การประยุกต์ใช้หุ่นยนต์เชื่อมในงานก่อสร้างโครงสร้างเหล็กอัจฉริยะ

ปัญหาของหุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิม

ก่อนการผลิตหุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิม มักต้องมีการตั้งโปรแกรมการสอน กล่าวคือ เส้นทางการเชื่อมและขั้นตอนการเชื่อมจะถูกบันทึกทีละจุดผ่านอุปกรณ์การสอน และหุ่นยนต์เชื่อมจะทำการเชื่อมตามที่กำหนดไว้ล่วงหน้าตามเส้นทางการเชื่อมและขั้นตอนการเชื่อมที่ได้รับการสอน

หุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิมสามารถตอบสนองความต้องการในการเชื่อมชิ้นส่วนเหล็กทั่วไปได้ แต่สำหรับงานวิศวกรรมก่อสร้างโครงสร้างเหล็ก เนื่องจากปริมาณงานมักมีขนาดใหญ่ โครงสร้างการเชื่อมมีความซับซ้อน และรูปทรงและความแม่นยำของขนาดชิ้นส่วนที่เชื่อมมีสูง จึงเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการในการเชื่อมได้

สอนหลักการทำงานของหุ่นยนต์เชื่อมโลหะโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย 

หุ่นยนต์เชื่อมแบบสอนฟรีนี้ใช้การวางแผนเส้นทางการเชื่อมแบบ BIM เป็นหลัก ทำให้สามารถตั้งโปรแกรมการเชื่อมแบบออฟไลน์ได้ และใช้ระบบติดตามการเชื่อมด้วยเลเซอร์เพื่อติดตามเส้นทางการเชื่อมแบบเรียลไทม์ ปรับชดเชยเส้นทางการเชื่อมของหุ่นยนต์ ปรับปรุงคุณภาพการเชื่อม เพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของหุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิมภายใต้สภาวะการผลิตการเชื่อมที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หุ่นยนต์เชื่อมนี้ใช้ BIM เป็นหลักในการวางแผนเส้นทางการเชื่อม สามารถตั้งโปรแกรมการเชื่อมแบบออฟไลน์ และติดตามเส้นทางการเชื่อมแบบเรียลไทม์ผ่านระบบติดตามการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เพื่อชดเชยและปรับเส้นทางการเชื่อมของหุ่นยนต์และปรับปรุงคุณภาพการเชื่อม

การสอนใช้งานหุ่นยนต์เชื่อมแบบออฟไลน์โดยไม่เสียค่าใช้จ่าย ผ่านแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ BIM เพื่อสร้างฉากการทำงานทั้งหมดในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง 3 มิติ โดยคำนึงถึงความละเอียดของชิ้นส่วนเหล็กที่จะเชื่อม เช่น ตำแหน่งการเชื่อม ปริมาณ และรูปทรง โดยใช้แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ BIM ในการกำหนดตำแหน่งการเชื่อม ระบุจำนวนและรูปทรงของการเชื่อม วางแผนเส้นทางการเชื่อมของหุ่นยนต์ กำหนดความเร็วเส้นทางและพารามิเตอร์อื่นๆ และจำลองในแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ ปรับเส้นทางที่วางแผนไว้ให้ได้วิถีการเคลื่อนที่ที่ดีที่สุด และสร้างโปรแกรมการเชื่อมของหุ่นยนต์เพื่อส่งไปยังหุ่นยนต์เชื่อม

เมื่อเปรียบเทียบกับการเขียนโปรแกรมการสอนหุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิม การเขียนโปรแกรมแบบออฟไลน์มีข้อดีดังต่อไปนี้:

• สามารถสร้างร่องเชื่อมที่ซับซ้อนได้โดยอัตโนมัติตามรูปทรงของชิ้นส่วนเหล็กในฉากเสมือนจริง
• ไม่ต้องมีการสอน ไม่รบกวนเวลาทำงานของหุ่นยนต์ การตั้งโปรแกรมสายการผลิตไม่จำเป็นต้องหยุด
• การจำลองวิถีการเคลื่อนที่ การตรวจจับการชน การเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทาง และการสร้างโค้ดหลังการตั้งค่า

การชดเชยการติดตามรอยเชื่อมด้วยการกำหนดตำแหน่งด้วยเลเซอร์

ระบบติดตามการเชื่อมด้วยเลเซอร์ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ติดตามการเชื่อมเป็นหลัก ได้แก่ กล้อง CCD 1 ตัว และเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ 1-2 ตัว

เลเซอร์ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงเชิงโครงสร้างเพื่อฉายลำแสงเลเซอร์ลงบนพื้นผิวส่วนล่างของเซ็นเซอร์ในมุมที่กำหนด

กล้องจะตรวจจับแถบด้านล่างของเซ็นเซอร์โดยตรง

ด้านหน้าของกล้องใช้ตัวกรองแสงเพื่อให้แสงเลเซอร์ผ่านได้ แต่จะกรองแสงอื่นๆ ทั้งหมด เช่น แสงจากประกายไฟจากการเชื่อม เพื่อให้มั่นใจได้ว่าการกำหนดตำแหน่งและการติดตามด้วยเลเซอร์มีความแม่นยำ

การฉายแสงเลเซอร์ลงบนพื้นผิวรอยเชื่อม ทำให้เกิดริ้วแสงเลเซอร์ หลังจากผ่านเลนส์บนเซ็นเซอร์แล้ว จะสร้างโครงร่างของส่วนรอยเชื่อมบนตัวตรวจจับแสง ซึ่งก็คือภาพริ้วแสงเลเซอร์ที่สะท้อนรูปร่างของส่วนรอยเชื่อม

ภาพเส้นเลเซอร์จะถูกประมวลผลในระบบควบคุมภาพเพื่อแยกข้อมูลคุณลักษณะของการเชื่อม เช่น พิกัดจุดติดตาม ช่องว่างการเชื่อม พื้นที่หน้าตัด เป็นต้น

ระบบวิชั่นจะคำนวณเส้นทางการเคลื่อนที่ของหัวเชื่อมตามข้อมูลตำแหน่งการเชื่อม และส่งข้อมูลเส้นทางไปยังหุ่นยนต์เชื่อม หุ่นยนต์เชื่อมจะควบคุมเส้นทางการเคลื่อนที่แบบเรียลไทม์เพื่อให้แน่ใจว่าหัวเชื่อมอยู่ในแนวเดียวกับการเชื่อมเสมอ