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引子：焊接，作為建筑鋼結(jié)構(gòu)制造、施工環(huán)節(jié)的“裁縫”，是生產(chǎn)制造過程中重要的加工手段，焊接的效率和質(zhì)量與建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的升級(jí)發(fā)展息息相關(guān)。而目前鋼結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域存在著焊工數(shù)量缺口大、焊接作業(yè)強(qiáng)度高、用工成本居高不下、焊接質(zhì)量參差不齊等問題，日益成為提高行業(yè)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的最大障礙......

   近年來，精工鋼構(gòu)持續(xù)開展工廠智能化升級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)智能建造相關(guān)研究，先后在北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)、昆明大廈和紹興國(guó)際會(huì)展中心等大型鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目上開展了自動(dòng)化焊接應(yīng)用試驗(yàn)研究。結(jié)合前期積累的豐富現(xiàn)場(chǎng)焊接經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果，公司焊接機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)焊機(jī)行走軌道靈活性差、多軸機(jī)械臂移動(dòng)困難、現(xiàn)場(chǎng)焊接可達(dá)性較差等一系列現(xiàn)實(shí)限制因素進(jìn)行改進(jìn)：

   一方面，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人焊接的場(chǎng)景條件，研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造優(yōu)化和焊接方案優(yōu)選，從深化設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工操作層面著手，提高焊接機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)焊接可行性和容錯(cuò)率；改進(jìn)加工工藝、提高構(gòu)件加工和安裝精度，保證現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)焊接的效率和質(zhì)量。

   另一方面，研發(fā)團(tuán)隊(duì)與焊接機(jī)器人設(shè)備專業(yè)廠家在焊接程序優(yōu)化、焊接工藝數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面進(jìn)行了深入的交流和探討；尤其是在多層多道焊的控制策略和焊道自動(dòng)跟蹤與調(diào)整實(shí)施方案上達(dá)成共識(shí)，為焊接機(jī)器人在建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目的應(yīng)用推廣打了一針強(qiáng)心劑。

基于多次的技術(shù)交流、專業(yè)研討和試驗(yàn)，結(jié)合課題的研究進(jìn)展，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)自動(dòng)焊接領(lǐng)域設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)先的博清科技有限公司，于10月25日，首次在廣州白云站項(xiàng)目上應(yīng)用無軌導(dǎo)全位置爬行焊接機(jī)器人，開展現(xiàn)場(chǎng)焊接示范作業(yè)與試驗(yàn)研究。

焊接機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)焊接試驗(yàn)

   廣州白云站主站房占地面積約9.7萬㎡，總用鋼量約8萬t。下部框架支撐體系采用大直徑圓管柱，板厚最厚達(dá)100mm。此次現(xiàn)場(chǎng)焊接試驗(yàn)的鋼柱規(guī)格為P1600×55，對(duì)接坡口角度35°。

廣州白云站效果圖

   無軌導(dǎo)全位置爬行焊接機(jī)器人通過配置主動(dòng)結(jié)構(gòu)光的視覺傳感技術(shù)、焊縫跟蹤智能系統(tǒng)和焊炬擺動(dòng)系統(tǒng)，無需預(yù)設(shè)軌道、導(dǎo)向，設(shè)備磁吸在構(gòu)件上行走即可完成焊接作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)90°立向上、立向下和橫向爬行焊接。

精工鋼構(gòu)研發(fā)團(tuán)隊(duì)專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)

   經(jīng)過兩天的焊接作業(yè)，無軌導(dǎo)全位置爬行焊接機(jī)器人順利完成現(xiàn)場(chǎng)大直徑超厚板圓管柱的對(duì)接焊接，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)無損檢測(cè)，一級(jí)全熔透焊縫一次合格率達(dá)100%。

焊接機(jī)器人焊接成形質(zhì)量

   無軌導(dǎo)焊接機(jī)器人作業(yè)過程中，一名焊工可同時(shí)操作數(shù)臺(tái)設(shè)備作業(yè)；人工遙控輔助操作實(shí)時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，設(shè)備自主調(diào)整焊接速度和焊炬擺幅，焊接質(zhì)量平穩(wěn)，焊接效率相比人工焊接明顯提升；降低了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)焊接人員的技能依賴和現(xiàn)場(chǎng)焊接的勞動(dòng)強(qiáng)度。無軌導(dǎo)焊接機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)焊接是公司繼制造工廠有軌焊接機(jī)器人數(shù)字化改造之后，現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目焊接技術(shù)改進(jìn)升級(jí)的一次新嘗試！隨著團(tuán)隊(duì)研究逐漸深入、設(shè)備持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)，不斷提高對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜焊接工況的適應(yīng)性，將迎來現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化焊接應(yīng)用新格局。

   基于這次大截面、厚板項(xiàng)目焊接的機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)實(shí)戰(zhàn)演練與施焊作業(yè)過程中存在的問題，課題組進(jìn)行針對(duì)性的技術(shù)改進(jìn)和方案優(yōu)化，以期通過迭代更新研究，把現(xiàn)場(chǎng)焊接機(jī)器人作業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景提升至公共建筑鋼結(jié)構(gòu)非標(biāo)化全方位、更深層次的業(yè)務(wù)范圍。

精工鋼構(gòu)、容柏生設(shè)計(jì)院及博清科技研發(fā)人員合影

   隨著全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的深入發(fā)展，新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)加速融合，為制造業(yè)及建筑業(yè)的高端化、智能化、綠色化發(fā)展提供了歷史機(jī)遇。精工鋼構(gòu)作為國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的頭部企業(yè)，堅(jiān)定不移地深化“智能制造、綠色建造”進(jìn)程，致力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革和優(yōu)化升級(jí)。未來，公司將積極深入開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，減少資源和能源消耗，助力碳達(dá)峰、碳中和，為我國(guó)制造業(yè)和建筑業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展貢獻(xiàn)精工人的力量！