Skład robota spawalniczego i systemu śledzenia szwów spawalniczych

Wszelkiego rodzaju czujniki i inteligentne metody sterowania znacznie sprzyjają zastosowaniu robotów do śledzenia szwów spawalniczych, nie tylko poprawiają dokładność śledzenia szwów spawalniczych, ale także poprawiają wydajność spawania i gwarantują jakość spawania. Opisano budowę robota do śledzenia szwu spawalniczego oraz szczegółowo opisano zasadę działania i charakterystykę różnych czujników w procesie śledzenia szwu spawalniczego. W artykule opisano postęp badań nad technologią przetwarzania obrazu w śledzeniu spoin robotycznych oraz poddano analizie metody badawcze w zakresie wstępnego przetwarzania obrazu, segmentacji obrazu, wykrywania krawędzi i ekstrakcji cech. Na koniec podsumowano postęp badań nad inteligentną metodą sterowania śledzeniem szwu spawalniczego i śledzeniem szwu spawalniczego o różnych kształtach.
Wraz z rozwojem przemysłu i materiałoznawstwa technologia automatyzacji spawania stała się niezbędną technologią obróbki metali na gorąco. Środowisko spawania jest bardzo złe, a automatyzacja śledzenia szwów spawalniczych może zmniejszyć intensywność pracy spawaczy i poprawić jakość spawania. Szybki rozwój technologii robotów i czujników oraz inteligentnych metod sterowania zapewnia bazę materiałową i techniczną do realizacji śledzenia szwu spawalniczego.
Robotyczny system śledzenia spoin oparty na wizji
(1) System wykrywania: złożony czujnik magnetyczny i indukcyjny, czujnik Halla.
(2) Siłownik: robot spawalniczy (robot szeregowy lub robot mobilny), silnik krokowy, suwak poprzeczny (dla mobilnego robota spawalniczego).
(3) Procesor sterujący: MCU i obwód przetwarzania sprzętu.
(4) System spawalniczy: zasilacz spawalniczy, mechanizm podawania drutu, uchwyt. Pod wpływem dokładności montażu przedmiotu obrabianego, stanu rowka, kształtu złącza i innych warunków spawania uchwyt spawalniczy często odchyla się od pozycji spawania, zmniejszając w ten sposób jakość spawania i wydajność produkcji. System śledzenia szwów spawalniczych wykorzystuje różne technologie czujników do gromadzenia obrazów uchwytu spawalniczego i rowka oraz sygnałów fizycznych, takich jak prąd, światło, ciepło, dźwięk i pole magnetyczne generowane podczas spawania. Algorytm sterowania i technologia przetwarzania obrazu służą do znalezienia spoiny i jej położenia środkowego. Na koniec położenie palnika jest regulowane przez siłownik robota tak, aby znajdował się on pośrodku spoiny.
Do czujników stosowanych w śledzeniu szwów spawalniczych zaliczają się głównie czujniki łuku i czujniki wizyjne. Na czujnik łuku obrotowego nie ma wpływu światło łuku, rozpryski, pole magnetyczne i inne czynniki, a sam uchwyt spawalniczy jest czujnikiem, nie ma błędów wyprzedzenia i opóźnienia, dlatego zwrócono na to uwagę w kraju i za granicą. Oprócz wykrywania informacji na dokładność śledzenia spoiny wpływają również inne czynniki procesu spawania, takie jak opary metali, pola elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości, promienie, promieniowanie łuku i hałas. Dlatego trudnym i gorącym tematem dla uczonych krajowych i zagranicznych jest badanie odpowiednich metod filtrowania i algorytmu rozpoznawania odchyleń, filtrowanie szumu i szybkie i dokładne identyfikowanie odchyleń.
W porównaniu z czujnikiem łuku czujnik wizualny nie styka się z przedmiotem obrabianym i bezpośrednio uzyskuje trójwymiarową informację o obrazie obszaru spawania, który charakteryzuje się dobrą powtarzalnością i długą żywotnością. Jednakże, ponieważ jest to system śledzenia szwów spawalniczych oparty na technologii wykrywania wzroku, punkt wykrywania czujnika wizyjnego nie jest punktem spawania, a wymagania dotyczące montażu mechanizmu oraz wspólnego sterowania optycznego, mechanicznego i elektrycznego są wysokie, co wymaga wydajnego przetwarzania obrazu i stabilna struktura sterowania. Jednocześnie, ponieważ transmisja informacji pomiędzy robotem spawalniczym a czujnikiem wizyjnym odbywa się w pętli zamkniętej, a wymagane jest planowanie ścieżki i regulacja położenia robota spawalniczego, działanie czujnika wizyjnego w czasie rzeczywistym i precyzja wymagana jest cała struktura sterowania systemem.