Lézeres varratkövető érzékelő szélturbinákhoz

Számítson lézeres varratkövető hegesztési érzékelőinkre, ha frissíteni szeretné automatizált hegesztési folyamatát, javítani szeretné hegesztett termékei minőségét, javítani szeretné a hegesztési hatékonyságot, és csökkenteni szeretné a költségeket, kockázatokat vagy a felesleges hulladékot.

Ilyen makroszkópikus kifejezésekkel enyhén abszurdnak tűnhet azt állítani, hogy egy olyan speciális technológiának, mint a lézeres varratkövetés, jelentős szerepe van, és jelentős előnyökkel jár, ha a technológiát teljes mértékben kihasználják. Noha a lézeres varratkövetés nem feltétlenül az energiatakarékosság elsődleges mozgatórugója, más fejlesztéseket tesz lehetővé a hegesztésben, amelyek közvetlenül megoldják a problémát.

A tengeri szélerőművek nagyrészt szélturbinák acélszerkezeteinek lézeres varratkövető érzékelőiből állnak. Ezek hatékony előállítása fontos az általános szénlábnyomuk szempontjából. Az ívhegesztési áramforrások hatékonysága már előrelépést tett azzal, hogy a hálózati frekvenciaváltó alapú egységeket nagyfrekvenciás inverterekre cserélték, modern teljesítménytranzisztorokkal és nagy sebességű elektronikus vezérléssel. Miután magát az áramforrást sokkal hatékonyabbá tette, a következő és nehezebb lépés a hegesztési folyamat hatékonyságának javítása.

Ha figyelembe vesszük, hogy két fémdarab hegesztéssel történő összekapcsolása magában foglalja a köztük lévő határfelület megolvasztását, hogy egyetlen olvadt tócsa képződjön, majd megszilárduljon, hogy két rész eggyé váljon, akkor egyértelműen jelentős hőről van szó. A hegesztési felületet az olvadáspont fölé, acélnál 1500 fok körülire kell melegíteni, majd hagyni kell visszahűlni a környezeti hőmérsékletre úgy, hogy a hő nagyrészt a környezetbe áramlik. A felhasznált hőmennyiség csökkentésének bármely módja nemcsak általános környezetvédelmi szempontból előnyös, hanem speciális hegesztési szempontból is, például a torzítás csökkentésével.

Abban az esetben, ha két rész össze van kötve, akkor a cél az lehet, hogy minimalizáljuk a hőbevitelt azáltal, hogy az alapanyagnak csak nagyon vékony szeleteit olvasztják meg a felület mindkét oldalán. Ennek eléréséhez pontosan szabályozni kell a hőfelhasználást, és könnyen belátható, hogy mennyire van szükség a tényleges csatlakozási helyzet fejlett érzékelésére és a hőleadás pontos szabályozására. Általánosságban tehát a közös pozíció érzékelésének előnyei nyilvánvalóak.

Tapintható varráskövetés
Ahogy a neve is sugallja, a tapintható érzékelők érintkező szonda segítségével fizikailag érintkeznek a hegesztési varrattal. Ahogy a pisztoly helyzete megváltozik a munkadarabhoz képest, a szonda az ellenkező irányba elhajlik, és a vezérlő olyan beállításokat hajt végre, amelyek visszaállítják a pisztolyt az eredeti helyzetébe. A tapintható varratkövető rendszerek a legmegfelelőbbek a nagy, határozott geometriájú hegesztési varratokhoz. Ha a hegesztési varrat túl kicsi, a szonda elveszítheti kapcsolatát a varrattal, és a hegesztőpisztolyt lenyomhatja.
 

Ívvarrat ragasztással
A vályúíves varratkövető rendszerek a feszültség-, áramerősség- és huzalelőtolási sebesség-érzékelők visszajelzését használják a pisztoly helyzetében bekövetkezett változások azonosítására. Például, ha egy saruhézag közepét hegesztjük, és elkezdünk az egyik oldalra sodródni, a pisztoly és a munkavégzés távolsága csökkenne, ami az ív áramerősségének növekedését okozza (cv hegesztés). Ahhoz, hogy ez a ragasztási módszer működjön, a hegesztőpisztolynak a hegesztési varratra merőlegesen előre-hátra kell oszcillálnia. Ennek során a rendszer folyamatosan összehasonlítja a hegesztési áramerősséget a varrat bal és jobb oldalán; a két áramerősség csúcs között a középpontnak kell lennie. Az ívkövető rendszerek a legmegfelelőbbek nagy, jól megkülönböztethető geometriájú hegesztési varratokhoz, például nagy ferde- és sarokvarratokhoz.
 

Lézeres látás varratkövetés
Lézeres varratkövetési bemutató oszlop- és gémhegesztő rendszerrel A lézeres látó varratkövető rendszerek lézerszalagot használnak, amely az alkatrész felületére vetül, és külön lézervonalat hoz létre a hegesztési varraton. A lézervonalat ezután enyhe szögben nézik egy kamera segítségével. Az eredmény egy olyan vonalprofil, amely pontosan illeszkedik a hegesztési varrat geometriájához. Ezután létrejön egy referenciapont a vonalprofilon, és a vezérlő minden szükséges mozgást megtesz, hogy ezt a referenciapontot a hegesztőpisztolyhoz képest ugyanabban a helyzetben tartsa. A lézeres látórendszerek nagyon nagy felbontásúak, lehetővé téve számukra a nagy és kis hegesztési varratok megbízható nyomon követését.

