Hitsauksen konenäköpohjainen. laadunvarmistus konepajasovelluksissa. TkT IWE KTM Anna Fellman / Weldcon (tmi)

Transkriptio

1 Hitsauksen konenäköpohjainen on-line laadunvarmistus konepajasovelluksissa TkT IWE KTM Anna Fellman / Weldcon (tmi)

2 Weldcon (tmi) lyhyesti Asiantuntija-palvelua tarjoava yritys Toiminut vuodesta 2008 lähtien Päämarkkina Suomen metalli- ja konepajateollisuus, referenssejä mm. Valmet, Rautaruukki/SSAB, Outotec, Sandvik, Hydroline, OSTP Selvittää ratkaisuja, joilla voidaan kehittää tuotannon valmistusprosesseja, pääosaaminen laser- ja laserhybridihitsauksessa Hitsattavuusselvityksiä yhdessä kumppaneiden kanssa Investointiratkaisut ja niiden kannattavuuden selvitykset Tuotannon ylösajo ja koulutukset Suunnitteluratkaisujen ideointi Hitsauksen laadunvarmistuksen toteuttaminen Lasertyöturvallisuusselvitykset Muutostilanteiden huomiointi johtamisessa -sparraus

3 Hitsauksen on-line laadunvarmistus Miksi? Hitsin laadun dokumentaatio; jäljitettävyys Etenkin kriittisissä komponenteissa voi olla vaatimus Automatisoidun hitsauksen nopeuden täysi hyödynnettävyys Laadunvarmistuksesta ei tule pullonkaulaa Hitsaustuotannon laadun seuranta Turvallinen tapa seurata laatua Eri käyttäjä- ja sidosryhmät voivat olla kiinnostuneita Hitsauskaluston käytön seuranta

4 Hitsauksen on-line laadunvarmistus - Historiaa Draiverina ollut autoteollisuus 1990-luvun lopun luvun alusta lähtien Useimmiten laserhitsauksen seurantaa Suuret sarjakoot, vähän variaatioita peruskomponenteissa Turvateknisten komponenttien laadunhallinta ja jäljitettävyys Tuotantoketjun seuranta Hitsien tarkastus manuaalisesti olisi aikaa vievää ja yksitoikkoista Viimeaikoina alettu käyttää myös kaarihitsauspuolella, etenkin parametrien rekisteröintiin mutta myös hitsin ulkoisen laadun tarkastukseen (korvaa NDT:tä) ja dokumentointiin.

5 Hitsauksen on-line laadunvarmistus yleisesti inprocess preprocess postprocess Ennen prosessia: - Levyreunojen asema toisiinsa nähden / ilmarako - Työkalupisteen asema / railo Prosessin aikana: - Tunkeuman syvyys / läpitunkeumahitsaus - Poikkipinta-ala - Reiät - Hitsin epäjatkuvuus - Railon asema - Huokoisuus - Roiskeisuus Prosessin jälkeen: - Halkeamat - Reiät - Reunahaavat - Vajaa hitsi Kuva: Precitec

6 Hitsauksen on-line laadunvarmistus yleisesti Hitsausta edeltävä Railonseuranta Railotilavuuden mittaus Hitsauksen aikainen Fotodiodipohjainen mittaus Kamerapohjainen mittaus Hitsausparametrien tosiaikainen rekisteröinti Hitsauksen jälkeinen Hitsin pinnan muotojen mittaus Hitsauksen aikainen ja jälkeinen seuranta perustuu hyvästä hitsauksesta etukäteen määritettyyn referenssiin (millä välillä mittasignaalin oltava)

7 Hitsauksen laadunvarmistus ennen hitsausta Railonseuranta voi olla: Mekaanista Sähköistä Optista Suuret tarkkuusvaatimukset optinen railonseuranta Kuvat: Servorobot ja Precitec

8 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen aikana Fotodiodipohjaiset: Valittujen aallonpituusalueiden seuranta Kuvat: Precitec ja Plasmo

9 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen aikana Kamerapohjaiset: Prosessia tarkastellaan CMOS-kameralla: Laserhitsauksessa mahdollista työstöoptiikan kautta koaksiaalisesti Hitsausprosessin sivusta Laser Beam Welding Head CCD-/CMOS Camera Weld Seam Specimen Melt Pool Keyhole

10 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen aikana Kamerapohjaiset: Prosessia tarkastellaan CMOS-kameralla: Hitsialueesta voidaan valita kiinnostavia alueita Alueen pikseleiden kirkkautta tarkastellaan muodostetaan signaalikäyriä, joita verrataan referenssiin Ylä- ja alarajojen määritys referenssihitsien avulla Tarkkaillaan sulan pituutta ja leveyttä avaimenreiän pituutta ja leveyttä hitsialuetta avaimenreiän asema sulaan nähden...

