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Vedere per muovere / muovere per vedereRobotica e visione industriale.

Padenghe (BS), 17 Giugno 20041

Vedere per muovere / muovere per vedereRobotica e Visione Industriale


Ignazio [email protected]

[email protected]

Gianmichele [email protected]



AgendaMattina 9:00 – 9:30 Registrazione 9:30 - 9:35 Benvenuto / Introduzione Mitsubishi 9:35 – 9:40 Benvenuto / Introduzione NI 9:40 – 9:50 “Vedere per muovere”: applicazioni generiche di robotica e visione. La

visione asservita al robot. Breve panoramica dei prodotti Mitsubishi di robotica

9:50 – 10:00 “Muovere per vedere”: applicazioni specifiche di visione. Il robot asservito alla visione. Breve panoramica dei prodotti National Instrument per la visione.

10:00 – 11:00 Descrizione del set-up dimostrativo. Elementi principali del sistema. Dimostrazioni pratiche di tematiche inerenti al settore meccanico, automotive e elettronico.

11:00 – 11:30 Pausa caffè 11:30 – 12:00 Da un problema alla sua soluzione: ingegnerizzare un sistema. Tools

software, procedure e configurazioni. 12:00 – 12:30 Costi e complessità: due miti da sfatare. Flessibilità, riutilizzo e

standardizzazione su linee di produzione ‘just-in-time’. Commenti conclusivi.

12:30 – 13:00 Domande/risposte – Conclusione dei lavori Pomeriggio 14: 30 – 17:00 Discussione / tavola rotonda su problemi specifici sottosposti dai

partecipanti. E’ richiesta la prenotazione.



Mitsubishi: I Tre DiamantiCompany Profile



MITSUBISHIELECTRIC

MITSUBISHIBANKS

MITSUBISHIMOTORS

MITSUBISHIHEAVY IND.

MITSUBISHIOIL

MITSUBISHIMETAL

NIKON

MITSUBISHICHEMICAL

Attività in più di 40 settori

Mitsubishi: Il Gruppo



115,206115,206

Profilo Aziendale

Anno di fondazione19211921

Dipendenti

Filiali o controllate nel mondo120120

Laboratori di ricerca1414

Fabbriche4949

Mitsubishi Electric Corporation



AutomazioneDrivesSistemi di MovimentazioneMacchinari Laser

Componenti ElettroniciComputer e AccessoriTecnologia delle ComunicazioniTecnologia Satellitare

Aria CondizionataElettrodomesticiTV- Audio

Totale 3.639 Miliardi Yen (03)

(30,3 Miliardi di USD – cambio 120)

Mitsubishi Electric CorporationRisultati e Giro D’Affari

TrasportiEnergiaVeicoli

23% „Heavy “ – Industria Pesante

15% Factory Automation37% Sistemi Informativi e Apparecchiature

25% Prodotti Consumer



Corporate

Filiale

Organizzazione EuropeaMitsubishi Electric Europe



Mitsubishi Electric EuropeRisultati e Giro D’Affari

Semiconduttori

Factory Automation

Electronic Visual Systems

Aria Condizionata

Audio e Video

~200 Milioni Euro

Monitors

Automotive

Telecomunicazioni

Heavy Machinery

3000 dipendenti - 1,6 Miliardi Euro (03)



Mitsubishi Electric Europe Filiale ItalianaTotale Fatturato 2003

139 Milioni Euro100 dipendenti 3 Uffici (MI, TO, PD)

Filiale Italiana

Semiconduttori

Professional

Factory Automation

Climatizzazione



Agenzie

Distributori

Uffici

Sede Filiale Italiana

Divisione Factory AutomationOrganizzazione di vendita e supporto



Factory Automation

Portafoglio Prodotti



Corporate Motto

E’ il “Corporate Motto” inteso ad identificare

l’impegno costante della Società nei confronti dei

Clienti verso l’innovazione, la creatività, il

miglioramento delle tecnologie e dei servizi.

