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    时间:2019-03-28 来源:数字化企业 关键词:#智能工厂

    导语 在智能制造的关键技术当中,智能装备至关重要。智能装备是高端装备的核心,也是智能工厂运作的重要手段和工具。

     

            随着新一代信息技术与工业化的不断融合发展,以工业机器人、智能传感器、智能生产设备、智能物流设备为代表的智能装备产业蓬勃兴起,在推进智能工厂建设过程中,智能装备和相关技术的合理应用,可以有效地减轻工人的劳动强度,提高效率。

     


     

            当前,智能装备已经被广泛应用于汽车制造、消费电子产品制造、工程机械制造、医疗器械制造、仓储物流等多个领域,实现了快速的发展与增长。

            智能装备包括哪些

            应用举例

            智能装备主要包含智能生产设备、智能检测设备和智能物流设备。制造装备在经历了机械装备到数控装备后,正逐步向智能装备发展。

            ● 比如Trumpf(通快集团)的激光切割加工中心可以实现三维切割,多台激光加工中心可以共享激光源;

            ● DMG MORI已推出了能够同时实现增材制造和切削加工的混合制造加工中心;

            ● MAZAK的智能机床配备了针对加工热变位、切削震动、机床干涉、主轴监测、维护保养、工作台动态平衡性及语音导航等智能化功能,可以自行监控机床运转状态,并进行自主反馈,从而大幅度提高机床运行效率及安全性。

            我国智能装备的发展

            2018年我国数控机床行业也增长迅猛,高速龙门五轴加工中心等20多类产品基本达到国际先进水平,具备替代进口产品的水平;精密卧式加工中心拥有自主知识产权和柔性制造系统核心技术;高速、复合等高档数控加工中心已完成阶段性研发;多通道、多轴联动等高性能数控系统系列产品打破国外技术垄断,主要技术指标已基本达到国际主流高档数控系统的水平,实现了为多种高速、精密数控机床配套。

            增材制造装备的应用

            2018年,也是增材制造设备飞速发展的一年,尤其在金属增材制造方面,出现了新的、价格较低的3D打印技术,如Markforged和Desktop Metal的材料挤出(Material Extrusion)解决方案。此外,市场的兴趣还集中在即将推出的生产级别的金属3D打印技术上,如HP(Metal Jet)和Desktop Metal以及Stratasys的LPM解决方案。

            金属增材制造技术不仅改变了复杂产品的制造方式,还改变了产品结构,也彻底打破了可制造性的桎梏,催生了创成设计(Generative Design)等新的设计模式,从计算机辅助人设计,演化为人辅助计算机设计。金属增材制造技术用于制造业可以使得用户能够更快,更有效地创新运营、管理资本成本,重塑供应链,创造新市场并生产以前不可思议的零件。

            目前,我国金属增材制造工艺技术水平也在加速提升,一批工艺装备、关键零部件、软件系统实现突破。来自国内的西安铂力特(金属3D打印,估值超过20亿元人民币)、北京鑫精合(金属3D打印)以及湖南的华曙高科(金属、尼龙3D打印)等厂商增速非常快,受到了广泛的关注。

            华中科技大学张海鸥教授团队的“高端锻件微铸锻铣复合超短流程增材制造技术与装备”项目也可广泛服务于航空航天、武器装备、船舶海工等领域,开启了中国领先于世界水平的短流程、轻载、节能、省材、绿色制造新时代。

            工业机器人装备的发展

            在工业机器人领域,全球工业机器人正处于高速增长的时期,尤其是中国工业机器人市场的增长速度已经达到58%,并连续五年成为全球最大的机器人市场。传统工业机器人通过换人实现简单自动化的模式,已经无法满足行业发展新需求,智能化的工业机器人正成为行业发展的重中之重。

            智能工业机器人可以通过集成视觉、力觉等传感器,准确识别工件,自主进行装配,自动避让人,实现人机协作。

            例如,ABB推出的双臂机器人YUMI,就是智能型工业机器人的典范。协作机器人则进一步扩展了机器人的应用领域,更好地实现人机融合。博世推出的APAS生产辅助系统,就是一种可以辅助人工的移动式机械手,与工人协同作业。在一些对工人健康有伤害的工序,应当大力推进工业机器人的应用。此外,机器人的智能化除了体现在协作机器人之外,还体现在机器视觉技术的应用上。

            使用3D视觉技术实现分拣、抓取等功能的机器人企业越来越多,越来越多的工业视觉技术提供商也不断涌现。工业机器人与视觉传感器、力觉传感器的集成应用能够大大提高机器人动作的准确性和灵活性,未来,具备人机交互和融合功能的智能机器人将是工业机器人发展的必由之路。

            智能检测装备

            在智能检测设备领域,随着制造企业规模和产量的不断扩大,制造企业已开始采用机器视觉系统替代人来完成产质量检测工作,机器视觉技术可以替代目视检测,例如在SMT行业自动将电路板拍照,与标准的电路板进行比对,替代人工进行质量检测;其次,通过英语语音识别技术,也可以帮助工人准确取货。

            IBM所推出的认知视觉检测技术在电子制造行业的应用中,可以通过高精度的摄像头放大产品表面细节,在细微层面进行拍照和分析,能检测人眼不能发现的质量问题,如PCB板缺陷、手机部件缺陷、液晶缺陷、晶片缺陷、光学镜片缺陷等;而在汽车制造行业,IBM认知视觉检测系统可以根据车型的3D数据制定出机器人手臂的行动路径,配合矩阵式工业相机和辅助光源,完成全车360度高清尺寸的拍照,然后实时数据分析系统通过部署在产线边的缺陷识别系统对所拍摄的照片进行实时分析,识别出照片中缺陷位置和缺陷类型。

            智能物流装备

            在推进智能工厂建设时,在生产现场尽量减少无效的物料搬运,应用智能物流设备也十分重要。智能物流设备包括自动化立体仓库、智能夹具、AGV、桁架式机械手、悬挂式输送链等。

            例如,Fanuc工厂就应用了自动化立体仓库作为智能加工单元之间的物料传递工具。当前,SLAM(同步定位与地图构建)技术已在AGV上得到了应用。SLAM技术可以在不具备周围环境信息的前提下,让移动机器人在运动过程中根据自身携带的传感器和对周围环境的感知进行自身定位,同时增量式构建周围环境地图,提高移动机器人自主能力和环境适应能力,实现在未知环境中进行自主定位和导航。

     

     

            SLAM运用在AGV物流小车上,可以不用预先铺设任何轨道,方便工厂生产线的升级改造和导航路线的变更,实时避障,环境适应能力强,更好地实现多AGV小车的协调控制。当下国内有一些AGV企业都已开始将SLAM技术应用到AGV上,如海康威视、艾吉威、镭神智能等。

            结语

            笔者认为,智能装备的应用,对于加快制造业转型升级,提升生产效率、技术水平和产品质量,降低能源资源消耗,实现制造过程的智能化和绿色化发展具有重要意义。随着物联网技术的逐步推进,未来智能装备还将应用于更多行业及生产环节中,智能装备行业也将围绕产业升级得到进一步发展。

            但也要看到,虽然我国智能制造装备产业的发展得到了前所未有的重视,仍存技术创新能力薄弱、产业规模小、产业基础薄弱等不足,还需要不断完善,补足短板。

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