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2010 - Universidade do Minho

1. o E m o 2 aI E 2 E o Figura 4 1 Exemplo de interface LabView a Painel frontal b Diagrama de blocos 4 1 C digo do sistema de vis o por computador Em termos de aquisi o de imagem fundamental a exist ncia de alguns blocos do sistema de vis o e movimento do LabView Figura 4 3 necess rio por exemplo que o utilizador informe ao software qual o refer ncia da c mara a adquirir Figura 4 2 Figura 4 2 Refer ncia da c mara 40 Universidade do Minho 2010 Figura 4 3 Diagrama de blocos para adquirir a imagem Basicamente a refer ncia da c mara a enviada para ser configurada b No bloco c a imagem da c mara aberta e disponibilizada frame a frame em d Finalmente o bloco d mostra o ultima frame recebida O c digo das t cnicas de processamento de imagem explicadas no cap tulo anterior tem se na figura 4 4 CALIBRA O IMAGEM i E i UTILIZADOR Figura 4 4 C digo das t cnicas de processamento de imagem Em termos de interface com utilizador este apenas tem que introduzir o tamanho de cada pixel nos eixos de calibra o figura 4 5 a dimens o da matriz do filtro figura 4 6 o tipo de opera o e quantas itera es deseja na eros o figura 4 7 e finalmente o filtro utilizado na detec o de contornos figura 4 8 41 Universidade do Minho 2010 Figura
2. Sim O robot notificou o PC que j recebeu Sim Figura 4 13 Fluxograma do protocolo de comunica o O software do fluxograma anterior apresentado na figura 4 14 46 Universidade do Minho 2010 SAP R Figura 4 14 C digo do protocolo de envio dos pontos dominantes a Bloco de leitura b Bloco de escrita c Bloco de leitura Em 4 14 a tem se um ciclo que aguarda que o robot notifique que est pronto para receber quando este recebe o car cter de notifica o do robot passa para um novo ciclo de escrita do ponto dominante na porta s rie b Quando o robot terminar de receber o ponto comunica ao computador o ocorrido c Como dito anteriormente por cada ponto s o enviadas as duas coordenadas logo para esse ponto ser tratado como um conjunto de duas coordenadas por parte do robot decidiu se colocar caracteres de controlo para determinar qual o in cio meio e fim de cada coordenada enviada Para isso utilizou se uma ferramenta que possibilita o emparelhamento das duas coordenadas com os caracteres de controlo Figura 4 15 Esta ferramenta possibilita tamb m a transforma o de qualquer um dos dados num ricos em string Figura 4 15 a Bloco de emparelhamento que permite formatar as duas coordenadas em string b Coordenadas enviadas com caracteres de controlo 47 Universidade do Minho 2010 Na figura 4 15 b pode se verificar que ambas as coordenada
3. 77 Fig ra 7 3 Puncao Open LO A inaianei asrasa sT asri 78 Figura 7 6 Fun o write 10 nin inen enn a ie eee eee 78 Figura cs P nc o readste UOL vars cco sipsien teotst sesse na UE GRASS Use ar ieissa 19 Figura 7 8 Fun o strmatch 19 assmmsenisetianipgaroegigpitadaioasalaganes id penis egiosasitaiptonda 19 Figura 7 9 Fun o strpart 9 sirinin ikea hie irtani 80 Figura 7 10 Fun o strtoval 19 isaauassastsaisaniaradisaseinarasasiadesasauas aniaaal at ouias santana 80 Figura 7 1 Fun o movel 19 es steed pda e i 81 Figura 7 12 Fun o otis V9 a a a a en A oa da a 81 Figura 7 13 Especifica es do robot IRB 140 20 82 Figura 7 14 Alcance m ximo de cada eixo do robot 20 eee neneeese 82 XIV Figura 7 15 Especifica es do controlador IRCS 21 83 Figura 7 16 Dimens es do controlador 21 wee eeeecsseeceeeeeeceeeeeneeeeeeeeeeeseeenaaeees 83 Figura 7 17 Robot IRB 140 da ABB erre 84 Figura 7 168 EIXOS dO TODT astres sty ates ceeaenteneeeitea syle 85 Figura 7 19 Controlador IRC 5 ssesisasissomeninesdadsintas apiece tee eteg ed ease lie dee 87 Figura 7 20 Bot es de m dulo de controlo rea 87 Figura 7 21 Chave de modo cus isiigia dr cascaded ba gaga sia gabac o qrada a asa ba sad ge nreca safra szdgasda oats 88 Figura 7 22 Imagem do interior do arm rio eee 89 Figura 1 25 P
4. Sensibilidade 0 10 Ix DR 8 bit SNR ADC 9 bit at 25 C gain 0 dB 18 Universidade do Minho 2010 Tabela 3 2 Interface el ctrico Alimenta o 8 a 30 VDC Consumo de corrente 200 mA a 12 VDC Tabela 3 3 Dimens es e peso Dimens es H 50 6 mm W 50 6 mm L 50 mm Peso 265 g 3 3 T cnicas de processamento de imagem A figura 3 6 apresenta o diagrama funcional do sistema de vis o implementado Calibra o Convers o bin ria Filtragem Eros o Detec o de Obten o dos Transforma o contornos pontos dos pontos em dominantes coordenadas Figura 3 6 Diagrama funcional das t cnicas de vis o implementadas 3 3 1 Calibra o A imagem captada pela c mara e transmitida para o PC n o corresponde fielmente imagem real devido distor o provocada pela lente A distor o por vezes acontece devido pr pria natureza da luz ou fabrico defeituoso das lentes utilizadas nas c maras 12 A distor o das lentes pode ser para o exterior ou para o interior conforme mostrado na Figura 3 7 19 Universidade do Minho 2010 Figura 3 7 Distor o para exterior esquerda e para o interior direita 13 A calibra o tem por objectivo compensar a distor o tipicamente esta feita pela aplica o de equa es matem ticas ou pela restri o da zona de trabalho da imagem Tornando assim os erros de distor o suficient
5. 20 Figura 3 8 Calibra o da c mara s ci cc13veaeutsivesedesivedeedsdectaiceivereudeaseasdettevaevdslieeadeasiecnes 20 Figura 3 9 Dimens es da imagem esa db ces aves ceed ace ch E Ea A ara 22 Figura 3 10 Intensidade dos pix is em tons de cinzento 0 preto at 255 branco TA ced he e n a PRP tye RED A e E PR tienes 23 Figura 3 11 Imagem da sola e respectivo histograma eeessseeesssrersssrrereserrrrrserersss 23 Figura 3 12 Imagem bin ria iste cccegessved entsivesacestocated sa sado de idas anda adadada do Tequad ai eeadeteanes 24 Figura 3 13 Exemplo de filtragem de uma imagem 15 25 Figura 3 14 Imagem original da sola esquerda e imagem filtrada direita 26 Figura 3 15 Exemplo de eros o de um objecto circular e respectivas matrizes a imagem original b imagem erodida na orienta o pretendida c imagem erodida na orienta o pretendidas issaraen a aa DA e Me E Te 26 Figura 3 16 Matriz de erosio ara a e SGA nd 21 Figura 3 17 Imagem original esquerda e imagem erodida direita 27 Figura 3 18 Exemplo de aplica o de filtros de detec o de contorno a Roberts b Sobel 6 Premiada nnns sirin ieee eae N Es NEIES 30 xii Figura 3 19 Contorno da Sola ss pnia rs das Fenda d pesei da RES i gases ducado asda rea dd 30 Figura 3 20 Exemplo de extrac o de pontos dominantes de diferentes objectos a Quadrado b CircWl
6. amp production Window ola in T_ROB1 MainModule main MODULE MainModule TASK PERS tooldata Caneta TRUE 0 0 276 4 1 0 CONST robtarget p10 0 0 0 0 000321918 0 01490 CONST robtarget p20 500 0 400 0 000321966 0 0149 PROC main ConfL Of MoveL p20 v100 z1 Caneta MoveL PIREA YATE NEELIE vl00 z1 Caneta ENDPROC ENDMODU LE oo RI nm be oN a H o Figura 5 7 Flexpendant virtual 55 Universidade do Minho 2010 5 3 Software do manipulador Nesta sec o ser apresentado o algoritmo utilizado para a realiza o do processo de halogena o e o c digo implementado no robot A linguagem utilizada para programar o robot foi o RAPID que uma linguagem de alto n vel para uso exclusivo nos robots da ABB 5 3 1 Algoritmo O algoritmo explicado nesta sec o cont m duas etapas distintas A primeira refere se explica o de como s o recepcionados os pontos dominantes da sola e seu respectivo tratamento de software Enquanto a segunda diz respeito ao deslocamento do robot pelos pontos recepcionados Como foi dito no esclarecimento do protocolo de envio em 4 2 2 as coordenadas de cada ponto dominante s o enviadas numa string A string enviada cont m quer ambas as coordenadas x e y de cada ponto como os caracteres de controlo que lhe d o 661499 inicio meio e fim Recorde se que car cter c significa o in cio da primeira 66 499 coordenada o a significa o pon
7. Offs p1 5 10 15 The robot position p is displaced 5 mm in the x direction 0 mm in the y direc tion and 5 mm in the z direction Return value Data type robtarget The displaced position data Arguments Offs Point XOffset YOffset ZOffset Figura 7 12 Fun o offs 19 81 Universidade do Minho 2010 Anexo III Documenta o do Robot IRB 140 e Controlador IRC 5 Specification Robot versions Handling Reach of Remarks capacity 5th axis RB 140 IRB 1407 Ss kg Btomm RSRSRS IRB 140F IRB 140TF 6 kg 810 mm Foundry Plus 2 Protection IRB 140CR IRB 140TCR 6kg 810 mm Clean Room IRB 140W IRB 140TW 6 kg 810 mm Wash Protection Supplementary load on upper arm alt wrist on upper arm 1 kg af OO DE Number of axes Robot manipulator 6 External devices Bo 7 Integrated signal supply 12 signals on upper arm Integrated air supply Max 8 bar on upper arm IRC5 Controller variants Single cabinet Dual cabinet Compact Panel mounted Figura 7 13 Especifica es do robot IRB 140 20 Performance Position repeatability 0 03 mm average result from ISO test 4 D Wrist Unlimited 400 default 5 E Bend 240 8 P Tren Unlimited 800 default Max TCP velocity 2 5 m s Max TCP acceleration 20 m s Acceleration time 0 1 m s 0 15 sec Figura 7 14 Alcance maximo de cada eixo do robot 20 82 Universidade do Minho 2010 Specification Control hardware Multi processor system
8. T a9 Sistema Robotizado para Execu o Processo de Halogena o para a lvero Miguel de Oliveira Ara jo UMinho 2010 Universidade do Minho Escola de Engenharia lvaro Miguel de Oliveira Ara jo Sistema Robotizado para Execu o Autom tica do Processo de Halogena o para a Ind stria do Cal ado Outubro de 2010 N A eis AV Universidade do Minho Escola de Engenharia lvaro Miguel de Oliveira Ara jo Sistema Robotizado para Execu o Autom tica do Processo de Halogena o para a Ind stria do Cal ado Tese de Mestrado Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Engenharia Electr nica Industrial e Computadores Trabalho efectuado sob a orienta o do Professor Doutor J aime Francisco Cruz Fonseca Outubro de 2010 Agradecimentos Aos meus pais Manuel e Manuela minha irm In s e madrinha Maria pelo apoio e incentivo A minha namorada Sofia por toda a compreens o e paci ncia Aos professores e t cnicos do curso de Electr nica Industrial e Computadores pelo conhecimento e est mulo proporcionados em especial Ao meu orientador Prof Dr Jaime Francisco Cruz Fonseca pela disponibilidade e oportunidade de poder realizar esta disserta o de mestrado A todos os meus colegas de curso pelo acompanhamento acad mico e pessoal que me foi concedido ao longo dos anos Aos familiares e amigos n o mencionados iii iv Resumo Devido eno
9. 10 RETURN 11 Move p30 v1000 z50 tool0 12 WaitDI USERDI2 1 13 RETURN 14 ENDPROC 15 ENDMODULE Add Instruction a Hide Eeli perry Declarations Figura 7 28 Editor de programa 93 Universidade do Minho 2010 Como se pode verificar existe uma op o de adi o de instru es Add Instruction onde todo o c digo colocado com a ajuda dessa ferramenta Todas as instru es podem ser alteradas atrav s da op o Edit a consola permite tamb m do Debug do c digo introduzido Com ajuda destas ferramentas imposs vel existirem erros de sintaxe no c digo introduzido ajudando o programador a n o desperdi ar tempo ao longo da programa o 94
10. Na figura 3 14 pode se verificar o efeito do filtro aplicado Na imagem original esquerda notam se algumas imperfei es nos contornos do objecto com a aplica o do filtro direita essas imperfei es s o facilmente corrigidas 25 Universidade do Minho 2010 Figura 3 14 Imagem original da sola esquerda e imagem filtrada direita 3 3 4 Eros o O processo de halogena o utiliza se no contorno interior das solas mas a imagem adquirida pela c mara mostra como sendo o contorno no bordo das mesmas Como o desej vel ser aplicar o qu mico no contorno interior utiliza se a t cnica de eros o Ao erodir a imagem poss vel fazer com que os limites fiquem dentro das solas conforme o pretendido Tecnicamente a eros o pode ser vista como uma remo o de toda uma regi o de interesse de uma imagem Para isso necess ria a utiliza o de uma m scara 3x3 5x5 ou 11x11 que percorrer a imagem erodindo a conforme as combina es dos seus coeficientes Figura 3 15 Figura 3 15 Exemplo de eros o de um objecto circular e respectivas matrizes a imagem original b imagem erodida na orienta o pretendida c imagem erodida na orienta o pretendida 26 Universidade do Minho 2010 Na figura 3 15 poss vel concluir que a imagem erodida consoante a matriz introduzida A coloca o dos coeficientes a n vel l gico alto na matriz de eros o ir fornecer a orienta o de eros o
