·唐山松下产业机器有限公司

本文所介绍的智能化焊接生产线，是通过Panasonic 的 iWeldCloud焊接云，以Panasonic机器人以及配套的传感器为设备基础，实现虚拟示教、焊前扫码、自动上料、焊缝传感校正、机器人间协调焊接、多机器人协作、工件搬运、以及3D焊缝检测全流程智能化焊接生产。

在整个作业流程中，重点介绍比较新的技术，即虚拟示教和3D焊缝检测。

松下机器人虚拟示教系统VRPS

大部分焊接机器人，都是示教再现式机器人，由人工导引机器人末端执行器(如焊枪等)，标定焊缝轨迹的关键点，机器人边运行边记忆动作，并能够重复运行动作，这种方式就是示教再现式。记忆机器人示教的一连串动作的单位叫做＂程序＂，执行程序时，机器人会再现所记忆的动作。

由于工业机器人近些年在国内爆发式的发展，使用机器人的企业大部分面临机器人示教人员缺乏的问题。无论在线示教和离线示教，都需要既懂机器人编程又了解焊接的人员，或者需要两种人员共同完成。同时，示教的时间比较长，也妨碍了生产效率的进一步提高。

示教系统介绍

机器人示教的方法，目前有手工在线示教、离线示教、传感器实时跟踪等，而VRPS虚拟示教以及更先进的免示教方式是未来的发展趋势，如图1所示。

VRPS 是基于VR（Virtual Reality）虚拟现实技术，将焊工手工焊接的动作在虚拟空间完成并传递给机器人，这种方式减少了示教的技术难度，并大幅节省了时间。

各种示教方式总时间对比示例见图2。

从以上示例来看，VRPS虚拟编程相对于传统方式，可以最多减少60%的编程时间。

VRPS的适用性

VRPS比较适合示教点比较多的复杂构件，以及多品种小批量、熟练编程人员少、对质量要求高的应用场合。

VRPS的使用流程

VRPS的使用流程如图3所示。

VRPS的构成

VRPS由软件、许可密钥、焊枪模型、PC、HTC VIVE Pro、LAN电缆线、传感器支架7部分构成，详见图4。

关于HTC VIVE PRO

HTC VIVE是HTC和VALVE公司合作开发的一款虚拟现实头戴式显示器。HTC VIVE最初主要为给游戏带来沉浸式体验，目前已经延伸到展览、医疗、教育培训以及广泛的工业领域。

HTC VIVE通过以下三个部分致力于给使用者提供沉浸式体验：一个头戴式显示器、两个单手持控制器、一个能于空间内同时追踪显示器与控制器的定位系统。

3D焊缝检测系统Bead Eye

弧焊焊缝的检查，是一项量大而且很繁琐的工作，依赖人力、经验和责任心，不同人的检查标准又有差别，严格或松懈，会有不同的检验结果；有时需要二次或多次复查，制约了工作效率，检测的准确性也很难保证。

基于这些课题，LINKWIZ公司开发了L-Quality 3D焊缝检测系统，其基本原理是使用激光扫描仪将检查对象转换为3D数字数据，通过3D数字数据进行形状分析和3D检查。3D检测，适合各种形状的焊缝（图5），应用广泛。

名扬指数：★★★★★

名扬江湖：长江

名扬诗句：黄鹤一去不复返，白云千载空悠悠

骨灰粉丝：崔颢

上榜理由：原为军用眺望塔，后成为人们争相旅游、宴请之地，妥妥的总统级江景房

3D焊缝检测是如何工作的

下面我们了解一下L-Quality检测系统的工作过程，如图6所示。系统先建立合格样本，扫描检查焊缝，将扫描的焊缝和样本比对进行判定。

检查时可以设定检验阈值，可以理解为被检测焊缝和样本的3D数据符合度，阈值的高低，决定了焊缝的合格率。如图7所示。

L-Quality系统的构成如图8所示。

这套系统虽然有一定优势，但是还不够“智能”，阈值的设定，还是有一定的人为因素，而且对于缺陷的类型、具体位置等数据，没有深入的判断。现在，松下公司和LINKWIZ合作的升级系统Bead Eye，在检测环节引入了Panasonic的AI技术，焊缝的检查逻辑，由原来的简单对比检查，升级为良品对比检查×Panasonic AI检查，注意，这里用乘号，意思是两种检查的融合，而不是简单的相加。

如图9所示，通过用AI学习缺陷的形状，并判断缺陷的类型和位置。可以很简单地检查出微小的缺陷。利用AI对焊缝缺陷的大量学习工作，已经在Panasonic公司学习完毕，在用户现场是直接使用的。

智能化焊接生产线

现在我们了解一下由虚拟示教、焊前扫码、自动上料、焊缝传感校正、机器人间协调焊接、多机器人协作、工件搬运、以及3D焊缝检测构成的全流程智能化焊接生产线。如图10所示。

首先，我们通过iWeldCloud焊接云管理系统向焊接生产线下发生产订单，生产线依据生产订单开始焊接作业。

针对不同焊件的虚拟示教程序，已经上传并存储在iWeldCloud焊接云中，自动上料机器人在搬运上料时会对每个工件进行二维码扫描识别并上传至iWeldCloud，确认订单有效性的同时，会对工件整个生产过程数据进行跟踪管理。

上料机器人、焊接机器人、搬运机器人组成的柔性系统，自动完成工件的拼装组对、协调焊接。Panasonic专门为机器人柔性夹具系统开发设计的搬运机器人，有8公斤、26公斤、80公斤、220公斤等多种规格可供选择，可以实现双机器人、三机器人搬运加焊接协调运作。

系统中SAWP焊接机器人具备超低飞溅焊接能力，同时搭载的Arc-Eye 激光传感系统会在焊前对焊缝进行传感校正。

焊接结束后，Bead Eye焊缝检测系统的检查机器人会自动对焊缝外观进行检测，生成3D检测图像，并对检查结果进行分析判断，检查结果会传送给搬运机器人及iWeldCloud焊接云管理系统，搬运机器人依据检查结果对工件进行OK/NG卸料分拣。

整个焊接生产流程中，iWeldCloud焊接云管理系统会全程跟踪记录每个工件的编码、焊接参数、检查结果，以及机器人、PLC等焊接设备的运行状态，可以根据具体要求为生产管理、制造现场、品质管理等部门提供反馈数据及质量跟踪记录。

结束语

智能化解决方案得到了越来越多的企业的重视，也是未来工厂的发展趋势。作为钣金行业智能化焊接和切割的领军者，松下公司将不断深耕技术，为行业带来更加符合未来模式的更智能的解决方案。