智能柔性环形生产线，在“中国制造2025”和“十四五”规划中，5G通信被作为新的基础设施项目提出，并在此背景下衍生出十大应用场景。智能制造作为十大应用场景中制造业转型升级的重要组成部分，是企业长期发展目标之一。智能柔性环线是指企业的设备、工艺、产品、作息、生产能力、扩张和生产都是“柔性”的。柔性环线作为企业自动化改造的新技术，正好契合了制造柔性化的特点，已逐步推广应用。详细阐述了智能柔性环线的组成、配套设备、发展及功能特点，介绍了智能柔性环线的最新发展及其在动力电池制造中的应用。

1、智能柔性环线的组成。

环线由三个模块组成，即定子、动子和控制器。

2、智能柔性环线配套设备。

(1)机械手-循环生产线的执行机构。

机械手发出操作指令后，需要机械手自动执行工作过程，一般由行走机构、传动装置、检测装置、控制系统和复杂机械等组成。它不仅可以运行预编程的程序，还可以按照人工智能技术的原理方案进行操作。用手代替各种复杂高精度的操作！

(2)随动电机——无电缆拖动。

伺服电机是控制伺服系统中机械元件运行的发动机。它是间接调速的助推器，可以使控制速度和位置精度非常精确。在自动控制系统中，它作为执行机构，具有机电时间常数小、线性度高、启动电压低的特点，可以将接收到的电信号转换为角位移或角速度输出。

(3)传感器——圆线条的“触摸”。

在现代工业生产中，特别是在自动化生产过程中，需要使用传感器对生产过程中的各种参数进行监控，使设备处于正常工作状态，产品达到要求的质量要求。传感器是实现自动检测和控制的第一步。

(4)工业相机——圆形线视野。

工业相机是机器视觉系统的关键部件。它安装在环线上代替人眼进行测量和判断。通过将捕获的图像信号转换成图像信号，将其传输到特殊的图像处理系统。系统通过对这些信号进行各种运算，提取目标的特征，然后根据识别结果控制现场设备的动作。

3、智能柔性环线的发展及特点。

国力科技的第三代智能柔性环线。

自动环线是现代工业制造线发展演变的重要基础设施。第一代产品多为链条/摩擦传动(螺杆、凸轮)，对应工业制造1.0时代的手工生产线；第二代产品以旋转伺服系统为主，适用于工业制造2.0/3.0时代的半自动和自动生产线。

随着工业的深入和工业智能化进程的加快，传统设备自动化程度低、能耗高、速度慢、精度低、设计制造周期长的问题日益突出，难以满足工业4.0时代柔性制造和高精度应用场景的制造需求。市场急需更智能的第三代环行产品。

在此背景下，国力科技于2015年10月成立，专注打造第三代磁悬浮智能柔性环线产品，并推出iTS智能柔性线解决方案。公司全系列产品重复定位精度更高，运动过程中输电线路动态平滑度、随动等指标可提升数倍。还支持与软件对接，用于通过读取动子上测量设备的数据来适应不同工艺、非固定节拍的生产应用，从而配合柔性制造、小批量、多品种生产，支持工业大数据传输，降低升级成本。同时，产品在价格上比国外竞争对手有更大的优势，交付速度也是基于本土相对于海外企业的优势。

目前，国力科技第三代柔性环传输线经过多年的产品开发和积累，已经从小批量生产走向成熟商用阶段，生产规模和销售渠道进一步扩大，预计未来三年将实现年均两次增长。

(1)技术差异。

①普通直线电机。

市场上一般采用普通直线电机。主要特点是同一线圈中只能控制一个动子，无法实现两个直线段或圆弧间隙之间的精确定位。动子在运行时，需要刻意避开接头，同时也不可能在圆弧处增加工艺工位，这就大大浪费了生产空间和生产效率(如图1所示)。

②李国技术——其磁悬浮控制技术。

国力科技采用磁悬浮动力，其特性与普通直线电机有质和量的区别。首先，动子属于磁动子，在直线段的一个线圈中可以同时控制六个动子，每个动子之间的间隙只有10毫米。在运行过程中，它的主要特点是线圈不会随着磁铁移动。其次，可以在直线段和圆弧处加站生产，无需刻意避开接头，最大的动子可以在最短的距离内通过，实现高效率、高产量、高质量。

