松下智能化焊接生產(chǎn)線介紹

·唐山松下產(chǎn)業(yè)機器有限公司

本文所介紹的智能化焊接生產(chǎn)線，是通過Panasonic 的 iWeldCloud焊接云，以Panasonic機器人以及配套的傳感器為設(shè)備基礎(chǔ)，實現(xiàn)虛擬示教、焊前掃碼、自動上料、焊縫傳感校正、機器人間協(xié)調(diào)焊接、多機器人協(xié)作、工件搬運、以及3D焊縫檢測全流程智能化焊接生產(chǎn)。

在整個作業(yè)流程中，重點介紹比較新的技術(shù)，即虛擬示教和3D焊縫檢測。

松下機器人虛擬示教系統(tǒng)VRPS

大部分焊接機器人，都是示教再現(xiàn)式機器人，由人工導(dǎo)引機器人末端執(zhí)行器(如焊槍等)，標(biāo)定焊縫軌跡的關(guān)鍵點，機器人邊運行邊記憶動作，并能夠重復(fù)運行動作，這種方式就是示教再現(xiàn)式。記憶機器人示教的一連串動作的單位叫做＂程序＂，執(zhí)行程序時，機器人會再現(xiàn)所記憶的動作。

由于工業(yè)機器人近些年在國內(nèi)爆發(fā)式的發(fā)展，使用機器人的企業(yè)大部分面臨機器人示教人員缺乏的問題。無論在線示教和離線示教，都需要既懂機器人編程又了解焊接的人員，或者需要兩種人員共同完成。同時，示教的時間比較長，也妨礙了生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高。

示教系統(tǒng)介紹

機器人示教的方法，目前有手工在線示教、離線示教、傳感器實時跟蹤等，而VRPS虛擬示教以及更先進(jìn)的免示教方式是未來的發(fā)展趨勢，如圖1所示。

VRPS 是基于VR（Virtual Reality）虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將焊工手工焊接的動作在虛擬空間完成并傳遞給機器人，這種方式減少了示教的技術(shù)難度，并大幅節(jié)省了時間。

各種示教方式總時間對比示例見圖2。

從以上示例來看，VRPS虛擬編程相對于傳統(tǒng)方式，可以最多減少60%的編程時間。

VRPS的適用性

VRPS比較適合示教點比較多的復(fù)雜構(gòu)件，以及多品種小批量、熟練編程人員少、對質(zhì)量要求高的應(yīng)用場合。

VRPS的使用流程

VRPS的使用流程如圖3所示。

VRPS的構(gòu)成

VRPS由軟件、許可密鑰、焊槍模型、PC、HTC VIVE Pro、LAN電纜線、傳感器支架7部分構(gòu)成，詳見圖4。

關(guān)于HTC VIVE PRO

HTC VIVE是HTC和VALVE公司合作開發(fā)的一款虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示器。HTC VIVE最初主要為給游戲帶來沉浸式體驗，目前已經(jīng)延伸到展覽、醫(yī)療、教育培訓(xùn)以及廣泛的工業(yè)領(lǐng)域。

HTC VIVE通過以下三個部分致力于給使用者提供沉浸式體驗：一個頭戴式顯示器、兩個單手持控制器、一個能于空間內(nèi)同時追蹤顯示器與控制器的定位系統(tǒng)。

3D焊縫檢測系統(tǒng)Bead Eye

弧焊焊縫的檢查，是一項量大而且很繁瑣的工作，依賴人力、經(jīng)驗和責(zé)任心，不同人的檢查標(biāo)準(zhǔn)又有差別，嚴(yán)格或松懈，會有不同的檢驗結(jié)果；有時需要二次或多次復(fù)查，制約了工作效率，檢測的準(zhǔn)確性也很難保證。

基于這些課題，LINKWIZ公司開發(fā)了L-Quality 3D焊縫檢測系統(tǒng)，其基本原理是使用激光掃描儀將檢查對象轉(zhuǎn)換為3D數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通過3D數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行形狀分析和3D檢查。3D檢測，適合各種形狀的焊縫（圖5），應(yīng)用廣泛。

