Laser tehnologija

Kako izvesti začasno kalibracijo, če se vizualni sistem za lasersko varjenje z robotom okvari?

V proizvodnji z robotsko lasersko varjenjem vizualni sistem opravlja naloge, kot so prepoznavanje delov, lokalizacija varilnega šiva in zaznavanje odstopanj v položaju. Če sistem ne more uspešno lokalizirati, če pride do odmika pri prepoznavanju, če je slika s kamere nenormalna ali če koordinate iz vizualnega sistema ne ustrezajo koordinatam robota, robot morda ne bo mogel natančno najti varilne pozicije. V hudih primerih to lahko povzroči varjenje izven cilja, trke ali napake na celotni seriji izdelkov.

Če strokovne podpore po prodaji takoj na kraju samem ni mogoče organizirati, lahko izvedete osnovno diagnostiko in začasno kalibracijo. Opomba: začasna kalibracija je primerna le za odpravo majhnih odstopanj v položaju; če gre za napake v strojni opremi (kamera, robot, laserska glava ali varnostni sistemi), samega opreme ne razstavljajte in jo ne nastavljajte.

I. Zakaj se vizualni sistemi za robotsko lasersko varjenje okvarijo?

Vizualni sistem robotskega laserskega varilnega stroja običajno sestavljajo industrijska kamera, leča, svetlobni vir, programska oprema za nadzor vida, komunikacijski modul in koordinatni sistem robota.

Pogosti vzroki za nenormalno vizualno lokalizacijo so:

Prašek ali oljne madeže na površini leče kamere;

Spremembe položaja delovnega predmeta;

Pomembne spremembe razmer osvetlitve;

Nepomembno premikanje namestitvenega položaja kamere;

Naključna sprememba vizualnih parametrov;

Nenormalni podatki o kalibraciji;

Odklon v koordinatnem razmerju med vizualnim sistemom in robotom;

Komunikacijske napake;

Okvara kamere ali kontrolerja za vizualni sistem.

Zato, ko odkrijete okvaro vizualnega sistema, ne spreminjajte takoj programske kode robota; najprej ugotovite, ali je težava povezana z sliko, procesom prepoznavanja ali koordinatami.

II. Prvi korak: Preverite, ali je vizualni sistem res okvarjen

Ko na mestu pride do odmika varilne pozicije, je prvi korak preverjanje trenutnega stanja vizualnega sistema.

Težave lahko odpravljate v naslednjem vrstnem redu:

① Preverite, ali kamera ustvarja normalno sliko

Odpri programska oprema za vizualni sistem ali nadzorna prikazna naprava, da potrdiš, ali je delovni kos jasno vidljiv.

Če je zaslon popolnoma črn, izkrivljen (prikazuje »sneg« ali artefakte) ali pa se ne more povezati, najprej preveri napajanje kamere, komunikacijo in stanje povezave namesto da bi poskusil kalibracijo koordinat.

② Preverite lečo in zaščitno steklo

Okolja za lasersko varjenje so nagnjena k nastanku dima, razprškov in kovinskega prahu. Če se leča ali zaščitno steklo onesnažita, se obris izdelka lahko zamegli, kar ovira prepoznavo. Opremo očistite v skladu z navodili proizvajalca.

③ Preverite položaj izdelka

Preverite, ali je izdelek postavljen v skladu z izvirno metodo pozicioniranja. Če se je položaj pripravka spremenil, se lahko položaj, ki ga zazna vizualni sistem, razlikuje od izvirnega proizvodnega stanja.

④ Preglejte rezultate vizualne prepoznavanja

Če kamero jasno vidi izdelek, a zaznani položaj močno odstopa od pričakovanega, je potrebna dodatna preverba vizualnih parametrov in koordinatnih razmerij.

III. Korak 2: Ponovno preverjanje zmogljivosti prepoznavanja po čiščenju leče

Številne napake pri vizualnem pozicioniranju niso posledica težav s kalibracijskimi podatki, temveč onesnaženja v vidnem polju kamere.

Pred čiščenjem ustavite ustrezen opremo v skladu z varnostnimi protokoli; vzdrževalna dela izvajajte le, ko robot ali laserski sistem ni v samodeznem obratovanju.

Ključna območja za pregled:

Industrijsko objektivno steklo kamere;

Zaščitno steklo;

Prisotnost dima ali prahu okoli objektiva;

Naprava za pritrditev kamere (preverite, ali je ohlapna);

Prepreke v vidnem polju.

Po čiščenju ponovno zaženite program za prepoznavanje slike in opazujte, ali sistem pravilno prepoznava isto standardno delovno kosilo.

Če se po čiščenju prepoznavanje vrne na normalno raven, običajno ni potrebno spreminjati parametrov kalibracije slike.

IV. Korak 3: Preverite morebitne spremembe položaja kamere

Če je slika iz vizualnega sistema normalna, vendar zaznana lega kaže stalni odmik, je treba preveriti namestitev kamere.

