हा ISPARK संशोधन पथकाचा १५ ऑक्टोबरचा प्रीप्रिंट प्रत्यक्ष उपकरणांवर आजमावण्यापूर्वी सिम्युलेशनमध्ये रोबोटिक वेल्डिंग नियंत्रण तपासण्याची पद्धत सांगतो. रोबोट कोपऱ्यात मंदावल्यावर वितळलेला वेल्ड पूल कसा प्रतिसाद देऊ शकेल याचा मॉडेलद्वारे अंदाज बांधला जातो. त्यानंतर वेगवान सांख्यिकीय सन्निकटनामुळे सिम्युलेटेड नियंत्रकाला हालचालीदरम्यान वीजपुरवठ्याची सेटिंग बदलता येते.

अभ्यास प्राथमिक निवडीसाठी उपयुक्त पद्धत मांडतो, पण त्याची मर्यादा स्पष्ट आहे: या पेपरसाठी प्रत्यक्ष वेल्ड तयार केलेले किंवा मोजलेले नाहीत. रोबोट, नियंत्रकाचा अभिप्राय आणि परिणामी वेल्डची रुंदी हे सर्व सिम्युलेटेड होते. लेखकांच्या मते प्रयोगात्मक प्रमाणीकरण आणि रोबोटिक हार्डवेअरच्या चाचण्या अजून आवश्यक आहेत.

मोठा बदल

  • काय बदलले: संशोधकांनी औष्णिक वेल्ड-पूल मॉडेलला वेगवान भाकीत करणारे मॉडेल आणि सिम्युलेटेड सहा-अक्षीय रोबोट जोडला. त्यामुळे केवळ स्थिर वेल्डिंग सेटिंग तपासण्याऐवजी बदलत्या प्रवासवेगाच्या प्रोफाइलदरम्यान वीजशक्तीतील बदलांची तुलना करता येते.
  • हे महत्त्वाचे का: अवकाशातील जोडणीच्या पद्धती विकसित करणाऱ्या अभियंत्यांना उड्डाणासारख्या परिस्थितीत चाचणीच्या संधी कमी मिळतात. कोणती सेटिंग आणि नियंत्रकाची कोणती वर्तणूक प्रत्यक्ष तपासण्यायोग्य आहे हे निवडण्यास मॉडेल मदत करू शकते; वेल्डची मजबुती आणि विश्वासार्हता मात्र अप्रमाणित राहते.
  • कशाकडे लक्ष द्यावे: वेल्ड केलेल्या नमुन्यांची मोजमापे, औष्णिक-निर्वात आणि कमी-गुरुत्वाच्या चाचण्या मॉडेल कुठे प्रक्रियेशी जुळते ते दाखवू शकतील. रोबोटिक हार्डवेअर-इन-द-लूप चाचण्या स्वतंत्रपणे हालचाल, संवेदन आणि आदेशांचा विलंब तपासतील.

संथ औष्णिक मॉडेलकडून वेगवान भाकिताकडे

हा संपूर्ण पेपर १ mm जाडीच्या 316L स्टेनलेस स्टील पत्र्यासाठी फाइनाइट-वॉल्यूम गणनेपासून सुरू होतो. टॉर्च हलताना उष्णता आणि वितळणे यांचा मागोवा घेतला जातो. मॉडेल समायोजित औष्णिक चालकतेने वितळलेल्या धातूच्या काही वहनाचे प्रतिनिधित्व करते आणि वेल्डिंग आर्कला निर्धारित उष्णता इनपुट मानते. ते आर्क प्लाझ्मा, थेंबांचे हस्तांतरण किंवा वितळलेल्या पूलच्या हलणाऱ्या पृष्ठभागाची गणना करत नाही.

रोबोट नियंत्रणाच्या प्रत्येक पायरीवर ही गणना करणे फार संथ ठरेल. संशोधकांनी ५८ स्वीकारलेली मॉडेल प्रकरणे वापरून दोन प्रकारचे पर्यायी मॉडेल प्रशिक्षित केले: गॉसियन प्रक्रिया आणि न्यूरल नेटवर्क. प्रत्येक मॉडेल वेल्डिंग व पर्यावरणाची सेटिंग घेऊन आठ आउटपुटचे भाकीत करते; यात पूलची वरच्या आणि रूट-बाजूची रुंदी, भेदनाची खोली आणि कमाल तापमान यांचा समावेश आहे. पुनरावृत्त क्रॉस-व्हॅलिडेशनमध्ये आठही आउटपुटसाठी गॉसियन प्रक्रियेची नॉर्मलाइज्ड सरासरी निरपेक्ष त्रुटी न्यूरल नेटवर्कपेक्षा कमी होती. नियंत्रक तिचे रूट-बाजूच्या रुंदीचे भाकीत वापरतो.

