Technologie laser

Comment effectuer une étalonnage temporaire si le système de vision pour soudage laser robotisé tombe en panne ?

Dans la production de soudage laser robotisé, le système de vision assure des tâches telles que la reconnaissance des pièces, la localisation des cordons de soudure et la détection des écarts de position. Si le système connaît une défaillance de localisation, un décalage de reconnaissance, des images anormales provenant de la caméra ou une incohérence entre les coordonnées du système de vision et celles du robot, ce dernier risque de ne pas localiser avec précision la position de soudage. Dans les cas graves, cela peut entraîner un soudage hors cible, des collisions ou des défauts sur toute une série de produits.

Si une assistance technique après-vente professionnelle ne peut pas être assurée immédiatement sur site, vous pouvez effectuer un dépannage de base ainsi qu’un étalonnage temporaire. Toutefois, veuillez noter ce qui suit : l’étalonnage temporaire convient uniquement pour corriger de faibles écarts de position ; en cas de défaillance matérielle affectant la caméra, le robot, la tête laser ou les systèmes de sécurité, il n’est pas recommandé de démonter ou de régler vous-même l’équipement.

I. Pourquoi les systèmes de vision utilisés dans le soudage laser robotisé tombent-ils en panne ?

Le système de vision d’une machine de soudage laser robotisée se compose généralement d’une caméra industrielle, d’un objectif, d’une source lumineuse, d’un logiciel de contrôle de la vision, d’un module de communication et du système de coordonnées du robot.

Les causes courantes d’un positionnement visuel anormal comprennent :

Des poussières ou des traces d’huile sur la surface de l’objectif de la caméra ;

Des changements de position de la pièce à usiner ;

Des variations importantes des conditions d’éclairage ;

Un léger décalage de la position de fixation de la caméra ;

Une modification accidentelle des paramètres de vision ;

Des données d’étalonnage anormales ;

Une déviation dans la relation de coordonnées entre le système de vision et le robot ;

Des erreurs de communication ;

Défaillance de la caméra ou du contrôleur de vision.

Par conséquent, en cas de défaillance du système de vision, ne modifiez pas immédiatement le programme du robot ; déterminez d’abord si le problème provient de l’image, du processus de reconnaissance ou des coordonnées.

II. Première étape : confirmer si le système de vision est effectivement défectueux

Lorsqu’un décalage de position de soudage se produit sur site, la première étape consiste à vérifier l’état actuel du système de vision.

Vous pouvez procéder au dépannage dans l’ordre suivant :

① Vérifier si la caméra produit une image normale

Ouvrez le logiciel de vision ou l’écran de surveillance pour confirmer que la pièce est clairement visible.

Si l’écran est entièrement noir, déformé (affichant de la « neige » ou des artefacts) ou ne parvient pas à établir une connexion, privilégiez la vérification de l’alimentation électrique, de la communication et de l’état de connexion de la caméra plutôt que d’essayer une calibration des coordonnées.

② Vérifier l’objectif et le verre de protection

Les environnements de soudage au laser sont propices à la génération de fumées, d’éclaboussures et de poussières métalliques. Si l’objectif ou le verre de protection se salit, le contour de la pièce devient flou, ce qui entrave sa reconnaissance. Nettoyez l’équipement conformément aux instructions du fabricant.

③ Vérifier le positionnement de la pièce

Vérifiez que la pièce est placée selon la méthode de positionnement initiale. Si la position de la fixation a changé, la position détectée par le système de vision peut différer de l’état initial de production.

④ Examiner les résultats de reconnaissance par vision

Si la caméra voit clairement la pièce mais que la position détectée est nettement anormale, une inspection approfondie des paramètres de vision et des relations de coordonnées est nécessaire.

III. Étape 2 : Re-vérifier les performances de reconnaissance après le nettoyage de l’objectif

De nombreuses anomalies de positionnement par vision ne proviennent pas de problèmes liés aux données d’étalonnage, mais plutôt de contaminations présentes dans le champ de vision de la caméra.

Avant le nettoyage, arrêtez les équipements concernés conformément aux protocoles de sécurité ; évitez d’effectuer toute maintenance pendant que le robot ou le système laser fonctionne en mode automatique.

Zones clés à inspecter :

Objectif de la caméra industrielle ;

Verre de protection ;

Présence de fumée ou de poussière autour de l’objectif ;

Support de fixation de la caméra (vérifiez s’il est desserré) ;

Obstacles présents dans le champ de vision.

Après le nettoyage, redémarrez le programme de reconnaissance visuelle et observez si le système parvient à identifier correctement la même pièce standard.

Si la reconnaissance revient à la normale après le nettoyage, il n’est généralement pas nécessaire de modifier les paramètres d’étalonnage visuel.

