Принципы подбора оптической системы слежения для реализации различных производственных задач
На современном уровне научно-технического и социального прогресса основной формой сварочного производства становится комплексно автоматизированное и высокомеханизированное производство, не только массовое, но и серийное. Любые неавтоматизированные операции сварки следует рассматривать как частное, вынужденное решение, когда в конкретных условиях производства еще не возникли технические и экономические предпосылки для автоматизации. Частным случаем автоматизации является роботизация сварочных процессов и операций. Преимущество роботизации - гибкость (переналаживаемость) комплексов и линий, что тяжело достичь автоматизацией.
В отличии от автоматизированных линий для сварки, где корректирование траекторий выполняется с участием оператора в режиме реального времени, в роботизированных линиях (далее РТК) корректирование, при необходимости, должно выполняться в автоматическом режиме.
Большинство задач не требует использования следящих систем при роботизированной сварке. Такой подход возможен при обеспечении требуемой точности позиционирования деталей и сварных стыков. Это обеспечивается точностью заготовительного производства, использованием сборочно-сварочных кондукторов.
При невозможности организовать требуемую точность позиционирования сварных стыков, возникает необходимость в использовании систем слежения и систем поиска.
Принципы подбора систем слежения для роботизации сварочных процессов

Роботизированные системы Fanuc (Фанук) дают возможность использовать множество систем и алгоритмов слежения и поиска деталей. В сварочном производстве наиболее применимыми являются следующие системы:
А) Тактильная система поиска деталей TouchSensing
Б) Система отслеживания по силе тока TAST
В) Лазерно-оптически системы слежения на базе триангуляционных датчиков
Тактильная система поиска TouchSensing
Позволяет выполнять поиск и обнаружение кромок угловых и нахлесточных соединений касанием.
Опция Fanuc TouchSensing выполняет обнаружение как отдельных стыков, так и сборки в целом.
Специализированное сварочное оборудование для роботизированной сварки - Kemppi Kemparc Pulse, Kemparc SYN или Kemppi A7 MIG, при интеграции в состав РТК Fanuc, посредством цифровых протоколов Ethernet/IP, дает возможность полноценно использовать функцию TouchSensing.
При активации данной функции, сварочный источник подает на проволоку или на сопло горелки (выбирается опционально) ток напряжением от 50 до 200 В. В этот момент манипулятор РТК выполняет перемещение сварочной горелки на небольших скоростях до момента соприкосновения проволоки или сопла горелки (опционально) с изделием. В момент соприкосновения сварочный источник отключает подачу тока и дает ответный сигнал контроллеру РТК об обнаружении. Контроллер РТК сохраняет координаты точки соприкосновения. Таким образом выполняется поиск кромок сварных стыков.

Отличительные особенности системы поиска Fanuc TouchSensing:
- Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании
- Простота использования
- Низкая стоимость программного обеспечения
- Отсутствие дополнительных модулей на сварочной горелке не ограничивает досягаемость при сварке сложных деталей и узлов.
Ограничения при использовании данной функции:
- Не применима для обнаружения стыковых соединений
- Нет возможности выполнять корректирование во время сварки
- Дополнительные затраты времени на поиск и обнаружение
Система отслеживания по силе сварочного тока TAST
Система FANUC TAST (Through Arc Seam Tracking) - система слежения, которую относят к тактильным. Она позволяет выполнять отслеживание стыка и автоматическое корректирование траектории в режиме реального времени.
Применяется для угловых, тавровых и нахлесточных соединений, а также стыковых с разделкой кромок.
FANUC TAST работает при задействовании сварочных колебаний. В противоположных точках (крайних точках) сварочных колебаний контроллер РТК выполняет считывание показаний силы сварочного тока. Цифровой сварочный источник питания Kemppi Kemparc Pulse или Kemppi A7 MIG передает на контроллер РТК в режиме реального времени информацию о силе сварочного тока и напряжения.
При отклонении фактического положения стыка от заранее заданной траектории, разность показаний силы тока в противоположных точках колебаний будет увеличиваться. Система Fanuc TAST автоматически, в режиме реального времени, будет выполнять корректирование траектории до момента снижения к нулю разности показаний сил тока в противоположных точках колебаний.
Системы слежения TAST рекомендовано использовать в паре с системой поиска TouchSensing. Данный подход позволяет добиться высокой точности позиционирования манипулятора РТК, одновременно снизив затраты времени на поиск с использованием системы TouchSensing.
Отличительные особенности системы слежения Fanuc TAST:
- Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании
- Простота использования
- Низкая стоимость программного обеспечения
- Отсутствие дополнительных модулей на сварочной горелке не ограничивает досягаемость при сварке сложных деталей и узлов.
- Корректирование траектории во время сварки.
Ограничения при использовании данной функции:
- Не применима для отслеживания стыковых соединений без разделки кромок
- Применима только при использовании сварочных колебаний
- Не применима при импульсной сварке
Лазерно-оптическая система слежения

Лазерно-оптическая система слежения (ЛОС) является наиболее универсальной, но одновременно и наиболее сложной среди перечисленных систем слежения.
Система ЛОС относится к бесконтактным системам слежения, так как отсутствует непосредственный контакт датчика и свариваемого изделия.
Система лазерно-оптического слежения позволяет выполнять обнаружение стыков и кромок свариваемых деталей перед сваркой, а также выполнять отслеживание траектории стыка в режиме реального времени с автоматической коррекцией траектории движения робота.
К отличительным особенностям следует отнести возможность отслеживания стыковых соединений с минимальным зазором, высокую точность позиционирования, возможность использования при импульсной сварке. Также ЛОС можно использовать для автоматического корректирования параметров и режимов сварки, а также параметров колебаний в зависимости от изменения величины зазоров сварных стыков.
Принцип работы системы лазерно-оптического слежения заключается в измерении точек преломления лазерных лучей на сварных соединениях. Результаты измерений, а также данные для коррекции передаются на контроллер РТК посредством цифровых каналов (для Fanuc – Ethernet/IP).
Данных, получаемых от системы ЛОС, достаточно для использования базового программного обеспечения FANUC для корректирования траектории, а также параметров и режимов сварки.
При необходимости реализации специфических задач интегратор может разработать собственный, индивидуальный алгоритм корректирования режимов и параметров, используя получаемые от ЛОС значения в качестве входных параметров.
Отличительные особенности системы лазерно-оптического слежения:
- Высокая точность
- Универсальность
- Возможность использования адаптивной сварки (изменение параметров в зависимости от зазора стыка.
- Отсутствие физического контакта датчика с изделием, следовательно - низкая восприимчивость к загрязнениям стыка
- Корректирование траектории во время сварки.
- Применима практически для всех видов сварки
Ограничения при использовании системы ЛОС:
- Наличие датчика на сварочной горелке ограничивает доступ к труднодоступным сварным соединениям в сложных конструкциях
- Стоимость ЛОС выше в сравнении с тактильными системами слежения
- Выше требования к квалификации персонала конечного пользователя.
Если вы планируете интегрировать в свое производство роботизированный сварочный комплекс с системой лазерно-оптического слежения – специалисты ООО «Саммит» (интегратор РТК Fanuc), имея опыт работы с ЛОС, с удовольствием проконсультируют, спроектируют, поставят и запустят роботизированный комплекс с использованием систем слежения на вашу производственную площадку. Мы поможем вам решить производственные задачи любой сложности и готовы вместе с вами работать над усовершенствованием технологического процесса на вашей фабрикации.
