Laserteknologi

Hvordan udfører man en midlertidig kalibrering, hvis et robotbaseret lasersvejsevisionssystem går i stykker?

I robotbaseret laser-svejseproduktion håndterer visionssystemet opgaver såsom genkendelse af arbejdsemner, lokalisering af svejsesømme og detektering af positionelle afvigelser. Hvis systemet oplever fejl i forbindelse med lokalisering, genkendelsesafvigelse, unormale kamerabilleder eller en uoverensstemmelse mellem visionssystemets koordinater og robotkoordinaterne, kan robotten muligvis ikke lokalisere svejsepositionen præcist. I alvorlige tilfælde kan dette føre til svejsning uden for målområdet, kollisioner eller fejl i en hel parti af produkter.

Hvis professionel efter-sales-support ikke straks kan arrangeres på stedet, kan du udføre grundlæggende fejlfinding og midlertidig kalibrering. Bemærk dog: Midlertidig kalibrering er kun egnet til at håndtere mindre positionelle afvigelser; hvis problemet vedrører hardwarefejl i kameraet, robotten, laserhovedet eller sikkerhedssystemerne, anbefales det ikke at adskille eller justere udstyret selv.

I. Hvorfor fungerer visionssystemer til robotbaseret lasersvejsning ikke korrekt?

Visionssystemet i en robotbaseret lasersvejsemaskine består typisk af en industrielle kamera, et objektiv, en lyskilde, software til visionstyring, en kommunikationsmodul og robots koordinatsystem.

Almindelige årsager til unormal visuel lokalisation inkluderer:

Støv eller olieflekker på kameragens linsoverflade;

Ændringer i værkdelenes position;

Betydelige ændringer i belysningsforholdene;

Lille forskydning af kamerats monteringsposition;

Uforvarende ændring af visionparametre;

Unormale kalibreringsdata;

Afvigelse i koordinatforholdet mellem visionssystemet og robotten;

Kommunikationsfejl;

Kamera- eller synskontrollens funktionsfejl.

Derfor, når der opdages en fejl i synssystemet, skal du ikke straks ændre robotprogrammet; i stedet skal du først afgøre, om problemet ligger i billedet, genkendelsesprocessen eller koordinaterne.

II. Første trin: Bekræft, om synssystemet faktisk er defekt

Når der opstår en svejsepositionsoffset på stedet, er det første trin at kontrollere den aktuelle status af synssystemet.

Du kan udføre fejlfinding i følgende rækkefølge:

① Kontroller, om kameraet producerer et normalt billede

Åbn synssoftwaren eller overvågningsdisplayet for at bekræfte, at arbejdsemnet er tydeligt synligt.

Hvis skærmen er helt sort, forvrænget (viser "snø" eller artefakter) eller ikke kan oprette forbindelse, skal du prioritere kontrol af kameraets strømforsyning, kommunikation og tilslutningsstatus frem for at forsøge koordinatkalibrering.

② Kontroller objektivet og beskyttelsesglasset

Laser svejseomgivelser er tilbøjelige til at generere røg, sprøjt og metalstøv. Hvis linserne eller beskyttelsesglasset bliver forurenet, kan konturerne af arbejdsemnet blive uklare, hvilket dermed hindrer genkendelse. Rengør udstyret i henhold til fabrikantens instruktioner.

③ Kontroller placeringen af arbejdsemnet

Kontroller, at arbejdsemnet er placeret i overensstemmelse med den oprindelige placering. Hvis fastspændingsanordningens position har ændret sig, kan den position, som visionssystemet registrerer, afvige fra den oprindelige produktionsstatus.

④ Gennemgå resultaterne af visionsgenkendelsen

Hvis kameraet kan se arbejdsemnet tydeligt, men den registrerede position er markant unormal, kræves yderligere inspektion af visionparametrene og koordinatrelationerne.

III. Trin 2: Genkontroller genkendelsesydelsen efter rengøring af linsen

Mange visionbaserede positionsanomalier skyldes ikke fejl i kalibreringsdataene, men snarere forurening inden for kameraets synsfelt.

Før rengøring skal den relevante udstyr stoppes i overensstemmelse med sikkerhedsprotokoller; undgå vedligeholdelse, mens robotten eller lasersystemet er i automatisk drift.

Nøgleområder, der skal inspiceres:

Industriel kameralinse;

Beskyttelsesglas;

Tilstedeværelse af røg eller støv omkring linsen;

Kameramontagebeslag (kontroller for løsning);

Forhindringer inden for synsfeltet.

Efter rengøring genstartes programmet til synsgenkendelse, og det observeres, om systemet kan genkende samme standardarbejdsstykke korrekt.

Hvis genkendelsen vender tilbage til normalt niveau efter rengøring, er der generelt ingen grund til at ændre kalibreringsparametrene for synssystemet.

