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JP7780138B2 - AI evaluation method, AI evaluation device, and program for spot welds - Google Patents
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JP7780138B2 - AI evaluation method, AI evaluation device, and program for spot welds - Google Patents

AI evaluation method, AI evaluation device, and program for spot welds

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JP7780138B2 JP2021164350A JP2021164350A JP7780138B2 JP 7780138 B2 JP7780138 B2 JP 7780138B2 JP 2021164350 A JP2021164350 A JP 2021164350A JP 2021164350 A JP2021164350 A JP 2021164350A JP 7780138 B2 JP7780138 B2 JP 7780138B2
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Description

本発明は、二枚の板材を重ね合わせて両面から電極棒を加圧して挟持し、電圧を印加することにより溶接を行なうスポット溶接に関し、特にスポット溶接部の溶接強度や板材の材質,組成又はその結合状態等の状態を評価する、スポット溶接部のAI評価方法、AI評価装置及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to spot welding, in which two overlapping plate materials are sandwiched between electrodes and voltage is applied, and in particular to an AI evaluation method, device, and program for evaluating the weld strength of the spot weld, the material quality, composition, or bonding state of the plate materials, etc.

従来、例えば自動車製造等の金属製品製造の分野において、金属板を接合するための方法としてスポット溶接が広く採用されている。スポット溶接は、例えば図10及び図11に示すように、互いに接合すべき二枚の金属等から成る板材51,52を、接合領域53を重ねた状態で配置し、この接合領域53に対して上下から一対の電極棒54,55を加圧して当接させた状態で、双方の電極棒54,55間に電源56から電圧を印加する。
或いは図12に示すように、板材51側から電極棒54を当接し、板材52の溶接部から十分離れた位置に電極55を設置して、電極棒54を加圧し、板材51,52が溶接部53で接触している状態で電流を印加してもよい。これにより、一方の電極棒54から接合領域53を介して他方の電極棒55に向かって電流Iを流すことにより、当該接合領域53の双方の板材51,52が加熱溶融し、その後冷却されることにより、スポット溶接部が形成される。こうして、スポット溶接部によって双方の板材51,52が接合領域53にて互いに接合される。
10 and 11 , spot welding is a method widely used to join metal plates, for example, in the field of metal product manufacturing, such as automobile manufacturing. In spot welding, two metal plate materials 51 and 52 to be joined are arranged with a joint area 53 overlapping each other, and a pair of electrodes 54 and 55 are pressed against the joint area 53 from above and below, and a voltage is applied between the electrodes 54 and 55 from a power source 56.
12 , an electrode rod 54 may be placed in contact with the plate material 51, an electrode 55 may be placed at a position sufficiently distant from the welded portion of the plate material 52, and a current may be applied while the plate materials 51 and 52 are in contact at the welded portion 53. In this manner, current I is passed from one electrode rod 54 to the other electrode rod 55 through the joining region 53, thereby heating and melting both plate materials 51 and 52 in the joining region 53, and then cooling to form a spot weld. In this manner, both plate materials 51 and 52 are joined to each other at the joining region 53 by the spot weld.

ところで、スポット溶接部の溶接強度は、溶接失敗や溶接不十分等の種々の溶接不良によって低下することがある。このようなスポット溶接部における溶接強度の低下は、金属製品全体の強度低下を招くことになってしまう。 However, the weld strength of spot welds can be reduced by various welding defects, such as failed or insufficient welding. Such a reduction in weld strength at spot welds can lead to a reduction in the strength of the entire metal product.

これに対して、特許文献1には、磁界を生成する発信コイルと、スポット溶接の電極及び前記発信コイルによって生成された磁界を検査対象とするナゲットに集中させる磁路として使用される棒状部材と、前記ナゲットを透過した磁界に応じた誘導起電圧を生成する複数の受信コイルとを備え、前記発信コイルは前記棒状部材に巻回され、前記複数の受信コイルは前記発信コイルの外周部に巻回されるようにした電磁誘導型センサが開示されている。 In response to this, Patent Document 1 discloses an electromagnetic induction sensor that includes a transmitter coil that generates a magnetic field, a spot welding electrode, and a rod-shaped member used as a magnetic path to concentrate the magnetic field generated by the transmitter coil on the nugget being inspected, and multiple receiver coils that generate induced voltages in response to the magnetic field that has passed through the nugget, with the transmitter coil wound around the rod-shaped member and the multiple receiver coils wound around the outer periphery of the transmitter coil.

しかしながら、このような構成の電磁誘導型センサは、スポット溶接部の溶接の良,不良を評価するものであって、スポット溶接部の溶接強度を評価することはできない。 However, this type of electromagnetic induction sensor is only used to evaluate the quality of spot welds, and cannot evaluate the weld strength of spot welds.

特許第3317366号公報Patent No. 3317366

これに対して、スポット溶接部の溶接強度を評価するためには、試験片を作成して、試験片を用いて破壊試験を行なう方法がある。しかしながら、実際の金属製品では、多数のスポット溶接により金属板材の接合を行なうことが多く、実際の金属製品を破壊して溶接強度を評価することは困難である。このため、金属製品を破壊することなく、各スポット溶接部の溶接強度を評価することができれば、金属製品全体の強度を計算することが可能となり、製品の安全性の向上に貢献することができる。 In contrast, one method for evaluating the weld strength of spot welds is to create test specimens and use them for destructive testing. However, in actual metal products, metal plates are often joined using multiple spot welds, making it difficult to evaluate weld strength by destroying the actual metal product. Therefore, if the weld strength of each spot weld could be evaluated without destroying the metal product, it would be possible to calculate the strength of the entire metal product, which would contribute to improving product safety.

また、スポット溶接により接合する金属板材に関して、金属製品によってはその外観からは表面側の板材は見えるが、裏面側の板材は見えない場合がある。このような金属製品では裏面側の板材を視認することができないので、表面側及び裏面側の双方の板材が設計通りの板材であるか否かを確認することが困難である。さらに、双方の板材について、視認しただけではその材質はある程度確認することが可能であるが、各板材の状態、即ち正確な材質,組成やその結合状態を評価することは不可能である。 Furthermore, with regard to metal sheet materials joined by spot welding, depending on the metal product, the sheet material on the front side may be visible from the outside, but the sheet material on the back side may not be. In such metal products, the sheet material on the back side cannot be seen, making it difficult to confirm whether the sheet materials on both the front and back sides are as designed. Furthermore, while it is possible to ascertain the material of both sheet materials to some extent just by visual inspection, it is impossible to evaluate the condition of each sheet material, i.e., its exact material, composition, or bonding state.

本発明は、以上の点に鑑み、非破壊でスポット溶接部の評価対象である溶接強度,板材の状態等の目的変数を推定する、スポット溶接部のAI評価方法を提供することを目的としている。 In light of the above, the present invention aims to provide an AI evaluation method for spot welds that non-destructively estimates target variables for evaluating spot welds, such as weld strength and plate condition.

上記目的は、本発明によれば、評価すべきスポット溶接部に隣接して配置された励起コイルに対して複数の互いに異なる周波数の励起信号を印加して、当該スポット溶接部に交番磁界を発生させる第一の段階と、当該スポット溶接部の状態に応じて乱れる磁束により検出コイルに発生する検出信号を計測する第二の段階と、検出信号に基づいて当該スポット溶接部の状態を評価する第三の段階と、を含んでおり、第三の段階にて、前もって設定されたスポット溶接部の比較用データとなる評価対象の第1の目的変数の定量値と該スポット溶接部の評価対象の分類のための第2の目的変数の定量値と、第一の段階の励起信号及び第二の段階の検出信号との相関に関する相関データを用いて、第二の段階の検出信号に基づいて、スポット溶接部の評価対象の第1の目的変数及び第2の目的変数を推定するスポット溶接部のAI評価方法であって、第二の段階の検出信号から第一の段階の励起信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、測定データのうち、第1の目的変数及び第2の目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから、相関データとしての第1の目的変数を得る第1の評価式と、第2の目的変数に係る複数種類の分類を定義して、分類毎に相関データとしての評価式を定義し、次に、未知の実際の評価対象の相関データに関する各測定データに関して当該測定データに対応する分類を選択して、選択した分類に対応する第1の評価式により測定データから評価対象の第1の目的変数を推定するように構成され、スポット溶接部の評価対象の第1の目的変数が、当該スポット溶接部の溶接強度であり、スポット溶接部の評価対象の第2の目的変数が、当該スポット溶接部に係る表裏の各板材又はスポット溶接部の状態であることを特徴とする、スポット溶接部のAI評価方法により達成される。 The above object is achieved, according to the present invention, by an AI evaluation method for spot welds, which includes a first step of applying a plurality of excitation signals of different frequencies to an excitation coil arranged adjacent to a spot weld to be evaluated, thereby generating an alternating magnetic field at the spot weld; a second step of measuring a detection signal generated in a detection coil by magnetic flux that is disturbed in accordance with the state of the spot weld; and a third step of evaluating the state of the spot weld based on the detection signal, wherein in the third step, a first objective variable and a second objective variable of the spot weld to be evaluated are estimated based on the detection signal of the second step using a quantitative value of a first objective variable of the evaluation target, which serves as comparison data for the spot weld and which is set in advance, a quantitative value of a second objective variable for classifying the spot weld to be evaluated, and correlation data relating to the correlation between the excitation signal of the first step and the detection signal of the second step, and This is achieved by an AI evaluation method for spot welds, which is configured to obtain a complex amplitude ratio for a one-stage excitation signal as measurement data, and obtain a first objective variable as correlation data from the quantitative values of a first objective variable and a second objective variable in the measurement data and the complex amplitude ratio of the detection signal as comparison data corresponding to the quantitative values of the first objective variable and the second objective variable, define a plurality of types of classification related to the second objective variable, and define an evaluation formula for the correlation data for each classification, then select a classification corresponding to each measurement data related to the correlation data of an unknown actual evaluation target, and estimate the first objective variable of the evaluation target from the measurement data using the first evaluation formula corresponding to the selected classification, wherein the first objective variable of the evaluation target of the spot weld is the weld strength of the spot weld, and the second objective variable of the evaluation target of the spot weld is the state of each of the front and back plates of the spot weld or the spot weld.

