RU197310U1

RU197310U1 - Laboratory bench for intelligent monitoring of the geometric parameters of the object under study using machine vision systems

Info

Publication number: RU197310U1
Application number: RU2020101205U
Authority: RU
Inventors: Артем Андреевич Шарапов
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-04-21

Abstract

Лабораторный стенд интеллектуального мониторинга геометрических параметров исследуемого объекта средствами систем машинного зрения относится к области образования, а именно к учебной технике, и предназначен для проведения лекционных занятий, практических, лабораторных, учебно- и научно-исследовательских работ по различным дисциплинам, связанным с технологией машиностроения, электроприводами, автоматизацией, электроавтоматикой, информационно-измерительными системами, числовым программным управлением, гибкими производственными станочными и сборочными системами, робототехникой и мехатроникой, микропроцессорными системами, вычислительной техникой и современными информационными технологиями. Стенд содержит блок управления с персональным компьютером и единой системой управления, видеокамеру (4), взаимосвязанную с блоком управления, выключатель (11), соединенный с блоком управления. При этом, основание (1) выполнено полым в форме прямоугольного треугольника, к катетам которого, перпендикулярно основанию (1), прикреплены ограничительные панели (2) и (3). Внутрь основания (1) помещены прикрепленные к нижней панели основания блок управления, содержащий одноплатный компьютер и единую систему управления, платформу управления энкодерами (8), (9), (10), размещенными на лицевой панели основания (1), элементы питания, которые обеспечивают питание блока управления и платформы управления энкодерами (8), (9), (10). В центре верхней панели основания (1) выполнено отверстие, в которое устанавливается поворотный столик (6), жестко прикрепленный к нижней панели основания (1) и введена вторая видеокамера (5), взаимосвязанная с блоком управления. Обе видеокамеры (4) и (5) закреплены с возможностью перемещения по верхней наружной панели основания (1). Выключатель (11) и регуляторы прикреплены к лицевой панели основания (1). Обеспечивается возможность определения изменения геометрических параметров исследуемого объекта и возможность разработка алгоритмов анализа и контроля геометрических параметров исследуемого объекта, готовых к апробации на реальных объектах. 2 ил.The laboratory bench for the intellectual monitoring of the geometric parameters of the studied object by means of machine vision systems belongs to the field of education, namely to teaching equipment, and is intended for lectures, practical, laboratory, educational and research work in various disciplines related to mechanical engineering technology, electric drives, automation, electroautomatics, information-measuring systems, numerical program control, flexible production with anochnymi and assembly systems, robotics and mechatronics, microprocessor-based systems, computer technology and modern information technology. The stand comprises a control unit with a personal computer and a single control system, a video camera (4) interconnected with the control unit, a switch (11) connected to the control unit. Moreover, the base (1) is made hollow in the form of a right-angled triangle, to the legs of which, perpendicular to the base (1), restrictive panels (2) and (3) are attached. Inside the base (1) are placed a control unit attached to the bottom panel of the base, containing a single-board computer and a single control system, an encoder control platform (8), (9), (10) placed on the front panel of the base (1), batteries that provide power to the control unit and the encoder control platform (8), (9), (10). A hole is made in the center of the upper panel of the base (1), into which a rotary table (6) is mounted, rigidly attached to the lower panel of the base (1) and a second video camera (5) is inserted, interconnected with the control unit. Both cameras (4) and (5) are fixed with the ability to move along the upper outer panel of the base (1). The switch (11) and regulators are attached to the front panel of the base (1). It is possible to determine changes in the geometric parameters of the studied object and the possibility of developing algorithms for analysis and control of the geometric parameters of the studied object, ready for testing on real objects. 2 ill.

