Автоматический лазерный захват геометрии для конечно-элементного анализа сварных швов

Краткое содержание

Описан процесс получения метрологии сварных швов в режиме, близком к реальному времени, и автоматической подготовки полученной геометрии для анализа методом конечных элементов.

Аннотация

Сварка плавлением для производства с высокой добавленной стоимостью требует строгого контроля процесса деформации детали и определения уровней остаточного напряжения, передаваемого готовой детали. Этот процесс зависит от контроля множества параметров, при этом основное внимание уделяется обеспечению адекватного сплавления исходного материала и расходных материалов. Высокие температурные градиенты, которые придаются во время процесса, могут привести к значительным искажениям, если их не контролировать, и к высоким уровням остаточного напряжения, если компонент полностью ограничен. Анализ методом конечных элементов обычно применяется в процессах сварки плавлением для прогнозирования деформаций. Однако в этих моделях почти исключительно используется идеализированная или упрощенная геометрия, определенная до начала процесса, которая может быть нерепрезентативной для конечного компонента. Описан протокол для захвата истинной формы наплавки одного сварного шва в единой системе координат с помощью системы лазерного сканирования и преобразования этой захваченной геометрии в форму, которая может быть немедленно включена в анализ методом конечных элементов. Это позволяет быстро заполнить конечно-элементную модель геометрией, представляющей истинное осаждение, с ограниченным вводом данных пользователем.

Введение

Сварка плавлением используется для прочного склеивания металлических компонентов путем локального плавления исходных и присадочных материалов. Эти наполнительные материалы бывают в виде проволоки или прутка. Источник^тепла, влияющий на это плавление, может варьироваться1, но во всех случаях и родитель, и наполнитель подвергаются воздействию высоких температур и градиентов. Эти тепловые колебания могут привести к значительным деформациям, изменению свойств материала и вызвать остаточные напряжения внутри детали как в процессе сварки, так и во время охлаждения. Поскольку эти побочные эффекты могут быть чрезвычайно вредными для срока службы или жизнеспособности дорогостоящих компонентов, сварочные процессы часто моделируются методом конечных элементов (КЭ) для определения термической истории, деформаций и остаточного напряжения². В таких моделях обычно используется упрощенная или идеализированная геометрия сварного шва и основного материала, которая определяется до начала сварки, а не геометрия, основанная на полном 3D-нанесении, включая места начала и окончания сварки. Воспроизводимая многопроходная сварка может быть достигнута с помощью автоматизированных систем, в которых сварочная горелка управляется роботизированной рукой. Следует отметить, что некоторые аппараты, используемые для автоматизированной дуговой сварки, также могут быть использованы для аддитивного производства с прямым энергетическим напылением, которое известно как направленная дуга с напылением энергии (DED-Arc) или аддитивное производство с проволочной дугой³ (WAAM). Те же подходы к прогностическому моделированию, как правило, используются и для WAAM, как и для присоединения⁴.

WAAM может производить 3D-компоненты в форме, близкой к чистой, путем выборочного комбинирования множества слоев наплавленного материала. В прошлом WAAM использовался для создания стен и других геометрических форм⁵, труб⁶, а также компонентов с более сложной топологией, таких как лопасти турбины⁷. Из-за увеличенного количества термических циклов по сравнению с соединением и увеличения наплавленного материала, деформация таких компонентов WAAM может стать значительной. Таким образом, точность любой модели КЭ, реализованной с учетом этого процесса, может быть снижена из-за идеализированной или предполагаемой геометрии печати. Деформация подложки может быть ограничена во время осаждения за счет усиленного механического сдерживания. Однако это также повысит уровень остаточного напряжения в конечном компоненте, что также нежелательно.

