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Aplicaciones de sistemas de visión

General

Los lectores de identificación DataMan permiten la trazabilidad de piezas para la industria de petróleo y gas

Cuando la compañía canadiense de servicios energéticos Packers Plus necesitó leer complejos códigos de impresión por puntos (DPM) en diversas piezas, especificaron lectores DataMan®. El sistema StackFRAC® de la compañía consta de muchas piezas, cada una marcada con un código 2D DataMatrix único que permite la trazabilidad durante su vida útil.

La trazabilidad ofrece dos beneficios importantes para Packers Plus. Primero, reduce los costos de reprocesamiento al ofrecer un mejor control del proceso de fabricación y al asegurar que se utilicen las piezas correctas en cada etapa de producción. Segundo, permite a Packers Plus recuperar de manera rápida información del 100% de las piezas en cada sistema que se ha enviado a su puerta, lo que incluye el historial de producción y la información de control de calidad.

En el pasado, Packers Plus registraba de forma manual la información, como números de lote, temperatura, mediciones de control de calidad y otra información en una hoja de cálculo. “Este era un proceso manual que consumía demasiado tiempo y demoraba aproximadamente cuatro horas para cada producto, por lo que solo lo hacíamos cuando era necesario”, explicó Marlon Leggott, Director de fabricación de Packers Plus. “Otro problema era que el proceso manual es susceptible de errores, como los errores de entrada de datos”.

Selección de herramientas de marcado y lectura

Packers Plus consideró muchas opciones diferentes para mejorar la trazabilidad cuando instaló su nuevo sistema ERP. Kurtis Weber de iTech Tool Technology ayudó a Packers Plus a diseñar la solución de trazabilidad. “Mirábamos las etiquetas con códigos de barras lineales estándar pero determinamos que debían quitarse durante el montaje, lo que se contraponía a muchas de las ventajas de la serialización”, comentó Weber. “Las etiquetas RFID no funcionaban correctamente con diversas piezas de metal debido a que interferían en la lectura y la escritura de las etiquetas. La marcación láser supera todos estos problemas, pero las máquinas de marcación láser cuestan $50,000 o más y tienen que estar en un lugar cerrado (lo que causa problemas cuando se utilizan para marcar grandes piezas) y no pueden transportarse de un lugar a otro con facilidad. Recomendamos un sistema de marcado de impresión por puntos porque es permanente, no depende de las frágiles transmisiones de RF, solo cuesta alrededor de $10,000 por máquina y está disponible en modelos fijos o móviles. La movilidad nos permite movernos con facilidad por la planta y marcar con éxito piezas de cualquier tamaño en diversas orientaciones”. Con el marcado de impresión por puntos, un estilete con punta de carburo o de diamante golpea de forma neumática o electromecánica la superficie del material.

Packers Plus se enfrentó luego con el difícil desafío de leer las piezas marcadas. El desafío surge porque Packers Plus confecciona piezas con las superficies curvadas y muchos materiales y combinaciones de revestimiento diferentes. Casi todos los lectores pueden ajustarse para ofrecer una perfecta precisión en una combinación particular, pero Packers Plus quería un lector que pudiera brindar altos niveles de precisión en cualquier pieza. “Recomendamos los lectores DataMan de Cognex porque ajustan la iluminación para que coincida con la pieza y usan el algoritmo más avanzado de la industria para distinguir el código 2D DataMatrix del fondo”, afirmó Weber. “Este es el único producto que he visto capaz de leer con precisión la gran variedad de piezas utilizadas por Packers Plus”.

Descripción Técnica

Los robots Guiados por visión automatizan el montaje de la Herramienta de Petróleo

 

Los robots Guiados por visión automatizan el montaje de la Herramienta de Petróleo

Hasta hace poco, no hay tecnologías de automatización operados en la industria de herramienta de aceite debido a la complejidad de la operación y los muchos diferentes tamaños y estilos de protectores de rosca y tubos. Hoy, Ingeniería JMP y un fabricante de la industria petrolera han desarrollado un proceso de automatización flexible que utiliza dos robots guiados por visión artificial para procesar una amplia gama de piezas y puede ser fácilmente configurado para manejar variantes futuras sin necesidad de programación.

Desafío de la automatización de la fabricación de herramientas de aceite

Fabricación de herramientas de petróleo normalmente produce muchos tipos de piezas en los volúmenes de producción relativamente bajos y no produce típicamente a las tolerancias requeridas para pieza de precisión de localización. Por estas razones, los sistemas de automatización duros desplegados en otras industrias no son una opción para la mayoría de los trabajos de producción de herramientas de aceite. Sistemas de automatización flexibles basados ​​en robots industriales ofrecen más potencial, pero se han enfrentado algunos desafíos, como la necesidad de recoger las piezas unfixtured y manejar muchos números de piezas diferentes. Como resultado, sólo unos robots industriales se utilizan en la industria del petróleo. 

JMP Ingeniería enfrentó desafíos similares con este proceso de automatización. En este caso, protectores de rosca están instalados en las tuberías de petróleo y gas para evitar que se dañen durante el envío. Las partes se ensamblan en volúmenes relativamente altos pero ninguna de las partes individuales se producen normalmente el volumen necesario para justificar la automatización. Este fabricante quería montar protectores de rosca a un ritmo de alrededor de tres por minuto. La tarea de montaje de la tapa de la tubería se realiza con herramientas neumáticas, pero los altos niveles de par involucrados lo convierten en un reto físico exigente.