”Changes to the better”



Intro a NI



Chi è National Instruments

Filiali dislocate in ben 40 paesiPiù di 1000 prodotti, 3000 dipendenti e 500 membri del programma allianceSede centrale ad Austin, Texas- US

Distributori

Uffici per la vendita diretta



Profilo di National Instruments

Leader nella misura e automazione basate su PCLunga storia di crescita e redditività$ 391 di entrate nell’anno fiscale 2002Da cinque anni inserita dalla rivista FORTUNE tra le 100 migliori aziende in cui lavorare negli Stati Uniti



• 100 più importanti clienti ≈ 35% del fatturato• Più di 25000 clienti in più di 90 paesi• 85% di Fortune 500

Varietà dei Clienti NI



A Simple view of Virtual A Simple view of Virtual InstrumentationInstrumentation

The Software Is the The Software Is the InstrumentInstrument



Processore

Memoria RAM

Interfacciacomune

Monitor

Alimentazione

Hard Disk

Soluzioni di misura e automazione basate su PC scelte dall’utenteStrumenti tradizionali scelti dal produttore

Cosa si intende per strumentazione virtuale?

• Funzionalità scelta dal produttore

•Non facilmente estensibile•Non aggiornabile

•Funzionalità scelta dall’utente

•Processore e memoria aggiornabili

• Estensione attraverso l’aggiunta di moduli



La strumentazione virtuale sfrutta l’evoluzione della tecnologia PC

0.1

1

10

100

1000

10000

1980 1985 1990 1995 2000

MIPS

Monocromo

€ 3,200

5.25" FD, 160 kB

Memoria RAM di 64 KB

4.77 MHz

1981 Ethernet di 100 MB

17” CRT

DVD-ROM

€ 1,400

80 GB HD

Memoria RAM di 512 MB

2.8 GHz

2004

Aumento delle prestazioni fino a 10000 volte!



Range Range prodottiprodotti NINILabVIEWLabVIEWTestStandTestStandMeasurement StudioMeasurement Studio

Measurement and Measurement and Automation DevicesAutomation Devices

GPIBGPIB

SerialSerial

DAQDAQ

ProcessProcessoror

Unit Under TestUnit Under Test

VXIVXI

Image Image AcquisitionAcquisition

MotionMotionControlControl

PXIPXI

ni.com

Integrated Measurement & SystemsIntegrated Measurement & Systems



Intro a IL



Chi e ImagingLab?

La missione è nel nome.Offriamo soprattutto

know-how …



Robot MELFA

MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V.

AREA ROBOT

MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V.

AREA ROBOT

Mitsubishi: Area Robot



Mitsubishi Robot vuol dire….•Tecnologia all’avanguardia

•Estrema affidabilità dei prodotti

•Training

•Service

•Supporto sui prodotti

•Politica commerciale

FLESSIBILITA’



Titolo diagramma

MITSUBISHI ELECTRIC EUROPEFACTORY AUTOMATION

AGENZIE

OEM CLIENTI FINALI

SYSTEM INTEGRATOR CLIENTI FINALI OEM

Struttura e Tipologia clienti



RV - Robot antropomorfi 1..12 kg

RP - Robot SCARA di precisione 1..5 kg

RH - Robot SCARA 5..10 kg

Famiglie Robot



Apparecchiacustici

Telefonia

Incisione

Taglio laser

Circuiti stampati

Componenti elettronici

Tecnologia SMD

Micro assemblaggio

Assemblaggio

Montaggio

Asservimento

Biomedicale

(es. Pace-maker)

Palletising

Packaging

Test

Campi Applicativi



6 assi4 assi 5 assi

J1J1

J1

J2

J3

J2

J2

J4

J3

J3J4

J5J5

J6

J6

Assi



1 kg 2 kg 3 kg 4 kg 5 kg 6-12 kg

RP - - -

RH - - - -

RV

-

RP-1AH RP-3AH RP-5AH

RV-1A

RV-2A

RV-2AJRV-3AJ

RV-4A

RV-3AL

RV-5AJ

RH-5AH RH-10AH

RV-12SL

RV-6SL

RV-6S

Gamma Robot



RV-2AJ RV-1A RV-3AJ RV-2A RV-5AJ RV-4A* RV-3AL

Assi 5 6 5 6 5 6 6Azionamenti AC Servo

Encoder Encoder di posizione assolutiVelocita' massima effettiva 2100 mm/s 2200 mm/s 3500 mm/s 3500 mm/s 5700 mm/s 5800 mm/s 6100 mm/s

