxiliary variables and the estimation data of the machining condition information, based on the estimation data of the auxiliary variables, which includes machining conditions set in the welding device, and the estimation data of the monitoring information stored in the first storage unit, and the latent variable calculation information stored in the second storage unit, and estimates and outputs a welding result of welding performed by the welding device.
前記溶接装置によって予め実施された溶接の加工条件を含む加工条件情報の教師データと、前記加工条件情報に基づく溶接後に得られた溶接結果に関連する溶接結果情報の教師データと、前記加工条件情報の教師データ及び前記第1の記憶部から出力された前記モニタリング情報の教師データから特徴量情報として算出された補助変数の教師データを次元削減又は次元圧縮した1次元又は2次元の情報として算出された潜在変数の教師データとに基づき作成された溶接結果推定モデルと、潜在変数算出情報とを記憶する第2の記憶部と、
前記第2の記憶部に記憶された前記潜在変数算出情報に基づいて、前記溶接装置に設定された加工条件を含む加工条件情報の推定用データと、前記第1の記憶部に記憶された前記モニタリング情報の推定用データから前記特徴量情報として算出された補助変数の推定用データとを次元削減又は次元圧縮した1次元又は2次元の情報として算出された潜在変数の推定用データと、前記加工条件情報の推定用データとを前記第2の記憶部に記憶された前記溶接結果推定モデルに入力し、前記溶接装置で行われる溶接の溶接結果を推定し出力する溶接結果推定部と、を備える
溶接モニタ装置。 a first storage unit that stores monitoring information obtained by monitoring the progress of welding by a welding device that welds workpieces using a sensor;
a second storage unit that stores latent variable calculation information and a welding result estimation model created based on teacher data of processing condition information including processing conditions for welding previously performed by the welding device, teacher data of welding result information related to a welding result obtained after welding based on the processing condition information, and teacher data of latent variables calculated as one-dimensional or two-dimensional information obtained by dimension-reducing or dimension-compressing teacher data of auxiliary variables calculated as feature amount information from the teacher data of the processing condition information and the teacher data of the monitoring information output from the first storage unit;
and a welding result estimation unit that inputs estimation data of latent variables calculated as one-dimensional or two-dimensional information obtained by dimension-reducing or dimension-compressing estimation data of machining condition information including machining conditions set in the welding device and estimation data of auxiliary variables calculated as the feature amount information from the estimation data of the monitoring information stored in the first storage unit based on the latent variable calculation information stored in the second storage unit, and the estimation data of the machining condition information to the welding result estimation model stored in the second storage unit, and estimates and outputs a welding result of welding performed by the welding device.
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170032281A1 (en) | 2015-07-29 | 2017-02-02 | Illinois Tool Works Inc. | System and Method to Facilitate Welding Software as a Service |
| JP2017164801A (en) | 2016-03-17 | 2017-09-21 | ファナック株式会社 | Mechanical learning device, laser processing system and mechanical learning method |
| JP2019188437A (en) | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 三菱重工業株式会社 | Device, method and program for controlling welding |
| JP6818970B1 (en) | 2020-05-20 | 2021-01-27 | 三菱電機株式会社 | Data creation device, machine learning system and machining state estimation system |
| WO2021186567A1 (en) | 2020-03-17 | 2021-09-23 | 三菱電機株式会社 | Laser processing system |
| CN113441827A (en) | 2021-07-19 | 2021-09-28 | 吉利汽车集团有限公司 | Automatic generation method and system for resistance spot welding technological parameters |
-
2021
- 2021-10-19 JP JP2021171196A patent/JP7752020B2/en active Active
-
2022
- 2022-10-12 WO PCT/JP2022/038121 patent/WO2023068146A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170032281A1 (en) | 2015-07-29 | 2017-02-02 | Illinois Tool Works Inc. | System and Method to Facilitate Welding Software as a Service |
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