Laser technologie

Hoe kunt u een tijdelijke kalibratie uitvoeren als een vision-systeem voor robotgestuurde laserlassen defect raakt?

Bij productie met robotgeleid laserslassen verzorgt het zichtsysteem taken zoals herkenning van het werkstuk, lokaliseren van de lasnaad en detectie van positionele afwijkingen. Als het systeem een lokaliseringsfout ondervindt, herkenningsoffset, abnormale camerabeelden of een mismatch tussen zichtcoördinaten en robotcoördinaten, kan de robot de laspositie mogelijk niet nauwkeurig bepalen. In ernstige gevallen kan dit leiden tot buiten-doel-lassen, botsingen of gebreken in een volledige productbatch.

Indien professionele after-salesondersteuning niet direct ter plaatse kan worden georganiseerd, kunt u basisprobleemoplossing en tijdelijke kalibratie uitvoeren. Let echter op: tijdelijke kalibratie is alleen geschikt voor het oplossen van geringe positionele afwijkingen; indien het probleem hardwarestoringen betreft in de camera, robot, laserhead of veiligheidssystemen, wordt het zelf demonteren of aanpassen van de apparatuur niet aanbevolen.

I. Waarom functioneren zichtsystemen voor robotgeleid laserslassen niet goed?

Het zichtsysteem van een robotische laserlasmachine bestaat doorgaans uit een industriële camera, een lens, een lichtbron, software voor visuele besturing, een communicatiemodule en het robots coördinatensysteem.

Veelvoorkomende oorzaken van afwijkende visuele positionering zijn:

Stof of olievlekken op het lensoppervlak van de camera;

Veranderingen in de positie van het werkstuk;

Aanzienlijke veranderingen in de belichtingsomstandigheden;

Lichte verschuiving van de montagepositie van de camera;

Onbedoelde wijziging van visuele parameters;

Afwezige of abnormale kalibratiegegevens;

Afwijking in de coördinatenrelatie tussen het zichtsysteem en de robot;

Communicatiefouten;

Storing van de camera- of zichtcontroller.

Daarom dient u, bij het ontdekken van een storing in het zichtsysteem, het robotprogramma niet onmiddellijk te wijzigen; bepaal eerst of het probleem ligt bij de afbeelding, het herkenningproces of de coördinaten.

II. Stap één: Bevestig of het zichtsysteem daadwerkelijk defect is

Wanneer ter plaatse een verschuiving optreedt in de laspositie, is de eerste stap om de huidige status van het zichtsysteem te controleren.

U kunt op de volgende manier problemen oplossen:

① Controleer of de camera een normale afbeelding genereert

Open de zichtsoftware of het bewakingsdisplay om te bevestigen dat het werkstuk duidelijk zichtbaar is.

Als het scherm volledig zwart is, vervormd (bijv. ‘sneeuw’ of artefacten vertoont) of geen verbinding kan maken, controleer dan eerst de stroomvoorziening, communicatie en aansluiting van de camera, in plaats van direct coördinatencalibratie te proberen.

② Controleer het objectief en het beschermend glas

Laserlasomgevingen zijn gevoelig voor het ontstaan van rook, spatten en metaalstof. Als de lens of beschermglas vervuild raakt, kan de omtrek van het werkstuk onduidelijk worden, waardoor herkenning wordt gehinderd. Reinig de apparatuur volgens de instructies van de fabrikant.

③ Controleer de positionering van het werkstuk

Controleer of het werkstuk is geplaatst volgens de oorspronkelijke positioneringsmethode. Als de positie van de spanvorzel is veranderd, kan de door het zichtsysteem gedetecteerde positie afwijken van de oorspronkelijke productiestatus.

④ Bekijk de resultaten van de zichtsherkenning

Als de camera het werkstuk duidelijk kan zien, maar de gedetecteerde positie sterk afwijkt, is verdere inspectie van de zichtparameters en coördinatierelaties vereist.

III. Stap 2: Hercontroleer de herkenningprestaties na reiniging van de lens

Veel afwijkingen in zichtpositionering worden niet veroorzaakt door problemen met de kalibratiegegevens, maar door vervuiling binnen het gezichtsveld van de camera.

Stop de relevante apparatuur vóór het schoonmaken, conform de veiligheidsprotocollen; voer geen onderhoud uit terwijl de robot of lasersysteem in automatische werking is.

Belangrijke inspectiegebieden:

Industriële cameralens;

Beschermend glas;

Aanwezigheid van rook of stof rond de lens;

Camera-bevestigingsbeugel (controleer op losheid);

Belemmeringen binnen het gezichtsveld.

Start na het schoonmaken het zichtherkenningprogramma opnieuw en observeer of het systeem hetzelfde standaardwerkstuk correct kan herkennen.

Als de herkenning na het schoonmaken weer normaal is, is er over het algemeen geen aanpassing nodig van de zichtcalibratieparameters.

IV. Stap 3: Controleer of de camerapositie is veranderd

Als de beeldvoeding van het zichtsysteem normaal is, maar de gedetecteerde positie een consistente verschuiving vertoont, moet de montagepositie van de camera worden gecontroleerd.

