Лазерные технологии

Как выполнить временную калибровку, если система технического зрения роботизированной лазерной сварки вышла из строя?

В производстве роботизированной лазерной сварки система технического зрения выполняет такие задачи, как распознавание заготовки, локализация сварочного шва и обнаружение отклонений положения. При сбое локализации, смещении распознавания, аномальных изображениях с камеры или несоответствии координат системы зрения и координат робота робот может некорректно определить позицию сварки. В тяжёлых случаях это приводит к сварке вне заданной области, столкновениям или дефектам всей партии изделий.

Если профессиональную послепродажную поддержку невозможно организовать незамедлительно на месте, вы можете выполнить базовую диагностику и временную калибровку. Обратите внимание: временная калибровка подходит только для устранения незначительных отклонений положения; если проблема связана с аппаратными неисправностями камеры, робота, лазерной головки или систем безопасности, самостоятельная разборка или регулировка оборудования не рекомендуется.

I. Почему возникают сбои в работе систем технического зрения роботизированной лазерной сварки?

Система технического зрения роботизированной лазерной сварочной машины обычно состоит из промышленной камеры, объектива, источника света, программного обеспечения управления системой зрения, модуля связи и системы координат робота.

Распространённые причины аномального визуального позиционирования включают:

Пыль или масляные пятна на поверхности объектива камеры;

Изменение положения заготовки;

Значительные изменения условий освещения;

Незначительное смещение положения крепления камеры;

Случайное изменение параметров системы зрения;

Аномальные данные калибровки;

Отклонение в координатных взаимосвязях между системой зрения и роботом;

Ошибки связи;

Неисправность камеры или контроллера системы технического зрения.

Поэтому при обнаружении неисправности системы технического зрения не следует сразу изменять программу робота; сначала необходимо определить, связана ли проблема с изображением, процессом распознавания или координатами.

II. Первый шаг: подтвердить, действительно ли система технического зрения вышла из строя

При возникновении смещения положения сварки на месте первым шагом является проверка текущего состояния системы технического зрения.

Диагностику можно проводить в следующем порядке:

① Проверить, формирует ли камера нормальное изображение

Откройте программное обеспечение системы технического зрения или монитор отображения, чтобы убедиться, что изделие чётко видно.

Если экран полностью чёрный, искажённый (отображает «снег» или артефакты) или не удаётся установить соединение, в первую очередь проверьте питание камеры, состояние связи и подключения, а не пытайтесь выполнить калибровку координат.

② Проверить объектив и защитное стекло

Среды лазерной сварки склонны к образованию дыма, брызг и металлической пыли. Если загрязняется объектив или защитное стекло, контур детали может стать нечётким, что затрудняет распознавание. Очищайте оборудование в соответствии с инструкциями производителя.

③ Проверьте положение детали

Убедитесь, что деталь установлена в соответствии с исходным методом позиционирования. Если положение приспособления изменилось, то положение, определяемое системой технического зрения, может отличаться от исходного производственного состояния.

④ Проверьте результаты распознавания системой технического зрения

Если камера чётко видит деталь, но определяемое положение существенно отклоняется от нормы, требуется дополнительная проверка параметров системы технического зрения и координатных соотношений.

III. Этап 2: Повторно проверьте производительность распознавания после очистки объектива

Многие аномалии позиционирования системой технического зрения вызваны не проблемами с данными калибровки, а загрязнением в поле обзора камеры.

Перед очисткой остановите соответствующее оборудование в соответствии с правилами техники безопасности; не выполняйте техническое обслуживание во время автоматической работы робота или лазерной системы.

Основные зоны для осмотра:

Объектив промышленной камеры;

Защитное стекло;

Наличие дыма или пыли вокруг объектива;

Кронштейн крепления камеры (проверьте наличие люфта);

Препятствия в поле зрения.

После очистки перезапустите программу распознавания изображений и проверьте, способна ли система корректно распознавать тот же стандартный рабочий элемент.

Если после очистки распознавание восстанавливается, обычно нет необходимости изменять параметры калибровки системы распознавания изображений.

IV. Шаг 3: Проверка изменений положения камеры

Если видеопоток системы технического зрения нормален, но обнаруженное положение демонстрирует постоянный сдвиг, необходимо проверить положение крепления камеры.

