ES2302169T3 - Procedimiento para controlar la calidad de los procesos de soldadura por laser, sistema de control y producto de programa del mismo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para controlar la calidad de un proceso de soldadura por láser, por ejemplo de soldaduras por láser de productos semiacabados constituidos por elementos de chapa metálica de diferentes espesores y/o propiedades (del tipo "semielaborados a medida"), siendo dicho procedimiento del tipo que comprende las etapas siguientes: detectar una radiación (E) producida en la zona de soldadura (2, 3) y emitir señales (E*) que indiquen dicha radiación; captar y procesar dichas señales (E*) que indican dicha radiación; realizar una división en bloques de dichas señales (E*) que indican dicha radiación; calcular (205) para cada bloque un valor de bloque medio (µi) y comparar cada uno de dichos valores de bloque medio (µi) con un valor (µ - ks) que es una función de la media de la señal captada (E*) que indica la radiación, identificando la característica de bloques para la media (CM) de acuerdo con dicha operación de comparación; y calcular (205) para cada uno de dichos bloques un valor de desviación estándar de bloque (si) y comparar cada uno de dichos valores de desviación estándar de bloque (si) con un valor que es una función de una desviación estándar de referencia (sreferencia), identificando la característica de bloques para la desviación estándar (CS) de acuerdo con dicha operación de comparación; seleccionar (210) bloques característicos (CM) para la media que corresponde a bloques característicos (CS) para la desviación estándar como bloques característicos combinados (CC). comprendiendo dicho procedimiento un procedimiento de clasificación (215) de la calidad de un tipo paramétrico que prevé el suministro de una pluralidad de valores de entrada (µi, si), comprendiendo dicho procedimiento las operaciones siguientes: - suministrar valores de entrada que comprenden valores de media de bloque (µi) y valores de desviación estándar de bloque (si) que corresponden a dicha característica de bloques para la media (CM) para identificar defectos y/o porosidades; y - suministrar valores de entrada que comprenden valores de desviación estándar de bloque (si), correspondientes a dicha característica de bloques para la desviación estándar (CS) para identificar una penetración insuficiente; caracterizado porque comprende además - disponer dichos valores de bloque medio (µi) y valores de desviación estándar de bloque (si) como dimensiones respectivas en un mapa con por lo menos tres dimensiones que comprende, como tercera dimensión, una longitud de bloque temporal (FL) que se mide sobre la característica de bloques para la media (CM) obtenida por conexión de bloques contiguos que satisfacen la condición de búsqueda para obtener las características de la desviación estándar y media; - definir, en dicho mapa con por lo menos tres dimensiones, bordes de separación (B1, B2, P, D) entre clases de calidad de la soldadura para dichos valores de bloque medio (µi) e intensidad de desviación estándar (si); - definir, en dicho mapa tridimensional, umbrales (TH1, TH2, TH3, TH4) de longitud temporal (FL) de las características y evaluar dichos valores de bloque medio (µi) con respecto a dichos umbrales (TH1, TH2, TH3, TH4) para estimar los defectos y/o las porosidades de la soldadura; dicha operación de cálculo (205) de un valor de bloque medio (µi) comprende la búsqueda de la característica de bloque para la media (CM) en la que la media del bloque (µi) sea menor o igual a k veces el valor medio µ de la señal (E*) menos la desviación estándar de la señal (s), donde k es una constante de ajuste positiva, y la conexión de bloques contiguos que satisfacen la condición de búsqueda para obtener las características de desviación estándar y media.
Description
Procedimiento para controlar la calidad de los
procesos de soldadura por láser, sistema de control y producto de
programa del mismo.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para controlar la calidad de un proceso de soldadura
por láser, a un sistema que aplica el procedimiento y a un producto
de programa informático correspondiente, en el que dicho
procedimiento comprende las etapas siguientes:
detectar una radiación producida en la zona de
soldadura y emitir señales que indiquen dicha radiación;
captar y procesar dichas señales que indican
dicha radiación;
realizar una división en bloques de dichas
señales que indican dicha radiación;
calcular para cada uno de los bloques un valor
de bloque medio y comparar cada uno de dichos valores de bloque
medio con un valor que es una función promedio de la señal captada
que indica la radiación, identificando la característica de bloque
para la media sobre la base de dicha operación de comparación; y
calcular para cada uno de los bloques un valor
de desviación estándar de bloque y comparar cada uno de dichos
valores de desviación estándar de bloque con un valor que es una
función de una desviación estándar de referencia, identificando
características de bloques para la desviación estándar sobre la base
de dicha operación de comparación.
