A visão, o sentido predileto do ser humano, e sua grande capacidade de captar, processar e interpretar grandes quantidades de dados de natureza visual tem sido, ao longo dos anos, um grande estímulo para o desenvolvimento de técnicas e de dispositivos tecnológicos que a reproduzam num sistema computacional. Nos processos de soldagem, a visão pode fornecer dados na inspeção e qualidade da junta soldada, no monitoramento de parâmetros, na correção de trajetórias até, por fim, no estudo dos fenômenos envolvidos no processo. Porém, a radiação luminosa emitida pelo arco representa uma barreira para tais estudos baseados na visualização do processo. Uma das formas utilizadas atualmente para se obter a visualização do processo, sem a interferência do arco, consiste em iluminar o processo com o infravermelho próximo e utilizar filtros de interferência (passa-faixa), em torno deste mesmo comprimento de onda, durante a aquisição das imagens. Uma solução para a iluminação infravermelha, de aplicação crescente, envolve o uso de diodos laser de alta potência, com baixo custo e menor complexidade de instalação do que os lasers convencionais. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a criação de um sistema de visão dos processos de soldagem a arco, de baixo custo e alta flexibilidade, indo desde a caracterização dos espectros de emissão luminosa do arco, passando pela criação de uma topologia de acionamento para o diodo de alta potência no infravermelho próximo, respeitando suas limitações de uso e maximizando a potência luminosa emitida, criação dos circuitos de controle, escolha dos equipamentos e componentes ópticos e, por fim, projeto e aplicação de um protótipo em processos de soldagem. As limitações do sistema de visão, como um todo, foram encontradas através de sua aplicação com soldagem TIG e MIG/MAG. Nestes ensaios, embora não tenha sido capaz de sobrepor a luz do arco, o sistema desenvolvido proporcionou uma iluminação homogênea e em sincronia com a câmera, sendo que a principal limitação foi o grande tempo de exposição da câmera disponível. Sugere-se, ao final, utilizar o sistema na forma de um seguidor de juntas.

Vision, the human being's favorite sense, and its great capacity to obtain, to process and to interpret great amount of visual nature data has been throughout the years a great inspiration for development of techniques and technological devices that reproduce it into a computational system. In welding processes, vision can supply information in inspection and welded joint's quality, in the parameters' monitoring, in trajectory correction and even, finally, in the study of the phenomena involved in the process. However, the luminosity/radiation emitted from the weld arc represents a barrier for these studies based in the process visualization. One of the forms currently used to visualize the process, without the interference of the arc's light, consists of illuminating the process with the near infrared light and, using band pass (interference) filters, around this exactly wave length, during the acquisition of the images. A solution for the near infrared illumination, of increasing application, involves the use of laser diodes of high power, with low cost and less complex installation than conventional lasers. Therefore, the proposal of this work is the project, construction and assessment of a vision system for welding processes with low cost and high flexibility. It is based on characterization of the spectrum of the weld arc, definition of a drive topology for the laser diode within its limitations of use and maximizing the emitted luminous power, built of control circuits, selection of optics equipment and components and, finally, project and application of a prototype for visualization of different arc-welding processes. The final assessment of the whole vision system was carried out during TIG and MIG/MAG welding. Although, during the welding, the system was not capable of overcoming the arc radiation, it provides a homogenous illumination in synchronism with the camera, whereby the main limitation was large shutter time. Eventually, it is suggested to employ the developed vision system for helping joint tracking.

