Laserový senzor pro sledování švů pro větrné turbíny

Pokud chcete upgradovat svůj automatizovaný svařovací proces, zvýšit kvalitu svařovaných produktů, zlepšit efektivitu svařování a snížit jakékoli náklady, rizika nebo zbytečné plýtvání, můžete se spolehnout na naše laserové svařovací senzory se sledováním švu.

V takových makroskopických termínech se může zdát poněkud absurdní tvrdit, že technologie tak specializovaná, jako je sledování laserových švů, má sehrát smysluplnou roli, pokud je technologie plně využívána, jsou k dispozici významné výhody. I když laserové sledování švu nemusí být hlavním hybatelem úspory energie, umožňuje další pokroky ve svařování, které tento problém přímo řeší.

Pobřežní větrné instalace se z velké části skládají z laserového senzoru pro sledování švů pro ocelové konstrukce větrných turbín. Jejich efektivní výroba je důležitá pro jejich celkovou uhlíkovou stopu. Účinnost zdrojů pro obloukové svařování již udělala skok vpřed díky nahrazení jednotek na bázi síťových frekvenčních transformátorů vysokofrekvenčními měniči využívajícími moderní výkonové tranzistory a vysokorychlostní elektronické řízení. Poté, co byl samotný zdroj energie mnohem efektivnější, je dalším a obtížnějším krokem zlepšení účinnosti svařovacího procesu.

Vezmeme-li v úvahu, že spojení dvou kusů kovu dohromady svařováním zahrnuje roztavení rozhraní mezi nimi, aby se umožnilo vytvoření jediné roztavené louže, a následné ztuhnutí té samé, takže se dvě části stanou jednou, pak je zjevně zapojeno značné teplo. Oblast svaru se musí zahřát nad bod tání, kolem 1500 stupňů pro ocel, a poté se musí nechat vychladnout zpět na okolní teplotu, přičemž teplo většinou vyzařuje do okolí. Jakýkoli způsob snížení množství použitého tepla je prospěšný nejen z hlediska ochrany životního prostředí, ale také z hlediska specifického svařování, například snížením deformace.

V případě, kdy jsou dvě části spojeny dohromady, pak by cílem mohlo být minimalizovat tepelný příkon tavením pouze velmi tenkých plátků základního materiálu na každé straně rozhraní. Aby toho bylo dosaženo, aplikace tepla musí být přesně řízena a je snadné vidět, jak pokročilé snímání skutečné polohy kloubu a přesné řízení dodávky tepla je vyžadováno. Obecně jsou tedy výhody snímání polohy kloubu zřejmé.

Hmatové sledování švů
Jak název napovídá, hmatové senzory fyzicky kontaktují svarový šev pomocí kontaktní sondy. Jak se poloha hořáku mění vzhledem k obrobku, sonda se vychyluje v opačném směru a ovladač provádí úpravy tak, aby se hořák vrátil do původní polohy. Dotykové systémy sledování švů jsou nejvhodnější pro svary s velkou, výraznou geometrií. Pokud je svar příliš malý, může sonda ztratit kontakt se svarem a svařovací hořák vyvést z dráhy.
 

Lepení přes obloukové švy
Systémy sledování žlábkového oblouku využívají zpětnou vazbu ze snímačů napětí, proudu a rychlosti podávání drátu k identifikaci změn polohy hořáku. Například, pokud jsme svařili střed koutového spoje a začali se unášet na jednu stranu, vzdálenost hořáku od obrobku by se zmenšila, což by způsobilo zvýšení proudu oblouku (cv svařování). Aby tento způsob lepení fungoval, musí svařovací hořák kmitat tam a zpět kolmo ke svaru. Přitom systém neustále porovnává svařovací proud na levé a pravé straně svarového švu; mezi dvěma vrcholy proudu musí ležet střed. Systémy sledování oblouku jsou nejvhodnější pro svarové švy s velkou, výraznou geometrií, jako jsou velké úkosové a koutové svary.
 

Laserové sledování švu
Ukázka sledování švu s laserovým viděním se systémem sloupové a ramenové svářečky Systémy laserového sledování švu používají laserovou pásku, která se promítá na povrch součásti a vytváří zřetelnou laserovou linii přes svarový šev. Laserová čára je pak pozorována pod mírným úhlem pomocí kamery. Výsledkem je profil linie, který přesně odpovídá geometrii svarového švu. Poté se na profilu čáry vytvoří referenční bod a řídicí jednotka provede nezbytné pohyby, aby udržela tento referenční bod ve stejné poloze vzhledem ke svařovacímu hořáku. Systémy laserového vidění mají velmi vysoké rozlišení, které jim umožňuje spolehlivě sledovat velké i malé svary.

