123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

01_2-12 Měřicí, řídicí a senzorová technika

Protože z hlediska měřicí techniky není možné plně paralelní zobrazení velkého množství svařovacích parametrů, kombinují se relevantní měřicí procesy s velkou vypovídací silou. Při výzkumu se ukázalo, že spektrální analýza oblouku má mimořádnou důležitost. Je to způsobeno tím, že každý prvek v oblouku září v určité oblasti spektra. Tato technika může být např. využita při on-line kontrole procesu pro předvídání vzniku trhlin ve svarech vlivem vodíku. Zlepšuje také fyzikální poznatky o proměnlivých vlivech během svařovacího procesu, takže je možno např. přiřadit různé efekty oblouku jako spontánní změny délky oblouku, vznik rozstřiku nebo nepravidelný přechod kapek k přítomnosti určitého elementu. Často se užívá i měření síly potřebné k podávání drátu a rychlosti podávání. Pro vizualiaci chování oblouku se používá snímkování vysokou rychlostí. Na vývoji spektrální analýzy se stále pracuje.

Optimalizace svařovacího procesu předpokládá přesné znalosti o hustotách částeček elementů vstupujících do plazmatu oblouku z přídavného materiálu. Pro jejich zjištění se nabízejí jak emisně-spektroskopické, tak i spektrálně interferometrické způsoby diagnostiky plazmatu. V pilotní studii bylo přivedeno plazma oblouku do širokopásmového interferometru a pomocí spektrografu analyzováno při použití FFT-algoritmů. Byla popsána metoda, experimentální postup a dosažené výsledky. Dosavadní výsledky znamenají významný pokrok, i když dynamika specificky plazmových procesů dává jen malé možnosti opakovatelnosti. To předpokládá objasnit současnými optickými metodami fyziku plazmových procesů, aby bylo možno vytvořit na této bázi použitelné praktické modely pro fyziku svařovacího oblouku. V dalších pracích je třeba objasnit, které z mnoha elementů přítomných v oblouku jsou pro optimalizaci relevantní a dobře měřitelné. Podle těchto výsledků je třeba postavit laboratorní zařízení.

Další práce popisuje radarový senzorový systém, který pracuje bezdotykově pomocí elektromagnetického záření, ve srovnání s optickými systémy s vlnami o 40% delšími a s koherentním zářením. Koherentní záření dovoluje kromě vyhodnocování intenzity senzorového signálu také fázové vyhodnocování a ovlivňují tím vysokou senzibilitu ke změnám vzdáleností měření. Vyslané elektromagnetické vlny se šíří rychlostí světla směrem od měřeného objektu, jsou sledovaným objektem odraženy a anténou opět přijímány. Princip senzoru je založen na způsobu Dopplerova radaru (cw-radar). K získání signálu se využívá Dopplerův efekt. Při tom se vyhodnocuje posun fáze mezi vysílaným a přijímaným signálem.

Praktickým případem použití ve svařování je nastavování polohy svařovacího hořáku nad svařovaným dílcem. Senzor je při tom k hořáku pevně připojen. Vlivem svařovacích pohybů vznikne nad dílcem radarový lalokový prostor a vznikají tak výchozí signály úměrné ke vzdálenosti. Po vhodném zpracování mohou být tyto signály použity pro řízení. Radarový senzor je možno použít i pro snímání geometrie svarového spoje. Pomocí matematického zpracování těchto signálů je možno zjišťovat jmenovité hodnoty spoje, jako jsou jeho převýšení a šířka, a to s přesností v oblasti 0,10 mm. Schopnost radaru zahrnuje metody ke zjišťování objektů a jejich parametrů. Vlnová délka 3 mm zabezpečuje malou citlivost senzoru ke znečištění a k záření oblouku. Radarový senzor je tedy pro svařování předurčen.

On-line kontrola procesu svařování pomocí laserového paprsku nabývá stále na významu. Byl popsán modulární senzorový systém, při kterém senzory s citlivostí k různým oblastem spektra vyhodnocují záření z oblasti pásma se střídavým působením. Požaduje se při tom rychlé zpracování dat. Z charakteristiky signálu je odvozeno posouzení výsledku výrobního zpracování. Informace jsou přiřazeny ke každému dílci a jsou archivovány, takže výrobu je možno bez mezer dokumentovat. Byly popsány různé koncepce senzorů. Firma předvedla průběhy signálů při lokálně úzce ohraničené vadě a při prodloužení spoje.

Procesy MSG-svařování, WIG-svařování a plazma-svařování mohou být dobře mechanizovány. Při svařování pomocí robotů se dílce upínají do přípravků. Jestliže jsou tolerance dílců velké, jestliže kolísá poloha dílce, nebo nastávají při svařování deformace je použití senzorů nutné. Senzory jsou často v bezprostřední vzdálenosti od oblouku a jsou vystaveny působení otevřeného oblouku. Pro mnoho senzorů způsobují tyto vlivy (s obloukem spojené záření, magnetická pole, vysoké teploty, rozstřik, páry kovů, kouře, plyny, kolísání jasnosti oblouku) různé poruchy. Byly popsány různé druhy senzorů (taktilní senzory, obloukové senzory, laserové senzory, laserové skenery, aj.) a uvedeny jejich přednosti i nevýhody. Silné poruchy u optických senzorů se potlačují různými nástavci. Problematice senzorů byl věnován i speciální aktiv v listopadu 2001.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz