レーザー シーム トラッキング テクノロジーについて学ぶための 3 分 日本

1.レーザー溶接シームの追跡 原則

この レーザーシームトラッキング センサーはレーザー三角測量の原理に基づいて動作します。つまり、レーザービームが増幅されて、測定対象物の表面に投影されるレーザーラインが形成されます。反射光は高品質の光学システムを通過し、イメージング マトリックスに投影されます。センサーから測定面までの距離（Z軸）とレーザーラインに沿った位置情報（X軸）を演算により求めます。測定対象物やプロファイラープローブを移動させることで、一組の三次元測定値を取得します。測定値を取得できます。取得した情報は、溶接シームの検索と位置決め、シームの追跡、適応溶接パラメータ制御、およびシーム形成の検出に使用できます。この情報はリアルタイムでロボットユニットに送信され、さまざまな複雑な溶接作業を完了し、溶接品質のばらつきを回避し、無人溶接を実現します。

センサーのモデルとパラメーター

白い物体は実験室標準ブロックを指し、測定結果は64回繰り返し測定したZ軸の平均値を指します。

2.コンセプト レーザー溶接シーム追跡 テクノロジー

この 縫い目追跡 センサーは主にCCDカメラ、半導体レーザー、レーザー保護レンズ、飛沫防止バッフル、空冷装置で構成されています。光伝播とイメージングの原理を使用してレーザー スキャン領域内の各点の位置情報を取得し、複雑なプログラム アルゴリズムを使用して一般的な溶接シームのリアルタイム オンライン検出を完了します。
検出範囲、検出能力、溶接プロセス中の一般的な問題については、対応する機能設定があります。通常、センサーは溶接ガンの前方に所定の距離（リード）を置いて設置され、シームセンサー本体からワークまでの距離、つまり設置高さは設置されるセンサーの機種によって異なります。溶接ガンが継ぎ目の上に正しく配置されている場合にのみ、カメラは継ぎ目を確認できます。

デバイスは、検出された溶接シームと溶接ガンとの偏差を計算し、偏差データを出力します。モーション エグゼキュータはリアルタイムで偏差を修正し、自動溶接のために溶接ガンを誘導します。このプロセスは、ロボット制御システムとのリアルタイム通信を実現し、溶接の溶接シームを追跡します。これは、ロボットに目を与えるのと同じです。手動または半自動溶接は、オペレータの肉眼観察と溶接を追跡するための手動調整に依存します。ロボットや自動溶接機などの完全自動溶接アプリケーションの場合、主に機械のプログラミングと記憶機能に加えて、溶接ガンが確実に溶接ガンをターゲットに向けることができるようにするためのワークピースとそのアセンブリの精度と一貫性に依存します。通常、機械の繰り返し位置決め精度、プログラミング、およびメモリ機能は、溶接の要件を満たすのに十分です。

しかし、多くの場合、ワークピースとそのアセンブリの精度と一貫性は、大規模なワークピースや大規模な自動溶接生産の要件を満たすのは容易ではありません。また、過熱による応力や変形の影響もあります。したがって、このような状況に遭遇した場合、手動溶接における目と手の協調追跡と調整と同様の機能を実行する自動追跡装置が必要になります。

3.構成要素と機能 溶接シーム追跡センサー

CCDカメラ

溶接シーム追跡センサーの CCD カメラの主な機能は、画像を読み取ることです。 CCD カメラでシーンを撮影する場合、物体から反射された光は CCD カメラのレンズを通って CCD に伝送されます。 CCDが露光された後、フォトダイオードは光によって励起されて電荷を放出し、そこから受光素子の電気信号が生成されます。

CCD 制御チップは、受光素子内の制御信号線を使用して、フォトダイオードによって生成され、電流送信回路によって出力される電流を制御します。 CCDカメラは1回の撮像で発生した電気信号を集めてアンプにまとめて出力します。電気信号は増幅やフィルタリングを経てA/Dコンバータに送られ、そこで電気信号（この時点ではアナログ信号）に変換されます。 ）をデジタル信号に変換すると、その値は電気信号の強度、つまり電圧レベルに正比例します。これらの値は本質的に画像のデータです。

