//System wizyjny i czujnik widełkowy w przemyśle spawalniczym

Automatyka przemysłowa a zgrzewanie rezystancyjne – case study z Politechniki Wrocławskiej

Firma Balluff jest obecnie globalnym liderem z dziedziny projektowania i wdrażania nowoczesnych rozwiązań z zakresu automatyki przemysłowej. Oprócz właściwej działalności, firma prowadzi również liczne szkolenia, a jej przedstawiciele biorą udział w branżowych konferencjach. Dodatkowo Balluff bardzo często współpracuje ze studentami, wspierając ich w rozwoju praktycznych umiejętności i w zdobywaniu wiedzy teoretycznej.

Firma Balluff dzieli się wiedza i doświadczeniem swoich pracowników nie tylko podczas warsztatów czy konferencji, ale również w przystępnie napisanym poradniku on-line, znajdującym się na stronie WWW marki, dostępnym dla wszystkich osób, dla których automatyka przemysłowa stanowi pasję lub przyszły zawód. Poradnik nosi nazwę „Podstawy automatyki” i obejmuje różne typy tematów (w tym detekcję, identyfikację, IO-Link i inne obszary).

Ponieważ firma Balluff chce dzielić się swoją wiedzą nie tylko w sposób teoretyczny, ale również praktyczny, od lat współpracuje z różnymi uczelniami technicznymi w Polsce – m.in. z Politechniką Wrocławską. Na mocy tej współpracy, wspólnie ze studentami PWR zrealizowana została aplikacja dotycząca automatycznego pomiaru stopnia zużycia elektrod podczas procesu punktowego zgrzewania rezystancyjnego, w trakcie której studenci wykorzystali potencjał Smart Camery Balluff oraz czujnika widełkowego optoelektrycznego.

Czujnik widełkowy i Smart Camera Balluff

Smart Camera Balluff i czujnik widełkowy wykorzystane w aplikacji kontroli zużycia elektrod 

Kontrola zużycia elektrod do zgrzewarki – wyzwanie dla automatyki przemysłowej

Studenci PWR zastosowali komponenty firmy Balluff do kontroli zużycia elektrod do zgrzewarki rezystancyjnej punktowej. Ta metoda zgrzewania polega na bezspoinowym łączeniu metalowych elementów za pomocą nagrzanych rezystancyjnie elektrod, przez które w momencie zgrzewania przepływa prąd, doprowadzając do osiągnięcia przez bardzo wysokiej temperatury. Metoda ta jest stosunkowo niedroga, a same zgrzewarki – proste w obsłudze. Właśnie dlatego osiągnęła taką popularność i jest wykorzystywana na szeroką skalę, nie tylko w zakładach spawalniczych, ale również w przemyśle samochodowym czy kolejowym.

Problemem, który pojawia się podczas eksploatacji tych urządzeń, jest pomiar zużycia elektrod do zgrzewarek. I o ile sam proces ostrzenia elektrod nie jest skomplikowany i nie przysparza wielu problemów, o tyle zużywanie elektrod oraz ich wymiana w odpowiednim momencie stanowią pewną trudność. Dzieje się tak ze względu na fakt, że systemy mające dokonywać ostrzenia zużywających się elektrod, są zaprogramowane na konkretną liczbę frezowań. Po dokonaniu np. 10 cykli frezowania (ostrzenia), elektroda jest wymieniana na nową – nawet jeśli jest jeszcze zdatna do użytku. Taki proceder generuje w skali całego przedsiębiorstwa duże straty, którym może zapobiegać wykorzystanie systemu wizyjnego bądź czujnika widełkowego optoelektrycznego do kontroli zużycia elektrod do zgrzewarek.

Kamera wizyjna w badaniu stopnia zużycia elektrod do zgrzewarki

Zestaw do badania stopnia zużycia elektrod składa się z dwóch części: pierwsza z nich to system akwizycji obrazu (kamera cyfrowa, statyw oraz oświetlenie), a druga odpowiada za przesył i obróbkę zebranych danych (komputer ze sterownikiem i oprogramowanie). Sercem zestawu jest oczywiście kamera wizyjna – w tym przypadku Smart Camera BVS Balluff. Weryfikacja elektrod do zgrzewarki opiera się na skierowaniu kamery na element podlegający inspekcji, który jest odpowiednio oświetlony (np. oświetlaczem pierścieniowym), a następnie na zebraniu danych w formie obrazów i weryfikacji, czy długość elektrody do zgrzewarki pokrywa się z zadanymi parametrami. Algorytm badania elektrod, na którym opiera się działanie Smart Camery BVS, bazuje na ich wysokości w momencie zaciśnięcia kleszczy na elektrodzie. Jeśli długość zarejestrowana przez system wizyjny jest odpowiednia, to elektroda do zgrzewarki zostaje poddana frezowaniu, podczas którego przywraca się jej właściwe parametry. Jeśli natomiast system odczyta, że elektroda jest już za krótka do dalszej pracy – następuje jej wymiana na nowy element.

Stanowisko smart camery - czujnik widełkowy

Widok elektrod w pozycji diagnostycznej – po lewej stronie Smart Camera Balluff oraz oświetlacz 

Widełkowy czujnik optoelektryczny w badaniu stopnia zużycia elektrod

Pomiar stopnia zużycia elektrod do zgrzewarki w przypadku optoelektrycznego czujnika widełkowego polega na sprawdzeniu sygnału w momencie, gdy w jego obszarze roboczym znajdują się elektrody i na sklasyfikowaniu tego sygnału według zadanych parametrów. Czujnik odczytuje więc, czy długość elektrody znajduje się w akceptowalnym do pracy przedziale.  Przed rozpoczęciem pracy czujnika optoelektrycznego wartość sygnału ustala się dla naostrzonych i stępionych elektrod, umieszczając w pozycji diagnostycznej robota z nowymi i zużytymi częściami. Rozwiązanie to jest wygodne z tego względu, że w aplikacji znajduje się sekcja „diagnostyka elektrod”, odnosząca się do procentowego zużycia narzędzia, co pozwala na szybką reakcję oraz wymianę elektrody.

Oba powyżej omówione sposoby kontroli zużycia elektrod do zgrzewarek bezpośrednio przekładają się na oszczędność czasu poświęconego na wymianę elementów urządzeń spawalniczych, a tym samym na oszczędność środków wydawanych na zakup nowych materiałów.

Elektrody zgrzewarki czujnika widłowego

Elektrody zgrzewarki w pozycji diagnostycznej wewnątrz czujnika widełkowego

Strona korzysta z ciasteczek, aby świadczyć usługi na najwyższym poziomie. Dalsze korzystanie z serwisu oznacza, że zgadzasz się na ich użycie.
Oczywiście w każdej chwili możesz zablokować pliki cookies w swojej przeglądarce.
OK