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Bedienungsanleitung Kameragesteuerte X-Y-Regelung

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Bedienungsanleitung Kameragesteuerte X-Y-Regelung
Voraussetzungen:
Software:
LabView 2012 Entwicklungssystem
Vision Acquisition Software 08/2012
Vision Development Module 2012
Vision Builder AI 2012
NI ELVIS mx / Arduino Software
NI IMAQ-Treiber
Hardware:
myDAQ / Arduino Mikrocontroller
USB Webcam
Hardware Aufbau balancierende Ebene
PC mit Windows Betriebssystem und für die Software ausreichende
Konfiguration
Inbetriebnahme:
Vor der Inbetriebnahme muss die nötige Software von National Instruments installiert
sein. Außerdem muss sichergestellt werden, dass die Hardware korrekt
angeschlossen ist.
Da ein Datenaustausch zwischen Lab View und der Vision Builder AI Software
stattfindet, ist es notwendig, dass die Projekt Datei X_Y_Regelung.lvproj gestartet
wird, da hier die Variablen, die für den korrekten Betrieb nötig sind, im System
registriert werden. Über das geöffnete Projekt kann nun die Virtual Instrument Datei
main.vi gestartet werden.
Ein anschließender Start der Software kann alternativ direkt über die Virtual
Instrument Datei erfolgen.
Bedienung:
Abbildung 1:: Frontpanel der Hauptapplikation
Nach dem erfolgreichen Start der Software ist das Frontpanel sichtbar. (Abbildung 1)
Dies zeigt die Grundeinstellung des Systems mit dem Kontrollpanel. Auf der linken
Seite werden die Statusmeldungen des Bildverarbeitungsalgorithmus
Bildverarbeitungsalgorithmus durch die
grünen LEDs angezeigt. Darüber befindet sich der Schieberegler für den TresholdTreshold
Filter. Unterhalb der Statusanzeigen
Statusanz
wird das aktuell zu
u verarbeitende Bild angezeigt.
Ein grünes Dreieck zeigt, dass dieser Wert durch eine globale Variable von der
Vision Builder AI Inspection beeinflusst wird. Weiterhin findet man hier die
Bedienelemente, um das Programm zu steuern.
Auf der rechten Seite des Frontpanels befindet sich das KontrollKontroll und EinstellungsPanel. Ersteres zeigt die aktuelle Lage der Platte über die vier Balken an (links, oben,
rechts, unten). Die zwei Schieberegler im oberen Bereich dienen zur Steuerung
Steue
der
Servos im Handbetrieb. Die Elemente unterhalb der Lageanzeige liefern
Informationen über die Kugelposition und die Plattengröße.
Abbildung 2:: Frontpanel der Hauptapplikation
Abbildung 2 zeigt das Frontpanel mit dem Einstellungsreiter.
Einstellungs
. Hierüber kann im
laufenden Betrieb der Regler eingestellt werden. Es bieten sich Einstellmöglichkeiten
zur Optimierung der Schleifenzeit, der Grundregelung, der Verschiebung der
anzusteuernden Position und des PID Regelverhaltens.
Im oberen Bereich des Frontpanels
Frontpanels befindet sich eine Menüleiste, worüber das
Programm ebenfalls gesteuert werden kann. Außerdem
Außerdem können hier die
Standardwerte geladen, sowie eine Hilfe angezeigt werden.
Nach dem Klick auf den Button „System Initialisieren“
Initialisieren“ öffnet sich ein Dialog der zur
Auswahl des Bildverarbeitungsalgorithmus
Bildverarbeitungsalgorithmus auffordert. Als Standarddateiendung
Standardd
ist
hier .vbai, als Dateiname Bilderkennung_V1.0.vba gewählt. Das Standardverzeichnis
wird auf den Speicherort des VIs gesetzt.
gesetz
Die Bestätigung der Auswahl der Vision Builder
Builder Inspection geschieht durch einen
Doppelklick oder durch drücken des Buttons „Öffnen“.
In einem neuen Fenster sieht man,
man wie der Vision Builder AI Server gestartet wird
(Abbildung 3).
Abbildung 3:: Vision Builder AI Server Luncher
Nachdem der Server läuft ist
i das System Betriebsbereit. Die Buttons
Button „Stopp“ und
„Regelung aktivieren“ sind nun wählbar. Über die sechs LED-Anzeigen
Anzeigen wird der
Vision Builder AI Inspection Status angezeigt. „LV_Import“ zeigt,
zeigt, ob die Kamera
arbeitet und Bilder aufzeichnet
zeichnet.. Die Anzeige „LV_Bearbeitung“ signalisiert die
funktionierende Bildbearbeitung (Aus dem 32bit Farbbild muss ein 8Bit Graustufen
Bild generiert werden). „LV_Plattenerkennung“ ist aktiviert, wenn die Platte korrekt
erkannt wurde. Auf die Plattenerkennung folgt das Koordinatensystem, dieses wird
durch „LV_Koordinatensystem“ angezeigt. Auf das Koordinatensystem setzt die
Bereichserstellung auf, dessen Status mittels „LV_Bereichserstellung“ signalisiert
wird. Zuletzt wird die Kugelerkennung durch
durch „LV_Kugelerkennung“ angezeigt.
