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激光自(zi)動(dong)化(hua)生(sheng)產線在(zai)工(gong)程機(ji)械行業中(zhong)的(de)應用現狀

作為國民經(jing)濟發展的(de)重要基(ji)礎性和戰略性產業，中國工程(cheng)機械產業(ye)在基建和制造業(ye)的突飛猛進中快速崛起。工(gong)程機械行(xing)業制造用到大(da)量(liang)的中厚鋼板，重(zhong)型管材等金屬原(yuan)材料，隨著生(sheng)(sheng)產(chan)需求日益增加，傳統的人工(gong)操作方式已(yi)經不足以滿足生(sheng)(sheng)產(chan)需求。

激光(guang)切割下料工序(xu)，具有加(jia)工批量大、標準化程度高等(deng)(deng)特(te)點(dian)，易于(yu)采用自(zi)動(dong)化技術(shu)，打通原(yuan)材(cai)料管理、自(zi)動(dong)上下料、激光(guang)切割、智能分揀(jian)、自(zi)動(dong)配盤等(deng)(deng)環節，實現下料過程自(zi)動(dong)化。

奔騰激光切割柔性自(zi)動化生產線實際應(ying)用情況(kuang)

    奔(ben)騰(teng)激(ji)光(guang)(guang)作(zuo)為(wei)中(zhong)國(guo)激(ji)光(guang)(guang)行(xing)業領(ling)導品(pin)牌，為(wei)客戶(hu)提供全方位的高(gao)功率高(gao)配(pei)置(zhi)高(gao)智(zhi)能激(ji)光(guang)(guang)產(chan)品(pin)，以(yi)及高(gao)端定制(zhi)化(hua)激(ji)光(guang)(guang)加工(gong)解(jie)決全案及配(pei)套售(shou)后服務。目前奔(ben)騰(teng)激(ji)光(guang)(guang)自動化(hua)生產(chan)線已經投(tou)入市(shi)場使用。

奔騰飛梭(suo)自動(dong)化(hua)激光(guang)切割生產線，立體料庫組(zu)裝，適合大批(pi)量、多規格的(de)自動(dong)化(hua)柔性化(hua)激光(guang)切割加工。其中自(zi)動化模塊由(you)智能(neng)(neng)立體料(liao)(liao)庫、自(zi)動傳輸系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)、自(zi)動分(fen)揀(jian)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)、整板在線打(da)(da)碼系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)、中控系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)組成，可實(shi)現自(zi)動上(shang)下料(liao)(liao)，自(zi)動打(da)(da)磨(mo)，自(zi)動分(fen)揀(jian)等多個環節(jie)智能(neng)(neng)化操(cao)作(zuo)，做到(dao)節(jie)省(sheng)人力成本，提高效率，可以切實(shi)幫助企業增產增量(liang)。全系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)在系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)意外故(gu)障或其他原(yuan)因(yin)引起的不能(neng)(neng)整線運(yun)行時，每臺設備(bei)、每個單元、每個系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)都(dou)能(neng)(neng)實(shi)現人工(gong)介入(ru)并轉為人工(gong)手動操(cao)作(zuo)生產。

    奔(ben)騰(teng)自動(dong)化生產(chan)線，提高效率減少人(ren)工(gong)成本的同時，還降(jiang)低了工(gong)人(ren)勞動(dong)強度(du)，并實現夜間的無人(ren)運行，滿(man)足24小(xiao)時不間斷高效率高精度(du)連續生產(chan)。針對(dui)厚板(ban)重板(ban)等大型工程(cheng)制(zhi)造業(ye)(ye)企業(ye)(ye)，奔騰(teng)自動(dong)化(hua)(hua)(hua)生產線(xian)完全能夠滿(man)足(zu)客戶需(xu)求，為鈑金加(jia)工行業(ye)(ye)提(ti)供優秀解決方案，促進工業(ye)(ye)自動(dong)化(hua)(hua)(hua)進程(cheng)，推(tui)動(dong)整個行業(ye)(ye)結構化(hua)(hua)(hua)產業(ye)(ye)鏈優化(hua)(hua)(hua)升級。

