RU2763708C1 - Method for tracking and ranking the qualification of welders - Google Patents
Method for tracking and ranking the qualification of welders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763708C1 RU2763708C1 RU2020137416A RU2020137416A RU2763708C1 RU 2763708 C1 RU2763708 C1 RU 2763708C1 RU 2020137416 A RU2020137416 A RU 2020137416A RU 2020137416 A RU2020137416 A RU 2020137416A RU 2763708 C1 RU2763708 C1 RU 2763708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- qualification
- welder
- coordinates
- standard
- Prior art date
Links
- 238000012797 qualification Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted for a procedure covered by only one of the other main groups of this subclass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при оценке и прослеживании изменения квалификации сварщика в процессе его трудовой деятельности, например, при составлении, так называемого, «электронного паспорта сварщика», в котором фиксируется информация о профессиональных навыках сварщика, по результатам выполненных им сварных соединениях, а также для определения места сварщика при составлении рейтинга по уровню квалификации на предприятиях или при выявлении победителей и призеров на соревнованиях сварщиков путем контроля качества поверхности сварных швов, получаемых наплавкой, пайкой или любым известным способом сварки, в процессе формирования которых присутствует жидкая фаза материала шва, кристаллизующаяся в поле сил тяжести.The invention relates to the field of welding and can be used in assessing and tracking changes in the qualifications of a welder in the course of his work, for example, in compiling the so-called "electronic passport of a welder", which records information about the professional skills of a welder, based on the results of welding performed by him connections, as well as to determine the place of the welder when compiling a rating by qualification level at enterprises or when identifying winners and prize-winners in welding competitions by controlling the quality of the surface of welds obtained by surfacing, soldering or any known welding method, in the process of formation of which there is a liquid phase of the material seam, crystallizing in the field of gravity.
Известен способ контроля качества сварного шва путем измерения с помощью шаблона геометрических размеров сварных швов соединений (патент РФ №2032140 МПК G01B 3/14, - 27.03.1995) и последующей оценки качества сварного шва путем сравнения полученных данных с размерами, установленными нормативно-техническими документами. Этот шаблон позволяет измерять катет сварного шва, ширину и длину сварного шва, угол наклона сварного шва. Способ, базируется на документах, подобных РД 03-606-03, («Инструкция по визуальному и измерительному контролю». Утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 11.06.03 №92 РД, зарегистрированным Министерством юстиции Российской Федерации 20.06.03 г., регистрационный №4782). В настоящее время этот и подобные документы используют в РФ при оценке квалификации сварщиков, присвоении им квалификационных разрядов, ранжировании сварщиков и оценке их места на соревнованиях. Результаты визуального и измерительного контроля сварных соединений в соответствии с РД 03-606-03 фиксируются контролером в учетной (журнал учета работ по визуальному и измерительному контролю) и отчетной (акты, заключения, протоколы) документации.A known method of quality control of the weld by measuring using a template of the geometric dimensions of the welds of the joints (RF patent No. 2032140 IPC G01B 3/14, - 03/27/1995) and subsequent evaluation of the quality of the weld by comparing the obtained data with the dimensions established by regulatory and technical documents . This template allows you to measure the leg of the weld, the width and length of the weld, the angle of the weld. The method is based on documents similar to RD 03-606-03 (“Instruction for visual and measurement control”. Approved by the Decree of the Gosgortekhnadzor of Russia dated 11.06.03 No. 92 RD, registered by the Ministry of Justice of the Russian Federation on 20.06.03, registration No. 4782 ). Currently, this and similar documents are used in the Russian Federation when assessing the qualifications of welders, assigning qualification categories to them, ranking welders and assessing their place in competitions. The results of visual and measurement inspection of welded joints in accordance with RD 03-606-03 are recorded by the inspector in the accounting (visual and measurement inspection log) and reporting (acts, conclusions, protocols) documentation.
Недостатком этого способа является то, что в процессе контроля невозможно количественно оценить качество поверхности сварного шва. Такой способ контроля качества сварных швов трудоемкий, так как необходимо проведение вручную большого количества замеров в различных точках по длине сварного шва. Кроме того, этот способ не дает объективной и количественной оценки квалификации сварщиков при проведении их квалификационных испытаний, так как не позволяет количественно оценивать форму поверхности сварного шва. При оценке квалификации сварщиков на соревнованиях применение этого способа приводит к большим временным затратам при выявлении победителей соревнований и зачастую вызывает споры участников из-за субъективности и приблизительности оценок экспертов.The disadvantage of this method is that it is impossible to quantify the surface quality of the weld during the inspection process. This method of quality control of welds is laborious, since it is necessary to manually carry out a large number of measurements at various points along the length of the weld. In addition, this method does not provide an objective and quantitative assessment of the qualifications of welders during their qualification tests, since it does not allow quantifying the shape of the surface of the weld. When evaluating the qualifications of welders at competitions, the use of this method leads to large time costs in identifying the winners of the competition and often causes disputes among the participants due to the subjectivity and approximateness of expert assessments.
