0
0

دانلود مقاله طراحی و پياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب

197 بازدید

با ساخت وسايل الکترو مغنا طيسي نظير انواع الکتروموتورها، بوبين ها ،رله ها وغيره ، انسان قادر شد با بهره گيري از الکترونيک ، کنترل ابزارهاي مکانيکي را در دست گيرد و سر انجام با پيدايش ميکرو پروسسورها و با توجه به توانايي آنها در پردازش اطلاعات و اعمال کنترلي و همچنين قابليت مهم برنامه… پیشنهاد می کنیم ادامه این مطلب مفید و ارزشمند را در مقاله طراحی و پياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب دنبال نمایید. این فایل شامل 130 صفحه و در قالب word ارائه شده است.

مقاله طراحی وپياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب

مشخصات فایل طراحی و پياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب

عنوان: طراحی و پياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب
فرمت فایل : word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 130
حجم فایل : 2,18 مگابایت

بخشی از  مقاله طراحی و پياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب را در ادامه مشاهده خواهید نمود.

 

 

فصل اول

آشنايي با ماشين بينايي و تصوير برداري ديجيتالي

 1-1كليات

تكنولوژي ماشين بينايي وتصوير بر داري ديجيتالي شامل فرايند هايي است كه نيازمند بكارگيري علوم مختلف مهندسي نرم افزار كامپيوتر مي باشد اين فرايند را مي توان به  چند دسته اصلي تقسيم نمود :

  • ايجاد تصوير به شكل ديجيتالي
  • بكارگيري تكنيكهاي كامپيوتري جهت پردازش ويا اصلاح داده هاي تصويري
  • بررسي و استفاده از نتايج پردازش شده براي اهدافي چون هدايت ربات يا كنترل نمودن تجهيزات خود كار ، كنترل كيفيت يك فرايند توليدي ، يا فراهم آوردن اطلاعات جهت تجزيه و تحليل آماري در يك سيستم توليدي كامپيوتري (MAC)

ابتدا مي بايست آشنايي كلي ، با هر يك از اجزاء سيستم پيدا كرد و از اثرات هر بخش بر روي بخش ديگر مسطح بود . ماشين بينايي و تصوير بر داري ديجيتالي از موضوعاتي است كه در آينده نزديك تلاش و تحقيق بسياري از متخصصان را بخود اختصاص خواهد بود.

در طي سه دهه گذشته تكنولوژي بينايي يا كامپيوتري بطور پراكنده در صنايع فضايي نظامي و بطور محدود در صنعت بكار برده شده است . جديد بودن تكنولوژي ، نبودن سيستم مقرون به صرفه  در بازار و نبودن متخصصين اين رشته باعث شده است تا اين تكنولوژي بطور گسترده استفاده نشود .

تا مدتي قبل دوربين ها و سنسورهاي استفاده شده معمولا بصورت سفارشي ومخصوص ساخته مي شدند تا بتوانند برا ي منظورخاصي مورد استفاده قرار گيرند همچنين فرايند ساخت مدارهاي مجتمع بسيار بزرگ آنقدر پيشرفت نكرده بود تا سنسورهاي حالت جامد با رزولوشن بالا ساخته شود .

استفاده از سنسورهاي ذكر شده مستلزم اين بود كه نرم افزار ويژه اي براي آن تهيه شود و معمولا اين نرم افزارها نيز نياز به كامپيوتر هايي با توان پردازش بالا داشتند. علاوه بر همه اين مطالب مهندسين مجبور بودند كه آموزشهاي لازم را پس از فراغت از تحصيل فرا گيرند . زيرا درس ماشين بينايي در سطح آموزشهاي متداول مهندسي در دانشگاهها وبه شكل كلاسيك ارائه نمي شد .

