中國激光位移傳感器技術處于全球領先原因競是焊接自動化取得重大突破

發布日期：2018-11-01 作者：位移傳感器點擊：

近日，在中國廣州舉辦的“北京·埃森焊接與切割”展覽盛會上，一家中國企業展示了由其自主研發的智能焊縫視覺跟蹤系統和激光位移傳感器。據悉，這家企業目前已經與全球包括四大家族（ABB、庫卡、發那科、安川電機）在內的23款工業機器人品牌完成適配，率先實現智能焊縫視覺跟蹤系統的本土化應用落地，多項技術參數一舉超越國外同行。

天津諾沃泰克自動化技術有限公司是機電一體化技術、電子信息技術的開發、咨詢、服務型公司。目前本公司授權代理德國Novotechnik品牌的接觸式及非接觸式位移傳感器、角度傳感器等產品。并分銷瑞士各類直線及角度光柵尺，以滿足客戶的不同需求。

據業內人士介紹，該技術填補了國內在這一領域的技術空白，將有力推動中國智能制造領域的發展步伐。該專家稱：“如果說數據處理和算法是機器人的‘大腦’，那么，該項技術就是為大腦配備的‘眼睛’，使得機器人具備感知和適應工作對象特征的能力，對變化的環境和形態各異的加工對象做出準確處理，真正實現智能化，大幅擴大工業機器人的適用領域，尤其是裝配相關的自動化生產線。”

在人們的印象中，焊接工藝就是工人左手舉著“防護面罩”，右手手持焊槍在物件上施焊，隨之發出璀璨耀眼的光芒，并完成施焊，整個過程煙花紛飛，可謂驚心動魄，不忍直視更不敢靠近。殊不知，隨著技術的高速發展，在工業生產線上，即便是蓬勃發展的現代化焊接流水線也正面臨著前所未有的挑戰：一方面是“用工荒”和人工成本日益高企，另一方面是智能制造對更高的感知能力和信息處理能力的迫切需求。

一家位于中國南方的制造工廠負責人稱，他的工廠從5年前便開始進入“無人施焊”的尷尬場景：全面保護的防護服、列入“特殊工種”的焊工工種，早已成為80后、90后工人嚴重的“冷門”工種，再加上焊接作業的場所往往代表著煙塵、金屬粉末等“負面詞匯”，即便開出極具誘惑力的工資，也難以招到年富力強的從業者；另外一方面，工廠實現無人化焊接在技術方面也面臨著極大的瓶頸，第三代現代化焊接機器在信息處理能力上毋庸置疑，有著一副好“頭腦”，但在焊縫跟蹤、焊縫識別這一具有“眼睛”功能的關鍵環節卻是一片實打實的空白，不能完全實現無人化操作。國外引進的焊縫跟蹤系統不但價格昂貴得令人乍舌，而且出了問題得不到及時解決，甚至出現了引進的設備閑置在生產線上的局面。國外產品的“水土不服”和“自療乏術”，讓中國工廠真正實現“無人化”和“智能化”舉步維艱。

這位工廠負責人所稱的技術瓶頸就是工業4.0的核心，即通過“傳感-決策-執行”的途徑，對工業產業鏈的全生命周期過程進行的智能化和信息化升級。在技術的基礎應用方面，“傳感”體現在焊接領域，就是在煙塵、弧光、電磁等干擾的情況下能識別各種不規則的焊縫，精確測量出距離、弧度等物理參數，并將之傳送到機器人的“大腦”中，“大腦”對這些參數進行計算處理，然后向機械臂發出執行指令，機械臂由此才能做出精確的焊接動作。若“眼睛”感知到的數據不能確保精準，那么“大腦”越靈光，施焊的效果反而越差，嚴重影響產品的質量和美觀。

從全球范圍來看，由于智能制造領域涉及眾多學科和技術，眾多廠家也處于群雄并起狀態，國際上尚未形成通用的技術標準和接口規范，將各廠家不同的接口、協議實現“對話”也就是生態建設規范，對于眾多智能制造應用者來講，就不是一件輕而易舉的事。

據研發出智能焊縫視覺跟蹤系統的中國企業負責人介紹，該公司自主研發的激光位移傳感器及視覺焊縫跟蹤器，已經與23款工業機器人品牌完成了適配，也就是說首次完成了全球焊接領域內的智能生態建設。“這種適配保證了工業機器人與位移傳感器的集成也就是‘大腦’和‘眼睛’的完美對話，無需任何現場定制的對接調測，即可實現焊接工藝的無人化操作。”

從實際應用來看，其產品具有抗弧光、抗煙塵、抗飛濺、抗電焊、抗電磁干擾等五“抗”特點，跟蹤精度最高達0.04mm（毫米），響應時間最快可達到1ms（毫秒），達到或超過國外同類產品技術參數。同時，“自動實時監測焊縫”“自動實時跟蹤焊接”“自動焊縫寬度適應”“自動焊槍高度調整”“自動板材適應”“自動焊縫軌跡預測”六個自動化能力，完美詮釋了“智能”二字的涵義。

江蘇一家工廠已經安裝并使用了該企業產品，據工廠負責人介紹，使用這一產品后，工廠整個生產線配置1個外焊工人即可，不僅緩解了“用工荒”和“用工難”的問題，而且焊接專機和焊接機器人系統的智能化水平及焊接產品質量和成品率大大提高，也大幅度降低了資源消耗，最重要的是，操作者從煙塵和弧光中解放出來，避免出現身體傷害，危及人身安全。

哈爾濱工業大學博士生導師、專注機器人與智能化焊接領域研究的張廣軍教授介紹，焊接技術是工業制造中的重要部分，是衡量工業化水平的重要指標。然而，在焊接加工過程中，由于電弧的存在以及施焊環境和對象的差異，智能化焊接技術的發展總是滯后于人工智能、智能控制、大數據等相關技術的發展腳步。“工業4.0體系”需求的焊接智能化程度與實際智能焊接技術發展速度之間的矛盾愈演愈烈。

毫無疑問，在工業制造領域，若想實現智能制造、無人工廠，智能化焊接能力的突破是一道必須攻克的難關，在攻克激光焊縫跟蹤及視覺焊縫跟蹤技術難題之后，就相當于“大腦”配備了視力達到5.0的“豪華眼睛”，無異于為科技的發展插上了騰飛的翅膀。而中國本土企業研發能力的商業化落地，則是實現工業智能進口替代的標志性事件。隨著應用范圍的逐步擴大，其強大的適配能力及優越的服務體系將助推中國智能制造的核心環節走上獨立自主之路。

在此項具有重大意義的技術取得突破的背后，眾多業界專家還注意到了激光位移傳感器在工業機器人領域應用的巨大藍海。據介紹，目前中國已成為世界第一大工業機器人需求國，具有機器人“眼睛”功能的激光位移傳感器底層技術無論是在焊接，還是在毛坯制造、機械加工、熱處理、上下料、裝配等作業中，都具有無可取代的關鍵作用。隨著中國此項技術的飛速發展，未來，激光位移傳感器所在領域的需求將會得到迅猛釋放。