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Novarc Technologies aus North Vancouver, BC, stellte 2016 seinen Spool Welding Robot (SWR) für Rohrschweißanwendungen vor. Bilder bereitgestellt

Möglicherweise kennen Sie kollaborative Roboter, die mit Menschen zusammenarbeiten, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie bei der Erledigung der ihnen zugewiesenen Aufgaben bewusstlos werden. Wenn ein kollaborativer Roboter mit einem Menschen zusammenstößt, stoppt er sofort, anstatt sich durch die Person zu pflügen, als wäre sie ein leerer Karton. Im Wesentlichen können Mensch und Maschine „zusammenarbeiten“, indem der Mensch die Aktion des Roboters steuert oder einfach in der Nähe arbeitet, während der Roboter seine Anweisungen ausführt.

Für Rohrschweißanwendungen stellte Novarc Technologies, North Vancouver, BC, 2016 seinen Spool Welding Robot (SWR) vor. Er basiert auf einem Cobot, der speziell für die Befestigung von Rohren auf einem rotierenden Spannfutter entwickelt wurde. Der mit einer Schweißpistole bewaffnete Cobot bewegt sich beim Schweißen auf und ab sowie vor und zurück. Typischerweise überwacht ein Schweißer den Vorgang und passt den Cobot während des Schweißprozesses an, wenn er ein Problem erkennt oder wenn der Cobot mit einer schlampigen Schweißnahtvorbereitung zu kämpfen hat, beispielsweise wenn der Fasenwinkel außerhalb der erwarteten Toleranzfenster liegt. Der SWR kann Flansche, T-Verbindungen und Bögen schweißen.

Diese Art des Rohrschweißens war traditionell die Domäne erfahrener Schweißer. Die Arbeit mit hohem Mix und geringem Volumen erforderte talentierte Schweißer, die reibungslos von einem Auftrag zum nächsten wechseln und die Unterschiede bei der Rohrvorbereitung und -montage bewältigen konnten. Der SWR wurde entwickelt, um diese Dynamik zu ändern.

„Es trägt dazu bei, dass der Nachwuchsschweißer viel produktiver wird“, sagte Soroush Karimzadeh, CEO von Novarc Technologies. „Mit dem SWR kann ein Junior-Schweißer über einen Zeitraum von acht Stunden bis zu drei oder vier hochqualifizierte Schweißer schweißen – und das mit viel besserer Qualität.“

Karimzadeh sagte, dass Metallbauer und Maschinenbauer positiv auf die Veröffentlichung des SWR reagiert hätten und Novarc weltweit mehr als 30 Systeme installiert habe. Aber im Umgang mit den Realitäten wettbewerbsintensiver Märkte fragten dieselben frühen Anwender der Cobot-Rohrschweißtechnologie, wozu die Automatisierung sonst noch fähig sein könnte. Wäre es möglich, dass der Cobot unabhängiger arbeitet, ohne dass ein Schweißer jede Sekunde den Vorgang beobachtet? Könnte das SWR so eingerichtet werden, dass ein Bediener andere Aufgaben übernehmen könnte, während der Cobot schweißt, oder sogar mehrere SWR-Systeme gleichzeitig überwachen könnte?

Dies inspirierte zu Fortschritten in den letzten zwei Jahren, in denen Novarc an der Entwicklung tiefer neuronaler Algorithmen arbeitete, die dem SWR dabei helfen könnten, selbstständig zu lernen und sich anzupassen, wie es ein menschlicher Schweißer oder ein Bediener des grundlegenden SWR-Systems tun würde. Das Ergebnis ist NovEye, ein auf künstlicher Intelligenz basierendes Bildverarbeitungssystem, das die automatisierten Schweißfunktionen des SWR erweitert.

Als Beispiel für die Funktionsweise des NovEye beschrieb Karimzadeh, wie es das Heftschweißen handhabt. Wenn ein Rohr für einen Cobot vorbereitet wird, verwendet ein Schweißer gefiederte Heftnähte anstelle von Brückenheftnähten, damit der Cobot darüber schweißen kann. Ein Cobot-Schweißsystem, das nicht über die Vorteile eines KI-Bildverarbeitungssystems verfügt, erfordert, dass der Systembediener die Systemsteuerung ändert, wenn sich der Cobot der Heftschweißung nähert. Die Steuerung ändert die Schweißparameter, während der Cobot über die Heftschweißnaht schweißt, um eine vollständige Verschmelzung zu erreichen. Wenn der Vorgang abgeschlossen ist, schaltet der Bediener wieder auf das normale Wurzelschweißprogramm um. Das NovEye verringert den Bedieneraufwand, da das Bildverarbeitungssystem die Heftschweißnaht erkennt und die Schweißparameter selbstständig anpasst.

„Der andere Teil davon ist die Konstanz“, sagte Karimzadeh. „Uns ist aufgefallen, dass die Eingaben bei einigen Bedienern unterschiedlich sein können, je nachdem, wer die Maschine bedient oder wie gut der Bediener über seine Fähigkeiten verfügt. Das NovEye bedeutet viel mehr Konsistenz. Unser Algorithmus wird jedes Mal gleich und optimal reagieren.“

Die erste Veröffentlichung dieser Funktion richtet sich an Maschinenbauer, die Rohre gemäß den ASME B31.9.0-Standards schweißen. In den folgenden Monaten wird das Automatisierungs-Upgrade für Metallbauer freigegeben, die nach den Standards ASME B31.1 AWS B3D1.1 und B31.3 D1.3 schweißen.

Dies ist das erste von weiteren Upgrades, die durchgeführt und an SWR-Benutzer verschickt werden. Karimzadeh sagte, dass Rohrschweißer davon ausgehen, dass ihre Kapitalinvestitionen mit dem technologischen Fortschritt Schritt halten, insbesondere im Zeitalter der digitalen Konnektivität.

Ein neues KI-Vision-System von Novarc Technologies zielt darauf ab, das Rohrschweißen weiter zu automatisieren.

Eines der geplanten Updates wird sich auf die Schweißprozessüberwachung konzentrieren, bei der das Bildverarbeitungssystem in der Lage sein wird, den Schweißprozess zu verfolgen und dem Bediener in Echtzeit Einblick in den Stand der Dinge zu geben. Dieses Feedback liefert eine Aufzeichnung der Schweißqualität, anhand derer festgestellt werden kann, ob die Verbindung akzeptabel ist oder ob eine Verbesserung erforderlich ist.

„Die Rohrfertigung wird wettbewerbsfähiger, insbesondere in dieser Zeit der Pandemie“, sagte Karimzadeh. „Wir sehen, dass Bedarf an mehr Automatisierung besteht, was eine gute Sache sein könnte. In diesem Bereich herrscht bereits ein großer Mangel an qualifizierten Schweißern, und mehr Automatisierung kann Schweißer von sich wiederholenden Arbeiten befreien und sie dazu zwingen, schwierigere Schweißnähte auszuführen.“