成果名称: 智能视觉感知与控制一体化技术及多行业智能装备的研发及应用
完成单位: 暨南大学,南兴装备股份有限公司,佛山市源田床具机械有限公司,广州市万世德智能装备科技有限公司,广东长盈精密技术有限公司,广东大族粤铭激光集团股份有限公司,星光集团有限公司
主要人员: 柳宁,王高,叶文生,秦振伟,李德锵,刘远强,任项生,陈勇军,卓劲松,连家良
介绍:

    ①课题来源与背景; 项目任务来源于政府科技计划与产学研合作的自主研发课题,第一阶段,广东省粤港招标计划和广东省数控一代项目的支持;第二阶段,产学研深度融合的自主立项目。

     ②技术原理及性能指标; 2.1花形切割插补算法 采用变捷度速度前瞻规划算法,摸索捷度变化曲线,将激光强度与速度加减速合并成输出指令队列,按二阶惯性系统输出。 2014年,世界最好的系统是RD,切割时间3分20秒,本技术切割时间为3分3秒,超过了RD,成为世界“最快”的激光切割机。 2.2双头异步连续激光切割五轴控制及运动规划 在双头异步连续激光切割系统中,分析路径闭环与路线,生产加工队列,按区域排队出栈,双头激光插补运动按X1、Y1和X2、Y2插补,随后叠加Y向运动。其工作效率较传统加工方式提高120%。 2.3多轴同步控制 采用EtherCAT总线和IPC平台,Windows+Ontime操作系统,开发高速伺服总线型控制系统。系统稳定性提高,通信速率达到ns级。插补周期达到0.1ms。 2.4智能光源与相机可编程集成单元 可编程光源、双目相机、反光识别算法和图像融合算法,消除反光和高光影响。环境适应性增加,工作效率提高5倍以上。 2.5视觉与数控系统一体化技术 定义控制系统与视觉系统的状态参数、指令参数,在机器人控制系统的系统层每一个插补周期中交换双方数据,采用机器人运动控制的常规算法生成二次状态数据,表达机器人与相机的位置与姿态。应用层程序可以在本系统内查询对方系统状态,操作对方指令。数据交换速度提高2倍。 2.6机器人未端工具 手机加工行业的机器人工作站未端夹持工具。参见结构发明专利。 2.7行业装备创新结构 六个行业智能装备的局部机械结构创新,参见发明专利。 2.8新型制造系统 家居行业的床垫制造系统包括卷簧、串网、剪裁、绗缝、围边、入库全套工序的床垫制造系统。 3C机器人制造单元包括加工单元、抛光打磨单元、检测单元、清洗单元、装配单元等,它们采用机器人上下料、数控机床、工作辅机等完成特定工序,实现单元制造。其中抛光打磨单元要求最高。 印刷行业的裱贴制造单元采用SCARA机器人取放工件、机器视觉系统识别工作形状与位置,机器人智能完成裱贴工作,裱贴机器人、裱贴机器人制造单元、裱贴机器人柔性生产线是三个层次的机器人制造单元,裱贴机器人完成单一动作,裱贴机器人制造单元由多台机器人组成,完成多道工序的裱贴,裱贴机器人柔性生产线配置了专门的CAM软件,CAM软件生产加工工艺,实现制造过程的数字化。 木工工作站将机器人、木工加工中心、线边库系统集成,自动完成板式材料的加工。

    ③技术的创造性与先进性; 花形切割插补算法的综合测试结果:本项目技术较国际最先进的RD卡快(3分40秒Vs3分03秒)。参见检测报告。 双头异步连续激光切割五轴控制及运动规划是保密项目,未见公开资料报道。项目承担单位实现了上述功能。 多轴同步控制:国内外多家公司的控制系统产品宣称支持EtherCAT总线。在应用层次上,项目承担单位的卡包机速度达到国内领先水平。参见查新报告与技术检测报告。 智能光源与相机可编程集成单元实现了预定功能,查新未见同类产品。 视觉与数控系统一体化技术实现了预定功能,查新未见同类产品、方案的报道(除承担单位发表的论文外) 机器人未端工具与结构创新参见相关创新专利。 床垫制造系统查新未见国外相关报道,国内有一家公司有类似产品。 机器人3C制造系统有大量的方案报道,但打磨机器人方案仅日本、德国有类似方案与应用。 印刷行业的裱贴机器人查新有相关报道,但制造单元与柔性生产线查新未见报道。 木工开料工作站:查新仅项目单位有木工开料工作站报道。 工业软件中的控制系统IDE、制造系统的CAM是控制系统与制造系统的赋能系统,项目IDE软件全部自主知识产权、完成了模型、程序框架、核心算法、内码编译、调试、仿真功能的开发,与国内外知名控制系统IDE功能相当;CAM软件是专用软件,满足了柔性生产、数字化制造的需求。 花形切割插补技术国际领先;双头异步连续激光切割五轴控制技术国际先进;卡包机效率水平国际领先;智能光源与相机可编程集成单元、视觉与数控系统一体化技术、制造单元与柔性生产线、木工开料工作站是原创技术,技术水平国际领先;机器人未端工具与多个行业装备结构新颖,创新性强;床垫制造系统机器人打磨系统国际领先。

     ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 包装、印刷、木工、家居装备、激光装备、3C制造领域是本项目成果的重要应用领域。相关装备的性能先进,多数处于国际先进水平。

    ⑤应用情况及存在的问题; 项目技术全部进入应用,在6个行业取得了产业化,直接经济效益达30亿元人民币。 项目技术要不断创新,以适应行业技术发展的水平。

批准登记号:
登记日期: 2019-09-03
研究起止时间: 2008-01-01至2016-12-31
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 广东省机械工程学会
评价日期: 2019-05-20