Обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки
Гибкий способ обработки изображений для сварочных роботов, разработанный компанией ИМГ и используемый
 судостроительной компанией «ВАДАН ярдс МТВ», позволяет быстро получать систему программирования робота.
 Она обеспечивает точность установки робота после согласования системы обрабо...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102828 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Обработка трехмерных изображений для
 систем программирования роботизированной сварки / П. Зайффарт, Р. Геде // Автоматическая сварка. — 2010. — № 11 (691). — С. 44-46. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860231694966063104 |
|---|---|
| author | Зайффарт, П. Геде, Р. |
| author_facet | Зайффарт, П. Геде, Р. |
| citation_txt | Обработка трехмерных изображений для
 систем программирования роботизированной сварки / П. Зайффарт, Р. Геде // Автоматическая сварка. — 2010. — № 11 (691). — С. 44-46. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Гибкий способ обработки изображений для сварочных роботов, разработанный компанией ИМГ и используемый
судостроительной компанией «ВАДАН ярдс МТВ», позволяет быстро получать систему программирования робота.
Она обеспечивает точность установки робота после согласования системы обработки изображений и системы
программирования робота до ±0,5 мм.
Flexible image processing for welding robots developed by IMG Company and used by WADAN Yards MTV Shipbuilding
Company allows quickly generating the robot programming system. The accuracy of the robot positioning is ±0,5 mm
after the shake hand process between the image processing system and programming system.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:21:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.03-52:621.865.8
ОБРАБОТКА ТРЕХМЕРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ СИСТЕМ
ПРОГРАММИРОВАНИЯ РОБОТИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ
П. ЗАЙФФАРТ, Р. ГЕДЕ («Инжинертекник унд Машиненбау ГмбХ», г. Росток, Германия)
Гибкий способ обработки изображений для сварочных роботов, разработанный компанией ИМГ и используемый
судостроительной компанией «ВАДАН ярдс МТВ», позволяет быстро получать систему программирования робота.
Она обеспечивает точность установки робота после согласования системы обработки изображений и системы
программирования робота до ±0,5 мм.
К л ю ч е в ы е с л о в а : роботизированная сварка, угловое
соединение, обработка изображений, программирование ро-
бота, сварка микропанелей, сварка в судостроении
Основными деталями при строительстве судов яв-
ляются плоские и искривленные панели размером
до 20×40 м и более, а также микропанели раз-
личных форм и размеров от 2×2 до 4×16 м. В
контейнеровозе среднего размера, рассчитанном
на 2000 контейнеров, приходится около 2500 или
более различных микропанелей. Для изготовления
микропанелей, состоящих из пластин и ребер жес-
ткости, используют различные технологии. На су-
доверфи для монтажа и сварки микропанелей при-
меняют роботы (рис. 1, 2). Ввиду наличия мно-
жества различных типов конструкций микропа-
нелей существует необходимость в программи-
ровании многофункциональных роботизирован-
ных систем, которые осуществляют перемещение
роботов в трехмерных координатах при исполь-
зовании различных параметров режима сварки. В
судостроении при изготовлении каждой микро-
панели применяют определенную программу
сварки. Для всех известных методик программи-
рования робота требуется либо дополнительная
информация об изделии в виде данных автома-
тизированных систем управления технологи-
ческими процессами (АСУ ТП), либо работа в
интерактивном режиме. Классическое программи-
рование сварочных роботов, используемых при
изготовлении микропанелей, выполняется незави-
симо от реально существующего изделия и схемы
производства, используя данные АСУ ТП в со-
четании со сложными операциями, которые осу-
ществляют в интерактивном режиме. Программи-
рование выполняют задолго до начала произ-
водства, при этом требуется наличие точных дан-
ных об их конструкции. К сожалению, при про-
изводственном потоке невозможно учесть все из-
менения в конструкции, а следовательно, и в
цифровых данных о ней.
Для достижения высокой степени точности при
автоматизированном программировании роботов на
линии по производству микропанелей (рис. 1, 2)
предприятие «Инжинертекник унд Машиненбау
ГмбХ» в сотрудничестве с компаниями АвиКОМ
и ТСВЕ сконструировало, разработало и внедрило
в производство быстродействующую систему об-
работки трехмерных изображений. На рис. 3 пред-
ставлена схема системы обработки трехмерных
изображений, а на рис. 4 — схема модулей уп-
равления этой системой.