Industrialmente, o processo de soldagem a arco é o mais importante na produção e reparo de equipamentos, e sendo um processo especial de fabricação, que não pode ser completamente inspecionado contra imperfeições somente após sua finalização, o monitoramento da produção se faz necessário. Este monitoramento é tecnologicamente requerido pelas normas ISO 3834:2005 e ISO 17662:2005, que dizem que o fabricante deve adotar medidas para garantir a qualidade necessária, além de especificarem os dados que devem ser monitorados e a correta calibração dos sistemas e equipamentos de medida. Este, portanto, pode ser usado para garantir documentação do processo e tomadas de ações corretivas. Existem sistemas que realizam o monitoramento satisfatoriamente, mas o uso de comunicação por cabos e/ou com computador dedicado dificultam suas aplicações industriais. Então, um sistema embarcado, independente, que monitore diferentes sinais do processo de soldagem e que se comunique de forma robusta e flexível a diferentes equipamentos é fundamental para a indústria. Este sistema deve ser de utilização simplificada e apresentar o estado da arte em tecnologia de comunicação. Devido a essa necessidade, foi então projetado e construído um sistema para monitoramento sem fio de sinais em soldagem a arco elétrico, denominado de MoSo Wi-Fi. Três canais de aquisição estão disponíveis (tensão, corrente e velocidade de alimentação de arame), sendo validados pela instrumentação de soldagens TIG CA e MIG/MAG (curto-circuito, goticular e pulsado), demonstrando grande aplicabilidade e robustez a um baixo custo de hardware.

Industrially, arc welding process is the most important in equipment production and repair, and being a special manufacturing process, which cannot be completely inspected for flaws only after its completion, production monitoring is necessary. This monitoring is technologically required by ISO 3834:2005 and ISO 17662:2005, which say that the manufacturer must take measures to guarantee necessary quality, and also specify data to be monitored and equipment and measurement systems correct calibration. It, therefore, can be used to ensure process documentation and corrective actions taken. There are monitoring systems that perform satisfactorily, but the use of cable communication and/or dedicated computer restrict their industrial applications. Then, an independent embedded system, capable of monitoring different welding process signals and that communicates in a robust and flexible way to different devices is crucial for the industry. It must be a user-friendly system and use the state-of-the-art in communication technology. Because of this need, a system for wireless arc welding signals monitoring, called Moso WiFi, was then designed and built. Three acquisition channels are available (voltage, current and wire feed speed), and validated by instrumentation in TIG and MIG/MAG welding (short circuit, spray and pulsed), demonstrating wide applicability and robustness at a hardware low cost.

O estudo de boa parte dos fenômenos envolvidos no processo de soldagem necessita de auxílio visual e a luminosidade emitida pelo arco pode representar uma grande barreira. Uma das formas utilizadas atualmente para se obter a visualização do processo, sem a interferência do arco, consiste em iluminar o processo com o infravermelho próximo e utilizar filtros durante a aquisição das imagens. Assim, é importante investigar o comportamento do arco de soldagem em relação à sua emissão luminosa no espectro infravermelho. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a realização de um estudo comparativo entre a emissão do arco de soldagem de radiação infravermelha próxima em dois processos largamente utilizados, TIG e MIG/MAG, focando também sua influência por parâmetros como a corrente de soldagem e a proteção gasosa utilizada. Com o uso de um sensor de luminosidade e a utilização de um sistema de lentes ópticas, foram realizados experimentos, adquirindo o espectro luminoso emitido pelo arco voltaico. Através dos resultados obtidos, ou seja, do valor numérico de energia luminosa do arco de soldagem (integração do espectro) é possível se obter, com a utilização desta mesma metodologia, a energia luminosa no infravermelho próximo e, consequentemente, a intensidade luminosa, necessária para a sobreposição do arco durante a aquisição de imagens.

Most of the phenomenon studied in the welding processes needs a vision system and the arc light emission can create a great barrier. Nowadays, one of the techniques used for visualizing the process, without arc interference, is the illumination of the process with near-infrared laser and the use of optic filters during the image acquisition. Thus, it is important to investigate the welding arc behavior in respect to its light emission within the near-infrared spectrum. Therefore, this work aims to perform a comparative study of the arc near infrared emission in one of the two most used processes: TIG and MIG/MAG, focusing on the influence of welding parameters, such as current and shielding gas. Through a luminous sensor and the use of an optic lens system, experiments were carried out by acquiring the light spectra emitted by the welding arc. It's possible, using the arc results - arc energy value - obtained and following the same methodology proposed in this work, to know the quantity of infrared energy, and its luminosity, needed to overlay the arc during the image acquisition.