ES2283946T3 - Procedimiento para controlar la soldadura de una construccion tridimensional tomando una imagen bidimensional de la construccion y ajustando en tiempo real en la tercera dimension. - Google Patents

Procedimiento para controlar la soldadura de una construccion tridimensional tomando una imagen bidimensional de la construccion y ajustando en tiempo real en la tercera dimension. Download PDF

Info

Publication number
ES2283946T3
ES2283946T3 ES04253466T ES04253466T ES2283946T3 ES 2283946 T3 ES2283946 T3 ES 2283946T3 ES 04253466 T ES04253466 T ES 04253466T ES 04253466 T ES04253466 T ES 04253466T ES 2283946 T3 ES2283946 T3 ES 2283946T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
welding
welded
control
construction
welding equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES04253466T
Other languages
English (en)
Inventor
Jukka Gustafsson
Mikko Veikkolainen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meyer Turku Oy
Original Assignee
Aker Yards Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aker Yards Oy filed Critical Aker Yards Oy
Application granted granted Critical
Publication of ES2283946T3 publication Critical patent/ES2283946T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0461—Welding tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0211—Carriages for supporting the welding or cutting element travelling on a guide member, e.g. rail, track
    • B23K37/0235—Carriages for supporting the welding or cutting element travelling on a guide member, e.g. rail, track the guide member forming part of a portal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0426—Fixtures for other work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/0026—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • B23K9/0256—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams for welding ribs on plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/032—Seam welding; Backing means; Inserts for three-dimensional seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274—Using non-contact, optical means, e.g. laser means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/40—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by joining methods
    • B63B73/43—Welding, e.g. laser welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/60—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by the use of specific tools or equipment; characterised by automation, e.g. use of robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/24—Frameworks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37555—Camera detects orientation, position workpiece, points of workpiece
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37571—Camera detecting reflected light from laser
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45104—Lasrobot, welding robot
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49362—Tool, probe at constant height to surface during machining

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

Procedimiento para el control de soldaduras en un sistema de coordenadas X-Y-Z tridimensional, cuyo procedimiento se dispone una estructura soldada mediante diversas piezas dispuestas en una base de soporte tridimensional (2) en un montaje según la construcción (1) que debe soldarse, se fotografía la construcción (1) que debe soldarse y se elabora un mapa de imágenes de la construcción (1), por medio de cuyo mapa de imágenes se identifican los puntos de soldadura de la construcción y se determinan los parámetros de soldadura de los mismos, especialmente el punto de inicio y el tipo de soldadura, así como el procedimiento de soldadura que debe utilizarse, y estos datos de control se transfieren a un sistema de control del equipo de soldadura, caracterizado porque la soldadura se realiza de modo que el control del equipo de soldadura en el plano X-Y se basa en dicho mapa de imágenes y dichos datos de control, y porque el nivel de la superficie que debe soldarse en la dirección del eje Z, es decir en el eje vertical, en el sistema de coordenadas se mide de forma continua mediante el seguimiento láser (6) dirigido a la superficie que debe soldarse para medir el nivel, monitorizándose el seguimiento láser (6) en tiempo real mediante unos medios de cámara (5), los cuales suministran información, basándose en la cual se determina el nivel actual de la superficie que debe soldarse, y la información de nivel determinada de este modo se transfiere al sistema de control del equipo de soldadura para controlar el equipo de soldadura en tiempo real también en la dirección del eje Z.

Description

Procedimiento para controlar la soldadura de una construcción tridimensional tomando una imagen bidimensional de la construcción y ajustando en tiempo real en la tercera dimensión.
La presente invención se refiere a un procedimiento de control de soldadura en un sistema de coordenadas X-Y-Z tridimensional según el preámbulo de la reivindicación 1 (ver, por ejemplo, US-A-6.226.395).
Especialmente en la construcción de embarcaciones, no ha sido posible la realización de soldaduras robotizadas de piezas moldeadas debido, por una parte, a problemas de programación y, por la otra, a la exactitud de la fabricación. En la práctica, la exactitud dimensional de la pieza y su exactitud de posicionamiento no han alcanzado un nivel suficientemente alto para la robotización basada, por ejemplo, en la información obtenida del sistema de diseño. Se han realizado esfuerzos para resolver los problemas especificando la fabricación de los componentes y la exactitud de posicionamiento y desarrollando sistemas de programación basados, por ejemplo, en simulación. No obstante, se han encontrado graves problemas tanto en la realización técnica como en el coste.
