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激光(guang)自動(dong)化生產線在工程機械行業中(zhong)的(de)應(ying)用現狀

作為(wei)國民經濟發展(zhan)的重要基礎性和(he)戰略性產業，中(zhong)(zhong)國(guo)工程(cheng)機械(xie)產業(ye)在基建和制造業(ye)的突飛(fei)猛進中(zhong)(zhong)快速崛起。工程機械(xie)行業制造(zao)用到(dao)大量的中厚鋼板，重型管材(cai)(cai)等金(jin)屬原材(cai)(cai)料，隨著生產需求(qiu)日(ri)益(yi)增(zeng)加，傳統(tong)的人工操(cao)作方(fang)式已經(jing)不足以(yi)滿足生產需求(qiu)。

激光切(qie)割(ge)下料工序(xu)，具有加工批量大、標準化(hua)程度高等特點，易(yi)于采用自(zi)動化(hua)技(ji)術，打(da)通(tong)原材料管理、自(zi)動上下料、激光切(qie)割(ge)、智能分揀、自(zi)動配盤等環節(jie)，實現下料過程自(zi)動化(hua)。

奔騰激光切割(ge)柔性自動(dong)化生產(chan)線實(shi)際應(ying)用情況

    奔騰(teng)激(ji)光(guang)作為(wei)中國激(ji)光(guang)行業領導品(pin)牌，為(wei)客戶(hu)提(ti)供全方位的高功率高配置高智能激(ji)光(guang)產(chan)品(pin)，以及(ji)(ji)高端定制(zhi)化(hua)激(ji)光(guang)加工解決(jue)全案及(ji)(ji)配套售(shou)后(hou)服務。目前奔騰(teng)激(ji)光(guang)自動化(hua)生產(chan)線已(yi)經(jing)投入市(shi)場使用。

奔騰飛梭自(zi)動(dong)化(hua)激光切割生產線，立體料庫組裝(zhuang)，適(shi)合大批量、多規格的自(zi)動(dong)化(hua)柔性化(hua)激光切割加(jia)工。其(qi)中自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)化(hua)模塊由智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)立體(ti)料(liao)庫、自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)傳輸(shu)系(xi)統(tong)、自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)分揀(jian)系(xi)統(tong)、整板在線打碼(ma)系(xi)統(tong)、中控系(xi)統(tong)組成，可(ke)(ke)實(shi)現自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)上下料(liao)，自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)打磨，自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)分揀(jian)等多個(ge)環節(jie)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)化(hua)操(cao)作，做到節(jie)省人力成本，提(ti)高效率，可(ke)(ke)以(yi)切實(shi)幫助企業增(zeng)產增(zeng)量。全(quan)系(xi)統(tong)在系(xi)統(tong)意外故障或其(qi)他(ta)原(yuan)因引起的(de)不能(neng)(neng)整線運行時(shi)，每臺設備(bei)、每個(ge)單元、每個(ge)系(xi)統(tong)都能(neng)(neng)實(shi)現人工介入并轉為人工手動(dong)(dong)(dong)操(cao)作生產。

    奔騰自動(dong)化生產線(xian)，提高(gao)(gao)效(xiao)率(lv)減(jian)少人工成(cheng)本的(de)同時(shi)，還降低(di)了工人勞動(dong)強(qiang)度，并實現夜間的(de)無(wu)人運行(xing)，滿足24小時(shi)不間斷高(gao)(gao)效(xiao)率(lv)高(gao)(gao)精(jing)度連續生產。針對厚板重板等(deng)大型工(gong)程制造業(ye)企業(ye)，奔騰自(zi)動(dong)化(hua)生產(chan)線完全能(neng)夠滿(man)足客戶需求，為鈑金加工(gong)行業(ye)提(ti)供(gong)優(you)秀解決方(fang)案，促(cu)進工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)進程，推動(dong)整個行業(ye)結構化(hua)產(chan)業(ye)鏈優(you)化(hua)升級。

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智(zhi)能立體料庫

智能立(li)體(ti)(ti)料(liao)庫用于(yu)板(ban)材的存儲(chu)及周轉，采用立(li)體(ti)(ti)料(liao)庫的形式，單庫位尺寸以及庫位數量都可以按項(xiang)目需求(qiu)進行定制化處(chu)理。料(liao)庫周圍設(she)置防護裝(zhuang)置，防止板(ban)材變形、干(gan)涉碰撞。

