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.