Определение точности позиционирования промышленных манипуляторов при помощи цифровой фото/видео камеры


https://doi.org/10.21686/1818-4243-2019-3-42-48

Полный текст:


Аннотация

Цель исследования. Целью исследования является разработка системы для анализа и оценки погрешностей позиционирования манипуляторов прецизионных промышленных роботов, применяемых в производстве микроэлектронной техники. Точность позиционирования манипулятора изменяется в зависимости от режимов работы робота и является сложно предсказуемой и сложно анализируемой величиной. На точность позиционирования влияют конструктивные особенности манипулятора робота, скорость движения и разворота манипулятора, промежуточные остановки и ускорения, вибрации, как собственные, так и вызванные расположением робота на производстве. Точность позиционирования может отличаться для разных точек рабочей области робота. Необходима система анализа и оценки погрешностей, позволяющая эффективно осуществлять серии в сотни и тысячи измерений. Одним из перспективных направлений является использование цифровой техники с последующей обработкой данных на компьютере.

Материалы и методы исследования. Построение эффективных робототехнических комплексов зависит от правильного осуществления аттестации промышленных роботов с целью обеспечения управляющих систем промышленных роботов точными данными для безотказной и корректной работы в условиях, характерных для конкретного производства. Решение сложной задачи аттестации прецизионных промышленных роботов сталкивается с трудностями подбора измерительного оборудования. Были проведены исследования, направленные на формирование точечных источников света малого диаметра. Предложен бесконтактный метод измерения, основанный на получении изображения точечных источников света с помощью цифровой фото/видео камеры. Описано применение точечных источников света для калибровки измерительной системы. Исследовались возможности уточнения положений точечных источников с помощью компьютерной обработки изображений полученных с цифровой камеры. Предложен алгоритм обработки изображения камеры, осуществляющий в несколько этапов определение точности позиционирования манипулятора робота.

Результаты. Разработан дистанционный, бесконтактный метод измерения погрешностей позиционирования манипуляторов промышленных роботов. Разработана методика проведения оценки точности позиционирования манипуляторов промышленных роботов на основе специально формируемых точечных источников света, устанавливаемых в схватах манипуляторов и в рабочей зоне робота. Реализовано использование цифровых фото/видеокамер для наблюдения и фиксации пространства возникающего разброса положений манипулятора. Разработано программное обеспечение обрабатывающее цифровое изображение и позволяющее произвести расчеты погрешности позиционирования. Методика позволяет эффективно проводить большие серии измерений и удовлетворяет следующим параметрам: отсутствие физических точек контакта между измерительной системой и манипулятором робота, удовлетворяющая точность измерений, простота работы с измерительным оборудованием, низкая стоимость измерительного оборудования. Работа была представлена на XLV Международной молодежной научной конференции Гагаринские чтения, МАИ, Москва, Россия, 2019г. и была отмечена дипломом.

Заключение. В статье представлены результаты исследований по разработке бесконтактной системы анализа и оценки погрешностей позиционирования прецизионных промышленных роботов. Полученные результаты могут быть использованы для аттестации промышленных роботов. Открывается возможность контролировать точность позиционирования манипуляторов без выведения робота из производственного процесса. 


Об авторах

Н. В. Норкина
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия

Наталья Викторовна Норкина – кандидат технических наук доцент

Москва



Ф. А. Мевис
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия

Федор Александрович Мевис 

Москва



Список литературы

1. Бурдаков С.Ф., Дьяченко В. А., Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов: Учебное пособие для студентов вузов. М.: Высшая школа, 1986.

2. Грачев В.В. Робототехническая система FANUC. Учебно-методическое пособие по программированию. М.: МАИ, 2015.

3. Захаров А.И. Геодезические приборы. Справочник. М.: Недра, 1989.

4. Годин Э.М., Соколов В.А. Разработка технологии испытаний и основы сертификации средств информационной и вычислительной техники. Учебное пособие. М.: МАИ, 2008.

5. Имитатор условий космического полета Т-27. Пер. с англ. Экспресс – информация // Астронавтика и ракетодинамика. 1966. Вып. 44.

6. Поддержка OpenCV [Электрон. ресурс] URL: https://answers.opencv.org/questions/

7. Соколов В. А. Расчет и оценка погрешностей промышленных роботов в зависимости от кинематики и конструкции подвижных сочленений звеньев манипуляторов: Методическое пособие к практическим занятиям (на примере робота LRMate200iD /фирма FANUK/). М.: МАИ, 2017.

8. Техническая документация на ПР, модель LRMate 200iD (фирма FANUC).

9. Поиск объекта по цвету – RGB [Электрон. ресурс] URL: http://robocraft.ru/blog/computervision/365.html OpenCV

10. Поиск объекта по цвету. Цветовое пространство HSV [Электрон. ресурс] URL: http://robocraft.ru/blog/computervision/402.html OpenCV

11. Нахождение контуров и операции с ними [Электрон. ресурс] URL: http://robocraft.ru/blog/computervision/640.html OpenCV

12. Алгоритмы обнаружения движения по видеопотоку. [Электрон. ресурс] URL: http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=ru&langpair=en%7Cru&rurl=translate.google.com&twu=1&u=http://www.codeproject.com/KB/audiovideo/Motion_Detection.aspx&usg=ALkJrhiuzz70ok1viVxDFDylMntEJEMT-A.

13. Guanglong Du and Ping Zhang. Research ArticleIMU-Based Online Kinematic Calibration of Robot Manipulator // Hindawi Publishing Corporation. 2013.

14. Jorge Santolaria, Ana C. Majarena, David Samper, Agustin Brau, and Jesus Velazquez. Research Article Articulated Arm Coordinate Measuring Machine Calibration by Laser Tracker Multilateration // Hindawi Publishing Corporation. 2014.

15. Черемский О.Н., Федотов Н.Н. Подшипники качения: Справочник – каталог. М.: Машиностроение, 2003.

16. Козырев Ю.Г. Захватные устройства и инструменты промышленных роботов. Учебное пособие. М.: КноРус, 2016.

17. СанПиН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Изд. стандартов.

18. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. Изд. стандартов.

19. Методы компьютерной обработки изображений под редакцией В.А. Сойфера. М.: Физматлит, 2003. 784 с.

20. Чусляева И.А. Алгоритм оптимального определения координат центра изображения для измерительного оптико-электронного прибора с матричным фотоприемником // Известия ВУЗов СССР. Приборостроение. 1991. № 3. С. 82–87.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Норкина Н.В., Мевис Ф.А. Определение точности позиционирования промышленных манипуляторов при помощи цифровой фото/видео камеры. Открытое образование. 2019;23(3):42-48. https://doi.org/10.21686/1818-4243-2019-3-42-48

For citation: Norkina N.V., Mevis F.A. Determination of the positioning accuracy of industrial manipulators using a digital photo/video camera. Open Education. 2019;23(3):42-48. (In Russ.) https://doi.org/10.21686/1818-4243-2019-3-42-48

Просмотров: 18

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1818-4243 (Print)
ISSN 2079-5939 (Online)