Институт лазерных и сварочных технологий проводит исследования и разработки в области лазерных и гибридных лазерно-дуговых технологий обработки материалов. На сегодняшний день это одна из крупнейших в Европе структур в области лазерных технологий.
Система автоматического управления
Технологические комплексы, разработанные в ИЛиСТ, управляются надежными и простыми в использовании системами автоматического управления собственной разработки.
Система управления технологической установки синхронизирует управление всеми подсистемами технологического комплекса, создает технологические циклограммы процессов. Реализована система управления в виде программно-аппаратного комплекса (ПАК), который представляет собой распределенную вычислительную управляющую систему, выполняющую функции управления всеми компонентами сварочного комплекса.
Система управления обеспечивает:
- считывание профиля свариваемого стыка;
- контроль качества сборки изделия под сварку;
- слежение за координатами стыка при скорости сварки до 6м/мин,
- позиционирование рабочего инструмента относительно стыка;
- управление источником лазерного излучения;
- управление дуговым источником;
- управление подачей рабочих газов;
- контроль параметров сварочного процесса и их документирование;
- измерение параметров сварочной головы и защита от недопустимых режимов;
- контроль качества сварного шва с использованием датчиков системы мониторинга.
В соответствии с решаемыми задачами ПАК состоит из нескольких подсистем.
- подсистема управления лазером;
- подсистема управления дуговым оборудованием;
- подсистема управления газовым оборудованием;
- подсистема позиционирования сварочной головки;
- подсистема считывания геометрии стыка металла;
- подсистема контроля параметров и защиты лазерной сварочной головки;
- модуль центрального контроллера;
- управляющий компьютер.
Для объединения подсистем в единую систему управления используется высоконадежный сетевой протокол CAN.
Система мониторинга
On-line мониторинг сварочных технологических процессов необходим для обеспечения требуемого качества сварных швов при производстве ответственных изделий. Использование в серийном производстве методов контроля, работающих в режиме реального времени, позволяет обнаруживать дефекты с достоверностью, сравнимой с традиционной дефектоскопией, при большей эффективности и производительности. Применение систем мониторинга, разработанных в ИЛИСТ позволяет снизить затраты на последующую дефектоскопию и сократить производственный цикл.
Назначение:
- Регистрация и обработка сигналов, несущих информацию о ходе технологического процесса;
- Анализ динамики формирования сварного шва;
- Диагностика полученного сварного соединения.
Принцип работы:
| ПРОЦЕСС | Регистрация сигналов с помощью оптических датчиков, их первичная обработка (АЦП) и передача в компьютер системы мониторинга |
| ОБРАБОТКА | Обработка и визуализация оптических сигналов и видеофайлов с использованием специальных алгоритмов и программного обеспечения |
| ОТЧЕТ | Оценка качества сварного шва, протоколирование параметров технологического процесса, генерация паспорта сварного шва |
Основные функции системы:
- Контроль лазерной и лазерно-дуговой сварки мощными лазерами (СО2, Nd:YAG, диодные, волоконные)
- Измерение и запись текущих значений режимных параметров сварочного процесса
- Создание паспорта сварного шва
- On-line мониторинг следующих параметров и процессов:
- Положение стыка
- Величина зазора и форма разделки
- Глубина проплавления
- Сквозное/несквозное проплавление
- Геометрия сварочной ванны
- Хампинг
- Разбрызгивание
- Порообразование
Состав системы:
- Датчики светимости плазмы различной пространственной ориентации;
- Датчик отраженного от свариваемых деталей лазерного излучения;
- Датчик инфракрасного излучения сварочной ванны в процессе сварки;
- Видеокамера фиксации плазменного факела;
- Видеокамера фиксации сварочной ванны;
- Датчики регистрации величины тока и напряжения сварочной дуги;
- Датчик регистрации мощности лазерного излучения;
- Датчик регистрации проводимости плазменного факела вблизи объекта сварки;
- Блоки обработки сигналов датчиков;
- Компьютер системы мониторинга;
- Программное обеспечение системы мониторинга.
Система наведения сварочной головы.
Гибридная лазерно-дуговая сварка позволяет улучшить металлургию сварного соединения, уменьшить зону термического влияния и увеличить скорость сварки. Однако она более требовательна к качеству подготовки свариваемого стыка и как следствие – к системам слежения и наведения технологического инструмента. Отклонение лазерного луча от стыка во время сварки должно быть не более диаметра фокального пятна и составлять 0,2 – 0,4 мм. Для обеспечения такой точности наведения необходимо включать в состав системы управления технологического комплекса систему наведения, которая с точностью не хуже +/- 0,1 мм будет определять положение стыка, и формировать управляющий сигнал для манипулятора.
Назначение:
- Контроль качества подготовки разделки свариваемых деталей.
- Позиционирование сварочной головы над разделкой свариваемых деталей;
- Слежение за взаимным расположением сварочной головы и разделки в процессе сварки.
- Контроль качества сварного шва путем анализа формы его поверхности.
Состав системы наведения:
- Лазерный триангуляционный датчик;
- Компьютер системы наведения;
- Программное обеспечение системы наведения.
Схема работы триангуляционного датчика.
Лазерные триангуляционные сенсоры являются хорошей альтернативой традиционным контактным датчикам положения для наведения на стык при автоматической сварке металлов. при гибридной лазерно-дуговой сварке металлов, они обеспечивают большие точности, надежность распознавания и удобство в работе, чем контактные датчики. А с учетом прогресса в области разработки алгоритмов компьютерного зрения и производства цифровых камер, имеют большой потенциал по дальнейшему совершенствованию основных качеств.