Fernsehüberwachung von Schutzgasschweißvorgängen mit abschmelzender Elektrode MIG — MAG

ISBN-13: 9783540121817 / Niemiecki / Miękka / 1983 / 182 str.

R. Niepold

Opis

Die vor1iegende Arbeit entstand von 1977 - 1980 im Fraunhofer-Institut fUr Informations- und Datenverarbeitung (IITB), Karlsruhe, im Rahmen des For schungsvorhabens des Bundesministeriums fUr Forschung und Techno10gie: "FernsehUberwachung von SchutzgasschweiBvorgangen mit abschme1zender E1ektrode MIG/MAG zum Abbau der Be1astungen beim SchweiBen." Allen betei1igten Mitarbeitern des Instituts danke ich fUr die UnterstUt zung der Arbeiten. Ich stehe insbesondere in der Schuld von Herrn Dr. -Ing. A. Schief, der das Vorhaben gefordert und damit wesent1ich zum Ge1ingen beigetragen hat. Besonderen Dank schu1de ich Prof. Dr. -Ing. H. J. Warnecke, Direktor des Instituts fUr industrie11e Fertigung und Fabrikbetrieb, sowie Herrn Prof. Dr. W. Bloss, Direktor des Instituts fUr physika1ische E1ektronik, beide Universitat Stuttgart, fUr die Obernahme der Referate. Frau Zoller danke ich fUr die sorgfaltige Reinschrift der Arbeit. Karlsruhe, 1982 Ruprecht Niepo1d Rien ne m'est sur que la chose incertain Obscur, fors ce qui est evident; Doute ne fais. fors en chose incertaine; Science tiens a soudain accident; Je gagne tout et demeure perdant; Fran ois Villon (1431 - ?) Inhalt Seite Schr i fttulnsver zei chni s 12 Abkurzungen und Formelzeichen 17 1. Einleitung und Zielsetzung 20 2. Stand der Technik bei Sensor en zur Beobachtung von SchweiBpro zessen 25 2. 1 Aufgaben von Sensoren fur die SchweiBtechnik 25 2. 2 Beispiele realisierter Sensorsysteme und Abgrenzung des ei genen Verfahrens 28 2. 2. 1 Sensoren fur Nahtverfolgungen 30 2. 2. 2 Sensor en fur Arbeitspunktregelungen 33 2. 2. 3 Besondere Merkmale des eigenen Sensor systems 34 3."

Spis treści

Abkürzungen und Formelzeichen.- 1. Einleitung und Zielsetzung.- 2. Stand der Technik bei Sensoren zur Beobachtung von Schweißprozessen.- 2.1 Aufgaben von Sensoren für die Schweißtechnik.- 2.2 Beispiele realisierter Sensorsysteme und Abgrenzung des eigenen Verfahrens.- 2.2.1 Sensoren für Nahtver folgungen.- 2.2.2 Sensoren für Arbeitspunktregelungen.- 2.2.3 Besondere Merkmale des eigenen Sensor systems.- 3. Beobachtung des Schmelzbades beim Kurzlichtbogenschweißen.- 3.1 Auswahl eines opto-elektrischen Wandlers.- 3.2 Schwierigkeiten bei der Schmelzbadbeobachtung mittels Fernsehkamera.- 3.3 Bildaufnahmetechnik.- 3.3.1 Arbeitspunktzyklus beim Kurzlichtbogenschweißen.- 3.3.2 Technik der Kamerabelichtung während der Kurzschiuß-phase.- 3.4 Adaption des Fernsehsensors an die Bedingungen des Schweißprozesses.- 3.4.1 Realisierung eines optischen Kamer aver Schlusses.- 3.4.2 Verschlußansteuerung.- 3.4.3 Wahl einer für die Belichtungstechnik geeigneten Bildröhre.- 4. Integration des Fernsehsensors in eine Schweißanlage.- 4.1 Mechanisierung des Kurzlichtbogenschweißens.- 4.2 Beobachtungsgeometrie.- 4.3 Ergänzende Meßeinrichtungen.- 5. Analyse des über den Fernsehsensor gewonnenen Bildmaterials.- 6. Charakteristische Bildmerkmale für Steuer- und Regelaufgaben.- 6.1 Nahtver folgung.- 6.1.1 Regelung der seitlichen Position des Brenners relativ zur Nahtmitte.- 6.1.2 Regelung der Höhenposition des Brenners über dem Werkstück.- 6.2 Arbeitspunktregelung.- 6.2.1 Stromarbeitspunktstabilisierung bei konstantem Drahtvorschub.- 6.2.2 Regelung der Schmelzbadbreite.- 6.2.3 Korrektur der Brennerneigung in Abhängigkeit von der Werkstückoberflächenneigung.- 6.2.4 Berücksichtigung des Nahtspaltes.- 7. Bildverarbeitung zur Merkmalsextraktion und -Vermessung.- 7.1 Anforderungen an das Bildverarbeitungssystem.- 7.2 Synchronisation der Bildausgabe durch Zwischenspeichern der Information in der Kamerabildröhre.- 7.3 Realisierung des Bildverarbeitungssystems.- 7.3.1 Videosignalvorverarbeitung: Schwarzwertpegel Stabilisierung, Binarisierung und Filterung.- 7.3.2 Aufbau des Bedingungsmoduls (Merkmalsextraktion).- 7.3.3 Aufbau des Rechenmoduls (Merkmalsvermessung).- 7.3.4 Aufbau des Rechners (RegelgrößenerStellung).- 7.3.5 Gesamtsystem.- 7.3.6 Dialogsoftware, Speicherorganisation, Systemprogrammierung.- 7.3.7 Meßablauf: Interruptabarbeitungen, Bildverarbeitungssoftware.- 8. Einsatz des Sensorsystems als reine Beobachtungseinrichtung.- 8.1 Qualität der Bilder in Abhängigkeit der Schweißbedingungen.- 8.2 Diagnose des Fehl Verhaltens einer Schweißanlage mit Hilfe der Schweißprozeßbeobachtung.- 9. Versuche zur Merkmalsextraktion und -Vermessung.- 9.1 Versuche bei offenem Regelkreis.- 9.1.1 Vermessung der x-Position des Schweißdrahtes (xD).- 9.1.2 Vermessung der y-Position des Drahtabschmelzpunktes (yD).- 9.1.3 Vermessung der x-Position der Badspitze (Nahtmittenvermessung xs).- 9.1.4 Vermessung der Schmelzbadbreite (xBcj).- 9.2 Versuche bei geschlossenem Regelkreis: Nahtver folgung in der Ebene.- 9.2.1 Aufgabenstellung.- 9.2.2 Regelungsmodell.- 9.2.3 Erzielte Ergebnisse.- 10. Verwendungsmöglichkeiten des Sensorsystems für andere Schweißverfahren.- 11. Zusammenfassung der Ergebnisse.