焊接机器人在钢构行业中具备广阔应用空间
建筑装配式大势所趋,钢结构渗透率有望加速提升
根据我国粗钢产量的情况,钢结构的发展历程经历了从“节约使用”到“大力推广使用” 的演变历程,但相较于发达国家,我国钢结构渗透率仍有较大提升空间。20 世纪 90 年代 中后期,随着我国钢材产量的快速增加,政策开始逐步推广使用钢结构,2008 年前后,在 奥运会的推动下,“鸟巢”、“水立方”等代表性钢结构建筑走入大众视野,奥运会国家体育 场等在设计、制造和安装等技术方面均达到了世界较高水平。钢结构建筑热潮带动钢结构 需求显著增加,展厅、场馆、机场、车站和高层建筑等领域钢结构建筑不断涌现。2016 年 供给侧改革之后,推动钢结构发展有望协助上游化解过剩产能,钢结构用钢量进一步提升。 2018 年以来,在装配式大力推进下,钢结构产量继续保持较快增长。根据中国钢结构协会 数据,2022 年钢结构产量为 10,445 万吨,占全国粗钢产量的比例为 10.31%,2021 年钢 结构建筑占新建建筑面积比例 7%,2022 年在建的钢结构建筑面积为 4.81 亿平方米,占当 年在建建筑面积 3.07%,相比于发达国家仍有一定差距,据刘钊、王喆等 2020 年发表的《国 外钢结构住宅发展历程及现状》,美国 2020 年采用钢结构的住宅比例超过 40%。
我国建筑工业化起步较晚,目标及标准确定后迎来快速发展。2017 年住建部出台《“十三 五”装配式建筑行动方案》,方案规定:到 2020 年全国装配式建筑占新建建筑的比例达到 15%以上,其中重点推进地区、积极推进地区和鼓励推进地区分别大于 20%、15%和 10%, 到 2025 年装配式建筑在新建建筑中占比达 30%。同年 12 月发布《装配式建筑评价标准》, 我国装配式迎来快速发展。根据住建部,2018-2020 年全国新开工装配式建筑面积 CAGR 达 57.9%,20 年占新建建筑面积的比例约为 20.5%,较 19 年提升 7.1pct,较大幅度超过 了政策要求的 15%以上的目标。进入“十四五”装配式建筑占比继续稳步提升,2022 年全 国新开工装配式建筑面积达 8.1 亿平方米,同比增长 9.5%,占新建建筑面积的比例为 26.2%, 较 2021 年继续提升 1.7pct,但仍与发达国家具有较大差距。
装配式建筑有望助力钢结构渗透率提升。根据结构体系划分,装配式建筑大致可分为预制 混凝土结构(PC)、钢结构(PS)和木结构三大类,目前主流结构仍以 PC 为主,根据住 建部,2019 年新开工的装配式建筑中,PC 结构占比 65%,钢结构占比 31%;2021 年 PC 结构占比 66%,钢结构占比 28%,PC 由于其成本优势、住宅使用接受度较高等原因仍领 先发展。但从工业化生产和碳排放等角度来看,钢结构优于 PC 结构: 1)钢结构作为正在兴起的装配式建筑,与预制混凝土结构区别在于其主要承重构件全部采 用钢材制作,由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成,各部件之间通常在 现场采用焊缝、螺栓或铆钉连接。目前钢结构建筑大多数部件均可在工厂加工,同时易拆 除,部分产品和材料可循环利用,且可以覆盖绝大多数现场作业方式对应的下游,是绿色 建筑的重要代表;
2)根据《钢结构模块化住宅全生命周期成本与效益分析》(2020)等论文中的案例项目对 比可见,装配式混凝土建筑可以较现浇建筑降低碳排放约 13%,钢结构装配式建筑可以较 传统现浇建筑降低碳排放约 22%,此外钢结构材料相比 PC 具备较好的可回收性可实现间 接节能降碳,基于此政策对于钢结构支持力度渐大。同时钢结构装配式建筑更适配光伏幕 墙、光伏屋顶,具备在建筑运行阶段进一步降低排放的潜力。
