行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

     中國一直以來都是制造業(yè)大國，與世界制造業(yè)的強(qiáng)國相比我們的激光在制造業(yè)中的應(yīng)用相對(duì)較低，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅為30%。而其他制造業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)超過了40%，德國的占比更是遠(yuǎn)超我國16個(gè)百分點(diǎn)。也就是說在我國激光產(chǎn)業(yè)存在著巨大的可成長空間和市場潛力，未來激光產(chǎn)業(yè)將在制造業(yè)中擁有廣闊的市場前景。

     根據(jù)權(quán)威報(bào)告預(yù)測，工業(yè)激光市場規(guī)模預(yù)估會(huì)有大幅度的增長，預(yù)計(jì)2026年工業(yè)激光及相關(guān)產(chǎn)品市場規(guī)模將達(dá)到3180億元。

激光自動(dòng)化生產(chǎn)線在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，中國工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)在基建和制造業(yè)的突飛猛進(jìn)中快速崛起。工程機(jī)械行業(yè)制造用到大量的中厚鋼板，重型管材等金屬原材料，隨著生產(chǎn)需求日益增加，傳統(tǒng)的人工操作方式已經(jīng)不足以滿足生產(chǎn)需求。

激光切割下料工序，具有加工批量大、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)，易于采用自動(dòng)化技術(shù)，打通原材料管理、自動(dòng)上下料、激光切割、智能分揀、自動(dòng)配盤等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)下料過程自動(dòng)化。

奔騰激光切割柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)際應(yīng)用情況

    奔騰激光作為中國激光行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)品牌，為客戶提供全方位的高功率高配置高智能激光產(chǎn)品，以及高端定制化激光加工解決全案及配套售后服務(wù)。目前奔騰激光自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)投入市場使用。

奔騰飛梭自動(dòng)化激光切割生產(chǎn)線，立體料庫組裝，適合大批量、多規(guī)格的自動(dòng)化柔性化激光切割加工。其中自動(dòng)化模塊由智能立體料庫、自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、整板在線打碼系統(tǒng)、中控系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料，自動(dòng)打磨，自動(dòng)分揀等多個(gè)環(huán)節(jié)智能化操作，做到節(jié)省人力成本，提高效率，可以切實(shí)幫助企業(yè)增產(chǎn)增量。全系統(tǒng)在系統(tǒng)意外故障或其他原因引起的不能整線運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)設(shè)備、每個(gè)單元、每個(gè)系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)人工介入并轉(zhuǎn)為人工手動(dòng)操作生產(chǎn)。

    奔騰自動(dòng)化生產(chǎn)線，提高效率減少人工成本的同時(shí)，還降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)夜間的無人運(yùn)行，滿足24小時(shí)不間斷高效率高精度連續(xù)生產(chǎn)。針對(duì)厚板重板等大型工程制造業(yè)企業(yè)，奔騰自動(dòng)化生產(chǎn)線完全能夠滿足客戶需求，為鈑金加工行業(yè)提供優(yōu)秀解決方案，促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)結(jié)構(gòu)化產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化升級(jí)。

1  智能立體料庫

智能立體料庫用于板材的存儲(chǔ)及周轉(zhuǎn)，采用立體料庫的形式，單庫位尺寸以及庫位數(shù)量都可以按項(xiàng)目需求進(jìn)行定制化處理。料庫周圍設(shè)置防護(hù)裝置，防止板材變形、干涉碰撞。

    采用立體料庫儲(chǔ)存作業(yè)，可大幅度增加鋼材庫的有效高度，充分利用鋼材庫的有效面積和儲(chǔ)存空間，使板材儲(chǔ)存集中化、立體化，減少占地面積，降低土地購置費(fèi)用�？蓪�(shí)現(xiàn)鋼材庫作業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化，大大提高工作效率。利用WMS系統(tǒng)進(jìn)行庫存控制和管理，作業(yè)過程和信息處理迅速、準(zhǔn)確、及時(shí)，可加速板材周轉(zhuǎn)，降低儲(chǔ)存費(fèi)用。

