Laserový senzor sledovania švov pre veterné turbíny

Spoľahnite sa na naše laserové zváracie senzory na sledovanie švov, ak chcete vylepšiť svoj automatizovaný proces zvárania, zvýšiť kvalitu zváraných produktov, zlepšiť efektivitu zvárania a znížiť akékoľvek náklady, riziká alebo zbytočný odpad.

V takýchto makroskopických termínoch sa môže zdať mierne absurdné tvrdiť, že technológia tak špecializovaná, ako je sledovanie laserových švov, zohráva zmysluplnú úlohu. Ak je technológia plne využívaná, existujú významné výhody. Aj keď laserové sledovanie švov nemusí byť hlavným hybným mechanizmom úspory energie, umožňuje iné pokroky vo zváraní, ktoré priamo riešia tento problém.

Veterné zariadenia na mori sa z veľkej časti skladajú z laserového snímača na sledovanie švov pre oceľové konštrukcie veterných turbín. Ich efektívna výroba je dôležitá pre ich celkovú uhlíkovú stopu. Efektívnosť zdrojov energie pre oblúkové zváranie už urobila skok vpred vďaka nahradeniu jednotiek na báze sieťových frekvenčných transformátorov vysokofrekvenčnými invertormi využívajúcimi moderné výkonové tranzistory a vysokorýchlostné elektronické ovládanie. Ďalším a náročnejším krokom je, že samotný zdroj energie je oveľa efektívnejší, a tým je zlepšenie účinnosti zváracieho procesu.

Ak vezmeme do úvahy, že spojenie dvoch kusov kovu dohromady zváraním zahŕňa roztavenie rozhrania medzi nimi, aby sa umožnilo vytvorenie jedinej roztavenej kaluže a následné stuhnutie tej istej časti, takže dve časti sa stanú jednou, potom ide jednoznačne o značné teplo. Oblasť zvaru sa musí zahriať nad bod topenia, okolo 1500 stupňov pre oceľ, a potom sa musí nechať vychladnúť späť na okolitú teplotu, pričom teplo väčšinou vyžaruje do okolia. Akýkoľvek spôsob zníženia množstva použitého tepla je nielen prospešný z hľadiska životného prostredia, ale aj z hľadiska špecifického zvárania, napríklad znížením deformácie.

V prípade, že sú dve časti spojené k sebe, potom môže byť cieľom minimalizovať vstup tepla roztavením len veľmi tenkých plátkov základného materiálu na oboch stranách rozhrania. Aby sa to dosiahlo, aplikácia tepla musí byť presne kontrolovaná a je ľahké vidieť, aké pokročilé snímanie skutočnej polohy spoja a presné riadenie dodávky tepla je potrebné. Takže vo všeobecnosti sú výhody snímania polohy kĺbu zrejmé.

Hmatové sledovanie švov
Ako už názov napovedá, hmatové senzory fyzicky kontaktujú zvarový šev pomocou kontaktnej sondy. Keď sa poloha horáka mení vzhľadom na obrobok, sonda sa vychýli v opačnom smere a ovládač vykoná úpravy tak, aby sa horák vrátil do pôvodnej polohy. Dotykové systémy sledovania švov sú najvhodnejšie pre zvary s veľkou, výraznou geometriou. Ak je zvarový šev príliš malý, sonda môže stratiť kontakt so zvarom a spustiť zvárací horák mimo trať.
 

Lepenie cez oblúkové švy
Systémy sledovania žľabových švov využívajú spätnú väzbu zo snímačov napätia, prúdu a rýchlosti podávania drôtu na identifikáciu zmien polohy horáka. Napríklad, ak by sme zvárali stred kútového spoja a začali sa posúvať na jednu stranu, vzdialenosť horáka od pracovného miesta by sa zmenšila, čo by spôsobilo zvýšenie intenzity elektrického oblúka (cv zváranie). Aby tento spôsob lepenia fungoval, zvárací horák musí oscilovať tam a späť kolmo na zvarový šev. Pritom systém neustále porovnáva zváraciu intenzitu na ľavej a pravej strane zvarového švu; medzi dvoma vrcholmi prúdu musí ležať stred. Systémy sledovania cez oblúk sú najvhodnejšie pre zvary s veľkou, výraznou geometriou, ako sú veľké skosené a kútové zvary.
 

Laserové videnie švu
Ukážka laserového videnia švu pomocou stĺpového a ramenového zváracieho systému Systémy laserového videnia švu využívajú laserovú pásku, ktorá sa premieta na povrch dielu a vytvára zreteľnú laserovú čiaru cez zvarový šev. Laserová čiara je potom sledovaná pod miernym uhlom pomocou kamery. Výsledkom je profil línie, ktorý presne zodpovedá geometrii zvarového švu. Potom sa na profile linky vytvorí referenčný bod a ovládač vykoná potrebné pohyby, aby udržal tento referenčný bod v rovnakej polohe vzhľadom na zvárací horák. Systémy laserového videnia majú veľmi vysoké rozlíšenie, ktoré im umožňuje spoľahlivo sledovať veľké aj malé zvary.