Традиционно, контроль геометрии после сварки может быть выполнен вручную с помощью инструментов^{для контроля 8} или путем поперечного сечения наплавки и подложки для выявления профиля сварного шва, включая наплавленный материал, область расплавления исходного материала и зоны термического влияния⁹. Инструменты ручного геометрического контроля, хотя и хороши для предоставления информации о масштабах осаждения, требуют от оператора прерывания автоматизированной процедуры для проведения любых измерений и расшифровки любых полученных данных. Аналогичным образом, поперечное сечение обеспечивает очень точное представление сварного шва, но является разрушающим и требует нескольких этапов подготовки, которые должны выполняться снаружи производственных площадок. Оба подхода предоставляют информацию о профиле валика только в определенных измеряемых местах, которые для поперечного сечения могут быть одним профилем. В отличие от них, лазерные сканеры имеют преимущество в том, что они быстро оценивают профиль сварного шва без необходимости извлечения образца из сварочной ячейки и обладают потенциалом для захвата всего наплавки с высоким разрешением. Контроль реальной геометрии шва во время сварки с помощью лазерных систем используется ^10,11 во многом так же, как он обычно используется при обработке металлов^{давлением 12}. Лазерные системы также использовались для захвата геометрии WAAM¹⁰. Тем не менее, конкретные шаги, предпринятые для обработки этих данных для включения или сравнения с анализом КЭ, не были хорошо описаны. В настоящей работе представлен новый протокол использования автоматизированного лазерного сканера для мониторинга эволюции геометрии сварного шва между проходами наплавки и интеграции записанной геометрии для обновления анализа методом конечных элементов (FEA), как это реализовано в коммерческом пакете ABAQUS. Возможность автоматического захвата сварного шва на месте и преобразования сварного шва во входную геометрию КЭ с ограниченным вводом данных пользователем является шагом на пути к интеллектуальному производству.

Захват геометрии, используемый в настоящей работе, представляет собой полное сканирование сварного шва, облегченное тем, что сканер интегрирован с роботизированной рукой с шестью степенями свободы, которая отличается и отделена от роботизированной руки, управляющей наплавкой. Это представляет собой отход от предыдущей реализации систем лазерного сканирования, которые были разработаны для зондирования геометрии в определенных местах, либо с помощью ручных средств¹³, фиксированных, но ограниченных объемом стадии^{образца 10,11}, либо где лазерный сканер прикреплен к той же роботизированной руке, что и сварочная горелка⁸. Настоящий подход позволяет получить полную геометрию сварного шва независимо от места наплавки в ячейке, в системе координат сварочной ячейки, без необходимости использования специализированных приспособлений или сложных алгоритмов.

Захваченная геометрия затем может быть использована для прогнозирования важных факторов, таких как динамика температуры во время осаждения. В сочетании с подходящими данными термопары также могут быть смоделированы деформации и остаточные напряжения, которые примыкают к настоящей работе. Это может улучшить производство, позволяя быстро моделировать процесс сварки в реальных условиях. Автоматизированный характер захвата геометрии позволяет связать параметры сварки с результирующей геометрией. Это, в свою очередь, может быть использовано для разработки улучшенного управления технологическим процессом и планирования траекторий. В настоящее время ручная сварка зависит от умения оператора контролировать производительность. Роботизированная сварка обеспечивает согласованность, но ограничивает возможности принятия решений на лету. Захват профиля шва между проходами позволит при необходимости изменить программирование следующего прохода шва, а в сочетании с моделированием процесса может повысить производительность, свойства материала и срок службы деталей. Настоящий протокол иллюстрируется одним примером случая с бусинами на пластине, чтобы продемонстрировать разработанный рабочий процесс.

