L'évolution de la technologie d'automatisation de la soudure est essentiellement un processus de "remplacement des yeux humains par des machines" pour parvenir à une perception précise et à une prise de décision intelligente. La mise en œuvre de fonctions essentielles telles que le suivi des cordons de soudure et la surveillance en temps réel dans des dispositifs comme le module de soudure Welbot CB de Pavetech dépend fortement des performances des modules de caméra. Les modules de caméra USB professionnels équipés du capteur Sony IMX415, tirant parti de leur imagerie haute définition, de leur robustesse face à l'environnement et de leurs capacités de transmission de données à haut débit, stimulent les percées technologiques dans l'automatisation de la soudure à travers les couches de perception, d'exécution et de gestion. Ils sont devenus un lien crucial reliant les robots et les processus de soudure.
I. Établir une base pour une perception précise afin de résoudre les défis de positionnement de la soudure
L'exigence fondamentale de l'automatisation de la soudure est "l'identification précise et le positionnement précis". Grâce à l'optimisation des paramètres matériels, les modules de caméra fournissent un support visuel sous-jacent à cette exigence, améliorant directement les capacités de suivi des cordons de soudure et d'adaptation des pièces des dispositifs comme le Welbot CB.
En termes de précision d'imagerie, le capteur Sony IMX415 intégré au module dispose de 8MP de pixels effectifs et d'une résolution 4K, ce qui lui permet de capturer clairement des détails de l'ordre du micromètre, tels que les bords des cordons de soudure et la morphologie du bain de fusion. C'est la condition préalable essentielle au suivi automatique des cordons de soudure dans des scénarios tels que la soudure de tubes en spirale, car il peut fournir aux robots des coordonnées précises des points caractéristiques, contrôlant l'erreur de correction de la torche de soudure à moins de 0,4 mm. La conception de la mise au point manuelle, couvrant une plage de 1 cm (macro) à l'infini, permet une adaptation flexible aux pièces de différentes tailles : la mise au point rapprochée peut identifier les écarts dans les petits cordons de soudure, tandis que la mise au point à longue portée peut couvrir la zone de soudure des grands composants. Lorsqu'elle est combinée à la fonction de réglage de la position de la buse de fil du Welbot CB, elle réalise la valeur d'application de "l'adaptation aux pièces de différentes formes".
La transmission à fréquence d'images élevée assure la continuité des processus dynamiques. Le module prend en charge la sortie 4K@60FPS, qui peut capturer en temps réel des images dynamiques du mouvement de la pièce et de l'oscillation de la torche de soudure pendant la soudure, évitant ainsi la discontinuité de la trajectoire causée par des fréquences d'images insuffisantes. Cette sortie d'image fluide collabore avec les modes de soudure continue et de soudure pulsée du Welbot CB, garantissant que les robots peuvent toujours suivre avec précision la trajectoire du cordon de soudure dans les scénarios de soudure à grande vitesse. Cela résout le problème de déviation de positionnement causé par la fatigue dans le suivi manuel traditionnel.
Les conditions difficiles telles que la lumière intense, les températures élevées et la fumée sur les sites de soudure sont des goulets d'étranglement majeurs qui limitent la fiabilité des équipements automatisés. Cependant, l'optimisation matérielle et la conception de qualité industrielle des modules de caméra offrent des garanties clés pour le fonctionnement stable à long terme des équipements.
Pour résoudre les problèmes liés à la lumière d'arc de soudure (intensité allant jusqu'à plus de 100 000 Lux) et au contraste clair-obscur, la fonction de plage dynamique étendue (HDR) de 72 dB du module peut conserver les détails dans les zones claires et sombres simultanément, évitant ainsi les défauts tels que "l'aveuglement induit par la surexposition" ou "la défocalisation induite par la sous-exposition" dans les dispositifs traditionnels. Le filtre IR 650 nm intégré peut filtrer avec précision les interférences infrarouges dans la lumière d'arc, réduisant ainsi la distorsion de l'image causée par les réflexions métalliques et assurant la précision de l'extraction des caractéristiques du cordon de soudure. De plus, la technologie d'amélioration en basse lumière Starvis peut capturer des images claires même dans des scénarios de faible luminosité tels que l'obstruction du flux et les ombres locales, ce qui la rend adaptée aux processus de soudure avec des conditions d'éclairage complexes comme la soudure à l'arc submergé.
