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!

    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 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
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    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
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы

    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)