激光切割机的技术趋势（激光切割自动化产线在工程机械行业中的应用）

行业发展现状

中国一直以来都是制造业大国，与世界制造业的强国相比我们的激光在制造业中的应用相对较低，根据数据统计，仅为30%。而其他制造业发达国家已经超过了40%，德国的占比更是远超我国16个百分点。也就是说在我国激光产业存在着巨大的可成长空间和市场潜力，未来激光产业将在制造业中拥有广阔的市场前景。

根据权威报告预测，工业激光市场规模预估会有大幅度的增长，预计2026年工业激光及相关产品市场规模将达到3180亿元。

激光自动化生产线在工程机械行业中的应用现状

作为国民经济发展的重要基础性和战略性产业，中国工程机械产业在基建和制造业的突飞猛进中快速崛起。工程机械行业制造用到大量的中厚钢板，重型管材等金属原材料，随着生产需求日益增加，传统的人工操作方式已经不足以满足生产需求。

激光切割下料工序，具有加工批量大、标准化程度高等特点，易于采用自动化技术，打通原材料管理、自动上下料、激光切割、智能分拣、自动配盘等环节，实现下料过程自动化。

奔腾激光切割柔性自动化生产线实际应用情况

奔腾激光作为中国激光行业领导品牌，为客户提供全方位的高功率高配置高智能激光产品，以及高端定制化激光加工解决全案及配套售后服务。目前奔腾激光自动化生产线已经投入市场使用。

奔腾飞梭自动化激光切割生产线，立体料库组装，适合大批量、多规格的自动化柔性化激光切割加工。其中自动化模块由智能立体料库、自动传输系统、自动分拣系统、整板在线打码系统、中控系统组成，可实现自动上下料，自动打磨，自动分拣等多个环节智能化操作，做到节省人力成本，提高效率，可以切实帮助企业增产增量。全系统在系统意外故障或其他原因引起的不能整线运行时，每台设备、每个单元、每个系统都能实现人工介入并转为人工手动操作生产。

奔腾自动化生产线，提高效率减少人工成本的同时，还降低了工人劳动强度，并实现夜间的无人运行，满足24小时不间断高效率高精度连续生产。针对厚板重板等大型工程制造业企业，奔腾自动化生产线完全能够满足客户需求，为钣金加工行业提供优秀解决方案，促进工业自动化进程，推动整个行业结构化产业链优化升级。

1、智能立体料库

智能立体料库用于板材的存储及周转，采用立体料库的形式，单库位尺寸以及库位数量都可以按项目需求进行定制化处理。料库周围设置防护装置，防止板材变形、干涉碰撞。

采用立体料库储存作业，可大幅度增加钢材库的有效高度，充分利用钢材库的有效面积和储存空间，使板材储存集中化、立体化，减少占地面积，降低土地购置费用。可实现钢材库作业的机械化、自动化，大大提高工作效率。利用WMS系统进行库存控制和管理，作业过程和信息处理迅速、准确、及时，可加速板材周转，降低储存费用。

智能立体料库图1

如图所示，我们可以将智能立体料库进行联排，与激光切割、冲压、折弯和切割剪板工艺集成在一起。通过中控系统与客户生产管理系统之间的信息交换，根据订单数量自动安排生产订单中的钣金产品，制定生产加工计划任务，并将自动编程推送到加工设备上。根据上级系统制定的加工计划，设备与智能料库系统进行通讯，对所需物料或半成品进行加工，实现自动化生产加工。监控系统将各设备的实时处理信息反馈到上位系统，实现全过程监控管理。智能料库系统作为物料、半成品和成品的存储、缓冲和处理单元，实现FMS系统的物理集成。中央控制系统和智能料库控制系统，客户上层生产管理系统以及每个单元通过由PLC组成的网络连接实现信息集成。

智能立体料库图2

2、自动分拣系统

自动分拣系统的作用主要是对于切割后的钢板，进行自动分拣与码垛，提升效率的同时，也减少了人工的参与，并且保证了生产的安全性。

作业流程简介：1）基准点位识别初定位。钢板切割完成，相机去基准位置拍照，通过与套料图进行匹配进行工件初定位；2）精准识别计算位置坐标。视觉系统通过识别工件，计算出当前工件实际位置坐标，发送给机器人。3）避障抓取。机器人向PLC发送抓取坐标，桁架PLC对干涉区域进行避障规划抓取。4）码盘，报工。二次分拣工位视觉再次拍照计算抓取出坐标给大件二次分拣桁架，大件二次分拣桁架抓取工件，通过中控系统数据对工件进行约定的工艺码垛，码垛完报工，AGV将对应的托盘运走。