El documento FI20001907 da a conocer un procedimiento de soldadura plana de piezas mediante la utilización de un robot de soldadura y un sistema de visión artificial. Así, la construcción que debe soldarse, dispuesta sobre una superficie de soporte, se fotografía primero y, a continuación, basándose en el mapa de imágenes generado, se identifican y determinan los puntos que deben soldarse y los parámetros de soldadura relacionados con los mismos, y dichos parámetros se introducen en la máquina de soldadura para controlar la soldadura. Preferentemente, también pueden utilizarse en la soldadura programas de macros programables. Este procedimiento es ventajoso en si mismo, pero no es aplicable a la soldadura de piezas curvadas tridimensionales.
La patente US nº 5.999.642 da a conocer un procedimiento y una disposición para fotografiar una estructura tridimensional para su soldadura. En el procedimiento, la construcción se fotografía escaneando con un número de cámaras suficiente y/o desde diversos ángulos para definir completamente la construcción que debe soldarse y, posteriormente, la información constructiva se pasa a un programa de soldadura que controla un robot de soldadura. De este modo se genera información visual completa de toda la estructura tridimensional y, por medio de esta información, el funcionamiento del robot de soldadura se controla en el mundo real. Así, el procedimiento se refiere, en primer lugar, a un modelo matemático de la construcción que debe soldarse, producido para una memoria de ordenador. Es laborioso y su procesamiento de imagen resulta complicado y, por lo tanto, el procedimiento completo consume bastante tiempo y mediante su utilización no pueden evitarse inexactitudes relacionadas con el proceso de soldadura en la práctica.
El documento US-B-6.226.395 da a conocer un procedimiento en el cual la pieza de trabajo se escanea para crear un modelo matemático tridimensional de la misma. El controlador desglosa el modelo en planos, identificando los planos que se cruzan y seleccionando la línea de intersección de los dos planos como línea de soldadura. A continuación, la pieza de trabajo se suelda a lo largo de la línea de solda-
dura.
El documento Patent Abstracts of Japan vol. 1997, nº 10, da a conocer un procedimiento de control del movimiento de una torcha calefactora utilizada en el equipo de curvado automático por calor para curvar una chapa de forro del casco en una configuración determinada. Unos estiletes transportados por un sistema transportador de tránsito detectan los cambios de inclinación de la chapa de forro según un modelo de calentamiento deseado. El movimiento de los estiletes es detectado por potenciómetros y las señales de salida de los potenciómetros se suministran a medios operativos que controlan los motores para ajustar la altura vertical y la orientación de la torcha calefactora. En consecuencia, este procedimiento exige el contacto de los estiletes con la estructura de soldadura.
Según el documento EP-A-0520894, se utiliza detección de láser para medir parámetros de soldadura, pero se refiere solamente a planos de soldadura bidimensionales X-Y. Por lo tanto, no mide la posición del eje Z de soldadura de una estructura dispuesta en una base de soporte tridimensional para proporcionar el control del equipo de soldadura en la dirección del eje Z.
Un objetivo de la presente invención es disponer un procedimiento innovador, tan sencillo y fácil de realizar como sea posible, de soldadura de una estructura tridimensional utilizando un robot de soldadura o similar, mediante el cual se eliminen los inconvenientes relacionados con dichos procedimientos conocidos.
La presente invención dispone un procedimiento de control de soldadura según la reivindicación 1. Las características preferidas u opcionales de la invención se definen en las demás reivindicaciones. Según la invención, la soldadura se realiza de modo que el control del equipo de soldadura en el plano X-Y se basa en un mapa de imágenes suministrado y en los datos de control determinados basándose en el mismo, y el nivel de la superficie que debe soldarse en la dirección del eje Z, es decir, en el eje vertical, del sistema de coordenadas se mide de forma continua, y la información del nivel así determinada se transfiere al sistema de control del equipo de soldadura para controlar el equipo de soldadura en tiempo real también en la dirección del eje Z. Según la invención, basta con obtener información visual bidimensional sobre las piezas moldeadas para suministrar una base para el control del equipo de soldadura, es decir un robot de soldadura o un manipulador, que debe completarse con la medición y el ajuste vertical en tiempo real. De este modo, las superficies curvadas de la construcción que deben soldarse pueden ser proyectadas en un plano por el robot de soldadura y no es necesaria la complicada operación de fotografiar previamente la estructura tridimensional.
