1.2 Chỉ số dự án

2 Phương án thực hiện dự án

2.1 Chương trình tổng thể

Dự án này nhằm vào các vấn đề kiểm tra tự động về hiệu suất màn hình, phát triển hệ thống kiểm tra tự động hóa màn hình dựa trên tầm nhìn của máy và sơ đồ tổng thể của hệ thống được thể hiện trong Hình 1. Triển khai từ ba khía cạnh của phát triển cánh tay máy và mô-đun điều khiển, mô-đun thị giác máy và phát triển tích hợp hệ thống, nội dung chính của nghiên cứu bao gồm các khía cạnh sau:
(1) Kết hợp với thiết kế của nền tảng phần cứng và hệ thống phần mềm để hoàn thành thiết kế sơ đồ tổng thể của người điều khiển chuyển động tọa độ góc phải; Thông qua công nghệ điều khiển chuyển động đa độ tự do, thiết lập hệ thống điều khiển servo, hoàn thành gỡ lỗi phần mềm và thiết kế giao diện vận hành người-máy, nhận ra thiết kế sáng tạo và gỡ lỗi của các tay máy chuyển động tọa độ góc phải.
(2) Sử dụng công nghệ thu thập và xử lý hình ảnh, thông qua các phương pháp xử lý như đánh dấu máy ảnh, tăng cường hình ảnh, khử nhiễu, và trích xuất cạnh, dựa trên khung phát triển ứng dụng OpenCV và QT, thu thập và truyền thông tin trạng thái hoạt động của màn hình và phát triển mô-đun giám sát trạng thái hoạt động của màn hình dựa trên tầm nhìn của máy.
(3) Sử dụng thiết kế mô-đun chức năng và công nghệ tích hợp để hoàn thành giao tiếp và thiết kế phù hợp chức năng của hệ thống điều khiển chuyển động phối hợp góc phải và thiết bị xử lý hình ảnh, để đạt được kiểm tra tự động về trạng thái hoạt động của màn hình dựa trên tầm nhìn của máy.

Hình 1 Hệ thống kiểm tra tự động hiển thị dựa trên tầm nhìn của máy

2.2 Các chương trình cụ thể

Dự án này tiến hành nghiên cứu các công nghệ chính để kiểm tra tự động hóa màn hình dựa trên tầm nhìn của máy, màn hình được đặt sau hộp nhiệt độ không đổi, cố định bằng kẹp đặc biệt, khi tay máy thay thế tay người để thực hiện hoạt động của màn hình, cần phải sử dụng tầm nhìn của máy để giám sát tình trạng hoạt động của màn hình và phản hồi vòng kín của thông tin, và thiết lập cơ sở dữ liệu thông tin lỗi của màn hình. Chương trình thực hiện cụ thể sẽ được triển khai từ ba khía cạnh: phát triển cánh tay máy và mô-đun điều khiển, mô-đun thị giác máy và phát triển tích hợp hệ thống.

2.2.1 Phát triển mô-đun phát hiện thị giác máy

Tầm nhìn máyChính là dùng máy móc thay thế mắt người để đo lường và phán đoán.Hệ thống thị giác máyLà thông qua các sản phẩm thị giác máy (tức là thiết bị hấp thụ hình ảnh, chia thành hai loại CMOS và CCD) để chuyển đổi mục tiêu hấp thụ thành tín hiệu hình ảnh, truyền đến các mục tiêu chuyên dụngHệ thống xử lý hình ảnhNhận được thông tin hình thái của mục tiêu bị chụp ảnh, chuyển thành tín hiệu số hóa theo sự phân bố điểm ảnh và độ sáng, màu sắc, v. v. Hệ thống hình ảnh thực hiện các thao tác khác nhau trên các tín hiệu này để rút ra đặc điểm của mục tiêu, từ đó căn cứ vào kết quả phân biệt để điều khiển hành động của thiết bị tại hiện trường.
(1) Thu thập tín hiệu hình ảnh tình trạng hoạt động của màn hình
Kiểm tra trực quan máy về tình trạng hoạt động của màn hình. Kiểm tra CCD được áp dụng. Sơ đồ khối nguyên tắc đo được thể hiện trong Hình 3. Sử dụng ống kính để hình ảnh mặt cuối của hình ảnh hiển thị lên CCD (như thể hiện trong Hình 2). CCD và mạch điều khiển của nó sẽ thu thập tín hiệu đầu ra theo thứ tự, sau đó chuyển đổi analog và số, nhận được dữ liệu thông qua xử lý máy tính, thông qua xử lý hình ảnh và nhận dạng, hình ảnh mặt cuối của hình ảnh sau đó phản hồi lại hệ thống điều khiển máy tính, để phân tích tình trạng hoạt động của màn hình hiển thị.