Результаты оценок сохраняют лишь в виде записи в журнале и в протоколе на бумажных носителях, содержащих словесное описание результатов осмотра сварного шва и не позволяющих визуально увидеть сварной шов и выполнить оценку его качества другими, в том числе, независимыми экспертами. Образцы контрольных сварных соединений не сохраняются по причине того, что для этого требуются большие складские помещения и затраты на хранение. А на действующих трубопроводах и аппаратах, сварные швы зачастую недоступны для инструментального контроля.The results of the evaluations are kept only in the form of a record in the journal and in the protocol on paper, containing a verbal description of the results of the inspection of the weld and not allowing to visually see the weld and evaluate its quality by others, including independent experts. Sample welds are not retained due to large storage space and storage costs. And on existing pipelines and apparatuses, welds are often inaccessible for instrumental control.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ оценки квалификации сварщика, описанный в патенте РФ №2569276 на изобретение «Способ оценки квалификации сварщика», МПК G09B 19/24, B23K 9/00, - 2015.11.20. В указанном изобретении оценка качества сварного шва происходит по числовому индексу посредством сравнения с площадью эталона, абсолютных величин суммы площадей отклонений сечений сварного шва от площади эталона. Площадь эталона определяют, как разность площадей, ограниченных внешней и внутренней эталонными формами. Расчет внешней и внутренней эталонных форм выполняют численным решением по математической модели, учитывая пространственное положение сварного соединения при сварке, физико-механическое свойство расплавленного металла шва - капиллярную постоянную, предельные значения ширины и высоты выпуклости шва, задаваемые нормативно-технической документацией. Способ позволяет количественно оценить квалификацию сварщика по форме поверхности выполненного им сварного шва. Для определения индекса квалификации сварщика по этому способу поверхность сварного шва сканируют лазерной установкой. Связанный с лазерной установкой программно-вычислительный комплекс, выполняет оцифровку полученных данных. Оператор вводит в программный комплекс исходные данные, учитывающие пространственное положение сварного шва, капиллярную постоянную расплавленного металла сварного шва, требования нормативно-технической документации к ширине и высоте выпуклости сварного шва. На основе полученной информации программный комплекс вычисляет площадь эталона, абсолютные отклонения площади сечения поверхности сварного шва в каждом сечении от площади эталона и определяют числовой индекс квалификации сварщика. Этот способ позволяет существенно ускорить и улучшить качество оценки и количественно оценить квалификацию сварщиков, однако в этом способе отсутствует алгоритм сопоставления эталона с оцифрованной формой сварного шва, поэтому значения абсолютных отклонений площадей сечения поверхности сварного шва от эталона в каждом сечении не могут быть точно вычислены, и как следствие определение индекса квалификации сварщика происходит с ошибками. Особенно такие ошибки недопустимы при определении победителей на международных соревнованиях сварщиков, когда на призовые места претендуют сварщики высокого класса и разница в значении индекса квалификации между ними различается в десятые доли.The closest in technical essence to the claimed solution is a method for assessing the qualifications of a welder, described in the patent of the Russian Federation No. 2569276 for the invention "Method for assessing the qualifications of a welder", IPC G09B 19/24, B23K 9/00, - 2015.11.20. In this invention, the quality of the weld is assessed by a numerical index by comparing with the area of the standard, the absolute values of the sum of the areas of deviations of the sections of the weld from the area of the standard. The area of the standard is defined as the difference between the areas limited by the external and internal standard forms. The calculation of the external and internal reference forms is performed by a numerical solution using a mathematical model, taking into account the spatial position of the welded joint during welding, the physical and mechanical property of the molten weld metal - the capillary constant, the limiting values of the width and height of the weld convexity specified by the regulatory and technical documentation. The method makes it possible to quantify the qualification of a welder by the shape of the surface of the weld made by him. To determine the welder's qualification index according to this method, the surface of the weld is scanned by a laser machine. The software-computer complex associated with the laser installation performs digitization of the received data. The operator enters the initial data into the software package, taking into account the spatial position of the weld, the capillary constant of the molten metal of the weld, the requirements of regulatory and technical documentation for the width and height of the bulge of the weld. Based on the information received, the software package calculates the area of the standard, the absolute deviations of the cross-sectional area of the surface of the weld in each section from the area of the standard, and determines the numerical index of the welder's qualification. This method allows you to significantly speed up and improve the quality of the assessment and quantify the qualifications of welders, however, this method does not have an algorithm for comparing the standard with the digitized shape of the weld, therefore, the values of the absolute deviations of the cross-sectional areas of the weld surface from the standard in each section cannot be accurately calculated, and as a consequence, the determination of the welder's qualification index occurs with errors. Especially such errors are unacceptable when determining winners at international welding competitions, when high-class welders claim prizes and the difference in the value of the qualification index between them differs by tenths.
Более того, при определении индекса квалификации сварщика описанным способом, на одном сварном соединении разными операторами, находящимися в различных местах, происходит получение различных значений индекса. При этом величина абсолютной погрешности вычисления значения индекса достигает 7%. Полученные 3D цифровые изображения поверхностей сварных швов в соответствии с этим способом не сохраняются и поэтому отсутствует возможность их последующего анализа экспертами, находящимися в местах, удаленных от места проведения сканирования. Также не предусмотрена передача полученных 3D цифровых изображений поверхности сварных швов в электронную базу данных, чтобы обеспечить хранение и автоматическое ранжирование, квалификации сварщиков по выполненным ими и находящимся в электронной базе 3D цифровым изображениям поверхности сварных швов.Moreover, when determining the welder's qualification index in the described way, on the same welded joint by different operators located in different places, different values of the index are obtained. In this case, the magnitude of the absolute error in calculating the index value reaches 7%. The obtained 3D digital images of the surfaces of welds in accordance with this method are not saved and therefore there is no possibility of their subsequent analysis by experts located in places remote from the scanning site. It is also not provided for the transfer of the obtained 3D digital images of the surface of welds to an electronic database in order to ensure storage and automatic ranking, qualifications of welders according to the 3D digital images of the surface of welds made by them and located in the electronic database.
