Применение роботизированной и механизированной сварки в условиях возмущающих факторов

Abstract

В работе рассмотрены основные проблемы автоматизации процессов многопроходной сварки МИГ /МАГ крупногабаритных изделий во всех пространственных положениях в условиях низкой повторяемости сборочных операций. Показана необходимость и, в то же время, недостаточность использования с целью адаптации только одного лазерно-телевизионного сенсора. Предложена методика оснащения робототехнического (механизированного) сварочного комплекса средствами технического зрения в виде системы лазерно-телевизионного и видео-пирометрического сенсоров. Представлены результаты разработки технических средств, алгоритмического и программного обеспечения адаптивного сварочного комплекса. В предложенных алгоритмах управления используются результаты измерений геометрических параметров как разделки кромок стыкового соединения, так и положения расплавленной сварочной ванны в реальном масштабе времени. Показано, что адаптивная роботизированная система выполняет основные функции, возложенные на нее: корректировка положения электрода и параметров режима сварки в условиях возмущающих факторов, и способна обеспечить необходимые геометрические и механические характеристики сварного шва. В данной работе в качестве примера используется робототехнический комплекс фирмы «ABB», в состав которого входит сварочный робот «ABBIRB-1600», оснащенный лазерно-телевизионным и видео-пирометрическим сенсорами, и источник питания дуги «ESAB Aristo MIG 5000I». Сварочные эксперименты показали, что разработанное программное и аппаратное обеспечение позволяет выполнить адаптацию РТ К для применения ее в процессе сварки стыковых соединений при действии возмущающих факторов, таких как: изменение величины зазора, искривление электродной проволоки, изменение температуры окружающей среды и др.

The work studies the main problems of automation of processes of multi-pass MIG/MAG welding of large-dimension parts in all spatial positions under conditions of low repeatability of assembly operations. Necessity is shown and, at the same time, insufficiency of application of only laser-television sensor for adapting purpose. A procedure was proposed for equipping a robot-technical (mechanized) welding complex with the computer vision means such as a system of laser-television and video-pyrometric sensors. The results of development of technical means, algorithmic and software support of adaptive welding complex are presented. Proposed control algorithms use the results of on-line measurement of geometry parameters of preparation of butt joint groove as well as position of molten pool. It is shown that the adaptive robotic system performes all the basic functions, typical for it, namely adjustment of electrode position and parameters of welding mode under disturbing factor conditions, and is capable to provide necessary geometry and mechanical characteristics of the weld. As an example, this work uses a robotic complex of ABB company, including welding robot ABB IRB-1600, equipped with laser-television and video-pyrometric sensors, and arc power source ESAB Aristo MIG 5000I. The welding experiments showed that the developed software and hardware allow adapting robotic technical complex for application in welding of butt joints under effect of disturbing factors such as gap size change, distortion of electrode wire, ambient temperature change etc.