长三角企业数字化创新标杆案例分享 | 南京宝色——基于TSN和人工智能图像识别技术的特种金属高端装备智能焊接系统开发及产业化应用
作者:    浏览:    发布时间:2022-03-15

长三角企业数字化创新标杆案例本期分享《南京宝色——基于TSN和人工智能图像识别技术的特种金属高端装备智能焊接系统开发及产业化应用》。

项目研究背景

为深入贯彻落实南京市委“1号文”精神,不断推动创新成果转化,支持未来网络与实体经济深度融合,构建自主可控的工业互联网体系,由未来网络产业公司牵头开展了工业互联网试点(示范)项目的建设工作,围绕未来网络核心技术应用,通过试点先行、示范引领,总结推广可复制的经验做法,推进工业互联网发展。

标杆案例——南京宝色股份公司

南京宝色股份公司是专业从事钛、锆、镍、高级不锈钢等特材压力容器和管道管件研发、设计、制造、安装的高新技术企业,是国内首个特材非标装备制造上市公司。

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企业现状及痛点需求

多品种、小批量、定制化的生产模式下,宝色股份缺乏成熟的离散型智能制造案例,企业迫切需要加快生产制造数字化、网络化、智能化建设。

随着企业的发展,业务量的持续增加,传统的手工焊接、人工进行质量检测已经无法满足业务的需求,并且存在着手工焊接质量不稳定、无法实现质量可追溯的问题。

工厂环境现有的产线网络满足不了视频业务对高带宽、低丢包、低延时的数据传输要求,需要加快企业内部网络升级改造。

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解决方案

针对宝色股份业务的实际需求,公司制定了高端装备智能焊接系统的解决方案,该方案以基于时间敏感网络(TSN)和人工智能图像识别技术为基础,通过收集焊接工艺相关数据、焊接过程及结果等数据,建立从焊接工艺专家推理——焊接任务排产——实时焊接参数图像采集——焊接大数据人工智能算法处理分析——机器自学习的完整环节的闭环数据关联及分析模型。本次项目实施的主要内容如下:

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产线网络改造:采用TSN交换机替换传统以太网交换机,通过TSN交换机的纳秒级的时间同步精度,以及基于业务需求的精确调度技术,实现熔池视觉图像数据、工艺参数、控制数据等多种数据的共网、有序、确定性的转发,为人工智能视觉识别及控制提供可靠的网络基础。

基于人工智能图像识别技术的焊接数字化系统平台的开发:针对焊接过程接缝轨迹、坡口间隙、钝边、角度等几何尺寸的变化以及高温液态熔池视觉图像,开发人工智能高速在线机器视觉感知技术,包括接缝坡口视觉感知和熔池近红外感知装置和软件处理技术,获得焊前接缝视觉图像和焊接过程熔池视觉图像,提出几何边界、视觉图像灰度、清晰度、浮渣等质量特征参数及其提取方法。

在边缘层构建基于TSN技术的精准、实时、高效的数据采集体系,建立海洋工程装备及船舰用钛合金关键部件接缝熔池视觉图像、工艺参数、图像特征参数、焊接质量之间的关系模型及其支撑数据库,开发专用的计算机图像处理系统,建设包括存储、集成、访问、分析、管理功能的使能平台,实现视觉跟踪、机器人规划、参数在线感知等的自适应,完成海洋工程装备及船舰用钛合金关键部件焊接过程的智能控制,构建结构合理、技术先进、开放兼容、安全可靠的焊接数字化系统平台。

项目成效

随着项目的实施推进,换热器管头自动焊接工艺技术研发成功,稳定了焊接质量,降低了对焊工技能水平的要求,减轻了劳动强度。

钛的深熔焊接新工艺研发成功,焊接速度提高260%,焊接成本下降30%。

此外,公司研发的数字化焊接系统平台提高了焊接工序的透明化程度,使焊接质量具备可追溯性,生产流程更为顺畅、高效;全面提高了焊接设备的自动化和智能化水平,使人机交互更友好,设备的安全性能更高。

本项目的成功实施,为离散型制造企业引入智能制造模式提供经验总结,公司将持续以数字化创新助力vnsc威尼斯城官方网站国更多工业企业转型升级。


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