Descripción técnica Cabezal estereoscopico SP

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Cabezal Estereoscópico
.
Documento: DT20100913
Fecha: 13/09/2010
.
RIBINERF S.L. B-17168428 C/ Barraquetes, 20, 1ª 17244 Cassà de la Selva +34 972 011 950
Fax +34 972 011 957 E.mail: [email protected]
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1.- Elementos y configuraciones..
Robot 1
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2.- Descripción técnica del sistema.
2.1.- Funcionamiento del cabezal 3D.
El cabezal estereoscópico viene calibrado de fábrica y efectúa mediciones en 3D dentro
de un volumen de:
Cabezal 1:
Ancho: 80mm
X
Alto: 75mm
Profundidad: 50mm
Cabezal 2:
Ancho: 120mm
Z
Alto: 100mm
Profundidad: 90mm
Y
Repetitividad de medición:
X,Y: +/-0,02mm
Z: +/- 0,04mm
2.1.1.- Funciones del cabezal:
El cabezal dispone de dos tipos de luz:
a) Luz frontal:
Con este tipo de luz, el sistema puede
efectuar mediciones como si fuera un sistema 2D,
pero obteniendo resultados en 3D.
•
Diámetro, ovalidad de taladro. Sin
que influencie el error de posicionado en profundidad.
•
Ancho,altura de un objeto (corte, ventana, etc=)
•
Posición de: Centro de taladro, esquina, cuadrado, borde,etc= respecto al
origen de coordenadas del volumen de medición.
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•
Puede calibrarse el volumen de medición para que las posiciones sea respecto
al TCP del robot. (reposicionado del origen de cooordenadas)
b) Generador de líneas láser:
Fig. 1
El cabezal puede incluir 1 o 2
generadores de 11 lineas láser. Cada
generador crea 11 lineas láser paralelas
(fig1). Cuando lleva dos generadores
uno genera líneas a 90º de las otras, de
forma
que
puede
activarse
cada
generador independientemente o los
dos al mismo tiempo, generando un
mallado.
Las líneas láser sirven de referencia para ver el vector en 3D que es contenido en un
plano, de forma que si las líneas láser cortan más de un plano, podemos determinar el vector
3D de cada plano y así poder encontrar intersecciones de plano, que nos sirven como
referencia de posición de dichos planos.
Vector
3D
contenido
en
el
plano por el cual
Cámara Derecha
pasa la línea láser.
Tenemos
su
posición respecto al
origen del volumen
de medición.
Vemos líneas láser
pasan
por
varios
planos.
Cámara izquierda
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2.1.2.- Metodología.
En primer lugar, es importante resaltar que el objetivo del sistema, es comprobar que
los tamaños y posiciones de las partes a medir, están dimensionalmente correctas, pero sin
obtener las dimensiones directamente.
A nivel general, el sistema trabaja como si tuviera un cabezal —3D posicionado encima
de cada punto, y todos los cabezales fijados a una estructura común y que dicha estructura
sigue el posicionado de la pieza (los referenciales o RPS), de forma que moviendo la
estructura a la posición de la pieza, solucionamos los errores de posicionado, y la medición
relativa de la posición de cada objeto o taladro respecto a la estructura, nos permite
comprobar que la pieza esté bien o mal, sin medir directamente puntos que estén separados y
que se midan por cabezales distintos. Al tener las posiciones de los cabezales fijas entre ellas,
es posible medir distancias entre cabezales, sumando las medidas de posición dada por cada
cabezal + la distancia entre dichos cabezales.
Para evitar instalar “N” cabezales fijos, se instala un único cabezal embarcado en un
robot, este posicionará en “N” posiciones el cabezal por encima de la pieza, trabajando de la
forma indicada anteriormente, pero habiendo de tener en cuenta, que hay que sumar el error
de “Repetibilidad” del robot, pues en este caso la distancia entre posiciones de cabezal no es
con error “0”, ya que el robot tienen una repetibilidad de medición.
a) Reposicionado de la pieza.
En primer lugar, para evitar que tengamos que posicionar de forma perfecta la pieza, el
robot posiciona el cabezal en 3 RPS de la pieza (esquinas, centros de taladros, etc= en
general objetos marcados), obteniendo estos 3 puntos en X,Y,Z, el robot puede modificar el
marco de trabajo (WorkObject) en función de estos puntos, de forma que las posiciones de
medición son modificadas siguiendo la nueva posición de la pieza.
b) Medición de objetos:
Al posicionar el robot encima de un punto, en primer lugar se precisa un tiempo de
estabilización para evitar que la cámara no oscile. A continuación el robot envía una señal al
equipo de visión y este tomará las dos imágenes. Con dichas imágenes el sistema puede
efectuar una medición de diámetro, distancia entre bordes, etc= El error de medición será
únicamente el que se ha indicado para el cabezal.