تكنولوژي ماشين بينايي در دهه آينده تاثير مهمي بر تمامي كارهاي صنعتي خواهد گذاشت كه دليل آن پيشرفتهاي تكنولوژي اخير در زمينه هاي مرتبط با ماشين بينايي است واين پيشرفتها در حدي است كه استفاده از اين تكنولوژي هم اكنون حياتي مي باشد .

2-1-بينايي واتوماسيون كارخانه

وظايف اساسي كه مي تواند توسط سيستمهاي ماشين بينايي انجام گيرد شامل سه دسته اصلي است.

  • كنترل
  • بازرسي
  • ورود داده

كنترل در ساده ترين شكل آن مرتبط با تعيين موقعيت و ايجاد دستورات مناسب مي باشد تا يك مكانيزم را تحريك نموده ويا عمل خاصي صورت گيرد . هدايت نقاله هاي هدايت شونده خود كار (AGVS) در عمليات انتقال مواد در يك كارخانه هدايت مشعل جوشكاري در امتداد يك شماير يا لبه يا انتخاب يك سطح بخصوص براي انجام عمليات رنگ پاشي توسط ربات ، مثلهايي از بكار گيري ، ماشين بينايي در كنترل مي باشند . كاربردهاي ماشين بينايي در بازرسي مرتبط با تعيين برخي پارامترها مي باشد . ابعاد مكانيكي وهمچنين شكل آن ، كيفيت سطوح ، تعداد سوراخها در يك قطعه ، وجود ياعدم وجود يك ويژگي يا يك قطعه در محل خاصي از جمله پارامترهايي هستند كه توسط ماشين بينايي ممكن است ، بازرسي مي شوند عمل اندازه گيري توسط ماشين بينايي كم و بيش مشابه بكار‌گيري روشهاي سنتي استفاده از قيدها و سنجه هاي مخصوص و مقايسه ابعاد مي باشد . ساير عمليات بازرسي بجز موارد اندازه گيري شامل مواردي چون كنترل وجود بر چسب بر روي محصول بررسي رنگ قطعه ، وجود مواد خارجي در محصولات غذايي نيز با تكنيكهاي خاصي انجام مي گيرد . كار بازرسي ممكن است حتي شامل مشخص نمودن خواص يا ويژگيهايي الكتريكي يك محصول گردد . با مشاهده خروجي اندازه گيرهاي الكتريكي مي توان صحت عملكرد محصولات الكتريكي را بازرسي نمود . هر چند كه در چنين مواردي چنانچه سيستم بينايي كار ديگري بجز مورد ذكر شده انجام ندهد معمولا روش ساده تر و مقرون به صرفه ترين بدين صورت خواهد بود كه كار بازرسي فوق توسط يك ريز پردازنده و ابزارهاي مربوط انجام گيرد .

اطلاعات مربوط به كيفيت محصول ويا مواد وهمچنين تعقيب فرايند توليد را مي توان توسط ماشين بينايي گرفته ودر بانك اطلاعاتي سيستم توليد كامپيوتري جامع بطور خود كار وارد نمود . اين روش ورود اطلاعات بسيار دقيق و قابل اعتماد است كه دليل آن حذف نيروي انساني از چرخه مزبور مي باشد . علاوه بر اين ورود اطلاعات بسيار مقرون به صرفه خواهد بود چرا كه اطلاعات بلافاصله پس از بازرسي وبه عنوان بخشي از آن جمع آوري و منتقل مي شوند .

ميزان پيچيدگي سيستم هاي بينايي متفاوت مي باشد اين سيستم ها ممكن است منحصر به يك سيستم باركدينگ معمولي كه براي مشخص نمودن محصول جهت كنترل موجودي بكار مي رود تشكيل شده باشد يا ممكن است متشكل از يك سيستم بينايي صنعتي كامل براي اهدافي چون كنترل كيفيت محصول باشد .