A lézeres varratkövető szenzorok használata a szélturbinák sugárhegesztésénél robotmanipulátorokkal a szélesebb körű ipari alkalmazások felé terjeszkedik, mivel a rendszer rendelkezésre állása csökken a tőkeköltségek csökkenésével. A lézeres hegesztés hagyományosan nagy pozicionálási és csatolási pontosságot igényel. Az alkatrész geometriájának és pozicionálásának változékonysága, valamint a folyamat során fellépő termikus deformáció miatt a fuga helyzete és illesztése nem mindig elfogadható és nem előre jelezhető egyszerű rögzítések használata esetén. Ez nem triviálissá teszi a virtuális CAD/CAM környezetről a valódi gyártóhelyre való átmenetet, korlátozva az olyan alkalmazásokat, ahol szükség van a rövid alkatrészek előkészítésére, mint például a kis tételes gyártás. Az ipari alkalmazások szélesebb körének kiszolgálásához olyan megoldásokra van szükség, amelyek a lézeres hegesztési műveleteket megvalósíthatóvá teszik a nem szigorú tűréshatárokkal rendelkező gyártási sorozatokhoz.

Az ilyen megoldásoknak képesnek kell lenniük a szélturbinák lézeres varratkövető érzékelőjének nyomon követésére, valamint elviselni az összeillesztendő részek között kialakuló változó hézagokat. Ebben a munkában a robot pályájának online korrekcióját javasolják, amely egy szürkeárnyalatos koaxiális látórendszeren alapul külső megvilágítással és egy adaptív lötyögési stratégiával, mint eszközt a gyártó üzem általános rugalmasságának növelésére.

A kifejlesztett megoldás két vezérlőhurkot alkalmazott: az első képes megváltoztatni a robot pózát a változó pályák követésére; a második, amely képes a körkörös ingadozás amplitúdójának változtatására a tompakötéses varratokban kialakult rés függvényében. Az oldat hatékonyságának tesztelésére 301 rozsdamentes acélból készült, megnövelt összetettségű tompakötéses varratokon készült demonstrációs eseteket használtunk. A rendszert sikeresen tesztelték 2 mm vastag, sík rozsdamentes acéllemezeken, 25 mm/s maximális hegesztési sebesség mellett, és a maximális pozicionálási és elfordulási orientációs hibákat 0,325 mm és 4,5 fokos szögben mutatták be. A szélturbinák folyamatos lézeres varratkövető szenzora akár 1 mm-es hézagokkal és változtatható varratpozícióval is elérhető volt a kifejlesztett szabályozási módszerrel. A szélturbinák minőségének elfogadható lézeres varratkövető érzékelője 0,6 mm-es résig tartható az alkalmazott autogén hegesztési konfigurációban.

A szélturbinák irányításához használt lézeres varratkövető érzékelő olyan technika, amelyben a hegesztőpisztoly és a hegesztőhuzal pontosan a hegesztési rés mentén helyezkedik el. A hegesztési fémnek a réshez igazítása során különböző tűrések játszanak szerepet, amelyek befolyásolhatják a hegesztési rés méreteit, geometriáját és helyzetét a térben.

Még akkor is, ha a rés egyenesen van kialakítva a tervezésben, a gyakorlatban egyenetlen lehet, és eltéréseket mutathat a szemközti élek szélességében és magasságában. Ezeket az eltéréseket különböző tényezők okozhatják, például a rögzítés típusa vagy az alkatrészek önsúlya.

A hegesztési folyamat során egy másik hatás lép fel, amit tervezési intézkedésekkel aligha lehet kompenzálni: nevezetesen a hőtorzulás. Ezen hatások kompenzálására kifejlesztették a szélturbinák lézeres varratkövető érzékelőjének technikáját. A hegesztési varrat vezetésére különféle módszerek léteznek, bár a klasszikus megközelítéseket ma már ritkábban alkalmazzák.

Hagyományos módszer a hegesztőpisztoly átvezetése egy résen egy mechanikus csap segítségével. Ezt a módszert azonban manapság ritkán alkalmazzák interferenciaérzékenysége (pl. csapbefogás) és egyszerű geometriákra való korlátozott alkalmazhatósága miatt. Ezenkívül nem ad információt a varrás magasságáról.

A technika jelenlegi állása olyan optikai érzékelőkből áll, amelyek a hegesztési folyamat előtt érintés nélkül érzékelik a varrat geometriáját és helyzetét. Egyes esetekben alkalmaztak mozgósugár-vezetéssel ellátott pontlézeres távolságmérőket, de egyre elterjedtebb a szélturbinák lézeres varratkövető érzékelője. Ezek az érzékelők 3D profilokat rögzítenek a hegesztőpisztoly előtti résről.

Speciális varratkövető szoftverrel kombinálva kiértékeli az adatokat, és az optimális pozíciót (x- és z-síkban) továbbítja a hegesztőrendszer vagy hegesztőrobot tengelyvezérléséhez. Ennek eredményeként a szélturbinák lézervarratkövető érzékelőjének optimális helyzete bármikor elérhető, még akkor is, ha hőtorzulás lép fel.

A Suzhou Full-v-t 2019-ben alapították, és több ezer felhasználót szolgált ki belföldön és külföldön egyaránt, a felhasználók egyöntetű elismerését kivívva. A Full-v 3D lézeres intelligens hegesztési varratkövető rendszer teljes lefedettséget ért el a főbb robotgyártók körében mind hazai, mind nemzetközi szinten, és az egyszerűség, a megbízhatóság és a széles körű használat jellemzői. A vállalat elkötelezett a nyílt és testreszabott optoelektronikai érzékelőberendezések és műszaki szolgáltatások biztosítása mellett, mindig a termékminőség és a felhasználói élmény előtérbe helyezésével. Kézművesként a folyamatos fejlődés szellemében megbízható és stabil termékeket biztosítunk vásárlóinknak.