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)的強國相比我們的激光在制造業(yè)中的應用相對較低，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，僅為30%。而其他制造業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)超過了40%，德國的占比更是遠超我國16個百分點。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)威報告預測，工業(yè)激光市場規(guī)模預估會有大幅度的增長，預計2026年工業(yè)激光及相關產(chǎn)品市場規(guī)模將達到3180億元。

激光自動化生產(chǎn)線在工程機械行業(yè)中的應用現(xiàn)狀

作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，中國工程機械產(chǎn)業(yè)在基建和制造業(yè)的突飛猛進中快速崛起。工程機械行業(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、標準化程度高等特點，易于采用自動化技術，打通原材料管理、自動上下料、激光切割、智能分揀、自動配盤等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)下料過程自動化。

奔騰激光切割柔性自動化生產(chǎn)線實際應用情況

    奔騰激光作為中國激光行業(yè)領導品牌，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。目前奔騰激光自動化生產(chǎn)線已經(jīng)投入市場使用。

奔騰飛梭自動化激光切割生產(chǎn)線，立體料庫組裝，適合大批量、多規(guī)格的自動化柔性化激光切割加工。其中自動化模塊由智能立體料庫、自動傳輸系統(tǒng)、自動分揀系統(tǒng)、整板在線打碼系統(tǒng)、中控系統(tǒng)組成，可實現(xiàn)自動上下料，自動打磨，自動分揀等多個環(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行時，每臺設備、每個單元、每個系統(tǒng)都能實現(xiàn)人工介入并轉(zhuǎn)為人工手動操作生產(chǎn)。

    奔騰自動化生產(chǎn)線，提高效率減少人工成本的同時，還降低了工人勞動強度，并實現(xiàn)夜間的無人運行，滿足24小時不間斷高效率高精度連續(xù)生產(chǎn)。針對厚板重板等大型工程制造業(yè)企業(yè)，奔騰自動化生產(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，促進工業(yè)自動化進程，推動整個行業(yè)結(jié)構(gòu)化產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化升級。

1  智能立體料庫

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

    采用立體料庫儲存作業(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存空間，使板材儲存集中化、立體化，減少占地面積，降低土地購置費用�？蓪崿F(xiàn)鋼材庫作業(yè)的機械化、自動化，大大提高工作效率。利用WMS系統(tǒng)進行庫存控制和管理，作業(yè)過程和信息處理迅速、準確、及時，可加速板材周轉(zhuǎn)，降低儲存費用。

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)量自動安排生產(chǎn)訂單中的鈑金產(chǎn)品，制定生產(chǎn)加工計劃任務，并將自動編程推送到加工設備上。根據(jù)上級系統(tǒng)制定的加工計劃，設備與智能料庫系統(tǒng)進行通訊，對所需物料或半成品進行加工，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)加工。監(jiān)控系統(tǒng)將各設備的實時處理信息反饋到上位系統(tǒng)，實現(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、緩沖和處理單元，實現(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)以及每個單元通過由PLC組成的網(wǎng)絡連接實現(xiàn)信息集成。

智能立體料庫圖2

2  自動分揀系統(tǒng)

    自動分揀系統(tǒng)的作用主要是對于切割后的鋼板，進行自動分揀與碼垛，提升效率的同時，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）基準點位識別初定位。鋼板切割完成，相機去基準位置拍照，通過與套料圖進行匹配進行工件初定位；2）精準識別計算位姿坐標。視覺系統(tǒng)通過識別工件，計算出當前工件實際位置坐標，發(fā)送給機器人。3）避障抓取。機器人向PLC發(fā)送抓取坐標，桁架PLC對干涉區(qū)域進行避障規(guī)劃抓取。4）碼盤，報工。二次分揀工位視覺再次拍照計算抓取出坐標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)對工件進行約定的工藝碼垛，碼垛完報工，AGV將對應的托盤運走。

   通過先進的視覺算法、機器人柔性控制、手眼協(xié)同融合、產(chǎn)線級機器人協(xié)同、工廠級智能規(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。

自動分揀系統(tǒng)

3  整板在線打碼系統(tǒng)

