松下智能化焊接生產線介紹

·唐山松下產業機器有限公司

本文所介紹的智能化焊接生產線，是通過Panasonic 的 iWeldCloud焊接云，以Panasonic機器人以及配套的傳感器為設備基礎，實現虛擬示教、焊前掃碼、自動上料、焊縫傳感校正、機器人間協調焊接、多機器人協作、工件搬運、以及3D焊縫檢測全流程智能化焊接生產。

在整個作業流程中，重點介紹比較新的技術，即虛擬示教和3D焊縫檢測。

松下機器人虛擬示教系統VRPS

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

由于工業機器人近些年在國內爆發式的發展，使用機器人的企業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，也妨礙了生產效率的進一步提高。

示教系統介紹

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的免示教方式是未來的發展趨勢，如圖1所示。

VRPS 是基于VR（Virtual Reality）虛擬現實技術，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難度，并大幅節省了時間。

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雜構件，以及多品種小批量、熟練編程人員少、對質量要求高的應用場合。

VRPS的使用流程

VRPS的使用流程如圖3所示。

VRPS的構成

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部分構成，詳見圖4。

關于HTC VIVE PRO

HTC VIVE是HTC和VALVE公司合作開發的一款虛擬現實頭戴式顯示器。HTC VIVE最初主要為給游戲帶來沉浸式體驗，目前已經延伸到展覽、醫療、教育培訓以及廣泛的工業領域。

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、一個能于空間內同時追蹤顯示器與控制器的定位系統。

3D焊縫檢測系統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、經驗和責任心，不同人的檢查標準又有差別，嚴格或松懈，會有不同的檢驗結果；有時需要二次或多次復查，制約了工作效率，檢測的準確性也很難保證。

基于這些課題，LINKWIZ公司開發了L-Quality 3D焊縫檢測系統，其基本原理是使用激光掃描儀將檢查對象轉換為3D數字數據，通過3D數字數據進行形狀分析和3D檢查。3D檢測，適合各種形狀的焊縫（圖5），應用廣泛。

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3D焊縫檢測是如何工作的

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

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

L-Quality系統的構成如圖8所示。

這套系統雖然有一定優勢，但是還不夠“智能”，閾值的設定，還是有一定的人為因素，而且對于缺陷的類型、具體位置等數據，沒有深入的判斷。現在，松下公司和LINKWIZ合作的升級系統Bead Eye，在檢測環節引入了Panasonic的AI技術，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學習缺陷的形狀，并判斷缺陷的類型和位置。可以很簡單地檢查出微小的缺陷。利用AI對焊縫缺陷的大量學習工作，已經在Panasonic公司學習完畢，在用戶現場是直接使用的。

智能化焊接生產線

現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、機器人間協調焊接、多機器人協作、工件搬運、以及3D焊縫檢測構成的全流程智能化焊接生產線。如圖10所示。

首先，我們通過iWeldCloud焊接云管理系統向焊接生產線下發生產訂單，生產線依據生產訂單開始焊接作業。

針對不同焊件的虛擬示教程序，已經上傳并存儲在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行二維碼掃描識別并上傳至iWeldCloud，確認訂單有效性的同時，會對工件整個生產過程數據進行跟蹤管理。

上料機器人、焊接機器人、搬運機器人組成的柔性系統，自動完成工件的拼裝組對、協調焊接。Panasonic專門為機器人柔性夾具系統開發設計的搬運機器人，有8公斤、26公斤、80公斤、220公斤等多種規格可供選擇，可以實現雙機器人、三機器人搬運加焊接協調運作。

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

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

整個焊接生產流程中，iWeldCloud焊接云管理系統會全程跟蹤記錄每個工件的編碼、焊接參數、檢查結果，以及機器人、PLC等焊接設備的運行狀態，可以根據具體要求為生產管理、制造現場、品質管理等部門提供反饋數據及質量跟蹤記錄。

結束語

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