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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,國內焊接制造領域的巨大需求和嚴重短缺的人力資源已經成為基礎制造業(yè)的瓶頸,而現(xiàn)有發(fā)達國家的研發(fā)產品造價高昂,并不適合國內產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,研發(fā)智能焊接解決設備將成為破解國內焊接發(fā)展困境的核心。


國內離散化焊接現(xiàn)狀

工作環(huán)境異常惡劣,勞動強度高

焊工成本高、效率低,質量難以控制

45歲以上占70%,難以持續(xù)發(fā)展


現(xiàn)有焊接機器人工業(yè)應用痛點


來料尺寸不均一,焊接過程熱變形,易產生靜/動態(tài)偏差

程序化編程難以適應復雜多變的焊接需求

無法實現(xiàn)閉環(huán)控制,需大量人工干預


研究院于2018年聯(lián)合固高科技、湖南大學等多家單位共同發(fā)起成立焊接機器人創(chuàng)新應用中心,將智能焊接裝備核心關鍵技術作為主攻方向,針對工程機械、海工裝備、運輸設備、建筑工程、汽車制造等典型領域內離散制造場景,提供完全自主可控的智能焊接柔性制造系統(tǒng)解決方案。



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

運動控制,提高焊接質量和穩(wěn)定性

     借鑒熟練焊工運用手法控制焊接熔池的方式,開發(fā)專項焊接運動路徑和姿態(tài)路徑,建立焊縫特征與運動軌跡間的專家系統(tǒng),基于焊接熔池機理研究和焊工現(xiàn)場經驗,開發(fā)專家級焊接工藝庫,通過人工智能算法優(yōu)化工藝參數(shù),有效提升機器人焊接質量和穩(wěn)定性。

02

三維視覺,實現(xiàn)高精度、高速度識別

     焊縫識別專項視覺系統(tǒng):通過激光線掃視覺實現(xiàn)高精度三維逆向建模,定向開發(fā)點云識別算法生成**焊接軌跡路線,掃描速度可達1m/s,識別精度0.2mm。大視場三維重構識別系統(tǒng):基于結構光與雙目視覺,開發(fā)米級大視場三維空間快速重構識別系統(tǒng),識別精度1mm,視場范圍大于2米。

03

數(shù)字孿生,實現(xiàn)遠程監(jiān)控與預測

     搭載云平臺,進行實時數(shù)據(jù)采集與分析、焊縫質量檢測,實現(xiàn)秒級數(shù)字孿生工業(yè)應用,實時設備狀態(tài)檢測,數(shù)據(jù)延遲小于1s,遠程決策干預小于2s,達到高效準確地遠程監(jiān)控與預測。

離線編程,提升柔性自動化程度


04

離線編程,提升柔性自動化程度

      自主開發(fā)新型機器人離線編程功能,實現(xiàn)三維模型目標焊縫提取,智能規(guī)劃視覺掃描和焊接運動路徑與姿態(tài),大幅度簡化示教編程工作。在云平臺基礎上搭建開發(fā)和生產環(huán)境,快速實現(xiàn)多軸多機多運動系統(tǒng)協(xié)同作業(yè),提升生產現(xiàn)場的柔性自動化程度。



應用案例



01
塔式起重機片式標準節(jié)機器人焊接系統(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/人,技術員10臺/1人。

產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
塔式起重機整體式標準節(jié)機器人焊接系統(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/人,技術員5臺/1人。

產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 語】

     

     作為設備制造業(yè)里的一支強勁力量,創(chuàng)新應用中心將持續(xù)以關鍵技術研發(fā)、成果培育轉化智慧工廠生態(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)新應用型人才培養(yǎng)等方面的專業(yè)服務能力,孕育適合地方特色的制造服務業(yè),打造全新智能制造生態(tài)體系。

長沙智能機器人研究院
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