CN1602234A - 用于获取和分析过程数据的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种获取和分析过程数据的方法、装置及其应用，其中在多个处理过程中，通过一个动态变量来获取至少一个过程参数的测量值的动态变化过程，并将所获取的测量值的动态变化过程储存起来。通过由所获得的测量值变化过程得到一个曲线系，并由该曲线系计算出动态变量的间隔内测量值的概率分布，这样可以快速、自适应地分析各个测量值动态变化过程。

Description

用于获取和分析过程数据的方法和装置

本发明涉及一种获取和分析过程数据的方法，其中在许多处理过程中，通过一个动态变量来获取至少一个过程参数的测量值的动态变化过程，并将所获取的测量值动态变化过程储存起来。此外，本发明还涉及一种用于获取和分析过程数据的装置，它具有至少一个传感器，用于通过动态变量来获取至少一个过程参数的测量值，还具有存储装置，用于存储所获取的测量值。此外，本发明还涉及本发明所述的方法和装置的应用。

当今获取生产过程中的过程参数是非常普遍的。为此借助于传感器来获取过程中的测量值。所获取的测量值可以被存储起来并且以图形方式进行显示。测量值曲线通过过程参数的变化并通过一种动态变量，例如时间，来表明一种结论。为了能从这个结论看出过程质量的好坏，测量值曲线的动态变化过程是很有帮助的。已知的是，为使过程的结果令人满意，过程参数的动态变化过程必须要在一个确定的容差范围以内。在常规的方法中，容差范围是固定的，过程参数的动态变化必须要在这个范围内。如果过程参数超出了这个范围，那么生产的工件可能是故障件。

这种已知方法的缺点在于，容差范围的位置很难进行设定。由于容差范围必须手工进行设定，借助于容差范围得出的关于过程质量好坏的结论可能会有错误。容差范围如果选择得过大，那么所有的过程总是会在容差范围之内，如果容差范围设定得太小，那么将会得出相当多的可能出现问题的部件。因此在设定容差范围时的错误会引起很高的废品率，或者会使产品的质量降低。

因此本发明的任务是保证过程数据的获取和分析是可靠的，并且是能够自学的。

先前所提到的、并且由现有技术已知的任务在本发明中将会这样来解决：由所获取的测量值动态变化过程得到一个曲线系，由这个曲线系计算出动态变量间隔内测量值的概率分布。

所述的过程是加工工件的生产过程。在工件加工过程中测量值可以被获取，用一个过程参数来表征。这些测得的测量值例如可以是电压、电阻、力、转矩、光强度、等离子强度以及其他可测量的物理量。这些测量值可以通过一个动态变量，例如时间、间距或角度，被获取。

为了使测量值的动态变化可以在以后进行分析，必须将它们储存起来。最好是使用数字化数据存储在数字化的数据存储器中。以固定的动态变量间隔存储这些分别测得的测量值，这些测量值在以后可以被调用。

测得的测量值动态变化合起来得到了一个曲线系。因为在生产过程中过程参数几乎总是在改变，因此对于每个过程来说测量值的动态变化是不同的，而且综合得到一个曲线系。

对于每个动态变量的间隔，可以确定测量值达到一个确定的取值范围内的频率。因此通过大量测得的测量值动态变化可以得出一个概率分布。通过这个概率分布可以得出在动态变量的间隔内，到达测量值范围内的概率情况。

通过持续获取过程参数，不断地重新计算此概率分布，并且通过动态变量得到了概率分布的一个自适应动态变化过程。如果在生产周期中过程参数在一个确定的方向上改变，则在将所述的概率分布进行一段平移后该改变会重复出现。

本发明的优点在于，通过这种方法可以计算出概率分布的自适应动态变化过程。概率分布会始终和实际生产过程的动态变化过程相吻合。这样通过简单的手段可将各个单一过程的过程稳定性与所有过程的共性进行比较，很快识别出相对薄弱的位置。其中当处于经常到达的取值范围值内时每个单一过程可以被识别为是“正常的”，或者当出现在较少到达的边界范围内时，单一过程可以被识别为是“不正常的”。为了进行在线地或者在事后进行过程鉴定，相对于概率分布，在对各个测量值的动态变化进行可视化显示时，一眼就可以看出该过程是正常的还是有问题的。

