【ZiDongHua 之方案應(yīng)用場收錄關(guān)鍵詞： 中科融合 新能源汽車 人工智能 機器視覺】
　　
　　中科融合發(fā)布高功率激光多線掃描技術(shù) 直擊焊接場景中的視覺方案痛點
　　
　　近日，中科融合算法負(fù)責(zé)人程誠博士出席參加2024新能源汽車車身&底盤輕量化與降本策略研討會，并在會上首次發(fā)布了中科融合高功率激光多線掃描技術(shù)，直擊焊接場景中的視覺方案痛點。
 
　　
　　在國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的推動下，結(jié)合焊接領(lǐng)域勞動力短缺及用工成本上升等多重因素，焊接自動化與智能化已成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，體現(xiàn)在對生產(chǎn)效率的顯著提升、焊接質(zhì)量的一致性保障以及對市場需求變化的快速響應(yīng)。通過引入先進技術(shù)，如人工智能和機器視覺，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。同時，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用有助于實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策，從而優(yōu)化生產(chǎn)流程和資源配置，進一步推動行業(yè)向高效、低成本和高質(zhì)量的方向發(fā)展。
　　
　　焊接場景視覺方案痛點
　　
　　3D視覺技術(shù)在焊接自動化中可實現(xiàn)精準(zhǔn)定位與對接、實時監(jiān)測與反饋、缺陷檢測、自動編程，可增強增強生產(chǎn)靈活性、提高人機協(xié)作效率，這些賦能使得焊接自動化在精度、效率和質(zhì)量控制等方面得到了顯著提升，推動了行業(yè)的發(fā)展。而與此同時，焊接場景中的視覺方案也存在以下痛點：
　　
　　1
　　
　　不銹鋼工件互反導(dǎo)致視覺方案成像不清晰
 
　　
　　2
　　
　　強光/弧光導(dǎo)致視覺方案成像不清晰
 
　　
　　3
　　
　　現(xiàn)場部署復(fù)雜開發(fā)成本高
　　
　　4
　　
　　對器件熱穩(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，機器人的焊縫識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)路線實現(xiàn)。
　　
　　1.線激光/線結(jié)構(gòu)光是指投射單個線條，通過提取相機捕獲光束中心亮線的方式匹配同名點。
　　
　　線激光適用于高精度要求的場景，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)備及維護的費用。
　　
　　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。
　　
　　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，因此在高精度焊接場景中可能表現(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，中科融合自主開發(fā)高功率激光多線掃描技術(shù)，在同一臺相機上可實現(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)具備使用簡單，不需要配合位移的機械結(jié)構(gòu)、高精度、能直接生成場景的完整點云、抗反光能力強、能夠兼容面結(jié)構(gòu)光等特點。
　　
　　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線條匹配干擾的問題。
　　
　　多線掃描成像效果對比
　　
　　掃描精度：多線掃描與面結(jié)構(gòu)光對比
　　
　　抗互反能力：多線掃描與面結(jié)構(gòu)光對比
　　
　　抗強光能力：多線掃描與面結(jié)構(gòu)光對比
　　
　　多線掃描的熱穩(wěn)定性
　　
　　在40℃測試條件下，進行連續(xù)工作模式（頻率1s/次），至其溫度穩(wěn)定時的溫升情況如下圖：
　　
　　焊接領(lǐng)域幾種視覺方案的優(yōu)劣勢對比
　　
　　（可放大查看原圖）
　　
　　通過焊接領(lǐng)域主流視覺方案的技術(shù)優(yōu)劣對比可知，多線掃描技術(shù)使用簡單，不需要配合位移的機械結(jié)構(gòu)、精度高于面結(jié)構(gòu)光、能直接生成場景的高質(zhì)量點云，掃描效率高、抗互反、強光能力強、可兼容面結(jié)構(gòu)光，適用于存在互反的場景，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)前焊接場景中的視覺方案痛點。
　　
　　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)，中科融合全新升級了MINI F緊湊型高精度3D成像模組。
　　
　　MINI F是專為焊接場景設(shè)計開發(fā)，可內(nèi)嵌或安裝在協(xié)作機器人手臂上的輕量化、高性能3D成像模組，該相機基于Ainstec 第二代深度相機架構(gòu)設(shè)計，引領(lǐng)眼上手深度相機的性能革新，為協(xié)作機器人賦予強大深度感知能力。超小型3D成像模組，體積小、重量輕，方便安裝于機械臂上；采用大功率激光光源，抗環(huán)境光干擾能力極強?？蓮V泛適用中、近距離高精度引導(dǎo)、抓取、焊縫尋位等場景。
　　
　　升級后的MINI F緊湊型高精度3D成像模組在原有功能基礎(chǔ)上配備了增強型硬件蓋板，具備抗高溫和防火花的設(shè)計，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，從而延長設(shè)備的使用壽命。
　　
　　MINI F硬件蓋板示意圖
　　
　　同時，MINI F支持氣冷和水冷系統(tǒng)，進一步提升了其散熱能力，確保在長時間高強度工作條件下，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，有效推動整個行業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，賦能焊接自動化的發(fā)展。我們堅信，通過不斷的技術(shù)進步與應(yīng)用實踐，能夠為客戶創(chuàng)造更大的價值，并引領(lǐng)焊接領(lǐng)域邁向智能化、自動化的新紀(jì)元。