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如何比较焊缝跟踪解决方案
日期:2021-04-10  浏览量:237  来源:
了解“焊缝跟踪”意味着了解各种可能的解决方案。根据您的工艺,材料和周期时间的需要,正确的解决方案通常会随着时间的推移而出现。
但是,如果您不了解所有可用的解决方案?
所有不同的焊缝跟踪解决方案都有哪些优点和缺点?
并且基于我的焊接工艺,某些焊缝跟踪解决方案是否不适合我?
传感器技术为您的焊接操作提供了很多可能性。有些成本低廉,功能有限,而另一些则需要大量投资和周到的设计-它最大的好处是节省使用过程中的成本。
主要使用激光器、光学传感器和中央处理器,利用光学传播与成像原理,得到激光扫描区域内各个点的位置信息,通过复杂的程序算法完成对常见焊缝的在线实时检测。对于检测范围,检测能力以及针对焊接过程中的常见问题都有相应的功能设置。设备通过计算检测到的焊缝与焊枪之间的偏差,输出偏差数据,由运动执行机构实时纠正偏差,精确引导焊枪自动焊接,从而实现对焊接过程中焊缝的智能实时跟踪。
光学焊缝跟踪的优点
1.确保安全焊接和完美焊缝
2.降低热负荷
3.提高生产率
4.可以使焊枪处于理想位置
5.可补偿生产、设备和操作公差
6.对于复杂的焊件,可减少编程工作
7.可实现一致的和可复现的连接
激光焊缝跟踪
焊缝跟踪
激光焊缝跟踪系统也称为光学或视觉焊缝跟踪,它使用激光三角测量法作为实现原理。借助正确的软件包,激光跟踪可以在专机自动化和机器人系统上使用。
从概念上讲,激光焊缝跟踪是指将激光束从设备中射出,照射在被测物体表面。从表面反射,然后反射回传感器中,然后传感器获得光束照射的位置。因此,通过激光焊缝跟踪系统可以知道激光发射器与相机上传感器之间的距离,从而可以对反弹的材料的位置进行三角测量。
从本质上讲,您可以获得焊缝的Z(高度)和Y(交叉)的图像,因此传感器知道其反馈的图像是距传感器射线的X(距离)尺寸,并且它的特征是在整个Y方向的视野中,选择是正还是负。
激光焊缝跟踪传感器不知道X方向或零件的长度。这就是为什么您将设备与控制系统配合使用,然后控制系统定义X值的过程-称为校准的过程。
校准后,您的焊缝跟踪系统会在整个焊接过程中知道X,Y和Z的位置。
通过电弧跟踪
焊缝跟踪
通过电弧跟踪,这是您将应用接触感应的第二阶段。接触感应后,您可以找到弧的起点和终点,然后应用通过电弧跟踪进行焊接过程中的跟踪。电弧跟踪可以在关节的Z和Y轴上跟踪,非常适合于较厚的材料。
电弧跟踪需要摆动的焊接过程。当焊丝从接头的一侧过渡到另一侧时,电流正在变化。发生这种情况的原因是,焊丝的伸出量随TCP到工作距离的变化而减小。这使机器人可以解析电流的变化并调整示教路径,从而在焊缝中保持适当的焊接位置。
电弧跟踪适用于较厚的材料搭接,并且需要5 mm或更厚的厚度才能保持稳定。不建议使用较低的厚度进行电弧跟踪,否则可能会出现跟踪不稳定的风险 -这会降低整个过程中焊缝的完整性。
电弧跟踪的另一个限制是您必须增加循环时间,因为它需要机器人在焊接过程中进行摆动。
最后,电弧跟踪仅限于用于低碳钢或不锈钢。在铝焊接时候,无法可靠地进行电弧跟踪。材料的条件也很重要。零件的清洁度,结垢或生锈会影响参数集,因为您设置了电流变化所需的标准。因此,由于金属的结垢或生锈,在某个方向上产生2%的电流变化将产生电弧跟踪不一致的特性。
电弧跟踪也无法空运行,因为机器人必须进行焊接才能跟踪。遇到点焊也有问题,因为当您在焊点上进行电弧跟踪时,伸出的焊丝长度会发生变化,这也可能会影响跟踪的稳定性。
机械式焊缝跟踪
机械焊缝跟踪
机械式是一种接触材料的物理接触探针,我们经常称之为机械跟踪。机械式通常用于专机自动化和某些激光钎焊应用中,而不是推荐用于6轴机器人的焊缝跟踪应用。它在焊接接头内部插入尖端或探针,并检测其与所接触的边缘和原始焊源之间的偏差,并相应地调整其横向滑动,以正确地将自身定位在焊缝上。
机械式焊缝跟踪 具有非常简单的操作功能,可应用于各种过程,包括子弧,明弧和钎焊,这使其成为一种非常通用的焊缝跟踪形式。机械式也不受任何材料的限制,因此您可以在从不锈钢到铝质材料的任何机械式焊缝中跟踪系统而不会受到任何影响。
维护是保持机械式焊缝跟踪系统正常工作的重要部分。机械式系统经常会发生零件磨损,因为尖端始终与关节表面保持接触。当您的尖端磨损并变短时,它会倾向于将焊接TCP向前推到更靠近焊缝接头的位置,这会产生不良的焊接或完全损坏焊枪的前端。重要的是要检查探针的磨损,以确保其正确地脱离焊枪,以实现高质量的焊接。