© П. Зайффарт, Р. Геде, 2010
Рис. 1. Монтажный портал для ребер жесткости на линии по
производству микропанелей
Рис. 2. Сварочный пост на линии по производству микропа-
нелей, использующий два робота (до переоснащения линии)
44 11/2010
Основной частью новой промышленной изме-
рительной системы с трехкоординатным сканером
является камерная сканирующая головка, создан-
ная по современной технологии, которая измеряет
трехмерные данные в соответствии с принципом
лазерной триангуляции. Для измерения трехмер-
ной формы используют внешний линейный ла-
зерный источник. Лазерный генератор, установ-
ленный на роботе, проецирует лазерную линию
на рабочую зону с расстояния около 2 м по вы-
соте. Камера, направленная на эту линию под уг-
лом, фиксирует кривую, которая повторяет про-
филь объекта по высоте. Таким образом, измерив
отклонения лазерной линии от воображаемой пря-
мой контрольной линии, можно вычислить высоту
объекта.
Сканирующая головка робота перемещается
вдоль рабочей зоны, при этом образуются срезы
контура объекта. Их совокупность (или трехмерных
профилей) дает полное представление о форме
объекта. Уникальная технология с использованием
камеры позволяет определить положение лазерной
линии и получить информацию об изображении
объекта в координатах лазерной головки, которые
затем передают на персональный компьютер (ПК).
Операции по получению трехмерных изображений
система выполняет очень быстро и точно.
В камере сканирующей головки применяют
несколько различных способов соз-
дания трехмерных профилей, кото-
рые отличаются скоростью и разре-
шением по высоте. Гибкость камеры
используется для оптимизации ре-
зультатов конкретной задачи скани-
рования.
При измерении деталей, скрытых
для поля зрения камеры, существу-
ют два типа ограничений: перекры-
тие камеры, если лазерная линия
закрыта от камеры объектом, и пе-
рекрытие лазера, если лазер не мо-
жет соответствующим образом осветить части
объекта из-за угла его проекции. Путем регули-
ровки углов сканирующей головки и лазера пе-
рекрытие можно уменьшить. Кроме того, исполь-
зуются две сканирующие головки с двумя лазер-
ными источниками, освещающими микропанели
(и особенно профили) с противоположных сторон.
Трехмерное поле зрения измерительной сис-
темы представляет собой трапециевидный учас-
ток, на котором лазерная линия пересекает поле
зрения камеры. Только на этом участке камера
осуществляет трехмерное изображение. Поле об-
зора камеры задается с помощью выбора пара-
метров линзы и математического обеспечения.
Разрешение измерений по высоте зависит от угла
между лазером и камерой (по мере его увеличения
разрешение возрастает) и выбранного трехмерно-
го способа измерения. Если алгоритм определения
профиля имеет высокую точность, то максималь-
ная скорость определения профиля будет огра-
ничена по сравнению с менее точным, но более
быстродействующим алгоритмом.
Максимальная скорость определения профиля
зависит от сочетания выбранного трехмерного
способа измерения, требуемых разрешения и вы-
соты измеренного участка. Скорость определения
профиля может быть увеличена путем уменьше-
ния, например, длины участка, используемого для
контроля объекта по высоте. Однако следует от-
метить, что скорость определения профиля зави-
сит также от количества света, отраженного от
объекта.
Рис. 3. Схема системы обработки трехмерных изображений
при программировании робота
Рис. 4. Схема модулей управления системы обработки изоб-
ражений при программировании робота: 1 — математическое
обеспечение для обработки изображений; 2 — система прог-
раммирования в неавтономном режиме; 3 — макроуправле-
ние сервером управления
Рис. 5. Схема обработки данных для двух роботов (от сканирующей головки до
сварочного робота)
11/2010 45
Поток данных о профилях синхронизируют с
движением робота с помощью внешнего кодиров-
щика. При этом результаты измерения длины
объекта и его масштаб в направлении движения
будут правильными даже при изменении скорости
движения объекта (рис. 5).