La supervisión de los defectos en los procesos
industriales está adquiriendo una importancia económica que va en
aumento en lo que respecta a su impacto en el análisis de la calidad
de los productos industriales. La posibilidad de obtener una
evaluación de la calidad en los procesos industriales en línea y de
forma automática presenta muchas ventajas tanto de una naturaleza
económica como en términos de velocidades del proceso. Por lo
tanto, las características deseables del sistema son:
- -
- procesado en línea y a tiempo real; y
- -
- capacidad de un reconocimiento preciso de los principales defectos de producción.
En la actualidad, el problema del reconocimiento
de la calidad de un proceso industrial, y consecuentemente, la
identificación de los defectos, se consigue mediante una inspección
fuera de la línea de producción por parte de personal
especializado, o incluso con procedimientos automáticos que,
mediante detectores, únicamente identifican algunos de los defectos
mencionados anteriormente, de manera que resulta insatisfactoria y
además sensible a los distintos ajustes de la máquina.
Se conocen procedimientos y sistemas para
controlar la calidad en procesos industriales, por ejemplo aplicados
al control en línea del proceso de soldadura por láser, en
particular en el caso de la soldadura de chapas metálicas. El
sistema de control es capaz de evaluar la presencia de porosidades
en la zona de soldadura o incluso, en el caso de chapas metálicas
finas soldadas a tope, la presencia de defectos debido al
solapamiento o la separación de las chapas metálicas.
Dichos sistemas utilizados actualmente basan su
control de calidad en una comparación entre las señales detectadas
durante el proceso y una o más señales de referencia predefinidas
que indican una buena calidad de dicho proceso. Dichas señales de
referencia, normalmente comprendidas entre dos y diez, se han
preestablecido a partir de varias muestras de procesos de buena
calidad. Evidentemente, dicho procedimiento implica la presencia de
un operario especializado que pueda certificar la buena calidad del
proceso cuando se están creando las señales de referencia, y
requiere tiempo y en ocasiones implica un desperdicio de material
(es decir, material que se utiliza para realizar las muestras
requeridas para poder obtener señales de referencia). En algunos
casos, también se establecen señales de referencia que indican una
soldadura con defectos, lo que implica problemas y dificultades
adicionales.
A partir de la solicitud de patente europea
EP-A-1275464, expedida a nombre del
presente solicitante, se sabe cómo descomponer en bloques la señal
recogida por medio de un fotodiodo que recoge la radiación emitida
por un punto de soldadura, calcular la media de la señal en cada
bloque muestreado, y considerar los bloques que presentan un valor
que es inferior o igual al desfase del fotodiodo, lo que indica la
presencia de un defecto. Dicho procedimiento elimina la necesidad
de la referencia, sin embargo, únicamente permite una detección de
defectos aproximada.
La solicitud de patente europea
EP-A-1 361 015 da a conocer un
procedimiento para supervisar soldaduras por láser que funciona a
partir de una señal representativa de la radiación de la soldadura y
en el que se observan y procesan los valores de bloque medio y los
valores de desviación estándar de bloque de dicha señal para
identificar defectos y/o porosidades de la soldadura.
El objetivo de la presente invención es superar
todas las desventajas mencionadas anteriormente.
\newpage
Con la intención de alcanzar dicho objetivo, el
objeto de la invención es un procedimiento para controlar la
calidad de procesos industriales con las características indicadas
al inicio de la presente descripción y caracterizado también porque
comprende un procedimiento de clasificación de la calidad de tipo
paramétrico que prevé el suministro de una pluralidad de valores de
entrada, comprendiendo dicho procedimiento las operaciones
siguientes:
- -
- suministrar valores de entrada para identificar los defectos y/o porosidades mediante cantidades correspondientes a dicha característica de bloques para la media; y
- -
- suministrar valores para identificar la penetración insuficiente por medio de cantidades correspondientes a dicha característica de bloques para la desviación estándar.
