Vision-Erkennung bei Bestückungsautomaten

[einballimwas]

Klar kommst du auch weitestgehend mit Billigteilen aus, aber die kritischen Stellen sind kritisch und damit muss man sie ordentlich durchdenken und auch Geld hinblättern.
Das sind: Führungen, Kugelumlaufspindeln und das Image Aquisition System. Der Rest ist Vergleichsweise günstig: Eine Vakuumpumpe kann man sich vom Schrott besorgen, bzw aus Schrotteilen selbst zusammen bauen. Ein kleiner Überschlagswert: Spindeln und Führungen 400 Euro, Kamera gebraucht sind knappe 200 Euro (Ich bekomme eine für 35. Vllt lässt sich für dich auchnoch eine rausschlagen. Eine günstige Framegrabberkarte gibt es sicher auch günstig irgendwo gebraucht zu kaufen. Alles in allem wirst du aber einen knappen tausender für eine solche Maschine hinlegen! Holz kannst du ganz vergessen, damit habe ich die letzten Projekte gemacht. Ausserdem verzieht sich Holz schon bei geringsten Temperaturunterschieden derart dramatisch, das du niemals eine Genauigkeit von 1/10 hinbekommen wirst, ohne alle halbe Stunde neu einzumessen. Weiterhin ist Holz auch sehr Feuchtigkeitsempfindlich: Das bedeutet einmal das Garagentor oder die Tür zur Aussenwelt geöffnet und schon hast du wieder Ungenauigkeiten drin.


Mit der Bilderkennung kannst du ganze Vorlesungen füllen, das ist alles kein Problem. Die Frage ist, welche Kamera eine gute Genauigkeit liefert und dabei nicht zu teuer ist. Ausserdem muss sie relativ weit verbreitet sein oder zumindest überall verfügbar. Spezialkameras bringen uns nicht weiter. Ich weiß noch nicht einmal, wie weit ich mit der CameraLink Kamera komme, die ich nun bekomme. Vielleicht gibt es dafür keine Treiber, die die Bilder an Video4Windows weitergeben oder ich kann allgemein gar nicht darauf zugreifen? Auch hier muss noch eine ganze Weile Forschung betrieben werden. Ich hoffe hier auf die Erfahrungen der anderen Nutzer dieses Boards die vielleicht schon einmal etwas mehr gemacht haben, als nur mit einer Gameboykamera herumgespielt. Die Erwartungshaltung, die du von der Optical Image Aquisition (OAI) und der damit verundenen Bilderkennung hast, scheint mir eine "naja, wird nicht so wirklich schwer sein" zu sein (Ich hoffe, ich missinterpretiere das jetzt nicht!). Auch hier will ich nochmal dran erinnern: Die Maschine zu bauen wird das leichteste sein, was auf uns zukommt! Die Bilderkennung verschlingt bei den Firmen (Siemens, etc) zehntausende, wenn nicht sogar hunderttausende von Euros. Man sollte sich mit Matrizen und Mathe auskennen, wenn man da ran gehen möchte. Ich schätze, ich habe noch bei weitem nicht genug Erfahrung und Wissen, um Bildverarbeitung richtig zu verstehen. Das kommt dann erst im achten Semester, sprich in der Industrie.


Kannst du mir mal erklären, wie die Shapes in den aktuellen Bestückungsautomaten erzeugt werden? Ich habe leider noch keinen gesehen, daher habe ich davon keine Ahnung. Vielleicht ist das ja ganz ähnlich zu der Methode die ich oben gepostet habe. Danke!