智能立體料庫圖1

如圖所示，我們可以將智能立體料庫進(jìn)行聯(lián)排，與激光切割、沖壓、折彎和切割剪板工藝集成在一起。通過中控系統(tǒng)與客戶生產(chǎn)管理系統(tǒng)之間的信息交換，根據(jù)訂單數(shù)量自動(dòng)安排生產(chǎn)訂單中的鈑金產(chǎn)品，制定生產(chǎn)加工計(jì)劃任務(wù)，并將自動(dòng)編程推送到加工設(shè)備上。根據(jù)上級(jí)系統(tǒng)制定的加工計(jì)劃，設(shè)備與智能料庫系統(tǒng)進(jìn)行通訊，對(duì)所需物料或半成品進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)加工。監(jiān)控系統(tǒng)將各設(shè)備的實(shí)時(shí)處理信息反饋到上位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全過程監(jiān)控管理。智能料庫系統(tǒng)作為物料、半成品和成品的存儲(chǔ)、緩沖和處理單元，實(shí)現(xiàn)FMS系統(tǒng)的物理集成。中央控制系統(tǒng)和智能料庫控制系統(tǒng)，客戶上層生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及每個(gè)單元通過由PLC組成的網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)信息集成。

智能立體料庫圖2

2  自動(dòng)分揀系統(tǒng)

    自動(dòng)分揀系統(tǒng)的作用主要是對(duì)于切割后的鋼板，進(jìn)行自動(dòng)分揀與碼垛，提升效率的同時(shí)，也減少了人工的參與，并且保證了生產(chǎn)的安全性。

作業(yè)流程簡介：1）基準(zhǔn)點(diǎn)位識(shí)別初定位。鋼板切割完成，相機(jī)去基準(zhǔn)位置拍照，通過與套料圖進(jìn)行匹配進(jìn)行工件初定位；2）精準(zhǔn)識(shí)別計(jì)算位姿坐標(biāo)。視覺系統(tǒng)通過識(shí)別工件，計(jì)算出當(dāng)前工件實(shí)際位置坐標(biāo)，發(fā)送給機(jī)器人。3）避障抓取。機(jī)器人向PLC發(fā)送抓取坐標(biāo)，桁架PLC對(duì)干涉區(qū)域進(jìn)行避障規(guī)劃抓取。4）碼盤，報(bào)工。二次分揀工位視覺再次拍照計(jì)算抓取出坐標(biāo)給大件二次分揀桁架，大件二次分揀桁架抓取工件，通過中控系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)工件進(jìn)行約定的工藝碼垛，碼垛完報(bào)工，AGV將對(duì)應(yīng)的托盤運(yùn)走。

   通過先進(jìn)的視覺算法、機(jī)器人柔性控制、手眼協(xié)同融合、產(chǎn)線級(jí)機(jī)器人協(xié)同、工廠級(jí)智能規(guī)劃與調(diào)度等綜合協(xié)作，最終可以保證分揀成功率在95%以上。

自動(dòng)分揀系統(tǒng)

3  整板在線打碼系統(tǒng)

    鋼板到達(dá)打碼工位后，通過視覺定位尋邊系統(tǒng)，相機(jī)在鋼板角點(diǎn)觸發(fā)拍照，測得原點(diǎn)位置以及偏轉(zhuǎn)角度（參考噴碼系統(tǒng)坐標(biāo)系），相關(guān)信息傳輸給桁架系統(tǒng)進(jìn)行打碼原點(diǎn)校驗(yàn)。在接收到打碼坐標(biāo)和內(nèi)容后，Z軸模組攜帶打碼頭進(jìn)行高度定位，在準(zhǔn)備就緒后，桁架系統(tǒng)啟動(dòng)，當(dāng)噴碼設(shè)備到達(dá)坐標(biāo)點(diǎn)，啟動(dòng)噴印，噴碼系統(tǒng)完成噴碼后，相機(jī)同時(shí)移動(dòng)到二維碼上方，觸發(fā)拍照，解析結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，核驗(yàn)二維碼信息通過，即進(jìn)行下一組二維碼噴印，若不通過桁架啟動(dòng)備用打碼坐標(biāo)，進(jìn)行二次噴印，噴印完畢后視覺系統(tǒng)進(jìn)行二次比對(duì)檢測，若依舊沒有比對(duì)通過，系統(tǒng)報(bào)警，對(duì)應(yīng)零件信息上傳給中控系統(tǒng)，以備后期出料人工進(jìn)行補(bǔ)碼，再繼續(xù)下一個(gè)零件位置打碼，如果運(yùn)行中連續(xù)兩個(gè)零件打碼比對(duì)不通過，將自動(dòng)停機(jī)報(bào)警，邀請(qǐng)操作人員現(xiàn)場檢驗(yàn)，確認(rèn)是噴碼設(shè)備故障還是鋼板表面不滿足打印條件，人工排除故障后，啟動(dòng)繼續(xù)打印，在打印完最后一個(gè)零件信息后，桁架系統(tǒng)自動(dòng)返回零點(diǎn)避讓位，等待下一張鋼板就緒打印。