Evidentemente, un objetivo adicional de la
invención es el sistema para controlar la calidad de los procesos
industriales que aplica el procedimiento descrito anteriormente, así
como el producto de programa informático correspondiente que se
puede cargar directamente en la memoria de un ordenador, tal como un
procesador, y que comprende partes de código de programa para
llevar a cabo el procedimiento según la invención cuando se instala
el producto en un ordenador.
A partir de la descripción siguiente se pondrán
de manifiesto otras características y ventajas de la invención,
haciendo referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan
únicamente a título de ejemplo no limitativo, y en los que:
- la Figura 1 es un diagrama en bloques que
representa un sistema que aplica el procedimiento según la
invención;
- las Figuras 2, 3, 4 muestran unos diagramas
para un procedimiento de extracción de características a partir de
una señal tomada del sistema de la Figura 1;
- la Figura 5 ilustra un mapa de características
extraído mediante el procedimiento de extracción que se muestra en
las Figuras 2, 3 y 4;
- las Figuras 6, 7, 8 y 9 ilustran unos
diagramas para la clasificación de soldaduras según el procedimiento
de la invención; y
- la Figura 10 muestra un diagrama en bloques
que representa el procedimiento según la invención.
Haciendo referencia a la Figura 1, la referencia
numérica 1 designa en general un sistema para controlar la calidad
de un proceso de soldadura por láser. El ejemplo se refiere al caso
de dos hojas metálicas 2, 3 que se sueldan utilizando un haz de
láser L. El número de referencia 4 indica en general el cabezal de
enfoque, que incluye una lente 5, que es alcanzada por el haz de
láser L que se origina en un generador de láser (que no se ilustra)
y se refleja en un espejo semiplateado 6. La radiación E
emitida por la zona de soldadura pasa a través del espejo
semiplateado 6 y se recoge por un detector 7 constituido, tal como
se puede apreciar en el detalle ampliado ilustrado en la Figura 1,
por un fotodiodo 71 asociado a una lente de enfoque 72 y a un
filtro óptico 73, preferentemente un filtro de interferencia que
funciona en la zona visible entre 300 y 600 nm y capaz de enviar
una señal de salida del mismo, correspondiente a una señal que
indica la radiación del proceso E*, es decir, una señal que
contiene las características espectrales y temporales de la
radiación reflejada en el punto de soldadura, a un filtro pasa baja
8a y a un conversor analógico-digital 8, que muestra
la señal filtrada y hace la conversión numérica para suministrarla
a un ordenador personal 9, equipado con una tarjeta de captura (que
no se ilustra en las figuras). Dicha tarjeta de captura es, a título
de ejemplo, una tarjeta de captura de datos del tipo tarjeta PC NI
6110E, con una velocidad de captura máxima de 5 Ms/seg.
La potencia del haz de láser L también se
detecta por medio de un segundo detector 7a, con una estructura de
fotodiodo sustancialmente similar a la del primer detector 7,
suministrando dicho segundo detector 7a en la salida una señal que
indica la potencia del láser L*.
En una forma de realización concreta, el espejo
semiplateado 6 utilizado es un espejo de ZnSe, con un diámetro de 2
pulgadas y un espesor de 5 mm. Los detectores 7 y 7a comprenden un
fotodiodo con respuesta espectral de entre 190 y 1.100 nm, una zona
activa de 1,1 x 1,1 mm, y una ventana de cuarzo.
El ordenador personal 9 recibe, a través del
convertidor 8, los niveles de la señal correspondientes a una
frecuencia óptica determinada y analiza en tiempo real el flujo de
datos mediante un software destinado a ello.
Sustancialmente, el procedimiento para controlar
la calidad de un proceso de soldadura por láser se basa en la
observación de las características comunes de las señales originadas
por el primer detector 7 para detectar la radiación reflejada
E y por el segundo detector 7a para detectar la radiación de
láser incidente L. Así, se pueden identificar dos tipos de
comportamientos anormales de la señal, que corresponden a dos clases
de soldaduras de mala calidad como son los defectos y las
porosidades.