Carico massimo 2 kg 1 kg 3 kg 2 kg 5 kg 4 kg 3 kgRipetibilita' ±0.02 mm ±0.02 mm ±0.04 mm ±0.04 mm ±0.03 mm ±0.03 mm ±0.04 mm

Temperatura ambiente 0 ~ 40 °CRaggio di lavoro 410 mm 418 mm 715 mm 706 mm 720 mm 724 mm 933 mm

Peso robot 17 kg 19 kg 33 kg 36 kg 46 kg 50 kg 58 kgGrado di protezione IP30 IP30 IP30 IP30 IP54 IP54 IP54

Versione Standard Standard Standard Standard Standard Standard Long-ArmA, B in mm A=410, B=285 A=418, B=308 A=530, B=457 A=521, B=459 A=530, B=472 A=534, B=476 A=743, B=662C, D in mm C=190, D=300 C=211, D=300 C=308, D=350 C=348, D=350 C=334, D=321 C=351, D=350 C=540, D=350

E in gradi E=150° E=150° E=160° E=160° E=160° E=160° E=160°R1, R2 in mm R1=220, R2=410 R1=207, R2=418 R1=322, R2=630 R1=273, R2=621 R1=300, R2=634 R1=283, R2=634 R1=303, R2=843

Cablaggio I/O (interno braccio) Elettrici: 4 in (6 fili), 4 out; Pneumatici: 4 tubi ∅4 Elettrici: 6 in, 6 out; Pneumatici: 2 x ∅6 ,6 x ∅4Installazione Orizzontale, soffitto Orizzontal (soffitto con kit) Orizzontale, soffitto, a parete(limite E=±45°)

Controller CR1 CR2A

* RV-4A disponibile in versione clean room classe 10 e 100 (RV-4AC-SA e RV-4AC-SB)

Serie RV-A



RV-6S RV-6SL RV-12SL

Assi 6 6 6 Azionamenti AC Servo

Encoder Encoder di posizione assoluti Velocita' massima effettiva 9300 mm/s 8500mm/s 9500 mm/s

Carico massimo 6 kg 6 kg 12 kg Ripetibilita' ±0.02 mm ±0.02 mm ±0.05 mm

Temperatura ambiente 0 ~ 40 °C Raggio di lavoro 696 mm 902 mm 1385 mm

Peso robot 49 kg 54 kg 98 kg Grado di protezione IP54 IP54 IP54

Versione Standard Standard Standard Cablaggio I/O (interno braccio) Elettrici: 8 in (10 fili), 8 out;

Pneumatici: 2 tubi ∅6 4 tubi ∅8 Elettrici: 8 in (10 fili), 8 out;

Pneumatici: 2 tubi ∅6 6 tubi ∅8 Installazione Orizzontale, soffitto Orizzontale, soffitto Orizzontale, soffitto, a parete(limite

E=±45°) Controller CR2 CR3

* RV-4A disponibile in versione clean room classe 10 e 100 (RV-4AC-SA e RV-4AC-SB)

Serie RV-S



Manipolazione CD Assemblaggio parti elettriche Applicazione adesivi e colle

Sistemi di formazione Dimostrazione Packaging alimentare

Controllo/prova tastiere Saldatura Ispezione/analisi medicale

Applicazioni RV-1A RV-2AJ



Asservimento macchine Lavaggio bottiglie plastica PET Lavorazione parti

Lavorazione e combinazione parti Assemblaggio parti nell’automobilistico Manipolazione (medicale)

Applicazioni RV-4A RV-5AJ



Palletising Conveyor tracking

Applicazioni RV-4A RV-5AJ (cont’d)



RP-1AH RP-3AH RP-5AH

Tipologia robot SCARA a doppio braccio (Twin-Arm)Assi 4

Carico 0.5 kg/max. 1 kg 1 kg/max. 3 kg 2 kg/max. 5 kgRaggio di lavoro (AxB in mm) DIN A6 (105x150) DIN A5 (150x210) DIN A4 (210x300)

