Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизация технологических процессов

Диссертационная работа:

Матвеенко Владимир Иванович. Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ "Электроника-60М" для очувствления промышленных роботов : ил РГБ ОД 61:85-5/558

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава I, Обзор существукщих систем технического зрения 15

1.1. Основные назначения и требования, предъявляемые к системам технического зрения 15

1.2. Варианты технической реализации СТЗ 17

1.3. Алгоритмы обработки изображений 22

Выводы по главе, постановка цели и задач исследования 31

Глава 2. Аппаратурная реализация системы технического зрения на основе ПЗС телекамеры и микро-ЭЕМ "Электроника-Ш/Г 34

2.1. Разработка ПЗС телекамеры 36

2.2. Разработка устройства ввода видеоинформации (УВШ) 39

2.3. Селекция полезного изображения на фоне помех 49

2.4. Анализ точностных характеристик системы технического зрения 52

Выводы 64

Глава 3. Алгоритмическое и программное обеспечение системы технического зрения 66

3.1. Построение алгоритмов определения параметров положения одиночных и пространственно разделенных объектов 67

3.2. Универсальные методы распознавания и определения параметров положения пространственно разделенных объектов

3.3, Алгоритмы обработки изображений с учетом взаимного перекрытия объектов .107

Выводы

Глава 4. Система технического зрения как интеллектуальный уровень в иерархии управления

роботизированного технологического модуля 109

4.1. Задачи и основные функции, возлагаемые на СТЗ в иерархической системе управления роботизированного модуля 109

4.2. Расчет динамических характеристик СТЗ в составе роботизированного модуля 115

4.3. Сопряжение системы технического зрения с технологическим оборудованием модуля .124

Выводы .129

Заключение.

Общие выводы .131

Литература 1  

Введение к работе:

Появление роботов-манипуляторов и микропроцессоров ознаменовало качественно новый этап в развитии человеко-машинных систем. Впервые в многовековой истории таких систем человеку и машине отводятся соответственно высший и низший уровни иерархической структуры современного материального производства. Промежу точные уровни данной структуры служат для конкретизации решений, принятых на высшем уровне, в виде последовательной программы действий низшего уровня. Для этой цели используются технические средства автоматизации и механизации, включая вычислительные управляющие машины, автоматы и манипуляционные роботы. Первоначально использовались для механизации малоквалифицированного, физически тяжелого труда подсобных рабочих, занятых на погрузочно-разгрузочных, складских и других операциях. На этом этапе роботы стали применяться для обслуживания станков с программным управлением, например, при установке заготовки в станок, съёме готового изделия и переносе его на склад или в заводскую тару. На первый взгляд рабочие операции, осуществляемые роботом, мало чем отличались от тех, которые выполнялись автоматами и автоматическими устройствами, широко применяемыми на практике. Однако по мере накопления опыта роботизации, эти незначительные отличия оказались в последующем столь принципиальными что позволило выделить роботы в самостоятельный класс технических средств автоматизации, обладающий рядом характерных особенностей. Во-первых, робот может быть обучен с помощью ЭВМ выполнению рабочих операций как века в процессе труда позволяет использовать его для обслуживания оборудования различного типа, а также при изменении номенклатуры изделий. Однако наличие указанных признаков определяет деятельность робота, функционирующего в соответствии с заданной программой, в строго детерминированных условиях производства. Заготовки, грузы и изделия с которыми манипулирует робот всегда должны быть на одном и том же месте в строго ориентированном положении.

В этом случае возникает необходимость в наделении робота элементами искусственного интеллекта. Интеллектуальные роботы могут распознавать складывающуюся производственную обстановку, самостоятельно принимать решения и целенаправленно планировать свои действия. Создание таких роботов предполагает использование в их системе управления вычислительной машины и зрительного анализатора, как наиболее ин$ормативного из существующих сенсорных устройств. При этом важным фактором является применение сенсоров, которые с одной стороны должны соответствовать условиям конкретной задачи, с другой стороны - должны быть недороги, надёжны и просты в эксплуатации. Применение интеллектуальных роботов позволит освободить человека от его традиционных функций в человеко-машинных системах, и тем самым коренным образом изменить характер производства. Однако создание и применение таких роботов связано с решением целого ряда фундаментальных научных проблем в области распознавания образов и изображений и прикладных задач по разработке эффективных средств очувствления в первую очетэедь систем технического зтэения (СТЗ).

Настоящая диссертация посвящена решению одной прикладной задачи применительно к автоматизации процесса разбора неориентированных заготовок и деталей из бункера. Для конкретизации цели исследований рассмотрим кратко возможные пути решения указанной задачи.

Процесс разгрузки деталей из бункера представляет собой широко распространенную производственную операцию, на выполнение которой в масштабах страны затрачиваются огромные человеческие ресурсы. Кардинальным решением проблемы является коренное изменение структуры производства, при которой, однажды найденная ориентация, в течение всего технологического цикла, вплоть до выхода готовой продукции, не теряется. Такую организацию производства, возможно удастся будет реализовать на полностью автоматических "заводах будущего", однако на действующих предприятиях отсутствуют технические и экономические предпосылки сохранения ориентации деталей. Поэтому задача автоматизации разгрузки деталей из бункера имеет важное народнохозяйственное значение. В настоящее время наметились три пути решения указанной задачи.