Los defectos están caracterizados por una caída
en un periodo de tiempo corto tanto de la desviación estándar como
de la media de la señal que indica la radiación del proceso
E*, mientras que las porosidades presentan las mismas
características de desviación estándar y de media de la señal, pero
dichas características duran más tiempo y presentan una mayor
amplitud. Otra clase de defecto de interés es la falta de
penetración. La principal diferencia entre una buena soldadura y
una con penetración defectuosa se observa a partir de una caída de
larga duración en la desviación estándar de la señal que indica el
proceso de radiación E*.
El procedimiento y el sistema propuestos se han
desarrollado sobre la base de dichas observaciones sencillas que
corresponden a las clases de defectos y básicamente prevén las
etapas o procedimientos siguientes, ilustrados en el diagrama de
bloques de la Figura 10:
- -
- un procedimiento 205 de extracción de la característica: está constituido por la parte de proceso de la señal para obtener dos tipos de características diferentes, es decir, características de desviación estándar CS y características de valor medio CM;
- -
- un procedimiento 210 de combinación de la característica: la operación principal de dicho procedimiento prevé unir las características de la desviación estándar CS y las características de valor medio CM en condiciones predeterminadas para identificar las características combinadas CC;
- -
- un procedimiento 215 de clasificación de la característica: clasifica la característica combinada CC obtenida mediante el procedimiento de combinación de la característica para decidir si la señal corresponde a una buena soldadura o a una mala soldadura, es decir, suministrar una señal de salida que indique la calidad Q.
El procedimiento 205 de extracción de la
característica constituye una parte de primordial importancia para
el funcionamiento eficiente de todo el procedimiento de control de
la calidad de las soldaduras por láser, debido a que una
identificación precisa de las características constituye la base
para una buena clasificación. Dicho procedimiento 205, tal como se
ha mencionado, comprende dos operaciones diferentes para extraer dos
tipos de características diferentes. En una primera operación, se
extraen las características para el valor medio CM. Para este fin,
una vez que se ha realizado una división en bloques temporales de la
señal que indica la radiación E*, en una primera etapa se
calcula una media de los bloques de las señales. El formato del
bloque es arbitrario, pero fijo, y si es posible, los bloques no se
deberán solapar. A continuación, se compara dicha media del bloque
con la media de la señal entera E*. Esto se puede expresar
mediante la relación siguiente:
(1)CM =
encontrar_{j=Kfin}(\mu_{i} \leq \mu
k\sigma)
en la que \mu indica la media de
la señal E*, \mu_{i}, la media del bloque del índice i,
\sigma la desviación estándar de la señal E*, k una
constante de ajuste positiva. La relación (1) mencionada
anteriormente representa la búsqueda para el bloque, indicado como
una característica de valor medio CM, entre los bloques del índice
i desde 1 hasta fin, donde fin indica el índice del
último bloque captado, en el que la media del bloque \mu_{i} es
menor k veces al valor medio de la señal \mu de la señal menos la
desviación estándar de la señal \sigma. Los bloques contiguos que
satisfacen su condición de búsqueda expresada en la relación (1)
están conectados entre sí para obtener las características medias.
Con el fin de otorgar más estabilidad al proceso de conexión y para
obtener las mejores características, se conectan dos bloques entre
sí también en los casos en los que la distancia entre los mismos sea
menor de cinco
bloques.
En la Figura 2 se encuentra ilustrada como una
función de tiempo t, la señal que indica la radiación del proceso
E*, extraída del proceso de soldadura, el valor medio \mu
de dicha señal E*, los valores de bloque medio \mu_{i},
mientras que con dos líneas rectas horizontales se indican los
valores correspondientes al valor medio \mu y al valor límite
\mu-k\sigma. Los bloques que satisfacen la
condición de búsqueda expresada en la relación (1) se indican como
características del valor medio CM y se señalan en el diagrama por
medio de bandas negras.
El procedimiento para obtener las
características de desviación estándar CS es bastante similar al
descrito anteriormente para las características correspondientes al
valor medio CM. La diferencia principal es que en este caso se
requiere un parámetro de una señal de referencia; dicho parámetro es
la desviación estándar de la señal de referencia
\sigma_{referencia} completa.
