本報記者 樊三彩
自 2015 年起，中央發布多項政策，支持機器人產業發展，推動“中國智造”。工信部陸續出臺《機器人產業發展規劃（2016-2020年）》等政策，著力推動機器人產業健康可持續發展，積極打造面向全球的機器人技術和產業生態體系。2021年，工信部、國家發改委等15個部門聯合發布《“十四五”機器人產業發展規劃》，推動我國機器人產業在“十四五”時期邁向中高端水平。“十四五”規劃將全面提升中國制造業發展質量和水平作為重大戰略部署，著力構建“工業互聯網+智能制造”產業生態。
機器人作為智能工廠的重要組成部分，已經在很多先進鋼企發揮效用。在3月20日—22日召開的2023年鋼鐵行業智能制造聯盟年會暨第二屆鋼鐵行業數字化解決方案交流會上，來自鋼鐵企業及高校的機器人相關負責人圍繞機器人應用話題深入討論、分享觀點。
機器人正成為鋼企不可或缺的智慧發動機
“在中國寶武邁向全球一流偉大企業的征途中，信息高科技是不可或缺的智慧發動機。其中，打造萬臺寶羅就是重點舉措之一。”寶信機器人研究所所長章海波介紹，當前，中國寶武鋼鐵業的機器人密度仍有較大提升空間。中國寶武將著力實現現場操作的無人化、少人化，提高本質安全水平，提升勞動效率，促進崗位變革。
章海波重點介紹了四足機器人在鋼鐵行業落地的新思路。相比于傳統巡檢機器人（輪式和履帶式），四足機器人落腳點離散，可以適應樓梯、臺階、斜坡、山地等不同地形，同時，搭載 GPS（全球定位系統）、機械臂、激光雷達等各種儀器檢測設備，可以完成一系列工作（智慧建造、測搜救、安保巡邏等），為石油化工、電力、鐵路、礦產采集提供巡檢勘探、物資運輸等工作和服務。它的創新性體現在整機IP68防護，適用于室內外全天候全場景，配有多組深度相機、高算力AI（人工智能）芯片、大扭矩關節，因而壽命更長、成本更低、生產工藝簡化、散熱更佳。
“在鋼鐵行業推廣可以集中體現在產線巡檢、檢化驗送樣等工序。”章海波進一步闡釋道，一方面，利用自主巡航的四足機器狗攜帶的環境信息采集傳感器攝像機等進行機組關鍵設備、環境參數的分析與采集，實現產線巡檢；另一方面，利用四足機器狗具有的一定的負重性能、規劃路線自主導航的自主行動能力，能夠實現機組取樣的及時送檢。
“高爐爐前智能化作業控制系統是基于寶羅3D機器人服務衍生而來的爐前智能化生產解決方案。”寶信軟件機器人事業部總經理俞鳴重點介紹了高爐爐前智能化作業控制系統發揮的作用。他表示，該套控制系統集開口、堵口、加泥、換釬、測溫取樣等爐前原有作業內容為一體，通過寶羅云平臺數據上傳、云邊協同、模型分析、遠程運維等，使爐前工作實現標準化、簡單化、規范化，改善作業環境，降低作業強度。
以遙控開堵口為例，開口機、泥炮為高爐爐前的基礎設備，在對其進行加裝編碼器等必要性改造升級的基礎上，增加PLC（可編程邏輯控制器）控制系統、液壓電磁閥站、無線遙控器收發系統，可實現操作人員手持無線遙控器開堵口作業，增強了開堵口的操作性及安全性。在此基礎上，基于爐前專家開堵口控制系統，另增加遠程視頻監測裝置、鐵口激光標識裝置、開堵口過程信息反饋系統、故障診斷報警系統等，便可實現在遠程集控室進行智能一鍵開堵口作業，一鍵預鉆、二次打泥等作業內容。
“基于中國寶武工業互聯網平臺，將機器人與信息技術深度融合，實現寶羅員工互聯互通，從而使寶羅員工不斷進行深度學習，適應更多樣的生產環境。”俞鳴表示。