Na primer:

Kamera je prvotno zaznala sredino varilnega šiva v točki A, vendar so se po nekaj časa delovanja opreme rezultati prepoznavanja za vse delovne predmete premaknili v isto smer.

V tem primeru naj bo pozornost usmerjena v naslednje preverjanje:

Napetost držala kamere;

Vijaki za pritrditev kamere;

Zasuk leče;

Spremembe lege laserskega varilnega glave ali končnega učinkovnega elementa robota;

Premik pritrdilne naprave za delovni predmet.

Če se je fizična lega kamere res spremenila, morda prvotni podatki o kalibraciji niso več veljavni.

Ne prilagajajte koordinat programa robota le za »kompensacijo« premika; to bi lahko povzročilo še večje odstopanje ob prihodnji ponovni kalibraciji.

V. Korak 4: Izvedite začasno kalibracijo z uporabo standardnega delovnega kosu

Če je potrjeno, da sistem za vid zajema slike in pravilno prepoznava predmete, vendar pri tem kaže majhno odstopanje koordinat, se za osnovno kalibracijo lahko uporabi standardni delovni kos ali cilj za kalibracijo. Osnovni postopek je naslednji:

Pritrdite referenčni predmet → Vidna prepoznavanja → Pridobitev koordinat iz slike → Primerjava z dejanskimi koordinatami robota → Določitev odstopanja → Ponovna kalibracija v skladu z navodili za kalibracijo opreme.

Na primer, če se robot po prepoznavi referenčnega mesta premakne na položaj z nespremenjenim odstopanjem, se lahko zabeležita odstopanja v smeri X in Y.

Če je odstopanje zelo majhno in stabilno, naj bi korekcija potekala idealno v skladu z navodili za kalibracijo sistema za vid, ki jih je zagotovil proizvajalec opreme.

Zelo pomembno je, da se parametri vida ali koordinate robota ne spreminjajo poljubno izključno na podlagi izkušenj. Razlike med znamkami sistemov za vid, krmilniki robotov in arhitekturami programske opreme pomenijo, da se specifični postopki obratovanja razlikujejo.

VI. Korak 5: Preverjanje skladnosti med koordinatami vida in koordinatami robota

Vizualno pozicioniranje v robotskih sistemih za lasersko varjenje temelji na pretvorbah med različnimi koordinatnimi sistemi.

Pogoste odnose koordinat vključujejo:

Koordinate kamere → Koordinate delovnega predmeta → Koordinate robota → Položaj izvedbe laserskega varjenja

Če pride do odstopanja v katerem koli od teh odnosov koordinat, lahko robot »vidi delovni predmet, a varja na napačnem mestu«.

Na primer:

Sistem za vid zazna spremembo položaja varilnega šiva, dejanski položaj robota po premiku pa ostane premaknjen v določeni smeri; v tem primeru je treba preveriti pretvorbo koordinat vida in kalibracijo koordinat robota.

Če ima oprema močno funkcijo samodejne kalibracije, se postopek kalibracije lahko izvede prek upravljalnega vmesnika opreme; če takšna funkcija ni na voljo, naj nalogo opravijo tehnični strokovnjaki z izkušnjami s roboti in vizualnimi sistemi.

VII. Korak 6: Preverite, ali so bili vidni parametri nenamerno spremenjeni

Na proizvodni površini se včasih pojavi naslednja situacija:

Oprema sama po sebi ni okvarjena, vendar so bili spremenjeni parametri vizualnega programa.

Na primer:

Spremenjeni parametri izpostavljenosti;

Spremenjene nastavitve dobička;

Spremenjeni pragovni parametri;

Spremenjeno območje zanimanja (ROI);

Spremenjeni parametri zaznavanja robov;

Spremenjeni predlogovni parametri;

Izbran je napačen program izdelka.

Če je oprema prej delovala normalno, a se po spremembi izmenjave ali zamenjavi izdelka nenadoma pojavijo težave z razpoznavo, je priporočljivo preveriti, ali je bil vidni program v zadnjem času spremenjen.

Podjetja naj shranijo preverjene programe za strojno vizijo in uvedejo ustrezne nadzorne mehanizme za dostop, da zmanjšajo tveganje, da bi osebje na mestu naključno spremenilo osnovne parametre.

VIII. Zakaj ne smemo neposredno spreminjati programa za robotsko varjenje za začasno kalibracijo? To je pogosta napaka pri reševanju vidnih anomalij na mestu.

Na primer, če je bila varilna pozicija robota prvotno pravilna, zdaj pa se je premaknila za 2 mm v celoti, bi nekdo lahko preprosto premaknil vse varilne točke v programu robota za 2 mm.

Čeprav to v kratkem roku lahko obnovi proizvodnjo, ta pristop vsebuje tveganja.

Temeljni problem bi lahko izvirali iz:

Sprememb položaja kamere;

Sprememb podatkov za kalibracijo;

Sprememb pritrdilne naprave za delovni kos;

Napake pri pretvorbi koordinat;

Spremembe položaja končnega učinkovitka robota.