优点还在于，由所述的曲线系能够得到一个测量值分散带(Streuband)。借助于这个分散带，可以确定在哪些边界值内过程参数发生了改变。

为了尽快分析一个单一过程，建议将一个过程的单个过程参数的测量值动态变化在计算出的概率分布中表示出来。这样做的好处在于各个过程能够与先前已完成的多个过程进行比较，而且其过程参数的动态变化过程也可以相对于过程参数先前的动态变化进行分析。

在概率分布的图形显示时，例如可以通过颜色着重表示出经常达到的那些测量值，这样得到了具有优点的显示效果。

质量保证可以通过如下方法来实现：例如在测量值、过程参数、过程的动态变化和计算出来的概率分布的动态变化之间进行比较，得到一个过程品质因数。过程品质因数例如可以通过如下方法来确定：获取测量值的动态变化曲线偏离最经常达到的测量值的动态变化曲线的偏移量，并确定过程品质因数的总体偏移量。

本发明的方法的优点在于，在电阻点焊中，可以获取焊点的电阻在时间上的动态变化过程，或者在等离子焊接中，可以获取等离子束在路径上的动态变化过程，在拧螺丝过程中，可以获取转矩在转动角度上的动态变化过程。上述的这些过程表明了本发明所述方法的具有优点的实施例。本发明的方法也可以在许多其他的过程中使用。过程参数可以仅仅借助于适当的传感器来获取。

最好以一个确定的间隔，比如一天、一个星期或者一个月，以概率分布的形式表示出过程。通过这种方式在确定的间隔内可以得到过程的过程品质因数的结果。

本发明的另外一个主题是用于获取和分析过程数据的装置，具有至少一个传感器，用于获取一定间隔内至少一个过程参数的测量值，还具有存储装置，用于存储所获取的测量值，以及具有计算装置，用于通过所获取的测量值的动态变化过程计算出概率分布。

作为用于本发明所述装置的传感器，可以考虑各种能够测量代表过程参数的物理值的传感器。存储装置最好是数字或者模拟存储介质。循环存储器也是优选的。存储装置既允许读出数据也允许写入数据。计算装置从存储装置中读出各个参数的测量值的动态变化过程，然后通过动态变量计算出测量值的概率分布。这意味着在动态变量的间隔内得到了测量值范围内的测量值概率分布。计算装置例如根据每个所获取的过程来更新概率分布，这样概率分布的动态变化过程可以自适应调整。

优选地，设置有可视化显示装置，用于对计算出的概率分布和/或一个可实施过程的过程参数的动态变化进行可视化显示。可视化显示装置最好是显示器，在显示器上概率分布和过程参数的动态变化能够以图形的方式显示出来。还可以在计算机显示器上选择例如通过过程识别能够被识别出的单一过程，并且相对于概率分布的动态变化显示出其测量值的动态变化过程。

本发明的另外一个主题是所述方法和所述装置在质量保证和/或机动车辆生产中的应用。

下面本发明将通过示出了一个实施例的附图详细说明，如图所示：

图1a至d  根据本发明所述方法的结果

图2      过程参数的图示

图1a到d示出了各个方法步骤。图1a中示出了通过动态变量2得出的一个过程参数4的测量值的动态变化曲线6。过程参数4在这里是一个电阻焊接测试点的电阻，动态变量2这里是时间。可以看出，测量值6随着动态变量2时间的变化而改变。这导致了焊接缝的电阻在焊接过程中一直在改变。通过单独的测量值6的动态变化过程无法说明焊接点质量的好坏。

在图1b中示出了是多个测量值6b的动态变化曲线。可以看出，这些测量值随着时间的变化相互偏离。在所有的过程中，都出现了不同测量值6b时间上的变化，因为外部的条件不一样了。可以看出，各个焊接点的质量肯定会出现差异，因为电阻的动态变化过程不一样了。

