Sistema de controlo de soldadura baseado em visão por computadores

Abstract

Nesta dissertação estuda-se a soldadura automática por parte de um robô e como esta pode ser melhorada com a adição de um algoritmo de visão por computador que possa comprovar a boa qualidade da mesma. A soldadura em questão é do tipo Tungsten Inert Gas (TIG) e tem como finalidade a união de recipientes que serão posteriormente utilizados no transporte de animais vivos para a indústria veterinária. Devido aos mesmos recipientes serem usados, múltiplas vezes, por animais diferentes é imperativo que estes não contenham reentrâncias que possibilitem a acumulação de bactérias e/ou sujidade que possam pôr em risco a saúde do animal. Isto, em conjugação com facto da soldadura necessitar de ser realizada em linhas retas com grandes comprimentos, impossibilita que esta possa ser feita por um operário. Com vista a resolver o problema apresentado é utilizado um robô que tem como única função realizar soldaduras em linha reta em contentores de aço inoxidável de 1 mm de espessura. A importância de manter a máquina de soldar pronta para trabalhar num outro posto de trabalho, leva à necessidade de integração do sistema de controlo de qualidade de soldadura baseado em visão por computador proveniente de uma câmara de vídeo. As imagens provenientes desta câmara são processadas com vista a analisar a largura do banho de solda e posteriormente realizar ajustes à velocidade de andamento da tocha. Ao sistema de controlo compete também manter o comprimento do arco elétrico de forma a reduzir o número de variáveis e o alinhamento da tocha com a junta para evitar erros de soldadura. O estudo realizado revela-se de grande importância em indústrias que utilizam sistemas automáticos de soldadura (automóvel, naval, plataformas petrolíferas, pipelines, etc.) pois, vem dar mais inteligência aos robôs que realizam estas soldaduras, tornando-os mais autossuficientes e fiáveis. Este estudo pode também ser utilizado em pontos de controlo, identificando possíveis problemas mais rapidamente.

In this dissertation it is studied the automatic welding processes performed by a robot and how it can be improved by adding a computer vision algorithm, which is able to verify its good quality. The welding in question is Tungsten Inert Gas (TIG) and has as final job to join containers that will be used in the veterinary industry. Because of the multiple uses by different animals required for this containers, it is imperative that this containers don’t contain cracks in the joints that are able to accumulate bacteria and/or dirt that can put in jeopardy the animal’s health. This, in conjugation with the necessity to weld the containers in a straight and interrupted line, makes it impossible to be conducted by a human worker. In order to solve the presented problem it is used a robot which has as its only function to perform welding in a straight line in containers of stainless steel with a thickness of 1 mm. The importance in maintaining the welding machine ready to be used in another work station, brings the necessity to integrate a quality control system based in computer vision with a video camera. The images given by this video camera are processed in order to analyze the thickness of the welding pool and after perform the necessary adjustments to the torch’s speed. To the control system competes also to maintain the electric arch’s length, reducing the number of variables, and the alignment of the torch with the seam, avoiding further welding errors. The study reveals to be of great importance in industries that use automated welding systems (automobile, naval, aircraft, oil rigs, pipelines, etc.) because, it gives more intelligence to the robots that do this weldings, becoming more self-sufficient and reliable. This study can also be used in control points, identifying possible problems.