Решения для автономной сварки:экспертные сравнения и выводы

GarLine и SharpTrack — передовые решения для отслеживания швов для «автономной сварки»

Производство становится все более автоматизированным и требует все более простых в использовании решений. В сварочном секторе из-за нехватки квалифицированного сварочного персонала автоматизированные и роботизированные сварочные решения пользуются большим спросом и в то же время становятся более экономически эффективными для производителей и производителей.  Многие существующие сварочные решения можно считать «полуавтоматическими», однако такие решения требуют постоянного взаимодействия с оператором, длительного периода настройки сварки и высококвалифицированного оператора. Полностью автоматизированную роботизированную сварку можно назвать «автоматической сваркой».  Однако если требуется совсем незначительное взаимодействие оператора и задачи настройки существенно упрощаются, то такое решение можно назвать «автономным».  Но добиться автономности при минимальной активности оператора сложно.  Решение для роботизированной сварки требует улучшения процесса, чтобы он стал по-настоящему автономным или беспилотным, например, датчики лазерного отслеживания/нахождения шва с адекватным интегрированным интеллектом для выполнения оптимальных стратегий сварки в любой момент времени.

Доступные технологии для автоматической и полуавтоматической сварки

В статье, опубликованной на сайте Motoman.com 31 марта 2022 года, Джошуа Лит предоставил руководство по различным вариантам автоматизированной сварки.  Он выделил пять основных категорий:сенсорное распознавание, распознавание проводов, распознавание сквозной дуги, распознавание лазерной точки и распознавание лазерного профиля.  Он также разделил автоматизированные задачи на поиск и отслеживание швов:

Поиск и отслеживание швов

«В чем разница между поиском шва и отслеживанием шва?» и «Как узнать, когда следует использовать поиск шва, а не отслеживание шва?» Это распространенные вопросы, которые часто задают нашим специалистам по роботизированной сварке. Имея это в виду, вот несколько вещей, которые следует учитывать при принятии решения о том, как продолжить процесс роботизированной сварки:

Нахождение шва

Чтобы робот мог точно определить местонахождение сварного соединения перед началом сварки, рекомендуется использовать высокоскоростной поиск шва или соединения. Заготовки неизбежно будут иметь некоторый диапазон отклонений, но ваша цель — свести к минимуму эти различия с помощью определенных деталей и креплений и находиться в пределах половины ширины сварочной проволоки в соединительном шве. Этот процесс можно выполнить несколькими способами с помощью различных технологий, позволяющих роботу находить сварное соединение. Как только шов обнаружен путем обнаружения обычно двух или более известных точек на детали, робот перемещает траекторию программы для завершения сварки. Требуемый тип поиска шва определяется двумя основными факторами:ожидаемым временем цикла и типом соединения. Поиск шва — одна из самых популярных функций сварки, которая часто достигается с помощью следующих контактных и бесконтактных методов:

Сенсорное распознавание  – Этот метод, также известный как «прикосновение проволоки», идеально подходит для определения ориентации деталей с простыми соединениями и геометрией и предполагает физическое прикосновение сварочной проволоки к концу горелки для обнаружения проводящей поверхности детали, подлежащей сварке. Медленная скорость робота и возможное прикосновение замыкают цепь с низким напряжением, подаваемым по проводу. В некоторых случаях это также можно сделать с помощью сопла горелки. Такие системы, как пакет Touch Sense от Yaskawa, дополненные встроенными функциями сварочного источника питания, предназначенного для автоматизации, используют цепь низкого напряжения во время поиска на низкой скорости, чтобы определить наилучшее положение для сварного соединения.

Обнаружение проводов  – Подобно сенсорному распознаванию, когда проволока от горелки вступает в тактильный контакт с деталью, в этом варианте используется серводвигатель в резаке, который быстро перемещает проволоку вверх и вниз, пока робот перемещается по детали. Это позволяет легко находить соединения внахлест, а также измерять такие параметры, как высота материала и зазоры.

Обнаружение лазерной точки  – В два-пять раз быстрее, чем сенсорное распознавание, использование базового лазерного точечного датчика (который устанавливается на сварочную горелку) фиксирует местоположение и ориентацию детали почти так же быстро, как срабатывает лазер, обеспечивая быстрый и точный поиск шва.

Fanuc интегрирован с датчиком Garmo GarLine R

Лазерный поиск швов (поиск)  – Возможность получения большего количества характеристик за одно сканирование с помощью лазерного точечного датчика, а использование профильного лазерного интерфейса (опция программного обеспечения), такого как MotoEye™ SF от Yaskawa, обеспечивает чрезвычайно быстрое измерение суставов. Корпорация FANUC America предоставляет аналогичную функцию, называемую опцией ПО R901. Это решение хорошо работает с сенсорным устройством, которое использует оптику трехмерного мультилазерного изображения для предоставления роботу необходимых измерений/данных о зазоре перед началом сварки.