Použití laserového snímače pro sledování švu pro svařování paprskem větrných turbín pomocí robotických manipulátorů se rozšiřuje směrem k širším průmyslovým aplikacím, protože dostupnost systému roste se sníženými investičními náklady. Laserové svařování obvykle vyžaduje vysokou přesnost polohování a spojování. Vzhledem k variabilitě geometrie a umístění dílu, jakož i tepelné deformaci, ke které může během procesu docházet, není poloha spoje a sesazení vždy přijatelné ani předvídatelné a priori, pokud se použijí jednoduché přípravky. Díky tomu není přechod z virtuálního CAD/CAM prostředí do skutečného výrobního místa triviální, což omezuje aplikace, kde je potřeba příprava krátkých dílů, jako je malosériová výroba. Řešení, která umožňují laserové svařovací operace pro výrobní série s nepřísnými tolerancemi, jsou vyžadována pro širší škálu průmyslových aplikací.

Taková řešení by měla být schopna sledovat senzor pro sledování laserového švu pro větrné turbíny a také tolerovat proměnné mezery vytvořené mezi díly, které mají být spojeny. V této práci je navržena online korekce trajektorie robota založená na systému koaxiálního vidění ve stupních šedi s externím osvětlením a adaptivní strategií kolísání jako prostředek ke zvýšení celkové flexibility výrobního závodu.

Vyvinuté řešení využívalo dvě řídicí smyčky: první je schopna měnit pozici robota tak, aby sledovala různé trajektorie; druhý, schopný měnit amplitudu kruhového kývání jako funkci mezery vytvořené v tupých spojových svarech. K testování účinnosti řešení byly použity demonstrační případy na tupých spojích s 301 nerezovou ocelí se zvýšenou složitostí. Systém byl úspěšně testován na plochých plechech z nerezové oceli o tloušťce 2 mm při maximální rychlosti svařování 25 mm/s a vykazoval maximální chyby polohy a orientace stáčení 0,325 mm a 4,5 stupně. Pomocí vyvinuté metody řízení lze dosáhnout kontinuálního laserového snímače pro sledování švu pro větrné turbíny s mezerami až 1 mm a proměnnou polohou švu. Přijatelný senzor pro sledování laserového švu pro kvalitu větrných turbín by mohl být zachován až do 0,6 mm mezery v použité konfiguraci autogenního svařování.

Laserový senzor sledování švu pro navádění větrných turbín je technika, při které jsou svařovací hořák a svařovací drát přesně umístěny podél svařovací mezery. Při vyrovnávání svarového kovu do mezery hrají roli různé tolerance, které mohou ovlivnit rozměry, geometrii a polohu svarové mezery v prostoru.

I když je mezera v návrhu uspořádána rovně, v praxi může být nerovnoměrná a vykazovat odchylky v šířce a výšce protilehlých hran. Tyto odchylky mohou být způsobeny různými faktory, jako je typ přípravku nebo vlastní hmotnost součástí.

Během svařovacího procesu dochází k dalšímu jevu, který lze jen stěží kompenzovat konstrukčními opatřeními: totiž tepelné zkreslení. Pro kompenzaci těchto efektů byla vyvinuta technika laserového snímače pro sledování švů pro větrné turbíny. Existují různé metody vedení svarového švu, i když klasické přístupy se dnes používají méně často.

Tradiční metodou je vedení svařovacího hořáku mezerou pomocí mechanického kolíku. Tato metoda se však v dnešní době používá jen zřídka kvůli její náchylnosti k interferenci (např. upínání čepu) a její omezené použitelnosti na jednoduché geometrie. Navíc neposkytuje žádné informace o výšce švu.

Současný stav techniky sestává z optických senzorů, které bezdotykově detekují geometrii a polohu švu před procesem svařování. V některých případech byly použity bodové laserové dálkoměry s pohyblivým naváděním paprsku, ale stále častější jsou senzory pro sledování laserového švu pro větrné turbíny. Tyto senzory snímají 3D profily mezery před svařovacím hořákem.

V kombinaci se speciálním softwarem pro sledování švu jsou data vyhodnocena a optimální poloha (v rovině x a z) je přenášena do osového řízení svařovacího systému nebo svařovacího robota. Díky tomu lze kdykoli dosáhnout optimální polohy senzoru pro sledování laserového švu pro větrné turbíny, i když dojde k tepelné deformaci.

Suzhou Full-v byla založena v roce 2019 a sloužila tisícům uživatelů na domácí i mezinárodní úrovni a získala jednomyslné uznání od uživatelů. Full-v 3D laserový inteligentní systém sledování svarových švů dosáhl plného pokrytí, které se vyrovná hlavním výrobcům robotů na domácím i mezinárodním trhu a vyznačuje se jednoduchostí, spolehlivostí a širokým využitím. Společnost se zavázala poskytovat otevřené a přizpůsobené vybavení optoelektronických senzorů a technické služby, přičemž vždy upřednostňuje kvalitu produktů a uživatelskou zkušenost. S duchem neustálého zlepšování jako řemeslník poskytujeme zákazníkům spolehlivé a stabilní produkty.