Soluciones de soldadura autónoma:comparaciones e información de expertos

GarLine y SharpTrack:soluciones de seguimiento de costuras de última generación para “soldadura autónoma”

La fabricación es cada vez más automatizada y exige cada vez más soluciones fáciles de usar. En el sector de la soldadura, debido a la falta de personal de soldadura cualificado, las soluciones de soldadura automatizadas y robóticas tienen una gran demanda y, al mismo tiempo, son cada vez más rentables para los fabricantes y fabricantes.  Muchas soluciones de soldadura existentes pueden considerarse "semiautomáticas", sin embargo, dichas soluciones requieren una interacción constante del operador, requieren un período prolongado para la configuración de la soldadura y requieren un operador altamente capacitado. La soldadura robótica completamente automatizada puede denominarse “soldadura automática”.  Sin embargo, si se requiere muy poca interacción del operador y las tareas de configuración se simplifican enormemente, entonces esta solución puede denominarse “autónoma”.  Pero es difícil lograr autonomía con una mínima actividad del operador.  Una solución de soldadura robótica requiere mejoras en el proceso para que sea verdaderamente autónomo o sin conductor, como sensores láser de seguimiento/búsqueda de costuras con inteligencia integrada adecuada para ejecutar estrategias de soldadura óptimas en cualquier momento.

Tecnologías disponibles para soldadura automatizada o semiautomática

En un artículo publicado en el sitio web Motoman.com el 31 de marzo de 2022, Joshua Leath proporcionó una guía sobre las diversas opciones de soldadura automatizada.  Identificó cinco categorías generales:detección táctil, detección de cables, detección a través del arco, detección de puntos láser y detección de perfiles láser.  También dividió las tareas automatizadas entre búsqueda de costura y seguimiento de costura:

Búsqueda de costuras versus seguimiento de costuras

“¿Cuál es la diferencia entre búsqueda de costura y seguimiento de costura?” y "¿Cómo sé cuándo utilizar la búsqueda de costuras o el seguimiento de costuras?" Estas son preguntas comunes que nuestros expertos en soldadura robótica hacen con frecuencia. Teniendo esto en cuenta, aquí hay varias cosas a considerar al decidir cómo proceder con el proceso de soldadura robótica:

Búsqueda de costuras

Para que un robot ubique con precisión una junta soldada antes de que comience la soldadura, se recomienda la búsqueda de costuras o juntas a alta velocidad. Las piezas de trabajo inevitablemente tendrán cierto rango de variación, pero su objetivo es minimizar esa variación con las piezas y accesorios especificados, y estar dentro de la mitad del ancho de un alambre de soldadura en la costura de la junta. Este proceso se puede realizar de varias maneras mediante diversas tecnologías, lo que permite al robot encontrar la junta soldada. Una vez que se descubre la costura al encontrar generalmente dos o más puntos conocidos en la pieza, el robot cambia la ruta del programa para completar la soldadura. El tipo de búsqueda de costura requerida viene dictado por dos factores principales:el tiempo de ciclo esperado y el tipo de unión. La búsqueda de costuras es una de las funciones de soldadura más populares y, a menudo, se logra mediante las siguientes opciones de contacto y sin contacto:

Detección táctil  – Ideal para encontrar la orientación de piezas con uniones y geometrías simples, este método, también conocido como “toque de alambre”, implica el toque físico de un alambre de soldadura desde el extremo del soplete para detectar la superficie conductora de la pieza a soldar. La lenta velocidad del robot y el eventual toque completan un circuito con una baja cantidad de voltaje alimentado a través del cable. En algunos casos, esto también se puede hacer con la boquilla del soplete. Completado a través de funciones integradas en una fuente de alimentación de soldadura diseñada para la automatización, sistemas como el paquete Touch Sense de Yaskawa utilizan un circuito de bajo voltaje durante una búsqueda a baja velocidad para determinar la mejor posición para la junta soldada.