11. No caso desta aplica o concreta foi aplicada uma m scara 3x3 todos os seus coeficientes t m que estar a n vel l gico alto figura 3 16 pois a eros o ser feita em toda a imagem Structuring Element Piao wife e vi feo fea Figura 3 16 Matriz de eros o A figura 3 17 mostra a imagem original e a imagem ap s a aplica o da t cnica de eros o Figura 3 17 Imagem original esquerda e imagem erodida direita 3 3 5 Detec o de contornos A detec o de contornos das ferramentas mais utilizadas em processamento de imagem pois permite reduzir drasticamente a quantidade de informa o a ser processada em cada imagem Ao mesmo tempo possibilita um conhecimento muito preciso acerca dos limites do objecto observado 16 Numa imagem est o geralmente associadas descontinuidades entre o fundo e o objecto essas diferen as podem ser detectadas atrav s de filtros Esses filtros ir o real ar os contornos do objecto tornando a imagem muito mais percept vel 15 sendo designados por detectores de contorno 27 Universidade do Minho 2010 Entre os mais conhecidos detectores de contorno est o os filtros de Sobel de Prewitt e de Roberts Os operadores de Sobel e Prewitt s o formados por duas m scaras 3x3 cada um uma na orienta o x e outra na orienta o y que percorrem toda a imagem calculando o gradiente para cada pixel em cada uma das direc es Enquanto o de Roberts apenas
12. Os filtros Prewitt e Sobel deixam demasiadas imperfei es na imagem do objecto Relativamente detec o de contorno das solas tem se a figura 3 19 Figura 3 19 Contorno da sola 30 Universidade do Minho 2010 3 3 6 Obten o dos pontos dominantes A detec o de contornos explicada anteriormente possibilita uma redu o significativa da quantidade de informa o a ser processada pois o objecto fica reduzido apenas ao seu contorno Com a obten o dos pontos dominantes permiss vel uma redu o ainda maior da quantidade de dados a ser processada pois com uma menor quantidade de pontos poss vel definir o mesmo objecto Recorde se que necess rio definir uma zona de trabalho para o robot ou seja pretende se um conjunto de pontos coordenadas que definam a sua regi o de trabalho Portanto descri o pixel a pixel fornecida pela detec o de contornos torna se pouco eficiente pois o n mero de pix is que definem a totalidade do objecto geralmente grande Assim sendo a extrac o dos pontos dominantes s o o instrumento ideal para este tipo de problema Os pontos dominantes podem ser vistos como um menor conjunto de pix is relativamente aos de contorno que permitem a representa o do objecto Os algoritmos de obten o dos pontos dominantes t m que ter em aten o as concavidades mais acentuadas dos objectos ou seja caso o contorno de um objecto n o tenha varia es de curvatur
13. configura o a baud rate Figura 4 12 C digo da configura o da porta s rie a Bloco de abertura da porta s rie 4 2 2 Protocolo de envio Ap s o armazenamento e transforma o dos pontos dominantes em coordenadas do mundo real necess rio o seu envio via porta s rie O envio feito ponto a ponto ou seja a cada itera o enviada a coordenada x e y de cada ponto dominante Visto isto imprescind vel a exist ncia de um protocolo de comunica o entre o computador e o robot Esse protocolo consistir numa s rie de avisos enviados entre o computador e o robot aquando das suas disponibilidades para ler ou escrever via porta s rie O protocolo utilizado consiste em o robot notificar o computador que est pronto para receber e este envia o primeiro ponto Quando o ponto recepcionado com sucesso o robot comunica ao computador novamente informando que j recebeu o ponto O ciclo reiniciado para o envio da pr xima coordenada Ap s o envio de todos os pontos o computador envia strings sem conte do O robot deve ser capaz de identificar que est a receber informa o inv lida e notificar o computador para terminar a comunica o O fluxograma da figura 4 13 exemplifica o processo anteriormente explicado 45 Universidade do Minho 2010 O robot notificou o PC que todos os pontos foram recebidos Sim O robot notificou o PC que est pronto para receber
14. meros visto que estas ainda s o strings e comunicar ao PC que j recebeu o primeiro ponto e que este pode enviar o pr ximo Este processo repete se para todos os pontos dominantes Ap s a recep o e tratamento de cada ponto dominante estes s o guardados num vector respectivo para cada orienta o Quando o robot detectar a recep o de strings vazias enviadas pelo computador significa que todos os pontos foram enviados Neste caso o robot notifica o computador para cessar comunica es De seguida o robot movido para a sua posi o inicial e percorridos ambos os vectores x e y Realizando assim a simula o da tarefa de halogena o 5 3 2 C digo do manipulador Proc main Confhoff Xdata 1 While Xdata lt gt do Open coml porta write Write porta string 1 Close porta While found3 lt gt c do Open coml porta read 2 Textl readstr porta Close porta End while Open coml porta write Write porta string3 3 Close porta Found strmatch textl 1 a Xdata strpart text1 1 found 4 Found1 strmatch textl 1 d Ydata strpart textl found found1 58 Universidade do Minho 2010 If Xdata then Else Flag strtoval xdata x i 5 Flag strtoval ydata y i endif Found3 j j 1 End while Open coml porta write Write porta string2 Close porta J j 1 Movel p10 v50 z1 tool 6 For i from 1 to
15. naus 7 2 1 1 Welt Sewing Mach issu csdadis corres cardeais sotauvasbetadseseclasesasiaagsarseiasesh 8 2 1 2 Thermoadesive Attaching Machine cccccccccccccccccceccceeeeeeceeeeeeeeseeeeeesseeseeees 8 2 1 3 Inseam Trimming Machine snciiiadaceninsiiaasingiudad laine 9 2 2 Rob tica no fabrico de cal ado Ayes aeeeoes aes aesateus secede nagoksooa se eee ans 10 2 3 Vis o por computador no fabrico de cal ado ii 12 BA CONCIMSOCS samira sia ie ae iii as aaa 13 Capo Serasa assess E EA cote eatonay EEE nas acasos eases TS 15 3 Sistema de vis o por computador 200 cece eeeeeenneeeeeceeeeeeeeeenaeeeeeeeeeseeeeeneeaeeeeees 15 3t TWMIM ACA ss esaecedaccioesassaaicsdacchiesuavadnnsdigcascavevaiseae eels gang gados an ento aaa aa pesa andava 15 3 2 C mara CCD Firewire DF K2 P04 2 32 4 0 cnckinae alia Bai eee 17 3 3 T cnicas de processamento de imagem aspas tics asin crends a iietensinnweass 19 Dede SC ANBrA O e ee eri r renee ee ea g eeo eenia 19 3 3 2 Convers o bin ria ou Thresholding erre erereeeereererererreess 22 3 3 3 Filtragem spa etenn eee E A EE ATE EE a EEEE EOG 24 3 34 ELOS O susana i a e eects e ie a 26 3 39 D t c o de COMLOINOS eiieeii ERA aea a ADI eed 27 3 3 6 Obten o dos pontos dominantes 31 IX 3 3 7 Transforma o dos pontos em coordenadas reais 35 3 4 AOOMCIUSOCS ls Ta enini ia ossos isto esata a nada na ssa a das Tae sabia Ts
16. 2 Sistema rob tico Para executar o c digo do manipulador necess rio tamb m ter disponibilizado na porta s rie os pontos dominantes Logo pode se concluir que o sistema rob tico dependente da vis o por computador Aqui podem se verificar algumas imagens do robot a executar a tarefa Figuras 6 7 6 8 e 6 9 67 Universidade do Minho 2010 Figura 6 7 Robot na posi o inicial Figura 6 8 Execu o da tarefa 68 Universidade do Minho 2010 Figura 6 9 Execu o da tarefa 6 2 Conclus es Cada vez mais s o utilizados na produ o de cal ado ferramentas como a rob tica e a vis o por computador Com a ajuda destas ferramentas poss vel um melhoramento consider vel na qualidade do cal ado produzido pois os produtos ficam menos suscept veis a erro humano A plataforma de programa o gr fica Labview foi utilizada em conjunto com a vis o por computador Durante a pesquisa realizada na vis o por computador notou se a exist ncia de in meros documentos com linguagens de programa o demasiadamente complicadas e com in meras linhas de c digo A utiliza o do Labview facilitou a implementa o do sistema de vis o devido as funcionalidades que disp e neste mbito Al m disso mostrou ser um software que produz ambientes gr ficos bastante esclarecedores ajudando as pessoas pouco qualificadas na sua utiliza o As ferramentas da vis o por computador revelaram se muito compe
17. Bot o Legenda A Alimenta o ON OFF B Bot o de emerg ncia C Motores ligados D Chave de modo E USB e FTP O bot o de alimenta o A serve para ligar desligar o sistema o bot o de emerg ncia B p ra o robot quando pressionado o bot o motor ligado C serve para ligar desligar os motores do robot em E s o as portas para liga o USB e FTP O bot o de chaves de modo E figura 7 21 serve para escolher qual o tipo e velocidade de funcionamento do robot Figura 7 21 Chave de modo Esta op o figura 7 21 apenas acedida atrav s de uma chave do m dulo de controlo Tabela 7 5 Legenda da chave de modo Bot o Legenda A Modo autom tico B Modo manual com velocidade reduzida C Modo manual com velocidade total 88 Universidade do Minho 2010 A porta s rie assim como outros dispositivos encontra se dentro do arm rio de controlo do IRC 5 figura 7 22 Porta S rie Figura 7 22 Imagem do interior do arm rio Por fim o IRC 5 tem a dimens o de 1370x725x710 mm e pesa 180 kg n o sendo nem em peso ou em tamanho semelhante a algumas m quinas industriais utilizadas Flexpendant O Flexpendant figura 7 23 um dispositivo de interac o entre o robot e o utilizador programador Com este mecanismo poss vel programar e realizar opera es envolvidas com o sistema rob tico 22 O Flexpendant constitu do por diversos acess rios
18. Contrariamente a imagem a exemplo de uma m escolha de pontos pois o espa amento de pontos demasiado grande tornando se dif cil definir o objecto com o maior rigor e exactid o poss vel Para al m de uma defini o defeituosa do objecto o robot n o percorrer com precis o o seu contorno 32 Universidade do Minho 2010 3 3 6 2 Algoritmo de aproxima o poligonal Uma outra forma de obter os pontos dominantes atrav s do algoritmo de aproxima o poligonal onde a obten o de pontos feita atrav s da marca o de uma recta entre o in cio e o fim do contorno esperado que o algoritmo me a a dist ncia entre o segmento de recta e o contorno do objecto Figura 3 22 b Sempre que o valor da dist ncia pr definido seja atingido marcado um ponto de contorno Ap s a marca o tra ado um segmento de recta entre o ponto obtido e o final do contorno para a obten o do seguinte ponto Figura 3 22 c O algoritmo repete se at ao ltimo ponto marcado coincidir com o ponto final do contorno 1 re AO Pi a a j PE A d pi b a p ES Dista c E Figura 3 22 Exemplo de algoritmo de aproxima o poligonal a segmento de recta entre ponto inicial e final b marca o do primeiro ponto c marca o do segundo ponto 1 3 3 6 3 Algoritmo utilizado Apesar dos algoritmos explicados anteriormente serem efi
19. Minho 2010 Anexo II Fun es utilizadas Instructions Open Opens a file or serial channel Open is used to open a file or serial channel for reading or writing Example VAR iodev logfile Open flp1 LOGDIR File LOGFILE1 DOC logfile The file LOGFILE DOC in unit flp diskette directory LOGDIR is opened for writing The reference name ogfile is used later in the program when writing to the file Arguments Open Object Nile IODevice Read Write A ppend Bin Figura 7 5 Fun o Open 19 Instructions Write Writes to a character based file or serial channel Write is used to write to a character based file or serial channel The value of certain data can be written as well as text Examples Write logfile Execution started The text Execution started is written to the file with reference name logfile Write logfile No of produced parts Num reg1 The text No of produced parts 5 for example is written to the file with the reference name logfile assuming that the contents of reg is 5 Arguments Write IODevice String Num Bool Pos NOrient NoNew Line Figura 7 6 Fun o write 19 78 Universidade do Minho 2010 Functions ReadStr ReadStr Reads a string from a file or serial channel ReadStr Read String is used to read text froma character based file or from the serial channel Example VAR iodev infile Open
20. a aquisi o da imagem para posterior processamento A finalidade do processamento de imagem ser extrair os pontos relevantes que ser o enviados para o robot para este os percorrer efectuando a tarefa de limpeza da sola C mara CCD Firewire DFK21F04 Software de tratamento de imagem Labview Fornecimento dos pontos de contorno Liga o RS 232 Sola de sapato Robot ABB IRB140 Figura 1 3 Esquema ilustrativo da implementa o do sistema 1 1 Motiva o do trabalho A principal motiva o foi a procura de uma solu o prot tipo para um problema ja antigo na ind stria do cal ado que a halogena o das solas dos sapatos e que por diferentes motivos ainda n o se encontrou uma solu o definitiva para o mesmo apesar dos riscos que comporta para a sa de do oper rio que executa a tarefa Por outro lado a possibilidade de trabalhar com um robot industrial equipado com um controlador de ltima gera o e a integra o deste com um sistema de vis o por computador foi uma motiva o extra Universidade do Minho 2010 1 2 Objectivos do trabalho O principal objectivo deste trabalho de mestrado foi o desenvolvimento de um sistema robotizado para efectuar o processo de halogena o nas solas Para se atingir os objectivos pretendidos o trabalho foi dividido nas seguintes fases Desenvolvimento de uma aplica o em Labview que permita identificar as solas e extrair os pontos relevantes