Например:

Изначально камера определяла центр сварного шва в точке A, однако после продолжительной работы оборудования результаты распознавания для всех заготовок сместились в одном и том же направлении.

В этом случае сосредоточьтесь на следующих пунктах проверки:

Ослабление кронштейна камеры;

Винты крепления камеры;

Поворот объектива;

Изменение положения головки лазерной сварки или конечного элемента робота;

Смещение приспособления для фиксации заготовки.

Если физическое положение камеры действительно изменилось, исходные данные калибровки могут больше не быть действительными.

Не следует просто корректировать координаты программы робота для «компенсации» сдвига; подобные действия могут привести к ещё большим отклонениям при последующей повторной калибровке.

Шаг 4: Выполнение временной калибровки с использованием эталонной детали

Если подтверждено, что система технического зрения корректно захватывает изображения и распознаёт объекты, но при этом наблюдается небольшое отклонение координат, для базовой калибровки можно использовать эталонную деталь или калибровочную цель. Основной подход заключается в следующем:

Фиксация опорного объекта → Визуальное распознавание → Получение визуальных координат → Сравнение с фактическими координатами робота → Определение отклонения → Повторная калибровка в соответствии с процедурой калибровки оборудования.

Например, если после того, как система технического зрения определяет положение опорной точки, робот перемещается в позицию с постоянным смещением, можно зафиксировать отклонение по осям X и Y.

Если отклонение очень незначительно и стабильно, коррекцию следует выполнять строго в соответствии с процедурой калибровки системы технического зрения, предоставленной производителем оборудования.

Крайне важно не вносить произвольные изменения в параметры зрения или координаты робота исключительно на основе опыта. Различия между брендами систем зрения, контроллеров роботов и архитектурами программного обеспечения означают, что конкретные процедуры эксплуатации различаются.

VI. Шаг 5: Проверка согласованности между координатами зрения и координатами робота

Визуальное позиционирование в роботизированных лазерных сварочных системах по сути представляет собой преобразования между различными системами координат.

Распространённые взаимосвязи координат включают:

Координаты камеры → Координаты заготовки → Координаты робота → Положение выполнения лазерной сварки

Если в любой из этих взаимосвязей координат возникает отклонение, робот может «видеть заготовку, но выполнять сварку в неправильном месте».

Например:

Система зрения фиксирует изменение положения сварочного шва, однако фактическое положение робота после перемещения остаётся смещённым в фиксированном направлении; в этом случае необходимо проверить преобразование координат зрения и калибровку координат робота.

Если оборудование оснащено надёжной функцией автоматической калибровки, процедуру калибровки можно выполнить через интерфейс управления оборудования; если такая функция отсутствует, задачу должны выполнять техники, имеющие опыт работы как с роботами, так и с системами машинного зрения.

VII. Шаг 6: Проверка неизменности параметров системы машинного зрения

На производственной площадке иногда возникает ситуация, при которой:

Само оборудование исправно, но параметры программы машинного зрения были изменены.

Например:

Изменены параметры экспозиции;

Изменены настройки усиления (Gain);

Изменены пороговые параметры;

Изменена область интереса (ROI);

Изменены параметры обнаружения краёв;

Изменены параметры шаблона;

Выбрана неправильная программа продукта.

Если оборудование ранее работало нормально, но проблемы с распознаванием внезапно возникли после смены операторов или смены продукта, рекомендуется проверить, не была ли недавно изменена программа технического зрения.

Рекомендуется, чтобы компании создавали резервные копии проверенных программ технического зрения и устанавливали соответствующие меры контроля доступа, чтобы минимизировать риск случайного изменения ключевых параметров персоналом на месте.

VIII. Почему программу сварочного робота нельзя напрямую изменять для временной калибровки? Это типичная ошибка при устранении визуальных аномалий на месте.

Например, если изначально положение сварки робота было корректным, но сейчас смещено на 2 мм в целом, кто-то может просто сместить все точки сварки в программе робота на 2 мм.

Хотя такой подход может восстановить производство в краткосрочной перспективе, он сопряжён с рисками.

Основная причина может заключаться в следующем:

Изменении положения камеры;

Изменении данных калибровки;

Изменении приспособления для крепления заготовки;

Аномалии при преобразовании координат;

Изменения положения конечного эффектора робота.

