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盛世机械智能机器人焊接系统山东一唯自动化有限公司，由教育部长江学者奖励计划青年学者李文龙博士、哈尔滨工业大学唐文彦博士携世界500强高管团队，于2020年在枣庄市台儿庄区注册成立。公司拥有“大尺寸几何体在线测量”、“机器人打磨”两项核心技术，主要从事机器人自动化系统集成、工业自动化设备、测量设备及测量系统集成等高端技术装备的研发及工程应用。

公司投资建设了“山东一唯智能制造联合研发中心”、“机器人打磨技术及装备重点研发实验室”，组建了由李文龙教授领衔含6位博士的高素质研发团队并获得丰硕成果，截止目前公司已申请受理专利权24项，其中发明专利8项，机器人打磨实验室及研发中心双双入选枣庄市新型研发机构和重点实验室。

公司聚焦中国航天、中国中车、中国石油、中国石化、中国船舶五大核心客户应用，在公司核心技术“机器人在线检测”、“机器人打磨技术”研发成果的基础上，进行工程化成果转化，目前在“飞行器法兰机器人装配”、“高铁蒙皮机器人制作”、“输油气螺旋钢管综合测量平台”、“舰船小部件机器人打磨”技术取得重大突破并取得国内空白。

目前公司与中石化签署化工原料阀口袋包装产线12条，吨包包装线6条，即将与江南造船厂、中车青岛四方研究所、中国航天一院签署联合研发合同；截至目前公司已签署订单2000万，2021年产值预计达3000万元。在2021年研发基础上，2022年公司将在中石油、中国船舶、中国航天通过成果转化，获得订单预计6000万左右。

公司为山东先罗新型建材科技开发有限公司研发的机器人焊接产线，目前进入设备调试阶段，其中管板焊、管管焊接是业界公认的技术难点，经过团队技术攻关和工艺试验，成功攻克了“机器人相贯线及管板焊接工艺”关键技术难点，并提取多项专利，达到国内机器人焊接先进水平。

公司先后为枣庄市15家知名制造企业提供了智能化解决方案及工程服务，获得企业的高度认可，并被市智能制造促进中心选定为智能制造服务商。

系统包括智能管板机器人焊接系统、智能管管机器人焊接系统、激光导航引导下的智能机器人焊接系统，由18台工业机器人组成。系统采用了激光传感器、激光焊缝跟踪器、工业相机等采集设备进行数据采集，根据采集到的数据实时反馈到控制系统，控制系统根据反馈实时调整，达到对生产环节在线、实时的优化。系统包含了多个行业内首台套应用，有10余项专利，其中包括发明专利4项。

1、智能管板机器人焊接系统

系统由智能储料仓、动力输送机、机器人焊接系统、工业相机、PLC控制程序等几部分组成，是一套焊接效率高、焊接质量好的智能化机器人焊接系统

2、智能插管机器人焊接系统

该系统是由机器人焊接系统、自动反转系统、PLC控制程序等几大部分组成。该智能插管机器人焊接系统具备工作效率高、精度高、焊接质量好、焊缝一致性好等特点，很好的解决了人工焊接方式存在的问题

3、激光焊缝跟踪器引导下的智能机器人焊接系统：

等于是给机器人装上眼睛，精确引导焊枪自动焊接，从而实现与机器人控制系统实时通讯跟踪焊缝进行焊接

1. 客户背景

盛世机械主要从事于石膏粉生产线机械设备的生产、销售及安装调试，有上百名焊接工人，存在招工难、焊接质量差、效率低、人工成本高等问题，为了解决以上问题，盛世机械投入建设全自动焊接生产线

2.实施目标

整体效率提高400% 减掉80%焊接工人 提高焊接质量

3. 面临挑战

（1）智能管板机器人焊接系统： 如何实现500根钢管自动上料、输送 如何实现500根钢管自动抓取、穿管如何解决焊接热变形问题 如何解决500个焊接位置自动寻缝焊接问题

（2）智能插管机器人焊接系统 如何解决工件插管固定问题 如何解决工件焊接质量问题 如何解决工件翻转问题

（3）基于激光导航下的智能机器人焊接系统： 如何适应工件工差问题 如何解决工件翻转问题 如何实现工件自动寻位焊接问题

1. 方案介绍

（1）智能管板机器人焊接系统： 管板焊接不仅焊接接头数量多，操作难度大，而且焊接质量要求高，手工或半自动焊接是依靠操作者肉眼的观察和手工的调节来控制焊接过程，会造成焊接质量差、焊接效果不一致等情况发生，基于这种背景情况，山东一唯研发团队不断进行了试验验证，研发出了机器人相贯线及管板焊接系统，解决了机器人相贯线、管板焊接技术的痛点和难点。系统由智能储料仓、动力输送机、机器人焊接系统、工业相机、PLC控制程序等几部分组成。根据工件及焊接工艺要求，焊接基本参数通过触摸屏设定，采用触摸屏实现初始定位精度调试,确定视觉传感识别管孔中心并将位置信息传递给以PLC为控制核心的控制系统，引导焊接初始位置自动识别、焊接。实现了智能管板机器人焊接，使原来人工定位，人工控制焊接进程的焊接方式变为由步进电机驱动，视觉定位和焊接过程智能化化控制的一整套焊接设备。

