GIRADOR DE BOTELLAS CON RECONOCIMIENTO...
Transcript of GIRADOR DE BOTELLAS CON RECONOCIMIENTO...
-
Master en Automtica, Robtica y Telemtica
Curso 2013-2014
TRABAJO FIN DE MASTER
GIRADOR DE BOTELLAS CON
RECONOCIMIENTO POR VISIN
Escuela Tcnica
Superior de
Ingeniera
Alumnos: Manuel Jess Trigueros Lpez
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 2
Indice
Objetivos ................................................................................................ 3
Introduccin ............................................................................................ 4
VISIN ................................................................................................... 8
Fotoclula ............................................................................................ 8
Cmara ............................................................................................. 10
Blacklight ........................................................................................... 11
Controlador del sistema de visin ...................................................... 12
AUTOMATIZACIN ............................................................................. 22
Funcionamiento ................................................................................. 25
Programa........................................................................................... 31
HMI ....................................................................................................... 35
Pantallas ........................................................................................... 36
Pantalla principal ........................................................................... 37
Pantalla de formatos ...................................................................... 39
Pantalla de movimiento manual ..................................................... 40
Pantalla de ajustes de parmetros ................................................ 41
ACTUACIN ........................................................................................ 43
Variadores de frecuencia ................................................................... 44
Servomotores .................................................................................... 45
Encoder ............................................................................................. 47
ANEXO I: Instrucciones del programa.
ANEXO II: Esquema elctrico.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 3
Objetivos
Se desea realizar un sistema que sea capaz de reconocer la posicin en
la que se encuentran diversos formatos de botellas, todos ellos con cuatro
caras, que circulan a travs de una cinta transportadora de una planta de
envasado, ya que se necesita poner una etiqueta en uno de sus laterales. Si
la botella, a la entrada del sistema de girado, no se encuentra en la posicin
correcta para poner la etiqueta se proceder a girar la misma 90 para
dejarla en la posicin adecuada.
La deteccin de la posicin en la que se encuentra la botella se realizar
mediante un sistema de visin artificial, ubicado en el interior de una
estructura cerrada a la luz, donde se encuentra el girador, para evitar
interferencias lumnicas en a la hora de captar las imgenes.
Para poder interactuar con el sistema se dispondr de un HMI, que
mostrar la configuracin actual del proceso as como los diferentes avisos
de alarma que se produzcan en el sistema, como consecuencia de las
operaciones del mismo.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 4
Introduccin
Para llevar a cabo las exigencias expuestas se ha desarrollado un
sistema consistente en una cinta transportadora, en la que se ha instalado
una estructura rectangular, con paredes opacas para evitar el paso de la luz,
en la parte media de la cinta, donde se encuentran todos los equipos
destinados al anlisis y giro de las botellas. Este sistema est compuesto por
un conjunto de fotoclulas, que permiten la deteccin de las botellas, un
equipo de visin artificial y un conjunto de cintas, que en caso de tener que
realizar el giro de una botella realizar un movimiento diferencial para colocar
la botella en la posicin adecuada.
Por otro lado se encuentra el sistema de automatizacin, que est
compuesto por un PLC que, en funcin de la respuesta del anlisis del
sistema de visin, ordenar a los motores que realicen el giro diferencial o
no. Este sistema girador procesa tambin la seal procedente de unos
variadores de frecuencia, situados aguas arriba en el proceso, para
sincronizar la velocidad del transporte de las botellas con el del sistema
girador, adecuando las velocidades de los variadores de frecuencia
existentes con los variadores de frecuencia del sistema girador.
El sistema puede actuar de forma manual o automtica. Tanto en un
modo como en el otro se puede actuar sobre el sistema girador a travs de
una HMI, en la que se encuentra unos pulsadores que activan o desactivan
los elementos del sistema girador, adems de mostrar, en tiempo real,
informacin del sistema girador, como pueden ser avisos, velocidad de
proceso de botellas, etcC
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 5
A continuacin, en la Imagen 1, se puede apreciar en el siguiente
esquema la colocacin de los diferentes sensores y actuadores que
intervienen en el sistema.
Tanto el PLC como el HMI se ubicarn en un cuadro elctrico anexo el
cual quedar fijado posteriormente a la estructura metlica del sistema.
Servomotores
Cmara
Fotoclula de Disparo
Fotoclula de Giro
Fotoclula acumulacin entrada
Fotoclula saturacin salida
Encoder
Imagen 1
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 6
En la Imagen 2 se muestra el sistema de giro en alzado, pudiendo
apreciar desde un punto de vista diferente el lugar de entrada y salida del
producto y el sistema de ajuste, dependiendo de la altura de la botella a
tratar.
En la Imagen 3 aparecen dos de las botellas con las que se trabaja en el
proceso. Aparecen ambas caras y en una con el resultado final de etiqueta.
ENTRADA SALIDA
Imagen 2
Imagen 3
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 7
Se puede decir que las fases que intervienen en el proceso son las
siguientes:
DETECCIN
VISIN
PROCESADO
AUTOMATIZACIN
ACTUACIN
HMI
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 8
VISIN
A la hora de detectar la botella y reconocer si se encuentra en la
posicin adecuada se emplear una fotoclula, que indicar la existencia de
una botella que necesita ser inspeccionada, una cmara, que se encargar
de fotografiar la botella cuando la fotoclula se lo indique, un backlight, que
ofrecer una iluminacin tras la botella para que la imagen no salga oscura, y
una unidad de procesamiento, que es donde se procesar la imagen
obtenida con la cmara y en funcin de los parmetros obtenidos en
comparacin con los que se hayan establecido indicarn si la botella ha de
ser girada o no.
