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生产基地：四川省德阳国家高新技术产业开发区广州路一段二号3栋2号

钢结构焊接机器人工作站（新）

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行业背景

1.钢结构行业的现状

需求量巨大：庞大的用钢需求和不断深化的基础建设，建筑钢结构作为一种刚需产品，需求量在不断地攀升。
劳动密集型：焊接作为建筑钢结构产品中耗时最长的一道工序，目前仍然大量采用传统的人工焊接。
焊工缺口增大：焊接劳动力成本急剧上升、焊工需求逐年上涨、焊工人才断档严重，优秀焊工培养耗时超过10年。

2.人工焊接现状

工作环境恶劣：钢结构工厂制作现场环境普遍比较恶劣，焊工属于特殊工种，现场脏、乱、差，高温、弧光、烟尘、噪音等对人体会造成不可逆的损害，工作效率会随着工作时间的增加导致焊接效率下降，稳定焊接质量不高。
人口老龄化严重：年轻人不愿意做电焊行业，焊工断层，焊工短缺、薪资高。

3.机器人焊接应用的难点

多批次，小批量
传统的机器人使用要求是大批量、重复操作，而在建筑钢结构行业中，多批次、小批量的焊接需求很多
建筑钢结构，产品附加值低，对高端设备投入动力不足，下料精度差、组对误差大，无法做准确的焊接定位工装

3.机器人焊接应用的难点

产品综合误差大
工件尺寸和重量较大、不适合工装夹具定位、工件来料一致性较差，焊接要求筋板与腹板的垂直度、与两侧翼板垂直度不能有偏差、有间隙，按照提前示教好的轨迹运行，不能满足

3.机器人焊接应用的难点

手工组对
组对筋板焊点随意，完全无规律

3.机器人焊接应用的难点

下料误差大
筋板一般都是采用剪板机下料，尺寸误差大、板面不平整、弯曲不直、对角扭曲

3.机器人焊接应用的难点

筋板剪角误差大
过焊孔不统一，导致焊缝起始点、终点就会不一样，焊缝长度变化不可控；工件来料一致性较差，按照提前示教好的轨迹运行，不能满足焊接要求

3.机器人焊接应用的难点

机器人编程
该行业工人受教育水平相对较低，传统的机器人示教操作方式过于复杂繁琐，焊缝数量多、程序不能重复调用，焊缝组对精度差，普通弧焊机器人在钢结构行业无法推广使用

4.智能焊接平台诞生

传统人工焊接
自动化程度低; 焊接环境恶劣，噪音辐射污染大;焊接质量不可控。

4.智能焊接平台诞生

传统机器人焊接
编程时机器人必须停机; 示教难度高，耗费时间长; 频繁换产导致机器人反而效率更低。

4.智能焊接平台诞生

智能焊接
离线编程，远离现场工作; 生产和编程同步，机器人无需停机; 智能化程度高，操作门槛低。

智能焊接机器人特点

H型钢加工

机器人本体内置管线，送丝机后部没有任何线缆，所有管线集成在机器人固定底座

多种工作站形式

地轨式工作站

龙门双机式工作站

悬臂式工作站

七轴悬臂

八轴悬臂

九轴悬臂

悬臂式工作站-双机共轨倒挂

悬臂式工作站-大悬臂双机共轨倒挂-桥梁

悬臂式工作站—新7轴悬臂工作范围

7轴悬臂12米地轨焊接范围图带线激光立体相机，一个面焊接

8轴悬臂机器人焊接范围

工件高度(mm)	工件宽度MAX(mm)
100	2600
300	2950
600	3200
900	3050
1100	2700

新9轴悬臂工作范围

9轴悬臂12米地轨焊接范围图，带线激光立体相机，一个面焊接

免示教焊接解决方案

全自主研发：核心算法全自主开发，不依赖外部供应商
免示教编程：焊接姿态、寻位姿态、空移路径都由软件计算
焊缝跟踪系统：前馈与反馈相结合，以达到更高的焊接精度

操作简单免示教

1：模型导入，自动提取分析焊缝，对接 Tekla、SolidWorks 等主流三维建模软件.

