Laserová technologie

Jak lze provést dočasnou kalibraci v případě poruchy vizuálního systému robotického laserového svařování?

V robustním výrobku laserového svařování zpracovává vizuální systém úkoly, jako je rozpoznávání obrobků, lokalizace svářecí švy a detekce odchylek polohy. Pokud dojde k selhání lokalizace, posunu při rozpoznávání, abnormálním obrazům z kamery nebo nesouladu mezi souřadnicemi získanými vizuálním systémem a souřadnicemi robota, může robot selhat při přesné lokalizaci místa svařování. V závažných případech to může vést k svařování mimo cíl, kolizím nebo vadám u celé dávky výrobků.

Pokud nelze okamžitě zajistit odbornou servisní podporu na místě, lze provést základní diagnostiku a dočasné kalibrování. Upozorňujeme však: dočasné kalibrování je vhodné pouze pro odstranění drobných odchylek polohy; pokud problém souvisí s poruchou hardwaru kamery, robota, laserové hlavy nebo bezpečnostních systémů, nedoporučuje se samostatné demontáž nebo úprava zařízení.

I. Proč dochází k poruchám vizuálních systémů u robotického laserového svařování?

Visionový systém robotického zařízení pro svařování laserem obvykle zahrnuje průmyslovou kameru, objektiv, zdroj světla, software pro řízení visionového systému, komunikační modul a souřadnicový systém robota.

Běžné příčiny abnormálního visionového lokalizačního procesu zahrnují:

Prach nebo olejové skvrny na povrchu objektivu kamery;

Změny polohy obrobku;

Výrazné změny podmínek osvětlení;

Mírné posunutí montážní polohy kamery;

Nehodilou úpravu visionových parametrů;

Abnormální kalibrační data;

Odchylku v souřadnicovém vztahu mezi visionovým systémem a robotem;

Komunikační chyby;

Porucha kamery nebo řídícího zařízení pro vidění.

Proto při zjištění poruchy systému vidění neprovádějte okamžitou úpravu programu robota; nejprve určete, zda leží problém v obraze, v procesu rozpoznávání nebo v souřadnicích.

II. Krok jedna: Potvrďte, zda je systém vidění skutečně poškozen

Když dojde k posunu svařovací polohy na místě, prvním krokem je zkontrolovat aktuální stav systému vidění.

Poruchu můžete odstraňovat v následujícím pořadí:

① Zkontrolujte, zda kamera vytváří normální obraz

Otevřete softwarové rozhraní pro vidění nebo monitorovací displej a potvrďte, že je obrobek jasně viditelný.

Je-li obrazovka zcela černá, zkreslená (zobrazuje se „sníh“ nebo artefakty) nebo nedochází k připojení, upřednostněte kontrolu napájení kamery, komunikace a stavu připojení místo pokusu o kalibraci souřadnic.

② Zkontrolujte objektiv a ochranné sklo

Laserové svařovací prostředí má tendenci vytvářet kouř, rozstřik a kovový prach. Pokud se čočka nebo ochranné sklo znečistí, obrys obrobku se může stát nejasným, čímž se brání jeho rozpoznání. Vyčistěte zařízení podle pokynů výrobce.

③ Zkontrolujte umístění obrobku

Ověřte, zda je obrobek umístěn podle původní metody polohování. Pokud se pozice upínacího zařízení změnila, může se poloha detekovaná vizuálním systémem lišit od původního výrobního stavu.

④ Zkontrolujte výsledky vizuálního rozpoznávání

Pokud fotoaparát jasně vidí obrobek, ale detekovaná poloha je výrazně neobvyklá, je nutné dále prozkoumat parametry vizuálního systému a souřadnicové vztahy.

III. Krok 2: Opět ověřte výkon rozpoznávání po vyčištění čočky

Mnoho anomálií při vizuálním polohování není způsobeno problémy s kalibračními daty, nýbrž znečištěním v zorném poli fotoaparátu.

Před čištěním zastavte příslušné zařízení v souladu s bezpečnostními protokoly; vyhýbejte se údržbě, když je robot nebo laserový systém v automatickém provozu.

Klíčové oblasti k prohlídce:

Průmyslový objektiv kamery;

Ochranné sklo;

Přítomnost kouře nebo prachu kolem objektivu;

Úchyt kamery (zkontrolujte, zda není uvolněný);

Překážky v zorném poli.

Po čištění restartujte program pro rozpoznávání obrazu a pozorujte, zda systém dokáže správně rozpoznat stejnou standardní součást.

Pokud se po čištění obnoví správné rozpoznávání, obvykle není nutné měnit parametry kalibrace systému pro rozpoznávání obrazu.

