智能激光焊接 一小时干完一天的活

智能激光焊接单元生产画面 采访对象供图

两台机器人在可编程逻辑控制器系统“大脑”的统一控制和机器视觉“眼睛”的精确定位下，高速、流畅地完成了钛合金复杂构件的抓取、装配、检测、翻转、焊接等一系列动作，整个过程一气呵成。

上海航天精密机械研究所推出的轻合金复杂构件激光加工智能生产单元，实现了全自动化无人焊接，效率大幅提升。

带来效率和质量“双提升”

上下料、装夹、装配、翻转是激光操作人员生产某复杂构件的重要工作，单元建成之前，大家要“手动”人工辅助。

“某复杂构件由钛合金蒙皮骨架结构激光焊接而成。由于产品焊缝复杂密集，焊缝数量多达10余条，再加上产品设计对焊接变形控制要求高，因此必须正反面交替对称焊，焊接过程中的装夹、拆卸、翻转动作不下十次。这些动作均需手工操作完成，同时人工示教工作量大，精度依赖手眼配合。”技术人员李玮介绍道：“由于存在人工参与度高、产品质量依赖操作者的水平等不利因素，一天只能生产五六件产品。”

航天复杂构件激光智能焊接单元配合柔性装夹工装及机器人自动上下料，开发了适用于不同尺寸、不同产品的机器人自动寻位和视觉识别抓取，配备基于视觉的焊缝跟踪系统，实现焊前机器人自动示教、焊接过程中焊缝路径智能纠偏。

单元建成后，同样数量的产品生产时间由原先的一天缩短为不到一小时，效率提升8倍以上。在效率大幅度提升的同时，产品的焊接质量也得到了改进与提高。

将智能制造进行到底

开发具有辅助环节自动化、工艺过程智能化、综合管控数字化等特征的“无人化”激光智能焊接单元是应对繁重生产任务的秘笈，也是智能制造的重要落脚点。

上海航天精密机械研究所项目负责人介绍，轻合金复杂构件激光加工智能生产单元，以航空航天典型结构件低成本、高效率、高质量研制需求为牵引，满足航空航天轻量化需求，围绕轻合金材料（镁合金、铝合金、钛合金）复杂结构高质量成形，融合激光切割、激光焊接、激光清洗、激光打标等激光加工智能生产单元。

基于工业互联网，该智能生产单元还可实现设备互联、在线状态监控和生产过程数据可视化，实现基于实时数据的智能单元管控与集成应用，打通了工艺—设备—管控的集成制造链路，实现焊接过程无人值守。

虽然生产同样的产品，但是实现方式却发生了巨大的改变。从真正意义上实现了零件的完全自动化生产，产能提升了一个数量级以上，彻底摆脱产品质量对人工操作水平的依赖。

助力航天飞行器研制

空气舵是航天飞行器的关键重要部件之一，用来调整与改变航天飞行器的飞行姿态和轨迹，它的制造质量直接影响航天飞行器的机动灵活性和打击准确度。

智能激光焊接单元对航天飞行器的空气舵研制具有重要意义。采用智能焊接单元，能实现空气舵蒙皮激光切割、焊前激光清洗、舵骨架抓取、装配、寻位编程、翻转、激光焊接、质量检测等整个过程自动化，在焊缝质量达到一级焊缝要求的前提下，效率提升10倍：由2~4片/天提升至20~40片/天。

记者获悉，相关技术成果已应用于航天一院、三院、四院、八院等单位的七个型号9种舵的研制或批产任务，对提升型号产品生产保障能力、提高制造水平具有重要支撑作用。

本报记者 叶薇