IV. Trin 3: Kontroller ændringer i kameraposition

Hvis billedfodringen fra visionssystemet er normal, men den registrerede position viser en konstant forskydning, skal kameramontagens placering kontrolleres.

For eksempel:

Kameraet identificerede oprindeligt svejsesømmens centrum ved punkt A, men efter at udstyret havde kørt i en periode skiftede genkendelsesresultaterne for alle arbejdsemner i samme retning.

I dette scenarie skal fokus ligge på at kontrollere:

Løse kameraholder;

Kameramontageskruer;

Objektivrotation;

Positionsmæssige ændringer i lasersvejsehovedet eller robotens endeffektor;

Forskydning af arbejdsemnefastgørelsen.

Hvis kamerets fysiske placering faktisk har ændret sig, kan de oprindelige kalibreringsdata muligvis ikke længere være gyldige.

Justér ikke blot robotprogrammets koordinater for at "kompensere" for forskydningen; dette kan føre til større afvigelser ved fremtidig genkalibrering.

Trin 4: Udfør midlertidig kalibrering ved hjælp af et standardarbejdsstykke

Hvis det er bekræftet, at visionssystemet korrekt optager billeder og genkender objekter, men viser en lille koordinatafvigelse, kan et standardarbejdsstykke eller et kalibreringsmål bruges til grundlæggende kalibrering. Den grundlæggende fremgangsmåde er:

Fastgør et referenceobjekt → Visuel genkendelse → Få visuelle koordinater → Sammenlign med de faktiske robotkoordinater → Bestem afvigelsen → Kalibrer på ny i overensstemmelse med udstyrets kalibreringsprocedure.

For eksempel kan afvigelsen i X- og Y-retningen registreres, hvis robotten bevæger sig til en position med en konstant forskydning, efter at visionssystemet har identificeret referenceplaceringen.

Hvis afvigelsen er meget lille og stabil, bør korrekturen ideelt udføres i henhold til den visionskalibreringsprocedure, som udstyrsproducenten har leveret.

Det er afgørende ikke at ændre synsparametre eller robotkoordinater vilkårligt udelukkende ud fra erfaring. Forskelle i mærker af vision-systemer, robotstyringer og softwarearkitekturer betyder, at specifikke driftsprocedurer varierer.

VI. Trin 5: Kontroller konsistensen mellem visuelle koordinater og robotkoordinater

Visuel positionering i robotbaserede laser-svejse-systemer indebærer i væsentlig grad transformationer mellem forskellige koordinatsystemer.

Almindelige koordinatrelationer omfatter:

Kamera-koordinater → Værkstykkekoordinater → Robotkoordinater → Laser-svejseudførelsesposition

Hvis en afvigelse opstår i en af disse koordinatrelationer, kan robotten "se værkstykket, men svejse på forkert sted."

For eksempel:

Vision-systemet registrerer en ændring i svejsesømmens position, men robottens faktiske position efter bevægelse forbliver forskydet i en fast retning; i så fald skal den visuelle koordinattransformation og kalibreringen af robotkoordinaterne kontrolleres.

Hvis udstyret har en robust automatisk kalibreringsfunktion, kan kalibreringsproceduren udføres via udstyrets betjeningsgrænseflade; hvis sådan en funktion ikke er tilgængelig, skal opgaven håndteres af teknikere med erfaring inden for både robotter og visionssystemer.

VII. Trin 6: Kontroller, om vision-parametre er blevet ændret utilsigtet

Der opstår undertiden følgende situation på produktionsgulvet:

Udstyret selv er ikke defekt, men parametrene i vision-programmet er blevet ændret.

For eksempel:

Ekspositionsparametre er ændret;

Gain-indstillinger er ændret;

Tærskelværdiparametre er ændret;

Interesseområde (ROI) er ændret;

Kantdetekteringsparametre er ændret;

Skabelonparametre er ændret;

Forkert produktprogram valgt.

Hvis udstyret tidligere fungerede normalt, men genkendelsesproblemer pludselig opstår efter en skiftændring eller et produktskift, anbefales det at kontrollere, om visionprogrammet for nylig er blevet ændret.

Det anbefales, at virksomheder sikkerhedskopierer validerede visionprogrammer og indfører passende adgangskontroller for at minimere risikoen for, at personale på stedet utilsigtet ændrer kerneparametre.

VIII. Hvorfor bør robotsværnsprogrammet ikke ændres direkte til midlertidig kalibrering? Dette er en almindelig fælde, når man håndterer visuelle anomalier på stedet.

For eksempel kan en robots svejseposition oprindeligt have været korrekt, men nu være flyttet 2 mm i alt, hvorefter nogen måske blot flytter alle svejsepunkterne i robotprogrammet med 2 mm.

Selvom dette muligvis gendanner produktionen på kort sigt, indebærer metoden risici.

