風力タービン用レーザーシームトラッキングセンサー

自動溶接プロセスをアップグレードし、溶接製品の品質を高め、溶接効率を改善し、コスト、リスク、不必要な無駄を減らしたい場合は、当社のレーザーシームトラッキング溶接センサーをご利用ください。

このようにマクロ的に見ると、レーザー シーム トラッキングのような特殊な技術が有意義な役割を果たすと主張するのはやや不合理に思えるかもしれませんが、この技術をフル活用すれば大きなメリットが得られます。レーザー シーム トラッキングは省エネの主力ではないかもしれませんが、溶接における他の進歩を可能にし、問題に直接対処します。

洋上風力発電設備は、主に風力タービンの鋼構造用レーザー シーム トラッキング センサーで構成されています。これらを効率的に生産することは、全体的なカーボン フットプリントにとって重要です。アーク溶接電源の効率は、主周波数変圧器ベースのユニットを最新のパワー トランジスタと高速電子制御を使用した高周波インバータに置き換えることで、すでに飛躍的に向上しています。電源自体の効率を大幅に向上させた後、次のより困難なステップは、溶接プロセスの効率を改善することです。

2 つの金属片を溶接で接合するには、それらの間の界面を溶かして 1 つの溶融池を形成し、それを凝固させて 2 つの部品を 1 つにする必要があることを考慮すると、明らかにかなりの熱が関与します。溶接部分は、鋼鉄の場合は約 1500 度の融点以上に加熱し、その後、熱の大部分を周囲に放射しながら周囲温度まで冷却する必要があります。使用される熱量を減らす方法は、一般的な環境面で有益であるだけでなく、たとえば歪みを減らすなど、溶接の特定の面でも有益です。

2 つの部品を接合する場合、接合面の両側にある母材のごく薄い部分のみを溶かすことで、熱入力を最小限に抑えることが目的になります。これを実現するには、熱の適用を正確に制御する必要があり、実際の接合位置の高度な検知と熱伝達の正確な制御がいかに必要であるかは容易に理解できます。したがって、一般的に言えば、接合位置を検知することの利点は明らかです。

触覚シームトラッキング
名前が示すように、触覚センサーは接触プローブを使用して溶接シームに物理的に接触します。トーチの位置がワークピースに対して変化すると、プローブは反対方向に偏向し、コントローラーはトーチを元の位置に戻すように調整します。触覚シーム追跡システムは、大きくて明確な形状の溶接シームに最適です。溶接シームが小さすぎると、プローブがシームとの接触を失い、溶接トーチが軌道から外れる可能性があります。
 

アークシームタック
トラフアークシームトラッキングシステムは、電圧、電流、ワイヤ送り速度センサーからのフィードバックを使用して、トーチ位置の変化を識別します。たとえば、フィレットジョイントの中央を溶接していて片側にずれ始めた場合、トーチとワークの距離が減少し、アーク電流が増加します (CV 溶接)。この仮付け方法が機能するには、溶接トーチが溶接シームに対して垂直に前後に振動する必要があります。そうすることで、システムは溶接シームの左側と右側の溶接電流を継続的に比較します。2 つの電流ピークの間に中心がある必要があります。スルーアークトラッキングシステムは、大きなベベル溶接やフィレット溶接など、大きくて特徴的な形状の溶接シームに最適です。
 

レーザービジョンシームトラッキング
コラムとブームの溶接機システムを使用したレーザー ビジョン シーム トラッキングのデモンストレーションレーザー ビジョン シーム トラッキング システムは、部品の表面に投影されるレーザー リボンを使用して、溶接シーム全体に明確なレーザー ラインを作成します。次に、レーザー ラインはカメラを使用してわずかな角度で表示されます。その結果、溶接シームの形状と正確に一致するライン プロファイルが作成されます。次に、ライン プロファイル上に参照ポイントが作成され、コントローラは、この参照ポイントを溶接トーチに対して同じ位置に保つために必要な動きを行います。レーザー ビジョン システムは解像度が非常に高く、大小両方の溶接シームを確実に追跡できます。

