Medición y compresión de matrices por fases ultrasónicas para la estimación del bisel de soldadura en proceso

Área de la Ciencia:

• Robótica y automatización.
• Las pruebas no destructivas.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• La soldadura robótica industrial enfrenta desafíos en la estimación de la geometría de la soldadura en tiempo real debido a las limitaciones ambientales y los altos volúmenes de datos de las pruebas ultrasónicas.
• El ultrasonido de matriz de fases ofrece imágenes volumétricas, pero se ve obstaculizado por la escala de datos y la latencia en las aplicaciones robóticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una tubería de inspección ultrasónica en tiempo real para la medición precisa de la orientación del bisel de soldadura en la soldadura robótica.
• Abordar las barreras de la estimación fiable de la geometría y la gestión eficiente de los datos en datos ultrasónicos de alto rendimiento.

Principales métodos:

• Implementó un estimador de orientación acelerado por GPU y una ligera estrategia de compresión AUC para datos ultrasónicos.
• Validación de la tubería en geometrías convencionales de ranura en V y brecha estrecha utilizando una plataforma de matriz de fases desplegada robóticamente.
• Procesamiento integrado de captura de matriz completa (FMC) con esparcificación de datos para inferencia en tiempo real.

Principales resultados:

• Se logró una precisión angular de ±0.4° para ranuras en V convencionales y errores geométricos inferiores a 3 mm.
• Ejecución demostrada por debajo de 250 ms para el escaneo de ranura en V y por debajo de 1500 ms para configuraciones de brecha estrecha.
• Se mantuvo una reducción de datos de más del 88% al tiempo que se garantizaba la precisión geométrica.

Conclusiones:

• La tubería desarrollada proporciona una solución modular e interpretable para la inferencia de la geometría de la soldadura en tiempo real y la reducción de datos en la soldadura robótica.
• Esta prueba de concepto demuestra una vía viable para los sistemas de inspección ultrasónica de circuito cerrado integrados en la soldadura automatizada.
• El sistema simula con éxito escenarios industriales realistas mediante el escaneo dinámico de geometrías de bisel escalonadas.