インプロセスモニタリングデータを用いた機械学習によるオンライン非破壊検査法の開発

利用过程监控数据利用机器学习开发在线无损检测方法

• 批准号: 21K04728
• 负责人: 山田 耕太郎
• 金额: $ 1.5万
• 依托单位: Anan National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04728/
• 关键词: レーザ; 溶接; モニタリング; 機械学習; 機械学習・深層学習; レーザ加工; インプロセスモニタリング

レーザ加工は，自動車をはじめとして様々な産業分野における，ものづくりの基盤技術として利用されている。いずれの加工においても，生産工程での品質管理は重要であり，リアルタイムに加工の状態をモニタリングし，加工された製品の良否判定や内部欠陥をその場で検出できる技術が求められている。そこで本研究では，レーザ溶接中に発生する熱放射光および反射光のインプロセスモニタリングを行い，モニタリングデータと各種レーザ照射条件および加工点の状態との関係を明らかにするとともに，レーザ溶接条件と溶接結果およびインプロセスモニタリングデータを基に，機械学習および深層学習のモデル構築を行い，オンライン検査可能な非破壊検査法の開発を目的とする。本年度は，各種実験条件においてレーザ溶接を実施し，各種モニタリングデータの収集と溶接ビード外観の観察を行い，モニタリングデータと溶接ビード幅との関連性について検討した。供試材料として，冷間圧延鋼板を用いた．レーザには，最大出力1 kWのシングルモードファイバーレーザを用いた．レーザ溶接中に熱放射光（1300 nm）および反射光（1060 nm）をサンプリングレート50マイクロ秒でモニタリングし，得られた熱放射光の時系列データおよびビード外観写真を取得した．各種レーザ溶接後の熱放射光の時系列データとその時間に対応する溶接ビード幅の関連性について検討した結果，熱放射光強度の上昇に伴い，溶接ビード幅が広くなっていることが確認でき相関があることがわかった。また、溶接ビードの外観写真を0.1 mm毎に分割し、ハンピングの有無に分類するとともに、欠陥の有無と熱放射光および反射光との関係性について検討した結果、欠陥の発生は反射光よりも熱放射光との関係性が強いことがわかった．

レーザ processing は, automatic vehicle をはじめとして様々な industrial division における, ものづくりのbasic technology として utilization されている.いずれのprocessing においても, production engineering でのquality management is important であり, リアルタイムにprocessing のstatus をモニタリングし, the quality judgment of processed products is based on the internal technical requirements of the ゥをそのfield and the technical requirements. This research is based on the results of this researchを行い, モニタリングデータと Various レーザIrradiation conditions およびThe status of the processing point and the relationship を明らかにするとともに, レーザwelding conditions and welding results およびインプロセスモニタリングデータをbasedに, machine learningおよびdeep learningのモデルconstruct を行い, オンライン検 possibly な non-breaking 壊検検法の开発をpurposeとする. This year, all kinds of conditions are met and welded, and all kinds of welding conditions are collected and welded.ビード外観の観看を行い, モニタリングデータとfusion, ビード amplitude, とのconnection, について検した. The test materials were used, and the cold room pressure-extended steel plate was used. The maximum output is 1 kW. Thermal emitted light (1300 nm) and reflected light (1060 nm) during welding nm)をサンプリングレート50マイクロsecでモニタリングし, gotられたThermoradiation light time series データおよびビード External viewing photo をGet した． Various kinds of レーザThermal radiation light series after welding データとそのTime に対応するwelding ビード amplitude のconnection について検曰した knot As a result, the increase in the intensity of thermal radiation was accompanied by an increase in the intensity of the thermal radiation, and the correlation between the welding and welding was confirmed.また、fused ビードの外観Photoを0.1 mmにdividedし、ハンピングの有无にClassificationするとともに、无陥の有无とThermoradiated lightおよび Reflected lightとの switch The result of the relationship is the result of the relationship, the result of the relationship, the reflected light, the thermal radiation, the relationship, the strong relationship and the strong relationship.