预计 2023-2025 年钢结构产量 CAGR 超过 10%。根据《钢结构行业“十四五”规划及 2035 年远景目标》,提出钢结构行业“十四五”期间发展目标:“到 2025 年底,全国钢结构用量 达到 1.4 亿吨左右,占全国粗钢产量比例 15%以上,钢结构建筑占新建建筑面积比例达到 15%以上。到 2035 年,我国钢结构建筑应用达到中等发达国家水平,钢结构用量达到每年 2.0 亿吨以上,占粗钢产量 25%以上,钢结构建筑占新建建筑面积比例逐步达到 40%。”根 据政策提出的 2025 年用量目标,我们预计 2023-2025 年钢结构产量 CAGR 超过 10%,将 维持稳健发展。而根据 2025 年装配式建筑比例达到 30%、钢结构建筑占新建建筑面积比 例达到 15%以上的目标估算,届时钢结构建筑占装配式建筑比例将达到 50%,较 21 年提 高 22pct,渗透率有望加速提升。
钢结构制造行业高度分散,龙头企业发展智能制造夯实成本优势
钢结构制造商位于产业链中游位置,制造能力的差异使得企业之间出现分化,而核心竞争 力在于钢结构产品制作的成本优势。纯钢结构制造的业务利润率薄,通常制造订单的定价 方式为售价=(钢价+加工费)*数量,由于制造产品大多类似,生产难度不高,因此定价越 低的厂家越容易获得订单。对于钢结构制造商来说,成本的管控主要体现在三个方面:1) 规模效应带来的采购和产能平滑优势,通过产能扩张形成规模优势之后,可降低采购成本, 同时较大的产能和饱满订单可以降低单吨人力成本和固定成本摊销;2)通过精细化管理和 拆单排产,提高产能利用率,同时降低钢结构的废品率;3)生产线智能化改造,对冲人力 成本上升、提高产品质量及生产效率。
低端产能出清改善钢结构行业竞争格局,但龙头市占率仍较低。2013-2017 年期间,钢材 价格大幅波动,对产品议价能力和风险抵御能力较弱的中小型钢结构企业被迫淘汰,同时 随着行业供给侧改革进行,落后产能逐渐淘汰。根据《2013 年度中国钢结构制造企业生产 经营状况调查报告》中数据,不完全统计下 2013 年共有钢结构企业 3,000 家左右,而根据 中国钢结构协会的统计,截至 2018 年末国内钢结构企业约为 2,500 家左右,行业供给端的 改革持续进行,但大部分企业规模仍较小,年产量在 10 万吨以上的企业仅有 41 家,行业 仍处于高度分散的格局。据中国建筑金属结构协会不完全统计,2021-2022 年行业重点企 业全年完成生产产量在 5/10/30/50 万吨的企业数量呈逐年上升的势头,企业规模不断扩大, 龙头企业带动了整体产量的逐年提高。2022 年,全行业钢结构产量为 1.04 亿吨,全国产量 规模前五的上市公司合计产量为 664 万吨,CR5 仅为 6.4%。
以鸿路钢构为代表的龙头企业不断夯实成本优势,已凸显出较强护城河,高度重视生产设 备智能化改造。公司从 2015 年开始加强对钢结构生产线部分设备智能化改造研发,于当年 已完成样机的试制与调试,且具备了批量化改造的条件,2016 年开始进行批量智能化技术 改造,2018 年投入约 1.6 亿元对原有钢结构生产线进行了大规模的智能化改造,研发或引 进了包括全自动钢板剪切配送生产线、数控下料、数控钻孔、全自动双弧双丝埋弧焊生产 线、焊接及喷涂机器人等先进设备及生产工艺,可以较明显地降低生产成本、提高产品质 量、降低劳动强度。2019-2021 年公司持续加大研发投入,引进焊接机器人、喷涂机器人、 自动翻转机、全自动双弧双丝埋弧焊生产线、全自动剪切配送生产线、镀锌生产线等设备 及相关工艺技术,加快了对钢结构生产线的智能化改造,并成功研发了国内领先的具有自 主知识产权的全自动方管柱生产线、十字柱生产线等智能制造设备。2022 年公司开始加快 激光智能切割、小型连接件的专业化智能化生产、机器人自主寻位焊接、机器人喷涂等智 能化改造,不断探索生产全流程成本优化路径。
钢构行业与焊接机器人具备丰富的结合点