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c) Posición relativa dentro del mismo volumen del cabezal.
El sistema permite medir la posición de objetos relativos al centro de coordenadas del
volumen de medición (centro de taladros, esquinas, etc=), únicamente con el error del
cabezal.
Si deseamos obtener la
posición de un objeto, relativa
a otro que está dentro del
volumen
de
medición,
en
primer lugar el sistema obtiene
la posición de cada objeto (P1,
P2) respecto al centro de
coordenadas
continuación
P0,
y
a
determina
la
posición de uno respecto al
otro P1-P2. En este segundo
método, como la medición de cada objeto tienen el error del cabezal, la posición relativa de
uno respecto al otro tiene dicho error x2.
d) Posición respecto a elementos separados en diferentes puntos de parada.
Podemos obtener la distancia entre dos puntos separados, que queden fuera del
volumen de medición. El cabezal se posiciona sobre el primer punto, obteniendo su posición
P1, seguidamente el robot posiciona el cabezal en el segundo punto y determina la posición
de P2. Como tanto P1 como P2 su posición es respecto al TCP del robot, y el robot sabe la
distancia que se ha desplazado entre los dos puntos de parada D1, podemos calcular la
distancia entre P1 i P2 = P1+D1+P2. Pero en este caso, el error sería: ErrorVisión x2 +
Error Precision del robot.
Para evitar trabajar con el error de Precisión del robot, que es mucho mayor que el
error de Repetibilidad, y queremos ver la posición de un taladro que está bien. Se procede
de la siguiente forma, utilizando un ejemplo:
1) Se coloca una pieza en que conocemos el error que tiene la posición del centro
del taladro, respecto a plano. Ej: X +0,5mm Y=0mm Z=-0,2mm, y queremos
tolerancias de +/-1mm
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2) El robot posiciona sobre los 3 RPS y reposiciona la posición del punto de
medición del taladro.
3) El robot posiciona sobre el taladro.
4) Mide la posición relativa al volumen de visión.
5) Se le aplica a esta posición X,Y,Z las tolerancias, teniendo en cuenta que dicha
pieza ya tienen un error indicado:
o
tolerancias que aplicaremos:
X= +0,5 / -1,5mm
Y= +1mm / -1mm
Z= +1,2mm / -0,8mm
Con este sistema conseguimos que sólo nos afecte la REPETIBILIDAD del robot que
es mucho menor que la PRECISION.
e) Mediciones directas sin patrón calibrado:
De todas formas, el sistema permite medir directamente la distancia entre dos objetos
que queden fuera del rango del cabezal. En primer lugar la visión mide la posición entre el P1
y la posición del robot (llamemos d1). Seguidamente el robot desplaza al cabezal una
distancia D, y este toma la posición del P2 respecto al robot (llamemos d2), la distancia entre
P1 i P2 será: d1 + D - d2. Cabe tener en cuenta, que el error de medición será: Error de
visión de d1 (0,1mm) + Error de PRECISION del robot en el desplazamiento D + Error de
visión en d2 (0,1mm).
D
P1
d1
P2
d2
Ventana de
visión
Robot
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Autoverificación:
Para comprobar que el conjunto visión+robot funciona correctamente, se suministra una
pieza pegada en la bancada del robot, y que el robot periódicamente posicionará el cabezal
delante de el y ejecutará un programa especial que verificará el diámetro y la posición del
taladro, si dichas mediciones están dentro de unas tolerancias, el equipo de visión devolverá
un OK al robot, en caso contrario, devolverá un NOK y este podrá avisar a mantenimiento de
que hay un fallo en el robot o visión.
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2.2.- Controles a efectuar:
•
Posición X,Y,Z de tres esquinas de la pieza, respecto al TCP del robot, o
referencia que aparezca en la imagen, para que el robot pueda determinar la
posición de la misma y corregir su “workobject” en 3D.
•
Posición X,Y,Z de los centros de taladro, respecto al TCP del robot, para que
este pueda determinar su posición respecto a la pieza. Se ha contado 11
taladros por pieza.
•
Control Diámetro y ovalidad de los taladros.
Cabe indicar, que para que los controles sean correctos, el contorno a medir, debe
estar “sin pelos”, o rebabas, pues taparían el elemento de control y la medición seria
incorrecta. Lo que indica que piezas con “pelos” las daría por NOK aunque dimensionalmente
sean OK.
2.3.- Piezas:
Hay 1 modelos de piezas, cada modelo tiene mano derecha y mano izquierda, lo que
hace un total de 2 modelos distintos a programar. Cada modelo tiene hasta 11 agujeros.
En principio, dejamos a su cargo el resto de modelos, pero si lo desean, podemos
ofertarles la programación de todos los modelos que precisen.