3-1 سرعت واكنش

زمان مورد نياز براي تصميم گيري توسط ماشين بينايي بستگي به اندازه ماتريس تصوير يا زمان پردازش لازم در كارت تصوير گير و نوع دوربين دارد . دوربيهايي نوع لاچكي كه با استاندارد Rs-170 كار مي كنند تعداد 30 تصوير در ثانيه توليد مي كنند كه اين تصاوير بر روي مونيتورهاي موجود در بازار قابل نمايش هستند . چنانچه از استاندارد Rs-170 استفاده نشود مي توان تعداد تصاوير در ثانيه را پنج تا ده برابر افزايش داد . دوربينهاي حالت جامد مي توانند در زمان بسيار كوتاه معادل ( ميكرو ثانيه تصوير گيري كنند زمان لازم جهت خواندن سيگنال تصوير از سنسور دوربين بستگي به اندازه ماتريس سنسور سرعت پردازش و پهناي باند سيستم دارد. با استفاده از تكنيكهاي پردازش موازي مي توان زمان پردازش را متناسب با تعداد پردازشگرهاي موازي كاهش داد .

زمان واكنش سيستم بينايي انسان در حدود 6% ثانيه يا 16/1 ثانيه مي باشد اين موضوع توسط اين حقيقت تائيد مي شود كه وقتي تصاوير ، با سرعت 30 عدد در ثانيه يك صحنه متحرك را نشان مي دهند چشم انسان قادر به تشخيص انقطاع بين تصاوير نيست .

سيستم هاي ماشين بينايي مورد استفاده در صنعت كه براي كنترل بر چسب روي بطريها بكار مي رود مي توانند با سرعتي معادل 900 بطري در دقيقه يا در صورت يك بطري در 7% ثانيه كار كنند . البته مي توان با گرفتن تصاويري كه بيش از يك بطري را در بر مي گيرد سرعت كنترل را بيش از اين نيز افزايش داد . سرعت چشم انسان براي انجام كار مشابه حداكثر 60 بطري در دقيقه مي باشد كه اين سرعت در اثر خستگي و شرايط نامساعد محيطي كاهش نيز مي يابد .

بطور خلاصه تصوير گيري توسط ماشين بينايي تقريبا 10 برابر سرعت بينايي انسان مي باشد اين نسبت با پيشرفت تكنولوژي در علوم الكترونيك رو به افزايش مي باشد در حاليكه سرعت چشم انسان مقدار مشخصي است سرعت انجام فرايند كامل توسط ماشين بينايي در حدود 15 برابر چشم انسان مي باشد .

4-1 واكنش طيف موج

چشم انسان فقط در مقابل نور قابل رويت كه طيف محدودي است مي تواند اشياء را ببيند . دامن ديد از طول موج بنفش در 390 ميكرون تا طول موج قرمز در 790 ميلي ميكرون مي باشد. واكنش سيستم ماشين بينايي در مقايسه با چشم انسان بسيار وسيع تر بوده و دامنه از پرتو گاما و X در منطقه طول موج كوتاه شروع شده وتا طول موج مادون قرمز در قسمت طول موج هاي طويلي ختم مي شود .

توانايي چشم انسان در تشخيص رنگها و پيچيده بوده ودر هنگام تشخيص رنگ مولفه هاي آن بطور مجزا در نظر گرفته نمي شوند . در عوض ميانگين ، انرژي در طول موجهاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته ورنگ ديده شده يكي از طول موجهاي مابين آنها مي باشد .

ماشين بينايي براي شناسايي رنگها نيازمند سه دسته اطلاعات است كه همان مولفه هاي رنگ يعني طول موجهاي قرمز يا سبز و آبي مي باشد ايجاد رنگ بر روي مانيتور نيز با تحريك هر يك از مولفه ها به مقدار معين بوده بطوريكه نهايتا رنگ مورد نظر ايجاد شود .

ذخيره سازي تصاوير رنگي به حافظه اي معادل سه برابر تصاوير غير رنگي نياز دارد .

همچنين حجم پردازش تصاوير رنگي كه حاوي اجزاء B,G,R مي باشند در مقايسه با تصاوير يك رنگ بيشتر مي باشد .