通过先进的视觉算法、机器人柔性控制、手眼协同融合、产线级机器人协同、工厂级智能规划与调度等综合协作，最终可以保证分拣成功率在95%以上。

自动分拣系统

3、整板在线打码系统

钢板到达打码工位后，通过视觉定位寻边系统，相机在钢板角点触发拍照，测得原点位置以及偏转角度（参考喷码系统坐标系），相关信息传输给桁架系统进行打码原点校验。在接收到打码坐标和内容后，Z轴模组携带打码头进行高度定位，在准备就绪后，桁架系统启动，当喷码设备到达坐标点，启动喷印，喷码系统完成喷码后，相机同时移动到二维码上方，触发拍照，解析结果进行比对，核验二维码信息通过，即进行下一组二维码喷印。

若不通过桁架启动备用打码坐标，进行二次喷印，喷印完毕后视觉系统进行二次比对检测，若依旧没有比对通过，系统报警，对应零件信息上传给中控系统，以备后期出料人工进行补码，再继续下一个零件位置打码，如果运行中连续两个零件打码比对不通过，将自动停机报警，邀请操作人员现场检验，确认是喷码设备故障还是钢板表面不满足打印条件，人工排除故障后，启动继续打印，在打印完最后一个零件信息后，桁架系统自动返回零点避让位，等待下一张钢板就绪打印。

在线打码系统

4、中控系统

中控系统负责内外部数据自动实时交互，对外连接上游MES、ERP，接收反馈生产计划信息及运行情况，对内整合激光切割设备、智能立体料库、自动传输系统、整板在线打码系统以及自动分拣系统等生产资源，实施计划分解执行、运行过程监控、数据收集及反馈、计划执行异常情况的自我调整、异常报警及反馈、异常修复后自动派工等，实现下料生产线的自动化、少人化生产。

中控系统操作界面截图

如图所示， 操作人员可以在中控系统操作界面上完成生产任务下发，实时查看各个设备的工作情况，掌握整体的生产进度。并且，中控系统会按照客户所需，生成以日、周、月为单位的产能报表、水电气等能耗报表、工作人员设备巡检报表等工厂所需报表，方便管理人员全面掌握工厂运行信息。

中控系统通过分层架构管理，实现以下功能：

1）实现激光下料自动化线中所有设备的运行状况监控，对生产设备进行合理的调度，确保生产线的高效率运转。

2）以系统调度替代人工调度，降低劳动强度，提高调度效率，减少人工失误，同时保留人工调度功能，在异常情况下可进行人工调度，确保生产顺利进行。

3）实时全面监控设备运行状态和生产数据，自动汇总统计车间数据，量化管理，为上层MES系统提供数据支撑；所有PLC提供数据接口，工厂整体中控可以直接采集设备运行数据。配备UPS电源，具有系统备份和断电恢复功能。

4）实现激光下料自动化线整线信息集成与控制分析，可分别控制整线设备，具有手动、自动、单步三种操作模式。处于手动模式时，操作人员可以启停单个执行机构；处于自动模式时，控制器根据传感器检测的信号完成每一步的运行；处于单步模式时，系统所有动作按照自动顺序单步执行，用于分析和测试。三种模式可以通过选择开关或HMI触摸屏操作互相切换。触摸屏用于线体模式切换、报警查询、线体设备状态查询、网络状态查询、线体设备操作等功能。

5）中控系统与整线设备均有互锁机制，确保作业时的设备安全、人员安全；在保障人员、设备安全的前提条件下，确保运行效率。

未来发展可期

相信随着市场需求的不断扩大为激光产业带来了较好的发展机遇。国内不仅有产业政策的驱动，政府将激光作为“先进制造技术”列为国家重点发展项目，而且市场需求刺激不断鞭策着激光产业链的完整化，让整个激光市场呈现良性、高速的发展态势，更重要的是，随着5G时代的到来及快速的投入应用，激光5G深度结合，将为整个激光产亚带来新的预期。