市场 | 2019-2025年全球机器人焊接市场分析报告

《2025年全球机器人焊接市场预测报告》评估了2019-2025年(以2018年为基准年)的发展趋势和市场驱动力。

报告对机器人焊接行业进行了基本概述,包括:

定义

分类

应用和产业链结构

进口/出口消费

供求数据

成本

价格

收入

毛利率

报告估计,由于中国和其他新兴经济体的自动化程度不断提高,亚太地区预计将主导全球机器人焊接市场,并认为亚太地区预计将是增长最快的市场。

报告还指出,根据《中国制造2025》规划,自动化设备应用在中国不断增加,成为亚太市场增长的驱动力之一,中国目前的机器人占亚太市场的一半以上。

本文摘自:Welding Journal《焊接杂志》 2019年5月刊

译者:郑州机械研究所 秦建
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工业4.0下的人工智能需求

人工智能是如何驱动协作机器人提高产能和生产效率的?
在人工智能和机器人制造的驱动下,过去几十年制造业发生了翻天覆地的变化。生产方式的变革解决了传统制造业的一系列难题,包括技能水平低下的劳动力也能够实现批量的自动化生产。而在对熟练焊工要求更高的焊接工业中,这些技术的应用在帮助熟练焊工提升方面还未得以充分显现。

人工智能需求不断增长

据AWS美国焊接学会此前统计,美国焊工的平均年龄为54岁,这预示着到2024年焊接行业将有40万名焊工退休离职。因此全球普遍认为,熟练劳动力的短缺是我们迫在眉睫的面临问题,而这将无疑会影响到许多行业,包括石油、天然气、造船、常规制造业和建筑业。由人工智能驱动的协作机器人最初是为了提高非熟练操作工的能力或取而代之,现在它们已经被视为工业4.0中最重要的发展方向之一。事实上,商业上可用于焊接工业的新型协作机器人不仅能够弥补操作人员在技能操作方面的不足,而且它们还有助于提高焊接质量和生产效率。

新型、复杂智能系统的良好发展前景以及不断改进的人工智能,正促使建筑和制造行业的领先企业采用能够整合人工智能系统的机器人技术,例如协作机器人。焊接行业正在寻求利用这些技术来弥补优质焊工的短缺难题、适应千禧一代的劳动方式并解决本世纪面临的清洁焊接技术挑战。

协作机器人行业的驱动力

“我们都会犯错,我们只是人”这句陈词滥调解释了引入工业4.0背后的原因。如何克服像焊接这样物理过程的固有挑战,需要完全不同的思维。将人工智能和机器人等新技术应用于多个需求领域需要丰富的经验和创新。

在管道制造过程中,焊工需要对焊接摆动、焊枪角度、焊接速度、摆动幅度等进行即时的调整才能实现高质量的焊缝制备。但是人工操作往往容易出错,在可重复性的工作中获得性能一致的高质量焊缝难度极大,因为我们都知道,焊接一致性通常会在8小时轮班接近尾声时恶化。

考虑到焊接过程中焊枪需要重复精确的运动,焊工疲劳是一个持续存在的问题。随着时间的推移,疲劳和重复运动往往发展为慢性肌肉骨骼疾病(参考文献1),但当使用协作机器人时,焊枪是由机器人操纵,焊工的疲劳大大减少。焊工只需要监控焊接过程,在必要的情况下只需要对焊枪角度或过程参数进行调整。

管材制造行业的新型协作机器人的发展,是对一系列独特要求的回应,这些要求大致分为可移动性、操控性、感知性、用户界面和自主性:

