船舶 CAD から実際の溶接線へ：位置合わせ、溶接線検出、追従

デジタル溶接線は実際の接合部に関連している必要があります

CAD モデルは、船舶小組立の意図した形状を特定できますが、それ自体ではセル内の実際の接合部の位置を特定しません。合意された手順に従って溶接パスを実行する前に、 ワークを識別、配置し、機械座標に関連付けて、ローカルで評価する必要があります。これらの操作を分離すると、 モデルに基づくプロポーザルの評価が容易になり、その失敗の診断が容易になります。

この記事では、 位置合わせは、モデルまたはパーツフレームとマシンフレームの間の関係を確立することを意味します。 溶接線検出は、溶接前に接合部または選択したフィーチャーの位置を特定することを意味します。 溶接線追従は、選択したフィードバック方法を使用して、溶接中に接合部に対するツールの関係を更新することを意味します。これらの定義はエンジニアリングレビューの語彙です。サプライヤーの実際の機能とインターフェイスは、提案された構成について文書化する必要があります。

TitanWeld の船舶向けコンセプトは依然として非常に非標準的でプロジェクト固有です。つまり、基本ユニットあたり 2 アームであり、現在の調整上限は 4 ユニットと 8 アームです。 モデルに基づくワークフローでは、セットアップ、シミュレーション、溶接手順の定義、またはエンジニアリング検証は削除されません。ロボットの数や CAD インポートの存在によって、すべての溶接線や局所的な変化が自動的に認識されるわけではありません。

モデルに含まれる情報を確認する

提供されたファイルにソリッドジオメトリのみが含まれているか、使用可能な溶接定義、識別子、アセンブリメタデータも含まれているかを確認します。部品間の目に見える交差点は、必ずしも必要な溶接であるとは限りません。一部のエッジは意図的に溶接されていない場合があり、断続的な溶接が必要な場合や、別の図面でのみ指定された終端詳細がある場合もあります。デジタルモデルと管理された製造ドキュメントを照合します。

ジオメトリをインポート、変換、または簡略化するときに溶接の同一性を保持します。ファイル形式を変更すると、エンティティ名が変更されたり、曲線が異なるセグメントに分割されたりすることがあります。プロジェクトでは、意図した溶接が図面要件および検査記録とどのように関連付けられるかを指定する必要があります。そうしないと、再生成されたパスは正しく見えても、その完了履歴が同じスコープを参照しなくなる可能性があります。

ABB は、CAD で定義された溶接位置からロボットの位置を作成する、ジオメトリベースのオフラインアーク溶接プログラミングについて説明しています。 [1] これはテクノロジーカテゴリの外部例であり、ABB ソフトウェアが TitanWeld 海洋プロジェクトにインストールされていることを示す裏付け資料ではありません。これを使用して、正確なデモンストレーション要求を組み立てます。選択した形状が、アプローチと出発の動きを含め、どのように識別された溶接タスクになるかを示します。

座標関係を明示的に確立する

プロジェクトで使用される座標フレームを特定します: マシンまたはセル、ロボットベース、該当する場合は外部軸、ツール、センサー、治具、およびワーク。レビューでは内部実装の詳細をすべてオペレーターに公開する必要はありませんが、エンジニアリング記録によって重要な関係が追跡可能になる必要があります。間違ったフレームにローカル補正を適用すると、間違った方向への動きが発生する可能性があります。

位置合わせに使用される機能と、それらが観察される条件を定義します。 補剛材を繰り返すと同様の外観のジオメトリが作成される場合も含め、アセンブリの意図された方向を区別する必要があります。プロジェクトでは、間違ったアセンブリリビジョンがロードされた場合、部品が反転された場合、または参照フィーチャーが妨げられた場合に何が起こるかを説明する必要があります。間違った特徴が一致した場合、数値フィッティング誤差が低いだけでは十分ではありません。

位置合わせの計算に使った特徴だけでなく、溶接範囲に関係する位置でも位置合わせを検証します。これは技術的な確認方法の提案であり、特定のアルゴリズムの規定ではありません。単純な配置補正で部品を十分に表現できるか、局所的なばらつきに別の評価が必要かを把握するのに役立ちます。位置合わせの結果と、その後の局所的な溶接線補正は、記録上で区別できるようにしてください。

