自動車ボディの溶接完了度の検出および設定方法

Scientific Reports volume 12、記事番号: 7929 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

欠陥のある自動車用白ボディパネルの不十分な溶接完全性と非効率な構成の問題に対処するために、デジタルツイン（DT）と複合現実に基づいて自動車白ボディパネルの溶接完全性を検出および構成する方法を提案します。 （氏）。 この方法では、DT を使用して、ホワイトボディパネルの溶接完了度の検出と構成のための MR 指向の DT フレームワークを構築します。 パネルの DT 知識ベースを構築する方法、Yolov4 ベースの溶接完了検出方法、およびパネルの溶接完了のための MR ベースの設定方法を提案します。 私たちのチームは、方法の有効性を完全に検証するために、パネル溶接の完了の検出および構成システムを開発しています。

新世代の情報技術の急速な発展と応用により、世界の製造業はデジタル化、ネットワーク化、インテリジェンス化に向けて加速しています。 インテリジェント製造は、さまざまな国でますます注目を集めています1。 車両の主要コンポーネントであるホワイトボディパネルの溶接の完全性が、ホワイトボディ生産の効率化の鍵となります。 プロセス要件を満たすために、ボルト、ナット、位置決めピン、およびその他のタイプの部品を、ホワイトボディ部品に融合する前に、一部のパネルの特定の穴の位置に溶接する必要があります。 しかし、パネルの種類が多く、溶接箇所の体積が少ないため、作業者の判断や手作業による溶接のみで溶接箇所が省略されやすく、パネルの溶接の健全性を確保することが困難でした。 現時点では、ホワイトボディパネルの溶接完了の検出と設定の手段には、主に次の 2 つの領域で制限があります。

パネル溶接の完了を検出するための効率的な方法が不足しています。 まず、手動による検出は依然として広く使用されていますが、不確実性が高く、多大な労力が必要です。 また、従来の近接センサーを検出に使用した場合、センサーが損傷しやすく、検出効率や精度が低くなります。

パネル溶接の完全性を設定する方法を改善する必要があります。 現在、ガイダンス プロセスは主に 2 次元の図面に依存していますが、2D グラフィックスの結果は直感的ではありません。

インテリジェント製造アプリケーションの新しい方法として、デジタル ツイン (DT) は、物理エンティティと仮想モデル間の双方向マッピングとリアルタイム インタラクションを通じて、物理エンティティの仮想モデルをデジタル的に作成し、工業製品の最適な設計を実現します。製品、生産ライン計画シミュレーション、製造プロセスの最適化、サービス運用管理2. DT の概念は、2003 年にミシガン大学のグリーブス教授によって PLM (製品ライフサイクル管理) の授業で初めて提案されました3。 DT は、40 以上の航空宇宙、医療、スマート シティ、スマート ビルディング、自動車製造で使用されています4、5、6、7。 複合現実 (MR) は、仮想と現実の統合データ インタラクションを実現し、リアルタイム データ収集、シーン構築、仮想と現実の登録を通じて意思決定の最適化を支援します8。 DT および MR に基づく融着検出方法は、ホワイトボディパネルの溶接完了の検出と構成にデジタルでインテリジェントなサポートを提供し、ホワイトボディパネルの溶接効率を効果的に向上させることができます。

この論文では、ホワイトボディパネルの溶接完了度を検出および設定するための DT ベースの方法を提案します。 この方法に基づいて、私たちのチームは、パネル溶接完了の検出と設定において物理情報の融合と視覚的インタラクションを実現し、ホワイトボディ溶接の効率を向上させるシステムを開発しています。 論文の全体構成は次のとおりです。 図 1 は、デジタル ツイン ショップのインテリジェントな生産ラインと MR ベースのワーク品質検出に関する学者による研究を要約したものです。 セクション 2 では、DT に基づいてホワイトボディパネルの溶接の完全性を検出および設定するためのフレームワークを示します。 3 節では白ボディパネルの DT のための知識ベース構築法とパネル溶接完了検出法を提案する。 セクション 4 では、典型的なケースを通じて提案されたアプローチを検証し、比較分析を提供します。 セクション 5 では研究を要約し、今後の研究の方向性を示します。