名揚指數(shù)：★★★★★

名揚江湖：長江

名揚詩句：黃鶴一去不復(fù)返，白云千載空悠悠

骨灰粉絲：崔顥

上榜理由：原為軍用眺望塔，后成為人們爭相旅游、宴請之地，妥妥的總統(tǒng)級江景房

3D焊縫檢測是如何工作的

下面我們了解一下L-Quality檢測系統(tǒng)的工作過程，如圖6所示。系統(tǒng)先建立合格樣本，掃描檢查焊縫，將掃描的焊縫和樣本比對進(jìn)行判定。

檢查時可以設(shè)定檢驗閾值，可以理解為被檢測焊縫和樣本的3D數(shù)據(jù)符合度，閾值的高低，決定了焊縫的合格率。如圖7所示。

L-Quality系統(tǒng)的構(gòu)成如圖8所示。

這套系統(tǒng)雖然有一定優(yōu)勢，但是還不夠“智能”，閾值的設(shè)定，還是有一定的人為因素，而且對于缺陷的類型、具體位置等數(shù)據(jù)，沒有深入的判斷?，F(xiàn)在，松下公司和LINKWIZ合作的升級系統(tǒng)Bead Eye，在檢測環(huán)節(jié)引入了Panasonic的AI技術(shù)，焊縫的檢查邏輯，由原來的簡單對比檢查，升級為良品對比檢查×Panasonic AI檢查，注意，這里用乘號，意思是兩種檢查的融合，而不是簡單的相加。

如圖9所示，通過用AI學(xué)習(xí)缺陷的形狀，并判斷缺陷的類型和位置?？梢院芎唵蔚貦z查出微小的缺陷。利用AI對焊縫缺陷的大量學(xué)習(xí)工作，已經(jīng)在Panasonic公司學(xué)習(xí)完畢，在用戶現(xiàn)場是直接使用的。

智能化焊接生產(chǎn)線

現(xiàn)在我們了解一下由虛擬示教、焊前掃碼、自動上料、焊縫傳感校正、機器人間協(xié)調(diào)焊接、多機器人協(xié)作、工件搬運、以及3D焊縫檢測構(gòu)成的全流程智能化焊接生產(chǎn)線。如圖10所示。

首先，我們通過iWeldCloud焊接云管理系統(tǒng)向焊接生產(chǎn)線下發(fā)生產(chǎn)訂單，生產(chǎn)線依據(jù)生產(chǎn)訂單開始焊接作業(yè)。

針對不同焊件的虛擬示教程序，已經(jīng)上傳并存儲在iWeldCloud焊接云中，自動上料機器人在搬運上料時會對每個工件進(jìn)行二維碼掃描識別并上傳至iWeldCloud，確認(rèn)訂單有效性的同時，會對工件整個生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤管理。

上料機器人、焊接機器人、搬運機器人組成的柔性系統(tǒng)，自動完成工件的拼裝組對、協(xié)調(diào)焊接。Panasonic專門為機器人柔性夾具系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的搬運機器人，有8公斤、26公斤、80公斤、220公斤等多種規(guī)格可供選擇，可以實現(xiàn)雙機器人、三機器人搬運加焊接協(xié)調(diào)運作。

系統(tǒng)中SAWP焊接機器人具備超低飛濺焊接能力，同時搭載的Arc-Eye 激光傳感系統(tǒng)會在焊前對焊縫進(jìn)行傳感校正。

焊接結(jié)束后，Bead Eye焊縫檢測系統(tǒng)的檢查機器人會自動對焊縫外觀進(jìn)行檢測，生成3D檢測圖像，并對檢查結(jié)果進(jìn)行分析判斷，檢查結(jié)果會傳送給搬運機器人及iWeldCloud焊接云管理系統(tǒng)，搬運機器人依據(jù)檢查結(jié)果對工件進(jìn)行OK/NG卸料分揀。

整個焊接生產(chǎn)流程中，iWeldCloud焊接云管理系統(tǒng)會全程跟蹤記錄每個工件的編碼、焊接參數(shù)、檢查結(jié)果，以及機器人、PLC等焊接設(shè)備的運行狀態(tài)，可以根據(jù)具體要求為生產(chǎn)管理、制造現(xiàn)場、品質(zhì)管理等部門提供反饋數(shù)據(jù)及質(zhì)量跟蹤記錄。

結(jié)束語

智能化解決方案得到了越來越多的企業(yè)的重視，也是未來工廠的發(fā)展趨勢。作為鈑金行業(yè)智能化焊接和切割的領(lǐng)軍者，松下公司將不斷深耕技術(shù)，為行業(yè)帶來更加符合未來模式的更智能的解決方案。