上記構成において、スポット溶接部に係る表裏の板材の状態が、好ましくは、当該板材の材質,組成、組織又はその結合状態である。
スポット溶接部の評価対象の第2の目的変数を用いた分類により、第1の目的変数の評価式を選択することで第1の目的変数を推定してもよい。
前記第1の評価式と前記第2の分類に対応する評価式が、好ましくは、線形解析、PLS回帰分析、SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネットワーク、教師付きAI分析手法の何れかの分析手法を利用して、測定データを説明変数として定義する。
好ましくは、励起コイル及び検出コイルスポット溶接部の表面に沿って移動させてスポット溶接部を含む計測対象領域の複数の計測箇所で第一の段階及第二の段階による計測作業が行なわれる。
励起コイル及び検出コイルは、好ましくは計測対象領域の中心付近を通るようにスポット溶接部の表面に沿って一次元方向又は二次元方向に走査されて計測が行なわれる。
好ましくは、二次元方向の走査のうちスポット溶接部の中心に近い所定の回数の走査による検出信号に基づいて、第三の段階による評価が行なわれる。
励起信号は好ましくは5以上の互いに異なる周波数で生成される。励起信号は、好ましくは、最低周波数から最高周波数まで5倍から100倍程度の周波数帯域である。
上記の何れかに記載のAI評価方法を実行するAI評価装置であって、好ましくは、
コイルを有するセンサと、
評価対象に交番磁界を印加するためにコイルに入力する励起信号を周波数毎に生成し、生成した当該励起信号によりコイルから出力される検出信号を処理する計測部と、
複数の評価対象に関し、分析の目的変数の定量値とセンサ及び計測部との相関に関するデータを記憶する記憶部と、
計測部を用いて処理した検出信号に基づいて、記憶部に記憶されているデータを用いて、評価対象の目的変数を推定する推定部と、
を備えており、
推定部が、検出信号から信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、記憶部に記憶された異なる複数の評価対象の目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから、複数種類の分類を定義して、分類毎に評価式を定義し、
推定部が、各測定データに関して、当該測定データに対応する、スポット溶接部に係る表裏の各板材又はスポット溶接部の状態からなる分類を選択して、選択した分類に対応する評価式により、測定データから評価対象の目的変数であるスポット溶接部の溶接強度を推定することを特徴とする。
コンピュータを上記に記載のスポット溶接部のAI評価装置として機能させるプログラムであってもよい。
In the above-mentioned configuration, the state of the front and back plate materials related to the spot welded portion is preferably the material quality, composition, structure or bonding state of the plate materials.
The first objective variable may be estimated by selecting an evaluation formula for the first objective variable through classification of the spot welds to be evaluated using the second objective variable.
The first evaluation formula and the evaluation formula corresponding to the second classification preferably use any one of linear analysis, PLS regression analysis, SVM (Support Vector Machine), neural network, and supervised AI analysis methods to define measurement data as explanatory variables.
Preferably, the excitation coil and detection coil are moved along the surface of the spot weld , and measurement operations in the first and second stages are performed at a plurality of measurement points in the measurement target area including the spot weld .
The excitation coil and detection coil are preferably scanned in one or two dimensions along the surface of the spot weld so as to pass near the center of the measurement target area.
Preferably, the third stage of evaluation is performed based on detection signals from a predetermined number of scans near the center of the spot weld among the two-dimensional scans.
The excitation signal is preferably generated at five or more different frequencies, and preferably has a frequency band of about 5 to 100 times from the lowest frequency to the highest frequency.
An AI evaluation device that executes any of the AI evaluation methods described above, preferably
a sensor having a coil;
a measurement unit that generates excitation signals for each frequency to be input to a coil in order to apply an alternating magnetic field to an evaluation object, and processes detection signals output from the coil in response to the generated excitation signals;
a storage unit that stores data relating to correlations between quantitative values of objective variables of analysis and sensors and measurement units for a plurality of evaluation targets;
an estimation unit that estimates a response variable of an evaluation target using data stored in a storage unit based on a detection signal processed by the measurement unit;
It is equipped with
an estimation unit obtains a complex amplitude ratio for a signal from the detection signal as measurement data, defines a plurality of types of classifications based on the quantitative values of the objective variables of the plurality of different evaluation targets stored in the storage unit and the complex amplitude ratios of the detection signals as corresponding comparison data, and defines an evaluation formula for each classification;
The estimation unit selects, for each measurement data, a classification consisting of the state of each plate material on the front and back of the spot weld or the spot weld that corresponds to the measurement data, and estimates the welding strength of the spot weld, which is the objective variable to be evaluated, from the measurement data using an evaluation formula that corresponds to the selected classification.
The program may be one that causes a computer to function as the AI evaluation device for spot welds described above.

本発明によれば、非破壊で、スポット溶接部の評価対象である溶接強度,板材の状態等の目的変数を推定するスポット溶接部のAI評価方法を提供することができる。 The present invention provides an AI evaluation method for spot welds that non-destructively estimates target variables for evaluating spot welds, such as weld strength and the condition of the plate material.

本発明によるスポット溶接部のAI評価方法を実施するための評価装置の一例の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the overall configuration of an example of an evaluation device for implementing an AI evaluation method for spot welds according to the present invention; センサの別の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the configuration of the sensor. 図1の評価装置による評価方法を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow chart showing an evaluation method using the evaluation device of FIG. 1 . 図1の評価装置による評価方法の一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an evaluation method using the evaluation device of FIG. 1 . 図1の評価装置によるスポット溶接部の計測方法の一例を示す概略説明図である。2 is a schematic explanatory diagram showing an example of a method for measuring a spot weld using the evaluation device of FIG. 1 . FIG. 図1の評価装置によるスポット溶接部の計測方法の他の一例を示す概略説明図である。1. FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing another example of a method for measuring a spot weld using the evaluation device of FIG. 図1の評価装置によるスポット溶接部の計測方法のさらに他の一例を示す概略説明図である。FIG. 10 is a schematic explanatory diagram showing yet another example of a method for measuring a spot weld using the evaluation device of FIG. 1 . 実施例1のスポット溶接部の溶接強度の予測値と実測値との関係を示し、(A)は学習時、(B)は検証時を示す。1 shows the relationship between predicted and measured values of the welding strength of the spot welds in Example 1, where (A) shows the results at the time of learning and (B) shows the results at the time of verification. 実施例2のスポット溶接部の溶接強度の予測値と実測値との関係を示し、(A)は学習時、(B)は検証時を示す。10 shows the relationship between the predicted value and the actually measured value of the welding strength of the spot weld of Example 2, where (A) shows the time of learning and (B) shows the time of verification. 一般的なスポット溶接を示す概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing a general spot welding. 一般的なスポット溶接を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a typical spot welding. 一般的なスポット溶接の変形例を示す概略説明図である。FIG. 10 is a schematic explanatory diagram showing a modified example of a general spot welding.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明によるAI評価方法を実施するための評価装置の一実施例の構成を示し、図2はセンサ10の別の構成例を示す図である。図1に示すように、評価装置1は、センサ10と、計測部20と、データ処理部30と、から構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig. 1 shows the configuration of one embodiment of an evaluation device for implementing the AI evaluation method according to the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing another example of the configuration of a sensor 10. As shown in Fig. 1, the evaluation device 1 is composed of the sensor 10, a measurement unit 20, and a data processing unit 30.

センサ10は、コイルとしての励起コイル11及び検出コイル12と、磁路形成部13と、を備えている。センサ10は、外部磁界を遮断するために、例えば金属製の上端が開放したセンサ保持部14内に収容されていて、センサ保持部14内で図示しない非磁性の隙間充填物により支持されている。なお、センサ10は、計測時には評価対象の表面に対してセンサ保持部14の開放面14aが接するように上下逆転して配置される。 The sensor 10 comprises an excitation coil 11 and a detection coil 12, and a magnetic path forming section 13. To block external magnetic fields, the sensor 10 is housed in a sensor holder 14 made of, for example, metal, with an open top end, and is supported within the sensor holder 14 by a non-magnetic gap filler (not shown). During measurement, the sensor 10 is positioned upside down so that the open surface 14a of the sensor holder 14 is in contact with the surface of the object to be evaluated.

磁路形成部13は、例えば底部13aと円筒部13bと軸部13cとから成り、底部13aが円筒部13bと軸部13cとを支持して構成される。軸部13cには、励起コイル11と検出コイル12とが装着されている。磁路形成部13は、図示の形状に限らず上記の各部位を単独又は組み合わせた磁路形成部13としてもよい。センサ10は、励起コイル11及び磁路形成部13により構成される磁路に対して、検出コイル12が配置され、さらに計測時には評価対象であるスポット溶接部(後述)が近接して配置されるので、スポット溶接部の透磁率等に応じて検出コイル12で検出される信号に影響を与えることができる。上述したセンサ10は一つの構成例であって、同様な作用を有するものでもよく、例えば図1では、図示しない評価対象側に検出コイル12が配設されているが、図2に示すように、励磁コイル11と計測コイル12の位置関係を交換して励磁コイル11を計測コイル12の外側、つまり、評価対象41側に励起コイル11が設置するように構成されていてもよい。励起コイル11及び検出コイル12の位置関係は評価対象に応じて自由に設定することが可能である。 The magnetic path forming portion 13 is composed of, for example, a bottom portion 13a, a cylindrical portion 13b, and a shaft portion 13c, with the bottom portion 13a supporting the cylindrical portion 13b and the shaft portion 13c. The excitation coil 11 and detection coil 12 are attached to the shaft portion 13c. The magnetic path forming portion 13 is not limited to the shape shown in the figure, and may be composed of each of the above-mentioned portions alone or in combination. In the sensor 10, the detection coil 12 is placed relative to the magnetic path formed by the excitation coil 11 and the magnetic path forming portion 13. Furthermore, during measurement, the spot weld (described below) to be evaluated is placed nearby, so the signal detected by the detection coil 12 can be affected depending on the magnetic permeability of the spot weld, etc. The sensor 10 described above is one example configuration, and other configurations may have similar effects. For example, in Figure 1, the detection coil 12 is disposed on the side of the evaluation object (not shown), but as shown in Figure 2, the positional relationship between the excitation coil 11 and measurement coil 12 may be reversed so that the excitation coil 11 is disposed outside the measurement coil 12, i.e., on the side of the evaluation object 41. The positional relationship between the excitation coil 11 and detection coil 12 can be freely set depending on the evaluation object.