بطور خلاصه طيف طول موج قابل رويت توسط ماشين بينايي بسياروسيعتر از طيف قابل رويت توسط چشم انسان مي باشد همچنين امكان تلفيق و استفاده از طول موجهاي مختلف يك تصوير توسط ماشين بينايي وجود دارد يكنواختي و دقت ماشين بينايي در مورد تصاوير رنگي بيش از چشم انسان مي باشد .

6-1 سيستم بينايي چيست ؟

1-6-1 كليات سيستم

يك سيستم ماشين بينايي شامل تمام اجزاء لازم بمنظور تهيه ، تعريف ديجيتالي يك تصوير تغيير واصلاح داده ها وارائه نمايش داده هاي تصويري ديجيتالي به دنياي بيرون مي باشد چنين سيستمي چنانچه در يك محيط صنعتي بكار گرفته شود ، ممكن است به دليل اينكه متصل به ساير تجهيزات خط توليد مي باشد بسيار پيچيده بنظر مي رسد ولي اگر چنانچه با توجه به نقش و وظيفه سيستم بينايي اجزاء اصلي تشكيل دهنده آن بيان شوند ، مشخص خواهد شد كه پيچيدگي زيادي در سيستم وجود ندارد اجزاء اصلي سيستم شامل سه قسمت اصلي است :

  • قسمت تصوير برداري
  • پردازش
  • نمايش يا وسايل خروجي اطلاعات

2-6-1 تصوير گيري

تصوير گيري در ماشين بينايي يعني تبديل اطلاعات تصويري يك شئي فيزيكي و خواص ظاهري آن بصورت داده هاي عددي است بگونه اي كه اين تصوير مي تواند از توسط پردازشگر پردازش شود تصوير گيري ممكن است شامل چهار فرايند زير باشد :

  • نور پردازي
  • تشكيل تصوير يا متمركز كردن آن
  • تبديل تصوير به سيگنالهاي الكتريكي
  • قالب بندي كردن سيگنال خروجي تصوير

3-6-1 نور پردازي

نور پردازي يك عامل كليدي وتاثير گذ ار بر روي كيفيت تصوير تشكيل شده است كه به عنوان ورودي ماشين بينايي مورد استفاده قرار مي گيرد ممكن است تا 30 درصد حجم كار و تلاش طراحي اجزاء يك سيستم ماشين بينايي را بخود اختصاص دهد .

بسياري از سيستم هاي ماشين بينايي كه در گذشته در صنعت بكار رفته اند از نور قابل رويت استفاده كرده اند كه علت آن از يك طرف در دسترس بودن آن واز طرف ديگر خود كار نمودن عمل بازرسي كه قبلا توسط كارگر انجام مي شده است مي باشد بازرسي توسط كارگر براساس توانايي چشم ودر محدوده طول موج نور قابل رويت مي باشد چهار نوع لامپ از لامپهايي كه نور قابل رويت توليد مي كنند واغلب در صنعت استفاده شده اند عبارتند از : لامپهاي التهابي فلورسنت بخار جيوه وبخار سديم استفاده از نور غير قابل رويت شبيه اشعه ايكس ماوراء بنفش و مادون قرمز بدليل نياز به انجام بررسي هاي ويژه كه توسط نور قابل رويت انجام پذير نيست ، روبه افزايش است روشهاي نور پردازي جهت كار بردهاي صنعتي ماشين بينايي شامل چهار دسته زير است :

  • نور پردازي از پشت
  • نور پردازي از مقابل
  • نور پردازي داراي ساختار
  • نور پردازي لحظه اي

نور پيرامون محيط كار كه منابعي بجز منبع اصلي نور پردازي سيستم ماشين بينايي بر مجموع ميزان نور تابيده شده برجسم اثر گذاشته وبطور كلي بصورت نويز در داده هاي تصويري ظاهر مي شود .

