“編程兩小時，焊接五分鐘?！薄痪湫袠I(yè)俗語道破了傳統(tǒng)焊接機(jī)器人的核心痛點(diǎn)。

在傳統(tǒng)模式下，機(jī)器人焊接依賴人工示教點(diǎn)位與程序編寫，一旦工件裝夾偏移、存在裝配誤差或類型變更，就必須重新示教編程，過程復(fù)雜且耗時，嚴(yán)重制約生產(chǎn)效率。

而智能焊接機(jī)器人的出現(xiàn)成為破解行業(yè)困境的關(guān)鍵。相較于傳統(tǒng)焊接機(jī)器人，智能焊接機(jī)器人通過集成先進(jìn)感知、決策與控制技術(shù)，能夠從根本上打破對人工干預(yù)的過度依賴，提高生產(chǎn)效率、減少人為誤差、應(yīng)對勞動力短缺、提升焊接質(zhì)量和一致性等。

從具體場景來看，智能焊接機(jī)器人不僅可以解決鋼結(jié)構(gòu)、船舶、金屬加工等非標(biāo)場景焊接難點(diǎn)，隨著制造業(yè)向更高水平的數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，還將在汽車制造、航空航天、重型機(jī)械等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

值得注意的是，在智能焊接機(jī)器人實(shí)現(xiàn)“智能化”的諸多技術(shù)中，3D視覺技術(shù)無疑扮演著核心角色，堪稱機(jī)器人的“智慧之眼”與“決策中樞”。高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)也顯示，機(jī)器人本體和視覺/激光跟蹤系統(tǒng)在焊接機(jī)器人中成本比重較大的兩個部分，2023年合計占比超過60%。

機(jī)器人+3D視覺

焊接機(jī)器人通往智能的必經(jīng)之路

從技術(shù)發(fā)展歷程來看，焊接機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了兩次技術(shù)迭代，分別為焊接機(jī)器人裝上“大腦”和“眼睛”。

第一次迭代，由示教型焊接機(jī)器人向離線編程焊接機(jī)器人進(jìn)步，為焊接機(jī)器人裝上了“大腦”，用于自主描述焊縫并生成焊接指令，而非人工識別焊縫親自操作機(jī)器人焊接，但離線編程的問題在于需要對每個工件重復(fù)編程，效率低。

第二次迭代，是由離線編程焊接機(jī)器人升級至免示教智能焊接，免示教焊接機(jī)器人是通過機(jī)器視覺和路徑規(guī)劃控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焊接路徑的自動識別和規(guī)劃，無需人工操作引導(dǎo)，適用于小批量、非標(biāo)工件的焊接，有望解決當(dāng)前焊接非標(biāo)化困境。

某種程度來看，模型作為“大腦”，3D視覺作為“眼睛”，二者作為智能焊接的核心，缺一不可。

焊接機(jī)器人在面對復(fù)雜工件和高精度焊接任務(wù)時，時常面臨焊縫識別難、焊接一致性差、實(shí)時適應(yīng)性不足等痛點(diǎn)。而3D視覺的引入，能夠使焊接機(jī)器人真正具備“智能”屬性。

在焊接作業(yè)中，工件的裝配誤差、熱變形等因素會導(dǎo)致焊縫位置不斷變化，傳統(tǒng)示教型機(jī)器人難以適應(yīng)。而3D覺系統(tǒng)通過結(jié)構(gòu)光或激光傳感技術(shù)，能實(shí)時捕捉焊縫的三維特征，實(shí)現(xiàn)亞毫米級的精準(zhǔn)定位。

焊接場景還往往伴隨著強(qiáng)弧光、高反光、高溫?zé)焿m等極端條件，普通視覺設(shè)備難以穩(wěn)定成像。而焊接機(jī)器人通過搭載3D視覺，能夠解決反光敏感、易受弧光干擾等問題，以便在惡劣環(huán)境下也能輸出清晰穩(wěn)定的圖像數(shù)據(jù)。

