大国“焊”将，用柔性智能“焊接”未来

智能升级再发力，机器人焊接技术促提质创效

　　2020年国务院政府工作报告提出，重点支持“两新一重”建设。作为“制造业皇冠顶端的明珠”，工业机器人既是新型基础建设的智能工具和手段，也是推进国家重大工程项目建设的得力助手。9月15日上午，“火弧”机器人智能焊接系统于工博会现场重磅发布，作为面向弧焊应用深度开发的全新产品，“火弧”凭借机器人系统、焊接系统、工艺系统三位一体的精湛设计和卓越性能引爆工博会。“火弧”机器人智能焊接系统集成多功能焊接软件包，具有摆动库、断续焊、电弧重启、断点恢复等多种功能，面对复杂多变的应用环境具有强大适应力，可灵活适应新的加工任务，快速复制高质量的焊接工艺，在胜任规模化生产任务的同时也可进行小批量、定制化生产。“火弧”机器人智能焊接系统是中国创新成果的重要延续和全新升级，机器人将在市场检验中持续精进技术、锤炼品质，更好地服务于国民经济重点领域。

　　


　　智能焊接是什么？

　　智能焊接的基本特征是在工业以太网的基础上运用计算机分析、精确控制、传感等技术提高焊接的效率、转化和应用。焊接系统的工作效率、质量和稳定性等从依靠传统经验转变成依靠信息物理系统的知识，即通过软件和数据库进行焊接轨迹的监测。智能焊接利用计算机技术、远程通信技术，通过网络将焊接加工过程和质量信息、生产管理等信息一体化管理，使整个生产过程实现一体化控制。

　　机器人焊接技术成未来主流发展方向

　　智能焊接技术主要可分为自动焊接和机器人焊接，自动焊接是针对某种特定产品而研制出的自动化技术，一般是焊接圆形或是焊接直焊缝，采用伺服X、Y、Z轴三个方向并用于平面焊接。若焊接产品规格形状发生变化，自动焊接则较难做出相应更改，而焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人，多采用6个伺服控制，较灵活，可进行三维立体方向的不规则焊接，并根据不同产品规格形状，进行调整，可满足苛刻生产条件下的高精度、高速度、高稳定作业，并逐渐成为主流发展方向。

　　


　　运动控制系统实现理想焊接效果

　　智能焊接运动系统采用示教或离线编程的方法，将焊接轨迹、姿态以及参数等任务传达至运动系统装置。控制系统通过信息提取及处理，明确焊接任务，并制定控制策略，进行焊接参数规划及各类监测并将控制策略转化为驱动信号，驱动伺服电机，实现高速度、高精度的运动并通过传感器反馈，保证其能正确地完成焊接过程。

　　


　　国际企业在智能焊接行业产业链中占据较大优势

　　中国智能焊接行业上游参与者为材料及硬件（系统集成+金属材料+核心零部件）供应商，中游主体为焊接制备包括自动化焊接设备及焊接机器人制造商。下游参与主体主要为汽车制造商及机械制造商。从全产业链分析，行业由国际企业占据领先优势，中国企业在系统、核心零部件、自动化设备等多个领域均处于落后地位，仍处于追赶阶段。

　　


　　其中智能焊接核心零部件主要包括控制器、伺服系统和减速器，其中伺服系统为核心零部件。中国智能焊接核心零部件市场主要被外资品牌占据，日系与欧美厂商占据了超过70%的市场份额，在高端市场处于垄断地位，日系的松下、安川电机和欧美系的西门子等企业占据伺服系统的主导地位。

　　智能焊接中高端市场上中外品牌竞争较为激烈

　　中国市场仍被外资企业占据，中国国产品牌技术方面处于弱势，仍无法与之抗衡，但国产本体在价格方面较为便宜，众多中小厂商在自动化改造过程中，更加注重性价比的高低，因此中国厂商仍有一定的市场份额。2013-2018年，中国国产品牌占有率持续攀升，增长率快于外资品牌。中国企业销量第一梯队的企业包括埃夫特、埃斯顿、众为兴、广州启帆、新时达、新松机器人、李群自动化、欢颜等。这些企业在产业链中游和上游进行拓展，通过自主研发或收购等方式掌握零部件和本体的研制技术，不断扩大产能，同时产能利用率不断上升，预测未来三年其占有率将持续提高。

　　


　　智能焊接市场规模将持续扩大，在焊造领域的渗透率有望大幅提升

　　智能焊接市场由自动焊接设备市场和焊接机器人市场构成。2015-2019年，智能焊接市场规模由297.7亿元增长至448.3亿元，年复合增长率达14%，其中焊接机器人年复合增长率较高达到26.0%。智能化技术的快速发展促进了焊接自动化的进程，很大程度上提升了焊接效率，未来智能焊接市场规模将持续扩大，在焊造领域的渗透率有望大幅提升，预计未来5年智能焊接市场规模增长率将持续增高。

　　


　　数字显示技术、人机交互等技术将逐步渗透智能焊接行业

　　智能接口、远程通信等现代网络技术的发展，促进了焊接管控一体化技术的发展。未来智能焊接行业将通过网络将生产过程自动控制一体化，并利用计算机技术、远程通信技术，实现焊接加工过程和质量信息、生产管理等信息一体化管理、脱机编程、远程监控、诊断和检修。智能焊接自动化装备未来将根据指令完成自动化焊接过程，而且可根据焊接的实际情况，自动优化焊接工艺和焊接参数。例如，在焊接大厚度工件时，智能控制系统可根据连续实测的焊接工件坡口宽度，通过分析、对比、判断自动确定每层焊缝的焊道数、每道焊缝的熔敷量及相应的焊接参数、盖面位置等工艺参数，完成从坡口底部到盖面层的所有焊接。随着技术的不断完善，数字显示技术、人机交互和控制参数实时监测将得到普遍运用。

　　


　　数字孪生技术、人工智能等技术渗透到中国焊接行业

　　数字孪生可通过信号获取实际流程相关的运营数据，实现物理世界和数字世界之间的数据集成包括边缘、通信接口并通过数据分析，优化焊接轨迹及工艺参数，进行流程监控及智能化分析，综合以上要素，数字孪生技术可帮助企业建立物理实体和流程的实时数字化模型。

　　


　　人工智能技术将激光、视觉、传感、检测、图像处理、计算机等智能控制技术应用于焊接自动化装备中，使其能在各种环境复杂、持续变化的焊接工况下自动调整、优化焊接轨迹和工艺参数，实现高质量、高效率的焊接智能控制。

　　


　　本文援引于报告《2020年中国智能焊接行业概览》，首发于头豹科技创新网（www.leadleo.com）。如需阅读完整版报告，请前往头豹官网。