El seguimiento con láser dirigido a la superficie que debe soldarse se utiliza para medir el nivel, monitorizándose dicho seguimiento con láser en tiempo real mediante medios de cámara, proporcionando información basándose en la cual se determina el nivel actual de la superficie que debe soldarse. Preferentemente, para el seguimiento con láser se utilizan tres punteros láser dirigidos de modo que se cruzan y sus haces proporcionan tres puntos. Dichos puntos de medición son fotografiados por los medios de cámara y basándose en la información visual adquirida se determina el nivel actual de la superficie que debe soldarse mediante cálculo basado en el cambio de la distancia mutua entre dichos puntos de medición. Los datos de control del eje Z se calculan preferentemente a través de una distancia más larga para evitar la información incorrecta generada por estructuras de intersección posiblemente existentes en el objeto que debe soldarse.
Para medir el nivel de la superficie que debe soldarse, los medios de cámara se encuentran preferentemente unidos al mismo sistema transportador tal como un robot y el equipo de soldadura. El propio control en la dirección del eje Z puede realizarse de forma independiente, actuando en paralelo con el control del robot de soldadura, o puede integrarse con el control del robot.
Dicho nivel de información se transfiere al sistema de control del equipo de soldadura, que está dispuesto para mantener constante una distancia entre el equipo de soldadura y la superficie que debe soldarse. Además, el control del equipo de soldadura puede estar asistido por la monitorización del surco de soldadura, por ejemplo mediante el arco de soldadura, o por monitorización óptica del surco de soldadura, para corregir pequeños errores de posicionamiento del equipo de soldadura.
Preferentemente se utilizan dispositivos de iluminación con un reductor de luz para igualar las condiciones de luz. De este modo, puede eliminarse con la mayor eficacia posible el efecto de los cambios en las condiciones de iluminación al establecer el mapa de imágenes.
El procedimiento resulta especialmente aplicable a la soldadura robotizada de piezas moldeadas de embarcaciones.
A continuación se describirá la invención, únicamente a título de efecto, considerada conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los cuales
la figura 1 representa el principio de una disposición para soldadura robotizada que aplica el procedimiento según la invención; y
la figura 2 ilustra el sistema de medición de la distancia basado en punteros láser aplicado en el procedimiento según la invención.
En las figuras, la referencia numérica 1 indica una construcción que debe soldarse, que en este caso es una pieza moldeada utilizada en la construcción de embarcaciones y presenta una pluralidad de estructuras de soporte tanto longitudinales como transversales, una parte esencial de las cuales puede soldarse por medio de un robot controlable. La pieza moldeada 1 se coloca sobre una base de soporte 2, situada dentro de la zona de trabajo de un pórtico de robot 3. Sobre el pórtico de robot 3 se encuentra situado un robot de soldadura 4 y, además, el sistema comprende medios de cámara 5. En la práctica, el pórtico de robot está dispuesto sobre un trayecto de raíles y por lo tanto es desplazable respecto a la zona de trabajo. En caso necesario, pueden disponerse diversos pórticos de robot sobre el mismo trayecto de raíles y cada pórtico puede presentar uno o dos robots de soldadura 4. Los robots de soldadura 4 necesitan poder desplazarse dentro de la zona de trabajo en todas las dilecciones X, Y y Z.
Los medios de cámara 5 pueden comprender una o diversas cámaras, por ejemplo cámaras digitales, y pueden estar situadas de diversos modos, por ejemplo sobre el propio pórtico, junto con el equipo de soldadura o separadas del mismo, o en estructuras que rodean el pórtico. Dependiendo de las condiciones de iluminación, el sistema también puede incluir diversos dispositivos de iluminación, por ejemplo lámparas halógenas (no mostradas), las cuales preferentemente están equipadas con reductores de luz para que las condiciones de iluminación predominantes puedan mantenerse tan constantes como sea posible para garantizar un resultado fotográfico exitoso.
Debido a las formas de curvatura y doble curvatura de la superficie, el procedimiento según la invención también requiere un sistema aplicable para la medición de la distancia vertical, que ilustra la figura 2. La medición de la distancia se basa preferentemente en tres punteros láser 6, que se dirigen de modo que se crucen y sus haces formen un triángulo formado por tres puntos 7 sobre la superficie de la pieza moldeada 1. Al cambiar el nivel y la postura de la superficie cuando la zona de la chapa se curva cambia también la distancia entre los puntos de los haces láser. Los puntos de medición 7 son fotografiados de forma continua por los medios de cámara 5, que se encuentran dispuestos preferentemente en el mismo sistema transportador que el robot de soldadura. En caso necesario, la cámara utilizada para la medición de la distancia puede estar separada de los medios de cámara utilizados para el fotografiado general de la construcción 1. Basándose en el cambio de la distancia mutua entre los puntos de medición, se determina por cálculo el nivel de la superficie que debe soldarse. El sistema de medición de la distancia se utiliza para controlar el robot de soldadura en la dirección vertical, es decir, e la dirección del eje Z. Gracias al control del nivel en tiempo real, las superficies curvadas, desde el punto de vista del robot, pueden presentarse planas, aplicándose preferentemente datos de control bidimensionales y un sistema de soldadura robotizada desarrollado para piezas planas a piezas tridimensionales.