从自动横焊设备到焊接机器人,钢构行业智能化持续推进。在中国钢结构建筑的建设历程 中,智能焊接的应用不断演进。一方面,功能持续丰富,从基础的自动焊接,逐步进化到 具有示教、数据记忆、非标件等智能功能,如 2005 年鸟巢项目中焊接机器人具备了焊缝轨 迹示教、焊接参数储存记忆、焊接电源联动控制等功能;另一方面,形态不断丰富,从早 期的自动横焊设备,逐步演变为轨道移动式机器人等多种形态,1986 年京城大厦项目中运 用的智能焊接产品为自动横焊设备,2016 年大兴国际机场项目中的焊接机器人形态则包括 刚性直轨道移动式焊接机器人、管道焊接机器人、柔性轨道移动式焊接机器人形态。
钢构行业拥有丰富的焊接使用场景及多样的工艺。钢焊接是指通过电弧、气体、激光、等 离子等方式将两个或更多的钢材连接起来的方法。从应用场景看,焊接作为钢构行业主要 的连接方法,广泛应用于建筑、钢铁、桥梁、电力、石油化工、天然气、机械制造、汽车 制造、管道输送、航空航天、家电制造等行业。从焊接工艺看,焊接的主要方法包括电弧 焊、气体保护电弧焊、药芯焊丝自保护焊、埋弧焊、电渣焊、电阻焊、气电立焊等。众多 焊接方式均可与焊接机器人结合,达到降低人工成本、提高生产效率、提高焊接精度与质 量的效果,焊接机器人在多种类型焊接中均可发挥广泛用途,使用场景广泛。
钢构焊接自动化难度高,焊接机器人市场潜力大
2022 年钢结构焊接机器人潜在市场或达近 200 亿级别。据共研网 2022 年我国钢结构产量 1.04 亿吨,我们以此为中性假设对我国钢构市场的焊接需求进行测算。由于年产能超过 600 吨/年已属于标兵级别,我们假设一般成年焊工钢结构年产能在 400 吨左右,据此推算我国 当前钢构行业的焊工总需求约 26 万人/年。焊接机器人相较于人类,在工作时长上具有一定 优势,年产能在人类的 2-3 倍,中性假设下焊接机器人钢结构年产能约 1000 吨。由于部分 焊接工艺具备较高的复杂性,我们进一步对焊接机器人可替代产能的比例进行假设,假设 中性情况下 60%的钢结构产能能够被机器人替代,则中性情况下我国当前钢构产能对应焊 接机器人需求约 6 万余台。从价格看,市面上焊接机器人的价格在数万到百万不等,中性 假设下,我们假设焊接机器人单价 30 万元/台,对应市场空间为 188 亿元。我们认为随着 智能焊接机器人的能力逐步提升,百亿级别市场空间有望逐步打开。
产品和劳动的非标化导致国内钢结构焊接具备较高的自动化难度。据张迪等中冶建筑研究 总院于 2019 年发布的《机器人焊接技术在钢结构行业的应用》,国内焊接机器人处于发展 早期阶段,行业发展面临以下几个痛点:1)结构件设计的非标化:国内钢结构结构件设计 的标准化程度低,导致示教编程阶段耗费了更长时间;2)坡口的非标化:国内钢结构构件 坡口加工以火焰切割为主,且主要为人工装配,坡口角度和间隙的偏差较大,相较而言日 本焊接构件的坡口为机加工,坡口精度非常高,一定程度上降低了焊接难度;3)钢结构焊 接对于机器人智能化的要求更高:钢结构构件焊接多涉及多层多道焊,前道焊缝的成形质 量及其带来的焊接变形会影响后续焊缝起始点定位的精度和路径规划的准确性,需要关键 焊接参数根据反馈实时变化,这也是目前全球焊接机器人行业面临的难题。
国内焊接机器人 22 年销售额在 140 亿级别,过去 5 年复合增速约 16%。焊接机器人可分 为弧焊、电焊、激光焊等种类。高工机器人产业研究所(GGII)数据显示,2021 年中国市 场弧焊机器人销量 4.16 万台,同比增长 30%,其预计 2022 年整体焊接机器人销量为 7 万 台,过去 5 年复合增速约为 16%,其预计到 2025 年,中国市场焊接机器人整体销量或将 接近 10 万台。价格端不同焊接机器人厂商差异较大,其中国内企业如卡诺普、钱江在 3~4 万级别,凯尔达 10 万~20 万,克鲁斯 10~40 万,海外品牌典型如福尼斯,仅焊机(不含本 体)价格就在 40 万以上。假设焊接机器人平均售价在 20 万元/台,则 22 年国内焊接机器 人市场规模在 140 亿级别。
