專利名稱：用于獲取和分析過程數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獲取和分析過程數(shù)據(jù)的方法，其中在許多處理過程中，通過一個(gè)動(dòng)態(tài)變量來獲取至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程，并將所獲取的測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化過程儲(chǔ)存起來。此外，本發(fā)明還涉及一種用于獲取和分析過程數(shù)據(jù)的裝置，它具有至少一個(gè)傳感器，用于通過動(dòng)態(tài)變量來獲取至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量值，還具有存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)所獲取的測(cè)量值。此外，本發(fā)明還涉及本發(fā)明所述的方法和裝置的應(yīng)用。
當(dāng)今獲取生產(chǎn)過程中的過程參數(shù)是非常普遍的。為此借助于傳感器來獲取過程中的測(cè)量值。所獲取的測(cè)量值可以被存儲(chǔ)起來并且以圖形方式進(jìn)行顯示。測(cè)量值曲線通過過程參數(shù)的變化并通過一種動(dòng)態(tài)變量，例如時(shí)間，來表明一種結(jié)論。為了能從這個(gè)結(jié)論看出過程質(zhì)量的好壞，測(cè)量值曲線的動(dòng)態(tài)變化過程是很有幫助的。已知的是，為使過程的結(jié)果令人滿意，過程參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程必須要在一個(gè)確定的容差范圍以內(nèi)。在常規(guī)的方法中，容差范圍是固定的，過程參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化必須要在這個(gè)范圍內(nèi)。如果過程參數(shù)超出了這個(gè)范圍，那么生產(chǎn)的工件可能是故障件。
這種已知方法的缺點(diǎn)在于，容差范圍的位置很難進(jìn)行設(shè)定。由于容差范圍必須手工進(jìn)行設(shè)定，借助于容差范圍得出的關(guān)于過程質(zhì)量好壞的結(jié)論可能會(huì)有錯(cuò)誤。容差范圍如果選擇得過大，那么所有的過程總是會(huì)在容差范圍之內(nèi)，如果容差范圍設(shè)定得太小，那么將會(huì)得出相當(dāng)多的可能出現(xiàn)問題的部件。因此在設(shè)定容差范圍時(shí)的錯(cuò)誤會(huì)引起很高的廢品率，或者會(huì)使產(chǎn)品的質(zhì)量降低。
因此本發(fā)明的任務(wù)是保證過程數(shù)據(jù)的獲取和分析是可靠的，并且是能夠自學(xué)的。
先前所提到的、并且由現(xiàn)有技術(shù)已知的任務(wù)在本發(fā)明中將會(huì)這樣來解決由所獲取的測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化過程得到一個(gè)曲線系，由這個(gè)曲線系計(jì)算出動(dòng)態(tài)變量間隔內(nèi)測(cè)量值的概率分布。
所述的過程是加工工件的生產(chǎn)過程。在工件加工過程中測(cè)量值可以被獲取，用一個(gè)過程參數(shù)來表征。這些測(cè)得的測(cè)量值例如可以是電壓、電阻、力、轉(zhuǎn)矩、光強(qiáng)度、等離子強(qiáng)度以及其他可測(cè)量的物理量。這些測(cè)量值可以通過一個(gè)動(dòng)態(tài)變量，例如時(shí)間、間距或角度，被獲取。
為了使測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化可以在以后進(jìn)行分析，必須將它們儲(chǔ)存起來。最好是使用數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)字化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。以固定的動(dòng)態(tài)變量間隔存儲(chǔ)這些分別測(cè)得的測(cè)量值，這些測(cè)量值在以后可以被調(diào)用。
測(cè)得的測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化合起來得到了一個(gè)曲線系。因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中過程參數(shù)幾乎總是在改變，因此對(duì)于每個(gè)過程來說測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化是不同的，而且綜合得到一個(gè)曲線系。
對(duì)于每個(gè)動(dòng)態(tài)變量的間隔，可以確定測(cè)量值達(dá)到一個(gè)確定的取值范圍內(nèi)的頻率。因此通過大量測(cè)得的測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化可以得出一個(gè)概率分布。通過這個(gè)概率分布可以得出在動(dòng)態(tài)變量的間隔內(nèi)，到達(dá)測(cè)量值范圍內(nèi)的概率情況。
