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专题 | 大界智能建造解决方案及实例解析

来源:大界发布时间:2021-08-14
作为中国领先的智能建造方案提供商,大界基于对建筑工艺的数据沉淀,已积累了涵盖金属、木材、水泥、复合材料、高分子增材等多种材料的增减材制造近几十种自动化生产工艺,利用机器人技术提升了工厂的加工效率和产品质量,为客户提供高效优质的自动化生产解决方案。



在规模化定制的建筑领域,设计深化到建造这一过程并非由数据驱动,建筑设计的数据信息仍未实现与建造端生产工具的联通,工厂仍然大量依靠二维图纸进行生产加工,无法实现建造的自动化。行业亟需一款通用的连接建筑模型数据从设计到生产的工业软件,通过数字化的模拟、仿真、优化,实现包含先进工业机器人在内的自动化设备进行规模化生产。如果没有好的工业软件作为基石,建筑的智能建造将十分有限。





建筑机器人工业软件-Robim



1.简介


大界认为一款成熟应用于建筑领域的工业软件,必须具备强大的软件架构,能够准确处理大量的设计数据和发送复杂多样的生产指令,在关键工艺流程和工业技术上有长期的研发积累,并能够与产业链上下游进行有机协同。目前市面上的工业软件,虽然针对建筑这个新兴市场做了相应的研发工作,但在功能和工艺上仍存在缺陷,如RoboDK无法对接建筑设计端的数据,学习门槛较高;Robot Studio和KUKA|prc分别仅支持ABB、KUKA品牌机器人,通用性不高,机器人间的兼容性差;HAL虽然支持多款品牌机器臂,但其代码量大、操作繁琐复杂,执行效率低;国内其他类似软件,依托于国外设计软件的平台,目前仍处于科研探索阶段,工业化程度不足。


Robim界面


大界自主开发的建筑机器人工业软件Robim,是一款基于云平台技术的新型工业化软件,具备可视化的图形界面,操作简单,用户无需掌握任何编程语言和建模技术就能对建筑数据进行有效的读取、分析、拆解和更新,并自动匹配合适的生产工艺,联通智能的机器人设备,完成机器生产的全局模拟、仿真和优化。大界希望可以将Robim打造成建筑智能化设备的Windows系统,通过先进的软件技术去推动工业机器人在建筑领域更好地应用和覆盖。


2.优势



  • 先进的云平台技术

通过云平台技术,在Robim网页端直接获得设计深化、自动拆单、造价分析等服务;在Robim后台将生产策略和数据直接对接工厂,指导自动化生产,并对工厂自动化设备进行实时、在线的管理和升级。


  • 强大的几何算法

可依据特定的机器设备的加工工艺和生产限制,对构件的几何数据进行动态的评估、修正和优化,确保其准确合理地转化为适合工业化建造技术的可生产型模型,机器人自动适应构件几何生成加工路径,节约人工加工编程时间。


  • 图形化编程

简单友好的可视化操作界面,免去编写程序代码,就可以完成复杂机器人的运动轨迹设计和工艺适配,帮助现有从业人员和产业工人快速上手应用,提高工作效率。


  • 离线和实时仿真模拟

可直观地看到机器人加工仿真全流程,并通过限位报警和碰撞检测等功能快速分析出加工过程中可能出现的各种潜在风险,帮助工厂及时调整设计与加工策略,降低生产误差及返工率,保障生产安全。


  • 支持国内外多品牌机械臂

支持KUKA、ABB、FANUC、川崎以及UR、傲博、新松、埃夫特等国内外工业和协作机器人品牌,支持多外部轴以及多台机器人的协同工作,同时支持与数控机床的联动生产,并且支持工厂多样化预算需求下的技改方案和生产需要。


  • 支持搭载多种工业传感器

3D工业相机、2D工业相机、线激光、点激光、IMU、编码器、激光雷达等多种工业传感器的搭载,对建筑产品进行智能识别、追踪和检测,实时优化机器人运动路径,帮助工厂应对复杂多样以及更高建筑生产精度的加工需求。


  • 自动化工艺库

提供涵盖建筑多材料及节点系统的自动化加工工艺库,支持末端执行器的自动适配以及加工策略的自动规划,并且可根据生产项目所需,在线持续扩充和升级工艺库,可给予工厂实用高效的生产指导,涵盖工具选择和节点系统模版匹配。


大界通过Robim结合工业机器臂,为建筑行业提供优质高效的软硬件一体化的智能建造解决方案。




增材制造



1.简介


增材制造以数字模型文件为基础,对金属、高分子等材料通过挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物。传统金属焊接的主体是工人,在焊接过程中容易受到主观因素的影响,导致焊接质量参差不齐,产品的返修率较高,容易出现脱焊等情况,同时为了保证焊缝外观质量,焊接后需要采用砂轮机进行打磨,导致成本的增加。


