1.2 Δείκτες έργου

2 Πρόγραμμα υλοποίησης έργων

2.1 Γενικό πρόγραμμα

Αυτό το έργο έχει ως αντικείμενο το πρόβλημα της αυτοματοποιημένης δοκιμής των επιδόσεων οθόνης, την ανάπτυξη ενός συστήματος δοκιμής αυτοματοποίησης οθόνης βασισμένου στην όραση μηχανής, το συνολικό σχέδιο του συστήματος, όπως φαίνεται στην εικόνα 1. Αντίστοιχα από την ανάπτυξη ρομποτικών βραχίονων και ενότητες ελέγχου, ενότητες μηχανικής όρασης και ανάπτυξη ολοκλήρωσης συστημάτων, τα κύρια περιεχόμενα της έρευνας περιλαμβάνουν τις ακόλουθες πτυχές:
(1) Συνδυάζοντας το σχεδιασμό της πλατφόρμας υλικού και του συστήματος λογισμικού για την ολοκλήρωση του γενικού σχεδιασμού του ρομπότ κίνησης ευθυγονικών συντεταγμένων· Μέσω της τεχνολογίας ελέγχου κίνησης πολλών βαθμών ελευθερίας, δημιουργήστε ένα σύστημα σερβοελέγχου, ολοκληρώσετε το σχεδιασμό της διασύνδεσης λειτουργίας λογισμικού και ανθρώπου-μηχανής, επιτύχετε το δημιουργικό σχεδιασμό και την εκμετάλλευση των ρομπότ κίνησης ευθυγωνίων συντεταγμένων.
(2) Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία συλλογής και επεξεργασίας εικόνας, μέσω της επεξεργασίας της κάμερας, της βελτίωσης εικόνας, της απομάκρυνσης του θορύβου και της εξαγωγής άκρων, με βάση το πλαίσιο ανάπτυξης εφαρμογών OpenCV και QT, αποκτήστε και μεταφέρετε πληροφορίες λειτουργικής κατάστασης οθόνης και αναπτύξτε μονάδες παρακολούθησης λειτουργικής κατάστασης οθόνης με βάση την όραση μηχανής.
(3) Χρησιμοποιώντας το σχεδιασμό λειτουργικών ενοτήτων και την τεχνολογία ενσωμάτωσης για την ολοκλήρωση του σχεδιασμού επικοινωνίας και λειτουργικής ταιρίασης του συστήματος ελέγχου κινήσεων ρομπότ ευθυγονικών συντεταγμένων και του εξοπλισμού επεξεργασίας εικόνας, επιτυγχάνοντας αυτοματοποιημένες δοκιμές λειτουργικής κατάστασης οθόνης που βασίζονται στη μηχανική όρ

Σχήμα 1 Σύστημα δοκιμών αυτοματοποίησης οθόνης με βάση τη μηχανική όραση

2.2 Συγκεκριμένα προγράμματα εφαρμογής

Αυτό το έργο διεξάγει έρευνα για τις βασικές τεχνολογίες δοκιμών αυτοματοποίησης οθόνης που βασίζονται στη μηχανική όραση, η οθόνη τοποθετείται μετά από το θερμοστάτη, στερεώνεται μέσω ειδικών συσκευών, όταν το ρομπότ χέρι εκτελεί τη λειτουργία της οθόνης αντί για το ανθρώπινο χέρι, χρειάζεται η χρήση της μηχανικής όρασης για την παρακολούθηση της λειτουργίας της οθόνης και την ανάδραση κλειστού κύκλου των πληροφοριών και τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων πληροφοριών Το συγκεκριμένο πρόγραμμα υλοποίησης θα αναπτυχθεί από τις τρεις πτυχές της ανάπτυξης και του ελέγχου των ρομποτικών βραχίονων, της ενότητας μηχανικής όρασης και της ανάπτυξης ολοκλήρωσης συστημάτων.

