最新汽车应用的智能激光解决方案

  • Matthias Koitzsch
  • 2019-03-15 11:33:55
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德国通快:“最新汽车应用的智能激光解决方案”于3月14日在汽车座椅峰会的演讲实录!

Matthias Koitzsch电气工程师来自德国,通快中国技术销售总监



(说明:本文为现场速记,未经演讲嘉宾审核。禁止任何渠道转载,否则将追究相关责任。


今天我跟大家所分享的就是最新汽车应用的智能激光解决方案,我主要是关注座椅这块。刚才大家的演讲也都是关于座椅开发,以及相应流程与评估,下面我们来看一下智能激光在座椅当中起到什么样的作用。

首先介绍一下通快集团,我是来自通快集团,接下来我会讲一下汽车座椅和白车身当中的应用。谈到应用我们也会进一步谈谈具体智能激光哪些解决方案,下面所提的这些都是解决方案。我首先谈的就是我们新一代的固体激光器,接下来我还会谈一谈我们IPFO,高效远程飞行焊接也会谈到VisionLine,这个是通快图像识别和处理传感器。再下面还会谈到WeldDepth Monitor这个是做实时焊接深度监控的,最后我还会介绍BrightLine Weld这个是低飞溅焊接技术。

首先我有一个页面来介绍一下通快集团,我们是一个家族企业,始于1923年,左上角是我们的高管团队。中间是大老板,也是通快集团的CEO,右边是的先生,他是数字运营官。再右边是我们的CTO,此外我们是有两大业务领域,一块是机床,一块是激光技术。

最右边他是负责激光,我是在左边,左边这位先生负责机床的,我们是有两大板块,一个是机床,一个是激光技术。机床就是使用激光来做机床的制造,我们现在也已经用到了3D,以及机器人。激光这块,也就是说跟2D做不同的东西,我们提供主要就是OEM激光解决方案。

当然这个也是汽车行业,也包括消费电子产品等等。所以我们有3D激光切割的机器,这块我们也是业界的领导。我们一直也希望能够接近我们的客户,所以目前我们已经有73家分公司了,现在中国已经是我们激光产品最大的世界市场,我们现在中国分公司是最大的,我也非常高兴能够领导中国的分公司。

德国一直希望是在走技术的前沿,当然我们有许多的竞争对手,所以有的时候是不容易做到的,我们也向客户承诺,我们一直会做这个市场的领导者。因此我们也给到客户一个创新的承诺,我们会一直的创新。

下面给大家分享一下激光在汽车座椅以及在白车身的应用。大家可以看到这有一辆汽车,有座椅,有前座椅,后座椅,此外还有汽车的地板等等。所有这些方面都是需要用到激光解决方案的,有许多的应用我们把它叫做白车身的应用。

包括有衣帽架,还有后备箱盖,前后门这些都是需要用到激光解决方案的。我们下面进一步看一下在汽车座椅和白车身当中的应用,这块更多是需要用到激光焊接了。比如说有我们的座椅骨架,还有滑道,还有后座议的骨架,以及调角器,这些都是需要用到座椅远程焊接的。大家可以看到,它是许多不同的焊接角,当然使用这个激光的数量也不一样。

这里向大家展示了更多的图片,包括车门底盘,AB柱等等。这张是一些非常具体的使用,可能看上去是非常的容易,包括U型螺栓,U型螺栓必须要非常好的焊接到车板上。在这里我们用的是1000W功率的激光,再加上我们PFO加工头来实现三毫米的全熔焊,这只是我们所举的例子之一,我们将激光用在汽车的具体使用。还有一些具体的例子,比如说这个就是我们设置的一个场景,我们会用机器人,机械臂,在这里大家可以看到,这张图片后面背景这些激光机器,包括我们具体运用,汽车部件等等。

当然讲到汽车座椅,我们肯定不可避免会谈到新能源汽车,所有这些都可以通过激光带来更好的使用。具体现在来聊一下,怎么样可以进行激光的使用,我们有哪些解决方案首先来介绍一下我们的新一代碟片固体激光器,因为我们是在汽车行业,所有我们认为就像亨利·福特说的,任何事情都可以做的更好,正是他进入了汽车行业给我们带来更多的可能。

那么我觉得这句话其实用在我们的激光方面也是完全适用的,我们具体与前几代的激光相比哪些方面得以提高呢?首先我们可以直接用于工业4.0,接下来向大家介绍工业4.0究竟对我们来说意味着什么。

