3 minutos para aprender sobre a tecnologia de rastreamento de costura a laser

1.Rastreamento de costura de solda a laser princípio

A rastreamento de costura a laser O sensor opera com base no princípio da triangulação do laser. Ou seja, o feixe de laser é amplificado para formar uma linha de laser projetada na superfície do objeto que está sendo medido. A luz refletida passa por um sistema óptico de alta qualidade e é projetada em uma matriz de imagem. Através do cálculo, obtém-se a distância do sensor à superfície medida (eixo Z) e as informações de posição ao longo da linha do laser (eixo X). Ao mover o objeto que está sendo medido ou a sonda perfiladora, um conjunto de imagens tridimensionais medições podem ser obtidas. As informações obtidas podem ser usadas para busca e posicionamento de cordões de solda, rastreamento de cordões, controle adaptativo de parâmetros de soldagem e detecção de formação de cordões. Essas informações são transmitidas em tempo real à unidade robótica para concluir várias tarefas complexas de soldagem, evitar desvios na qualidade da soldagem e obter soldagem não tripulada.

Modelo e parâmetros do sensor

O objeto branco refere-se a um bloco padrão de laboratório e o resultado da medição refere-se ao valor médio do eixo Z medido 64 vezes em repetição.

2.O conceito de rastreamento de costura de solda a laser tecnologia

A rastreamento de costura O sensor consiste principalmente em uma câmera CCD, laser semicondutor, lente de proteção a laser, defletor anti-respingo e dispositivo de resfriamento de ar. Ele usa os princípios de propagação óptica e imagem para obter as informações de posição de cada ponto dentro da área de varredura a laser e usa algoritmos de programa complexos para completar a detecção on-line em tempo real de cordões de solda comuns.
Para a faixa de detecção, capacidades de detecção e problemas comuns durante o processo de soldagem, existem configurações de função correspondentes. O sensor normalmente é instalado na frente da pistola de soldagem a uma distância pré-determinada (cabo), para que possa observar a distância do corpo do sensor de costura até a peça, ou seja, a altura de instalação depende do modelo do sensor instalado. Somente quando a pistola de solda estiver posicionada corretamente acima da costura a câmera poderá ver a costura.

O dispositivo calcula o desvio entre a costura de solda detectada e a pistola de soldagem, gera dados de desvio e o executor de movimento corrige o desvio em tempo real, orientando a pistola de soldagem para soldagem automática. Este processo realiza comunicação em tempo real com o sistema de controle do robô para rastrear a costura de solda para soldagem, o que equivale a dar olhos ao robô. A soldagem manual ou semiautomática depende da observação a olho nu do operador e de ajustes manuais para rastrear a solda costura.Para aplicações de soldagem totalmente automatizadas, como robôs ou máquinas de soldagem automáticas, eles dependem principalmente dos recursos de programação e memorização da máquina, bem como da precisão e consistência da peça de trabalho e sua montagem para garantir que a pistola de soldagem possa mirar no costura de solda dentro da faixa de precisão permitida pelo processo. Geralmente, a precisão de posicionamento repetido, programação e recursos de memória da máquina são suficientes para atender aos requisitos de soldagem.

No entanto, em muitos casos, a precisão e a consistência da peça e sua montagem não são fáceis de atender aos requisitos de peças de grande escala ou de produção de soldagem automática em grande escala. Há também a influência do estresse e da deformação causada pelo superaquecimento. Portanto, ao se deparar com essas situações, é necessário um dispositivo de rastreamento automático para realizar funções semelhantes ao rastreamento e ajuste coordenado dos olhos e das mãos na soldagem manual.

3.Componentes e funções de sensores de rastreamento de costura de solda

Câmera CCD

A principal função da câmera CCD no sensor de rastreamento de costura de soldagem é ler imagens. Ao fotografar uma cena com uma câmera CCD, a luz refletida do objeto é transmitida ao CCD através da lente da câmera CCD. Após a exposição do CCD, o fotodiodo é excitado pela luz e libera uma carga, e a partir disso é gerado o sinal elétrico do elemento fotossensível.

O chip de controle CCD usa as linhas de sinal de controle nos elementos fotossensíveis para controlar a corrente gerada pelos fotodiodos, que é emitida pelo circuito de transmissão de corrente. A câmera CCD coleta os sinais elétricos gerados por um único processo de imagem e os envia coletivamente para o amplificador. O sinal elétrico, após amplificação e filtragem, é enviado ao conversor A/D, que converte o sinal elétrico (sinal analógico neste ponto ) em um sinal digital, e o valor é diretamente proporcional à intensidade do sinal elétrico, ou seja, ao nível de tensão. Esses valores são essencialmente os dados da imagem.