    采用立體料(liao)庫(ku)儲存作(zuo)業(ye)，可大(da)幅(fu)度增加鋼(gang)(gang)材庫(ku)的(de)有(you)效高度，充分利用鋼(gang)(gang)材庫(ku)的(de)有(you)效面積和儲存空間，使板(ban)材儲存集中化、立體化，減少占(zhan)地面積，降低土地購置費用(yong)。可(ke)實現鋼材庫作業的機(ji)械(xie)化、自動化，大大提高工(gong)作效率(lv)。利用(yong)WMS系(xi)統進行(xing)庫存(cun)控制和(he)管理，作業過程和(he)信息處(chu)理迅速(su)、準(zhun)確、及(ji)時，可加速(su)板材周轉，降低(di)儲存(cun)費用。

如圖所示，我(wo)們(men)可以將智(zhi)能立體料(liao)庫進(jin)行聯排，與(yu)激光(guang)切(qie)割、沖壓、折彎和切(qie)割剪板工藝集成(cheng)在一(yi)起(qi)。通(tong)(tong)過(guo)中控(kong)系(xi)統與(yu)客(ke)戶生產(chan)管理系(xi)統之間的信息交換，根據(ju)訂(ding)單數量自動(dong)(dong)安排生產(chan)訂(ding)單中的鈑金產(chan)品，制(zhi)定生產(chan)加(jia)(jia)(jia)工計(ji)劃任(ren)務，并將自動(dong)(dong)編程推(tui)送到(dao)加(jia)(jia)(jia)工設(she)備上(shang)。根據(ju)上(shang)級系(xi)統制(zhi)定的加(jia)(jia)(jia)工計(ji)劃，設(she)備與(yu)智(zhi)能料(liao)庫系(xi)統進(jin)行通(tong)(tong)訊，對所需物料(liao)或半成(cheng)品進(jin)行加(jia)(jia)(jia)工，實現自動(dong)(dong)化(hua)生產(chan)加(jia)(jia)(jia)工。監(jian)控系統將(jiang)各設備(bei)的實時處(chu)理信息反(fan)饋(kui)到上位系統，實現全(quan)過程監(jian)控管理。智(zhi)能料庫系(xi)統作為物(wu)料、半成品和(he)成品的(de)存儲、緩沖和(he)處(chu)理(li)(li)單元，實現(xian)FMS系(xi)統的(de)物(wu)理(li)(li)集成。中央控(kong)制系(xi)統和(he)智(zhi)能料庫控(kong)制系(xi)統，客戶上層生產管理(li)(li)系(xi)統以及每(mei)個單元通過(guo)由PLC組成的(de)網絡連接實現(xian)信息(xi)集成。

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自動(dong)分揀系統(tong)

    自動分揀系(xi)統的作(zuo)用主(zhu)要是對于切割后的鋼板，進行自動分揀與(yu)碼垛，提升效率的同時，也減少(shao)了(le)人工的參與(yu)，并且保證了(le)生產的安全性。

作業流程簡(jian)介：1）基準(zhun)(zhun)點位(wei)(wei)識別(bie)初(chu)定位(wei)(wei)。鋼板切割完成，相機去基準(zhun)(zhun)位(wei)(wei)置(zhi)拍照，通過與套(tao)料圖進(jin)(jin)(jin)行匹配進(jin)(jin)(jin)行工件初(chu)定位(wei)(wei)；2）精準(zhun)(zhun)識別(bie)計算位(wei)(wei)姿坐標(biao)。視覺系統通過識別(bie)工件，計算出(chu)當前(qian)工件實際位(wei)(wei)置(zhi)坐標(biao)，發(fa)送給(gei)機器人。3）避(bi)障抓(zhua)取(qu)。機器人向PLC發(fa)送抓(zhua)取(qu)坐標(biao)，桁架PLC對干涉區域進(jin)(jin)(jin)行避(bi)障規劃(hua)抓(zhua)取(qu)。4）碼(ma)盤，報(bao)工。二次(ci)(ci)(ci)分(fen)(fen)揀工位視覺再次(ci)(ci)(ci)拍照計算(suan)抓(zhua)取(qu)出坐標給大(da)件二次(ci)(ci)(ci)分(fen)(fen)揀桁架(jia)，大(da)件二次(ci)(ci)(ci)分(fen)(fen)揀桁架(jia)抓(zhua)取(qu)工件，通過(guo)中控系統數據對工件進行約定的工藝碼(ma)垛，碼(ma)垛完報(bao)工，AGV將對應(ying)的托盤運(yun)走(zou)。