ただし、前の手順で取得した画像データだけでは、直接画像を生成することはできません。デジタル シグナル プロセッサ (DSP) に出力する必要があります。DSP では、これらの画像データに色補正、ホワイト バランス処理 (CCD カメラのユーザー設定による) などの後処理が施され、データにエンコードされます。画像ファイルとして保存する前に、画像形式、解像度など、カメラがサポートする形式を確認してください。最後に、画像ファイルは、内蔵または外部の CCD カメラのストレージに書き込まれます。

半導体レーザー

レーザーは、均一な密度、高い線形性、良好な安定性を備えたパワーを生成し、直線パターンで出力するリニアジェネレーターを介して光源によって生成されます。赤色レーザーと青色レーザーから選択でき、特定の顧客の要件に応じて波長、角度、線幅も選択できます。

フィルター保護レンズ

溶接プロセス中に発生する塵やスパッタはデータ収集に影響を与える可能性があるため、各センサーにはフィルター保護レンズを取り付ける必要があります。フィルター保護レンズは、レーザーカメラを保護する役割と、光をフィルターする役割を果たします。表面が汚れた場合は、速やかに交換してください。保護レンズの取り付けおよび交換中に、指紋や油滴であっても接着剤の痕跡が残ると、レンズの吸収率が増加し、レンズの耐用年数が短くなります。 レンズの掃除作業 無視することはできません:

1) 取り付け中は手袋を着用し、指紋を残さないようにしてください。

2) レンズの表面に傷を付けないでください。

3) レンズを取り出すときは、レンズの端を指で持ち、フィルムに触れないようにしてください。

4) レンズを掃除するには、清潔なティッシュペーパー、テストペーパー、光学グレードの溶剤を使用してください。

飛沫防止バッフル

これは主に、アーク光の飛沫、煙、塵などのレーザーへの干渉をブロックし、センサーシステムの使用時の精度と安定性を高めるために使用されます。

空冷装置

溶接中は高温になるため、現在、ほとんどのシステムでは空冷システムが使用されています。これは、一方ではセンサーを冷却するため、もう一方ではセンサーの耐用年数を延ばすために行われます。センサーケースの保護レベルは IP67 で、使用に適した温度は 5°C ～ 45°C です。この温度範囲を超えると、センサーの寿命に影響します。必要に応じて、追加の水冷設置ボードを使用してセンサーヘッドを冷却できます。

このセンサーは、複雑なプログラム アルゴリズムを通じて一般的な溶接継ぎ目をリアルタイムでオンライン検出します。検出範囲や検出能力、溶接工程でよくある問題などに応じて、適切な機能設定が可能です。検出した溶接シームと溶接ガンとのずれを装置が計算し、ずれデータを出力し、モーション実行機構がそのずれを補正します。リアルタイムで溶接ガンの自動溶接を正確にガイドし、溶接プロセス中の溶接シームのインテリジェントなリアルタイム追跡を実現します。

4.溶接タイプ

適用溶接プロセス：アルゴンアーク溶接、レーザー溶接、レーザーハイブリッド溶接、プラズマアーク溶接、炭酸レーザーガスシールド溶接、サブマージアーク溶接など。

応用分野：圧力容器、自動車、造船、鉄道、形鋼、コンテナ溶接。

5.開発と展望

専用機の分野では、 シームトラッカー 給湯器の内張り溶接、エアコンプレッサー貯蔵タンクの溶接、鋼製シリンダーのトラッキングラインなど、さまざまな環境ニーズに対応できます。インポートブランドは主に小径パイプのトラッキングを得意としていますが、長い直線や円形のラインなど、国内モデルと輸入モデルの技術的な違いはわずかです。しかし、価格は輸入品の3分の1から半分に過ぎず、市場の見通しは魅力的です。

高度な製造技術の発展に伴い、溶接追跡の自動化とインテリジェント化は避けられない傾向となっています。今後数年間で、レーザーシームトラッキングは技術的なアップグレードが必要になるだけでなく、ユーザーのニーズに応え、アプリケーションの拡張という点で製品を改善するために、顧客のアプリケーションを深く理解する必要もあります。