11 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen aikana Esimerkki: Limiliitoksen monitorointi Prometecin PD2000:lla

12 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen aikana Tamperelainen Cavitar on kehittänyt yli 10 vuotta erinäisiä kuvausratkaisuja, mm. hitsausprosessin tarkastelua ja suojakaasuvirtausten tutkimista ndex=11

13 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen aikana Cavitarin Welding camera on hyvin kompakti ja liitettävissä hitsauspään yhteyteen. Hitsausprosessi nähdään äärimmäisen selkeästi: kehityksen tai laadunvalvonnan työkalu Kuvauslaitetta on tarkoitus kehittää edelleen konenäköpohjaiseksi (piirteiden havainnointi ja seuranta) ja tähän kehitykseen pääsee mukaan.

14 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen aikana Kamerapohjaisella hitsauksen aikaisella tarkkailulla havaitaan: Hitsin oikea paikka eihän ole liitosvirheen vaaraa? Vaihtelut tehossa tai polttopisteen asemassa riittävä tunkeuma? Hitsisulan geometria epätasaisuuksia, huonoa liittymää, reunahaavaa, pinnan vajausta, roiskeisuutta, huokoisuus pinnalla, reikien syntyminen? Railon laatuvaihtelut, kiinnityksen / silloituksen pettäminen Kuva: Precitec

15 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen jälkeen Hitsin pinnan muotojen mittaus: laserjuova heijastetaan pintaan, valaistaan ja kuvataan CMOS-kameralla. Kuvista saadusta datasta muodostetaan käyrä pinnan topografiasta. Kuva: Precitec

16 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen jälkeen Precitec WeldMaster Inspectilla havaitaan min. 0,1 mm kokoisia virheitä vielä nopeudella 10 m/min. Kuva: Precitec

17 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen jälkeen Plasmon ProfileObserverilla havaitaan min. 0,001 mm kokoisia virheitä (hitailla nopeuksilla). Tarkastusnopeudet 30 m/min asti. Kuvat: Plasmo

18 Hitsauksen laadunvarmistus hitsauksen jälkeen ServoRobot markkinoi erikseen kaarihitsien tarkastukseen tarkoitettua pintatarkastuslaitetta. Kuvat: ServoRobot

19 Hitsauksen on-line laadunvarmistuksen mahdollisuudet Havaitaan prosessin muutokset jo ennen kuin ne aiheuttavat laatupoikkeamia Säädetään prosessin parametrit takaisin kohdalleen Parannetaan kiinnityksiä tai muita asetuksia Havaitaan mahdolliset laiteongelmat ja voidaan korjata tilanne heti Puututaan laatuongelmiin heti niiden syntyessä Virheellinen kappale ei etene tuotantoketjussa eteenpäin Voidaan vähentää muilla tavoin tehtävää hitsin tarkastusta Työntekijät voivat tehdä mielekkäämpiä tehtäviä Inhimilliset virheet vähenevät Kalliiden ND-testausten väheneminen? Hitsin laatu tulee kiistattomasti dokumentoiduksi ja tiedostoihin voidaan palata pitkänkin ajan päästä, mikäli on tarvetta.

20 Taulukko: Prometec Sovelluksia

21 Sovelluksia Industrie 4.0-kelvollinen on-line laadunvarmistus ja laserhitsaus Outotec Turulan katodilevyjen laserhitsauslinja toimii hyvin pitkälti kaavion mukaisesti. Kuva: Outotec Turula

22 Kiitos mielenkiinnostanne! Yhteydenotot: Anna Fellman Weldcon (tmi) Puhelin Sähköposti