   通(tong)過先進的視覺算法、機(ji)器(qi)人(ren)柔性(xing)控制、手眼協同融合(he)、產線(xian)級機(ji)器(qi)人(ren)協同、工廠級智能規(gui)劃與(yu)調度等綜(zong)合(he)協作(zuo)，最終可以保證(zheng)分揀(jian)成功率在95%以上。

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整板在(zai)線打(da)碼系統

    鋼板到達(da)打碼工位后(hou)，通過視覺(jue)定位尋邊系統，相機在鋼板角點觸發拍照，測得原(yuan)點位置以及偏轉角度（參考噴碼系(xi)統坐標系(xi)），相(xiang)關信(xin)息傳(chuan)輸(shu)給桁架系(xi)統進(jin)行打碼原(yuan)點校驗(yan)。在接(jie)收(shou)到(dao)打(da)(da)(da)(da)碼(ma)(ma)坐(zuo)標(biao)和內容后(hou)，Z軸模組攜(xie)帶打(da)(da)(da)(da)碼(ma)(ma)頭進行(xing)(xing)高度定位，在準(zhun)備就(jiu)緒后(hou)，桁架系(xi)統(tong)啟(qi)(qi)動，當噴(pen)(pen)(pen)(pen)碼(ma)(ma)設備到(dao)達(da)坐(zuo)標(biao)點，啟(qi)(qi)動噴(pen)(pen)(pen)(pen)印(yin)，噴(pen)(pen)(pen)(pen)碼(ma)(ma)系(xi)統(tong)完(wan)成噴(pen)(pen)(pen)(pen)碼(ma)(ma)后(hou)，相機同時移動到(dao)二(er)(er)維(wei)(wei)碼(ma)(ma)上方，觸發(fa)拍照，解(jie)析結果進行(xing)(xing)比(bi)(bi)對，核驗二(er)(er)維(wei)(wei)碼(ma)(ma)信(xin)息通過，即進行(xing)(xing)下(xia)一組二(er)(er)維(wei)(wei)碼(ma)(ma)噴(pen)(pen)(pen)(pen)印(yin)，若不通過桁架啟(qi)(qi)動備用打(da)(da)(da)(da)碼(ma)(ma)坐(zuo)標(biao)，進行(xing)(xing)二(er)(er)次噴(pen)(pen)(pen)(pen)印(yin)，噴(pen)(pen)(pen)(pen)印(yin)完(wan)畢后(hou)視覺系(xi)統(tong)進行(xing)(xing)二(er)(er)次比(bi)(bi)對檢測，若依舊沒有比(bi)(bi)對通過，系(xi)統(tong)報警，對應零件(jian)信(xin)息上傳給中控系(xi)統(tong)，以備后(hou)期出料人(ren)工進行(xing)(xing)補碼(ma)(ma)，再繼續(xu)下(xia)一個零件(jian)位置(zhi)打(da)(da)(da)(da)碼(ma)(ma)，如果運行(xing)(xing)中連續(xu)兩個零件(jian)打(da)(da)(da)(da)碼(ma)(ma)比(bi)(bi)對不通過，將自動停機報警，邀請操作(zuo)人(ren)員現(xian)場檢驗，確(que)認是噴(pen)(pen)(pen)(pen)碼(ma)(ma)設備故(gu)障(zhang)(zhang)還是鋼(gang)板表面不滿足打(da)(da)(da)(da)印(yin)條件(jian)，人(ren)工排除故(gu)障(zhang)(zhang)后(hou)，啟(qi)(qi)動繼續(xu)打(da)(da)(da)(da)印(yin)，在打(da)(da)(da)(da)印(yin)完(wan)最后(hou)一個零件(jian)信(xin)息后(hou)，桁架系(xi)統(tong)自動返回(hui)零點避讓位，等待(dai)下(xia)一張鋼(gang)板就(jiu)緒打(da)(da)(da)(da)印(yin)。

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中控系(xi)統(tong)