計測部20は、発振部21と信号処理部22と制御部23とを備える。発振部21は、或る周波数の信号を繰り返し発生すると共に、その信号の周波数を段階的に増減する。発振部21から発振した信号は、励起信号と参照信号とに分岐され、励起信号は励起コイル11に伝達されると共に、信号処理部22に参照信号として出力される。信号処理部22は、検出コイル12からの検出信号について発振部21からの参照信号を用いて励起信号に対する検出信号の時間的変化を算出する。その際、信号処理部22はフーリエ変換機能を有しており、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換する。また信号処理部22は、センサ10からの検出信号のデジタル化を行ない、データ処理部30に出力する。制御部23は、データ処理部30との間でデータ及び各種制御信号を入出力すると共に、発振部21及び信号処理部22を制御する。 The measurement unit 20 comprises an oscillator 21, a signal processing unit 22, and a control unit 23. The oscillator 21 repeatedly generates a signal of a certain frequency and increases or decreases the frequency of the signal in stages. The signal oscillated by the oscillator 21 is branched into an excitation signal and a reference signal. The excitation signal is transmitted to the excitation coil 11 and output to the signal processing unit 22 as a reference signal. The signal processing unit 22 calculates the temporal change in the detection signal relative to the excitation signal from the detection coil 12 using the reference signal from the oscillator 21. In this case, the signal processing unit 22 has a Fourier transform function and converts the time-axis signal into a frequency-axis signal. The signal processing unit 22 also digitizes the detection signal from the sensor 10 and outputs it to the data processing unit 30. The control unit 23 inputs and outputs data and various control signals to and from the data processing unit 30, and controls the oscillator 21 and the signal processing unit 22.

この場合、図2に示すように複数のセンサ10を使い、評価部20又はデータ処理部30に複数のセンサのデータの演算機能を付加してもよい。複数のセンサ10を用いることで、検出信号の四則演算、例えば2つのセンサ10の差分信号の取得等によるノイズ削減、検出信号レベルの強度の向上が実現できる。 In this case, as shown in Figure 2, multiple sensors 10 may be used, and the evaluation unit 20 or data processing unit 30 may be provided with a function for calculating data from multiple sensors. Using multiple sensors 10 makes it possible to perform arithmetic operations on the detection signals, such as obtaining the differential signal between two sensors 10, thereby reducing noise and improving the strength of the detection signal level.

この場合、データ処理部30は、信号処理部22で処理した検出信号についてのデジタルデータから評価対象の目的変数の推定を行なう。以下の説明では、評価対象をスポット溶接部とし、センサ10からの検出信号である測定データを説明変数とし、第1の目的変数を溶接強度とし、第2の目的変数をスポット溶接部の材質として、第1の目的変数の溶接強度と、第2の目的変数の材質の推定を行なうものとして説明する。
データ処理部30は、制御部23とのインターフェースをする入出力インターフェース部31と、主記憶装置及び補助記憶装置を備える記憶装置32と、四則演算等の演算処理を行なう演算装置と、記憶装置及び演算装置を制御する制御装置と、を備えるコンピュータで構成され、データ処理プログラムが補助記憶装置に格納されており、データ処理プログラムが演算装置に展開されて実行されることにより、データ処理部30は、図1に示す記憶部33及び推定部34を機能的に備える。なお、AI評価(Artificial Intelligence、人工知能と呼ばれている)とは、データ処理部30で実行される計算手法やアルゴリズムにより説明変数から目的変数の推定を示すものである。
In this case, data processing unit 30 estimates the objective variable of the evaluation object from the digital data of the detection signal processed by signal processing unit 22. In the following explanation, the evaluation object is the spot weld, the measurement data that is the detection signal from sensor 10 is the explanatory variable, the first objective variable is the weld strength, and the second objective variable is the material of the spot weld, and the explanation will be given assuming that the weld strength as the first objective variable and the material as the second objective variable are estimated.
The data processing unit 30 is composed of a computer including an input/output interface unit 31 that interfaces with the control unit 23, a storage unit 32 including a main storage unit and an auxiliary storage unit, a calculation unit that performs arithmetic operations such as arithmetic operations, and a control unit that controls the storage unit and the calculation unit, and a data processing program is stored in the auxiliary storage unit.When the data processing program is deployed and executed in the calculation unit, the data processing unit 30 functionally includes a storage unit 33 and an estimation unit 34 shown in Fig. 1. Note that AI evaluation (also called artificial intelligence) refers to the estimation of a target variable from an explanatory variable using a calculation method or algorithm executed in the data processing unit 30.

記憶部33は、評価対象に関し、目的変数の定量値とセンサ10及び計測部20を用いて計測した処理後の検出信号から求めた評価対象の目的変数の推定値との相関に関するデータを記憶する。推定部34は、評価対象に対してセンサ10により交番磁界を印加し、計測部20を用いて処理した検出信号に基づいて記憶部33に記憶されているデータを用いて、評価対象の溶接強度を推定する。 The memory unit 33 stores data relating to the correlation between the quantitative value of the objective variable for the evaluation object and the estimated value of the objective variable for the evaluation object obtained from the processed detection signal measured using the sensor 10 and the measurement unit 20. The estimation unit 34 applies an alternating magnetic field to the evaluation object using the sensor 10, and estimates the weld strength of the evaluation object using the data stored in the memory unit 33 based on the detection signal processed using the measurement unit 20.

推定部34では、予め求めておいた評価対象の目的変数としての溶接強度等の定量値を利用して、例えば、溶接強度を以下の分析方法に従って評価することができる。図3に示すように、スポット溶接部の溶接強度の評価は以下のように行なわれる。 The estimation unit 34 can evaluate the weld strength, for example, according to the following analysis method, using a quantitative value such as the weld strength as the objective variable of the evaluation target that has been obtained in advance. As shown in Figure 3, the weld strength of a spot weld is evaluated as follows.

(ステップST1)
予め用意した試験片を用いた比較用データの取得について説明する。試験片は、次のように準備する。例えば鋼板、アルミニウム板からなる板材51,52を種々の条件でスポット溶接をして、材料と溶接強度が異なる複数の試験片を作製する。
(Step ST1)
The acquisition of comparison data using pre-prepared test pieces will now be described. The test pieces are prepared as follows: For example, plate materials 51 and 52 made of steel and aluminum plates are spot-welded under various conditions to produce a plurality of test pieces with different materials and weld strengths.

(ステップST2)
ステップST2において、上記した材質及び溶接強度が異なる複数の試験片を、後述するAI評価方法により、具体的にはセンサ10で測定する所定の周波数範囲の複素振幅と位相からなる比較用データ42として取得する。これらの複数の試験片を、引っ張り試験又は十字引っ張り試験等の公知の方法で測定して、試験片毎の溶接強度を取得する。
これらの比較用データ42は、上述の第1の目的変数に係るスポット溶接部の溶接強度を従来の定量的な評価方法等で測定した定量値と、分類が必要となる、スポット溶接により溶接されるべき板材の材質や特性を有している第2の目的変数に係るデータである。比較用データ42は、スポット溶接部の溶接強度と材質の情報と紐づけられて記憶部33のデータベースに格納される。
(Step ST2)
In step ST2, a plurality of test pieces having different materials and welding strengths are subjected to an AI evaluation method described below, specifically, comparison data 42 consisting of complex amplitudes and phases in a predetermined frequency range measured by the sensor 10. These plurality of test pieces are measured by a known method such as a tensile test or a cross tensile test, and the welding strength of each test piece is obtained.
The comparison data 42 includes quantitative values of the weld strength of the spot welds, which are related to the first objective variable, measured using a conventional quantitative evaluation method, and data related to the second objective variable, which includes the material and characteristics of the plate material to be spot welded, which require classification. The comparison data 42 is linked to information on the weld strength and material of the spot welds and stored in a database in the storage unit 33.

(ステップST3(事前学習))
ステップST1及びステップST2で取得した試験片の定量値と取得した比較用データ43を用いて、第1の目的変数を得る第1の評価式45及び第2の目的変数を得る第2の評価式46を作成する。評価式46は分類44の項目毎にそれぞれ作成する。ステップST3は、事前学習とも呼ぶステップである。
(Step ST3 (pre-learning))
A first evaluation formula 45 for obtaining a first objective variable and a second evaluation formula 46 for obtaining a second objective variable are created using the quantitative values of the test piece obtained in steps ST1 and ST2 and the obtained comparison data 43. The evaluation formulas 46 are created for each item in the classification 44. Step ST3 is a step also called pre-learning.

