制造業(yè)是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基。隨著工業(yè)4.0和中國制造2025的深度推進(jìn)，各行業(yè)的制造型企業(yè)都開始跨入智能制造領(lǐng)域，機(jī)器人及AI視覺技術(shù)作為智能化轉(zhuǎn)型的先鋒，給制造業(yè)帶來了全新的生產(chǎn)管理模式。
重工制造業(yè)自動(dòng)化分揀痛點(diǎn)
傳統(tǒng)的重工制造業(yè)，其生產(chǎn)模式屬于典型的多品種小批量離散型制造，過程工藝復(fù)雜，智能化程度低。其中工件切割下料分揀是重工生產(chǎn)線中重要一環(huán)，長期以來依賴人工作業(yè)完成，不僅生產(chǎn)效率低而且人力成本大，同時(shí)惡劣的工作環(huán)境存在極大的安全隱患，由機(jī)器人替代人工完成智能化升級(jí)改造已迫在眉睫。
而眾多制造業(yè)企業(yè)在推進(jìn)下料分揀產(chǎn)線智能化升級(jí)過程中，卻又面臨諸多視覺問題帶來的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)工業(yè)視覺技術(shù)已無法應(yīng)對(duì)。其主要難點(diǎn)主要表現(xiàn)在：
? 工件種類繁雜多樣：切割下料后的工件種類繁多，類型可達(dá)數(shù)萬種。而且工件的形狀復(fù)雜，來料姿態(tài)各異，同時(shí)部分工件極其相似，在對(duì)工件進(jìn)行分類碼放過程中，傳統(tǒng)工業(yè)視覺無法保證工件種類的準(zhǔn)確識(shí)別與姿態(tài)的精準(zhǔn)定位。
? 工件背景環(huán)境嘈雜：重工生產(chǎn)線中，工件分揀抓取環(huán)境嘈雜，輸送線存在油污、粉塵、銹跡等各種干擾，同時(shí)光照條件惡劣，晝夜變化大，導(dǎo)致圖像采集質(zhì)量較低，并且切割工件本身也存在割縫過細(xì)、輪廓特征微弱等挑戰(zhàn)，這些因素都給視覺識(shí)別帶來極大的困難。
? 工件尺寸差異巨大：下料分揀過程中的工件尺寸差異巨大，有的工件長達(dá)十幾米，單個(gè)相機(jī)視野無法覆蓋，而有的工件尺寸較小，在相機(jī)視野占比狹窄。同時(shí)應(yīng)對(duì)各種尺寸工件的分揀給相機(jī)選型布局和視覺識(shí)別算法都提出了更為嚴(yán)苛的要求。
智能下料分揀產(chǎn)線
視比特機(jī)器人深耕行業(yè)數(shù)年，不斷分析和探究客戶需求，依托自主研發(fā)的3D視覺技術(shù)和多機(jī)器人智能協(xié)同控制軟件，在行業(yè)內(nèi)首次推出基于AI+3D視覺的智能下料分揀產(chǎn)線。
產(chǎn)線設(shè)計(jì)上充分結(jié)合了行業(yè)內(nèi)用戶典型生產(chǎn)狀況，嚴(yán)密考慮了工件的砂光、噴碼、校平、碼盤等工藝需求和工序流程，能夠完成工件全生命周期管理和全流程自動(dòng)化分揀。
產(chǎn)線技術(shù)上集工件高精度視覺檢測(cè)、工件精準(zhǔn)識(shí)別與動(dòng)態(tài)抓取、自適應(yīng)柔性分揀與智能規(guī)劃碼放，以及多機(jī)器人協(xié)同規(guī)劃等技術(shù)于一體，可實(shí)現(xiàn)下料切割件的自動(dòng)、快速、精準(zhǔn)、柔性分揀，在為企業(yè)降低大量人力成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能跨越式提升，助推重工制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。
標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)線組成
智能下料分揀產(chǎn)線主要由小件分揀、小件碼盤、大件分揀、大件碼盤四個(gè)核心模塊構(gòu)成，先后銜接了砂光、噴碼、校平等工藝工序，包含了從整板切割件運(yùn)送上輸送線直至所有工件分筐碼盤完畢的整個(gè)下料流程。
小件分揀
本模塊面向整板切割件中小型工件分揀場(chǎng)景，同時(shí)規(guī)劃多臺(tái)六軸機(jī)器人，依托多臂智能協(xié)同控制軟件，融合空間動(dòng)態(tài)避障、抓取軌跡優(yōu)化、工件實(shí)時(shí)跟蹤等核心算法模塊，可在作業(yè)區(qū)域內(nèi)同時(shí)完成對(duì)眾多小型切割件的抓取，具有極高的分揀效率。
小件碼盤
本模塊面向輸送線上工件動(dòng)態(tài)抓取場(chǎng)景，小型工件在經(jīng)過砂光、噴碼等工序后，在此處進(jìn)行分筐碼盤。該模塊能夠面向生產(chǎn)環(huán)境下上萬種工件的快速識(shí)別，并實(shí)時(shí)跟蹤工件位置，引導(dǎo)機(jī)器人精準(zhǔn)隨動(dòng)抓取。