中控(kong)系統負責內(nei)外(wai)部數據自動實(shi)時交互，對(dui)外(wai)連接上(shang)游MES、ERP，接(jie)收反(fan)(fan)饋生(sheng)產計(ji)劃信息及(ji)運行(xing)(xing)情況(kuang)，對(dui)內整合激光切割設備、智能立(li)體(ti)料庫、自(zi)(zi)(zi)動(dong)傳輸系統(tong)(tong)(tong)、整板(ban)在線打碼系統(tong)(tong)(tong)以及(ji)自(zi)(zi)(zi)動(dong)分(fen)(fen)揀系統(tong)(tong)(tong)等生(sheng)產資(zi)源，實(shi)施(shi)計(ji)劃分(fen)(fen)解(jie)執(zhi)行(xing)(xing)、運行(xing)(xing)過程監(jian)控、數據收集及(ji)反(fan)(fan)饋、計(ji)劃執(zhi)行(xing)(xing)異(yi)(yi)常情況(kuang)的(de)自(zi)(zi)(zi)我調整、異(yi)(yi)常報警(jing)及(ji)反(fan)(fan)饋、異(yi)(yi)常修復后(hou)自(zi)(zi)(zi)動(dong)派工等，實(shi)現下(xia)料生(sheng)產線的(de)自(zi)(zi)(zi)動(dong)化、少人化生(sheng)產。

如圖所(suo)示， 操(cao)作(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)(yuan)可以在中(zhong)控系(xi)(xi)統(tong)操(cao)作(zuo)(zuo)界面上完成(cheng)生(sheng)產任務下發(fa)，實時查看各個(ge)設(she)(she)備(bei)的工(gong)作(zuo)(zuo)情況，掌握整體(ti)的生(sheng)產進度。并且，中(zhong)控系(xi)(xi)統(tong)會按照(zhao)客戶(hu)所需(xu)，生(sheng)成(cheng)以日、周、月(yue)為(wei)單(dan)位的產能(neng)報(bao)(bao)表(biao)、水電氣等(deng)能(neng)耗報(bao)(bao)表(biao)、工(gong)作(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)(yuan)設(she)(she)備(bei)巡檢(jian)報(bao)(bao)表(biao)等(deng)工(gong)廠(chang)所需(xu)報(bao)(bao)表(biao)，方便管理人(ren)員(yuan)(yuan)全面掌握工(gong)廠(chang)運行信息。

中控系統通過分層架構管理，實現以(yi)下功能：

1）實現激光下料自動化線中所有設備的運行狀況(kuang)監控，對生產(chan)設備(bei)進行合理的(de)調度，確(que)保生產(chan)線的(de)高(gao)效率運轉。

2）以系統調(diao)度(du)替代人(ren)工調(diao)度(du)，降低勞動強度，提高調度效率，減少人工失誤，同(tong)時保留(liu)人(ren)工調度功能，在異常情(qing)況下可進行(xing)(xing)人(ren)工調度，確保生產順利進行(xing)(xing)。

3）實時(shi)全面監控(kong)設備運(yun)行狀態和生(sheng)產數據(ju)，自動匯總統計(ji)車(che)間數據(ju)，量(liang)化管理，為上層MES系統(tong)提供數據支撐；所(suo)有PLC提供數據接口，工廠整體中控可(ke)以直(zhi)接采(cai)集設備運行數據。配備UPS電源，具有系統(tong)備份和斷電恢復功能。

4）實(shi)現激光下料自(zi)動化線(xian)整線(xian)信息集(ji)成(cheng)與控制分析，可分別控制整線(xian)設備，具有手動、自(zi)動、單(dan)步三種操作模式。處于手(shou)動(dong)模(mo)式(shi)(shi)(shi)時(shi)，操作人(ren)員可(ke)以啟停(ting)單(dan)(dan)個執行(xing)機(ji)構(gou)；處于自動(dong)模(mo)式(shi)(shi)(shi)時(shi)，控(kong)制器根據(ju)傳感器檢測(ce)的信號完成(cheng)每(mei)一步(bu)的運(yun)行(xing)；處于單(dan)(dan)步(bu)模(mo)式(shi)(shi)(shi)時(shi)，系統所有動(dong)作按照自動(dong)順序單(dan)(dan)步(bu)執行(xing)，用于分析和測(ce)試。三種模(mo)式(shi)(shi)(shi)可(ke)以通過(guo)選擇開(kai)關或HMI觸(chu)摸屏(ping)操作互相切換(huan)。觸(chu)摸屏(ping)用于線(xian)體模(mo)式(shi)(shi)(shi)切換(huan)、報警查詢(xun)、線(xian)體設(she)備(bei)狀態(tai)查詢(xun)、網絡狀態(tai)查詢(xun)、線(xian)體設(she)備(bei)操作等功能。

5）中控系統與整線設備(bei)均有互鎖機(ji)制，確(que)保(bao)作業時(shi)的(de)設備(bei)安(an)(an)全、人員(yuan)安(an)(an)全；在(zai)保(bao)障人員(yuan)、設備(bei)安(an)(an)全的(de)前提條件(jian)下，確(que)保(bao)運(yun)行效率。