Настройка сварочной ячейки и используемого оборудования
Рассматриваемая сварочная ячейка состоит из роботизированных рук с необходимыми приспособлениями для проведения сварки (называемых сварочными роботами) и лазерного сканирования (называемых сканирующими роботами). Предметная ячейка показана на рисунке 1. Этими роботами можно управлять с помощью программного интерфейса, который понимает KUKA Robot Language (KRL)¹⁴, функциональный язык программирования, который дает роботу необходимые инструкции, которые интерпретируются роботами как совместные и двигательные движения. Сварочная система работает в режиме переноса холодного металла (CMT) и оснащена TouchSense, формой электронного поиска точек. В качестве расходного материала использовалась стальная проволока Г3Си-120н диаметром 1,2 мм в присутствии газовой смеси аргон/углекислый газ (80/20%). В качестве подложки использовалась пластина из низкоуглеродистой стали G43, которая крепилась с помощью зажимов. Нанесенное осаждение представляло собой нанесение бусины на пластину с параметрами, приведенными в таблице 1. Эта комбинация параметров сварки была выбрана потому, что было известно, что она позволяет создать промышленно репрезентативную наплавку. Используемый лазерный сканер способен сканировать линию из 2048 точек одновременно, которая использовалась для сбора данных с частотой 100 Гц. Кроме того, для определения размеров калибровочного компонента была использована координатно-измерительная машина (КИМ).

Метрологические данные, полученные с помощью лазерных сканеров, требуют калибровки. Необходимость калибровки становится еще более важной, когда сканер необходимо перемещать для захвата большой области с перекрывающимися сканами. Если бы лазерный сканер был наклонен относительно подложки или движение не было плавным, результирующая геометрия имела бы искажения, как показано на рисунке 2. Кроме того, сканер записывает только информацию для света, который возвращается к датчику; Поэтому при сварке, которая создает неоднородную, изогнутую поверхность с высокой отражающей способностью по мере затвердевания ванны расплава, большая часть пространственной информации может быть потеряна. Поэтому для повышения вероятности того, что записываемая форма представляет собой истинную форму шва, требуется некоторый уровень подгонки кривой. В простейшем случае форма одного сварного шва может быть хорошо аппроксимирована параболой¹⁵. Этот подход был использован Hu et al. с системами лазерного сканирования для расчета наложения^{швов 13}. В следующем протоколе будет использован этот метод подгонки к примеру одного шва для создания цифрового представления в выбранном корпусе КЭ.

Протокол

Предполагается, что оба робота были активированы и прошли любую диагностику для подтверждения соответствия позиционированию, такую как испытания тормозов, и были размещены.

1. Выполните калибровку

ПРИМЕЧАНИЕ: Прежде чем использовать лазерный сканер, его необходимо откалибровать, чтобы убедиться, что расстояния, которые он воспринимает, являются репрезентативными для истинных расстояний. По умолчанию это может быть не так, так как если сканер находится под углом к пластине, это создаст тригонометрическое изменение расстояния (рис. 2).