Los datos de control para el eje Z se calculan preferentemente a lo largo de una distancia más larga para evitar información incorrecta generada por las estructuras que se cruzan. El control a lo largo del eje Z puede ser independiente, de modo que actúe en paralelo con el control del robot de soldadura, o puede estar integrado con el control del robot de soldadura para que actúe bajo el control de dicho robot.
El principio operativo del procedimiento según la invención es básicamente como sigue. Una pieza moldeada, en la cual secciones del perfil se encuentran unidas a un panel de chapa mediante soldadura por puntos, se coloca sobre una base de soporte en la zona de trabajo del robot de soldadura. La zona de trabajo se fotografía mediante medios de cámara, y puede utilizarse una iluminación adecuada cuando sea necesario para facilitar la identificación. La soldadura realizada por el robot de soldadura se basa en programas de macros preprogramados, cuyos datos de entrada está formada por los datos de forma suministrados por los medios de cámara. En el caso más sencillo, se forma una denominada imagen esqueleto de la pieza moldeada en el plano X-Y, en la cual se identifican puntos de soldadura específicos y se seleccionan tipos de soldadura adecuados con los parámetros de soldadura correspondientes. Un operador efectúa la programación del robot de soldadura. El robot de soldadura puede iniciar el proceso de soldadura una vez determinada la primera soldadura. El control de la soldadura en la dirección del eje Z se realiza mediante monitorización en tiempo real, como se ha descrito anteriormente, manteniendo constante el sistema de control del nivel la distancia entre el robot de soldadura y la superficie que debe soldarse.
En la soldadura también puede utilizarse el seguimiento de la costura para corregir los errores de posicionamiento del cabezal de soldadura del robot. El seguimiento de la costura puede llevarse a cabo, por ejemplo, de modo que la corriente de soldadura varíe según la longitud de alambre libre, cuando se trata de soldadura con tensión eléctrica constante (MIG/MAG). En el seguimiento de la costura a través del arco, cuando la costura se suelda utilizando un mecanismo de oscilación, la corriente de soldadura es igualmente intensa en ambas caras del mismo punto en el caso de una costura simétrica. Cuando la distancia del cabezal de soldadura a la superficie de fusión de la costura varía, la corriente de soldadura no es igualmente intensa, y estos valores se miden y se cambia el trayecto en el seguimiento de la costura para posibilitar la igualación de las posibles desviaciones de los valores de corriente.
Una ventaja importante del procedimiento según la invención es que la coordenada Z ausente de la imagen de la cámara en el estadio de programación debe ser suministrada o determinada por cálculo.
La invención no se encuentra limitada por la aplicación anteriormente descrita, sino que pueden concebirse diversas modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

1. Procedimiento para el control de soldaduras en un sistema de coordenadas X-Y-Z tridimensional, cuyo procedimiento se dispone una estructura soldada mediante diversas piezas dispuestas en una base de soporte tridimensional (2) en un montaje según la construcción (1) que debe soldarse, se fotografía la construcción (1) que debe soldarse y se elabora un mapa de imágenes de la construcción (1), por medio de cuyo mapa de imágenes se identifican los puntos de soldadura de la construcción y se determinan los parámetros de soldadura de los mismos, especialmente el punto de inicio y el tipo de soldadura, así como el procedimiento de soldadura que debe utilizarse, y estos datos de control se transfieren a un sistema de control del equipo de soldadura, caracterizado porque la soldadura se realiza de modo que el control del equipo de soldadura en el plano X-Y se basa en dicho mapa de imágenes y dichos datos de control, y porque el nivel de la superficie que debe soldarse en la dirección del eje Z, es decir en el eje vertical, en el sistema de coordenadas se mide de forma continua mediante el seguimiento láser (6) dirigido a la superficie que debe soldarse para medir el nivel, monitorizándose el seguimiento láser (6) en tiempo real mediante unos medios de cámara (5), los cuales suministran información, basándose en la cual se determina el nivel actual de la superficie que debe soldarse, y la información de nivel determinada de este modo se transfiere al sistema de control del equipo de soldadura para controlar el equipo de soldadura en tiempo real también en la dirección del eje Z.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utilizan tres punteros láser (6) para el seguimiento de láser, estando dirigidos dichos punteros (6) para que se crucen y sus haces dispongan tres puntos (7), y porque dichos puntos de medición son fotografiados por los medios de cámara (5) y basándose en la información visual adquirida se determina el nivel actual de la superficie que debe soldarse mediante cálculo basándose en el cambio de la distancia mutua entre dichos puntos de medición (7).