Сварные швы контрольных сварных соединений, полученных по этому способу, так же, как и по РД 03-606-03 не сохраняются, а ранжирование квалификации сварщиков по значениям индекса квалификации может быть ошибочно из-за вычислительных погрешностей вследствие отсутствия алгоритма сопоставления эталона с цифровым изображением сварного шва.Welds of control welded joints obtained by this method, as well as according to RD 03-606-03, are not saved, and the ranking of the qualifications of welders by the values of the qualification index may be erroneous due to computational errors due to the lack of an algorithm for comparing the standard with a digital image weld.
Задача настоящего изобретения состоит в разработке способа прослеживания изменения квалификации сварщика в процессе его профессиональной деятельности и ранжирования его квалификации относительно квалификации других сварщиков, для чего требуется точное и однозначное вычисления индекса квалификации сварщика путем сравнения площади сечения сварного шва с площадью эталона.The objective of the present invention is to develop a method for tracking the change in the qualifications of a welder in the course of his professional activity and ranking his qualifications relative to the qualifications of other welders, which requires an accurate and unambiguous calculation of the welder's qualification index by comparing the cross-sectional area of the weld with the area of the standard.
Для безошибочного определения отклонения формы поверхности сварного шва и площади его сечений от эталона требуется достоверное определение границ сварного шва, по координатам, полученным лазерными триангулярными датчиками. Для этого в предлагаемом способе применили метод линейной аппроксимации координат абсцисс точек профилей поперечных сечений цифрового изображения сварного соединения, имеющих максимальную кривизну профиля. А для последующего точного совмещения оси пространственного изображения эталона с осью пространственного изображения сварного шва вычисляли координаты оси 3D цифрового изображения поверхности сварного шва методом деления пополам отрезка, заключенного между координатами абсцисс двух точек профиля, имеющих максимальную кривизну.To accurately determine the deviation of the shape of the surface of the weld and the area of its sections from the standard, a reliable determination of the boundaries of the weld is required, according to the coordinates obtained by laser triangular sensors. To do this, in the proposed method, the method of linear approximation of the coordinates of the abscissa points of the profiles of the cross sections of the digital image of the welded joint, which have the maximum curvature of the profile, was used. And for the subsequent exact alignment of the axis of the spatial image of the standard with the axis of the spatial image of the weld, the coordinates of the axis of the 3D digital image of the surface of the weld were calculated by halving the segment enclosed between the coordinates of the abscissas of two profile points with maximum curvature.
Для прослеживания изменения квалификации сварщика в процессе его профессиональной деятельности и ранжирования его квалификации относительно квалификации других сварщиков, полученные данные о сварном соединении, квалификации сварщика и 3D цифровые изображения, выполненных им сварных швов сварных соединений, передают по каналам связи в электронную базу данных, для хранения и автоматизированного создания квалификационных рейтингов сварщиков.To track the change in the qualification of a welder in the course of his professional activity and to rank his qualification relative to the qualifications of other welders, the obtained data on the welded joint, the qualifications of the welder and 3D digital images of the welds of the welded joints made by him are transmitted via communication channels to an electronic database for storage and automated creation of qualification ratings for welders.
Ранжирование квалификации сварщиков по значениям их индексов квалификации происходит автоматически после поступления по каналам связи Интернет в электронную базу отсканированных и оцифрованных 3D изображений поверхностей сварных швов сварных соединений и данных о сварных соединениях, выполненных сварщиком. Естественно, что ранжирование выполняется только при соблюдении условий однозначности способов сварки и однотипности выполненных сварных соединений.The ranking of welders' qualifications according to the values of their qualification indices occurs automatically after the scanned and digitized 3D images of the surfaces of welded joints of welded joints and data on welded joints made by the welder enter the electronic database via the Internet communication channels. Naturally, the ranking is performed only if the conditions for the uniqueness of welding methods and the uniformity of the welded joints are met.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
При квалификационных экзаменах (№1) сварщик заварил контрольное сварное соединение ручной дуговой сваркой. Условное обозначение сварного соединения в соответствие с требованиями ГОСТ 16037-80 конструктивные размеры - С17 неповоротный стык трубы с наружным диаметром 159 мм с толщиной стенки 10 мм. После проверки методом ультразвуковой дефектоскопии и установления отсутствия внутренних дефектов поверхность сварного шва сканировали лазерной установкой. Связанный с лазерной установкой программно-вычислительный комплекс, выполнил оцифровку полученных данных. Оператор вводил в программно-вычислительный комплекс исходные данные, представленные в табл. 1. Эти данные учитывали пространственное положение сварного шва, капиллярную постоянную расплавленного металла сварного шва и требования к ширине и высоте выпуклости сварного шва в соответствии с ГОСТ 16037-80. На основе полученной информации программно-вычислительный комплекс вычислил форму и площадь эталона, абсолютные отклонения площади сечения поверхности сварного шва в каждом сечении от площади эталона и определил числовой индекс квалификации сварщика QW с идентификатором R219.During the qualification exams (No. 1), the welder welded the control welded joint by manual arc welding. Symbol of a welded joint in accordance with the requirements of GOST 16037-80 design dimensions - C17 fixed joint of a pipe with an outer diameter of 159 mm and a wall thickness of 10 mm. After checking by ultrasonic flaw detection and establishing the absence of internal defects, the surface of the weld was scanned by a laser machine. The software-computer complex associated with the laser installation performed the digitization of the received data. The operator entered into the software-computer complex the initial data presented in Table. 1. These data took into account the spatial position of the weld, the capillary constant of the molten metal of the weld, and the requirements for the width and height of the bulge of the weld in accordance with GOST 16037-80. Based on the information received, the computer software complex calculated the shape and area of the standard, the absolute deviations of the cross-sectional area of the weld surface in each section from the area of the standard, and determined the numerical index of the welder's qualification QW with the identifier R219.