为此,大界提供金属焊接增材制造方案,通过传感器智能识别焊缝规格和修正路径,有效提高工件定位精度,保证焊接轨迹与焊缝重合度,同时减少人员干预,提高焊接质量。另外,针对其他建筑材料,大界也提供智能化的3D打印设备,支持水泥、塑料、陶土、蜡等多种材料打印,满足大尺度建筑构件、城市家具和景观装置的一站式制作,3D打印技术也可用于生产金属和混凝土构件的模具。



ABB\FANUC\KUKA\安川等品牌机械臂
适配焊接、水泥、塑料打印等工具头




2.产品优势



  • 满足大尺度构件的规模化生产

根据客户提出的定制化生产需求,可通过6轴机器臂搭配任意外部轴模块,突破传统机床的加工尺寸限制。


  • 生产质量稳定可控

通过Robim软件连接视觉传感器与自动化的工艺模板,实现高精度的增材制造,并通过实时的轨迹修正技术,解决原材料自身和前序工艺带来的加工误差问题,实现精益化生产。例如机器人焊接时,其参数是恒定的,焊缝质量受人影响较小,而人工焊接时,焊接速度、焊丝伸长等都是变化的,难以确保焊缝统一性。


  • 非标构件的柔性生产

自动识别建筑模型的几何参数,通过自主的机器人路径规划适应建筑构件的多变性,减少现场编程施教的成本,提高生产效率。


  • 视觉技术提供质量检测

通过Robim搭载的传感器,提供生产过程中实时精准的数据采集,并与设计的三维模型进行比对,为产品的质量检测提供有效的数据支撑。



3.应用案例

某钢结构桥梁工厂

痛点:

  • 桥梁焊接工件复杂多样,难以有固定式的工装可满足

  • 工件多样性导致编程工作量巨大,传统现场示教难以满足大规模应用


解决方案:

  • 通过多个工业相机,自动提取边缘和计算工件尺寸与倾斜夹角,并实时匹配Robim端的三维数据模型,动态修正机器人的加工轨迹

  • 利用激光视觉追踪技术,可快速计算工件焊缝位置,自动形成精准的焊接路径及运动姿态,保证加工过程中焊缝品质的稳定性

  • 6轴机械臂结合第7轴,双机协同,精度达±0.1mm,生产效率提高了2倍

应用场景:


  • 建筑钢结构:常规钢梁、钢柱、复杂支撑结构及节点、多腔体结构、异型钢结构、空间桁架结构等

  • 桥梁钢结构:顶腹板、横隔板、单元体等

  • 设备钢结构:机械、设备平台等


某水泥预制工厂

痛点:

  • 环境污染严重、能源损耗大、人力成本高、生产效率低


解决方案:

  • 采用龙门架结构结合6轴工业机械臂及高性能的3D打印设备,通过Robim将建筑的图形设计模型转化成三维的打印路径,实现免模板施工和一体化成型
  • 该设备性能稳定,打印精度高,可满足更大尺寸和复杂空间结构打印,同时节省材料、模具及人力成本,最大化帮助工厂实现节能降耗、安全稳产


应用场景:

  • 景观设施:花坛、栏杆、绿化墙、公交亭等

  • 小型建筑(10-20平米左右、2层及以下):自建房,公共设施




某艺术家居工厂

痛点:

  • 桌面级3D打印无法满足大尺寸、复杂造型打印需求
  • 缺少稳定可靠的智能设备导致常出现供料不及时、卡料等问题


解决方案:

  • 配置6轴及以上关节自由度机器人,支持中空立体结构和大尺度建筑构件灵活打印,满足结构性能的同时又赋予设计实现更多可能性
  • 搭载自主开发的3D打印设备,可适配多种打印材料,如PLA、ABS、ASA、PETG、尼龙等,具备材料均匀流畅挤出和复杂形态的优秀成型能力


应用场景:

  • 建筑小品、雕塑、构件模具、景观装置、定制家具、建筑装饰面板等






减材制造



1.简介


减材制造是去除坯料或工件上多余材料层的制造工艺,通过对金属、木材、泡沫、塑料等进行切割、铣削、开孔和打磨等,使加工产品拥有精准的几何造型和节点构造。随着自动化技术的发展,机器人逐渐进入减材制造领域,解决传统的加工设备无法解决的工艺难题。


在金属加工行业,高质量、高精度、高稳定性的自动化加工成为行业发展的必然趋势。传统金属切割工艺虽然借助机械,但最主要的加工操作来自于工人,并且对工人的技术要求高,在加工质量和效率上无法得到保障。


