隨著科技的不斷進(jìn)步，機(jī)器人在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。機(jī)器人視覺賦予了機(jī)器人更豐富的感知與決策能力，已經(jīng)成為助力機(jī)器人在各行業(yè)應(yīng)用和落地的重要推手之一?！皺C(jī)器人+3D視覺”則為新時(shí)代下工業(yè)生產(chǎn)力的再升級(jí)創(chuàng)造了條件，也給機(jī)器人焊接行業(yè)帶來了新的機(jī)遇和可能。

傳統(tǒng)機(jī)器人焊接

在傳統(tǒng)模式下，機(jī)器人焊接往往需要人工示教點(diǎn)位并編寫機(jī)器人程序，當(dāng)工件的裝夾位置發(fā)生偏移，工件本身的裝配誤差不能忽略，或者工件類型發(fā)生改變時(shí)，就需要重新示教編程，這個(gè)過程極其復(fù)雜、耗時(shí)?！熬幊虄尚r(shí)，焊接五分鐘”的狀況制約了機(jī)器人在該領(lǐng)域的推廣使用。此外，由于焊接場(chǎng)景工作環(huán)境惡劣，并伴隨著粉塵、電磁輻射、弧光、噪聲的污染，“90”“00”后的新生代工人越來越少，行業(yè)面臨嚴(yán)重的勞動(dòng)力缺乏問題，迫切需要引入機(jī)器人來替代人力完成焊接作業(yè)。面對(duì)當(dāng)下復(fù)雜的矛盾，急需一種簡(jiǎn)單易用的“免編程，免示教”解決方案來破局，“機(jī)器人+3D視覺”方案經(jīng)過一段時(shí)間的落地迭代，已成為“全村希望”。

（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

3D視覺引導(dǎo)機(jī)器人焊接

將3D視覺引入機(jī)器人焊接領(lǐng)域，仿佛為機(jī)器人裝上了“雙眼”。高精度3D相機(jī)通過單次或者多次拍攝，獲得工件的三維點(diǎn)云，再利用智能算法提取出視野內(nèi)全部的焊縫信息，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的焊接點(diǎn)位信息，同時(shí)計(jì)算出機(jī)器人的焊接姿態(tài)。該過程以實(shí)際工件信息為驅(qū)動(dòng)，因此不受工件加工、組隊(duì)、裝夾誤差的影響，還可以識(shí)別焊縫間隙的大小，從而輔助工藝的調(diào)整。這種應(yīng)用不僅提高了機(jī)器人焊接的精度和效率，還降低了對(duì)工件特征和編程的要求，為機(jī)器人進(jìn)軍更多焊接場(chǎng)景開創(chuàng)了新的可能。

知象三維視覺方案

知象光電Revopoint是國(guó)內(nèi)最早一批推出機(jī)器人焊接3D視覺方案的企業(yè)之一，具備行業(yè)領(lǐng)先的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。其方案已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的龍頭客戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了批量應(yīng)用，并廣受認(rèn)可；其次，“硬核可靠”是知象一貫的基因，公司擁有多項(xiàng)“3D視覺+”機(jī)器人焊接發(fā)明專利，自主研發(fā)的3D工業(yè)相機(jī)經(jīng)過嚴(yán)苛的防塵、防水、ESD、EMC等專業(yè)測(cè)試認(rèn)證以及復(fù)雜場(chǎng)景的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。

方案介紹：

Tracer 3D焊接視覺系統(tǒng)由焊接專用3D相機(jī)Tracer P系列、焊接視覺軟件Tracer Studio和標(biāo)定軟件Tracer Calibration等構(gòu)成。通用焊接解決方案由Tracer 3D焊接視覺系統(tǒng)搭配焊接機(jī)器人構(gòu)成，具有復(fù)雜焊縫特征提取、軌跡尋位、工件找正定位等功能?？蓱?yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、車廂板、鋼筋、人防門、管板件等裝配誤差大的機(jī)器人焊接尋位，幫助用戶顯著提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。

同時(shí)，公司針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)客戶推出了鋼結(jié)構(gòu)自動(dòng)化焊接解決方案，方案通過打通鋼結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)到自動(dòng)化焊接生產(chǎn)的數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)了小批量、多品種的鋼結(jié)構(gòu)件的全自動(dòng)焊接。方案使用Tekla模型進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)計(jì)算焊縫信息；借助先進(jìn)的三維視覺技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別、定位焊縫，自動(dòng)完成機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和編程。整個(gè)過程無(wú)需過多的人工干預(yù)，無(wú)需進(jìn)行任何編程，真正實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化。

行業(yè)面臨挑戰(zhàn)

盡管3D視覺在機(jī)器人焊接的多種領(lǐng)域場(chǎng)景中已經(jīng)成功應(yīng)用，但仍然面臨多方面的挑戰(zhàn)。

在技術(shù)層面，實(shí)際焊接工作中存在大量“小批量多品種”的場(chǎng)景，工件類型也較多，這就對(duì)3D識(shí)別算法提出了更高的要求；其次，復(fù)雜、狹小空間的機(jī)器人路徑規(guī)劃問題，也仍然是行業(yè)需要突破的難點(diǎn)；焊接環(huán)境中復(fù)雜的材質(zhì)變化，如高反、油污表面，也對(duì)3D成像算法的適用性提出了挑戰(zhàn)。只有業(yè)界和學(xué)界不斷扎實(shí)鉆研，專注底層技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，加強(qiáng)交流與合作，才能突破以上困境。

在商業(yè)落地層面，首先，該行業(yè)中存在視覺廠商、機(jī)器人廠商、集成廠商、軟件廠商等多個(gè)角色，行業(yè)的分工和模式仍待探索和磨合；其次，工業(yè)場(chǎng)景較為多樣，機(jī)器人焊接如何滿足不同行業(yè)的個(gè)性化需求，也仍是需要探索解決的問題；此外，近年來受多方影響，全球的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)疲軟，導(dǎo)致機(jī)器視覺產(chǎn)品的市場(chǎng)售價(jià)壓力逐漸增大。面對(duì)上述挑戰(zhàn)，業(yè)內(nèi)所有上下游企業(yè)需要進(jìn)一步明確自身定位，不斷加強(qiáng)分工合作，共同促進(jìn)行業(yè)的良性發(fā)展。

未來可期

當(dāng)前我國(guó)3D視覺行業(yè)仍處于發(fā)展中早期，各項(xiàng)應(yīng)用正在快速落地。未來幾年內(nèi)將會(huì)以蓬勃之勢(shì)不斷發(fā)展和布局，市場(chǎng)規(guī)模也將不斷增大。具體到焊接行業(yè)，專業(yè)焊接技術(shù)工人數(shù)量逐年減少，新一代年輕人不愿接力選擇工人職業(yè)，行業(yè)面臨傳承斷層的局面，這將是推動(dòng)“機(jī)器人+3D視覺”方案快速落地的強(qiáng)勁動(dòng)力。

2016-2027年中國(guó)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)(單位：億元，%)  

（數(shù)據(jù)來源：高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所 ）

當(dāng)前，機(jī)器人焊接行業(yè)機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)并存，知象光電Revopoint將延續(xù)一貫的硬科技基因，通過不斷的自主創(chuàng)新，以及開放合作的精神、國(guó)際化的戰(zhàn)略布局，助力3D視覺在機(jī)器人焊接領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。

（上述文章內(nèi)容根據(jù)知象光電Revopoint楊濤博士在2023（第二屆）焊接機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用峰會(huì)上的演講整理。）