机器人生产线在船舶智能制造中的应用研究

结合国内首个船舶智能制造试点示范项目,对机器人生产线如小组立机器人焊接生产线等的应用情况进行梳理分析,包括工艺流程及布置、生产模式对比改进、提质增效和人员减配等,为船舶智能制造发展建设提供参考。     

船体小组立机器人焊接三维扫描识别系统设计

针对船体小组立结构件，基于三维点云数据，利用点云和图像处理算法，完成船体小组立结构件的三维扫描、焊缝识别和焊缝拓扑结构分析。基于片体智能化焊接流水线，构建船体小组立机器人焊接三维扫描识别系统。该系统具备对一般筋板类型结构件与交叉类型结构件的焊前扫描、焊缝识别、机器人焊接路径规划和机器人焊接作业生成等功能，经实际验证，可为片体智能焊接流水线实现船体小组立结构件智能化焊接提供准确的视觉信息与作业信息。     

船舶中小组立焊接机器人的发展与应用现状

焊接作为船舶和海工装备建造的关键技术，中小组立部件是船舶装配的重要对象，加大对中小组立焊接机器人的发展与应用是进行船舶智能制造的重要一步。为了更加全面的了解船舶中小组立焊接机器人，文章介绍了其在国内外的发展及其关键技术，中小组立机器人将多学科技术融入具备不同特征的中小组立生产中，在保证产品质量一致性的同时提高造船厂自动化生产效率，实现高效造船。     

面向船舶小组立的门式机器人焊接系统应用

整理焊接机器人软硬件的发展情况。通过与传统制造过程的生产效率对比,论述门式机器人焊接系统在船舶小组立中的应用优势,梳理该系统的应用难题,并提出该系统的发展方向,为船舶制造在精益生产、智能制造、数字化/自动化/集成化方面补齐短板。     

小组立智能流水线关键技术分析

对国内外小组立智能流水线进行分析,从小组立生产流程前期设计和流水线控制系统等方面对小组立智能流水线关键技术进行分析。基于离线编程,对小组立模型导入和数据转换进行分析;通过分析焊接工艺参数,为焊接工艺库提供数据支持;通过对机器人传感技术的研究,分析工件定位、焊缝跟踪等技术。通过仿真验证建立流水线的可行性,为建立小组立智能流水线提供参考。     

小组立机器人装焊生产线总体设计研究

基于典型小组立工件的生产纲领,分析小组立工件的加工工艺,制订详细的加工工艺路线,对小组立机器人装焊生产线的工位进行总体布置设计。依据典型工件的生产纲领,从组成设备和系统集成控制2个方面对焊接机器人工作站进行设计研究。从生产节拍、工作人数、产品质量、生产连续性和生产管理等5个方面对小组立机器人装焊生产线与传统小组立生产方式进行对比分析。结果表明:相对于传统小组立生产方式,小组立机器人装焊生产线的生产效率更高,所需人数更少,产品质量更稳定、更优异;同时,具有生产连续性好、生产管理更智能化等特点,能达到提高生产效率、降低人数、改善焊接质量的目标,使小组立工件生产形成规模化、高效化和批量化的智能制造模式。     

船舶小组立复杂结构智能焊接装备应用方案

为提升船舶企业焊接自动化率,研究面向机器人焊接的小组立三维结构模型处理、复杂结构机器人焊接仿真、复杂结构焊接工艺数据库等关键技术,以提高船舶部件的焊接效率和质量。明确船舶小组立复杂结构智能焊接装备应用方案:针对加工对象梳理焊接流程;利用软件建立工艺数据库以实现焊接数据处理;完成控制系统设计和总体结构优化。利用该方案构建的智能焊接装备在船厂得到应用。实践证明,该方案具有较强的可实施性。     

船体小组立自适应路径规划系统

通过对船舶小组立产线中机器人焊接系统的技术水平分析,研究小组立产线的科学排产、节拍控制和工艺匹配等技术,论证机器人船体小组立自适应控制方法对比和结构件特征参数化定义技术,分析视觉识别和路径规划作业后处理技术方法,并进行实验论证,为船体小组立生产线智能化升级提供可以借鉴的方向与思路,为船舶建造智能化转型建设积累实践和技术经验。     

面向智能焊接生产线的船体中小组立特征分析

针对船体中小组立数量庞大、结构类型和尺寸规格各异,智能焊接技术尚不能满足所有类型组立结构焊接需求等问题,以某型集装箱船为例,结合智能焊接技术现状,对全船所有中小组立进行分类成组,分析组立结构形式、尺寸范围、结构重量、物量等特征,确定适合使用焊接生产线制造的具体组立特征要求,开展生产线产能物量分析表明,实现物量与产能的平衡。     

面向船体复杂工件的机器人自适应焊接技术

分析船舶智能焊接装备自适应焊接技术的研究背景.针对在船体加工过程中产生的误差,从工件定位、焊缝定位和焊接跟踪等方向介绍机器人自适应焊接的解决方案.结合门架式中组立智能焊接装备实践,为后续同类型智能装备提供自适应焊接设计参考.     