Fotoclula
Como ya se ha comentado anteriormente, la fotoclula se dispondr a la
entrada del sistema de girado, en el interior del habitculo, justo encima de la
cmara, de modo que cuando la botella se coloque frente a ella la fotoclula,
que est apuntando hacia el tapn, la detectar y enviar un bit de
confirmacin al plc, que a su vez ordenar a la cmara que dispare.
Para la fotoclula se usar un montaje en PNP, de este modo el bit que
se enva al plc siempre estar a 0 y cuando detecte pasar a 1.
La fotoclula elegida es de la marca Keyence y es del tipo infrarrojo.
Posee las siguientes caractersticas:
Modelo PZG62CB
Tipo Deteccin de objetos transparentes
Salida NPN +PNP
Distancia de deteccin 0,1-1m
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 9
Indicador Led verde espera, Led naranja On.
Tensin de alimentacin 10-30 Vdc
Consumo 34 mA
En la Imagen 4Imagen 3 se esquema de conexionado de la fotoclula.
En la Imagen 5 se muestra la forma en la que se debe de instalar el
infrarrojo, que se hara justo frente al catadiptrico para provocar su reflexin.
Imagen 4
Imagen 5
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 10
Cmara
La cmara utilizada para la captura de las imgenes ser monocromo,
ya que no hace falta distinguir ningn tipo de color, al tratarse de una botella
de color uniforme. Para el estudio de las botellas, en lo que debemos
centrarnos es en la captura del contorno de la figura que se encuentra
silueteada en las caras de las botellas.
Sus caractersticas ms significativas son las siguientes:
Elemento de imagen 11x 5,05 megapixeles
Frecuencia transferencia imagen 130 MHz
Sistema de transferencia Transferencia digital serial
Resistencia Ambiental:
Temperatura 0-40C
Humedad relativa 35-85% HR
Peso (Sin lente) 130g
En la Imagen 6 se muestra la cmara que se ha utilizado.
Imagen 6
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 11
Blacklight
Para que el objeto a analizar quede mejor resaltado sobre el fondo se ha
de instalar un blacklight, que no es ms que una superficie iluminada
uniformemente y con la misma intensidad en todos sus puntos.
El la luz puede ser de diversos colores, pero en este caso en concreto
se ha elegido una luz roja, que se ajusta mejor a las necesidades.
En la Imagen 7 se muestra el blacklight que se ha empleado para
iluminar el objeto a tratar.
Sus principales caractersticas son las siguientes:
Alimentacin: 18-35 Vdc
IP: 67
Iluminacin: Led
Peso: 30g
Dimensiones: 160X130(115x100) mm
Imagen 7
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 12
Controlador del sistema de visin
Este controlador permite analizar las imgenes obtenidas por la cmara,
a partir de unos patrones dados y devolver una respuesta a travs de un
interfaz de E/S al plc, que actuar sobre los dems elementos que componen
el sistema.
El controlador utilizado es de la marca Keyence, al igual que la cmara y
las fotoclulas. Se trata del CV-5002, tal y como se muestra en la Imagen 8.
Sus principales caractersticas son:
Tensin de alimentacin 24 V DC 10%
Consumo 2,2 A. (con 2 cmaras).
Peso 1250 g.
Entrada de la cmara 2 cmaras color/monocromtica.
Registro de programa 1000 programas en SD.
rea de medicin rectngulo, circulo, arco, anillo y
polgono.
Imagen 8
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 13
Deteccin de la posicin: Bsqueda de patrones.
Medicin de ngulos.
Medicin de rectas y crculos.
Centro de gravedad
A la controladora se le conectan una serie de perifricos, necesarios
para realizar el programa de reconocimiento de los objetos que se quieren
analizar. Estos perifricos son los mostrados en la Imagen 9.
Imagen 9
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 14
Las partes de las que est compuesto el controlador son las mostradas
en la Imagen 10.
1. Conector de unidad de expansin 2: Se utiliza para conectar la
unidad de expansin de control de la iluminacin, pero no se
utilizar, la iluminacin quedar controlada a travs del plc.
2. Conector paralelo de E/S: Se utiliza para conectar la seal de
entrada/salida paralela. No se utilizar para este sistema.
3. Ranura para SD2 (superior), ranura para SD1 (inferior): En la
ranura SD1 aloja una memoria SD para guardar los diferentes
programas y la SD2 se utiliza como expansin.
4. Conector modular: Se utiliza para conectar la consola (mando de
gobierno).
5. Terminal de salida RGB (SVGA): Se utiliza para conectar un
monitor externo.
6. Puerto USB: Se utiliza para conectar un cable USB para
programarlo desde un equipo porttil o de sobremesa.
Imagen 10
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 15
7. Conector de la cmara 2: Se utilizara para conectar una segunda
cmara en caso de que fuera necesario. En este sistema no se
necesita.
8. Conector de la unidad de expansin: Se utiliza para conectar una
unidad de expansin a la cmara. No se utilizar en este sistema.
9. Puerto RS-232C: Es un puerto de comunicaciones RS-232.
10. Conector de la cmara 1: Se utiliza para conectar la cmara que
utiliza el sistema.
11. Conector de Ethernet: puerto para conectar mediante Ethernet.
12. Conector del bloque de terminales de E/S: Se utiliza para
conectar la alimentacin de 24v y es a travs del cual nos
comunicaremos con el plc.
