Nâng cao độ chính xác cho robot hàn bằng phương pháp tích hợp sensor
Các Robot ngày nay có độ chính xác dịch chuyển khá cao. Thông thường đối với robot hàn là 0,01 mm. Bên cạnh đó 1 bài toán thực tế đặt ra cho các nhà chế tạo robot là khi phôi hoặc chi tiết đang cần hàn bi sai lêch, lúc đó chất lượng mối hàn, độ chính xác sẽ bị thay đổi sẽ bị thay đổi.
Các sai lệch về kích thước hình học do chế tạo, về đồ gá, biến dạng khi hàn… là các nguyên do dẫn tới sai lệch về vị trí đường hàn. Đặc biệt đối với các chi tiết lớn và làm từ thép dày thì vấn đề này càng hay xảy ra. Để sử lý các sai lệch đó, có thể sử dụng một số loại sensor đẻ dò hoặc tự dẫn mỏ hàn đi theo.
Phổ biến đặc biệt là : sensor chạm ( touch sensor ), sensor theo dòng hàn ( arc sensor ) và laser sensor. Các sensor này làm việc cùng robot và phải được các nhà sản xuất robot tích hợp vào trong hệ thống phần mềm thì các sensor này mới đạt được giá trị cao nhất.
Laser Sensor
Laser Sensor là loại sensor khá vạn năng, cho phép tìm và dấn theo đường hàn trên các chi tiết dày và mỏng, cho mối hàn góc ( fillet weld) , hàn giáp mối ( butt weld ) và hàn chồng ( overlap weld). Nguyên lý của biện pháp này là sử dụng 1 đầu phát chùm tia laser quét ngang qua mối hàn, sau đó dùng một camera thu nhận tín hiệu laser phản hồi và sử lý tín hiệu đó để tìm và dẫn theo đường hàn.
Sơ đồ kết cấu đầu dò laser
Laser sensor có các ưu điểm : dùng cho cả tìm và dẫn theo đường hàn, dùng cho rất nhiều loại đường hàn, dùng được cho rất nhiều loại chiều dày, không mất thêm thời gian cho chu trình hàn của máy hàn. Nhược điểm của laser sensor là khá đắt, bị ảnh hưởng của chất lượng bề mặt chi tiết . Nó không dùng được với nhôm hay inox, do bề mặt chi tiết phản xạ laser quá mạnh. Các mối hàn đính cũng làm nó hiểu sai về vì trí đường hàn. Sensor the dòng hàn, tiếng Anh viết là Arc Sensor, là một phương pháp tương đối rẻ tiền để dẫn mỏ hàn theo đường hàn khi hàn bằng Máy hàn MIG/MAG.
Sơ đồ nguyên lý của arc sensor. Dòng hàn thay đổi khi chiều dài hồ quang thay đổi
Nguyên lý của phương pháp này là dựa trên sự thay đổi về dòng hàn khi chiều dài hồ quang thay đổi. biện pháp này chỉ ứng dụng cho mối hàn góc dầy hơn 4 – 6 mm, và các mối hàn giáp mối có vát mép.. Robot sẽ tạo ra dao động mỏ hàn trên đường hàn, khi đó chiều dài hồ quang sẽ thay đổi và dòng hàn sẽ thay đổi. Robot dựa trên sự thay đổi đó để xác định được đường hàn.
Ưu điểm của biện pháp hàn này là rẻ tiền, không phải tăng thêm thời gian cho chu trình hàn. Nhược điểm là không xác định được điểm bắt đầu đường hàn, không dùng được cho tôn mỏng, và có nhiều thông số phải xác định khi lập trình. Đồng thời cũng không áp dụng được cho hàn nhôm do tốc mức độ chảy của dây nhôm rất nhanh nên dòng điện thay đổi quá ít, robot không sử lý được.
Các thông số về chế mức hàn bao gồm dòng hàn, điện áp, tốc độ , biên độ lắc mỏ, tần số lắc mỏ đang cần phải xác định trước để tạo ra mối hàn ổn định. Chỉ sử dụng kiểu lắc mỏ ngang, không áp dụng các kiểu lắc mỏ xoáy hoặc lắc mỏ hình tam giác do các kiểu lắc mỏ này không tạo được sự thay đổi lớn về dòng hàn. Ngoài ra còn phải xác định các thông số về mức khuếch đại tín hiệu phản hổi, để có được sự điều chỉnh tốt nhất theo hướng đứng và theo hướng ngang của đường hàn.
Touch Sensor
Đây là phương pháp phổ biến để tìm đường hàn. Với biện pháp này nguồn hàn sẽ phát ra một điện thế DC ĐẾN 580 1 CHIỀU V và đưa vào đầu dây hàn hoặc chụp khí của súng hàn. Khi robot dịch chuyển đến mr hàn chạm vào vật, nó sẽ tự động dừng lại và ghi nhớ tọa mức độ điểm. Có thể chạm vào 1 điểm, 2 điểm hoặc 3 điểm tùy theo yêu cầu. Sau này, khi vật bị dịch đi, robot khi đo các điểm đó sẽ tính được độ dịch chuyển để tự động thay đổi tạo mức độ điểm hàn.
Phương pháp này cho phép dò cả điểm đầu và điểm cuối của đường hàn. Rẻ tiền. Nhược điểm của phương pháp này là không dò được mối hàn ghép mối với tôn mỏng, Và mất thêm thời gian cho chu trình hàn. Touch sensor thường được dùng cùng với Arc sensor.
Tổng kết
Ba loại sensor nêu trên có các ưu và nhược điểm riêng. Chúng có thể dùng để tìm đường hàn, dẫn theo đường hàn hoặc cả tìm và dẫn theo đường hàn. Tùy theo loại mối hàn, vật liệu, chiều dày mà ta có thể lựa chọn loại sensor hợp lý để có thể đảm bảo chất lượng hàn ổn định.
