Принципи підбору оптичної системи стеження для реалізації різних виробничих завдань

На сучасному рівні науково-технічного і соціального прогресу основною формою зварювального виробництва стає комплексно автоматизоване і високомеханізоване виробництво, не тільки масове, але і серійне. Будь-які неавтоматизовані операції зварювання слід розглядати як приватне, вимушене рішення, коли в конкретних умовах виробництва ще не виникли технічні та економічні передумови для автоматизації. Окремим випадком автоматизації є роботизація зварювальних процесів і операцій. Перевага роботизації - гнучкість (можливість переналагодження) комплексів і ліній, що важко досягти автоматизацією.

На відміну від автоматизованих ліній для зварювання, де коригування траєкторій виконується за участю оператора в режимі реального часу, в роботизованих лініях (далі РТК) коригування, при необхідності, має виконуватися в автоматичному режимі.

Більшість завдань не вимагає використання систем стеження для роботизованого зварювання. Такий підхід можливий при забезпеченні необхідної точності позиціонування деталей і зварних стиків. Це забезпечується точністю заготівельного виробництва, використанням складально-зварювальних кондукторів.

При неможливості організувати необхідну точність позиціонування зварних стиків, виникає необхідність у використанні систем технічного зору, а точніше -  систем пошуку.

Принципи підбору систем стеження для роботизації зварювальних процесів

Роботизовані системи Fanuc дають можливість використовувати безліч систем і алгоритмів стеження і пошуку деталей. У зварювальному виробництві найбільш застосовними є такі системи:

А) Тактильна система пошуку деталей TouchSensing

Б) Система відстеження по силі струму TAST

В) Лазерно-оптичні системи стеження на базі триангуляційних датчиків.

Тактильна система пошуку TouchSensing

Дозволяє виконувати пошук і виявлення кромок кутових з'єднань і з'єднань в напуск дотиком.

Опція Fanuc TouchSensing виконує виявлення як окремих стиків, так і збірки в цілому.

Спеціалізоване зварювальне обладнання для роботизованого зварювання - Kemppi Kemparc Pulse, Kemparc SYN або Kemppi A7 MIG, при інтеграції до складу РТК Fanuc, за допомогою цифрових протоколів Ethernet / IP, дає можливість повноцінно використовувати функцію TouchSensing.

При активації даної функції зварювальне джерело подає на дріт або на сопло пальника (вибирається опціонально) струм напругою від 50 до 200 В. В цей момент маніпулятор РТК виконує переміщення зварювального пальника на невеликих швидкостях до моменту дотику дроту або сопла пальника (опціонально) з виробом . У момент зіткнення зварювальне джерело відключає подачу струму і дає відповідний сигнал контролеру РТК про виявлення. Контролер РТК зберігає координати точки дотику. Таким чином виконується пошук кромок зварних стиків.

Особливості системи пошуку Fanuc TouchSensing:

• Відсутність необхідності в додатковому устаткуванні
• Простота використання
• Низька вартість програмного забезпечення
• Відсутність додаткових модулів на зварювальному пальнику, що в свою чергу не обмежує досяжність при зварюванні складних деталей і вузлів.

Обмеження при використанні даної функції:

• Не може бути застосована для виявлення стикових з'єднань
• Немає можливості виконувати коригування під час зварювання
• Додаткові витрати часу на пошук і виявлення

Система відстеження по силі зварювального струму TAST

Система FANUC TAST (Through Arc Seam Tracking) - система стеження, яку відносять до тактильних. Вона дозволяє виконувати відстеження стику і автоматичне коригування траєкторії в режимі реального часу.

Застосовується для кутових, таврових і з'єднань внапуск, а також стикових з обробкою кромок.

FANUC TAST працює при залученні зварювальних коливань. В протилежних точках (крайніх точках) зварювальних коливань контролер РТК виконує зчитування показань сили зварювального струму. Цифрове зварювальне джерело живлення Kemppi Kemparc Pulse або Kemppi A7 MIG передає на контролер РТК в режимі реального часу інформацію про силу зварювального струму і напругу.

