Aby mohl průmyslový robot s vysokou přesností uchopit díl detekovaný kamerovým snímačem, musejí být nejprve obrazové body (pixely) snímku pořízeného snímačem převedeny do souřadnic, ve kterých robot pracuje.
Funkce kalibrace kamerového snímače odstraňuje potřebu programování uvedené konverze souřadnic. Využití této funkce je znázorněno na typickém aplikačním příkladu manipulační operace typu pick & place (uchopit a umístit).
Kde se identifikovaný díl ve skutečnosti nachází? Které místo je nejvhodnější k bezpečnému uchopení? Je tam pro tuto operaci dostatečné místo nebo se v cestě vyskytuje jiný předmět? Robot musí mít k dispozici všechny tyto informace, aby mohl vyzvednout daný díl z dopravního pásu nebo vibračního dopravníku. Všechna potřebná data získává z kamerového snímače digitálně zpracovávajícího obraz dílu. Existuje zde však jeden problém: snímače a roboty fungují v rozdílných souřadnicových systémech a s jinými jednotkami měření. Počátek (0.0) souřadnicového systému snímače je ve středu nebo v levém horním rohu snímku a výstup délkových měření je vyjádřen v obrazových bodech snímku - pixelech. Robot ale potřebuje všechna délková data zadaná v milimetrech, data pak musí byt vztažena ke konkrétnímu místu v reálném světě, např. k jeho nepohyblivé základně (obr. 1), se kterou je svázán jeho základní souřadnicový systém.
Konfigurace přemisťovací aplikace proto nezbytně vyžaduje převod souřadnic snímku do souřadného systému robota (obr. 2). Až doposud se jednalo o rozsáhlé programovací práce v řídicím systému robota, týkající se nejen pozice dílu ale zohledňující navíc i různé další faktory, jako je perspektivní zkreslení způsobené úhlovým natočením snímače vzhledem k rovině měření a výrazné tzv. poduškovité zkreslení v případě krátkých ohniskových vzdáleností objektivu snímače, což vše představuje matematicky obtížný a časově náročný úkol.
Kalibrace ve snímači namísto programování řídicího systému
Tento nový přístup byl poprvé použit při nastavování přemisťovací aplikace pro dodavatele automobilového průmyslu na jihu Německa. Konverze souřadnic, dříve prováděná řídicím systémem šestiosého robota, se nyní uskutečňuje ve snímači. Díky kalibrační funkci kamerového snímače VISOR dosáhl výrobce redukce času pro uvedení do provozu na minimální úroveň.
Předem manuálně vytvořené podprogramy (rutiny) jsou již ve snímači předkonfigurovány a v praxi je pak zapotřebí jen přizpůsobení pro konkrétní aplikaci – podobně, jako je tomu u funkce „teach-in“ optoelektrických snímačů. Tyto rutiny se také vyskytují v konfiguračním software VISOR® s využitím tzv. seznamu dvojic bodů, což je tabulka bodů ve snímku kamerového snímače a přiřazených odpovídajících souřadnic robota. Každá dvojice bodů v seznamu je vytvořena následujícím způsobem:
- Robot umístí vhodný kalibrační předmět – např. rotačně symetrický, snadno uchopitelný díl – kdekoliv v zorném poli kamerového snímače.
- Pozice robota je převzata z jeho řídicího systému a přenesena do sloupce souřadnic robota („World“ v obr. 3) v tabulce odpovídajících dvojic bodů. Pozn: World Coordinate System - WCS – základní /světový/ systém souřadnic svázaný s nepohyblivou částí robota.
- Odpovídající poloha je identifikována ve snímku kamerového snímače s využitím grafické funkce přichycení („snap“) a přiřazena k souřadnicím robota do sloupce souřadnic snímku („Obraz“ v obr. 3)
Tímto způsobem byla určena odpovídající dvojice bodů. Tento postup se poté opakuje alespoň pětkrát, v konečném seznamu (tabulce) pak existuje minimálně šest přiřazených dvojic souřadnic (obr. 3). Po dosažení tohoto počtu dvojic snímač vypočítává konverzi souřadnic dílu a současně provede kompenzaci případného perspektivního zkreslení nebo zkreslení objektivu. Od tohoto okamžiku je každá pozice dílu převáděna na robot v jeho vlastním souřadnicovém systému, takže pak může okamžitě provádět manipulační operace s potřebnými díly bez nutnosti jakýchkoliv dalších výpočtů.
Výše popsaný kalibrační postup může být také automatizován řídicím systémem prostřednictvím příkazů rozhraní, např. přes Ethernet. V tomto případě je tabulka dvojic bodů vyplněna automaticky při komunikaci mezi robotem a snímačem. Tento postup je mimořádně praktický v případě úprav nebo nových nastavení příslušných aplikací, např. tehdy, kdy obsluha stroje nebo seřizovač má provést novou kalibraci, podstatně se lišící od původně nastavené systémovým integrátorem robotizovaného pracoviště.
Snadné přizpůsobení pro díly odlišných tvarů
Kalibraci lze snadno nastavit i v případě, kdy se geometrický tvar skutečných dílů liší od tvaru kalibračního předmětu nebo tehdy, kdy se tvary dílu často mění (obr. 4). Lze také zohlednit výškové odsazení (vertikální posun/korekce v ose Z, pozitivní nebo negativní) mezi rovinou kalibrace a měření. Je rovněž možné vzít v úvahu korekci orientace robotického uchopovače tehdy, pokud nelze díl uchopit centrálně, ale například za boční výstupek.
Jestliže má být díl uchopen na jeho vnějším obrysu, může být použita další funkce pro kontrolu dostatečně volného prostoru kolem dílu. Pokud je ale díl umístěn na horní ploše jiného dílu nebo díly jsou navzájem příliš blízko, pak tato skutečnost nebude robotu signalizována.
Závěr: vyšší účinnost v průběhu instalace snímače
Inteligence kamerových snímačů Sensopart se neustále v průběhu minulých roků průběžně zvyšovala, což umožnilo jejich využití ve stále náročnějších aplikacích. Kalibrační funkce VISOR®, která byla nedávno během upgrade software přidána, je ukázkovým příkladem tohoto vývoje: funkce výrazně usnadňuje nastavení a uvedení do provozu přemisťovacích aplikací (pick & place, uchop a umísti), navíc již nejsou zapotřebí programovací práce v řídicím systému robota nebo v PLC. Funkce pro konverzi souřadnic, včetně korekčních funkcí, je již uložena ve snímači a vyžaduje pouze jednorázovou úpravu pro konkrétní aplikaci prostřednictvím jednoduchého postupu „teach-in“. Tato skutečnost představuje významné zvýšení efektivity jak pro uživatele, tak i pro systémové integrátory robotizovaných pracovišť.
Výhradní zastoupení SensoPart pro ČR a SR:
Obchodně-technická podpora:
Roman Krejčí
Tel.: +420 725 939 275
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
AXIMA, spol. s r. o.
Vídeňská 125, 619 00 Brno
Tel.: +420 547 424 021
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
obchod.axima.cz
