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【长沙晚报】智能装备,“厂景”之中寻场景

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多个品种的零件在10多台数控机床、料架、清洗机之间的转移,全部由1台行走机器手来完成,可以轻松实现3班倒的无人化生产。

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长沙行深智能科技有限公司立足人工智能领域,主攻无人驾驶核心技术。 

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  湖南安冠智能科技有限公司研制的新一点机器人正在调试当中。

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  行深智能的研发人员正在对无人车的感知塔进行调试。

  近年来,长沙在推动高质量发展的过程中,始终坚持以智能化、信息化为引领。省委常委、市委书记胡衡华多次强调,要紧扣产业发展,紧盯项目建设,以服务市场主体为重点,聚焦 “三智一自主”领域(智能装备、智能汽车、智能终端和信息安全及自主可控),抢占产业发展制高点。

  从石器时代开始,人类就通过工具提升劳动效率,优化生存环境。

  工业革命之后,工具制造演变成为装备制造。无论是力拔山兮的工程机械,还是精巧至极的数控机床,或是具备学习能力的智能设备,这些智能装备的演变,使得各行各业从繁重的人力劳动中解脱,降低生产成本,从而更多地投入研发和服务中,建立新的发展模式。

  随着产业的新兴与行业的细分,智能装备的需求导向更加明显。

  省委常委、市委书记胡衡华曾表示,长沙以智能制造统领产业转型升级,提升了发展理念,增强了企业实力,拓展了应用场景,也激活了新兴业态。

  近年来,一批拥有高新技术的企业聚集在长沙,正逐渐摆脱“厂景”的桎梏,发挥自身在技术和行业中的沉淀,通过寻找最具潜力的应用场景,推出新一代智能装备。

  名词解释

  智能装备,即具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备,它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。智能装备主要包括新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线。

  智能装备是高端装备的核心,是制造装备的前沿和制造业的基础,已成为当今工业先进国家的竞争目标。作为高端装备制造业的重点发展方向、信息化与工业化深度融合的重要体现,发展智能装备产业对于加快制造业转型升级,提升生产效率、技术水平和产品质量,降低能源资源消耗,实现制造过程的智能化和绿色化发展具有重要意义。

  寻找场景

  目前,我国正处于经济结构调整和工业转型升级的关键时期,加快发展以智能制造装备为代表的高端装备制造业,用高端制造装备改造提升传统产业,已经成为增强我国制造业核心竞争力和可持续发展能力的重要着力点。

  数据显示,2019年中国智能制造行业市场规模将超1.9万亿元。

  面对这片蓝海,如何寻找到具有潜力的场景?

  “长沙的智能装备正逐步从汽车制造、电子产品等应用率逐渐饱和的领域走出来,向冶金、石化、纺织、工程机械等传统领域渗透,并积极构建采集、分析、转化、反馈等环节的精准数据流闭环,突出重视工业大数据价值。”市工信局相关负责人表示。

  面对离散、非标、柔性的生产需求,视觉定位、感知系统、自动规划、智能控制等前沿科技,成为满足需求的利器。对于施工环境恶劣、加工精度要求极高或重复高强度体力劳动等场景,有了智能化的赋能,新型装备大显身手。

  适应场景

  针对施工条件恶劣,设备操作或维护难度大等问题,三一、中联、山河智能等工程机械制造企业,推出具有操控能力的设备。

  物流、清理等户外重复体力劳动,酷哇机器人、行深智能的无人扫地车和无人物流车,让机器在复杂环境中替代了人。

  对于高精度的加工和生产,一派数控、安冠智能等“资深”加工企业,把人工智能融入自动化技术,以模块化的设备,推动5G、3C等行业的制造升级。

  针对不同需求的应用场景,长沙的智能装备制造企业抢抓机遇,为制造向“智造”的转变贡献力量。

  “长沙的智能装备,在工程机械、轨道交通、环保、自动驾驶等领域都取得了很好的成果。”长沙智能制造研究总院院长李仁表示,近年来长沙涌现了一批智能装备企业,在一些细分领域已经形成了集群优势。

  “人工智能后续发展的热点,肯定是集中在装备上。”在李仁看来,智能装备所解决的正是目前制造业“高低脚、不平衡”的问题。他建议,长沙智能装备的发展不能依靠企业单打独斗,还需形成上下游联动,形成生态,激发更多活力。

  生产线变成中央厨房

  机器人“掌勺”5G菜单

  千呼万唤,5G时代终于到来。这一划时代的信息技术革新,需要大量通信基站作为支撑,自然也就形成了广阔的设备需求市场。

  公开信息显示,2019年仅中国移动就将建设5万个5G基站,而这只是一个开端。可以预见,未来三大运营商大规模建设5G基站时,这种设备的需求将会呈几何式增长。

  每个基站的设备,都有大量的精密结构件。但根据不同的应用需求,这些零件往往“长相不同”。如何实现多品种少批量结构件的自动化生产?