ここで、強度用の第1の目的変数に係る第1の評価式45、材料毎の分類用のための第2の目的変数に係る第2の評価式46は、線形解析、SVM(Support Vector Machine)、PLS回帰分析、ニューラルネットワーク及び教師付きAI分析手法の何れかの分析手法を利用して作成される。第1の目的変数と第2の目的変数について、同じ手法を用いても異なる手法を用いても良いが、ステップST1及びステップST2で得た一つのデータを利用する。これらの事前学習した比較用データ43に基づいて評価式が容易に且つ正確に定義され得る。ここまでが、事前の準備となる。 Here, the first evaluation formula 45 related to the first objective variable for strength and the second evaluation formula 46 related to the second objective variable for material classification are created using any of the following analytical methods: linear analysis, SVM (Support Vector Machine), PLS regression analysis, neural network, and supervised AI analysis. The same or different methods may be used for the first objective variable and the second objective variable, but a single piece of data obtained in steps ST1 and ST2 is used. The evaluation formula can be easily and accurately defined based on this pre-trained comparison data 43. This completes the preliminary preparation.

(ステップST4)
次に、実際の評価の過程に移る。スポット溶接部の溶接強度及び用いる材質が未知の実際の評価対象41を、ステップST2の試験片と同様に、センサ10により所定の周波数範囲の複素振幅と位相からなる測定データ47として取得する。
(Step ST4)
Next, the actual evaluation process begins. Similar to the test piece in step ST2, measurement data 47 consisting of complex amplitude and phase in a predetermined frequency range is acquired from the actual evaluation target 41, whose weld strength and material are unknown.

(ステップST5及びステップST6)
ステップST5において、測定データ47の分類を行うか否かの選択をし、測定データ47の分類を行う場合にはステップST6において分類を行う。測定データ47の分類をしない場合(NO)にはステップST7に進む。
(Steps ST5 and ST6)
In step ST5, it is selected whether or not to classify the measurement data 47. If the measurement data 47 is to be classified, the classification is carried out in step ST6. If the measurement data 47 is not to be classified (NO), the process proceeds to step ST7.

(ステップST6)
具体的には、ステップST6にて、測定データ47を、第2の目的変数用の第2の評価式46により材質の分類の選択を行う。例えば、第1の評価式46による分類により2枚の鋼板からなる板材51,52のスポット溶接をした測定データ47の分類を判断する。分類の結果から、測定データ47から例えば鋼板同士のだけの実際の評価対象41を選択してもよい。
(Step ST6)
Specifically, in step ST6, the measurement data 47 is subjected to material classification selection using the second evaluation formula 46 for the second objective variable. For example, the classification of the measurement data 47 of spot welding of plate materials 51, 52 made of two steel plates is determined using classification using the first evaluation formula 46. From the classification results, an actual evaluation target 41 consisting of only steel plates may be selected from the measurement data 47.

(ステップST7)
ステップST6の分類の後、第1の目的変数用の第1の評価式45を選択して、スポット溶接部の強度を推定するか否かを選択する。
(Step ST7)
After classification in step ST6, a first evaluation formula 45 for the first objective variable is selected to determine whether or not to estimate the strength of the spot weld.

(ステップST8)
ステップST7にてスポット溶接部の強度を推定する場合には、ステップST8にて、第1の評価式46による分類の結果を用いて、例えば鋼板だけの評価対象41を、第1の目的変数用の第1の評価式45を選択して計測データ47を用いた演算を行い、スポット溶接部の溶接強度を推定し、ステップST9にて分類及び溶接強度の推定値を確定して終了することができる。
(Step ST8)
When estimating the strength of the spot weld in step ST7, in step ST8, the results of classification using first evaluation formula 46 are used to estimate the welding strength of the spot weld, for example, for an evaluation object 41 consisting only of a steel plate, by selecting first evaluation formula 45 for the first objective variable and performing calculations using measurement data 47, and in step ST9, the classification and the estimated value of the welding strength are confirmed, thereby completing the process.

(ステップST10)
上記のステップST5にて、測定データ47の分類を行わない選択、つまり、測定データ47が2枚の鋼板からなる板材51,52のスポット溶接部のみである場合、即ち、評価対象41が鉄である、即ち一意に決まっている場合には第1の評価式46の演算による分類は不要であり、ステップST10にてステップST7に進み、ステップST7にてスポット溶接部の溶接強度を推定してもよい。
(Step ST10)
In step ST5 above, if the selection is made not to classify the measurement data 47, that is, if the measurement data 47 is only of the spot welds of the plate materials 51, 52 consisting of two steel plates, that is, if the evaluation object 41 is iron, that is, is uniquely determined, classification by calculation of the first evaluation formula 46 is not necessary, and the process proceeds to step ST7 in step ST10, and the welding strength of the spot welds can be estimated in step ST7.

(ステップST11)
ステップST7にてスポット溶接部の強度の取得が不要で、用いる材質の分類のみを得たい場合には、ステップST8の第1の評価式45による溶接強度を取得するための演算による推定は不要となるので、ステップST5にて測定データ47を第1の評価式46により材質を分類したまま、ステップST7にてステップST9に進み分類の推定値を確定して終了すればよい。
(Step ST11)
If it is not necessary to obtain the strength of the spot weld in step ST7 and it is only desired to obtain the classification of the material used, then there is no need to perform the calculation to estimate the weld strength using first evaluation formula 45 in step ST8. Therefore, it is sufficient to leave the measurement data 47 classified into materials using first evaluation formula 46 in step ST5, proceed to step ST9 in step ST7, and confirm the estimated value of the classification, thereby ending the process.

ステップST2の比較データ43及びステップST4における評価対象41は、センサ10で測定するスポット溶接部であり、その目的変数としては、溶接強度、スポット溶接で接合される表裏の板材の状態、例えば材質,組成又はその結合状態が挙げられる。 The comparison data 43 in step ST2 and the evaluation object 41 in step ST4 are the spot welds measured by the sensor 10, and the objective variables include the weld strength and the condition of the front and back plates joined by the spot weld, such as the material, composition, or bonding state.

ステップST2における比較用データ43は、例えば目的変数が溶接強度の場合には引っ張り強度が定量値となる。以下に、評価対象41をスポット溶接部とし、目的変数を溶接強度としたときの推定部34による推定について詳細に説明する。 In step ST2, the comparison data 43 is, for example, the quantitative value of tensile strength when the objective variable is weld strength. Below, we will explain in detail the estimation by the estimation unit 34 when the evaluation object 41 is a spot weld and the objective variable is weld strength.

なお、推定部34は溶接強度だけではなく、スポット溶接部に係る表裏の各板材の状態の推定を行なうこともできる。ここで、板材の状態として、例えば板材の材質,組成又はその結合状態等の推定が可能である。 In addition to the weld strength, the estimation unit 34 can also estimate the condition of the front and back plates of the spot weld. Here, the condition of the plates can be estimated, for example, by the material, composition, or bonding state of the plates.

上記構成によれば、スポット溶接部の溶接強度又はスポット溶接部に係る表裏の板材の状態を、当該スポット溶接部を含む製品等を破壊することなく正確に予測することができる。特に裏面側の外部から見えない板材に関して、その材質,組成又はその結合状態を、当該スポット溶接部を含む製品等を破壊することなく正確に予測することができると共に、例えば設計通りの板材が正しく使用されているか否かを判断することができる。 The above configuration makes it possible to accurately predict the weld strength of a spot weld or the condition of the plate materials on the front and back of the spot weld without destroying the product or other item containing the spot weld. In particular, for plate materials on the back side that cannot be seen from the outside, the material, composition, and bonding state can be accurately predicted without destroying the product or other item containing the spot weld, and it can also be used to determine, for example, whether the plate material is being used correctly as designed.

推定部34において、計測部20から出力された処理後の検出信号の実部と虚部、又は複素振幅比、検出信号の周波数に関する振幅又は位相差の一次微分値又は二次微分値等をパラメータとして回帰分析及び推定を行なう。以下の説明では、処理後の検出信号の実部と虚部、又は複素振幅比をパラメータとして説明する。
推定部34は、スポット溶接部に関し、溶接強度の定量値とセンサ10により交番磁界を印加し、計測部20を用いて処理した検出信号とから、PLS回帰分析やAIによる分析をして記録部33に記憶するデータを生成する。このことから、推定部34はAI分析部と呼んでもよい。
The estimation unit 34 performs regression analysis and estimation using as parameters the real and imaginary parts of the processed detection signal output from the measurement unit 20, or the complex amplitude ratio, or the first or second derivative value of the amplitude or phase difference related to the frequency of the detection signal, etc. In the following explanation, the real and imaginary parts of the processed detection signal, or the complex amplitude ratio, are used as parameters.
The estimation unit 34 performs PLS regression analysis or AI analysis on the spot welds based on the quantitative values of the weld strength and the detection signals generated by applying an alternating magnetic field using the sensor 10 and processing the detection signals using the measurement unit 20, and generates data to be stored in the recording unit 33. For this reason, the estimation unit 34 may also be called an AI analysis unit.

(AI評価方法)
評価装置1を用いたスポット溶接部のAI評価方法を説明する。
この方法では、
評価すべきスポット溶接部に隣接して配置された励起コイル11に対して、複数の互いに異なる周波数の励起信号を印加して、当該スポット溶接部に交番磁界を発生させる第一の段階と、
当該スポット溶接部の状態に応じて乱れる磁束により検出コイル12に発生する検出信号を計測する第二の段階と、
検出信号に基づいて当該スポット溶接部の状態を評価する第三の段階と、を含む。
第三の段階では、前もって設定されたスポット溶接部の評価対象の目的変数の定量値と第一の段階の励起信号及び第二の段階の検出信号との相関に関する相関データを用い、第二の段階の検出信号に基づいてスポット溶接部の評価対象の目的変数を推定する。
(AI evaluation method)
A method for AI evaluation of spot welds using the evaluation device 1 will be described.
in this way,
a first step of applying excitation signals of different frequencies to an excitation coil (11) positioned adjacent to a spot weld to be evaluated to generate an alternating magnetic field at the spot weld;
a second step of measuring a detection signal generated in the detection coil 12 by magnetic flux disturbances according to the state of the spot weld;
and a third step of evaluating the condition of the spot weld based on the detection signal.
In the third stage, correlation data relating to the correlation between the quantitative value of the target variable of the spot weld that is set in advance and the excitation signal of the first stage and the detection signal of the second stage is used to estimate the target variable of the spot weld based on the detection signal of the second stage.