En primer lugar, se calcula una desviación
estándar del bloque \sigma_{i}, y a continuación, se unen los
bloques y se calcula la intensidad. Para identificar los bloques
defectuosos CS se utiliza la relación siguiente:
(2)CS =
encontrar_{j = kfin}(\sigma_{i} \leq
\sigma_{referencia} *
tl)
la tolerancia se designa mediante
tl, es decir, un parámetro que tenga en cuenta la buena
calidad de la señal de referencia: cuanto mejor sea la señal de
referencia, más cerca estará del valor de tolerancia
tl.
La relación (2) que aparece anteriormente
ilustra la búsqueda de la CS de bloque mencionada como
característica de bloque para la desviación estándar CS, entre los
bloques del índice i, que oscila entre 1 y fin, donde
fin designa el índice del último bloque captado, en el que la
desviación estándar del bloque \sigma_{i}, es menor o igual que
tl veces la desviación estándar de la totalidad de la señal
de referencia \sigma_{referencia}.
\newpage
En la Figura 3 se ilustra el resultado de la
extracción de la característica de desviación estándar CS, que es
sustancialmente análogo a la operación de extracción de la
característica del valor medio CM.
El procedimiento de combinación de las
características prevé considerar las características de valor medio
CM y de desviación estándar CS, combinándolas, e identificar una
característica combinada CC que se utiliza durante la clasificación
para reconocer defectos y porosidades. En particular, una
característica nueva combinada CC sólo se constituye si se
superpone temporalmente una característica de media CM sobre una
característica de desviación estándar CS. Si se superpone una
característica de media CM sobre dos características de desviación
estándar CS, la asociación se lleva a cabo con una de entre las dos
características de desviación estándar CS que presenta la mayor
intensidad, es decir, se distingue por valores de desviación
estándar del bloque \sigma_{i} mayores. El significado de dicha
operación de combinación es que tanto los defectos como las
porosidades muestran su presencia con una caída en ambos parámetros,
denominados desviación estándar y media de la señal captada por el
proceso. Para identificar la falta de penetración sólo se utilizan
las características de desviación estándar CS, calculadas tal como
se describe haciendo referencia al procedimiento de extracción de
las características de la Figura 3.
El resultado de este proceso se indica en la
Figura 4, que es un diagrama que muestra, como una función de
tiempo t, en el eje superior, el valor medio \mu de la señal que
indica la radiación del proceso E* y, en el eje inferior, la
desviación estándar \sigma de la señal que indica la radiación del
proceso E*. En la Figura 4 se indican mediante rectángulos
las características de valor medio CM y desviación estándar CS
importantes para generar las características combinadas CC.
El procedimiento de clasificación 215 presenta
la función final de discriminar entre buenas y malas soldaduras y
suministrar una clasificación de salida para el segmento soldado. El
procedimiento de clasificación comprende dos etapas: una primera
etapa de búsqueda de defectos y porosidades utilizando las
características combinadas CC seleccionadas del modo descrito
anteriormente, y una segunda etapa de búsqueda de falta de
penetración utilizando las características de desviación
estándar.
El procedimiento de clasificación prevé la
utilización de un espacio tridimensional, presentando,
respectivamente, en los ejes a los que corresponde la intensidad
del valor medio, es decir, los valores de bloque medio, \mu_{i},
la intensidad de la desviación estándar, es decir, los valores de
la desviación estándar de bloque, \sigma_{i}, y una longitud
temporal FL de la característica combinada CC identificada. El
clasificador considerado es paramétrico y los grados de libertad
correspondientes se prueban de acuerdo con un conjunto de muestras
(entrada, salida). En este caso, las entradas se refieren a las
características CC captadas, y la salida suministrada es la calidad
de la soldadura tal como la asigne el operario después de una
investigación en el segmento soldado. El presente clasificador,
comparado con la amplia gama de clasificadores conocida en la
documentación, es de un tipo especialmente compacto y eficiente
como para garantizar tanto la exactitud de sus prestaciones, como
una carga informática baja, condiciones que permiten ofrecer una
ejecución a tiempo real rigurosa en los posibles procesos
industriales. El clasificador utilizado en la forma de realización
preferida se basa en una red neuronal predictiva, en la que la
topología, el número de niveles, y las neuronas son arbitrarios,
pero fijos durante la etapa de conocimiento de los parámetros y la
de funcionamiento.