  在精密加工行业有着20年多年积累的长沙一派数控股份有限公司(以下简称“一派数控”),通过智能制造解决了“柔性生产”的问题。

  在位于长沙经开区的一派数控车间,一组光纤结构件加工智能设备已经完成验收,准备交付至客户手中。它未来所承担的使命,正是加工5G基站的零件。

  “这块区域,我们称之为智能生产岛,根据生产的需求,可以对其模块进行调配和组合。”陈智平是这个项目的工程师,他带着记者“登岛探秘”。

  首先看看如何解决“柔性”问题。需要加工的坯体,“登岛”的第一站是托盘。

  “可不要小看这个托盘,它可起着大作用呢。”陈智平解释,由于零件的形状大小不一,把零件安装到托盘上,就为实现自动化奠定了基础。托盘前端有一个凸起,这是给机器手抓取的“握把”,每个托盘上还有一张“身份证”,“通过无线射频技术,能够让系统识别出托盘上装的是什么东西,需要如何加工,这样机器手就知道该把它送去哪里。”陈智平指着几台“大家伙”说,这条线可以配备8至12台加工设备。

  根据一定的生产节拍,机器手会自动到料库取装有毛坯的托盘“跑”到数控机床前,把数控机床加工完的零件取出来,将需要加工的零件放进去,然后再把加工完的成品送到清洗下料机构,整个流程1分钟就能完成。

  多个品种的零件在10多台数控机床、料架、清洗机之间转移,全部由1台行走机器手来完成,可以轻松实现3班倒的无人化生产。根据测算,这个智能小岛,每年可为企业节省人力成本至少60万元。

  设备的“大脑”也是由一派数控自主研发的。“根据订单排期,我们的MES系统能够自动安排生产计划,找到最优解决方案。”陈智平打了个比喻,“这套设备就像一个中央厨房,5G零件毛坯就像各种食材,5G零件成品就像各种菜肴。自动化设备能根据‘菜单’,对‘食材’进行‘煎炒烹炸’,最后做成各种美味的‘菜肴’。”

  在一派数控的车间里,记者看到一条全自动生产线,5台6关节机器人伺候着10台数控机床。项目负责人杨坚说:“一派数控开发的活塞自动化生产线,最快可在15秒内自动完成上下料及加工,其精度和效率均达到国际先进水平。”

  “我们每年在研发新产品和新技术方面的投入,要占到总体营收的约12%。”一派数控董事长朱更红告诉记者,“智能制造是个庞大的概念,我们还有很多很多工作要做。”

  眼观六路耳听八方

  无人车变成“快递哥”

  快递上门,送货的不是快递小哥,而是一台外形“萌萌哒”的无人车,这样的场景在长沙科技新城附近已不是什么新鲜事了。

  小巧而紧凑的车身,两只闪亮的“大眼睛”,“肚子”装满了黑科技,这些无人车的名字叫“超影”。它们的“母亲”是长沙行深智能科技有限公司(以下简称“行深智能”)。

  自动驾驶核心技术是行深智能的“王牌”。这家成立于2017年的高科技企业,技术人员来自在国内率先开展自动驾驶车辆研究、已有30余年研发经验和技术积累的高校科研团队。早在2011年,这支团队就首次完成了从长沙到武汉286公里的高速全程无人驾驶实验,创造了当时我国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的纪录。

  “‘超影’马上要推出第四代了。”行深智能首席运营官李睿告诉记者,这批最新产品的最大特点在于关键传感器和设备均为行深智能自主研发,“传感器的配置和布局根据客户的反馈进行了优化,安全性和稳定性更高。”

  如今无人车的产品不少,但大部分依赖卫星导航定位系统,容易受到天气影响,在室内运行更是局限颇多。行深智能利用多类传感器进行融合感知定位,极大提升无人车运行的稳定性。

  麻雀虽小,五脏俱全。一台“超影”无人车上就布局了6个感知设备和1个智能驾驶计算平台。其中,感知塔、目标识别相机、立体视觉系统和智能驾驶计算平台都是行深智能自主研发的产品。

  在调试车间里,记者看到了“长”在“超影”头顶的感知塔。“感知塔大致分为三个部分。”李睿指着感知塔说,最上方的是激光雷达,主要负责获取距离、方位、高度等参数;中间的“黑匣子”里有4个摄像头,名为高清水平环视系统,主要获取外部物体的姿态和形状信息,“就像长了一双能够看360度的眼睛,从各个角度进行捕捉。”