1. Для калибровки необходимо отсканировать компонент известных размеров, который является жестким и желательно металлическим, с добавлением к нему реперных точек в виде сфер.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Эти сферы имеют легко идентифицируемую форму, которую можно подогнать, чтобы надежно найти центр реперной сферы с малым количеством точек данных и высокой точностью. Пример компонента показан в ячейке сварного шва на Иллюстрации 3A. Сводный рабочий процесс, используемый для этапов калибровки 1.1-1.13, показан на рисунке 4.
2. Разместите не менее трех реперных сфер в произвольном порядке в разных местах, например, стандартные шарикоподшипники размером более 10 мм с низким и средним классом ABEC (например, шарикоподшипники диаметром 15,875 мм [0,625 ± 0,0001 дюйма]). Прикрепите их к компоненту с помощью подходящей среды, такой как проводящая эпоксидная смола, чтобы обеспечить хорошую проводимость между сферой и калибровочной частью. Используйте шайбы подходящего радиуса (например, 10 мм) для поддержки сфер, чтобы улучшить контакт между сферой и компонентом по площади поверхности.
3. Определите местоположение нескольких точек на поверхности реперных сфер с помощью координатно-измерительной машины (КИМ), как показано на рисунке 3C. Эти координаты будут использоваться для создания виртуального датума, соответствующего центру каждой из реперных сфер (рисунок 3B).
   1. Перед измерением реперных сфер сначала откалибруйте КМК, установив калибровочный эталон с известными размерами в ячейку КИМ. Этот калибровочный эталон имеет форму керамической сферы радиусом 29,993 мм, встроенной в стержень с резьбовым дном, чтобы его можно было ввинтить в ячейку КИМ и жестко удерживать.
   2. Вкрутите калибровочный эталон в отсек КИМ.
   3. Когда наконечник КИМ находится в той же ориентации, которая будет использоваться для измерения реперных сфер для компонента калибровки сварочного модуля, запустите функцию автоматической калибровки в соответствующем программном обеспечении. Чтобы начать калибровку наконечника КИМ, когда КИМ установлен в режим измерения , переместите наконечник в контакт с верхней поверхностью калибровочного эталона. Затем программа возьмет управление на себя, автоматически сопоставляя эталонную сферу и калибруя наконечник КИМ для текущей ориентации.
   4. После завершения калибровки наконечника сохраните данные калибровки по выбранному номеру наконечника, например, по номеру наконечника 1.
   5. Извлеките калибровочный эталон из КИМ.
   6. Поместите калибровочный компонент с прикрепленными реперными сферами в отсек КИМ. Выберите ориентацию и запишите ее для дальнейшего использования, например, с помощью аннотированной фотографии с нумерацией каждой реперной сферы.
   7. Создайте программу для определения точек на каждой из реперных сфер.
      1. Выберите наконечник с помощью щупа | изменить щуп.
      2. Выберите контур | измерьте точку ЧПУ и соприкоснитесь наконечником с первой реперной сферой. Повторите то же самое для многих точек в верхней полусфере первой реперной сферы.
      3. Проделайте то же самое для каждой реперной сферы, создав облако точек для каждой поверхности сферы.
         ПРИМЕЧАНИЕ: В принципе, для определения местоположения центра требуется минимум три точки на сферу; Тем не менее, предпочтение отдается многим другим. Здесь использовалось минимум 12 точек, расположенных по всей половине, как показано на рисунке 3D, подогнанном к точкам КИМ. Аспекты, связанные с работой КИМ для получения поверхностных точек на реперной сфере, будут варьироваться в зависимости от используемого оборудования.
4. Вычисление координат центра реперных сфер путем аппроксимации точек поверхности к сфере методом аппроксимации по методу наименьших квадратов. Например, это может быть достигнуто с помощью решателя¹⁶ метода наименьших квадратов Numpy.
5. Выберите одну из реперных сфер, которая будет выступать в качестве начала координат калибровочной системы координат. Вычтите эту координату из каждой из реперных сфер, чтобы создать систему координат детали.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Предполагая, что калибровочный компонент является жестким, после завершения процедуры КИМ и определения центров реперных сфер будут известны, будущие реализации этого протокола могут пропустить шаги 1.2-1.5, поскольку размеры калибровочного компонента и связанная с ним система координат уже известны.
6. Поместите калибровочный компонент в сварочную ячейку в ту же ориентацию относительно начала координат при измерении в КИМ.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Ориентация теоретически не важна, но воспроизведение исходной ориентации позволяет легче идентифицировать любые ошибки.
7. Настройте сканирование калибровочного компонента с помощью лазерного сканера, как показано на рисунке 5A. Выходные данные выдаются в виде файла координат x,y,z.
   ВНИМАНИЕ: Лазерный сканер является источником лазерного излучения и поэтому может представлять опасность при несоблюдении протоколов безопасности лазера. Использование лазеров класса 2М и ниже необходимо, так как они могут выполнять требуемую роль, и часто требуется открытый луч.
8. Для используемой иллюстративной лазерной системы измерьте каждую реперную сферу диаметром 15,875 мм и отсканируйте каждую реперную сферу с помощью лазерного сканера для измерения компонента (Рисунок 5A). Усеките выходные данные этих линейных сканирований, чтобы удалить всю информацию, поступающую с подложки, используя комбинацию кругов в x и y вокруг известных положений мячей и пороговых значений z. Используйте оставшиеся точки для аппроксимации сферы (рис. 5B), используя ту же процедуру аппроксимации методом наименьших квадратов, что и в шаге 1.4, чтобы получить центральную координату.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Обработка поверхности реперных шаров может плохо взаимодействовать с используемым лазерным сканером. Для нанесения покрытия и матирования поверхности можно использовать аэрозольный проникающий в краситель проявитель, как показано на рисунке 5А.
9. Верните сканирующего робота в исходное положение.
10. Найдите калибровочный компонент с помощью сварочного робота с помощью электронной функции определения точек. Используйте металлический наконечник, который встроен в сварочную горелку с известными размерами. Приведите этот наконечник в контакт с реперной сферой в нескольких точках вокруг поверхности (рис. 6), аналогично подходу КИМ. Когда наконечник соприкасается с реперной сферой, замыкается низковольтная цепь, и текущее местоположение робота регистрируется непосредственно роботизированной системой.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Аналогичный эффект может быть достигнут при использовании других типов электронных кромкоискателей, установленных на сварочном роботе, которые полагаются на физический контакт.
11. Используйте эти точки для подгонки сферы и определения центрального положения каждой реперной сферы в системе координат робота для осаждения.
12. Верните сварочный робот в исходное положение и снимите калибровочный компонент со сварочного модуля.
13. Используйте систему координат КИМ для калибровки координат ячейки сварного шва с помощью разложения на одно значение. Схема процесса создания необходимых матриц аффинных преобразований приведена на рисунке 7.
    Примечание: Результирующая матрица аффинных преобразований преобразует положение каждого из центров реперных сфер из измеренных координат в истинные расстояния. Это позволит исправить любое смещение лазерного сканера в направлении сканирования.