Сканирование, оцифровку поверхности данного сварного соединения и запись 3D цифрового изображения в электронную базу данных осуществили в г. Волгограде. После сканирования и оцифровки поверхности стыкового сварного соединения полученный файл с обозначением, идентифицирующим квалификацию сварщика, а именно файл R219. WLD был передан по каналам связи (Интернет) для определения индекса квалификации сварщика (QW) трем независимым операторам, находящимся в разных местах в г. Волгограде, в пос. Ерзовка Волгоградской обл., в г. Москва.Scanning, digitization of the surface of this welded joint and recording of a 3D digital image in an electronic database were carried out in Volgograd. After scanning and digitizing the surface of the butt weld, the resulting file with a designation identifying the qualifications of the welder, namely the file R219. WLD was transferred via communication channels (Internet) to determine the welder's qualification index (QW) to three independent operators located in different places in Volgograd, in the village. Erzovka, Volgograd region, in Moscow.
Определение значения индекса квалификации сварщика QW выполнили по наиболее близкому к заявляемому способу, описанному в патенте РФ №2569276 на изобретение «Способ оценки квалификации сварщика» (прототип), но в отличие от прототипа, определение границ 3D цифрового изображения поверхности сварного шва и определение координат продольной оси выполнили линейной аппроксимацией координат абсцисс точек, рассчитанных методом деления пополам отрезка, заключенного между координатами абсцисс двух точек профилей поперечных сечений цифрового изображения сварного соединения, имеющих максимальную кривизну профиля и определяемых вычислительным центром как граничные точки сварного шва. Номера и значения абсцисс граничных точек всех профилей поперечных сечений цифрового изображения сварного соединения, имеющих максимальную кривизну профиля, равную 1/RI,J, программно-вычислительный комплекс определил цикличным расчетом RI,J для J=1, 2, …, М/2+5 при поиске левой граничной точки и J=M, M-1, …, M/2-5 при поиске правой граничной точки, по формуле:The determination of the value of the welder's qualification index QW was performed according to the closest method to the claimed method, described in the RF patent No. the axes were performed by linear approximation of the abscissa coordinates of the points calculated by the method of dividing in half the segment enclosed between the abscissa coordinates of two points of the cross-sectional profiles of the digital image of the welded joint, having the maximum curvature of the profile and defined by the computer center as the boundary points of the weld. The numbers and values of the abscissas of the boundary points of all cross-sectional profiles of the digital image of the welded joint, having a maximum profile curvature equal to 1/R I,J , were determined by the software-computer complex by cyclic calculation of R I,J for J=1, 2, ..., M/ 2+5 when searching for the left boundary point and J=M, M-1, ..., M/2-5 when searching for the right boundary point, according to the formula:
где
RI,J - радиус касательной окружности в точке профиля с индексами I, J;R I,J - radius of the tangent circle at the profile point with indices I, J;
J - номер точки в сечении;J - point number in the section;
I - номер сечения;I - section number;
М=е/Δх количество точек измерений в каждом сечении;М=е/Δх number of measurement points in each section;
е - ширина сканирования сварного соединения, определенная техническими характеристиками лазерного сканера и лежит в пределах от 1 мм до 200 мм включительно;e - scan width of the welded joint, determined by the technical characteristics of the laser scanner and lies in the range from 1 mm to 200 mm inclusive;
Δх - шаг измерения высоты линии профиля поперечного сечения поверхности сварного соединения, заданный в пределах от 0,01 до 2 мм включительно;Δх - step of measuring the height of the line of the cross-sectional profile of the surface of the welded joint, specified in the range from 0.01 to 2 mm inclusive;
ZI,J - вертикальная координата J-й точки в I-ом сечении фактически измеренного и сглаженного профиля поверхности цифровой реплики сварного соединения;Z I,J - vertical coordinate of the J-th point in the I-th section of the actually measured and smoothed surface profile of the digital replica of the welded joint;
ZI,J-1 - вертикальная координата J-1-й точки в I-ом сечении фактически измеренного и сглаженного профиля поверхности цифровой реплики сварного соединения;Z I,J-1 - vertical coordinate of the J-1st point in the I-th section of the actually measured and smoothed surface profile of the digital replica of the welded joint;
ZI,J+1 - вертикальная координата J+1-й точки в I-ом сечении фактически измеренного и сглаженного профиля поверхности цифровой реплики сварного соединения.Z I,J+1 - vertical coordinate J+1-th point in the I-th section of the actually measured and smoothed surface profile of the digital replica of the welded joint.