Außerdem sollten das
as aktuelle Bild und der aktuell gewählte Algorithmus sichtbar
sein. Über den Button „Stopp“ kann nun jederzeit das System angehalten und der
Vision Builder Server beendet werden.
Wenn sich zu diesem Zeitpunkt
tpunkt eine Kugel im System befindet, kann der „Treshold
Filter“ (Schwellwert) so lange verändert werden, bis die Kugel sauber erkannt wird.
Ob die Kugel richtig erkannt wurde, wird durch die Statusmeldung
„LV_Kugelerkennung“ angezeigt. Bei viel Licht muss der Wert etwas nach oben
verschoben werden, bei wenig Licht etwas nach unten.
Die Werte im Kontrollpanel werden erst nach dem Betätigen von „Regelung
aktivieren“ aktualisiert. Wenn dies geschehen ist, fängt das System sofort an, die
Kugel in den Mittelpunkt der Platte zu regeln. Im Kontrollpanel ist unter „Position X“
und „Position Y“ die aktuelle Abweichung der Kugel zum Plattenmittelpunkt in
Prozent zu sehen. Die anderen dort angezeigten Parameter zeigen die Plattenmitte
(Plattenmitte X und Plattenmitte Y), die Position der Kugel (Kugel X und Kugel Y) und
die Größe der Platte (Platte B und Platte H) in Pixel. Über den Button „Handbetrieb“
wird die Regelung deaktiviert, nun kann das System Manuel bedient werden. Dies
wird über die zwei Schieberegler ermöglicht (Servo X und Servo Y). Mit „Servo X“
kann das System zwischen -100 Prozent und +100 Prozent in der X-Achse bewegt
werden. Selbiges gilt für den Regler „Servo Y“ in der Y-Achse. Alternativ kann auch
in den nebenstehenden Zahlenfeldern direkt ein Wert eingetragen werden. Mittels
des Buttons „Null-Stellung“ wird das System in die Waagerechte gebracht.
Befindet man sich im Regelbetrieb und schaltet um auf den Einstellungsreiter,
können das Regelverhalten und diverse andere Einstellungen geändert werden.
In dem nun sichtbaren Panel kann die Schleifenzeit festgelegt werden, diese dient
zur Anpassung an die Schleifenzeit der Vision Builder AI Inspection. Die aktuelle
Schleifenzeit wird nebenstehend angezeigt. Über das Element Leerschleifen wird die
Anzahl der Leerschleifen angezeigt, die durchlaufen werden, bis neue Daten vom
Vision Builder AI übertragen wurden. Ein Ändern der Schleifenzeit wirkt sich direkt
auf die Leerschleifen aus. Über das Anzeigeelement „LV_Counter“ wird die Anzahl
der bisher durchlaufenden Vision Builder AI Schleifen angezeigt.
Mittels den Parametern „Annäherung X“ und „Annäherung Y“ wird die Plattenneigung
in Abhängigkeit von der Kugelposition geändert. Je höher diese Werte sind, desto
weniger wird die Platte ausgesteuert. Erfahrungen haben gezeigt, dass diese Werte
zwischen zwei und drei liegen sollten.
Mit den Parametern „Gegensteuerung X“ und „Gegensteuerung Y“ wird angegeben,
wie stark die Kugel gebremst wird. Bewegt sich die Kugel schnell (Abstand der Kugel
zwischen zwei Messungen hoch), wird die Platte entgegengesetzt der
Bewegungsrichtung der Kugel geregelt. Erfahrungswerte liegen hier zwischen 0,2
und 0,3.
Die zwei Parameter „Verschiebung X“ und „Verschiebung Y“ stehen in Abhängigkeit
zu dem Button „Punkt“. Es kann eine Prozentuale Verschiebung zwischen +/- 100
Prozent eingestellt werden. Dies hat zur Folge, dass die Kugel nicht in der Mitte
Positioniert wird, sondern um den eingetragenen Wert verschobenen wird. Positive
Werte lenken die Kugel nach oben beziehungsweise nach rechts ab. Negative Werte
hingegen lenken die Kugel nach unten und nach links.
Abbildung 4: Positionsverschiebung
Wird der Button „Punkt“ aktiviert, wird die Platte in Mittelposition gebracht. Jetzt kann
mit der Maus ein beliebiger Punkt im Bild angeklickt werden (siehe Abbildung 4
Grünes Kreuz). Der rote Punkt im Bild zeigt den Plattenmittelpunkt, darunter befindet
sich die Kugel. Die Verschiebung wird links im Bild als Zahlenwert übernommen. Mit
einem weiteren Druck auf den Button „Punkt“ wird der nun verschobene Punkt
versucht anzusteuern. Liegen die verschobenen Werte nahe der Plattengrenze oder
gar außerhalb, so wird es nicht möglich sein, die Kugel dort zu positionieren, da ein
Gegenregeln nur noch in eine Richtung möglich ist.
Weitere Einstellungsmöglichkeiten bietet der verwendete PID Regler. Hier kann über
die Parameter „P X“, „P Y“, „D X“, „D Y“, „I X“ und „I Y“ das Regelverhalten für die Xund Y-Achse separat eingestellt werden. Über den Button „Regler an“ kann der
Regler komplett ein- bzw. ausgeschaltet werden.
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