IV. Krok 3: Zkontrolujte změny polohy kamery

Pokud je obrazový vstup vizuálního systému v pořádku, ale detekovaná poloha vykazuje stálý posun, je nutné zkontrolovat montážní pozici kamery.

Například:

Kamera původně identifikovala střed svarového švu v bodě A, avšak po určité době provozu zařízení se výsledky rozpoznávání u všech součástí posunuly ve stejném směru.

V tomto případě se zaměřte na kontrolu následujících položek:

Uvolnění držáku kamery;

Šrouby pro upevnění kamery;

Otočení objektivu;

Změny polohy laserové svařovací hlavy nebo koncového členu robota;

Posun uchycovacího zařízení součásti.

Pokud se skutečná fyzická poloha kamery opravdu změnila, původní kalibrační údaje již nemusí být platné.

Nepokoušejte se jednoduše upravit souřadnice programu robota, aby se „kompenzoval“ tento posun; takový postup může vést k větším odchylkám při budoucí rekalicibraci.

Krok 4: Proveďte dočasnou kalibraci pomocí standardního pracovního dílu

Pokud je potvrzeno, že systém strojového vidění správně pořizuje obrazy a rozeznává objekty, avšak vykazuje mírnou odchylku souřadnic, lze pro základní kalibraci použít standardní pracovní díl nebo kalibrační cíl. Základní postup je následující:

Upevněte referenční objekt → vizuální rozpoznání → získání vizuálních souřadnic → porovnání se skutečnými souřadnicemi robotu → určení odchylky → opětovná kalibrace podle kalibračního postupu daného zařízení.

Například pokud se robot po rozpoznání referenční polohy systémem strojového vidění pohne na pozici s konzistentním posunem, lze zaznamenat odchylku ve směru X a Y.

Je-li odchylka velmi malá a stabilní, měla by korekce být provedena ideálně podle kalibračního postupu pro systém strojového vidění uvedeného výrobcem zařízení.

Je zásadně důležité neupravovat parametry vidění ani souřadnice robota pouze na základě zkušeností. Rozdíly mezi značkami systémů vidění, řídicích jednotek robotů a softwarových architektur znamenají, že konkrétní provozní postupy se liší.

VI. Krok 5: Kontrola souladu mezi vizuálními a robotickými souřadnicemi

Vizuální lokalizace v robotických systémech laserového svařování je v podstatě transformací mezi různými souřadnicovými systémy.

Běžné vztahy mezi souřadnicovými systémy zahrnují:

Souřadnice kamery → Souřadnice obrobku → Souřadnice robota → Poloha provedení laserového svařování

Pokud dojde k odchylce v kterémkoli z těchto vztahů mezi souřadnicovými systémy, může robot ‚obrobek vidět, ale svařovat na nesprávném místě‘.

Například:

Systém vidění detekuje změnu polohy svarového švu, avšak skutečná poloha robota po pohybu zůstává stále posunutá ve stejném směru; v tomto případě je nutné zkontrolovat transformaci vizuálních souřadnic a kalibraci robotických souřadnic.

Pokud zařízení disponuje robustní funkcí automatické kalibrace, lze kalibrační postup provést prostřednictvím provozního rozhraní zařízení; pokud taková funkce není k dispozici, musí úkol vykonat technici s praxí v oblasti robotů i vizuálních systémů.

VII. Krok 6: Zkontrolujte, zda nebyly parametry vizuálního systému neúmyslně změněny

Na výrobní ploše se někdy vyskytne situace, kdy:

Samotné zařízení není vadné, ale parametry vizuálního programu byly změněny.

Například:

Změnily se parametry expozice;

Byly upraveny nastavení zesílení (gain);

Změnily se prahové parametry;

Byla upravena oblast zájmu (ROI);

Změnily se parametry detekce hran;

Byly upraveny šablonové parametry;

Byl vybrán nesprávný program pro výrobek.

Pokud zařízení dříve fungovalo normálně, ale potíže s rozpoznáváním se náhle objevily po změně směny nebo přepnutí na jiný výrobek, doporučuje se zkontrolovat, zda nebyl vizuální program nedávno upraven.

Společnostem se doporučuje zálohovat ověřené vizuální programy a zavést vhodná opatření pro řízení přístupu, aby se minimalizovalo riziko, že personál na místě náhodně změní základní parametry.

VIII. Proč by neměl být robotický svařovací program přímo upravován pro dočasnou kalibraci? Toto je běžná chyba při řešení vizuálních anomálií na místě.

Například pokud byla původně správná svařovací pozice robota, ale nyní se celkově posunula o 2 mm, někdo může jednoduše posunout všechny svařovací body v robotickém programu o 2 mm.