21. a soma dos produtos dos coeficientes do filtro com os coeficientes da imagem Figura 3 13 15 Padded f 4 Origin of f x y j d 1 w x y Q 1 123 00 00 456 0 0 789 ta b y initial positionforw full correlation result same correlation result 12 O d 0000001 0 0 45640001 00 9870 178 9i O 0 6540 0 0 9874 3210 0 104 654 i 0 O 321 0 j d O j d c d e Figura 3 13 Exemplo de filtragem de uma imagem 15 Na figura 3 13 a encontra se uma imagem f x y com um pixel a n vel l gico 1 e os restantes a n vel l gico 0 Al m da imagem existe tamb m um filtro w x y No exemplo c a m scara coloca se na posi o inicial da imagem enquanto os coeficientes da imagem forem zero o filtro n o tem qualquer influ ncia sobre a mesma pois a soma de produtos de ambos zero A interfer ncia do filtro s se far notar nas imedia es do pixel a n vel l gico 1 da imagem Centrando o filtro no elemento f 4 4 da imagem consegue se obter o primeiro elemento da imagem filtrada sendo este o valor 9 calculado atrav s da multiplica o do valor 9 do filtro w x y com o valor 1 da imagem f x y Movendo o filtro para a posi o f 4 5 ir ser obtido o valor 8 utilizando o m todo acima descrito Este processo realizado at imagem ser totalmente percorrida No final de todas as movimenta es do filtro w x y obt m se a figura 3 13 d totalmente filtrada
22. em fase de produ o Depois da costura do revestimento s palmilhas interiores dos sapatos normal existir algum material do revestimento em excesso com a ajuda desta m quina poss vel a remo o de forma limpa cuidada e eficiente do material em demasia Universidade do Minho 2010 Figura 2 3 Maquina de corte Inseam Trimming Machine 2 2 Rob tica no fabrico de cal ado Todas as m quinas descritas anteriormente t m um problema em comum a necessidade de ter um oper rio constantemente junto da respectiva m quina Com a introdu o da rob tica na ind stria do cal ado torna se desnecess rio a utiliza o de um oper rio para realizar a mesma tarefa que o robot ficando este livre para executar outras fun es Para al m de optimizar o trabalho dos oper rios dentro da empresa tamb m poss vel um melhoramento do cal ado fabricado Hoje em dia poss vel encontrar empresas de cal ado que utilizam robots para realizar as tarefas descritas em 2 1 A Lirel uma empresa metalomec nica que se dedica ao desenvolvimento de sistemas log sticos e m quinas para a ind stria do cal ado 6 10 Universidade do Minho 2010 Figura 2 4 Bra o rob tico utilizado no transporte de cal ado para a m quina 7 Na figura 2 4 pode se verificar que o robot funciona como um oper rio da m quina ou seja o robot coloca o sapato na m quina e esta executa a tarefa Neste caso a m quina efectua
23. entre os mais importantes est o os bot es joystick conector e ecr t ctil 89 Universidade do Minho 2010 Figura 7 23 Flexpendant Os acess rios da consola Flexpendant podem ser vistos na figura 7 24 Figura 7 24 Acess rios da Flexpendant 22 A legenda da figura 7 24 encontra se na tabela 7 6 Tabela 7 6 Legenda dos acess rios da Flexpendant 22 Pe a Legenda A Conector B Ecr t ctil C Bot o de emerg ncia D Dispositivo de activa o 90 Universidade do Minho 2010 Joystick F Bot es hold to run apenas dispon veis em alguns sistemas O dispositivo de activa o D um mecanismo de seguran a sempre que este pressionado os trav es do robot s o libertados e o robot est pronto para iniciar o movimento Se o bot o for libertado os trav es s o activados e o robot cessa a actividade Existem tamb m alguns bot es na consola t ctil Flexpendant Figura 7 25 ono gt mma E e Sai Figura 7 25 Bot es da Flexpendant 22 A legenda da figura 7 25 encontra se na tabela 7 7 Tabela 7 7 Legenda dos bot es da Flexpendant 22 Pe a Legenda A Bot o program vel 1 Bot o program vel 2 Bot o program vel 3 Bot o program vel 4 Executar programa m w gl a Retroceder no programa passo a passo 91 Universidade do Minho 2010 G Avan ar n
24. j do Movel offs p10 x i y i 80 v50 z1 tool End for End proc 1 Nesta parte do c digo onde se notifica o PC que o robot est pronto a receber 2 Aqui recebido o ponto dominante enquanto n o for encontrado o car cter c este abre a porta s rie em modo de leitura e armazena o ponto em text Quando encontrar o car cter sai do ciclo 3 Esta parte exactamente igual explicada em 1 e serve para notificar o PC que o ponto anterior foi recebido 4 Na primeira linha da parte 4 percorrida a string do ponto recebido devolvido o n mero da posi o do car cter a sendo esse valor armazenado em found Na segunda linha a string que cont m o ponto dividida desde o seu car cter 1 at ao valor armazenado em found At ao momento j se tem a coordenada x armazenada em xdata As duas linhas de c digo seguintes fazem exactamente o que foi explicado anteriormente excepto na verifica o da posi o do car cter 59 Universidade do Minho 2010 Agora a verifica o faz se at ao car cter d dividindo se a string desde a 99099 posi o do car cter a at ao d armazenando o valor da coordenada y em ydata 5 Aqui as strings de ambas as coordenadas s o transformadas em valores num ricos e armazenadas nos seus respectivos vectores excepto quando Xdata n o tem qualquer valor armazenado Desta forma garante se que n o acontecem erros na execu o Note
25. o poss vel a realiza o de v rias tarefas que exigem muitos cuidados e restri es ao serem realizadas pelo homem Devido a grandes limita es or amentais impostas por muitas empresas cada vez mais este tipo de equipamentos utilizado Apesar de existir um investimento inicial este recuperado a curto prazo pois para al m de trabalhar mais rapidamente e eficazmente do que o homem pode realizar trabalho cont nuo sem cessar Com a ajuda dos sistemas rob ticos uma entidade industrial pode competir em vantagem com outra que n o os utilize pois com estes equipamentos conseguem fornecer mais r pido e produzir melhores produtos para satisfazer o consumidor Neste cap tulo ser apresentado o sistema rob tico do projecto assim como o software implementado para a realiza o da tarefa de halogena o 5 1 Aspectos te ricos Neste projecto foi utilizado o robot IRB 140 da ABB para a realiza o da tarefa de halogena o Foi utilizado tamb m o controlador IRC 5 e uma consola Flexpendant Em tra os gerais a consola Flexpedant serve de interface entre o robot e o utilizador programador Atrav s de comandos que o utilizador programador envia da consola para o controlador IRC 5 e este de seguida para o robot poss vel controlar o IRB 140 Figura 5 1 50 Universidade do Minho 2010 Figura 5 1 Imagem do interface Homem Robot 5 2 Modos de programa o Cada vez mais os robots necessitam d
26. p anat 37 Capt lo A AS O a 39 4 PSNI AC AG enable NE aces 39 4 1 C digo do sistema de vis o por ComputadoT ccccccceccceeseeseeeneeeeeeeeeeeeeees 40 4 2 Protocolo de comunica o cias a deta San Md ed 44 4 2 1 Configura o da porta Sele c c5issa steers ssa iapa lia inss se Un ana nbos aa sas sfaG epi gUea o 44 4 2 2 Protocolo TE CNVIO sia rapa Ga R estas a pl asa ad 45 AS Conclus es ET 48 Capitulo Sms NS E Se eR OEE 50 5 Sistema t b tic srncie n Gui os ada OE nS UE A eta ceded eda e je ia 50 Daily SASDECHOS LEOLICO SS e E ERAS ART a A ase aes 50 5 2 Modos de programa o s sussssagan bas ssanrasreieia assa a sda diana da rata da ud pads nois 51 5 2 1 Programa o On line spas ita E tind Mota si sea ges 51 5 2 2 Programacao Off Nessa rasta Los arado fuso pra vi kogos oneta desu Gas Tas Das upa 53 do sSOlware do Manipulador 3 sie sia iair ea a 56 Soda SOTO Sra ova ed rg QUA cats ase NS UN oes NEA 56 5 3 2 C digo do manipuladOr ciasisscccaccesccaasssscccasecsesaendcanscaccesessenssancaracenevets 58 Jd LC ONCIUS ES EE E E S 60 CAP TUG Oriini e r a bean a ee e ga vi A A E n REES aE E 63 6 Resultados e ConcliSdes s nnani iinan aaa a EA E EAEE 63 6 1 Resultados joan cccieanxiiainniaedicinniaal wetlands ete 63 GA Interface ADVICE tense de o Bae a EDS a eae 63 Bud Sistema tob ti CO sa ad toad a deena ee RREO an a 67 0 2 CONCISO S 5 Ses a E Ca a aS 69 621 Trabalho tiro das asas iai ab
27. tempo na edi o do c digo No entanto a programa o On line apresenta algumas desvantagens lentid o necessidade de equipamento dispon vel Robot e controlador e principalmente o facto de o robot estar parado sem executar espera que o programador insira o c digo correcto para a sua utiliza o 18 5 2 2 Programa o Off line A programa o off line permite a utiliza o de ambientes virtuais para simular a programa o do robot ou seja com a utiliza o deste tipo de software poss vel o teste virtual do robot Al m disso nem sequer necess rio estar junto ao robot pois estes ambientes virtuais permitem uma simula o cada vez mais fiel realidade Um dos sistemas mais utilizados para programa o off line o RobotStudio 5 12 03 atrav s deste software poss vel a simula o em ambiente virtual Figura 5 4 Es na s RobotStudio 5 12 03 SR Home Modeling Simulation Offline Online Add Ins pao E pete nihe ABB Import Robot Impo rame Workobjes Idata rget Em bess Path fi library Library System Pat Build Station X World lt p 3D Settings Q Show Hide RO mesa Be ia pra Settings Freehand 3D View EE Unsaved Station e 1RB140_5 81 015 Show messages from All me Time SP Check program started All tas tem IFIB140_5kq_0 81m_3 05 08 2010 11 54 17 Q Checked IRB140_5ka_0 O syntax errors
28. tulo 6 6 Resultados e Conclus es Neste cap tulo ser o apresentados os resultados finais e as conclus es do trabalho realizado 6 1 Resultados 6 1 1 Interface LabView Inicialmente pensou se utilizar um interface realizado em LabView que executa as t cnicas de processamento de imagem passo a passo consoante a press o por parte do utilizador de bot es associados a cada uma delas Utilizando este tipo de interface poss vel ao utilizador validar o efeito de cada uma das t cnicas implementadas Figuras 6 1 6 2 6 3 6 4 e 6 5 63 Universidade do Minho 2010 Aplicar filtro Passa Baixo aquisi ao vi File Edit wiew Project Operate Tools Window Help SOO 0 50 100 150 200 255 sax bradas 2 Maximo 7500 Path Jfzss 5000 real J C Documents and Settings Araujo Ambiente de trabalho dissertacao 2500 Image o 1 T 1 7 gi real 0 50 100 150 200 255 J PA Binariza o o L rem a Binarizar Dl q Fr Passa Baixo O amp al Detec o de contornos aplicar filtro de seleciondo activa o erosao erosao mouse marca o de pontos Jetorse0 1 02 amp bit image 98 139 217 Figura 6 1 Aquisi o da imagem Ele Edit View Project Operate Tools Window Help SSCA E Es o so ID 150 20 25 a Henadas 2 Maximo es Path J 255 maximo real i R C Docum
29. usa duas m scaras 2x2 As m scaras utilizadas pelo operador Sobel sao 1 0 1 1 2 l Gx 2 0 2 e Gy 0 0 0 1 0 1 1 2 1 Na filtragem de Prewitt as m scaras utilizadas s o 1 0 1 Gx E 0 1 1 01 0 0 0 1 1 1 e Gy 1 l o O filtro detector de contornos Roberts utiliza as m scaras 2x2 _fl 0 _fo 1 Gx lo k e Gy E al As m scaras de Prewitt Sobel e Roberts percorrem a imagem utilizando os mesmos princ pios que os filtros de suaviza o explicados anteriormente contudo utilizam as suas m scaras para o c lculo do gradiente em ambas as orienta es 17 Na vis o por computador a caracteriza o dos contornos de um objecto dado por descontinuidades nas intensidades dos pix is de uma imagem f x y Para a detec o destas descontinuidades feito o c lculo do gradiente Basicamente o gradiente a altera o do valor de uma quantidade por unidade de espa o logo esta a ferramenta ideal para a detec o das varia es de intensidades dos pix is Matematicamente o gradiente dado por G Of xy IWF 65 ati 3 9 dy Atrav s do c lculo das derivadas de 1 ordem de f x y obt m se a varia o de f no ponto x y Para a determina o do contorno imprescind vel obter a magnitude do gradiente a cada ponto da imagem f x y sendo calculado por 28 Universidade do Minho 2010 IV f x Gx Gy 3 7 Para o c lculo da magnitude do gradi