    鋼板到達打碼工位后，通過視覺定位尋邊系統(tǒng)，相機在鋼板角點觸發(fā)拍照，測得原點位置以及偏轉(zhuǎn)角度（參考噴碼系統(tǒng)坐標系），相關信息傳輸給桁架系統(tǒng)進行打碼原點校驗。在接收到打碼坐標和內(nèi)容后，Z軸模組攜帶打碼頭進行高度定位，在準備就緒后，桁架系統(tǒng)啟動，當噴碼設備到達坐標點，啟動噴印，噴碼系統(tǒng)完成噴碼后，相機同時移動到二維碼上方，觸發(fā)拍照，解析結(jié)果進行比對，核驗二維碼信息通過，即進行下一組二維碼噴印，若不通過桁架啟動備用打碼坐標，進行二次噴印，噴印完畢后視覺系統(tǒng)進行二次比對檢測，若依舊沒有比對通過，系統(tǒng)報警，對應零件信息上傳給中控系統(tǒng)，以備后期出料人工進行補碼，再繼續(xù)下一個零件位置打碼，如果運行中連續(xù)兩個零件打碼比對不通過，將自動停機報警，邀請操作人員現(xiàn)場檢驗，確認是噴碼設備故障還是鋼板表面不滿足打印條件，人工排除故障后，啟動繼續(xù)打印，在打印完最后一個零件信息后，桁架系統(tǒng)自動返回零點避讓位，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)負責內(nèi)外部數(shù)據(jù)自動實時交互，對外連接上游MES、ERP，接收反饋生產(chǎn)計劃信息及運行情況，對內(nèi)整合激光切割設備、智能立體料庫、自動傳輸系統(tǒng)、整板在線打碼系統(tǒng)以及自動分揀系統(tǒng)等生產(chǎn)資源，實施計劃分解執(zhí)行、運行過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集及反饋、計劃執(zhí)行異常情況的自我調(diào)整、異常報警及反饋、異常修復后自動派工等，實現(xiàn)下料生產(chǎn)線的自動化、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)任務下發(fā)，實時查看各個設備的工作情況，掌握整體的生產(chǎn)進度。并且，中控系統(tǒng)會按照客戶所需，生成以日、周、月為單位的產(chǎn)能報表、水電氣等能耗報表、工作人員設備巡檢報表等工廠所需報表，方便管理人員全面掌握工廠運行信息。

中控系統(tǒng)通過分層架構(gòu)管理，實現(xiàn)以下功能：

1）實現(xiàn)激光下料自動化線中所有設備的運行狀況監(jiān)控，對生產(chǎn)設備進行合理的調(diào)度，確保生產(chǎn)線的高效率運轉(zhuǎn)。

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

3）實時全面監(jiān)控設備運行狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，自動匯總統(tǒng)計車間數(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備運行數(shù)據(jù)。配備UPS電源，具有系統(tǒng)備份和斷電恢復功能。

4）實現(xiàn)激光下料自動化線整線信息集成與控制分析，可分別控制整線設備，具有手動、自動、單步三種操作模式。處于手動模式時，操作人員可以啟停單個執(zhí)行機構(gòu)；處于自動模式時，控制器根據(jù)傳感器檢測的信號完成每一步的運行；處于單步模式時，系統(tǒng)所有動作按照自動順序單步執(zhí)行，用于分析和測試。三種模式可以通過選擇開關或HMI觸摸屏操作互相切換。觸摸屏用于線體模式切換、報警查詢、線體設備狀態(tài)查詢、網(wǎng)絡狀態(tài)查詢、線體設備操作等功能。

5）中控系統(tǒng)與整線設備均有互鎖機制，確保作業(yè)時的設備安全、人員安全；在保障人員、設備安全的前提條件下，確保運行效率。

未來發(fā)展可期

相信隨著市場需求的不斷擴大為激光產(chǎn)業(yè)帶來了較好的發(fā)展機遇。國內(nèi)不僅有產(chǎn)業(yè)政策的驅(qū)動，政府將激光作為“先進制造技術”列為國家重點發(fā)展項目，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時代的到來及快速的投入應用，激光5G深度結(jié)合，將為整個激光產(chǎn)亞帶來新的預期。

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