Description

Лабораторный стенд интеллектуального мониторинга геометрических параметров исследуемого объекта средствами систем машинного зрения относится к области образования, а именно к учебной технике, и предназначен для проведения лекционных занятий, практических, лабораторных, учебно- и научно-исследовательских работ по различным дисциплинам, связанным с технологией машиностроения, электроприводами, автоматизацией, электроавтоматикой, информационно-измерительными системами, числовым программным управлением, гибкими производственными станочными и сборочными системами, робототехникой и мехатроникой, микропроцессорными системами, вычислительной техникой и современными информационными технологиями. The laboratory bench for the intellectual monitoring of the geometric parameters of the studied object by means of machine vision systems belongs to the field of education, namely to educational technology, and is intended for lectures, practical, laboratory, educational and research work in various disciplines related to mechanical engineering technology, electric drives, automation, electroautomatics, information-measuring systems, numerical program control, flexible production with anochnymi and assembly systems, robotics and mechatronics, microprocessor-based systems, computer technology and modern information technology.

Ближайшим из аналогов - прототипом является роботизированная сборочная линия с компьютерным управлением (патент RU №75769, «Роботизированная сборочная линия с компьютерным управлением», авторы Смирнов Владимир Алексеевич, Петрова Лина Николаевна, Сулацкая Елена Юрьевна, Столяров Владимир Сергеевич, Мазеин Петр Германович, патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет») Прототип состоит из следующих узлов: роботизированная линия, связанная блоком управления с персональным компьютером единой системой управления; два накопителя для сборочных элементов; площадка для сборки деталей. Линия содержит установленную на одном из звеньев робота видеокамеру, закрепленную с возможностью перемещения относительно поверхности основания и взаимосвязанную с блоком управления робота единой системой управления. На площадке для сборки расположены маркеры. Линия содержит дополнительные накопители сборочных элементов соответствующего размера и назначения и склиз для перемещения собранного узла со сборочной площадки транспортера в зону приема. Каждый накопитель снабжен толкателем, а транспортер и толкатели снабжены конечными выключателями, соединенными с блоком управления. The closest analogue to the prototype is a computer-controlled robotic assembly line (patent RU No. 75769, “Computer-controlled robotic assembly line”, authors Smirnov Vladimir Alekseevich, Petrova Lina Nikolaevna, Sulatskaya Elena Yuryevna, Stolyarov Vladimir Sergeevich, Mazein Petr Germanovich, state patent holder educational institution of higher professional education "South Ural State University") The prototype consists of the following nodes: robotic line, connected Single control unit with a single personal computer control system; two drives for assembly elements; platform for the assembly of parts. The line contains a video camera mounted on one of the links of the robot, fixed with the ability to move relative to the surface of the base and interconnected with the robot control unit by a single control system. Markers are located on the assembly site. The line contains additional drives of assembly elements of the appropriate size and purpose and skliz to move the assembled node from the conveyor assembly site to the reception area. Each drive is equipped with a pusher, and the conveyor and pushers are equipped with limit switches connected to the control unit.

Недостатком прототипа является использование одной видеокамеры, что не позволяет получить полную информацию о сборочных элементах со всех сторон, отсутствие функциональных возможностей, позволяющих изменять и управлять ориентацией сборочных элементов в пространстве, невозможность распознавания и выбора сборочных элементов по конфигурации или по другому признаку. Вышесказанное существенно ограничивает применимость роботизированной сборочной линии с компьютерным управлением для выявления деформационных процессов, возникающих из-за изменения геометрических параметров исследуемых объектов, снижает дидактические характеристики учебного стенда, так как не обеспечивает овладение обучающихся навыками разработки алгоритмов машинного зрения и программированием роботизированных устройств.The disadvantage of the prototype is the use of one video camera, which does not allow to obtain complete information about the assembly elements from all sides, the lack of functionality that allows you to change and control the orientation of the assembly elements in space, the inability to recognize and select the assembly elements by configuration or by other criteria. The foregoing significantly limits the applicability of a computer-controlled robotic assembly line for detecting deformation processes that arise due to changes in the geometric parameters of the objects under study, reduces the didactic characteristics of the training stand, as it does not provide students with the skills to develop machine vision algorithms and program robotic devices.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно, расширение функциональных возможностей лабораторного стенда: получение информации об исследуемом объекте с разных сторон; управление ориентацией исследуемого объекта в пространстве; распознавание и классификация отклонения исследуемого объекта от нормы; разработка и программирование новых алгоритмов машинного обучения, решающих задачу определения деформационных процессов и изменения геометрических параметров исследуемого объекта и, следовательно, расширение дидактических возможностей для подготовки специалистов по информационным системам и технологиям, робототехнике. The objective of the utility model is to eliminate these drawbacks, namely, expanding the functionality of the laboratory bench: obtaining information about the studied object from different angles; control the orientation of the investigated object in space; recognition and classification of deviations of the studied object from the norm; development and programming of new machine learning algorithms that solve the problem of determining deformation processes and changing the geometric parameters of the object under study and, therefore, expanding didactic opportunities for training specialists in information systems and technologies, robotics.

