Определение положения электрода сварочного робота с использованием технического зрения

Лашкарёв, Ермек Эдуардович Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Разработана система для определения координат электрода манипулятора KUKA KR – 16 – 2. В процессе исследования обозревается проблемы доступа к программным решениям технического зрения, которые реализованы крупными компаниями. Представляется обзор существующих решений в области технического зрения сварочных роботов. Техническая часть содержит настройки и калибровку камеры, а так же конструкцию для закрепления камер. Написан программный код на языке С++ работы системы определения координат и контуров электрода.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ……………………………………………………………………… 15
1.1 Обзор вопросов………………………………………………………………………………… 15
1.2. Используемые программные средства ………………………………………………… 18
1.2.1 Visual Studio Professional 2017 ……………………………………………………….. 18
1.2.2 Библиотека Open Source Computer Vision ………………………………………. 19
2. СВАРОЧНЫЕ РОБОТЫ С ТЕХНИЧЕСКИМ ЗРЕНИЕМ ……………………….. 21
2.1 Примеры сварочных роботов с техническим зрением ………………………….. 21
2.1.1 Сварочный робот компании Fanuc Corporation ……………………………….. 21
2.1.2 Сварочный робот компании ABB Robotics …………………………………….. 25
2.1.2 Сварочный робот компании KUKA Roboter …………………………………… 26
2.2 Техническая подготовка ……………………………………………………………………… 28
3. АНАЛИЗ БИБЛИОТЕКИ OPENCV …………………………………………………………. 35
3.1 Знакомство с библиотекой OpenCV …………………………………………………….. 35
3.2 Калибровка камеры …………………………………………………………………………….. 40
3.3 Определение контуров с помощью детектора границ Canny ………………… 52
3.4 Определение контуров с помощью оператора Лапласа ………………………… 56
3.5 Определение контуров с помощью детектора границ Собеля ………………. 58
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ………………………………………………. 63
4.1 Реализованный поиск контура электрода …………………………………………….. 63
4.2 Программная часть работы двух камер ……………………………………………….. 65
4.3 Поиск пиксельных координат ………………………………………………………………… 68
5.СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………….. 74
5.1 Техногенная безопасность ………………………………………………………………… 75
5.1.1 Микроклимат ………………………………………………………………………………… 75
5.1.2 Естественная освещенность……………………………………………………………. 76
5.1.4 Уровень электромагнитных излучений …………………………………………… 78
5.1.5 Электробезопасность……………………………………………………………………… 79
5.2 Организационные мероприятия обеспечения безопасности …………………. 83
5.2.1 Эргономические требования к рабочему месту ………………………………. 83
5.3 Пожарная безопасность ……………………………………………………………………….. 84
5.4 Особенности законодательного регулирования проектных решений …….. 86
6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ……………………………………………………………………………. 87
6.1 Организация и планирование работ ……………………………………………………… 87
6.2 Продолжительность этапов работ ………………………………………………………… 89
6.3 Расчет сметы затрат на выполнение проекта ………………………………………… 93
6.3.1 Расчет затрат на материалы и покупные изделия …………………………….. 93
6.3.2 Расчет заработной платы ……………………………………………………………….. 94
6.3.3 Расчет затрат на электроэнергию ……………………………………………………. 96
6.3.4 Расчет затрат на социальный налог ………………………………………………… 97
6.3.5 Расчет амортизационных расходов …………………………………………………. 97
6.3.6 Расчет прочих (накладных) расходов ……………………………………………… 97
6.3.7 Расчет общей себестоимости разработки ………………………………………… 98
Заключение …………………………………………………………………………………………………. 99
Список использованной литературы ………………………………………………………….. 100
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 103
Приложение Б …………………………………………………………………………………………… 117

В настоящее время с развитием технологии в промышленности, произ-
водстве, разведки и автоматизации продуктов для повышения качества процесса
используются системы машинного зрения. Основными примерами является об-
работка продукта, где нужно визуальное детектирование на основе изображе-
ния. Свою актуальность в данной сфере получили сварочные роботы. За послед-
ние годы 80% промышленных роботов, поставляемые в Российскую Федера-
цию, – это сварочные роботы. Сварочные роботизированные технологические
комплексы (РТК) уже успешно используются в крупных предприятиях. В основ-
ном применяются при точечной контактной, дуговой и лазерной сварке [1].
Все данные роботы в основном закупаются у крупных компаний, произ-
водящие оборудования для промышленной автоматизации. Из-за чего частные
компании не имеют полного доступа к программной части оборудования, что
является недостатком при интеграции с другими видами программ.
Существуют основные конкурирующие компании в сфере производства
промышленных роботов: Fanuc Corporation и KUKA Roboter. Fanuc Corporation
очень популярна за счет своих контроллеров R30 – iA. Одной из особенностей
данного контроллера является встроенная интегрированная система iRVISION,
которая позволяет с помощью системы визуального обнаружения по технологии
plug & play распознавать и определять местоположение произвольно располо-
женных изделий любой формы и размера. KUKA Roboter тоже имеет ряд сва-
рочных манипуляторов с системами технического зрения, но менее популярные
чем iRVISION [1].
Все данные системы имеют недостаток интегрирования с другими про-
граммными средствами. С помощью лаборатории KUKA, находящийся в науч-
ном парке ТПУ постараемся частично решить данную задачу. В данной работе
с помощью изображения электрода, полученные с камеры будем определять по-
ложения электрода. Основной задачей стоит нахождение координаты пикселя и
написание программной части на языке C++ с помощью библиотеки Open CV.
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В ходе проделанной работы была разработана система для определения
координат электрода манипулятора KUKA KR – 16 – 2. Для достижения цели
работы были выполнены следующие задачи:
1. Проведен обзор существующих решений в области технического
зрения сварочных роботов.
2. Разработана техническая часть в виде конструкции и креплений для
электрода и камер.
3. Анализ библиотеки OpenCV, в которую входит как калибровка ка-
меры, так и подбор различных методов для определения контуров объекта.
4. Написан программный код на языке С++ работы системы определе-
ния координат.
5. Проведены эксперименты для определения эффективности работы
системы.
6. Проводились определение социальной ответственности, расчет фи-
нансовой эффективности проекта.
В лаборатории KUKA были проведены тестовые испытания работы, ко-
торые показали работоспособность технического решения.
Разработанная система может использоваться на производствах, где ис-
пользуют сварочных роботов. Изменив техническую часть, она так же может ис-
пользоваться для различных целей технического и компьютерного зрения.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Робот для картографирования местности на базе стереокамеры
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Универсальный мехатронный модуль для мобильного робота
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Искусственные мускулы на основе капиллярной нити
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка автоматизированной системы обезвешивания на гибком подвесе
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Система навигации автономного мобильного робота для работы на Крайнем Севере
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Система виденья для людей с нарушением зрения
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Исследование роботизированной мобильной платформы KUKA youBot
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)