자율 용접 솔루션:전문가 비교 및 통찰력

GarLine 및 SharpTrack ― '자율 용접'을 위한 최첨단 솔기 추적 솔루션

제조는 점점 더 자동화되고 사용하기 쉬운 솔루션이 점점 더 요구되고 있습니다. 용접 부문에서는 자격을 갖춘 용접 인력이 부족하기 때문에 자동화 및 로봇 용접 솔루션에 대한 수요가 높으며 동시에 제조업체와 제작업체에게는 더욱 비용 효율적이 되고 있습니다.  기존의 많은 용접 솔루션은 "반자동"으로 간주될 수 있지만 이러한 솔루션에는 지속적인 작업자 상호 작용이 필요하고 용접 설정에 오랜 시간이 필요하며 고도로 훈련된 작업자가 필요합니다. 완전 자동화된 로봇 용접은 "자동 용접"이라고 할 수 있습니다.  그러나 운영자 상호 작용이 거의 필요하지 않고 설정 작업이 크게 단순화된 경우 이 솔루션을 "자율"이라고 부를 수 있습니다.  그러나 최소한의 운영자 활동으로 자율성을 달성하는 것은 어렵습니다.  로봇 용접 솔루션은 언제든지 최적의 용접 전략을 실행하기 위해 적절한 통합 지능을 갖춘 센서 찾기/레이저 심 추적 등 진정한 자율 또는 무인화를 위한 프로세스 개선이 필요합니다.

자동 또는 반자동 용접에 사용할 수 있는 기술

2022년 3월 31일 Motoman.com 웹사이트에 게시된 기사에서 Joshua Leath는 자동 용접을 위한 다양한 옵션에 대한 가이드를 제공했습니다.  그는 터치 감지, 전선 감지, 관통형 감지, 레이저 포인트 감지, 레이저 프로파일 감지라는 다섯 가지 일반 범주를 식별했습니다.  그는 또한 솔기 찾기와 솔기 추적 사이의 자동화된 작업을 나누었습니다:

심 찾기와 솔기 추적

"심 찾기와 솔기 추적의 차이점은 무엇입니까?" 및 "이음새 찾기와 이음새 추적을 언제 사용해야 하는지 어떻게 알 수 있나요?" 이는 당사의 로봇 용접 전문가가 자주 묻는 일반적인 질문입니다. 이를 염두에 두고 로봇 용접 공정 진행 방법을 결정할 때 고려해야 할 몇 가지 사항은 다음과 같습니다.

심 찾기

용접이 시작되기 전에 로봇이 용접 접합부를 정확하게 찾으려면 고속 심 찾기 또는 접합부 찾기가 권장됩니다. 작업물에는 필연적으로 일정 범위의 변형이 있지만, 목표는 사양에 맞는 부품 및 고정 장치로 이러한 변형을 최소화하고 접합 이음새에 대한 용접 와이어 폭의 절반 이내가 되도록 하는 것입니다. 이 프로세스는 다양한 기술을 통해 여러 가지 방법으로 수행될 수 있으며 로봇이 용접 접합부를 찾을 수 있습니다. 일반적으로 부품에서 두 개 이상의 알려진 지점을 찾아 이음새를 발견하면 로봇이 프로그램 경로를 이동하여 용접을 완료합니다. 필요한 솔기 찾기 유형은 예상 사이클 시간과 조인트 유형이라는 두 가지 기본 요소에 따라 결정됩니다. 이음새 찾기는 가장 널리 사용되는 용접 기능 중 하나이며 다음과 같은 접촉 및 비접촉 옵션을 통해 수행되는 경우가 많습니다.

터치 감지  – 간단한 조인트와 기하학적 구조로 부품의 방향을 찾는 데 이상적인 이 방법은 "와이어 터치"라고도 알려져 있으며 토치 끝에서 용접 와이어를 물리적으로 터치하여 용접할 부품의 전도성 표면을 감지합니다. 로봇의 느린 속도와 최종 터치는 와이어를 통해 공급되는 낮은 전압으로 회로를 완성합니다. 일부 시나리오에서는 토치 노즐을 사용하여 이 작업을 수행할 수도 있습니다. 자동화용으로 설계된 용접 전원 공급 장치에 내장된 기능을 통해 완성된 Yaskawa의 Touch Sense 패키지와 같은 시스템은 저속 검색 중에 저전압 회로를 사용하여 용접 접합의 최적 위치를 결정합니다.

