SCIENTIFIC PAPER SPROTNO 3D SLEDENJE ZVARNEGA SPOJA IN KRMILJENJE MOČI MED LASERSKIM DALJINSKIM VARJENJEM REAL-TIME 3D SEAM TRACKING AND LASER POWER CONTROL DURING REMOTE LASER WELDING Z V E Z A
Matjaž Kos a,*, Erih Arko b, Hubert Kosler b, Matija Jezeršek a
a
– Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, Aškerčeva cesta 6, 1000 Ljubljana, Slovenija b – Yaskawa Slovenija d.o.o., Lepovče 23, 1310 Ribnica, Slovenija
S T R O J N I H
*Korespondenčni avtor: Matjaž Kos Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo Aškerčeva cesta 6 1000 Ljubljana Slovenija
Mechanical Engineering Word - 4 Journal homepage: www.zveza-zsis.si/
Tel.: +386 1 4771 162 E-pošta: matjaz.kos@fs.uni-lj.si
I N Ž E N I R J E V
Article info Article history Received: 22th November 2018 Received in revise from 10th December 2018 Accepted 21th December 2018 Available online 30th December 2018
Kratki znanstveni prispevek / Short scientific paper
Remote laser welding is a modern technology that is based on a combination of advance robotic, laser and optic solutions to form a complex optomechatronic system. Because these systems can achieve small laser beam diameters in focus, hand teaching of such systems is often a time consuming process. Inaccurate teaching is further increased due to inexact workpiece geometry, clamping and the presence of thermal deformations during welding. We have shown the development of a system that solves the aforementioned problems with a triangulation feedback loop. The loop detects the three-dimensional position of the seam and laser beam, with its shape, in real-time. The results show that laser beam positioning under 0.06 mm can be achieved, which is better than the resolution of the human eye. Furthermore, stable welding is achieved with plasma reduction.
Ključne besede: adaptivno daljinsko varjenje; 3D pozicioniranje žarka; kontrola laserske moči; poenostavljeno učenje
W W W . Z V E Z A - Z S I S . S I
Abstract
Lasersko daljinsko varjenje je moderna tehnologija, ki bazira na sklopitvi naprednih robotskih, laserskih in optičnih rešitev v kompleksen optomehatronski sistem. Zaradi doseganja majhnih premerov laserskega žarka v gorišču je ročno učenje takih sistemov dolgotrajen postopek. Nenatančnost učenja se povečuje zaradi netočne geometrije obdelovancev, nenatančnega vpenjanja in zaradi termičnih deformacij med varjenjem. V prispevku je prikazan razvoj sistema, ki rešuje omenjene probleme z uporabo triangulacijske povratne zanke. Ta sproti zaznava tridimenzionalno pozicijo zvarnega spoja, laserskega žarka ter njegovo obliko. Rezultati kažejo, da je možno doseči natančnost pozicioniranja pod 0,06 mm, kar je boljše od resolucije človeškega očesa, z doseganjem stabilnega varjenja z zatiranjem plazme.
S L O V E N I J E
Povzetek
Keywoards: adaptive laser welding; 3D laser beam positioning; laser power control; easy-teaching
1. Uvod
Sistemi za lasersko daljinsko varjenje so sestavljeni iz industrijskega robota za grobo pozicioniranje skenirne glave, katera z zrcali fino pozicionira laserski žarek doveden preko optičnega vlakna. Glavni problem, ki ga ti sistemi predstavljajo je učenje in natančno premikanje laserskega žarka glede na pozicijo zvarnega spoja v 15