Затем, программно-вычислительный комплекс совместил продольную ось эталона с продольной осью 3D цифрового изображения поверхности сварного шва по вычисленным значениям координат абсцисс точек, а не приблизительно (неоднозначно), как в прототипе, рассчитал отклонения площади сечения поверхности сварного шва, в каждом сечении от площади эталона и определил числовой индекс квалификации сварщика. Для сопоставления результата оценки с прототипом 3D цифровые изображения сварного соединения и исходные данные, записанные в электронную базу данных, были переданы по каналу связи (Интернет) в территориально различные места, где независимо друг от друга три оператора выполнили распознавание границ 3D цифрового изображения поверхности сварного шва, после чего программно-вычислительный комплекс определил индекс квалификации сварщика.Then, the software-computer complex combined the longitudinal axis of the standard with the longitudinal axis of the 3D digital image of the weld surface according to the calculated values of the coordinates of the abscissas of the points, and not approximately (ambiguously), as in the prototype, calculated the deviations of the cross-sectional area of the weld surface, in each section from the area standard and determined the numerical index of the qualification of the welder. To compare the evaluation result with the prototype, 3D digital images of the welded joint and the original data recorded in the electronic database were transmitted via a communication channel (Internet) to geographically different places, where three operators independently performed the recognition of the boundaries of the 3D digital image of the weld surface , after which the software-computer complex determined the welder's qualification index.
Через один год квалификационный экзамен этого сварщика был проведен вновь (№2). Условия экзамена и способ оценки квалификации полностью повторяли предыдущие. Результаты оценки приведены в табл. 1.One year later, the qualification examination of this welder was held again (No. 2). The conditions of the exam and the method of assessing qualifications completely repeated the previous ones. The evaluation results are given in table. one.
Как видно из данных табл. 1, при определении индекса квалификации сварщика различными операторами по прототипу имеется существенный разброс результатов. При определении по заявляемому способу разброса результатов нет. Результат квалификационного экзамена, проведенный через год, выполненный по заявляемому способу, показал, что квалификация сварщика повысилась. В то время как по данным оценки, выполненной по прототипу, из-за разброса данных полученных разными операторами, оценить изменение квалификации сварщика не представляется возможным. Не имеется возможности в дальнейшем сравнить 3D цифровые изображения поверхностей сварных швов, выполненных при квалификационном экзамене №1 и при квалификационном экзамене №2 по прототипу, так как они не сохраняются. При оценке сварщика во время квалификационных экзаменов, выполняемой по заявляемому способу, результаты испытаний, в том числе 3D цифровые изображения поверхностей сварных швов передаются средствами связи в базу данных, где сохраняются в виде файлов (электронных паспортов сварщиков), доступны для анализа и прослеживания изменения квалификации сварщика в процессе его профессиональной деятельности. Эти же данные постоянно используют при формировании рейтинга сварщиковAs can be seen from the data in Table. 1, when determining the welder's qualification index by various operators on the basis of the prototype, there is a significant scatter of results. When determined by the claimed method, there is no scatter of results. The result of the qualification exam, held a year later, performed according to the claimed method, showed that the qualification of the welder has improved. While according to the assessment performed on the prototype, due to the scatter of data obtained by different operators, it is not possible to assess the change in the qualifications of the welder. It is not possible to further compare the 3D digital images of the surfaces of the welds made in the qualification exam #1 and in the qualification exam #2 on the prototype, since they are not saved. When evaluating a welder during qualification exams, performed according to the claimed method, the test results, including 3D digital images of the surfaces of welds, are transmitted by means of communication to the database, where they are stored in the form of files (electronic passports of welders), available for analysis and tracking changes in qualifications welder in the course of his professional activity. The same data is constantly used in the formation of the rating of welders.
Пример 2.Example 2
На международных соревнованиях сварщиков в г. Langfang (КНР) три конкурсанта выполнили стыковое сварное соединение пластин толщиной 10 мм, ручной дуговой сваркой. Условное обозначение сварного соединения BW, положение при сварке PF по ISO6947, конструктивные размеры стыкового сварного шва в соответствие с требованиями Technical File Arc Cup IWC 2019. Поверхности полученных сварных соединений после проверки методом ультразвуковой дефектоскопии и установления отсутствия внутренних дефектов сканировали лазерной установкой. Связанный с лазерной установкой программно-вычислительный комплекс, выполнил оцифровку полученных данных. Оператор вводил в программно-вычислительный комплекс исходные данные, представленные в табл. 2. Эти данные учитывали пространственное положение сварного шва, капиллярную постоянную расплавленного металла сварного шва и требования к ширине и высоте выпуклости сварного шва в соответствие с Technical File Arc Cup IWC 2019. На основе полученной информации программно-вычислительный комплекс вычислил форму и площадь эталона, абсолютные отклонения площади сечения поверхности сварных швов в каждом сечении от площади эталона и определил числовой индекс квалификации каждого из трех сварщиков (QW).At the international welding competitions in Langfang (China), three contestants performed butt welding of 10 mm thick plates by manual arc welding. The symbol of the welded joint is BW, the welding position is PF according to ISO6947, the structural dimensions of the butt weld are in accordance with the requirements of the Technical File Arc Cup IWC 2019. The surfaces of the obtained welded joints, after checking by ultrasonic flaw detection and establishing the absence of internal defects, were scanned by a laser machine. The software-computer complex associated with the laser installation performed the digitization of the received data. The operator entered into the software-computer complex the initial data presented in Table. 2. These data took into account the spatial position of the weld, the capillary constant of the molten metal of the weld, and the requirements for the width and height of the bulge of the weld in accordance with the Technical File Arc Cup IWC 2019. Based on the information received, the software and computer system calculated the shape and area of the standard, absolute deviations of the cross-sectional area of the surface of welds in each section from the area of the standard and determined the numerical index of qualification of each of the three welders (QW).