Плюсы:

• Работает с разными материалами при любом освещении.
• Легко обучать с помощью макросов.
• Предоставляет общие данные о пробелах.
• Большое фокусное расстояние; монтировать вдали от дуги
• Находит 2.5D; смещение и глубина
• Компактный и автономный.
• Интерфейс ввода-вывода можно модернизировать для старых элементов управления.

Минусы:

• Сложность от средней до высокой; Предлагается обучение работе с системой машинного зрения.
• Может ограничить доступ к деталям/инструментам.
• Угол обзора 40 или 50 мм может потребовать многократного поиска больших смещений.

Отслеживание швов

Этот вариант, часто упрощающий программирование, использует инновационную технологию, позволяющую роботу отслеживать положение сварного шва в режиме реального времени во время процесса сварки. Отслеживание шва популярно в тех случаях, когда при сварке детали или тяжелых литых деталях может возникнуть деформация, и обычно выполняется следующими методами:

Отслеживание сквозного шва  – Лучше всего подходит для деталей с длинными или изогнутыми швами, которые варьируются от детали к детали. Устройство отслеживания сквозного дугового шва, такое как ComArc LV (низкое напряжение) компании Yaskawa, использует полупроводниковый датчик, установленный рядом с источником сварочного тока, для активного измерения характеристик дуги во время процесса сварки. Это определяет различия между заданной роботом траекторией и фактической траекторией шва.

Лазерное отслеживание швов  – Этот метод, предлагаемый для материалов с различными швами, требующими максимально короткого времени цикла, сочетает в себе высокопроизводительный лазер и высокоскоростной контроллер для определения местоположения шва и детали в реальном времени во время сварки детали. Это идеальное решение для мелкосерийного производства деталей, которое можно найти в цехах. Этот подход также требует меньше приспособлений, чем полуавтоматические или автоматизированные подходы к сварке. Специальная программа компенсирует траекторию, даже если деталь перемещается, а также адаптируется к параметрам сварки для расположения и изменения шва.

Плюсы:

• Надежно отслеживает тонкое нахлесточное соединение.
• Поддерживает высокие скорости перемещения (>100 дюйм./мин).
• Возможно перемещение с отслеживанием
• На отслеживание не влияют настройки сварки.
• Поддерживает скоординированное движение.
• Доступен интерфейс Ethernet
• Камера защищена от сварочной дуги.
• Адаптивная функция сварки; настройки скорости и сварки.

Минусы:

• Высокая сложность и иногда (не всегда) высокая стоимость.
• Требуется обучение работе с системой машинного зрения.
• Датчик, установленный на фонаре, ограничивает совместный доступ в ограниченном пространстве.
• Радиус отслеживания ограничен 40–60 мм.
• Л

• имитировано двум роботам в одной системе.

Преимущества использования лазерных датчиков профиля GarLine для отслеживания и поиска швов

Из подробного анализа г-на Лита мы видим, что существует несколько способов автоматизации сварки.  Но многим методам не хватает истинной автономии, что означает неконтролируемую работу, адаптивное управление и высокую простоту использования.  Последним решением, предложенным г-ном Литом, было лазерное отслеживание/обнаружение швов профиля.  Он обеспечивает высочайшую степень автономности, поскольку он смотрит вперед на шов, чтобы определить путь робота для выполнения сварки, а через встроенный процессор (с GarLine) быстро обрабатывает сигналы и может оперативно корректировать требуемый сварной шов на основе измеренной ширины или глубины.

Компания Garmo Instruments из Сарагосы, Испания, разработала линейку датчиков лазерного профилирования сварочных швов #GarLine, которые обладают прочностью, гибкостью и адаптируемостью для множества различных сварочных работ и широкого спектра материалов.

Вот краткое изложение преимуществ автономности сварки для производителя:

Улучшение условий труда

С датчиками GarLine рабочие работают в более безопасной среде, избегая традиционных рисков для здоровья и эргономичности сварки, поскольку больше нет необходимости работать вблизи сварного шва.

Быстрая переналадка для мелкосерийного производства

Датчики GarLine имеют очень удобную для пользователя настройку с помощью меню либо на персональном компьютере, либо интегрированы в подвесной пульт обучения робота или кобота для широкого спектра брендов и моделей, включая Fanuc, ABB Robotics, #Universal Robotics (UR) и других.  Это упрощает обучение операторов и позволяет быстро вносить изменения в программу в зависимости от изменений в производстве деталей.  GarLine — идеальное решение для цехов с большим ассортиментом и небольшими объемами работ, а также выгодно работать с широким диапазоном размеров и форм деталей благодаря широкому спектру опций меню и встроенной адаптации сварных швов.

Повышение качества продукции

Оптическая точность и автоматические корректировки GarLine передаются роботу с очень высокой скоростью, поэтому сварочное решение GarLine приносит пользу производителю, обеспечивая лучшее качество сварных швов, более быструю сварку, меньший процент ненужных отходов и, следовательно, более высокий процент готовой продукции за меньшее время, избегая повторной обработки и производственных потерь.