具体的には、第二の段階において、検出信号から第一の段階の励起信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、測定データのうち、目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから複数種類の分類を定義して、分類毎に相関データとしての評価式を定義し、さらに、各測定データに関して当該測定データに対応する分類を選択し、選択した分類に対応する評価式により測定データから評価対象の目的変数を推定する。 Specifically, in the second stage, the complex amplitude ratio of the detection signal to the excitation signal from the first stage is obtained as measurement data. Among the measurement data, multiple classifications are defined based on the quantitative values of the objective variable and the complex amplitude ratios of the detection signal as corresponding comparison data. An evaluation formula is defined as correlation data for each classification. Furthermore, for each piece of measurement data, a classification corresponding to that measurement data is selected, and the objective variable to be evaluated is estimated from the measurement data using the evaluation formula corresponding to the selected classification.

本発明のAI評価方法によれば、測定データに関して、先ず評価対象の溶接強度や板材の状態等の目的変数の定量値と対応する比較用データと比較することにより複数種類の分類を定義し、分類毎に評価式を定義する。そして、各測定データに関して対応する分類を選択し、選択した分類に対応する評価式により当該測定データから評価対象の目的変数としての溶接強度や板材の状態を評価する。
従って、スポット溶接部における溶接強度や板材の状態、特に裏面側の見えない板材の状態を評価することによって、スポット溶接部を含む当該金属製品を破壊することなく、そのスポット溶接部の溶接強度を高精度で予測することができると共に、溶接強度に合わせてスポット溶接部の散り,溶接不十分や溶接不良も予測することができる。
According to the AI evaluation method of the present invention, first, a plurality of types of classifications are defined for measurement data by comparing quantitative values of objective variables such as the weld strength or plate condition of the evaluation target with corresponding comparison data, and an evaluation formula is defined for each classification. Then, a corresponding classification is selected for each measurement data, and the weld strength or plate condition as the objective variables of the evaluation target are evaluated from the measurement data using the evaluation formula corresponding to the selected classification.
Therefore, by evaluating the weld strength and plate condition at the spot weld, particularly the condition of the plate on the back side that cannot be seen, it is possible to predict the weld strength of the spot weld with high accuracy without destroying the metal product containing the spot weld, and it is also possible to predict expulsion, insufficient welding, and poor welding of the spot weld in accordance with the weld strength.

さらに、測定データを利用して分類を定義し、また相関データを生成することができるので、分類を定義するためのデータや相関データを作成するためのデータを測定データとは別に取得する必要がなく、処理が単純化され得る。また、測定データを評価する前に、当該測定データを振り分けるべき分類を選択し、選択された分類に対応する評価式により当該測定データの評価を行なうので、当該測定データの評価をより正確に行なうことが可能となる。 Furthermore, because measurement data can be used to define classifications and generate correlation data, there is no need to obtain data for defining classifications or data for creating correlation data separately from the measurement data, simplifying processing. Furthermore, before evaluating the measurement data, a classification to which the measurement data should be assigned is selected, and the measurement data is evaluated using an evaluation formula corresponding to the selected classification, allowing for more accurate evaluation of the measurement data.

(溶接強度評価方法)
次に、溶接強度の評価装置1を用いた溶接強度評価方法について説明する。
先ず、一つ又は複数のスポット溶接部を準備する。そして、各スポット溶接部について、例えば公知の方法により溶接強度の定量値を求める。
(Welding strength evaluation method)
Next, a weld strength evaluation method using the weld strength evaluation device 1 will be described.
First, one or more spot welds are prepared, and then the quantitative value of the weld strength of each spot weld is determined by, for example, a known method.

評価装置1のセンサ10を、評価すべきスポット溶接部に対して当接させ、その表面に沿って走査しながら、各計測点にてそれぞれ以下の計測作業を行なう。即ち、制御部23の制御の下、発振部21から指定の周波数範囲、例えば3~100倍又は5~100程度、例えば1kHz~100kHz程度において任意の間隔周波数(例えば数kHz)毎に周波数を段階的に増加させながら、各周波数の信号を発振し、検出コイル12により検出した信号を信号処理部22により処理し、デジタル信号に変換し、データ処理部30に出力する。推定部34において、信号処理部22から出力された処理後の検出信号と溶接強度の定量値との間の相関関係を求め、PLS回帰分析を行なう。その結果を記憶部33に記憶しておく。その際、検出信号の実部及び虚部のみ又は複素振幅比をパラメータとして回帰分析及び推定を行なう。 The sensor 10 of the evaluation device 1 is brought into contact with the spot weld to be evaluated and scanned along its surface, performing the following measurement at each measurement point. Specifically, under the control of the control unit 23, the oscillator 21 generates a signal at each frequency while gradually increasing the frequency at intervals of a given frequency (e.g., several kHz) within a specified frequency range, e.g., approximately 3 to 100 times or 5 to 100 times, e.g., approximately 1 kHz to 100 kHz. The signal detected by the detection coil 12 is processed by the signal processing unit 22, converted into a digital signal, and output to the data processing unit 30. The estimation unit 34 determines the correlation between the processed detection signal output from the signal processing unit 22 and the quantitative value of the weld strength, and performs a PLS regression analysis. The results are stored in the memory unit 33. Regression analysis and estimation are performed using only the real and imaginary parts of the detection signal, or the complex amplitude ratio, as parameters.

上記構成によれば複数、特に5種類以上の互いに異なる複数の周波数の励起信号を使用して評価対象の評価を行なうことで、種々の周波数の励起信号の伝播特性の差異により、スポット溶接部の種々の深さにおける評価対象の目的変数を推定することができる。従って、板材の厚さや材質に関わらず常により正確な評価対象の評価を行なうことができる。即ち、各計測点の位置情報及び各計測点での深さ方向の内部情報に基づいて、ニューラルネットワークによる学習効果によって測定データによる予測値と実測値との相関関係を取得することができる。その際、スポット溶接に係る板材の厚さや材質によって周波数毎の測定データが変化するので、測定データの振幅や位相の変化を確実に検出するために、複数、好ましくは5種類以上の互いに異なる複数の周波数の励起信号を使用する。 With the above configuration, the evaluation target is evaluated using excitation signals of multiple, preferably five or more, different frequencies. By using the differences in the propagation characteristics of the excitation signals of various frequencies, the objective variable of the evaluation target at various depths in the spot weld can be estimated. This allows for consistently more accurate evaluation of the evaluation target, regardless of the thickness or material of the plate. That is, based on the positional information of each measurement point and the internal information in the depth direction at each measurement point, the learning effect of the neural network allows for the correlation between predicted values and actual measured values based on the measurement data. Since the measurement data for each frequency varies depending on the thickness and material of the plate used in the spot weld, excitation signals of multiple, preferably five or more, different frequencies are used to reliably detect changes in the amplitude and phase of the measurement data.

ここで、上述したセンサ10のスポット溶接部に対する走査は、図5に示すように、スポット溶接部57を含む表面側の板材51の表面に沿って二次元方向、即ちX-Y方向に行なわれる。走査範囲は、スポット溶接部57の大きさ(推定のナゲット寸法)より大きめとする。例えば、スポット溶接部57の直径が8mm程度の場合には、走査範囲はX方向及びY方向にそれぞれ10mm程度とする。そして、X方向に所謂一軸走査を行ないながら、センサ10の内径より小さい間隔の計測点で、例えばセンサ10の内径が2mm程度の場合には、1mm程度の間隔の計測点で計測作業が行なわれる。
ここで、X方向の一つの走査が終わった後、Y方向に所定間隔だけずらして再びX方向にセンサ10を走査し、所定間隔の計測点毎に前述した計測作業が行なわれる。
As shown in FIG. 5 , the above-described scanning of the spot weld with the sensor 10 is performed in two dimensions, i.e., in the X-Y direction, along the surface of the front-side plate material 51 including the spot weld 57. The scanning range is set to be larger than the size of the spot weld 57 (estimated nugget dimensions). For example, if the diameter of the spot weld 57 is approximately 8 mm, the scanning range is set to approximately 10 mm in each of the X and Y directions. Then, while performing so-called uniaxial scanning in the X direction, measurement is performed at measurement points spaced apart at intervals smaller than the inner diameter of the sensor 10; for example, if the inner diameter of the sensor 10 is approximately 2 mm, measurement is performed at measurement points spaced apart at intervals of approximately 1 mm.
After one scan in the X direction is completed, the sensor 10 is shifted in the Y direction by a predetermined interval and scanned again in the X direction, and the above-mentioned measurement work is carried out for each measurement point at a predetermined interval.