Сканирование и оцифровку поверхностей стыковых сварных соединений пластин, и запись 3D цифровых изображений в электронную базу данных осуществили в г. Langfang (КНР) в рамках международного соревнования сварщиков Arc Cup IWC 2019 г. После сканирования и оцифровки поверхностей стыковых сварных соединений полученные файлы с обозначениями, идентифицирующими квалификацию сварщиков, а именно файлы: A118.WLD, A121.WLD, A176.WLD, были переданы по каналам связи (Интернет) для определения индекса квалификации каждого сварщика (QW) трем независимым операторам, находящимся в разных местах: в г. Langfang (месте проведения соревнований), а также в г. Волгоград, в г. Москва.Scanning and digitizing the surfaces of butt welded joints of plates, and recording 3D digital images in an electronic database was carried out in Langfang (PRC) as part of the international welding competition Arc Cup IWC 2019. After scanning and digitizing the surfaces of butt welded joints, the resulting files with designations, identifying the qualifications of welders, namely the files: A118.WLD, A121.WLD, A176.WLD, were transmitted via communication channels (Internet) to determine the qualification index of each welder (QW) to three independent operators located in different locations: in Langfang (venue of the competition), as well as in Volgograd, in Moscow.
Операторы ввели полученные файлы в имеющиеся у них программно-вычислительные комплексы, в которых определение значений индексов квалификации сварщиков (QW) было выполнено по наиболее близкому к заявляемому способу, описанному в патенте РФ №2569276 на изобретение «Способ оценки квалификации сварщика» (прототип), но в отличие от прототипа, определение границ 3D цифрового изображения поверхности каждого сварного шва и определение координат продольной оси выполнили линейной аппроксимацией координат абсцисс точек, рассчитанных методом деления пополам отрезка, заключенного между координатами абсцисс двух точек профилей поперечных сечений цифрового изображения сварного соединения, имеющих максимальную кривизну профиля и определяемых программно-вычислительным комплексом, как граничные точки сварного шва. Номера и значения абсцисс граничных точек всех профилей поперечных сечений цифрового изображения сварного соединения, имеющих максимальную кривизну профиля, равную 1/RI,J, программно-вычислительный комплекс определил цикличным расчетом RI,J для J=1, 2, …, М/2+5 при поиске левой граничной точки и J=M, M-1, …, M/2-5 при поиске правой граничной точки, по формуле:The operators entered the received files into their software and computing systems, in which the determination of the values of the welders' qualification indexes (QW) was carried out according to the method closest to the claimed method, described in the RF patent No. but unlike the prototype, the determination of the boundaries of the 3D digital image of the surface of each weld and the determination of the coordinates of the longitudinal axis was performed by a linear approximation of the coordinates of the abscissas of the points calculated by halving the segment enclosed between the coordinates of the abscissas of the two points of the cross-sectional profiles of the digital image of the welded joint with maximum curvature profile and determined by the software-computer complex as the boundary points of the weld. The numbers and values of the abscissas of the boundary points of all cross-sectional profiles of the digital image of the welded joint, having a maximum profile curvature equal to 1/R I,J , were determined by the software-computer complex by cyclic calculation of R I,J for J=1, 2, ..., M/ 2+5 when searching for the left boundary point and J=M, M-1, ..., M/2-5 when searching for the right boundary point, according to the formula:
где
RI,J - радиус касательной окружности в точке профиля с индексами I, J;R I,J - radius of the tangent circle at the profile point with indices I, J;
J - номер точки в сечении;J - point number in the section;
I - номер сечения;I - section number;
М=е/Δх количество точек измерений в каждом сечении;М=е/Δх number of measurement points in each section;
е - ширина сканирования сварного соединения, определенная техническими характеристиками лазерного сканера и лежит в пределах от 1 мм до 200 мм включительно;e - scan width of the welded joint, determined by the technical characteristics of the laser scanner and lies in the range from 1 mm to 200 mm inclusive;
Δх - шаг измерения высоты линии профиля поперечного сечения поверхности сварного соединения, заданный в пределах от 0,01 до 2 мм включительно;Δх - step of measuring the height of the line of the cross-sectional profile of the surface of the welded joint, specified in the range from 0.01 to 2 mm inclusive;
ZI,J - вертикальная координата J-й точки в I-ом сечении фактически измеренного и сглаженного профиля поверхности цифровой реплики сварного соединения;Z I,J - vertical coordinate of the J-th point in the I-th section of the actually measured and smoothed surface profile of the digital replica of the welded joint;
ZI,J-1 - вертикальная координата J-1-й точки в I-ом сечении фактически измеренного и сглаженного профиля поверхности цифровой реплики сварного соединения;Z I,J-1 - vertical coordinate of the J-1st point in the I-th section of the actually measured and smoothed surface profile of the digital replica of the welded joint;
ZI,J+1 - вертикальная координата J+1-й точки в I-ом сечении фактически измеренного и сглаженного профиля поверхности цифровой реплики сварного соединения.Z I,J+1 - vertical coordinate J+1-th point in the I-th section of the actually measured and smoothed surface profile of the digital replica of the welded joint.