通過持續(xù)獲取過程參數(shù)，不斷地重新計(jì)算此概率分布，并且通過動(dòng)態(tài)變量得到了概率分布的一個(gè)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化過程。如果在生產(chǎn)周期中過程參數(shù)在一個(gè)確定的方向上改變，則在將所述的概率分布進(jìn)行一段平移后該改變會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過這種方法可以計(jì)算出概率分布的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化過程。概率分布會(huì)始終和實(shí)際生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)變化過程相吻合。這樣通過簡(jiǎn)單的手段可將各個(gè)單一過程的過程穩(wěn)定性與所有過程的共性進(jìn)行比較，很快識(shí)別出相對(duì)薄弱的位置。其中當(dāng)處于經(jīng)常到達(dá)的取值范圍值內(nèi)時(shí)每個(gè)單一過程可以被識(shí)別為是“正常的”，或者當(dāng)出現(xiàn)在較少到達(dá)的邊界范圍內(nèi)時(shí)，單一過程可以被識(shí)別為是“不正常的”。為了進(jìn)行在線地或者在事后進(jìn)行過程鑒定，相對(duì)于概率分布，在對(duì)各個(gè)測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行可視化顯示時(shí)，一眼就可以看出該過程是正常的還是有問題的。
優(yōu)點(diǎn)還在于，由所述的曲線系能夠得到一個(gè)測(cè)量值分散帶(Streuband)。借助于這個(gè)分散帶，可以確定在哪些邊界值內(nèi)過程參數(shù)發(fā)生了改變。
為了盡快分析一個(gè)單一過程，建議將一個(gè)過程的單個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化在計(jì)算出的概率分布中表示出來。這樣做的好處在于各個(gè)過程能夠與先前已完成的多個(gè)過程進(jìn)行比較，而且其過程參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程也可以相對(duì)于過程參數(shù)先前的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析。
在概率分布的圖形顯示時(shí)，例如可以通過顏色著重表示出經(jīng)常達(dá)到的那些測(cè)量值，這樣得到了具有優(yōu)點(diǎn)的顯示效果。
質(zhì)量保證可以通過如下方法來實(shí)現(xiàn)例如在測(cè)量值、過程參數(shù)、過程的動(dòng)態(tài)變化和計(jì)算出來的概率分布的動(dòng)態(tài)變化之間進(jìn)行比較，得到一個(gè)過程品質(zhì)因數(shù)。過程品質(zhì)因數(shù)例如可以通過如下方法來確定獲取測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化曲線偏離最經(jīng)常達(dá)到的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化曲線的偏移量，并確定過程品質(zhì)因數(shù)的總體偏移量。
本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在電阻點(diǎn)焊中，可以獲取焊點(diǎn)的電阻在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)變化過程，或者在等離子焊接中，可以獲取等離子束在路徑上的動(dòng)態(tài)變化過程，在擰螺絲過程中，可以獲取轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)動(dòng)角度上的動(dòng)態(tài)變化過程。上述的這些過程表明了本發(fā)明所述方法的具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例。本發(fā)明的方法也可以在許多其他的過程中使用。過程參數(shù)可以僅僅借助于適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽慝@取。
最好以一個(gè)確定的間隔，比如一天、一個(gè)星期或者一個(gè)月，以概率分布的形式表示出過程。通過這種方式在確定的間隔內(nèi)可以得到過程的過程品質(zhì)因數(shù)的結(jié)果。
本發(fā)明的另外一個(gè)主題是用于獲取和分析過程數(shù)據(jù)的裝置，具有至少一個(gè)傳感器，用于獲取一定間隔內(nèi)至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量值，還具有存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)所獲取的測(cè)量值，以及具有計(jì)算裝置，用于通過所獲取的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程計(jì)算出概率分布。
作為用于本發(fā)明所述裝置的傳感器，可以考慮各種能夠測(cè)量代表過程參數(shù)的物理值的傳感器。存儲(chǔ)裝置最好是數(shù)字或者模擬存儲(chǔ)介質(zhì)。循環(huán)存儲(chǔ)器也是優(yōu)選的。存儲(chǔ)裝置既允許讀出數(shù)據(jù)也允許寫入數(shù)據(jù)。計(jì)算裝置從存儲(chǔ)裝置中讀出各個(gè)參數(shù)的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程，然后通過動(dòng)態(tài)變量計(jì)算出測(cè)量值的概率分布。這意味著在動(dòng)態(tài)變量的間隔內(nèi)得到了測(cè)量值范圍內(nèi)的測(cè)量值概率分布。計(jì)算裝置例如根據(jù)每個(gè)所獲取的過程來更新概率分布，這樣概率分布的動(dòng)態(tài)變化過程可以自適應(yīng)調(diào)整。
