針對(duì)橋門(mén)式起重機(jī)主梁制造過(guò)程中的轉(zhuǎn)場(chǎng)、噴涂等關(guān)鍵工序，本文設(shè)計(jì)了基于A(yíng)GV集群控制、視覺(jué)引導(dǎo)定位、機(jī)器人協(xié)同作業(yè)的智能化制造系統(tǒng)。通過(guò)多模態(tài)傳感器融合、數(shù)字孿生技術(shù)及AI質(zhì)檢算法，實(shí)現(xiàn)了金屬結(jié)構(gòu)件全流程的數(shù)字化管控，為大型裝備制造智能化升級(jí)提供解決方案。

一、引言

在智能制造2025戰(zhàn)略推動(dòng)下，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)件制造正經(jīng)歷數(shù)字化轉(zhuǎn)型。據(jù)中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2024年國(guó)內(nèi)橋式起重機(jī)產(chǎn)量達(dá)12.3萬(wàn)臺(tái)，其中智能化裝備占比僅18%。傳統(tǒng)制造模式下，主梁轉(zhuǎn)場(chǎng)依賴(lài)行車(chē)人工操作，噴涂工序涂料利用率不足40%，質(zhì)量檢驗(yàn)漏檢率高達(dá)7%。本文通過(guò)智能化技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建金屬結(jié)構(gòu)件全流程智能生產(chǎn)線(xiàn)。

二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1. 智能轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)

采用激光導(dǎo)航AGV集群控制系統(tǒng)，配置12臺(tái)AGV組成柔性物流網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建”路徑預(yù)規(guī)劃+動(dòng)態(tài)避障”算法模型：

• 離線(xiàn)規(guī)劃：基于Dijkstra算法生成全局最優(yōu)路徑
• 在線(xiàn)調(diào)整：通過(guò)激光雷達(dá)實(shí)時(shí)更新環(huán)境地圖
  系統(tǒng)定位精度達(dá)±5mm，轉(zhuǎn)場(chǎng)效率提升60%。

2. 智能?chē)娡肯到y(tǒng)

建立”視覺(jué)引導(dǎo)+力控補(bǔ)償”的機(jī)器人噴涂工作站，包含：

• 3D視覺(jué)定位系統(tǒng)：基于結(jié)構(gòu)光掃描獲取工件三維數(shù)據(jù)
• 六軸噴涂機(jī)器人：配備高壓靜電噴槍?zhuān)苛侠寐侍嵘?5%
• 閉環(huán)控制系統(tǒng)：通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)調(diào)整噴涂參數(shù)

3. 質(zhì)量追溯系統(tǒng)

構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)：

• 全流程數(shù)據(jù)采集：包含轉(zhuǎn)場(chǎng)軌跡、噴涂參數(shù)等23類(lèi)數(shù)據(jù)
• 智能質(zhì)量判定：采用YOLOv6算法進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)
• 產(chǎn)品全生命周期追溯：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間≥15年

三、關(guān)鍵技術(shù)突破

1. 高精度定位技術(shù)

開(kāi)發(fā)”激光+視覺(jué)”融合定位算法，通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)：

• 位置估計(jì)誤差<±3mm
• 姿態(tài)角誤差<0.5°
  在100m×50m車(chē)間環(huán)境下，路徑跟蹤誤差<8mm。

2. 動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃

提出改進(jìn)的蟻群算法，引入時(shí)間窗約束與能耗權(quán)重：

[\tau_{ij}(t) = \alpha \cdot \tau_{ij}(t-1) + \beta \cdot \eta_{ij}(t)]

其中η為啟發(fā)函數(shù)，綜合考慮距離、負(fù)載、能耗等因素。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間<200ms，路徑優(yōu)化率達(dá)25%。

3. 智能?chē)娡靠刂?/strong>