IV. Étape 3 : Vérifier d’éventuels changements de position de la caméra

Si le flux d’images du système de vision est normal, mais que la position détectée présente un décalage constant, il faut vérifier la position de fixation de la caméra.

Par exemple :

Initialement, la caméra identifiait le centre de la soudure au point A, mais après un certain temps de fonctionnement de l’équipement, les résultats de reconnaissance pour toutes les pièces se sont décalés dans la même direction.

Dans ce cas, concentrez-vous sur la vérification des éléments suivants :

Le desserrage du support de la caméra ;

Les vis de fixation de la caméra ;

La rotation de l’objectif ;

Les changements de position de la tête de soudage laser ou de l’effecteur terminal du robot ;

Le déplacement de la fixation de la pièce.

Si la position physique de la caméra a effectivement changé, les données d’étalonnage initiales peuvent ne plus être valides.

Ne modifiez pas simplement les coordonnées du programme robotique pour « compenser » ce décalage ; une telle pratique pourrait entraîner des écarts plus importants lors d’une future réétalonnage.

Étape 4 : Effectuer une étalonnage temporaire à l’aide d’une pièce-type

Si le système de vision est confirmé comme capturant correctement des images et reconnaissant les objets, mais présente toutefois un léger écart de coordonnées, une pièce-type ou une cible d’étalonnage peut être utilisée pour un étalonnage de base. L’approche fondamentale consiste en :

Fixer un objet de référence → Reconnaissance visuelle → Obtenir les coordonnées visuelles → Comparer avec les coordonnées réelles du robot → Déterminer l’écart → Réétalonner conformément à la procédure d’étalonnage fournie par l’équipement.

Par exemple, si le robot se déplace vers une position présentant un décalage constant après que le système de vision a identifié l’emplacement de référence, l’écart dans les directions X et Y peut être enregistré.

Si l’écart est très faible et stable, la correction devrait idéalement être effectuée conformément à la procédure d’étalonnage de la vision fournie par le fabricant de l’équipement.

Il est crucial de ne pas modifier arbitrairement les paramètres de vision ou les coordonnées du robot uniquement sur la base de l’expérience. Les différences entre les marques de systèmes de vision, de contrôleurs de robots et d’architectures logicielles impliquent que les procédures opérationnelles spécifiques varient.

VI. Étape 5 : Vérifier la cohérence entre les coordonnées visuelles et les coordonnées du robot

Le positionnement visuel dans les systèmes de soudage laser robotisés repose essentiellement sur des transformations entre différents systèmes de coordonnées.

Les relations de coordonnées courantes comprennent :

Coordonnées de la caméra → Coordonnées de la pièce → Coordonnées du robot → Position d’exécution du soudage laser

Si une déviation survient dans l’une quelconque de ces relations de coordonnées, le robot pourrait « voir la pièce mais souder à un emplacement erroné ».

Par exemple :

Le système de vision détecte un changement de position de la soudure, mais la position réelle du robot après déplacement reste décalée dans une direction fixe ; dans ce cas, il convient de vérifier la transformation des coordonnées visuelles et l’étalonnage des coordonnées du robot.

Si l’équipement dispose d’une fonction robuste d’étalonnage automatique, la procédure d’étalonnage peut être exécutée via l’interface de fonctionnement de l’équipement ; dans le cas contraire, cette tâche doit être confiée à des techniciens expérimentés tant en robotique qu’en systèmes de vision.

VII. Étape 6 : Vérifier si les paramètres de vision ont été modifiés accidentellement

Une situation se produit parfois sur le terrain de production où :

L’équipement lui-même n’est pas défectueux, mais les paramètres du programme de vision ont été modifiés.

Par exemple :

Paramètres d’exposition modifiés ;

Paramètres de gain modifiés ;

Paramètres de seuil modifiés ;

Région d’intérêt (ROI) modifiée ;

Paramètres de détection de contours modifiés ;

Paramètres de modèle modifiés ;

Programme produit incorrect sélectionné.

Si l’équipement fonctionnait précédemment normalement, mais que des problèmes de reconnaissance apparaissent soudainement après un changement de poste ou un changement de produit, il est conseillé de vérifier si le programme de vision a récemment été modifié.

Il est recommandé aux entreprises de sauvegarder les programmes de vision validés et de mettre en place des contrôles d’accès appropriés afin de minimiser le risque qu’un personnel sur site modifie accidentellement des paramètres essentiels.

VIII. Pourquoi ne pas modifier directement le programme de soudage robotisé pour un étalonnage temporaire ? C’est un piège fréquent lors de la résolution sur site d’anomalies visuelles.

Par exemple, si la position de soudage d’un robot était initialement correcte, mais qu’elle a maintenant dévié globalement de 2 mm, une personne pourrait simplement décaler tous les points de soudage dans le programme robotisé de 2 mm.

Bien que cela puisse rétablir la production à court terme, cette approche comporte des risques.

