Visión por computador y Robotica Industrial

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Visión por computador y
Robotica Industrial
Robot Vision, A. Pugh (ed), Springer Verlag (007 ROB)
vision en robotica industrial
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Visión artificial
• Extracción de información a partir de
imágenes.
–
–
–
–
Inspección: Clasificación/Reconocimiento.
Reconstrucción de información espacial.
Detección de condiciones especiales.
Seguimiento en el espacio
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Visión por computador en un contexto robótico
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Componentes
• Iluminación: en los sistemas industriales
puede estar sujeta a control estricto.
• Cámara/Sensor:
• Sistema de procesado/Reconocimiento.
• Sistema de control/realimentación
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Estructura del procesado de la
imagen
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Rol de la visión en robótica
industrial
• Añadir seguridad: verificando el estado del
sistema en general.
• Dar mayor flexibilidad:
– permitir la adaptación a condiciones variables
– Aumentar la tolerancia a errores de
posicionamiento.
• Abaratar costos: sustituyendo mano de obra.
• Disminuir riesgos humanos.
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Tipos de aplicaciones
•
•
•
•
Soldadura.
Inspección y manipulación.
Ensamblaje.
Navegación de robots móviles.
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Sistema de
visión
industrial
circa 1980
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Sistemas de soldadura
• La soldadura es un proceso con grandes
variabilidades debido a las incertidumbres en
– la geometría de las piezas
– su posicionamiento
• La visión por computador permite mayor
flexibilidad y seguridad.
• Es un campo de aplicación clásico (+20 años) de
la visión artificial
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Sistema para
soldadura laser
con fibra optica
para dirigir el
laser y para
conducir la
imagen a la
cámara, que
permite el
seguimiento de
costuras.
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Sistema basado en los perfiles observados al proyectar una
linea de luz coherente.
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Epoca actual: Compañia Servorobot
Brazo
robotizado con
antorcha y
sensor protegido.
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Configuración: la camara
está montada en el efector y
las imagenes dan
información que sirve para
determinar la posición
relativa al objeto.
Sistema de posicionamiento como un sistema de lazo abierto
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Lazo realimentado básico con sensores de visión
Efectos de la realimentación visual en el control:
1- Introduce ruido
2- Introduce retrasos, debidos a tiempo de proceso de la imagen
3- Los parámetros de referencia se deben proporcionar en función de la
interpretación de la imagen.
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Los procesos de control y visión son concurrentes con frecuencias de muestreo distintas.
Los parámetros de referencia están definidos en función de las características extraidas
de las imágenes.
La determinación de los parámetros de referencia se hace off-line.
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Sistemas de inspección y montaje
• La visión puede realizar:
– Identificación de piezas
– Determinación de orientaciones y posiciones
– Control de calidad
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Ilustración artistica (circa 1980) de una celula de
fabricacion flexible con componentes de visión artificial
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Un problema de ensamblaje
• Apilar discos de tamaño decreciente
• Los discos están pintados de negro mate,
igual que el fondo: no pueden ser
reconocidos desde vistas cenitales
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Proceso de localización visual
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Problema: deformaciones en las sombras producidas por la
distancia entre la fuente de luz y la cámara.
Solución: iluminación paralela usando lentes de Fresnel a
ambos extremos: desde la fuente de luz y hacia la cámara.
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La localización puede
hacerse combinando dos
cámaras.
La calibración del
sistema implica
establecer la
correspondencia de
posiciones físicas y
coordenadas de la
imagen.
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A- alimentador
B- Estacion de control
C- cinturon
D- fotocelula detectora
E- lampara
F- empujador
G- estación de
inspección
H- lampara
I - creador de sombras
para iluminación
estructurada
J-prisma
K- pick station
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L-robot pick and place
M- gripper
N- Patron para pasar
las piezas en la
posición adecuada
O- turnaround device
P- desecho
Q- trampilla
R-desecho
T- devoluciones
U - componentes
correctos
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Descargador de paletas de ejes de
transmisión
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Universidad de
Rochester
• Visual Servoing
• Añaden todavia mas flexibilidad mediante
procesos de autocalibracion
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Decoracion de chocolates
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Universidad de Tokyo
• Realimentación visual para el control de un
manipulador: una mano
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Unversidad de Munich
• Aplicacion a la detección de obstaculos y
navegación
• Está en su infancia debido:
–
–
–
–
Limitaciones computacionales de los robots
Complejidad
Ruido
Variabilidad en las escenas
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Sistema de seguimiento primitivo
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Sistema de
posicionamiento
controlado
Correspondencia
entre los espacios
de configuración y
de representación
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Experimento de
seguimiento basado en
realimentación visual
Efecto de la velocidad
sobre las medidas de
anchura de los objetos
percibidos
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Uso de haces de luz para
reconocimiento de objetos
Objetos que se confunden en vistas cenitales
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Posición de la cámara y el haz de
iluminación controlada
Configuración del
sistema
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Geometria de la
proyección del haz de
luz sobre la superficie
del objeto.
La elipse BCDEF es la
proyección sobre la
superficie.
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