ここで、スポット溶接部57に対するセンサ10の走査は、図5に示すように、X-Y方向に、即ちX方向に沿ってライン状に、且つY方向に所定間隔だけ互いにずれて複数本行なわれ、場合によっては、複数本の走査結果のうちスポット溶接部57の中心付近を通る二本の走査結果を抽出して、計測点が空間的に拡大された状態で計測及び評価が行なわれているが、これに限らず、当該スポット溶接部57に関してランダムに複数箇所の計測点で計測及び評価が行なわれるようにしてもよい。これにより、励起コイル11及び検出コイル12の二次元方向の走査によって得られる複数本の一次元方向の走査のうち、最もスポット溶接部の中心に近い箇所の所定の回数の走査、例えば、一回分又は二回分の走査による検出信号に基づいて評価が行なわれることにより、スポット溶接部57の中心付近の評価が確実に行なわれることになる。また、図6に示すように、スポット溶接部57の中心を通るようなX方向の1ラインの走査、つまり、一次元方向の走査により得られた測定データに基づいて評価が行なわれるようにしてもよい。
さらに、スポット溶接57に係る板材の状態、即ち材質,組成又はその結合状態を評価するような場合には、図7に示すように、スポット溶接部57の間の領域に対してセンサ10を走査するようにしてもよい。これにより、スポット溶接部57の影響を受けることなく板材51,52に関する測定データが得られ、より正確に板材の状態を評価することができる。
Here, as shown in FIG. 5 , the spot weld 57 is scanned by the sensor 10 in the X-Y direction, i.e., multiple lines along the X direction offset from each other by a predetermined distance in the Y direction. In some cases, two scan results passing near the center of the spot weld 57 are extracted from the multiple scan results, and measurement and evaluation are performed with the measurement points spatially expanded. However, this is not limiting, and measurement and evaluation may be performed at multiple measurement points randomly on the spot weld 57. In this way, evaluation is performed based on detection signals from a predetermined number of scans (e.g., one or two scans) of the multiple one-dimensional scans obtained by the two-dimensional scans of the excitation coil 11 and the detection coil 12 at the location closest to the center of the spot weld, thereby ensuring accurate evaluation of the vicinity of the center of the spot weld 57. Alternatively, as shown in FIG. 6 , evaluation may be performed based on measurement data obtained by a single line scan in the X direction passing through the center of the spot weld 57, i.e., a one-dimensional scan.
Furthermore, when evaluating the condition of the plate materials related to the spot welds 57, i.e., the material quality, composition, or bonding condition thereof, the sensor 10 may be configured to scan the area between the spot welds 57, as shown in Fig. 7. This allows measurement data on the plate materials 51, 52 to be obtained without being affected by the spot welds 57, enabling a more accurate evaluation of the plate conditions.

評価対象であるスポット溶接部57について、同様に、センサ10を当該スポット溶接部57に当接させ、制御部23の制御の下、発振部21から指定の周波数範囲(例えば1kHz~100kHz程度)において任意の間隔周波数(例えば数kHz)毎に周波数を段階的に増加させながら各周波数の信号を発振し、励起コイル11に出力する。各周波数の信号毎に、検出コイル12で検出した信号を信号処理部22により処理してデジタル信号に変換し、データ処理部30に出力する。推定部34において、信号処理部22から出力された処理後の検出信号と記憶部33に記憶されているデータとに基づいて、評価対象となるスポット溶接部57の溶接強度を推定する。
なお、例えばn段階の評価を行なう場合には、走査範囲としては、最終的な目標精度やスポット溶接部57の幅等の寸法に応じてデータ数を増やす必要がある。データ数は空間的には走査範囲の画像化と板材の表皮深さ等を考慮して、少なくともn個以上の周波数で計測を行なうことが好ましい。
上記構成によれば、評価すべきスポット溶接部57に関して、複数の計測箇所でそれぞれ評価を行なうことにより、スポット溶接部57全体の溶接強度や板材の状態を評価することができるので、より高精度でスポット溶接部57の状態を評価することができる。励起コイル11及び検出コイル12を一次元方向又は二次元方向に走査することにより、スポット溶接部57に対して複数の計測箇所での計測が効率的に行なわれる。
Similarly, for spot weld 57 to be evaluated, sensor 10 is brought into contact with spot weld 57, and under the control of control unit 23, oscillator 21 oscillates signals at each frequency while increasing the frequency stepwise at any interval (e.g., several kHz) within a specified frequency range (e.g., approximately 1 kHz to 100 kHz), and outputs the signals to excitation coil 11. For each signal frequency, signals detected by detection coil 12 are processed by signal processing unit 22 and converted into digital signals, which are then output to data processing unit 30. Estimation unit 34 estimates the weld strength of spot weld 57 to be evaluated based on the processed detection signals output from signal processing unit 22 and the data stored in memory unit 33.
For example, when performing n-level evaluation, the number of data points for the scanning range must be increased depending on the final target accuracy and dimensions such as the width of spot weld 57. The number of data points is preferably determined by taking into consideration spatial imaging of the scanning range and the skin depth of the plate material, and is measured at at least n frequencies.
According to the above configuration, by performing evaluations at multiple measurement locations on spot weld 57 to be evaluated, it is possible to evaluate the weld strength and the condition of the plate material of spot weld 57 as a whole, thereby enabling a more accurate evaluation of the condition of spot weld 57. By scanning excitation coil 11 and detection coil 12 in one or two dimensions, measurement of spot weld 57 can be efficiently performed at multiple measurement locations.

推定部34では、評価対象であるスポット溶接部57について、計測部20からの処理後の検出信号の実部及び虚部のみをパラメータとしてAI評価及び推定を行なう。AI評価は、上述の線形解析、SVM、PLS回帰分析、機械学習としてニューラルネットワーク及び教師付きAI分析手法等の何れかの分析手法を用い、データ処理部30において、記憶装置32に格納された溶接強度の第1の目的変数に係る第1の評価式45及び材質の第2の目的変数に係る第2の評価式46を演算するプログラムにより、推定部34により実行されることを意味している。
以下、溶接強度を推定する方法について説明する。
即ち、溶接強度の複素数表示の推定値(f’)は、以下のように表される。
溶接強度の推定値=f’(Real(eout/ein),Ima(eout/ein))
ここで、Real(eout/ein)は励起信号(ein)に対する検出信号(eout)の実部であり、Ima(eout/ein)は励起信号(ein)に対する検出信号(eout)の虚部である。ここでは、励起信号に対する検出信号を実部と虚部で表される複素数表示としているが、同じ複素量を表すものであれば絶対振幅と位相で表示するものであってもよい。
推定部34は、各板材による溶接強度の定量値と、センサ10により交番磁界を印加し、計測部20を用いて処理した検出信号と、からPLA回帰等のAI評価をして記憶部33に記憶するデータを生成する。
Estimation unit 34 performs AI evaluation and estimation for spot weld 57, which is the evaluation target, using as parameters only the real and imaginary parts of the processed detection signal from measurement unit 20. The AI evaluation is performed by estimation unit 34 using any of the above-mentioned analysis methods, such as linear analysis, SVM, PLS regression analysis, and machine learning such as neural networks and supervised AI analysis methods, in data processing unit 30, using a program that calculates first evaluation formula 45 related to the first objective variable of weld strength and second evaluation formula 46 related to the second objective variable of material, both stored in storage device 32.
A method for estimating the weld strength will be described below.
That is, the estimated value (f') of the weld strength expressed as a complex number is expressed as follows:
Estimated weld strength = f'(Real(e out /e in ), Ima(e out /e in ))
Here, Real(e out /e in ) is the real part of the detection signal (e out ) for the excitation signal (e in ), and Ima(e out /e in ) is the imaginary part of the detection signal (e out ) for the excitation signal (e in ). Here, the detection signal for the excitation signal is expressed as a complex number represented by a real part and an imaginary part, but it may also be expressed by absolute amplitude and phase as long as it represents the same complex quantity.
The estimation unit 34 performs AI evaluation such as PLA regression based on the quantitative values of the welding strength of each plate material and the detection signal obtained by applying an alternating magnetic field using the sensor 10 and processing it using the measurement unit 20, and generates data to be stored in the memory unit 33.

評価例を図4を用いて説明する。
この評価例では、スポット溶接部に関して評価装置1を使用して溶接強度の評価を行なう。
先ず、同種金属(鉄-鉄)のスポット溶接の場合と、異種金属(鉄-アルミニウム)のスポット溶接の場合について、それぞれ二枚の板材に対して一点のスポット溶接を行なって試験片を作成する。そして、これらのスポット溶接部に対して学習用のデータを取得する。この評価例では、材質の鉄とアルミニウムが分類事項となる。
即ち、内径8mmのスポット溶接部に対して、センサ10をX-Y方向に10mmの範囲で走査する。その際、1mmステップの各計測点で、それぞれ例えば周波数を5kHzから30kHzまで5kHz毎に変化させて、6周波数で計測作業を行なう。あるいは、各計測点でそれぞれ例えば周波数を5kHzから20kHzまで1kHz毎に変化させて、16周波数で計測作業を行なう。
その後、各試験片の引っ張り試験を行なって、実際に当該試験片のスポット溶接部の溶接強度を実測する。
An example of evaluation will be described with reference to FIG.
In this evaluation example, the evaluation device 1 is used to evaluate the welding strength of spot welds.
First, test specimens were created by spot welding one point on two plates for each of the cases of spot welding between the same metals (iron-iron) and dissimilar metals (iron-aluminum). Learning data was then acquired for these spot welds. In this evaluation example, the materials iron and aluminum were used as classification items.
Specifically, the sensor 10 scans a spot weld with an inner diameter of 8 mm in a range of 10 mm in the X and Y directions. At each measurement point in 1 mm increments, the frequency is changed, for example, from 5 kHz to 30 kHz in 5 kHz increments, for six frequencies. Alternatively, the frequency is changed, for example, from 5 kHz to 20 kHz in 1 kHz increments, for six frequencies.
Thereafter, a tensile test is carried out on each test piece to actually measure the welding strength of the spot welds of the test piece.

これにより、実測された溶接強度(実測値)と、上記測定データの一部を学習データとして、溶接強度の実測値と測定データとの相関について例えばニューラルネットワークで学習させ、上記測定データの残りを検証用データとしてニューラルネットワークの学習結果の検証を実施する。 As a result, the actually measured weld strength (measured value) and part of the above measurement data are used as learning data, and the correlation between the actual measured value of weld strength and the measurement data is learned, for example, using a neural network, and the remaining measurement data is used as verification data to verify the neural network's learning results.

計測作業で計測された測定データは、以下のようにして処理される。
即ち、検出信号の励起信号に対する複素振幅比を測定データDとして求めて、これらの測定データ及び比較用データを用い、分析手法としては、ニューラルネットワーク等を実施する。ここで、複素振幅比とは、振幅と位相が互いに異なる二つの信号の(絶対)振幅比と位相差又は実部と虚部で表される比率をいう。
The measurement data obtained in the measurement operation is processed as follows.
That is, the complex amplitude ratio of the detection signal to the excitation signal is obtained as measurement data D, and this measurement data and comparison data are used to implement an analysis method such as a neural network. Here, the complex amplitude ratio refers to the ratio expressed as the (absolute) amplitude ratio and phase difference or the real part and imaginary part of two signals that differ from each other in amplitude and phase.