Ripetibilita' X, Y ±0.005 mm ±0.008 mm ±0.01 mmRipetibilita' Z ±0.01 mm ±0.01 mm ±0.01 mm

Ripetibilita' rotazione braccetto ±0.02° ±0.03° ±0.03°Ciclo (25 mm/100 mm/25 mm) 0,28 s 0,33 s 0,38 s

Velocita' rotazione braccetto J4 3,000°/sAzionamenti Motori AC servo con freno

Peso ca. 12 kg ca. 24 kg ca. 25 kgGrado di protezione IP30

Raggio di lavoro DIN A6 DIN A5 DIN A4A x B 105 x 150 mm 150 x 210mm 210 x 300 mm

C 234 mm 332 mm 451 mmD 95 mm 130 mm 170 mmE 30 mm 50 mm 50 mm

Cablaggio I/O (interno base) Elettrico: 8 in, 8 out; Pneumatico: -Controller CR1

Serie RP



Montaggio parti ad alta precisione Incollaggio, sigillatura Predisposizione e regolazione

Controllo nell’industria alimentare Controllo parti Alimentazione parti

Serie RP - Applicazioni



RH-5AH55 RH-10AH85

Tipologia robot e numero assi SCARA a 4 assi Carico 5 kg 10 kg

Raggio di lavoro 550 mm 850 mm Ripetibilita' X, Y ±0.02 mm ±0.025 mm

Ripetibilita' Z ±0.01 mm ±0.01 mm Ripetibilita' rotazione braccetto ±0.03° ±0.03°

Ciclo (25 mm/300 mm/25 mm) 0,48 s 0,52 s Velocità massima 5360 mm/s 5650 mm/s

Velocita' rotazione braccetto J4 1870°/s 1274°/s Azionamenti Motori AC servo

Peso ca. 19 kg ca. 40 kg Grado di protezione IP30

A1 + A2, B in mm 225 + 325, R550 325 + 525, R850

C in mm R199 R278 D1, D2 in gradi 127°, 143° 140°, 153°

E1 in mm (area non accessibile) 160 - Corsa braccetto in mm (J3) 200 350

Controller CR2A

A1

BC

A2

D1

D2

D1

D2

E1

Serie RH



Assemblaggio elettrodomestici Trasporto di parti elettroniche Asservimento

Ispezione parti Assemblaggio parti autom. Micro asservimento

Serie RH - Applicazioni



CR1 CR2A CR3

Controller

CPU 64bit RISC/DSP Funzioni principali Interpolazione diretta, indiretta e 3-dimensionale; pallettizzazione; esecusione condizionata;

subroutines; multitasking; controllo di “compliance”; ottimizzazione velocità, traiettoria e override. Linguaggio di programmazione MELFA BASIC IV

Assi controllabili Totale 14 - Braccio: 4/5/6, Addizionali: 8 (2 interpolati con braccio) Metodo apprendimento Apprendimento diretto, indiretto o con metodo MDI

Numero di punti di posizione 2,500 (espandibile) Numero di linee programma 5,000 (espandibile)

Numero di programmi 88 I/O digitali 16/16 (max. 240/240) 32/32 (max. 256/256)

Interfaccia RS232C Per PC, sensore visione, ecc. Interfaccia RS422 Per connessione alla Teaching-box

Slot per interfacce

0 oppure 3 con unità di espansione slot esterna

3

I/O robot 1 canale per connessione unità di I/O parallela Temperatura ambiente 0 ~ 40 °C

Dimensioni (LxAxP) 212 x 166 x 290 (+170 per 400 x 200 x 400 (+250 per cavi) 400 x 200 x 400 (+250 per cavi) Alimentazione Monofase 220VAC (207-253VAC) Trifase 220VAC (207-253VAC)

Peso ca. 10 kg ca.35kg ca.60kg

Caratteristiche Controller



Unità di input/output parallela 2A-RZ371

Cavo di input/output parallelo

(Esterno)

