Thành phần của robot hàn và hệ thống theo dõi đường hàn

Tất cả các loại cảm biến và phương pháp điều khiển thông minh thúc đẩy đáng kể việc ứng dụng robot trong việc theo dõi đường hàn, không chỉ cải thiện độ chính xác của việc theo dõi đường hàn mà còn cải thiện hiệu quả hàn và đảm bảo chất lượng hàn. Cấu trúc của hệ thống theo dõi đường hàn robot được mô tả, nguyên lý làm việc và đặc điểm của các cảm biến khác nhau trong quá trình theo dõi đường hàn được mô tả chi tiết. Bài viết này mô tả tiến trình nghiên cứu công nghệ xử lý ảnh trong robot theo dõi mối hàn, đồng thời phân tích các phương pháp nghiên cứu tiền xử lý ảnh, phân đoạn ảnh, phát hiện cạnh và trích chọn đặc trưng. Cuối cùng, trình bày tóm tắt tiến trình nghiên cứu phương pháp điều khiển thông minh trong theo dõi đường hàn và theo dõi đường hàn có hình dạng khác nhau.
Với sự phát triển của ngành công nghiệp và khoa học vật liệu, công nghệ hàn tự động hóa đã trở thành một công nghệ gia công nóng kim loại không thể thiếu. Môi trường hàn rất xấu, việc thực hiện tự động hóa theo dõi đường hàn có thể làm giảm cường độ lao động của công nhân hàn và cải thiện chất lượng hàn. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ robot và cảm biến cũng như phương pháp điều khiển thông minh cung cấp cơ sở vật chất và kỹ thuật để hiện thực hóa việc theo dõi đường hàn.
Hệ thống theo dõi mối hàn robot dựa trên tầm nhìn
(1) Hệ thống cảm biến: cảm biến tổng hợp điều khiển từ tính và điện cảm, cảm biến Hall.
(2) Thiết bị truyền động: Robot hàn (robot nối tiếp hoặc robot di động), động cơ bước, thanh trượt ngang (đối với robot hàn di động).
(3) Bộ xử lý điều khiển: MCU và mạch xử lý phần cứng.
(4) Hệ thống hàn: cấp nguồn hàn, cơ cấu cấp dây, đồ gá. Dưới ảnh hưởng của độ chính xác của việc lắp ráp phôi, tình trạng rãnh, dạng mối nối và các điều kiện hàn khác, súng hàn thường bị lệch khỏi vị trí hàn, từ đó làm giảm chất lượng hàn và hiệu quả sản xuất. Hệ thống theo dõi đường hàn sử dụng nhiều công nghệ cảm biến khác nhau để thu thập hình ảnh mỏ hàn, rãnh hàn và các tín hiệu vật lý như điện, ánh sáng, nhiệt, âm thanh và từ tính sinh ra trong quá trình hàn. Thuật toán điều khiển và công nghệ xử lý hình ảnh được sử dụng để tìm mối hàn và vị trí tâm của nó. Cuối cùng, vị trí mỏ hàn được điều chỉnh bằng bộ truyền động của robot để đưa nó vào tâm mối hàn.
Các cảm biến được sử dụng trong theo dõi đường hàn chủ yếu bao gồm cảm biến hồ quang và cảm biến tầm nhìn. Cảm biến hồ quang quay không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng hồ quang, tia nước, từ trường và các yếu tố khác, bản thân súng hàn là một cảm biến, không có lỗi chì và độ trễ nên đã được chú ý trong và ngoài nước. Ngoài thông tin cảm nhận, các yếu tố khác trong quá trình hàn như khói kim loại, trường điện từ tần số cao, tia, bức xạ hồ quang và tiếng ồn cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của việc theo dõi mối hàn. Vì vậy, việc nghiên cứu phương pháp lọc và thuật toán nhận dạng sai lệch, lọc nhiễu và xác định sai lệch một cách nhanh chóng và chính xác là một chủ đề khó và nóng đối với các học giả trong và ngoài nước.
So với cảm biến hồ quang, cảm biến hình ảnh không tiếp xúc với phôi và thu được trực tiếp thông tin hình ảnh ba chiều của khu vực hàn, có đặc điểm là khả năng tái tạo tốt và tuổi thọ dài. Tuy nhiên, vì là hệ thống theo dõi đường hàn dựa trên công nghệ cảm biến tầm nhìn nên điểm phát hiện của cảm biến tầm nhìn không phải là điểm hàn và việc lắp ráp cơ chế cũng như yêu cầu điều khiển phối hợp quang, cơ và điện rất cao, đòi hỏi khả năng xử lý hình ảnh hiệu quả và cấu trúc điều khiển ổn định. Đồng thời, do quá trình truyền thông tin giữa robot hàn và cảm biến tầm nhìn là điều khiển vòng kín và cần phải lập kế hoạch đường đi cũng như điều chỉnh thái độ của robot hàn nên hiệu suất thời gian thực của cảm biến tầm nhìn và độ chính xác của toàn bộ cấu trúc điều khiển hệ thống được yêu cầu.