2.2.1 Ανάπτυξη μονάδων ανίχνευσης μηχανικής όρασης

Μηχανική όρασηΑντί για το ανθρώπινο μάτι χρησιμοποιούνται μηχανές για τη μέτρηση και την κρίση.Συστήματα μηχανικής όρασηςΕίναι μέσω προϊόντων μηχανικής όρασης (δηλαδή συσκευή λήψης εικόνας, τόσο CMOS όσο και CCD) που μετατρέπουν τον στόχο λήψης σε σήμα εικόνας και μεταφέρονται σε ειδικόΣυστήματα επεξεργασίας εικόναςΝα πάρει τις μορφολογικές πληροφορίες του στόχου που φωτογραφίζεται και να μετατραπεί σε ψηφιακό σήμα σύμφωνα με την κατανομή pixel και τη φωτεινότητα, το χρώμα και άλλες πληροφορίες. Τα συστήματα εικόνας εκτελούν διάφορους υπολογισμούς σε αυτά τα σήματα για να αντλήσουν τα χαρακτηριστικά του στόχου και στη συνέχεια να ελέγξουν τις κινήσεις του εξοπλισμού στο πεδίο με βάση τα αποτελέσματα της διάκρισης.
(1) Συλλογή σήματος εικόνας κατάστασης λειτουργίας οθόνης
Μηχανική οπτική ανίχνευση της κατάστασης λειτουργίας της οθόνης, χρησιμοποιώντας την ανίχνευση CCD, το πλαίσιο αρχής μέτρησης φαίνεται στην εικόνα 3. Χρησιμοποιήστε τον φακό για να απεικονίσετε την άκρη της εικόνας οθόνης σε ένα CCD (όπως φαίνεται στην εικόνα 2). Το CCD και το κύκλωμα οδήγησης του θα συλλέξουν το σήμα με σειρά εξόδου, στη συνέχεια μετά την αναλογική μετατροπή, τα δεδομένα θα επεξεργαστούν από τον υπολογιστή, μέσω επεξεργασίας εικόνας και αναγνώρισης, απεικόνιση της τελικής επιφάνειας εικόνας και στη συνέχεια ανατροφοδότηση στο σύστημα ελέγχου υπολογιστή, παρέχοντας βάση για την ανάλυση της λειτουργικής κατάστασης της οθόνης.




Σχήμα 3 Αρχικά σχέδια ανίχνευσης μηχανικής όρασης


Σχήμα 4 Σχέδιο συστήματος μέτρησης οπτικών αισθητήρων


(2) Επεξεργασία εικόνας κατάστασης λειτουργίας οθόνης
Οι εικόνες που λαμβάνονται με το CCD απαιτούν επεξεργασία εικόνας και αναγνώριση, προκειμένου να αποκτηθεί μια ακριβής και σαφής εικόνα της λειτουργίας της οθόνης. Πρώτα από όλα, μετατρέψτε το μοντέλο εικόνας των σημείων σε ηλεκτρικό σήμα μέσω του CCD και του κυκλώματος οδήγησης του, στη συνέχεια, μετά από επεξεργασία προγράμματος, βελτιώστε την εικόνα, επεξεργαστείτε τη γκρίζα, αφαιρέστε τον θόρυβο, διαιρέστε το κατώφλι, εξάγετε την άκρη της εικόνας και άλλες επεξεργασίες, βελτιώνοντας έτσι την ακρίβεια και την ακρίβεια της ανίχνευσης και, τέλος, ταξινομήστε τις εικόνες που συλλέγονται και δημιουργήστε μια βάση δεδομέν Η τιμολογία της κάμερας και η επεξεργασία διαξίας εικόνας δείχνονται στις εικόνες 5 και 6.



Εικόνα 5 Προσδιορισμός κάμερας
Εικόνα 6 Επεξεργασία εικόνας

2.2.2 Ανάπτυξη μονάδας ελέγχου ρομπότ κίνησης ευθυγονικών συντεταγμένων

Χρησιμοποιώντας το ρομπότ αντί για το ανθρώπινο χέρι για την αυτοματοποίηση της δοκιμής οθόνης, απαιτείται ταυτόχρονος έλεγχος κίνησης ρομπότ με ευθυγωνιαία κίνηση συντεταγμένων και έλεγχος οπτικού σερβο συστήματος, ο χειριστής στέλνει οδηγίες λειτουργίας στο σύστημα ελέγχου μέσω της διεπαφής αλληλεπίδρασης ανθρώπου-μηχανήματος, η κάρτα ελέγχου κίνησης χρησιμοποιεί τη λειτουργία ροπής και μετατρέπει τις ψηφιακές πληροφορίες σε έξοδο παλμού, το ρομπότ που ελέγχει την κίνηση ευθυγων Τα συστήματα ανίχνευσης κωδικοποιητών και αισθητήρων ολοκληρώνουν την ανίχνευση θέσης και ροπής και πραγματοποιούν τη μετάδοση σήματος και την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ του συστήματος ελέγχου και του συστήματος ανίχνευσης, ολοκληρώνουν την ανάπτυξη του σχεδιασμού των ενώσεων συστήματος ελέγχου και του συστήματος ρομπότ για να εξασφαλίσουν την ακρίβεια κίνησης και την