براي كم كردن تاثير نور پيراموني مي توان از پرده نوري يا ديواره هاي محافظ استفاده نمود تا از ورود آن به لنز دوربين جلوگيري شود .

1-3-6-1 نور پردازي از پشت :

وقتيكه شي مورد بررسي بين دوربين و منبع نور قرار مي گيرد نور پردازي را اصطلاحا نور پردازي از پشت مي گويند در اين روش سايه اي از جسم تشكيل مي شود و مرز جسم كاملا مشخص مي باشد . (شکل 1-1)

مزيت نور پردازي از پشت ايجاد تصاوير با كنتر است بالاو تفكيك آسان مرز جسم مي باشد كنتر است بالاباعث كم شدن پردازش هاي بعدي شده همچنين از حساسيت سيستم به تغييرات نوردهي منبع نور مي كاهد در مورد نور پردازي اجسامي كه مسطح نيستند ممكن است لازم باشد تا با استفاده از عدسي هاي مناسب نور به جسم تابانده شود .

روش نور دهي از پشت براي اعمالي از قبيل تشخيص ترك ، مك و وجود اشياء خارجي در قطعات شفاف ايده آل مي باشد . تشخيص ترك الستخوان در تصاوير اشعه X واندازه گيري ميزان تنش انرژي و حرارتي از يك ساختمان توسط پرتو مادون قرمز از جمله مثالهاي اين روش نور پردازي مي باشند .

اساسا تصوير حاصل از روش نور دهي از پشت تك رنگ است با توجه به اينكه لب هاي تصوير بگونه اي بر روي صفحه سنسور تشكيل تصوير مي دهند كه ممكن است يك پيكسل كامل را پر نكنند .

بنابراين اين پيكسلها داراي مقادير حدود سطحي بين سياه و سفيد مطلق خواهند بود به عنوان مثال مقدار عددي پيكسل كه 50 درصد آن توسط جسم پوشيده شده است در يك سيستم داراي 16 سطح خاكستري معادل عدد 7 خواهد بود و بطور كلي مقدار عددي هر پيكسل كه نشانگر مرزهاي قطعه باشد متناسب با مقدار پوشش آن خواهد بود شي نشان داده شده در صفحه بعد در قسمت مرزها ، فقط بخشي از مساحت پيكسلها را پوششي مي دهد كه مقادير عددي پيكسلها يا همان سطح خاكستري بدست آمده براي پيكسلها در ماتريس تصوير نشان داده شده است شايان ذكر است كه مقدار عددي پيكسلها وهمچنين مقدار كاهش يافته آن نمي تواند هيچگونه اطلاعاتي در خصوص شكل قطعه ارادئه دهد و بايستي اطلاعات مربوط به اينكه چه شكلي در مقابل دوربين قرار گرفته است با مقادي عددي پيكسلها توام گردد.

(شکل2-1)

2-3-6-1نور پردازي از مقابل :

در روش نور پردازي از مقابل نور منعكس شده از سطح جسم به دوربين وارد مي شود . در اين روش دوربين ومنبع نور در يك طرف شئي قرار مي گيرند با استفاده از اين روش مي توان اطلاعاتي درباره سطح جسم يا برجستگي و فرورفتگيهاي آن و همچنين ابعاد جسم بدست آورد .

بسته به زاويه دوربين مي توان از تكنيكهاي اندازه گيري مات ويا نور پردازي Specular استفاده نمود . (شکل 3-1)

3-3-6-1 نور پردازي لحظه اي :

درنور پردازي لحظه اي شي و براي مدت بسيار كوتاه ولي باشدت زياد ( 5 تا 500 ميكروثانيه ) نور دهي مي شود پالس كوتاه نور دهي ممكن است براي ايجاد يك تصوير ساكن از اجسام در حال حركت بكار رود ويا ممكن است براي كاهش اثر نامطلوب نور محيط استفاده شود .

در فرايند هاي توليد معمولا قطعات بر روي نوارنقاله متحرك بوده ويا قطعه طبعا در حال حركت مي باشد .

