溶接技能初心者のための訓練補助システムの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

研究目的一般に溶接作業では,溶接加工条件の重要なパラメータである溶接棒と溶接物との距離が判別しづらく,初心者(本校学生など)への溶接作業指導は難しい問題である.本研究課題では,被覆アーク溶接音の様々な周波数の混成音に含まれる溶接状態の判別情報を明らかにし,その良否を溶接初心者に目視できるシステムの開発を目指した.研究手法上記の判別情報を明らかにするために,基礎実験として溶接音の解析を行った.適正なアーク距離L(約3mm)と溶接欠陥が生じるアーク距離H(約30mm)の場合の溶接音を採取した.マイクを溶接点上部に取付け,溶接音はオーディオアンプ,12ビットADコンバータを介してPCへ入力,市販のFFT解析ソフトウェアにより周波殊解析を行い,条件の違いによる出現周波数とその強度を調べた.その結果,前者では4500Hz近傍に,後者は2500Hz近傍の強度に特徴が現れたため,両者を判別情報(着目周波数Lf,Hf)とした.適正な溶接状態か否かを作業中の初心者へ伝えるために,溶接音の周波数強度を測定し,Lf,Hfの強度に対してそれぞれ青と赤のLEDを実時間で点灯させる装置とそれらを制御するプログラムを自作した.LEDはLf,Hfの周波数強度に応じて各3段階で点灯する.これにより,青のLEDが3つ点灯し,赤が無点灯の場合は適正な溶接が行われている,など溶接作業状態の良否を目視で確認することを可能とした.音の入力,FFT,LED点灯など一連の制御プログラムはC言語を用いて作成した.音の採取は前述の装置を使い,LEDの点灯はLf,Hfの強度にしたがってPCからLEDが接続しているDIOポートへ信号を出力することにより制御した.研究成果本システムを用いた溶接音の解析,溶接状態の表示実験を行った結果,溶接作業条件(溶接距離)の変化により,着目周波数(Lf,Hf)の強度も変化し,その結果をLEDの点灯として目視かつ定量的に示すことが可能となった.しかし,同一溶接作業条件でもマイクの位置や距離,環境音により必ずしも同じ結果とはならないため,今後は基礎実験の充実を図り,判別情報の精度を向上させることが必要である.