Modelagem e controle das características geométricas do cordão de solda no processo GMAW usando sistemas reconfiguráveis

Abstract

Os requisitos de monitoramento, controle e processamento de dados em tempo real nos processos de soldagem aponta para a necessidade de desenvolvimento e aperfeiçoamento técnico dos diversos processos de fabricação. Neste contexto, as técnicas de projeto em FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) podem contribuir para a melhoria do rendimento de controladores projetados para processos de soldagem. Com base na importância do desenvolvimento de plataformas integradas, flexíveis e eficientes para a criação rápida de protótipos de sistemas de controle dirigido a aplicativos industriais, o presente estudo desenvolveu um sistema integrado em uma FPGA para a aquisição de imagens, controle e a modelagem das características geométricas externas de cordão de solda no processo GMAW (Gas Metal Arc Welding). Desenvolve-se um desenho de hardware/software para lograr um sistema com alto grau de flexibilidade e modularidade, ajustando os parâmetros do processo, permitindo uma resposta em tempo real, em que os parâmetros de velocidade de soldagem, velocidade de alimentação do arame e a tensão foram preditos em função de largura e reforço desejados. Para realizar o controle em malha fechada do sistema desenhou-se um controlador com base em uma máquina de inferência, onde se tomou como referência a diferença pretendida entre a largura e o reforço, além dos valores reais obtidos do cordão de solda. Tal cordão foi medido através de um sistema de aquisição e processamento de imagens fazendo uso de um kit veek mt da Terasic. O sistema de comunicação integrado desenvolvido demonstrou ser um dispositivo adequado para a aplicação definida, uma vez que a modelagem prediz adequadamente os parâmetros do processo para uma largura e o reforço do cordão de solda. O controlador e o sistema de aquisição de imagens apresentaram resultados satisfatórios em sua aplicação experimental.