와이어 감지  – 토치의 와이어가 부품과 촉각적으로 접촉하는 터치 감지와 유사하게 이 옵션은 토치의 서보 모터를 사용하여 로봇이 부품을 가로질러 이동하는 동안 와이어를 빠르게 위아래로 움직입니다. 이를 통해 랩 조인트의 위치를 쉽게 찾을 수 있으며 재료 높이 및 간격과 같은 항목을 측정할 수 있습니다.

레이저 포인트 감지  – 터치 감지보다 2~5배 더 빠른 기본 레이저 도트 센서(용접 토치에 장착됨)를 사용하면 레이저가 발사되는 것과 거의 같은 속도로 부품의 위치와 방향을 캡처하여 빠르고 정확한 이음새 찾기를 제공합니다.

Garmo GarLine R 센서와 통합된 Fanuc

레이저 심 찾기(검색)  – 레이저 도트 센서를 통해 단일 스캔으로 더 많은 특성을 포착할 수 있는 Yaskawa의 MotoEye™ SF와 같은 프로파일 레이저 인터페이스(소프트웨어 옵션)를 활용하면 매우 빠른 관절 측정이 가능합니다. FANUC America Corporation은 R901 SW 옵션이라는 유사한 기능을 제공합니다. 이 솔루션은 용접이 시작되기 전에 필요한 측정값/관절 간격 데이터를 로봇에 제공하기 위해 3D 다중 레이저 범위 이미징 광학을 사용하는 감지 장치와 잘 작동합니다.

장점:

• 모든 조명에서 다양한 재료로 작업
• 매크로 작업으로 쉽게 가르칠 수 있음
• 관절 간격 데이터 제공
• 긴 초점 거리; 호에서 멀리 마운트
• 2.5D를 찾습니다. 오프셋과 깊이
• 컴팩트하고 독립적입니다
• I/O 인터페이스는 이전 컨트롤에 맞게 개조될 수 있습니다.

단점:

• 중간~고복잡도; 비전 시스템 교육 제안
• 부품/도구에 대한 액세스를 제한할 수 있음
• 40mm 또는 50mm FOV에서는 큰 오프셋을 찾기 위해 여러 번 검색해야 할 수 있습니다.

심 추적

종종 프로그래밍을 단순화하는 이 옵션은 혁신적인 기술을 사용하여 용접 프로세스 중에 로봇이 실시간으로 용접 위치를 추적하도록 합니다. 심 추적은 부품을 용접하는 동안 뒤틀림이 발생할 수 있는 응용 분야나 무거운 주조 부품에 널리 사용되며 일반적으로 다음 방법을 사용하여 수행됩니다.

아크형 솔기 추적  – Yaskawa의 ComArc LV(저전압)와 같은 관통형 아크 심 추적기는 부품마다 다르지만 길거나 곡선형 이음새가 있는 부품에 가장 적합하며 용접 전원 공급 장치 근처에 장착된 고체 센서를 활용하여 용접 시퀀스 중 아크 특성을 적극적으로 측정합니다. 이는 로봇의 학습 경로와 실제 솔기 경로 간의 차이를 결정합니다.

레이저 심 추적  – 가능한 가장 빠른 사이클 시간을 요구하는 다양한 이음새가 있는 재료에 권장되는 이 방법은 고성능 레이저와 고속 컨트롤러를 결합하여 부품이 용접되는 동안 실시간으로 이음새와 부품 위치를 찾습니다. 이는 작업장 환경에서 볼 수 있는 다품종, 소량 부품 생산에 이상적인 솔루션입니다. 또한 이 접근 방식은 반자동 또는 자동 용접 접근 방식보다 고정이 덜 필요합니다. 전용 프로그램은 부품이 이동하더라도 경로를 보정할 뿐만 아니라 이음매 위치 및 변화에 대한 용접 매개변수에 적응합니다.

