Новости

29 июня, 2023 15:53

Ученые ЮУрГУ научили робота-сварщика учитывать дефекты при работе

Источник: Naked Science
В лаборатории Южно-Уральского государственного университета «живет» робот-сварщик FANUС. Его многочисленные коллеги работают на крупнейших предприятиях мира, а этот обучает студентов кафедры оборудования и технологии сварочного производства. Сегодня автоматизированная сварка используется в передовых отраслях: авиа- и автомобилестроении, приборостроении, медицине. Роботы работают с большой скоростью, не совершают ошибок, не устают и не травмируются. Но даже они могут невольно допустить брак — по вине человека. Ученые из ЮУрГУ оснастили робота-сварщика системой технического зрения и научили отслеживать такие дефекты. Проект поддержан грантом Российского научного фонда. О достижении челябинских ученых опубликовано шесть статей в научных журналах международной базы Sсopus.
Изображение сгенерировано нейросетью / Источник: Евгений Загоскин / Пресс-служба ЮУрГУ
Сварочный робот с установленной системой компьютерного зрения / Источник: Евгений Загоскин / Пресс-служба ЮУрГУ
3 / 4
Изображение сгенерировано нейросетью / Источник: Евгений Загоскин / Пресс-служба ЮУрГУ
Сварочный робот с установленной системой компьютерного зрения / Источник: Евгений Загоскин / Пресс-служба ЮУрГУ
«У робота есть заданная программа, по которой он двигается, но детали перед сваркой собирает человек, и здесь может быть что угодно: плохая сборка деталей, зазоры, некачественная зачистка металла. Зазор разошелся, робот просто в пустоту  что-то наварил, – рассказывает заведующий кафедрой оборудования и технологии сварочного производства Михаил Иванов. – Дефекты в сварке предсказать невозможно. Например, подача проволоки идет, визуально она хорошая, но она постояла в цеху и набрала влаги – такие моменты не предугадать. Сейчас качество сварки оценивает человек, а мы придумали, как научить самого робота искать дефекты».
Первым делом испытатели дооснастили своего робота-сварщика системой технического зрения. Получилась уникальная установка, аналогов которой в России нет. До сих пор камеры устанавливали только на роботов-сборщиков. К сварщикам не подступались, потому что работа у них грязная, дымная, да еще и металлические брызги повсюду. Но челябинским ученым все удалось. Затем исследователи сварили металлические пластины, дрелью испортили швы и приступили к кропотливой работе: робот делал снимки, ученые выгружали их и предобрабатывали вручную. Было отфильтровано пять тысяч фотографий, прежде чем начать обучать нейронную сеть.
Первоначальная цель была понять, увидит ли система дефекты сварки. «Промышленные дефекты средние и большие нейросеть достаточно хорошо видит, – комментирует заведующий кафедрой оборудования и технологии сварочного производства Михаил Иванов. – Все существующие автоматизированные сварочные системы заканчиваются «черным ящиком», куда человек вообще вмешиваться не может, не может «подправить», хотя такой соблазн иногда есть. Мы пытаемся создать такой «черный ящик», который будет говорить: да, дефект найден».
В процессе работы сотрудники кафедры сварочного производства «перезнакомились» со многими нейросетями, и даже дали одной из них задание нарисовать робота-сварщика. Заведующий кафедрой распечатал картины в большом формате и развесил на стенах лаборатории. Любопытно, что по дороге на кафедру одну из стен украшает роспись советских времен, изображающая сварщика. И поневоле восхитишься, как стремительно шагает прогресс даже в таком рутинном процессе «получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве».



Пульт управления сварочного робота / Источник: Евгений Загоскин / Пресс-служба ЮУрГУ

Итак, роботы-сварщики могут думать. Предстоит решить, как интегрировать систему принятия решений в промышленного робота. Параллельно с этим направлением на кафедре защищается магистерская выпускная работа «Автоматизация процесса сварки шпунтовых профилей с использованием нейросетевых технологий»: исследователи дооснастили и начали обучать данные от сварочного трактора. Это большая промышленная установка, которая выполняет работы на конструкциях длиной в несколько десятков метров.
«Поставлена задача: конструкция 30 метров, листы отрезаны плазменной резкой, – объясняет заведующий кафедрой оборудования и технологии сварочного производства Михаил Иванов. – Плазменная резка вносит очень много тепла в конструкцию, и после этого начинается коробление: лист получается неровный. Между такими деталями зазор изменяется: то сходится, то расходится, поэтому сварное соединение получается с браком. Мы научили нейронную сеть оценивать зазор, рассчитали, какой режим сварки должен быть для каждого зазора. То есть, сварочный трактор совместно с источником питания сам себя регулирует».
Ученые провели фундаментальную работу: придумали, испытали, показали, как все это работает. Необходим интерес бизнеса, чтобы внедрить разработку в реальную жизнь. Пока аналогов этого изобретения не найдено ни в научных публикациях, ни в каталогах оборудования. 

3 июня, 2024
Ученые составили «маршрутную карту» лимфоцитов
Ученые определили, как движутся между органами лимфоциты — клетки иммунитета, — когда их искусственн...
29 мая, 2024
Мемристор Икс: нейронную сеть научили имитировать работу мозга
В современной науке существует фундаментальный вопрос: как работает мозг и можно ли искусственно в...