Sơ đồ 3 Sơ đồ phát hiện thị giác máy


Hình 4 Sơ đồ hệ thống đo cảm biến thị giác


(2) Xử lý hình ảnh tình trạng sức khỏe của màn hình
Hình ảnh thu được bằng CCD cần được xử lý và nhận dạng hình ảnh để có được hình ảnh chính xác và rõ ràng về tình trạng hoạt động của màn hình. Đầu tiên, mô hình hình ảnh của mỗi điểm được chuyển đổi thành tín hiệu điện thông qua CCD và mạch điều khiển của nó, sau đó được xử lý theo chương trình, hình ảnh được tăng cường, xử lý màu xám, loại bỏ tiếng ồn, phân chia ngưỡng, trích xuất cạnh hình ảnh và các phương pháp xử lý khác, do đó cải thiện độ chính xác và độ chính xác của phát hiện, cuối cùng hình ảnh thu được sẽ được phân loại và thống kê, thiết lập cơ sở dữ liệu phát hiện lỗi của màn hình. Đánh dấu máy ảnh và xử lý nhị phân hình ảnh được thể hiện trong Hình 5 và 6.



Hình 5 Đánh dấu máy ảnh
Hình 6 Xử lý nhị phân hình ảnh

2.2.2 Phát triển mô-đun điều khiển chuyển động phối hợp góc phải

Sử dụng tay máy thay vì bàn tay con người để kiểm tra tự động của màn hình hiển thị, điều khiển chuyển động tay phải và điều khiển hệ thống servo trực quan là cần thiết cùng một lúc. Người vận hành sẽ gửi hướng dẫn vận hành cho hệ thống điều khiển thông qua giao diện tương tác giữa người và máy. Thẻ điều khiển chuyển động thông qua chế độ mô-men xoắn và chuyển đổi thông tin khối lượng kỹ thuật số thành đầu ra xung. Tay máy điều khiển chuyển động tọa độ góc phải hoàn thành chuyển động và thực hiện các hoạt động tương ứng. Bộ mã hóa và hệ thống phát hiện cảm biến hoàn thành phát hiện vị trí và thời điểm, và thực hiện truyền tín hiệu và trao đổi dữ liệu giữa hệ thống điều khiển và hệ thống phát hiện, hoàn thành thiết kế và phát triển mô-đun hệ thống điều khiển và hệ thống điều khiển, đảm bảo độ chính xác chuyển động và hiệu quả kiểm tra màn hình.

Hình 7 Sơ đồ điều khiển chuyển động của robot cho chuyển động tọa độ góc phải
Người điều khiển chuyển động tọa độ góc phải được thiết kế được phân tích tương phản với người điều khiển liên kết đa trục truyền thống về sơ đồ điều khiển chuyển động, sơ đồ điều khiển được thể hiện trong Hình 7. Mô-đun điều khiển tay điều khiển chuyển động tọa độ góc phải chủ yếu được sử dụng để điều khiển tay điều khiển thay vì tay người để kiểm tra màn hình hiển thị, hệ thống phát hiện hoàn thành phát hiện vị trí và thời điểm và trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống khác nhau.
(1) Điều khiển hệ thống chuyển động
Điều khiển tay máy tiến hành chuyển động ba độ tự do và thay thế tay người tiến hành kiểm tra màn hình hiển thị. Theo vị trí và thông tin mô-men xoắn được phát hiện bởi hệ thống phát hiện, hệ thống điều khiển điều khiển tay máy thực hiện chuyển động theo hướng ba độ tự do trong không gian và thay thế tay người để hoàn thành các hành động như chạm, nhấp và vân vân.

