视觉系统检测卡盘转动，解放操作人员
生产弯头或T形管件的卡盘机很难实现自动化，因为管件在加载时必须与卡盘停止旋转时的旋转角度相匹配。通过使用Cognex在望®视觉系统，以确定附在主轴另一端的标记盘的旋转角度。旋转的角度传递给三菱RV-12机器人，它扭转手腕，以正确的方向将一个新部件插入卡盘。现在，一个机器人可以装卸两台机器，从而腾出两名操作人员，他们现在可以执行检查任务。
拥有这款夹管机的公司生产的高端工业管件直径从1 / 4英寸到1 / 2英寸不等，由钢锻件或黄铜铸件制成。卡盘有七个主轴同时工作。当在任何主轴上的加工操作完成时，主轴向上分度进入一个共同的位置，在那里它可以更容易地进入卸载和加载。装夹头是一件很脏的工作，因为其他七个主轴都在工作，所以即使装夹的时候机器也会喷油。装载这些机器的操作者很快就会被油覆盖，这使得人们很难找到愿意日复一日地执行这项任务的人。
自动化装载操作的挑战
配件制造商对自动化装卸操作感兴趣，但遇到了障碍。由于弯头和三通管件不是径向对称的，因此无法将它们固定在带有圆柱形开口的卡盘中。取而代之的是，卡盘有两个彼此相对的平钳口，它们沿径向移动，以夹紧三通接头的双端部分或弯头接头的任一臂，从而使相对端可以转动、面对和螺纹连接。
当卡盘完成零件制造后关闭电源时，卡盘由于离心力继续旋转，然后以随机方向停止。通常在较新的设备应用中，自动机器人卡盘装载机不需要视觉，因为卡盘的位置保持不变，径向对称允许零件以任何方向装载。但在这种应用中，或在任何较旧的卡盘机上，缺乏径向对称性，这意味着在加载过程中，配件必须与钳口的旋转角度精确对齐。传统的“盲”机器人无法知道卡盘的方向，因此无法抓住零件。
Steven Douglas Corporation (SDC)是一家位于俄亥俄州纽伯里的定制和特殊工厂自动化机器的设计师和制造商，该公司被合同自动装载两台卡盘机。SDC也获得了总部位于俄亥俄州梭伦的一家康耐视分销商和集成商RAF Automation的支持。两家公司的工程师共同开发了创新的视觉引导机器人应用程序。
一个创新的解决方案
RAF自动化销售工程师Steve Blair说:“我们首先注意到，用视觉系统直接观察卡盘来确定它的方向是很困难的。”“卡盘上不断喷洒切削油，可能会干扰视觉系统及其查看卡盘的能力。”然而，机床主轴的另一侧突出在一个更清洁和无切削油的区域。工程师们想出了一个主意，在后轴上安装一个圆盘，并在圆盘上标记一个独特的点图案，视觉系统利用这个图案来确定哪一个轴应该被卸载。
该机器人安装在两台卡盘机器之间的一个倒置位置，可以同时为两台卡盘机器提供服务。英国皇家空军自动化公司推荐了两个Cognex看到5100这个应用的视觉系统。这些系统在紧凑的外壳中包含了复杂视觉应用所需的所有处理能力。布莱尔说:“现有的可视系统的广泛选择使我们有可能选择一种非常经济的摄像机，同时仍然满足这种应用的速度和精度要求。”
机器人与视觉系统的集成
SDC工程师选择了一台三菱RV-12系列6轴机器人，有效载荷为12公斤。机器人周围有铁丝网保护，以保护该区域的人员。通过Cognex和三菱电机的联合开发，三菱机器人和Cognex视觉系统已经集成。三菱Melfa视觉软件将机器人编程软件和Cognex In-Sight Explorer软件结合在一起，作为一个集成解决方案同时设置机器人和视觉系统。SDC副总裁保罗·贝利沃（Paul Belliveau）说：“这种新方法使创建视觉引导机器人应用程序变得更加容易，这些应用程序具有定位和检查零件等功能，远远超出了机器人单独完成的功能。”。
英国皇家空军自动化公司和SDC工程师共同开发了vision应用程序。他们使用Melfa Vision应用程序配置摄像头，并使用Cognex In-Sight Explorer软件编写应用程序的其余部分。该应用程序还包括一个三菱Q系列可编程逻辑控制器（PLC），用于操作机器人和一个人机界面（HMI），操作员使用人机界面从一个部件切换到另一个部件，并查看有关自动化系统性能的信息。
机器人启动与视觉系统的通信，并发送命令以捕获图像，并执行所需的计算，以确定哪个卡盘处于要加载的位置，以及它停止的角度。机器人控制器、PLC和视觉系统使用三菱公司开发的专有协议，该协议包含在Melfa视觉软件中，并通过以太网进行通信。
人机界面是用来校准机器人的视觉系统。机器人被移动到合适的位置，以抓住夹盘中的一个部件。然后，视觉系统捕获图像，以确定卡盘的角度。然后输入由视觉系统确定的角度与机器人手腕角度之间的差值作为偏移量来校准机器人。在开始操作之前，操作者将零件装入Delrin冰球(具有将零件固定在特定方向的特征的Delrin块)中。操作人员将冰球放在一个进料动力和免费的输送机上，定位下一部分要装载在一个精密擒送机构。当进料输送机的部件不足时，自动化提供一个信号。
一步一步地完成这个过程
当PLC识别到一台机器已经准备好加载时，它会使用Modbus TCP协议通知机器人。接着，机器人向监控特定机器的视觉系统发送命令，以捕获图像并确定主轴数及其角度位置。使用Cognex In-Sight Explorer圆配合工具定位每个圆盘的中心。in - sight Explorer blob工具用于识别磁盘上的点，并确定要卸载的磁盘位置。康耐视的图案工具定位每个圆盘上的独特标记，用于确定其角度位置。自定义代码用于确定哪个磁盘处于加载/卸载位置，并确定其角度位置。
视觉系统将主轴数和旋转角度发送给机器人，机器人再将ID号传递给PLC。然后机器人移动到卡盘并将其夹持器连接到零件上。由于被加工零件的末端是径向对称的，因此机器人卸载操作不需要角位置。机器人向PLC发出信号，告诉PLC它已经抓住了零件，PLC指令机器打开卡盘夹爪。然后机器指示卡盘夹爪是打开的，PLC将信息传递给机器人。
然后，机器人将零件从下颚中取出，并将其放入出料输送机上的德林冰球中。它从进料输送机上的擒抱机构中挑出一个部件，并将其手腕扭转到视觉系统提供的方向，使部件精确地适合于卡盘的夹爪之间。然后机器人向PLC发出信号，告知零件已就位，PLC指示机器关闭卡盘的夹爪。机器向PLC发出信号，表示卡盘夹爪已经关闭，机器人就会松开零件，离开零件，回到它的静止位置。
已完成的系统目前正在客户现场运行，并完全按照设计工作。视觉引导机器人应用大大提高了产量，并降低了与这两台卡盘机相关的劳动力成本。
有关署,请访问www.s-d-c.com。
有关英国皇家空军自动化,请访问www.rafautomation.com
