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Wednesday, September 16, 2015, Saal Kiew 11:45 AM Sensorik - Nahtverfolgung |
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Datenerfassung und -analyse zur Prozessüberwachung und -regelung von MSG-Lichtbogenverfahren |
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Cagtay Fabry* / BAM
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland Andreas Pittner / Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland Michael Rethmeier/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland |
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Der Einsatz moderner Lasersensorik beim robotergeführten Lichtbogenschweißen ermöglicht neben klassischen Anwendungen wie der Nahtführung auch weiterreichende Möglichkeiten zur detaillierten Qualitätssicherung und Entwicklung automatisierter, geregelter Prozessabläufe. Notwendig hierfür sind jedoch flexible, rechenstarke und schnittstellenoffene Steuerungssysteme in Zusammenarbeit mit intelligenten Datenbankkonzepten. Der Beitrag stellt am Beispiel eines für das adaptive MSG-Engspaltschweißung im Dickblech-Bereich entwickelten Versuchsstandes ein Automatisierungskonzept zur Vernetzung bestehender kommerziell verfügbarer Anlagenteile über ein zentrales echtzeitfähiges Steuerungssystem vor. Der Fokus liegt auf der Eignung für Aufgaben im Bereich der Qualitätssicherung sowie Entwicklung leistungsfähiger Algorithmen zur Prozessregelung. PC-based control auf Grundlage des EtherCAT-Netzwerkprotokolls bietet eine anpassungsfähige und kostengünstige Möglichkeit zur Einbindung bereits vorhandener Hardware wie Schweißstromquellen sowie Roboter- und Brennersteuerung zusammen mit umfassender Prozesssensorik, die unter anderem Laserscanner, Strom-/Spannungsmessung, Temperaturmessung und Kamerasysteme vereint. Die sich daraus ergebene Vielzahl von Mess- und Steuergrößen, deren Auswertung auch vor dem Hintergrund neuer hochdynamischer Lichtbogenprozesse immer mehr an Bedeutung gewinnt, stellen vor allem in Verbindung mit präzisen und hochfrequenten Messgeräten höchste Anforderungen an die Datenverarbeitung sowohl in Echtzeit als auch nach dem Prozess. Zugleich sichert die Integration aller gängigen Automatisierungsstandards einfache Inbetriebnahme und einen stabilen Betriebsablauf. Durch die automatisierte Datenerfassung in einer übergelagerten Datenbank stehen die Messungen sämtlicher Schweißvorgänge jederzeit zur Entwicklung neuer Abläufe und Regler oder zur Verbesserung bestehender Algorithmen zur Verfügung. Grundlage hierfür ist der sukzessive Aufbau von Prozesswissen in Form von komplexen Regressionsmodellen. Darüber hinaus sind sowohl die Datenbank als auch der Steuerrechner einfach in Cloudanwendungen oder vergleichbare Industrie 4.0-Projekte integrierbar. Als Applikationsbeispiel wird die Entwicklung eines Lichtbogensensors, wie er beispielsweise beim Engspaltschweißen verwendet wird, mit Durchführung automatisierter Versuchsabläufe und unterstützt durch Lasersensorik auf Basis nichtlinearer Regressionsmodelle präsentiert und diskutiert. Der Vorteil dieses Verfahren liegt dabei in der direkten Korrelation der Messwerte zu realen physikalischen Systemgrößen und der schnellen Adaption auf unterschiedliche Schweißparameter und -prozesse. |