Použitie laserového snímača na sledovanie švu pre zváranie lúčom veterných turbín pomocou robotických manipulátorov sa rozširuje smerom k širším priemyselným aplikáciám, pretože dostupnosť systému sa zvyšuje so zníženými kapitálovými nákladmi. Konvenčne vyžaduje laserové zváranie vysokú presnosť polohovania a spojenia. Vzhľadom na variabilitu geometrie a umiestnenia dielu, ako aj tepelnú deformáciu, ktorá sa môže vyskytnúť počas procesu, poloha spoja a prispôsobenie nie sú vždy prijateľné a a priori predvídateľné, ak sa použijú jednoduché prípravky. Vďaka tomu nie je prechod z virtuálneho prostredia CAD/CAM do skutočného výrobného miesta triviálny, čo obmedzuje aplikácie, kde je potrebná príprava krátkych dielov, ako je napríklad výroba v malých sériách. Riešenia, ktoré umožňujú laserové zváracie operácie pre výrobné série s neprísnymi toleranciami, sú potrebné pre širší rozsah priemyselných aplikácií.

Takéto riešenia by mali byť schopné sledovať senzor na sledovanie laserového švu pre veterné turbíny, ako aj tolerovať premenlivé medzery vytvorené medzi časťami, ktoré sa majú spojiť. V tejto práci je navrhnutá online korekcia trajektórie robota založená na systéme koaxiálneho videnia v odtieňoch sivej s vonkajším osvetlením a adaptívnou stratégiou kolísania ako prostriedok na zvýšenie celkovej flexibility výrobného závodu.

Vyvinuté riešenie využívalo dve riadiace slučky: prvá je schopná meniť polohu robota tak, aby sledovala rôzne trajektórie; druhý, schopný meniť amplitúdu kruhového kývania ako funkciu medzery vytvorenej v tupých spojových zvaroch. Na testovanie účinnosti riešenia sa použili demonštračné puzdrá na tupých zvaroch s 301 nehrdzavejúcou oceľou so zvýšenou komplexnosťou. Systém bol úspešne testovaný na plochých plechoch z nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou 2 mm pri maximálnej rýchlosti zvárania 25 mm/s a dosahoval maximálne chyby polohovania a orientácie vybočenia 0,325 mm a 4,5 stupňa. Kontinuálny laserový senzor sledovania švu pre veterné turbíny by sa dal dosiahnuť s medzerami až 1 mm a variabilnou polohou švu pomocou vyvinutej metódy riadenia. Prijateľný snímač sledovania laserového švu pre kvalitu veterných turbín by sa mohol udržiavať až do 0,6 mm medzery v použitej konfigurácii autogénneho zvárania.

Laserový snímač sledovania švu pre navádzanie veterných turbín je technika, pri ktorej sú zvárací horák a zvárací drôt presne umiestnené pozdĺž zváracej medzery. Pri zarovnávaní zvarového kovu do medzery zohrávajú úlohu rôzne tolerancie, ktoré môžu ovplyvniť rozmery, geometriu a polohu zvarovej medzery v priestore.

Aj keď je medzera v dizajne rozložená rovno, v praxi môže byť nerovnomerná a môže vykazovať rozdiely v šírke a výške protiľahlých hrán. Tieto odchýlky môžu byť spôsobené rôznymi faktormi, ako je typ upínadla alebo vlastná hmotnosť komponentov.

Počas procesu zvárania dochádza k ďalšiemu efektu, ktorý možno len ťažko kompenzovať konštrukčnými opatreniami: a to tepelné skreslenie. Na kompenzáciu týchto účinkov bola vyvinutá technika laserového snímača sledovania švov pre veterné turbíny. Existujú rôzne metódy vedenia zvarového švu, hoci klasické prístupy sa dnes používajú menej často.

Tradičnou metódou je vedenie zváracieho horáka cez medzeru pomocou mechanického kolíka. Táto metóda sa však v súčasnosti používa zriedkavo kvôli jej náchylnosti na interferenciu (napr. upínanie kolíkov) a jej obmedzenej použiteľnosti na jednoduché geometrie. Navyše neposkytuje žiadne informácie o výške švu.

Dnešný stav techniky pozostáva z optických senzorov, ktoré bezdotykovo zisťujú geometriu a polohu švu pred procesom zvárania. V niektorých prípadoch sa použili bodové laserové diaľkomery s pohyblivým vedením lúča, ale čoraz bežnejšie sú senzory na sledovanie laserového švu pre veterné turbíny. Tieto snímače zachytávajú 3D profily medzery pred zváracím horákom.

V kombinácii so špeciálnym softvérom na sledovanie švov sa údaje vyhodnotia a optimálna poloha (v rovine x a z) sa prenesie do osového riadenia zváracieho systému alebo zváracieho robota. V dôsledku toho je možné kedykoľvek dosiahnuť optimálnu polohu snímača na sledovanie laserového švu pre veterné turbíny, aj keď dôjde k tepelnému skresleniu.

Suzhou Full-v bola založená v roku 2019 a slúžila tisíckam používateľov na domácom aj medzinárodnom trhu, čím si získala jednomyseľné uznanie používateľov. Full-v 3D laserový inteligentný systém sledovania zvarových švov dosiahol plné pokrytie medzi bežnými výrobcami robotov na domácom aj medzinárodnom trhu a vyznačuje sa jednoduchosťou, spoľahlivosťou a širokým využitím. Spoločnosť sa zaviazala poskytovať otvorené a prispôsobené vybavenie optoelektronických senzorov a technické služby, pričom vždy uprednostňuje kvalitu produktov a používateľskú skúsenosť. S duchom neustáleho zlepšovania ako remeselník poskytujeme zákazníkom spoľahlivé a stabilné produkty.