13. Terminal de tierra.
La consola permite desplazarse a travs de las pantallas del programa y
poder ingresar y modificar los valores de los diferentes apartados, con el fin
de ajustarlos a las necesidades del proceso. En la Imagen 11 se muestra
esta consola y se enumeran sus partes.
Imagen 11
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 16
1. ENTER: Se utiliza a modo de joystick y se pulsa para confirmar la
opcin.
2. Funcin: se pulsa para mostrar el men de funciones.
3. Pantalla: Pulsando se pasa de pantalla en pantalla.
4. Ver: Muestra la barra view, para acercar o alejar la pantalla.
5. Botn trasero: Permite realizar distintas opciones cuando se usa en
combinacin con otros botones.
6. RUN/STOP: Se usa para cambiar entre modo Run y Program.
7. Disparador: Captura una imagen.
8. Men: Alterna entre las pantallas de ayuda que se muestran en la parte
inferior de la pantalla.
9. Escape: Vuelve a la pantalla anterior o reanuda la operacin anterior.
El anlisis de las imgenes se realiza mediante un software, que se
encuentra integrado en el controlador, el cual puede ser configurado
atendiendo a las necesidades de cada proyecto.
Imagen 12
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 17
En la Imagen 12 se muestra la pantalla principal a la que se accede
cuando se conecta una pantalla al equipo controlador de la cmara. A partir
de esta se accede a otras pantallas donde se recogen los diferentes
parmetros que configuraran la captura y anlisis a las necesidades de cada
formato.
Las secciones que componen la pantalla son las siguientes:
1. Modo operativo (PROGRAM/RUN): muestra el modo operativo
actual. Program significa que se estn definiendo las variables del
programa y Run indica que se encuentra en modo de
funcionamiento.
2. Estado de la inspeccin: muestra el resultado tras haber
procesado la imagen.
3. Barra Men: muestra el nmero de programa actual y los tres
mens de programacin avanzada, si se pulsa el botn men de la
consola alternar entre activas y desactivar men.
4. Menu edit (edicin): aparece solo en modo program. La mayora
de las opciones de inspeccin bsica se configuran en el men
edit (edicin). Al igual que ocurra en la barra Men.
5. Vista de resultados: muestra los resultados y estado de la
inspeccin en de la ventana actual.
6. Barra help (ayuda): muestra una gua para las operaciones con la
consola.
7. Informacin: Muestra la informacin sobre las cmaras conectadas
al CV o sobre la plantilla y la posicin de la pantalla.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 18
Para mejorar la imagen y resaltar aquella zona que es ms significativa
para el reconocimiento del objeto el controlador cuenta con una serie de
filtros. Estos filtros son enumerados a continuacin:
None (Ninguno): No se ejecutar ninguna mejora a la imagen. Un
ejemplo de este filtro es mostrado en la Imagen 13.
Binary (Binario): Se convierte la imagen a una imagen binaria. Un
ejemplo de este filtro es mostrado en la Imagen 14
Expand (Ampliacin): Se amplan los pxeles blancos y se elimina
el ruido de pxeles negros. Un ejemplo de este filtro es mostrado
en la Imagen 15.
Shrink (Contraccin): Se encogen los pxeles blancos y se elimina
el ruido de pxeles blancos. Un ejemplo de este filtro es mostrado
en la Imagen 16.
Average (Promedio): Se obtiene el promedio de la intensidad para
eliminar el ruido. Un ejemplo de este filtro es mostrado en la
Imagen 17.
Median (Mediana): Se elimina el ruido manteniendo el contorno.
Un ejemplo de este filtro es mostrado en la Imagen 18.
Sharpen (Agudizacin): Se mejoran las regiones donde hay un
cambio de intensidad. Un ejemplo de este filtro es mostrado en la
Imagen 19.
Sobel X: Se extraen las regiones donde hay u cambio de
intensidad en la direccin X. Un ejemplo de este filtro es mostrado
en la Imagen 20.
Sobel Y: Se extraen las regiones donde hay un cambio de
intensidad en la direccin vertical (Y). Un ejemplo de este filtro es
mostrado en la Imagen 21.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 19
Sobel: Se extraen los bordes en ambas direcciones. Un ejemplo
de este filtro es mostrado en la Imagen 22.
Prewitt: Se extraen los bordes en la direccin X e Y (como Sobel).
No obstante, este filtro enfatiza los bordes de alto contraste y no
los de bajo contraste. Un ejemplo de este filtro es mostrado en la
Imagen 23.
Roberts: Enfatiza los bordes que aparecen diagonalmente en la
pantalla. Un ejemplo de este filtro es mostrado en la Imagen 24.
Laplacian (Laplace): Se extraen los bordes en todas las
direcciones de forma uniforme, pero el contraste de los bordes
ser menor que con Prewitt, Sobel o Roberts. Un ejemplo de este
filtro es mostrado en la Imagen 25.
Imagen 13 Imagen 14
Imagen 15 Imagen 16
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 20
Imagen 17 Imagen 18
Imagen 19 Imagen 20
Imagen 21 Imagen 22
Imagen 23 Imagen 24
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 21
Estos filtros pueden ser aplicados de forma independiente o en cascada
uno tras otro. Al utilizarlos en cascada se puede obtener un resultado ms
ptimo a las necesidades del sistema, cosa que para este proceso es lo que
se realiza.
