Лазерна технология

Как може да се извърши временна калибрация, ако визионната система за роботизирано лазерно заваряване се повреди?

В производствения процес на роботизирано лазерно заваряване визуалната система изпълнява задачи като разпознаване на работната част, локализиране на заваръчния шев и откриване на отклонения в позиционирането. Ако системата изпита неуспех при локализацията, отместване при разпознаването, аномални изображения от камерата или несъответствие между координатите на визуалната система и координатите на робота, роботът може да не успее да определи точно позицията за заваряване. В тежки случаи това може да доведе до заваряване извън целта, сблъсквания или дефекти в цяла партида продукти.

Ако професионална следпродажбена поддръжка не може да бъде осигурена незабавно на място, можете да извършите основно диагностициране и временна калибрация. Обаче имайте предвид: временна калибрация е подходяща само за коригиране на незначителни отклонения в позиционирането; ако проблемът е свързан с повреда на хардуера на камерата, робота, лазерната глава или системите за безопасност, не се препоръчва самостоятелно демонтиране или регулиране на оборудването.

I. Защо визуалните системи за роботизирано лазерно заваряване излизат от строя?

Визуалната система на роботизирана машина за лазерно заваряване обикновено се състои от промишлена камера, обектив, източник на светлина, софтуер за визуален контрол, комуникационен модул и координатната система на робота.

Честите причини за аномално визуално локализиране включват:

Прашни или мазни петна по повърхността на обектива на камерата;

Промени в положението на работната част;

Значителни промени в осветителните условия;

Леко изместване на монтираното положение на камерата;

Случайна промяна на визуалните параметри;

Аномални данни за калибриране;

Отклонение в координатната връзка между визуалната система и робота;

Комуникационни грешки;

Неправилна работа на камерата или контролера за визуализация.

Следователно, при откриване на неизправност в системата за визуализация не променяйте незабавно програмата на робота; вместо това първо определете дали проблемът е свързан с изображението, процеса на разпознаване или координатите.

II. Първа стъпка: Потвърждаване дали системата за визуализация е наистина повредена

Когато възникне отместване на заваръчната позиция на място, първата стъпка е да се провери текущото състояние на системата за визуализация.

Можете да извършите диагностика в следния ред:

① Проверете дали камерата генерира нормално изображение

Отворете софтуера за визуализация или мониторинговия дисплей, за да потвърдите, че детайлът е ясно видим.

Ако екранът е напълно черен, деформиран (показва „сняг“ или артефакти) или не успява да се свърже, приоритет има проверката на захранването, комуникацията и съединенията на камерата, а не опит за калибриране на координатите.

② Проверете обектива и защитното стъкло

Средите за лазерно заваряване са склонни да генерират дим, разпръснати частици и метален прах. Ако лещата или защитното стъкло се замърсят, контурът на обработвания детайл може да стане неясен, което затруднява разпознаването. Почистете оборудването според инструкциите на производителя.

③ Проверка на позиционирането на обработвания детайл

Потвърдете, че обработваният детайл е поставен според първоначалния метод за позициониране. Ако позицията на фиксиращото приспособление се е променила, позицията, регистрирана от визуалната система, може да се различава от първоначалното производствено състояние.

④ Преглед на резултатите от визуалното разпознаване

Ако камерата ясно вижда обработвания детайл, но регистрираната позиция е значително аномална, е необходимо допълнително проверяване на параметрите на визуалната система и координатните взаимовръзки.

III. Стъпка 2: Повторно потвърждаване на производителността на разпознаването след почистване на лещата

Много аномалии при визуално позициониране не се дължат на проблеми с калибрационните данни, а по-скоро на замърсяване в полето на зрение на камерата.

Преди почистване спрете съответното оборудване в съответствие с протоколите за безопасност; избягвайте поддръжка, докато роботът или лазерната система са в автоматичен режим на работа.

Основните области за инспекция:

Обектив на промишлена камера;

Защитно стъкло;

Наличие на дим или прах около обектива;

Монтажна скоба на камерата (проверете за разхлабеност);

Препятствия в полето на зрение.

След почистване рестартирайте програмата за визуално разпознаване и наблюдавайте дали системата може коректно да разпознае същия стандартен работен предмет.

Ако след почистване разпознаването се възстанови нормално, обикновено няма нужда от промяна на параметрите за калибриране на визуалната система.

