隨着製造業的發展和轉型,越來越多的企業開始關注智能製造和數字化工廠的建設。爲了更好地實現先進製造,企業需要採用先進的技術和軟件解決方案,以滿足不斷增長的市場需求和緊迫的交貨期限。一個成功的智能製造系統需要先進的設備,以及高效、精確的智能編程技術。
崑山開信精工機械股份有限公司(股票代碼838241)是專業從事噴丸強化/噴丸成形及表面處理工藝開發、機牀研發製造的高科技股份制企業,其產品廣泛應用於航空、航天、船舶、汽輪機、機車、汽車、柴油機、風電、冶金等各個領域。企業立足自身設備和工藝及客戶實際需求,提出衝擊強化噴丸設備的自動化、數字化、智能化發展戰略,與合作單位南京川思特軟件合作,全力研發智能的少(無)人值守機器人噴丸設備,最近取得一項關鍵性突破性成果——機器人智能葉片噴丸機正式投入量產。衝擊強化是葉片加工的最後一道工序,其作用是其是利用高速運動的彈丸流對金屬表面的衝擊而使葉片產生塑性循環應變層,由此導致該層的顯微組織發生有利的變化並使表層引入殘餘壓應力場,表層的顯微組織和殘餘壓應力場是提高金屬零件的疲勞斷裂和應力腐蝕(含氫脆)斷裂抗力的兩個強化因素,其結果使葉片的可靠性和耐久性獲得提高。
採用自動噴丸系統前,開信精工主要採用HedraCAM的噴丸專用離線編程軟件進行機器人的軌跡規劃編程和仿真,這種方法需要客戶數模,每個零件編程過程大約需要十幾分鍾,非常適合大批量、有數模且數模與零件誤差不大的情況。但現在市場和客戶的需求發生了很大變化,葉片尤其是汽輪機行業的大型葉片,大多是單件生產,如果再用離線編程軟件對每個零件單獨編程,效率低,更達不到客戶對"黑燈工廠"無人自動化生產的節拍要求。
川思特軟件通過多年研發,依託HedraCAM仿真內核,採用"前端外部數據快速處理+後端強化學習機器人姿態自動生成"的組合方案,開發了AI智能編程仿真解決方案HedraCAM Inside,實現無人工干預的機器人免示教三維作業程序的生成。

針對開信精工的實際需求,採用了HedraCAM軟件的智能編程解決方案對原來的離線編程方案進行替換,方案由一個非接觸式三維線激光掃描系統和HedraCAM AI inside軟件組成,專門針對三維複雜軌跡曲面的特徵編程,不限制機器人的類型,這種方法主要針對小批量多品種製造模式,對曲面加工能快速地建立機器人的運行軌跡,實現了無人干預編程。

具體步驟如下:第一步前端外部數據:通過三維視覺掃描設備獲得葉片的掃描點雲文件;第二步數據快速處理與定位:通過對掃描數據的分類處理、快速識別、提取和匹配與實際噴丸工藝流程密切相關的工件加工特徵(點、線、面、體等通用幾何特徵),實現對葉片的標記和精確定位;第三步AI智能處理:加工路徑的自動規劃主要考慮加工軌跡點的自動化生成、機器人姿態變化最小、超限和歧義位置、避障、外部軸等因素,通過AI強化學習尋找到機器人及外部軸的最佳姿態並通過仿真環境進行自動避障訓練;第四步:後端通訊:通過考慮了加工工藝參數設置的後置處理及和本體控制器的互聯互通數字孿生技術,輸出加工程序到機器人端進行自動化加工。

整個軟件系統無人干預自動運行,技術人員按一個Start鍵啓動即可自動完成所有任務,系統加工完一個零件後自動循環執行加工第二個…..該自動化無人AI編程項目的成功實施,在多方面取得了顯著成效,原手工噴丸加工或者離線編程加工葉片準備工時高達3-6小時,而現在含加工工時加工一個零件用時不到半小時,而且能實現24小時無人干預的"黑燈工廠"循環生產方式,企業生產效率大幅提高。