突破了技术难度相对较高的钢结构焊接后,焊接机器人远期具备较大发展空间。据国家统 计局,2022 年我国表观钢材消费量达到 10.9 亿吨。据中冶建筑设计总院李午申 2007 年发 布的《我国钢材、焊接性与焊接材料发展及需要关注的问题》,我国焊接用钢占到钢材总消 费量的 50%以上。据此推算我国焊接用钢总量在 5.5 亿吨以上,是钢结构量的产量的 5 倍 以上,如果钢结构焊接机器人的市场空间在近 200 亿量级,则从钢铁消费量的角度匡算, 钢材焊接机器人市场空间有望接近 1000 亿量级。而从用工人数的角度看,我们将全国焊接 工人总数按 2000/2500/3000 万人,可替代人工比例 30%/40%/50%/60%/70%做敏感性分 析,机器人效率按人的 2.5 倍计算,可知 2022 年国内潜在焊接机器人需求量在 240~840 万台,即便考虑未来价格降至 10 万元/台,则焊接机器人的潜在市场空间也在 2400 亿以上, 具备较大的成长潜力。
智能化趋势持续演进,关注软件开发+工艺迭代
智能化为焊接机器人重要发展趋势
焊接机器人是工艺与软硬件技术的结合,智能化为重要趋势。从工艺角度看,焊接机器人 可分为点焊机器人、弧焊机器人等类型。在不同场景中需要不同类型的焊接工艺,如点焊 机器人广泛应用于薄板材料的焊接等。从智能化程度看,焊接机器人根据智能化程度从低 到高可分为示教再现型、离线编程型、自主编程型。示教再现型机器人由操作者将运动轨 迹、运动速度、触发条件、作业顺序等信息进行示教,机器人进行复现。离线编程型焊接 机器人通过传感器对环境进行一定程度的感知,并根据感知到的信息对机器人作业内容进 行适当的反馈控制。自主编程型焊接机器人则进一步加入了决策和规划能力,能够利用计 算机处理传感结果并对焊接任务进行规划。我们认为焊接机器人智能化程度的提升有助于 减少人力成本投入,智能化是焊接机器人发展的重要方向。
智能焊接机器人在钢构行业逐步落地。钢构行业的智能焊接机器人正逐步投入应用。据公 司官网,2021 年精工钢构参与研发的坡口自动识别焊接机器人与悬臂式全方位焊接机器人 投入产线。2022 年 11 月宏宇重工与科耐特机器人就智能焊接项目达成合作,宏宇重工未 来两年内将采购约 200 台智能焊接设备陆续投入生产使用,设备搭载柏楚电子 CYPWELD 智能焊接控制系统以及与其配套的视觉引导系统,将智能焊接机器人应用于钢架焊接。2022 年 12 月中建钢构参与研发的免示教智能焊接机器人引入钢梁制造车间,单台设备效率相比 普通示教焊接机器人提升一倍多。2023 年鸿路钢构将智能焊接机器人引入低碳装配式住宅 钢筋桁架楼承板生产线,大大减小人力成本,提高了生产效率与准确率。
关注全栈开发能力+工艺迭代
全栈软硬件开发能力+工艺迭代有助于提升产品力。从 IT 视角看,我们认为具备全栈软硬 件开发、集成能力是打造智能焊接机器人产品力的关键。从工艺视角看,在现实工业场景 中的工艺迭代则是提升焊接效果的重要手段。自适应焊接机器人系统是智能化焊接机器人 的代表,能够扫描、自行识别应该焊接的内容、确定如何焊接,然后执行焊接过程。自适 应焊接的实现,需要从焊接工艺的需求出发设计系统,建立各类工件的识别模型和各类材 料的工艺数据库,实现焊接过程动态参数化控制。同时,还需要多传感器融合方案,以实 现在恶劣工作条件下对工件、熔池等实现数字化感知建模。在全过程中,决策、规划、感 知、执行均涉及软件与硬件的配合,需要对关键 IT 技术的掌握,从工艺出发的设计则需要 不断根据现实工业场景进行优化迭代。
关注核心技术积累情况。影响焊接机器人焊接效果的关键技术主要包括离线编程、视觉定 位、运动仿真、路径规划、运动控制、焊缝跟踪等。软件系统覆盖整个焊接流程,首先通 过编程向机器人下达指令,通过视觉定位实时提取焊接点的位置信息,通过路径规划技术 选择最优焊接路径,然后进行运动控制,保证焊接质量,焊缝跟踪技术支持机器人自适应 校正。我们认为在竞争中,具备核心技术积累的厂商有望依托技术的先发优势率先取得落 地,并且在应用中有望持续加速产品迭代,进一步巩固产品力优势。
