Automatické generování pozic optického skeneru pro digitalizaci plechových dílů.

Podobné dokumenty
Automatické generování pozic optického skeneru pro digitalizaci plechových dílů.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ, VUT BRNO NETME Centre

Závěr, shrnutí a výstupy pro další předměty projektu EduCom

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Voestalpine Automotive Components: absolutní přesnost od zapracování nástrojů až po sériovou výrobu

Abyste mohli dělat věci jinak, musíte je jinak i vidět Paul Allaire

Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Výroční zpráva 2015

HYBRIDNÍ NÁVRH DÍLŮ PRO ADITIVNÍ ZPŮSOB VÝROBY

ÚCHYLKY TVARU A POLOHY

Problematika disertační práce a současný stav řešení. Ing. Aneta Zatočilová

Kalibrační proces ve 3D

Systém ATOS výukový modul. Systém ATOS výukový modul

Prezentace odboru metodiky konstruování

Teorie bezkontaktního měření rozměrů

Metodika vyhodnocování tvarových odchylek výkovků pomocí fotogrammetrie a analýzy obrazů

Analytické metody v motorsportu

Zpracování hořčíkových slitin technologií SLM

Studium utváření elastohydrodynamických mazacích filmů u hypoidních převodů

Formování tloušťky filmu v elastohydrodynamicky mazaných poddajných kontaktech

ZPRACOVÁNÍ KOVOVÝCH MATERIÁLŮ SELEKTIVNÍM LASEROVÝM TAVENÍM ZA ZVÝŠENÝCH TEPLOT

Korelace změny signálu AE s rozvojem kontaktního poškození

Vliv povrchových nerovností na utváření velmi tenkých mazacích filmů na hranici přechodu do smíšeného mazání

Vliv složení třecí vrstvy na tribologii kontaktu kola a kolejnice

Konstrukční inženýrství

Pokročilé robotické technologie pro průmyslové aplikace

SurfaceMeasure. Bezkontaktní řádková laserová sonda pro souřadnicové měřicí stroje

Zobrazování a osvětlování

Analytické metody v motorsportu

spsks.cz Část druhá - Praxe Technologie řízení robotického ramena Zpracováno v rámci projektu CZ.1.07/3,2, 10/ financovaného z fondů EU

KONSTRUKČNÍ INŽENÝRSTVÍ UČÍME VĚCI JINAK

Aneta Zatočilová Prezentace k obhajobě disertační práce, Ústav konstruování Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství

VÝVOJ NOVÉ GENERACE ZAŘÍZENÍ S POKROČILOU DIAGNOSTIKOU PRO STANOVENÍ KONTAKTNÍ DEGRADACE

Laserový skenovací systém LORS vývoj a testování přesnosti

Obsluha měřicích zařízení bezkontaktní metody

Resolution, Accuracy, Precision, Trueness

Fyzikálně založené modely osvětlení

Optimalizace regulačního algoritmu MR tlumiče

Témata doktorského studia pro akademický rok 2014/2015

Příklad použití. P&C Automotive: Efektivní výroba díky 3D metrologii

KONSTRUKČNÍ INŽENÝRSTVÍ. Učíme věci jinak

SEBELOKALIZACE MOBILNÍCH ROBOTŮ. Tomáš Jílek

Studium tenkých mazacích filmů spektroskopickou reflektometrií

Stavba slovníku VIM 3: Zásady terminologické práce

NOVINKY VXELEMENTS 7.0 Hlavoň Martin

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Vliv topografie třecích povrchů na funkci kluzných ložisek

KONSTRUKČNÍ INŽENÝRSTVÍ. Učíme věci jinak

Název práce: DIAGNOSTIKA KONTAKTNĚ ZATÍŽENÝCH POVRCHŮ S VYUŽITÍM VYBRANÝCH POSTUPŮ ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU AKUSTICKÉ EMISE

Konstrukční varianty systému pro nekoherentní korelační zobrazení

Zobrazování s využitím prostorového modulátoru světla

Zpracování obrazu Werth v tomografii pro komplexní detekci vad Ing. Rostislav Kadlčík PRIMA BILAVČÍK, s.r.o.