Den underliggende årsag kan skyldes:

Ændringer i kameraposition;

Ændringer i kalibreringsdata;

Ændringer i værktøjsfastspænding;

Anomalier i koordinattransformation;

Ændringer i robotens end-effektorposition.

Hvis årsagen til fejlen ikke afhjælpes, kan justering af kun robotprogrammet føre til yderligere manglende overensstemmelse mellem visionssystemets koordinater og robotens koordinater.

Derfor er en mere rationel fremgangsmåde:

Først at identificere afvigelsens kilde og derefter beslutte, om visionssystemet skal genkalibreres, fastgørelsen justeres eller robotprogrammet rettes.

IX. Hvilke trin skal der tages efter midlertidig genoprettelse af produktionen?

Hvis produktionen midlertidigt genoprettes via grundlæggende kalibrering, anbefales det ikke at gå direkte i masseproduktion.

Der skal først udføres verifikation i små serier.

Processen skal følge denne rækkefølge:

Enkeltdelestest → Kontinuerlig test → Stikprøvekontrol → Fuldstændig produktion

Nøglekontroller inkluderer:

Nøjagtighed af svejsepositionen;

Stabilitet af sømsporingen;

Udseendet af svejsningen;

Forekomst af svejsfejljustering;

Konsistens i placeringen af arbejdsemnet;

Drift i synsgenkendelse efter vedvarende drift.

Gå kun videre til fuldskala produktion, hvis genkendelsespositionen forbliver stabil under vedvarende test.

X. Hvornår anbefales der ikke lokal midlertidig kalibrering?

Ikke alle fejl i synssystemet er velegnede til lokal løsning.

Stop den automatiske svejsning og kontakt udstyrsproducenten eller professionelle teknikere, hvis følgende opstår:

Kameratilslutningsfejl;

Hardwarefejl rapporteret af visionkontrollen;

Komplet tab af kalibreringsdata;

Alvorlig påvirkning/kollision involverende kameraet eller objektivet;

Robotkollision;

Ændring i laserhovedets position;

Uregelmæssigheder i robotens nulpunkt eller mekaniske parametre;

Vedvarende, betydelig afvigelse i visiongenkendelsesresultaterne;

Sikkerhedsalarmer aktiveret;

Usikkerhed omkring virkningen af parameterændringer.

Vilkårlige ændringer, der udelukkende foretages for hurtigt at genoprette produktionen, frarådes især, når de involverer robotenheden, laserkilden, sikkerhedskredsløbene eller kritiske kalibreringsdata.

XI. Hvordan kan fejl i robotlaser-svejsevisionssystemer minimeres?

Rutinemæssig vedligeholdelse er vigtigere end at håndtere fejl, efter at de er opstået.

Rengør visionssystemet regelmæssigt

Opstil inspektions- og rengøringsplaner for komponenter såsom linser og beskyttelsesglas ud fra produktionsmiljøet.

Fastgør kameramontagekonstruktionen sikkert

Tjek kameraholderne og monteringsskruerne periodisk for at minimere positionsskift forårsaget af mekanisk vibration.

Sikkerhedskopiér kalibreringsdata

Sikkerhedskopiér validerede visionprogrammer, kalibreringsparametre og robotprogrammer.

Administrer driftsadgang

Begræns uautoriseret personale fra at ændre synsparametre eller robotprogrammer efter eget forgodtbefindende.

Udfør regelmæssig nøjagtighedsverificering

Brug standardarbejdsemner til at verificere justeringen mellem visuelt identificerede positioner og robotens faktiske udførelsespositioner med jævne mellemrum.

Opdater udstyrsvedligeholdelsesregistre

Dokumentér fejl i visionssystemet, ændringer af parametre, kalibreringsdetaljer og vedligeholdelsesaktiviteter for at lette fremtidig fejlfinding.

XII. Valg af robotbaserede lasersvejseanlæg: Stabilitet i visionssystemet er afgørende

For robotbaserede lasersvejseprojekter, der kræver visuel positionering, sømgenkendelse og kompleks stisvejsning, er visionssystemet ikke blot en ekstra industrielle kamera; det skal integreres nahtløst med robotten, laserspidsen, styresystemet, værktøjer/fikseringer og svejseprocessen.

Derfor bør man ved valg af robotbaserede lasersvejseudstyr overveje ikke kun robotmærket og laserens effekt, men også følgende:

Metode til visuel positionering;

Nøjagtighed af visuel genkendelse;

Kalibreringsmetode;

Koordinattransformationsmetode;

Softwarebetjeningsmetode;

Funktioner til alarm ved afvigelser;

Metode til sikkerhedskopiering af data;

Efter-salgsteknisk supportkapacitet.

Især for ikke-standardiserede automatiseringsprojekter er verificering med faktiske arbejdsemner inden levering af udstyr afgørende.