（2）相贯线机器人焊接系统（管管焊接系统）： 插管焊接就是一根管子插到另外一根管子内，然后进行封口焊接，目前绝大多数都是人工来插管、焊接、翻转、在焊接的形式来进行焊接，人工焊接存在焊接量大、工作时间长、效率低、对人体有害等问题，急需智能化焊接系统来解决问题，山东一唯研发团队持续不断的进行技术攻关，研发出了智能插管机器人焊接系统，该系统是由机器人焊接系统、自动反转系统、PLC控制程序等几大部分组成。由于焊接位置密集，机器人无法实现单次完成焊接，所以该项目采用了对头接焊的方式，先焊一个半圆，然后通过变位机控制工件翻转在对接焊另外一个半圆的方式进行焊接，实现了插管的智能化焊接，该智能插管机器人焊接系统具备工作效率高、精度高、焊接质量好、焊缝一致性好等特点，很好的解决了人工焊接方式存在的问题

(3)激光焊缝跟踪器引导下的智能机器人焊接系统： 在很多情况下，工件及其装配的精度和一致性不易满足大型工件或大批量自动焊接生产的要求，其中还存在因过热而导致的应力和变形的影响。因此，一旦遇到这些情况，就需要有自动跟踪装置，用来执行类似于手工焊中人眼与手的协调跟踪与调节的功能。焊缝跟踪传感器主要由CCD相机、半导体激光器、激光保护镜片、防飞溅挡板和风冷装置组成，利用光学传播与成像原理，得到激光扫描区域内各个点的位置信息，通过复杂的程序算法完成对常见焊缝的在线实时检测。设备通过计算检测到的焊缝与焊枪之间的偏差，输出偏差数据，由运动执行机构实时纠正偏差，精确引导焊枪自动焊接，从而实现与机器人控制系统实时通讯跟踪焊缝进行焊接，就等于是给机器人装上眼睛，通过眼睛引导机器人进行智能化焊接。

2.功能设计

（1）智能管板机器人焊接系统： 焊接方式：机器人MAG焊、保护气体80%Ar+20%CO2、焊丝直径Φ1.2mm； 焊缝位置：全位置脚焊 产品类型：20万吨冷却藏、30万吨热风沸腾炉热换管 实现钢管自动上料、输送、自动抓取、穿管 解决焊接热变形问题，解决焊接位置自动寻缝焊接问题。

（2）智能插管机器人焊接系统： 焊接方式：机器人MAG焊、保护气体80%Ar+20%CO2、焊丝直径Φ1.2mm； 焊缝位置：全位置脚焊 产品类型：10-30万吨蒸汽沸腾炉热换管： 实现工件自动翻转、焊接，翻转角度360度

（3）基于激光导航下的智能机器人焊接系统： 焊接方式：机器人MAG焊、保护气体80%Ar+20%CO2、焊丝直径Φ1.2mm； 焊缝位置：全位置脚焊 产品类型：NE30/50/75/100提升机机壳、料斗，实现自动寻缝、变位翻转、焊接。

3、技术实现：

智能管板机器人焊接系统： 系统由智能储料仓、动力输送机、自动穿管机构、机器人焊接系统、工业相机、PLC控制程序等几部分组成，系统解决了人工焊接劳动强度大、效率低、焊接质量差等问题，效率提高了200%，焊接精度可以达到±0.5mm 智能插管焊接机器人系统： 系统是由机器人焊接系统、自动反转系统、PLC控制程序等几大部分组成。系统解决了人工焊接劳动强度大、效率低、焊接质量差等问题，效率提高了150%，焊接精度可以达到±0.5mm 基于激光导航下的智能机器人焊接系统： 系统是给机器人装上眼睛，精确引导焊枪自动焊接，从而实现与机器人控制系统实时通讯跟踪焊缝进行焊接，提高效率200%，焊接精度可以达到±0.5mm

4、安全及可靠性

系统设置急停及报警程序，各模块设备配置状态指示灯，系统工作状态一目了然。方案布局模块化设计，利于在不影响生产的情况下逐步推进自动化焊接产线进程。整体效率提高150%，提高焊接质量，减掉80%焊接工人，很大程度提高了人身安全和产品安全。

5、方案亮点

（1）先进的工业自动化装备：包括六轴工业机器人、大负载变位机、机器人第七轴等应用

（2）高精度检测测量设备：2D工业相机、激光焊缝传感器等

（3）智能化控制系统：采用了激光传感器、激光焊缝跟踪器、工业相机等采集设备进行数据采集，根据采集到的数据实时反馈到控制系统，控制系统根据反馈实时调整，达到对生产环节在线、实时的优化。各智能生产系统均采用PLC控制，配备完整的电气控制系统。

（4）完整的外围辅助系统：系统配备安全围栏、除尘系统等，解决安全、环保问题。