En las Figuras 5 a 9 siguientes se ilustra dicha
representación tridimensional en términos de características
extraídas de la señal que indica la radiación del proceso E*
en diferentes situaciones del proceso de soldadura. El
procedimiento de clasificación prevé, en una primera operación, el
desarrollo de bordes de separación entre las clases
correspondientes a la calidad de la soldadura que sean tan buenos
como sea posible, que es una operación que permitirá, durante el
funcionamiento de la máquina de soldadura, la clasificación de la
calidad del segmento de soldadura en proceso mediante un análisis de
la información recibida de las características de desviación
estándar y media.
A continuación se ilustrará el mapa
tridimensional, en aras de la claridad, mediante dos diagramas
bidimensionales equivalentes al mapa tridimensional que, sin
embargo, resulta más difícil de representar en el presente
documento. Por lo tanto, en la Figura 5 se ilustra un primer
diagrama bidimensional que representa, en abscisas, las
intensidades del valor medio \mu_{i} y, en ordenadas, las
intensidades de desviación estándar \sigma_{i}. Las clases de
calidad de la soldadura se indican con los símbolos siguientes:
- -
- cuadrados para soldaduras buenas;
- -
- círculos para soldaduras defectuosas;
- -
- triángulos para soldaduras porosas;
- -
- asteriscos para soldaduras con falta de penetración;
- -
- "x" para clasificación dudosa.
\vskip1.000000\baselineskip
Se deberá observar cómo, a partir de un examen
de dicha representación tridimensional, se identifican de manera
bastante bien definida, en la zona que se distingue por valores más
altos de intensidad de la media \mu_{i}, y de desviación
estándar \sigma_{i}, cuatro zonas: una primera zona B1 que
contiene valores de soldaduras defectuosas y soldaduras buenas, una
zona D que contiene valores de soldaduras defectuosas; una segunda
zona B2 que contiene valores de soldaduras buenas y soldaduras
defectuosas; y una zona P para valores de soldaduras porosas. Cada
una de estas zonas también contiene casos de clasificación
dudosa.
En el diagrama de la Figura 6 se ilustra la
tercera dimensión para la longitud temporal FL. En particular,
analizada con mayor detalle en la Figura 6, se encuentra la zona D
que contiene soldaduras defectuosas, en las que se representa la
longitud temporal FL de la característica como una función de la
intensidad de la media \mu_{i}. Tal como se puede apreciar,
todas las características contenidas en dicha zona D se pueden
clasificar como defectos, dado que la longitud temporal FL de la
señal es similar a la de los defectos. Por lo tanto, se podrá
afirmar que se trata de una zona defectuosa.
La primera zona B1 que contiene tanto las
soldaduras defectuosas como las soldaduras buenas se analiza en el
diagrama análogo de la Figura 7, en el que se podrá observar que los
defectos se encuentran situados entre un umbral inferior TH_{1} y
un umbral superior TH_{2} de longitud temporal, mientras que fuera
de dicha zona todas las características se pueden considerar como
correspondientes a soldaduras buenas. Esto significa que cuando la
intensidad de la media \mu_{i} se distribuye en un tiempo que
resulta excesivamente largo o excesivamente corto, la
característica no se puede corresponder con un defecto. Teniendo en
cuenta la parte superior de la zona B1 para los valores de
desviación estándar entre 1 y 10, de hecho, también se encuentra un
defecto con una longitud temporal de 0,06, que de esta manera se
clasifica como buena. Por otra parte, esto no constituye una
desventaja, dado que, tal como se ilustra a continuación, el proceso
de clasificación identifica dicha característica como una falta de
penetración. Se podrían aplicar argumentos similares a la segunda
zona B2 que contiene tanto soldaduras defectuosas como soldaduras
buenas.
Por lo que respecta a la zona P de porosidades,
que se refiere a la Figura 8, también dicha zona P de porosidades
contiene una mezcla de soldaduras buenas y soldaduras porosas.
También en este caso, se define un umbral inferior TH_{3} y un
umbral superior TH_{4} de longitud temporal. Las características
con una longitud temporal está comprendida dentro de dichos
umbrales TH_{3} y TH_{4} se clasifican como porosas.
