Pomiar
elementu, wykrywanie krawędzi i szczeliny
Gdyby pozwolić robotowi wyposażonemu w
WireSense poruszać się nad elementem spawanym ruchem zapętlonym po
uszeregowanych obok siebie torach, rejestrując przy tym każdy punkt, można by
teoretycznie uzyskać cały obrys elementu spawanego w 3D. Dlatego mówi się o „contour
sensing” — wyczuwaniu obrysu.
Najważniejszym dla produkcji narzędziem jest
jednak funkcja wykrywania krawędzi, na przykład przy połączeniach zakładkowych.
Umożliwia ona niezawodne rozpoznanie zdefiniowanej krawędzi blachy na podstawie
pomiaru wysokości. Na wstępie należy także tutaj określić wartości pomiarowe,
odzwierciedlające dokładną wysokość krawędzi blachy. Następnie sterowanie
robota wysyła te tzw. wartości progowe do TPS/i bezpośrednio przed rozpoczęciem
wyszukiwania przez WireSense. Jeżeli wówczas źródło spawalnicze wykryje
wartości leżące poza wartością progową, oznacza to wykrycie krawędzi blachy i
do TPS/i jest niezwłocznie wysyłany sygnał dotykowy. Dopiero w oparciu o ten
sygnał sterowanie robota może zapisać swoje aktualne dane pozycyjne, by w
dalszym toku skorygować Tool Center Point. Tym samym niedokładności elementu
polegające na przesunięciu jego krawędzi są automatycznie wykrywane i
kompensowane przez robota, co pozwala uzyskać idealne rezultaty spawania.
Należy zwrócić uwagę, że wykrywanie krawędzi w przypadku blach cienkich jest
możliwe już przy grubości materiału rzędu 0,5 milimetra.
Ponieważ cyfrowy sygnał dotykowy przekazuje
także dokładnie zmierzoną wysokość krawędzi blachy, system WireSense jest w
stanie określić rozmiary ewentualnej szczeliny między blachami – a to już
kolejne kryterium przemawiające za czujnikiem na drucie. Dzięki temu, że
elektroda już na wstępie dokładnie rejestruje całkowitą wysokość leżących na
sobie blach, możliwe jest łatwe dokonanie odpowiednich obliczeń na podstawie
wartości rzeczywistych. Przy użyciu tej funkcji pomiarowej robot może zareagować na różne wymiary szczelin,
dopasowując wszystkie parametry spawania indywidualnie do sytuacji w przypadku
danego elementu spawanego i tym samym autonomicznie wykonać spawanie, które w
wystarczający sposób wypełni szczelinę. Jeżeli zostało to na wstępie
zdefiniowane, przy różnych, zmierzonych wymiarach szczelin korzysta się z
rozmaitych, zapisanych w TPS/i programów spawania – tzw. „jobów”.
Niekiedy wymiary wykrytych szczelin są tak
duże, że nie wystarczy redukcja prędkości spawania oraz dopasowanie mocy. Zatem
tam, gdzie łuk standardowy lub pulsujący dociera do swoich granic, robot mógłby
korzystać z zapisanych w TPS/i jobów opartych na procesie spawania CMT.
Ponieważ system spawania z WireSense jest już wyposażony w sprzętowe komponenty
procesu CMT, wystarczy już tylko zakupić pakiet oprogramowania CMT. Proces CMT
wykorzystuje między innymi rewersujący ruch drutu, by zagwarantować jak najlepsze
wypełnianie szczelin przy jak najmniejszym cieple oddawanym.
