A vision sensor measure range data using laser light source, This sensor generally use patterned laser which shaped single line. But this vision sensor cannot satisfy new trend which needs faster and more precise processing. The sensor's sampling rate increases as reduced image processing time. However, the sampling rate can not over 30fps, because a camera has mechanical sampling limit. If we use multi line laser pattern, we will measure multi range data in one image. In the case of using same sampling rate camera, number of 2D range data profile in one second is directly proportional to laser line's number. For example, the vision sensor using 5 laser lines can sample 150 profiles per second in best condition.
To implement full automation in pipe welding, it si most important to develop special sensors and their related systems which act like human operator when detecting irregular groove conditions. In this study, an automatic pipe Gas Metal Arc Welding (GMAW) system was proposed to full control pipe welding procedure with intelligent sensor systems. A five-axes manipulator was proposed for welding torch to automatically access to exact welding position when pipe size and welding angle were given. Pool status and torch position were measured by using a weld-pool image monitoring and processing technique in root-pass welding for weld seam tracking and weld pool control. To overcome the intensive arc light, pool image was captured at the instance of short circuit of welding power loop. Captured image was processed to determine weld pool shape. For weld seam tracking, the relative distance of a torch position from the pool center was calculated in the extracted pool shape to move torch just onto the groove center. To control penetration of root pas, gap was calculated in the extracted pool image, and then weld conditions were controlled for obtaining appropriate penetration. welding speed was determined with a fuzzy logic, and welding current and voltage were determined from a data base to correspond to the gap. For automatic fill-pass welding, the function of human operator of real time weld seam control can be substituted by a sensor system. In this study, an arc sensor system was proposed based on a fuzzy control logic. Using the proposed automatic system, root-pass welding of pipe which had gap variation was assured to be appropriately controlled in welding conditions and in torch position by showing sound welding result and good seam tracking capability. Fill-pass welding by the proposed system also showed very successful result by tracking along the offset welding line without any control of human operator.
The main subject of this study is the construction of an automatic welding system that has the capability to trace the weld seam in GMA welding of lap joints. The system was composed of a vision sensor, moving torch, and personal computer(IBM-PC). In the developed vision sensor, an image was captured by the frame grabber at the time of short circuit during welding. The threshold method was adopted for determining the structured light and the central difference method for detecting the weld joint. And the seam tracing of the torch was performed by using the data regeneration algorithm. In this system using the image at the time of short circuit, weld seam tracking was performed without any relations to arc light and spatters.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.9
no.6
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pp.1379-1386
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2005
For efficient welding it is necessary to maintain stability of the welding process and control the shape of the welding bead. The welding quality can be controlled by monitoring important parameters, such as, the Arc Voltage, Welding Current and Welding Speed during the welding process. Welding systems use either a vision sensor or an Arc sensor, both of which are unable to control these parameters directly. Therefore, it is difficult to obtain necessary bead geometry without automatically controlling the welding parameters through the sensors. In this paper we propose a novel approach using fuzzy logic and neural networks for improving welding qualify and maintaining the desired weld bead shape. Through experiments we demonstrate that the proposed system can be used for real welding processes. The results demonstrate that the system can efficiently estimate the weld bead shape and remove the welding detects.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.932-935
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2005
Three dimensional laser welding technology for light car body is studied. A robot, a seam tracking system and 4kW CW Nd:YAG laser are used for three dimensional robot laser welding system. The Laser system is used 4kW Nd:YAG laser(HL4006D) of Trumpf and the Robot system is used IRB6400R of ABB. The Seam tracking system is SMRT-20LS of ServoRobot. The welding joint of steel plate are butt and lap joint. The 3-D welding for Non-linear Tailored blank is performed after the observation experiments of bead on plate. Finally, the welding process for non-linear tailored blank and front side member is developed.
In recent years, much progress has been made in the automation of welding coped with a variety of highly flexible sensors. Among these sensors, only the eddy current sensor can detect the center location of the butt joint whose gap distance is zero. Thus, in this study the eddy current sensor is used to develop a robust and useful joint tracking system. The developed system is tested to qualify the performance of the system and seam tracking algorithm is proposed and two simulation are executed to show the performance of the proposed tracking algorithm.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.1
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pp.76-82
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2000
An arc sensor system to compensate positional errors was developed on the foundation of sensor interface system to make use of the on-line shift function of industrial welding robot. Investigating the on-line shift function, we examine the quantitative relationship between the deviation from programmed path and the correction data transferred from personal computer to robot controller. The number of input parameters for weld seam tracking can be reduced by making the relationship between the deviation and the correction data during half weaving be the function of only cross time. With the results of weld seam tracking for the butt joint with V-groove and fillet joint of sheet metal, good performance was implemented. By developing the sensor interface system to compensate the positional errors, industrial welding robot can be expected to contribute to the promotion of welding automation.
In this study, we constructed a visual sensor system for weld seam tracking in real time in GMA welding. A sensor part consists of a CCD camera, a band-pass filter, a diode laser system with a cylindrical lens, and a vision board for inter frame process. We used a commercialized robot system which includes a GMA welding machine. To extract the weld seam we used a inter frame process in vision board from that we could remove the noise due to the spatters and fume in the image. Since the image was very reasonable by using the inter frame p개cess, we could use the simplest way to extract the weld seam from the image, such as first differential and central difference method. Also we used a moving average method to the successive position data or weld seam for reducing the data fluctuation. In experiment the developed robot system with visual sensor could be able to track a most popular weld seam. such as a fillet-joint, a V-groove, and a lap-joint of which weld seam include planar and height directional variation.
An interface system was developed to offer the welding capability to a robot controller which had not any embedded function for arc welding before, and also an arc sensor algorithm was proposed for weld seam tracking of the welding robot. For the interface system between the robot controller and welding equipments, data communication software and interface connections were composed. The interface system was mae to correspond welding condition, correction data, operation sequence and current status with the robot controller by mutual had shaking and digital signal transfer. Graphic user interface program developed under the environment of windows made it easy to monitor data communication and operation status, and to control welding and sensing sequence. Arc sensing algorithm proposed in this study to compensate torch position error was based on a fuzzy logic with the variables of current difference and current differenced change at torch weaving extremities. The developed interface system could be successfully implemented in between welding equipments and the robot controller, and showed normal status and exact function in data and signal communication between the systems. The whole robot welding system was then examined to verify its welding and seam tracking capabilities in horizontal fillet, vertical fillet, and 3-dimensional fillet weldment. The experiments revealed sound weld bead shapes and also good seam tracing results.
In this research, the robustness of a seam tracking for the automatic welding system is studied. The laser displacement sensor is used as a seam finder. X-Y moving table drived by ac servo motor controls the position and velocity of the torch-and-sensor part. However, dc servo motor is used to control the position and velocity of the torch. The sensor locates ahead of torch to preview the weld line, and brings about the inaccuracy on the torch tracking. To enhance the robustness on this system against the influence of disturbances and model uncertainty, H$\_$.inf./ control is applied to the angular motion of torch. The simulation shows that the tracking accuracy improved significantly. Also, experimental results give a good performance of H$\_$.inf./ control strategy to the automatic seam tracking system for the welding.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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