Лазерный мир

Новопашин А.А., Омельченко П.П., Соколов М.С. // Физика и инженерия. Энергоэффективные инженерные системы и технологии СПГ. Тезисы научных работ XIV Конгресса молодых ученых Университета ИТМО. Санкт-Петербург, 2025. С. 135-136.

Финансирование исследования выполнено за счет НИРСИИ Университета ИТМО (проект №640115 «Разработка и интеграция систем мониторинга и управления для автоматизации производственных процессов на примере лазерной сварки»).

Введение

На протяжении последних десятилетий всё больше и больше промышленных и технологических процессов автоматизируются, снижая риски для здоровья человека и ошибки, вызванные человеческой погрешностью и погрешностью оборудования. Самым высокоточным и перспективным методом автоматизации производственных процессов на данный момент является внедрение систем мониторинга с применением технического зрения и нейросетей [1].

Всё большое распространение получает лазерная сварка, как более дешёвый, точный и быстрый аналог стандартной дуговой сварки [2]. Сложная геометрия обрабатываемых изделий приводит к значительному увеличению времени как ручной сварки, так и программирования роботов для автоматической сварки без применения технического зрения, а также увеличивает вероятность дефектов, связанных с несоблюдением исходной линии шва [3]. Все эти факторы значительно повышают стоимость и время производства. В связи с этим всё большую актуальность обретает оборудование, способное быстро адаптироваться к сложным топологиям изделий, которое сохраняет при этом точность шва и скорость обработки. Многие исследования показывают, что лазерная сварка с применением оптической головы с внедренным техническим зрением, это быстрый и надёжный метод обработки материалов [4].

Цель настоящей работы заключается в разработке и интеграции системы мониторинга и управления для автоматизации производственных процессов для лазерной сварки на базе оптической головы FLW D50 WR.

Основная часть

В ходе исследования была выбрана оптическая голова FLW D50 WR (ИРЭ-Полюс), как наиболее коммерчески доступный и распространенный вариант в России. Система мониторинга состоит из камеры (GigE 5MP Mono) с короткофокусным объективом, двух источников лазерной линии, синий (450 нм) и красный (650 нм), а также двух узкополосных светофильтров для пропускания излучения от источников лазерной линии. Сигнал от лазерных полос будет передаваться на компьютер, где ПО на основе нейросетей будет обрабатывать его и управлять роботом для корректировки траектории шва сварки.

В ходе работы планируется выполнить следующие задачи:

1. Анализ уже существующих решений и систем мониторинга и отслеживания шва в лазерной сварке, и на основе этих данных проектирование собственной системы.
2. Создание прототипа сенсора для мониторинга и управления шва с помощью камеры, двух лазерных источников-трекеров и светофильтров.
3. Интеграция созданной системы мониторинга в оптическую голову FLW D50 WR.
4. Разработка ПО на основе технического зрения и нейросети для управления системой, контролирующей перемещение источника лазерной сварки.

Выводы

В настоящей работе была предложена система для контроля качества шва при лазерной сварке на основе проанализированных существующих решений.