Определение положения электрода сварочного робота с использованием технического зрения

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 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.