可移动性:能够焊接长达30英尺的轴向管道,并能够在焊接接头之间快速移动。设备移动过程中不会影响现场的叉车交通,也不能干扰现有的高架起重机。

可操控性:除了能够实现焊接过程所需要的摆动外,还能够在水平和垂直方向对焊枪进行调节。

感知性:通过自动追踪焊接接头能够适应管道和装配的各类变化。

用户界面:操作输入界面应简单易操作,即使不懂机器人编程的人员也能够完成焊接操作。

自主性:能够实现在无监管的情况下完成管道从根部打底到盖面的全部焊接过程。

协作机器人制造商已经开发了数个解决方案来满足上面列出的要求。例如,协作机器人可以提供传感器来确保操作者的安全,采用线性激光器用于焊缝跟踪,选用点激光器用于高度控制,并配备用于焊缝监控和记录的摄像机。

Novarc技术公司的阀芯焊接机器人(SWR)具有先进的管道焊接功能,包括操作人员友好的界面,用于精确控制火炬的自适应控制系统,以及用于检测特征的机器学习算法。它还包括NovEye焊接监控系统,这是一个内置在管道焊接机器人手臂上的摄像头,可以处理每一幅焊接图像,减少操作人员所需的输入,让他们在更短的时间内完成更多的焊接。该系统还可以实时查找根部的中心位置,测量根部间隙的大小,并对根部位置进行检测。此外,NovEye还提供了一个人工智能程序,通过焊接过程中获得的大量数据进行深度神经网络的训练。

结论

工业4.0的下一阶段将使人工智能和协同机器人超越人类的能力,在制造业领域产生巨大的影响。机器学习算法、实时计算能力和大数据方面的进步正在推动技术的发展,这些技术也实实在在地改变着各行各业。各个领域正在迅速采用这些新技术,以保持竞争力并吸引新一代焊工。使用这些技术,新一代的焊工能够更高效、更安全的工作。

技术的发展将推动人工智能、机器人和协作机器人达到一个新的高度,从而满足我们不断增长的对更高生产力和生产效率的需求。

参考文献

Infrastructure Health & Safety Association, Ontario, Canada. ihsa.ca/pdfs/msd/MSDs_Welding.pdf

作者简介

SOROUSH KARIMZADEH (soroush@novarctech.com) is CEO and cofounder, Novarc Technologies, Vancouver, B.C., Canada.

本文摘自:Welding Journal《焊接杂志》 2019年5月刊

作者:SOROUSH KARIMZADEH

译者:郑州机械研究所 秦建
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标准释义 | AWS D1.6/D1.6:2007 释义

主题:焊接工艺规程

版本:2007

AWS标准号:D1.6-07-I08

询问:根据表4.2,全焊透的焊接工艺在进行部分熔透焊接或角焊缝焊接时是否需要进行宏观金相检验?

解释:需要,见子条款

4.1.7(全熔透的焊接规程限制):仍需要进行宏观测试以验证部分熔透焊缝和角焊缝的设计焊缝尺寸和熔透深度(见4.3.2和4.4)。

本文摘自:Welding Journal《焊接杂志》 2019年5月刊

译者:郑州机械研究所 秦建
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认证 | CWI(AWS注册焊接检验师)终身成就奖开始申报!

亲爱的朋友和焊接同仁:

2018年,美国焊接学会AWS设立了注册焊接检验师终身成就奖(CWI-LAA)的荣誉。该奖项旨在表彰在焊接检验及相关技术领域做出杰出服务、杰出成就、杰出领导和创新贡献的个人会员。获得该奖项的个人需从事CWI职业(过去或现在均可以)。甄选委员会目前正针对在下列一项或多项工作中做出杰出成就并满足要求的人士进行提名工作:

推动了焊接检验领域的进步
指导个人进入焊接检验领域
有效的应用现有的和新的检验技术

有关成就可通过以下一项或数项进行证明:

