視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人自動(dòng)化石油工具組件

在石油工具上安裝一個(gè)螺紋保護(hù)器是一個(gè)困難和耗時(shí)的工作。目前，沒(méi)有自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)上執(zhí)行此操作，因?yàn)椴僮鞯膹?fù)雜性和許多大小和樣式的線(xiàn)程保護(hù)和管道。JMP工程與石油工業(yè)制造商合作開(kāi)發(fā)一個(gè)靈活的自動(dòng)化過(guò)程，采用兩機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航處理廣泛的部分，可以很容易地配置為處理未來(lái)的變種沒(méi)有規(guī)劃。

應(yīng)用程序的成功的關(guān)鍵是使用機(jī)器視覺(jué)來(lái)定位部分由第一機(jī)器人拾取之前它是由第二機(jī)器人螺紋檢查管道的直徑和位置。

 

石油工具制造自動(dòng)化

石油工業(yè)部分也通常不生產(chǎn)用于精密零件定位所需的公差。由于這些原因，常用于汽車(chē)工業(yè)和其它大批量生產(chǎn)的任務(wù)所用的硬的自動(dòng)化系統(tǒng)并不適用于大多數(shù)石油工具生產(chǎn)作業(yè)的選項(xiàng)。

基于工業(yè)機(jī)器人更靈活的自動(dòng)化系統(tǒng)提供更多的潛力，但他們也看到了在石油工具業(yè)務(wù)的使用相對(duì)較少，如需要接unfixtured部件和處理很多零件號(hào)碼的各種困難。因此，很少有工業(yè)機(jī)器人在石油工業(yè)中使用。

上面提到的一系列有一個(gè)典型的石油工業(yè)的一部分的特征。油和煤氣管上安裝了螺紋保護(hù)器，以防止它們?cè)谶\(yùn)輸過(guò)程中受到損壞。作為一個(gè)整體的家庭是組裝在相對(duì)高的卷，但沒(méi)有個(gè)人的部分號(hào)碼有正常需要的音量來(lái)證明自動(dòng)化。石油工具制造商想以每分鐘約三的速度裝配螺紋保護(hù)器。裝配蓋到管道的任務(wù)是用氣動(dòng)工具，但涉及的扭矩高，使它成為一個(gè)苛刻的物理挑戰(zhàn)。

石油工具制造商和JMP工程看公司有任何想法如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的任務(wù)。JMP設(shè)計(jì)和建造工業(yè)控制、交鑰匙自動(dòng)化系統(tǒng)，和植物的信息解決方案，用于食品和飲料、生命科學(xué)、環(huán)境、汽車(chē)、金屬加工等行業(yè)。 JMP集成機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器人處理應(yīng)用中的部分沒(méi)有精確定位，不會(huì)夾具固定，并沒(méi)有清楚地彼此分開(kāi)。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)騎在機(jī)器人手臂。視覺(jué)系統(tǒng)由一個(gè)工業(yè)機(jī)器視覺(jué)攝像頭，接口為以上工業(yè)相機(jī)工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)上的圖像采集卡的高速機(jī)器視覺(jué)通信接口標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)光二極管（LED）的相機(jī)外殼內(nèi)產(chǎn)生的紅光，有助于克服環(huán)境光線(xiàn)來(lái)捕捉圖像。

JMP的程序員寫(xiě)了一個(gè)在微軟Visual Basic進(jìn)行視覺(jué)作業(yè)的機(jī)器視覺(jué)軟件庫(kù)調(diào)用的視覺(jué)工具的工作單元的圖形用戶(hù)界面，它提供了預(yù)配置，為工業(yè)攝像機(jī)和視頻格式齊全緊密集成采集支持。機(jī)器視覺(jué)軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境，使它能夠配置采集工具，定義視覺(jué)任務(wù)，并通過(guò)/失敗的決定，沒(méi)有任何編程。機(jī)器視覺(jué)庫(kù)包括軟件工具，以快速和準(zhǔn)確地測(cè)量，引導(dǎo)，識(shí)別和檢查零件，盡管制造過(guò)程中零件外觀有變化。

傳統(tǒng)模式匹配技術(shù)依賴(lài)于通常稱(chēng)為歸一化相關(guān)的像素網(wǎng)格分析過(guò)程。此方法查找一個(gè)對(duì)象和圖像的部分的灰度級(jí)模型（或參考圖像）之間的統(tǒng)計(jì)相似性來(lái)確定對(duì)象的X / Y位置。雖然有效在某些情況下，這種方法限制查找的對(duì)象和與它們可以在不同的外觀的常見(jiàn)到生產(chǎn)線(xiàn)，條件下找到，如在對(duì)象角度，尺寸和明暗變化的精確度的能力

幾何圖案匹配技術(shù)學(xué)習(xí)一個(gè)對(duì)象的幾何形狀，使用一組不依賴(lài)于一個(gè)像素網(wǎng)格的邊界曲線(xiàn)，然后在圖像中尋找類(lèi)似的形狀，而不依賴(lài)于特定的灰度級(jí)。結(jié)果是一個(gè)顯著的改進(jìn)的能力，準(zhǔn)確地找到對(duì)象，盡管變化的角度，大小和陰影。

