Sistema de visão computacional para soldagem linear automatizada de chapas chanfradas

Abstract

Processos de soldagem são reconhecidos por serem laboriosos, repetitivos e pelos riscos no ambiente de trabalho, mas são essenciais em diversos setores industriais. Os avanços tecnológicos permitiram a robotização e automatização destes processos nos últimos anos, reduzindo a necessidade de intervenção humana, com ganhos de produtividade. Para automatizar um processo de soldagem é necessária a medição óptica das características pertinentes ao processo das peças a serem soldadas. Entre elas, as dimensões da junta e a disposição espacial das peças. É importante ainda identificar a trajetória de movimentação da tocha de solda para deposição uniforme de material na junta para produzir um cordão de solda dentro das especificações. Para tanto, faz-se necessário um sistema automático de rastreio e identificação de características. Neste trabalho propõem-se um sistema baseado em imagens monoculares passivas para rastreio e dimensionamento automático de chanfros. O sistema de visão é responsável por extrair as características geométricas do chanfro nas imagens, selecionar os parâmetros para o processo de soldagem, e garantir o alinhamento do sistema durante a execução, baseado em imagens monoculares passivas. Métodos de processamento de imagens e detecção de características levantados de trabalhos relacionados são apresentados e discutidos. Apresenta-se ainda as dificuldades no desenvolvimento do sistema baseado somente em imagem passiva. Posteriormente, faz-se a avaliação dos métodos selecionados na capacidade de percepção da geometria dos chanfros. Resultados finais de funcionamento do sistema durante a soldagem são apresentados com imagens obtidas durante testes, sem a intervenção humana na execução. Por último, destaca-se ainda as necessidades de desenvolvimento do sistema e da metodologia para avaliação dos resultados.

Welding processes are recognized by the laborious, repetitive work and the hazardous work environment, but are essential in various industrial sectors. Technological advances allowed the robotization and automation of these processes in recent years, reducing the need for human intervention, with productivity gains. To automate a welding process it is necessary to identify the pertinent characteristics of the parts to be welded to set-up the process. Among them, the physical dimensions of the joint and the spatial arrangement of the parts. It is also important to identify the welding torch path for a uniform material deposition in the joint, producing a weld bead within the specifications. Therefore, it is necessary a system to automatically identify and track the characteristics. In this work, it is proposed a system based on passive monocular images to automatically track and identify the joints. The vision system is responsible for extracting the geometric characteristics of the joint in the images, selecting the parameters for the welding process, and ensuring the alignment of the system during execution, based on passive monocular images. Image processing and features detection methods extracted from related works will be presented and discussed. The difficulties to develop a system based only on passive images are also presented. Subsequently, the selected methods are evaluated in the ability to detec the joints' geometry. Final results of the system operation during the welding process, without execution intervention, will be presented. Finally, the system development needs and the proposed results evaluation and validation are also highlighted.