2. Определите положение рабочей плиты

1. Поместите подложку или исходный материал для получения наплавки в сварочную ячейку.
   1. Проведите лазерным сканером по углам рабочей области таким образом, чтобы она нависала над краем пластины, полностью начиная с пластины и частично заканчиваясь на пластине, как показано на рисунке 8A. Убедитесь, что это делается в виде непрерывного движения с постоянной скоростью, при этом частота записи данных известна. Используйте время захвата конкретного скана вместе с начальной и конечной точками пути, чтобы назначить положение в пространстве каждому скану, записанному в определенное время. Запишите расположение углов рабочей пластины, которая будет использоваться для получения геометрии, подходящей для анализа методом конечных точек.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Выполнение шага 2.1.1 позволяет расположить углы пластины в системе координат лазерного сканера, так как будет существовать ступенчатая функция, высота которой будет значительно изменяться по мере того, как лазер приближается к пластине (Рисунок 8B).
   2. Определите подложку в системе координат сканирующего робота, преобразовав углы, найденные на шаге 2.1.1, в систему координат сварочного робота с помощью матрицы преобразования, рассчитанной на шаге 1.13.
2. В качестве проверки с помощью сварочного робота поднесите наконечник сварочной головки к каждому углу пластины и запишите места, как показано на Иллюстрации 8C , и убедитесь, что эти места соответствуют ожиданиям.

3. Проведите дачу показаний под присягой

1. Установив пластину, запрограммируйте сварочный робот на создание желаемой траектории в правильном положении относительно положения пластины в координатах сварочного робота.
2. Начните проход сварного шва, в результате которого будет нанесен шов материала, как показано на Иллюстрации 9.
3. После завершения прохода отведите головку сварочного робота на безопасное расстояние, чтобы предотвратить столкновения со сканирующим роботом.

4. Отсканируйте валик и сгенерируйте геометрию КЭ

ПРИМЕЧАНИЕ: На рисунке 10 приведена краткая информация о рабочем процессе сканирования геометрии валика и использовании данных сканирования для создания 3D-облака точек, которое может быть затвердено и построено в сетку для МКЭ. Ниже описано, как выполняется каждая часть рабочего процесса.

