Osan käsittelyn prosessin visualisointi tietyn ääriviivan mukaan
ALTAMI STUDIO CONTOUR – KÄYTÖN KEHITTÄMINEN LEIKKAUSALUEEN JA ASIAN KÄSITTELYN ÄÄRIVIIVAN OPTOELEKTRONISEN JÄRJESTELMÄN PERUSTAMISEKSI HIOMAKONEILLE
Huomautus
“St. Petersburg Precision Machine-Tool Plant” määräyksellä toteutettiin Altami Studio Contour – erikoisohjelmiston luomisen hankke rakentemaan uuden optisen profiilin hiomakoneen käyttäen nykyaikaista optoelektronista järjestelmää, joka esittää käsittelyprosessin kuvaruudulla.
Edellinen työkappaleen ääriviivan visualisointijärjestelmään kuuluu raskas manuaalinen ääriviivan jäljitettän prosessi tietyllä asteikolla kuultopaperilla. Lisäksi tämä kuultopaperi kiinnitettiin läpinäkyvällä lasisella seulalla, jolle puolestaan samassa mittakaavassa koneen ja työkappaleen työskentelyalueen näkyvä optinen kuva. Ja ottaen huomioon suuren asteikon kuultopaperilla usein oli tarpeen tehdä vain pienin osan ääriviivan piirroksen ja sen käsittelyn jälkeen kuultopaperi korvattiin uutta, jolla on ääriviivan toinen osa.
Uusi järjestelmä visualisoi osan käsittelyprosessin reaaliaikaisessa laajalla kuvaruudulla varmistaen, että DXF / DWG-muodon osan koko ääriviiva asetetaan digitaalikamerasta vastaanotetun työkappaleen videokuvaan. Altami Studio Contour -ohjelmisto on suunniteltu toimimaan optisen 3951В-ВТ – profilointilaitessa laitte -ohjelmistokompleksissa.
SISÄLLYSLUETTELO
Hankkeen tarkoitus
Tehtävän tarkennukset
Altami Studio Contour – ohjelmistotoimintojen vaatimukset
Hankkeiden täytäntöönpano
Hankkeiden täytäntöönpanon erikoisuudet
Laite- ja ohjelmistojärjestelmän koostumus
Hankkeiden täytäntöönpanon vaikutus
Hankkeen tarkoitus
Altami Studio Contour -ohjelmiston kehittäminen:
- Tuotun CAD-sta reaaliajassa ja järjestelmän lisäyksen nykyisessä mittakaavassa osaosan ääriviivojen työkappaleen videokuvan ja leikkaustyökalun yleisimmän CAD-muodossa näytön visualisoinnille;
- Kuvaruudulla taulukon koordinaattien, teräkelkan ja tuodun ääriviivan kiertymiskulman näkyvälle;
- Tuotun ääriviivan algoritmien ja osajohtimen luomiselle sen päällekkäisyyden suhteen työkappaleen videokuvaa varten;
- Tuodun ääriviivan ja pöydän synkronisen liikkeen mekanismin toteuttamiselle työkappaleen kanssa;
- Ohjelmiston toteuttamiselle koneen 3951V-VT laitteisto- ja ohjelmistokompleksiin.
Tehtävän tarkennukset
Hankkeiden tehtävä oli optoelektronisen järjestelmän käyttö, joka perustui videokameraan objektiivisella ja Altami Studio Contour erikoisohjelmiston tietokonekompleksilla työkappaleen käsittelyprosesin visualiseksi ja valvonneksi piirustuksen mukaisesti.
Erikoistunut ohjelmisto perustuu Altami Studio -ohjelmistopaketilla, jolla on tähän projektiin suunniteltuja lisämoduuleja.