2：自动排序（以机器人最短空行程距离），支持自动规划空移路径，兼具碰撞检测和奇异点规避。

3：采用数字孪生技术，可实现软件中机器人与真实工作站中机器人的同步运动。

4：自动生成焊枪姿态（焊枪角度）,支持自动计算焊接姿态和寻位姿态，并在软件界面中可视化显示。

5：自定义的工艺，手动导入工艺模板库。

6：远距离（大视距）高速扫描初定位，可实现模型自动匹配工件，自动识别工件A、B面和工件首尾。

7：支持批量生成焊缝，可节省相似焊缝做刀路时间。

8: 可单独设置每条焊缝的推拉角、前变刀距离和后变刀距离。

9: 支持断点定位继续加工。支持自定义再起弧回退距离。

10: 支持焊缝过焊孔位置打断和过焊孔位置连接。

11：模型以外的障碍物可以在软件中手动添加，避免碰撞（例如：靠山或夹具）。

12：相机自动手眼标定功能。

13：带焊缝包角工艺。

14：生产数据统计功能，支撑手机小程序远程查看。

实时在线修改焊枪推拉角

现场修改焊枪姿态（推拉角），基于模型修改，不需要示教器在现场智能操作平台上单独修改。

无线示教器

离线编程：基于工件和工作站场景模型，内置焊接工艺包快速设置焊缝，配合自动避障算法快速生成焊接路径。

BAYKAL视觉传感器：抗干扰能力强（3D相机容易受自然光干扰）。同一个相机具备大视距与小视距，大视距（750-1800mm）做粗定位，小视距（550-750mm）做精准定位寻位纠偏。

粗定位

精定位

焊缝熔池监控

数字孪生：离线与在线是同一个软件虚拟环境快速模拟焊接姿态

利用数字孪生技术，在计算机中构建孪生焊接工作站。
3D模型数据解析，焊缝自动提取
工件模型焊接工艺调整
路径避障
模型分析与焊缝提取
利用CAD技术分析工件模型。提取出模型中的焊缝特征
多种类型寻位动作
可以自动生成：激光寻位、眼在手上3D相机寻位、触碰寻位等多种寻位动作轨迹
基于工艺参数思路的路径生成
用户根据实际焊接工艺要求设置焊枪姿态允许范围软件根据场景和姿态要求自动计算机器人焊接轨迹
避障空移路径
空移路径规划能够自动生成带避障功能的空移轨迹。

工件在胎架上随意放置

普通女工就能熟练操作设备

最小间距

焊接空间：狭小的焊接空间机器人焊枪不可达，或不能运动到良好的焊接姿态，以下是通过机器人示教方式模拟所需的焊接空间，最终以技术人员模拟工件加工为准。对于焊接位置作业时上部空间开放的工件，下图是使用日皓ARH11501W36°+100L 焊枪，适合机器人焊接的空间区域图，例如深度 200mm的工件，焊接宽度方向焊缝需要长度不小于 150mm，焊接长度方向焊缝需要宽度不小于 150mm。深度 250mm的工件，焊接宽度方向焊缝需要长度不小于 250mm，焊接长度方向焊缝需要宽度不小于 200mm。

间距过小有干涉或撞枪的姿态不生成焊接路径，会自动跳开。

过焊孔接头工艺：收弧压起弧

批量生成相似焊缝，自动排序：下图工件只需要编辑五条焊缝。

模型与工件实际方向匹配（初定位）

1、非对称工件，扫描明显特征点，不需要整根构件全部扫描完。

2、扫描速度：600mm/s。

3、当工件长度大于地轨长度，可以分两次或多次扫描移位焊接。

4、宽度方向超出范围也可以分两次扫描焊接（例如：单边檩托板）。

双机协同焊接

连续焊接包角效果

多层多道

箱型柱坡口自适应（正在试验阶段）

自适应全熔透焊接（加背垫）

参数化建模（牛腿）

针对常用牛腿
软件自带参数化模型功能
不依赖Tekla模型
复杂牛腿依然可以从Tekla模型导入
图形处理，Tekla图纸的立柱与牛腿模型不可拆分的，导入倍可离线软件内可以只保留牛腿删除立柱。

参数

参数	值
腹板长度	600.00 mm
腹板高度	600.00 mm
腹板厚度	8.00 mm
过焊孔 R 角半径 - 左侧	35.00 mm
过焊孔 R 角半径 - 右侧	35.00 mm
翼缘板厚度	18.00 mm
上翼缘板宽度	300.00 mm
上翼缘板回缩距离 - 左侧	0.00 mm
上翼缘板回缩距离 - 右侧	0.00 mm
下翼缘板宽度	300.00 mm
下翼缘板回缩距离 - 左侧	0.00 mm
下翼缘板回缩距离 - 右侧	0.00 mm