En la producción de fabricación moderna, la soldadura es uno de los métodos de proceso más importantes, y se utiliza ampliamente en la fabricación de maquinaria, la industria nuclear, la industria petroquímica, la aeroespacial y muchos otros campos. Debido a que la soldadura, como un "sastre" industrial, es un medio de procesamiento muy importante en la producción industrial, al mismo tiempo, debido a la existencia del humo de soldadura, el arco y las salpicaduras metálicas, el entorno de trabajo de soldadura es muy malo, y la calidad de la soldadura tiene un impacto decisivo en la calidad del producto.
Con el desarrollo de los robots industriales, los sensores y las tecnologías de inteligencia artificial, los robots de soldadura industriales van gradualmente liberando a los trabajadores de sitios de operación de soldadura complejos, duros e incluso peligrosos. Según la información publicada en IFR 2021, el número de robots industriales en funcionamiento en fábricas de todo el mundo ha alcanzado un récord de 3 millones, con un aumento del 10% interanual. Según los datos de IFR 2018, el 40% de los robots industriales se utilizan en la industria de soldadura y corte.
El robot de soldadura desde su creación hasta ahora ha pasado aproximadamente por tres generaciones: la primera generación es el modo de trabajo "enseñanza-reproducción" (Teaching and playing) del robot, debido a su operación simple, no necesita un modelo del entorno, la enseñanza puede corregir los errores causados por la estructura mecánica y otras características, lo que lo ha llevado a ser ampliamente utilizado en la producción industrial de soldadura. La segunda generación es el robot de soldadura basado en el entorno estructural y de programación offline (Off-line programming), combina la información obtenida del entorno de soldadura con los datos CAD/CAM del objeto, utilizando técnicas gráficas de computadora, planificación offline y simulación dinámica 3D de tareas de soldadura, este tipo de robot de soldadura generalmente aparece en forma de estación de trabajo de "robot industrial + programación offline", por ejemplo, el software de programación offline de terceros común en el mercado como RobotMaster, Sprutcam, RobotSmart y el software offline RobotStudio, Roboguide de los fabricantes de robots originales, etc. La tercera generación se refiere a un robot de soldadura inteligente (Intelligent) equipado con varios sensores que puede programar y planificar de manera independiente según el entorno de soldadura después de recibir instrucciones de operación. Debido a la complejidad de su tecnología y al retraso de la inteligencia artificial, esta generación de robots de soldadura se encuentra en la etapa experimental de investigación. Actualmente, algunos fabricantes nacionales e internacionales tienen productos relacionados. El autor llama a la segunda generación de software de programación offline como programación de robots impulsada por modelos, y a la tercera generación de programación automática impulsada por modelos basada en visión.
El siguiente contenido es de bienes secos, que representa la opinión del autor personalmente, no necesariamente representa a Min Yue Technology oficialmente. En el proceso de producción de la fábrica, la soldadura y el corte tienen requisitos de proceso y fiabilidad altos. Los esquemas de corte y soldadura basados únicamente en visión son adecuados para la investigación académica, pero en el entorno industrial actual no son aplicables o solo son aplicables a una escena de subdivisión específica. Las razones se muestran a continuación. Primero, después de recopilar los datos del entorno (pieza), el robot de soldadura necesita juzgar y calcular la posición de soldadura o corte de la pieza, lo cual es un problema similar a la tecnología de conducción autónoma de NIVEL 4. Las dificultades incluyen: 1. Los datos recolectados están incompletos o no son lo suficientemente precisos; 2. Incluso si los datos cumplen con los requisitos, ¿cómo extraer automáticamente y de manera confiable la soldadura de datos nubosos complejos o datos de imágenes?; 3. Extraer la trayectoria de procesamiento y determinar cómo establecer el proceso de soldadura y corte, lo cual es más difícil que los dos puntos anteriores.
Comparación del programa de enseñanza sin examen de la tercera y cuarta generación
| el régimen | Conducción sin modelo | Basado en un modelo impulsado y visión |
| Método de planificación de trayectorias robóticas | La planificación robótica se realiza utilizando el entorno de datos detectado por los sensores y combinándolo con el algoritmo cinemático del robot. | Utilizando el robot, la estación de trabajo y el modelo de pieza, según la posición de soldadura en el modelo de pieza, combinado con el algoritmo cinemático del robot. |
| Se requiere considerar si es necesaria la participación antes de la producción | Se requiere una instrucción manual o procedimientos de escaneo visual | La trayectoria a procesar debe marcarse previamente desde el módulo de número de pieza |
| intervenir;interponer;entrometerse | Selecciona la pista a procesar desde la nube de puntos de escaneo o calcula automáticamente según las reglas preestablecidas. | Sin intervención |
| Datos en perspectiva completa | necesitas | no esencial |
| localización precisa | necesitas | necesitas |
| Fiabilidad | General | fuerte |
| propiedad universal | Sin generalidad | fuerte |
En este caso, la tecnología sensible utilizada en CAD/CAM, robótica y visión 3D, inteligencia artificial, acumulada durante años, en el software de programación inteligente de robots existente y en los sensores visuales 3D, sobre la base de las ventajas de la segunda y tercera generación de dos métodos de programación, se propone el método de programación automática libre de la cuarta generación: basado en modelos impulsados y programación autónoma con sensores visuales.
Como se muestra en la figura de arriba, antes de la producción, la trayectoria del robot se utiliza para planificar el módulo del número de piezas de trabajo. Se determina el proceso correspondiente de cada parte a través de la anotación del modelo y la extracción automática. Sin embargo, existen diferencias entre el software digital offline y la estación de trabajo real, incluyendo desviaciones entre el modelo y la pieza real, y deformaciones durante el proceso de soldadura y corte. Para este problema, se utilizan sensores visuales 3D de diferentes escalas para la posicionamiento grueso y fino de las trayectorias. A través de la combinación de diferentes sensores, se pueden cumplir los requisitos de programación en un rango amplio (más de 100mm) y alta precisión (menos de 0.1mm) en la compensación de trayectorias. La solución es altamente universal, no hay intervención humana en el proceso de producción, y la combinación de datos digitales simulados y medidas por sensores mejora la fiabilidad.
La operación del software de programación offline RobotSmart se describe en detalle a continuación. Tomemos como ejemplo la enseñanza gratuita de soldadura del haz vertical frontal de un componente de triciclo eléctrico de baja velocidad para explicar el proceso de operación.
Paso 1, abra el software e ingrese al módulo de soldadura. De acuerdo con la pieza, la selección es utilizar el primer barrido antes de la soldadura, localización o seguimiento. El segundo paso es seleccionar la pieza y el borde de soldadura para la planificación de la trayectoria y el cálculo automático del proceso.
Cabe destacar que actualmente RobotSmart admite cuatro familias de robots y robots amplios. El sensor láser de línea solo admite los modelos HA, WR y LDW de Minyue Technology, y admite luz estructurada binocular incluyendo SmartEye Vision WR y la serie R/HA desarrollada internamente por Yue.
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