年出货量近6000台后,协作焊接的柔性上限开始由3D相机定义

高工机器人 2026-09-03 12:05
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焊枪加速易手,机器人开始挑大梁,是过去几年焊接行业的一大趋势。焊工短缺早已不是新闻,在中国钢结构协会的统计中:60后、70后焊工合计占比达61%,90后仅占13%,技能断层已经十分明显。


这样的断层趋势,为焊接机器人尤其是协作焊接机器人带来了需求爆发的底层动力。高工机器人产业研究所(GGII)数据显示,2025年中国协作焊接机器人出货量已达5912台,同比增长93%,自2021年起已连续五年保持90%以上的高速增长,是协作机器人整体出货量增速的两倍。GGII预计,2026年这一销量数字有望达到7810台。


但把焊枪交给协作臂,只是完成了执行端的替换,协作焊接机器人的真正卖点是柔性。协作臂本身的刚度和重复定位精度低于工业机器人,一旦缺乏视觉闭环,就依赖人工示教和较高的工件一致性。面对来料偏差、工件变形和频繁换型时,协作机器人的柔性优势就难以充分发挥。


因此,协作智能焊接的柔性上限,很大程度上受3D相机智能感知能力的制约。但要想把一台3D相机真正装到协作焊接臂上,既要解决传统焊接成像中老生常谈的问题,也要解决协作机器人这一本体形态带来的新问题。



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钢结构车间的四道成像难题



把一台3D相机装载到焊接机器人上,第一道门槛并不在背后的引导算法,而在成像本身。一旦相机本身看不到、看不清,后续的焊缝提取、路径规划与实时纠偏都无从谈起。这一点在钢结构车间尤其明显,那里既没有稳定的光照条件,也没有一致的工件表面。


钢结构作为国内焊接自动化推进最早、样本量最大的行业之一,暴露出的问题也最为完整。换句话说,钢结构车间验证过的成像能力,是协作焊接成立的前提。因为协作焊接机器人要去到的焊接现场,场景只会比标准化车间更为复杂。


具体来看,钢结构车间的成像难题至少有四道:1.高反射率与多次反射工件的点云存在缺失和噪点,直接影响焊缝识别与避障;2.天窗自然光与现场弧光干扰强烈,导致抗环境光能力不足的相机识别率大幅衰减;3.视野与景深偏小,难以覆盖尺寸跨度极大的工件;4.复杂构型的工件需要面阵和线扫相机混用,多套软硬件和标定方式叠加,拉高了整体系统复杂度。


针对这些痛点,如本科技早在2024年就提出了“一机三模”的解法,并推出了专门面向焊接场景的RVC M系列3D相机。如本科技将面阵结构光、摆动线扫与固定线扫三种成像模式集成于一台相机中,可针对不同焊接环节和现场工况灵活切换。


面阵模式能够快速获取完整的三维稠密点云,适合大型工件粗定位、上料定位等对节拍要求较高的场景。


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摆动线扫模式具备更强的抗环境光、抗高反及抗多次反射能力,可应对打磨面、高反金属、复杂结构以及户外强光等成像难题。


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固定线扫模式则能够高速输出单线点云,用于焊缝寻位、轨迹跟踪,并可结合机械臂或导轨移动完成大范围拼接成像。


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通过三种模式协同,一台相机即可覆盖从工件定位、复杂表面成像到焊缝寻位与跟踪的多阶段视觉需求,减少多相机配置带来的开发与维护复杂度。


如本科技研发总监马灼明强调,一机三模并非简单的功能叠加,而是能够根据成像需求在线切换,用一台相机动态适应各类焊接工序。这一设计的直接价值,是把此前需要多套传感器分工完成的粗定位、精定位、寻位与跟踪收敛到同一颗“眼睛”上,减少了整套智能焊接系统故障点的同时,同步降低了集成商的选型与现场调试成本。


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围绕这一技术底座,RVC M系列在两年间完成谱系铺开:2024年6月发布M2600,2025年2月在M2600-V1上首创一机三模,2025年5月推出面向大视野高分辨率需求的M5系列,2026年1月发布M系列彩色版本,2026年6月发布的M2600-V2在减重的同时,新增了硬触发功能。