در اين نور پردازي لازم است تا دوربين و منبع نور براي ايجاد پالس كوتاه نور منكرون شوند .با توجه به اينكه لازم است تا تصوير ساكن از جسم تهيه شود ، لذا مدت پالس حائز اهميت فراوان مي باشد .

4-3-6-1نور پردازي داراي ساختار :

 نور پردازي داراي ساختارعبارت است از نور دادن به شئي با پرتوهاي نوري داراي الگوهاي خاص يا بصورت الگوي مشبك 10 از تلاقي شئي با تصوير پرتوهاي نور داراي ساختار ، يك الگوي منحصر بفرد از شي حاصل مي شود كه اين الگو بستگي به شكل واندازه هاي جسم دارد يك جسم سه بعدي داراي تصويري خواهد بود كه طبعا وقتي در صفحه سنسور قرار مي گيرد داراي دو بعد بيشتر نخواهد بود با استفاده از تكنيك نور پردازي داراي ساختار ونه تنها مي توان فواصل افقي بلكه اندازه هاي عمودي را بر روي قطعه اندازه گيري نمود و شكل سه بعدي قطعه را مشخص كرد مشاهده مي شود كه خط نشان داده شده در شكل از حالت خط مستقيم خارج شده و بصورت منقطع در آمده است كه علت آن وجود برآمدگي بر روي قطعه است اندازه فاصله بين قسمت مقطع وسطي با امتداد اوليه مرتبط ، با ارتفاع برآمدگي مي باشد اطلاعات بيشتر تا شبيه فواصل بين اجزاء قطعه را مي توان با استفاده از گونه هاي مختلف ساختار نور بدست آورد . (شکل 4-1)

7-1مفاهيم اوليه پردازش تصوير

1-7-1 پيكسل

هر تصوير توسط يك ماتريس M ×N از مقاديرپيكسلها ( المانهاي P( I,j) با مقادير اسكالر منفي كه بيانگر شدت نور تابيده شده از جسم بر سطح پيكسل واقع درموقعيت ( x,y) مي باشد تعريف مي شود اين مطلب درشكل پائين نشان داده شده است در اين شكل ارتباط بين المان تصوير و پيكسلهاي ماتريس نشان داده شده است مبدا مختصات استفاده شده براي تصوير ماتريس با يكديگر فرق دارند مبدا مختصات تصوير درگوشه چپ پائين قرار دارد در حاليكه مبدا مختصات پيكسلها در گوشه چپ بالاي ماتريس قرار دارد .(شکل 5-1)

 

فهرست مطالب مقاله طراحی و پياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب, در ادامه قابل مشاهده می باشد.

 

  • پيشگفتار: . 3
  • فصل 1
  • آشنايي با ماشين بينايي و تصوير برداري ديجيتالي  6
  • فصل 2
  • ميكروكنترلر 8051  38
  • فصل 3
  • موتور پله اي و مشخصه هاي اساسي آن . 99
  • فصل 4
  • نمونه عملي از يك ربات مسير ياب ساده

 

 

در صورت تمایل شما می توانید مقاله طراحی و پياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب را به قیمت 25900 تومان از سایت فراپروژه دانلود نمایید. اگر در هر کدام از مراحل خرید یا دانلود با سوال یا ابهامی مواجه شدید می توانید از طریق آدرس contact-us@faraproje.ir و یا ارسال پیامک به شماره: 09382333070 با ما در تماس باشید. با اطمینان از وب سایت فراپروژه خرید کنید، زیرا پشتیبانی سایت همیشه همراه شماست.

آیا این مطلب را می پسندید؟
http://faraproje.ir/?p=9907
اشتراک گذاری:
فراپروژه
مطالب بیشتر
برچسب ها:

نظرات

0 نظر در مورد دانلود مقاله طراحی و پياده سازی نمونه ای کوچک از يک ماشين مسير ياب

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.