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    用柔性智能“焊接”未来

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    用柔性智能“焊接”未来

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    2020年中国智能焊接行业概览
    2020年中国智能焊接行业概览

    头豹研究院

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    互联网服务

    发布时间

    2021-1-13 00:00

    全文字数:2,313字,精读时间:4分钟

    引流文段:

    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)。

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    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。

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    中国智能焊接行业该如何应对外企垄断的市场局面,在智能化技术发展趋势下,企业又该如何完成转型。头豹一文带你解开答案


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