Interfaccia mano pneumatica 2A-RZ375

2A-CBL05 (5m)2A-CBL15 (15m)

Estensione di memoria2A-HR432

Cavo PC

Interfaccia Ethernet2A-HR533E

Interfaccia CC-Link2A-HR575E

Interfaccia seriale2A-HR581E

Interfaccia SSCNet per assi aggiuntivi2A-RZ541E

Servo

PLC

Sistema di visione

Teaching boxR28TB PC

SoftwareCOSIROP - programmazioneCOSIMIR - simulazione

ControllerCR2A

Unità di input/output parallela 2A-RZ371

Cavo di input/output parallelo

(Esterno)

Interfaccia mano pneumatica 2A-RZ375

2A-CBL05 (5m)2A-CBL15 (15m)

Interfaccia Ethernet2A-HR533E

Interfaccia CC-Link2A-HR575EInterfaccia seriale2A-HR581EInterfaccia SSCNet per assi aggiuntivi2A-RZ541E

Servo

PLC

Sistema di visione

Teaching boxR28TB

PC

SoftwareCOSIROP - programmazioneCOSIMIR - simulazione

ControllerCR1

Interfaccia mano elettrica 2A-RZ364

Cavo PC

Box espansione CR1-EB3

Controller CR1-CR2A /3- Opzioni



Serie RH

Braccio Controller CR2A

Cavo (5m)

Serie RP

Bracciobox

conness.

Cavo (5m)

ControllerCR1

PackageSerie RV-A/S

Braccio Controller CR2A/3

Cavo (5/7m)



Muovere per vedere

La visione è già utilizzata in robotica asservita al posizionamento del robot (ad esempio in applicazioni di pick & place o per l’allineamento di pezzi mediante il riconoscimento di ‘fiducials’). Esistono molte altre applicazioni dove il rapporto si inverte e il robot viene asservito alla movimentazione e posizionamento della videocamera: controllo di qualità su linee di produzione, verifica di assemblaggi complessi, allineamenti e controlli dimensionali.



Muovere per vedere /2

Esiste un settore emergente dove il robot può essere utilizzato per un sistema di ispezione “per sé “ dove la videocamera è montata all’estremità del braccio. Questo tipo di applicazioni riguarda soprattutto pezzi meccanici / assemblaggi di una certa complessità con le seguenti caratteristiche:acquisizione di un certo numero di immagini con posizioni e angoli di ripresa ben precisi

•linee di produzione per lotti limitati (produzione just-in-time) dove il costo di re-tooling va mantenuto al minimo•cadenza di produzione compatibile con i tempi di movimentazione del robot (tipicamente > 10 secondi)•flessibilità del sistema, facilità di uso e programmazione, riutilizzo su linee diverse sono rilevanti•massima utilizzazione di componenti ‘off-the-shelf’ e semplicità di manutenzione



Un esempio concretoConsideriamo un pezzo meccanico ricavato per fusione/forgiatura (es.: il supporto anteriore della ruota di un autoveicolo). La cadenza tipica di produzione è di 25-30 secondi dal pezzo grezzo al pezzo finito.I punti di ispezione variano da 10 a 20. Un sistema robotizzato è in

grado con una sola videocamera di effettuare numerosi controlli :

• verificare l’integrità di tutte le superfice lavorate per fresatura (identificazione di difetti di fusione incompleta, bolle, etc.• misure relative e interassi delle forature (entro le tolleranze di posizionamento del robot – nel caso illustrato +/- 0.04 mm)• presenza/assenza di filetti ed eventuale presenza di una punta di maschiatura in seguito a rottura dell’utensile



Il software applicativo

Scopo principale dell’applicativo è quello di semplificare sia l’interfaccia utente che le procedure di messa a punto / configurazione del sistema di ispezione: messa in servizio del sistema visione / robotica senza programmazione o con programmazione minima

