THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRÊN NỀN TẢNG THỊ GIÁC CHO HOẠCH ĐỊNH QUỸ ĐẠO CỦA ROBOT HÀN

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRÊN NỀN TẢNG THỊ GIÁC CHO HOẠCH ĐỊNH QUỸ ĐẠO CỦA ROBOT HÀN

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Thiết kế hệ thống vison cho cánh tay robot công nghiệp

- Thiết kế giải thuật xử lý ảnh

- Truyền thông giao tiếp giữa thiết bị vision với bộ điều khiển cánh tay máy

- Xây dựng mô hình thực nghiệm

- Thực nghiệm, đo đạc, đánh giá sai số và đưa ra các định hướng phát triển đề tài

Nhiệm vụ của luận văn tập trung vào việc thiết kế thiết bị trên nền tảng thị giác để đáp ứng nhu cầu nhận diện đường cần hàn và truyền tọa độ của đường cần hàn đó xuống bộ điều khiển cánh tay máy công nghiệp để thực hiện quá trình gia công hàn.

Luận văn trình bày thiết kế hệ thống vision dạng laser triangular phù hợp cho cánh tay máy robot, thuật toán xử lý ảnh để tìm ra các tọa độ điểm nằm của đường cần hàn và quá trình truyền dữ liệu xuống bộ điều khiển robot.

Đề tài này nhằm giải quyết vấn đề tự động hóa trong quá trình gia công hàn để hạn chế con người làm việc trong môi trường độc hại và nâng cao năng suất, độ chính xác của quá trình gia công hàn.

Luận văn đã hoàn thành thiết kế hệ thống trên nền tảng thị giác, thuật toán xử lý ảnh, giao tiếp dữ liệu giữa bộ thiết bị vision và bộ điều khiển của robot; xây dựng mô hình thực nghiệm dựa trên các thiết kế của tác giả và các kết quả thực nghiệm đáp ứng được các yêu cầu đề bài.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 1

1.1 Nhu cầu thực tiễn của đề tài ........................................................................... 1

1.2 Phương pháp hàn được tích hợp trên cánh tay robot ...................................... 3

1.2.1 Các phương pháp hàn phổ biến............................................................... 3

1.2.2 Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ ..... 6

1.3 Ứng dụng cánh tay robot thông minh vào nguyên công hàn ........................... 9

1.4 Các thiết bị dò đường hàn công nghiệp trên thị trường ................................ 11

1.4.1 Thiết bị dò đường hàn tích hợp trên robot hãng Yaskawa ..................... 11

1.4.2 Thiết bị dò đường hàn tích hợp trên robot hãng Panasonic ................... 13

1.4.3 Thiết bị dò đường hàn tích hợp trên robot hãng OTC Daihen ............... 14

1.4.4 Thiết bị dò đường hàn hãng SCANSONIC ........................................... 14

1.5 Các ứng dụng robot thông minh kết hợp công nghệ vision .......................... 15

1.5.1 Nghiên cứu quốc tế .............................................................................. 15

1.5.2 Nghiên cứu trong nước ......................................................................... 16

vi 1.6 Mục tiêu, nội dung đề tài ............................................................................. 18

1.7 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 18

1.8 Đầu bài thiết kế và thông số ban đầu ........................................................... 18

1.9 Yêu cầu hệ thống ......................................................................................... 19

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ............................................................ 20

2.1 Lựa chọn phương án tái tạo đường hàn bằng hệ thống vision....................... 20

2.1.1 Stereo Vision ........................................................................................ 20

2.1.2 Structure Light ..................................................................................... 21

2.1.3 Laser Triangular ................................................................................... 24

2.2 Lựa chọn truyền nhận dữ liệu hệ thống vision ............................................. 26

2.3 Xây dựng cấu trúc hệ thống ......................................................................... 27

2.3.1 Lựa chọn bộ điều khiển xử lý ảnh ......................................................... 27

2.3.2 Lựa chọn cấu trúc cho hệ thống vision ................................................. 28

2.3.3 Lựa chọn phương thức giao tiếp giữa IPC và Robot ............................. 29

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG .................................................................. 31

3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống ............................................................. 31

3.2 Thiết kế hệ thống cơ khí .............................................................................. 32

3.2.1 Các thành phần của hệ thống ................................................................ 32

3.2.2 Robot Yaskawa Motoman UP6 ............................................................ 32

3.2.3 Tủ điều khiển XRC .............................................................................. 34

3.2.4 Camera ................................................................................................. 36

3.2.5 Laser .................................................................................................... 37

3.2.6 Bộ gá đặt hệ thống vision ..................................................................... 37

CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT XỬ LÝ ẢNH ............................................................ 39

vii 4.1 Quá trình hiệu chuẩn ................................................................................... 39

4.1.1 Phương pháp Laser Triangulation ......................................................... 39

4.1.2 Camera calibration ............................................................................... 43

4.1.2.1 Tìm ma trận thông số nội ....................................................... 44

4.1.2.2 Tìm ma trận thông số ngoại ................................................... 45

4.1.3 Camera – laser calibration .................................................................... 46

4.1.3.1 Tìm phương trình mặt phẳng laser ......................................... 46

4.1.3.2 Sai số calibration và cải thiện ................................................. 48

4.2 Quá trình xử lý ảnh ...................................................................................... 50

4.2.1 Thu nhận vệt laser trong màn ảnh camera ............................................. 50

4.2.2 Chuyển đổi mức sáng hình ảnh ............................................................. 51

4.2.3 Bộ lọc Gaussian ................................................................................... 52

4.2.4 Thuật toán Closing ............................................................................... 53

4.3 Xác định tọa độ 3D của mối hàn .................................................................. 54

4.3.1 Cài đặt vùng quan tâm .......................................................................... 54

4.3.2 Tìm tọa độ mối hàn trên màn ảnh ......................................................... 55

CHƯƠNG 5: TRUYỀN DỮ LIỆU TỌA ĐỘ CHO ROBOT ................................. 58

5.1 Cài đặt dữ liệu đầu Tool .............................................................................. 58

5.2 Cài đặt hệ tọa độ người dùng (User Coordinates) ........................................ 60

5.3 Xây dựng quỹ đạo và hướng di chuyển đầu hàn........................................... 61

5.4 Truyền dữ liệu từ IPC cho Robot hàn .......................................................... 63

5.5 Lập trình điều khiển Robot hàn ................................................................... 64

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT

TRIỂN ĐỀ TÀI ..................................................................................................... 67

viii 6.1 Kết quả thực nghiệm ................................................................................... 67

6.1.1 Hệ thống thực nghiệm .......................................................................... 67

6.1.2 Kết quả các quá trình hiệu chuẩn .......................................................... 67

6.1.2.1 Tìm ma trận thông số nội ....................................................... 67

6.1.2.2 Tìm phương trình mặt phẳng laser ......................................... 68

6.1.2.3 Kết quả quá trình xử lý ảnh .................................................... 68

6.2 Kết luận ....................................................................................................... 69

6.2.1 Kết quả đạt được .................................................................................. 69

6.2.2 Hạn chế của đề tài ................................................................................ 70

6.2.3 Hướng phát triển đề tài ......................................................................... 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 71

PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .

LƯU Ý:

Tài liệu được chia sẻ bởi Thành viên có FB "Nguyễn Quốc Khánh" chỉ được dùng phục vụ mục đích học tập và nghiên cứu.

LINK DOWNLOAD