国内外相关产品梳理
科耐特
江苏科耐特智能机器人有限公司(科耐特机器人)是一家从事智能焊接机器人成套设备开 发,生产,销售和服务的高科技公司,旗下产品包括智能单机焊接工作站 KSBW0210-01、 智能地轨单机焊接工作站 KSDG0012-01、智能地轨悬臂焊接工作站 KDDG0012-01、智 能龙门式双机焊接工作站 KDLM8020-01。2022 年科耐特机器人与江苏宏宇重工科技有限 公司(宏宇重工)就智能焊接项目达成合作,宏宇重工科技有限公司未来两年内将会向科 耐特陆续采购约 200 台智能焊接设备陆续投入生产使用,该批设备搭载了柏楚电子研发的 CYPWELD 智能焊接控制系统以及与其配套的视觉引导系统。
柏楚电子支持自动化焊接解决方案。智能焊接分为三大步骤。第一步是工件初定位。在机 器人焊接数字系统内生成导入焊接工件三维模型并编辑设置焊缝。支持 3D 相机初定位、靠 栅初定位和手动三点初定位,可根据场景灵活选择。3D 相机初定位中,工件可以在视野范 围内随意摆放,全自动标定;靠栅初定位成本更低,操作简单。第二步是免示教生成加工 路径。智能焊接离线编程软件会根据工件和焊缝位置生成焊接路径,并仿真模拟焊接过程, 验证焊接路径的合法性。最后是实际焊接。焊接前,寻缝器自动扫描焊接起点位置,保证 起点精度在 1mm 以内。焊接中,机器人通过电弧跟踪自动进行纠偏,确保不焊偏。
埃斯顿
埃斯顿弧焊解决方案。埃斯顿弧焊解决方案应用于汽车零部件和电池托盘等,只需输入所 需的焊接电流,协同特性曲线便可自动对应设置所有其他焊接参数,丰富的附加功能可以 满足用户更高的焊接要求。埃斯顿的弧焊应用具极高精度、极速性能、极强振动抑制能力, 使用三维激光识别焊缝间隙匹配焊接参数,解决间隙不一致的问题。此外,埃斯顿打造一 站式数字化焊接解决方案。E-Gate 数字化焊接系统实时采集机器人、焊接电源及其他相关 设备运行数据。基于 E-Noesis 云平台丰富的数据库、工艺资料库,对数据进行储存、分析, 为企业管理者提供生产线数字化全景监控、焊接质量实时检测、故障预测和远程运维等各 项能力,提高焊接数字化生产线的生产效率和经济效益。
通过对 Cloos 的收购,埃斯顿成为国内焊接机器人的领军企业。2019 年 9 月埃斯顿公告重 大资产收购方案,以 1.96 亿欧元的对价收购了全球焊接机器人翘楚 Cloos。Cloos 在 2018 年财年(2017.11~2018.10)实现收入 1.44 亿欧元,净利润 1244 万欧元。Cloos 前身由工 程师卡尔克鲁斯于 1919 在德国锡根市创立,拥有百年企业积淀。Cloos 于 1958 年成功将 焊接电源应用于机器人工作站,1978 年进军焊接机器人领域,1986 年自主研发出机器人 控制系统,2010 年推出名为 QIROX 的自动化焊接和切割系统,其中不仅包括机器人技术、 软件、传感系统、安全系统和变位机,还囊括了各种焊接工艺。21 年 6 月埃斯顿公告与河 南骏通车辆有限公司签署了 9140 万元的销售合同,该项目将被打造成为世界领先的全自动 化生产专用车行业的标杆,将 Cloos 全系列智能机器人产品以及前沿技术,如 3D 打印、激 光复合、云控制、云监测、云编程全部应用于该次生产线建设,也标志着公司成为少数能 够在专用车辆整车制造的领域获得规模性订单的领军企业。
安徽工布智造