當(dāng)前，船舶、建筑、路橋等制造業(yè)正從大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)向小批量定制化轉(zhuǎn)型，焊接工件的種類繁多、形狀各異，傳統(tǒng)機(jī)器人需要反復(fù)示教編程，換產(chǎn)效率極低。焊接機(jī)器人通過“3D視覺+模型導(dǎo)入”或“純視覺驅(qū)動”等方式，可實(shí)現(xiàn)工件的自動識別與路徑規(guī)劃，無需人工干預(yù)即可快速適應(yīng)不同工件的焊接需求。

除此之外，焊接的質(zhì)量檢測、數(shù)據(jù)追溯等環(huán)節(jié)也需要3D視覺的參與。例如，在焊接完成后，視覺系統(tǒng)可自動檢測焊縫的平整度、尺寸偏差等指標(biāo)，及時發(fā)現(xiàn)氣孔、未熔合等缺陷，形成“定位-焊接-檢測”的全流程質(zhì)量控制閉環(huán)。

智能焊接機(jī)器人

機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的“淘金池”

搭載3D視覺的焊接機(jī)器人，不僅提高了機(jī)器人焊接的精度和效率，還降低了對工件特征和編程的要求，為機(jī)器人進(jìn)軍更多焊接場景開創(chuàng)新的可能。

為此，國內(nèi)機(jī)器視覺企業(yè)紛紛涌入焊接領(lǐng)域進(jìn)行布局，業(yè)務(wù)涵蓋從核心傳感器到完整解決方案的全產(chǎn)業(yè)鏈。

據(jù)高工機(jī)器人不完全統(tǒng)計，知象光電、如本科技、明圖智能、偉景智能、新維焊接、匯萃智能、?？乒怆姟⒅緜鞲?、中集飛秒、昇視唯盛、敏越科技、?？禉C(jī)器人、梅卡曼德、視比特機(jī)器人等企業(yè)均已涉足，且部分廠商的相關(guān)產(chǎn)品已與多個焊接機(jī)器人品牌成功配套。

如本科技以創(chuàng)新的“一機(jī)多?！奔夹g(shù)打破傳統(tǒng)相機(jī)的功能局限，其RVC-M2600相機(jī)集成面陣結(jié)構(gòu)光、擺動線掃、固定線掃三種成像模式，一臺設(shè)備即可覆蓋焊接全流程。目前，該產(chǎn)品已在船舶制造、車輛制造等領(lǐng)域成功落地。

偉景智能的星光眼系列智能焊接專用3D相機(jī)以“動靜態(tài)一體”為核心優(yōu)勢，靜態(tài)模式可完成工件掃描、焊縫提取與路徑規(guī)劃，動態(tài)模式實(shí)現(xiàn)實(shí)時跟蹤，焊接后還能進(jìn)行質(zhì)量檢測。目前，星光眼已廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、造船、橋梁等領(lǐng)域，還在新能源汽車電池焊接、飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片精密焊接等高端場景展現(xiàn)出潛力。

今年5月，知芯傳感對外宣布自主研發(fā)的藍(lán)光M050系列小型化產(chǎn)品已成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)知芯傳感介紹，這是一款專為焊接導(dǎo)航應(yīng)用打造的高精度掃描模組，憑借體積更小、精度更高、抗干擾能力更強(qiáng)等優(yōu)勢，能夠適應(yīng)更多復(fù)雜、狹小的焊接場景，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、軌道交通等多個領(lǐng)域。

此外，明圖智能、新維焊接等企業(yè)也各有側(cè)重。比如，明圖智能的弧焊跟蹤激光傳感器系列覆蓋多種坡口形式，其中MP系列為免示教應(yīng)用提供定制化方案；新維焊接聚焦極端空間焊接需求，推出的Nano系列內(nèi)窺式焊接視覺相機(jī)，攝像頭頭部直徑僅4.8mm、長16mm，是一款小體積的激光主動照明焊接相機(jī)。

集成化、智能化、小型化

3D視覺逐一攻破機(jī)器人焊接痛點(diǎn)

結(jié)合以上各家機(jī)器視覺企業(yè)推出的產(chǎn)品特點(diǎn)來看，呈現(xiàn)出功能集成化、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)化、智能化與小型化并行的鮮明趨勢，且這些趨勢直指焊接機(jī)器人面臨的核心痛點(diǎn)。

