Integração de Sistemas de Visão em Células Robóticas

Abstract

A presente dissertação aborda o controlo de robôs1 industriais baseado em sistemas de visão. O principal objectivo é o desenvolvimento e implantação de um Sistema de Visão que funcione como elemento sensor ao controlo de um robô industrial. O Sistema de Visão detecta características de objectos, nos quais são realizadas operações de manipulação “pickand- place” e reprodução de contornos.

Sobre o tema é apresentado o estado da arte e ainda as ferramentas de Visão por Computador necessárias à sua implantação.

O trabalho desenvolvido é um trabalho que abrange diversas áreas. Algumas das quais se passam a enumerar: distorção de imagem, processamento de imagem, precisão de robôs industriais, geração automática de código para robôs, entre outras. Qualquer uma destas áreas é consideravelmente vasta e como tal têm sido, e podem ser, alvo de estudos e dissertações aprofundadas. Com o intuito de não tornar a presente dissertação demasiado extensa, os diversos assuntos abordados serão tratados de uma forma tão resumida quanto possível incidindo no essencial sobre os aspectos relevantes para o presente trabalho. Também a aplicação desenvolvida é considerada bastante extensa, contendo inúmeras linhas de código, pelo que nesta dissertação os aspectos de programação serão apresentados muito superficialmente, sendo dada principal relevância à abordagem adoptada para solucionar as diversas dificuldades ou objectivos que se pretendiam colmatar. No entanto, será abordado extensivamente a interacção do utilizador com o software desenvolvido.

Serão também apresentados alguns dos resultados obtidos em testes executados durante o desenvolvimento do sistema.

Será por fim apresentado uma análise dos resultados obtidos, bem como de sugestões da aplicabilidade do Sistema de Visão em ambiente industrial e de trabalhos futuros a realizar nesta área.

1 Ao longo do presente texto é usado por diversas vezes a palavra robô. No contexto deste trabalho pretende-se com esta palavra fazer referência a robôs manipuladores, sendo qualquer outro caso devidamente mencionado.

A implantação deste Sistema de Visão em testes realizados, revelou um excelente desempenho quando os objectos se encontram no centro da imagem. No entanto, quando estes se afastam do centro da imagem e possuem altura considerável (não podendo ser considerados como objectos bidimensionais) os resultados pioram ligeiramente todavia não colocam em causa a realização das operações.

Palavras-chave: Visão por Computador, Representação de Contornos, Manipulação de Objectos, Robôs Manipuladores, Robótica Industrial.

ABSTRACT

This thesis addresses the control of industrial robots2 based on Vision Systems. The main objective is the development and deployment of a system that works as a Vision sensing element to the control of an industrial robot. The Vision System detects features of objects, in which operations are conducted (manipulation "pick-and-place" and reproduction of contours). The current state of the art and some Computer-Vision tools necessary for the deployment of the system are presented. Several areas are covered, including image distortion, image processing, accuracy of industrial robots, generation automatic code for robots, among others. Any of these areas are considerably larger, so that have been subject of depth studies and dissertations.

In order to not make this essay too long, the various issues raised will be treated in a way as short as possible, addressing relevant information about the developed work. The developed application is considered quite large, containing many lines of code, so the programming aspects will be presented very superficially, given relevance to the approach used to solve the problems and reach the targets. However, the interaction between the user and the developed software will be extensively discussed.

To attest the viability of the developed robotic cell, several tests are made. Finally, the results obtained in tests are analyzed, possible industrial applications analyzed, and future discussed.

The implemented system presented good results, even in the presence of non-controlled sources of light and shadows. Nevertheless, the method to calibrate the camera should be improved.

Keywords: Computer Vision, Reproduction of Contours, Pick-and-place, Manipulators Robots, Industrial Robotic.

2 The word robot is many times referred in the thesis. In the context of this work, this word refers to robotic manipulators. Any other case will be duly mentioned.