為積極響應國家綠色創新號召，踐行“雙碳”目標。近日，中建五局建筑科技（湘潭）有限公司聯合局工程創新研究院新制式交通工程研究所，共同開拓了3D+AI智能焊接機器人在鋼結構構件制造加工方面的應用。

據了解，3D+AI焊接機器人由機器人焊接系統、電氣視覺系統和機器人走行系統組成，配備水冷系統和清槍剪絲系統，可實現大熔深無飛濺長時間焊接。

3D+AI焊接機器人系統組成

中建五局建筑科技（湘潭）有限公司作為中建五局三公司鋼構科技公司旗下的獨立法人單位之一，是中建五局首家自主設計、施工、運營的鋼結構智能制造基地。

該基地作為中建五局裝配式全產業鏈發展戰略的重要一環，具備年產各類建筑用重輕型裝配式鋼構件8萬余噸的能力，可實現年產值6億元以上﹔基地始終以“綠色、智造、高質、科研”為產品理念，加速培育以智能化、數字化、自動化、網格化為新技術路線的新質生產力。

此次研發的3D+AI焊接機器人的電氣視覺系統搭載自主研發的3D+AI視覺焊縫軌跡引導技術，該技術運用了創新的MEMS結構光技術，結合低功率MEMS光機和高分辨率sensor/RGB相機，實現快速面陣掃描，獲取工件高還原色彩的完整三維點雲（RBGD）。

嵌入式視覺點雲AI解析算法可識別95%以上搭接、對接等復雜3D焊縫特征，並規劃完整焊接工藝。自動焊接機器人具備多軸自由度和精確控制能力，可在各種姿態和場景下進行角焊縫操作。

通過預先編程或傳感器反饋，機器人能自動調整焊接槍的位置和角度，以滿足不同的焊接需求。3D+AI焊接機器人通過快速對實物進行虛擬3D建模，實現全自動高效焊接。

此外，3D+AI焊接機器人在鋼構件焊接過程中可實現免定位焊接。智能焊接機器人配備了視覺系統和控制算法，當鋼構件隨意擺放在機器人工作台面上后，通過視覺面掃描終端構件，實時感知構件的位置和姿態，並根據實時反饋自動調整，快速進行實體實時三維建模。

通過構件三維模型匹配技術，精准尋位構件多點焊接軌跡位置，無需二次定位，無需高精度定位工裝。該技術主要適用於結構受力小牛腿、起重行車梁加勁板、H型構件加勁肋、條板綴板等鋼結構構件的工廠焊接。

3D+AI焊接機器人自動化焊接

3D+AI焊接機器人同時運用了免示教數模焊縫軌跡引導焊接技術。通過構建焊接工藝的數學模型，確定焊縫的形狀、尺寸及位置等信息。在焊接過程中，通過激光傳感器、視覺系統或力矩傳感器等裝置，實時監測焊縫位置和形狀，並將這些數據反饋給焊接設備。

通過控制算法，將傳感器收集的數據與數學模型進行比對和分析，計算出焊接設備需調整的參數，如焊槍速度、角度和焊接電流等。根據控制算法的計算結果，焊接設備會自動調整焊槍的位置、角度和運動軌跡，實現焊縫的跟蹤和焊接。焊接設備會自動控制焊接參數，使焊縫得到准確地熔化和填充。

3D+AI焊接機器人的使用，降低了示教和調試的時長，使得焊接流程更為自動化和高效率。在工廠起重行車梁加勁板焊接的調試中，以9米長、兩側共計20塊加勁板的吊車梁為例，從3D建模到機器人完成焊接，總計約4小時。

考慮到操作人員輔助鋼構件起重翻面等其他時間，綜合功效可達純人工作業的2倍。1名普工即可輕鬆操作設備，且機械臂配備的精掃描相機可實現焊接位置的實時糾偏。這種方法極大地節省了人力物力，降低了焊接人工成本，提高了工廠批量生產起重行車梁等標准件的生產效率。

3D+AI焊接機器人作業要成為一項被廣泛應用的新質生產力，其培育、發展及運用將是一項長期任務和系統工程。未來湘潭公司將堅持以科技創新為核心，以產業升級為引擎，錨定3D+AI焊接機器人應用，致力於走出一條生產要素投入少、資源環境成本低、經濟社會效益好的全新增長路徑，以實現生產工藝的革新。通過工藝創新研究、設備改造提升、智慧平台管理等手段，積極應對鋼結構加工中的組織效率低、人工投入大、產品質量不統一、生產周期長等挑戰，為鋼結構行業高質量發展注入強大“新動能”。（董胤楚、陽婉婷）

分享讓更多人看到