1.2 Projektindikatoren

2 Projektumsetzung

2.1 Gesamtprogramm

Dieses Projekt widmet sich dem Problem der automatisierten Prüfung der Displayleistung und entwickelt ein Testsystem für die Automatisierung von Displays, das auf maschineller Sicht basiert, und das Gesamtsystem ist in Abbildung 1 dargestellt. Aus den drei Aspekten der Entwicklung und Steuerung von Roboterarmen, Maschinensichtmodul und Systemintegration umfasst die Forschung folgende Aspekte:
(1) Kombinieren Sie das Design der Hardware-Plattform und des Software-Systems, um das Gesamtprogramm des rechtewinkligen Koordinatenbewegungsroboters abzuschließen; Durch die Bewegungssteuerungstechnologie mit mehreren Freiheitsgraden wurde das Servo-Steuerungssystem aufgebaut, die Software-Inbetriebnahme und das Design der Mensch-Maschine-Bedienschnittstelle abgeschlossen, um das Erstellungsdesign und die Inbetriebnahme des rechtewinkligen Koordinatenbewegungsroboters zu erreichen.
(2) Anwendung von Bilderfassungs- und Verarbeitungstechnik, Verarbeitung durch Kamera-Kalibrierung, Bildverbesserung, Rauschenentfernung und Randextraktion, basierend auf dem OpenCV- und QT-Anwendungsentwicklungsrahmen, Erfassung und Übertragung von Monitor-Betriebszustandsinformationen, Entwicklung von Monitor-Betriebszustandsüberwachungsmodulen basierend auf maschineller Vision.
(3) Verwenden Sie Funktionsmodul-Design und Integrationstechnologie, um die Kommunikation und die funktionale Übereinstimmung des Rechtwinkel-Koordinaten-Roboter-Bewegungssteuerungssystems und Bildverarbeitungsgerätes zu vervollständigen, um die automatisierte Prüfung des Betriebszustands des Bildschirms auf der Grundlage der maschinellen Vision zu erreichen.

Abbildung 1 Testsystem für Display-Automatisierung auf Maschinensicht

2.2 Konkrete Umsetzungsprogramme

Dieses Projekt führt Forschung über die Schlüsseltechnologie der maschinellen Vision-basierten Anzeigeautomatisierungsprüfung durch, die Anzeige wird nach dem Thermostat platziert, durch spezielle Befestigungen befestigt, wenn die Roboterhand anstelle der menschlichen Hand die Bedienung der Anzeige durchführt, muss die maschinelle Vision zur Überwachung des Betriebszustandes der Anzeige verwendet werden und das geschlossene Feedback der Informationen und die Schaffung einer Fehlerinformationsdatenbank der Anzeige. Die konkreten Implementierungspläne werden aus den drei Aspekten der Entwicklung und Steuerung von Roboterarmen, Maschinensichtmodul und Systemintegration ausgeführt.

2.2.1 Entwicklung von Modulen zur maschinellen Vision

MaschinensichtMaschinen ersetzen menschliche Augen, um zu messen und zu beurteilen.MaschinensichtsystemEs wird durch das Produkt der maschinellen Vision (d. h. Bildaufnahmeeinrichtung, sowohl CMOS als auch CCD) das aufgenommene Ziel in ein Bildsignal umgewandelt und an spezielleBildverarbeitungssystemDie morphologischen Informationen des aufgenommenen Ziels erhalten und basierend auf der Pixelverteilung und den Informationen über Helligkeit, Farbe und andere in ein digitales Signal verwandeln; Das Bildsystem führt verschiedene Berechnungen über diese Signale durch, um die Merkmale des Ziels zu extrahieren und die Gerätebewegungen vor Ort auf der Grundlage der Ermittlungsergebnisse zu steuern.
(1) Bildsignalerfassung des Betriebszustandes des Monitors
Die maschinelle visuelle Prüfung des Betriebszustandes der Anzeige, die Verwendung von CCD-Detektion, die Messprinzipien sind in Abbildung 3 dargestellt. Verwenden Sie das Objektiv, um die Endfläche des Bildschirms auf eine CCD zu bilden (wie in Abbildung 2 gezeigt). Die CCD und ihre Antriebsschaltung werden das erfasste Signal in der Folge ausgeben, dann nach der analogen Konvertierung, erhalten die Daten durch die Computerverarbeitung, durch Bildverarbeitung und Erkennung, Bild Endfläche Bildgebung und dann Rückmeldung an das Computersteuerungssystem, die Grundlage für die Analyse des Betriebszustandes der Anzeige.