Σχήμα 7 Σχέδιο ελέγχου κινήσεων ρομπότ με ευθυγονικές συντεταγμένες
Συγκριτική ανάλυση του σχεδιασμένου ρομπότ με ευθυγονική κίνηση συντεταγμένων με το παραδοσιακό ρομπότ με πολλαπλούς άξονες που συνδέονται με το σχέδιο ελέγχου κίνησης, όπως φαίνεται στην εικόνα 7. Η μονάδα ελέγχου ρομπότ με ορθόγωνη κίνηση συντεταγμένων χρησιμοποιείται κυρίως για τον έλεγχο ρομπότ αντί για το ανθρώπινο χέρι για τη δοκιμή οθόνης, το σύστημα ανίχνευσης για την ολοκλήρωση της ανίχνευσης θέσης και ροπής και την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ διαφορετικών συστημάτων.
1) Έλεγχος κινητικού συστήματος
Ελέγξτε το ρομπότ για κινήσεις τριών βαθμών ελευθερίας και δοκιμάστε την οθόνη αντί για το ανθρώπινο χέρι. Σύμφωνα με τις πληροφορίες για τη θέση και τη ροπή που ανιχνεύονται από το σύστημα ανίχνευσης, το σύστημα ελέγχου ελέγχει το ρομπότ για να κινηθεί προς την κατεύθυνση των τριών βαθμών ελευθερίας του χώρου και αντί για το ανθρώπινο χέρι να ολοκληρώσει την οθόνη αφής, κλικ και άλλες κινήσεις.

Σχήμα 8 Σχήμα ενσωμάτωσης συστήματος οδήγησης
2) Έλεγχος συστήματος ανίχνευσης
Το σύστημα ανίχνευσης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της θέσης κίνησης του ρομπότ και της ροπής. Ο έλεγχος του συστήματος ανίχνευσης περιλαμβάνει την ανίχνευση της θέσης κίνησης ενός ρομπότ με ευθυγόνιες συντεταγμένες τριών ελεύθερων βαθμών, την ανίχνευση του μεγέθους ροπής στην οθόνη επαφής του τελικού κινητήρα και παραμέτρους κίνησης όπως η ταχύτητα, η απόσταση και άλλες.
3) Ανταλλαγή δεδομένων
Το σύστημα ανίχνευσης αποτελείται από συστατικά όπως ο αισθητήρας και ο κωδικοποιητής στο τέλος του εκτελεστικού μηχανισμού, ο οποίος μετρά το αναλογικό σήμα που μετρά ο αισθητήρας στην ενότητα ελέγχου, η ενότητα ελέγχου θα ανατροφοδοτήσει το σήμα μέσω μιας ορισμένης σχέσης μετατροπής για τον έλεγχο της κίνησης του ρομπότ.
4) Ανθρώπινη αλληλεπίδραση
Με τη διεπαφή αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή για τον έλεγχο της κίνησης του ρομπότ, τη συγγραφή λογισμικού αυτοματοποιημένου συστήματος κίνησης, ο χειριστής επιλέγει το αντίστοιχο μενού για να αποκτήσει τα επιθυμητά δεδομένα ή να υλοποιήσει τις επιθυμητές λειτουργίες για να επιτύχει την αλληλεπίδραση ανθρώπου-υπολογιστή. Αυτό το σύστημα λογισμικού επιτρέπει τον έλεγχο της κίνησης του ρομπότ με πολλούς βαθμούς ελευθερίας, την εναλλαγή λειτουργίας θέσης και ροπής, την ανατροφοδότηση κλειστού κύκλου του σήματος θέσης και ροπής και την αποθήκευση πληροφοριών βλάβης οθόνης. Η ανάπτυξη δεδομένων λογισμικού βασίζεται στο λειτουργικό σύστημα Windows 7, το περιβάλλον γλώσσας ανάπτυξης επιλέγει την C ++ και η βάση δεδομένων επιλέγει τη βάση δεδομένων Oracle. Η διεπαφή αλληλεπίδρασης ανθρώπου-μηχανή που ελέγχεται από τον κινητήρα φαίνεται στην εικόνα 8.