장점:

• 얇은 게이지 랩 조인트를 안정적으로 추적
• 빠른 이동 속도 지원(>100 IPM)
• 추적 가능한 위빙 모션
• 추적은 용접 설정의 영향을 받지 않습니다.
• 조정된 모션 지원
• 이더넷 인터페이스 사용 가능
• 용접 아크에 대해 경화된 카메라
• 적응형 용접 기능; 속도 및 용접 설정

단점:

• 매우 복잡하고 때로는 (항상 그런 것은 아니지만) 높은 비용
• 비전 시스템 교육 필요
• 토치 장착 센서는 좁은 공간에 대한 공동 접근을 제한합니다.
• 추적 반경은 40-60mm로 제한됩니다.
• 엘

• 하나의 시스템에 두 개의 로봇으로 제한

GarLine 솔기 추적 및 솔기 찾기 레이저 프로파일 센서 사용의 이점

Mr. Leath의 상세한 분석을 보면 용접 자동화를 제공하는 방법에는 여러 가지가 있음을 알 수 있습니다.  그러나 많은 기술은 진정한 자율성이 부족합니다. 즉, 무인 작동, 적응형 제어 및 높은 사용 편의성을 의미합니다.  Leath 씨가 제안한 마지막 솔루션은 레이저 프로파일 솔기 추적/찾기였습니다.  용접을 수행하기 위한 로봇 경로를 정의하기 위해 이음새를 미리 예측하고 온보드 프로세서(GarLine 포함)를 통해 빠른 신호 처리 기능을 갖추고 측정된 너비 또는 깊이를 기반으로 필요한 용접을 즉시 조정할 수 있으므로 최고 수준의 자율성을 제공합니다.

스페인 사라고사의 Garmo Instruments는 다양한 용접 응용 분야와 광범위한 재료에 대한 견고성, 유연성 및 적응성을 갖춘 다양한 레이저 프로파일링 용접 심 센서 #GarLine을 개발했습니다.

용접 자율성이 제조업체에 어떻게 도움이 되는지 요약하면 다음과 같습니다.

개선된 근무 조건

GarLine 센서를 사용하면 작업자는 더 이상 용접 근처에서 작업할 필요가 없기 때문에 전통적인 건강 관련 및 인체공학적 용접 위험을 피하면서 보다 안전한 환경에서 작업할 수 있습니다.

단기 생산을 위한 빠른 전환

GarLine 센서는 Fanuc, ABB Robotics, #Universal Robotics(UR) 등을 포함한 다양한 브랜드 및 모델을 위해 개인용 컴퓨터에서 또는 로봇이나 코봇 티치 펜던트에 통합된 매우 사용자 친화적인 메뉴 기반 설정을 갖추고 있습니다.  이를 통해 작업자 교육이 단순화되고 부품 생산 변경에 따라 빠른 프로그램 변경이 가능해집니다.  GarLine은 혼합량이 많고 볼륨이 적은 작업장에 이상적인 솔루션이며, 다양한 메뉴 옵션과 고유한 용접 적응성을 통해 광범위한 부품 크기 및 모양에도 유용합니다.

풍부한 제품 품질

GarLine의 광학 정밀도와 자동 수정 기능은 매우 빠른 속도로 로봇에 전달됩니다. 따라서 GarLine 용접 솔루션은 더 나은 용접 품질, 더 빠른 용접, 더 낮은 비율의 불필요한 폐기물을 달성하고 그에 따라 재처리 및 생산 손실을 방지하여 더 짧은 시간에 완제품 비율을 높임으로써 제조업체에 이점을 제공합니다.

생산성 향상

"적을수록 좋다"라는 단순함은 용접 부문의 제조업체를 포함한 모든 비즈니스의 목표입니다. 기계 설정 및 부품 고정을 포함하여 생산에 투자되는 시간이 줄어들면서 여전히 높은 품질의 결과를 얻을 수 있어 전반적인 생산성(OEE)이 향상됩니다.

UR Cobot 설정 및 작동을 위한 GarLine C

GarLine 센서의 기능

강력한 센서

GarLine은 IP67 절연 등급을 능가하며 -20°C / 70°C 작동 범위에서 성공적으로 작동합니다. 이 디자인에는 TIG 용접 공정을 포함하여 최적의 EMI 절연을 보장하는 항공우주용 재료가 포함되어 있습니다.

스마트 전자제품

전자 장치는 전체 해상도에서 초당 42프레임의 속도로 이미지를 처리하는 4Gb RAM을 활용하는 4개의 병렬 프로세서로 구성됩니다. 또한 GarLine 센서에는 다양한 재료 표면 조건과 관련된 응용 분야에서 반사 문제를 해결하기 위해 센서 및 레이저 매개변수를 동적으로 적용하는 혁신적인 알고리즘이 포함되어 있습니다. 레이저 대역폭은 용접 아크에 의해 생성되는 빛 대역폭보다 훨씬 높습니다.