Al inicio se precisará una pieza OK, con los diámetros y posiciones medidas,
conociendo la desviación de cada pieza respecto al punto teórico, de forma que al pasarla por
el equipo, este tomará posición y medición de las mismas, y podremos programar las
tolerancias acorde con la pieza patrón. De forma que si vemos que la posición de un taladro
está desviado -0,5mm. Si las tolerancias son de +/- 1mm, programaremos en el equipo 0,5mm i +1,5mm.
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2.4.- Comunicaciones:
El robot o PLC, indicará el punto a controlar al equipo a través de RS232C, y enviará un
señal digital como orden de inicio. El equipo de visión devolverá al robot la posición X,Y del
punto medido a través de RS232C.
El sistema está preparado para guardar en un archivo los resultados de las mediciones,
así como las imágenes NOK.
La alimentación y comunicaciones hasta el armario de visión queda a su cargo.
Cabe tener en cuenta que el robot debe tener ES libres y comunicación RS232C.
2.5.- Caja de cámara:
Al cabezal puede añadirse un obturador que protege de proyecciones y polvo la mirilla
del cabezal, además de un sistema de soplado de la mirilla. Dicha caja se embarca en el
robot, de forma que este pueda posicionarla sobre todo los puntos que deseemos. Para
conseguir la máxima precisión, el robot deberá pararse en cada punto y estabilizar las
vibraciones.
Ejemplo de obturador con su electroválbula:
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2.6.- Equipo
Los programas de usuario (formatos de piezas) se pueden guardar de varias maneras:
1.- Disco Flash interno.
2.- Tarjeta C.F. externa 256MB, que introducimos en el puerto PCMCIA.
El equipo permite seleccionar el programa que queremos
utilizar, enviando un número binario, a través de entradas digitales, a
través de una década BCD, o vía el puerto Serie del PLC de la
máquina o del robot (según sea la aplicación).
Al mismo tiempo, el programa puede guardar imágenes en su
memoria, para poder conocer el motivo por el que ha rechazado una
pieza, y poder depurar a continuación, sin necesidad de recuperar la
pieza en cuestión. El sistema tiene muchas otras prestaciones (ver
catálogo).
Resultados.
El sistema nos permite mostrar los resultados de muchas maneras, para su aplicación
proponemos las siguientes:
1) En la pantalla del equipo de visión.
En la pantalla, nos permite definir unas ‘páginas’ como si fuesen las diferentes páginas
de un ‘excel’, en cada página podemos definir qué resultados numéricos se desean mostrar.
2)
Envío de datos vía Ethernet / RS232C.
El equipo permite de forma estándar, enviar resultados a través de un puerto ethernet, o
RS232C, de forma que nuestro programa Ribiest, los recibe y los guarda, de forma local, en
una base de datos MDB.
Para más información técnica sobre el equipo de visión, solicítela o acceda a nuestra
web donde encontrará toda la necesaria: www.ribinerf.com .
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2.7.- Módulo estadístico. Opción: OP02.
Se dispone de un módulo, que recoge los datos del equipo de visión y los puede enviar
a un ERP. Además permite generar un informe diario y enviarlo por email.
Cada equipo de visión se comunicará con el módulo estadístico vía Ethernet TCP/IP, de
forma que solo se precisa un módulo estadístico para todas las máquinas. Cada equipo de
visión envía los datos al módulo estadístico y este los guarda en una base de datos,
confeccionando un informe para todas las máquinas.
Información enviada:
•
Máquina.
•
Fecha y hora inicio y final.
•
Número de piezas analizadas.
•
Número de piezas OK.
•
Número de piezas NOK.
•
Numero de fallos NOK por cada taladro. Asi poder determinar problemas de la
máquina.
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2.8.- Exportación a MS-EXCEL.
El sistema puede generar que todos los datos de vuelquen en un archivo de texto que
se puede abrir desde el EXCEL. Dicho archivo se guarda en la memoria CompacFlash, para
poderla insertar en un PC.
También permite enviar los datos a través de RS232C o Ethernet, hacia un ordenador.
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2.9.- Comunicaciones remotas.
La CPU standard, dispone de conexión a una red Ethernet, permitiendo:
•
Programación de nuevos formatos desde la oficina (sin afectar a la producción
de la máquina).
•
Visualización de los trabajos actuales en oficina.
•
Guardar y enviar archivos, imágenes, desde/hasta oficina.
•
Recuperar estadística.
•
Tele-reparación, asistencia, etc= desde Ribinerf.
•
Actualización del sistema operativo del equipo de visión.
Será imprescindible disponer de conexión internet a través de la red Ethernet para
realizar la asistencia remota. Esto permitirá que ustedes dispongan de acceso remoto al
equipo desde su red interna
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