Soluções de soldagem autônoma:comparações e insights de especialistas

GarLine e SharpTrack – soluções de ponta em rastreamento de costura para “soldagem autônoma”
A fabricação está se tornando cada vez mais automatizada e exigindo cada vez mais soluções fáceis de usar. No setor de soldagem, devido à falta de pessoal de soldagem qualificado, as soluções de soldagem automatizada e robótica estão em alta demanda e, ao mesmo tempo, estão se tornando mais econômicas para fabricantes e fabricantes.  Muitas soluções de soldagem existentes podem ser consideradas “semiautomáticas”, no entanto, tais soluções exigem interação constante do operador, exigem um longo período para configuração da soldagem e exigem um operador altamente treinado. A soldagem robótica totalmente automatizada pode ser chamada de “Soldagem Automática”.  No entanto, se for necessária muito pouca interação do operador e as tarefas de configuração forem bastante simplificadas, então esta solução pode ser chamada de “autônoma”.  Mas é difícil conseguir autonomia com atividade mínima do operador.  Uma solução de soldagem robótica requer melhorias no processo para se tornar verdadeiramente autônomo ou sem driver, como sensores de localização/rastreamento de costura a laser com inteligência integrada adequada para executar estratégias de soldagem ideais a qualquer momento.
Tecnologias disponíveis para soldagem automatizada ou semiautomática
Em um artigo publicado no site Motoman.com em 31 de março de 2022, Joshua Leath forneceu um guia para as diversas opções de soldagem automatizada.  Ele identificou cinco categorias gerais:Detecção de toque, Detecção de fio, Detecção através do arco, Detecção de ponto de laser e Detecção de perfil de laser.  Ele também dividiu as tarefas automatizadas entre Seam Finding e Seam Tracking:

Localização de costura versus rastreamento de costura

“Qual é a diferença entre localização de costura e rastreamento de costura?” e “Como posso saber quando usar a localização de costura versus rastreamento de costura?” Estas são perguntas comuns que nossos especialistas em soldagem robótica ouvem com frequência. Com isso em mente, aqui estão vários pontos a serem considerados ao decidir como proceder com o processo de soldagem robótica:

Localização de costura

Para que um robô localize com precisão uma junta de solda antes do início da soldagem, recomenda-se a localização de costura ou junta em alta velocidade. As peças de trabalho inevitavelmente terão alguma variação, mas seu objetivo é minimizar essa variação com peças e acessórios especificados e estar dentro da meia largura de um fio de solda na costura da junta. Este processo pode ser feito de diversas maneiras através de diversas tecnologias, permitindo ao robô encontrar a junta de solda. Uma vez que a costura é descoberta, geralmente encontrando dois ou mais pontos conhecidos na peça, o caminho do programa é alterado pelo robô para completar a solda. O tipo de costura necessária é determinado por dois fatores principais:o tempo de ciclo esperado e o tipo de junta. A localização de costuras é uma das funções de soldagem mais populares e geralmente é obtida através das seguintes opções de contato e sem contato:

Detecção de toque  – Ideal para encontrar a orientação de peças com juntas e geometrias simples, este método, também conhecido como “wire touch”, envolve o toque físico de um fio de solda na extremidade da tocha para detectar a superfície condutora da peça prestes a ser soldada. A velocidade lenta do robô e o eventual toque completam um circuito com baixa tensão alimentada pelo fio. Isso também pode ser feito com o bico da tocha em alguns cenários. Completados por meio de recursos integrados em uma fonte de alimentação de soldagem projetada para automação, sistemas como o pacote Touch Sense da Yaskawa usam um circuito de baixa tensão durante uma busca em baixa velocidade para determinar a melhor posição para a junta de solda.

Detecção de fio  – Semelhante ao sensor de toque, onde um fio da tocha faz contato tátil com a peça, esta opção usa um servo motor na tocha para mover rapidamente o fio para cima e para baixo enquanto o robô se move pela peça. Isso permite fácil localização de juntas sobrepostas e pode medir itens como altura e folgas do material.

Detecção de Ponto Laser  – Duas a cinco vezes mais rápido que a detecção por toque, o uso de um sensor de ponto laser básico (montado na tocha de solda) captura a localização e a orientação de uma peça quase tão rapidamente quanto o laser dispara, proporcionando uma localização rápida e precisa da costura.


Fanuc integrado com sensor Garmo GarLine R
Localização de costura a laser (pesquisa)  – Capaz de captar mais características em uma única varredura através de um sensor de pontos a laser, a utilização de uma interface de laser de perfil (opção de software), como o MotoEye™ SF da Yaskawa, fornece medição de juntas extremamente rápida. A FANUC America Corporation fornece um recurso semelhante chamado opção R901 SW. Esta solução funciona bem com um dispositivo de detecção que usa óptica de imagem de alcance multilaser 3D para fornecer as medições/dados de lacunas nas juntas necessários ao robô antes do início da soldagem.

