Введение. Дипломная работа студентки Грачевой В.И

Аннотация.

Дипломная работа студентки Грачевой В.И. группы ФМ-01-08 «Автоматизация стенда Робот-Художник». В данной работе приводятся все необходимые для реализации данного проекта на практике схемы, чертежи, тексты программы для программирования стенда.

В рамках данной работы был разработан код программы в среде математического моделирования MATLAB для обработки цветного изображения получаемого с веб-камеры.

Также на базе ПЛК Siemens был разработан код позволяющий обрабатывать координаты изображения и передавать сигналы на исполнительную часть проекта, то есть команду на рисование объекта.

Введение.

Стенд Робот – Художник невероятный прорыв в области робототехники. Человечество стремилось создать механическо подобие себя задолго до того, как были начаты первые работы в этом направлении, которые в конце концов, привели в начале 60-х годов к успешному применению промышленных роботов.

С каждым годом становится все больше роботов, оснащенных сложной электронной высокотехнологичной аппаратурой, и довольно простых по конструкции роботов-манипуляторов. В движении манипулятора обычно участвует вся цепочка управляемых шарниров, что позволяет таким роботам устанавливать свои исполнительные механизмы в любую позицию в пределах своего рабочего пространства. Манипуляторы относятся к типу наиболее распространенных промышленных роботов, поскольку во всем мире установлено свыше миллиона таких устройств. Окружающие видят их железные «руки» у литейных машин, прессов и металлообрабатывающих станков, на участках сборки и т.д.

В последнее время механические помощники все настойчивее вторгаются и в другие сферы деятельности, а именно туда где, казалось бы с работой может справиться только человек с его творческим мышлением.

Шокирующая реальность науки и невероятные открытия будущего стали сегодня возможными, благодаря тому, что нашли свое воплощение в интеллектуальных информационных системах ориентированных на искусство, в том числе литературу, черчение, живопись, портретистку. Объектом пристального внимания художников – ученых стали проекты с использованием передовых технологий в области робототехники, генной и биоинженерии.

Художники, работающие в сфере технобиологического искусства, в качестве художественного средства используют новейшие технологии и исследовательские методики в области робототехники, человеко-машинных интерфейсов, нанотехнологий и т.д. А главное – это очень актуальная область. Сейчас на территории технобиологического искусства большое внимание уделяется объединению цифровых компьютерных средств и живых систем. На наших глазах возникает и оформляется новый класс «полуживых» произведений искусств. Это настоящая революция как в инженерии, так и в искусстве.

Цель дипломной работы состоит в автоматизации стенда для рисования автопортретов, в создании программы, которая наглядно покажет поэтапное создание автопортрета. При этом программа предоставляет пользователю следующий алгоритм использования:

· Захват изображения и его анализ

· Определение координат полученных контуров изображения

· Передача координат через ОРС сервер на ПЛК

· Подача управляющего сигнала на штриховку рисунка

Для управления технологическим процессом использован контроллер Siemens S7-300. Выбор автоматизации процесса с помощью контроллера обусловлен его преимуществами перед электрической схемой: относительно малое занимаемое пространство, удобство использования, легкость автоматизации процесса и переналадка оборудования, скорость и оперативность работы.

Разработка любых систем управления представляет собой достаточно трудоемкий и многоэтапный процесс. На первом этапе от разработчика требуется изучить объект управления. Для этого зачастую приходится проводить исследования объекта. После этого осуществляется разработка программно-аппаратных средств управления.

1. Обзор стенда «Робот – художник».

1.1. Принцип работы

Стенд робот-художник представляет собой двухкоординатный портальный манипулятор, в котором по оси х перемещается зажимающее приспособление с рисующим элементом (карандашом), а по оси у планшет с закрепленным листом бумаги. Управлять перемещениями можно по средствам ПЛК Siemens. В свою очередь программируемый логический контроллер соединяется с компьютером по средствам ОРС – сервера. К компьютеру присоединена веб-камера, для получения и в дальнейшем обработки изображения.

По нажатию кнопки на стенде, программа в среде МАТLAB производит захват изображения и проводит его анализ, а точнее разложение на контурное изображение и бинарные изображения диапазонов теней. Далее программа определяет координаты контуров полученных изображений и вычисляет уравнения контуров. Эти уравнения контуров через ОРС – сервис пересылаются на ПЛК, где выдается управляющий сигнал на штриховку теневых областей на бумаге, а также на рисование контуров. Штриховка выполняется по правилу – чем больше области тени, тем меньше штриховка. Таким образом, светлые участки на рисунке будут светлее, а темные – темнее за счет визуального восприятия плотности штриховки.