Σχήμα 8 Διεπαφή ανθρώπου-μηχανής ελέγχου κινητήρα

2.2.3 Ανάπτυξη ολοκληρωμένων συστημάτων αυτοματοποιημένων δοκιμών

Το ρόλο του συστήματος δοκιμής αυτοματοποίησης οθόνης που βασίζεται σε μηχανική όραση απαιτεί συντονισμό και συνεργασία των διαφόρων λειτουργικών μονάδων για την ολοκλήρωση της αυτοματοποιημένης δοκιμής οθόνης από κοινού. Η έρευνα επιτρέπει την ολοκλήρωση των φορέων λειτουργιών των μονάδων του αυτοματοποιημένου συστήματος δοκιμών, το σχεδιασμό αποτελεσματικής λειτουργίας του σώματος εκτέλεσης κίνησης, την επίτευξη της ενσωμάτωσης ελέγχου της κατάστασης λειτουργίας της οθόνης, του ρομπότ αντί για την οθόνη χειρισμού του ανθρώπου και άλλων ελέγχων, εξασφαλίζοντας τον συντονισμό και την αποτελεσματική λειτουργία της διαδικασίας αυτοματοποίησης δοκιμών. Το σύνολο του συστήματος δοκιμών αυτοματοποίησης αποτελείται από τρεις κύριες ενότητες: την ενότητα μηχανικής όρασης, την ενότητα ελέγχου αυτοματοποίησης του ρομποτικού βραχίονα και την ενότητα ανίχνευσης, το συνολικό σχέδιο ολοκλήρωσης και το σχέδιο επικοινωνίας μεταξύ ενοτήτων, όπως φαίνεται στο σχήμα 9 και 10.

Σχήμα 9 Σχέδιο ενσωμάτωσης συστημάτων δοκιμών αυτοματοποίησης οθόνης με βάση την όραση μηχανής
Ολόκληρο το αυτοματοποιημένο σύστημα δοκιμών επικοινωνεί με το λεωφορείο πεδίου. Μέσω λογισμικού ελέγχου που βασίζεται στην πλατφόρμα PC και το λειτουργικό σύστημα Windows, κατασκευάστε ένα σύστημα σε πραγματικό χρόνο με λειτουργία NC μέσα στο βιομηχανικό ελέγχο, χρησιμοποιήστε τη λογική λειτουργία του PLC και το τυποποιημένο υλικό του υπολογιστή για να επιτύχετε τη λειτουργία λογικής λειτουργίας (TwinCAT PLC), τη λειτουργία ελέγχου κίνησης (TwinCAT NC), τη λειτουργία πλωτού σημείου και την αποθήκευση και επεξεργασία μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων. Το πρόγραμμα PLC στέλνει πρώτα το σήμα στον άξονα NC, NC μετά τον σχεδιασμό τροχιάς, τον υπολογισμό PID και την επεξεργασία διεπαφής IO εξάγει στον οδηγό για να επιτύχει τον έλεγχο του κινητήρα, ενώ η κατάσταση του κινητήρα ανατροφοδοτείται έγκαιρα στο πρόγραμμα PLC μέσω NC. Σε ολόκληρο το σύστημα CNC, διάφορες ενότητες λογισμικού (όπως προγράμματα PLC, NC, εφαρμογές Windows κλπ.) λειτουργούν παρόμοια με τις συσκευές υλικού και μπορούν να λειτουργούν ανεξάρτητα. Η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των διαφόρων ενώσεων λογισμικού πραγματοποιείται μέσω του ελεγκτή κίνησης ADS και η ενσωματωμένη δομή επικοινωνίας όλων των ενώσεων του συστήματος ελέγχου φαίνεται στην εικόνα 10.

Σχήμα 10 Σχέδιο επικοινωνίας μονάδων αυτοματοποιημένων συστημάτων δοκιμών