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para medir el nivel de la superficie que debe soldarse los medios de cámara (5) están fijados al mismo sistema transportador que el robot de soldadura (4) provisto con el equipo de soldadura.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha información de nivel se transfiere al sistema de control del equipo de soldadura que está dispuesto para mantener constante la distancia entre el equipo de soldadura y la superficie que debe soldarse.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el control del equipo de soldadura es asistido por monitorización de la costura de soldadura, por ejemplo mediante el arco de soldadura o por monitorización óptica de la costura de soldadura para corregir los pequeños errores de posicionamiento del equipo de soldadura.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utilizan dispositivos de iluminación dotados de un reductor de luz para igualar las condiciones de iluminación.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el procedimiento se aplica a la soldadura robotizada de piezas moldeadas de embarcaciones.
ES04253466T 2003-06-12 2004-06-10 Procedimiento para controlar la soldadura de una construccion tridimensional tomando una imagen bidimensional de la construccion y ajustando en tiempo real en la tercera dimension. Expired - Lifetime ES2283946T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20030883A FI117426B (fi) 2003-06-12 2003-06-12 Menetelmä kolmidimensionaalisen rakenteen hitsauksen ohjaamiseksi
FI20030883 2003-06-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2283946T3 true ES2283946T3 (es) 2007-11-01

Family

ID=8566246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES04253466T Expired - Lifetime ES2283946T3 (es) 2003-06-12 2004-06-10 Procedimiento para controlar la soldadura de una construccion tridimensional tomando una imagen bidimensional de la construccion y ajustando en tiempo real en la tercera dimension.

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7034249B2 (es)
EP (1) EP1486283B1 (es)
JP (1) JP2005000998A (es)
KR (1) KR20040106251A (es)
CN (1) CN100434221C (es)
AT (1) ATE359145T1 (es)
DE (1) DE602004005776T2 (es)
DK (1) DK1486283T3 (es)
ES (1) ES2283946T3 (es)
FI (1) FI117426B (es)
NO (1) NO20042445L (es)
PL (1) PL1486283T3 (es)

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070003653A1 (en) * 2002-03-21 2007-01-04 Ahle Karen M Automated manufacturing device and method for biomaterial fusion
CN100351721C (zh) * 2005-07-05 2007-11-28 李光 具有显微图像自动计算定位***的焊接设备及其运行方法
GB2429941B (en) * 2005-09-08 2011-05-11 Welding Alloys Ltd Manufacture of hardfaced rollers and plates
DE102007008598A1 (de) * 2007-02-19 2008-08-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Automatische Programmierung von Robotern zum Abschweißen gehefteter Profile auf Mikropaneelen mit Hilfe digitaler Bilderfassung
WO2008110899A2 (en) * 2007-03-12 2008-09-18 Azimut-Benetti S.P.A. Method and plant for surface fairing a structure
DE102007023017B4 (de) * 2007-05-15 2011-06-01 Thyssenkrupp Lasertechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Tailored Blanks
CN101239466B (zh) * 2007-12-28 2010-06-02 北京工业大学 一种微型迷宫机器人