IV. Стъпка 3: Проверка за промени в положението на камерата

Ако изображението от визуалната система е нормално, но определената позиция показва постоянен отстъп, трябва да се провери монтирането на камерата.

Например:

Камерата първоначално е идентифицирала центъра на заваръчния шев в Точка А, но след като оборудването е работило известно време, резултатите от разпознаването за всички работни части са се изместили в една и съща посока.

В този случай се обърнете внимание на следното:

Охлабване на държателя на камерата;

Винтовете за монтиране на камерата;

Завъртане на обектива;

Промени в позицията на лазерната заваръчна глава или крайния ефектор на робота;

Изместване на фиксиращото устройство за работната част.

Ако физическата позиция на камерата наистина се е променила, първоначалните калибрационни данни може вече да не са валидни.

Не коригирайте пространствените координати в програмата за робота само за да „компенсирате“ изместването; това може да доведе до по-големи отклонения при бъдеща рекалибрация.

Стъпка 4: Извършване на временна калибрация с използване на стандартна проба

Ако е потвърдено, че визуалната система правилно заснема изображения и разпознава обекти, но проявява леко отклонение в координатите, може да се използва стандартна проба или калибрационна цел за основна калибрация. Основният подход е следният:

Фиксиране на референтен обект → Визуално разпознаване → Получаване на визуалните координати → Сравняване с действителните роботни координати → Определяне на отклонението → Повторна калибрация според процедурата за калибрация на оборудването.

Например, ако роботът се придвижва до позиция с постоянен отстъп след като визуалната система идентифицира референтното местоположение, отклонението по осите X и Y може да се регистрира.

Ако отклонението е много малко и стабилно, корекцията трябва идеално да се извърши според процедурата за калибрация на визуалната система, предоставена от производителя на оборудването.

Е изключително важно да не се променят произволно параметрите на зрението или координатите на робота само въз основа на опит. Разликите в марките на системите за зрение, контролерите на роботи и архитектурите на софтуера означават, че конкретните операционни процедури се различават.

VI. Стъпка 5: Проверка на съответствието между визуалните и роботните координати

Визуалното позициониране в роботизирани лазерни заваръчни системи по същество включва трансформации между различни координатни системи.

Често срещани връзки между координати са:

Координати на камерата → Координати на детайла → Координати на робота → Позиция за изпълнение на лазерното заваряване

Ако възникне отклонение в която и да е от тези координатни връзки, роботът може да „вижда детайла, но да заварява на неправилно място.“

Например:

Системата за зрение регистрира промяна в положението на заваръчния шев, но действителната позиция на робота след придвижване остава изместена в определена посока; в този случай трябва да се проверят трансформацията на визуалните координати и калибрацията на роботните координати.

Ако оборудването разполага с устойчива автоматична функция за калибриране, процедурата за калибриране може да се изпълни чрез работния интерфейс на оборудването; ако такава функция липсва, задачата трябва да бъде изпълнена от техници с опит в работа както с роботи, така и с визуални системи.

VII. Стъпка 6: Проверка дали параметрите на визуалната система са били променени случайно

На производствения под е възможно да възникне ситуация, при която:

Самото оборудване не е повредено, но параметрите на визуалната програма са били променени.

Например:

Променени параметри на експозицията;

Променени настройки на усилването (gain);

Променени прагови параметри;

Променена област на интерес (ROI);

Променени параметри за откриване на ръбове;

Променени шаблонни параметри;

Избрана е неправилна програма за продукт.

Ако оборудването преди това е работило нормално, но внезапно възникват проблеми с разпознаването след смяна на сместа или превключване към друг продукт, препоръчително е да се провери дали визуалната програма не е била променяна наскоро.

Препоръчва се компаниите да правят резервни копия на валидирани визуални програми и да установяват подходящи контроли за достъп, за да се минимизира риска от случайни промени в основните параметри от персонала на място.

VIII. Защо роботната заваръчна програма не трябва да се променя директно за временно калибриране? Това е честа грешка при отстраняване на визуални аномалии на място.

Например, ако първоначалната заваръчна позиция на робота е била коректна, но сега е изместена с 2 mm навсякъде, някой може просто да измести всички заваръчни точки в роботната програма с 2 mm.

Въпреки че това може да възстанови производството краткосрочно, такъв подход носи рискове.

Основният проблем може да произлиза от:

Промени в положението на камерата;

Промени в калибрационните данни;

Промени във фиксиращото устройство за работната част;

Аномалии в трансформацията на координатите;

Промени в позицията на крайния ефектор на робота.