Die Kamerabeleuchtung ist nicht ganz unerheblich. Schlechtes Licht führt zu sehr schlechten Erkennungsraten und damit zur Verzweiflung des Programmierers (ich! ). Weiterhin muss der Abstrahlwinkel der LED's berücksichtigt werden und das Field of View (FOV), das man erreichen will. Das FOV errechnet sich aus dem Abstand des Objekts zum Sensor und aus der Brennweite der Linse. Durch die Brenweite der Linse kann man den Fokuspunkt (focal point) und das FOV in der Diagonale in ° berechnen. Das hängt dann von der Größe der Bauteile ab und wie hoch die Auflösung der Kamera ist. Schlechtere Bildqualität benötigt eine höhere Vergrößerung um die Unschärfe zu kompensieren. Damit vergrößert sich aber auch wieder die Region of Interest (ROI) und damit die Rechenleistung und Zeit, die man braucht um das Bild zu berechnen und die Position zu korrigieren. Das ganze ist eine Gratwanderung zwischen Rechenleistung, Geschwindigkeit, Qualität und und und. Es sind so viele Faktoren zu berücksichtigen, dass ich nicht wirklich weiß, wo ich anfangen soll. Deswegen erst einmal mit der Kamerabeleuchtung weil das so ziemlich das einfachste ist was man bauen kann, ohne vorher schon alles konstruiert zu haben. Da weiß ich, dass die Beleuchtungsdichte direkt über der Öffnung der Halbkugel gleichbleibend sein muss um eine gute Bildqualität zu erzielen. Mit deiner Angabe von "2 Winkel" kan ich mir den Rest für den Dome herleiten. Wichtig ist eben nur die Flächendeckung.


Die NC Steuerungen sind meist so aufgebaut, dass das komplette Programm in den Speicher der NC geladen wird und dann Schritt für Schritt ausgeführt wird. Da das MAterial dabei abgenommen wird, ist es kein Problem, das Programm zu pausieren und an der Aussprungadresse wieder einzuspringen. Vielleicht mag das bei Profimaschinen nicht der Fall sein (Laserschneidanlagen haben durch ihre Hardwarebeschaffenheit sehr viel mehr Einsprungmöglichkeiten zu haben), doch bei den normalen NC Fräsen habe ich das so kennen gelernt. Also laden und ausfüren mit pausieren, aber immer nur das komplette Programm. Nun haben wir aber eine Pick and Place Maschine. Die muss die G-Codes "on the fly" im Programm erzeugen und dann Befehl für Befehl in die NC laden (zb bei einer Korrektur der Lage des Bauteils), die das dann ausführt. Das ist nicht wirklich praktikabel. Die großen Firmen haben auch da eigene Steuerungen gebaut, die mit den Programmen, die auf dem Rechner laufen interagieren. Da herrscht eine sehr starke Bindung zwischen Hard- und Software. Leider bin ich zumindest erst einmal an die USBCNC gebunden. Vielleicht wird das später anders. Es wird auf jeden Fall ein Modul "cnc" geben, das die ganze Maschine einstellt und handelt. Dieses Interface muss recht allgemein gehalten werden, dass man später, wenn man eine andere Maschine mit dem Programm nutzen möchte, einfach das Modul umschreibt und nicht das ganze Programm umschreiben muss. Schön ist da das Klassenmodell von C++, mit dem ich die Schnittstelle, die das Programm benutzt öffentlich haben kann und den Rest des Moduls (Umsetzung der Maschinenkoordinaten, initialisierung, Verbindungserstellung mit der NC, bewegen der Achsen, eventuelle E-Stops oder Sicherheitsschalter, usw, usf) einfach vor dem Programm verstecken kann, so dass es sich nicht mehr darum kümmern muss. Das wird alles vom Modul erledigt.




Wichtig ist die Dokumentation der Arbeits- und Entwicklungsschritte und eine Buchführung über die verschiedenen Revisionen. Bei der Software, die ich baue ist github das Mittel der Wahl. Ich hoffe, dass ich dadurch das Chaos in meinen Projekten bändigen kann


Tut mir Leid. Eigentlich wollte ich noch so viel mehr schreiben, bin aber leider nicht dazu gekommen. Der Tag war mörderisch und irgendwie bin ich auch nicht voran gekommen, weil Solidworks so langsam runterlädt (ist ja schön, dass sie uns Studenten was zur Verfügung stellen, aber das nutzt doch keiner, wenns knappe 6h dauert). Das ist jetzt schon seit knapp 4 Stunden im Downloadmanager. Wenn ich den LED Dome fertig habe, mache ich die 3D Ansicht und das Eagle Design öffentlich. Übrigens ist das keine Fachdiskussion. Mitleser können gern zu Mitschreibern mutieren. Dafür ist die Evolution da

PS: Dann zieh du mal um und sag mir, wenn du fertig bist. Vllt können wir zusammen ein Konzept erarbeiten. Mittelfranken dürfte ich nach 3-4h Zugfahrt erreicht haben. Bin gespannt, wie euer Kaffee schmeckt und ob ihr damit in Konkurrenz zu dem Schwäbischen Kaffee treten könnt