Detección de cables  – Similar al sentido táctil, donde un cable de la antorcha hace contacto táctil con la pieza, esta opción utiliza un servomotor en la antorcha para mover rápidamente el cable hacia arriba y hacia abajo mientras el robot se mueve a través de la pieza. Esto permite localizar fácilmente las juntas superpuestas y puede medir elementos como la altura del material y los espacios.

Detección de punto láser  – De dos a cinco veces más rápido que la detección táctil, el uso de un sensor de puntos láser básico (que se monta en el soplete de soldadura) captura la ubicación y orientación de una pieza casi tan rápido como se dispara el láser, lo que proporciona una localización de costuras rápida y precisa.

Fanuc integrado con el sensor Garmo GarLine R

Búsqueda de costuras por láser (Buscar)  – Capaz de detectar más características en un solo escaneo a través de un sensor de puntos láser, la utilización de una interfaz láser de perfil (opción de software), como MotoEye™ SF de Yaskawa, proporciona una medición de juntas extremadamente rápida. FANUC America Corporation ofrece una función similar llamada opción R901 SW. Esta solución funciona bien con un dispositivo sensor que utiliza ópticas de imágenes de rango multiláser 3D para proporcionar las mediciones necesarias/datos de separación de juntas al robot antes de que comience la soldadura.

Ventajas:

• Funciona con diferentes materiales en todas las iluminaciones
• Fácil de enseñar con trabajos de macro
• Proporciona datos sobre brechas conjuntas
• Distancia focal larga; montar lejos del arco
• Ubica 2.5D; desplazamiento y profundidad
• Compacto y autónomo
• La interfaz de E/S se puede adaptar a controles más antiguos

Desventajas:

• Complejidad media a alta; Se sugiere capacitación sobre el sistema de visión
• Puede restringir el acceso a piezas/herramientas
• El campo de visión de 40 o 50 mm puede requerir varias búsquedas para desplazamientos grandes

Seguimiento de costura

Esta opción, que a menudo simplifica la programación, utiliza tecnología innovadora para equipar al robot para que rastree la posición de la soldadura en tiempo real, durante el proceso de soldadura. El seguimiento de la costura es popular para aplicaciones donde puede ocurrir distorsión al soldar una pieza o para piezas fundidas pesadas, y comúnmente se realiza usando los siguientes métodos:

Seguimiento de costura a través del arco  – Lo mejor para piezas con costuras largas o curvas, que varían de una pieza a otra, un rastreador de costuras a través del arco, como el ComArc LV (bajo voltaje) de Yaskawa, utiliza un sensor de estado sólido montado cerca de la fuente de alimentación de soldadura para medir activamente las características del arco durante la secuencia de soldadura. Esto determina las variaciones entre la ruta enseñada por un robot y la ruta de costura real.

Seguimiento de costura por láser  – Recomendado para materiales con costuras variables que exigen el tiempo de ciclo más rápido posible, este método combina un láser de alto rendimiento con un controlador de alta velocidad para encontrar la costura y la ubicación de la pieza en tiempo real mientras se suelda la pieza. Esta es la solución ideal para la producción de piezas de bajo volumen y alta mezcla, como se puede encontrar en un entorno de taller. Este enfoque también requiere menos accesorios que los enfoques de soldadura semiautomáticos o automatizados. Un programa dedicado compensa la trayectoria, incluso si la pieza se mueve, y también se adapta a los parámetros de soldadura para la ubicación y variación de la costura.

Ventajas:

• Sigue de manera confiable la junta solapada de calibre delgado
• Admite altas velocidades de desplazamiento (>100 IPM)
• Weaving Motion con seguimiento posible
• El seguimiento no se ve afectado por la configuración de soldadura
• Admite el movimiento coordinado
• Interfaz Ethernet disponible
• Cámara endurecida contra el arco de soldadura
• Función de soldadura adaptativa; ajustes de velocidad y soldadura

Desventajas:

• Alta complejidad y a veces (no siempre) alto coste
• Se requiere capacitación sobre el sistema de visión
• El sensor montado en la antorcha restringe el acceso conjunto a espacios reducidos
• Los radios de seguimiento están limitados a 40-60 mm
• L

