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深度探尋離散制造業(yè)的智能焊接之路

文章附圖



     隨著我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展,國內(nèi)焊接制造領(lǐng)域的巨大需求和嚴(yán)重短缺的人力資源已經(jīng)成為基礎(chǔ)制造業(yè)的瓶頸,而現(xiàn)有發(fā)達(dá)國家的研發(fā)產(chǎn)品造價(jià)高昂,并不適合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,研發(fā)智能焊接解決設(shè)備將成為破解國內(nèi)焊接發(fā)展困境的核心。


國內(nèi)離散化焊接現(xiàn)狀

工作環(huán)境異常惡劣,勞動(dòng)強(qiáng)度高

焊工成本高、效率低,質(zhì)量難以控制

45歲以上占70%,難以持續(xù)發(fā)展


現(xiàn)有焊接機(jī)器人工業(yè)應(yīng)用痛點(diǎn)


來料尺寸不均一,焊接過程熱變形,易產(chǎn)生靜/動(dòng)態(tài)偏差

程序化編程難以適應(yīng)復(fù)雜多變的焊接需求

無法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,需大量人工干預(yù)


研究院于2018年聯(lián)合固高科技、湖南大學(xué)等多家單位共同發(fā)起成立焊接機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用中心,將智能焊接裝備核心關(guān)鍵技術(shù)作為主攻方向,針對(duì)工程機(jī)械、海工裝備、運(yùn)輸設(shè)備、建筑工程、汽車制造等典型領(lǐng)域內(nèi)離散制造場(chǎng)景,提供完全自主可控的智能焊接柔性制造系統(tǒng)解決方案。



核心技術(shù)圖譜
    慧眼焊接機(jī)器人系統(tǒng)集運(yùn)動(dòng)控制、三維視覺、數(shù)字孿生及離線編程于一體,從工序流程、功能設(shè)定和實(shí)現(xiàn)效果三方面梳理機(jī)器人的使用場(chǎng)景和實(shí)際工況,**限度的發(fā)掘和釋放焊接機(jī)器人的使用潛能,推進(jìn)焊接機(jī)器人的二次自我迭代,建立真正適合中國工廠生產(chǎn)現(xiàn)狀的焊接機(jī)器人系統(tǒng)。
01

運(yùn)動(dòng)控制,提高焊接質(zhì)量和穩(wěn)定性

     借鑒熟練焊工運(yùn)用手法控制焊接熔池的方式,開發(fā)專項(xiàng)焊接運(yùn)動(dòng)路徑和姿態(tài)路徑,建立焊縫特征與運(yùn)動(dòng)軌跡間的專家系統(tǒng),基于焊接熔池機(jī)理研究和焊工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),開發(fā)專家級(jí)焊接工藝庫,通過人工智能算法優(yōu)化工藝參數(shù),有效提升機(jī)器人焊接質(zhì)量和穩(wěn)定性。

02

三維視覺,實(shí)現(xiàn)高精度、高速度識(shí)別

     焊縫識(shí)別專項(xiàng)視覺系統(tǒng):通過激光線掃視覺實(shí)現(xiàn)高精度三維逆向建模,定向開發(fā)點(diǎn)云識(shí)別算法生成**焊接軌跡路線,掃描速度可達(dá)1m/s,識(shí)別精度0.2mm。大視場(chǎng)三維重構(gòu)識(shí)別系統(tǒng):基于結(jié)構(gòu)光與雙目視覺,開發(fā)米級(jí)大視場(chǎng)三維空間快速重構(gòu)識(shí)別系統(tǒng),識(shí)別精度1mm,視場(chǎng)范圍大于2米。

03

數(shù)字孿生,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)測(cè)

     搭載云平臺(tái),進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析、焊縫質(zhì)量檢測(cè),實(shí)現(xiàn)秒級(jí)數(shù)字孿生工業(yè)應(yīng)用,實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè),數(shù)據(jù)延遲小于1s,遠(yuǎn)程決策干預(yù)小于2s,達(dá)到高效準(zhǔn)確地遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)測(cè)。

離線編程,提升柔性自動(dòng)化程度


04

離線編程,提升柔性自動(dòng)化程度

      自主開發(fā)新型機(jī)器人離線編程功能,實(shí)現(xiàn)三維模型目標(biāo)焊縫提取,智能規(guī)劃視覺掃描和焊接運(yùn)動(dòng)路徑與姿態(tài),大幅度簡化示教編程工作。在云平臺(tái)基礎(chǔ)上搭建開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境,快速實(shí)現(xiàn)多軸多機(jī)多運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)協(xié)同作業(yè),提升生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的柔性自動(dòng)化程度。



應(yīng)用案例



01
塔式起重機(jī)片式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)機(jī)器人焊接系統(tǒng)

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加工效率:帶踏步50min/根,不帶踏步26min/根

所需配套工人數(shù)量:上下料4臺(tái)/人,技術(shù)員10臺(tái)/1人。

產(chǎn)品合格率相比于人工,提升60%;加工效率相比于人工,提升30%




02
塔式起重機(jī)整體式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)機(jī)器人焊接系統(tǒng)

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加工效率:20min/根

所需配套工人數(shù)量:上下料3臺(tái)/人,技術(shù)員5臺(tái)/1人。

產(chǎn)品合格率相比于人工,提升60%;加工效率相比于人工,提升20%





結(jié) 語】

     

     作為設(shè)備制造業(yè)里的一支強(qiáng)勁力量,創(chuàng)新應(yīng)用中心將持續(xù)以關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、成果培育轉(zhuǎn)化智慧工廠生態(tài)體系搭建為主攻方向,不斷拓展在智能裝備柔性定制、工藝流程再造、創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)等方面的專業(yè)服務(wù)能力,孕育適合地方特色的制造服務(wù)業(yè),打造全新智能制造生態(tài)體系。