Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Implementace systému pro dokončovací obrábění do řídicího systému robotů Stäubli

Projekt TERRINet je příležitostí nejen pro studenty a doktorandy, ale i pro etablované výzkumníky a konstruktéry. Důkazem je prof. Tadeusz Mikolajczik z Univerzity vědy a techniky v Bydhošti v Polsku.

Profesor Mikolajczik hledal možnost, jak určit možnosti a podmínky implementace svého robotického systému s využitím moderních průmyslových robotů, konkrétně Stäubli RX-90, vybavených kamerou Intel® RealSense™ Depth Camera D435.

Hlavním přínosem systému navrženého prof. Mikolajczikem je schopnost pomocí kamerového systému automaticky rozpoznat charakteristiky a vyhodnotit kvalitu povrchu na obrobku libovolného tvaru a určit potřebu následného dokončovacího obrábění.

Možnost využít roboty Stäubli RX-90 nabídl prof. Mikolajczikovi partner projektu Terrinet, výzkumná skupina pro strojové vidění, robotiku a řízení GRVC na Univerzitě v Seville (Španělsko), která se specializuje mj. na využití strojového vidění u robotů (obr. 1).

 

Začlenění průmyslových robotů vybavených strojovým viděním do robotizovaných obráběcích pracovišť

Inteligentní systém pro robotické obrábění libovolných tvarů vyvinutý prof. Mikolajczikem byl původně určen pro roboty IRB60 od firmy ABB, které jsou vybaveny speciálním rozhraním pro počítačové řízení a příjem signálů z různých snímačů. Systém měl být využíván k tomu, aby dokázal automaticky rozpoznat kvalitu obrobené plochy libovolného tvaru a vyhodnotit drsnost jejího povrchu.

Kvalita povrchu je hodnocena prostřednictvím kamery s rozhraním USB třemi různými metodami:

  • zobrazení objektu v přímém osvětlení (obr. 3) automaticky určí hranice obrobené oblasti a ověří možnost použití kamery na hlavici robotu pro zhodnocení kvality povrchu,
  • metoda zobrazení v příčném řezu (obr. 4) určuje souřadnice oblasti obrábění kolmo k pracovnímu povrchu pomocí laserového skeneru robotu s osvětlením s vlnovou délkou 650 nm, který je namontován ve speciálním držáku s digitální kamerou,
  • metoda zobrazení v rozptýleném světle (obr. 5), vytvářeném odrazy laserového paprsku (650 nm) od vyhodnocovaného povrchu, určuje kvalitu obrobeného povrchu.

Řízení robotu a software jsou naprogramovány ve Visual Basic 6 a vykonávány v prostředí operačního systému Windows.

 

Systém přenesený na platformu robotů Stäubli RX-90

Rozpoznávání tvaru obráběného povrchu a automatizace vedení trajektorie nástroje dokončovacího obrábění jsou realizovány v softwaru RoboView. Protože roboty RX-90 mají otevřený řídicí systém vyvinutý pro Ubuntu na platformě Linux, je možné do něj implementovat prvky již vyvinutého systému, původně určeného pro jiný řídicí systém.

Hlavním cílem experimentu v projektu Ter­rinet s robotem Stäubli RX-90 bylo vytvořit off-line soubor pro řízení robotu, který vychází z údajů získaných zpracováním obrazu povrchu obrobku.

Software RoboViewRX-90 (obr. 6) generuje soubor pro řízení robotu na základě analýzy obrazu a souřadnic X, Y a Z trajektorie ramene robotu a hodnoty A, B a C natočení jeho hlavice. Souřadnice povrchu, který je třeba obrobit, byly určeny na základě analýzy obrazových bodů, zatímco trajektorie nástroje byla definována na základě zadaných hodnot průměru a přísuvu.

Nakonec byl extrahován sobor .txt pro řízení robotu a na USB disku přenesen do řídicího systému pohybu robotu RX-90.

 

Testy potvrdily použitelnost navrženého postupu

Testy vykonané na robotu Stäubli RX-90 potvrdily přenositelnost původního systému do moderního průmyslového prostředí. Výsledkem experimentu bylo vypracování dokumentace geometrie hlavice robotu, která určuje možnosti nesených snímačů a nástrojů pro vyhodnocení obráběného povrchu.

 

Technické možnosti využití průmyslových robotů a systémů strojového vidění

Projekt otevřel diskusi o výzkumu technických možností začlenění průmyslových robotů vybavených nástroji strojového vidění do systémů pro vyhodnocení kvality povrchu a dokončovací obrábění.

 

Terrinet TNA – možnost spolupracovat s předními odborníky v oblasti robotiky

Projekt Terrinet umožnil prof. Mikolajczikovi pokročit s jeho projektem a spolupracovat s předními odborníky z výzkumné skupiny, která se věnuje využití strojového vidění v robotice. Získal mnoho informací o řídicím systému robotů Stäubli a nových způsobech využití kamery Intel RealSense Depth Camera D435 pro analýzu obrazu a automatické generování souboru pro řízení robotů RX-90.

V rámci projektu Terrinet mají i další zájemci možnost pracovat na jednom z partnerských robotických pracovišť v Evropě. Z prostředků projektu jsou hrazeny cestovní náklady i náklady na ubytování. Více informací lze získat na www.terrinet.eu.

 

(TERRINet)

Obr. 1. Roboty Stäubli RX-90 na Univerzitě v Seville

Obr. 2. Koncept robotického systému pro dokončovací obrábění neznámých tvarů na základě analýzy kvality povrchu

Obr. 3. Automatické určení oblasti obrábění analýzou hranic v softwaru RoboView

Obr. 4. Analýza povrchu v softwaru RoboScan

Obr. 5. Analýza charakteristik drsnosti ve světle rozptýleném odrazem od povrchu provedená v softwaru RoboRefl

Obr. 6. Systém pro off-line přípravu souboru pro řízení robotu RX-90 na základě analýzy obrazu obráběného povrchu v softwaru RoboViewRX-90