Затем, каждый программно-вычислительный комплекс совместил продольную ось эталона с продольной осью 3D цифрового изображения поверхности сварного шва точно по вычисленным значениям координат абсцисс точек, а не приблизительно (неоднозначно), как в прототипе, рассчитал отклонения площади сечения поверхности сварного шва, в каждом сечении от площади эталона и определил значение индекса квалификации каждого сварщика.Then, each software-computer complex aligned the longitudinal axis of the standard with the longitudinal axis of the 3D digital image of the weld surface exactly according to the calculated values of the coordinates of the abscissas of the points, and not approximately (ambiguously), as in the prototype, calculated the deviations of the cross-sectional area of the weld surface, in each section from the area of the standard and determined the value of the qualification index of each welder.
После чего автоматически по числовым значениям индексов квалификации автоматически произвел ранжирование сварщиков. Файлы с данными были сохранены в базе данных.After that, the welders were automatically ranked according to the numerical values of the qualification indices. The data files have been stored in the database.
Результаты приведены в табл. 2The results are shown in table. 2
Как видно из данных табл. 2 корректное ранжирование квалификации сварщиков по данным, полученным по прототипу невозможно из-за существенного разброса данных. При ранжировании квалификации сварщиков по заявляемому способу ранжирование однозначно, и не зависит от места определения и оператора.As can be seen from the data in Table. 2 correct ranking of the qualifications of welders according to the data obtained from the prototype is impossible due to a significant scatter of data. When ranking the qualifications of welders according to the claimed method, the ranking is unambiguous, and does not depend on the place of definition and the operator.
Все поступившие в базу программно-вычислительного комплекса файлы с данными о сварных соединениях, квалификации сварщиков и трехмерные цифровые изображения, выполненных им сварных швов, сохранены, могут быть выведены на монитор в виде электронных паспортов сварщиков или распечатаны на принтере в определенной оператором или условиями Заказчика форме. Эти данные постоянно используют при формировании рейтинга квалификации сварщиков и каждый сварщик, выполнив сварное соединение в соответствии с требованиями квалификационного экзамена, на основе данных 3D цифровых копий поверхностей сварных швов может получить информацию об уровне своей квалификации и о своем месте в рейтинге среди других сварщиков. В том числе сварщиков, победителей международных, национальных, республиканских и др., соревнований сварщиков.All files with data on welded joints, qualifications of welders and three-dimensional digital images of welds made by him, received by the software and computer complex, are saved, can be displayed on the monitor in the form of electronic passports of welders or printed on a printer in a form determined by the operator or conditions of the Customer . These data are constantly used in the formation of the qualification rating of welders, and each welder, having made a welded joint in accordance with the requirements of the qualification exam, can obtain information about the level of his qualification and his place in the rating among other welders based on the data of 3D digital copies of the surfaces of welds. Including welders, winners of international, national, republican, etc., welding competitions.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения необходимой совокупности условий:Thus, the above information testifies to the fulfillment of the necessary set of conditions when using the claimed invention:
способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, позволяет, благодаря точному совмещению осей 3D цифрового изображения поверхности сварного шва и эталона, прослеживать и осуществлять ранжирование квалификации сварщиков по величине отклонения выполненных ими сварных швов от эталонов не зависимо от места оценки;the method embodying the claimed invention in its implementation, allows, thanks to the exact alignment of the axes of the 3D digital image of the surface of the weld and the standard, to trace and rank the qualifications of welders by the deviation of the welds they made from the standards, regardless of the place of assessment;
для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;for the claimed invention in the form as it is characterized in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described above in the application or known before the priority date is confirmed;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.a means embodying the claimed invention in its implementation is capable of achieving the technical result envisaged by the applicant.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under the current legislation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020137416A RU2763708C1 (en) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Method for tracking and ranking the qualification of welders |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020137416A RU2763708C1 (en) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Method for tracking and ranking the qualification of welders |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2763708C1 true RU2763708C1 (en) | 2021-12-30 |
Family
ID=80040008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020137416A RU2763708C1 (en) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Method for tracking and ranking the qualification of welders |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2763708C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117745718A (en) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 工业云制造(四川)创新中心有限公司 | Information interaction method based on cloud manufacturing |
