bibo必博官網(wǎng)-中科融合發(fā)布高功率激光多線掃描技術(shù) 直擊焊接場(chǎng)景中的視覺方案痛點(diǎn)

近日，中科融合算法負(fù)責(zé)人程誠(chéng)博士出席參加2024新能源汽車車身&底盤輕量化與降本策略研討會(huì)，并在會(huì)上首次發(fā)布了中科融合高功率激光多線掃描技術(shù)，直擊焊接場(chǎng)景中的視覺方案痛點(diǎn)。

在國(guó)內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的推動(dòng)下，結(jié)合焊接領(lǐng)域勞動(dòng)力短缺及用工成本上升等多重因素，焊接自動(dòng)化與智能化已成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，體現(xiàn)在對(duì)生產(chǎn)效率的顯著提升、焊接質(zhì)量的一致性保障以及對(duì)市場(chǎng)需求變化的快速響應(yīng)。通過引入先進(jìn)技術(shù)，如人工智能和機(jī)器視覺，焊接過程變得更加精準(zhǔn)和靈活，能夠有效降低人為因素帶來的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策，從而優(yōu)化生產(chǎn)流程和資源配置，進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)向高效、低成本和高質(zhì)量的方向發(fā)展。

焊接場(chǎng)景視覺方案痛點(diǎn)

3D視覺技術(shù)在焊接自動(dòng)化中可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與對(duì)接、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋、缺陷檢測(cè)、自動(dòng)編程，可增強(qiáng)增強(qiáng)生產(chǎn)靈活性、提高人機(jī)協(xié)作效率，這些賦能使得焊接自動(dòng)化在精度、效率和質(zhì)量控制等方面得到了顯著提升，推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。而與此同時(shí)，焊接場(chǎng)景中的視覺方案也存在以下痛點(diǎn)：

1不銹鋼工件互反導(dǎo)致視覺方案成像不清晰

2強(qiáng)光/弧光導(dǎo)致視覺方案成像不清晰

3現(xiàn)場(chǎng)部署復(fù)雜開發(fā)成本高

4對(duì)器件熱穩(wěn)定性要求高

焊接領(lǐng)域主流視覺方案技術(shù)原理

當(dāng)前，焊縫跟蹤技術(shù)是焊接過程中糾偏的重要手段，機(jī)器人的焊縫識(shí)別與跟蹤依賴于傳感技術(shù)。目前，主要通過線激光和結(jié)構(gòu)光兩種技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)。

1.線激光/線結(jié)構(gòu)光是指投射單個(gè)線條，通過提取相機(jī)捕獲光束中心亮線的方式匹配同名點(diǎn)。

線激光適用于高精度要求的場(chǎng)景，但其在焊接應(yīng)用中也存在一些局限性。例如，由于其采用逐點(diǎn)掃描，掃描速度相較于3D結(jié)構(gòu)光稍顯緩慢，從而影響焊接效率。此外，精密的激光系統(tǒng)成本較高，增加了設(shè)備及維護(hù)的費(fèi)用。

2.面結(jié)構(gòu)光/3D結(jié)構(gòu)光是指投射相移條紋+格雷碼條紋，通過解算相位的方式匹配同名點(diǎn)。

面結(jié)構(gòu)光/3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)更適合于大范圍工件的快速掃描，這一技術(shù)通過投射光柵并分析其變形來獲取三維信息，從而實(shí)現(xiàn)較快的掃描速度，有助于提高焊接效率。然而，3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)也存在一些局限性，由于其基于光柵投影，精度通常低于線激光相機(jī)，因此在高精度焊接場(chǎng)景中可能表現(xiàn)不足。

3.多線掃描

為了解決線激光和結(jié)構(gòu)光兩種技術(shù)路線分別存在的缺陷，結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)，中科融合自主開發(fā)高功率激光多線掃描技術(shù)，在同一臺(tái)相機(jī)上可實(shí)現(xiàn)多線掃描、面結(jié)構(gòu)光掃描，既保證高精度，又提高掃描速度。該技術(shù)具備使用簡(jiǎn)單，不需要配合位移的機(jī)械結(jié)構(gòu)、高精度、能直接生成場(chǎng)景的完整點(diǎn)云、抗反光能力強(qiáng)、能夠兼容面結(jié)構(gòu)光等特點(diǎn)。

