智能制造及卫浴机器人系列 | 广东非凡卫浴整厂智能化建设

落地单位

广东非凡实业有限公司（广东省潮州市）

实施周期

2019 年项目开始，历时一年，2020 年正式投产

项目背景

广东非凡实业有限公司是非凡企业集团的直属企业，前身潮州市非凡工艺陶瓷厂 , 企业创办于 1995 年，现有 196 人的研发团队，占地 10000 平方米，设备完善的独立研发中心。现已经形成60000 平方米现代化陶瓷车间，40000 平方米配套加工车间，50000 平方米仓储物流场地，成为运营面积达 150000 平米的现代化卫浴产品供应商。该项目主要为非凡实业新工厂年产 180 万件卫生器具项目，面对日益严峻的用工条件及质量要求，决定将新工厂建造为智能制造工厂，采用大量自动化设备与智能系统，减少对人体污染大的工种并用机器人替代，优化工艺及减少作业人员。

项目简介

包含工厂4层楼的设备施工，设备占地面积约 4.1万平方米，总功率 1300kw；
设计产能：连体马桶产能 2300 件 / 天；分体马桶产能 3290 件 / 天；
实现年产量180 万件产能；应用自动化高压成型线 4 条；
六轴工业工业机器人约 20 台，多层自动化输送线约 3000 米，1 条150 米隧道窑，一条60 立方梭式窑，1 套信息化管控系统（MES）；
依靠自动化流程标准化。
一楼高压车间主要是为了实现釉白坯的预烧、装窑、卸窑工序自动化，涉及自动化内容为穿层提升机输送、多工位辊棒白坯预烧、往复式提升机输送、白坯人工吹尘、人工装窑、人工卸窑及工装板自动返板。
三楼干修改洗系统实现湿坯干燥、机改洗及其他工序自动化输送，设计自动化内容为多楼层穿层提升机输送、倍速链输送、多工位辊棒输送干燥、往复式提升机输送、辊棒人工改洗、倍速链青坯储存、人工刮底及水箱盖、多楼层穿层输送、机器人打磨工作站等。
三楼喷釉系统实现了连体、分体产品的自动喷釉功能，将系统设计为四套一拖四“四单元工作站” 的方式以提高效率及质量，涉及工序顺序有定位、吹灰、上水、自动管道釉、布水口、复检、基础釉、自动擦底、下料等。
四、五楼成型车间实现了立浇线注浆产品的干燥、交坯及湿坯的自动化输送，涉及自动化内容为扫码信息获取、辅助交坯、倍速链输送、多楼层穿层输送等。该项目于 2020 年投产，工艺参数实现稳定可控，依靠自动化流程标准化；劳动强度大及污染重的工作基本上被自动化设备取代，工厂作业人数从原来的 1600 人减少至 400 人。工人和高粉尘、高温工作环境分离，降低职业病风险。

项目创新点

创新点1

精确抛磨抢庄牛牛官网控制的机器人修坯技术针对生坯打磨曲面几何物理特征包括内腔曲面、外腔弧面以及外平面等与抛磨轨迹之间的匹配和优化等问题，建立抛磨力、抛磨轨迹、磨料、磨头形状与生坯高质量表面生成机理对应的量化数学和指标关系；
基于3D视觉的抢庄牛牛官网重构识别技术，提出对点云数据进行抢庄牛牛官网拼接的精确配准算法，进行高效精确的抢庄牛牛官网特征建模；
基于抢庄牛牛官网重构模型的几何特征和工艺数据库，提出融合修磨工艺库实现陶瓷曲面的最优无碰撞光滑抛磨轨迹规划方法；
提出一种基于机器人控制解耦的主动抢庄牛牛官网装置，基于主动抢庄牛牛官网装置的模糊控制策略，构建机器人运动位置及抢庄牛牛官网装置的力位混合柔顺控制模型；
提出力位混合柔顺控制的机器人修坯抛磨精确力控技术；
以产品抛磨质量作为目标，建立具体产品和生产条件的补偿策略、专用工具库、专用工艺库；
最终实现卫浴陶瓷复杂曲面机器人高效打磨与高质量表面生成。

创新点2

自教导式的机器人自学习施釉技术研究面向多品种卫浴陶瓷产品的多因素耦合下的施釉工艺理论与质量评价体系，基于强化学习的施釉工艺规则进化及自动匹配技术，构建施釉工艺及工况自适应工艺库；
结合喷枪的施釉模型、施釉距离、施釉扇型幅度、施釉厚度、施釉叠影区以及釉料附着率，提出融合施釉工艺的最优施釉轨迹规划和生成技术，保证被喷表面施釉一致性；
提出质量流量计、精密螺杆泵及釉料检测一体化的釉料闭环控制技术，来保证机器人整个施釉过程中釉料的压力和流量符合轨迹施釉工艺要求，确保机器人轨迹规划有效性；
提出自平衡无动力关节臂快速示教技术，突破传统机器人示教和离线编程模式，通过工人直接手持无动力关节臂对工件进行施釉学习，根据施釉工艺和参数进行自主学习优化并自动生成机器人程序，实现机器人喷釉系统快速转产，大幅提升生产效率；
开发机器人单柜系统、基于单柜系统的多工位喷釉系统、流水线式机器人施釉系统以及多种机器人施釉系统，解决不同企业不同生产工艺多样性要求，有利于示范推广。

创新点3

基于人工智能的质量智能在线检测及分级分拣技术基于专家知识经验，实现卫浴陶瓷产品缺陷的特征描述与分类分级，根据分类分级结果，构建产品缺陷图像库，并开发缺陷图像打标工具；
基于几何光学和工程光学知识，突破适应不用卫浴陶瓷产品的复杂立体曲面成像理论，以此为基础提出产品外表面多视点成像系统中光源光路和相机布局优化方法和产品内表面的机器人自动优化成像方法，形成多视点多光源优化成像技术；
基于机器视觉和目标检测深度神经网络，提出具有缺陷特征自主学习和泛化能力的缺陷在线检测算法，实现对卫浴陶瓷缺陷的实时在线检测；
基于端到端深度卷积神经网络，提出产品质量智能分级技术；
开发在线质量检测系统平台，集成高速图像采集系统以及多视点多光源优化成像、产品缺陷自学习与缺陷检测、产品质量智能分级等功能，实现对卫浴陶瓷产品缺陷在线检测与高效分级分拣，极大提高卫浴陶瓷制造的智能化水平。

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