★杭州海康機(jī)器人股份有限公司

1　背景

隨著當(dāng)前汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐步加劇，以及消費(fèi)者越來(lái)越追求產(chǎn)品個(gè)性化定制，企業(yè)不斷加大車(chē)型研發(fā)投入，逐步縮短車(chē)型的生命周期。這也導(dǎo)致汽車(chē)廠(chǎng)商需要布局更多的生產(chǎn)基地或在同一個(gè)生產(chǎn)基地生產(chǎn)更多的車(chē)型來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)需求，以增加企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。車(chē)型的增加導(dǎo)致零部件種類(lèi)成倍地增加，廠(chǎng)內(nèi)物流管理的難度也隨之增加，傳統(tǒng)的物流模式面臨的挑戰(zhàn)更加嚴(yán)峻。同時(shí)在生產(chǎn)節(jié)拍提升的情況下，如何實(shí)現(xiàn)工件精準(zhǔn)上下料，保障高效穩(wěn)定生產(chǎn)也是很多汽車(chē)企業(yè)面臨的難題。

長(zhǎng)安汽車(chē)近年來(lái)銷(xiāo)量不斷攀升，生產(chǎn)需求增加，如何解決上述問(wèn)題，長(zhǎng)安汽車(chē)一直在思考和探索。作為各自領(lǐng)域致力于科技創(chuàng)新的企業(yè)，海康機(jī)器人與長(zhǎng)安汽車(chē)聯(lián)合籌建了工業(yè)AI聯(lián)合創(chuàng)新中心，共探汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈推廣應(yīng)用合作新模式。

2　項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用

2.1　南京長(zhǎng)安智慧物流項(xiàng)目

在南京長(zhǎng)安智慧物流項(xiàng)目中，雙方利用AMR建設(shè)各生產(chǎn)線(xiàn)，截至目前共投入500余臺(tái)潛伏、重載、牽引、料箱機(jī)器人，參與到內(nèi)飾線(xiàn)、完成線(xiàn)、電池pack、前后橋分裝、儀表、前端模塊等環(huán)節(jié)，覆蓋總裝、沖壓、焊裝、電池車(chē)間，并融合機(jī)器視覺(jué)智能感知設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)。目前該廠(chǎng)生產(chǎn)的新能源汽車(chē)長(zhǎng)安深藍(lán)已大規(guī)模下線(xiàn)。

（1）沖壓件下線(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)方案

針對(duì)沖壓件人工叉車(chē)上線(xiàn)及裝箱導(dǎo)致的效率受限、傳統(tǒng)質(zhì)檢效率低下且容易出現(xiàn)漏檢的情況，海康機(jī)器人推出由AMR搬運(yùn)空沖壓器具，上線(xiàn)對(duì)接機(jī)械臂自動(dòng)裝箱工位，生產(chǎn)的沖壓件由“沖壓缺陷檢測(cè)系統(tǒng)+高精度相機(jī)”進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)，最后由機(jī)械臂自動(dòng)裝箱，實(shí)現(xiàn)沖壓件下線(xiàn)全程自動(dòng)化作業(yè)。

（2）焊裝車(chē)間智能物流整體方案

針對(duì)焊裝車(chē)間傳統(tǒng)作業(yè)效率低、人工倉(cāng)作業(yè)庫(kù)存準(zhǔn)確率有限的情況，海康機(jī)器人通過(guò)AMR與視覺(jué)檢收系統(tǒng)在焊裝外協(xié)件收貨與存儲(chǔ)、備料與配送、焊接分總成轉(zhuǎn)運(yùn)等方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)焊裝外協(xié)件與分總成智能化物流與自動(dòng)搬運(yùn)作業(yè)。海康機(jī)器人智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)iWMS-AUTO和機(jī)器人控制系統(tǒng)RCS無(wú)縫對(duì)接上層系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)信息和產(chǎn)線(xiàn)配送信息數(shù)字化管理，提高信息準(zhǔn)確性和配送及時(shí)性。

（3）總裝車(chē)間智能物流方案

針對(duì)總裝零件種類(lèi)繁多，出入庫(kù)及分揀配送效率低、庫(kù)存準(zhǔn)確率低的業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)，海康機(jī)器人通過(guò)AMR與視覺(jué)檢收系統(tǒng)在總裝大件及小件收貨入庫(kù)存儲(chǔ)、貨到人分揀、產(chǎn)線(xiàn)直送、排序、SPS等方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)總裝車(chē)間物料全程倉(cāng)配一體化自動(dòng)化作業(yè)。

