Visionsystem för laserbearbetning

Visionsystem för laserbearbetning

Visionsystem gör det möjligt för en lasermaskin att se och identifiera arbetsstycket innan laserprocessen utförs. Genom att kombinera kamerateknik, bildbehandling och scannerstyrning kan systemet lokalisera komponenter, kompensera för variationer i position och styra laserprocessen mot rätt position på arbetsstycket.

LMI erbjuder visionsystem för industriell laserbearbetning med särskilt fokus på lasersvetsning och automatiserade laserprocesser. Ett viktigt system i vårt erbjudande är K-Lab SCOUT, som kombinerar avancerad visionteknik med scannerbaserad laserbearbetning.

Kontakta oss om visionsystem för laserbearbetning

Varför använda vision i en laserprocess?

I en automatiserad laserprocess måste laserstrålen träffa arbetsstycket på rätt plats med hög precision. Traditionellt löses detta genom noggrann fixturering och genom att maskinen programmeras eller teachas utifrån en förutbestämd komponentposition.

I verklig produktion kan emellertid variationer uppstå. Arbetsstycken kan ligga något förskjutna eller roterade och geometrin kan variera inom tillåtna toleranser.

Ett visionsystem kan identifiera arbetsstyckets verkliga position och låta systemet anpassa laserprocessen efter denna.

Det kan ge flera fördelar:

• mindre känslighet för variationer i komponentposition
• minskat behov av mycket exakt fixturering
• kortare tid för teaching och inställning
• högre flexibilitet vid produktvariationer
• förbättrad repeterbarhet
• enklare programmering av komplexa laserbanor
• möjlighet till automatisk korrigering av processpositionen

Vision blir på så sätt en integrerad del av laserprocessens styrning.

K-Lab SCOUT – vision och laserbearbetning i samma system

K-Lab SCOUT är utvecklat för att kombinera scannerbaserad laserbearbetning med avancerad visionteknik.

Till skillnad från ett traditionellt kamerasystem som endast visar ett begränsat område kan SCOUT använda galvoscannern för att samla in bilder över hela arbetsfältet. Bildbehandlingen sammanfogar sedan dessa till en gemensam bild av arbetsområdet.

Laserprocessen kan därefter positioneras i förhållande till den bearbetade bilden.

K-Lab beskriver arbetsflödet i tre huvudsteg:

1. Bildinsamling – arbetsfältet avbildas.
2. Skapa processgeometri – operatören definierar exempelvis svetsbanor på bilden.
3. Laserbearbetning – laserstrålen följer den definierade geometrin på arbetsstycket.

Systemet kan även identifiera komponenter som inte ligger i exakt förväntad position och korrigera processens placering efter den verkliga komponentpositionen.

Hela arbetsfältet som en sammanhängande bild

En vanlig koaxial kamera ser normalt endast en begränsad del av scannerfältet vid varje given position.

SCOUT löser detta genom att använda scanneroptiken för att samla in bilder från olika delar av arbetsfältet. K-Labs bildbehandling sammanfogar sedan ett stort antal bilder till en sammanhängande bild.

Det innebär att operatören kan arbeta med en visuell representation av hela scannerfältet, snarare än endast ett litet område runt laserstrålens aktuella position.

Detta är särskilt användbart vid komplexa komponenter och applikationer med flera separata svetsar eller bearbetningsområden.

Automatisk positionering och kompensation

En av de stora fördelarna med visionstyrd laserbearbetning är möjligheten att kompensera för variationer i arbetsstyckets position.

När en komponent har identifierats kan systemet korrigera scannerfältet eller de individuella processkonturerna efter komponentens verkliga position. K-Labs nuvarande SCOUT-teknik erbjuder automatisk komponentidentifiering och automatisk justering av processkonturer inom scannerfältet.

Det kan minska beroendet av extremt exakt mekanisk positionering.

Vision ersätter däremot inte automatiskt behovet av bra fixturering. Kraven på komponentläge, fogpassning och processtoleranser beror fortfarande på den aktuella applikationen.

Visionsystem för lasersvetsning

Lasersvetsning är ett särskilt intressant användningsområde för visionteknik eftersom laserstrålen ofta måste positioneras med hög noggrannhet i förhållande till fogen.

