Determinación de patrones para soldadura con caminos de forma libre, para relleno de defectos en la recuperación de piezas de acero

Abstract

Actualmente existe una necesidad desde la industria de recuperar piezas de acero, debido a que los defectos en ella pueden implicar el perder la pieza y todos los costos económicos y temporales asociados a su reemplazo. Esta recuperación puede llevarse a cabo de forma robotizada con soldadura GMAW, sin embargo, debido a la gran variedad de formas de piezas y defectos, no se ha llegado a una solución general ni adaptativa. En el presente trabajo se tiene por objetivo el determinar patrones para soldadura en relleno de defectos utilizando caminos de forma libre, para recuperación de piezas de acero. Al mismo tiempo, se tendrán los objetivos de que la estrategia generada no dependa de la forma del defecto a rellenar; que se realice de forma semi automática y analizar las trayectorias generadas. Para ello se utiliza un modelo del defecto en un archivo tipo nube de puntos (PCD). Se utiliza el lenguaje de programación Python y las trayectorias son generadas para ser recorridas por un brazo robótico. El proceso de generación de trayectorias consiste en un preprocesamiento, del archivo de la falla, donde se ingresan también los parámetros de soldadura, a partir de ello se generan capas no planares equiespaciadas sobre la superficie a recuperar hasta completar el volumen de la falla. Estas capas son divididas para facilitar su recorrido y en esas nuevas nubes de punto se aplica un algoritmo que genera la trayectoria. Estas trayectorias son post procesadas para añadir los levantamientos de herramienta. Finalmente se visualiza y se traduce al lenguaje del brazo robótico, para simularlo en el programa DTPS, un software especializado del robot. Adicionalmente se revisa el desempeño de la generación de trayectorias y se exploran nuevas utilidades, como la generación de capas que envuelvan la pieza que contiene la falla y el relleno de formas limitadas por otros modelos no planares. La estrategia descrita se prueba en superficies que simulan defectos de interés, logrando generar patrones de relleno para ellas, con resultados satisfactorios. Por otro lado, existen problemas puntuales en la generación de espirales, donde ocurren levantamientos de herramienta no deseados. Además, se hacen notar otras limitantes propias del brazo robótico como lo son la cantidad de comandos que lee el programa y el alcance del brazo robótico. Al revisar el potencial en las nuevas utilidades mencionadas, se llega a resultados aceptables en ambos escenarios, pudiendo generar una capa que envuelve a un cilindro y generar caminos de soldadura limitados por una superficie curva. El método propuesto logra cumplir con el objetivo de rellenar defectos con patrones no planares de manera semiautomática, por lo que puede ser una alternativa viable a la hora de recuperar piezas, reduciendo tiempos de programación y permitiendo recuperar piezas de geometrías más complejas.