| CN118002977A (en) * | 2024-04-08 | 2024-05-10 | 山东省青腾机械科技有限公司 | Tower foot secondary welding seam method of robot |
| CN120142478A (en) * | 2025-05-16 | 2025-06-13 | 无锡领声科技有限公司 | Welding quality detection method and system suitable for overlapping weldments |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU238211A1 (en) * | Всесоюзный научно исследовательский институт разработке | DEVICE FOR ULTRASOUND CONTROL OF WELDED SEAMS | ||
| GB2105466A (en) * | 1981-09-09 | 1983-03-23 | Mannesmann Ag | Measuring the deburring contour in longitudinal seam welded pipes |
| RU2032140C1 (en) * | 1991-12-09 | 1995-03-27 | Владимир Григорьевич Демчук | Template for measurement of geometrical dimensions of welded joints |
| RU53767U1 (en) * | 2005-12-21 | 2006-05-27 | Закрытое акционерное общество завод "Измерон" | UNIVERSAL WELDER TEMPLATE |
| WO2011150165A1 (en) * | 2010-05-26 | 2011-12-01 | Illinois Tool Works Inc. | Automatic and semi-automatic welding systems and methods |
| WO2014038144A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | パナソニック株式会社 | Motor control device, washing machine comprising same, and washer/dryer |
| RU2550673C2 (en) * | 2013-03-25 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Device to assess quality of welded joint |
| RU2550979C2 (en) * | 2013-02-04 | 2015-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Weld surface quality control procedure |
| RU2709177C1 (en) * | 2018-09-14 | 2019-12-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Method of determining shape of weld seam surface standard |
-
2020
- 2020-11-13 RU RU2020137416A patent/RU2763708C1/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU238211A1 (en) * | Всесоюзный научно исследовательский институт разработке | DEVICE FOR ULTRASOUND CONTROL OF WELDED SEAMS | ||
| GB2105466A (en) * | 1981-09-09 | 1983-03-23 | Mannesmann Ag | Measuring the deburring contour in longitudinal seam welded pipes |
| RU2032140C1 (en) * | 1991-12-09 | 1995-03-27 | Владимир Григорьевич Демчук | Template for measurement of geometrical dimensions of welded joints |
| RU53767U1 (en) * | 2005-12-21 | 2006-05-27 | Закрытое акционерное общество завод "Измерон" | UNIVERSAL WELDER TEMPLATE |
| WO2011150165A1 (en) * | 2010-05-26 | 2011-12-01 | Illinois Tool Works Inc. | Automatic and semi-automatic welding systems and methods |
| WO2014038144A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | パナソニック株式会社 | Motor control device, washing machine comprising same, and washer/dryer |
| RU2550979C2 (en) * | 2013-02-04 | 2015-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Weld surface quality control procedure |
| RU2550673C2 (en) * | 2013-03-25 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Device to assess quality of welded joint |
| RU2709177C1 (en) * | 2018-09-14 | 2019-12-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Method of determining shape of weld seam surface standard |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117745718A (en) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 工业云制造(四川)创新中心有限公司 | Information interaction method based on cloud manufacturing |
| CN118002977A (en) * | 2024-04-08 | 2024-05-10 | 山东省青腾机械科技有限公司 | Tower foot secondary welding seam method of robot |
| CN120142478A (en) * | 2025-05-16 | 2025-06-13 | 无锡领声科技有限公司 | Welding quality detection method and system suitable for overlapping weldments |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2763708C1 (en) | Method for tracking and ranking the qualification of welders | |
| RU2709177C1 (en) | Method of determining shape of weld seam surface standard | |
| JPH08261740A (en) | Inspection of surface without destruction in especially adverse environment | |
| US9823224B2 (en) | Weld inspection method and system | |
| Fuštar et al. | Fatigue tests of as-welded and HFMI treated S355 details with longitudinal and transverse attachments | |
| KR20040095593A (en) | Ultrasonic inspection method for weld zone | |
| KR20070048175A (en) | Measuring device | |
| NL2001883C2 (en) | Method and device for ultrasonic inspection. | |
| KR20220071462A (en) | pipe nondestructive inspection system based cloud | |
| Pereira et al. | Non-destructive material testing in welding: ultrasonic scanning | |
| JP3132385B2 (en) | Inspection position determination method for metal weld section | |
| CN118883710A (en) | A phased array ultrasonic testing method for steel plates | |
| Zhang et al. | 3D Laser Scanning for Thickness Measurements of Hull Structures | |
| Hoyle et al. | Ultrasonic algorithms for calculating probe separation distance, combined with full matrix capture with the total focusing method | |
| Burhan et al. | A guideline of ultrasonic inspection on butt welded plates | |
| JPS61270657A (en) | Ultrasonic flaw detecting and testing method | |
| RU2827116C1 (en) | Welded joint identification method | |
| JP3725126B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method and apparatus | |
| Rossi Ciampolini et al. | Ultrasonic Inspection Using Time-of-Flight Diffraction (TOFD) | |
| Pawlowitz et al. | Influence of modelling methods of a fluctuating weld geometry on the fatigue assessment using the effective notch stress approach | |
| Poudel et al. | A Feasibility Study on Advanced Nondestructive Evaluation (NDE) Methods to Characterize Weld Defects in Railroad Tank Cars | |
| Surin et al. | Justification of Scanning Contact Potentiometry Applicability to Test NPP Equipment during Its Manufacture | |
| Makri | Experimental Investigations to Evaluate the Validity and Performance of NDT Procedures for In-Service Inspections | |
| RU2569276C2 (en) | Evaluation of welder qualification | |
| Singhatham et al. | Designing of welding defect samples for data mining in defect detection and classification using 3D geometric scanners |