SCOUT-systemet är utvecklat med scannerbaserad lasersvetsning som ett centralt användningsområde.

Vision kan bland annat användas vid:

• punktsvetsning
• komplexa svetskonturer
• flera svetspositioner på samma komponent
• remote welding
• precisionssvetsning
• komponenter med varierande position
• automatiserad serieproduktion
• produktion med flera produktvarianter

Kombinationen av vision och scanner är särskilt kraftfull eftersom samma system först kan lokalisera komponenten och därefter snabbt styra laserstrålen till de aktuella svetspositionerna.

Mindre teaching och snabbare omställning

Traditionell programmering av en komplex laserprocess kan kräva att ett stort antal positioner teachas individuellt.

Med ett visionsystem kan operatören i stället arbeta direkt mot bilden av den verkliga komponenten.

K-Labs SCOUT-programvara gör det möjligt att skapa processgeometrier på den insamlade bilden med fördefinierade geometriska former och andra verktyg. K-Lab framhåller detta som ett sätt att minska inställningstiden från timmar till minuter i lämpliga applikationer.

För produktion med många varianter eller komplexa svetsgeometrier kan detta ge betydligt enklare omställning.

SCOUT-200 och SCOUT-300

K-Labs nuvarande produktprogram omfattar bland annat SCOUT-200, SCOUT-300 och SCOUT-300MC.

SCOUT-200 och SCOUT-300 är utvecklade för olika krav på apertur, arbetsfält och lasereffekt.

Egenskap	SCOUT-200	SCOUT-300
Våglängd	1070 nm	1070 nm
Laseranslutning	QBH	QBH
Apertur	20 mm	30 mm
Max. lasereffekt*	2 kW	5 kW
Kylning	Luft/vatten	Luft/vatten
Interface	XY2-100	XY2-100

*Maximal lasereffekt beror på utförande, kylning och konfiguration. Uppgifterna ovan baseras på publicerad K-Lab/Optoprim-information och ska verifieras för den aktuella systemkonfigurationen.

Jag skulle inte lägga in fler detaljspecifikationer än så på LMI:s sida just nu. Det finns skillnader mellan äldre och nyare publicerade SCOUT-data, särskilt beträffande arbetsfält och olika SCOUT-300-varianter. Det är bättre att vi använder aktuellt datablad för exakt modell när kunden dimensionerar ett system.

SCOUT-300 för större och mer krävande applikationer

SCOUT-300 är utvecklat för applikationer som kräver större scannerapertur och högre lasereffekt. Aktuell information anger upp till 5 kW vid cirka 1070 nm beroende på konfiguration.

SCOUT-300-familjen finns dessutom i olika utföranden för olika krav på arbetsfält och visionfunktion.

Det gör systemet särskilt intressant för exempelvis automatiserad lasersvetsning där kombinationen av större arbetsområde, hög lasereffekt, scannerhastighet och visionstyrning kan ge stora produktivitetsfördelar.

Vision och scannersystem – två tekniker som arbetar tillsammans

Ett visionsystem och ett scannersystem har olika uppgifter.

Scannersystemet styr laserstrålen.

Visionsystemet identifierar var laserprocessen ska utföras.

När systemen kombineras kan komponentens verkliga position först identifieras och laserstrålen därefter styras till den korrigerade processpositionen.

I SCOUT är denna koppling särskilt långt integrerad eftersom galvoscannern även används vid bildinsamlingen. K-Lab beskriver systemet som en kombination av galvoscanner, vision och laserbearbetning.

Det här ger oss dessutom en perfekt internlänk mellan LMI:s nya sidor:

Läs mer om scannersystem och galvospeglar

K-DRAW – programmering direkt på komponentbilden

Till SCOUT hör K-Labs programvara K-DRAW, som används för att skapa och hantera processgeometrier.

Operatören kan arbeta med den insamlade bilden av arbetsstycket och definiera den laserbearbetning som ska utföras.

Det gör programmeringen mer visuell och kan minska behovet av att manuellt definiera ett stort antal koordinater.

För en laserprocess med många separata svetsar eller komplexa geometrier kan detta göra både programmering och produktomställning betydligt enklare.

Vision i automatiserad produktion

Visionteknik blir särskilt värdefull när lasersystemet integreras i en automatiserad produktionscell.