US9539664B2 (en) * 2008-06-17 2017-01-10 Matthew Fagan Methods and systems for predictive torch height control
DE102008032509A1 (de) * 2008-07-10 2010-01-14 Epcos Ag Heizungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung der Heizungsvorrichtung
CN101372070B (zh) * 2008-08-15 2011-06-22 东莞华中科技大学制造工程研究院 一种连杆式激光焊接测量一体化装置
KR100986074B1 (ko) * 2008-09-09 2010-10-07 현대자동차주식회사 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치
US7938732B2 (en) * 2009-02-27 2011-05-10 Kuhlman Jr John Laser golf alignment device and method
FI122218B (fi) * 2009-05-04 2011-10-14 Pemamek Oy Ovenkarmin valmistusmenetelmä ja hitsausjärjestely sekä ovenkarmin rakenne
CN101690989B (zh) * 2009-09-28 2012-07-04 昆山华恒工程技术中心有限公司 电弧摆动焊缝跟踪机器人的焊缝跟踪方法
JP5523045B2 (ja) * 2009-10-02 2014-06-18 日立造船株式会社 コイルの製造装置及び製造方法
CN101804498B (zh) * 2010-03-17 2011-08-31 昆山工研院工业机器人研究所有限公司 机器人接触寻找焊缝的方法
DE102010021016A1 (de) * 2010-05-19 2011-11-24 Liebherr-Verzahntechnik Gmbh Verfahren zum Bearbeiten von Composite-Bauteilen
JP5154616B2 (ja) * 2010-08-09 2013-02-27 株式会社神戸製鋼所 オフラインティーチング方法
SI2460429T1 (sl) * 2010-12-01 2013-11-29 Cabra Engineering S.R.L. Merilna naprava za merjenje anatomske oblike noge
US20120248082A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Illinois Tool Works Inc. Large panel assembly welding system and method
US10888947B2 (en) * 2011-06-27 2021-01-12 Illinois Tool Works Inc. Workpiece-based setting of weld parameters
CN102463416B (zh) * 2011-07-19 2014-05-28 福建省维德科技有限公司 一种激光复合焊接设备
US20130119040A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Lincoln Global, Inc. System and method for adaptive fill welding using image capture
CN102615458A (zh) * 2012-02-21 2012-08-01 东莞市双力数控设备有限公司 一种自动焊接机
CN102601567B (zh) * 2012-03-27 2014-11-26 宜昌船舶柴油机有限公司 异型法兰管路装焊方法及装焊工装
US9266182B2 (en) 2012-04-06 2016-02-23 Illinois Tools Works Inc. Welding torch with a temperature measurement device
US9415459B2 (en) 2012-04-06 2016-08-16 Illinois Tool Works Inc. Welding systems having non-contact temperature measurement systems
CN103537798B (zh) * 2012-07-11 2015-07-15 武汉奔腾楚天激光设备有限公司 一种激光切割机光路的组合逆向调光装置
CN102890749B (zh) * 2012-08-20 2015-06-10 江南造船(集团)有限责任公司 一种船舶分段制造三维作业指导书的生成方法及***
US10682720B2 (en) 2012-09-07 2020-06-16 Illinois Tool Works Inc. Welding systems and devices having a configurable personal computer user interface
FI124538B (fi) * 2012-12-21 2014-10-15 Primoceler Oy Menetelmä substraattia sisältävien kappaleiden hitsaamiseksi yhteen fokusoidun lasersäteen avulla
CN103100811B (zh) * 2013-01-22 2015-06-03 北京工业大学 一种基于仿生学的新型焊枪
CN103084765B (zh) * 2013-02-04 2016-03-09 张家港市永发机器人科技有限公司 应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构
CN103394837B (zh) * 2013-08-21 2015-12-09 中国重汽集团柳州运力专用汽车有限公司 锥形罐体的数据收集装置
CN104741739A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 唐山长城电焊机总厂有限公司 一种焊接机器人定位纠偏***
CN103769719B (zh) * 2014-01-26 2017-01-04 胜狮货柜管理(上海)有限公司 一种集装箱鹅背梁自动焊接设备及方法
CA2941153C (en) * 2014-03-17 2018-06-05 Bombardier Transportation Gmbh Hybrid laser welding system and method using two robots
CN103920990B (zh) * 2014-04-02 2015-11-25 温州大学 一种自动控制加工焦距的激光加工头及加工方法
FI125807B (fi) * 2014-04-17 2016-02-29 Primoceler Oy Menetelmä kahden substraattikappaleen hitsaamiseksi yhteen fokusoidun lasersäteen avulla