Altami Studio Contour – ohjelmistotoimintojen vaatimukset
- DXF/DWG ääriviivan tuonti tiedostojen tallennuksesta DXF / DWG-muodoissa
- Koneen työskentelyalueen videokuvan näyttäminen reaaliajassa
- Tuodun ääriviivan päällekkäisyyden videokuvaan
- Tuodun ääriviivan visuaalisten parametrien muuttaminen
- Konepöydän ja teräkelkien lineaaristen liikeantureiden kannatus
- Siirtymisen synkronointi tuodun ääriviivan näytöllä työkappaleen liikkeen kanssa lineaaristen siirtymisen antureiden tietojen mukaan
- Operaattorin ilmoitettu T´työkappaleen kontrastin rasterikuvan työkalun (hiomalaikan) päällekkäin videokuvaan
- Instrumentin videokuvan näytöllä siirtymisen synkronointi ja siihen sovitettu rasterikuva lineaarisista siirtymäantureista saatujen tietojen mukaan, jonka teräkelkien käännös on nolla suuruinen
- Automaattisen laskemisen algoritmin teräkelkien kulmien kääntymistä, jonka määräyty ohjelmiston ja laitteiston kompleksin ja mahdollisimman vähän aikaisen koneen käytön kautta kehittäminen ja toteutaminen ilman perinteisia mittausvälineitä
- Ohjelmistomoduuliin teräkelkien pyörimiskulmien todellisten arvojen syöttäminen niiden tilille työkaappaleen videokuvan näytöllä synkronoidessa liikettä ja päällekkäin asetetua rasterikuvaa
- Videokuvan esittäminen kontrastisessa mustavalkoisessa muodossa
- Ohjelmiston linssinohjausjärjestelmä
- Digitaalisen videokameran parametrien hallinta
- Lineaaristen mittausten suorittaminen työkentän näkökulman alueella
- Koordinaatiston esiteltyjen / piilotettujen ristikohtien muodossa virtuaalielementtien luominen, kallistetut viivat, jotka kulkevat origon kautta mielivaltaisesti määritellyssä kulmassa, mielivaltaisesti annetun halkaisijan ympyrä, joka keskittyy origoon.
Hankkeiden täytäntöönpano
Hankkeen aikana Altamin tiimi oli tarvittava mukauttaa kehitettyä ohjelmistoa koneen laitteisiin ja toimintoihin, mukaan lukien anturien, kannattimien, pöydän, työkalun, linssin ja valaisimien ominaisuuksien osiin. Altami Studio Contour -ohjelmistokehityksen vaiheet toteutettiin seuraavina Altami Studio -paketin ohjelmamoduulina:
1. Tietojenkäsittelymoduuli PCI-väylän liikkeenäytön näyttölaitesta.
Ohjelmiston laajennusmoduuli on kehitetty, joka ottaa tietoja teräkelkien ja pöydän liikkumismääristä tietokoneen emolevyn PCI-liittimeen asennetusta näytönohjaimesta, näyttää koordinaattiarvot näytöllä ja syöttää ne laskennalliseen muotoon siirtymämoduuliin monitorinäytöllä.
2. DWG / DXF-muodon moduulin muuntaminen Altami Studio – vektorimuotoiseksi.
On kehitetty tiedostomuodon muunninmoduuli, jonka avulla voidaan muuntaa piirustuksen DWG / DXF-muodossa Altami Studion sisäiseksi vektorimuodoksi. Koneohjelmisto mahdollistaa tuomaan osan ääriviivapiirustuksen DWG / DXF-muodossa ja yhdistää muunnetu sisäinen vektoriohjelmamuodon osa työkappaleen videokuvan kanssa.
3. Ääriviivan muotomoduuli monitorissa.
On kehitetty ohjelmistomoduuli, joka mahdollistaa DWG / DXF-tiedostosta tuotujen äärikuvien sijainnin laskemisen monitorissa lineaarisien siirtymäantureiden mukaan.
4. Linssin ohjausmoduuli.
Tavoitteiden ohjelmaa varten on kehitetty moduuli, jossa on komennolla muuttuneita useita optisia suurennuksia. Sen avulla käyttäjä voi hallita suurennusta virtuaalisilla painikkeilla ja tietokoneen hiirellä.
5. Linssin optisen akselin siirtymän automaattinen korjausmoduuli.
On kehitetty optisen akselin siirtymisen kompensoimisen moduulinobjektin muuttamalla työn suurennusta.
6. Automaattinen järjestelmän lisäämisen kalibrointimoduuli.
Tämä ohjelmistomoduuli laskee suurennuksen kalibrointikertoimen suurella tarkkuudella analysoimalla videokuvasta kamerasta ja siirtymäantureiden lukemista (“objektikuvan” skaalaustekijän laskeminen).