Указанная задача достигается тем, что лабораторный стенд интеллектуального мониторинга геометрических параметров исследуемого объекта средствами систем машинного зрения содержит блок управления с персональным компьютером и единой системой управления, видеокамеру, взаимосвязанную с блоком управления, выключатель, соединенный с блоком управления согласно полезной модели основание выполнено полым, в форме прямоугольного треугольника, к катетам которого, перпендикулярно основанию, прикреплены ограничительные панели, причем внутрь основания помещены, прикрепленные к нижней панели основания, вышеупомянутый блок управления, содержащий одноплатный компьютер и единую систему управления, платформу управления энкодерами, размещенными на лицевой панели основания, элементы питания, которые обеспечивают питание блока управления и платформы управления энкодерами, причем в центре верхней панели основания выполнено отверстие, в которое устанавливается поворотный столик, жестко прикрепленный к нижней панели основания и введена вторая видеокамера взаимосвязанная с блоком управления, и обе видеокамеры закреплены с возможностью перемещения по верхней наружной панели основания, вышеупомянутые выключатель и регуляторы прикреплены к лицевой панели основания.This task is achieved in that the laboratory bench for intelligent monitoring of the geometric parameters of the studied object by means of machine vision systems contains a control unit with a personal computer and a single control system, a video camera interconnected with the control unit, the switch connected to the control unit according to the utility model, the base is hollow, in the shape of a rectangular triangle, to the legs of which, perpendicular to the base, bounding panels are attached, and inside about The innovations are placed, attached to the bottom panel of the base, the aforementioned control unit containing a single-board computer and a single control system, a control platform for encoders located on the front panel of the base, batteries that provide power to the control unit and the control platform of the encoders, and in the center of the upper base panel a hole is made into which a turntable is mounted, rigidly attached to the bottom panel of the base and a second video camera interconnected with the unit is inserted board, and both cameras mounted movably on the upper exterior panel of a base, the above switch and controls the base-plate affixed to the face.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид лабораторного стенда интеллектуального мониторинга геометрических параметров исследуемого объекта средствами систем машинного зрения; на фиг.2 - структурная схема расположения компонентов основания лабораторного стенда, гдеThe essence of the utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general view of a laboratory bench for intelligent monitoring of the geometric parameters of an object under study using machine vision systems; figure 2 is a structural diagram of the location of the components of the base of the laboratory bench, where

1 - полое основание,1 - hollow base

2 - левая ограничительная панель,2 - left restriction panel,

3 - правая ограничительная панель,3 - right restriction panel,

4 - левая видеокамера,4 - left video camera,

5 - правая видеокамера,5 - right video camera,

6 - поворотный столик,6 - turntable,

7 - исследуемый объект,7 - the investigated object,

8, 9, 10 - энкодеры,8, 9, 10 - encoders,

11 - выключатель,11 - switch

12 - платформа для управления энкодерами, 12 is a platform for controlling encoders,

13 - элементы питания, 13 - batteries,

14 - одноплатный компьютер.14 - single board computer.