Imagen 25
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 22
AUTOMATIZACIN
La parte de automatizacin del sistema se realiza a travs de un PLC,
que ser el encargado de recibir la seal de las fotoclulas, ordenar al
controlador de la cmara que realice el disparo, siempre y cuando no se
encuentre ocupada, y en funcin de la respuesta enviada por el controlador
de la cmara crear un movimiento diferencial que ser enviado al controlador
de los servomotores.
En este sistema se han de controlar 17 entradas digitales y 12 salidas
digitales, sin que se trate ni como entrada ni como salida ninguna seal
analgica.
Tras el estudio de las necesidades del sistema se opta por un PLC de
omron, modelo CP1L-EM40DT-D, el cual cuenta con 24 entradas y 16
salidas, todas ellas del tipo transistor y adems la comunicacin con el resto
de equipos es con un puerto Ethernet, el cual es ideal para conectarlo con el
HMI. Un ejemplo de este plc es el mostrado en la Imagen 26.
Imagen 26
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 23
Las principales caractersticas de este PLC son las siguientes:
Power supply: 20,4 26,4 Vdc
Encoder inputs: 4
Pulse outputs: 2
Counters: 6
Digital inputs: 24
Digital outputs 16
Analogue outputs 2
PLC Ports: Ethernet
Las seales de entrada a tratar son las siguientes:
- Encoder Fase A: Ofrece el resultado de la zona A del encoder.
- Encoder Fase B: Ofrece el resultado de la zona B del encoder.
- En servicio: El sistema se encuentra funcionando.
- Foto acumulador entrada sinfn: fotoclula que me indica si hay una
acumulacin de botellas suficiente para que puedan pasar por el
sinfn.
- Foto disparo cmara: fotoclula que me detecta las botellas a la
entrada del sistema para que se capture la imagen.
- Foto inicio giro: fotoclula que detecta a la botella que se encuentra
en la zona donde acta el giro, en el caso de que sea necesario.
- Foto saturacin de salida: fotoclula que me detecta si existe
saturacin de botellas en la salida, para no seguir acumulando.
- VF Transporte OK: El variador de frecuencia de la cinta de transporte
est operativo.
- VF Sinfn OK: El variador de frecuencia del sinfn se encuentra
operativo.
- Servo Giro 1 Ready: El servomotor 1 se encuentra operativo.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 24
- Servo Giro 2 Ready: El servomotor 2 se encuentra operativo.
- Cmara STO: La cmara se encuentra disponible.
- Cmara OR: Resultado del anlisis, en funcin de la configuracin.
- Cmara Error: El controlador da una salida de error.
- Cmara RUN: La cmara se encuentra capturando una imagen en
ese momento.
Las seales de salida, como respuesta a las entradas, sern las
siguientes:
- Tren Pulsos Servo Giro 1: Enva un tren de pulsos al servomotor 1
para controlar su giro.
- Tren Pulsos Servo Giro 2: Enva un tren de pulsos al servomotor 1
para controlar su giro.
- Marcha VF Transporte: ordena poner en marcha el variador para que
funcione el transporte.
- Marcha VF Sinfn: ordena poner en marcha el variador para que
funcione el sinfn.
- Marcha Servo Giro 1: El servomotor 1 se encuentra operativo.
- Marcha Servo Giro 2: El servomotor 2 se encuentra operativo.
- Disparo cmara: ordena el disparo de la cmara.
- Cambio programa cmara: Ordena el cambio del programa
atendiendo a la combinacin de bits.
- Bit 0 programa cmara: Bit de menor peso en el nmero de programa
- Bit 1 programa cmara: Bit intermedio en el nmero de programa.
- Bit 2 programa cmara: Bit de mayor peso en el nmero de
programa.
- Baliza alarma: Activa la baliza de alarma por acumulacin de fallos.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 25
Funcionamiento
Tal y como qued descrito en la introduccin el sistema procesa la
posicin de un determinado formato de botella y en caso de no encontrarse
en la posicin deseada, para fijar posteriormente una etiqueta, este girar la
botella 90, posicionando la botella en la posicin adecuada para que la
etiqueta quede fijada correctamente.
Para llevar a cabo esto se ha desarrollado un programa en un PLC el
cual interacta con el operario a travs de un terminal HMI, con el cual se
pueden introducir datos y a su vez ofrece otros datos que aportan
informacin del proceso.
A continuacin se describe el funcionamiento del sistema, sin
profundizar en el programa, el cual ser descrito en el siguiente apartado.
Las botellas llegan a la zona donde se encuentra el girador a travs de
una cinta transportadora, la cual, en funcin de los requerimientos de
produccin, puede variar su velocidad. La velocidad del transporte hasta el
girador est gobernada por un variador de frecuencia.
Es muy importante conocer la velocidad a la que circula este transporte,
ya que se ha de copiar, por parte del sistema, para que las botellas discurran
correctamente, sin cambios bruscos de velocidad que provoquen la cada de
la botella.
Para copiar la velocidad del sistema originariamente se pens en
colocar un encoder giratorio, el cual colocado solidariamente al eje del motor
de uno de los transportes permite interpretar la velocidad a la que se
encuentra este. Este sistema ofrece buenos resultados, pero al tratarse de
una unin mecnica entre dos sistemas puede reportar resultados
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 26
indeseados a lo largo de la vida del girador, por lo que este mtodo no es
adecuado para esta labor, pero s se instala, tal y como se ha mencionado
anteriormente para usarlo a modo de contador de pasos desde la deteccin
de la botella por la segunda fotoclula y su entrada en las cintas que realizan
el giro.
Una vez desechada la idea del encoder giratorio, como medidor de
velocidad, se opta por usar una salida que posee el variador de frecuencia de
la lnea, para conectarla al variador de frecuencia del transporte del sistema.