Wyjątkowa
precyzja: sygnał udostępniany przez CMT Ready
Udostępnianie sygnału w momencie zwarcia nie
jest jeszcze niczym wyjątkowym. Oprócz wzorcowo szybkiego wewnętrznego przesyłu
danych warunkiem pomiaru pozycji przy użyciu drutu elektrodowego jest przede
wszystkim bardzo dynamiczny napęd CMT firmy Fronius. A w zasadzie tzw. systemy
CMT Ready, na które składają się: podajnik drutu na bębnie, bufor drutu i
jednostka napędowa CMT Robacta Drive, czyli drugi podajnik drutu umieszczony
bezpośrednio na palniku. Podczas rewersującego ruchu drutu (w przód – w tył),
odbywającego się z częstotliwością około 100 herców, znajdujący się tu silnik
elektryczny umożliwia próbkowanie powierzchni metalu za pomocą drutu. Dopiero
ten prowadzony przy wysokiej częstotliwości proces próbkowania elementu
spawanego umożliwia osiągnięcie niezbędnej precyzji i rozdzielczości.
Ponadto decydującą rolę odgrywa wydajny,
sterowany mikroprocesorowo regulator silnika. W zależności od wybranego
materiału drutu wyznacza on dokładne profile prędkości podawania drutu oraz
dopasowane wartości przyspieszenia i hamowania co jest niezbędne dla uniknięcia
uszkodzeń spowodowanych wygięciem lub złamaniem przy zetknięciu drutu z powierzchnią
blachy. Tym samym można szybko zareagować na wartości poślizgu, czyli na
niedokładności wywołane ślizganiem się rolek podających, które są różne w
zależności od zastosowanego materiału drutu i jeszcze bardziej zwiększyć
precyzję.
W celu wykrycia pozycji drutu w momencie
zwarcia są dokładnie obliczane sygnały wartości rzeczywistej silnika napędowego
i jest generowany odpowiedni sygnał styku drutu. W zależności od długości
wolnego wylotu drutu przy każdym zetknięciu rejestruje się także wszystkie zmiany
wysokości, oblicza je i przekazuje do robota – co jest niezwykle ważne dla
dokładnego zmierzenia i wykrycia krawędzi blach.
Warto także wymienić szczególną cechę
algorytmu służącego do dokładnego rozpoznawania wysokości krawędzi blachy:
nawet jeśli próbkowana powierzchnia ma nierówności, np. w przypadku krzywo
ułożonych blach, można bez problemu wykryć i zmierzyć krawędź.
WireSense
– krok w kierunku autonomicznej produkcji
Czy decydująca dla pomiaru funkcja znajduje
się po stronie robota – czy źródła spawalniczego? Kwestia, kto ma
rozstrzygający udział, została już wyczerpująco wyjaśniona: genialność
wynalazku leży w jego prostocie. Firmie Fronius udało się za pomocą niezwykle
czułego i dynamicznego napędu CMT oraz specjalnego oprogramowania regulującego
tak poszerzyć zakres wykorzystywanego na całym świecie i niezbędnego w praktyce
procesu spawania (CMT), że umożliwiło to przeprowadzanie procesów pomiarowych.
Drut spawalniczy może stać się czujnikiem tylko dzięki współdziałaniu
wyjątkowego sprzętu CMT, udoskonalonego regulatora silnika i złożonego
oprogramowania sterującego. Technologia WireSense funkcjonuje przy tym z każdym
standardowym sprzętem spawalniczym do procesu CMT, przy użyciu wszelkich
powszechnie stosowanych materiałów.
Aktualnie firma Fronius udostępnia ten czujnik
swoim klientom. Przy tym niezbędne jest jednak obszerne know-how w zakresie
programowania robotów. Dlatego najlepiej powierzyć konfigurowanie funkcji
WireSense integratorom robotów i systemów. Integratorzy powinni wdrożyć zintegrowane
ze źródłem spawalniczym technologie czujnikowe w danej produkcji. W przyszłości
być może zostaną opracowane proste interfejsy w formie gotowych aplikacji
dopasowanych do danego systemu robota.
Pozwoliłyby one zapewnić uniwersalne i łatwe
wykorzystywanie zalet funkcji WireSense. Przede wszystkim jednak produkcja
przemysłowa wchodzi dzięki temu na wyższy poziom: to ważny krok w stronę
autonomicznej produkcji.