Modalità di utilizzo / operazione:‘insegnare’ al robot una sequenza di posizioni della videocameradeterminare per ogni posizione le modalità di acquisizione (la videocamera e l’ottica possono essere controllate remotamente)configurare per ogni posizione le funzioni / procedure di machine visionstabilire per ogni posizione i criteri di pass/fail del singolo stepstabilire i criteri di pass/fail legati a più posizioni (ad esempio una procedura di misura di interasse basata sia sui risultati delle singole immagini che sullo spostamento relativo della videocamera)



Due miti da sfatare: complessità e costo

La complessità di utilizzo di un sistema integrato di visione e robotica è notevolmente diminuita grazie a tools software specifici di alto livelloIl costo di un sistema completo di visione e robotica già integrato può risolvere in modo competitivo una serie di problematiche di produzione / assemblaggio / manufacturing, offrendo flessibilità, riutilizzo e standardizzazione dei componenti principaliDa discutere dopo le demo …..



Una brevissimaintroduzione alla

visione dellemacchine



Rilevamento difettiGuida robotPresenza/AssenzaVerifica assemblaggioMisure dimensionaliOCR (riconoscimento caratteri)Verifica cromaticaAllineamentoControllo qualità di stampa.......

Imaging:Settori di Mercato/AreeApplicative

Elettronica e semiconduttoriComputer e perifericheBeni di largo consumoBiomedicaleSemiconduttoriFarmaceuticoStampaComponenti automobilisticiPackaging e imbottigliamentoSistemi di telecomunicazioniIndustria tessileIndustria plastica......

Due tabelle non esaustive...



Qualchedefinizione:

L’immagine è vista come una funzionedi variabili discrete in codominiodiscreto

• Immagine: z = F(x,y)0 ≤ x ≤ N-1, 0 ≤ y ≤ M-1, 0 ≤ z ≤ L-1N: numero di colonneM: numero di righeL: range di luminositàSono tutti valori discreti

• F prende il nome di Picture Function, L’elementoF(xi,yi) è detto Picture Element (Pixel)

Una definizione semplice di visione artificiale: “Estrarre informazioni utili da un’immagine”. Il processo potrebbe concludersi così se i dati fossero di per se significativi, oppure il risultato puo’ essere inserito in un sistema per il controllo di processo( es. un sistema guida robot )

12531554651554251521223165521245432135278978754513246577444412348977894534654867789894351445678978974432123123486977894148967975641321321794324123132456476543218789751311657879321187897564132168797984351324134457974231797464449878976544654485713976256863168945231563154812531554651554251521223165521245432135278978754513246577444412348977894534654867789894351412531554651554251521223165521245432135278978754513246577444412348977894534654867789894351

ACQUISIZIONE



Risoluzione, profondità, precisione, ....

Risoluzione geometricaEs. Sensore 1000x1000 pixel (10 x 10 micron)

Profonditàimmagine b&n a 8-bit: 256 livelli, nero=0, bianco=255Immagine a 12-bit: 4096 livelli (dinamica estesa)L’occhio umano discrimina approx 32 / 64 livelli

PrecisioneUn concetto piu’ complesso …..Stabilità della sorgente luminosa, sensore, h/w di acquisizioneSub-pixellingDistorsione ottica / risoluzione ottica / MTF / …..



Risoluzione, profondita’, precisione, ....(cont’d)

220 155 086

220 149 087

230 157 094



Pattern matching per localizzare i fori di montaggio di una flangia

Gli algoritmi di pattern matching sono caratterizzati da una certa complessita’, legata soprattutto alla loro ottimizzazione per dimuire i tempi di esecuzione. Il loro utilizzo e’ invece piuttosto semplice.



Settore meccanica/automobilistico: Ispezione e montaggio di cuscinetti a sfere

Vengono usate funzioni di pattern matching e misure geometriche per eseguire numerosi controlli su una flangia con cuscinetto a sfere per automobili: viene verificata la completezza dell’assemblaggio e la posizione delle alette per la successiva operazione montaggio di robotizzato



Edge detectionIl dettaglio mostra l’utilizzo di una funzione di ricerca di un bordo circolare, utilizzata per migliorare la precisione di misura del centro del foro di montaggio: si noti la posizione del punto rosso rispetto al centro identificato dalla procedura di pattern matching.L’intera procedura, effettuata su una immagine di circa 700 x 500 pixel mediante un convenzionale PC Pentium III / 1,2 GHz, ha richiesto 74 millisecondi, pari a 13 immagini al secondo.



