Over the last years, a profusion of new versions of arc welding processes has overwhelmed the international welding scenario in the industry and academia. Innovations have been made possible not only ...by means of electronics and software developments but also through new concepts in mechanical design and mechanisms. With respect to the tungsten inert gas (TIG) process, low productivity is often a disadvantage, when compared to other arc welding processes. In order to manage this drawback, as well as to better deal with hard wetting materials (Ni-Cr alloys for example), a forward and backward wire oscillation movement has been implemented in TIG systems and finds good acceptability in the industry. However, dedicated wire feed measuring systems for this new operating regime are not available, which limits the process monitoring as a whole and hinders phenomena understanding and parametrization stage. The present paper thus addresses the development of a measuring methodology combined with a transducer, based on an optical encoder, for acquisition of instantaneous angular speed (IAS). The study covers analysis of the performance of previous instrumentation (found unsuitable), description of the dedicated system, and verification methodologies. Results lead to the validation of the system. Therefore, valuable information can now be extracted to provide feedback for this welding process version and avoid instabilities.
•Trinocular stereo vision for inner geometry pipe inspection.•Cameras symmetrically positioned with respect to the pipe axis for better sensitivity distribution.•Object space oriented point selection ...for correlation.•Point cloud intrinsically organized in a regular mesh using a cylindrical coordinate system.
Geometric inspection of pipes is a fundamental task in the oil industry. This work shows the development of a system to measure the geometry of a pipe’s inner wall using a trinocular stereo system. Natural pipe texture is used to produce a point cloud intrinsically organized in a regular mesh in a cylindrical coordinate system. The main novelty in the proposed algorithm is the definition of a regular kernel in object space, which is mathematically projected to each image plane using the inverse triangulation approach. The use of a triple correlation coefficient estimator led to simultaneous detection of homologous points. Experiments depict measurements of pipes with real and simulated textures, and results on a calibrated pipe of approximately 150mm in diameter showed a mean error of 0.3mm with a standard deviation of 0.2mm.
Abstract Joint geometry measurement is a key task for welding automation. Among the sensors used for this purpose, the Laser Triangulation Sensors for welding (LTS) are the ones that best ...characterize the joint geometry. Root gap measurement is especially important for success in the automated root pass deposition, with production and quality benefits in different applications, such as pipeline construction for the Oil & Gas industry. The measurement of this feature is sensitive to noises generated by welding and joint surface reflexivity. The image processing algorithms for gap measurement available in literature do not have the desired characteristics of measurement error and flexibility for dimensional variability of welding joints. This paper presents a new algorithm for root gap measurement of “V” type joints using a linear adjustment technique. This developed algorithm was evaluated from measurement errors found in images captured before and during orbital welding procedure of a standard test piece. The same images were processed with pattern correlation algorithm and derivative algorithm, both presented in academic papers. The proposed algorithm presented the best results of measurement error, robustness and flexibility.
Resumo A medição da geometria da junta é tarefa fundamental para a automação da soldagem. Dentre os sensores utilizados para tal finalidade, os Sensores de Triangulação Laser para soldagem (STL) estão entre as tecnologias que melhor caracterizam a geometria da junta durante a soldagem. A medição da abertura de raiz (gap) é especialmente importante para o sucesso na deposição automatizada do passe de raiz, com benefícios de produtividade e qualidade em diferentes aplicações, como a construção de dutos para o setor de Petróleo e Gás. A medição desta característica é sensível aos ruídos gerados pela soldagem e à reflexividade da superfície da junta. Os algoritmos de processamento de imagem para medição do gap apresentados na literatura não têm as características desejadas de erro de medição e flexibilidade para medição em chanfros de diferentes dimensões. Este artigo apresenta um novo algoritmo para a medição do gap em juntas de chanfro “V” empregando a técnica de ajuste linear. O algoritmo de medição desenvolvido foi avaliado a partir dos erros de medição do gap encontrados em imagens capturadas antes e durante o procedimento de soldagem de raiz de um corpo de prova padrão. As mesmas imagens foram processadas com os algoritmos de correlação de padrões e algoritmo de derivadas, ambos apresentados por trabalhos acadêmicos. O algoritmo proposto apresentou os melhores resultados de erro de medição, robustez e flexibilidade.