Bijvoorbeeld:

De camera identificeerde oorspronkelijk het midden van de lasnaad op punt A, maar nadat de installatie een tijd had gefunctioneerd, verschoof de herkenning van alle werkstukken in dezelfde richting.

In dit scenario dient u zich te concentreren op het controleren van:

Losheid van de camerabrug;

Montageschroeven van de camera;

Draaiing van de lens;

Positionele veranderingen van de laserlaspen of het robot-eindeffecteur;

Verplaatsing van de werkstukhouder.

Als de fysieke positie van de camera daadwerkelijk is gewijzigd, kan de oorspronkelijke kalibratiegegevens mogelijk niet langer geldig zijn.

Pas de coördinaten van het robotprogramma niet eenvoudigweg aan om de verschuiving te "compenseren"; dit kan leiden tot grotere afwijkingen bij toekomstige herkalibraties.

V. Stap 4: Uitvoeren van een tijdelijke kalibratie met een standaardwerkstuk

Als het zichtsysteem bevestigd is dat het correct afbeeldingen opneemt en objecten herkent, maar een lichte coördinaatafwijking vertoont, kan een standaardwerkstuk of kalibratiedoelwit worden gebruikt voor basis-kalibratie. De basisaanpak is:

Bevestig een referentieobject → Visuele herkenning → Verkrijg visuele coördinaten → Vergelijk met de werkelijke robotcoördinaten → Bepaal de afwijking → Herkalibreer volgens de kalibratieprocedure van het apparaat.

Bijvoorbeeld, als de robot na identificatie van de referentielocatie door het zichtsysteem naar een positie beweegt met een consistente offset, kunnen de afwijkingen in de X- en Y-richting worden geregistreerd.

Als de afwijking zeer klein en stabiel is, dient de correctie idealiter te geschieden volgens de zichtkalibratieprocedure die door de fabrikant van het apparaat is verstrekt.

Het is van cruciaal belang om visieparameters of robotcoördinaten niet willekeurig te wijzigen op basis van ervaring alleen. Verschillen in merken van zichtsystemen, robotbesturingen en softwarearchitecturen betekenen dat specifieke bedieningsprocedures variëren.

VI. Stap 5: Controleer de consistentie tussen visuele coördinaten en robotcoördinaten

Visuele positionering in robotgebaseerde lasersoldeersystemen omvat in wezen transformaties tussen verschillende coördinatensystemen.

Veelvoorkomende coördinatenrelaties zijn:

Camera-coördinaten → Werkstukcoördinaten → Robotcoördinaten → Uitvoerpositie lasersolderen

Als er een afwijking optreedt in een van deze coördinatenrelaties, kan de robot ‘het werkstuk wel zien, maar op de verkeerde plaats lassen’.

Bijvoorbeeld:

Het zichtsysteem detecteert een verandering in de positie van de lasnaad, maar de werkelijke positie van de robot na beweging blijft systematisch verschoven in één vaste richting; in dat geval moeten de visuele coördinatentransformatie en de kalibratie van de robotcoördinaten worden gecontroleerd.

Als de apparatuur is uitgerust met een robuuste automatische kalibratiefunctie, kan de kalibratieprocedure worden uitgevoerd via de bedieningsinterface van de apparatuur; indien een dergelijke functie niet beschikbaar is, dient de taak te worden uitgevoerd door technici met ervaring in zowel robots als visiesystemen.

VII. Stap 6: Controleer of de visieparameters per ongeluk zijn gewijzigd

Op de productielijn doet zich soms de volgende situatie voor:

De apparatuur zelf is niet defect, maar de parameters van het visieprogramma zijn gewijzigd.

Bijvoorbeeld:

Belichtingsparameters gewijzigd;

Versterkingsinstellingen gewijzigd;

Drempelwaardeparameters gewijzigd;

Regio van interesse (ROI) gewijzigd;

Randdetectieparameters gewijzigd;

Sjabloonparameters gewijzigd;

Onjuiste productprogramma geselecteerd.

Als de apparatuur eerder normaal functioneerde, maar herkenningproblemen plotseling optreden na een ploegwissel of productwissel, is het raadzaam te controleren of het visieprogramma onlangs is gewijzigd.

Bedrijven wordt aangeraden gevalideerde visieprogramma’s te back-uppen en geschikte toegangsbeheersing in te stellen om het risico te minimaliseren dat personeel ter plaatse per ongeluk essentiële parameters wijzigt.

VIII. Waarom mag het robotlasprogramma niet direct worden gewijzigd voor tijdelijke kalibratie? Dit is een veelvoorkomende valkuil bij het oplossen van visuele afwijkingen ter plaatse.

Bijvoorbeeld: als de laspositie van een robot oorspronkelijk juist was, maar nu over de gehele lijn 2 mm is verschoven, zou iemand mogelijk alle laspunten in het robotprogramma eenvoudig met 2 mm verschuiven.

Hoewel dit op korte termijn de productie kan herstellen, brengt deze aanpak risico’s met zich mee.