安徽工布智造工业科技有限公司成立于 2017 年 7 月,是一家位于安徽巢湖居巢经济开发区 的国家级高新技术企业,主要提供金属结构制造行业非标结构件全过程数字化生产解决方 案及智能工作站。公司主要创始团队来自安徽鸿路钢结构集团,有 20 多年钢结构行业生产、 管理、软件研发经验。公司核心技术是自主研发的工业机器人智能操作系统,利用工业设 计软件和视觉传感获取金属结构件的三维数字模型,通过数字孪生和人工智能技术生成操 作指令,驱动机器人本体、外部轴以及生产设备联动,实现对金属结构切割、装配、焊接、 喷涂等智能生产,技术水平处于国际领先地位。公司自主研发的智能焊接机器人在技术应 用方面:1)工布智能焊接系统直接从 Xsteel 等各类设计软件中提取钢结构产品的各项参数 并生成焊缝轨迹;2)自动生成机器人运动轨迹和匹配焊接工艺参数,一键启动运行;3) 使用相机识别和激光定位技术,解决钢结构在拼装过程中的偏差以及钢板不平整等问题, 满足精准定位焊接的要求。
埃夫特
埃夫特智能装备股份有限公司,是一家专注于工业机器人产业的高科技公司,于 2020 年在 科创板上市。通过引进和吸收全球自动化领域的先进技术和经验,埃夫特形成了从机器人 核心零部件到机器人整机再到机器人高端系统集成领域的全产业链协同发展格局,在喷涂、 焊接、码垛、搬运、上下料等多个应用领域提供解决方案。 与工布智造强强联合,进入钢结构智能焊接领域。作为工布智造的战略股东,2019 年埃夫 特便与工布联合开发了芜湖造船厂智能机器人焊接系统应用项目,项目解决了船用焊接组 件外形各异、筋板长短不同、端部切斜留根较小等参数设置困难等问题。2022 年,针对建 筑钢结构的特点,两家企业继续强强联合,开发智能化、系性化焊接装备,推动钢结构企业 向智能化、数字化和信息化的转型发展,成为解决钢结构焊接行业的创新解决方案。目前 埃夫特的焊接工艺专家系统,已能根据工作要求,结合焊接位姿、焊接轨迹和工艺参数, 智能化生成焊接机器人运行程序,一键启动运行。整个流程无需人工示教,仅需移动鼠标 在屏幕上,按顺序点选,即可完成编程。程序传输给机器人控制器,机器人执行程序,完 成钢结构焊接工作。
ABB
ABB 通过机器人自动化,提高焊接过程的效率。ABB 的焊接机器人方案包含焊接机器人、 焊接设备及配件和焊接软件。其中焊接设备及配件包含电弧焊设备、工件定位器、电焊设 备、跟踪运动设备,以及电机和减速机。焊接软件 RobotStudio 是 ABB 的模拟和离线编程 软件,包括 RobotWare 和 PowerPacs。基于 RobotStudio,用户能够在虚拟 3D 环境中创 建、模拟和测试完整的机器人安装,而无需访问或干扰其实际生产线。目前 ABB 已使用三 台机器人执行点焊、激光焊接和弧焊工艺,用于制造货运船水处理系统中的电化电池。通 过导入机器人自动化,所有流程几乎都已自动化,不需要人工干预。例如在弧焊单元中, 如何将材料定位以便机器人可以轻松拾取是最大的挑战之一,而 ABB 使用定位平台解决这 个问题。
FANUC
FANUC 支持引导式编程功能和具有简单拖放编程的用户界面,实现简单快速编程。FANUC 拥有广泛的焊接机器人,包括用于电弧、点焊和激光焊接的机器人解决方案。FANUC ARC Mate 系列工业弧焊机器人配备了 FANUC 的 ARC 工具软件,它提供满足电弧焊要求的工 艺解决方案,包括 FANUC 机器人电弧焊应用程序的设置和操作标准化,以缩短编程时间。 易于编程的界面支持简单的应用程序,但也能使用 FANUC 的高级功能,如编织运动, iRVision 的 2D 和 3D 视觉,焊缝跟踪以及多通道。其中,基于视觉系统 iRVision 的解决方 案 iRTorchMate 支持自动调整刀具中心点(TCP)。FANUC 的协作弧焊机器人的核心是 ARC Mate 机器人系列,它的引导式编程功能和具有简单拖放编程的新示教器用户界面,可对协 作机器人进行轻松编程和示教。
KUKA