30. 4 5 Interface de calibra o da imagem Figura 4 6 Introdu o da dimens o da matriz Figura 4 7 Tipo de opera o e n mero de itera es Figura 4 8 Filtro de detec o de contornos Ap s a realiza o das t cnicas de processamento de imagem necess rio implementar o algoritmo de marca o dos pontos dominantes Figura 4 9 42 Universidade do Minho 2010 Array 2 pe Es N x ET Y Gerry Numeric Contour Points nad b X Displacement i gt Y Displacement Number of Points H b D Numeric 2 n a Cr Array G im a ER segmentos TH Figura 4 9 Imagem de c digo da obten o de pontos dominantes a Obten o de todos os pontos de contorno em array b Disponibiliza o do valor da curvatura c Soma da curvatura com valor anterior d Teste ao valor acumulado e Marca o do ponto A figura 4 9 mostra o c digo referente marca o dos pontos dominantes na sola de sapato A explica o deste peda o de c digo relativamente simples em a obt m se todos os pontos de contorno num array assim como a curvatura entre cada pixel Em b o valor da curvatura de um pixel inicial disponibilizado para a soma com o valor da curvatura anterior c Em d feito o teste ao valor acumulado caso este seja maior
31. CCD Charge couple device ABB Asea Brown Boveri RS 232 Recommended standard 232 rpm Rota es por minuto NC Numerical control CNC Computer numerical control CAD Computer aided design CAM Computer aided manufacturing PUMA Programmable universal manipulation arm PC Personal computer FTP File Transfer Protocol USB Universal Serial Bus V Gradiente XIX XX Universidade do Minho 2010 Cap tulo 1 1 Introdu o Hoje em dia existe um grande n mero de empresas que utilizam como meio de produ o alguns processos rudimentares empregando pessoas em ambientes fabris perigosos e prejudiciais para a sua sa de Contrariamente a ind stria do cal ado das mais fortes e das que mais aposta na inova o dos seus processos de fabrico pois os seus consumidores necessitam de produtos cada vez mais confort veis e de novo design 1 A concorr ncia neste mercado elevada como se pode verificar pelo grande n mero de modelos e marcas de cal ado existentes Logo uma das formas de rentabilizar e optimizar esta ind stria seria automatizar ao m ximo os seus processos de produ o em proveito de uma maior competitividade e produtividade e consequentemente um melhor desenvolvimento econ mico e social Na produ o de cal ado inevitavelmente utilizado um processo que denominado de halogena o Este processo consiste na limpeza das solas mais concretamente da regi o de colagem
32. Dy T ROBI Program NewProgramName x Robot Views E 8 Program Modules SOFTWARE PRODUCTS Ddoreate New Robot View a T CONTACTS Gopen Other Robot Views x at ioe LICENSING Open Recent Robot View x Name Location S baserun ABB ON THE WEB amp sar suow m ServicePortView C Documents and Settings Ant nio Moreira Os meus documentos 5 caeno 5 user Documents System Name Controler Name Controller State Program Execution State Operating Mode Logged on as Write access Connection Type Manual CD iam sos2s 192 168 125 1 Guard Stop Stopped Default Liser Ant nio Moreira Service port a mm a Cher Staus Figura 5 2 Software RobotStudio On line Com a utiliza o do software RobotStudio On line torna se mais f cil e r pido editar c digo pois existem diversas ferramentas que ajudam o programador a trabalhar mais eficientemente Figura 5 3 V MainModule T_ROB1 MODULE MainModule PROC maini v Common ENDPROC Movel Hei ENDMODULE td Settings eee MotionProc RETURN na E Communicate Interrupts a Error Bee ant SEa oe ee a Botionisetfidy TON Motion Adv mer poco FOR RAPIDsupport WHILE A ovet CalibService Move bsJ mel M C 2 M C3 Figura 5 3 Lista de instru es 52 Universidade do Minho 2010 Na figura 5 3 poss vel verificar que todas as instru es est o rapidamente disposi o do programador fazendo com que este poupe imenso
33. O semantic errors 05 08 2010 11 54 17 Iniciar Figura 5 4 Software RobotStudio 5 12 03 53 Universidade do Minho 2010 A figura 5 4 mostra o robot IRB 140 na sua posi o inicial Como demonstra o vai se programar virtualmente o robot para este se deslocar para um ponto no seu espa o de trabalho ABB Views 1RB140_5kg_0 81m_3 T ROB1 MainModule W aX BE FDP ORO A 7 1 5 MODULE MainModule 2 TASK PERS tooldata Caneta TRUE 0 0 276 4 1 0 0 0 0 2 0 0 100 1 0 0 0 0 0 0 3 CONST robtarget p20 500 0 400 0 000321966 0 014906 0 999889 2 34791E 05 0 1 0 0 4 PROC main 5 Mon L off 6 MoveL p20 v100 z1 Caneta 7 MoveL offs p20 100 300 0 v100 zi Caneta 8 ENDPROC 9 _ LENDMODULE Figura 5 5 C digo introduzido no robot virtual Na figura 5 5 verifica se o codigo utilizado no robot virtual Na linha 2 da imagem declara se e define se a ferramenta a ser utilizada na linha 3 define se as coordenadas x y z do ponto p20 sendo estas 500 0 400 em mm Entrando na main faz se um movimento linear linha 6 para o ponto p20 a uma velocidade de 100 mm s v 00 numa zona de trabalho z com uma ferramenta caneta Movendo o robot para o ponto 500 0 400 obt m se a figura 5 4 anteriormente apresentada Na linha 7 realizado novamente um movimento linear mas com a ajuda da fun o offset que insere deslocamentos em x y z em rela o ao ponto
34. PCI bus Hash disk for mass memory Energy back up power failure handling ii USB memory interface Control software Well proven real time OS High level RAPID programming language PC DOS file format Preloaded software also available on DVD Extensive functionality set see separate RobotWare data sheet Electrical Connections Supply voltage 200 600 V 50 60 Hz Integrated transformer or direct mains connection Figura 7 15 Especifica es do controlador IRC5 21 Physical SizeHxWxD Weight Single cabinet 970x725x710 mm 150kg Dual cabinet oo 1370x 725x710mm 180kg _Controlmodule 720x725x710mm 50kg _Drive module o 720x725x710 mm 130kg Empty cabinet for small 720 x 725 x 710 mm 35 kg customer equipment large 970x725x710mm 42 kg Panel Mounted Control module 375 x 498 x 271 mm 12 kg eal Drive Module S75x498x299mm 24kg Compact controller 258 x 450 x 565 mm 27 5 kg Figura 7 16 Dimens es do controlador 21 83 Universidade do Minho 2010 Anexo IV especifica es do robot IRB140 controlador IRCS5 e Flexpendant Robot IRB 140 O IRB 140 da ABB figura 7 17 um robot industrial utilizado em in meras tarefas Este possui 6 eixos rotacionais que lhe d o grande mobilidade Com uma carga m xima de 6 kg e com alcance m ximo de 810 mm tornam um dos robots mais requisitados pela ind stria 20 Figura 7 17 Robot IRB 140 da ABB Sendo um dos mais pequenos da sua gama e utilizado em v rias tarefas podem se
35. Universidade do Minho Figura 3 2 Imagem do calcanhar da sola sem ilumina o Figura 3 3 Imagem do calcanhar da sola com ilumina o Pela observa o das figuras anteriores pode se concluir que a 3 2 demonstra grandes imperfei es na sua aquisi o o que levaria obten o errada de resultados de eventuais algoritmos aplicados Ao contr rio a figura 3 3 mostra uma imagem sem quaisquer defeitos 3 2 C mara CCD Firewire DFK21F04 Na aquisi o de imagem foi utilizada uma c mara Firewire da ImagingSource modelo DFK21F04 conforme mostrada na figura 3 5 Esta c mara utiliza a tecnologia CCD charged coupled device 17 Universidade do Minho 2010 A tecnologia CCD figura 3 4 n o mais do que um transdutor que transforma energia luminosa em energia el ctrica sendo a quantidade de luz recebida proporcional quantidade de carga el ctrica produzida A energia el ctrica gerada armazenada em pequenas c lulas que correspondem aos pix is da imagem 11 Figura 3 4 Exemplo de um CCD 11 Figura 3 5 C mara DFK21F04 As principais caracter sticas desta c mara s o e Sensor Sony CCD e 640x480 Pix is e 60 Imagens s Atrav s das tabelas 3 1 3 2 e 3 3 podem se verificar a performance interface el ctrico dimens es e peso da m quina Tabela 3 1 Performance Formatos de v deo 640x480 UYVY 30 15 7 5 3 75 fps 640x480 BY8 O 60 30 15 7 5 3 75 fps
36. a apenas necess ria a marca o de um n mero reduzido de pontos Figura 3 20 a Caso o objecto tenha concavidades demasiadamente acentuadas fundamental a marca o de um maior n mero de pontos ao longo da sua curvatura Figura 3 20 b Figura 3 20 Exemplo de extrac o de pontos dominantes de diferentes objectos a Quadrado b Circulo 31 Universidade do Minho 2010 3 3 6 1 Algoritmo de aproxima o tangente Entre os algoritmos mais utilizados da obten o dos pontos dominantes est o m todo de aproxima o tangente onde s o calculadas as tangentes de dois pontos e utilizado o desvio angular entre elas como crit rio de decis o Figura 3 21 Desvio Angular Desvio Angular Ss PI p Pt a pr a 2 b A Figura 3 21 Ilustra o do algoritmo das tangentes a Espa amento maior entre os pontos b Espa amento menor entre os pontos A partir da figura 3 21 pode se verificar que o espa amento entre os pontos relaciona se com o desvio angular fornecido pelas suas tangentes quanto maior o espa amento maior ser o desvio angular Logo um bom crit rio de decis o ser limitar o desvio angular a um valor m ximo sempre que se ultrapasse esse valor ser obrigatoriamente marcado um ponto No exemplo da figura 3 21 uma boa selec o de pontos ser a da imagem b pois como a curvatura demasiado acentuada sendo necess ria uma marca o menos espa ada entre os pontos
37. a Um histograma um gr fico que mostra a distribui o do n mero de pix is em fun o da sua intensidade sendo a sua intensidade dada em tons de cinzento 14 Figura 3 10 22 Universidade do Minho 2010 o oo J 0 50 100 150 200 250 Figura 3 10 Intensidade dos pix is em tons de cinzento 0 preto at 255 branco 14 Atrav s do histograma poss vel fazer a distin o entre o objecto e o fundo figura 3 11 Fundo Sola N mero de pix is Figura 3 11 Imagem da sola e respectivo histograma Como se pode verificar na figura 3 11 o histograma mostra que na imagem a maior parte dos pix is est o pr ximo de 255 branco que corresponde ao fundo com um tom mais claro e que existe tamb m uma quantidade mais pequena de pix is mais pr ximo de O preto que corresponde sola com um tom mais escuro Para al m do histograma informar acerca da quantidade de pix is em fun o do seu tom poss vel tamb m extrair o valor de thresholding A partir da figura 3 11 pode verificar se que esse valor ser aproximadamente 150 O software far a que todos os pix is que estiverem abaixo de 150 sola seja atribu do o n vel l gico 0 e todos os que fiquem acima fundo seja atribu do o n vel l gico 1 Assim vi vel converter qualquer imagem em bin rio sendo poss vel distinguir o objecto do fundo desde que haja contraste suficiente na imagem Matematicamente o Thresholding pode se
38. ad ete dl detente EE NERS 70 xi Lista de figuras Figura 1 1 Zona de aplica o do material qu mico 2 Figura 1 2 Diferentes ipos de solas ssa sda a A aa GROG s a 2 Figura 1 3 Esquema ilustrativo da implementa o do sistema 3 Figura 2 1 Maquina de utilizada na costura de cal ado Welt Sewing Machine 8 Figura 2 2 M quina de colocar adesivo nas solas Thermoadesive Attaching Machine PODRE Re EEN E RR DOI DARE RR IR O ND SEVEN RE 9 Figura 2 3 Maquina de corte Inseam Trimming Machine 10 Figura 2 4 Bra o rob tico utilizado no transporte de cal ado para a m quina 7 11 Figura 2 5 Bra o rob tico a executar tarefa numa sola de sapato 7 11 Figura 2 6 Simulador utilizado pela Lirel 7 e 12 Figura 3 1 T cnicas de ilumina o a Ilumina o frontal b Retro Ilumina o 16 Figura 3 2 Imagem do calcanhar da sola sem ilumina o eee eeeeeeeeeeeeeneeeees 17 Figura 3 3 Imagem do calcanhar da sola com 1lUMINACAO eee ee eeeeeeeeeeeeeeeees 17 Figura 3 4 Exemplo de um CCD IL squares ra aros E De lows 18 Figura 3 5 C mara DERZI POA ya 225 05s isa eass test sale oS leg so sisp esses tiasg sisses pat 18 Figura 3 6 Diagrama funcional das t cnicas de vis o implementadas 19 Figura 3 7 Distor o para exterior esquerda e para o interior a direita 13
39. ador dos robots da ABB que tr s flexibilidade e seguran a utiliza o deste tipo de tecnologia Sempre que se queira utilizar um robot imprescind vel o uso de um controlador pois ser o a recebidos interpretados e enviados sinais pelo utilizador programador para o controlo do robot 86 Universidade do Minho 2010 Figura 7 19 Controlador IRC 5 O controlador IRC 5 extremamente seguro pois existem alguns dispositivos que permitem o bloqueio dos motores do robot para este n o magoar ou danificar pessoas e equipamentos O controlador permite a programa o do robot em linguagem RAPID esta linguagem permite a utiliza o de comandos especiais associados ao robot simplificando a sua programa o 21 Em termos de comunica es o IRC 5 permite comunica o via porta s rie explicada anteriormente e FTP A liga o FTP serve para estabelecer contacto entre o IRC 5 e o software RobotStudio On line 21 Seguramente a sua ferramenta mais importante a possibilidade de utiliza o da Flexpendant que serve para a interac o entre o utilizador e o robot No lado esquerdo do controlador IRC 5 existem uma s rie de bot es designados de Bot es de m dulo de controlo Figura 7 20 22 fe w EU Lipe Figura 7 20 Bot es de m dulo de controlo 87 Universidade do Minho 2010 Tabela 7 4 Bot es do m dulo de controlo 22