Risolvere un problema di Imaging

Si possono individuare due fasi: Individuare il ‘percorso della soluzione’, cui seguiranno l’effettivo sviluppo, la codifica e l’integrazione. La prima fase non richiede alcuna programmazione, quanto piuttosto l’uso di strumenti interattivi che consentano al progettista di sperimentare, esplorare e valutare diverse strategie di soluzione: in breve, sviluppare il concetto.

Solo a questo punto si può passare alla seconda fase: lo sviluppo dell’applicazione.



Una brevissimaintroduzione ai

prodotti NI per la visione delle

macchine



CVSCVS

PCI

PXI

Due architetture...

Stand-alone

PC Based•PC desktop•PC industriali (PXI)



Architettura del sistema di elaborazione

PC BasedMaggiore flessibilità e integrazioneEspandibilitàRapporto prezzo/prestazioni di calcolo

StandaloneCalcolo distribuitoSoluzione compattaRobusto ed affidabileOS Real Time



... Lo stesso software!

Programmazione / configurazione in ambienteWindows e download sul ‘CVS target’ in applicazioni stand-alone



SW Programmable vs. Configurable

Una diatriba di lunga data:In origine i sistemi ‘giapponesi’……

Flessibilita’ della programmazione vs. low-cost (e rigidita’) dei sistemi configurabiliNI propone entrambi con una migrazione da‘configurable’ a ‘full programmable’

Il software fa la differenza



Sviluppo s/w: come?LabVIEW e il linguaggio grafico vs. I linguaggi testuali (piu’ o meno assistiti)Evitare gli estremismi ‘religiosi’…..Supporto per VB / C++



Easy connect digital I/O1 isolated input2 TTL pulse outputs

IEEE 1394 ports3 PortsShared 400 Mbps

Additional digital I/OProduct select linesPulse generatorsWatchdog timer

Ethernet10/100 BaseT

Serial portRS-232

VGA video outReal-time outputOverlays supported

CVS: Compact Vision System



Compact Vision System

Compact LabVIEW Real-Time target for machine vision applicationsHigh performance processorIEEE 1394.a acquisition

Supports multiple DCAM compliant cameras400 Mbps of shared bandwidth

15 digital inputs; 14 digital outputsLabVIEW FPGA technology

Industrial ruggedness No fan or external vents; shock resistant0-55°C operating temperature range



Architettura PXI

CompactPCI eXtensions for Instrumentation

PCI + software, timing, triggeringIndustrial 3U size

Più di 100 supplier PXI Systems Alliancewww.pxisa.org

Systems Alliance



Risolvere un problema di Imaging: i tools software

• Acquisire: MAX• Capire: Vision Builder• Sviluppare: IMAQ library• Configurare: VB AI



Demo 1Demo 1: Settore meccanico / automotive. Controllo di qualità di un pezzo meccanico complesso in automotive (braccio anteriore di un autoveicolo). Verifica di tutte le zone lavorate da macchina utensile: fresature, forature (compreso la misura di diametri e interassi), filettature, etc.



Demo 2Demo 2: Settore meccanico / automotive. Deposizione di una guarnizione in silicone (siringa / dosatore) lungo i contorni di un pezzo meccanico (ad esempio blocco cilindri di un motore) e verifica istantanea dello spessore della guarnizione.



Demo 3Demo3: Settore produzione elettronica. Verifica presenza / assenza / posizione di componenti specifici quali connettori. Colore e posizione di LED. Regolazione automatica di trimmer (ad esempio regolazione dei parametri di un filtro: frequenza di cut-off, pendenza, ampiezza). Settaggio automatico di Dip Switch.



Descrizione del setup

RobotControllerTeaching boxPXICVSRotatore5 posizioni per demo intercambiabili



Descrizione del setup/2

VideocameraCCD ad altarisoluzioneOtticaIlluminatoreLaserRotatoreCacciavite / dosatore(simulato)



Run the demo!!