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010
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Muitas superfícies, como cascos de navio, "carenagens" de automóveis e aeronaves, assim como pás de rotores de turbinas hidráulicas ou de aerogeradores são típicos exemplos de superfícies com forma livre. Como qualquer peça produzida pela industria, peças que contenham superfícies livres também devem ser medidas para realizar seu controle geométrico, garantindo assim que a função do produto seja realizada de forma satisfatória.
Sistemas ópticos de medição são cada vez mais utilizados para a medição de superfícies livres. Isto se deve ao fato de medições por princípios ópticos possuírem diversas vantagens: (a) medição sem contato; (b) rapidez de medição, onde milhões de pontos podem ser medidos em poucos segundos; (c) relativa portabilidade e (d) incertezas de medição comparáveis a sistemas de medição com contato.
Um sistema óptico portátil, capaz de realizar a medição de superfícies livres de grande extensão, compará-las com superfície de referência e ainda sinalizar localmente parâmetros de interesse através da projeção de mapas de cores na própria superfície, foi desenvolvido no âmbito da tese.
O sistema funde os princípios de visão estéreo passiva e ativa. Alvos circulares são utilizados para concatenar nuvens de pontos tridimensionais em relação a um sistema de coordenadas global. Algoritmos desenvolvidos realizam o cálculo destas nuvens de pontos de forma intrinsecamente estruturada em uma única malha regular, possibilitando ainda utilizar um número qualquer de câmeras e um projetor de luz estruturada. A calibração do projetor, como uma câmera invertida do ponto de vista da óptica geométrica, possibilita calcular e projetar um mapa de cores na própria superfície auxiliando o controle dimensional e o acompanhamento de intervenções.
Avaliações experimentais, utilizando diversos tipos de padrões geométricos e superfícies livres calibradas, demonstram a viabilidade e as vantagens de utilização dos métodos propostos.
Many surfaces, such as ship hulls, fairing of automobiles and rotors of water or wind turbines are typical examples of free form surfaces. Like any pieces produced by industry, parts that contain free form surfaces should also be measured, to ensure that the product function is performed satisfactorily.
Optical measuring systems are increasingly used for the measurement of free form surfaces. Measurement by optical principles have several advantages: (a) non-contact measuring, (b) speed of measurement, where millions of points can be measured in seconds, (c) high portability and (d) measurement uncertainties are comparable to contact measurement systems.
A portable optical system, capable of measuring free form surfaces over large areas, comparing them with reference surfaces and locally project color maps on the surface to signal parameters of interest, was developed within the thesis.
The system merges passive and active stereo vision. Circular targets are used to concatenate three-dimensional point clouds for a global coordinate system. Algorithms perform the calculation of these point clouds intrinsically structured into a single regular mesh, allowing also the use of any number of cameras and a structured light projector. The calibration of the projector, as an inverted camera, allows to calculate and design a color map, to signalize the surface, helping the dimensional control and monitoring of interventions.
Experimental evaluations, using diferent kinds of geometric patterns and calibrated free form surfaces demonstrate the feasibility and the advantages of using the proposed methods.
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial
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Este trabalho apresenta uma metodologia para a avaliação de desempenho de robôs industriais, baseada na utilização de um braço de medição portátil. A principal motivação para o desenvolvimento deste trabalho é realização da avaliação de desempenho de um robô industrial que esta em desenvolvimento na Universidade Federal de Santa Catarina. Um estudo sobre as características que definem o desempenho de robôs industriais, assim como os principais sistemas para a avaliação de desempenho são apresentados. A metodologia consiste basicamente em fazer medições com o braço de medição em um flange, especialmente projetado e fabricado, acoplado à interface mecânica de um robô e analisar os dados a partir de um algoritmo de cálculo. A avaliação metrológica do sistema de medição é apresentada, utilizando diversos tipos de padrões e simulação computacional. A metodologia proposta mostrou-se satisfatória para a realização da avaliação de desempenho de robôs, especialmente para as características do robô em desenvolvimento na Universidade Federal de Santa Catarina.
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