隨著科技的不斷進步，機器人在各個行業中的應用越來越廣泛。機器人視覺賦予了機器人更豐富的感知與決策能力，已經成為助力機器人在各行業應用和落地的重要推手之一。“機器人+3D視覺”則為新時代下工業生產力的再升級創造了條件，也給機器人焊接行業帶來了新的機遇和可能。
傳統機器人焊接
在傳統模式下，機器人焊接往往需要人工示教點位并編寫機器人程序，當工件的裝夾位置發生偏移，工件本身的裝配誤差不能忽略，或者工件類型發生改變時，就需要重新示教編程，這個過程極其復雜、耗時。“編程兩小時，焊接五分鐘”的狀況制約了機器人在該領域的推廣使用。此外，由于焊接場景工作環境惡劣，并伴隨著粉塵、電磁輻射、弧光、噪聲的污染，“90”“00”后的新生代工人越來越少，行業面臨嚴重的勞動力缺乏問題，迫切需要引入機器人來替代人力完成焊接作業。面對當下復雜的矛盾，急需一種簡單易用的“免編程，免示教”解決方案來破局，“機器人+3D視覺”方案經過一段時間的落地迭代，已成為“全村希望”。
（圖片來源于網絡）
3D視覺引導機器人焊接
將3D視覺引入機器人焊接領域，仿佛為機器人裝上了“雙眼”。高精度3D相機通過單次或者多次拍攝，獲得工件的三維點云，再利用智能算法提取出視野內全部的焊縫信息，進而得到準確的焊接點位信息，同時計算出機器人的焊接姿態。該過程以實際工件信息為驅動，因此不受工件加工、組隊、裝夾誤差的影響，還可以識別焊縫間隙的大小，從而輔助工藝的調整。這種應用不僅提高了機器人焊接的精度和效率，還降低了對工件特征和編程的要求，為機器人進軍更多焊接場景開創了新的可能。
知象三維視覺方案
知象光電Revopoint是國內最早一批推出機器人焊接3D視覺方案的企業之一，具備行業領先的獨特優勢。其方案已經在國內外多個行業領域的龍頭客戶現場實現了批量應用，并廣受認可；其次，“硬核可靠”是知象一貫的基因，公司擁有多項“3D視覺+”機器人焊接發明專利，自主研發的3D工業相機經過嚴苛的防塵、防水、ESD、EMC等專業測試認證以及復雜場景的實戰檢驗。
方案介紹：
Tracer 3D焊接視覺系統由焊接專用3D相機Tracer P系列、焊接視覺軟件Tracer Studio和標定軟件Tracer Calibration等構成。通用焊接解決方案由Tracer 3D焊接視覺系統搭配焊接機器人構成，具有復雜焊縫特征提取、軌跡尋位、工件找正定位等功能。可應用于鋼結構、車廂板、鋼筋、人防門、管板件等裝配誤差大的機器人焊接尋位，幫助用戶顯著提高生產效率，降低人工成本。
同時，公司針對鋼結構行業客戶推出了鋼結構自動化焊接解決方案，方案通過打通鋼結構從設計到自動化焊接生產的數據鏈，實現了小批量、多品種的鋼結構件的全自動焊接。方案使用Tekla模型進行驅動，自動計算焊縫信息；借助先進的三維視覺技術，自動識別、定位焊縫，自動完成機器人的軌跡規劃和編程。整個過程無需過多的人工干預，無需進行任何編程，真正實現鋼結構生產的智能化和自動化。
行業面臨挑戰
盡管3D視覺在機器人焊接的多種領域場景中已經成功應用，但仍然面臨多方面的挑戰。
在技術層面，實際焊接工作中存在大量“小批量多品種”的場景，工件類型也較多，這就對3D識別算法提出了更高的要求；其次，復雜、狹小空間的機器人路徑規劃問題，也仍然是行業需要突破的難點；焊接環境中復雜的材質變化，如高反、油污表面，也對3D成像算法的適用性提出了挑戰。只有業界和學界不斷扎實鉆研，專注底層技術的創新和優化，加強交流與合作，才能突破以上困境。
在商業落地層面，首先，該行業中存在視覺廠商、機器人廠商、集成廠商、軟件廠商等多個角色，行業的分工和模式仍待探索和磨合；其次，工業場景較為多樣，機器人焊接如何滿足不同行業的個性化需求，也仍是需要探索解決的問題；此外，近年來受多方影響，全球的經濟增長疲軟，導致機器視覺產品的市場售價壓力逐漸增大。面對上述挑戰，業內所有上下游企業需要進一步明確自身定位，不斷加強分工合作，共同促進行業的良性發展。
未來可期
當前我國3D視覺行業仍處于發展中早期，各項應用正在快速落地。未來幾年內將會以蓬勃之勢不斷發展和布局，市場規模也將不斷增大。具體到焊接行業，專業焊接技術工人數量逐年減少，新一代年輕人不愿接力選擇工人職業，行業面臨傳承斷層的局面，這將是推動“機器人+3D視覺”方案快速落地的強勁動力。
2016-2027年中國機器視覺市場規模及預測(單位：億元，%)
（數據來源：高工機器人產業研究所 ）
當前，機器人焊接行業機會與挑戰并存，知象光電Revopoint將延續一貫的硬科技基因，通過不斷的自主創新，以及開放合作的精神、國際化的戰略布局，助力3D視覺在機器人焊接領域的推廣和應用。
（上述文章內容根據知象光電Revopoint楊濤博士在2023（第二屆）焊接機器人技術與應用峰會上的演講整理。）
