视觉引导机器人自动化石油工具组件

在石油工具上安装一个螺纹保护器是一个困难和耗时的工作 。目前 ，没有自动化技术在工业上执行此操作 ，因为操作的复杂性和许多大小和样式的线程保护和管道 。JMP工程与石油工业制造商合作开发一个灵活的自动化过程 ，采用两机器人视觉导航处理广泛的部分 ，可以很容易地配置为处理未来的变种没有规划 。

应用程序的成功的关键是使用机器视觉来定位部分由第一机器人拾取之前它是由第二机器人螺纹检查管道的直径和位置 。

 

石油工具制造自动化

石油工业部分也通常不生产用于精密零件定位所需的公差 。由于这些原因 ，常用于汽车工业和其它大批量生产的任务所用的硬的自动化系统并不适用于大多数石油工具生产作业的选项 。

基于工业机器人更灵活的自动化系统提供更多的潜力 ，但他们也看到了在石油工具业务的使用相对较少 ，如需要接unfixtured部件和处理很多零件号码的各种困难 。因此 ，很少有工业机器人在石油工业中使用 。

上面提到的一系列有一个典型的石油工业的一部分的特征 。油和煤气管上安装了螺纹保护器 ，以防止它们在运输过程中受到损坏 。作为一个整体的家庭是组装在相对高的卷 ，但没有个人的部分号码有正常需要的音量来证明自动化 。石油工具制造商想以每分钟约三的速度装配螺纹保护器。装配盖到管道的任务是用气动工具 ，但涉及的扭矩高 ，使它成为一个苛刻的物理挑战 。

石油工具制造商和JMP工程看公司有任何想法如何实现自动化的任务 。JMP设计和建造工业控制 、交钥匙自动化系统 ，和植物的信息解决方案 ，用于食品和饮料 、生命科学 、环境 、汽车 、金属加工等行业 。 JMP集成机器视觉和机器人处理应用中的部分没有精确定位 ，不会夹具固定 ，并没有清楚地彼此分开 。

机器视觉系统骑在机器人手臂 。视觉系统由一个工业机器视觉摄像头 ，接口为以上工业相机工业个人计算机上的图像采集卡的高速机器视觉通信接口标准 。发光二极管（LED）的相机外壳内产生的红光 ，有助于克服环境光线来捕捉图像 。

JMP的程序员写了一个在微软Visual Basic进行视觉作业的机器视觉软件库调用的视觉工具的工作单元的图形用户界面 ，它提供了预配置 ，为工业摄像机和视频格式齐全紧密集成采集支持 。机器视觉软件应用开发环境 ，使它能够配置采集工具 ，定义视觉任务 ，并通过/失败的决定 ，没有任何编程 。机器视觉库包括软件工具 ，以快速和准确地测量 ，引导 ，识别和检查零件 ，尽管制造过程中零件外观有变化 。

传统模式匹配技术依赖于通常称为归一化相关的像素网格分析过程 。此方法查找一个对象和图像的部分的灰度级模型（或参考图像）之间的统计相似性来确定对象的X / Y位置 。虽然有效在某些情况下 ，这种方法限制查找的对象和与它们可以在不同的外观的常见到生产线 ，条件下找到 ，如在对象角度 ，尺寸和明暗变化的精确度的能力

几何图案匹配技术学习一个对象的几何形状 ，使用一组不依赖于一个像素网格的边界曲线 ，然后在图像中寻找类似的形状，而不依赖于特定的灰度级 。结果是一个显着的改进的能力 ，准确地找到对象 ，尽管变化的角度 ，大小和阴影 。

几何图案匹配技术使用一组不依赖于一个像素网格边界曲线的学习对象的几何形状 ，然后查找图像中的类似的形状不依赖于特定的灰度级 。其结果是 ，尽管角度 ，尺寸和明暗变化 ，都能精确地找到对象的能力的显著改善 。

一个55.2-in多功能机器人 。横向覆盖面和80公斤的有效载荷容量移动bin和信号 ，这是在位置上坐仓的图片上面的摄像头 。在PLC传递到视觉系统的要求 ，希望拍摄照片 。该相机拍摄照片和视觉工具确定容器中的每个线程保护的位置 。视觉系统然后识别所述图像中的螺纹保护 ，并计算每一个的位置 。在Visual Basic界面使从摄像机图像中的像素到由机器人控制系统所需毫米的转换 。

一个可编程控制器指示机器人从箱子中选择一个线程保护器 。螺纹保护器进来11尺寸范围从4至8英寸直径 。视觉系统的每个部件号训练 。它确定的好的部分的位置 ，并检测被混合好的零件尺寸错误的部件的存在 。

 

机器人装配

穿线机器人接近管道 。机械手关闭该组装线保护器管道的一部分 ，第二机器人（同一型号） 。在PLC存储在bin的一层各部分的位置和命令机器人来接他们一个接一个 。当仓是空的机器人移除纸板分配器和相机拍摄的图像 ，以确定在下一层的部件的位置 。

第二机器人携带的螺纹护到在油工具组件位于一个夹具 ，露出管的部分，其中一个线程保护器被安装 。

“装配两个螺纹紧固件是一个机器人 ，因为机器人不具备操作人员的感觉线程之间的连接能力 ，一个具有挑战性的操作 ，视觉系统可以帮助克服这些挑战 。

附着在第二机器人的工业机器视觉相机定位于螺纹护安装在管道上 。以倾斜的角度在管道上砖红色光照创建阴影 ，使管径的精确测量 。机器视觉软件圆工具用于检查管道的直径 ，以确保它的螺纹护匹配 ，并且还更精确地确定管的位置 。机器人臂具有顺应器件 ，其允许管螺纹拉臂和螺纹保护器 ，因为它拧到管 。

自动校准程序的优势是一个固定的 ，永久的目标位于每个机器人附近 。安装在每个机器人上的摄像机获取四个图像的目标 ，并在拍摄每一个图片移动一个已知的距离 。基于这四个图像 ，校准程序确定机器人在关系到目标的位置 。

校准是一个手动的过程 ，是执行的需求时 ，有人认为 ，其中一个机器人已成为不准确的 ，也许是因为一个弯曲的夹具或相机被撞出的位置 。

机器人在JMP的工厂投产 ，然后运到客户的工厂现在是运行在生产 。它已证明在无夹具或定位准确的条件下能成功地挑选和组装螺纹保护器 ，普通石油工具制造 。有一个很好的机会 ，这个应用程序将导致新一代的视觉功能的机器人 ，将有助于提高石油工具行业的生产力和质量 。

机器人执行重复功能的应用 ，减少由于分心或无聊的人错误的风险 。