而且我们占地面积可以减少,可能对于中国来说减少了占地面积并不是一个非常大的优势,但是对日本来说,肯定减少占地面积是一个至关重要因素了。另外我们还可以将占地面积与之前的相比降低50%,而且我们还提供了更灵活冷却方式。之后我会给大家做更多的展示,另外我们还提供更好能量效率,而且我们也非常注重能量效率。

另外我们的新一代激光,也可以让能量效率更加的稳健。另外也正是因为我们的这些能量新的能力,一些新的技术,新的设计也可以使得一切的体系变的更加稳健。之前我向大家提到了工业4.0,它可以给我们带来更多的解决方案,这究竟意味着什么呢?就是我们的激光当中,有超过30个传感器可以监控激光设备内的重要参数,而且这些传感器之前就已经装置了,但是只有在这些传感器提供信息,提供数据,而且是同时提供的时候,我们才可以真正的去在之后去分析使用这些数据。

那么另外我们还有一个非常精准的时间协议,这样一个时间协议,它可以同步记录传感器检测到的数据。只有我们的生产工具,符合这样一个精准的时间协议,我们才能够在工艺4.0具体去应用,比如说我们可以做很多的监控,以及预防性的维护。

接下来讲一讲我们优化冷却系统,优化的冷却解决方案。那么所有的激光器都是需要冷却的,因为激光它必须要冷却。这就是激光所决定的,但是具体怎么样去冷却呢?我们的汽车行业,那大部分汽车行业的客户他们都有自己内部的冷却水,他们可以直接的把自己内部的冷却水与激光器相连,但是如果要做到这一点,肯定是有一些限制的。也包括对它的温度,对具体适用于激光系统的温度会有要求。所以我们老版,是在5-22度一个范围之内,来要求冷却水供水。但是在夏天的时候,很多地方水温会高的多。所以我们新一代标准版本,我们把冷却水供水温度一个范围提升到了28度,而有了我们集成压缩机新一代之后,我们冷却水要求可以再一步上升到38度。可以直接把38度以下的水与激光器相连,所以只要水温是低于38度一个标准,那么就不再需要其他任何的限制条件,不需要再去做什么事情,不需要额外投资的情况下将水与激光机相连。

刚才我谈到了扫描振镜,建成为PFO可编成扫描振镜,这样的一个PFO可以和机械臂相连,然后直接由激光器来进行激光,直接在振镜中进行激光。然后我们可以进行扫描,我们可以直接的在非常快的速度,用激光器进行扫描。有了这样的机械臂之后,再加上这样的扫描器我们就可以把两个强强联手带来最好的一个解决方案,所以它可以非常灵活的提供3D的解决方案。

然后和之前上一代,我们在扫描器之内的振镜相比,我们的速度更慢,精准度更高,所以这样子我们可以把非常精准的强强联手扫描器和我们激光相连,这样可以同时带来3D的灵活性,以及更好的工作行程。我们还有一个把它叫做智能可编程扫描振镜,建成为I-PFO我们可以和库卡,福纳克等等工业机器强强联手。

那么我们的基本原理是这样的,就是我们的扫描振镜,机器人和共建采用同一个坐标系统。这点是非常重要的,同一个坐标系统也就是说我们的扫描振镜会非常明确的知道,在什么样的范围内,在哪一件工件上来进行操作,只要我们的扫描振镜实时获得,比如说角度等等的相关信息之后,就可以让扫描振镜直接的与激光器相连进行激光。所以优势就是我们整个加工程序更加的方便,不会影响到加工位置。

我们不需要去改变机器人的路径和速度,另外我们也不需要增加任何额外的硬件,只要机器人和扫描振镜就可以了。接下来再来详细讲一讲我们具体的一个处理器,在这里向大家介绍我们的VisionLine,是一个图像识别和处理传感器。那么它是将一些软件等等相连,在这里可以看到人机互动界面是这样的,在右边可以看到有很多具体做法,非常的直接,非常的简洁,可以直接在这样一个标准化的界面中来进行应用。当然也可以根据具体的情况,来加入到更多的算法到我们的系统内,满足客户的具体需求。

它究竟是怎么样运作呢?可以看一下,它首先会检测到一些角度或者边缘,然后大家会在人机界面上看到这样的图片,可以看到这样的传感器当中,就有这样的一个画面。在右边就会具体来展示这个激光器所覆盖范围,比如说中间的,边缘的,具体的位置等等。我们怎么样去在哪些领域用它呢?可能这个不仅仅是用在汽车座椅当中,当然还是在汽车行业当中,就是可以做一些扁铜线的焊接,或者是其他一些汽车电机中的焊接。