また、スポット溶接部に関して、その板材の材質毎に例えば二つに分類する。
即ち、実測値と予測値との相関関係について着目して、同様の測定データの分類を検討し、同種金属(鉄-鉄)及び異種金属(鉄-アルミニウム)という二つの区分を作成する。このようにして、溶接強度評価の準備作業が終了する。
In addition, the spot welds are classified into, for example, two categories depending on the material of the plate material.
That is, by focusing on the correlation between the actual measured values and the predicted values, the classification of similar measured data is examined and two categories are created: homogeneous metals (iron-iron) and dissimilar metals (iron-aluminum). In this way, the preparation work for the weld strength evaluation is completed.

次に、溶接強度評価の準備作業の後、つまり各測定データを対応する区分毎に分類した後、各区分毎に測定データと比較用データとからそれぞれ分析評価のための推定用の計算式、即ち評価式を定義する。そして、区分による分類の定義と区分毎の評価式の定義を行なった後、区分毎にそれぞれ分類された測定データと比較用データを用いて、ニューラルネットワークを用いた分析を実施して溶接強度を推定する(図4の右側の計測参照)。このとき作成した推定用の計算式が、分類した各区分毎にそれぞれ溶接強度を推定するための評価式となる。 Next, after the preparation work for the weld strength evaluation, i.e., after classifying each measurement data into its corresponding category, an estimation formula for analytical evaluation, i.e., an evaluation formula, is defined for each category from the measurement data and comparison data. After defining the classification by category and the evaluation formula for each category, analysis using a neural network is performed using the measurement data and comparison data classified into each category to estimate the weld strength (see the measurement on the right side of Figure 4). The estimation formula created at this time becomes the evaluation formula for estimating the weld strength for each classified category.

続いて、別の分析作業として、元の測定データを上記区分を説明変数として、ニューラルネットワークによる分類の分析を実施する。その際、この例でのニューラルネットワークでは測定データを無作為に三分割し、三分の二の測定データを学習用に、残りの三分の一の測定データを推定用として利用する。これにより、測定データが再分類されることになり、場合によっては一部の測定データが異なる分類に移動されることになる。そして、ここで得られた推定用の計算式が、「分類用の計算式」となる。分析作業においては、これらの分類用の計算式を使用して、測定データを区分毎に分類する。 Next, as a separate analysis, a classification analysis is performed using a neural network on the original measurement data, with the above categories as explanatory variables. In this example, the neural network randomly divides the measurement data into thirds, using two-thirds of the measurement data for learning and the remaining one-third for estimation. This results in the measurement data being reclassified, and in some cases some of the measurement data being moved to a different category. The estimation formula obtained here becomes the "classification formula." In the analysis, these classification formulas are used to classify the measurement data into categories.

最後に、このようにして各区分に再分類された測定データに基づいて、ニューラルネットワークにより溶接強度の推定を実施する。この場合、評価式は新たに作成された評価式を用いる。 Finally, based on the measurement data reclassified into each category in this way, weld strength is estimated using a neural network. In this case, the newly created evaluation formula is used.

このようにして、実際の分析作業では先ずスポット溶接部の計測を行ない、取得した測定データに対して分類用の計算式を用いて測定データの分類を行なう。そして、分類の見直しにより分類用の計算式を更新して、各区分毎に再分類後の測定データに基づいて評価式により溶接強度を求めることになる。 In this way, in actual analysis work, the spot welds are first measured, and the acquired measurement data is then classified using a classification formula. The classification formula is then updated based on the revised classification, and the weld strength is calculated using an evaluation formula based on the reclassified measurement data for each category.

次に、具体的な実施例について説明する。
(実施例)
実施例では、同種金属から成る板材(鉄-鉄)をスポット溶接した場合と異種金属から成る板材(鉄-アルミニウム)をスポット溶接した場合についてスポット溶接部の溶接強度を評価する。鉄及びアルミニウムの板材51,52の厚さは、何れも1mmとした。
図4で説明したスポット溶接部の溶接強度評価の準備作業の後、スポット溶接部の中心付近を通る1ライン上の11点(中心から1mmステップにて±5mmの範囲)で、それぞれ1kHzステップにて5kHzから20kHzの4倍の範囲の周波数で、計測作業を実施した。
Next, a specific example will be described.
(Example)
In the examples, the weld strength of spot welds is evaluated for spot welding of plates made of the same metal (iron-iron) and for spot welding of plates made of different metals (iron-aluminum). The thicknesses of the iron and aluminum plates 51, 52 are both 1 mm.
After the preparation work for evaluating the weld strength of the spot weld described with reference to Figure 4, measurements were performed at 11 points on a line passing near the center of the spot weld (within a range of ±5 mm in 1 mm steps from the center), at frequencies ranging from 5 kHz to 20 kHz, four times the frequency, in 1 kHz steps.

得られた測定データに基づいて、それぞれ分類された測定データと比較用データを用いてニューラルネットワークを用いた分析を実施して、溶接強度の推定を実施した。その際、データ数としては、鉄-鉄の場合に91個、鉄-アルミニウムの場合360個のサンプルデータが得られ、そのうちの三分の二を学習用データとし、残りの三分の一を検証用データとする。
そして、ニューラルネットワークにて、表面側の板材を鉄として双方のサンプルについて分類の定義を行なったところ、100%の精度で、確実に鉄-鉄と鉄-アルミニウムの場合の分類毎に測定データの分類を行なうことができた。このようにスポット溶接すべき板材の材料毎に測定データの分類を行なった後、ニューラルネットワークにより、各分類毎に溶接強度の評価を行なった。
Based on the obtained measurement data, analysis was performed using a neural network with the classified measurement data and comparison data to estimate the weld strength. In this case, 91 sample data were obtained for iron-iron and 360 sample data for iron-aluminum, of which two-thirds were used as learning data and the remaining one-third as verification data.
Then, when classifications were defined for both samples using a neural network with the surface plate being iron, the measurement data could be reliably classified into iron-iron and iron-aluminum classifications with 100% accuracy. After classifying the measurement data for each material of the plate to be spot welded in this way, the neural network was used to evaluate the weld strength for each classification.

その結果、鉄-鉄の場合には、図8(A)に示すように、相関係数に関して、学習の際には0.999、検証の際には、図8(B)に示すように0.918となった。また、鉄-アルミニウムの場合には、図9(A)に示すように、相関係数に関して、学習の際には0.905、検証の際には、図9(B)に示すように0.868となった。これにより、スポット溶接されるべき板材の材質毎にスポット溶接部の溶接強度を予測することが可能であり、測定データを増やすことにより、また測定作業を進めてニューラルネットワークでさらに学習が行なわれることによって、精度を向上させることができると期待される。 As a result, in the case of iron-iron, the correlation coefficient was 0.999 during learning, as shown in Figure 8(A), and 0.918 during verification, as shown in Figure 8(B). In addition, in the case of iron-aluminum, the correlation coefficient was 0.905 during learning, as shown in Figure 9(A), and 0.868 during verification, as shown in Figure 9(B). This makes it possible to predict the weld strength of spot welds for each material type of plate to be spot welded, and it is expected that accuracy can be improved by increasing the amount of measurement data and by continuing measurement work and conducting further learning with the neural network.

本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。例えば、上述した実施形態においては、分類の定義及び溶接強度の推理のための評価式の定義について、いずれもニューラル分析を利用して定義を行なっているが、これに限らず、他の分析手法、例えば線形解析、SVM(Support Vector Machine)、PLS回帰分析及び教師付きAI分析手法等の他の分析手法を利用して定義を行なってもよいことは明らかである。 The present invention can be implemented in various forms without departing from its spirit. For example, in the above-described embodiment, the definition of the classification and the definition of the evaluation formula for inferring weld strength are both performed using neural analysis, but this is not limited to this, and it is clear that the definitions can also be performed using other analytical methods, such as linear analysis, SVM (Support Vector Machine), PLS regression analysis, and supervised AI analytical methods.

また、上述した実施形態においては、スポット溶接部に係る板材の状態に関して、鉄-鉄,鉄-アルミニウムの場合について説明したが、これに限らず、鉄と他の金属の板材の組み合わせに関して、スポット溶接部の溶接強度を推定する場合や、さらに板材の組成又はその結合状態の推定する場合にも適用し得ることは明らかである。 In addition, in the above-described embodiment, the state of the plate material at the spot weld was explained in the case of iron-iron and iron-aluminum, but it is clear that this is not limited to this and can also be applied to estimating the weld strength of spot welds for combinations of iron and other metal plate materials, and even to estimating the composition or bonding state of the plate materials.

また、スポット溶接部に用いる材料が確定しているときには強度の推定のみを実施し、材料の分類に利用したい場合は材料分類のみ等必要に応じて単独の適用し得ることは明らかである。 Furthermore, when the material to be used for the spot weld has been determined, only the strength can be estimated, and if it is desired to use it for material classification, it is clear that it can be applied alone as needed, such as for material classification only.