40. as que foram halogenadas qual o seu n mero e qual a data e hora da execu o 70 Universidade do Minho 2010 71 Universidade do Minho 2010 Refer ncias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vilaca J L Fonseca J A New Software Application for Footwear Industry Univ of Minho Guimar es 2007 Intelligent Signal Processing 2007 WISP 2007 IEEE International Symposium on ISBN 978 1 4244 0830 6 p 1 6 Jo o Sepulveda Carlos Couto Jo o Monteiro Developing an Automated System for Shoe Sole Halogenation Guimar es 2007 Welt Sewing Machine Goodyear Dispon vel em http www tesmc com detail aspx pid 2 Consultado a 27 de Fevereiro de 2010 Thermoadesive Attaching Machine Goodyear Dispon vel em http www tesmc com detail aspx pid 41 Consultado em 28 de Fevereiro de 2010 Inseam Trimming Machine Goodyear Disponivel em http www tesmc com detail aspx pid 6 Consultado em 28 de Fevereiro de 2010 Lirel Dispon vel em http www Jirel pt Consultado em 30 de Mar o de 2010 Lirel Dispon vel em http www Jirel pt html calcado manipulacao robotizacao htm Consultado em 5 de Abril de 2010 Manuel J Ferreira Apar cio Fernandes J A Campos Neves Jo o L Monteiro Automatic Visual Inspection on Shoe and Textile Industries IASTED CGIM 98 1998 Halifax Canada Zhongxu Hu Chris Marshall Rober
41. car filtro Passa Baixo Detec o de contornos aplicar filtro de seleciondo activa o erosao mouse marca o de pontos 640x480 1 02 8 bit image O 435 441 Figura 6 4 Eros o 65 Universidade do Minho 2010 aquisi o vi File Edit View Project Operate Tools Window Help UNOL o 50 100 150 200 255 enadas 2 Maximo Path J255 real amp C Documents and Settings Araujo Ambiente de trabalhoidisserta ao E ditos 1 T 1 T 1 real FS q 50 100 150 200 255 2 k fe Binariza o o L 2 Binarizar D 2 Ol Passa Baixo O amp Aplicar filtro Passa Baixo Detec o de contornos aplicar filtro de seleciondo activa o erosao erosao al J marca ao de pontos 640x480 1 02X 8 bit image 0 634 431 3 Figura 6 5 Marca o de pontos dominantes Como vers o final optou se por desenvolver um interface mais amig vel e simplificado Verificou se tamb m que seria contraproducente a utiliza o de muitos bot es para o utilizador pressionar resultando em perda de tempo de execu o Uma solu o poss vel foi a utilizada na figura 6 6 onde apenas existem 2 bot es O primeiro serve para marcar os pontos dominantes e o segundo para enviar esses pontos para o robot As t cnicas de processamento de imagem s o executadas automaticamente 66 Universidade do Minho 2010 Figura 6 6 Ambiente utilizado 6 1
42. cazes o algoritmo utilizado neste projecto foi diferente por motivos de facilidade de implementa o No LabView existe uma funcionalidade que permite saber qual a curvatura de pix is consecutivos Figura 3 23 c 33 Universidade do Minho 2010 N pontos a f1168 open fclosed Curvatura fo 00376 c x displacement 0 displacement J 0 25 Figura 3 23 a N mero de pix is do contorno b N mero de pixel actual c Curvatura do pixel actual em rela o ao anterior Quanto maior for a curvatura entre pix is maior ser a curvatura do objecto logo um bom crit rio de decis o ser a curvatura entre pix is fornecida pelo software Como a curvatura dada entre o pixel actual e o anterior torna se imposs vel seleccionar qualquer ponto de contorno devido ao curto intervalo entre pix is Para resolver este problema somou se as curvaturas entre v rios pix is consecutivos quando estes atingem um determinado valor acumulado marca se um ponto dominante Nas curvaturas mais acentuadas da sola o valor acumulado atingido mais rapidamente logo existir o mais pontos marcados ao contr rio dos locais com curvaturas menos salientes onde se marcar o menos pontos Por exemplo utilizando um valor acumulado de 0 4 obt m se a figura 3 24 34 Universidade do Minho 2010 Figura 3 24 Resultado dos pontos dominantes com valor m ximo de 0 4 Utilizando o valor acumula
43. cnicas vis o por computador anteriormente descritas foi utilizada a plataforma de programa o LabView da National Instruments O LabView uma plataforma de programa o gr fica que permite ao utilizador uma interac o amig vel e de f cil compreens o com o programa em execu o Al m disso possibilita ao programador a utiliza o de algumas fun es dedicadas a processamento de imagem que facilitam a realiza o deste tipo de tarefas A programa o em LabView utiliza o conceito de VI s ou Virtual Instruments cada VI formado por dois pain is o primeiro o painel frontal onde estar o interface que ser visto pelo utilizador o segundo o diagrama de blocos que cont m o c digo do painel frontal Figura 4 1 A programa o deste tipo de plataforma feita atrav s de interliga o de blocos onde cada um deles corresponde a uma fun o Assim deixa se de parte a escrita de v rias linhas de c digo de linguagem complicada que necessitam de programadores especializados e experientes Ao longo deste cap tulo ser o apresentados os c digos das t cnicas implementadas e os protocolos de comunica o utilizados 39 Universidade do Minho 2010 Untitled 1 Front Panel DJ gt Untitled 1 Block Diagram File Edit View Project Operate Tools Window Help File Edit View Project Operate Tools Window Help z E 2 2 am E eA foal eh os 130 apotcatonrom o Se 2
44. desta pele de revestimento do sapato Essa regi o localiza se normalmente a uma dist ncia de aproximadamente 0 5 cm dos limites exteriores da sola Figura 1 1 A limpeza efectuada atrav s da aplica o de um produto qu mico por fric o na zona anteriormente referida para que a sola fique devidamente limpa de impurezas aumentando desta forma a efici ncia da colagem desta pele do futuro sapato Universidade do Minho 2010 Figura 1 1 Zona de aplica o do material qu mico Com a utiliza o de produtos qu micos torna se indispens vel que os trabalhadores utilizem equipamento de protec o apropriado como por exemplo luvas e m scaras e que tenham muito cuidado aquando da sua manipula o e aplica o pois existem riscos para a sa de 2 Para ultrapassar estas dificuldades e aumentar a efici ncia e a uniformidade do processo de limpeza da sola foi desenvolvido um sistema completamente autom tico para realizar esta tarefa O sistema baseia se na utiliza o de t cnicas de processamento de imagem 2D para identifica o dos diferentes formatos de solas Figura 1 2 e extrac o dos pontos relevantes necess rios para descrever a regi o a ser limpa Para efectuar a tarefa de limpeza foi utilizado um bra o rob tico antropom rfico Figura 1 2 Diferentes tipos de solas Universidade do Minho 2010 2 A figura 1 3 mostra um esquema geral do sistema em que utilizada uma c mara CCD que far
45. do de 0 2 obt m se mais pontos dominantes Figura Figura 3 25 Resultado dos pontos dominantes com valor m ximo de 0 2 3 3 7 Transforma o dos pontos em coordenadas reais A obten o dos pontos dominantes muito importante neste projecto pois ser o estes os pontos que o robot ir percorrer para executar a tarefa de halogena o no entanto os pontos retirados n o tem uma correspond ncia directa com as coordenadas reais do mundo 35 Universidade do Minho 2010 A aquisi o dos pontos feita atrav s da imagem digital do computador ou seja as coordenadas obtidas s o em rela o imagem coordenadas pixel e n o ao mundo real coordenadas reais Para uma realiza o eficaz da tarefa o robot ter que percorrer os pontos dominantes reais do objecto A obten o dos pontos reais feita com base na calibra o da imagem explicada em 3 3 1 Atrav s das equa es X eai Dpixet X Ximagem Yreai Dpixei X Yimagem poss vel a transforma o de todos os pontos obtidos em coordenadas do mundo real prontas para serem transferidas para o robot Todos os pontos dominantes obtidos anteriormente em 3 3 6 3 s o guardados num array Figura 3 26 medida que s o marcados no software Para al m da efic cia e ganho em tempo de execu o garante se que os pontos s o disponibilizados de forma ordenada Coordenadas Pixel Figura 3 26 Array de coordenadas pixel dos pontos dominantes Ut
46. e cada pixel X eat gt Yreal faz se o produto entre o Dye as coordenadas pixel anim E Obtendo se Xreal Dyixet x Ximagem 3 3 Yreal Doixel x Yimagem 3 4 Achando assim as coordenadas f sicas de cada ponto atrav s das coordenadas pixel da imagem Neste projecto n o se achou pertinente a utiliza o de calibra o para a distor o das lentes pois atrav s da visualiza o das imagens n o se encontrou qualquer tipo de raz o que prove o contr rio No entanto foi necess rio calibrar a imagem relativamente posi o da c mara em rela o ao objecto Figura 3 9 Atrav s das equa es 3 1 ou 3 2 poss vel calcular as dimens es f sicas do pixel em cent metros 21 Universidade do Minho 2010 640 Pixeis 19 2CM 480 pixeis Figura 3 9 Dimens es da imagem Dopixei 26 5 640 0 04 Cent metros Dpixei 19 2 480 0 04 Cent metros Atrav s do c lculo do pixel em ambas as orienta es poss vel afirmar que todos os pix is da imagem t m dimens es de 0 04 por 0 04 cent metros 3 3 2 Convers o bin ria ou Thresholding Um ser humano consegue facilmente visualizar uma imagem e distinguir o objecto do fundo da mesma Contrariamente um computador n o o consegue fazer sem converter a imagem em bin rio Assim sendo esta t cnica um processo que divide a imagem em duas regi es distintas O processo de Thresholding feito com a ajuda de um histogram
47. e s lidas bases de programa o espec fica para se tornarem funcionais no mundo industrial Com a ajuda de controladores sofisticados com sistemas operativos pr prios poss vel tornar os robots cada vez mais flex veis As programa es rob ticas s o feitas de duas formas 1 Programa o On line 2 Programa o Off line 5 2 1 Programa o On line A programa o On line consiste na interac o directa com o robot cada vez que o c digo do programa testado o robot executa o fisicamente seja programando o atrav s da Flexpendant ou atrav s de editores de c digo como o RobotStudio On line Figura 5 2 No caso do RobotStudio On line o c digo editado no software e transferido para o robot estando dispon vel na Flexpendant para ser executado Na Flexpendant o c digo editado na pr pria e transferido para o robot Em ambos os casos o uso da Flexpendant essencial 51 Universidade do Minho 2010 udio Online NO LICENSE FOUND le Edt View Robot View Contoler Program Tools Window Help RASRESE ROGGE SERS RP RZOSH ASX DEs o 2BOag Start Page 4 gt x SEL E E E Controllers E A 14M_50329 on 192 168 125 1 3 Configurat Econ Welcome to RobotStudio E conn Your personal productivity tool Bo E Menem E Motor BB Events ro System ONE CLICK CONNECT e E D Devicenett x System Builder i A i GET STARTED Estar the System Builder S Th RAPID Tasks USE HELP
48. e ssceccessneceeeeseneeeceessneeeeeessaeeesesssaeeees 53 Figura 5 5 C digo introduzido no robot virtual eeseeeeeeeeneeeeeeeseeeeeessneeees 54 Figura 5 6 Resultado do c digo introduzido no robot 55 Figura s eb lexpendant virtual ssa aan A ea AR R h 55 Figura 5 8 Trama a enviar para cada ponto essssssessseeesssssseseresessssserrrrersssssssreeree 56 Figura 5 9 Funcionamento do software do robot 57 Figura 6 1 Aquisi o da imagem sesssesssseeeessrersssesessssrresrssrtessserersserressssreessssreessee 64 Figura 6 2 6 Convers o Dinara ises isien neepa i res ia sus Adap a dead 64 Figura 6 3 Detec o de COntornos aaa nda a sda a aaa 65 Figura 6 4 ErOS O innnan sis a ia a eae ESTE STE pd si 65 Figura 6 5 Marca o de pontos dominantes 66 Figura 6 6 Ambiente utilizado 2 paua ams avass 2a eee nee SE ap 67 Figura 6 7 Robot na posi o inicial esesspusagasamresniasissapagopntegasatusopass o phadecdegussgensgunsgeuets 68 Figura 6 8 Execu o da tarefa eeeesseeeseseeeessretersrresrssrrerrsereesssrrersserteessereessssreeesee 68 Fig ra 6 9 Execucao da tarefa ioiii e esi i e a aai aa 69 Figura 7 1 Controlador IRC 5 e Flexpendant 76 Figura 7 2 Mesa de trabalho aa apa ra a oti Sado Beata hades a 76 Fig ra 7 3 Robot IRB 1442 2 4S ae a ee a A 711 Figura 7 4 Suporte de ilumina o c mara e sola de sapato