与无接触解决方案相比,焊接飞溅和电缆维护等是需要检查和维护的其他项目。
机械式解决方案也不能很好地适应点焊。焊点可以将探针提起至焊缝上方,并沿相同的方向引导电弧,这与通常建议的焊枪焊接时候越过焊点的规则相反。
机械式跟踪也不是自适应的。这些类型的系统一般只能进行直线运动,不考虑由于工具而导致的不匹配或间隙尺寸。也无法进行坡口的面积计算。机械式探针将锁定在凹槽中,并且几乎不会偏离凹槽。凹槽中足够大的变化量或足够大的定位焊缝都可以使探针脱离其期望的轨迹。
像对接焊缝这样的焊缝轮廓很难在没有间隙的情况下进行机械式焊缝跟踪。使探针沿一个方向高速移动的非线性焊接对于机械式焊缝跟踪应用不是理想的情况。它适用于大型压力容器或管道焊接。
焊接速度是机械式焊缝跟踪的另一个限制,因为它通常以较低的速度移动,这会降低您的周期时间。
将机械式与基于视觉的焊缝跟踪进行比较是一个问题,一种是基于接触的方法,另一种是非接触方法。虽然是机械装置,但通常是较低的前期资本投资,由于是机械过程,因此需要更多的维护,长期来看,这可能使其成为成本效益较低的解决方案测量体的灵敏度和组件的持续磨损。
触控感应
焊缝
机器人在焊嘴或焊丝上施加少量电压的机械式感应。它们的功能相同,唯一的区别是每种方法将数据转换为机械手的方式。通过电压,机器人将到达工作材料,接触它,会发生短路,然后机器人将记录该记录值所在的位置,并告诉机器人表面在哪里。大多数情况下,每个焊缝至少需要接触两次才能找到位置-垂直和水平表面。机器人将连接这些搜索向量并在焊缝处进行三角剖分。
在角部或外侧边缘的焊缝上,通常需要第三次搜寻机器人才能获得所有正确的位置,以使机器人能够找到并“跟踪”焊缝。
接触感应可用作低成本的联合跟踪解决方案。这是一个基于软件的简单解决方案,您可以从示教器中应用它,而无需其他系统。接触感应的另一个主要优点之一是,您可以进入狭窄的区域,因为除了机器人的焊枪喷嘴或者夹具以外,没有其他硬件会干涉机器人到达。
但是,接触感应确实有一些限制,这使其成为焊缝搜寻和焊缝跟踪的补救性解决方案。首先是接触感应是一个缓慢的过程,每个搜索向量会增加3到5秒。因此,如果您在2D零件上进行接触感应,则可能会增加6至10秒的焊接周期,而如果您在3D零件上进行接触感应,则每次电弧开始和结束的周期时间最多会增加15秒。
接触感应的故障点数量也超过其他解决方案。诸如弯曲的焊丝或肮脏且鳞状的工件材料之类的条件使得难以始终如一地运行接触感应。接触感应仅用于找到您的弧线起点或弧线终点,并不能帮助解决整个焊接过程中的零件变化问题,因此它无法补偿零件的固定或工具加工不一致的情况。
接触感应也受焊接点类型的限制。角焊缝和搭接是最常见和推荐的接头,但是即使是搭接,也必须考虑材料的厚度。小于5毫米的接头都可能会成为执行接触感应的问题,因为焊丝可能会遗漏上板的材料厚度导致零件过冲,或者碰到下板并得到错误的搜索。
您的机器人焊枪还需要装在焊枪包装中的夹丝气缸和剪丝机构,以在距TCP固定的距离处剪切焊丝,以便在整个过程中获得一致的读数。
接触感应也需要清洁的边缘,因此点焊或来料不良的零件可能会产生错误的搜寻数据。
2D视觉系统
跟踪系统
将2D视觉想象成一台相机。它在焊接之前获取理想零件的参考图像,并将参考图像与每个新的后续零件进行匹配-检测任何偏移并调整焊接路径。它只会在该图像位于其表面的位置上提供黑白图像的参考。2D无法确定高度或深度,因此不被认为是进行焊缝跟踪的可靠过程。
V型接头和搭接接头等接头对于2D立体环境而言非常成问题,因为它无法确定这些类型的焊接接头的深度。对于2D系统,像铝这样的光泽材料也存在问题。通常,2D用于识别零件而不是跟踪。这是一个基于视觉的系统,因此外界光线的干扰对于光学系统的性能至关重要。另外,相机镜头对焊缝飞溅和电弧光的损坏也很敏感。
任何针对焊接过程的焊缝跟踪解决方案都会增加周期时间,但是激光焊缝跟踪会增加最少的时间-通常每次扫描的焊缝周期约为四分之一秒。它也可以移动最快。光学焊缝跟踪最快可以达到每分钟5米,因此,如果需要高行进速度,它不会限制机器人或龙门架的速度。激光焊缝跟踪还可以用于焊接以外的过程,例如切割,涂胶和打磨。
与电弧跟踪相比,激光跟踪具有特别的优势,因为它确实允许设备在零件上空运行或脱机运行。诸如铁锈,水垢之类的材料不一致性对激光焊缝跟踪几乎没有影响,因为跟踪完全基于零件的成像。
以上就是如何比较焊缝跟踪解决方案,焊接机器人工作站通过焊接机器人搭配焊缝自动跟踪传感器等辅助设备,焊接效果更好,帮助企业提高企业效益。

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