（4）總裝主線(xiàn)及分裝線(xiàn)環(huán)線(xiàn)AMR方案

傳統(tǒng)的主線(xiàn)板鏈線(xiàn)制造及調(diào)試周期長(zhǎng)，而且當(dāng)生產(chǎn)節(jié)拍提升時(shí)，產(chǎn)線(xiàn)改造周期長(zhǎng)，總裝車(chē)間工藝拓展存在較大難度。針對(duì)上述問(wèn)題，雙方在總裝車(chē)間主線(xiàn)和分裝導(dǎo)入線(xiàn)體AMR方案，代替?zhèn)鹘y(tǒng)板鏈線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)。AMR組成的生產(chǎn)環(huán)線(xiàn)只需增加AMR數(shù)量，無(wú)需對(duì)總裝車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)地鋪或設(shè)備進(jìn)行改造，解決了傳統(tǒng)板鏈線(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中隊(duì)列無(wú)法移除與插入的問(wèn)題。

2.2　重慶長(zhǎng)安數(shù)智工廠(chǎng)項(xiàng)目

為實(shí)現(xiàn)柔性、高效的自動(dòng)化生產(chǎn)，長(zhǎng)安汽車(chē)重慶數(shù)智工廠(chǎng)引入了海康機(jī)器人3D視覺(jué)引導(dǎo)系統(tǒng)，通過(guò)3DAI視覺(jué)技術(shù)與汽車(chē)生產(chǎn)制造工藝相結(jié)合，引導(dǎo)機(jī)器人完成沖壓車(chē)間尾線(xiàn)裝箱以及焊裝車(chē)間焊裝上料等工序。

（1）沖壓車(chē)間智能引導(dǎo)方案

沖壓車(chē)間由于采用連續(xù)沖壓的生產(chǎn)模式，對(duì)自動(dòng)化尾線(xiàn)裝箱的效率以及穩(wěn)定性提出了極為嚴(yán)苛的要求。海康機(jī)器人通過(guò)3D視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非精定位盛具自動(dòng)識(shí)別與引導(dǎo)裝箱，盛具制造成本降低50%。

同時(shí)，對(duì)盛具長(zhǎng)期使用造成的形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)出異常報(bào)警并提供修整建議，3D視覺(jué)成像與機(jī)器人裝框同步進(jìn)行，不干擾整體生產(chǎn)節(jié)拍，顯著提高沖壓車(chē)間自動(dòng)化生產(chǎn)效率及穩(wěn)定性。

海康機(jī)器人自研的RobotPilot機(jī)器人視覺(jué)引導(dǎo)平臺(tái)，內(nèi)置3D視覺(jué)處理算法和智能軌跡規(guī)劃算法，支持獲取常見(jiàn)類(lèi)型盛具的關(guān)鍵特征，可應(yīng)對(duì)全類(lèi)型盛具的不同來(lái)料方式、尺寸偏差和到位偏差，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)取放。

（2）焊裝車(chē)間智能引導(dǎo)方案

海康機(jī)器人采用3DAI視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)，很好地滿(mǎn)足了焊裝車(chē)間對(duì)工件定位引導(dǎo)上料柔性化、高精度、易擴(kuò)展的業(yè)務(wù)需求。DLS系列相機(jī)采用全新定制光學(xué)系統(tǒng)，內(nèi)置卓越的成像算法，可輕松應(yīng)對(duì)各類(lèi)車(chē)身覆蓋件與結(jié)構(gòu)件，獲取高質(zhì)量的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)。結(jié)合視覺(jué)引導(dǎo)平臺(tái)RobotPilot，可快速實(shí)現(xiàn)不同工件特征的建模，具備極強(qiáng)的柔性與可擴(kuò)展性。

3　效益分析

3.1　南京長(zhǎng)安智慧物流項(xiàng)目

（1）多類(lèi)型AMR貨到人，便捷高效

通過(guò)潛伏AMR、CTU、牽引AMR自動(dòng)化作業(yè)，并集成視覺(jué)檢收系統(tǒng)、輸送線(xiàn)、提升機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了總裝小物從視覺(jué)相機(jī)收貨、CTU出入庫(kù)、輸送線(xiàn)+提升機(jī)分揀配料+潛伏AMR接駁配送上線(xiàn)全流程自動(dòng)化作業(yè)。大物實(shí)現(xiàn)AMR+視覺(jué)讀碼門(mén)入庫(kù)、潛伏AMR貨到人分揀，產(chǎn)線(xiàn)直送、牽引AMR SPS配送、潛伏AMR排序上線(xiàn)等總裝物流全場(chǎng)景應(yīng)用。

AMR以貨到人的方式將所需物料直接送到操作人員面前，減少無(wú)效行走和查找貨物的時(shí)間，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

（2）產(chǎn)線(xiàn)創(chuàng)新，降低約30%線(xiàn)體建設(shè)成本

總裝主線(xiàn)與分裝線(xiàn)AMR方案，提高了產(chǎn)線(xiàn)交付效率，縮短了交付周期（無(wú)需地坑）；線(xiàn)體AMR應(yīng)用，工藝拓展柔性更強(qiáng)，減少了工藝拓展對(duì)工廠(chǎng)生產(chǎn)的影響；解決了產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中隊(duì)列移除與插入挑戰(zhàn)，產(chǎn)線(xiàn)模式的改變節(jié)約了大約30%的線(xiàn)體成本。

