| 研究課題/領域番号 |
15K06456
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
山根 敏 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10191363)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 電源特性 / ACサーボモータ / 送給速度制御 / CMOSカメラ / 画像処理 |
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| 研究実績の概要 |
3次元造形を溶接により行うためには、低入熱の実現が重要な課題となっている。これを実現するためには、低入熱電源が重要になる。そこで、溶接電源を改造してパソコンからの指令で、電源特性を変化できるように改造し、最適な電源特性を得るような基礎実験を行った。まず、通常の溶接に用いられる定電圧特性において実験を行って、適正な電源出力を得ることができるかを確認した。つぎに、パルスGMA溶接に関する実験を行った。一般にパルスGMA溶接では、定電流特性の電源を用いて、行っており、アーク長の制御には溶接電圧をフィードバックしている。今回、新たに定電流特性と定電圧特性を組み合わせて、パルスGMA溶接が行えるようにした。実験によりアーク長が電源特性により制御できるかどうかの確認を行った。
一方、電極ワイヤを溶かすためには、ジュール加熱が有用である。そこで、定電流特性部分で過熱を試みる。溶滴が形成されると入熱は不必要になるので、このタイミングに合わせて、電源特性を定電圧特性に切り替える。その後、アーク長が徐々に短くなるようにワイヤ送給速度を加速させる。
ワイヤ送給系に関しては、溶接トーチにACサーボモータ機構を持たせて、リアルタイムで、ワイヤ送給速度が制御できるように調整した。これを行うために、高速情報通信で、ACサーボモータのドライブを制御できるようにした。約8ms間、モータを正回転させ、約2ms間、モータを逆回転させる。このようにワイヤの送り出しと引き上げを約10msで行った。
一方、画像処理を用いた溶接システムでの構築のために、溶融池を撮影し、画像パターンマッチングを適用するのが有用であるが、この場合の問題点を整理し、カメラのシャッタ間隔、カメラの絞りの被写体深度への影響、撮像素子間隔の画像の鮮明さへの影響、カメラにより画像補正について、実験を通して検討し、適正な撮影条件を求めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
溶接システムを構成する溶接電源、ワイヤ送給系などの個別機器に関する開発は予定通り進んでいるが、基礎実験として、高速度ビデオカメラを効率的に用いるため、2軸構成に修正する必要があった。これにより、溶接個所が静止状態で撮影できるようになる。このために、大幅なシステムの設計変更を行った。また、それぞれが独立制御できる機器であるので、システム自体をリアルタイムで行えるようにする必要がある。機器間のリアルタイム通信系の構築がネックになっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
新規OSの導入により、パソコンによるリアルタイム制御化を進め、通信系の見直しを行う。これによって問題を解決する。同期システムと高速度ビデオカメラを用いて、溶接現象を撮影して、予想される結果得られるように溶接システムの調整を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
論文の国際会議での発表、校正および別刷および装置改造のために、費用を確保していた。旅費については、国際会議が国内で開催されたために、支出が少なくなった。論文については、再実験などにより、投稿時期が遅くなり、査読結果が来年度になった。一方、装置改造に関しては、システム設計変更に伴い、遅れの原因となった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成29年度中に、論文の修正を行い、これに使用する。平成29年度は当初計画の通りに、制御システムの統合のためのハードウェアおよびソフトウェアの開発費ならびに、成果発表のために、予算を使用する。
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