Uma metodologia para modelagem e controle da largura do cordão de solda no processo GMAW

Abstract

Conceitos aplicados ao controle da soldagem estão produzindo pesquisas direcionadas ao desenvolvimento do monitoramento direto ou indireto da geometria do cordão de solda. A utilização de certos tipos de sensores proporcionou o desenvolvimento de sistemas capazes de medir diretamente a geometria do cordão. No desenvolvimento das pesquisas relacionadas ao monitoramento e controle em tempo real da soldagem, observa-se a utilização de várias abordagens que podem ser agrupadas conforme o parâmetro de monitoramento escolhido. Ao longo dos anos, a demanda de sistemas para o monitoramento e o controle nos processos de soldagem tem crescido. A necessidade de melhorar a produtividade e qualidade levou ao desenvolvimento e aperfeiçoamento de técnicas e sistemas para monitoramento e controle dos processos de soldagem. Este trabalho apresenta uma metodologia para realizar a modelagem, otimização e controle da largura do cordão de solda, permitindo ajustar os parâmetros do processo em tempo real. Desenvolveu-se um sistema integrado de aquisição de imagens, modelagem e controle do processo de soldagem, permitindo uma resposta em tempo real, através de redes neurais artificiais, onde os parâmetros de velocidade de soldagem, velocidade de alimentação do arame e a tensão são preditos em função de uma largura desejada. Para realizar o controle em malha fechada do sistema desenhou-se um controlador “fuzzy” onde se toma como referência a diferença entre a largura que se pretende obter e a largura real do cordão de solda. Este cordão é medido através de um sistema de aquisição e processamento de imagens usando-se uma câmera web de baixo custo. A ação de controle é exercida preferencialmente na velocidade de soldagem, parâmetro que apresenta a maior influência na largura do cordão. Obteve-se cordões de solda com largura pré-definida, além de boa aparência e qualidade. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Welding Control concepts aim to developed researches to improve the monitoring and control of weld bead geometry. The use of certain types of sensors has allowed the development of systems that are able to directly measuring the weld bead geometry. Research developments reviews related to the real-time weld monitoring and control use several approaches that could be grouped according to what sort of parameter is selected for monitoring and over the recent years, the demand for more improved welding systems are growing up. The needs for improving productivity and quality have led to the development and improvement techniques and systems for monitoring and control of welding processes. This work presents a methodology to perform modelling, optimization and control of the weld bead width, enabling to adjust process parameters in real-time. It was developed an integrated system for image acquisition, modelling and control of the welding process allowing a real-time response, through artificial neural networks. Parameters as welding speed, wire feed velocity and voltage are predicted in function of a desired weld bead width. In order to get the closed-loop control system, it was designed a controller "fuzzy" in which is taken as reference the difference between the width to be achieved and the actual width of the bead. This weld bead is measured throughout an acquisition system and images processing using a low price webcam. The control action is carried out preferably in welding speed, a parameter that has the greatest influence on the weld bead width and it has not influence in the metal transfer behaviour. It was obtained weld beads with predefined width, good appearance and quality.