Mapeamento 3D e planejamento de trajetórias para preenchimento de cavidades por meio de soldagem em múltiplos passes usando o processo Gmaw robotizado

Abstract

Equipamentos de digitalização tridimensional, juntamente com sistemas de soldagem robotizada, podem ser utilizados para automação de processos de reparos em peças metálicas com mínima ou nenhuma interação humana. Este trabalho implementa algoritmos de segmentação, reconstrução e filtragem, que interpretam a nuvem de pontos de uma cavidade e, seguindo uma estratégia pré-estabelecida de preenchimento, fornecem ao manipulador robótico os pontos de trajetória necessários ao correto posicionamento dos cordões de solda, de modo a produzir o preenchimento da cavidade. Os algoritmos foram validados utilizando nuvens de pontos geradas por meio da discretização de geometrias previamente definidas em software CAD. Essas geometrias foram dimensionadas buscando-se similaridade com cavidades ocasionadas em pás de turbinas hidráulicas decorrentes de erosão por cavitação e de remoção de trinca parcialmente passante. A validação do processo completo de reparo, incluindo etapas de mapeamento 3D, de geração de trajetórias e de deposição de metal de solda, é realizada com base na digitalização de um modelo de cavidade usinado em bloco metálico, utilizando escâner comercial. Os algoritmos desenvolvidos foram capazes de mapear a cavidade, gerar a trajetória e produzir o programa em linguagem ARLA para um robô industrial IRB2000, em cujo órgão terminal se encontrava uma tocha de soldagem GMAW acoplada a sua respectiva fonte. Realizaram-se ensaios de deposição e os resultados foram analisados dos pontos de vista geométrico e de qualidade do preenchimento.