Prós:

• Funciona em diferentes materiais em todas as iluminações
• Fácil de ensinar com tarefas macro
• Fornece dados de lacunas conjuntas
• Distância focal longa; montar longe do arco
• Localiza 2,5D; deslocamento e profundidade
• Compacto e independente
• A interface de E/S pode ser adaptada para controles mais antigos

Contras:

• Média a alta complexidade; Sugestão de treinamento sobre sistema de visão
• Pode restringir o acesso a peças/ferramentas
• O FOV de 40 ou 50 mm pode exigir diversas pesquisas para grandes deslocamentos

Rastreamento de costura

Muitas vezes simplificando a programação, esta opção utiliza tecnologia inovadora para equipar o robô para rastrear a posição da solda em tempo real, durante o processo de soldagem. O rastreamento de costura é popular para aplicações onde pode ocorrer distorção durante a soldagem de uma peça ou para peças fundidas pesadas, e é comumente realizado usando os seguintes métodos:

Rastreamento de costura através do arco  – Melhor para peças com costuras longas ou curvas, variando de peça para peça, um rastreador de costura através do arco, como o ComArc LV (baixa tensão) da Yaskawa, utiliza um sensor de estado sólido montado próximo à fonte de alimentação de soldagem para medir ativamente as características do arco durante a sequência de soldagem. Isto determina variações entre o caminho ensinado de um robô e o caminho de costura real.

Rastreamento de costura a laser  – Sugerido para materiais com costuras variadas que exigem o tempo de ciclo mais rápido possível, este método combina um laser de alto desempenho com um controlador de alta velocidade para encontrar a costura e a localização da peça em tempo real enquanto a peça está sendo soldada. Esta é a solução ideal para produção de peças de alto mix e baixo volume, como pode ser encontrado em um ambiente de oficina. A abordagem também requer menos fixação do que as abordagens de soldagem semiautomática ou automatizada. Um programa dedicado compensa o caminho, mesmo se a peça for movida, bem como se adapta aos parâmetros de soldagem para localização e variação da costura.

Prós:

• Rastreia de forma confiável juntas sobrepostas de bitola fina
• Suporta altas velocidades de deslocamento (>100 IPM)
• É possível tecer movimento com rastreamento
• O rastreamento não é afetado pelas configurações de soldagem
• Suporta movimento coordenado
• Interface Ethernet disponível
• Câmera reforçada contra arco de soldagem
• Função de soldagem adaptativa; configurações de velocidade e soldagem

Contras:

• Alta complexidade e às vezes (nem sempre) alto custo
• É necessário treinamento em sistema de visão
• O sensor montado na tocha restringe o acesso da junta a espaços apertados
• Os raios de rastreamento são limitados a 40-60 mm
• L

• imitado a dois robôs em um sistema

Benefícios do uso dos sensores de perfil a laser GarLine para rastreamento de costura e localização de costura

Podemos ver pela análise detalhada do Sr. Leath que existem várias maneiras de fornecer automação de soldagem.  Mas muitas das técnicas ficam aquém da verdadeira autonomia, o que significa operação não cuidada, controle adaptativo e alta facilidade de uso.  A última solução que o Sr. Leath ofereceu foi o rastreamento/localização de costuras de perfis a laser.  Ele oferece o mais alto grau de autonomia, pois analisa a costura para definir o caminho do robô para conduzir a solda e, por meio de um processador integrado (com GarLine), possui processamento rápido de sinal e pode fazer ajustes imediatos da solda necessária com base na largura ou profundidade medida.

A Garmo Instruments de Zaragoza, Espanha, desenvolveu uma linha de sensores de costura de soldagem com perfil a laser, #GarLine, que possuem robustez, flexibilidade e adaptabilidade para muitas aplicações de soldagem diferentes e em uma ampla variedade de materiais.

Aqui está um resumo de como a autonomia de soldagem beneficia o fabricante:

Melhores condições de trabalho

Com os sensores GarLine, os trabalhadores trabalham em um ambiente mais seguro, evitando riscos tradicionais de soldagem ergonômicos e relacionados à saúde, uma vez que não há mais necessidade de trabalhar próximo à solda.

Trocas rápidas para produção de tiragens curtas

Os sensores GarLine têm uma configuração orientada por menu muito fácil de usar em um computador pessoal ou integrada no robô ou no pingente de aprendizagem cobot para uma ampla variedade de marcas e modelos, incluindo Fanuc, ABB Robotics, #Universal Robotics (UR) e outros.  Isso simplifica o treinamento do operador e permite alterações rápidas no programa com base nas alterações na produção de peças.  GarLine é a solução ideal para oficinas com alta mistura e baixo volume e também é benéfica em uma ampla variedade de tamanhos e formatos de peças com sua ampla variedade de opções de menu e adaptação de solda inerente

Qualidade de produto melhorada

A precisão óptica e as correções automáticas do GarLine são comunicadas ao robô em uma taxa muito alta e, portanto, a solução de soldagem GarLine beneficia o fabricante ao obter soldas de melhor qualidade, soldas mais rápidas, menor percentual de desperdício desnecessário e, portanto, uma maior taxa de produto acabado em menor tempo, evitando reprocessamento e perdas de produção.