Повышение производительности

Простота концепции «меньше значит больше» является целью любого бизнеса, включая производителей сварочного сектора. Чем меньше времени затрачивается на производство, включая настройку станка и фиксацию деталей, при сохранении высокого качества результатов, тем выше общая производительность (OEE).

GarLine C для настройки и работы кобота UR

Функции датчиков GarLine

Надежный датчик

GarLine превосходит класс изоляции IP67 и успешно работает в рабочем диапазоне -20 ºC/70 ºC. В его конструкции использованы материалы для использования в аэрокосмической отрасли, которые обеспечивают оптимальную изоляцию от электромагнитных помех, в том числе в процессах сварки TIG.

Умная электроника

Его электроника состоит из 4 параллельных процессоров с 4 ГБ оперативной памяти, которые обрабатывают изображения с частотой 42 кадра в секунду в полном разрешении. Кроме того, датчики GarLine включают инновационные алгоритмы динамической адаптации параметров датчика и лазера для устранения проблем отражения в приложениях, связанных с изменяющимися условиями поверхности материала. Полоса пропускания лазера значительно превосходит любую полосу пропускания света, создаваемого сварочными дугами.

Простота обслуживания

GarLine оснащен одноразовым защитным экраном из поликарбоната и внутренним окном Gorilla Glass. Датчик имеет воздушное охлаждение, которое также служит воздушной завесой на поверхности датчика для дополнительной защиты. Для очень жарких сред предусмотрен вариант водяного охлаждения.  Водоохладитель встроен в монтажную пластину с креплением ARC-Swiss.  Это решение обеспечивает быструю и простую замену датчика в случае необходимости.

Для всех типов автономной сварки (коботы, промышленные роботы и машины с управлением от ПЛК) датчики поиска швов GarLine представляют собой решение Plug &Play, поскольку их интерфейс отображается непосредственно на подвеске роботизированной сварочной системы, без необходимости использования дополнительных компьютеров, другого дополнительного и специального программного обеспечения, кабелей или каких-либо дополнительных устройств.

Помимо функций отслеживания и поиска швов, датчики GarLine также включают в себя другие очень полезные функции, очень востребованные при автономной сварке.

Функции отслеживания швов и поиска лазерных датчиков GarLine

Поиск швов :упреждающий расчет поправок в реальном времени для перемещения резака по направлению к шву. Датчик находит правильные точки сварного соединения перед сваркой, компенсируя отклонение детали.

Функция местоположения :GarLine сканирует 4 точки детали, фиксируя ее форму и размещая на плоскости. Этот процесс сканирования и определения местоположения выполняется в 10 раз быстрее, чем при использовании только функции Touch Sense. GarLine измеряет вращение и перемещение по 3 осям каждая, рассчитывая всего 6 положений шва.

Многопроходной :функция простого программирования для многослойных сварных швов.

Отслеживание окончания :датчик обнаруживает конец шва и останавливает сварку.

Настройка без предварительной настройки тегов :датчик можно настроить на прямую сварку и пропуск заранее запрограммированных зазоров вдоль шва

Ткачество и адаптивное плетение :благодаря «смотрящему» зрению датчика Garline траектория горелки адаптируется к ширине шва, обеспечивая зигзагообразное заполнение зазоров.

Решения для колонн и балок

Зная потребности рынка сварки, компания Garmo Instruments также разработала простой сварочный комплект «все в одном» с решением SharpTrack, обеспечивающим максимально индивидуальное и удобное решение для автономных сварочных работ.

Удобная автоматизация сварки с помощью системы SharpTrack и датчиков GarLine

В сотрудничестве с QUIROS INGENIERÍA Y AUTOMATIZACIÓN S.L компания Garmo Instruments разработала комплект Plug &Play, который позволяет пользователям:

• доступ к многочисленным и гибким возможностям программирования ПЛК
• настроить SHARPtrack в соответствии с требованиями приложения (выбор модели направляющих, марки ПЛК (в настоящее время доступны ПЛК Siemens, Rockwell и Panasonic), драйверов, длины кабеля и индивидуальных функций корпуса в соответствии с приложением);
• Подвесной доступ ко всем функциям сварки (отслеживание сварочного шва, мониторинг в реальном времени, ручное перемещение ползуна, управление смещением в реальном времени, а также настройка скорости сварки и параметров, связанных с источником).

Функция прогнозирования GarLine обеспечивает точное отслеживание шва в реальном времени и микрокоррекцию траектории сварочной горелки. Датчик GarLine осуществляет коррекцию траектории с такой скоростью, что это незаметно для человеческого глаза. Эта точность, помимо обеспечения безупречного качества сварных швов, обеспечивает безупречную ценность конечного продукта.

SHARPtrack уже включает предварительно заданное и персонализируемое программирование, превращающее автоматизацию сварки в Plug&Play. Простая установка и не требует сложного программирования.

Задумываетесь об обновлении вашего сварочного приложения?

Свяжитесь с командой Garmo Instruments для получения дополнительной информации о датчиках GarLine и системе SharpTrack.

? www.futura-automation.com

? www.garmo-instruments.com

✉ sales@futura-automation.com

☏ (+1) 612-756-2390