Dicha salida proporciona la frecuencia a la cual est funcionando el
transporte, fijando esta en el variador que controla el transporte que pasa por
el sistema.
Para que las botellas no entren agolpadas al sistema se usa un tornillo
sinfn, con una hlice adecuada al ancho de la botella, cada vez que se
cambie de formato habr que cambiar el tornillo sinfn para que el paso de
hlice coincida con el ancho del nuevo formato. Este tornillo sinfn esta
accionado por un motor el cual ha de proporcionar una velocidad idntica a la
del transporte. Este motor est controlado por un variador de frecuencia, en
el cual se repetir el proceso anterior de conectar la salida del variador del
transporte de entrada al sistema con el variador del tornillo sinfn, creando
una conexin en cascada entre los tres variadores, el existente y los dos que
incorpora el sistema de giro.
Una vez que la botella entra en la carcasa es detectada por una
fotoclula, que se encuentra ubicada al principio de la estructura. Esta
fotoclula hace disparar la cmara, la cual hace una foto de la botella. La
cmara se encuentra enfocando la zona de la botella que nos interesa.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 27
Para que la imagen se vea con mayor claridad frente a esta se
encuentra el backlight, que se dispara junto a la cmara como si de un flash
se tratase, pero en este caso el efecto deseado es el inverso. Cuando pasa
la botella lo hace por delante del backlight, de modo que cuando se produce
el disparo de la cmara el backlight ofrece una iluminacin desde la parte
trasera que hace distinguir perfectamente la forma de la botella. Los backlight
se venden de diversos colores y para este caso se ha elegido una luz roja, ya
que ofrece un mejor resultado que el resto.
La lente de la cmara puede ser sustituida por otra de caractersticas
diferentes, permitiendo ajustarse mejor a las caractersticas del objeto a
analizar. El enfoque de la cmara se realiza de forma manual girando el
objetivo hacia un lado o hacia otro.
El procesado de las imgenes se realiza por el controlador de la cmara,
el cual cuenta con un software que permite fijar una serie de parmetros y
aplicar una serie de filtros, sin necesidad de tener que utilizar un pc ni el
tener que desarrollar un programa desde cero en Matlab u otro similar.
A partir de la foto obtenida y mediante el software del controlador se fija
el rea de la imagen que se desea analizar y, se fija tambin la velocidad del
obturador, consiguiendo imgenes con ms iluminacin o con menos,
adems de otros parmetros.
Es posible aplicar una serie de filtros, tales como sobel, Laplace, binary,
etc., pudiendo aplicar en cadena varios de estos filtros, para obtener una
imagen lo ms limpia posible.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 28
Una vez procesada la imagen para trabajar con ella, se procede al
anlisis de la misma. Hay diversos mtodos para que se pueden emplear
para el reconocimiento de la cara de la botella, uno de ellos es fijar un
segmento en la imagen y cada vez que este aparezca nos da un resultado
vlido y cuando no aparezca da un resultado errneo. Este mtodo se ha
ensayado para este sistema, pero debido a las caractersticas de las botellas
a analizar, no se han obtenido los resultados idneos para una lnea de
produccin, producindose lecturas errneas en varias de las botellas, por lo
que se ha optado por otro mtodo.
Otro mtodo que ofrece este software es medir el rea de partes negras
que aparecen en la imagen. Para llevar a cabo este mtodo se crea un
contraste en la zona a analizar, para que resalten los perfiles en negro, se fija
el rea de trabajo en la zona donde se diferencien ambas caras y se aplica el
conteo de negro. Una vez contado la cantidad de negro y tras realizar una
serie de muestras se obtiene una media en el resultado, para poder fijar el
valor a partir del cual se considerar botella buena o botella mala. La
diferencia entre el valor obtenido como bueno y el valor obtenido como malo
ha de ser significativa, para evitar la posibilidad de que se produzcan errores
en la identificacin.
En la Imagen 27 se muestra una captura de la pantalla, que se conecta
al controlador de la cmara, en la que aparece una botella colocada en una
posicin incorrecta. Tras el resultado de las reas en negro ofrece un valor,
el cual est por encima del lmite fijado en el programa y la da como mala,
indicando en la pantalla NG en color rojo.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 29
En la Imagen 28, sin embargo, ocurre el caso contrario. Tras el anlisis
por parte del controlador del rea seleccionada, devuelve un valor,
correspondiente al rea de negro que existe en la zona. En este caso esa
rea es inferior al fijado en el programa y la da como buena, apareciendo en
la pantalla OK en color verde.
Imagen 27
Imagen 28
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 30
El controlador posee una serie de entradas y salidas digitales que se
conectan a las entradas y salidas del plc para que puedan interactuar entre
s.
Cuando el resultado de la lectura de la cara de una botella es correcto la
salida OR no variar su estado, dependiendo de la configuracin dada se
quedar en 1 o en 0, por lo que el sistema no sufrir ningn cambio, los dos
servomotores giraran a la misma velocidad, pero en el caso de ser
incorrecto, la salida OR se activar, con lo que avisar al plc para que envie
la orden a los servomotores que han de realizar el giro diferencial. Este
proceso ser explicado ms adelante en el siguiente apartado.
Una vez detectada una cara errnea la botella pasar delante de la
segunda fotoclula, a partir de la cual se empezaran a contar los pulsos
emitidos por el encoder giratorio, para que a partir de un valor dado empiece
el giro diferencial de los servomotores. Este proceso se realiza a modo de
temporizacin, pero en este caso es ms preciso ya que se cuenta con la
velocidad del motor y conocida la distancia es fcil calcular el tiempo que
tardar la botella en alcanzar las cintas sobre las que actan los
servomotores.