Systemet kan då användas som en del av en process där komponenter:

• matas in automatiskt
• positioneras i fixtur
• identifieras med vision
• kontrolleras avseende position
• får processbanan korrigerad
• laserbearbetas
• lämnar cellen för nästa produktionssteg

Det minskar beroendet av att varje komponent ligger på exakt samma koordinater vid varje cykel.

Vision kan därför vara en viktig del av både flexibel automation och högvolymproduktion.

När är ett visionsystem rätt lösning?

Vision är särskilt intressant när:

Produktionsförutsättning	Möjlig nytta med vision
Komponentens position varierar	Automatisk lägeskorrigering
Många processpositioner finns	Enklare programmering
Geometrin är komplex	Visuell definition av processbanan
Många produktvarianter förekommer	Snabbare omställning
Hög positioneringsnoggrannhet krävs	Processen anpassas efter verklig komponentposition
Scanner används för bearbetningen	Vision och strålstyrning kan integreras
Produktionscellen är automatiserad	Minskad känslighet för variationer i inmatning och fixturering

Det är dock alltid den faktiska applikationen som avgör om vision ger en teknisk och ekonomisk fördel.

Vision ersätter inte en stabil process

Ett avancerat visionsystem kan kompensera för många variationer, men det kan inte korrigera alla problem i en laserprocess.

Vid exempelvis lasersvetsning är faktorer som:

• fogpassning
• spalt
• komponenttoleranser
• material
• ytkvalitet
• laserparametrar
• fokusering
• skyddsgas

fortfarande avgörande för svetsresultatet.

Vision ska därför ses som ett verktyg för identifiering, positionering och processstyrning, inte som en ersättning för en korrekt dimensionerad laserprocess.

Det tycker jag är ett viktigt LMI-stycke eftersom det håller sidan tekniskt trovärdig.

Integration med laser och automation

Ett visionsystem måste integreras med resten av maskinen.

Beroende på applikationen kan systemet behöva kommunicera med:

• laserskälla
• scannersystem
• PLC
• robot
• linjär- och rotationsaxlar
• fixturer
• säkerhetssystem
• processövervakning
• överordnade produktionssystem

LMI:s roll omfattar därför mer än själva visionsystemet. Vi kan integrera vision, scanner, laser, styrsystem och automation till en komplett lösning för den aktuella laserprocessen.

Visionsystem från LMI

LMI erbjuder visionsystem och scannerbaserade lösningar för industriell laserbearbetning.

Med K-Lab SCOUT kan vision, bildbehandling och laserbearbetning kombineras i ett integrerat system som identifierar arbetsstyckets verkliga position och anpassar laserprocessen därefter.

Tillsammans med vår erfarenhet av laser, scannersystem, optik, styrning och automation kan vi utveckla kompletta lösningar för både nya produktionssystem och uppgraderingar av befintliga maskiner.

Kontakta LMI för visionsystem och visionstyrd laserbearbetning

Vanliga frågor om visionsystem för laserbearbetning

Vad används vision till i en lasermaskin?

Vision används för att identifiera arbetsstycken, bestämma deras verkliga position och ge styrsystemet information om var laserprocessen ska utföras.

Vad är K-Lab SCOUT?

SCOUT är ett scannerbaserat lasersystem som kombinerar vision, bildbehandling och laserbearbetning. Systemet kan avbilda arbetsfältet, identifiera komponentpositioner och anpassa laserprocessen till den bearbetade bilden.

Kan vision kompensera för felplacerade komponenter?

Ja, inom systemets och processens toleranser. SCOUT är utvecklat för att identifiera komponenter som avviker från den förväntade positionen och korrigera processens placering.

Behövs fortfarande fixturer om man använder vision?

Normalt ja. Vision kan minska kraven på exakt repeterbar positionering, men komponenten måste fortfarande hållas tillräckligt stabilt och inom det område och de toleranser som processen tillåter.

Kan SCOUT användas för lasersvetsning?

Ja. Lasersvetsning är ett av SCOUT-systemets huvudsakliga användningsområden och systemet är utvecklat för scannerbaserad laserbearbetning och svetsning.

Kan LMI integrera vision i en komplett lasermaskin?

Ja. LMI arbetar med kompletta lasersystem där vision kan integreras tillsammans med scanner, laser, optik, maskinstyrning och automation.