Le problème sous-jacent pourrait provenir de :

Changements de position de la caméra ;

Changements des données d’étalonnage ;

Changements du dispositif de fixation de la pièce ;

Anomalies dans la transformation des coordonnées ;

Changements de position de l’effecteur terminal du robot.

Si la cause première n’est pas traitée, modifier uniquement le programme du robot pourrait entraîner un décalage accru entre les coordonnées du système de vision et celles du robot.

Par conséquent, une approche plus rationnelle consiste à :

Identifier d’abord l’origine de l’écart, puis décider s’il convient de recalibrer le système de vision, d’ajuster le dispositif de fixation ou de corriger le programme du robot.

IX. Quelles étapes suivre après avoir temporairement rétabli la production ?

Si la production est temporairement rétablie par une calibration de base, il n’est pas recommandé de passer immédiatement à la production de masse.

Une vérification par petits lots doit être effectuée en premier lieu.

Le processus doit suivre cette séquence :

Test sur une pièce unique → Test continu → Contrôles ponctuels → Production à grande échelle

Les vérifications essentielles comprennent :

Précision de la position de soudage ;

Stabilité du suivi de la soudure ;

Apparence de la soudure ;

Présence d’un décalage de la soudure ;

Cohérence du positionnement de la pièce ;

Dérive de la reconnaissance visuelle après un fonctionnement continu.

Ne passer à la production à grande échelle que si la position de reconnaissance reste stable pendant les essais continus.

X. Dans quels cas l’étalonnage temporaire sur site n’est-il pas recommandé ?

Tous les dysfonctionnements des systèmes de vision ne peuvent pas être résolus sur site.

Arrêter le soudage automatique et contacter le fabricant de l’équipement ou des techniciens qualifiés en cas des événements suivants :

Échec de la connexion de la caméra ;

Défaut matériel signalé par le contrôleur de vision ;

Perte totale des données d’étalonnage ;

Impact ou collision importante impliquant la caméra ou l’objectif ;

Collision du robot ;

Changement de position de la tête laser ;

Anomalies concernant la position zéro du robot ou ses paramètres mécaniques ;

Dérive persistante et significative des résultats de reconnaissance visuelle ;

Alarmes de sécurité déclenchées ;

Incertitude quant à l’impact des modifications de paramètres.

Les modifications arbitraires effectuées uniquement pour rétablir rapidement la production sont déconseillées, en particulier lorsqu’elles concernent l’unité robotisée, la source laser, les circuits de sécurité ou les données critiques d’étalonnage.

XI. Comment minimiser les pannes des systèmes de vision pour le soudage laser robotisé ?

La maintenance préventive est plus importante que la résolution des pannes une fois qu’elles se sont produites.

Nettoyer régulièrement le système de vision

Établir des calendriers d’inspection et de nettoyage pour les composants tels que les lentilles et le verre de protection, en fonction de l’environnement de production.

Fixer solidement la structure de fixation de la caméra

Vérifier périodiquement les supports et les vis de fixation de la caméra afin de minimiser les décalages de position causés par les vibrations mécaniques.

Sauvegarder les données d’étalonnage

Sauvegarder les programmes de vision validés, les paramètres d’étalonnage et les programmes robotisés.

Gérer les accès opérationnels

Interdire aux personnes non autorisées de modifier arbitrairement les paramètres de vision ou les programmes robotisés.

Effectuer régulièrement une vérification de précision

Utiliser des pièces de travail standard pour vérifier périodiquement l’alignement entre les positions identifiées par vision et les positions réelles d’exécution du robot.

Tenir à jour les registres d’entretien des équipements

Documenter les anomalies du système de vision, les modifications de paramètres, les détails d’étalonnage et les activités d’entretien afin de faciliter le dépannage futur.

XII. Sélection des systèmes robotisés de soudage laser : la stabilité du système de vision est cruciale

Pour les projets de soudage laser robotisé nécessitant un positionnement visuel, une reconnaissance de cordon et un soudage sur trajectoires complexes, le système de vision n’est pas simplement une caméra industrielle ajoutée ; il doit être intégré de façon transparente au robot, à la tête laser, au système de commande, aux outillages\/fixations et au procédé de soudage.

Par conséquent, lors de la sélection d’équipements robotisés de soudage laser, il convient de prendre en compte non seulement la marque du robot et la puissance laser, mais aussi les éléments suivants :

Méthode de positionnement visuel ;

Précision de la reconnaissance visuelle ;

Méthode d’étalonnage ;

Méthode de transformation des coordonnées ;

Méthode d’exploitation du logiciel ;

Fonctions d’alarme d’anomalie ;

Méthode de sauvegarde des données ;

Capacités de support technique après-vente.

En particulier pour les projets d’automatisation non standard, la vérification à l’aide de pièces réelles avant la livraison de l’équipement est indispensable.