ロボットマニピュレーターを使用した風力タービンビーム溶接用レーザーシームトラッキングセンサーの使用は、システムの可用性が向上し、資本コストが削減されるにつれて、より幅広い産業用途へと拡大しています。従来、レーザー溶接には高い位置決めおよび結合精度が必要です。部品の形状と位置決めの変動、およびプロセス中に発生する可能性のある熱変形により、単純な固定具を使用した場合、ジョイントの位置とフィットアップは常に許容できるわけではなく、事前に予測することもできません。これにより、仮想CAD / CAM環境から実際の生産現場への移行が簡単ではなく、小ロット生産のように短い部品準備が必要な用途が制限されます。より幅広い産業用途に対応するには、許容誤差が厳しくない生産シリーズでレーザー溶接操作を実行できるようにするソリューションが必要です。

このようなソリューションは、風力タービンのレーザー継ぎ目追跡センサーを追跡できるだけでなく、接合する部品間に形成されるさまざまなギャップを許容できる必要があります。この研究では、外部照明を備えたグレースケールの同軸視覚システムに基づくロボット軌道のオンライン補正と適応型ウォブリング戦略が、製造工場の全体的な柔軟性を高める手段として提案されています。

開発されたソリューションでは、2 つの制御ループが採用されています。1 つ目は、さまざまな軌道をたどるためにロボットの姿勢を変更でき、2 つ目は、突合せ溶接で形成されたギャップの関数として円形の揺れの振幅を変えることができます。ソリューションの有効性をテストするために、複雑性が増した 301 ステンレス鋼の突合せ溶接のデモンストレータ ケースが使用されました。システムは、最大溶接速度 25 mm/s で 2 mm 厚の平面ステンレス鋼板で正常にテストされ、最大位置決め誤差とヨー方向誤差はそれぞれ 0.325 mm と 4.5 度でした。開発された制御方法により、最大 1 mm のギャップと可変のシーム位置で、風力タービン用の連続レーザー シーム トラッキング センサーを実現できます。採用された自溶溶接構成では、最大 0.6 mm のギャップまで、風力タービン用の許容可能なレーザー シーム トラッキング センサーの品質を維持できます。

風力タービン誘導用レーザーシームトラッキングセンサーは、溶接トーチと溶接ワイヤを溶接ギャップに沿って正確に配置するための技術です。溶接金属をギャップに合わせる際、さまざまな許容差が役割を果たし、空間内の溶接ギャップの寸法、形状、位置に影響を与える可能性があります。

設計では隙間がまっすぐにレイアウトされている場合でも、実際には不均一で、反対側の端の幅と高さにばらつきが見られる場合があります。これらのばらつきは、固定具の種類やコンポーネントの自重など、さまざまな要因によって発生する可能性があります。

溶接プロセスでは、設計対策ではほとんど補正できない別の影響、つまり熱歪みが発生します。これらの影響を補正するために、風力タービン用のレーザー シーム トラッキング センサーの技術が開発されました。溶接シーム ガイドにはさまざまな方法がありますが、今日では従来のアプローチはあまり使用されていません。

従来の方法は、機械的なピンを使用して溶接トーチを隙間に通すことです。ただし、この方法は干渉（ピンのクランプなど）の影響を受けやすく、単純な形状には適用できないため、現在ではほとんど使用されていません。また、継ぎ目の高さに関する情報も提供されません。

今日の最先端の技術は、溶接プロセスの前に非接触で継ぎ目の形状と位置を検出する光学センサーです。移動ビーム誘導を備えたポイント レーザー距離計が使用される場合もありますが、風力タービン用のレーザー継ぎ目追跡センサーが一般的になりつつあります。これらのセンサーは、溶接トーチの前の隙間の 3D プロファイルをキャプチャします。

特殊なシームトラッキングソフトウェアと組み合わせることで、データが評価され、最適な位置（x 平面と z 平面）が溶接システムまたは溶接ロボットの軸制御に送信されます。その結果、熱変形が発生した場合でも、風力タービンのレーザーシームトラッキングセンサーの最適な位置をいつでも実現できます。

蘇州Full-vは2019年に設立され、国内外の何千人ものユーザーにサービスを提供しており、ユーザーから満場一致の評価を得ています。Full-v 3Dレーザーインテリジェント溶接シームトラッキングシステムは、国内外の主流ロボットメーカーの間で完全なカバレッジマッチングを実現しており、シンプルさ、信頼性、広範な使用という特徴を備えています。同社は、オープンでカスタマイズされた光電子センサー機器と技術サービスを提供することに尽力しており、常に製品の品質とユーザーエクスペリエンスを最優先しています。職人としての継続的な改善の精神で、お客様に信頼性と安定性のある製品を提供しています。