船体小组立特征提取的机器视觉方法与实现

为了实现无先验信息、无人工决策干预的船体小组立智能制造,采用机器视觉技术来实现小组立表面特征提取与定位。根据船体小组立智能生产线自动焊接定位的需求,设计对小组立工件激光扫描点云进行识别与提取的机器视觉方法,从降低复杂度和运算时间的角度对算法进行了优化,并开发了相应软件。通过不同小组立工件特征提取与定位实验,验证了本文算法在无先验信息、无人工干预、工件随机摆放条件下的可靠性,表明本文所介绍的机器视觉方法能够适应船体构件种类多、非标准件比例高、装配位置随机的特点,为船体智能制造实现提供支持。     

小组立生产线技术研究

在船舶生产制造过程中,小组立作为船舶零部件的最小单元对其进行归类划分,建立小组立智能流水线,对实现船舶智能化生产具有重要意义。文章研究了在船舶建造中,缩短前道工序的作业时间,做好组立阶段先行小组立的部材装配和焊接,以提高小组立生产效率,减小工人负担。可作为小组立生产线施工作业指导,也可以为其他同行提供借鉴和参考。     

船舶小组立焊接机器人SPD软件的应用

从KCONG软件模型重构所需要的标准接口数据文件出发，阐述SPD软件焊接模块开发、焊脚高度设置和基准面选择的问题。通过非干涉部件筛选、SPD软件焊接图纸的开发和流程优化，解决小组立机器人在实际应用施工时的图纸问题，使该项基于SPD软件的智能制造技术在我国船舶企业顺利实现实船化应用。     

面向机器人应用的船体焊接工艺设计技术体系

介绍船体焊接工艺设计技术体系实现的总体思路,阐述工艺模型特征参数化定义技术、工艺模型特征参数采集技术、工艺匹配技术、作业后处理技术、执行过程自适应调整技术,并在中小组立智能焊接系统中进行应用,有效提升船体焊接质量和效率。该技术体系可为后续同类船体焊接提供工艺设计思路。     

自升式钻井平台桩腿齿条窄间隙机器人自动立焊工艺研究

随着先进制造技术的发展,机器人焊接逐步取代手工焊已成为工程装备行业发展的必然趋势。本文采用一种新型窄间隙机器人自动立焊系统代替传统手工电弧焊,研究一种178mm超厚桩腿齿条板双面同时立焊对接工艺。试验结果分析表明,选用合理的焊接工艺,机器人自动立焊系统在实现良好的齿条板自动化对接的同时,焊缝成形美观,综合力学性能良好。与传统手工电弧焊对接工艺相比,生产效率得到了极大的提高。     

船舶分段制造装备智能化需求分析

针对国内造船企业船舶分段制造装备自动化、智能化应用水平较低的现状，以作业工序的零件打磨、理料、小组立焊接、中组立焊接及喷涂等方面为切入点，分别从路径规划、信息感知、协同作业、智能决策等方面提出船舶分段制造装备的智能化需求，为船舶分段智能制造装备的研制提供必要的目标图像。     

小组立智能制造物联系统的研发与应用

以船舶建造中的小组立制造为研究对象,将智能制造的物联网技术应用在其整个生产过程中,优化制造流程,形成全过程物料跟踪、产品质量追溯,落实智能物联标识技术的编码标准、交换规范,推动智能制造关键技术在船舶制造领域的示范应用。通过建立信息交互中心并整合物联技术,将原来机—人—机的信息交互模式转变为设备间无缝连接的信息交互模式,并通过应用自动化设备替代施工人员进行零件信息的标识,从而有效减少人为因素的影响,提高信息传递的及时性和正确性与小组立制作物料及其物流配送的效率,使小组立制作周期缩短约10%。     

船舶典型板架结构机器人焊接系统

针对船舶典型板架结构的特点,传统焊接机器人无法进行高效率运用的现状,开发出一种无需人工示教编程的全自动机器人焊接系统。该系统采用结构化非示教编程技术,通过激光扫描来获取结构数据,经过后台计算得到焊缝具体位置及起止点。整个焊接过程无需人工干预,机器人系统可自动寻找焊缝并进行焊接,包括平角焊、立角焊、包角焊、圆弧焊等多个复杂位置焊缝。该机器人系统适用于船舶典型板架结构的焊接,解决了传统焊接机器人无法焊接装配精度不高、无工装夹具、焊缝短且结构复杂的结构件的问题。     

面向智能制造的船舶小组立中间产品工艺路线

针对传统的船舶小组立制造工艺路线,简述小组立中间产品概念,提出小组立工艺路线智能化改进的原则和方法,构建小组立智能生产线.重点阐述小组立智能生产线各工位的功能及作业流程,详细解析小组立智能生产线的关键技术,为提高船舶小组立制造的效率和质量提供有效支撑.     

MICROBO智能焊接机器人工艺技术

通过积极布局智能制造，引进MICROBO便携式全位置智能焊接机器人用于船坞搭载阶段合龙焊缝的焊接。MICROBO能够自动计算每条焊道使用的焊接参数，默认使用实芯焊丝，为提高效率，换用药芯焊丝。给出手动调整焊接参数的建议，包括将每条焊道的电流调大20~30 A，电压调大3~5 V，焊接速度降低40~60 mm/min。提出平对接、立对接、斜45°对接等3个不同焊接位置的焊接工艺。在外场施工时应注意避免风对焊接质量的影响，专门制作的一体式挡风装置可以有效减少气孔缺陷。机器人对坡口的适应性不强，使用中应注意控制坡口的切割质量和装配精度。