利用视觉引导的多机器人系统进行金属结构的直接堆叠焊接制造

《Welding in the World》：Direct stacking welding manufacturing of metal structures using vision-guided multi-robot system

直接叠加焊接制造（DSWM）通过模块化部件逐层堆叠焊接，结合多机器人视觉引导系统，有效解决了小批量定制产品焊接灵活性不足的问题，在制造精度、效率及成本方面均优于传统WAAM工艺。

　　

摘要

机器人焊接是自动焊接系统的主要形式。尽管机器视觉、智能教学、离线编程等技术的应用极大地提高了焊接系统的制造灵活性，但现有的机器人焊接技术尚未完全适应小批量生产和定制化产品的制造需求，因此还需要进一步提高其制造灵活性。为了解决这一问题，提出了一种称为“直接堆叠焊接制造”（Direct Stacking Welding Manufacturing, DSWM）的灵活堆叠焊接制造方法，作为一种经济高效的方式来构建常见的金属结构。DSWM通过逐个从底部到顶部堆叠焊接模块化部件来制造金属结构。为此开发了一个由多个机器人组成的、具备视觉引导功能的系统来执行DSWM工艺。该系统依次完成切割、抓取、组装和焊接模块化部件的操作。利用3D视觉技术识别模块化部件及结构的中间状态，从而为抓取、组装和焊接过程提供指导。通过两个实际制造案例验证了所提出的方法论和开发的系统。案例研究表明，设计的算法能够准确识别和定位模块化部件，且制造精度符合相关质量标准。在生产时间方面，DSWM工艺明显短于电弧增材制造（Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM）工艺；在生产成本方面，DSWM工艺的成本大约仅为WAAM工艺的四分之一。如需查看项目的详细视觉演示，请访问以下链接：https://youtu.be/gN-wKduHa3s?si=0xLW0Nd6sX8sm1r2。