PRIMA Bilavčík, s. r. o., 9. května 1182, Uherský Brod, tel.: ,

Aplikace bin picking s použitím senzorové fúze

TRENDY V POČÍTAČOVÉM PROJEKTOVÁNÍ VÝROBNÍCH SYSTÉMŮ ERGONOMICKÉ SIMULACE PODNIKOVÝCH PROCESŮ

Abyste mohli dělat věci jinak, musíte je jinak i vidět Paul Allaire

Osvětlování a stínování

KONTROLA PŘESNOSTI VÝROBY S VYUŽITÍM MATLABU

DVOUDENNÍ ŠKOLENÍ PRO PEDAGOGY

Experimentáln. lní toků ve VK EMO. XXX. Dny radiační ochrany Liptovský Ján Petr Okruhlica, Miroslav Mrtvý, Zdenek Kopecký.

Měření laserovým 3D skenerem

Photon-Mapping Josef Pelikán CGG MFF UK Praha.

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologíı Ústav automatizace a měřicí techniky v Brně

Analytické metody v motorsportu

In-situ studium změny topografie třecích povrchů v elastohydrodynamickém kontaktu

Veřejná správa veřejně a správně

Mechanika s Inventorem

ScanStation P20 uživatelská kalibrace (procedura Check & Adjust)

Kartografické zdroje jako kulturní dědictví - výsledky stejnojmenného projektu

Konstrukce optického mikroviskozimetru

Virtuální ověřování výroby Robotika Process Simulate Virtual Commissioning Virtuelle Inbetriebnahme

Témata doktorského studia pro akademický rok 2014/2015

Studium utváření elastohydrodynamických mazacích filmů u hypoidních převodů. Pojednání ke Státní doktorské zkoušce. M. Omasta

Moderní trendy měření Radomil Sikora

Vypracovat přehled paralelních kinematických struktur. Vytvořit model a provést analýzu zvolené PKS

Bezkontaktní měření Fotogrammetrie v automotive

MST - sběr dat pomocí mobilních terminálů on-line/off-line

Ing. Petr Knap Carl Zeiss spol. s r.o., Praha

PLOŠNÁ GRAFICKÁ ANALÝZA NEROVNOSTÍ VOZOVEK. Jiří Sláma

3D scanner HandySCAN 700TM

VYUŽITÍ SKENERU HANDYSCAN 3D EXAscan PRO SOUČÁSTI ŽELEZNIČNÍ INFRASTRUKTURY

Zpracování obrazu a fotonika 2006

CGI. Computer generated imagery Počítačové triky Animované filmy Počítačové hry. Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 2

PŘÍLOHA KE KAPITOLE 12

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Reprezentace geometrických objektů pro 3D fotografii

Moderní metody rozpoznávání a zpracování obrazových informací 15

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

3D MĚŘÍCÍ STŮL ŘADA MIRACLE

MONITORING EROZNÍHO POŠKOZENÍ PŮD POMOCÍ METOD DPZ USING REMOTE SENSING FOR MONITORING OF SOIL DEGRADATION BY EROSION

2.12 Vstupní zařízení II.

Snižování hlukové emise moderní automobilové převodovky. Prezentace: Pojednání ke státní doktorské zkoušce Ing. Milan Klapka

Počítače a grafika. Ing. Radek Poliščuk, Ph.D. Přednáška č.7. z předmětu

USING CAD MODELS AND POLYGONAL SCAN FOR EVALUATION OF ABRASIVE FRICTION PARTS

Konstrukce a virtuální navrhování. CAD, CAE, konstrukce, realizace VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Obr.1 Skener HandyScan 3D EXAscan [1]

Projektově orientovaná výuka ve strojírenství

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Stanovení základních materiálových parametrů

Ing. Jakub Kršík Ing. Tomáš Pail. Navrhování betonových konstrukcí 1D

STUDENTSKÉ PRÁCE 2013/2014

3D TISK KOVOVÝCH MATERIÁLŮ

Transkript:

Automatické generování pozic optického skeneru pro digitalizaci plechových dílů. Tomáš Koutecký Prezentace k obhajobě doktorské dizertační práce Ústav konstruování Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Fakulta strojního inženýrství Vysoké učení technické v Brně

Obsah Úvod Shrnutí současného stavu poznání Cíl Materiál a metody Výsledky Diskuze Závěr Přehled publikací 1/21

Úvod Automatické generování pozic optického skeneru pro digitalizaci plechových dílů Cílem je získání dat pro inspekci Měření dílů v průběhu sériové výroby Oblast použití především v automobilním průmyslu 2/21