• limitado a dos robots en un sistema

Beneficios de utilizar los sensores láser de perfil de localización y seguimiento de costuras GarLine

Podemos ver en el análisis detallado del Sr. Leath que hay varias formas de proporcionar automatización de la soldadura.  Pero muchas de las técnicas no alcanzan una verdadera autonomía, lo que significa operación desatendida, control adaptativo y gran facilidad de uso.  La última solución que ofreció el Sr. Leath fue el seguimiento/búsqueda de costuras de perfiles por láser.  Ofrece el mayor grado de autonomía, ya que mira hacia adelante en la costura para definir la trayectoria del robot para realizar la soldadura y, a través de un procesador integrado (con GarLine), tiene un procesamiento de señal rápido y puede realizar ajustes sobre la marcha de la soldadura requerida según el ancho o la profundidad medidos.

Garmo Instruments de Zaragoza, España, ha desarrollado una gama de sensores de costura de soldadura de perfilado láser, #GarLine, que tienen robustez, flexibilidad y adaptabilidad para muchas aplicaciones de soldadura diferentes y en una amplia gama de materiales.

A continuación se muestra un resumen de cómo la autonomía de soldadura beneficia al fabricante:

Mejoras condiciones de trabajo

Con los sensores GarLine, los trabajadores trabajan en un entorno más seguro, evitando los riesgos tradicionales de soldadura ergonómicos y relacionados con la salud, ya que ya no es necesario trabajar cerca de la soldadura.

Cambios rápidos para producciones de tiradas cortas

Los sensores GarLine tienen una configuración basada en menús muy fácil de usar, ya sea en una computadora personal o integrada en el robot o cobot, para una amplia gama de marcas y modelos, incluidos Fanuc, ABB Robotics, #Universal Robotics (UR) y otros.  Esto simplifica la capacitación del operador y permite cambios rápidos de programa basados ​​en cambios en la producción de piezas.  GarLine es la solución ideal para talleres con alta mezcla y bajo volumen y también es beneficioso para una amplia gama de tamaños y formas de piezas con su amplia gama de opciones de menú y adaptación de soldadura inherente

Calidad del producto enriquecida

La precisión óptica y las correcciones automáticas de GarLine se comunican al robot a un ritmo muy alto y, por lo tanto, la solución de soldadura GarLine beneficia al fabricante al lograr soldaduras de mejor calidad, soldaduras más rápidas, menor porcentaje de desperdicio innecesario y, por lo tanto, una mayor tasa de producto terminado en menor tiempo, evitando reprocesamiento y pérdidas de producción.

Productividad mejorada

La simplicidad del concepto “menos es más” es el objetivo de todas las empresas, incluidos los fabricantes del sector de la soldadura. Cuanto menos tiempo se invierta en la producción, incluida la configuración de la máquina y la fijación de piezas, y al mismo tiempo se obtengan resultados de alta calidad, se mejora la productividad general (OEE).

Configuración y funcionamiento de GarLine C para UR Cobot

Características de los sensores GarLine

Sensor robusto

GarLine supera el grado de aislamiento IP67 y funciona con éxito en un rango de trabajo de -20 ºC / 70 ºC. Su diseño incorpora materiales de uso aeroespacial que aseguran un óptimo aislamiento EMI, incluso en procesos de soldadura TIG.

Electrónica inteligente

Su electrónica consta de 4 procesadores paralelos que utilizan 4 Gb de RAM que procesa imágenes a 42 cuadros por segundo en resolución completa. Además, los sensores GarLine incluyen algoritmos innovadores para la adaptación dinámica de los parámetros del sensor y del láser para corregir problemas de reflexión en aplicaciones que involucran condiciones variables de la superficie del material. El ancho de banda del láser está muy por fuera de cualquier ancho de banda de luz producido por los arcos de soldadura.