（3）自動(dòng)交通管制，安全有序

不同場(chǎng)景、不同類(lèi)型的AMR共線(xiàn)運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)進(jìn)行交通管制，實(shí)現(xiàn)人與AMR之間的有序通行，規(guī)避擁堵及安全隱患的同時(shí)提高配送效率。

（4）信息互通，便于管理

iWMS智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)和RCS機(jī)器人控制系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接LMS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)信息和產(chǎn)線(xiàn)配送信息數(shù)字化管理；RCS與工藝設(shè)備PLC對(duì)接，實(shí)現(xiàn)信息流的互通。管理人員可以實(shí)時(shí)了解庫(kù)存狀態(tài)、物料流動(dòng)和生產(chǎn)進(jìn)度，制定更合理的生產(chǎn)計(jì)劃。

3.2　重慶長(zhǎng)安數(shù)智工廠(chǎng)項(xiàng)目

（1）個(gè)性化生產(chǎn)者界面，更便捷高效

海康機(jī)器人自研RobotPilot軟件平臺(tái)，支持拖拽控件的方式完成生產(chǎn)者界面的編輯，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景需要，自主選擇所需關(guān)鍵信息以及頁(yè)面布局，大幅度降低軟件的操作使用門(mén)檻，提高運(yùn)維效率。

（2）智能化生產(chǎn)，盛具成本直降50%

海康機(jī)器人3D視覺(jué)引導(dǎo)系統(tǒng)，有效解決了沖壓車(chē)間與焊裝車(chē)間在實(shí)現(xiàn)柔性化、智能化生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于精定位盛具的依賴(lài)，盛具生產(chǎn)工藝大幅度簡(jiǎn)化，制造成本縮減50%以上，節(jié)約盛具制造成本近千萬(wàn)。

（3）精準(zhǔn)上料，效率提升超20%

3D視覺(jué)焊裝上料系統(tǒng)采用全自動(dòng)化的上料方式，通過(guò)多種靈活的3D相機(jī)架設(shè)方式，精準(zhǔn)定位，引導(dǎo)機(jī)械臂精準(zhǔn)抓取，效率提升了超過(guò)20%，同時(shí)兼容多種車(chē)型和外觀(guān)，實(shí)現(xiàn)快速換型和擴(kuò)展，讓生產(chǎn)更加柔性。

（4）3D視覺(jué)盛具監(jiān)測(cè)，柔性安全生產(chǎn)

海康機(jī)器人3D視覺(jué)引導(dǎo)系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)盛具各個(gè)特征之間的相對(duì)位姿關(guān)系，判斷盛具是否存在尺寸變形，異常盛具給出報(bào)警信號(hào)通知AMR進(jìn)行盛具切換。有效保障沖壓車(chē)間生產(chǎn)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，避免不必要的生產(chǎn)浪費(fèi)和異常停線(xiàn)等挑戰(zhàn)。

除了融合海康機(jī)器人機(jī)器視覺(jué)智能感知設(shè)備，該工廠(chǎng)還引入重載機(jī)器人、牽引機(jī)器人和潛伏機(jī)器人共687臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)工廠(chǎng)的高度智能化運(yùn)作，制造效率提升20%，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求變化的能力大幅提升。

4　結(jié)語(yǔ)

海康機(jī)器人為長(zhǎng)安汽車(chē)打造的線(xiàn)體AMR方案與3DAI視覺(jué)引導(dǎo)方案，在助力長(zhǎng)安汽車(chē)提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低成本的同時(shí)，增強(qiáng)了生產(chǎn)的柔性和擴(kuò)展性，為汽車(chē)行業(yè)的智能化和自動(dòng)化提供了有力的技術(shù)支持，具有重要的示范和引領(lǐng)作用。

目前汽車(chē)企業(yè)投入AMR智能化物流方案力度也逐步增加，特別是線(xiàn)體AMR方案，施工周期短、柔性高、工藝拓展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)可快速解決客戶(hù)多車(chē)型共線(xiàn)生產(chǎn)的業(yè)務(wù)難題；AMR智能化物流方案可有效解決用戶(hù)多車(chē)型生產(chǎn)、物料種類(lèi)繁多、管理難的問(wèn)題，提升倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存效率和準(zhǔn)確率，降低管理成本；3DAI視覺(jué)引導(dǎo)方案可以有效滿(mǎn)足汽車(chē)生產(chǎn)柔性化、高精度、易擴(kuò)展的業(yè)務(wù)需求，保證生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。

在未來(lái)汽車(chē)新建主機(jī)廠(chǎng)的方案中，線(xiàn)體AMR方案與3DAI視覺(jué)引導(dǎo)方案將成為數(shù)智工廠(chǎng)的主要模式。

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年11月刊