US11103948B2 (en) 2014-08-18 2021-08-31 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for a personally allocated interface for use in a welding system
CN104325219B (zh) * 2014-09-15 2016-05-04 美景（北京）环保科技有限公司 数控螺旋翅片管激光焊接成型设备及其焊接成型方法
CN105081657B (zh) * 2015-07-29 2017-01-04 朱玉兵 一种市政工程桩基钢筋笼焊接设备
CN105033479B (zh) * 2015-07-29 2016-11-30 薛辉 一种市政路桥工程用圆柱钢筋笼焊接设备
CN105149834B (zh) * 2015-09-29 2017-03-29 清华大学 一种用于大型构件平面曲线轨迹焊接的运动控制方法
CN105772948A (zh) * 2016-03-24 2016-07-20 魏会芳 一种金属建材切割成型一体机
US10150213B1 (en) 2016-07-27 2018-12-11 X Development Llc Guide placement by a robotic device
GB201614989D0 (en) 2016-09-05 2016-10-19 Rolls Royce Plc Welding process
EP3406407A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-28 Syddansk Universitet Robot system with adaptive motion performance
JP6892371B2 (ja) * 2017-11-14 2021-06-23 株式会社神戸製鋼所 積層造形物の製造方法及び製造装置
CN108555423B (zh) * 2018-01-16 2024-03-15 中国计量大学 三维焊缝自动识别装置及方法
WO2019163977A1 (ja) * 2018-02-26 2019-08-29 株式会社日立製作所 溶接動作計測システム
US10625419B2 (en) * 2018-03-21 2020-04-21 The Boeing Company Robotic system and method for operating on a workpiece
CN108481325B (zh) * 2018-04-28 2022-02-15 复旦大学 一种智能机械手及宏微智能焊接机器人
CN108788548B (zh) * 2018-06-26 2020-11-06 六安祥川科技有限公司 一种通讯设备生产用便于监控焊缝的产品焊接装置
CN109093254B (zh) * 2018-07-30 2024-03-15 苏州鹄珂智能科技有限公司 一种用于栅格板焊接的高效激光焊接机构及其工作方法
CN109093255B (zh) * 2018-07-30 2024-03-15 苏州鹄珂智能科技有限公司 一种用于栅格板焊接的高效激光焊接***及其工作方法
DE112019005703T5 (de) * 2018-11-13 2021-07-29 Rivian IP Holdings, LLC. Rahmen zur detektion der schweissstelle in einem batteriezellenpack, sichtsystem und verfahren zum schweissen eines oder mehrerer schweisspunkte auf einer batterie
CN109570798A (zh) * 2018-12-30 2019-04-05 杭州翰融智能科技有限公司 一种轮毂焊接方法及设备
DE102019202626A1 (de) * 2019-02-27 2020-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Reparatur von Lötstellenleckagen sowie Schweiß- oder Lötvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CN109894818A (zh) * 2019-03-20 2019-06-18 刘业飞 一种通用汽车外饰涂装挂具制作方法
CN110560839A (zh) * 2019-09-29 2019-12-13 河南省昊搏自动化设备有限公司 一种用于焊接的双轴向调节装置
CN111037174A (zh) * 2019-12-09 2020-04-21 中建钢构有限公司 焊接控制方法及焊接控制***
CN111192307B (zh) * 2019-12-20 2023-03-21 广西柳州联耕科技有限公司 基于激光切割三维零部件的自适应纠偏方法
CN111531277A (zh) * 2020-06-06 2020-08-14 新昌县欧赛机械有限公司 一种中空金字塔型点阵夹芯板激光焊接设备
CN111661265B (zh) * 2020-06-12 2021-11-30 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种船舶稳定鳍的支撑平台
CN111660039B (zh) * 2020-06-16 2022-07-05 广东华士科技股份有限公司 双电源自动移动焊接机
CN111721204A (zh) * 2020-06-30 2020-09-29 苏州天准科技股份有限公司 尺寸检测设备

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3708100A (en) * 1970-11-05 1973-01-02 Schiffbau Ing Buero Veb System and machinery for construction of ship sections
FI73615C (fi) 1983-02-28 1987-11-09 Tampella Oy Ab Foerfarande och anordning foer ytbehandling av ett arbetsstycke.
EP0185829B1 (fr) * 1984-12-27 1992-07-01 Institut De Recherches De La Construction Navale Installation automatisée de traitement d'objets de grandes dimensions
DE3632952A1 (de) * 1986-09-27 1988-04-07 Hoesch Ag Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung rohrfoermiger koerper mittels laser-laengsnahtschweissung
FR2678192B1 (fr) 1991-06-28 1995-07-07 Commissariat Energie Atomique Tete de soudage pour mesure de parametres de soudage et son application au soudage automatique.