幾何圖案匹配技術(shù)使用一組不依賴(lài)于一個(gè)像素網(wǎng)格邊界曲線(xiàn)的學(xué)習(xí)對(duì)象的幾何形狀，然后查找圖像中的類(lèi)似的形狀不依賴(lài)于特定的灰度級(jí)。其結(jié)果是，盡管角度，尺寸和明暗變化，都能精確地找到對(duì)象的能力的顯著改善。

一個(gè)55.2-in多功能機(jī)器人。橫向覆蓋面和80公斤的有效載荷容量移動(dòng)bin和信號(hào)，這是在位置上坐倉(cāng)的圖片上面的攝像頭。在PLC傳遞到視覺(jué)系統(tǒng)的要求，希望拍攝照片。該相機(jī)拍攝照片和視覺(jué)工具確定容器中的每個(gè)線(xiàn)程保護(hù)的位置。視覺(jué)系統(tǒng)然后識(shí)別所述圖像中的螺紋保護(hù)，并計(jì)算每一個(gè)的位置。在Visual Basic界面使從攝像機(jī)圖像中的像素到由機(jī)器人控制系統(tǒng)所需毫米的轉(zhuǎn)換。

一個(gè)可編程控制器指示機(jī)器人從箱子中選擇一個(gè)線(xiàn)程保護(hù)器。螺紋保護(hù)器進(jìn)來(lái)11尺寸范圍從4至8英寸直徑。視覺(jué)系統(tǒng)的每個(gè)部件號(hào)訓(xùn)練。它確定的好的部分的位置，并檢測(cè)被混合好的零件尺寸錯(cuò)誤的部件的存在。

 

機(jī)器人裝配

穿線(xiàn)機(jī)器人接近管道。機(jī)械手關(guān)閉該組裝線(xiàn)保護(hù)器管道的一部分，第二機(jī)器人（同一型號(hào)）。在PLC存儲(chǔ)在bin的一層各部分的位置和命令機(jī)器人來(lái)接他們一個(gè)接一個(gè)。當(dāng)倉(cāng)是空的機(jī)器人移除紙板分配器和相機(jī)拍攝的圖像，以確定在下一層的部件的位置。

第二機(jī)器人攜帶的螺紋護(hù)到在油工具組件位于一個(gè)夾具，露出管的部分，其中一個(gè)線(xiàn)程保護(hù)器被安裝。

“裝配兩個(gè)螺紋緊固件是一個(gè)機(jī)器人，因?yàn)闄C(jī)器人不具備操作人員的感覺(jué)線(xiàn)程之間的連接能力，一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的操作，視覺(jué)系統(tǒng)可以幫助克服這些挑戰(zhàn)。

附著在第二機(jī)器人的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)相機(jī)定位于螺紋護(hù)安裝在管道上。以?xún)A斜的角度在管道上磚紅色光照創(chuàng)建陰影，使管徑的精確測(cè)量。機(jī)器視覺(jué)軟件圓工具用于檢查管道的直徑，以確保它的螺紋護(hù)匹配，并且還更精確地確定管的位置。機(jī)器人臂具有順應(yīng)器件，其允許管螺紋拉臂和螺紋保護(hù)器，因?yàn)樗鼣Q到管。

自動(dòng)校準(zhǔn)程序的優(yōu)勢(shì)是一個(gè)固定的，永久的目標(biāo)位于每個(gè)機(jī)器人附近。安裝在每個(gè)機(jī)器人上的攝像機(jī)獲取四個(gè)圖像的目標(biāo)，并在拍攝每一個(gè)圖片移動(dòng)一個(gè)已知的距離?；谶@四個(gè)圖像，校準(zhǔn)程序確定機(jī)器人在關(guān)系到目標(biāo)的位置。

校準(zhǔn)是一個(gè)手動(dòng)的過(guò)程，是執(zhí)行的需求時(shí)，有人認(rèn)為，其中一個(gè)機(jī)器人已成為不準(zhǔn)確的，也許是因?yàn)橐粋€(gè)彎曲的夾具或相機(jī)被撞出的位置。

機(jī)器人在JMP的工廠投產(chǎn)，然后運(yùn)到客戶(hù)的工廠現(xiàn)在是運(yùn)行在生產(chǎn)。它已證明在無(wú)夾具或定位準(zhǔn)確的條件下能成功地挑選和組裝螺紋保護(hù)器，普通石油工具制造。有一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，這個(gè)應(yīng)用程序?qū)?dǎo)致新一代的視覺(jué)功能的機(jī)器人，將有助于提高石油工具行業(yè)的生產(chǎn)力和質(zhì)量。

機(jī)器人執(zhí)行重復(fù)功能的應(yīng)用，減少由于分心或無(wú)聊的人錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。