Trong thực tế sản xuất công nghiệp có nhiều công việc đã đƣợc thực hiện tự động bằng các cánh tay robot. Chẳng hạn gắp các chi tiết máy trên một mặt phẳng để đƣa sang một công đoạn khác. Các chi tiết có nhiều hình dạng khác nhau; từ loại đơn giản nhƣ hình tròn (các vòng đệm, vòng găng, nắp máy,...), hình lục giác (đai ốc) hoặc hình vuông,... cho tới các hình dạng phức tạp. Trong nhiều trƣờng hợp của Tự động hóa quá trình sản xuất và Điều khiển tự động, các đối tƣợng hình dạng cứng cần nhận biết thƣờng đƣợc xác định bằng các sensor nhƣ sensor siêu âm, hồng ngoại. Các sensor siêu âm dễ bị nhiễu và thƣờng phải dùng 1 vài sensor phối hợp. Các sensor hồng ngoại không cho các thông tin về hình dạng. Trong trƣờng hợp này, sử dụng giải pháp ứng dụng xử lý ảnh để xác định đối tƣợng (chi tiết gia công) sẽ hiệu quả hơn so với dùng siêu âm và hồng ngoại.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.2: a) Ốc máy b) Phụ tùng máy
Các camera sẽ thu ảnh của các chi tiết máy với các hình dạng khác nhau. Sau đó chƣơng trình xử lý ảnh sẽ xác định vị trí của các chi tiết máy rồi cung cấp các thông tin này cho máy tính điều khiển cánh tay robot đến đúng vị trí của chi tiết máy, gắp các chi tiết này di chuyển đến vị trí cần thiết khác của quy trình công nghệ gia công (hoặc lắp ráp).
Hình 3.3: Quá trình xử lý
Các bài toán: Các bài toán cần đƣợc giải quyết theo độ phức tạp tăng dần:
+ Tìm vị trí của chi tiết máy theo yêu cầu. Ví dụ tìm vị trí của chi tiết hình tròn, hình chữ nhật, hình lục giác, ...
+ Tìm vị trí của chi tiết xác định theo yêu cầu trong nhóm các chi tiết có hình dạng khác với chi tiết cần xác định vị trí và các chi tiết không chồng lên nhau. Ví dụ: Xác định vị trí của chi tiết hình tròn trong số các chi tiết có hình vuông, lục giác, ...
+ Tìm vị trí của chi tiết xác định theo yêu cầu trong nhóm các chi tiết có hình dạng khác với chi tiết cần xác định vị trí và các chi tiết có thể chồng lên nhau.
Thu ảnh từ camerra
Dùng xử lý ảnh tính ra các thông tin cần thiết.
Cung cấp thông tin cho máy tính điều khiển.
Tay robot
Camera
Mặt phẳng chứa chi tiết máy Máy tính công nghiệp
Cơ cấu chấp hành
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.4: Cánh tay robot điều khiển bằng thông tin chiết xuất từ hình ảnh
Một quá trình thu ảnh đối tƣợng công nghiệp để xác định các thông tin dùng cho tay máy gồm các bƣớc nhƣ hình 3.5.
Hình 3.5: Sơ đồ hệ thống điều khiển cánh tay robot
Trong hình 3.5 gồm các bƣớc:
Bƣớc 1. Thu ảnh: Sử dụng camera tốc độ bắt ảnh cao bắt ảnh đa cấp xám. Các bƣớc 2, 3, 4 thực hiện trên máy tính công nghiệp, trong đó:
Bƣớc 2: Làm tốt ảnh lên. Phân ngƣỡng để có ảnh nhị phân.
Bƣớc 3: Phân nhóm đối tƣợng: Trong vùng làm việc camera thu đƣợc có thể có nhiều đối tƣợng có hình dạng khác nhau; chẳng hạn có 2 nhóm một nhóm có hình tròn và một nhóm có hình chữ nhật (vuông). Trƣớc hết cần phân biệt hai nhóm này bằng biến đổi Hough.
Bƣớc 4: Tính toán vị trí các đối tƣợng.
Bƣớc 5: Sử dụng các thông tin để điều khiển cánh tay robot đến vị trí yêu cầu. Bƣớc 6: Kiểm tra xem cánh tay có đến đúng vị trí cần thiết không để điều khiển tinh chỉnh (nếu cần thiết). Sau đó thực hiện tác động (gắp đối tƣợng đến nguyên công tiếp theo)