KUKA 提供一键编程的自动化焊接解决方案。包括焊接机器人、焊接包、焊接软件和焊接 单元。焊接机器人包括负载能力从 8 至 300 公斤的全面的产品组合。焊接包 ready2_use 是经过预先配置且相互协调的应用组合,以成品形式提供,可立即投入使用。其中无线解 决方案 ready2_pilot 是用于示教和手动控制机器人的控制包。焊接软件 KUKA.ArcTech 提 供了用于机器人辅助气体保护焊的直观命令、结构化菜单和实用状态键。为了能够简单便 捷地操作,在常用的 KUKA smartPAD 操作界面中添加了多个用于控制焊接过程和电源的 实用状态键。通过将 EasyTeach 状态键映射到 ready2_pilot 按键,只需按下按键即可对焊 接工艺指令编程,之后可根据需要进行微调。焊接单元是用于优化汽车配件工业产出的可 扩展的模块化单元。
YASKAWA
YASKAWA 推出用于焊接和其他工艺的振镜扫描仪“MIRAMOTION”产品。电弧焊需要高 控制技术才能实现稳定的焊接,YASKAWA 内部开发了伺服电机,因此通过电弧焊机器人 实现了高焊道质量。为了防止火花飞入身体并烧毁表面,公司还有一个配备 AI 的控制器来 调整手电筒角度,以尽量减少飞溅。近年来激光在工业领域的应用拓展令人瞩目,主要的 激光器制造商正在宣布推出新一代激光器以提高稳定性。今年 4 月,YASKAWA 响应行业 趋势,推出了高速、高精度的 MIRAMOTION,是业内第一家开发与这些新一代激光器兼容 的 3D 振镜扫描仪头单元的公司。MIRAMOTION 非常适合焊接铜的蓝色激光和基波激光器 的混合激光器,以及环形模式激光器。通过将 YASKAWA 的伺服电机和机器人与用于同步 控制的 MIRAMOTION 相结合,实现了金属、树脂和电子零件的加工和焊接的高速,高精 度制造。
Path Robotics
专注 AI 智能焊接赛道,提供能够自动焊接的机器人焊接系统。Path Robtics 成立于 2015 年,是一家旨在为制造业智能化赋能美国初创公司。该公司主要专注于自主焊接机器人系 统,利用先进的计算机视觉、人工智能技术和机器学习算法,使得焊接机器人能够在不同 的制造环境下执行复杂的任务,比如识别和定位零件、选择正确的焊接参数,实现高质量 焊接。系统的工作流程包括:1)利用扫描系统和计算机视觉技术采集每一个零件的数据, 并创建各个零件的 3D 模型。该系统配备了自有的传感器,可适用于高反射材料。并能在恶 劣的制造环境中精确运行;2)通过人工智能程序对采集的数据进行处理,识别、区分不同 的零部件并自动进行调整;3)该系统基于于不同的应用场景,设计最优的机器人路径和零 件定位,完成高质量的焊接。
Ominirobotic
3D 视觉+AI 打造制造业机器人升级平台。与 Path Robotics 采用相似的技术,加拿大初创 企业 Ominirobotic 成立于 2016 年,利用 3D 视觉技术和 AI,为机器制造业厂商打造的工业 级感知和认知平台 AutonomyOS™平台。AutonomyOS™作为工业机器人的大脑和操作系统, 助力企业机器制造商部署工业机器人,实现精加工生产线的自动化。AutonomyOS™ 集成 开发环境使得机器制造商可以部署其自动化机器人系统的数字化孪生模型,并且使用公司 研发的 AI 设计语言 AutonomyOS™ ROBEL(Robotic Behaviours Language),为该系统建立 一个机器人行为。ROBEL 是 Ominirobotic 自研的一种视觉化的、免代码的 AI 设计语言。 该系统兼容各大品牌的工业机器人和工业 3D 相机,为机器制造商提供了直观易用、功能强 大的工具,比如 3D 感知工具、任务规划工具和运动规划工具。Omnirobotic 还配备了专业 的自动化工程师为各机器制造商提供支持。
大熊星座