7. Moduuli rasteripiirin työkalun muodostamiseksi päällekkäin videokuvaan.
Ohjelmistomoduuli on kehitetty, jotta voidaan saada selkeän ääriviivan työkaappalerivin (hiomalaikka) näytön näytöltä ja siirtää sen koneen teräkelkien siirtymisen antureiden tietojen mukaan. Tämä ratkaisee ongelman silmukan ääriviivan hämärtymisestä monitorissa hiomapyörän värähtelyn (värähtelyliikkeen) takia objektiivin optisella akselilla. Tämän moduulin ansiosta voidaan lisäksi mitata ja ottaa huomioon teräkelkien pyörimissulmat liikkeen synkronoimiseksi instrumentin videokuvan ja sen rasterikuvan näytöllä.
8. Binaarisoinnin automaattisen kalibroimisen moduulin kehittäminen
Moduuli on suunniteltu kalibroimaan integroitu binaaritoiminto ohjelmistoon. Kalibrointi mahdollistaa näytön binaarien (vain mustat ja valkoiset värit), korkean kontrastin videokuvan näyttämisen esineistä siten, että niiden lineaariset mittasuhteet vastaavat täsmälleen järjestelmän todellista lisäystä. Laukaisema kalibrointialgoritmi laskee automaattisesti referenssiobjektin reunojen sijainnin kameran asetusten ja alemman taustavalon kirkkauden mukaan. Tämä moduuli mahdollistaa binaarikuvan kalibroinnin keston minimoimisen koneen optisen järjestelmän asettaessa.
Hankkeiden täytäntöönpanon erikoisuudet
Hankkeen toteuttaessa Altami Studio Contour on suorittanut paljon analyyttistä työtä verkkotunnuksen ominaisuuksien tutkimiseksi, jotka vaikuttavat optisten profiilihiomakoneiden osia koneistuksen tarkkuuteen.
Erikseen hankkeen toteutuksessa ilmenneet vaikeudet huomataan ja Altamin tiimin menetelmät niiden ratkaisemiseksi esitetään:
1. Linssin optisen akselin siirtymä.
Jokaisen linssin suurennuksen muutoksessa optinen akseli siirtyy lyhyen matkan. Kehitettiin ohjelmistoalgoritmi mittaamaan systemaattisen virheen linssin akselin asennossa kussakin suurennoksessa. Tämän seurauksena ohjelmisto ottaa automaattisesti huomioon tämän virheen arvon, kun kuva näkyy näytöllä.
2. Kuvan kalibrointi.
Todettiin, että käytettäessä objektiivin suurennusarvojen passi-tietoja, viitekappaleen videokuvan koko ja vastaavan tuotujen ääriviivojen koko eivät täsmää. Tämän virheen poistamiseksi on kehitetty ohjelmistoalgoritmi jokaisen objektiivin zoomauksen kalibroimiseksi työkaluin avulla (lineaarisilla siirtymäantureilla).
3. Teräkelkien kääntökulman laskeminen
Teknisen tehtävän mukaan oletettiin, että koneen teräkelkien kääntymien kulmien täsmällinen laskenta tehdään käyttämällä standardinmukaisia mittausvälineitä, joita käytetään konerakennuksessa (indikaattorit, joissa on pidikkeet, tasoiset rinnakkaiset levyt jne.). Tämän menetelmän soveltaminen on osoittanut mittausoperaatioiden suuren monimutkaisuuden ja operaattorin pätevyyden korkeat vaatimukset, joista vaaditaan trigonometrian ymmärtäminen ohjelmiston mitattujen arvojen syöttämiseksi oikein.
Tämän ongelman poistamiseksi toteutettiin menetelmä, jonka avulla voidaan mitata ja huomata teräkelkien pyörimiskulmat liikkeen synkronoimiseksi instrumentin videokuvan näytöllä ja sen rasterikuva. Toteutettaessa menetelmää käytetään kuvan käsittelyohjelmistoa. Ehdotettu menetelmä osoitti hyvää tarkkuutta – kulma määritetään usean kulmavälin minuutin virheellä.