在图1c中以分散带8的形式示出了多个测量值曲线的动态变化过程。该曲线系表示出了过程参数可以发生改变的带宽。同样通过这个分散带也无法判断一个单一测量值质量的好坏。

在图1d中示出了一个概率分布，它由一个核心区域10和上下边界12a、12b组成。该概率分布是由所有测量值曲线6b的共性计算出来的。其中确定了过程参数4的内部间隔。然后就可以得出在一个确定的时间点上，各个过程的测量值多么频繁地出现在过程参数4的各个测量范围内。在各个测量范围内的测量点越多，概率分布就被显示得越明亮。大部分测量到的测量值动态变化过程都出现在概率分布的明亮的核心区域10内。

现在为了能够得出单个过程的质量好坏的结论，如图2所示，基于概率分布的各个过程6的测量值曲线的动态变化过程会以可视化的方式显示出来。在图2中左上方的窗口可以看到，测量值曲线6首先位于核心区域10内。然而在焊接接近结束的时候，测量值曲线6在下边界值12b的方向上从核心区域10中向外移出。因为在焊接接近结束的时候，测量值曲线强烈地偏离了概率分布的最大值，可能是焊接点出现了错误。

在窗口14中可以选择应观察各个组件的哪些测量值动态变化。所显示的是组件“左侧的车轮罩(Radhous)”，这一组件由显示在窗口16中的不同焊接点组成。在窗口16中也可以选择所选组件的各个焊接点。

在窗口18中可以选择所选焊接点的各个焊接过程。这些焊接过程分别对应于组件“车轮罩”的不同零件的先后连续的焊接过程。下方用黑色表示的是组件“车轮罩”在焊接点F2处的第20个馈点，就如同在窗口16中选择的一样。所选的焊接的动态变化过程显示在左上方的窗口中。

接着可以在窗口20中选择应该观察哪些天的哪些焊接过程，并且由哪些间隔来计算概率分布。

通过本发明所述的方法可以将各个测得的过程参数与一个以自适应方式由前面的多个过程得到的过程参数的概率分布进行比较。其优点在于，通过减少测试开销可以减少系列生产的成本，并且可以降低建设费用，因为更高的质量只需要更少的过程步骤。此外，也可提高单个产品的质量，从而提高了客户满意度。

附图标记列表

2                  动态变量时间

4                  过程参数电阻

6                  测量值动态变化曲线

6b                 多个测量值的动态变化曲线

8                  分散带

10                 概率分布的核心区域

12a                概率分布的上边界值

12b                概率分布的下边界值

14，16，18，20     窗口

Claims (10)

1.用于获取和分析过程数据的方法

-其中在多个过程中，通过一个动态变量来获取至少一个过程参数的测量值的动态变化过程，

-其中将所获取的测量值的动态变化过程存储起来，

-其中由所获取的测量值的动态变化过程得到一个曲线系，并且

-其中由该曲线系计算出在动态变量的间隔内测量值的概率分布。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述曲线系得到测试值的分散带。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在已计算出的概率分布范围内表示出一个过程的过程参数的测量值动态变化过程。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，概率分布以图形的方式显示。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，通过将一个过程的过程参数的测量值动态变化过程与已经计算出的概率分布的动态变化过程进行比较，得到过程品质因数。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，在电阻焊接中，获取焊接缝的电阻在时间上的动态变化过程，或者在等离子焊中，获取等离子射线在路径上的动态变化过程，或者在拧螺丝过程中，获取转矩在转动角度上的动态变化过程。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征在于，表示出一天、一个星期和/或一个月内的过程的概率分布。

8.用于获取和分析过程数据的装置，

-具有至少一个传感器，用于通过一个动态变量来获取至少一个过程参数的测量值，

-具有存储装置，用于存储所获取的测量值，以及

-具有计算装置，用于由所获取的测量值的动态变化过程计算出概率分布。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，设置了可视化显示装置，用于对计算出的概率分布和/或所选出的过程的一个过程参数的动态变化过程进行可视化显示。

10.如权利要求1至6中的任一项所述的方法或者如权利要求7，8或9中任一项所述装置在质量保证和/或在机动车辆生产中的应用。

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