Úvod Automatické generování pozic optického skeneru pro digitalizaci plechových dílů Stále častější použití optických skenerů na principu proužkové projekce Rychlé získání velkého množství bodů Přesnost v hodnotách 5-50 μm Problematické měření lesklých povrchů (případ plechových dílů) 3/21

Úvod Automatické generování pozic optického skeneru pro digitalizaci plechových dílů Ruční příprava pozic operátorem: Časová náročnost Zbytečné množství pozic Překryv záběrů Cílem automatizace je dosáhnout: Redukce pozic Kvalitnějších pozic Zkrácení času 4/21

Současný stav poznání Automatizace skenování pomocí skenerů s proužkovou projekcí GERMANI et al. 2009, 2010, 2012 Systém pro určení pozic skenování s 6 DOF robotem Problematika odlesků uvedena, ale neřešena Časové úspory 25 45 % SHENG et al. 2000, 2002, 2003, 2006, 2007 Systém pro generování pozic skenování Stíny a odlesky řešeny zpětnovazebným členem 5/21

Současný stav poznání Redukce vlivu odlesků při skenování GUPTA Mohit et al. 2011 Redukce odlesků pomocí změny promítaného vzoru JIANG Hongzhi et al. 2012 Redukce odlesků pomocí snímků s vysokým dynamickým rozsahem 6/21

Současný stav poznání Využití osvětlovacích modelů WECKENMANN, A. et al. 2008 Cook-Torrancův osvětlovací model Korekce skenovacích pozic ELLENRIEDER, M. M. et al. 2005 Nayarův osvětlovací model Stanovení parametrů kamery a osvětlení 7/21

Vymezení cílů práce Cíl práce Cílem práce je návrh a ověření metodiky automatizace procesu 3D digitalizace plechových dílů ve fázi generování měřicích pozic skeneru s využitím průmyslového robota. Generování pozic na základě CAD modelu Softwarové řešení včetně implementace osvětlovacího modelu Experimentální ověření metodiky Vědecká otázka Je možné navrhnout metodiku automatizace generování měřicích pozic s aplikací osvětlovacího modelu tak, aby došlo ke zkrácení času přípravy pozic a redukci jejich počtu v porovnání s ruční přípravou pozic? Pracovní hypotéza Navržená metodika přinese zkrácení času přípravy pozic měření a redukci počtu pozic. 8/21

Metody Algoritmus řešení Segmentace Segmentace Návrh a výběr pozic měření Dělení dílu pro generování pozic Segmentace dle měřicího objemu a normál polygonů Dostupnost robota Simulace pozic Výpočet doplňkových pozic Návrh a výběr pozic měření Metoda map viditelnosti Návrh pozic projektoru a 1. a 2. kamery 2. kamera Projektor 1. kamera Průměrná normála segmentu Nejkratší cesta robota Hodnocení pozic dle navržené metriky θ φ 9/21

Metody Algoritmus řešení Segmentace Návrh a výběr pozic měření Dostupnost robota Simulace pozic Výpočet doplňkových pozic Nejkratší cesta robota Dostupnost robota Kontrola kolizí Řešeno pomocí KUKA prc Simulace pozic Kontrola inkluze polygonů ve frustu Kontrola okluze/zastínění polygonů Kontrola viditelnosti polygonů pomocí osvětlovacího modelu G pol k m1 m2 1 tavg (cos i 1 cos r 2 cos r ) d 2 pol 10/21

Metody Algoritmus řešení Segmentace Návrh a výběr pozic měření Dostupnost robota Simulace pozic Výpočet doplňkových pozic Nejkratší cesta robota Výpočet doplňkových pozic Iterační proces algoritmu řešení Výpočet pro dosud nezaznamenané polygony Nejkratší cesta robota Řešeno jako TSP problém Využit python modul tsp-solver od Dmitry Shintyakova Algoritmus upraven pro zohlednění přetáčení skeneru dist dist angle angle e z x 11/21

Metody Aplikace osvětlovacího modelu Nayarův model Difuzní odraz, lesklý lalok, lesklý hrot Experimentální stanovení limitních hodnot šedi (v obrazu) pro naskenování povrchu dílu Experimentální stanovení koeficientů difuzního a lesklého odrazu 4 ms 8 ms 16 ms 32 ms 64 ms 128 ms 256 ms 512 ms 12/21