Ако основната причина не бъде отстранена, промяната само на програмата на робота може да доведе до по-голямо несъответствие между координатите на визионната система и координатите на робота.

Следователно по-рационалният подход е следният:

Първо идентифицирайте източника на отклонението, след което решете дали да преизвършите калибрация на визионната система, да коригирате фиксира, или да поправите програмата на робота.

IX. Какви стъпки трябва да се предприемат след временна възстановяване на производството?

Ако производството е временно възстановено чрез основна калибрация, незабавното преминаване към масово производство не се препоръчва.

Първо трябва да се проведе верификация с малки серии.

Процесът трябва да следва тази последователност:

Тест с единична част → Непрекъснат тест → Изборочни проверки → Пълномащабно производство

Основните проверки включват:

Точност на положението на заварката;

Стабилност на проследяването на шевовете;

Външен вид на заварката;

Наличие на несъвпадение при заварката;

Еднаквост в позиционирането на обработваните детайли;

Отклонение във визуалното разпознаване след непрекъсната работа.

Продължавайте към пълномащабно производство само ако положението на разпознаването остава стабилно по време на непрекъснато тестване.

Х. Кога не се препоръчва временна калибрация на място?

Не всички неизправности на визуалните системи могат да бъдат отстранени на място.

Спрете автоматичната заварка и се свържете с производителя на оборудването или с професионални техници, ако се появят следните проблеми:

Неуспех при свързването на камерата;

Съобщено е за апаратна неизправност от контролера на системата за визуализация;

Пълна загуба на калибрационни данни;

Значителен удар/сблъсък, засягащ камерата или обектива;

Сблъсък с робот;

Промяна в положението на лазерната глава;

Аномалии в нулевото положение на робота или в механичните му параметри;

Устойчив и значителен дрейф в резултатите от визуалното разпознаване;

Активирани са сигнали за безопасност;

Неопределеност относно влиянието на промените в параметрите.

Произволни модификации, направени единствено за бързо възстановяване на производството, са непрепоръчителни, особено когато засягат роботизираната единица, лазерния източник, веригите за безопасност или критичните данни за калибриране.

XI. Как може да се намалят неуспехите в системите за визия при лазерно заваряване с роботи?

Рутинното поддържане е по-важно от отстраняването на неуспехи след тяхното възникване.

Редовно почиствайте системата за визия

Създайте графици за инспекция и почистване на компоненти като лещи и защитно стъкло, базирани на производствената среда.

Закрепете конструкцията за монтиране на камерата

Периодично проверявайте държащите скоби и монтажните винтове на камерата, за да се минимизират промените в позицията, причинени от механични вибрации.

Архивирайте данните за калибриране

Архивирайте валидираните програми за визия, параметрите за калибриране и роботните програми.

Управлявайте достъпа до операциите

Забранете на непълномощни лица да променят произволно параметрите на визуалната система или програмите за роботи.

Провеждайте регулярна проверка на точността.

Използвайте стандартни работни части, за да проверявате периодично съвпадението между позициите, определени чрез визуална система, и действителните позиции, изпълнявани от робота.

Поддържайте документация за поддръжката на оборудването.

Документирайте аномалиите във визуалната система, промените в параметрите, подробностите за калибриране и дейностите по поддръжка, за да се улесни бъдещото диагностициране.

XII. Избор на роботизирани системи за лазерно заваряване: стабилността на визуалната система е от решаващо значение.

За роботизирани проекти за лазерно заваряване, които изискват визуално позициониране, разпознаване на шевове и заваряване по сложни траектории, визуалната система не е просто допълнителна промишлена камера; тя трябва да е напълно интегрирана с робота, лазерната глава, системата за управление, технологичните приспособления/футури и процеса на заваряване.

Следователно при избора на роботизирани системи за лазерно заваряване трябва да се вземат предвид не само марката на робота и мощността на лазера, но и следните фактори:

Метод за визуално позициониране;

Точност на визуалното разпознаване;

Метод за калибриране;

Метод за трансформация на координатите;

Метод за работа със софтуера;

Функции за сигнализиране на аномалии;

Метод за резервно копиране на данни;

Възможности за техническа поддръжка след продажба.

При нестандартните автоматизационни проекти по-специално е задължително да се извърши верификация с реални работни части преди доставката на оборудването.