Uso de agentes inteligentes no controle simultâneo da largura e do reforço dos cordões de solda no processo GMAW-S

Tese (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016.

O processo de soldagem GMAW é um dos mais utilizado na produção industrial, devido, entre outras características, a seu alto grau de automação e a vantagem de se poder utilizar em diversas configurações com a maioria dos metais e ligas comerciais existentes. No caso da geometria dos cordões de solda no processo GMAW, diferentes pesquisas têm sido encaminhadas ao controle dos parâmetros operacionais que garantam as características geométricas requeridas, entre as mais importantes, a largura, o reforço e a penetração. Atualmente, diferentes modelos baseados em modelamento empírico ou em inteligência artificial são utilizados para controlar um parâmetro geométrico à vez. Este trabalho propõe uma estratégia que, independente de modelos predefinidos do processo, permite controlar simultaneamente a largura e o reforço dos cordões de solda no processo de soldagem GMAW no modo de transferência metálica por curto-circuito (GMAW-S). O controlador proposto é baseado em agentes inteligentes focados diretamente nas medições de largura e reforço dos cordões de solda. O monitoramento dos parâmetros geométricos é realizado em tempo real utilizando uma única câmera e diferentes metodologias de processamento digital de imagens. A avaliação da estabilidade do processo é realizada em tempo real e emprega-se para sair das regiões de instabilidade nas quais possa incorrer o processo durante a etapa de controle. A metodologia de monitoramento é avaliada como satisfatória utilizando o teste “t” para diferentes combinações de parâmetros de entrada. O tempo de processamento de cada imagem não supera os 3 ms, considerando-se adequado visando etapas de controle com uma taxa de amostragem de 100 Hz. Os resultados experimentais mostram que a implementação da estratégia de controle proposta é viável e consegue atingir simultaneamente diferentes valores de referência de largura e reforço dos cordões de solda. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The GMAW process is widely used in industry due to, among others, its easer automation and high productivity. In the case of weld bead geometry in GMAW processes, different researches have been conducted to control operating parameters and to ensure required geometrical characteristics, among the most important: the width, the height and the penetration. Currently, different models, based on empirical modeling or artificial intelligence methodologies, are used to control individual geometric parameters. This work proposes a strategy that, regardless of predefined models, can simultaneously control the width and the height of the weld beads in GMAW-S process. The proposed control system is based on intelligent agents focus on measurements of the weld bead width and height. The geometric parameters monitoring is performed in real time using a single camera and different methods of digital image processing. The evaluation of process stability is performed in real time and employed to avoid the regions of instability in which may incur this process during the control stage. The monitoring methodology is assessed as satisfactory using the “t” test for different combinations of input parameters. The time of the image processing does not exceed 3 ms for each image and is considered appropriate to control steps, which use a 100 Hz sampling rate. The experimental results show that the implementation of the proposed control strategy is feasible in systems control without predefined model, achieving different width and height reference bead values.