Если первопричина не устранена, изменение только программы робота может привести к дальнейшему несоответствию между координатами системы технического зрения и координатами робота.

Следовательно, более рациональный подход заключается в следующем:

Сначала выявить источник отклонения, затем принять решение о повторной калибровке системы технического зрения, корректировке приспособления или исправлении программы робота.

IX. Какие шаги следует предпринять после временного восстановления производства?

Если производство временно восстановлено с помощью базовой калибровки, немедленный переход к массовому производству не рекомендуется.

Сначала следует провести проверку на небольших партиях.

Процесс должен выполняться в следующей последовательности:

Тестирование одного изделия → Непрерывное тестирование → Выборочная проверка → Полноценное производство

Основные проверки включают:

Точность положения сварного шва;

Стабильность отслеживания шва;

Внешний вид сварного шва;

Наличие смещения сварного шва;

Постоянство положения заготовки;

Смещение при визуальном распознавании после непрерывной работы.

Переход к серийному производству разрешён только при условии стабильности позиции распознавания в ходе непрерывных испытаний.

X. В каких случаях не рекомендуется проводить временную калибровку на месте?

Не все неисправности визуальной системы допускают устранение на месте.

Прекратите автоматическую сварку и свяжитесь с производителем оборудования или квалифицированными специалистами, если возникнут следующие ситуации:

Сбой подключения камеры;

Контроллером зрения сообщена аппаратная неисправность;

Полная утрата данных калибровки;

Сильное воздействие или столкновение, затронувшее камеру или объектив;

Столкновение робота;

Изменение положения лазерной головки;

Аномалии в нулевом положении робота или его механических параметрах;

Постоянный значительный дрейф результатов распознавания посредством зрения;

Срабатывание аварийных сигналов безопасности;

Неопределённость относительно влияния изменений параметров.

Не рекомендуется вносить произвольные изменения исключительно для быстрого восстановления производства, особенно если речь идёт о роботизированном модуле, лазерном источнике, цепях безопасности или критически важных данных калибровки.

XI. Как минимизировать сбои в системах машинного зрения при лазерной сварке роботами?

Регулярное техническое обслуживание важнее устранения сбоев после их возникновения.

Регулярно очищайте систему машинного зрения.

Составьте графики осмотра и очистки компонентов, таких как линзы и защитное стекло, с учётом условий производственной среды.

Надёжно закрепите конструкцию крепления камеры.

Периодически проверяйте кронштейны камеры и крепёжные винты, чтобы свести к минимуму смещения положения, вызванные механическими вибрациями.

Создавайте резервные копии данных калибровки.

Создавайте резервные копии проверенных программ машинного зрения, параметров калибровки и программ робота.

Управляйте доступом к эксплуатации.

Запретить неуполномоченному персоналу произвольно изменять параметры системы технического зрения или программы робота.

Проводить регулярную проверку точности

Использовать стандартные заготовки для периодической проверки согласованности между позициями, определёнными системой технического зрения, и фактическими позициями исполнения робота.

Вести журнал технического обслуживания оборудования

Фиксировать в документации аномалии системы технического зрения, изменения параметров, данные калибровки и мероприятия по техническому обслуживанию для упрощения последующей диагностики.

XII. Выбор роботизированных лазерных сварочных систем: стабильность системы технического зрения имеет решающее значение

Для роботизированных лазерных сварочных проектов, требующих визуального позиционирования, распознавания шва и сложной сварки по траектории, система технического зрения — это не просто промышленная камера-дополнение; она должна быть полностью интегрирована с роботом, лазерной головкой, системой управления, оснасткой/фиксаторами и сварочным процессом.

Следовательно, при выборе роботизированного лазерного сварочного оборудования следует учитывать не только марку робота и мощность лазера, но и следующие факторы:

Метод визуального позиционирования;

Точность визуального распознавания;

Метод калибровки;

Метод преобразования координат;

Метод работы с программным обеспечением;

Функции сигнализации аномалий;

Метод резервного копирования данных;

Возможности технической поддержки после продажи.

Особенно для нестандартных проектов автоматизации обязательна проверка на реальных заготовках до поставки оборудования.