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激光视觉应用——建筑钢结构自动焊接生产线 >激光视觉应用——建筑钢结构自动焊接生产线

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激光视觉应用——建筑钢结构自动焊接生产线 >激光视觉应用——建筑钢结构自动焊接生产线

发布日期:2021/05/24 作者: 肯阔焊接 点击:

钢结构是建筑主要结构,随着装配式建筑的兴起,对钢结构的需求也急剧增加,与混凝土和木材相比,钢结构既有自身重量轻、强度高、韧性和塑性好、结构可靠、环保、可在利用的有点,也有自身体积大、生产品种多的缺点,这给钢结构行业的智能化生产带来了不小的挑战。目前钢结构行业生产仍处于半自动化和单个设备自动化的情况,生产效率低,产品质量不稳定,人员需求大,已经严重制约建筑行业的发展。随着钢结构智能制造技术的发展,在“机器换人”的大背景下,钢结构智能化生产必定能促进建筑钢结构的发展,既能能有效提高效率和质量稳定性,又能减少操作人员数量,降低对人工的依赖,同时也能降低安全风险。

H型钢龙门埋弧自动焊设备

H型钢自动化生产车间

目前针对H型钢的工序流程:下料、搬运、焊接、抛丸、喷涂进行自动化升级改造。自动化整线按照功能分为智能下料线、智能焊接线和智能涂装线。

智能下料线包含积放式辊道、表面处理单元、切割下料单元。通过积放式辊道将整张板料输送到表面处理单元,通过钢丝刷辊将板材表面浮锈去除干净,钢丝刷辊上下间隙可通过程序控制自动调节,以适应不同板厚的表面处理;表面处理后,板材进入切割下料单元,该单元通过CAM软件对CAD图形或三维模型处理,实现不同形状和板厚的自动切割;切割好的零件被辊道送至下料平台后由桁架机械手通过激光视觉定位系统,自动识别物料位置并抓取到指定位置存放或进入到铣边倒角单元;铣边倒角单元可通过板材宽度和厚度检测系统,自动调节动力头之间的间距,来实现不同规格零件的铣边倒角,通过控制系统预设参数,只选择加工类型就可实现产品加工。此线可为后续智能焊接线提供较为标准的零件,从而使焊接产品精度进一步提升,也能减少一定的焊接变形;该线也可通过增加龙门桁架机械手、激光视觉定位、AVG牵引车实现原料板材的自动转运和上线。

智能焊接线包含框架组立单元、框架焊接单元、整形矫正单元、下料单元、辅件焊接单元。单个零件通过积放式辊道将不同零件安顺序送入组立单元后,夹紧机构将其加紧后根据主体框架形状旋转角度,完成组装后可由光构相机检测各零件之间的间隙,如有异常,加紧机构可实现自动调节,确保间隙均匀、对称,可有效减少焊接变形,组装完成后焊接机器人开始埋弧焊接(包含点焊和满焊),同时通过激光焊缝跟踪,对偏离轨迹自动修正,确保焊接质量稳定;由于焊接变形较大,在焊接辅件之前需要通过液压整形矫正;整形完成后积放式辊道将框架主体输送到指定位置,由下料单元裁成不同长度,然后准备辅件的焊接;搬运机器人通过激光视觉系统自动寻找并识别辅件;将各个辅件依次抓取至指定位置并焊接,搬运机器人上的抓取夹具可根据不同的辅件安装方式和形状实现夹具的自动快速更换(类似加工中心刀具自动更换)。

智能喷涂线包括自动抛丸机喷涂房组成;抛丸能提高油漆在钢材表面的附着力,也能一定程度上减少板材焊接应力;设备通过抛头高速集中高速喷射弹丸,对工件表面进行打击与摩擦,使得工件表面氧化皮和污物掉落,降低表面粗糙度,能最大限度增加工件的油漆附着力;掉落的弹丸通过螺旋输送器运送到除尘设备内,使设备更环保;抛丸后,辊道将工件送入自动喷漆房,悬挂输送装置将工件吊起并运输前进,同时不同角度的油漆喷枪开始喷涂;喷涂完后进入烘干室和冷却室将油漆烘干和工件冷却后输出成品;该线后续通过零件标识和二维码扫描技术和立体库等技术和设备实现智能仓储。

基于建筑机器人的工业机器人视觉系统

应用场合:建筑工业工厂

焊接机器人:板料加工、 板料上下料、 工件组立、焊缝跟踪、焊缝品质检测

在现有建筑机器人焊接领域有两个刚需的机器人视觉的应用

(1)现有的建筑机器人焊接需要人工通过编程和示教来保证机器人焊接的轨迹。构件多品种,小批量,每次产品更换都需要更改夹具,重新示教,通过多次编程才能确定最终的编程方案,严重影响生产效率。

(2)焊接过程中,由于工件尺寸公差大,工装本身尺寸误差,或者焊接热应力导致的变形,会导致实际焊缝轨迹与编程轨迹存在差异,而焊接机器人无法识别并修正该差异,从而导致焊接品质出现差异。

自动寻迹使用前置设定的焊缝起点等信息,启动焊缝寻迹/跟踪两用摄像头,通过算法控制,引导机械手携带焊枪来到可以准确开始焊接过程的起伏点。接下来,系统综合运用神经网络预测,高效滤波,噪声剔除和型态自适应控制等算法,由机器人异步自寻找并确定待焊缝的空间信息,并根据已设定在程序内的经验参数给出最佳焊接角度及机器人焊枪运动轨迹。自动寻迹过程(无需人工干预)完成,机器人自行生成了传统需要人工示教才能获得的空间焊缝轨迹。

基于视觉传感的焊缝跟踪子系统

接着上一步的工作,取待焊工件焊缝位置,形状与方向的图像信息,然后经过特定设计的图像处理的算法提取焊缝形状与方向特征,并根据焊缝位置确定焊枪的下一步接近或纠偏运动方向和位移量,再行启动焊缝跟踪计算程序,通过中央控制机和机器人控制驱动机器人本体移动焊枪端点跟踪焊缝走向和位置纠偏。通过这种方式可以实时调整焊接路径,保证焊接质量。

生产效率方面

如果是人工操作的情况下,很容易出现疲劳,疲劳的情况下也很容易导致操作上的失误,保证不了数据的精确性。而使用机器视觉很好的解决了这一问题,可以保证工作质量的情况下,还能提高生产效率,实现生产自动化。

成本管理方面

如果工厂需要一个合格的操作人员,需要通过培训来实现,这期间需要花费大量的时间,以及人员指导上的人力。而购置一台机器,通过操作和预先的设置即可进行开展工作。

安全角度

不仅如此,面临部分特殊工业环境中的工作实施与监测,比如高温焊接等,人工视觉具有很大的人员安全问题,而机器视觉则很好的避免了这种风险。

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