(2)传统生产线设备的“痛点”。

(1)设计生产周期长，投资大，专属性强；

②自动化程度低，生产效率低，设备笨重，能耗高；

③速度低、噪声大、精度低，难以适应高精度应用；

④同步系统难以适应不同的流程和非固定节奏的制作；

⑤不灵活，生产线升级成本高，生产区域广。

(3)智能柔性环线设备的优势。

(1)模块化产品，设计制造周期短，投资少，通用性强，便于后期维护；

②生产线高速高加速运行，生产效率高，设备轻，安装容易，能耗低；

③控制精度高，噪音低，极其适合中高端应用；

④异步控制，无拖缆；

⑤制造灵活，适应品种小批量生产，升级成本低；

⑥信息化和工业大数据生产高度智能化，导致生产智能化。

(4)智能柔性环线设备的技术特点。

(1)无休止的圆周运动；

②无拖缆；

③磁悬浮技术；

④采用直接驱动技术；

⑤速度快，控制精确；

⑥同步或异步运动；

⑦弧形可用于放置生产工位，不受拼接区域的限制。

(5)智能柔性环线设备的技术优势。

①无线控制系统；

②二级控制功能，同时控制气缸、真空吸附和伺服动作，配合视觉检测系统精确定位；

③弧形模块与直线模块间隙重复定位精度一致；

④无磁跳，适合视觉扫描应用；

⑤单个模块中有6个可控动子，间隙为10毫米；

⑥ PLC调度软件成熟，控制无需二次规划；

⑦自主研发，模块化产品，维护方便，节约能耗，降低运营成本。

目前，智能柔性环线的主要应用领域包括:食品加工、包装印刷、智能物流仓库、医疗产品生产、电池制造、液晶面板制造、光伏面板制造、3C消费电子加工组装、半导体制造、汽车零部件制造组装等。

目前，国力科技开发的iTS智能柔性线路可分为环线、连接线和重载线。

4、实际应用案例。

(1)智能柔性环线在动力电池制造和整车制造中的应用。

近年来，新能源汽车制造产业链发展迅速。得益于政府政策的支持和人们对低碳生活的向往和追求，如何在新能源汽车制造的高速轨道上快速赢得用户的心，抢占市场份额，是整个产业链上下游都需要加快步伐，优化生产线，缩短交付时间，才能赶上这条高速公路， 使企业能够在短时间内获得超高的业绩和丰厚的利润，从而进行再投资，通过持续增产为企业带来源源不断的利润。

企业在谈及新能源汽车动力电池级整车的制造过程、优化生产线或提出或设立投资项目时，都必须面对前者“舍不得放弃”、后者“在时间和成本之间难以抉择”的选择。解决大生产的心病，需要大刀阔斧的改革创新，知己知彼才能百战百胜。动力电池制造过程中，有十个生产工序:正、负极均化车间、镀膜车间、压延车间、正、负极。用于智能柔性环形线生产过程:流水线、注液、正电极帽焊接密封、喷码装板(含检验等)。).以装配线为例，市场上第一代、第二代、第三代生产线每分钟分别生产60节、130节、220节电池，生产线基本无法满足企业多类型、高产量的要求。在生产过程中，需要高精度的定位控制来实现精确生产，如注液、正盖焊接接头、喷码装车、检测等。此外，由于各种类型电池的注液量、焊接接头和喷码装载的差异，如何整合和控制生产节奏将是一个巨大的挑战。在动力电池模块和电池组封装的后期，线路负载的增加和携带动能的减少也会影响生产效率。因此，高线负荷、高速度、高加速度是动力电池制造和车辆装配必须解决的问题。同时，必须保证高精度，满足各种生产。iTS智能柔性环线、单轨水平连接重载线、双轨水平连接重载线的应用，将满足新能源汽车从动力电池制造到整车制造各个环节的需求。

环线和变轨环线用于动力电池装配线、注液、正电极帽焊接和密封、喷码和装板(包括检验等)。)，等等。，满足高速、多产品生产的要求。

单轨水平连接重载线和双轨水平连接重载线可应用于动力电池模块及Pack封装环节和整车装配环节，满足高负荷、高速移动多工序生产装配的需求。

(2)智能柔性环线应用于芯片制造行业。

半导体制造业包括很多领域，这些领域有很多复杂的工艺。柔性回线应用于半导体行业制造领域中的中间阶段封装集成、后期组装、封装和运输，实现高速、高产率生产，满足市场需求。针对目前半导体制造业市场芯片短缺带来的困境，提出了一种科学的解决方案——iTS智能柔性线解决方案，其中整个环形线采用模块化制造，非常便于后期扩展。在此基础上，介绍了智能交通系统智能柔性变轨圆线路。考虑到芯片制造工艺的复杂性和对智能生产线的依赖性，需要科学地进行特殊工艺加工和扩展。例如，为了加快芯片制造中后期的生产节奏，通过整合环形线的生产节奏，可以在环形线上、换轨处和换线后增加工序，按照最快的生产节奏进行生产，使整条生产线形成高速闭环运动，从而实现多规格、超高产能生产，如图7所示。

5、结论

制造业的变革带来了整个时代的进步。智能柔性线的应用不仅改变了企业的产出，也体现了技术创新带来的“质”的飞跃。