1. Запрограммируйте сканирующего робота на траекторию, которая позволит сканировать валик. Для простых линий используйте те же начальные и конечные точки, что и у сварочного робота, а для более надежного метода проведите сканирование всей пластины.
   ПРИМЕЧАНИЕ: При этом будут использоваться те же требования к сканированию, которые использовались для определения положения пластины изначально.
2. Выполняйте измерения при перемещении сканера по заготовке, как показано на рисунке 11. Обратите внимание на начальную и конечную точки пути, скорость движения робота и частоту захвата. Следите за тем, чтобы частота сбора данных соответствовала интервалам расстояний не менее минимального размера элемента, предназначенного для использования в последующей МКЭ.
3. Если профиль валика не может быть получен за один проход, выполните несколько параллельных проходов с перекрытием, соответствующим не менее 10% поля зрения лазерного сканера.
4. После завершения сканирования втяните робота-лазерного сканера, чтобы предотвратить столкновения со сварочным роботом при любом последующем сварочном проходе.
5. Подгонка вывода бусины с помощью соответствующей аналитической функции, облегчаемой с помощью ряда команд, закодированных на Python. В примере нанесения одного шва для подгонки используется параболическая функция.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Код Python, используемый для выполнения шагов 4.5.1-4.5.10, доступен в дополнительном репозитории¹⁷. Шаг 4.5.10 требует дополнительного программного комплекса FreeCAD¹⁸, а также установка Python, для функционирования.
   Рисунок 10 Показывает рабочий процесс, описанный в этом разделе. Пример выходных данных на каждом из следующих этапов представлен в разделе Рисунок 12А-Дж. Пример скрипта, используемого для сканирования валика в Рисунок 11 вместе со сканированной геометрией, используемой для производства Рисунок 12 также доступен в дополнительном репозитории¹⁷.
   1. Прежде чем пытаться манипулировать или использовать данные облака точек, полученные с помощью лазерного сканера, примените к выходу лазера ту же матрицу аффинного преобразования, которая была обнаружена на шаге калибровки 1.13.
   2. Обрежьте отсканированные данные до шероховатой области одного валика, который необходимо установить. Обязательно включите часть пластины вокруг борта, на которую влияет некоторый процент ширины борта для окон. На этом этапе удалите все артефакты сканирования, возникающие из-за отражений, с помощью фильтров высоты.
   3. Разровняйте локальную пластину в пределах обрезанной части сканирования, рассчитав нормаль для пластины и применив матрицу поворота таким образом, чтобы данные теперь находились в системе координат, где нормаль пластины параллельна вертикальной оси.
   4. Определите ориентацию валика на пластине, применив порог фильтра по высоте чуть выше высоты опорной пластины, а затем подогнайте оставшиеся точки данных с помощью полинома^1-го порядка. Это даст вектор для направления бусины. Если известно, что бусина не прямая, разделите бусину на более мелкие участки, которые могут быть аппроксимированы прямыми участками
   5. Поверните бусину так, чтобы она была параллельна оси Y для удобства манипуляций.
   6. Обрежьте повернутую секцию, чтобы удалить концы пластины, но оставьте небольшое количество (~5 мм) по обе стороны валика, чтобы обеспечить посадку.
   7. Выберите центр сечения валика, который необходимо подогнать, и выполните параболическую подгонку к поперечному сечению данных в этом положении y. Программный процесс для этого шага показан на рисунке 13.
   8. Используя подгонку, извлеките границы шва, оценив подгонку по координатам x, соответствующим максимальной высоте пластины, где начинается валик.
      1. Оцените максимальное положение валика по оси y, используя тот же порог.
      2. Создавайте профили окончания шва, используя ту же параболическую форму, но перенесенные в плоскость x-y на каждом конце шва.
      3. Запишите точки, из которых будет составляться контур, оценив все параболы в серии координат x и y, которые охватывают всю протяженность бусины.
   9. Преобразуйте область точек обратно в исходные координаты, сначала запустив валик в начале новой системы координат, а затем преобразовав ее в исходную систему координат сварочного робота.
   10. Используя инструменты для создания сетки, заполните поверхность точек и создайте твердую поверхность, которую можно импортировать в анализ КЭ. Для этого используйте программу FreeCAD¹⁸ , чтобы объединить ряд парабол для создания полного 3D тела, пригодного для импорта в препроцессор МКЭ.
       1. Добавьте подложку на этом этапе, определив либо истинные границы опорной плиты, либо другие размеры, если это необходимо.
       2. Используйте макросы для создания файлов STL (Standard Tessellation Language) и STEP (Standard for the Exchange of Product Data) с использованием баллов, рассчитанных в шаге 4.5.9.
       3. После того, как твердотельная геометрия создана, она экспортируется в формат файла, подходящий для анализа КЭ, в данном случае в формат «.inp» (входной). При желании, сетка конечных элементов может быть создана напрямую, с помощью другого макроса FreeCAD. Для этого примера используется плагин Netgen mesh FEM для FreeCAD. Пример сетки швов был сгенерирован с использованием умеренной тонкости помола в сетке Netgen, заданного максимального размера элемента 0,5 мм и минимального размера элемента 0,1 мм.
          ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе реальная геометрия теперь может быть успешно импортирована в процессор анализа конечных элементов.