Hình 8 Sơ đồ tích hợp hệ thống truyền động
(2) Kiểm soát hệ thống phát hiện
Hệ thống phát hiện được sử dụng để phát hiện vị trí chuyển động của tay máy, thời điểm. Việc kiểm soát hệ thống phát hiện bao gồm phát hiện vị trí chuyển động của người điều khiển tọa độ góc phải ba độ tự do, phát hiện kích thước thời điểm của màn hình tiếp xúc đầu cuối của bộ truyền động và các thông số chuyển động như tốc độ, khoảng cách và các thông số khác của chuyển động.
(3) Trao đổi dữ liệu
Hệ thống phát hiện bao gồm cảm biến ở cuối bộ truyền động và bộ mã hóa và các thành phần khác, truyền tín hiệu khối lượng tương tự được đo bởi cảm biến đến mô-đun điều khiển, mô-đun điều khiển sẽ truyền tín hiệu phản hồi thông qua một mối quan hệ chuyển đổi nhất định để điều khiển chuyển động của tay máy.
(4) Tương tác người-máy
Điều khiển chuyển động của người điều khiển thông qua giao diện tương tác giữa người và máy, viết phần mềm hệ thống chuyển động tự động, người vận hành chọn menu tương ứng để có được dữ liệu mong muốn hoặc thực hiện các chức năng mong muốn để thực hiện tương tác giữa người và máy. Hệ thống phần mềm này có thể thực hiện điều khiển chuyển động hiển thị đa độ tự do của tay máy, chuyển đổi chế độ vị trí và thời điểm, phản hồi vòng kín vị trí, tín hiệu thời điểm, và lưu trữ thông tin lỗi màn hình và các chức năng khác. Phát triển dữ liệu phần mềm dựa trên hệ điều hành Windows 7, môi trường ngôn ngữ phát triển được chọn C++và cơ sở dữ liệu được chọn cơ sở dữ liệu Oracle. Giao diện tương tác giữa người và máy để điều khiển động cơ được thể hiện trong Hình 8.

Hình 8 Giao diện tương tác người-máy điều khiển động cơ

2.2.3 Tích hợp phát triển hệ thống kiểm tra tự động

Hệ thống kiểm tra tự động hóa màn hình dựa trên tầm nhìn của máy để hoạt động đòi hỏi sự phối hợp và phối hợp của các đơn vị chức năng khác nhau để hoàn thành công việc kiểm tra tự động kiểm tra màn hình. Nghiên cứu làm cho các tàu sân bay tích hợp của các chức năng đơn vị khác nhau của hệ thống kiểm tra tự động, thiết kế cơ thể thực hiện chuyển động hoạt động hiệu quả, nhận ra sự tích hợp tích hợp của các điều khiển như phát hiện tình trạng hoạt động của màn hình hiển thị, thao tác cơ khí thay thế con người điều khiển màn hình hiển thị, đảm bảo sự phối hợp và hoạt động hiệu quả của quy trình kiểm tra tự động. Toàn bộ hệ thống kiểm tra tự động bao gồm ba mô-đun chính: mô-đun thị giác máy, mô-đun điều khiển tự động cánh tay robot, và tích hợp mô-đun phát hiện, sơ đồ tích hợp tổng thể và sơ đồ truyền thông liên mô-đun được thể hiện trong hình 9 và 10.

Hình 9 Sơ đồ tích hợp hệ thống kiểm tra tự động hiển thị dựa trên tầm nhìn của máy
Toàn bộ hệ thống kiểm tra tự động sử dụng bus trường để giao tiếp. Thông qua phần mềm điều khiển dựa trên nền tảng PC và hệ điều hành Windows, xây dựng một hệ thống thời gian thực với chức năng NC trong máy điều khiển công nghiệp, thực hiện chức năng hoạt động logic (TwinCAT PLC), chức năng điều khiển chuyển động (TwinCAT NC), hoạt động dấu phẩy động, và chức năng lưu trữ và xử lý một lượng lớn dữ liệu thông qua các hoạt động logic của PLC và sử dụng phần cứng được cấu hình theo tiêu chuẩn của PC. Chương trình PLC đầu tiên gửi tín hiệu đến trục NC, NC sau khi lập kế hoạch quỹ đạo, hoạt động PID và giao diện IO xử lý đầu ra cho trình điều khiển để đạt được điều khiển động cơ, đồng thời trạng thái của động cơ được phản hồi kịp thời đến chương trình PLC thông qua NC. Trong toàn bộ hệ thống CNC, các mô-đun phần mềm riêng lẻ (như chương trình PLC, NC, ứng dụng Windows, v.v.) hoạt động giống như các thiết bị phần cứng và chúng có thể hoạt động độc lập. Việc trao đổi thông tin giữa các mô-đun phần mềm riêng lẻ được thực hiện thông qua bộ điều khiển chuyển động ADS và cấu trúc tích hợp của toàn bộ giao tiếp mô-đun hệ thống điều khiển được thể hiện trong Hình 10.

Sơ đồ 10 Mô-đun hệ thống kiểm tra tự động