Una vez realizado el giro es sistema vuelve a la posicin de reposo a la
espera de la siguiente botella.
El sistema de giro est diseado para alcanzar una velocidad mxima
de trabajo de 9000 botellas/hora (2,7 botellas/seg.).
Como se ha podido observar, a raz de los planos de la estructura, todo
el sistema de procesado, cmara, fotoclulas y servomotores, se encuentran
cubiertos por una caja, la cual no permitir el paso de la luz, la cual puede
afectar a la correcta identificacin de las caras de las botellas.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 31
Programa
El programa se ha desarrollado mediante el software de omron, cx-
programmer, ya que el plc es de esa misma marca.
En la Imagen 29 se muestra una captura del programa, en el que se
pueden apreciar varias ventanas, que ayudan a realizar la programacin.
En la parte izquierda se muestra en forma de rbol la parte referente a la
tabla de variables, configuracin del plc y sus perifricos y las diferentes
secciones que componen el programa.
En la parte central-derecha, aparece el programa en s en lenguaje
lader. Se ha elegido este lenguaje de programacin porque es ms grfico y
es ms fcil de seguir a la hora de realizar un seguimiento online.
En la parte inferior izquierda aparece una ventana de referencias
cruzadas, para ver donde se repiten las variables del programa, y en la parte
inferior derecha se muestra una ventana que se usa en modo online, para
mostrar el valor actual de la variable.
Imagen 29
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 32
El programa se ha dividido en dos secciones, una en la que se
encuentra la parte relativa a la actuacin de los elementos y otra para las
variables del HMI, con las diferentes variables, procedentes de los botones
de la misma y la parte relativa a las alarmas del programa, que son
mostradas en el HMI.
Cada seccin est dividida a su vez en varias subsecciones, que
facilitan mejor el funcionamiento del programa y permitir en el futuro poder
realizar modificaciones en el mismo con mayor facilidad.
El programa completo se incluye en forma de anexo en este trabajo,
donde se podrn analizar las particularidades del mismo con mayor detalle.
En este captulo se describirn las diferentes secciones que se han incluido
en el programa.
- Marcha Auto: En esta seccin se incluyen las condiciones necesarias
para que el sistema se ponga en marcha. Para ello se han aadido
en modo AND una serie de contactos, que son las condiciones, que
se han de activar o desactivar para que se active la bobina de
marcha.
- Reset marcha HMI: No se podr poner en marcha desde la pantalla,
si una de las variables, relativas a las condiciones de arranque no
est validada.
- Temporizacin paro-marcha-auto:
- Acumulacin botellas entrada sinfn: si la fotoclula de entrada al
sinfn se encuentra activa durante un tiempo, fijado por el usuario, se
activa una variable, que indica que existe una acumulacin de
botellas a la entrada y pone en marcha el sinfn, para que puedan
procesarse las botellas. Si transcurrido otro tiempo, tambin fijado por
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 33
el usuario, no se detectan botellas se quitar la marca anterior y se
parar el sinfn.
- Acumulacin botellas a la salida: Cuando la fotoclula de salida
detecta la presencia de una botella durante un tiempo fijado se para
el transporte y se activa en la pantalla una alarma indicando la
acumulacin de botellas.
- Temporizacin foto disparo cmara: introduce un retardo desde que
se detecta la botella por la fotoclula hasta que se dispara la cmara.
- Temporizacin foto inicio de giro: se produce un retardo entre que se
detecta la botella, en la entrada a la cinta de los servos, y se empieza
a realizar el desfase en el giro.
- Marcha variador de frecuencia sinfn entrada: Tras cumplirse una
serie de condiciones en las variables del sistema, tales como que se
encuentra activada la marcha y que no existen errores de ningn tipo,
pone en marcha el sinfn de entrada.
- Marcha variador de frecuencia transporte: Al igual que ocurre en el
caso anterior, tras cumplirse una serie de condiciones, pone en
marcha el variador de frecuencia del transporte de botellas.
- Marcha servo giro 1: Si el servo se encuentra OK y se le da la orden
de marcha al mismo, se activar la salida del plc que activa el
movimiento del servo 1.
- Marcha servo giro 2: Es idntica a la anterior.
- Iluminacin cmara: activa la iluminacin de la cmara cuando el
sistema se encuentra en funcionamiento.
- Lectura encoder: Lee los pulsos que son enviados por el encoder y
crea una tabla para fijar la frecuencia .
- Tren de pulsos a servo: Establece una relacin entre los pulsos que
provienen del encoder para ofrecerlos al controlador de los servos.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 34
- Salida a tren de pulsos a servo 1: Genera una salida en frecuencia
para el servomotor 1 a partir de los pulsos ofrecidos por el encoder.
- Salida a tren de pulsos a servo 2: Genera una salida en frecuencia
para el servomotor 2 a partir de los pulsos ofrecidos por el encoder.
- Control de giro de botellas: Esta seccin del programa es la que
enva el diferencial de giro al servomotor 1 con respecto al
servomotor 2.
- Disparo cmara: Realiza el disparo de la cmara con un retardo dado
por un temporizador fijado por el usuario.
- Resultado inspeccin cmara: Tras realizar el disparo de la cmara el
controlador de la cmara analiza la imagen obtenida y en funcin de
los parmetros dados devuelve un bit que indica si es error o es
correcta. En funcin de este bit se realiza el giro diferencial o no.
