Adaptacyjne sterowanie spawaniem i napawaniem na bazie triangulacji laserowej

Technologia adaptacyjnego sterowania spawaniem i napawaniem addytywnym na bazie triangulacji laserowej zapewnia automatyczne śledzenie spoiny, kontrolę geometrii spoin, napawanych ściegów i formowanej części oraz korekcję trajektorii narzędzia technologicznego w czasie rzeczywistym.

Technologia wykorzystuje wizję maszynową opartą na triangulacji laserowej i zapewnia automatyczną kompensację odchyleń geometrycznych podczas spawania łukowego, plazmowego i laserowego, procesów hybrydowych na ich bazie, a także napawania addytywnego. Rozwiązanie integruje się z robotami przemysłowymi i zautomatyzowanymi kompleksami, tworząc zamkniętą pętlę sprzężenia zwrotnego między procesem technologicznym a systemem wizyjnym.

Zasada działania

Technologia opiera się na bezstykowym określaniu przestrzennej geometrii spoiny lub napawanej warstwy metodą triangulacji laserowej. Linia lasera jest rzutowana na powierzchnię detalu w poprzek kontrolowanej strefy, a kamera rejestruje ją pod zadanym kątem. Zmiany rzeźby powierzchni — szczelina, przesunięcie krawędzi, różnica wysokości lub zmiana geometrii napawanej warstwy — powodują odpowiednie przesunięcie linii lasera w kadrze. Na tej podstawie w czasie rzeczywistym określane są parametry geometryczne i współrzędne kontrolowanej strefy, wykorzystywane do automatycznej korekcji trajektorii narzędzia.

Kontrolowane parametry geometryczne

Kontrola triangulacyjno-laserowa zapewnia w czasie rzeczywistym określanie parametrów geometrycznych spoiny, napawanej warstwy i powierzchni formowanego wyrobu:

• współrzędne spoiny i jej odchylenie od zadanej trajektorii;
• przesunięcie krawędzi i zmiany wielkości szczeliny;
• wysokość powierzchni i napawanej warstwy;
• szerokość spoiny, ściegu spawalniczego lub napawanego wałka;
• profil i rzeźba spoin i napawanych wałków;
• odchylenie rzeczywistej geometrii wyrobu od zadanej.

Dane te są wykorzystywane nie tylko do kontroli, lecz również bezpośrednio do adaptacyjnej korekcji procesu.

Kluczowe możliwości

Precyzyjna kontrola geometryczna w czasie rzeczywistym

• automatyczne śledzenie spoiny podczas ruchu;
• określanie położenia przestrzennego i odchyleń kontrolowanej strefy według współrzędnych X, Y, Z;
• rozpoznawanie złączy z minimalną lub zerową szczeliną;
• pomiar szerokości złącza, spoiny lub napawanego wałka, wysokości powierzchni i napawanej warstwy;
• kontrola profilu wałków, warstw, ścianek, rowków i złożonych konturów przestrzennych;
• kontrola geometrii wyrobu bezpośrednio w procesie formowania addytywnego;
• dokładność pozycjonowania — do 0,1 mm.

Adaptacyjne sterowanie trajektorią

• automatyczna korekcja położenia narzędzia technologicznego na podstawie rzeczywistej geometrii złącza lub powierzchni;
• utrzymywanie zadanej wysokości palnika, plazmotronu lub dyszy względem detalu;
• adaptacja do zmian szczeliny, przesunięć krawędzi i różnic wysokości;
• kompensacja narastającego błędu wzdłuż osi Z podczas formowania warstwa po warstwie;
• korekcja trajektorii i parametrów procesu na podstawie wyników kontroli geometrycznej.

Stabilna kontrola w warunkach spawania i napawania

• stabilne określanie geometrii przy intensywnym promieniowaniu łuku spawalniczego lub plazmowego;
• stabilna kontrola przy intensywnym oddziaływaniu światła i aerozolu.

Zalety technologiczne

• bezstykowe określanie geometrii bez zatrzymywania procesu technologicznego;
• przetwarzanie danych pomiarowych bezpośrednio na wbudowanym module obliczeniowym, bez przesyłania strumienia wideo do zewnętrznego PC;
• połączenie pomiaru, analizy i sterowania w jednym cyklu technologicznym;
• kontrola zarówno geometrii złącza przed strefą spawania, jak i uformowanej spoiny, wałka lub napawanej warstwy;
• dostosowanie parametrów kontroli do geometrii wyrobu i konkretnego zadania technologicznego.

Efekt produkcyjny

• zwiększenie dokładności i powtarzalności geometrii konstrukcji spawanych i wyrobów formowanych addytywnie;
• stabilne formowanie spoin, wałków i warstw wzdłuż złożonych trajektorii przestrzennych;
• zmniejszenie liczby wad i braków produkcyjnych;
• zmniejszenie zależności wyniku od kwalifikacji operatora;
• obniżenie wymagań co do dokładności montażu detali i oprzyrządowania technologicznego;
• ograniczenie potrzeby ręcznej korekcji procesu zrobotyzowanego;
• zwiększenie poziomu automatyzacji i stabilności produkcji seryjnej.

Integracja

Technologia integruje się z robotami przemysłowymi, manipulatorami, obrabiarkami CNC oraz systemami sterowania procesem spawania i może być wbudowywana zarówno w nowe kompleksy zrobotyzowane, jak i w zmodernizowane, działające linie produkcyjne.

Zastosowanie

Technologia może być stosowana do zrobotyzowanego spawania MIG/MAG i TIG, spawania plazmowego i laserowego, procesów hybrydowych, plazmowego i łukowego napawania addytywnego, druku WAAM oraz innych procesów technologicznych wymagających automatycznej kontroli geometrii i adaptacyjnego sterowania trajektorią narzędzia.

Adaptacja do wyposażenia produkcyjnego

Technologia jest konfigurowana pod konkretne zadanie produkcyjne i może być integrowana zarówno z nowymi kompleksami zrobotyzowanymi, jak i ze zmodernizowanymi, działającymi liniami produkcyjnymi.

Kierunki rozwoju

Technologia rozwija się w kierunku sieci neuronowych do rozpoznawania złożonych i nietypowych złączy spawanych.