Адаптивне керування зварюванням та наплавленням на основі лазерної тріангуляції

Технологія адаптивного керування зварюванням та адитивним наплавленням на основі лазерної тріангуляції забезпечує автоматичне слідкування за зварним стиком, контроль геометрії зварних швів, наплавлених валиків і формованої деталі та коригування траєкторії руху технологічного інструмента в режимі реального часу.

Технологія реалізується із застосуванням лазерно-тріангуляційного машинного зору та забезпечує автоматичну компенсацію геометричних відхилень під час дугового, плазмового і лазерного зварювання, гібридних процесів на їх основі, а також адитивного наплавлення. Рішення інтегрується з промисловими роботами й автоматизованими комплексами, формуючи замкнений контур зворотного зв'язку між технологічним процесом і системою технічного зору.

Принцип реалізації

Технологія базується на безконтактному визначенні просторової геометрії зварного стика або наплавленого шару методом лазерної тріангуляції. Лазерна лінія проектується на поверхню деталі поперек контрольованої зони, а камера реєструє її під заданим кутом. Зміни рельєфу поверхні — зазор, зміщення кромок, перепад висоти або зміна геометрії наплавленого шару — викликають відповідне зміщення лазерної лінії в кадрі. За цими даними в режимі реального часу визначаються геометричні параметри та координати контрольованої зони, які використовуються для автоматичного коригування траєкторії руху технологічного інструмента.

Контрольовані геометричні параметри

Лазерно-тріангуляційний контроль забезпечує в режимі реального часу визначення геометричних параметрів зварного стика, наплавленого шару та поверхні формованого виробу:

• координати зварного стика та його відхилення від заданої траєкторії;
• зміщення кромок і зміни величини зазору;
• висота поверхні та наплавленого шару;
• ширина стика, зварного шва або наплавленого валика;
• профіль та рельєф зварних швів і наплавлених валиків;
• відхилення фактичної геометрії виробу від заданої.

Ці дані використовуються не лише для контролю, а й безпосередньо для адаптивного коригування технологічного процесу.

Ключові можливості

Прецизійний геометричний контроль у режимі реального часу

• автоматичне слідкування за зварним стиком у процесі руху;
• визначення просторового положення та відхилень контрольованої зони за координатами X, Y, Z;
• розпізнавання стиків із мінімальним або нульовим зазором;
• вимірювання ширини стика, шва або наплавленого валика, висоти поверхні та наплавленого шару;
• контроль профілю валиків, шарів, стінок, канавок і складних просторових контурів;
• контроль геометрії виробу безпосередньо в процесі адитивного формування;
• точність позиціонування — до 0,1 мм.

Адаптивне керування траєкторією

• автоматичне коригування положення технологічного інструмента за фактичною геометрією стика або поверхні;
• підтримання заданої висоти пальника, плазмотрона або сопла відносно деталі;
• адаптація до зміни зазору, зміщення кромок і перепадів висоти;
• компенсація накопичення похибки за координатою Z під час пошарового формування;
• коригування траєкторії та параметрів технологічного процесу за результатами геометричного контролю.

Стабільний контроль в умовах зварювання та наплавлення

• стійке визначення геометрії за інтенсивного випромінювання зварювальної або плазмової дуги;
• стабільний контроль за інтенсивного світлового та аерозольного впливу.

Технологічні переваги

• безконтактне визначення геометрії без зупинки технологічного процесу;
• оброблення вимірювальної інформації безпосередньо на вбудованому обчислювальному модулі, без передавання відеопотоку на зовнішній ПК;
• поєднання вимірювання, аналізу та керування в єдиному технологічному циклі;
• контроль як геометрії стика перед зоною зварювання, так і сформованого шва, валика або наплавленого шару;
• адаптація параметрів контролю до геометрії виробу та конкретного технологічного завдання.

Виробничий ефект

• підвищення точності та повторюваності геометрії зварних конструкцій і адитивно сформованих виробів;
• стабільне формування швів, валиків і шарів за складними просторовими траєкторіями;
• зниження кількості дефектів і виробничого браку;
• зменшення залежності результату від кваліфікації оператора;
• зниження вимог до точності складання заготовок і технологічного оснащення;
• скорочення необхідності ручного коригування роботизованого процесу;
• підвищення рівня автоматизації та стабільності серійного виробництва.

Інтеграція

Технологія інтегрується з промисловими роботами, маніпуляторами, верстатами з ЧПК та системами керування зварювальним процесом і може вбудовуватися як у нові роботизовані комплекси, так і в модернізовані діючі виробничі лінії.

Сфери застосування

Технологія може застосовуватися для роботизованого MIG/MAG- і TIG-зварювання, плазмового та лазерного зварювання, гібридних процесів, плазмового й дугового адитивного наплавлення, WAAM-друку та інших технологічних процесів, що потребують автоматичного контролю геометрії та адаптивного керування траєкторією технологічного інструмента.

Адаптація до виробничого обладнання

Технологія конфігурується відповідно до конкретного виробничого завдання і дає змогу інтегрувати рішення як у нові роботизовані комплекси, так і в модернізовані діючі виробничі лінії.

Перспективи розвитку

Технологія розвивається у напрямку нейромережевого розпізнавання складних і нетипових зварних з'єднань.