Če osnovnega vzroka ne odpravimo, lahko sprememba samo programa robota povzroči še večjo neskladnost med koordinatami vizualnega sistema in koordinatami robota.

Zato je bolj smiselna naslednja postopkovna pristop:

Najprej določimo izvir odklona, nato pa odločimo, ali ponovno kalibriramo vizualni sistem, prilagodimo pritrdilno napravo ali popravimo program robota.

IX. Kateri koraki naj sledijo začasni obnovitvi proizvodnje?

Če je proizvodnja začasno obnovljena z osnovno kalibracijo, takojšnji prehod na masovno proizvodnjo ni priporočljiv.

Najprej je treba izvesti preverjanje v majhnih serijah.

Postopek naj poteka v naslednjem zaporedju:

Test posameznega dela → Zvezni test → Naključni pregledi → Polno obsežna proizvodnja

Ključni preverjalni elementi so:

Natančnost položaja zvarjenja;

Stabilnost sledenja šivi;

Videz zvarjenja;

Prisotnost nesklajenosti zvarjenja;

Konsistentnost položajev delovnega predmeta;

Odstopanje pri vizualni prepoznavi po neprekinjenem delovanju.

V celotno proizvodnjo lahko preidete le, če se položaj prepoznave med neprekinjenim testiranjem ohranja stabilen.

X. Ko ni priporočljiva začasna kalibracija na kraju samem?

Ne vse napake sistema za vid so primerne za reševanje na kraju samem.

Prekinite avtomatsko zvarjenje in stopite v stik z proizvajalcem opreme ali strokovnimi tehniki, če se pojavi katera od naslednjih okvar:

Napaka pri povezavi kamere;

Napako je prijavil nadzorni sistem za vid;

Popolna izguba podatkov o kalibraciji;

Značilna udarna obremenitev/trk, ki vključuje kamera ali lečo;

Trk robota;

Sprememba položaja laserske glave;

Nenormalnosti pri ničelnem položaju robota ali mehanskih parametrih;

Trajno in značilno odmikanje rezultatov prepoznavanja s pomočjo vida;

Sproženi varnostni alarmi;

Nedoločenost glede vpliva spremembe parametrov.

Spremembe po lastni presoji, ki so narejene izključno za hitro obnovitev proizvodnje, so zavrnjene, še posebej, kadar vključujejo enoto robota, laserski vir, varnostne vezje ali kritične podatke o kalibraciji.

XI. Kako zmanjšati okvare v vizualnih sistemih za lasersko varjenje z roboti?

Redna vzdrževalna dejavnost je pomembnejša kot odprava okvar po njihovem nastanku.

Redno čistite vizualni sistem

Na podlagi proizvodnega okolja določite urnike za pregled in čiščenje komponent, kot so leče in zaščitno steklo.

Zavarujte montažno konstrukcijo kamere

Redno preverjajte držalke kamere in montažne vijake, da zmanjšate premike položaja zaradi mehanskega vibriranja.

Varnostno kopirajte podatke o kalibraciji

Varnostno kopirajte preverjene vizualne programe, parametre kalibracije in programe za robota.

Upravljajte dostop do obratovanja

Omejite dostop nepooblaščenega osebja do poljubnih spremembo parametrov slike ali programov za robota.

Izvajajte redno preverjanje natančnosti.

Za obdobje preverjanja usklajenosti med vizualno določenimi položaji in dejanskimi izvršitvenimi položaji robota uporabljajte standardne delovne predmete.

Vodite evidence o vzdrževanju opreme.

Dokumentirajte napake v sistemu za slikanje, spremembe parametrov, podrobnosti kalibracije in dejavnosti vzdrževanja, da se olajša prihodnje odpravljanje težav.

XII. Izbor sistemov za lasersko varjenje z roboti: stabilnost sistema za slikanje je ključnega pomena.

Pri projektih laserskega varjenja z roboti, ki zahtevajo vizualno pozicioniranje, prepoznavanje šivov in varjenje po zapletenih potih, sistem za slikanje ni le dodatna industrijska kamera; mora biti brezhibno integriran z robotom, lasersko glavo, nadzornim sistemom, orodji/napravami in postopkom varjenja.

Zato pri izbiri opreme za lasersko varjenje z roboti ne smete upoštevati le blagovne znamke robota in moči lasera, temveč tudi naslednje dejavnike:

Način vizualnega pozicioniranja;

Natančnost vizualnega prepoznavanja;

Metoda kalibracije;

Metoda transformacije koordinat;

Način upravljanja programske opreme;

Funkcije opozorila za nepravilnosti;

Način varnostnega kopiranja podatkov;

Zmogljivost tehnične podpore po prodaji.

Zlasti pri nestandardnih avtomatizacijskih projektih je pred dobavo opreme nujna preveritvena uporaba dejanskih delovnih kosov.