Abbildung 3 Prinzipien der maschinellen visuellen Prüfung


Abbildung 4 Diagramm des visuellen Messsystems


(2) Bildverarbeitung des Betriebszustands des Monitors
Das mit CCD erhaltene Bild erfordert eine Bildverarbeitung und -erkennung, um ein genaues und klares Bild des Betriebszustands der Anzeige zu erhalten. Zunächst werden die Bildmodelle der einzelnen Punkte durch CCD und ihre Antriebsschaltung in elektrische Signale umgewandelt, dann nach der Programmverarbeitung, um das Bild zu verbessern, die Graustufenverarbeitung, die Geräuschbeseitigung, die Schwellenteilung, die Bildrandextraktion usw. zu verarbeiten, um die Genauigkeit und Genauigkeit der Erkennung zu verbessern, und schließlich werden die erfassten Bilder klassifiziert und eine Fehlererkennungsdatenbank des Displays erstellt. Die Kamera-Kalibrierung und Bild-Binarierung sind in Abbildungen 5 und 6 dargestellt.



Abbildung 5 Kamera
Abbildung 6 Bildverarbeitung

2.2.2 Entwicklung des Rechtwinkel-Koordinatenbewegungsroboters

Die Verwendung von Robotern anstelle der menschlichen Hand zur automatisierten Prüfung der Anzeige erfordert die Bewegungssteuerung der Roboter und die visuelle Servosystemsteuerung der rechten Winkelkoordinatenbewegung, der Bediener sendet die Bedienungsanweisungen an das Steuersystem über die Mensch-Computer-Interaktion, die Bewegungssteuerkarte verwendet den Drehmomentmodus und verwandelt die digitalen Mengeninformationen in die Impulsausgabe, der Roboter, der die rechten Winkelkoordinatenbewegung steuert, beendet die Bewegung und führt entsprechende Operationen durch. Das Encoder- und Sensorprüfsystem führt die Positions- und Drehmomentprüfung durch und führt die Signalübertragung und den Datenaustausch zwischen dem Steuersystem und dem Inspektionssystem durch, das Design des Steuersystemmodules und des Robotersystems abschließt, um die Bewegungsgenauigkeit und die Effizienz der Anzeigeprüfung zu gewährleisten.

Abbildung 7 Mechanische Bewegungssteuerung für rechtewinklige Koordinatenbewegungen
Der entworfene Roboter mit rechter Winkelkoordinatenbewegung wurde mit dem herkömmlichen mehrachsigen Verbindungsroboter verglichen, um das Bewegungssteuerungsschema wie in Abbildung 7 dargestellt zu vergleichen. Das Roboter-Steuermodul für die rechtewinklige Koordinatenbewegung wird hauptsächlich verwendet, um den Roboter anstelle der menschlichen Hand für die Prüfung der Anzeige zu steuern, das Erkennungssystem für die Positions- und Drehmomentprüfung sowie den Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen zu erledigen.
1) Bewegungssystemsteuerung
Steuern Sie die Roboter für Bewegungen mit drei Freiheitsgraden und testen Sie die Anzeige anstelle der menschlichen Hand. Aufgrund der Positions- und Drehmomentinformationen, die vom Erkennungssystem erkannt werden, steuert das Steuersystem den Roboter durch Bewegungen in Richtung Raum mit drei Freiheitsgraden und führt statt der menschlichen Hand die Berührung, das Klicken und andere Bewegungen des Displays durch.