- Seleccin programa cmara: En este apartado se realiza mediante un
bloque MOV (movimiento de una palabra) la seleccin del tipo de
programa. Se introduce una el programa que se desea y ser enviado
a la palabra correspondiente que guardar la informacin.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 35
HMI
Para que se pueda visualizar parte del proceso y poder actuar sobre
este se ha instalado una HMI (Human Machine Interface), de modo que se
podrn visualizar un determinado nmero de variables del sistema y actuar
sobre otras.
El HMI que se ha seleccionado tiene un TFT LCD tamao 5,6 a color de
la marca Omron, modelo NB5Q TW01B, el cual se muestra en la Imagen 30.
Las caractersticas principales de este dispositivo son las siguientes:
Resolucin: 320x234
Dimensiones mm (HxWxD): 142x184x46
Peso: 625g
Comunicacin: Ethernet
Alimentacin: 24,4-27,4 Vdc
Potencia: 7 W.
Imagen 30
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 36
Pantallas
Para poder controlar el girador de botellas desde el HMI se cuenta con 4
pantallas, de las cuales 2 de ellas estn condicionadas por otras 2.
Las pantallas con las que cuenta el HMI son las siguientes:
Pantalla principal
Pantalla de parmetros
Pantalla de formato
Pantalla de manual/automtico
Para el diseo de estas pantallas se ha usado el programa NB-Designer
del proveedor Omron, que se muestra en la Imagen 31. Se ha utilizado este
programa debido a que es el ms indicado para la HMI seleccionada al
tratarse del mismo proveedor de la HMI.
A continuacin se procede a realizar una descripcin de las diferentes
pantallas, as como la forma de acceder a las mismas.
Imagen 31
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 37
Pantalla principal
La pantalla que se muestra en la Imagen 32 es la que aparece en el HMI
por defecto cuando se enciende, ya que desde ella se puede acceder al resto
de pantallas y muestra la informacin imprescindible durante el
funcionamiento del girador de botellas.
En la parte superior de la pantalla aparecer el nombre del formato que
se tiene seleccionado.
En la parte central de la pantalla se muestran una serie de datos, tales
como:
La velocidad de la lnea, en botellas/hora.
Un contador parcial de botellas, que se puede resetear para saber
cuntas botellas se procesan por lote de produccin.
Un contador total, en el que se recoge el nmero de botellas que
se han procesados desde que se instal el girador de botellas en
la lnea.
En la parte inferior de la pantalla existe una lnea en la cual se mostraran
los errores que se produzcan durante el funcionamiento del girador de
Imagen 32
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 38
botellas. Estos errores estn introducidos en una palabra, la cual en funcin
de su valor nos mostrar el error programado.
A los laterales de la pantalla aparecen una serie de botones. Con los
botones de la izquierda puedo elegir si pongo en marcha el sistema o no
(MARCHA) y si deseo puentear el sistema de giro de botellas (BY-PASS), es
decir, el sistema no analizar la botella sino que la dejar pasar tal y como
entra.
Los botones de la derecha de la pantalla son los siguientes:
Cambiar formato: Direcciona a la pantalla en la cual puedo elegir
los diferentes formatos de botellas que se pueden tratar.
Manual: Se accede a la pantalla en la cual se puede activar, de
forma manual, diferentes elementos del girador de botellas.
Ajustes de parmetros: Direcciona a la pantalla en la cual se
pueden personalizar las partes del programa en las que se ha
dejado una variable en forma de palabra, la cual puede
modificarse desde esta pantalla, tales como temporizadores,
pulsos, etc..
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 39
Pantalla de formatos
A la pantalla que muestra la Imagen 33 se accede desde la pantalla
principal y en ella podemos seleccionar el tipo de formato de botella con el
que se est trabajando actualmente en la lnea de produccin.
La pantalla muestra la informacin referente al formato que se tiene
elegido actualmente y otra lnea en la que se va mostrando los diferentes
formatos que se pueden elegir, a travs de la flecha hacia delante o hacia
detrs.
Cuando se posicione en el formato que se desea cambiar se ha de
pulsar el botn CAMBIAR y luego en VOLVER, para regresar a la pantalla
principal.
Imagen 33
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 40
Pantalla de movimiento manual
A la pantalla de la Imagen 34 se accede desde la pantalla principal y en
ella se pueden activar o desactivar, de forma manual, diferentes elementos
del sistema.
Los elementos sobre los que se puede actuar, activndolo o
desactivndolo, son los siguientes:
V.F. TPTE: Variador de frecuencia de la lnea de transporte.
V.F. SINFN: Variador de frecuencia de las cintas que estn en el
sinfn.
SERVO GIRO 1: Servo motor 1 ubicado en el sinfn.
SERVO GIRO 2: Servo motor 2 ubicado en el sinfn.
ILUM. LED: Acta sobre el backlight que se encuentra frente a la
cmara.
Imagen 34
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 41
Pantalla de ajustes de parmetros
A la pantalla de la Imagen 35 se accede desde la pantalla principal y en
ella se pueden modificar los diferentes valores de aquellas variables que
estn en modo de palabra dentro del programa.
Al intentar acceder a esta pantalla desde la pantalla principal se nos
pregunta si verdaderamente se desea acceder a dicha pantalla.
Una vez que se ha confirmado que s se desea acceder a la pantalla de
parmetros se solicita que se introduzca el nombre de usuario y su
contrasea, tal y como se muestra en la Imagen 36.