金恒科技的中厚板精整取樣機器人系統在業內也具有一定影響力。該系統包含視覺動態識別定位子系統、機器人取樣子系統、自動切割子系統、桁架庫子系統。“機器人取樣系統中的樣條拾取機器人系統采用高負載型號機器人，用于在視覺系統識別出的樣條位置信息的引導下，利用機器人手爪端的電磁鐵吸起樣條，并把樣條平穩擺放至樣條存儲工位，等待后續動作的進行。”金恒科技智能裝備主任翟偉介紹，通過應用中厚板精整取樣機器人系統，取得了降低人員勞動強度、減少取樣錯誤概率、提高板材精整工序作業效率等效果。
基于機器視覺的智能化系統
成為鋼企效率提升“好幫手”
機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷，在智能化系統中往往承擔著數據獲取的基礎職能。北科大工程研究院信息技術所所長王曉晨（報告題目為《基于機器視覺的表面質量檢測與熱軋運行非對稱測控系統》）、河鋼工業技術服務有限公司（下稱河鋼工業技術）智能裝備室主任武智猛（報告題目為《機器視覺在冷軋帶鋼端面缺陷及表面清潔度在線檢測技術的研發與應用》）分享的智能化系統均基于機器視覺功能。
“由于存在產線多、表檢設備分散，判定人為依賴性大，機器資源過剩等問題，讓基于5G+AI的多產線表檢集控與自動判定產生了巨大的市場需求。”王曉晨介紹，“北科工研團隊構建的5G+AI表檢集控系統，將生產流程上的多套表檢數據通過5G網絡傳輸，在邊緣處理中心進行AI缺陷識別，并在云端實現模型的迭代訓練，在此基礎上建立多工序一體化表面質量的判定、分析與異常追溯。通過在某鋼企應用該系統，表檢質檢崗位從18個減少至4個，維護人員工作量減少50%，服務器部署減少了75%，實現上下游協同的數字化質量管控。”
同時，王曉晨介紹了基于機器視覺的熱軋運行非對稱檢測與自動糾偏控制系統。該系統通過在熱軋產線粗軋機前后安裝鐮刀彎、翹扣頭視覺檢測設備，以及在精軋機架間安裝帶鋼跑偏視覺檢測設備，實現帶鋼運行過程中心線非對稱的自動監測。“在此基礎上，通過完善金屬非對稱彈塑性變形理論，實現全線自動調平、糾偏控制，可替代60%~80%以上的人工操作，顯著降低堆鋼、甩尾出現頻次，并有效改善鐮刀彎、塔形缺陷，提高楔形缺陷命中精度，將操作人員從繁重、重復、緊張的調平工作中解放出來，轉化為對生產要素的全局把控與優化。”他說。
武智猛在分享對冷軋帶鋼端面缺陷的檢測時表示，冷硬鋼卷的邊部質量，不但影響冷軋各工序生產的穩定性與作業效率，還影響了產品的最終質量。對于絕大部分鋼鐵企業，冷軋入口來料鋼卷的標簽識別與端面缺陷檢測是靠人工檢查確認。檢測過程中，操作人員存在墜落、物體打擊等安全隱患；人工檢測有主觀判斷的因素，存在誤判或漏檢的情況，對產線穩定運行造成影響。
武智猛表示，為解決此問題，河鋼工業技術通過利用OCR（光學字符識別）技術、3D結構光技術、機器視覺引導路徑規劃和深度學習算法等技術，實現了窄空間、大角度的鋼卷內圈標簽識別、鋼卷端面高精度三維重建與識別判定、不同卷徑鋼卷端面掃描路徑的自動規劃、缺陷類別的自學習自判定等功能。
“本項目成功應用于河鋼唐鋼鍍鋅線，利用激光構建主動光源，由2臺機器人同時搭載線結構光與相機進行圓周掃描，根據掃描結果進行端面3D重建，并根據重建結果完成端面缺陷的檢測，有效提高了缺陷識別率。”武智猛說道。
《中國冶金報》（2023年03月28日 03版三版）