可以看到,可以非常快速,非常便捷进行焊接,这就是焊接之后的效果图。我们可以去解决扁铜线焊接的点型问题,我们在常见一个情况下,这样一个扁铜线它可以非常紧密的去进行放置,但有的时候当中会有一些偏离或者当中会有位置的差错等等,但是在使用了我们的VisionLine之后,我们有更多的图像识别,我们可以去解决放置当中偏移的一个问题,另外我们还可以去在线上及时调整它的位置,从而带来更好的焊接效果。

所以它的一个呈现图就像现在幻灯片上所展示的那样,这是我们从上到下拍摄的图片,可以看到我们的VisionLine它会检测到这两个扁铜线具体放置的位置,然后在最需要,组强恰当的位置来进行光束的投射。应该是给大家放一段视频,但是我相信通过这一张图片大家也可以看到我们焊接当中的一些重点。

接下来介绍一下我们的实时焊接,深度监控。我已经向大家做了很多焊接深度的介绍,就是我们具体的使用,比如说介绍了固体激光器,介绍了我们的PFO深度监控具体有哪些的应用呢?我们可以应用在汽车的零部件当中,我们可以运用在,比如说动力系统集成的一个地方。

我们的优势有哪些呢?使用我们的焊接深度监控,我们可以实现100%的焊接监控,也就是说,正条焊缝的焊接信息,这么重要的信息,可以完全的来进行监控,可以完全进行收集,可以在整个焊接的过程当中进行,所以我们就不在需要随即进行分析了。

因为关于焊接的信息,已经完完全全的准备好了,那么另外我们的整个生产报废情况,可以极大的降低。那么如果有任何的异常工件我们都会自动进行剔除,进行提示。那么在左边的这张图片上可以看到有一个最高线和最低线客户可以进行自己的一个最高值和最低值的设定,如果发现它是比最低值还要低,或者比最高值还要高的话,那么就会自动给予一个警示的信息。

另外我们还有工件识别码,还有激光供应参数可以一同提供给用户,来进行追溯性。此外我们的安装非常的简单,只要一分钟就可以安装完成。

最后向大家介绍一下我们的激光焊接技术,我们在焊接中心进行了研发,其中一条研发点就是如何来减少焊接的飞溅,这个图片大家也已经看出了,左边是一个的标准的操作情况,然后我们可以尽量去降低飞溅。通常在操作过程当中可能会有一些飞溅的情况,但是在右边图片大家可以看到,我们在同样的焊接速度,在以同样焊接功率可以极大的降低焊接飞溅,可以看到我们怎么样去做到这样一个降低焊接飞溅呢?我们有一个二合一的焊接工程,然后它可以把整个焊接都聚焦在光束当中,包括焊接的核心,以及焊接的边缘都聚焦在一个焊接的焦点之内,那么这样就可以实现右图呈现这种,非常非常少飞溅的情况。我们在哪些情况去运用这些新的焊接,其中一个就是动力系统的齿轮焊接,这就是给大家举的一个例子。

我们在行业当中来进行的一个焊接,我们是3400瓦,200微米的一个方案,可以看到我们在20005000瓦功率下,每分钟5米和每分钟16米速度下都可以进行效率优化。我们可以使用刚才向大家介绍的做法,有两种具体的做法,一种是可以同样焊接速度以同样的焊接深度去减少焊接功率,我们可以用小一些焊接功率,这样子效率可以得到优化,激光功率可以下降。在这样的一种场景下,我们可以将激光功率下降40%,下降焊接的密度。可以实现同样的焊接效果,可以看到在这样的情况下我们的焊接效率可以得以提升。

主要的优势非常灵活,我们可以方便去调整激光功率和激光功率的分布,调节焊接焦点以及光圈,这样可以非常方便使用。而且用非常稳健,另外生产效率可以提升,可以升级多光路。如果我们的客户已经有了激光产品,我们可以现场进行升级。

总结一下,这张幻灯片展示是我们的优势,我们向大家介绍了不同的激光器,不同的系统。这个都是我们向大家提供,所以我们提供一系列不同的应用。

这里面往往都需要激光器或者激光器系统,此外里面需要传感器,很多需要相应的流程,以及相应的应用支持。我们当然提供专有的技术,以及相应服务和技术支持。我们所提供是一体化解决方案,这样的解决方案就可以用来提供业界现代化座椅的生产。我的演讲就到此结束,谢谢

说明:本文为现场速记,未经演讲嘉宾审核。禁止任何渠道转载,否则将追究相关责任。