CAPTEUR LASER DE NOUVELLE GENERATION AUGMENTE LA QUALITE ET LA VITESSE DE SOUDURE

Un nouveau capteur laser vient d'être lancé par le manufacturier britannique Systèmes de Vision Meta pour tous les types de soudure mécanisée et robotisée. C'est le premier capteur de ce genre qui intègre le traitement d'image de haute performance à même le capteur au lieu d'utiliser un ordinateur distinct et possède plusieurs usages dans l'industrie manufacturière.

Installer le nouveau “Smart Laser Sensor” (SLS) réduit d'au moins de moitié le coût d'automatiser l'équipement de soudure à l'arc et les robots de soudage par rapport à l'utilisation de capteurs laser conventionnels. Le coût peut être un petit pourcentage des frais précédents si l'équipement de soudage possède une interface Ethernet ou CAN bus, permettant la connexion directe du SLS.

D'autres fonctions du SLS, en plus du suivi de joint pendant la soudure, incluent l'inspection du chanfrein aux extrémités des tuyaux avant soudage, et du cordon de soudure une fois déposé. Les trois procédés ont été démontrés au kiosque de Meta pendant l'exposition, avec la détection de la position de suivi et la précision des mesures à ± 0.1 mm .

Le capteur a été développé par Meta en collaboration avec CRC-Evans Pipeline International, Inc. de Houston, USA, le chef de file mondial de la soudure d'oléoduc. La compagnie, un co-exposant au kiosque de Meta pendant l'exposition, est le premier client du produit et a l'exclusivité mondiale de son utilisation dans les oléoducs. La version du SLS pour la soudure d'oléoduc et l'inspection se nomme “CiRCvision ”. Meta répondra à la demande pour le capteur pour tous les marchés autre que l'oléoduc.

Contexte du développement du SLS

Les systèmes laser prêts à l'usage peuvent effectuer le suivi de joint à haute vitesse, mais ont des limitations quant au coût unitaire, robustesse, facilité d'utilisation et convenance pour les typiques conditions sur le terrain de la construction d'oléoduc. Ces limitations ont rendu les systèmes de génération précédente non appropriés pour usage général dans la grande flotte de soudeuses de CRC-Evans.

L'exposé de la compagnie à Meta était de concevoir un système de vision à faible coût, autonome et intelligent ayant une capacité de communications numériques pour être utilisé pour améliorer les applications d'assemblage par soudure à 3m/min ou mieux et aussi pour l'inspection des oléoducs . CRC-Evans a identifié que le procédé d'assemblage des tuyaux en entier pourrait être dramatiquement amélioré si de l'information supplémentaire sur les préparations de soudure et les soudures pouvait être obtenue avant, pendant et après le soudage.

Le résultat est le SLS de Meta, qui consiste en un robuste capteur d'image méga pixel CMOS avec des circuits électroniques à très grande intégration, incluant un gros réseau de portes programmables in situ (FPGA) et un puissant processeur de traitement numérique du signal (DSP) à même le capteur.

Suivi de joint de soudure

Le caractère de la soudure d'écart étroit dans les oléoducs fait que c'est impossible d'avoir un alignement précis tout autour d'un joint de soudure donné en raison des irrégularités dans l'ajustement du joint suite à des variations du diamètre du tuyau et de son ovalité. Cela amène des changements locaux de la géométrie et de la position du joint.

Le SLS mesure ces changements en temps réel pendant le soudage. Les données de suivi sont envoyées par interface Ethernet haute-vitesse ou CAN bus vers le système de contrôle du mouvement entraînant le système de soudure externe. La boucle fermée de contrôle résultante assure une transmission de données fiable et sans bruit garantissant ainsi que les électrodes de soudure sont toujours où ils devraient être.

Les algorithmes de suivi varient avec le type de passage de soudure. Par exemple, lors des soudures à la racine, le système de vision laser assure un suivi précis sans besoin d'osciller ce qui est requis pour le suivi à travers l'arc. Cela a pour résultat un positionnement plus précis du cordon et une meilleure pénétration de la soudure. Des essais ont démontré que la haute résolution du SLS rend possible l'utilisation du suivi laser pour toutes les étapes du procédé de soudure, incluant la passe de finition.

Soudure adaptative

Puisque le capteur laser opère en 3D, en fait prenant des tranches à travers le joint de soudure, il peut calculer avec précision le volume de la soudure en temps réel, permettant le contrôle adaptatif de paramètres clés de soudure.

La combinaison suivi de joint précis approprié au passage étant soudé et du remplissage adaptatif basé sur de réels volumes de joint mesurés, permet de réaliser des soudures de grande qualité répétées à des vitesses plus élevées qu'il serait autrement possible.

Inspection de chanfrein et cordon de fondement

Une des clés de la soudure efficace d'oléoducs est pour l'équipe sur le terrain d'être capable de chanfreiner les bouts de tuyau systématiquement, précisément et rapidement malgré les variations du diamètre et de l'ovalité du bout du tuyau.

Comme le SLS est à la base un instrument pour mesurer des profils 3D, il peut également être utilisé pour inspecter la géométrie de chanfrein. Cela identifie tous problèmes pendant que la machine à chanfreiner est toujours en position, permettant des corrections rapides. Toutes caractéristiques telles que l'épaisseur de la paroi de la racine, l'angle du chanfrein, le décalage et l'angle de la racine peuvent être mesurées et comparées par rapport à un gabarit désiré.

En utilisant le SLS , la soudure à la racine – la phase la plus critique du raccordement de tuyaux – peut être semblablement in spectée après qu'elle a été étalée. Si on soude sur un cordon de fondement incorrect et que le défaut n'est découvert que par après, le coût de la réparation devient élevé, alors les économies potentielles sont élevées.

Inspecter la forme de la soudure à la racine apporte aussi une méthode additionnelle d'inspecter des applications critiques de fatigue, tel que risers, en mesurant les paramètres de la forme de la soudure tels que le décalage et la concavité du cordon.