在碼盤策略上，可實(shí)時(shí)管理料筐，智能化動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)工件的料筐分配，并保證工件的整齊碼放。在系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有人機(jī)交互界面，可根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)隨時(shí)查看裝筐情況，實(shí)時(shí)調(diào)整料筐裝載率。
大件分揀
本模塊面向整板切割件中大型工件分揀場(chǎng)景，采用多臂桁架機(jī)器人，依托動(dòng)態(tài)避障算法，能夠確保工件與機(jī)械臂不發(fā)生碰撞且能實(shí)現(xiàn)各單臂抓取并行工作，具有很高的分揀效率。對(duì)于尺寸較大的工件，單個(gè)機(jī)械臂無法分揀時(shí)，還可運(yùn)用多臂協(xié)同抓取。
大件碼盤
本模塊面向輸送線上大型工件的碼盤場(chǎng)景，大型工件在經(jīng)歷砂光、噴碼、校平等工序后，在此處進(jìn)行分筐碼盤。該模塊能夠快速識(shí)別分布在十多米視野工作區(qū)域內(nèi)不同尺寸數(shù)萬種類型的大型工件。碼盤策略上應(yīng)用了智能調(diào)度規(guī)劃算法，能夠根據(jù)分揀區(qū)域工件分布情況以及當(dāng)前料筐碼放空間情況進(jìn)行實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度和機(jī)械臂軌跡優(yōu)化，最大化提高碼盤效率。
核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)
海量工件細(xì)粒度識(shí)別與在線增量學(xué)習(xí)
針對(duì)生產(chǎn)中環(huán)境背景復(fù)雜、工件種類繁多、部分工件差異度較小等難點(diǎn)，為保證工件的精準(zhǔn)識(shí)別，本產(chǎn)品基于AI+視覺技術(shù)，融合了對(duì)比學(xué)習(xí)特征增強(qiáng)，增量學(xué)習(xí)海量目標(biāo)識(shí)別以及視覺注意力引導(dǎo)等前沿算法，可實(shí)現(xiàn)數(shù)萬種零件在線精準(zhǔn)識(shí)別與細(xì)粒度分類，同時(shí)算法具備抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可完美解決工件分類碼放問題。
弱特征切割件高精度定位與識(shí)別
針對(duì)切割下料整板分揀中光照環(huán)境復(fù)雜、切縫特征微弱、工件移位變形等難點(diǎn)，本產(chǎn)品基于AI+視覺技術(shù)，融合了本征圖像分解魯棒特征提取，點(diǎn)云圖像融合微弱特征增強(qiáng)以及點(diǎn)云深度學(xué)習(xí)位姿檢測(cè)等關(guān)鍵算法，能有效處理切割板材上污漬、粉塵、光線陰影帶來的干擾，同時(shí)增強(qiáng)工件微弱切縫的紋理特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)切割工件的高精度識(shí)別與姿態(tài)定位。
超大視野下工件精確識(shí)別與定位
針對(duì)桁架分揀場(chǎng)景中分揀作業(yè)區(qū)域廣、工件尺寸差異大、相機(jī)覆蓋視野小、識(shí)別定位精度低等難點(diǎn)，本產(chǎn)品基于AI+視覺技術(shù)，融合了多源協(xié)同高精度圖像拼接，多尺度圖像目標(biāo)檢測(cè)和方向自適應(yīng)任意目標(biāo)識(shí)別等核心技術(shù)，能夠有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜背景下不同尺寸(400mm-10000mm)工件的識(shí)別分揀，視野覆蓋可達(dá)12米，實(shí)現(xiàn)對(duì)超大視野下工件的精準(zhǔn)識(shí)別和定位。
高精度大工件測(cè)量與缺陷檢測(cè)
針對(duì)切割工件生產(chǎn)過程中存在質(zhì)量檢測(cè)精度低、缺陷檢測(cè)不全等問題，本產(chǎn)品基于AI+視覺技術(shù)，融合了高精度3D模板匹配、3D點(diǎn)云邊緣精準(zhǔn)提取和平面分割、小樣本學(xué)習(xí)等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工件亞毫米尺寸測(cè)量以及缺陷的精確檢測(cè)，大幅度提高工件出廠的優(yōu)良率。
點(diǎn)陣式端拾器與自適應(yīng)柔性抓取
重工行業(yè)工件具有形狀差異大、種類繁雜等特點(diǎn)，為保證適應(yīng)各種類型工件的穩(wěn)定抓取，本產(chǎn)品采用了自主設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣式柔性端拾器，具有結(jié)構(gòu)簡單、普適性高、單點(diǎn)可控、性能穩(wěn)定、即插即用等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)海量工件的靈活抓取。同時(shí)基于視覺的智能化控制，能夠保證端拾器精準(zhǔn)吸附異形工件，避免與工件周邊廢料的粘合。
點(diǎn)陣式柔性端拾器
數(shù)字化智能分揀控制系統(tǒng)