49. emente pequenos de forma a poderem ser ignorados Pode se entender tamb m por calibra o a convers o dos pix is da imagem em coordenadas do mundo real com a finalidade de se saber qual a dimens o dos objectos na realidade Para tal ser necess rio saber a dimens o em unidades SI de um pixel Assim sendo necess rio encontrar se uma solu o onde atrav s das coordenadas pixel Ximagem Yimagem Se obt m as coordenadas reais X eq1 Vreat Na lente da c mara passam todos os raios de luz que formam a imagem deste modo l gico afirmar que a cada raio de luz corresponde um pixel da imagem ou seja para cada coordenada pixel h de corresponder uma coordenada f sica Figura 3 8 yimagem 4 Raio de Luz Plano da Imagem Figura 3 8 Calibra o da c mara 20 Universidade do Minho 2010 Visto que Xreal Xrealmax Xrealmin OU AYreal Yrealmax Yrealmin directamente proporcional a AXimagem Ximagemax Ximagemin AYimagem Yimagemax Yimagemin respectivamente ent o podem se relacionar as duas grandezas calculando assim a dimens o f sica Dpixe1 de cada pixel da imagem Como a cada pixel ir corresponder um Dpyixe ent o a cada AXimagem ir corresponder um AX q assim como a um AYjmagem corresponde um Ay eai pode se concluir Ax l Dome L 3 1 pixel AXimagem ou Areal Dpixel Ae 3 2 Yimagem Para se calcular os valores reais das coordenadas d
50. ente s o necess rias ambas as orienta es Gx e Gy Com a utiliza o por exemplo do operador Sobel 1 0 1 1 2 1 Gx 2 0 2 e Gy 0 0 0 numa imagem f x y poss vel obter se 1 0 1 1 2 1 ambas as orienta es Gx Flir 2f xi j41 Fined Fiy 2f xi j 1 T Faner 3 8 Gy Finya 2f Xi 19 f Xie Yj41 Fiada 2f x 1 Fauda 3 9 Ap s o c lculo da magnitude do gradiente para cada pixel ser indispens vel a compara o desse valor com um limite T para o qual ser considerado ponto de contorno ou n o Matematicamente pode ser visto pela seguinte fun o OseVf x y lt T gly l se Vf x y gt T 3 10 Caso o gradiente do pixel x y da imagem f for maior que o limite T ent o esse pixel fica a n vel l gico 1 caso contr rio fica a n vel l gico 0 Todos os filtros detectores de contorno mencionados anteriormente utilizam o mesmo m todo previamente explicado tendo como nica diferen a a m scara utilizada Obviamente a sua utiliza o deve ser feita consoante a aplica o pois cada um dos filtros funciona melhor conforme o tipo de objecto adquirido na imagem Figura 3 18 29 Universidade do Minho 2010 ta b Figura 3 18 Exemplo de aplica o de filtros de detec o de contorno a Roberts b Sobel c Prewitt Atrav s da figura 3 18 poss vel concluir que para este objecto o filtro Roberts o mais adequado
51. ents and Settings AraujolAmbiente de trabalhodisserta ao 255 Image k real 150 200 255 Matriz do filtro passa bt 640x480 1 02x 8 Numeric Numeric 2 Iniciar 64 image 1 418 442 Figura 6 2 Convers o bin ria Binariza o Passa Baixo Aplicar filtro Passa Baixo Detec o de contornos aplicar filtro de seleciondo activa o erosao erosao mouse marca ao de pontos Universidade do Minho 2010 File Edit View Project Operate Tools Window Hep 00 Lam eo 0 50 100 150 200 255 E Henadas 2 po Path ess maximo jzss 4 C Documents and Settings Araujo Ambiente de trabalho dissertacao gt 100 150 200 255 Matriz do fitro passa Linhas E Colunas SE Binariza o Binarizar Passa Baixo Aplicar filtro Passa Baixo Detec o de contornos aplicar filtro de seleciondo activa o erosao erosao 640x480 1 02 amp bit image 0 591 474 Numeric Numeric 2 Ty Documentoi T Disserta o Alv Figura 6 3 Detec o de contornos Ele Edit View Project Operate Tools Window Help eo mn 0 50 100 150 200 255 Maximo enadas 2 Path i255 4 Documents and Settings Araujo Ambiente de trabalho dissertacao Image T 1 T g 100 150 200 255 Binariza o Binarizar Passa Baixo Apli
52. etec o do contorno da mat ria prima para os sistemas de corte CAD CAM poderem produzir o revestimento do cal ado 8 12 Universidade do Minho 2010 Este tipo de solu es de automa o teve uma boa aceita o pelos fabricantes de cal ado pois uma solu o de custo relativamente baixo boa resolu o e pouco tempo de processamento 8 Uma outra aplica o de vis o por computador na ind stria do cal ado um robot de desbaste de mat ria prima em excesso que utiliza vis o por computador em 3D para localizar as zonas do sapato onde tem de actuar 9 2 4 Conclus es Neste cap tulo foram apresentados alguns dos mais importantes m todos de produ o de cal ado aplica es da rob tica na ind stria do cal ado e algumas utiliza es da vis o por computador no fabrico do mesmo O fabrico de cal ado implica a realiza o de v rios processos Antigamente estes eram realizados de forma manual deixando demasiadas imperfei es e consequentemente produzindo um produto final de fraca qualidade Hoje em dia a produ o de cal ado melhorou a sua qualidade de produto gra as introdu o de maquinaria na produ o No entanto as m quinas de fabrico de cal ado actuais t m em comum o mesmo problema a necessidade de uma pessoa operar a m quina Com a introdu o da rob tica na ind stria deixou se de ter o problema supramencionado pois o robot pode realizar todas as tarefas executadas por e
53. flpl file doc infile Read text ReadStr infile Text is assigned a text string read from the file file doc on the diskette Return value Data type string The text string read from the specified file If the file is empty end of file the string EOF is returned Arguments ReadStr lODevice Time Figura 7 7 Fun o readstr 19 Functions StrMatch StrMatch Search for pattern in string StrMatch String Match is used to search in a string starting at a specified position for a specified pattern Example VAR num found found StrMatch Robotics 1 bo The variable found is given the value 3 Return value Data type num The character position of the first substring at or past the specified position that is equal to the specified pattern string If no such substring is found string length 1 is returned Arguments StrMatch Str ChPos Pattern Figura 7 8 Fun o strmatch 19 19 Universidade do Minho 2010 Functions StrPart StrPart Finds a part of a string StrPart String Part is used to find a part of a string as a new string Example VAR string part part StrPart Robotics 1 5 The variable part is given the value Robot Return value Data type string The substring of the specified string which has the specified length and starts at the specified character position Arguments StrPart Str ChPos Len Figura 7 9 Fun o s
54. ilizando as coordenadas pixel da figura 3 26 e recordando que o valor de Dpixei 0 04 calculado em 3 3 1 obt m se Xreai 0 04 x 147 5 88 cent metros Yreai 0 04 x 234 9 36 cent metros 36 Universidade do Minho 2010 Coordenadas reais cn als rary J Figura 3 27 Pontos dominantes reais Comparando os valores obtidos com os da figura 3 27 verifica se que estes s o iguais 3 4 Conclus es Neste cap tulo foram apresentados os conceitos te ricos de vis o por computador e o problema de ilumina o muita vezes encontrado neste tipo de projectos Com condi es de ilumina o muito deficientes torna se imposs vel a utiliza o de sistemas de vis o por computador pois os resultados obtidos atrav s dos algoritmos aplicados s o errados Visto isto pode se concluir que a ilumina o um dos factores mais importantes na utiliza o deste tipo de tecnologia Foram tamb m aplicadas algumas t cnicas de processamento de imagem que permitiram saber qual a dimens o dos pix is calibra o distin o entre o fundo e o objecto da imagem convers o bin ria altera o das propriedades do objecto eros o demonstra o de alguns algoritmos de marca o de pontos de contorno e finalmente transforma o dos pontos em coordenadas reais 37 Universidade do Minho 2010 38 Universidade do Minho 2010 Cap tulo 4 4 Aplica o em Labview Para a implementa o das t
55. introduzido Ou seja no exemplo da figura 5 5 ser deslocado 100 mm em x e 300 mm em y apartir do ponto 20 obt ndo se a figura 5 6 54 Universidade do Minho 2010 p ara RobotStudio 5 12 03 a Modeling Simulation Offine Online Add Ins B P C Virtual FlexPendant A O Q Tasks ba EY New Module ro Load Parameters i pa an a Run Mode E E Oret 5 Load Module Save Parameters o E a amp nize Synchronize Events RAPID Inputs Backup System Configuration Set Task System Encoder atet ees Editor Frames Configur Unit figurati to Station 3 V H control Pane Editor Outputs Shutdown A Load Program Builder Synchronize Virtual Controlle RAPID Home Controller Tools Configuration j F Uncaved Station IRB140 Skg 08im 3 68 RB Configuration GB Event Log BG 10 System RAPID Dy T_ROB1 Program ola amp 28 Program Modules m Bi MainModule m Pg System Modules Show messages fom All messages Time Category CP IRB140 Skg 0 81m 3 Regain ready 06 08 2010 12 25 46 Controllers Q IRB140_5ka_0 81m_3 Program restarted 06 08 2010 12 25 46 Controllers Iniciar Figura 5 6 Resultado do c digo introduzido no robot Al m do editor de c digo da figura 5 5 existe uma Flexpendant virtual com todas as funcionalidades das consolas reais Figura 5 7 Manual Motors On IRB140_5kg_0 81m_3 YOUR 9 Stopped Speed 100
56. lexpendant na ssa a E a SA SU a S 90 Figura 7 24 Acess rios da Flexpendant 22 erre 90 Figura 7 25 Bot es da Plexpendant 22 sinais catia amnanin dei vao aaa gandaa di ada aaada pandas 91 Figura 7 26 Ecr inicial Flexpendant 22 0 eee eecscccccccceeceeeseneeeeeeeeeeeeeennnaeeeeees 92 Figura 7 27 Op es do menu Als 3 00dssedbseihetavedasagagievbonagetysagnsiarnanacedigagnsseuoonsaouers 93 Figura 7 28 Editor de programa aaa ass hese Da SO aa e SSD a a 93 XV xvi Lista de tabelas Tabela Sd Performante se si ai ias is dae E aa si 18 Tabela 3 2 Interface el ctrico asse ai soda CUL N Cad as tes 19 Tabela 3 3 Dimens es PESO si 2 4 ccaccesadaaneas sinisin ienris si aah e tie n ieir ii aias 19 Tabela 7 1 ngulos m ximos de cada eixo 20 cc cecccccceeeecccceeeeececeeeeecseeeeeeeseeaees 85 Tabela 7 2 Velocidades dos eixos do robot 20 eretas 86 Tabela 7 3 Dimens es do robot 20 e eereerereereeaaserreneaneeeea 86 Tabela 7 4 Bot es do m dulo de controlo 22 ec ceccccceeeeeccceessecceeeeeeeceeseeeeeeees 88 Tabela 7 5 Legenda da chave de Modos nz pesar teats edn cd ae De eed 88 Tabela 7 6 Legenda dos acess rios da Flexpendant 22 nesses 90 Tabela 7 7 Legenda dos bot es da Flexpendant 22 91 Tabela 7 8 Legenda do ecr inicial da Flexpendant l 92 xvii xviii Abreviaturas e S mbolos
57. o programa passo a passo H Parar execu o Os bot es program veis de 1 a 4 s o associados a ac es do robot como aceder as suas entradas e sa das digitais 22 no ecr t ctil figura 7 26 onde o utilizador programador opera Figura 7 26 Ecr inicial Flexpendant 22 Na tabela 7 8 encontra se a legenda da figura 7 26 Tabela 7 8 Legenda do ecr inicial da Flexpendant Bot o Legenda A Menu ABB Barra de status Pagina principal Fechar Barra de tarefas mm O O w Menu Quickset 92 Universidade do Minho 2010 Para criar um programa com a consola t ctil Flexpendant basta clicar no menu ABB A da figura 7 26 onde aparecer um submenu figura 7 27 com v rias op es para o utilizador programador escolher a FlexPendant Explorer Backup and Restore Inputs and Outputs Jogging amp Production Window amp Program Data a Program Editor da Operator Window G System Info Figura 7 27 Op es do menu ABB Clicando na op o Program editor aberta nova tela onde ser introduzido c digo RAPID para controlar o robot Figura 7 28 ap Manual Guard Stop AB H System7 SEYST W 0000853 Stopped Speed 100 X Programi in T_ROB1 MainModule main Tasks and Programs NA Modules A Routines v 6 PROC main 7a Moved p10 v1000 250 tool0 8 MoveL p40 v1000 250 tool0 s MoveJ p20 v1000 z50 tool0
58. osicn evden somas vulanie lo cigano Wid Baus Bea talo teh dasi vedras 31 Figura 3 21 Ilustra o do algoritmo das tangentes a Espa amento maior entre os pontos b Espa amento menor entre os pontos era 32 Figura 3 22 Exemplo de algoritmo de aproxima o poligonal a segmento de recta entre ponto inicial e final b marca o do primeiro ponto c marca o do segundo ponto PRE miea E a N A A E vac E a E 33 Figura 3 23 a N mero de pix is do contorno b N mero de pixel actual c Curvatura do pixel actual em rela o ao anterior rr 34 Figura 3 24 Resultado dos pontos dominantes com valor m ximo de 0 4 35 Figura 3 25 Resultado dos pontos dominantes com valor m ximo de 0 2 35 Figura 3 26 Array de coordenadas pixel dos pontos dominantes 36 Figura 3 27 Pontos dominantes reais o asas aa AGA AR E 37 Figura 4 1 Exemplo de interface LabView a Painel frontal b Diagrama de WIG OS E EE EA E RC SENDER SERRO RD E 40 Figura 4 2 Refer ncia da CAMARA susana SEE Nee span ida E De ad a 40 Figura 4 3 Diagrama de blocos para adquirir a 1MageM eeeeeeesseeceeeeeeceeeeeeneees 41 Figura 4 4 C digo das t cnicas de processamento de imagem i 41 Figura 4 5 Interface de calibra o da imagem erre 42 Figura 4 6 Introdu o da dimens o da ma