Результаты

Рассчитанные радиусы и расстояния между реперными сферами для калибровочной составляющей в каждой из систем координат приведены в таблице 2. Погрешность между КИМ и электронным наведением точек для каждого положения реперной сферы мала и составляет менее 0,1 мм. Оба эти метода основаны на физическом контакте между реперной сферой и стилусом. Погрешность, выдаваемая лазерным сканером при определении местоположения сфер, несколько велика по сравнению и доминирует на уровне 1-2 мм. Применение матрицы преобр...

Обсуждение

Качество съемки
Размерная точность и прецизионность системы лазерного сканирования были исследованы по положениям и радиусам реперных сфер в таблице 2. Точность каждой системы определяется разностью положений реперных шаров, измеренных роботизированными системами (лазерным сканером и электрическим поиском краев), по сравнению с данными КИМ при преобразовании в систему координат сварочного робота. Известно, что КИМ обладает высокой точностью и прецизио...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Рубиновый стилус CMM диаметром 3 мм	Компания Renishaw		Стилус, используемый на КИМ (A-5004-0422)
80% аргон 20% газообразный CO2	БОК		Газовая смесь для защитного газа (Argosheild)
Криста-Апекс 776	Митутоё		Координатно-измерительная машина, котировка 10 & микро; m
FK 1000 MIG сварочная проволока 1,2 мм	Иабко		Сварочная проволока для сварочной проволоки
FreeCAD 1.0	FreeCAD		Программное обеспечение для прослеживания геометрии и создания файлов stl, step и FE из облака точек. Используемая версия 1.0
Сварочный аппарат Fronius CMT 4000 GMAW	Фроний		Сварочная горелка
Пластина из низкоуглеродистой стали G43 50 см x 50 см x 2,5 см	Смитс Метал		Металлическая подложка, используемая в качестве рабочей плиты
ГЕОПАК/МКОСМОС	Mitutoyo		Программное обеспечение для управления КИМ. Используемая версия 4.0
КУКА КР20	КУКА		Роботизированная рука используется в качестве сканирующего робота
КУКА КР70	КУКА		Роботизированная рука используется в качестве сварочного робота
LAZ3RUS	Манчестерский университет		3d рендеринг на основе LAZer в Universal Scene: для создания геометрии КЭ для лазерного сканирования. Используемая версия 1.0
Микро Эпсилон LLT3010-100	Микро Эпсилон		Лазерный сканер, котируется precition 9 & микро; m
Mitutoyo 30 мм регулировочная сфера	Mitutoyo		Калибровочная сфера для КИМ из плавленого кремнезема
ScanCONTROL3000_100	Микро Эпсилон		Программное обеспечение для захвата и обработки информации с лазерного сканера
Сенсорное управление	Фроний		Система для электронного поиска кромок/элементов в роботизированной сварочной реализации