優(yōu)選地，設(shè)置有可視化顯示裝置，用于對(duì)計(jì)算出的概率分布和/或一個(gè)可實(shí)施過程的過程參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行可視化顯示?？梢暬@示裝置最好是顯示器，在顯示器上概率分布和過程參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化能夠以圖形的方式顯示出來。還可以在計(jì)算機(jī)顯示器上選擇例如通過過程識(shí)別能夠被識(shí)別出的單一過程，并且相對(duì)于概率分布的動(dòng)態(tài)變化顯示出其測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程。
本發(fā)明的另外一個(gè)主題是所述方法和所述裝置在質(zhì)量保證和/或機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)中的應(yīng)用。
下面本發(fā)明將通過示出了一個(gè)實(shí)施例的附圖詳細(xì)說明，如圖所示

圖1a至d 根據(jù)本發(fā)明所述方法的結(jié)果圖2 過程參數(shù)的圖示圖1a到d示出了各個(gè)方法步驟。圖1a中示出了通過動(dòng)態(tài)變量2得出的一個(gè)過程參數(shù)4的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化曲線6。過程參數(shù)4在這里是一個(gè)電阻焊接測(cè)試點(diǎn)的電阻，動(dòng)態(tài)變量2這里是時(shí)間?？梢钥闯?，測(cè)量值6隨著動(dòng)態(tài)變量2時(shí)間的變化而改變。這導(dǎo)致了焊接縫的電阻在焊接過程中一直在改變。通過單獨(dú)的測(cè)量值6的動(dòng)態(tài)變化過程無法說明焊接點(diǎn)質(zhì)量的好壞。
在圖1b中示出了是多個(gè)測(cè)量值6b的動(dòng)態(tài)變化曲線。可以看出，這些測(cè)量值隨著時(shí)間的變化相互偏離。在所有的過程中，都出現(xiàn)了不同測(cè)量值6b時(shí)間上的變化，因?yàn)橥獠康臈l件不一樣了?？梢钥闯?，各個(gè)焊接點(diǎn)的質(zhì)量肯定會(huì)出現(xiàn)差異，因?yàn)殡娮璧膭?dòng)態(tài)變化過程不一樣了。
在圖1c中以分散帶8的形式示出了多個(gè)測(cè)量值曲線的動(dòng)態(tài)變化過程。該曲線系表示出了過程參數(shù)可以發(fā)生改變的帶寬。同樣通過這個(gè)分散帶也無法判斷一個(gè)單一測(cè)量值質(zhì)量的好壞。
在圖1d中示出了一個(gè)概率分布，它由一個(gè)核心區(qū)域10和上下邊界12a、12b組成。該概率分布是由所有測(cè)量值曲線6b的共性計(jì)算出來的。其中確定了過程參數(shù)4的內(nèi)部間隔。然后就可以得出在一個(gè)確定的時(shí)間點(diǎn)上，各個(gè)過程的測(cè)量值多么頻繁地出現(xiàn)在過程參數(shù)4的各個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)。在各個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)的測(cè)量點(diǎn)越多，概率分布就被顯示得越明亮。大部分測(cè)量到的測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化過程都出現(xiàn)在概率分布的明亮的核心區(qū)域10內(nèi)。
現(xiàn)在為了能夠得出單個(gè)過程的質(zhì)量好壞的結(jié)論，如圖2所示，基于概率分布的各個(gè)過程6的測(cè)量值曲線的動(dòng)態(tài)變化過程會(huì)以可視化的方式顯示出來。在圖2中左上方的窗口可以看到，測(cè)量值曲線6首先位于核心區(qū)域10內(nèi)。然而在焊接接近結(jié)束的時(shí)候，測(cè)量值曲線6在下邊界值12b的方向上從核心區(qū)域10中向外移出。因?yàn)樵诤附咏咏Y(jié)束的時(shí)候，測(cè)量值曲線強(qiáng)烈地偏離了概率分布的最大值，可能是焊接點(diǎn)出現(xiàn)了錯(cuò)誤。
在窗口14中可以選擇應(yīng)觀察各個(gè)組件的哪些測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化。所顯示的是組件“左側(cè)的車輪罩(Radhous)”，這一組件由顯示在窗口16中的不同焊接點(diǎn)組成。在窗口16中也可以選擇所選組件的各個(gè)焊接點(diǎn)。
在窗口18中可以選擇所選焊接點(diǎn)的各個(gè)焊接過程。這些焊接過程分別對(duì)應(yīng)于組件“車輪罩”的不同零件的先后連續(xù)的焊接過程。下方用黑色表示的是組件“車輪罩”在焊接點(diǎn)F2處的第20個(gè)饋點(diǎn)，就如同在窗口16中選擇的一樣。所選的焊接的動(dòng)態(tài)變化過程顯示在左上方的窗口中。
接著可以在窗口20中選擇應(yīng)該觀察哪些天的哪些焊接過程，并且由哪些間隔來計(jì)算概率分布。
通過本發(fā)明所述的方法可以將各個(gè)測(cè)得的過程參數(shù)與一個(gè)以自適應(yīng)方式由前面的多個(gè)過程得到的過程參數(shù)的概率分布進(jìn)行比較。其優(yōu)點(diǎn)在于，通過減少測(cè)試開銷可以減少系列生產(chǎn)的成本，并且可以降低建設(shè)費(fèi)用，因?yàn)楦叩馁|(zhì)量只需要更少的過程步驟。此外，也可提高單個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量，從而提高了客戶滿意度。
