Лазерный мир

Каляшина А.В., Сатдаров Т.Р. // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 12-4. – С. 730-735; УДК
004.896

В данной статье описана разработка комплексного решения автоматизации волоконного лазера и роботизированного комплекса третьего поколения. Комплекс предназначен для автоматизации технологических процессов элементов кузова автомобиля и комплектующих методом штамповки, а также автоматизации сопутствующих процессов: создание трехмерных моделей обрабатываемых штампов, измерение и исследование поверхностей штампов и распознавание мест, требующих упрочнения, с применением лазерных технологий и волоконного лазера. В статье описаны основные структурные элементы комплекса, обеспечивающие его работу, приведены подробные диаграммы последовательностей бизнес-процессов: по упрочнению, по созданию эталонных штампов. Определены перспективные направления дальнейшего развития комплекса лазерного упрочнения: возможность нанесения лазерным устройством на штампы специальных меток, расчет и визуализация термических полей, дополнительные программируемые оси манипулятора.

FULLY INTEGRATED SOLUTION OF THE FIBER LASER AND THE THIRD GENERATION ROBOTIC COMPLEX

This article describes the development of a complete solution for the fiber laser automation and for the third generation robotic complex. This complex is intended for the technical process automation of the components and elements of car body using by forged method. It should be noted, also the automation of companion processes: 3D models creation of proceeded stamps; Measurement and research of stamp’s surfaces; Places identification has to be strengthened by using the laser technologies and fiber laser. The article describes the main structural elements of the complex, in the same way it shows the sequence diagrams of business processes. Here they are the perspective directions of the further complex development for the laser hardening. There is the possibility to apply the special marks on stamps using the laser device. The further complex development for the laser hardening also includes the calculation and visualization of thermal fields and additional programmed manipulator’s axes.

В данной статье отражены методологические основы разработки автоматизированного комплекса третьего поколения по упрочнению штамповых оснасток (далее – Комплекс). Комплекс предназначен [1] для автоматизации технологических процессов по упрочнению штампов, используемых на машиностроительных производствах, а также автоматизации сопутствующих процессов: создание трехмерных моделей обрабатываемых штампов, измерение и исследование поверхностей штампов и распознавание мест, требующих упрочнения, с применением лазерных технологий и волоконного лазера.

В результате внедрения Комплекса обеспечиваются следующие результаты: увеличение срока эксплуатации штампа, уменьшение энергозатрат, сокращение временной продолжительности и накладных расходов на упрочнение и ремонт штампов, а также при высоких показателях эффективности возможность последующей модернизации, включающей в себя этап по восстановлению штампов с помощью лазерных технологий.

Оптимизация и автоматизация процессов по упрочнению штампов с помощью применения лазерных технологий обеспечивает:

увеличение срока службы штампов, что существенно снижает эксплуатационные экономические затраты;
увеличение эксплуатационной гибкости;
повышение качества производимых изделий;
уменьшение отходов производства;
ускорение возврата штампа в производственный процесс после ремонта;
увеличение энергоэффективности процесса упрочнения;
повышение эффективности производства.

Компьютерное зрение должно быть реализовано на основе сканирующего устройства, которое необходимо для получения точного рельефа обрабатываемой поверхности с целью его дальнейшего анализа. Оно также должно позволять считывать лазерную маркировку штампов.

Принцип сканирования основан на оптическом методе, т.е. сканер излучает в направлении объекта сканирования электромагнитные волны оптического диапазона и анализирует отраженный от него сигнал.

Лазерное устройство оснащено датчиками слежения по z-составляющей за обрабатываемой поверхностью. Также установлен стационарный пирометр, обеспечивающий нормальное определение рабочего диапазона температур и выходов за него, с последующим отключением или корректировкой режима работы Комплекса, для требуемого технологического процесса. Для осуществления контроля относительно вертикального расстояния от рабочего устройства до обрабатываемой поверхности возможна установка лазерного интерферометра.

АРМ в исключительных ситуациях должен предоставлять функционал, обеспечивающий возможность упрочнения детали в ручном режиме, без этапа сканирования и создания трехмерной модели штампа. Обработка должна производиться по формирующим траекторию точкам, указанным в соответствующем диалоговом окне АРМ. Данные действия пользователя должны логироваться, включая построение указанной траектории упрочнения.

Интерфейс пользователя АРМ Инженера-технолога должен реализовать приведенный прототип интерфейса Инженера-технолога в режиме Сканирования (рис. 5).

Перспективы развития Комплекса по упрочнению

Проектирование и разработка технических решений по созданию роботизированного комплекса третьего поколения [6] должно производиться с учетом возможного расширения, на последующих этапах работ по развитию комплекса, базового функционала следующими компонентами и функциями:

возможность нанесения лазерным устройством на штампы специальных меток в виде qr-кодов или bar-кодов и их последующим считыванием с целью идентификации экземпляров штампов. Считывание должно производиться внешним устройством (считыватель), подключенным к панели Оператора, и управляться клиентским ПО [7]

Полное содержание статьи: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41160