System wizji maszynowej oparty na triangulacji laserowej PL-LT Vision W-AM to rozwiązanie sprzętowo-programowe do adaptacyjnego sterowania zrobotyzowanymi procesami spawania i druku 3D metalem: automatycznego śledzenia spoiny oraz kontroli geometrii ściegów i formowanej części w produkcji addytywnej.

Zapewnia stabilne pozycjonowanie narzędzia spawalniczego względem spoiny i powierzchni detalu w czasie rzeczywistym, automatycznie kompensując odchylenia podczas spawania łukowego, plazmowego i laserowego, procesów hybrydowych na ich bazie oraz napawania addytywnego.

Zasada działania

Na manipulatorze robota montowany jest laser, który rzutuje cienką linię na powierzchnię detalu i strefę złącza. Kamera o wysokiej rozdzielczości obserwuje projekcję lasera pod zadanym kątem. Każda zmiana rzeźby powierzchni — szczelina, uskok, różnica wysokości — przesuwa linię w kadrze, a na podstawie tego przesunięcia system oblicza rzeczywistą geometrię złącza.

Geometria rozpoznawana przez system

Dzięki triangulacji laserowej system określa:

• współrzędne złącza i odchylenie od zadanej trajektorii;
• zmiany wysokości powierzchni i warstwy;
• zmiany szerokości spoiny, złącza lub wałka;
• geometrię rzeźby spoin i napawanych wałków.

Obraz jest przetwarzany w czasie rzeczywistym na module obliczeniowym, po czym współrzędne krawędzi są przekazywane do robota, który automatycznie koryguje swoje położenie. W ten sposób tworzy się zamknięta pętla adaptacyjnego sterowania procesem spawania i napawania.

Skład systemu

• moduł obliczeniowy — przetwarzanie obrazu na pokładzie, bez przesyłania wideo do zewnętrznego PC;
• precyzyjna kamera z optyką — obiektyw teleskopowy z polem widzenia dobranym do zadania;
• laser projekcji liniowej — tworzy linię pomiarową na powierzchni detalu;
• zestaw filtrów optycznych — wąskopasmowy i neutralny, ochrona przed poświatą łuku;
• moduł komunikacyjny RS-485 — przesyła współrzędne do robota lub sterownika;
• dedykowane oprogramowanie — algorytmy detekcji, kalibracji i diagnostyki.

Konfiguracja dobierana jest pod zadanie klienta: odległość robocza, pole widzenia, typ optyki i protokół komunikacji są określane na etapie projektowania.

Zalety i praktyczne rezultaty

• poprawia jakość spawania i napawania;
• zmniejsza zależność od operatora;
• zapewnia stabilną geometrię wyrobów;
• umożliwia automatyczną kontrolę wymiarów detali;
• obniża wymagania co do dokładności montażu i oprzyrządowania;
• podnosi poziom automatyzacji produkcji.

Kluczowe możliwości

• precyzyjna kontrola geometryczna w czasie rzeczywistym;
• automatyczne śledzenie spoiny podczas ruchu;
• trójosiowa korekcja położenia robota (X, Y, Z);
• utrzymywanie stabilnej wysokości palnika lub dyszy nad detalem;
• wykrywanie złączy z minimalną lub zerową szczeliną;
• automatyczny pomiar geometrii warstw, ścianek, rowków i złożonych konturów;
• kontrola kształtu wałka i ogólnej geometrii wyrobu podczas formowania addytywnego;
• dokładność pozycjonowania — do 0,1 mm.

Kompensacja odchyleń i adaptacja procesu technologicznego

• kompensacja odchyleń geometrycznych spoin w czasie rzeczywistym;
• automatyczna adaptacja do zmieniającej się szczeliny, przesunięcia krawędzi i wzrostu wysokości warstwy;
• korekcja trajektorii ruchu i parametrów wprowadzania ciepła;
• minimalizacja narastania błędu wzdłuż osi Z i zapewnienie stabilnego kształtu wyrobu;
• obniżenie wymagań co do dokładności montażu i oprzyrządowania technologicznego.

Odporność na warunki spawania i napawania

• odporność na poświatę łuku dzięki dedykowanym filtrom optycznym;
• stabilna praca w warunkach intensywnego promieniowania i aerozolu.

Integracja

System integruje się z robotami przemysłowymi, systemami sterowania procesem spawania i innymi interfejsami produkcyjnymi, dostosowuje się do dowolnego typu robota lub obrabiarki CNC. Działa równie skutecznie dla MIG/MAG, TIG, napawania plazmowego, druku WAAM i innych procesów.

Efekt produkcyjny

• wysoka powtarzalność wymiarów konstrukcji spawanych i wyrobów wielkogabarytowych;
• stabilne formowanie warstw podczas napawania addytywnego wzdłuż złożonych trajektorii przestrzennych;
• mniej wad i braków;
• mniejsza zależność wyniku od kwalifikacji operatora;
• wyższa dokładność i skalowalność konstrukcji spawanych i produkcji addytywnej;
• niższe wymagania co do dokładności montażu i oprzyrządowania.

Możliwości personalizacji

System można dostosować do: dowolnego typu robota lub obrabiarki CNC, różnych technologii spawania i napawania, systemów kontroli jakości, druku 3D metalem, automatycznego skanowania geometrii detali, integracji z innymi przemysłowymi interfejsami komunikacyjnymi.

Kierunki rozwoju

Równolegle z klasycznym algorytmem rozwijany jest moduł segmentacji spoiny oparty na sieciach neuronowych — dla złożonych i nietypowych scenariuszy trudnych do pokrycia metodami klasycznymi.