附圖標(biāo)記列表2 動(dòng)態(tài)變量時(shí)間4 過程參數(shù)電阻6 測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化曲線6b 多個(gè)測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化曲線8 分散帶10 概率分布的核心區(qū)域12a概率分布的上邊界值12b概率分布的下邊界值14，16，18，20 窗口
權(quán)利要求
1.用于獲取和分析過程數(shù)據(jù)的方法-其中在多個(gè)過程中，通過一個(gè)動(dòng)態(tài)變量來獲取至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程，-其中將所獲取的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程存儲(chǔ)起來，-其中由所獲取的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程得到一個(gè)曲線系，并且-其中由該曲線系計(jì)算出在動(dòng)態(tài)變量的間隔內(nèi)測(cè)量值的概率分布。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過所述曲線系得到測(cè)試值的分散帶。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在已計(jì)算出的概率分布范圍內(nèi)表示出一個(gè)過程的過程參數(shù)的測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化過程。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，概率分布以圖形的方式顯示。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過將一個(gè)過程的過程參數(shù)的測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化過程與已經(jīng)計(jì)算出的概率分布的動(dòng)態(tài)變化過程進(jìn)行比較，得到過程品質(zhì)因數(shù)。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在電阻焊接中，獲取焊接縫的電阻在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)變化過程，或者在等離子焊中，獲取等離子射線在路徑上的動(dòng)態(tài)變化過程，或者在擰螺絲過程中，獲取轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)動(dòng)角度上的動(dòng)態(tài)變化過程。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，表示出一天、一個(gè)星期和/或一個(gè)月內(nèi)的過程的概率分布。
8.用于獲取和分析過程數(shù)據(jù)的裝置，-具有至少一個(gè)傳感器，用于通過一個(gè)動(dòng)態(tài)變量來獲取至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量值，-具有存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)所獲取的測(cè)量值，以及-具有計(jì)算裝置，用于由所獲取的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程計(jì)算出概率分布。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，設(shè)置了可視化顯示裝置，用于對(duì)計(jì)算出的概率分布和/或所選出的過程的一個(gè)過程參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程進(jìn)行可視化顯示。
10.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的方法或者如權(quán)利要求7，8或9中任一項(xiàng)所述裝置在質(zhì)量保證和/或在機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種獲取和分析過程數(shù)據(jù)的方法、裝置及其應(yīng)用，其中在多個(gè)處理過程中，通過一個(gè)動(dòng)態(tài)變量來獲取至少一個(gè)過程參數(shù)的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程，并將所獲取的測(cè)量值的動(dòng)態(tài)變化過程儲(chǔ)存起來。通過由所獲得的測(cè)量值變化過程得到一個(gè)曲線系，并由該曲線系計(jì)算出動(dòng)態(tài)變量的間隔內(nèi)測(cè)量值的概率分布，這樣可以快速、自適應(yīng)地分析各個(gè)測(cè)量值動(dòng)態(tài)變化過程。
文檔編號(hào)B23K10/00GK1602234SQ02824634
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2002年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月12日
發(fā)明者弗蘭克·穆樂, 約爾格·霍爾韋格 申請(qǐng)人:大眾汽車公司