De oorzaak kan liggen in:

Veranderingen in de camerapositie;

Veranderingen in de kalibratiegegevens;

Veranderingen in de werkstukhouder;

Anomalieën in de coördinatentransformatie;

Wijzigingen in de positie van het eindeffectort van de robot.

Als de oorzaak niet wordt aangepakt, kan het alleen wijzigen van het robotprogramma leiden tot een verdere discrepantie tussen de coördinaten van het zichtsysteem en die van de robot.

Daarom is een meer rationele aanpak de volgende:

Eerst de bron van de afwijking identificeren, daarna beslissen of het zichtsysteem opnieuw moet worden geijkt, de fixture moet worden aangepast of het robotprogramma moet worden gecorrigeerd.

IX. Welke stappen moeten worden ondernomen nadat de productie tijdelijk is hersteld?

Als de productie tijdelijk wordt hersteld via basisijking, wordt het onmiddellijk overgaan naar massaproductie niet aanbevolen.

Er dient eerst een kleinschalige verificatie plaats te vinden.

Het proces moet deze volgorde volgen:

Enkel-onderdeeltest → Continue test → Steekproefcontroles → Volledige productie

Belangrijke controles omvatten:

Nauwkeurigheid van de laspositie;

Stabiliteit van naadvolging;

Uiterlijk van de las;

Aanwezigheid van lasverplaatsing;

Consistentie van de positiebepaling van het werkstuk;

Drift in visuele herkenning na continu gebruik.

Ga pas over op volledige productie als de herkenningspositie stabiel blijft tijdens continu testen.

X. Wanneer wordt kalibratie ter plaatse tijdelijk niet aanbevolen?

Niet alle storingen in het zichtsysteem zijn geschikt voor oplossing ter plaatse.

Stop met automatisch lassen en neem contact op met de fabrikant van de apparatuur of met professionele technici als een van de volgende verschijnselen optreedt:

Verbindingsfout camera;

Hardwarestoring gemeld door de visieregelaar;

Volledig verlies van kalibratiegegevens;

Aanzienlijke impact/botting betreffende de camera of lens;

Robotbotsing;

Wijziging in de positie van de laserkop;

Afwijkingen in de nulpositie van de robot of mechanische parameters;

Aanhoudende, aanzienlijke drift in de resultaten van visuele herkenning;

Veiligheidswaarschuwingen geactiveerd;

Onzekerheid over het effect van parameterwijzigingen.

Willekeurige wijzigingen die uitsluitend worden aangebracht om de productie snel te herstellen, worden afgeraden, met name wanneer deze betrekking hebben op de robotunit, de lasersbron, veiligheidscircuits of kritieke kalibratiegegevens.

XI. Hoe kunnen storingen in vision-systemen voor robotlaserlassen worden beperkt?

Regelmatig onderhoud is belangrijker dan het aanpakken van storingen nadat deze zijn opgetreden.

Reinig het vision-systeem regelmatig.

Stel inspectie- en reinigingsplannen op voor componenten zoals lenzen en beschermglas, gebaseerd op de productieomgeving.

Bevestig de cameramontageconstructie stevig.

Controleer periodiek de camerabekrachtigingen en montagebouten om positionele verschuivingen door mechanische trillingen tot een minimum te beperken.

Maak een reservekopie van de kalibratiegegevens.

Maak reservekopieën van gevalideerde vision-programma’s, kalibratieparameters en robotprogramma’s.

Beheer de operationele toegang.

Beperk onbevoegd personeel van het willekeurig wijzigen van visieparameters of robotprogramma’s.

Voer regelmatig een nauwkeurigheidsverificatie uit

Gebruik standaardwerkstukken om periodiek de uitlijning te verifiëren tussen visueel geïdentificeerde posities en de daadwerkelijke uitvoerposities van de robot.

Houd onderhoudsdocumentatie bij voor de apparatuur

Documenteer anomalieën in het zichtsysteem, parameterwijzigingen, kalibratiedetails en onderhoudsactiviteiten om toekomstig probleemoplossen te vergemakkelijken.

XII. Selectie van robotische lasersoldeersystemen: stabiliteit van het zichtsysteem is cruciaal

Voor robotische lasersoldeerprojecten die visuele positionering, naadherkenning en complexe baanlaswerk vereisen, is het zichtsysteem niet eenvoudigweg een toegevoegde industriële camera; het moet naadloos geïntegreerd zijn met de robot, de laserkop, het besturingssysteem, de gereedschappen/fixtures en het lasproces.

Daarom dient men bij de selectie van robotische lasersoldeersystemen niet alleen rekening te houden met het robotmerk en het laser vermogen, maar ook met het volgende:

Visuele positioneringsmethode;

Nauwkeurigheid van visuele herkenning;

Calibratiemethode;

Methode voor coördinatentransformatie;

Softwarebedieningsmethode;

Functies voor anomaliealarmen;

Methode voor gegevensback-up;

Mogelijkheden voor technische ondersteuning na verkoop.

Vooral voor niet-standaard automatiseringsprojecten is verificatie met daadwerkelijke werkstukken vóór levering van de apparatuur essentieel.