Все параметры оптимизированы для сканиро-
вания микропанелей в производственных услови-
ях. Скорость сканирования равна 0,5 м/с и не за-
висит от условий освещения. Разрешение трех-
мерных точек составляет около 1 мм по x и y и
2 мм по z. Следует учесть, что разрешение в пре-
делах поля зрения отличается в зависимости от
высоты точек. Диапазон измерения по z состав-
ляет 400 мм.
Путем расчета определены общее время ска-
нирования, а также время, необходимое для ска-
нирования и обработки данных. Хотя скорость
сканирования могла быть и выше (до 1 м/с), время
этого процесса можно сократить за счет обработки
данных параллельно со сканированием.
Сканирование осуществляют полосами шири-
ной 1,2 м и длиной 16,0 м в обратном порядке
относительно движения вперед и назад. Вся ра-
бочая зона состоит максимально из четырех полос
для каждой сканирующей головки.
Данные об измеренных трехмерных точках в
плоскости лазера обрабатывают с помощью слож-
ных математических алгоритмов для вычисления
их реальных координат в основном в ходе про-
цесса сканирования параллельно вводу трехмер-
ных точек. Кроме того, из полученных данных
выделяют информацию о форме объекта (плос-
костях панели, плоскостях и контурах профиля).
Вся рабочая область сканируется приблизительно
за 3,5 мин. При этом уже имеется информация
о форме объекта для обработки на высоком уровне
с целью определения его окончательной геомет-
рической формы (рис. 6).
На рис. 7 показана сканирующая консоль с
двумя лазерными источниками и камерой, зак-
репленной на переоснащенном роботе.
Описанная система позволяет создать быстро-
действующую и гибкую производственную сис-
тему для микропанелей без какой-либо связи с
центральной компьютеризированной системой
судоверфи. Эта автономная система является не-
зависимой, гибкой и имеет высокую производи-
тельность.
Flexible image processing for welding robots developed by IMG Company and used by WADAN Yards MTV Shipbuilding
Company allows quickly generating the robot programming system. The accuracy of the robot positioning is ±0,5 mm
after the shake hand process between the image processing system and programming system.
Поступила в редакцию 14.01.2010
Рис. 6. Микропанель на экране ПК для дальнейшей обработки
данных на более высоком уровне
Рис. 7. Внешний вид робота с системой автоматизированного
программирования путем обработки изображений, исполь-
зуемого для выполнения работ на судоверфи
46 11/2010
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102828 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:21:52Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Зайффарт, П. Геде, Р. 2016-06-12T16:43:02Z 2016-06-12T16:43:02Z 2010 Обработка трехмерных изображений для
 систем программирования роботизированной сварки / П. Зайффарт, Р. Геде // Автоматическая сварка. — 2010. — № 11 (691). — С. 44-46. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102828 621.791.03-52:621.865.8 Гибкий способ обработки изображений для сварочных роботов, разработанный компанией ИМГ и используемый
 судостроительной компанией «ВАДАН ярдс МТВ», позволяет быстро получать систему программирования робота.
 Она обеспечивает точность установки робота после согласования системы обработки изображений и системы
 программирования робота до ±0,5 мм. Flexible image processing for welding robots developed by IMG Company and used by WADAN Yards MTV Shipbuilding
 Company allows quickly generating the robot programming system. The accuracy of the robot positioning is ±0,5 mm
 after the shake hand process between the image processing system and programming system. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки Processing of three-dimensional images for systems of the robotic welding programming Article published earlier |
| spellingShingle | Обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки Зайффарт, П. Геде, Р. Производственный раздел |
| title | Обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки |
| title_alt | Processing of three-dimensional images for systems of the robotic welding programming |
| title_full | Обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки |
| title_fullStr | Обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки |
| title_full_unstemmed | Обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки |
| title_short | Обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки |
| title_sort | обработка трехмерных изображений для систем программирования роботизированной сварки |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102828 |
| work_keys_str_mv | AT zaiffartp obrabotkatrehmernyhizobraženiidlâsistemprogrammirovaniârobotizirovannoisvarki AT geder obrabotkatrehmernyhizobraženiidlâsistemprogrammirovaniârobotizirovannoisvarki AT zaiffartp processingofthreedimensionalimagesforsystemsoftheroboticweldingprogramming AT geder processingofthreedimensionalimagesforsystemsoftheroboticweldingprogramming |