監視する必要がある機能によって溶接線検出を選択します

提案されたセンシング方法が何を直接測定するのか、またその測定を目的の溶接線と結び付ける仮定は何なのかを尋ねます。検出されたプレートのエッジ、接触イベント、または光学プロファイルは有用な情報を提供しますが、その解釈は接合部と表面の状態によって異なります。調査には、実際の鋲、局所的な障害物、および生産引き渡し時に予想される表面を含める必要があります。

Fronius の支援システムのドキュメントでは、溶接前の溶接線位置決め機能と追跡機能を区別し、そのオプションの中のワイヤベースのセンシングについて説明しています。 [2] これらの例は、一般的なフレーズの自動検知では不十分な理由を示しています。これらは、これらの独自のオプションが TitanWeld システムに含まれていること、または 1 つの方法がすべての造船接合部に適切であることを意味するものではありません。

速度を最適化する前に、失敗の結果を定義します。エッジの欠落、一貫性のない結果、または許容入力範囲外の測定は、文書化された処分につながるはずです。システムは、承認された設計に応じて、別の観察またはオペレーターのレビューを要求する場合があります。センサーの結果が不都合な場合は常に、公称 CAD ラインを単純に結合する文書化されていないフォールバックを避けてください。

追跡とプロセス変更の許可を区別する

トラッキングは、ツールと移動中に観察される接合部との関係に対処します。電流、電圧、移動速度、溶着または溶接サイズに対する無制限の変更を自動的に許可するわけではありません。いかなる適応も、選択されたプロセス命令と検証されたシステム動作の範囲内にとどまる必要があります。プロジェクトでは、どの変数が変化する可能性があるのか​​、なぜ変化するのか、どのような制限が保留を引き起こすのかを示す必要があります。

TWI では、検索、追跡、および適応溶接のための入力としての幾何学的センサーについて説明し、溶接環境からの干渉について言及しています。 [3] したがって、きれいな照明の下での溶接前のデモンストレーションは、工程内パフォーマンスの裏付け資料としては不完全です。トラッキングが提案されている場合は、開発トライアルで表された実際のアーク、ヒューム、スパッタ状態、およびツールの配置を使用してその動作を検査します。

追跡記録はわかりやすいものにしてください。有用な裏付け資料は、溶接線、測定または推測された修正、許容限界、および有効なデータの中断または損失を特定します。場所、単位、または明示された意味のない密集したグラフは、実際的な受入れの決定をサポートすることはできません。同様に、成功したパストレースは、合意された品質計画に基づく完成した溶接の検査に代わるものではありません。

コーナー、タック、中断されたジオメトリを管理

長くて真っ直ぐなすみ肉溶接は、センシングの問題の一部にすぎません。タック、回し溶接、または近くのブラケットでは、観察される特徴が突然変化する場合があります。プロジェクトでは、 溶接マップ内のこれらの領域を特定し、選択した方法が実際の溶接線の遷移と無関係なフィーチャをどのように区別するかを示す必要があります。詳細を個別に処理する必要がある場合は、プログラムとオペレーターの指示でその境界を保持してください。

追跡補正が最後の有効な観測を超えて安全に継続できると想定しないでください。インテグレータおよび溶接エンジニアと協力して、紛失またはあいまいなデータに対する許可された対応を確立します。適切なアクションは、検証された方法、ツールのアクセス、および接合部の要件によって異なります。この記事では、普遍的な追跡ウィンドウ、修正制限、またはブラインドトラベル許容量を提供しません。

代表的な困難なフィーチャをテストピースから削除するのではなく、デモンストレーション中に使用します。どの詳細が自動的に完了するか、どの詳細が別個の測定を必要とするか、および提案された自動範囲から除外されたままになるかを記録します。これにより、最も簡単な連続した溶接線の長さから導き出される単一のパーセンテージよりも、カバレッジの結果がより有用になります。

