视觉引导机器人自动化加工过程
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铸造自动化挑战
一些最困难、最脏、最危险的工作都在铸造厂，然而铸造厂拥抱自动化的速度相对较慢。一个原因是他们经常制造各种各样的部件，这增加了实现自动化的难度。另一个原因是，在铸造过程中，零件通常在尺寸和几何形状上有较大的变化，这使得使用传统的、硬自动化方法很难定位它们。
在这个特殊的应用中，道路卡车的离合器外壳有八种不同的型号。每个铸件都有一个大的浇口需要拆除，浇口中嵌有不锈钢滤网，由于无法重新熔化，需要分离。
该应用程序将难以使用传统机器视觉系统自动化，因为它们依赖于分析像素网格值，该过程称为相关性。德国必威该方法通过将对象的灰度级模型或参考图像与图像进行比较来定位对象。通常，当对象变化旋转或缩放时，视觉系统不再检测到对象。但是，最近的视觉技术创新使机器人可以自动化可变性的自动化操作，而不是过去可以容纳的可变性。Odyssey Machine公司在俄亥俄州索尔康的可康生经销商的Raf自动化工作，开发一个灵活的自动化系统，能够处理平移类型和位置的变化。自动化系统的关键是它能够立即识别平移类型并在进料输送机上定义其精确位置，为加工工作单元带来铸件。
对象位置技术键成功
奥德赛机器公司和RAF自动化公司基于康耐克斯的解决方案PatMax®软件技术尽管对象角度，尺寸和外观变化，但对象的准确位置。Patmax通过将三步几何测量过程应用于对象来使用几何信息来代替基于像素网格的相关性。Patmax首先识别并隔离对象图像中的关键个体功能，并测量形状，尺寸，角度，弧和阴影等特性。然后，它将训练图像的关键特征与运行时图像之间的空间关系相关联，包括距离和相对角度。通过分析来自特征和空间关系的几何信息，Patmax能够精确地且可重复地确定对象的位置，而不考虑对象的角度，尺寸或外观。
该解决方案使用了传统的平带进料输送机，经过奥德赛公司的改进，允许部件持续移动到视觉单元。铸件与浇口面朝下放置在输送机上，保持它们的y轴(垂直于输送机的移动方向)在大约½英寸的位置。八种不同的铸件都需要不同的机器人程序。第一个关键步骤是识别下一个铸件的零件号在随机顺序下的传送带。为此，奥德赛机器选择了康耐克斯In-Sight Micro 1100视觉系统。LeRoux说:“我们选择In-Sight系列首先是因为康耐视独特的PatMax目标定位技术。“除了PatMax, In- sight Micro 1100还提供了其他最小封装的康耐克斯工具，使其成为在非常狭小空间安装的理想工具。”
与机器人和PLC沟通
在这个应用程序中使用的机器人是发那科S900W，客户之前已经退役了，但发那科为这个应用程序重建了它。工作单元在艾伦-布拉德利可编程逻辑控制器(PLC)的控制下运行，该控制器通过以太网电缆连接到视觉系统。康耐视视系统的固件包含与艾伦-布拉德利、西门子、三菱等各种流行PLC通信所需的协议。这种通信套件被称为Cognex Connect™，是所有In-Sight视觉系统的标准功能。该视觉系统连接到带有数字输入/输出的RJ2机器人控制，以与机器人控制器通信。可视微视觉系统将零件的识别信息和零件上的坐标信息发送给PLC, PLC将信息直接发送给机器人控制器。
奥德赛机器公司的工程师通过拍摄传送带上的零件的参考图像(存储在内存中)，教会视觉系统识别每个单独的零件。当一个新零件从生产线上下来时，一个标准的传送带光眼检测到零件的存在，停止传送带并触发视觉系统捕捉图像。in - sight Micro系统将几何信息与存储在内存中的参考图像进行比较，选择正确的平移数，并以百分比分数对每个图像进行匹配。LeRoux说:“我们还没有看到正确部分得分低于95%或错误部分得分高于65%的情况。”PatMax算法还提供了零件的位置，包括x轴和y轴(在输送机行进方向上)的坐标和在x-y平面上的旋转角度。
校准机器人和视觉系统
机器人的坐标系统需要与视觉系统同步，但只有一次，除非传送带相对于视觉系统移动。奥德赛机器公司的工程师通过在传送带上放置物理寄存器来校准机器人的坐标系统。他们捕获寄存器的图像，视觉系统确定每个寄存器在其自己的坐标系统中的坐标。然后，工程师将机器人慢跑到每个物理寄存器，并记录其在机器人坐标系中的位置。然后他们确定两个坐标系之间的偏移量，调整机器人的控制，使其使用与In-Sight微系统相同的坐标系。
接下来，机器人移动到部件的位置，将其手腕旋转到正确的角度并拾取部分。机器人将该部件放置在具有碳化物刀片的三级线性锯上的固定装置。锯的第一阶段从不锈钢过滤器下方切断浇口的末端，并将切口落入可熔化的废料箱中。第二阶段切断不锈钢过滤器，将其落入不同的箱中，从中回收过滤器。第三阶段切断了浇口的其余部分，并将其落入可熔化的废料箱中。移除浇口留下孔。
随着机器人通过孔拾取夹具的部分，该过程继续该过程，并将其移动到工作单元中的第二夹具。该夹具采用符合ATI自动化的符合的空气主轴，以30,000 rpm驱动高速钢螺旋端铣刀。机器人在终端磨机周围移动，该部件去除闪光灯。主轴的径向顺应性补偿每个部分上闪光量的差异。
“新的机器人工作台已经成功自动化了曾经是具有重复压力损伤危险的困难手动任务的内容，”Leroux总结道。“CoNEX 1100微视觉系统完美无瑕地识别了该部件的部件号和X，Y和θ坐标。机器人工作单元消除了以前经营工作单元所需的三个人中的两个。一个人仍然需要装载成品铸件到一个机架上。整个电池的成本约为400,000美元，包括重建机器人，视觉系统的成本和金属切割设备。电池的自动化部分约为75,000美元。在铸造厂中雇用一个人的总成本也是关于75,000美元所以通过释放两个人，机器人很快就会为自己付出代价。“