為保證產(chǎn)線高效運(yùn)行，本產(chǎn)品構(gòu)建了分揀產(chǎn)線“大腦中樞”——數(shù)字化智能分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合了生產(chǎn)訂單和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，可對(duì)分揀產(chǎn)線進(jìn)行柔性調(diào)度和控制，具備產(chǎn)線動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)、多工位選位、多機(jī)協(xié)同分揀、動(dòng)態(tài)碼盤等功能。
此外，模塊化設(shè)計(jì)的智能分揀系統(tǒng)可針對(duì)不同場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)快速定制交付，而且完備的生產(chǎn)管理、報(bào)工管理、設(shè)備采集等子系統(tǒng)也能無縫接入WMS、MES、IOT數(shù)采等系統(tǒng)，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
應(yīng)用案例
目前，視比特自研的智能下料分揀產(chǎn)線以高效能、高柔性、易部署、易管理等優(yōu)勢(shì)在多家重工龍頭企業(yè)實(shí)現(xiàn)批量落地，助推企業(yè)的智能化及數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。
案例1 激光切割+等離子切割
柔性混合鋼板全自動(dòng)下料分揀產(chǎn)線
在國內(nèi)某工程機(jī)械行業(yè)巨頭，視比特為解決客戶自動(dòng)化改造的痛點(diǎn)，落地鋼板切割全自動(dòng)下料分揀產(chǎn)線，目前已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定投產(chǎn)。
該項(xiàng)目采用多臺(tái)激光切割機(jī)及等離子切割機(jī)于一體的柔性混合分揀產(chǎn)線，在節(jié)約全人工模式數(shù)十人的情況下，分揀產(chǎn)能提升400%;其引入激光切割板材的自動(dòng)分揀場(chǎng)景，是目前為止行業(yè)內(nèi)部署最快，產(chǎn)品化程度最高的自動(dòng)分揀產(chǎn)線項(xiàng)目。
客戶現(xiàn)場(chǎng)
值得一提的是，作為AI+機(jī)器視覺運(yùn)行決策搬運(yùn)提升生產(chǎn)效能的典范代表，該產(chǎn)線的建成推動(dòng)了行業(yè)對(duì)于自動(dòng)分揀的持續(xù)研究和新生產(chǎn)模式的探究，實(shí)現(xiàn)了工人重體力作業(yè)到監(jiān)督型維護(hù)的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。
案例2
激光切割+等離子切割
中厚型鋼板全自動(dòng)下料分揀產(chǎn)線
在某工程機(jī)械行業(yè)巨頭廠房內(nèi)，視比特通過單獨(dú)規(guī)劃部署激光切割自動(dòng)分揀線和等離子切割自動(dòng)分揀線，實(shí)現(xiàn)中厚型鋼板的全自動(dòng)分揀。
該產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)雙班分揀、小件碼盤、大件分揀碼盤、首件檢測(cè)等生產(chǎn)任務(wù)，其中小件分揀智能調(diào)度系統(tǒng)、大件分揀碼盤視覺智能匹配、自動(dòng)分類碼盤等均為行業(yè)首創(chuàng)。
客戶現(xiàn)場(chǎng)
此外，該項(xiàng)目部署后整條產(chǎn)線的常規(guī)運(yùn)營解放了大量的生產(chǎn)勞力，生產(chǎn)效能較以前的人工模式提高數(shù)倍，目前該項(xiàng)目已成功實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)。
視比特：AI+3D視覺助力智能制造，軟件定義智能塑造未來工廠
近年來，視比特充分發(fā)揮技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，不斷創(chuàng)新與研發(fā)，根據(jù)客戶智慧工廠迭代升級(jí)的要求進(jìn)階，并在產(chǎn)品端持續(xù)打磨，致力于為客戶提供最高性價(jià)比、最優(yōu)質(zhì)服務(wù)的全自動(dòng)解決方案。
未來，視比特將持續(xù)響應(yīng)國家智能制造戰(zhàn)略，通過標(biāo)準(zhǔn)化、通用化工業(yè)視覺軟件平臺(tái)推動(dòng)AI+機(jī)器視覺技術(shù)與產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景的深度融合，深耕并探索更多落地場(chǎng)景，不斷為智造化創(chuàng)新發(fā)展注入新動(dòng)能。
（轉(zhuǎn)載）
