视觉读码器不仅简单易用，而且成本与激光扫描仪相当
在将 40 磅重的铝制离合器壳体交付给客户之前，铸造厂必须首先切除壳体上的浇口，并去除飞边 以前，一名操作员将铸件装载到机器中以切除浇口，另一名操作员握住铸件，由另一台切割机去除飞边。位于俄亥俄州鲍灵格林的 Odyssey Machine Company 开发了一种视觉引导机器人程序，以解决这些棘手且存在潜在危险的任务。机器视觉系统识别出现在进料输送带上的元件是八个不同元件中的哪一种以及该元件的位置。然后，机器人拾取元件并将其装载至三级浇口锯床中。接下来，机器人从锯床中取出元件，并使用辅助夹具将其绕着高速切割机移动，以去除飞边。
铸造自动化挑战
在铸造厂，有些工作非常棘手、脏污且危险。然而，铸造厂转向自动化的步伐一直相对较慢 其中一个原因是，他们需要制造种类繁多的元件，这增加了实施自动化的难度。另一个原因是元件通常来自铸造流程，尺寸和几何形状变化相对较大，这导致难以使用传统硬自动化方法定位元件。
在该特定应用中，专为公路卡车铸造的离合器外壳共有八种不同的变体 每个铸件都有一个需要去除的较大浇口，并且浇口中嵌入了不锈钢过滤筛网，由于无法重新熔化，因此需要分离。
该应用使用传统机器视觉系统难以实现自动化，因为此类系统依赖于分析像素网格值，该过程称为关联性 此方法通过将物体的灰度模型或参考图像与采集的图像进行比较来定位对象。通常，当物体发生旋转或比例变化时，视觉系统将无法再检测物体。但视觉技术的最新创新使机器人能够比过去适应更大的变化性，从而实现自动化操作 Odyssey Machine Company 与位于俄亥俄州索伦的康耐视分销商 RAF Automation 合作，开发了一种灵活的自动化系统，能够处理底壳类型和位置的变化。自动化系统的关键是能够立即识别底壳类型，并定位其在进料输送带上的精确位置，从而将铸件移动至加工作业单元。
物体定位技术是成功的关键
Odyssey Machine Company 和 RAF Automation 合作开发的解决方案基于康耐视的 PatMax® 软件技术，尽管物体角度、大小和外观发生变化，仍能准确定位物体位置。PatMax 使用三步几何测量法测量物体，并使用测得的几何信息代替基于像素网格的关联性。PatMax 首先识别和隔离物体图像中的关键单个特征，并测量形状、尺寸、角度、弧度和阴影等特征。然后，它将所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能够精确且可重复地确定物体的位置，无需考虑物体的角度、大小或外观。
该解决方案使用传统的平带式进料输送带，该输送带由 Odyssey 改进，使元件能够一致地移动到视觉单元中。放置铸件时，将浇口面朝下放在输送带上，输送机将铸件的 y 轴（垂直于输送带的行进方向）保持在约 ½ 英寸内。八种不同的铸件需要不同的机器人程序。首个关键步骤是识别从输送带上随机移动下来的下一个铸件的元件编号 Odyssey Machine 选择康耐视 In-Sight 视觉系统执行此任务 “我们首先选择了In-Sight系列，因为该系列视觉系统配备康耐视独特的PatMax物体定位技术，”LeRoux表示。“除了 PatMax 之外，In-Sight 视觉系统还提供康耐视的其他视觉工具，全部整合在小巧的封装中，这使其成为空间狭小应用的理想选择。”
与机器人和 PLC 通信
该应用中使用的机器人是客户以前已退役的Fanuc S900W，Fanuc针对此应用对机器人进行了改造。机器人作业单元在 Allen-Bradley 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。康耐视视觉系统的固件包含与包含与各种常见PLC进行通信所需的协议，包括Allen-Bradley、Siemens、Mitsubishi等。该通信套件称为Cognex Connect™ 和 ，是所有 In-Sight 视觉系统的标准功能。此视觉系统通过数字输入/输出连接到 RJ2 机器人控制器，以便与机器人控制器通信。In-Sight 视觉系统将元件识别信息和元件上的坐标信息发送到 PLC，PLC 将信息直接发送到机器人控制器。
Odyssey Machine Company 工程师教导视觉系统采集输送带上元件的参考图像（存储在内存中），以识别每个元件。当新元件从生产线上移动下来时，输送带上安装的标准光眼设备将检测元件是否存在，然后发出指示使输送带停止运行，并触发视觉系统采集元件图像 In-Sight 系统将几何信息与存储在内存中的参考图像进行比较，选择正确的底壳编号，并以百分比分数对每个图像进行匹配校准。“我们尚未看到过正确元件的得分低于95%或错误元件的得分超过65%的情况，”LeRoux表示。PatMax 算法还提供元件的位置，包括 x 轴和 y 轴（在输送带行进方向上）坐标。
机器人和视觉系统
机器人的坐标系需要与视觉系统同步，但仅一次，除非输送带相对于视觉系统移动，在这种情况下Odyssey Machine Company 工程师将在输送带上放置物理寄存器以标定机器人的坐标系。他们采集寄存器的图像，视觉系统在自己的坐标系中确定了每个寄存器的坐标。然后，工程师将机器人每个物理寄存器，并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，并调整机器人控制，使其使用与 In-Sight 系统相同的坐标系。
接下来，机器人移动到元件的位置，将其手腕扭转到正确的角度并拾取原件。机器人将零件放在带有硬质合金刀片的上。第一段线锯切下不锈钢过滤筛网正下方的浇口末端，并将其丢入可熔化废料收集桶 第二段线锯切下不锈钢过滤筛网，并将其丢入用于回收过滤筛网的另一收集桶 第三段线锯切下浇口的其他部分，并且也将其丢入可熔化废料收集桶 去除浇口后，元件上将留下一个孔洞
然后，该流程继续进行，机器人从夹具中拾取元件，穿过孔洞，并将其移动到作业单元中的第二个夹具 该夹具使用 ATI Automation 的空气主轴，以 30，000 rpm 的转速驱动高速。机器人将元件绕着端铣刀移动，以去除飞边 主轴的径向顺应性补偿了每个元件上飞边量的差异。
“新机器人作业单元使过去难以手动执行、具有重复性应力损伤危险的任务成功实现了自动化，”LeRoux总结道。“康耐视 In-Sight 视觉系统准确识别元件编号以及元件的 x、y 和 θ 坐标。该作业单元以前需要三名操作员，现在机器人系统仅需一名操作员 由于减少了两名操作员的人工成本，该机器人系统快速实现了投资回报