Produtividade aprimorada

A simplicidade do conceito “menos é mais” é o objetivo de todas as empresas, incluindo os fabricantes do setor de soldagem. Quanto menos tempo investido na produção, incluindo configuração da máquina e fixação de peças, e ao mesmo tempo obter resultados de alta qualidade, melhora a produtividade geral (OEE).


GarLine C para configuração e operação do UR Cobot

Recursos dos sensores GarLine

Sensor robusto

GarLine supera o grau de isolamento IP67 e funciona com sucesso na faixa de trabalho de -20 ºC / 70 ºC. Seu design incorpora materiais para uso aeroespacial que garantem um ótimo isolamento EMI, inclusive em processos de soldagem TIG.

Eletrônica inteligente

Sua eletrônica consiste em 4 processadores paralelos utilizando 4 Gb de RAM que processa imagens a 42 quadros por segundo em resolução total. Além disso, os sensores GarLine incluem algoritmos inovadores para adaptação dinâmica dos parâmetros do sensor e do laser para corrigir problemas de reflexão em aplicações que envolvem diversas condições de superfície do material. A largura de banda do laser está bem fora de qualquer largura de banda de luz produzida por arcos de soldagem.

Fácil manutenção

GarLine possui um escudo protetor descartável de policarbonato e uma janela interna Gorilla Glass. O sensor é resfriado a ar, o que também serve como cortina de ar em toda a face do sensor para proteção adicional. Existe uma opção de refrigeração a água para ambientes muito quentes.  O refrigerador de água está integrado na placa de montagem, com fixação ARC-Swiss.  Esta solução garante a substituição rápida e fácil do sensor, se necessário.

Para todos os tipos de soldagem autônoma (cobots, robôs industriais e máquinas operadas por PLC), os sensores de detecção de costura GarLine são uma solução Plug &Play, pois sua interface é exibida diretamente no pendente de um sistema de soldagem robótica, sem a necessidade de computadores adicionais nem outro software extra e especial, cabos ou quaisquer dispositivos adicionais.

Além das funções de rastreamento e localização de costura, os sensores GarLine também incluem outras funções muito úteis e muito exigidas na soldagem autônoma.

Funções do sensor laser de rastreamento e pesquisa de costura GarLine

Pesquisa de costura :cálculo antecipado em tempo real de correções para mover a tocha em direção à costura. O sensor encontra os pontos de aprendizagem corretos da junta de soldagem antes da soldagem, compensando o desvio da peça.

Função de localização :GarLine escaneia 4 pontos da peça, capturando sua forma e posicionando-a no plano. Este processo de digitalização e localização é feito 10 vezes mais rápido do que apenas com a função Touch Sense. GarLine mede rotação e translação em 3 eixos cada, calculando um total de 6 posições de costura.

Multipass :função de fácil programação para soldas multicamadas.

Rastreamento de detecção final :o sensor detecta o fim da costura e interrompe a soldagem.

Configuração pré-evitar tags :o sensor pode ser configurado para soldar em linha reta e ignorar lacunas pré-programadas ao longo da junta

Tecelagem e tecelagem adaptativa :graças à visão “antecipada” do sensor Garline, a trajetória da tocha adapta-se à largura das costuras, garantindo o preenchimento dos espaços em zigue-zague.

Soluções para colunas e vigas

Conhecendo as necessidades do mercado de soldagem, a Garmo Instruments também desenvolveu um kit de soldagem fácil e completo com sua solução SharpTrack, fornecendo a solução mais personalizada e conveniente para aplicações de soldagem autônoma.

Automação de soldagem sem esforço com sistema SharpTrack e sensores GarLine

Em colaboração com QUIRÓS INGENIERÍA Y AUTOMATIZACIÓN S.L, a Garmo Instruments desenvolveu um kit Plug &Play que garante aos usuários:

• acesse as múltiplas e flexíveis opções de programação do PLC
• personalizar o SHARPtrack de acordo com os requisitos da aplicação (seleção do modelo do slide, marca do CLP  (CLPs Siemens, Rockwell e Panasonic estão atualmente disponíveis), drivers, comprimento do cabo e recursos de gabinete de gabinete personalizados de acordo com a aplicação);
• Acesso pendente a todos os recursos de soldagem (rastreamento de costura de soldagem, monitoramento em tempo real, movimento manual do slide, controle de deslocamento em tempo real e configuração da velocidade de soldagem e parâmetros relacionados à fonte).

A função de antecipação do GarLine garante um rastreamento preciso da costura em tempo real e microcorreções da trajetória da tocha de soldagem. O sensor GarLine realiza correções de trajetória a uma velocidade que é imperceptível ao olho humano. Essa precisão, além de proporcionar soldas de qualidade impecável, garante um valor percebido imaculado no produto final.

SHARPtrack já inclui programação pré-definida e personalizável, transformando a automação de soldagem em um Plug&Play. Instalação simples e sem necessidade de programação extensa.

Pensando em atualizar sua aplicação de soldagem?

Entre em contato com a equipe da Garmo Instruments para obter mais informações sobre os sensores GarLine e o sistema SharpTrack.

? www.futura-automation.com

? www.garmo-instruments.com

✉ sales@futura-automation.com

☏ (+1) 612-756-2390