視覺引導機器人自動化石油工具組件

在石油工具上安裝一個螺紋保護器是一個困難和耗時的工作。目前，沒有自動化技術(shù)在工業(yè)上執(zhí)行此操作，因為操作的復雜性和許多大小和樣式的線程保護和管道。JMP工程與石油工業(yè)制造商合作開發(fā)一個靈活的自動化過程，采用兩機器人視覺導航處理廣泛的部分，可以很容易地配置為處理未來的變種沒有規(guī)劃。

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

 

石油工具制造自動化

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，常用于汽車工業(yè)和其它大批量生產(chǎn)的任務(wù)所用的硬的自動化系統(tǒng)并不適用于大多數(shù)石油工具生產(chǎn)作業(yè)的選項。

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

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

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

機器視覺系統(tǒng)騎在機器人手臂。視覺系統(tǒng)由一個工業(yè)機器視覺攝像頭，接口為以上工業(yè)相機工業(yè)個人計算機上的圖像采集卡的高速機器視覺通信接口標準。發(fā)光二極管（LED）的相機外殼內(nèi)產(chǎn)生的紅光，有助于克服環(huán)境光線來捕捉圖像。

JMP的程序員寫了一個在微軟Visual Basic進行視覺作業(yè)的機器視覺軟件庫調(diào)用的視覺工具的工作單元的圖形用戶界面，它提供了預配置，為工業(yè)攝像機和視頻格式齊全緊密集成采集支持。機器視覺軟件應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，使它能夠配置采集工具，定義視覺任務(wù)，并通過/失敗的決定，沒有任何編程。機器視覺庫包括軟件工具，以快速和準確地測量，引導，識別和檢查零件，盡管制造過程中零件外觀有變化。

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

幾何圖案匹配技術(shù)學習一個對象的幾何形狀，使用一組不依賴于一個像素網(wǎng)格的邊界曲線，然后在圖像中尋找類似的形狀，而不依賴于特定的灰度級。結(jié)果是一個顯著的改進的能力，準確地找到對象，盡管變化的角度，大小和陰影。

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

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

一個可編程控制器指示機器人從箱子中選擇一個線程保護器。螺紋保護器進來11尺寸范圍從4至8英寸直徑。視覺系統(tǒng)的每個部件號訓練。它確定的好的部分的位置，并檢測被混合好的零件尺寸錯誤的部件的存在。

 

機器人裝配

穿線機器人接近管道。機械手關(guān)閉該組裝線保護器管道的一部分，第二機器人（同一型號）。在PLC存儲在bin的一層各部分的位置和命令機器人來接他們一個接一個。當倉是空的機器人移除紙板分配器和相機拍攝的圖像，以確定在下一層的部件的位置。

第二機器人攜帶的螺紋護到在油工具組件位于一個夾具，露出管的部分，其中一個線程保護器被安裝。

“裝配兩個螺紋緊固件是一個機器人，因為機器人不具備操作人員的感覺線程之間的連接能力，一個具有挑戰(zhàn)性的操作，視覺系統(tǒng)可以幫助克服這些挑戰(zhàn)。

附著在第二機器人的工業(yè)機器視覺相機定位于螺紋護安裝在管道上。以傾斜的角度在管道上磚紅色光照創(chuàng)建陰影，使管徑的精確測量。機器視覺軟件圓工具用于檢查管道的直徑，以確保它的螺紋護匹配，并且還更精確地確定管的位置。機器人臂具有順應(yīng)器件，其允許管螺紋拉臂和螺紋保護器，因為它擰到管。

自動校準程序的優(yōu)勢是一個固定的，永久的目標位于每個機器人附近。安裝在每個機器人上的攝像機獲取四個圖像的目標，并在拍攝每一個圖片移動一個已知的距離?；谶@四個圖像，校準程序確定機器人在關(guān)系到目標的位置。

校準是一個手動的過程，是執(zhí)行的需求時，有人認為，其中一個機器人已成為不準確的，也許是因為一個彎曲的夾具或相機被撞出的位置。

機器人在JMP的工廠投產(chǎn)，然后運到客戶的工廠現(xiàn)在是運行在生產(chǎn)。它已證明在無夾具或定位準確的條件下能成功地挑選和組裝螺紋保護器，普通石油工具制造。有一個很好的機會，這個應(yīng)用程序?qū)е滦乱淮囊曈X功能的機器人，將有助于提高石油工具行業(yè)的生產(chǎn)力和質(zhì)量。

機器人執(zhí)行重復功能的應(yīng)用，減少由于分心或無聊的人錯誤的風險。