Abbildung 8 Diagramm der Antriebssystemintegration
(2) Kontrolle des Inspektionssystems
Das Prüfsystem dient zur Prüfung der Bewegungsposition und des Drehmoments des Roboters. Die Kontrolle des Erkennungssystems umfasst die Positionserkennung des Drei-Freiheitsgrad-Rechtwinkel-Koordinatenroboters, die Erfassung der Drehmomentgröße des Kontaktbildschirms am Ende des Aktors sowie Bewegungsparameter wie Geschwindigkeit, Entfernung und andere.
3) Datenaustausch
Das Detektionssystem besteht aus Komponenten wie Sensoren und Encoders am Ende des Ausführungsorgans, die das von dem Sensor gemessene analoge Signal an das Steuermodul übermitteln, das das Steuermodul das Rückkoppelsignal durch eine gewisse Umwandlungsbeziehung zur Bewegungssteuerung des Roboters führt.
4) Mensch-Computer-Interaktion
Über die Mensch-Maschine-Schnittstelle wird die Bewegungssteuerung des Roboters durchgeführt, Software für automatisierte Bewegungssysteme geschrieben und der Bediener wählt das entsprechende Menü aus, um die gewünschten Daten zu erhalten oder die gewünschten Funktionen zu realisieren, um die Mensch-Maschine-Interaktion zu realisieren. Das Softwaresystem ermöglicht die Bewegungssteuerung des Roboters mit mehreren Freiheitsgraden, die Schaltung von Positions- und Drehmomentmodus, die Rückmeldung von Positions- und Drehmomentsignalen und die Speicherung von Fehlerinformationen auf dem Display. Die Softwaredatenentwicklung basiert auf dem Betriebssystem Windows 7, die Entwicklungssprachenumgebung wählt C ++, die Datenbank wählt die Oracle-Datenbank. Die motorgesteuerte Mensch-Computer-Schnittstelle ist in Abbildung 8 dargestellt.

Abbildung 8 Motorsteuerung Mensch-Computer-Schnittstelle

2.2.3 Integrationsentwicklung automatisierter Testsysteme

Die Rolle eines auf maschineller Sicht basierenden Display-Automatisierungssystems erfordert die Koordination aller Funktionseinheiten, um gemeinsam die automatisierte Testaufgabe des Display-Tests abzuschließen. Die Forschung ermöglicht die Integration von Trägern für die Funktionen der einzelnen Einheiten des Automatisierungssystems, die Entwicklung eines effektiv funktionierenden Bewegungsausführungskörpers, die Integration von Kontrollen wie der Erkennung des Betriebszustands der Anzeige und der Steuerung durch die Roboterhand anstelle der menschlichen Bedienung der Anzeige, um einen effizienten Betrieb des automatisierten Testprozesses zu gewährleisten. Das gesamte automatisierte Testsystem besteht aus drei Modulen: Maschinensichtmodul, Steuermodul für die Automatisierung des Roboterarms und die Integration des Prüfmoduls, das Gesamtintegrationsprogramm und das Modulkommunikationsprogramm sind in Abbildungen 9 und 10 dargestellt.

Abbildung 9 Integrationsschema für Testsysteme für Display-Automatisierung auf Maschinensicht
Das gesamte automatisierte Testsystem kommuniziert über einen Feldbus. Mit der Steuerungssoftware, die auf der PC-Plattform und dem Windows-Betriebssystem basiert, wird ein Echtzeitsystem mit NC-Funktionen in der Industriesteuerung aufgebaut, um die Funktionen Logische Berechnung (TwinCAT PLC), Bewegungssteuerung (TwinCAT NC), Schwimmpunktberechnung und Speicherung und Verarbeitung von großen Datenmengen über die SPS zu realisieren und die Hardware zu nutzen, die standardkonfiguriert ist. Das SPS-Programm sendet zuerst das Signal an die NC-Achse, die NC nach der Bahnplanung, der PID-Berechnung und der Verarbeitung der IO-Schnittstelle an den Antrieb ausgegeben wird, um die Steuerung des Motors zu erreichen, während der Zustand des Motors über NC rechtzeitig an das SPS-Programm zurückgegeben wird. Im gesamten CNC-System arbeiten einzelne Softwaremodule (z. B. SPS-Programme, NC, Windows-Anwendungen usw.) ähnlich wie Hardwaregeräte und können unabhängig arbeiten. Der Informationsaustausch zwischen den einzelnen Softwaremodulen erfolgt über den Bewegungsregler ADS und die integrierte Struktur der Kommunikation des gesamten Steuerungssystemmodules ist in Abbildung 10 dargestellt.

Abbildung 10 Modulkommunikationslösung für automatisierte Testsysteme