1 評価装置
10 センサ
11 励起コイル
12 検出コイル
13 磁路形成部
14 センサ保持部
14a 開放面
20 計測部
21 発振部
22 信号処理部
23 制御部
30 データ処理部
31 入出力インターフェース部
32 記憶装置
33 記憶部
34 推定部
41 評価対象(スポット溶接部)
42 測定データ
43 比較用データ
44 分類
51,52 板材
53 接合領域
54,55 電極棒
56 スポット溶接部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Evaluation device 10 Sensor 11 Excitation coil 12 Detection coil 13 Magnetic path forming section 14 Sensor holding section 14a Open surface 20 Measurement section 21 Oscillation section 22 Signal processing section 23 Control section 30 Data processing section 31 Input/output interface section 32 Storage device 33 Storage section 34 Estimation section 41 Evaluation object (spot welded section)
42 Measurement data 43 Comparison data 44 Classification 51, 52 Plate material 53 Joint area 54, 55 Electrode rod 56 Spot welded portion

Claims (11)

評価すべきスポット溶接部に隣接して配置された励起コイルに対して、複数の互いに異なる周波数の励起信号を印加して、当該スポット溶接部に交番磁界を発生させる第一の段階と、
当該スポット溶接部の状態に応じて乱れる磁束により検出コイルに発生する検出信号を計測する第二の段階と、
前記検出信号に基づいて当該スポット溶接部の状態を評価する第三の段階と、
を含んでおり、
前記第三の段階にて、前もって設定されたスポット溶接部の比較用データとなる評価対象の第1の目的変数の定量値と該スポット溶接部の評価対象の分類のための第2の目的変数の定量値と、前記第一の段階の励起信号及び第二の段階の検出信号との相関に関する相関データを用いて、前記第二の段階の検出信号に基づいて、前記スポット溶接部の評価対象の第1の目的変数及び/又は第2の目的変数を推定する、スポット溶接部のAI評価方法であって、
前記第二の段階の検出信号から前記第一の段階の励起信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、前記測定データのうち、前記第1の目的変数及び第2の目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから、前記相関データとしての前記第1の目的変数を得る第1の評価式と、前記第2の目的変数に係る複数種類の分類を定義して、前記分類毎に前記相関データとしての前記第2の目的変数を得る第2の評価式とを定義し、
次に、未知の実際の評価対象の前記相関データに関する各測定データに関して、当該測定データに対応する分類を選択して、選択した分類に対応する前記第1の評価式により前記測定データから前記評価対象の前記第1の目的変数を推定するように構成され、
前記スポット溶接部の評価対象の第1の目的変数が、当該スポット溶接部の溶接強度であり、
前記スポット溶接部の評価対象の第2の目的変数が、当該スポット溶接部に係る表裏の各板材又は前記スポット溶接部の状態であることを特徴とする、スポット溶接部のAI評価方法。
a first step of applying excitation signals of different frequencies to an excitation coil positioned adjacent to a spot weld to be evaluated to generate an alternating magnetic field at the spot weld;
a second step of measuring a detection signal generated in a detection coil by a magnetic flux that is disturbed depending on the state of the spot weld;
a third step of evaluating the condition of the spot weld based on the detection signal;
It contains
In the third stage, a first objective variable and/or a second objective variable of the spot weld to be evaluated is estimated based on the detection signal of the second stage using correlation data relating to a correlation between a quantitative value of a first objective variable of the evaluation object that serves as comparison data for the spot weld, which are set in advance, a quantitative value of a second objective variable for classifying the spot weld to be evaluated, and the excitation signal of the first stage and the detection signal of the second stage,
determining, as measurement data, a complex amplitude ratio from the detection signal of the second stage to the excitation signal of the first stage, and defining a first evaluation formula for obtaining the first objective variable as the correlation data from the complex amplitude ratio of the detection signal as comparison data corresponding to the quantitative values of the first objective variable and the second objective variable in the measurement data, and defining a second evaluation formula for obtaining the second objective variable as the correlation data for each of the classifications by defining a plurality of types of classifications related to the second objective variable;
Next, for each piece of measurement data relating to the correlation data of the unknown actual evaluation target, a classification corresponding to the measurement data is selected, and the first objective variable of the evaluation target is estimated from the measurement data using the first evaluation formula corresponding to the selected classification;
a first objective variable of the spot weld to be evaluated is the weld strength of the spot weld,
The AI evaluation method for spot welds, characterized in that a second objective variable of the evaluation target of the spot welds is each of the front and back plate materials related to the spot welds or the state of the spot welds .
前記スポット溶接部に係る表裏の板材又は前記スポット溶接部の状態が、当該板材の材質、組成、組織又はその結合状態であることを特徴とする、請求項に記載のスポット溶接部のAI評価方法。 2. The AI evaluation method for spot welds according to claim 1 , wherein the state of the front and rear plate materials related to the spot welds or the state of the spot welds is the material, composition, structure or bonding state of the plate materials. 前記スポット溶接部の評価対象の前記第2の目的変数を用いた分類により、前記第1の目的変数の評価式を選択することで、前記第1の目的変数を推定することを特徴とする、請求項1又は2に記載のスポット溶接部のAI評価方法。 3. The AI evaluation method for spot welds according to claim 1, wherein the first objective variable is estimated by selecting an evaluation formula for the first objective variable through classification of the evaluation target of the spot welds using the second objective variable. 前記第1の評価式と前記分類に対応する前記第2の評価式が、線形解析、PLS回帰分析、SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネットワーク、教師付きAI分析手法の何れかの分析手法を利用して、測定データを説明変数として定義することを特徴とする、請求項1からの何れかに記載のスポット溶接部のAI評価方法。 4. The AI evaluation method for spot welds according to claim 1, wherein the first evaluation formula and the second evaluation formula corresponding to the classification define measurement data as explanatory variables using any one of an analysis method of linear analysis, PLS regression analysis, SVM (Support Vector Machine), neural network, and supervised AI analysis method. 前記励起コイル及び検出コイルを前記スポット溶接部の表面に沿って移動させて、前記スポット溶接部を含む計測対象領域の複数の計測箇所で、前記第一の段階及び第二の段階による計測作業が行なわれることを特徴とする、請求項1からの何れかに記載のスポット溶接部のAI評価方法。 5. The AI evaluation method for spot welds described in claim 1, wherein the excitation coil and detection coil are moved along the surface of the spot weld, and measurement operations in the first and second stages are performed at a plurality of measurement points in a measurement target area including the spot weld. 前記励起コイル及び検出コイルが、前記計測対象領域の中心付近を通るように、前記スポット溶接部の表面に沿って一次元方向又は二次元方向に走査されて計測が行なわれることを特徴とする、請求項に記載のスポット溶接部のAI評価方法。 6. The AI evaluation method for spot welds according to claim 5, wherein the excitation coil and detection coil are scanned in one or two dimensions along the surface of the spot weld so as to pass near the center of the measurement target area. 前記二次元方向の走査のうち、前記スポット溶接部の中心に近い所定の回数の走査による検出信号に基づいて、第三の段階による評価が行なわれることを特徴とする、請求項に記載のスポット溶接部のAI評価方法。 7. The AI evaluation method for spot welds according to claim 6 , wherein a third stage of evaluation is performed based on detection signals from a predetermined number of scans near the center of the spot weld among the two-dimensional scans. 前記励起信号が、5以上の互いに異なる周波数で生成されることを特徴とする、請求項1からの何れかに記載のスポット溶接部のAI評価方法。 8. The AI evaluation method for spot welds according to claim 1, wherein the excitation signals are generated at five or more mutually different frequencies. 前記励起信号が、最低周波数から最高周波数まで5倍から100倍程度の周波数帯域であることを特徴とする、請求項に記載のスポット溶接部のAI評価方法。 9. The AI evaluation method for spot welds according to claim 8 , wherein the excitation signal has a frequency band that is approximately 5 to 100 times the minimum frequency to the maximum frequency. 請求項1から9の何れかに記載のAI評価方法を実行するAI評価装置であって、An AI evaluation device that executes the AI evaluation method according to any one of claims 1 to 9,
コイルを有するセンサと、a sensor having a coil;
前記評価対象に交番磁界を印加するために前記コイルに入力する励起信号を周波数毎に生成し、生成した当該励起信号により前記コイルから出力される検出信号を処理する計測部と、a measurement unit that generates an excitation signal for each frequency to be input to the coil in order to apply an alternating magnetic field to the evaluation object, and processes a detection signal output from the coil in response to the generated excitation signal;
複数の評価対象に関し、評価対象の目的変数の定量値と前記センサ及び前記計測部との相関に関するデータを記憶する記憶部と、a storage unit configured to store data relating to a correlation between quantitative values of objective variables of a plurality of evaluation targets and the sensor and the measurement unit;
前記計測部を用いて処理した検出信号に基づいて、前記記憶部に記憶されているデータを用いて、前記評価対象の目的変数を推定する推定部と、an estimation unit that estimates a response variable of the evaluation target using data stored in the storage unit based on the detection signal processed by the measurement unit;
を備えており、It is equipped with
前記推定部が、前記検出信号から前記励起信号に対する複素振幅比を測定データとして求め、前記記憶部に記憶された異なる複数の評価対象の目的変数の定量値と対応する比較用データとしての検出信号の複素振幅比とから、複数種類の分類を定義して、前記分類毎に評価式を定義し、the estimation unit obtains a complex amplitude ratio of the detection signal to the excitation signal as measurement data, defines a plurality of types of classifications based on the quantitative values of a plurality of different evaluation targets stored in the storage unit and the complex amplitude ratios of the detection signals as corresponding comparison data, and defines an evaluation formula for each of the classifications;
前記推定部が、各測定データに関して、当該測定データに対応する、スポット溶接部に係る表裏の各板材又は前記スポット溶接部の状態からなる分類を選択して、選択した分類に対応する評価式により、前記測定データから前記評価対象の目的変数であるスポット溶接部の溶接強度を推定することを特徴とする、スポット溶接部のAI評価装置。The AI evaluation device for spot welds, characterized in that the estimation unit selects, for each piece of measurement data, a classification consisting of the front and back plate materials of the spot weld or the state of the spot weld that corresponds to the measurement data, and estimates the welding strength of the spot weld, which is the objective variable to be evaluated, from the measurement data using an evaluation formula that corresponds to the selected classification.
コンピュータを請求項10に記載のスポット溶接部のAI評価装置として機能させるプログラム。A program that causes a computer to function as the AI evaluation device for spot welds according to claim 10.
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