En termes de fiabilité structurelle, le module adopte des processus SMT (ROHS) et la technologie de fabrication AA (Active Alignment), combinés à une conception d'alimentation indépendante DC12V. Cela empêche la déviation de l'objectif causée par les vibrations sur les sites de soudure et les plantages du système dus à une alimentation USB instable. Sa conformité aux certifications internationales telles que CE et FCC assure en outre la compatibilité dans les environnements industriels avec des températures élevées et des interférences électromagnétiques. Cela s'aligne technologiquement sur l'indice de protection IP65 de la série de caméras de soudure Epic Eye, répondant aux exigences des opérations de soudure continues 24h/24 et 7j/7.
Le fonctionnement efficace de l'automatisation de la soudure repose sur une boucle fermée "acquisition visuelle - transmission de données - exécution du robot". Les performances de transmission et la compatibilité des protocoles des modules de caméra déterminent directement l'efficacité de la réponse de cette boucle fermée.
L'interface USB3.2 à haut débit intégrée au module permet la transmission sans délai d'images 4K, ce qui est crucial pour la surveillance en temps réel et les ajustements d'urgence. Dans les scénarios à cycle élevé tels que la soudure de carrosseries automobiles, cette transmission à haut débit peut synchroniser instantanément les données d'image avec le module de contrôle Welbot CB et les robots collaboratifs. Grâce au protocole vidéo universel UVC, il réalise une réponse de l'ordre de la milliseconde pour "l'acquisition d'images - l'ajustement de la trajectoire", contrôlant le cycle de production en moins de 8 secondes. La fonction de compatibilité multi-systèmes réduit encore les seuils d'intégration : elle peut s'adapter aux systèmes d'exploitation tels que Windows, Linux et Raspberry Pi, et se connecter de manière transparente avec les principaux robots de soudure de marques comme FANUC et ABB. Équipé d'un kit de développement SDK pour prendre en charge le développement secondaire, il peut être facilement intégré dans un MES (Manufacturing Execution System) pour la traçabilité des données, fournissant un support technique pour l'avantage "d'adaptation des robots multi-marques" des modules comme le Welbot CB.
La sortie d'image haute définition des modules de caméra n'est pas seulement un "outil d'exécution" mais aussi un "porteur de données" pour la gestion de la qualité de la soudure et l'itération des processus, améliorant directement le taux de rendement et la traçabilité de la production automatisée.
Dans la phase de surveillance en temps réel, les images haute définition du module peuvent afficher intuitivement des paramètres clés tels que la température du bain de fusion et l'état du remplissage du fil. Combiné à la fonction de surveillance de la soudure en temps réel du Welbot CB, les opérateurs peuvent observer à distance le processus de soudure, identifier rapidement les défauts tels que les soudures froides et les bosses de soudure, et réduire la génération de produits défectueux à la source. Cette capacité de visualisation réduit également les risques pour la santé au travail en éloignant les opérateurs de l'exposition directe à la lumière d'arc, résolvant ainsi le problème de l'industrie des "blessures oculaires dues à la lumière intense" dans les processus tels que la soudure à l'arc sous argon.
En termes de traçabilité de la qualité et d'optimisation des processus, les images 4K enregistrées par le module peuvent préserver entièrement l'ensemble du processus de soudure. Lorsqu'elles sont combinées à des algorithmes de détection tels que YOLO, elles peuvent identifier automatiquement les défauts tels que la porosité et la pénétration incomplète, avec un taux de détection de plus de 99 %. Un cas d'application d'un équipementier automobile montre qu'un système de soudure équipé de modules visuels de haute précision peut réduire le taux de défauts de soudure de la carrosserie de 88 %, réduisant ainsi les pertes annuelles de plus de 5 millions de yuans. Parallèlement, ces données d'image peuvent être utilisées pour analyser la corrélation entre les paramètres de soudure et les défauts, fournissant ainsi un support de données pour l'ajustement des paramètres tels que AVC (Arc Voltage Control) et OSC (Oscillation) du Welbot CB, et réalisant une itération en boucle fermée "soudure - détection - optimisation".
De la fonction de suivi des cordons de soudure du Pavetech Welbot CB aux chaînes de production de soudure de haute précision dans l'industrie automobile, les modules de caméra sont devenus le moteur central qui fait passer l'automatisation de la soudure de "l'exécution mécanique" à la "gestion et au contrôle intelligents". Ils résolvent les défis de positionnement grâce à une perception précise, assurent un fonctionnement stable grâce à une forte adaptabilité environnementale, réalisent une synergie du système via une transmission à haut débit et permettent la gestion de la qualité avec des données haute définition—chaque caractéristique technique répond avec précision aux besoins pratiques de l'automatisation de la soudure. À mesure que la technologie des capteurs et les algorithmes de vision artificielle s'intègrent davantage, les modules de caméra feront progresser l'automatisation de la soudure vers une plus grande précision, une plus grande efficacité et des coûts plus faibles, jetant ainsi une base technique solide pour la fabrication haut de gamme.