從功能集成化趨勢來看，單一設(shè)備逐漸承擔(dān)多工序任務(wù)，解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備冗余、成本高昂的問題。比如，如本科技RVC-M2600的“一機(jī)三?！痹O(shè)計，省去了傳統(tǒng)方案中粗定位相機(jī)、跟蹤相機(jī)等多設(shè)備的部署，解決了焊接系統(tǒng)開發(fā)成本高、維護(hù)難度大等難題。再比如偉景智能的星光眼，以動靜態(tài)一體的強(qiáng)大功能，全面覆蓋焊接全流程，避免了焊接過程中設(shè)備切換的時間損耗。

環(huán)境適應(yīng)能力的突破，有效解決了焊接場景中的強(qiáng)干擾問題。偉景智能的星光眼、如本科技的RVC-M2600等產(chǎn)品通過光學(xué)設(shè)計與算法優(yōu)化，將抗環(huán)境光能力提升至48萬-60萬Lux，有效解決了弧光、日光干擾導(dǎo)致的成像失效問題；針對高反光工件，明圖智能RP系列采用獨(dú)家專利技術(shù)，可有效消除鏡面反光，確保焊縫特征提取準(zhǔn)確。

智能化水平提升是解決柔性生產(chǎn)痛點(diǎn)的關(guān)鍵。據(jù)高工機(jī)器人了解，近期知象光電全新開發(fā)出一套由3D視覺和人工智能驅(qū)動的機(jī)器人焊接系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過3D視覺對現(xiàn)實(shí)場景進(jìn)行三維掃描和建模，繼而實(shí)現(xiàn)焊縫識別、路徑規(guī)劃、虛擬仿真及數(shù)字孿生焊接。整個流程無需依賴圖紙，也無需大量人工調(diào)整，徹底革新了傳統(tǒng)的機(jī)器人焊接模式，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的智能、小巧、快速與靈活。

小型化設(shè)計則拓展了焊接機(jī)器人的應(yīng)用邊界。比如新維焊接推出的Nano系列內(nèi)窺鏡式焊接視覺相機(jī)，就是專門為窄間隙焊接或其他空間特別狹窄而研發(fā)的創(chuàng)新產(chǎn)品；知芯傳感的藍(lán)光M050系列小型化產(chǎn)品體積較上一代產(chǎn)品縮小50%，更易于集成到各種焊接設(shè)備中，滿足狹小空間作業(yè)需求；偉景智能的星光眼90瞳距相機(jī)重量僅為900g左右，適應(yīng)輕量化機(jī)械臂安裝長度<12cm，適用于狹小空間的焊接場景。

總體而言，國內(nèi)機(jī)器視覺企業(yè)正通過不斷地對產(chǎn)品創(chuàng)新，并逐一破解焊接機(jī)器人的痛點(diǎn)，通過功能集成降低成本與維護(hù)難度，通過強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力保障復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性，通過智能化提升柔性生產(chǎn)水平，通過小型化拓展應(yīng)用場景。

8月27日，由高工機(jī)器人、高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII），蘊(yùn)碩物聯(lián)協(xié)辦，以“焊啟智能新局，應(yīng)用領(lǐng)航變革”為主題的2025（第四屆）高工焊接機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用峰會將在上海新華聯(lián)索菲特大酒店隆重舉辦。

屆時，知象光電、如本科技、明圖智能、偉景智能、新維焊接等多家機(jī)器視覺企業(yè)將攜創(chuàng)新產(chǎn)品重磅亮相，與100+上下游企業(yè)，500+產(chǎn)業(yè)鏈嘉賓將出席會議，共同探討機(jī)器視覺在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用。

注：本篇文章主要圍繞3D視覺在焊接機(jī)器人的應(yīng)用展開，后續(xù)高工機(jī)器人將持續(xù)發(fā)布協(xié)作焊接機(jī)器人在船舶行業(yè)的應(yīng)用、焊接機(jī)器人在重工行業(yè)的應(yīng)用等系列專題文章，敬請關(guān)注。