CONTROL DE TEMPERATURA DE SUPERFICIE EN SOLDADURA LÁSER DE PLÁSTICOS

La soldadura de piezas de plástico es hoy en día una tecnología muy utilizada en la industria para la unión permanente de piezas. Existen varios tipos de tecnologías de soldadura de plásticos: soldadura de cuerpo caliente, gas caliente, fricción y ultrasonido, pero también soldadura por láser. La soldadura por rayo láser es ventajosa para soldar piezas de plástico muy pequeñas y estrechas debido al tamaño del rayo láser. Al colocar varios rayos láser uno al lado del otro podemos crear cualquier forma y tamaño de contorno soldado. El rayo láser atraviesa una parte transparente de los plásticos y se detiene en la pieza base. En este punto, la unión comienza a calentarse hasta que las dos partes se unen. Es necesario supervisar el proceso para mantener una calidad de soldadura constante y duradera.

Escenario del caso:

Una de las principales empresas de automoción, Xxxxx, se centra en soluciones innovadoras para sistemas de soporte de motores de encendido por compresión y combustión. En este caso, era necesario supervisar todo el contorno de la soldadura, al soldar las piezas de plástico de la carcasa del motor de corriente continua para alcanzar la temperatura deseada y garantizar así la estanqueidad de la soldadura. El objetivo es, entre otras cosas, conseguir la homogeneidad en todo el contorno de la soldadura, detectar un rayo láser dañado en el cabezal de soldadura y, por tanto, evitar la producción de otras piezas no conformes. Los datos de cada medición se enviaron a la base de datos de archivo de cada pieza concreta.

La solución:

Para abordar la aplicación, se utilizó el sistema de imágenes térmicas ThermoInspector, que está destinado principalmente a las aplicaciones de supervisión de los procesos de producción, supervisión de la estabilidad y homogeneidad de la temperatura durante los procesos, supervisión de la temperatura de entrada y salida, etc., y donde se pueden conectar simultáneamente hasta 4 cámaras de imágenes térmicas WIC.

En este caso en concreto, debido al tamaño y la forma de las piezas soldadas, se utilizaron dos cámaras termográficas WIC que se conectan a la unidad de control del ThermoInspector a través del cable Ethernet. Las cámaras termográficas se colocaron en los soportes estáticos enfrentados, cada una en un lado de la pieza soldada para cubrir todo el contorno de la soldadura. El sistema se configuró en el modo de medición de tiempo establecido (Fixed time Measurement mode), lo que significa que la cámara supervisa las áreas respectivas en la imagen (ROI) durante un número fijo de imágenes después de la señal de disparo, en este caso es sólo una imagen. La señal de disparo (trigger) fue llevada al sistema ThermoInspector desde el PLC de control y se activa cuando el cabezal de soldadura comienza a soldar. Dado que la soldadura no es visible debido al cabezal de soldadura, es necesario utilizar un inicio retardado (Start Delay) hasta que el cabezal de soldadura se levante y las cámaras tengan una visión directa sobre la soldadura. El aplazamiento del inicio de la medición puede utilizarse para la calibración de las cámaras de imagen térmica (NUC), que debe realizarse al menos cada 10 minutos para garantizar la consistencia y la precisión de las temperaturas medidas. Si no se cumple el límite de temperatura en una de las ROI, aparece una alarma en la pantalla que informa al operador y guarda el registro correspondiente en el ordenador de control. El sistema dispone también de salidas digitales que informan al PLC de control de la soldadura errónea. Después de cada soldadura, los datos medidos también se envían a través del protocolo TCP/IP a la base de datos interna, donde se emparejan con el código de la matriz de datos de la pieza respectiva para archivar los resultados de la supervisión.

Para la comprobación de las soldaduras se utilizaron ROI ajustables, en los que la cámara evalúa los datos medidos en tiempo real. Los rectángulos a lo largo de todo el contorno de la soldadura fueron elegidos como el ROI óptimo, donde cada rectángulo corresponde a un rayo láser en el cabezal de soldadura. De este modo, es fácil descubrir qué rayo concreto está dañado. En estas zonas, los valores de temperaturas máximas medidos se supervisan en tiempo real y se comparan con los límites establecidos. La visualización de todo el proceso para los operarios se muestra en el ordenador de control táctil ThermoInspector.