Sequence Builder



Sequence Runner



Sequence Builder / Sequence RunnerUn’architettura software per la visione roboticaInterfaccia molto semplice per la generazione automatica di sequenzedi posizione (i vantaggi di un antropomorfo e la semplicità di un cartesiano) Programmazione del robot ‘trasparente’ all’utenteOgni ‘posizione’ contiene tutti parametri scelti dall’utente (robot, videocamera, rotatore, ..)Ad ogni posizione corrispondende una procedura di analisi diimmagineGenerazione semi-automatica di procedura di analisi (configurazione)Possibilità di inserire procedure di analisi complesse (programmabiliGenerazione di risultati locali e pass/fail (una sola immagine)Generazione di risultati globali (basati su più immagini: ad esempiointerasse tra due fori distanti e visuaizzati su due immagini distinte)



Risultati locali / Risultati globali

Esempio: Misura di un interasse

Misura locale da Img1Misura locale da Img2Traslazione del robot nota(encoder assoluti)

Precisione: precisione del robot + calibrazione / risoluzione imagimg



Ottica fissa / ottica zoomabile

Ottica zoomabile controllata remotamenteRichiede encoder di posizioneDeve essere meccanicamente stabileCostosaEstremamente flessibile

Ottica fissaPresenta qualche limitazionePoco costosaIngombri minori

Ottica fissa telecentricaIdeale per misure accurate



Triangolazione Laser: aggiunge la 3a dimensioned

h

b

h’

Grandezze note:

h = distanza alla quale lo spot laser illumina il centro del FOV

d = interasse tra la videocamera e il laser alla quota h

Per la similitudine tra i due triangoli, si può calcolare il valore di h’:

h’ = h * (d-b)/d



Calibrazione / risoluzione / precisione

rapporto pixel / mmcalibrazione in funzione della distanza (Da un sistema bi-dimensionale a un sistematri-dimensionale - triangolazione laser)correzione della distorsione ottica (l’immagine è deformata spazialmente ai bordi rispetto al centro: effetto ‘botte’ o effetto ‘cuscino’)correzione della distorsione prospettica (la videocamera non è ortogonale all’oggetto)correzione per pixel rettangolari (calibrazione distinta per gli assi x e y dell’immagine)stabilità della sorgente luminosa e del sensore (specialmente se si intende usare la tecnica di sub-pixelling)scelta di ottiche e illuminatori telecentricistabilità meccanica dell’obiettivo (in molti obiettivi nati per applicazioni di più basso livello - come la video sorveglianza – il centro ottico della lente non è sufficientemente stabile rispetto al centro del sensore)

da approfondire in altra sede …



Vision Package

Hardware (costo ripetitivo)Videocamera, ottica, illuminatore, processore (CVS), cavi, accessori:7 k€

Software di sviluppo (costo una-tantum)LabVIEW, VBAI, IMAQ (librerie), RT engine, etc.7 kELicenza Run-Time non necessaria con CVS

Software applicativo ad-hoc: su richiestaSequence Builder / Sequence Runner:

prodotto per la demo e per uso interno di ImagingLabUn prodotto a breve? Versioni ad-hoc? ….



Complessità, costi, flessibilità, …Spunti per una riflessione / discussione

Complessità:Un robot è più facile da usare di quanto si pensiLa sintassi / comunicazione specifica con il robot può essere facilmentemascherata da s/w di alto livelloLe sequenze di image processing sono notevolmente semplificate da s/wconfigurabile, s/w come Vision Assistant, generazione semi-automatica dicodiceGenerare sequenze di posizioni permezzo dell’immagine è estremamenteintuitivo

CostiComaprare costi reali e costi nascostiUn roobot standard a basso payload (range 25 - 35 k€)Assemblare un sistema multiasse a paartire da componenti standard?Progettazione e disegniManutenzione e mercati lontaniDuplicazione di sistemi e gestione delle variazioni / customizzazioni

Flessibilità, riutilizzo, standardizzazione, time to market, …



Domande e risposte …..

vedere per muovere / muovere per vedere robotica e visione ... padenghe 17_06_04.pdf · vedere per...

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