
粗略算了一下,一双鞋的诞生大概需要经历十几个大的环节,比如切料、缝纫机、鞋底成型、鞋面成型等。有些环节包括30多个流程,将200个零件集成在一起,需要测试160多个参数。
在以浙江温州、广东东莞和福建晋江惠州为中心的制鞋产业集群中,分布着众多规模不等的大型鞋厂、代工厂、小作坊等工厂。对于制鞋,他们仍然专注于传统的手工生产线。
中国鞋网数据显示,2017年全球共生产226亿双鞋,其中中国生产126.2亿双,占比55.8%。目前全国鞋厂约3万家,规模在1000人以上的鞋厂约4500家。中国已经成为制鞋业最大的出口国、生产国和消费国。
中国的这些传统鞋厂面临着员工数量多、流动性大等诸多问题;工资成本高,人员操作水平参差不齐;员工培训进度缓慢,整体生产进度放缓;生产环境中有有毒物质,可能影响员工的健康和安全等。所以迫切需要进行自动升级。
以1000人以上规模的工厂为例。按照每个工厂平均拥有两条传统生产线计算,约有9000条生产线需要进行智能化升级。单条生产线升级平均价格300万元,保守估计可升级市场规模270亿元。如果鞋厂全面转型升级,有望催生产值千亿的新型智能装备产业集群。
面对这个大蛋糕在汽车、3C等工业领域已经成熟的工业机器人企业,开始将新的场景瞄准制鞋行业。
毋庸置疑,制鞋业的每一道工序都有自己的难处。比如有些工艺的难点在于无法标准化,是否需要某种工艺取决于鞋的类型。然而,鞋底粘合是所有鞋型必不可少的工艺,这也促使了很多智能设备厂商率先尝试这一工艺。
充满希望的未来
鞋底的涂胶属于制鞋所有环节中的成型阶段,鞋底需要经过涂处理剂、涂胶等生产工序。涂胶质量的好坏,影响成品鞋的质量。因此,涂胶可以说是制鞋过程中耗费较多人力和时间的关键工序。
到目前为止,胶合过程仍然是借助半自动设备人工完成的。在生产过程中,胶水挥发的苯化学结构非常稳定,在自然环境中不易降解,对土壤、水、大气造成严重污染。一直以来,苯危害刷胶工人健康的案例屡见不鲜。
另外,人工涂胶效率低且不稳定,喷胶厚度不均匀,容易造成溢胶、缺胶等问题,难以达到质量要求。
基于此,一些鞋厂开始尝试通过在机械臂末端安装3D视觉系统来实现涂胶自动化。
宁波慈星与库卡合作开发了智能制鞋生产线,其中鞋底视觉喷胶系统前段应用3D视觉系统,自动识别不同尺寸鞋底的最高边缘,根据鞋底的实际位置自动生成相应轨迹并发送给六轴机器人,中段机器人完成喷胶。
库卡鞋底视觉喷胶系统
在这条生产线上,视觉系统的识别和传输与机械臂的喷胶同步。机器人可以自动识别不同大小的鞋底,并自动生成相应的轨迹;采用辐照封胶技术,鞋底可以在喷胶后密封,需要时直接加热粘合。
此外,该水性胶在保证足够粘合的前提下,无刺激性气味,污染小。此外,工作站是封闭的,所以工人不需要直接接触胶水,因此有效
易视界的首席执行官黄步福说:一条鞋子生产线大概需要12个人,E-Vision研发的自动刷鞋底工位可以代替2-3个人。成本是按照12-14个月的周期效益而不是人工来计算的。一套E-Vision的成本视觉设备20多万,符合行业大佬的预期。"
史燚同治智能视觉鞋底涂胶机器人
如今,伊势智通,一个具有3D视觉的智能鞋底胶合机器人,可以胶合具有高度差的鞋底,例如高跟鞋。该方案已用于ABC儿童美国最大的童鞋和溜冰鞋工厂预计8月份将进入小批量生产阶段。
此外,越江科技、皮象科技、小优智能科技等公司也在近两年进入市场,推出了鞋底涂胶机器人机箱。
三深坑
一些已经进入鞋底粘合坚持打磨自己的产品,而另一些人在研发上走过水漂,挖得还不够深,所以选择了退出。虽然前景不错,但入市仍需谨慎。
一般来说,主要有三个大坑智能视觉鞋底涂胶机器人中。
首先,鞋型是非标准的,每个鞋厂的生产线都不一样。鞋厂需要不断推出新的款式,款式和材料不一样,工艺也不一样,生产线也要做相应的调整和改造。非标设备的成本不仅超过客户的产能,而且生产线难以批量复制和规模化,对设备制造商来说效益较低。
正如库柏公司的首席执行官李伟所说,鞋底涂胶和乱抓是一样的。问题的边界没有很好的界定,拐角案例太多。只处理几个鞋型很容易,如果有上百个难度,就会大大升级。"
其实这主要涉及到3D视觉对鞋子边缘轮廓的提取。鞋的边缘是不断变化的立体曲线,稳定的立体视觉可以在不影响最终性能和效果的情况下,实现混搭制作中的协同和互换。
其次,机器人的运动控制有极高的要求。
为了实现对现有生产线最低成本的接入,必须实现无缝接入。但客户现场一般要求是生产线不停滚动,如果生产线停下来涂胶,效率就低了。龙之空总经理曾玉权指出,其技术难点在于轨迹的动态跟随。
"控制器要定期采集装配线的位移,并根据位移实时修正原来的轮廓轨迹。而且机器人是沿着鞋子边缘涂胶的,不允许胶水落在鞋子外面。"曾玉权进一步说:这对机器人运动控制算法、加速性能以及机器人本体的振动抑制都有很高的要求。"
第三,涂胶的均匀性难以把握。
易智通CEO黄步福解释说,制鞋行业对胶水均匀性的定义和电子行业不同。鞋底涂胶时,可以在鞋壁边缘留白,但留白不能超过0.5mm,这是行业对技术的要求。另外,鞋底也需要涂胶,但不能涂胶过多。
因此,在黄布符看来,鞋底涂胶的均匀性包括面积的均匀性和单位面积涂胶量的均匀性。"在实际应用中,有些地方需要胶水,有些地方不需要不需要胶水,或者他们都有胶水,但你可以不要一个地方胶水多,一个地方胶水少。因为鞋底面积大,鞋型多种多样,褶皱、弯曲等不同。胶合的均匀性难以实现。"
总的来说,机器人鞋底涂胶的应用有三项基本技术:视觉、运动控制和技术的结合。无论是接触式喷胶还是刷胶,都与执行机构、运动控制和轨迹的配合密切相关,是典型的工程技术和工艺理解问题。
演示容易,落地不容易。
在最近的展览中,越来越多的机器人和视觉企业开始展示鞋底静态胶合的案例。实际上
目前制鞋的自动化,包括机器人鞋底涂胶的自动化刚刚起步,还需要不断完善实际生产线接入的工程化改造;涂层均匀性和拉伸性能的优化;多鞋混合流水线生产;提高了实际生产线环境的稳定性。那么,规模化之路值得期待。