モデル、レシピ、キャリブレーションを一緒に制御

生産操作では、図面のリビジョン、インポートされたモデルのリビジョン、生成されたパスのリビジョン、および溶接レシピの参照を特定する必要があります。プロジェクトの構成メソッドを通じて、関連するツールとセンサーのキャリブレーション状態を追加します。目的は、システムが溶接していると信じていたものと、その信念がどのように動作およびプロセスコマンドに変換されたかを再構築することです。

どのような変更がレビューをトリガーするかを定義します。 トーチネックの交換、センサーブラケットの移動、外部軸の整備、または治具データムの変更は、幾何学的関係に影響を与える可能性があります。ファイルの更新は、溶接線のアイデンティティやパスの範囲に影響を与える可能性があります。応答は、ロボットプログラムファイルがたまたま同じ名前を保持しているかどうかだけではなく、変更された関係に基づく必要があります。

代表者が承認した介入後の実際の回復テストを含めます。オペレーターが必要なセットアップを復元し、指​​定されたチェックを実行して、正しい残りの作業を選択できることを確認します。これは、中断されたアセンブリが検査または修理のために移動された場合に特に関係します。保存されたジョブ番号は、以前のワーク関係がまだ有効であることを保証できません。

意図的なテストケースでチェーンを検証する

正しいモデルと配置、許容される配置のバリエーション、局所的な接合部のバリエーション、障害のある参照、あいまいな溶接線フィーチャー、および制御された中断などの情報チェーンに従うテストマトリックスを構築します。プロジェクトで合意された安全性およびプロセス開発方法の範囲内でケースを選択します。それぞれのケースについて、試験を実施する前に予想される検出と処分を述べてください。

識別、位置合わせ、溶接線検出、使用する場合の追従、溶接完了、最終受入れについて、それぞれ結果を記録します。これにより、一つの工程の成功がワークフロー全体の成功として報告されることを防ぎます。また、不具合に適した対応を取れます。組立品の選択が誤っている場合と、溶接線位置は正しいのに形成された溶接が不合格となる場合では、必要な対処が異なります。

完全なサイクルの一部として、これらのチェックに必要な時間を測定します。より広範なセンシングにより、サイクル時間を延長しながら信頼性が向上する可能性があります。上流の位置が改善されると、センシングの作業負荷が軽減される可能性があります。購入者は、代表的なトライアルでこれらのトレードオフを確認する必要があります。高速公称パスジェネレーターは、モデルからワークへの完全なプロセスが必要な生産リズムで受入れられたアセンブリを生産する場合にのみ役立ちます。

一つの実際の溶接を工程全体で追える裏付け資料を求める

効果的なデモンストレーションは、モデルのインポート、 位置合わせ、ローカル観察、ツールの移動、および検査記録を通じて、図面要件から特定された 1 つの溶接を追跡します。通常の溶接線と要求の厳しいディテールについては、このトレースを繰り返します。結果として得られる裏付け資料は、オートメーションチームとヤードの生産および品質部門の両方にとって理解可能です。

サプライヤーには、提案された機能、実証された機能、および除外条件を個別にラベル付けするよう要求します。センシング機能が選択したサードパーティ製コンポーネントに属している場合は、メーカー全体の機能記述をセル仕様に移すのではなく、実際のオプション、統合、およびトライアルの裏付け資料を検証してください。テストされた物理構成とソフトウェア構成は、主張されている内容と一致する必要があります。

モデルに基づく溶接は、実際の接合部の制御を維持しながら繰り返しの準備を減らす場合に役立ちます。最も強力な提案により、その関係が観察可能になり、回復可能になります。 4 つの責任すべてをインテリジェンスという言葉に詰め込むことなく、モデルが意図を提供する場所、測定が実際の位置を提供する場所、プロセス指示が溶接を制約する場所、検査が合否を判断する場所を示します。

プロジェクト検討チェックリスト

• モデルのリビジョン、溶接のアイデンティティ、およびエクスポートで利用可能な情報を確認します。
• 公称形状と実際のアセンブリの関係を確認します。
• 個別の位置合わせ、最初の接合箇所の発見、プロセスの追跡と検査。
• 観測の欠落、形状の変更、作業の中断に対する対応を定義します。
• 代表的な溶接を図面要件から検査記録まで追跡します。