“知识图谱+AI”,解决工件自适应难题。大熊星座的智能焊接系统(WOS),基于“知识 图谱+AI”的解决方案,使机器人实现焊前工艺参数自主选择、焊接过程工艺参数自适应调 整等多项功能。以公司在海工装备制造领域的管焊机器人产品为例,大熊星座的 WOS 系统 所包含的智能焊接辅助编程和智能焊接工艺决策两大子系统,帮助机器人实现程序自动生 成、工艺参数自主适配、焊接过程工艺参数自适应调节、焊后质量数据化追溯等功能,满 足多规格工件在不同方面随机变化带来的柔性自动化焊接需求。智能焊接机器人产品 WELDING MASTER(焊接大师)搭载 WOS 系统,具有自主编程无需人工示教、对工件 容错率高,广泛适用各类材料、焊接效率高且质量好、适合小批量多样化工件生产的特点。
中集飞秒
中集飞秒为中集集团旗下智能机器人品牌,公司成立于 2016 年,产品包括一体式固定焊接 工作站、地轨型智能焊接工作站、悬臂型地轨智能焊接工作站、龙门型智能焊接工作站、 全场景移动免示教焊接机器人。广泛运用于建筑钢结构、船舶制造钢结构等行业。公司核 心技术包括自研硬件 3D 视觉传感器“飞秒灵眸”与自研软件智能型焊接系统“飞秒云控”, 可搭配选取国产焊接机器人/进口焊接机器人,用户全开放自主创建焊接轨迹模板。3D 逆向 建模工件,高精度智能识别复杂焊缝,真正意义做到“免编程免示教”系统自动匹配下发 焊接工艺命令,做到全智能焊接。
道尔芬智能
道尔芬智能成立于 2020 年,是一家专注研发、设计和生产用于非标金属加工、钢结构及石 油化工等行业的人工智能加工设备的科技企业。 2022 年末,道尔芬智能已推出迈达立刻 免示教智能焊接系统 1.0。迈达立刻免示教智能焊接系统实现自主建模、自主规划、焊接模 拟、碰撞规避等免示教焊接核心功能。迈达立刻免示教智能焊接系统搭载 3D 结构光相机、 工控机、配套示教器(可选配)等配件以套组的形式进行售卖,使用实时动画显示三维工 件模型以及焊接工作流程,创建自定义工作空间,通过附加应用和 API 提高适配度。
敏越科技
敏越科技成立于 2016 年,是一家专注于工业机器人智能应用的高科技创新企业,集激光视 觉焊缝跟踪系统-SmartEve、工业机器人智能決策系统-RobotSmart、智能双目视觉系统 -SmartVision 的研发、生产、销售于一体。核心技术包括自研激光焊缝跟踪系统 SmartEye+RobotSmart 智能决策系统。智能免示教焊接系统,整套系统由机械手、激光焊 缝跟踪系统、工业控制器三部分构成。兼容 KUKA、FANUC、ABB、安川四大家族机器人 以 及 新松,纳博特等国产机器人,配合敏越科技自主研发的激光焊缝跟踪系统 SmartEye+RobotSmart 智能决策系统,实现了“免示教”的智能化作业模式,帮助厂家解 决了编程难度大、智能化水平低下的生产痛点,同时满足对小批量、不同型号工件的焊接 生产要求,提高加工效率和成品率。
英莱科技
英莱科技成立于 2013年,专注于机器视觉领域设备研发,是 KUKA\FANUC\ABB\YASKAWA 等 多 家 机 器 人 公 司 的 激 光 视 觉 传 感 器 官 方 认 证 合 作 伙 伴 。 SmartWelding 是 基 于 KUKA.SimPro 深度开发,离线编程免示教,无需产品精准定位的智能焊接系统,可有效解 决工程机械、钢结构、箱体、船舶、床身、汽车零部件等行业焊接难题。产品支持标准焊 接站和一体化集成解决方案。SmartWelding 核心技术主要包括 3D 视觉与焊缝跟踪 /Touchsense。通过导入产品模型,可自动避障并规划产品焊接轨迹,实现离线编程且免示 教,有效确保焊缝精度。产品可随意摆放,无需精准定位,系统搭载智能 3D 视觉扫描精准 匹配焊缝,一键启动焊接。此外,系统可联动变位机,支持选配地轨、天轨、高柔焊接平 台,适用于小批量、多品种产品焊接。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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