  李睿告诉记者,这两个设备的关键之处在于保持精准的同步,“激光和图像相辅相成,做到时间与空间的一致,这样才能准确地判断行驶路径。”

  感知塔的最下方是一个可自动伸缩的装置。当车辆需要运输或者“下班”了,就能把感知塔缩进车体,一来能够保护设备,二来可以避免雨水、尘土的干扰。

  除了视觉系统,车辆还配有毫米波雷达、超声波雷达,这些设备能够准确判断车辆行驶过程中突然出现的物体,“哪怕是突然滚出来一个小皮球,车辆也能及时停下。”李睿说。

  智能驾驶计算平台是“超影”的“大脑”,也被行深智能称为“智驾脑”。这台A4纸大小的设备拥有超强的计算能力,并且能在-40℃至70℃的环境下正常工作。

  目前,行深智能的无人车已经被京东和中国邮政所采纳,北京、长沙、呼和浩特、雄安、德清等地都能看到它们的身影。

  本月,在北京举行的世界机器人大会上,行深智能将正式发布中型厂区物流无人车。李睿介绍,相比“超影”,这种适用于大型厂区的无人车,在车辆载重、最大速度、最大爬坡、续航里程等方面都有所加强。“我们已经在国内一家大型工厂里进行了试运行,效果非常好。”

  给机器装上眼睛

  定位误差比一根头发还细

  你有算过每天会看多少次手机吗?权威机构统计,如今手机不离身的都市人群,每天看手机的次数多达110次。

  不过,每当你看手机的时候,是否想过一个问题:手机屏幕玻璃上的颜色是怎么印上去的?

  如果告诉你这些玻璃上的色块,是由无数根比头发丝还细的“线”组成,你会不会很吃惊?

  在长沙雨花区,就有三家公司为这种丝印技术提供智能化和自动化的解决方案,分别是湖南安冠智能科技有限公司(以下简称“安冠智能”)、湖南微视力机器人技术有限公司(以下简称“微视力”)、湖南汉迪机器人技术有限公司(以下简称“汉迪机器人”),它们是湖南三兴精密工业股份有限公司(以下简称“三兴精密”)的三家全资子公司。

  龙生九子,各有不同。如果把这套丝印全自动设备比喻成一个人,微视力就像眼睛,主攻人工智能视觉处理;汉迪机器人是四肢,以机器手等设备实现自动化;安冠智能负责提供其他硬件支持,组成骨骼肌肉。

  “大家都知道玻璃有多光滑,要在上面均匀着色,而且保持一致性,难度可想而知。”三兴精密研发负责人廖烨拿起手机,指着屏幕周围的边框说,“如果这些地方没有颜色,里面的元器件都会漏出来,很不美观。”

  所有颜色里,白色是难度最高的,要反复10次印刷才能完成。玻璃经过激光切割、打磨,有的曲面屏还要热弯,然后进入印刷阶段。

  这种印刷不是传统的油墨印刷,而是要经过一种特殊处理。实现这一变化的过程,最关键的是精准。

  “玻璃上了传送带后,机器手抓取,放到一个转盘上,首先是初步校准,然后进入精密校准。”廖烨说,精密校准就是要准确地让模具找到玻璃位置,这一步骤他们通过视觉定位来实现。

  “以图像为基础,设备自动校准方位,不能出现一点偏差,精度可以达到±0.015毫米,大约是头发丝的十分之一。”廖烨说,这样才能保证每一块玻璃的着色都一致。

  如此高度智能化的定位系统,让原本依靠人工的操作被淘汰,其定位准确率从70%提高到90%以上。

  上完色后,还要进行检测,这道工序也由机器自动完成,以图像对比的方式,通过成千上万个点,对玻璃的品质进行测试。

  让廖烨引以为傲的是,这种自动检测设备,此前长期依赖国外进口,一套设备就要六七万元。由于每次印刷完都需要检测,所以一条生产线在检测上的成本就要花费数十万元。“2016年我们成立了微视力,2017年就用上了自主研发的检测设备,成本大幅降低,而且准确率在90%以上。”

  从进行初步校准到完成检测,一块玻璃的印刷只需2秒到3秒就能完成,算上烘烤的时间,这套智能装备最高的生产效率达到每小时1600片至2000片,人力可节省约七成。

  自2014年首套设备诞生以来,短短5年时间,三兴精密在3C盖板玻璃自动化、智能制造丝印成套设备细分行业的国内市场占有率位居第一,合作客户包括蓝思科技、伯恩、欧菲光等龙头企业。数以万计的手机玻璃通过这些智能装备,安装在了苹果、三星、华为等著名品牌手机上,三兴精密的营收近年来保持了每年翻一番的惊人增长速度。


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