Υλοποίηση συστήματος Delta Robot με Μηχανική Όραση για χρήση σε γραμμή παραγωγής.

Abstract

Στη σύγχρονη βιομηχανία όλο και περισσότερες διεργασίες, τις οποίες μπορούσαν να εκτελέσουν αποκλειστικά και μόνο οι άνθρωποι, εκτελούνται πλέον από ρομπότ. Με τη βοήθεια της σημερινής τεχνολογίας έχουν κατασκευαστεί βιομηχανικά ρομπότ τα οποία μπορούν να αντικαταστήσουν πλήρως τον άνθρωπο, ενώ αποτελούν και τον πιο ώριμο τομέα της ρομποτικής. Ένα βιομηχανικό ρομπότ είναι μια μηχανή η οποία έχει κατασκευαστεί για να παρέχει τη δυνατότητα της μετακίνησης διαφόρων ειδών αντικειμένων και εργαλείων από μία θέση στο χώρο σε μία άλλη. Το βιομηχανικό ρομπότ που έχει επικρατήσει για διεργασίες που αφορούν τη γρήγορη μετακίνηση ελαφριών αντικειμένων είναι τα Delta Robots. Τα Delta Robots είναι τύπου κλειστής κινηματικής αλυσίδας, και η μορφολογία τους είναι τέτοια η οποία επιτρέπει κυρίως τη μετακίνηση αντικειμένων στους 3 βασικούς άξονες. Με τη χρήση όμως κατάλληλων υποσυστημάτων μπορεί να επιτευχθεί και η επιλογή του προσανατολισμού των αντικειμένων που αλληλοεπιδρά. Ξεκινώντας αρχικά από τη περιστροφή στο κατακόρυφο άξονα z, καθώς οι περισσότερες διεργασίες που εκτελούνται από τα Delta Robots το απαιτούν, και με τη χρήση πιο πολύπλοκων υποσυστημάτων επιτυγχάνεται και η περιστροφή και στους άλλους δύο κύριους άξονες x και y. Τα Delta Robots χρησιμοποιούνται σε πάρα πολλές βιομηχανικές διεργασίες, όμως η κυριότερη είναι η συλλογή και η τοποθέτηση αντικειμένων μικρού βάρους τα οποία βρίσκονται εντός μεταφορικής ταινίας. Για την ανίχνευση των αντικειμένων ούτως ώστε το Delta Robot να αλληλοεπιδράσει με το επιθυμητό αντικείμενο γίνεται με τη χρήση διαφόρων αισθητηρίων, καθώς το βασικότερο αισθητήριο που χρησιμοποιείτε είναι η κάμερα. Με βάση όλα όσα αναφερθήκαν παραπάνω, το θέμα της παρούσας εργασίας είναι η πλήρης υλοποίηση ενός αντίστοιχου συστήματος Delta Robot. Δηλαδή ο εξαρχής και πλήρης σχεδιασμός του σε 3D CAD λογισμικό, η κατασκευή του με τη χρήση συμβατικών και CNC εργαλειομηχανών, ο προγραμματισμός του σε μικροελεγκτή, η υλοποίηση και η ενσωμάτωση μιας μεταφορικής ταινίας στο χώρο εργασίας του, καθώς και η υλοποίηση κατάλληλου συστήματος όρασης για την εύρεση των αντικειμένων που θα αλληλοεπιδρά. Κύρια λειτουργία αυτού του συστήματος είναι η εύρεση του αντικειμένου, το οποίο βρίσκεται εντός της μεταφορικής ταινίας, και η συλλογή-μετακίνηση του από το ρομποτικό σύστημα.

In modern industry, more and more processes, which only humans could perform, are now being performed by robots. With the help of today's technology, industrial robots have been developed that can completely replace humans, making them the most mature field of robotics. An industrial robot is a machine built to enable the movement of various kinds of objects and tools from place to place. The industry leading robot for fast moving light objects is the Delta Robot. Delta Robots are a closed chain type kinematics, and their morphology is such that it mainly allows moving objects on the 3 main axes. However, with the use of appropriate subsystems it is possible to select the orientation of the interacting objects. Starting from the rotation on the vertical axis z, as most processes performed by Delta Robots require it, and with the use of more complex subsystems, the rotation on the other two main axes x and y is also achieved. Delta Robots are used in many industrial processes, but the main one is the collection and installation of lightweight objects that are on a conveyor belt. To detect objects so that the Delta Robot interacts with them is made using various sensors, as the main sensor used is the camera. Based on all of the above, the subject of this work is the full implementation of a corresponding Delta Robot system. That requires its complete design in 3D CAD software, its construction using conventional and CNC machine tools, microcontroller programming, the implementation and integration of a conveyor belt in its workplace, and the implementation of an appropriate vision system for finding the objects that will interact. The main function of this system is to find the object, which is on the conveyor belt, and to collect and move them with the robotic system.