Para estimar la falta de penetración se lleva a
cabo una evaluación, tal como se ilustra en la Figura 9, de la
intensidad de la desviación estándar \sigma, como una función de
la longitud temporal FL.
En el diagrama de la Figura 5, los símbolos de
"x" para la falta de penetración se encuentran todos ellos en
la parte superior del eje de ordenadas, pero sólo para dejarlo
visible en la gama de dicho diagrama complejo. En general, el
módulo de la intensidad de valor medio \mu_{i} no resulta
importante para las evaluaciones de la falta de penetración. Tal
como se puede observar en la Figura 9, en un rectángulo R que
corresponde a los puntos por encima de ciertos valores dados de
intensidad de la desviación estándar \sigma_{i} y la longitud
temporal FL, se identifican las características que indican la falta
de penetración.
Evidentemente, sin perjuicio para el principio
de la invención, los detalles de aplicación y las formas de
realización pueden variar ampliamente con respecto a lo que se
describe e ilustra en el presente documento meramente a título de
ejemplo, sin apartarse por ello del alcance de las
reivindicaciones.
Claims (11)
1. Procedimiento para controlar la calidad de un
proceso de soldadura por láser, por ejemplo de soldaduras por láser
de productos semiacabados constituidos por elementos de chapa
metálica de diferentes espesores y/o propiedades (del tipo
"semielaborados a medida"), siendo dicho procedimiento del tipo
que comprende las etapas siguientes:
detectar una radiación (E) producida en
la zona de soldadura (2, 3) y emitir señales (E*) que
indiquen dicha radiación;
captar y procesar dichas señales (E*) que
indican dicha radiación;
realizar una división en bloques de dichas
señales (E*) que indican dicha radiación;
calcular (205) para cada bloque un valor de
bloque medio (\mu_{i}) y comparar cada uno de dichos valores de
bloque medio (\mu_{i}) con un valor (\mu - k\sigma) que es
una función de la media de la señal captada (E*) que indica
la radiación, identificando la característica de bloques para la
media (CM) de acuerdo con dicha operación de comparación; y
calcular (205) para cada uno de dichos bloques
un valor de desviación estándar de bloque (\sigma_{i}) y
comparar cada uno de dichos valores de desviación estándar de bloque
(\sigma_{i}) con un valor que es una función de una desviación
estándar de referencia (\sigma_{referencia}), identificando la
característica de bloques para la desviación estándar (CS) de
acuerdo con dicha operación de comparación;
seleccionar (210) bloques característicos (CM)
para la media que corresponde a bloques característicos (CS) para
la desviación estándar como bloques característicos combinados
(CC).
comprendiendo dicho procedimiento un
procedimiento de clasificación (215) de la calidad de un tipo
paramétrico que prevé el suministro de una pluralidad de valores de
entrada (\mu_{i}, \sigma_{i}), comprendiendo dicho
procedimiento las operaciones siguientes:
- -
- suministrar valores de entrada que comprenden valores de media de bloque (\mu_{i}) y valores de desviación estándar de bloque (\sigma_{i}) que corresponden a dicha característica de bloques para la media (CM) para identificar defectos y/o porosidades; y
- -
- suministrar valores de entrada que comprenden valores de desviación estándar de bloque (\sigma_{i}), correspondientes a dicha característica de bloques para la desviación estándar (CS) para identificar una penetración insuficiente;
- caracterizado porque comprende además
- -
- disponer dichos valores de bloque medio (\mu_{i}) y valores de desviación estándar de bloque (\sigma_{i}) como dimensiones respectivas en un mapa con por lo menos tres dimensiones que comprende, como tercera dimensión, una longitud de bloque temporal (FL) que se mide sobre la característica de bloques para la media (CM) obtenida por conexión de bloques contiguos que satisfacen la condición de búsqueda para obtener las características de la desviación estándar y media;
- -
- definir, en dicho mapa con por lo menos tres dimensiones, bordes de separación (B1, B2, P, D) entre clases de calidad de la soldadura para dichos valores de bloque medio (\mu_{i}) e intensidad de desviación estándar (\sigma_{i});
- -
- definir, en dicho mapa tridimensional, umbrales (TH_{1}, TH_{2}, TH_{3}, TH_{4}) de longitud temporal (FL) de las características y evaluar dichos valores de bloque medio (\mu_{i}) con respecto a dichos umbrales (TH_{1}, TH_{2}, TH_{3}, TH_{4}) para estimar los defectos y/o las porosidades de la soldadura;
dicha operación de cálculo (205) de un valor de
bloque medio (\mu_{i}) comprende la búsqueda de la
característica de bloque para la media (CM) en la que la media del
bloque (\mu_{i}) sea menor o igual a k veces el valor medio
\mu de la señal (E*) menos la desviación estándar de la
señal (\sigma), donde k es una constante de ajuste positiva, y la
conexión de bloques contiguos que satisfacen la condición de
búsqueda para obtener las características de desviación estándar y
media.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque para estimar la falta de penetración,
comprende la evaluación de dichos valores de desviación estándar de
bloque (\sigma_{i}) como una función de la longitud temporal
(FL).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque para la estimación de la falta de
penetración, se identifica un rectángulo (R) en dicho mapa que
corresponde a puntos sobre ciertos valores dados de desviación
estándar de bloque (\sigma_{i}) y longitud temporal (FL).