При відхиленні фактичного положення стику від заздалегідь заданої траєкторії, різниця показань сили струму в протилежних точках коливань буде збільшуватися. Система Fanuc TAST автоматично, в режимі реального часу, буде виконувати коригування траєкторії до моменту зниження до нуля різниці показань сил струму в протилежних точках коливань.

Системи стеження TAST рекомендовано використовувати в парі з системою пошуку TouchSensing. Даний підхід дозволяє домогтися високої точності позиціонування маніпулятора РТК, одночасно знизивши витрати часу на пошук з використанням системи TouchSensing.

Відмінні риси системи стеження Fanuc TAST:

• Відсутність необхідності в додатковому устаткуванні
• Простота використання
• Низька вартість програмного забезпечення
• Відсутність додаткових модулів на зварювальному пальнику не обмежує досяжність при зварюванні складних деталей і вузлів.
• Коригування траєкторії під час зварювання.

Обмеження при використанні даної функції:

• Не може бути застосована для відстеження стикових з'єднань без обробки кромок
• Доступно лише при використанні зварювальних коливань
• Не може бути застосована при імпульсному зварюванні

Лазерно-оптична система стеження

Лазерно-оптична система стеження (ЛОС) є найбільш універсальною, але одночасно і найбільш складною серед перерахованих систем стеження.

Система ЛОС відноситься до безконтактних систем стеження, так як відсутній безпосередній контакт датчика і виробу, що зварюється.

Система лазерно-оптичного стеження дозволяє виконувати виявлення стиків і кромок зварювальних деталей перед зварюванням, а також виконувати відстеження траєкторії зварного стику в режимі реального часу з автоматичною корекцією траєкторії руху робота.

До відмінних особливостей слід віднести можливість відстеження стикових з'єднань з мінімальним зазором, високу точність позиціонування, можливість використання при імпульсному зварюванні. Також ЛОС можна використовувати для автоматичного коригування параметрів і режимів зварювання, а також параметрів коливань в залежності від зміни величини зазорів зварних стиків.

Принцип роботи системи лазерно-оптичного стеження полягає у вимірюванні точок заломлення лазерних променів на зварних з'єднаннях. Результати вимірювань, а також дані для корекції передаються на контролер РТК за допомогою цифрових каналів (для Fanuc - Ethernet / IP).

Даних, що отримуються від системи ЛОС, досить для використання базового програмного забезпечення FANUC для коригування траєкторії, а також параметрів і режимів зварювання.

При необхідності реалізації специфічних завдань інтегратор може розробити власний, індивідуальний алгоритм коригування режимів і параметрів, використовуючи отримані від ЛОС значення в якості вхідних параметрів.

Відмінні риси системи лазерно-оптичного стеження:

• Висока точність
• Універсальність
• Можливість використання адаптивного зварювання (зміна параметрів в залежності від зазору стику).
• Відсутність фізичного контакту датчика з виробом, а отже - низька сприйнятливість до забруднень стику
• Коригування траєкторії під час зварювання.
• Можливість застосувати практично для всіх видів зварювання

Обмеження при використанні системи ЛОС:

• Наявність датчика на зварювальному пальнику обмежує доступ до важкодоступних зварних з'єднань в складних конструкціях
• Вартість ЛОС вища, в порівнянні з тактильними системами стеження
• Вище вимоги до кваліфікації персоналу кінцевого користувача.

Якщо ви плануєте інтегрувати в своє виробництво роботизований зварювальний комплекс з системою технічного зору або системним спілкуванням - фахівці ТОВ «Самміт» (інтегратор роботизованих комплексів Fanuc), маючи досвід роботи з ЛОС, TouchSensing та TAST із задоволенням проконсультують, спроектують, поставлять і запустять роботизований комплекс з використанням систем стеження на вашому виробництві. Ми допоможемо вам вирішити виробничі завдання будь-якої складності і готові разом з вами працювати над удосконаленням технологічного процесу на вашому виробництві .