Первый путь связан с использованием механических питателей и вибробункеров [б5-67] . Эти устройства предназначены для поштучной выдачи деталей в строго ориентированном положении. Однако существует целый ряд деталей, особенно детали большой массы и сложной конфигурации, которые трудно поддаются ориентированию в указанных устройствах. Кроме того, механические питатели и вибробункеры являются, как правило, узкоспециализированными устройствами, что усложняет, а в некоторых случаях и полностью исключает, процесс переналадки на новый вид продукции. В связи с этим, такие устройства не удовлетворяют в полной мере требованиям гибкого автоматизированного производства будущего.

Второй путь предполагает применение интеллектуального промышленного робота, оснащенного высокоэффективной системой технического зрения [l] . Б таком варианте GТЗ осуществляет процедуру распознавания и определения параметров положения деталей непосредственно в бункере. Робот, используя информацию от СТЗ, осуществляет захват и поштучную выгрузку деталей из бункера с последующим их ориентированием. Основная трудность такого пути решения связана с необходимостью разработки мощного алгоритмического обеспечения СТЗ, позволяющего проводить анализ визуальных сцен в условиях навала деталей.

Учитывая общие тенденции в развитии вычислительных машин с элементами искусственного интеллекта, это направление является весьма перспективным и не случайно привлекает внимание многих исследователей. Однако в настоящее время работы в данном направлении далеки от завершения.

Третий путь предполагает использование некоторой промежуточной позиции, на которую детали поступают из бункера поштучно, но неориентированным образом. Такой процесс может быть организован, например, с полощью технического,отсекателя или магнитного захвата. Параметры положения детали определятся на промежуточной позиции с помощью системы технического зрения. По информации от СТЗ промышленный робот осуществляет захват и ориентирование детали в заданном положении. Б этом случае, по сравнению с рассмотренным выше, задача системы технического зрения значительно облегчается, поскольку в поле зрения СТЗ находится одна деталь. На сегодняшний день такой путь решения указанной задачи автоматизации представляется реальным [2,з] .

Следует отметить, что он в полной мере отвечает требованиям гибкого автоматизированного производства, поскольку все упомянутые выше устройства являются универсальными и работают под управлением вычислительной управляющей машины. Данное обстоятельство облегчает задачу координации действий магнитного захвата, СТЗ, робота и упрощает процесс переналадки на новый тип детали. Техническое воплощение данного решения в виде комплекса средств (роботизированного модуля) предполагает создание нового и использование уже известного технологического оборудования. В первую очередь необходимо разработать систему технического зрения, способную решать задачи распознавания и определения параметров положения деталей в реальных производственных условиях. Целью настоящей работы является исследование и разработка системы технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро--ЭВМ "Электроника-60М" для роботизированного технологического модуля, предназначенного для автоматизации процесса разгрузки деталей из бункера (тары).

Для реализации намеченной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

- предложен конструктивный вариант ПЭС телекамеры и исследованы её точностные характеристики;

- разработано устройство ввода видеоинформации, работающее в реальном масштабе времени, и предназначенное для предварительной обработки, кодирования, запоминания и выдачи видеоинформации на магистраль "Электроника-бОМ" в программном режиме;

- предложен вариант рабочей позиции СТЗ с инфракрасной подсветкой, обеспечивающий высокий контраст изображения в реальных производственных условиях;

- разработан и экспериментально исследован алгоритм определения параметров положения одиночных и пространственно-разделённых объектов (на примере конкретных деталей);

- предложена методика построения универсального алгоритма распознавания и определения параметров положения объектов манипулирования на основе корреляции дельта-угловых функций изображения и эталона (модифицированных функций кривизны контурных линии);

- разработан и экспериментально исследован алгоритм обработки изображений взаимно-перекрывающихся объектов, обладающий высокой помехоустойчивостью (на примере конкретных деталей);

- сформулированы основные задачи и функции СТЗ как интеллектуального уровня в иерархии управления роботизированного технологического модуля;

- исследованы динамические характеристики модуля;

- рассмотрены вопросы сопряжения СТЗ с технологическим оборудованием модуля и разработано программное обеспечение СТЗ для управления однокоординатным ориентатором.  

Подобные работы
Баранов Дмитрий Николаевич
Разработка интеллектуальной системы управления мобильными роботами на основе следящей системы технического зрения и нечёткой логики
Кузьмин Сергей Алексендрович
Организация вычислительного процесса обработки изображений в системе технического зрения робота на базе микроЭВМ
Лучанский Олег Алексеевич
Системы технического зрения мобильных колесных роботов
Дегтярев Сергей Викторович
Теоретические основы, алгоритмы и устройства повышения качества предварительной обработки видеоинформации в системах технического зрения
Дегтярев Сергей Викторович
Теоретические основы, алгоритмы и устройства повышения качества предварительной обработки видеоинформации в системах технического зрения
Таржанов Иван Владимирович
Повышение точности позиционирования манипуляционной системы робота путем уменьшения ускорений второго порядка
Кузьмин Дмитрий Васильевич
Автоматизация вывода уравнений динамики исполнительных систем роботов на основе метода связных графов
Ифанов Андрей Владимирович
Структура и управление манипуляционных систем технологических роботов при лазерной резке объемных объектов
Никифоров Виктор Викентьевич
Функциональные особенности, методы структурирования и реализации систем управления промышленными роботами, построенных на базе микро-ЭВМ
Нгуен Тхань Тиен
Синтез систем управления роботами-манипуляторами на основе блочного подхода

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net