在線打碼系統(tǒng)

4  中控系統(tǒng)

中控系統(tǒng)負(fù)責(zé)內(nèi)外部數(shù)據(jù)自動(dòng)實(shí)時(shí)交互，對(duì)外連接上游MES、ERP，接收反饋生產(chǎn)計(jì)劃信息及運(yùn)行情況，對(duì)內(nèi)整合激光切割設(shè)備、智能立體料庫、自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、整板在線打碼系統(tǒng)以及自動(dòng)分揀系統(tǒng)等生產(chǎn)資源，實(shí)施計(jì)劃分解執(zhí)行、運(yùn)行過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集及反饋、計(jì)劃執(zhí)行異常情況的自我調(diào)整、異常報(bào)警及反饋、異常修復(fù)后自動(dòng)派工等，實(shí)現(xiàn)下料生產(chǎn)線的自動(dòng)化、少人化生產(chǎn)。

中控系統(tǒng)操作界面截圖

如圖所示， 操作人員可以在中控系統(tǒng)操作界面上完成生產(chǎn)任務(wù)下發(fā)，實(shí)時(shí)查看各個(gè)設(shè)備的工作情況，掌握整體的生產(chǎn)進(jìn)度。并且，中控系統(tǒng)會(huì)按照客戶所需，生成以日、周、月為單位的產(chǎn)能報(bào)表、水電氣等能耗報(bào)表、工作人員設(shè)備巡檢報(bào)表等工廠所需報(bào)表，方便管理人員全面掌握工廠運(yùn)行信息。

中控系統(tǒng)通過分層架構(gòu)管理，實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）實(shí)現(xiàn)激光下料自動(dòng)化線中所有設(shè)備的運(yùn)行狀況監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行合理的調(diào)度，確保生產(chǎn)線的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）以系統(tǒng)調(diào)度替代人工調(diào)度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高調(diào)度效率，減少人工失誤，同時(shí)保留人工調(diào)度功能，在異常情況下可進(jìn)行人工調(diào)度，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。

3）實(shí)時(shí)全面監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，自動(dòng)匯總統(tǒng)計(jì)車間數(shù)據(jù)，量化管理，為上層MES系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐；所有PLC提供數(shù)據(jù)接口，工廠整體中控可以直接采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。配備UPS電源，具有系統(tǒng)備份和斷電恢復(fù)功能。

4）實(shí)現(xiàn)激光下料自動(dòng)化線整線信息集成與控制分析，可分別控制整線設(shè)備，具有手動(dòng)、自動(dòng)、單步三種操作模式。處于手動(dòng)模式時(shí)，操作人員可以啟停單個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；處于自動(dòng)模式時(shí)，控制器根據(jù)傳感器檢測的信號(hào)完成每一步的運(yùn)行；處于單步模式時(shí)，系統(tǒng)所有動(dòng)作按照自動(dòng)順序單步執(zhí)行，用于分析和測試。三種模式可以通過選擇開關(guān)或HMI觸摸屏操作互相切換。觸摸屏用于線體模式切換、報(bào)警查詢、線體設(shè)備狀態(tài)查詢、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)查詢、線體設(shè)備操作等功能。

5）中控系統(tǒng)與整線設(shè)備均有互鎖機(jī)制，確保作業(yè)時(shí)的設(shè)備安全、人員安全；在保障人員、設(shè)備安全的前提條件下，確保運(yùn)行效率。

未來發(fā)展可期

相信隨著市場需求的不斷擴(kuò)大為激光產(chǎn)業(yè)帶來了較好的發(fā)展機(jī)遇。國內(nèi)不僅有產(chǎn)業(yè)政策的驅(qū)動(dòng)，政府將激光作為“先進(jìn)制造技術(shù)”列為國家重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，而且市場需求刺激不斷鞭策著激光產(chǎn)業(yè)鏈的完整化，讓整個(gè)激光市場呈現(xiàn)良性、高速的發(fā)展態(tài)勢，更重要的是，隨著5G時(shí)代的到來及快速的投入應(yīng)用，激光5G深度結(jié)合，將為整個(gè)激光產(chǎn)亞帶來新的預(yù)期。

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