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智能立體料庫

智(zhi)能立體料庫用于板材的(de)存(cun)儲及周(zhou)轉(zhuan)，采用立體料庫的(de)形式，單庫位尺寸以(yi)及庫位數量(liang)都(dou)可以(yi)按項目需求(qiu)進行定制化處理。料庫周(zhou)圍設置(zhi)防護裝(zhuang)置(zhi)，防止板材變形、干(gan)涉(she)碰撞。

    采用立(li)體料庫儲(chu)存(cun)作業，可大幅度增加鋼材(cai)庫的有效高度，充(chong)分利用鋼材(cai)庫的有效面(mian)積和(he)儲(chu)存(cun)空間(jian)，使板(ban)材儲存(cun)集(ji)中化(hua)、立體(ti)化(hua)，減少(shao)占地面(mian)積，降低土地購置(zhi)費用。可(ke)實現(xian)鋼材庫(ku)作業的機械(xie)化(hua)、自動化(hua)，大(da)大(da)提高工作效率(lv)。利用WMS系統進行庫存(cun)控制和管(guan)理(li)，作(zuo)業過程(cheng)和信息處理(li)迅速(su)、準確、及時，可(ke)加速(su)板材周轉，降低儲存(cun)費(fei)用(yong)。

如圖(tu)所示，我們可以將智(zhi)能立體料庫進(jin)行聯排，與(yu)激光切(qie)割、沖壓、折彎和切(qie)割剪板工藝(yi)集成(cheng)在一起。通(tong)過中控系(xi)(xi)統(tong)與(yu)客戶(hu)生產(chan)管理系(xi)(xi)統(tong)之間的信息交換，根據(ju)訂單數量自(zi)動(dong)安排生產(chan)訂單中的鈑金產(chan)品(pin)(pin)，制定(ding)生產(chan)加工計劃任務，并將自(zi)動(dong)編程推送到(dao)加工設備(bei)上(shang)。根據(ju)上(shang)級系(xi)(xi)統(tong)制定(ding)的加工計劃，設備(bei)與(yu)智(zhi)能料庫系(xi)(xi)統(tong)進(jin)行通(tong)訊，對所需物料或(huo)半成(cheng)品(pin)(pin)進(jin)行加工，實現自(zi)動(dong)化生產(chan)加工。監控系(xi)統將各設備的實時處理信息反饋(kui)到(dao)上位系(xi)統，實現全過(guo)程監控管理。智能(neng)料(liao)(liao)庫系統(tong)(tong)作為物料(liao)(liao)、半成品(pin)和成品(pin)的存儲、緩(huan)沖和處理單(dan)元，實現(xian)FMS系統(tong)(tong)的物理集(ji)成。中央控制系統(tong)(tong)和智能(neng)料(liao)(liao)庫控制系統(tong)(tong)，客戶上層生產(chan)管理系統(tong)(tong)以及每個單(dan)元通(tong)過(guo)由PLC組成的網(wang)絡(luo)連(lian)接實現(xian)信息集(ji)成。

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自動分揀系統(tong)

    自動分揀系統的作用主要是(shi)對(dui)于切割后(hou)的鋼板，進行(xing)自動分揀與(yu)碼垛，提升效率的同(tong)時，也減少了人工的參(can)與(yu)，并且保證了生(sheng)產的安(an)全性。

作業流程(cheng)簡介(jie)：1）基準點(dian)位(wei)(wei)識別初定(ding)位(wei)(wei)。鋼板切割完(wan)成，相(xiang)機(ji)去基準位(wei)(wei)置(zhi)拍照，通(tong)過與(yu)套料圖(tu)進行匹(pi)配進行工(gong)(gong)件(jian)(jian)初定(ding)位(wei)(wei)；2）精準識別計算位(wei)(wei)姿(zi)坐(zuo)標(biao)。視覺系(xi)統通(tong)過識別工(gong)(gong)件(jian)(jian)，計算出當(dang)前工(gong)(gong)件(jian)(jian)實際位(wei)(wei)置(zhi)坐(zuo)標(biao)，發送給機(ji)器(qi)人(ren)(ren)。3）避(bi)障(zhang)抓(zhua)(zhua)取(qu)。機(ji)器(qi)人(ren)(ren)向(xiang)PLC發送抓(zhua)(zhua)取(qu)坐(zuo)標(biao)，桁架PLC對干(gan)涉區域進行避(bi)障(zhang)規劃抓(zhua)(zhua)取(qu)。4）碼盤，報工。二(er)次分揀(jian)工位(wei)視覺再次拍照(zhao)計算(suan)抓取(qu)出坐標給大件(jian)二(er)次分揀(jian)桁架，大件(jian)二(er)次分揀(jian)桁架抓取(qu)工件(jian)，通(tong)過中控系(xi)統(tong)數據(ju)對(dui)工件(jian)進行約定的工藝碼垛，碼垛完(wan)報工，AGV將對應的托盤運(yun)走。