Лабораторный стенд интеллектуального мониторинга геометрических параметров исследуемого объекта средствами систем машинного зрения работает следующим образом: стенд содержит полое основание 1, выполненное в форме прямоугольного треугольника, к катетам которого перпендикулярно верхней панели основания прикреплены ограничительные панели 2, 3. На верхней наружной панели основания закреплены видеокамеры 4, 5, информация с которых поступает на одноплатный компьютер 14. В центре верхней панели основания выполнено отверстие, в которое установлен поворотный столик 6, жестко прикрепленный к нижней панели основания. На поворотный столик устанавливается исследуемый объект 7, представляющий собой модель архитектурного сооружения. Дли того чтобы зафиксировать изменение геометрических свойств исследуемого объекта требуется изменить его положение в пространстве при помощи поворотного столика, на который устанавливается объект. Управление ориентацией в пространстве поворотного столика выполняется при помощи датчиков угла - энкодеров 8, 9, 10, прикрепленных к лицевой панели основания. Внутрь основания помещена платформа для управления энкодерами 12, выполняющая программную обработку сигналов, поступающих от энкодеров. Аналогичным образом, внутрь основания помещен одноплатный компьютер 14, обрабатывающий с видеокамер поступающий поток данных и выводящий информацию о состоянии объекта. Для запуска стенда и включения всех компонентов необходимо выполнить нажатие выключателя 11, который расположен на лицевой панели основания. Также, внутри основания закреплены элементы питания 13, обеспечивающие работу платформы управления энкодерами и одноплатного компьютера. The laboratory bench for the intelligent monitoring of the geometric parameters of the object under study using machine vision systems works as follows: the bench contains a hollow base 1 made in the shape of a rectangular triangle, to the legs of which perpendicular to the upper base panel the restrictive panels 2, 3 are attached. On the upper outer panel of the base, cameras 4 are fixed , 5, the information from which is fed to a single-board computer 14. In the center of the upper panel of the base there is a hole in which detecting the turntable 6, is rigidly attached to the underside of the base plate. The object 7 under study is installed on the turntable, which is a model of the architectural structure. In order to fix the change in the geometric properties of the object under study, it is necessary to change its position in space using the turntable on which the object is mounted. The orientation in the space of the turntable is controlled by angle sensors - encoders 8, 9, 10, attached to the front panel of the base. Inside the base there is a platform for controlling encoders 12, which performs software processing of signals from encoders. Similarly, a single-board computer 14 is placed inside the base, which processes the incoming data stream from the cameras and displays information about the state of the object. To start the stand and turn on all components, you must press the switch 11, which is located on the front panel of the base. Also, batteries 13 are fixed inside the base, which ensure the operation of the encoder control platform and a single-board computer.

Технический результат от использования лабораторного стенда заключается в том, что полученная информация при помощи систем машинного зрения позволяет определить изменения геометрических параметров исследуемого объекта, в результате чего возможна разработка алгоритмов анализа и контроля геометрических параметров исследуемого объекта, готовых к апробации на реальных объектах.The technical result from the use of a laboratory bench is that the information obtained using machine vision systems allows you to determine changes in the geometric parameters of the studied object, as a result of which it is possible to develop algorithms for analysis and control of the geometric parameters of the studied object, ready for testing on real objects.

Предлагаемым лабораторным стендом может быть осуществлено оснащение лекционных, лабораторных и практических работ по робототехнике и программированию.The proposed laboratory stand can be equipped with lectures, laboratory and practical works on robotics and programming.

Claims

A laboratory bench for intelligent monitoring of the geometric parameters of the object under study using machine vision systems, containing a control unit with a personal computer and a single control system, a video camera interconnected with the control unit, a switch connected to the control unit, characterized in that the base is made hollow in the shape of a rectangular triangle, to the legs of which, perpendicular to the base, bounding panels are attached, and inside the base are placed, attached to the lower the base panel, the aforementioned control unit comprising a single-board computer and a single control system, an encoder control platform located on the front panel of the base, power cells that provide power to the control unit and the encoder control platform, and an opening is made in the center of the upper base panel a rotary table is mounted, rigidly attached to the bottom panel of the base, and a second video camera interconnected with the control unit is introduced, and both cameras are fixed With the possibility of moving along the upper outer panel of the base, the aforementioned switch and regulators are attached to the front panel of the base.