Recogiendo las piezas de un contenedor

En la operación de bin picking, protectores de rosca son envasados ​​en contenedores en capas divididas por láminas de cartón. El sistema de visión artificial monta en el brazo robot. El sistema de visión consiste en una cámara Basler Ace que interactúa sobre el estándar de interfaz GigE Vision para cámaras industriales de alto rendimiento con una tarjeta de captura de imágenes en un ordenador personal industrial Beckhoff. Un diodo emisor de luz Tectivity (LED) en el interior del recinto de la cámara genera luz roja que ayuda a superar la iluminación ambiental para capturar la imagen.

JMP programadores escribieron una interfaz gráfica de usuario para la celda de trabajo en Visual Basic que realiza operaciones de visión llamando herramientas de visión de la biblioteca de Cognex VisionPro® .VisionPro ofrece apoyo adquisición preconfigurado, estrechamente integrada para la gama completa de cámaras industriales y formatos de vídeo. Su entorno de desarrollo de aplicaciones QuickBuild ™ permite configurar las herramientas de adquisición, definir tareas de visión y hacer pasa / no pasa decisiones sin necesidad de programación. La biblioteca VisionPro incluye herramientas como PatMax®, PatInspect®, PatFlex®, IDMax® y OCVmax ™, que calibre, guía, identificar e inspeccionar partes a pesar de las variaciones en la parte aspecto debido al proceso de fabricación.

Tradicional tecnología de coincidencia de patrones se basa en un proceso de análisis de píxeles de la red conocida como correlación normalizado. Este método busca similitud estadística entre un modelo de nivel de gris - imagen de referencia o - de un objeto y partes de la imagen para determinar la posición X / Y del objeto.Aunque eficaz en determinadas situaciones, este enfoque limita tanto la capacidad de encontrar objetos y la exactitud con la que se pueden encontrar bajo condiciones de aspecto común a las líneas de producción, variando tales como cambios en el ángulo de objeto, el tamaño, y el sombreado.

Tecnología de patrón geométrico coincidente PatMax de Cognex aprende la geometría de un objeto mediante un conjunto de curvas de contorno que no están vinculados a una cuadrícula de píxeles y luego busca formas similares en la imagen sin depender de niveles de gris específicos. El resultado es una mejora significativa en la capacidad de encontrar con precisión objetos a pesar de cambios en el ángulo, el tamaño, y el sombreado.

El robot Motoman HP50 mueve la cámara por encima de la papelera y las señales de que está en condiciones de tomar una foto de la papelera. El PLC pasa una petición al sistema de visión para tomar una foto. La cámara toma la foto y la herramienta de visión PatMax identifica la ubicación de cada protector de rosca en la papelera. El sistema de visión identifica entonces los protectores de rosca en la imagen y calcula la ubicación de cada uno. La interfaz de Visual Basic hace que la conversión de los píxeles de la imagen de la cámara a milímetros requeridas por el sistema de control de robot.

El PLC se dirige al robot a recoger uno de los protectores de rosca de la papelera. Los protectores de rosca vienen en 11 tamaños diferentes que van desde 4 pulgadas (10,16 cm) a 8 pulgadas (20,32 cm) de diámetro.El sistema de visión está capacitado en cada número de parte diferente. No sólo identifica la ubicación de partes buenas, sino también detecta la presencia de partes del tamaño incorrecto que se entremezclan con partes buenas.

Montaje de protectores de rosca a la tubería

El robot manos fuera de la pieza a un segundo robot Motoman HP50 que realiza la tarea de montar el protector de rosca a la tubería. El PLC almacena la posición de todas las partes en una capa de la bin y los comandos de la robot para recogerlos uno por uno. Cuando el depósito está vacío el robot retira el divisor de cartón y la cámara toma una imagen para determinar la ubicación de las piezas en el siguiente capa.

El segundo robot lleva el protector de rosca a un accesorio de donde se encuentra el conjunto de herramienta de aceite, la exposición de las secciones de tubería donde un protector de rosca se va a instalar. "Montaje de dos sujetadores roscados es una operación difícil para un robot porque el robot no tiene la capacidad del operador humano para sentir la conexión entre los hilos", dijo Kevin Ackerman, Visión artificial Especialista en Ingeniería JMP. "El sistema de visión ayuda a superar estos retos."

Una cámara Basler Ace unido a la segunda robot localiza el tubo para la instalación protector de rosca. Una luz roja de Smart Vision ladrillo brilla en la tubería en un ángulo oblicuo para crear una sombra que permite la medición precisa del diámetro de la tubería. La herramienta de círculo VisionPro se usa entonces para comprobar el diámetro de la tubería para asegurarse de que coincide hace que el protector de rosca y también determinar con mayor precisión la ubicación de la tubería. El brazo de robot está equipado con un dispositivo que permite el cumplimiento de la rosca de tubo para tirar del brazo y el protector de rosca como se atornilla en el tubo.

La imagen de la cámara más reciente se muestra en la pantalla junto con los resultados tal como el tamaño de la protector de rosca y las dimensiones de la tubería. La imagen y los resultados robot parte recogiendo aparecen en el lado izquierdo de la pantalla y la imagen robot de montaje de rosca y los resultados aparecen a la derecha. Un menú de configuración permite al operador configurar la cámara.

El procedimiento de calibración automatizado se aprovecha de un objetivo fijo, permanente situado cerca de cada robot. La cámara montada en cada robot adquiere cuatro imágenes del objetivo y entre la toma de cada imagen se mueve una distancia conocida. Sobre la base de estas cuatro imágenes, la rutina de calibración determina la posición del robot en relación al objetivo. "La calibración es un proceso manual que se ejecuta en la demanda cada vez que alguien cree que uno de los robots ha convertido inexacta, quizás debido a una pinza doblada o la cámara fue golpeado fuera de posición", dijo Ackerman. Hay una buena probabilidad de esta solicitud dará lugar a una nueva generación de robots de visión permitido que ayudará a mejorar la productividad y la calidad en la industria de la herramienta de aceite ".

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