US5275327A (en) * 1992-10-13 1994-01-04 Eg&G Idaho, Inc. Integrated optical sensor
FI971044A (fi) 1993-06-17 1997-03-13 Pii Robotics Oy Laitteisto kappaleen käsittelemiseksi
FI101689B1 (fi) 1993-06-17 1998-08-14 Robotic Technology Systems Fin Menetelmä kappaleen käsittelemiseksi
JPH07260449A (ja) * 1994-03-25 1995-10-13 Olympus Optical Co Ltd 形状検査装置および方法
US5572102A (en) * 1995-02-28 1996-11-05 Budd Canada Inc. Method and apparatus for vision control of welding robots
FI955274A (fi) 1995-11-03 1997-05-04 Robotic Technology Systems Fin Työstösolu ja menetelmä kappaleen työstämiseksi
JP3198242B2 (ja) * 1995-12-01 2001-08-13 日本鋼管株式会社 自動加熱曲げ加工された船体外板の切断線マーキング方法
US6226395B1 (en) * 1996-04-22 2001-05-01 Malcolm T. Gilliland Method and apparatus for determining the configuration of a workpiece
EP0913707B1 (de) * 1997-10-31 2003-06-11 LAP GmbH Laser Applikationen Verfahren zur berührungsfreien Messung des Abstands eines Objekts nach dem Prinzip der Laser-Triangulation
JPH11197835A (ja) * 1998-01-09 1999-07-27 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd 溶接の開先倣い装置
JP4514007B2 (ja) * 1999-12-28 2010-07-28 株式会社ブリヂストン 被検体の外観形状検査方法及び装置
JP2001317922A (ja) * 2000-05-11 2001-11-16 Mitsutoyo Corp 光学式形状測定装置
FI117005B (fi) 2000-08-29 2006-05-15 Aker Finnyards Oy Hitsausjärjestely ja -menetelmä
FI20012204A0 (fi) 2001-11-13 2001-11-13 Mapvision Oy Pistepilvien yhdistäminen
CN1172765C (zh) * 2002-05-31 2004-10-27 清华大学 焊接自动跟踪***中焊炬高度的自适应控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
FI117426B (fi) 2006-10-13
JP2005000998A (ja) 2005-01-06
EP1486283A1 (en) 2004-12-15
CN100434221C (zh) 2008-11-19
NO20042445L (no) 2004-12-13
FI20030883A (fi) 2004-12-13
US20050021170A1 (en) 2005-01-27
PL1486283T3 (pl) 2007-08-31
EP1486283B1 (en) 2007-04-11
KR20040106251A (ko) 2004-12-17
DE602004005776D1 (de) 2007-05-24
ATE359145T1 (de) 2007-05-15
FI20030883A0 (fi) 2003-06-12
CN1572409A (zh) 2005-02-02
US7034249B2 (en) 2006-04-25
DK1486283T3 (da) 2007-08-13
DE602004005776T2 (de) 2007-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2283946T3 (es) Procedimiento para controlar la soldadura de una construccion tridimensional tomando una imagen bidimensional de la construccion y ajustando en tiempo real en la tercera dimension.
ES2319728T3 (es) Dispositivo y procedimiento de soldadura.
US6919956B2 (en) Method of automatically repairing cracks and apparatus for use in such method
ES2346439T3 (es) Metodo para aplicar y controlar automaticamente una estructura que se aplica sobre un sustrato, y dispositivo para llevar a cabo el metodo.
US20170016712A1 (en) Position measurement system
EP2786094A1 (en) Profile measuring apparatus, structure manufacturing system, method for measuring profile, method for manufacturing structure, program for measuring profile and non-transitory computer readable medium
KR102385607B1 (ko) 적층 제조 디바이스의 출력 복사선 소스의 초점 교정
ES2542060T3 (es) Instalación de vigilancia óptica
JP6768985B1 (ja) 開先形状測定方法、自動溶接方法、および自動溶接装置
JP2018126778A (ja) レーザ加工ヘッドおよび撮影装置を備えるレーザ加工システム
JP2019063955A (ja) ロボットシステム、動作制御方法及び動作制御プログラム
JP2011138275A (ja) アーク溶接ロボットの制御装置及びプログラム
JP3073341B2 (ja) ロボットの位置決め方法及びその装置
JPH1133962A (ja) ロボットの三次元位置センサのキャリブレーション 方法とその装置
JPS61100809A (ja) ロボツトの三次元テイ−チング装置
JP2000326082A (ja) レーザ加工機
JP7288786B2 (ja) レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置
JP2023093803A (ja) 溶接システム、溶接方法及びプログラム
KR200248899Y1 (ko) 자동 용접장치
JPS5991308A (ja) 平面の検出方法
JP7333488B1 (ja) 溶接システム
JP7203942B1 (ja) 溶接システム、溶接方法及びプログラム
ES2935829T3 (es) Procedimiento de control de la superficie de una pieza mediante un sensor robótico
JPH05337785A (ja) 研削ロボットの研削経路修正装置
CN210789609U (zh) 一种水下双目视觉焊缝轨迹扫描装置