59. para o processo de halogena o das solas Para isso foram estudadas e aplicadas t cnicas de processamento de imagem como por exemplo Calibra o Convers o bin ria ou Thresholding Filtragem Eros o Detec o de contornos Extrac o dos pontos relevantes das solas para posterior envio para o rob Desenvolvimento de uma aplica o de software que permita a transforma o dos pontos de contorno extra dos da imagem em coordenadas reais visto que os pontos retirados s o em coordenadas pixel Estudo do manipulador rob tico ABB Programa o autom tica do manipulador industrial ABB para execu o do processo de halogena o 1 3 Organiza o da disserta o Os temas abordados nesta disserta o est o organizados por cap tulos e da seguinte forma Universidade do Minho 2010 No segundo cap tulo descrito o estado da arte No terceiro cap tulo s o apresentados os conceitos te ricos da vis o por computador No quarto cap tulo descrita a aplica o em LabView Aqui realizada uma explica o detalhada do c digo das t cnicas de processamento de imagem porta s rie e transmiss o dos pontos do contorno da sola para o robot O quinto cap tulo introdut rio ao robot antropom rfico aqui ser o explicados os conceitos de programa o do robot e todo o software envolvido na recep o dos pontos da sola e execu o da tarefa de halogena o No sexto e l
60. que 0 4 ent o marca se um ponto dominante e Sempre que o teste d for falso o valor acumulado at ent o disponibilizado para a pr xima soma c caso seja verdadeiro reiniciada a contagem guardando as coordenadas do ponto marcado num array Este procedimento repete se at serem percorridas todos os pix is de contorno da sola Para a transforma o dos pontos dominantes em coordenadas do mundo real utiliza se o bloco de software da figura 4 10 onde as coordenadas pixel s o fornecidas e obtidas as coordenadas reais 43 Universidade do Minho 2010 Coordenadas Pixel Coordenadas reais Figura 4 10 C digo da transforma o dos pontos para o mundo real 4 2 Protocolo de comunica o A comunica o com o robot efectuada atrav s do protocolo s rie RS 232 Para isso foi necess rio definir um protocolo por software de envio dos pontos dominantes para o robot 4 2 1 Configura o da porta s rie Em termos de configura o da porta s rie utiliza se um interface em LabView para definir o Baud Rate Data Bits Parity Stop Bits Figura 4 11 baud rate 9600 data bits ds Li parity None i stop bits y a Figura 4 11 Configura o da porta s rie 44 Universidade do Minho 2010 Relativamente ao c digo de configura o da porta s rie obt m se a figura 4 12 onde as configura es introduzidas na figura 4 11 s o enviadas para o bloco de
61. r os motivos para a sua escolha Este robot na maioria das vezes utilizado como soldador limpeza pintura armazenamento e rebarbador 20 Na figura 7 18 poss vel verificar onde se encontram os eixos do robot IRB 140 84 Universidade do Minho 2010 Axis 6 Figura 7 18 Eixos do robot Cada um dos eixos da figura 7 18 s o capazes de exercer movimento rotacional estando limitados a ngulos m ximos de forma a serem evitadas colis es Na tabela 7 1 pode se verificar esses ngulos que as suas juntas s o capazes de fazer Tabela 7 1 ngulos m ximos de cada eixo 20 Eixo ngulo 1 360 2 200 3 280 4 Ilimitado 400 por defeito 5 6 240 Ilimitado 800 por defeito Este robot extremamente r pido Podendo um dos seus eixos atingir os 450 s faz com que este robot seja ideal para realizar processos industriais Atrav s da tabela 7 2 poss vel verificar as velocidades de cada eixo 85 Universidade do Minho 2010 Tabela 7 2 Velocidades dos eixos do robot 20 Eixo Velocidade s 1 200 s 2 200 s 3 260 s 4 360 s 5 360 s 6 450 s As suas dimens es podem ser consultadas na tabela 7 3 Tabela 7 3 Dimens es do robot 20 Bra o Dimens o mm 1 352 mm 2 360 mm 3 240 mm 4 140 mm 5 65 mm Controlador IRC 5 O IRC 5 figura 7 19 um control
62. rme competitividade existente no mercado industrial torna se inevit vel a extrema exig ncia no que diz respeito qualidade tempo de resposta e principalmente inova o de novas t cnicas de produ o para uma melhor satisfa o do consumidor Actualmente a ind stria do cal ado depara se com m ltiplos desafios Em primeiro lugar os consumidores exigem cada vez mais novos produtos mais confort veis e novo design em segundo lugar a concorr ncia no mercado global cada vez mais forte A ind stria do cal ado tradicional apresenta bons n veis de desempenho contudo necessita de aumentar os n veis de automa o para que se torne ainda mais competitiva O trabalho proposto para esta disserta o tem como objectivo optimizar e automatizar um dos processos mais utilizados neste tipo de ind stria limpeza das solas halogena o das solas Este processo est sempre presente no fabrico do cal ado sendo feito de uma forma manual ou por um sistema semi automatizado muito simples O processo de halogena o efectuado antes da aplica o da cola O material qu mico usado t xico e prejudicial para a sa de Palavras chave Rob tica processamento de imagem vi Abstract Due to the enormous competition in the industrial market it becomes inevitable the extreme demanding of quality time response and mainly developing new production techniques for a better consumers satisfaction Nowadays the shoemaking indu
63. roblems Principals and Paradigms 17 Roman Katz and Claudio Delrieux Boundary Extraction Through Gradient Based Evolutionary Algorithm Departamento de Ingenieria Electrica y de Computadoras Universidad Nacional del Sur Bahia Blanca ARGENTINA 18 Vitor Santos Botazzi Framework para programa o off line de robots Departamento de electr nica industrial Escola de Engenharia Universidade do Minho Braga 2006 19 ABB Flexible Automation System Data Types and Routines On line RAPID Reference Manual 20 IRB 140 Industrial Robot ABB ABB datasheet 2010 Dispon vel em http www05 abb com global scot scot241 nsf veritydisplay b7d0e4afc2c18435c 125772e005530ee File IRB 20140 20PR1003 IEN 20R10 pdf 21 IRC 5 Industrial Robot controller ABB datasheet 2010 Disponivel em http www05 abb com global scot scot241 nsf veritydisplay dalec30975d92fedc 1257706006d1080 File IRC5 20datasheet 20PR10258 20EN_R11 pdf 22 IRCS com Flexpendant Manual do utilizador ABB 2004 13 Universidade do Minho 2010 74 Universidade do Minho 2010 ANEXOS 75 Universidade do Minho 2010 Anexo I Local de trabalho e materiais utilizados Figura 7 1 Controlador IRC 5 e Flexpendant Figura 7 2 Mesa de trabalho 76 Universidade do Minho 2010 ett qu I Figura 7 3 Robot IRB140 Figura 7 4 Suporte de ilumina o c mara e sola de sapato TT Universidade do
64. s dessas etapas consistem no corte costura e coloca o de material aderente nas solas de forma ao cal ado ser mais confort vel Universidade do Minho 2010 2 1 1 Welt Sewing Machine A Welt Sewing 3 figura 2 1 uma m quina que faz a costura das palmilhas interiores ao sapato para que o conforto e a resist ncia do cal ado sejam o maior poss vel Em termos de seguran a a Welt Sewing tem um pedal que dita o funcionamento da m quina Caso o pedal esteja a ser pressionado a m quina funciona caso contr rio a alimenta o da ferramenta cortada e esta deixa de funcionar Figura 2 1 M quina de utilizada na costura de cal ado Welt Sewing Machine 2 1 2 Thermoadesive Attaching Machine A m quina Thermoadesive attaching 4 figura 2 2 serve para a coloca o de adesivo nas palmilhas interiores do cal ado O adesivo aquecido pela m quina atrav s de ar comprimido para que a colagem com a sola seja a mais forte e dur vel poss vel A m quina est tamb m equipada com um pedal que corta o adesivo depois de finalizada a tarefa Universidade do Minho 2010 Este m todo muito utilizado pois facilita o processo de costura explicado em 2 1 1 tornando o muito mais r pido Figura 2 2 M quina de colocar adesivo nas solas Thermoadesive Attaching Machine 2 1 3 Inseam Trimming Machine A Inseam Trimming 5 figura 2 2 uma m quina de corte que serve para aparar o cal ado
65. s s o representadas 664099 por f numero decimal estando estas espa adas de caracteres O car cter c significa 66 499 o inicio da primeira coordenada o a significa o ponto m dio entre as duas coordenadas e o car cter d constitui o final das duas coordenadas Este pequeno protocolo serve para ajudar o robot a identificar qual as coordenadas correctas a receber Posteriormente ser apresentada a forma de como o robot recepciona as coordenadas enviadas ser o tamb m fornecidas explica es detalhadas da trama enviada 4 3 Conclus es O software Labview utilizado neste projecto revelou se uma boa ferramenta devido a apresentar j um conjunto de funcionalidades direccionadas para o processamento de imagem o que facilitou toda a tarefa de implementa o Na comunica o com o robot optou se pela utiliza o do protocolo s rie pela sua simplicidade e facilidade de implementa o A utiliza o da porta s rie neste projecto revelou se eficaz na interac o de sistemas complexos como os utilizados Devido comunica o ser feita em apenas um sentido leitura ou escrita de cada vez obrigou utiliza o de um protocolo de comunica o personalizado entre o computador e o robot 48 Universidade do Minho 2010 49 Universidade do Minho 2010 Cap tulo 5 5 Sistema rob tico Os sistemas rob ticos s o largamente utilizados na ind stria hoje em dia Com a sua utiliza
66. se que as partes 1 5 est o dentro de um ciclo onde feito o teste da vari vel armazenada com a orienta o x do ponto recepcionado Caso essa vari vel esteja vazia significa que o computador j enviou todos os pontos Logo a condi o testada no ciclo atingida e executada a parte 6 do c digo 6 Quando todos os pontos s o recebidos e armazenados o robot notifica o computador para cessar comunica es De seguida o manipulador movido para a posi o inicial entrando num ciclo que percorrer os pontos de contorno a partir do seu ponto inicial 5 4 Conclus es Com a realiza o deste cap tulo foi poss vel concluir que o robot IRB 140 uma boa solu o para o sistema implementado devido sua flexibilidade velocidade e dimens es No que diz respeito programa o do robot pode ser efectuada de duas formas e Programa o On line e Programa o Off line Devido a problemas de comunica o n o foi poss vel passar o c digo do Robotstudio para o robot pois a vers o utilizada era um trial Tornando se invi vel a utiliza o do modo off line toda a programa o realizada foi On line sendo utilizada a Flexpendant para o efeito 60 Universidade do Minho 2010 Foi tamb m necess ria a implementa o de um algoritmo e consequente c digo para a recep o dos pontos dominantes por parte do robot 61 Universidade do Minho 2010 62 Universidade do Minho 2010 Cap
67. ssas m quinas A vis o por computador tem um papel relevante na ind stria do cal ado pois possibilita ao consumidor um produto com muito mais qualidade visto que utilizada na maior parte dos casos em controlo de qualidade 13 Universidade do Minho 2010 Universidade do Minho 2010 Cap tulo 3 3 Sistema de vis o por computador O processamento de imagem consiste na caracteriza o e interpreta o da informa o contida em imagens obtidas no mundo real 10 Devido aos grandes avan os industriais cada vez mais este tipo de inova o tornou se convenientemente alvo de muitos estudos Atrav s de investiga es foi poss vel ter uma melhor percep o no uso essencial destes sistemas nas diferentes reas industriais Neste cap tulo s o inicialmente apresentadas algumas das t cnicas de ilumina o mais usuais em processamento de imagem De seguida s o explicados algumas das t cnicas de vis o por computador utilizadas nesta disserta o os seus algoritmos e alguns resultados obtidos 3 1 Ilumina o Zz A ilumina o dos objectos um factor muito importante na vis o por computador Uma m ilumina o faz com que a aquisi o da imagem seja feita de forma defeituosa o que leva a uma dif cil interpreta o da mesma e impossibilita a realiza o e aplica o correcta de alguns algoritmos de processamento de imagem No entanto existem algumas t cnicas de ilumina o que podem supor
68. stry faces multiple challenges In the first place consumers require more comfortable and better designed products in second place competition is getting stronger as each day goes by The traditional shoemaking industry presents good levels of performance nevertheless it needs to increase its automation levels in order to become more competitive The main objective of this dissertation is to optimize one of the most used processes in shoemaking industry the cleaning of the shoe soles halogenation This process is always present in the shoemaking industry but it is performed manually or by a very simple semi automatic system The halogenation process is made before the glue application in the soles The material used in this process is toxic and highly harmful to health Keywords Robotics image processing Vii viii ndice E Apis see irao a a Sd go eae OR ra E DO A E 1 ANG UWCAG 0 5s5 lasncenyselelone cad SUDO nase bean bers telediay ene tered eat eae Una ada 1 1 1 Motiva o do trabalho sue ssruia Oe GURI RAE ada ds 3 1 2 Objectivos do trabalho isa es esssassss assi ent cu domain datada cana Venda atu tar atas senda ai nina 4 1 3 Organiza o da disserta o usas EA Rd a RT ele estas exec gee ee 4 ALO La tay San Hh ates ead RS AD ASS e SiS 7 2 Estado da ane iio FS ee Bih as Sabe da fofas nn Tata ditos Cali da en a poda RD da a da 7 2 1 Processos de fabrico de cal ado cassia damusa mea jio ousa sig aalra apa gs T