नोंदवलेल्या अंमलबजावणीत तीन आउटपुटच्या गॉसियन-प्रक्रिया क्वेरीला २४९ मायक्रोसेकंद लागले; यात इनपुट स्केलिंग आणि भाकिताची व्हेरिअन्स समाविष्ट होती. लेखकांच्या सेटअपवर सिम्युलेटेड क्लोज्ड-लूप रन वास्तव वेळेच्या ५३.६ पट वेगाने पूर्ण झाला. या आकड्यांवरून या सिम्युलेशनसाठी भाकिताची गणना पुरेशी हलकी होती असे दिसते; वेळेत प्रत्यक्ष रोबोट नियंत्रकाशी संवादाचा समावेश नाही आणि यावरून एकट्याने वास्तविक वेल्डची अचूकता ठरत नाही.

सिम्युलेटेड कोपऱ्यात काय घडले

पथकाने L-आकाराच्या जोडरेषेवरून जाणाऱ्या सहा-अक्षीय UR5 मॅनिप्युलेटरचे सिम्युलेशन केले. कोपऱ्याजवळ त्याचा नियोजित प्रवासवेग प्रति सेकंद १२.० वरून ८.९४ mm होतो. वीजपुरवठ्याची सेटिंग स्थिर असताना मंद हालचालीमुळे मॉडेलमधील प्रति एकक लांबीचा उष्णता इनपुट वाढतो. त्याऐवजी प्रमाणानुपाती नियंत्रक पर्यायी मॉडेलने भाकीत केलेल्या रूट-बाजूच्या रुंदीनुसार ती सेटिंग बदलतो. दोन्ही तुलनांमध्ये प्रवासवेग तोच नियोजित मार्ग अनुसरतो.

त्यानंतर संशोधकांनी प्रत्येक नियंत्रण पद्धतीसाठी निवडलेल्या १२ ठिकाणी संथ फाइनाइट-वॉल्यूम मॉडेल पुन्हा चालवले. क्लोज्ड-लूपची सर्व १२ ठिकाणे आणि ओपन-लूपच्या १२ पैकी ९ ठिकाणे रूट-बाजूच्या रुंदीच्या उदाहरणादाखल दिलेल्या १–३ mm पट्ट्यात आली. ठिकाणे कोपऱ्याजवळ एकवटली होती, म्हणून ही संख्या जोडरेषेच्या लांबीचे प्रमाण दर्शवत नाही. हा पट्टा अभ्यासाचा उंबरठा आहे, वेल्ड स्वीकारण्याचे मानक नाही. या तपासणीत त्याच प्रस्तावित प्रक्रियेच्या दोन मॉडेलची तुलना होते; हा मोजलेल्या वेल्डचा निकाल नाही.

लूप प्रत्येक आदेशित बिंदूवर स्थिर-अवस्थेचा प्रतिसादही वापरतो. प्रत्यक्ष वितळलेला पूल वेळेनुसार प्रतिसाद देतो; तो विलंब, संवेदकांची वाचने आणि रोबोटची हालचाल उपस्थित असताना नियंत्रक स्थिर राहतो का हे पेपर तपासत नाही. त्याचा प्रस्तावित संवेदन इंटरफेस वेल्डिंग हार्डवेअरला जोडलेला नाही.

सिम्युलेशनची मर्यादा

औष्णिक समीकरणात गुरुत्व नाही. गुरुत्व स्वतंत्र दाब-गुणोत्तर गणनेत आणि मॉडेलचे औष्णिक आउटपुट अपरिवर्तित राहतात याची खात्री करण्यासाठी इनपुट म्हणून येते. ही अपरिवर्तनीयता कमी गुरुत्वात वास्तविक वेल्ड कसा वागतो हे सिद्ध करू शकत नाही. साधे मॉडेल पृष्ठभागाचे विकृतीकरण, आर्कची वर्तणूक आणि धातूचे हस्तांतरणही वगळते; त्या परिस्थितीत हे महत्त्वाचे असू शकते.

लेखक संख्यात्मक गुणवत्ता तपासण्या नोंदवतात, पण औपचारिक ग्रिड-अभिसरण अभ्यास किंवा अनुरूप नमुन्यांवर प्रयोगात्मक प्रमाणीकरण देत नाहीत. प्रत्यक्ष रोबोटिक वेल्डचे मूल्यांकन करण्यासाठी प्रणाली वापरण्यापूर्वी कॅलिब्रेशन आणि नमुन्यांची स्वतंत्र मोजमापे, औष्णिक-निर्वात व लक्ष्यित कमी-गुरुत्व चाचण्या आणि हार्डवेअर-इन-द-लूप काम आवश्यक असल्याचे ते सांगतात. BIG CHANGE ने प्रीप्रिंट तपासला; मॉडेल चालवले नाही किंवा वेल्डिंग उपकरणांची चाचणी केली नाही.

स्रोत आणि पुढील वाचन