Materiál Plech1 Plechové díly (Plech1, Plech2) Měřený díl a původ dat Počet polygonů Identifikace modelu Plech1 CAD model 9477 P1_CAD_10000 CAD model 29910 P1_CAD_30000 Skenovaný díl 10022 P1_SKEN_10000 Skenovaný díl 29884 P1_SKEN_30000 Plech2 Skenovaný díl 8800 P2_SKEN_10000 Skenovaný díl 29169 P2_SKEN_30000 Plech2 P1_CAD_10000 13/21

Materiál Testovací měření Provedeno pomocí robota KUKA KR 60HA a 3D skeneru ATOS III Triple Scan 14/21

Výsledky Ruční a automatizovaná příprava pozic Kompletnost naskenovaných dat u automatizované přípravy (nenaskenováno do 1%) Čas přípravy pozic: ruční 75 min, automatizované 10-35 min Počet pozic: ruční 30, automatizované 33-40 Závěr: Snížení času přípravy pozic o 50-85% Počet pozic nepatrně vyšší, nutná optimalizace (Set Cover Problem) 2 4 1 3 15/21

Výsledky Shoda snímků Ověření shody hardwarové konfigurace s poč. modelem Medián odchylek poloh i velikostí snímků do 2% Předpokládané vlivy: Přesnost ustavení modelu Přesnost parametrů použité optiky Závěr: Zjištěné odchylky shody snímků nemají zásadní vliv na výslednou přesnost simulace 16/21

Výsledky Shoda naskenované plochy Porovnání v jednotlivých záběrech Medián odchylek do 17% u dílu Plech1, do 26% u dílu Plech2 Závěry: Model získaný skenováním má kladný efekt na přesnost simulace Vliv hustoty použitého modelu na přesnost simulace není pozorovatelný Osvětlovací model dobře simuluje přímé odlesky 17/21

Výsledky Posouzení metody segmentace Posouzení plochy segmentu naskenované v jednom záběru Medián odchylek naskenované plochy: 8,8 15,8 % Závěry: Způsobeno vícenásobnými odlesky Dále optimalizovat pomocí dělení na menší segmenty 18/21

Diskuse Omezení osvětlovacího modelu Žádný osvětlovací model nemůže simulovat vícenásobné odlesky, které nastávají u konvexních povrchů (viz obrázek vpravo) řešení pomocí metody posílání paprsku (Ray tracing) Nejasné odchylky v zaznamenané ploše mezi simulací a měřením (viz obrázek vlevo) přesnější stanovení limitních hodnot šedi 19/21

Závěr Zhodnocení Navržená metodika přináší časovou úsporu v přípravě pozic měření v hodnotách 50-85% Simulace se s měřením shoduje s mediánem odchylek do 17%, respektive 26% Naskenování plochy dílu bylo ve všech případech s odchylkami do 1% Počet vygenerovaných pozic je o 6,5-33% větší než u ruční přípravy pozic Byly provedeny detailní simulace a jejich porovnání se skutečným měřením v předchozích pracích chybělo V systému pro plánování snímání byl poprvé použit osvětlovací model pro návrh a simulaci pozic Aplikace osvětlovacího modelu prokázala přínos, ale i jistá omezení Pracovní hypotéza je falzifikována: čas přípravy pozic se navrženou metodou zkrátí, ale počet pozic zůstává v porovnání s ruční přípravou vyšší. 20/21

Publikace Impaktované publikace KOUTECKÝ, Tomáš, David PALOUŠEK a Jan BRANDEJS. 2013. Method of photogrammetric measurement automation using TRITOP system and industrial robot. Optik - International Journal for Light and Electron Optics. 124(18): 3705-3709. DOI: 10.1016/j.ijleo.2012.11.024. ISSN 00304026. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/s0030402612009199 PALOUŠEK, David, Milan OMASTA, Daniel KOUTNÝ, Josef BEDNÁŘ, Tomáš KOUTECKÝ a Filip DOKOUPIL. 2015. Effect of matte coating on 3D optical measurement accuracy. Optical Materials.40: 1-9. DOI: 10.1016/j.optmat.2014.11.020. 21/21

Ústav konstruování Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Fakulta strojního inženýrství Vysoké učení technické v Brně Děkuji za pozornost T. Koutecký