No entanto, os dados de imagem obtidos na etapa anterior por si só não podem gerar uma imagem diretamente. Ele precisa ser enviado para o Processador de Sinal Digital (DSP). No DSP, esses dados de imagem passam por pós-processamento, como correção de cor, tratamento de balanço de branco (dependendo das configurações do usuário na câmera CCD) e são codificados em dados formatos suportados pela câmera, como formatos de imagem, resolução, etc., antes de serem salvos como arquivos de imagem. Finalmente, os arquivos de imagem são gravados no armazenamento da câmera CCD, interno ou externo.

Um laser semicondutor

O laser é gerado por uma fonte de luz por meio de um gerador linear que produz energia com densidade uniforme, alta linearidade e boa estabilidade, e produz saída em um padrão de linha reta. Existem lasers vermelhos e azuis para escolher, e o comprimento de onda, o ângulo e a largura da linha também podem ser selecionados de acordo com os requisitos específicos do cliente.

Lentes de proteção de filtro

Devido à poeira e respingos produzidos durante o processo de soldagem, que podem afetar a coleta de dados, uma lente de proteção com filtro deve ser instalada em cada sensor. A lente de proteção do filtro serve para proteger a câmera laser, por um lado, e para filtrar a luz, por outro. Quando sua superfície estiver suja, ela deve ser substituída imediatamente. Durante a instalação e substituição da lente protetora, qualquer vestígio de adesivo, mesmo uma impressão digital ou uma gota de óleo, aumentará a taxa de absorção da lente e reduzirá sua vida útil.Portanto, o trabalho de limpeza de lentes não pode ser ignorado:

1) É necessário usar luvas durante a instalação e não deixar impressões digitais;

2) Não deixe nada riscar a superfície da lente;

3) Ao retirar a lente, segure a borda da lente com os dedos e não toque no filme;

4) Use lenço de papel limpo, papel de teste e solvente de grau óptico para limpar a lente.

Defletor anti-respingos

É usado principalmente para bloquear interferências no laser, como respingos de luz de arco, fumaça e poeira, de modo a tornar o sistema de sensor mais preciso e estável em uso.

Dispositivo de resfriamento de ar

Devido às altas temperaturas durante a soldagem, a maioria dos sistemas agora utiliza um sistema de refrigeração a ar. Isso é feito, por um lado, para resfriar o sensor e, por outro, para prolongar a vida útil do sensor. O nível de proteção do invólucro do sensor é IP67 e a temperatura apropriada para uso está entre 5°C e 45°C. Exceder esta faixa de temperatura afetará a vida útil do sensor. Se necessário, uma placa de instalação adicional resfriada a água pode ser usada para resfriar a cabeça do sensor.

O sensor completa a detecção on-line em tempo real de cordões de solda comuns por meio de algoritmos de programas complexos. Existem configurações de função apropriadas para a faixa de detecção, capacidades de detecção e problemas comuns encontrados durante o processo de soldagem. O dispositivo calcula o desvio entre a costura de solda detectada e a pistola de soldagem, gera dados de desvio e o mecanismo de execução de movimento corrige o desvio em em tempo real, orientando com precisão a soldagem automática da pistola de soldagem, conseguindo assim um rastreamento inteligente em tempo real da costura de solda durante o processo de soldagem.

4.Tipo de soldagem

Aplicar processo de soldagem: soldagem a arco de argônio, soldagem a laser, soldagem híbrida a laser, soldagem a arco de plasma, soldagem com proteção de gás a laser de dióxido de carbono, soldagem a arco submerso, etc.

Áreas de aplicação: vaso de pressão, carro, construção naval, ferrovia, aço estrutural, soldagem de contêineres.

5.Desenvolvimento e Perspectivas

No campo de máquinas dedicadas, rastreadores de costura pode atender a várias necessidades ambientais, como soldagem do revestimento interno de aquecedores de água, soldagem de tanques de armazenamento de compressores de ar e linhas de rastreamento em cilindros de aço, etc. As marcas importadas se destacam principalmente no rastreamento de tubos de pequeno diâmetro, mas para linhas retas longas e linhas circulares, as diferenças tecnológicas entre os modelos nacionais e importados são mínimas. No entanto, o custo é apenas um terço a metade do custo das importações, tornando as perspectivas de mercado atractivas.

Com o desenvolvimento de tecnologia de fabricação avançada, perceber a automação e a inteligência do rastreamento de soldagem tornou-se uma tendência inevitável. Nos próximos anos, o rastreamento de costura a laser não precisará apenas de atualizações tecnológicas, mas também de compreender profundamente as aplicações dos clientes, a fim de atender às necessidades dos usuários e melhorar os produtos em termos de expansão de aplicações.