69. t Bicker Paul Taylor Automatic surface roughing with 3D machine vision and cooperative robot control Robotics and Autonomous Systems Volume 55 Issue 7 July 2007 Pages 552 560 Year of Publication 2007 ISSN 0921 8890 Luiz Sugimoto Jornal da Unicamp Sistema detecta mudan as de cen rio em plataformas de ve culos espaciais Campinas 15 a 31 de Dezembro de 2008 ANO XXII N 419 Disponivel em http www unicamp br unicamp unicamp hoje ju dezembro2008 ju419 _pag05 ph p Consultado a 22 de Fevereiro de 2010 GALO Mauricio TOMMASELLI A M G HASEGAWA J K Avalia o geom trica de c maras de v deo para uso em fotogrametria digital In XIX Congresso Brasileiro de Cartografia Recife PE 1999 Universidade do Minho 2010 12 Daniel Carneiro da Silva Rectifica o de imagens digitais de fachadas com pr correc o das distor es das lentes Bol Ci nc Geod sec Comunica es Curitiba v 12 nol p 123 138 jan jun 2006 13 Adobe Photoshop CS4 Distor o de lente Dispon vel em http help adobe com pt BR Photoshop 11 0 WS04BE5944 BF2A 41c9 84D8 3D447FF965CEa html Consultado em 18 de Maio de 2010 14 The Mathworks Image Processing Toolbox Agosto de 2004 15 Rafael C Gonzalez Richard E Woods Steven L Eddins Digital Image Processing Using Matlab 2004 16 Martin A Fischler Oscar Firschein Readings in Computer Vision Issues P
70. tar a execu o do projecto em quest o Entre as mais importantes est o a ilumina o frontal e retro ilumina o figura 3 1 a e figura 3 1 b respectivamente 15 Universidade do Minho 2010 Figura 3 1 T cnicas de ilumina o a Ilumina o frontal b Retro Ilumina o A t cnica de ilumina o frontal tem como objectivo iluminar a superf cie do objecto real ando todas as suas caracter sticas como a sua forma e dimens es As fontes luminosas est o localizadas em cima do objecto e direccionadas para a sua superf cie Figura 3 1 a A t cnica de retro ilumina o tem como objectivo real ar os contornos dos objectos A fonte luminosa neste caso encontra se por tr s do objecto um dos exemplos desta t cnica s o as mesas de luz ou mesas iluminadas muito utilizadas na medicina para visualiza o de radiografias Os objectos s o colocados nestas mesas estando uma c mara por cima deste e apontando para esta figura 3 1 b A primeira vista a t cnica de retro ilumina o parece a mais adequada para este projecto No entanto uma das preocupa es desta disserta o a utiliza o de solu es economicamente vi veis e como a ilumina o frontal revelou se eficaz optou se pela utiliza o da mesma Pode se constatar atrav s das figuras 3 2 e 3 3 que sem a utiliza o deste tipo de equipamento seria imposs vel realizar com sucesso este projecto 16 ho 2010
71. tentes pois possibilitaram uma melhor visualiza o da imagem filtros redu o dos dados a serem processados detec o de contornos e transforma o dos pontos dominantes em 69 Universidade do Minho 2010 coordenadas do mundo real Apesar de existirem alguns algoritmos para a marca o dos pontos dominantes como em 3 3 6 1 e 3 3 6 2 decidiu se a utiliza o de um m todo diferente dos anteriormente mencionados O robot IRB140 revelou se uma boa op o para a execu o desta tarefa Devido s suas dimens es e velocidade de execu o tornam este robot ideal para a fazer parte integrante do processo produtivo de uma empresa 2 Um dos maiores desafios da realiza o desta disserta o sem d vida a possibilidade de contribuir para a sa de e o bem estar dos trabalhadores fabris O uso indevido ou nulo de mascaras e luvas protectoras na utiliza o de materiais t xicos na ind stria ainda grande hoje em dia Uma das principais conclus es que se pode real ar o facto de a utiliza o de bra os rob ticos poderem substituir os trabalhadores nestas tarefas industriais Finalmente pode se afirmar que todos os objectivos propostos em 1 2 foram cumpridos sem excep o 6 2 1 Trabalho futuro Como trabalho futuro seria muito interessante possibilitar ao utilizador deste sistema uma forma de consulta de hist ricos de execu o da tarefa Ou seja criar se uma base de dados com a quantidade de sol
72. testes de resist ncia ao cal ado 7 Figura 2 5 Bra o rob tico a executar tarefa numa sola de sapato 7 Na figura 2 5 ao contr rio da 2 4 o robot funciona como um executor da tarefa Como se pode verificar o robot est devidamente isolado n o impondo qualquer tipo de perigo para o resto dos oper rios da empresa Neste caso o robot efectua um processo de coloca o de cola na sola de sapato 7 11 Universidade do Minho 2010 Figura 2 6 Simulador utilizado pela Lirel 7 Antes de colocar o robot a executar tarefas normal a utiliza o de simuladores n o s para fazer estudos em termos da viabiliza o do sistema a implementar Figura 2 6 mas tamb m para serem efectuados testes de implementa o atrav s da sua programa o off line 2 3 Vis o por computador no fabrico de cal ado O controlo de qualidade na produ o de qualquer tipo de produto fulcral para o crescimento de qualquer empresa Visto isto as constantes inspec es e testes aplicados aos produtos prestam uma enorme contribui o para o seu desenvolvimento Uma das principais aplica es da vis o por computador no fabrico de cal ado a inspec o Atrav s da vis o por computador poss vel encontrar falhas imposs veis de detectar ao olho humano nos produtos fabricados tais como imperfei es suficientemente pequenas no seu revestimento No fabrico de cal ado a vis o por computador tamb m utilizada na d
73. timo cap tulo s o apresentados os resultados dos interfaces realizados em LabView processamento de imagem e realiza o da tarefa de halogena o Neste cap tulo s o tamb m discutidas as conclus es finais e perspectivas futuras da disserta o Universidade do Minho 2010 Universidade do Minho 2010 Cap tulo 2 2 Estado da arte Ao longo dos tempos o cal ado fez parte do dia a dia do homem Primeiramente foi utilizado como protector e aquecedor mas actualmente usa se essencialmente como adorno e acess rio de moda Cada vez mais a m quina substitui o homem na ind stria e este mercado n o excep o apesar de trazer consequ ncias sociais a m quina consegue fazer um trabalho mais r pido eficiente e barato que o homem Assim a automatiza o de processos no fabrico de cal ado significa a evolu o de qualquer entidade que os aplique Ao longo deste cap tulo ser o apresentados alguns processos de fabrico de cal ado assim como a utiliza o da vis o por computador e da rob tica na produ o de cal ado 2 1 Processos de fabrico de cal ado Actualmente o fabrico de cal ado est muito desenvolvido comparativamente com o s culo XIX e in cios do s culo XX devido introdu o de novas m quinas revolucionou se a produ o e a qualidade do cal ado produzido A produ o de cal ado realizada atrav s da execu o de algumas etapas de prepara o dos materiais utilizados Alguma
74. to m dio entre as duas coordenadas e o car cter d constitui o final das duas coordenadas Figura 5 8 Figura 5 8 Trama a enviar para cada ponto O fluxograma seguinte exemplifica o modo como o robot recepciona as tramas enviadas pelo computador Figura 5 9 56 Universidade do Minho 2010 Informar PC que esta Modificar PC para pronto para receber terminar o envio Informar PC que j recebeu ponto Devolve o n mero da posi o do car cter r Divide a string at car cter a Devolve o n mero da posi o do caracter dr Divide a string ate Seter d Guarda coordenada x em vector Guarda coordenada y em vector Figura 5 9 Funcionamento do software do robot O robot inicialmente informa o PC que est pronto para receber um ponto Ao 66 499 ser recebido o software deve procurar o car cter c pois s a a string recebida correctamente Ap s a sua a recep o deve ser procurado o car cter a pois este serve como linha divis ria entre a primeira e segunda coordenada Ao ser encontrado a string partida em duas tendo a primeira in cio no car cter c at ao car cter a excluindo ambos obtendo a coordenada x A segunda inicia se no car cter a e termina no d excluindo novamente ambos os caracteres obtendo a coordenada y Por ltimo basta 57 Universidade do Minho 2010 transformar ambas as coordenadas em n
75. traduzir da seguinte forma Sendo uma imagem f x y convertida numa imagem bin ria g x y obt m se a seguinte fun o 23 Universidade do Minho 2010 Ose f x y lt T 1 se f x y gt T aa g x y f Atrav s desta fun o conclui se que qualquer pixel que estiver abaixo do n vel de thresholding T considerado n vel l gico 0 caso esteja acima considera se n vel l gico 1 Figura 3 12 Figura 3 12 Imagem bin ria 3 3 3 Filtragem z A aplica o de filtros em processamento de imagem muito usual Com a utiliza o de filtros poss vel por exemplo a redu o de ru do na imagem a detec o de contornos a extrac o de zonas de interesse entre outros Um filtro n o mais do que uma matriz bidimensional denominada de m scara geralmente 3x3 ou 5x5 que percorre toda a matriz da imagem e opera sobre os pix is da mesma A estes filtros s o dados o nome de espaciais 15 O filtro utilizado nesta etapa um passa baixo com uma mascara 3x3 e serve para suavizar os contornos e real ar os detalhes da imagem adquirida Como foi dito anteriormente o filtro ir operar sobre os pix is da matriz da imagem percorrendo e substituindo cada um deles pela m scara utilizada Os mecanismos deste tipo de filtro consistem no movimento do ponto central da m scara por todos os pix is da imagem A resposta da m scara a cada ponto da 24 Universidade do Minho 2010 imagem ir ser
76. triz 42 Figura 4 7 Tipo de opera o e n mero de itera es 42 Figura 4 8 Filtro de detec o de contornos erre 42 Figura 4 9 Imagem de c digo da obten o de pontos dominantes a Obten o de todos os pontos de contorno em array b Disponibiliza o do valor da curvatura c Soma da curvatura com valor anterior d Teste ao valor acumulado e Marca o CO oO aKo PEP Ee DEN RR RUE DRI REDE RR EE RR DUB RR ND RR 43 Figura 4 10 C digo da transforma o dos pontos para o mundo real 44 Figura 4 11 Configura o da porta s rie serra 44 Figura 4 12 C digo da configura o da porta s rie a Bloco de abertura da porta Figura 4 13 Fluxograma do protocolo de comunica o 46 Figura 4 14 C digo do protocolo de envio dos pontos dominantes a Bloco de leitura b Bloco de escrita c Bloco de leitura 0 0 0 eeeeeeeecceceeeecesseeeeeeeees 47 Figura 4 15 a Bloco de emparelhamento que permite formatar as duas coordenadas em string b Coordenadas enviadas com caracteres de controlo 47 Figura 5 1 Imagem do interface Homem Robot 51 Figura 5 2 Software RobotStudio On line erre 52 Figura 5 3 Lasta d instru es csssentessismiaesiseiafiiptasomiasesindaipasanaaanead asi rake ESES 52 Figura 5 4 Software RobotStudio 5 12 03 ee
77. trpart 19 Functions StrTo Val StrToVal Converts a string to a value StrToVal String To Value is used to convert a string to a value of any data type Example VAR bool ok VAR num nval ok StrToVal 3 85 nval The variable ok is given the value TRUE and nval is given the value 3 85 Return value Data type bool TRUE if the requested conversion succeeded FALSE otherwise Arguments StrToVal Str Val Figura 7 10 Fun o strtoval 19 80 Universidade do Minho 2010 Instructions MoveL MoveL Moves the robot linearly MoveL is used to move the tool centre point TCP linearly to a given destination When the TCP is to remain stationary this instruction can also be used to reorientate the tool Example Movel pl v1000 z30 tool2 The TCP of the tool tool2 is moved linearly to the position p with speed data v 000 and zone data 230 Movel v1000 T 5 fine grip3 The TCP of the tool grip3 is moved linearly to a fine point stored in the instruction marked with an The complete movement takes 5 seconds Arguments MoveL Conc ToPoint Speed V NT Zone 1Z Tool WObj Corr Figura 7 11 Fun o movel 19 Functions Offs Offs Displaces a robot position Offs is used to add an offset to a robot position Examples MoveL Offs p2 0 0 10 v1000 z50 tooll The robot is moved to a point mm from the position p2 in the z direction pl

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