   通(tong)過先進(jin)的視覺算法、機器人柔(rou)性(xing)控制(zhi)、手眼協(xie)同融(rong)合(he)、產線級機器人協(xie)同、工廠級智(zhi)能規劃與調度等綜合(he)協(xie)作，最(zui)終可以保證分揀成功率在95%以上。

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整板在線打碼系(xi)統

    鋼板(ban)到(dao)達打碼工(gong)位后，通過視覺定位尋邊系統，相機在鋼板角點(dian)觸發拍照，測得原點(dian)位(wei)置以及偏(pian)轉角度（參考(kao)噴(pen)碼(ma)系(xi)統(tong)坐標系(xi)），相關信息傳輸給桁架系(xi)統(tong)進行打碼(ma)原點(dian)校驗。在接收到(dao)打(da)(da)碼(ma)(ma)坐標(biao)和內容(rong)后(hou)，Z軸(zhou)模組(zu)攜帶打(da)(da)碼(ma)(ma)頭進行高度定位，在準備(bei)就緒后(hou)，桁(heng)架系(xi)統啟(qi)(qi)動，當噴(pen)碼(ma)(ma)設備(bei)到(dao)達坐標(biao)點，啟(qi)(qi)動噴(pen)印(yin)，噴(pen)碼(ma)(ma)系(xi)統完成(cheng)噴(pen)碼(ma)(ma)后(hou)，相機同時移動到(dao)二(er)維碼(ma)(ma)上方，觸發拍照，解析結(jie)果(guo)進行比(bi)(bi)對(dui)(dui)，核驗二(er)維碼(ma)(ma)信息通(tong)過(guo)，即進行下一(yi)(yi)組(zu)二(er)維碼(ma)(ma)噴(pen)印(yin)，若不通(tong)過(guo)桁(heng)架啟(qi)(qi)動備(bei)用(yong)打(da)(da)碼(ma)(ma)坐標(biao)，進行二(er)次噴(pen)印(yin)，噴(pen)印(yin)完畢后(hou)視覺系(xi)統進行二(er)次比(bi)(bi)對(dui)(dui)檢(jian)(jian)測(ce)，若依(yi)舊沒有比(bi)(bi)對(dui)(dui)通(tong)過(guo)，系(xi)統報警，對(dui)(dui)應零(ling)件(jian)信息上傳給中控系(xi)統，以備(bei)后(hou)期出料(liao)人工(gong)進行補碼(ma)(ma)，再(zai)繼續下一(yi)(yi)個(ge)(ge)零(ling)件(jian)位置打(da)(da)碼(ma)(ma)，如果(guo)運行中連續兩個(ge)(ge)零(ling)件(jian)打(da)(da)碼(ma)(ma)比(bi)(bi)對(dui)(dui)不通(tong)過(guo)，將(jiang)自動停(ting)機報警，邀請操(cao)作人員現(xian)場檢(jian)(jian)驗，確認是噴(pen)碼(ma)(ma)設備(bei)故障還(huan)是鋼板(ban)表面不滿足(zu)打(da)(da)印(yin)條件(jian)，人工(gong)排除故障后(hou)，啟(qi)(qi)動繼續打(da)(da)印(yin)，在打(da)(da)印(yin)完最后(hou)一(yi)(yi)個(ge)(ge)零(ling)件(jian)信息后(hou)，桁(heng)架系(xi)統自動返回零(ling)點避讓(rang)位，等(deng)待下一(yi)(yi)張(zhang)鋼板(ban)就緒打(da)(da)印(yin)。