多線掃描投射示意圖

算法層面，多線掃描可投射一組編碼的多線線條，通過編碼的方式解決多個(gè)線條匹配干擾的問題。

多線掃描成像效果對(duì)比

掃描精度：多線掃描與面結(jié)構(gòu)光對(duì)比

抗互反能力：多線掃描與面結(jié)構(gòu)光對(duì)比

抗強(qiáng)光能力：多線掃描與面結(jié)構(gòu)光對(duì)比

多線掃描的熱穩(wěn)定性

在40℃測(cè)試條件下，進(jìn)行連續(xù)工作模式（頻率1s/次），至其溫度穩(wěn)定時(shí)的溫升情況如下圖：

焊接領(lǐng)域幾種視覺方案的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

通過焊接領(lǐng)域主流視覺方案的技術(shù)優(yōu)劣對(duì)比可知，多線掃描技術(shù)使用簡(jiǎn)單，不需要配合位移的機(jī)械結(jié)構(gòu)、精度高于面結(jié)構(gòu)光、能直接生成場(chǎng)景的高質(zhì)量點(diǎn)云，掃描效率高、抗互反、強(qiáng)光能力強(qiáng)、可兼容面結(jié)構(gòu)光，適用于存在互反的場(chǎng)景，鋼結(jié)構(gòu)中的H型鋼構(gòu)、牛角和牛腿等工件，解決了當(dāng)前焊接場(chǎng)景中的視覺方案痛點(diǎn)。

中科融合焊接領(lǐng)域視覺解決方案

結(jié)合多線掃描技術(shù)，中科融合全新升級(jí)了MINI F緊湊型高精度3D成像模組。

MINI F是專為焊接場(chǎng)景設(shè)計(jì)開發(fā)，可內(nèi)嵌或安裝在協(xié)作機(jī)器人手臂上的輕量化、高性能3D成像模組，該相機(jī)基于Ainstec 第二代深度相機(jī)架構(gòu)設(shè)計(jì)，引領(lǐng)眼上手深度相機(jī)的性能革新，為協(xié)作機(jī)器人賦予強(qiáng)大深度感知能力。超小型3D成像模組，體積小、重量輕，方便安裝于機(jī)械臂上；采用大功率激光光源，抗環(huán)境光干擾能力極強(qiáng)。可廣泛適用中、近距離高精度引導(dǎo)、抓取、焊縫尋位等場(chǎng)景。

升級(jí)后的MINI F緊湊型高精度3D成像模組在原有功能基礎(chǔ)上配備了增強(qiáng)型硬件蓋板，具備抗高溫和防火花的設(shè)計(jì)，確保在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性。這一創(chuàng)新使得相機(jī)在焊接高溫作業(yè)中能夠有效防止熱損傷和火花侵害，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

MINI F硬件蓋板示意圖

同時(shí)，MINI F支持氣冷和水冷系統(tǒng)，進(jìn)一步提升了其散熱能力，確保在長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度工作條件下，設(shè)備仍能保持良好的性能表現(xiàn)。這些特點(diǎn)使得MINI F緊湊型高精度3D成像模組成為工業(yè)應(yīng)用中的理想選擇，能夠在嚴(yán)苛的操作環(huán)境中持續(xù)提供高質(zhì)量的三維視覺數(shù)據(jù)。

結(jié)語

未來，中科融合將持續(xù)致力于技術(shù)的迭代與創(chuàng)新，通過引入更先進(jìn)的3D視覺技術(shù)，逐步提升焊接過程的效率和精度，有效推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，賦能焊接自動(dòng)化的發(fā)展。我們堅(jiān)信，通過不斷的技術(shù)進(jìn)步與應(yīng)用實(shí)踐，能夠?yàn)榭蛻魟?chuàng)造更大的價(jià)值，并引領(lǐng)焊接領(lǐng)域邁向智能化、自動(dòng)化的新紀(jì)元。

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