Fácil mantenimiento

GarLine cuenta con un escudo protector de policarbonato desechable y una ventana interna de Gorilla Glass. El sensor está enfriado por aire, lo que también sirve como cortina de aire en la cara del sensor para protección adicional. Existe una opción de refrigeración por agua para ambientes muy calurosos.  El enfriador de agua está integrado en la placa de montaje, con fijación ARC-Swiss.  Esta solución garantiza una sustitución rápida y sencilla del sensor, si alguna vez es necesario.

Para todo tipo de soldadura autónoma (cobots, robots industriales y máquinas operadas por PLC), los sensores detectores de costura GarLine son una solución Plug &Play, ya que su interfaz se muestra directamente en el colgante de un sistema de soldadura robotizada, sin necesidad de ordenadores adicionales ni de otro software, cables o dispositivos adicionales especiales.

Además de las funciones de seguimiento y localización de costuras, los sensores GarLine también incluyen otras funciones muy útiles y muy demandadas en la soldadura autónoma.

Funciones de sensor láser de búsqueda y seguimiento de costura GarLine

Búsqueda de costuras :cálculo anticipado en tiempo real de las correcciones para mover la antorcha hacia la costura. El sensor encuentra los puntos de aprendizaje correctos de la unión soldada antes de la soldadura, compensando la desviación de la pieza.

Función de ubicación :GarLine escanea 4 puntos de la pieza, capturando su forma y colocándola en el plano. Este proceso de escaneo y ubicación se realiza 10 veces más rápido que con la función Touch Sense únicamente. GarLine mide la rotación y la traslación en 3 ejes cada uno, calculando en total 6 posiciones de costura.

Pase múltiple :función de fácil programación para soldaduras multicapa.

Seguimiento de detección final :el sensor detecta el final de la costura y detiene la soldadura.

Configuración previa a evitar etiquetas :el sensor se puede configurar para soldar en línea recta y omitir espacios preprogramados a lo largo de la unión

Tejido y tejido adaptativo :gracias a la visión anticipada del sensor Garline, la trayectoria de la antorcha se adapta al ancho de la costura, asegurando un relleno en zigzag.

Soluciones de columnas y vigas

Conociendo las necesidades del mercado de la soldadura, Garmo Instruments también ha desarrollado un kit de soldadura fácil todo en uno con su solución SharpTrack, que proporciona la solución práctica y personalizada definitiva para aplicaciones de soldadura autónoma.

Automatización de soldadura sin esfuerzo con el sistema SharpTrack y sensores GarLine

En colaboración con QUIRÓS INGENIERÍA Y AUTOMATIZACIÓN S.L, Garmo Instruments ha desarrollado un kit Plug &Play que garantiza a los usuarios:

• acceda a las múltiples y flexibles opciones de programación del PLC
• personalizar SHARPtrack según los requisitos de la aplicación (selección del modelo de guía, marca de PLC (actualmente hay PLC Siemens, Rockwell y Panasonic), controladores, longitud del cable y características personalizadas del gabinete según la aplicación);
• Acceso colgante a todas las funciones de soldadura (seguimiento de la costura de soldadura, monitoreo en tiempo real, movimiento deslizante manual, control de compensación en vivo y configuración de la velocidad de soldadura y los parámetros relacionados con la fuente).

La función de anticipación de GarLine garantiza un seguimiento preciso de la costura en tiempo real y microcorrecciones de la trayectoria del soplete de soldadura. El sensor GarLine realiza correcciones de trayectoria a una velocidad tal que es imperceptible para el ojo humano. Esta precisión, además de proporcionar soldaduras de calidad impecable, garantiza un valor percibido impecable en el producto final.

SHARPtrack ya incluye programación predefinida y personalizable, convirtiendo la automatización de la soldadura en un Plug&Play. Instalación sencilla y no requiere programación extensa.

¿Está pensando en actualizar su aplicación de soldadura?

Póngase en contacto con el equipo de Garmo Instruments para obtener más información sobre los sensores GarLine y el sistema SharpTrack.

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