쉬운 유지관리

GarLine은 일회용 폴리카보네이트 보호 쉴드와 내부 Gorilla Glass 창을 갖추고 있습니다. 센서는 공냉식이며 추가 보호를 위해 센서 표면 전체에 에어 커튼 역할도 합니다. 매우 더운 환경을 위한 수냉식 옵션이 있습니다.  워터 쿨러는 ARC-Swiss 고정 방식으로 장착 플레이트에 통합되어 있습니다.  이 솔루션을 사용하면 필요한 경우 빠르고 쉽게 센서를 교체할 수 있습니다.

모든 유형의 자율 용접(코봇, 산업용 로봇 및 PLC 작동 기계)에 대해 GarLine 심 찾기 센서는 인터페이스가 추가 컴퓨터나 기타 특수 소프트웨어, 케이블 또는 추가 장치 없이 로봇 용접 시스템의 펜던트에 직접 표시되므로 플러그 앤 플레이 솔루션입니다.

솔기 추적 및 솔기 찾기 기능 외에도 GarLine 센서에는 자율 용접에 매우 요구되는 기타 매우 유용한 기능도 포함되어 있습니다.

GarLine 솔기 추적 및 레이저 센서 기능 검색

심 검색 :토치를 솔기쪽으로 이동시키기 위한 수정 사항을 실시간으로 미리 계산합니다. 센서는 용접 전에 용접 조인트의 올바른 티치 포인트를 찾아 부품 편차를 보상합니다.

위치 기능 :GarLine은 조각의 4개 지점을 스캔하여 모양을 캡처하여 평면에 배치합니다. 이 스캐닝 및 위치 확인 프로세스는 Touch Sense 기능만 사용할 때보다 10배 더 빠르게 수행됩니다. GarLine은 각각 3개의 축에서 회전과 평행 이동을 측정하여 총 6개의 솔기 위치를 계산합니다.

멀티패스 :다층 용접을 위한 간편한 프로그래밍 기능.

끝 감지 추적 :센서가 솔기 끝을 감지하고 용접을 중지합니다.

태그 사전 방지 구성 :센서를 직선으로 용접하고 조인트를 따라 사전 프로그래밍된 간격을 건너뛰도록 구성할 수 있습니다.

위빙 및 적응형 위빙 :Garline 센서의 "예측" 비전 덕분에 토치의 궤적이 이음새 너비에 맞춰 지그재그로 채워지는 간격을 보장합니다.

기둥 및 빔 솔루션

용접 시장의 요구 사항을 파악한 Garmo Instruments는 SharpTrack 솔루션이 포함된 올인원 간편 용접 키트도 개발하여 자율 용접 응용 분야를 위한 궁극적인 맞춤화되고 편리한 솔루션을 제공했습니다.

SharpTrack 시스템과 GarLine 센서를 이용한 손쉬운 용접 자동화

Garmo Instruments는 QUIRÓS INGENIERÍA Y AUTOMATIZACIÓN S.L과 협력하여 사용자에게 다음을 보장하는 플러그 앤 플레이 키트를 개발했습니다.

• 다양하고 유연한 PLC 프로그래밍 옵션에 액세스
• 애플리케이션 요구 사항에 맞게 SHARPtrack을 사용자 정의합니다(슬라이드 모델 선택, PLC 브랜드(현재 Siemens, Rockwell 및 Panasonic PLC 사용 가능), 드라이버, 케이블 길이 및 애플리케이션에 따른 맞춤형 인클로저 캐비닛 기능)
• 모든 용접 기능(용접 심 추적, 실시간 모니터링, 수동 슬라이드 이동, 실시간 오프셋 제어, 용접 속도 및 소스 관련 매개변수 구성)에 대한 펜던트 액세스

GarLine의 미리보기 기능은 정확한 실시간 솔기 추적과 용접 토치 궤적의 미세한 수정을 보장합니다. GarLine 센서는 사람의 눈에 감지할 수 없는 속도로 궤적 수정을 수행합니다. 이러한 정밀도는 완벽한 품질의 용접을 제공할 뿐만 아니라 최종 제품에서 깨끗한 인식 가치를 보장합니다.

SHARPtrack에는 이미 사전 정의되고 개인화 가능한 프로그래밍이 포함되어 있어 용접 자동화를 플러그 앤 플레이로 전환합니다. 설치가 간단하고 광범위한 프로그래밍이 필요하지 않습니다.

용접 애플리케이션을 업그레이드할 생각이 있으신가요?

GarLine 센서 및 SharpTrack 시스템에 대한 자세한 내용은 Garmo Instruments 팀에 문의하세요.

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