I když to může krátkodobě obnovit výrobu, tento postup nese rizika.

Základní problém může být způsoben:

Změnou polohy kamery;

Změnou kalibračních údajů;

Změnou uchycení obrobku;

Anomálie při transformaci souřadnic;

Změny polohy koncového členu robota.

Pokud se neodstraní základní příčina, může úprava pouze programu robota vést k dalšímu nesouladu mezi souřadnicemi vize a souřadnicemi robota.

Racionálnějším postupem je proto:

Nejprve identifikovat zdroj odchylky a poté rozhodnout, zda znovu kalibrovat systém strojového vidění, upravit uchycení nebo opravit program robota.

IX. Jaké kroky je třeba podniknout po dočasném obnovení výroby?

Je-li výroba dočasně obnovena pomocí základní kalibrace, není doporučeno ihned přejít k sériové výrobě.

Nejprve je třeba provést ověření na malých šaržích.

Postup by měl být následující:

Test jednoho dílu → Spojitý test → Výběrové kontroly → Plnohodnotná výroba

Hlavní kontroly zahrnují:

Přesnost polohy svařování;

Stabilita sledování svaru;

Vzhled svaru;

Přítomnost nesouososti svaru;

Konstistence polohování obrobku;

Drift rozpoznávání pomocí vidění po nepřetržitém provozu.

Přejděte k plnoměrné výrobě pouze tehdy, pokud zůstane poloha rozpoznávání během nepřetržitého testování stabilní.

X. Kdy není doporučena dočasná kalibrace na místě?

Ne všechny poruchy systému vidění lze řešit na místě.

Zastavte automatické svařování a kontaktujte výrobce zařízení nebo odborné techniky, pokud dojde k následujícím jevům:

Chyba připojení kamery;

Hardwarová porucha hlášená řídícím zařízením pro vidění;

Úplná ztráta kalibračních dat;

Významný náraz/srážka zahrnující kameru nebo objektiv;

Srážka robota;

Změna polohy laserové hlavy;

Nepatrnosti v nulové poloze robota nebo mechanických parametrech;

Trvalý, významný posun výsledků rozpoznávání obrazu;

Aktivovány bezpečnostní poplachy;

Nejistota ohledně dopadu změn parametrů.

Libovolné úpravy prováděné výhradně za účelem rychlého obnovení výroby jsou nedoporučeny, zejména pokud se týkají robotické jednotky, laserového zdroje, bezpečnostních obvodů nebo kritických kalibračních dat.

XI. Jak lze minimalizovat poruchy vizuálních systémů robotického laserového svařování?

Pravidelná údržba je důležitější než řešení poruch až po jejich výskytu.

Pravidelně čistěte vizuální systém

Na základě výrobního prostředí stanovte plány pro kontrolu a čištění součástí, jako jsou čočky a ochranné sklo.

Zajistěte upevnění konstrukce pro montáž kamery

Pravidelně kontrolujte držáky kamery a upevňovací šrouby, abyste minimalizovali posuny polohy způsobené mechanickým vibracím.

Zazálohujte kalibrační data

Zazálohujte ověřené vizuální programy, kalibrační parametry a robotické programy.

Spravujte přístup k provozu

Zakázat neoprávněným osobám libovolné měnění parametrů vidění nebo robotických programů.

Pravidelně ověřovat přesnost

Používat standardní obrobky k pravidelnému ověření shody mezi vizuálně identifikovanými polohami a skutečnými polohami, které robot provádí.

Vedou se záznamy o údržbě zařízení

Dokumentovat poruchy systému vidění, změny parametrů, podrobnosti kalibrace a údržbové aktivity, aby bylo možné v budoucnu snadno odstraňovat závady.

XII. Výběr robotických systémů pro laserové svařování: stabilita systému vidění je klíčová

U projektů robotického laserového svařování vyžadujících vizuální polohování, rozpoznávání sváru a složité svařování po dráze není systém vidění pouhým doplňkovým průmyslovým fotoaparátem; musí být bezproblémově integrován s robotem, laserovou hlavou, řídícím systémem, nástroji / upínači a svařovacím procesem.

Při výběru robotického zařízení pro laserové svařování je tedy třeba zohlednit nejen značku robota a výkon laseru, ale také následující položky:

Metoda vizuálního polohování;

Přesnost vizuálního rozpoznávání;

Metoda kalibrace;

Metoda transformace souřadnic;

Metoda provozu softwaru;

Funkce upozornění na anomálie;

Metoda zálohování dat;

Schopnosti technické podpory po prodeji.

Zejména u nestandardních automatizačních projektů je nezbytné ověření pomocí skutečných dílů před dodáním zařízení.