凭借现有的产品谱系,如本科技M系列已批量支撑起单机固定、单机导轨、单/多机龙门三类主流焊接工作站,分别覆盖了中小型工件、长工件和大型结构件的焊接。且得益于稳定的三维成像能力与灵活的工艺适配能力,M系列已经深入智能焊接现场并广泛获得行业认可。


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协作焊接带来的新考题

从“看得清”到“扛得住”



尽管这三类工作站已经解决了绝大多数标准化产线的难题,却仍然存在能力边界。比如工厂中那些大体积、需要深入内部施焊的工件,船舶海工在船台与船坞上的户外作业,以及场地本身不具备搭建固定工位条件的施工现场。


面对这些场景,这三类工作站要么进不去,要么建不起来。这时协作焊接机器人的价值恰恰得以体现,以可移动、可柔性部署的方式,与焊工协同完成复杂环境下的焊接任务。可一旦把相机从固定工位挪到协作臂上,考题的性质也随之改变:此前考验的是“能不能看清”,现在要回答“能不能装得上、扛不扛得住”。


协作焊接面临的一大硬件约束是重量。协作焊接机器人为了便于搬运和人机协作,本体都做了轻量化,负载能力往往集中在3到5kg,而焊枪、线缆与结构件的整体重量已达1.5-2kg;若再叠加1.5kg的3D相机,末端负载可轻易达到3-4kg,直接逼近甚至超出协作臂的负载极限。


比起协作臂负载极限更棘手的是力矩,协作臂焊枪通常前置固定,相机也要前置安装,重心外移会使末端力矩激增,末端定位精度难以得到保证。


基于这一痛点,如本科技给出的答案是ME系列和该系列即将发布的首款产品RVC ME2400。这款专为协作焊接打造的3D相机机身尺寸114×70×53mm,其正面大小与一张名片相当。如本科技对其基线方向和厚度做了专门的尺寸优化,因为这两个方向恰恰是船舶小组立与大型钢结构内部作业中最容易发生干涉的维度。


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重量方面,ME2400本体485g,即便在加装防护套件与快换镜片后,总重量也只有580g,较市面常见3D相机减轻约1kg。马灼明告知高工机器人,相机越轻,协作臂在负载性能和末端精度上能够留出的余量就越大。


成像性能上,ME2400完整继承了一机三模的技术底座,抗环境光强度超过60万Lux,可在户外阳光与弧光下稳定成像,仅需0.8秒即可生成稠密场景点云。防护性能上,ME2400机身达到IP67等级,可选配气动或电动防护散热套件,支持3秒快换防护镜片,在焊渣油污沾染后快速恢复成像清晰度。


除了重量、体积和防护性能,协作焊接还有一个容易被忽视的落地障碍:手眼标定。协作焊接机器人需要频繁搬运和重新部署,其本体刚性又低于传统工业机器人。如果每次部署都要经历复杂、耗时的标定流程,设备使用效率会显著下降,也会直接影响一线焊工的使用意愿。


为此,如本科技提供了快速的手眼标定方案,只需将靶心与TCP末端对齐记录坐标,再拖动三个拍照点位即可自动解算靶心3D位置,不到1分钟即可完成手眼标定。此外,如本科技还提供了相机在不同安装位置的各类手眼标定方案,并免费提供API调用,方便进行二次开发。



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让焊接之眼走向更多现场



如本科技凭借M系列,已经解决了“看清工件与焊缝”的问题,而ME系列解决的是“相机如何跟着焊工走向现场”的问题。前者的关键词是成像质量,后者的关键词是自重、体积、标定时间,这些在固定工位上几乎不构成瓶颈的指标,却在柔性作业场景中,成为项目能否落地、焊工是否愿意使用的前提。


GGII数据显示,2025年中国引导类工业3D相机出货量达2.31万台,同比增长55.76%,是工业3D相机中增速领先的细分领域。其中很大一部分增长空间,分布在中厚板、大型工件、户外作业、狭窄空间这类柔性工况中,恰好与协作焊接的主战场高度重合。


正因如此,协作焊接对3D相机提出了更高的要求:更轻、更小、更耐用,能够快速标定、完整成像。谁能率先补齐这些能力,谁就更有机会在这条高速增长的细分赛道上,拿下属于视觉的那份增量。


焊枪已经交了出去,接下来的胜负,既在搭载焊枪的机械臂上,也在焊接现场3D相机的“眼”里。


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