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中控系統

中控系(xi)統負(fu)責(ze)內外部數據(ju)自動實時交互，對外連接上游(you)MES、ERP，接收(shou)反(fan)饋(kui)生產(chan)計(ji)劃信息及運(yun)行(xing)情況，對內整合(he)激光(guang)切(qie)割設備、智能立體料庫、自動(dong)(dong)傳輸系統(tong)、整板(ban)在線(xian)(xian)打(da)碼系統(tong)以及自動(dong)(dong)分揀系統(tong)等生產(chan)資源，實施計(ji)劃分解(jie)執行(xing)、運(yun)行(xing)過程監控、數據收(shou)集(ji)及反(fan)饋(kui)、計(ji)劃執行(xing)異(yi)(yi)常情況的自我調整、異(yi)(yi)常報(bao)警及反(fan)饋(kui)、異(yi)(yi)常修復后自動(dong)(dong)派工等，實現下料生產(chan)線(xian)(xian)的自動(dong)(dong)化、少人化生產(chan)。

如圖所示， 操作人員可以在中控(kong)系統(tong)(tong)操作界面上完成生產任務下發(fa)，實時查(cha)看各個(ge)設備的工作情況，掌握(wo)整體的生產進度。并且，中控(kong)系統(tong)(tong)會按照(zhao)客戶所需(xu)，生成以日、周(zhou)、月(yue)為單位的產能報表、水(shui)電氣等能耗報表、工作人員設備巡檢報表等工廠(chang)所需(xu)報表，方便管理人員全面掌握(wo)工廠(chang)運行信息。

中控系統(tong)通(tong)過分層架構管理，實現以下(xia)功能：

1）實現激光下料自動化線中(zhong)所有設備的運行狀況監(jian)控，對生產(chan)(chan)設備(bei)進行合理(li)的(de)調度(du)，確保生產(chan)(chan)線的(de)高效率運轉(zhuan)。

2）以系(xi)統調度替代人(ren)工調度，降低勞(lao)動強度(du)，提高(gao)調度(du)效率，減(jian)少人工失誤(wu)，同時保留(liu)人工調度功能，在(zai)異常情況下可進行(xing)人工調度，確保生產順利進行(xing)。

3）實時全面(mian)監控設備運行狀(zhuang)態和(he)生產數據，自動匯總統計(ji)車間數據，量化(hua)管(guan)理，為上層(ceng)MES系統提(ti)供數(shu)據(ju)(ju)支撐；所有PLC提(ti)供數(shu)據(ju)(ju)接口，工廠整體中控可以直(zhi)接采(cai)集設(she)備運行數(shu)據(ju)(ju)。配備UPS電源(yuan)，具(ju)有系統備份和(he)斷(duan)電恢(hui)復功能。

4）實現激光(guang)下料(liao)自動化線整線信息集成與(yu)控制分(fen)析(xi)，可(ke)分(fen)別控制整線設備，具有手動、自動、單步(bu)三種操作模式(shi)。處(chu)于手動(dong)(dong)模(mo)(mo)(mo)式時(shi)，操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)人員(yuan)可(ke)以(yi)啟停單(dan)個執行(xing)機構(gou)；處(chu)于自(zi)動(dong)(dong)模(mo)(mo)(mo)式時(shi)，控制(zhi)器根據傳感器檢測(ce)的(de)信號完成(cheng)每一步(bu)的(de)運行(xing)；處(chu)于單(dan)步(bu)模(mo)(mo)(mo)式時(shi)，系統所(suo)有動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)按照自(zi)動(dong)(dong)順序單(dan)步(bu)執行(xing)，用于分析和測(ce)試(shi)。三種(zhong)模(mo)(mo)(mo)式可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)選擇(ze)開關或HMI觸(chu)(chu)摸屏(ping)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)互相切換(huan)。觸(chu)(chu)摸屏(ping)用于線(xian)體模(mo)(mo)(mo)式切換(huan)、報(bao)警查詢、線(xian)體設備(bei)狀態(tai)查詢、網絡(luo)狀態(tai)查詢、線(xian)體設備(bei)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)等(deng)功(gong)能。

5）中控系統與整線設備(bei)(bei)均有互鎖機制，確保作業時的設備(bei)(bei)安全、人(ren)員(yuan)安全；在保障人(ren)員(yuan)、設備(bei)(bei)安全的前提條件(jian)下，確保運(yun)行效率。