开发了有关焊接检验的新概念或新工具

参与了与招聘、培训、教育和/或指导个人进入焊接检验领域直接相关的活动

在AWS或私营企业的领导地位,尤其体现在该领导地位对于焊接检验专业的发展影响

技术咨询或焊接行业业务咨询,包括与焊接检验相关的专家见证活动

出版与焊接检验有关的书籍、论文、文章或者其他重要工作

有意参与美国焊接学会委员会、分会或其他与焊接检验有关的自愿捐款

有关提名条件的详情,请联系美国焊接学会迈阿密总部的Malisa Mercado 进行咨询,邮箱为mmercad@aws.org,或直接按照美国焊接学会CWI终身成就奖提名表格(点击下载提名表格)上的说明进行申请。

请记住,向那些为我们选择的职业和生活做出重大贡献的人致敬,感谢他们的贡献让我们从中受益。申请提交截止日期为2019年9月1日。CWI终身成就奖委员会期待收到大家关于2020年审议的提名意见。

真挚的,

Kerry Shatell

CWI终身成就奖委员会主席

本文摘自:Welding Journal《焊接杂志》 2019年5月刊

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你要的——机器人焊接基础知识,来啦!

机器人术语由机器人工业协会定义为“可自动控制,可重新编程的多用途机械手,可在三轴或更多轴上进行编程,可实现固定或移动工位的工业自动化生产应用。”工业焊接机器人拥有多种形式的多轴系统,配合伺服控制的机械手软件,使他们能够执行复杂、连续的焊接过程。工业焊接机器人可以更改焊接程序以焊接新的工件,包括现有工件的变化或焊接接头的改变。

鉴于机器人自身的优势特点,机器人非常适合电弧焊和电阻焊的自动焊接。机器人能够在恶劣的环境中工作,因为它们不受辐射、烟尘、热量和其他危害所带来的不良影响。它们可以提供可重复性和可靠性的工作质量,并根据感官输入适应焊接过程的物理特性。此外,机器人焊接系统可以灵活地以几乎不间断的方式进行焊接程序的转换。

弧焊焊接机器人系统

大多数机器人弧焊系统使用熔化极气体护焊或药芯焊丝电弧焊。弧焊机器人在汽车和建筑行业中应用普遍,目前弧焊机器人的使用由小型制造商主导,是焊接行业中机器人使用增长最快的一个版块。

系统元件

典型的弧焊机器人系统包含十大主要元件,如图1所示,具体可以描述为:

机械手

弧焊电源

电弧焊枪和配件

收卷系统

焊接界面

保护气体输送系统

焊接电极进给设备

焊接电路

通信控制布线

接地系统
图1-典型机器人焊接系统示意图
外围设备

机器人弧焊系统包含各种外围设备,包括由机器人进行控制或集成的辅助设备以及未集成的配套设备。外围设备的类型和数量取决于具体的应用和可用的预算。推荐的可选设备包括水冷却器/冷却器,割炬清洁器和工具中心点定位器。有时还需要额外的运动轴,并且涉及定位器,机器人轨道或可移动的龙门架。在有些情况下还需要焊缝探测器和跟踪器来处理工件的运动和装备的不一致性。接头探测器可以是触觉的或非触觉的。例如,触觉探测器可以使用修整的焊丝、清洁的喷嘴或探针来触摸部件从而确定位置。诸如激光的非触觉探测器往往价格昂贵,但是不需要接触被焊接的接头。接头跟踪器可以通过电弧反馈来实现,其检测电压和/或电流的波动并且重新编程反馈。对于不需要对这些监控参数进行控制的接头控制器,可以使用摄像机进行电弧的监控。

机器人焊接系统通常具有控制系统和相关的夹具装置和安全系统。机器人系统配备可编程逻辑控制器(PLC),可确保所有操作以正确的顺序安全地进行。PLC通常由连接的计算机系统或机器人示教器进行控制。夹具可以采用手动、气动或机电的方式。安全系统的选用取决于实际的应用工况,包括焊枪碰撞检测、垫部和扫描器位置占用检测,光幕,安全垫和外壳保护。操作安全需要将设备按照当前公布的安全规定进行安装。

本文摘自:Welding Journal《焊接杂志》 2019年5月刊

译者:郑州机械研究所 秦建

 
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