大界减材制造解决方案,可满足任意金属板材的切割,如H型钢、工字钢、槽钢、角钢等型材任意相贯口型、开孔及坡口切割,具有性能可靠、运转灵活、平稳高效等特点。同时,大界也提供非金属材料,如木材和GRG、FRP、GRC等复合材料的自动化铣削加工技术,为客户带来高效便捷的服务,最大化地减少材料的浪费。


埃夫特\新时达\埃斯顿\华数等国产品牌机械臂

适配等离子切割头、电主轴、热线切割、圆盘锯、链锯、打磨等工具头



2.产品优势



  • 满足大尺度构件的规模化生产

根据客户提出的定制化生产需求,可通过6轴机器臂搭配任意外部轴模块,突破传统机床的加工尺寸限制。


  • 复杂形态自由适应

在Robim减材制造工艺库中,提供先进的自动化的铣削和切割工艺,可实现金属、木材、泡沫的多维度加工,满足各种大型复杂建筑构件的快速加工


  • 多工艺组合,提高生产效率

Robim平台上可定制和更新末端工具,客户可根据材料特性选择等离子切割头、铣刀、铣盘、三尖钻、链锯、圆盘锯、热线切割等多种工具,在加工过程中,机器人可自动切换工具,完成不同工艺的加工和组合,同时保证工序之间的连续性,大幅度提高生产效率。


  • 视觉技术提供质量检测

通过Robim搭载的传感器,提供生产过程中实时精准的数据采集,并与设计的三维模型进行比对,为产品的质量检测提供有效的数据支撑。 



3.应用案例


某钢结构工厂

痛点:

  • 切割速度慢、质量差,效率低
  • 半自动化加工模式,由工人操作,无法确保金属切割精度
  • 大量的工程图纸和人力投入,难以追溯保证生产的准确性


解决方案:

  • 通过Robim导入数模,直接生成切割轨迹,节省施工图的时间投入,抛弃了繁杂的人工示教,降低对工人操作的依赖
  • 采用6轴机械臂进行等离子切割,切割速度快,穿孔能力强,切割质量出色,无挂渣,可实现20mm碳钢等效厚度,坡口能力达最高等效切割厚度
  • 通过工业相机快速定位和视觉校正,确保机器人在进行轨迹切割时对刀路轨迹进行光顺处理,获得精优轮廓,实现更平稳、优良的加工效果


应用场景:

  • 建筑钢结构:常规钢梁、钢柱、复杂支撑结构及节点、多腔体结构、异型钢结构、空间桁架结构等

  • 桥梁钢结构:顶腹板、横隔板、单元体等

  • 设备钢结构:机械、设备平台等



某木结构工厂

痛点:

  • 大截面木梁加工难以固定、翻面困难
  • 工人手动根据图纸放样,耗时久
  • 复杂木梁节点加工需要多工艺的复合,单一专机无法满足
  • 深槽及大角度斜面加工,加工品质差


解决方案:

  • 通过Robim实现CAD-CAM的智能化一键转换,快速加工各种复杂造型和节点构造结构
  • 智能化激光标定,无需放样,翻面后可自动二次定位
  • 自主开发的重型木结构加工工具系统,提高效率
  • 在大尺度构件加工的过程中,节省时间40%,单台机器人的产能可替代4-6个熟练技工


应用场景:

  • 文旅、住宅等建筑的轻型木框架体系、重型木结构体系及内外木制维护系统,包括门窗等


某GRC模具加工工厂

痛点:

  • 传统铣削设备无法满足大尺寸、复杂构件的加工
  • 依靠人工读图制作模具,容易出现造型误差,导致材料浪费,成本增加


解决方案:

  • 通过Robim将产品的几何数据自动生成机器人的加工程序,直接一体化成型,省去图纸制作和工艺编辑工序
  • 6轴机械臂搭配外部轴导轨及外部轴旋转平台,满足大尺寸、复杂造型构件的多维度加工, 同时确保加工精度
  • 结合热线切割技术,对泡沫进行粗切,快速完成形体塑造成型,是传统铣削加工效率的 10 倍


应用场景

  • 基于GRC、GRG、FRP、UHPC、碳纤维等复合材料的建筑内外立面系统、城市家具、艺术家雕塑和家具等




大界通过部署通用型的智能机器人软硬件产品,已为近百家建筑工厂提供增减材制造服务,帮助工厂获得更高的产出,实现更好的工艺和产品质量。同时,基于机器人小型化、模块化、灵活易部署的硬件结构,大界也在开发满足施工现场快速部署和生产的智能建造解决方案。欢迎建造企业和建筑工厂详询:sales@roboticplus.com,共同推进中国建筑业的智能建造进程。





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