4. Binaarisoinnin automaattisen kalibroinnin algoritmi
Monitorissa erittäin vastakohtaisten kaksiväristen kuvien (musta – valkoinen) näyttämiseksi, harmaasävykuvan mukaan binaarisoinnin algoritmi tunnistaa sijainnin varsinaisen objektin rajan. Tämän algoritmin avulla todellisen rajojen esineen sijainnin määritys riippuu videokameran asetuksia, kirkkautta ja muita parametreja, jotka liittyvät kuvan käsittelyohjelmistoon. Kuvankäsittelyn ohjelmaparametrien valinta kameran asetuksissa ja valaistuksen kirkkauksessa on aikaa vievä tehtävä, jossa on useita peräkkäisiä lähestymistavoja ja mittauksia. Kehittynyt automaattisen binarisoinnin kalibrointimenetelmä minimoi tämän työn työvoima- ja ajankustannukset, joten kuva voidaan näyttää tarkasti monitorissa.
Laite- ja ohjelmistojärjestelmän koostumus
- Intelin tai AMD: n korkean suorituskyvyn prosessoreihin perustuva tietokone.
- Ethernet или Wi-Fi. Valinnainen Ethernet tai Wi-Fi-verkkokortti.
- Näyttölaite on näyttö, jonka lävistäjä on 21,5″ tai suurempi.
- Windows 8, Altami Studio Contour ohjelmistot.
- Koneen optoelektroniset laitteistokompleksit, joka kuuluu videokamera lukien mukaan, jossa on useita kiinteitä optisia suurennuksia, lineaariset siirtymäanturit, PCI-väylän liikkeen osoitusjärjestelmän kartta, koneen ala- ja yläsuuntavalot.
Hankkeiden täytäntöönpanon vaikutus
Alla olevassa kuvassa on näytön fragmentti, jossa binaarisointi kytketään päälle, yhdistettynä työkappaleeseen osan tuodun muodon kanssa (sininen viiva) ja sen työkappaleen rasterikuvan päälle ympyrän videokuvan päälle (vihreä kenttä punaisella reunalla). Näytön keskellä on ristimäiset punaiset pystysuorat ja vaakasuorat viivat, jotka irrotetaan tai kytketään päälle jos tarvitse.
“St. Petersburg Precision Machine-Tool Plant” n kanssa kehitetty ja toteuttu Altami Studio Contour laitte-ohjelmiston kompleksi mahdollisti täysin korvaamaan vanhan optisen järjestelmän optisen profiilin hiomakoneen ja luomaan 3951V-VT uuden koneen.
- Koneen osien koneistus suoritetaan suoraan CAD-järjestelmästä tuotuiden ääriviivojen mukaan. Näin vältetään manuaalinen jäljittäminen useista ääriviivojen palasista eri suurennoksissa tai parhaimmillaan näiden fragmenttien tulostaminen kalliiksi piirturille. Siis vähentää tuotannon valmistelun kustannuksia, pätevyysvaatimuksia ja henkilöstön määrää.
- Ylimääräisen todellisuuden elementtien soveltaminen – virtuaalinen tuotu osan äärivivä ja ympyrän työosan virtuaalikuva yhdistettynä työkappaleen videokuvan ja ympyrän videokuvan kanssa – mahdollistavat käsittelyn suurella tarkkuudella vähentäen silmäkokoa koneen käyttäjälle.
- Nykyaikaisen herkän videokameran käyttäminen on vähentänyt ylemmän ja alemman valaisimen tehoa useita kertoja ja soveltamaan OOO “St. Petersburg Precision Machine-Tool Plant”: n kehittämiä LED-valaisimia.
Altami Studio Contour – ohjelman toteutettu lisää toimintoja on mahdollista:
- Yksinkertaisten ääriviivojen yksittäisten elementtien käsittelyn suorittaminen ilman tuotuja tiedostoja.
- Työstövaran määrä esittäminen myöhempää viimeistystoimenpiteiden varten.
- Säätön ja kalibroinnin yksinkertaistaminen, kun laitetta asetetaan ja korjataan.
Lisätietoja alan koneenrakennuksessa konenäköjarjestelmien kehittämisestä voidaan saada Altami-yhtiöltä.