\newpage
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
operación de cálculo, para cada uno de los bloques, de un valor de
bloque medio (\mu_{i}) y la comparación de cada uno de dichos
valores de bloque medio (\mu_{i}) con un valor
(\mu-k\sigma) que es una función de la media de
la señal captada (E*) que indica la radiación, identificando
característica de bloques para la media (CM) de acuerdo con dicha
operación de comparación, comprende la búsqueda de la característica
de bloque para la media (CM) en la que la media de bloque
(\mu_{i}) es menor o igual que k veces el valor medio \mu de
la señal (E*) menos la desviación estándar de la señal
(\sigma), donde k es una constante de ajuste positivo.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque dicha operación de cálculo para cada uno
de los bloques de un valor de desviación estándar de bloque
(\sigma_{i}) y de comparación de cada uno de dichos valores de
desviación estándar de bloque (\sigma_{i}) con un valor que es
una función de una desviación estándar de referencia
(\sigma_{referencia}), identificando la característica de
bloques para la desviación estándar (CC) de acuerdo con dicha
operación de comparación, comprende la operación de búsqueda de
bloque (CS) en el que la desviación estándar de bloque
(\sigma_{i}) es menor o igual que tl veces el valor de
la desviación estándar de la señal de referencia total
(\sigma_{referencia}), donde tl indica una tolerancia
que tiene en cuenta la buena calidad de la señal de referencia.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dos bloques
están conectados conjuntamente también en los casos en los que la
distancia entre los mismos es menor que cinco bloques.
7. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque, durante la operación de conexión,
también se calcula dicha intensidad de la media (\mu_{i})
correspondiente a la zona de la señal en la zona incluida entre la
media del bloque (\mu_{i}) y el valor
(\mu-k\sigma) que es una función de la media de
la señal adquirida (E*) que indica la radiación.
8. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
operación de detectar una radiación (E) producida en la zona
de soldadura (2, 3) y de emitir señales (E*) que indican
dicha radiación, comprende llevar a cabo una operación de filtrado
en la zona visible, en particular entre 300 y 600 nm.
9. Sistema para controlar la calidad de un
proceso de soldadura por láser, que comprende:
unos medios de detección (7) para la detección
de uno o más parámetros del proceso; y
una unidad de procesamiento y control
electrónico (8, 9) para el procesado de señales emitidas por dichos
medios de detección (7),
estando dicho sistema caracterizado
porque:
dicha unidad de procesamiento y control
electrónico (8, 9) para el procesado de señales emitidas por dichos
medios de detección (7) incorpora el procedimiento de control de la
calidad de un proceso industrial según las reivindicaciones 1 a
8.
10. Sistema según la reivindicación 9,
caracterizado porque uno o más de dichos medios de detección
(7) comprende filtros (73) configurados para trabajar en la zona
visible, en particular entre 300 y 600 nm.
11. Producto de programa informático que se
puede cargar directamente en la memoria de un ordenador y que
comprende un código software para poner en práctica el procedimiento
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando se utiliza el
producto en un ordenador.
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