Imagen 35
Imagen 36
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 42
Una vez se han introducido los datos correspondientes al usuario y clave
correctamente se tiene acceso a la pantalla de modificacin de parmetros.
La pantalla de modificacin de parmetros es la mostrada en la Imagen 37.
En esta pantalla se configuran una serie de parmetros que
corresponden a valores que se utilizan en el programa como variable de
tiempo en los temporizadores o relaciones de unidades
Los parmetros configurables son los siguientes:
- Frec. Servos/ Frec. Enc.: Relacin entre la frecuencia de servos y la
frecuencia del encoder.
- % inc. Vel. Giro botella: configura cuanto se ha de incrementar la
velocidad en el giro cuando se detecta una botella en la posicin
incorrecta.
- Retardo disparo cmara: Se introduce el tiempo de retardo de disparo
de la cmara desde que es detectada por la fotoclula de entrada. El
valor introducido en multiplicado por 100 ms.
- Retardo inicio de giro: Se introduce el retardo que ha de tener desde
que la botella es detectada por la fotoclula de giro para que empiece
la velocidad diferencial de los servomotores. Como en el caso
anterior el valor introducido es multiplicado por 100 ms.
Imagen 37
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 43
ACTUACIN
En esta parte vamos a hablar de aquellos elementos que no intervienen
propiamente como condicionante en el transcurso del proceso de gestin de
las botellas, pero s nos son necesarias para llevar a cabo estas acciones,
aportando informacin al PLC o llevando a cabo las acciones ordenadas por
este.
Estos elementos son dos, los variadores de frecuencia y los
servomotores.
El variador de frecuencia se utiliza en la parte del transporte de la
botella, ya que se ha de sincronizar la velocidad de la lnea existente con la
lnea que atraviesa el sistema y a su vez transmitirla al tornillo sinfn que
introduce las botellas a una distancia equidistante, unas de otras, en el
sistema.
Se utilizarn dos variadores de frecuencia conectados en cascada con el
variador de frecuencia de la lnea de transporte existente.
Los servomotores estn colocados sobre los rodamientos de las cintas
que realizan el giro de las botellas. Estos servomotores son controlados por
un controlador, programado previamente, el cual incrementa y decrementa
hasta la velocidad asignada cuando se detecta una botella en posicin
errnea.
El utilizar servomotores y no motores paso a paso u otro tipo de motor
obedece a que los servomotores ofrecen mayor par que cualquier otro motor,
lo cual es muy recomendable en este caso al tratarse de un sistema que se
encuentra en constante friccin.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 44
Variadores de frecuencia
Un variador de frecuencia (siglas VFD, del ingls: Variable Frequency
Drive o bien AFD Adjustable Frequency Drive) es un sistema para el control
de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC) por medio
del control de la frecuencia de alimentacin suministrada al motor. Un
variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad. Los
variadores de frecuencia son tambin conocidos como drivers de frecuencia
ajustable (AFD), drivers de CA, microdrivers o inversores. Dado que el voltaje
es variado a la vez que la frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF
En este sistema se han usado dos variadores
de frecuencia, uno en el transporte de las botellas
hacia el girador y otro en el sinfn de entrada, ya
que ambos elementos han de ir a la misma
velocidad a la que va toda la lnea y esta, en
funcin de la cantidad de botellas que vayan
saliendo de la llenadora, ir variando su velocidad,
por lo que tendr que estar ajustndose en cada
momento y a su vez la del transporte y el sinfn,
para evitar atascos o cada de botellas a lo largo
del sistema de giro.
El motor usado en un sistema VFD es normalmente un motor de
induccin trifsico. Algunos tipos de motores monofsicos pueden ser
igualmente usados, pero los motores de tres fases son normalmente
preferidos. Varios tipos de motores sncronos ofrecen ventajas en algunas
situaciones, pero los motores de induccin son ms apropiados para la
mayora de propsitos y son generalmente la eleccin ms econmica.
Imagen 38
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 45
Imagen 39
Servomotores
Un servomotor (tambin llamado servo) es un dispositivo similar a un
motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier
posicin dentro de su rango de operacin, y mantenerse estable en dicha
posicin.1
Un servomotor es un motor elctrico que puede ser controlado tanto en
velocidad como en posicin. Un ejemplo de este tipo de servomotores es el
mostrado en la Imagen 39.
Est conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de
control. Tambin potencia proporcional para cargas mecnicas. Un servo,
por consiguiente, tiene un consumo de energa reducido.
La corriente que requiere depende del
tamao del servo. Normalmente el
fabricante indica cul es la corriente que
consume. La corriente depende
principalmente del par, y puede exceder un
amperio si el servo est enclavado, pero
no es muy alta si el servo est libre
movindose a plena carga.
En otras palabras, un servomotor es un motor especial al que se ha
aadido un sistema de control (tarjeta electrnica), un potencimetro y un
conjunto de engranajes. Con anterioridad los servomotores no permitan que
el motor girara 360 grados, solo aproximadamente 180; sin embargo, hoy en
da existen servomotores en los que puede ser controlada su posicin y
velocidad en los 360 grados.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 46
Imagen 40
Los servomotores hacen uso de la modulacin por ancho de pulsos
(PWM) para controlar la direccin o posicin de los motores de corriente
continua. La mayora trabaja en la frecuencia de los cincuenta hercios, as
las seales PWM tendrn un periodo de veinte milisegundos. La electrnica
dentro del servomotor responder al ancho de la seal modulada. Si los
circuitos dentro del servomotor reciben una seal de entre 0,5 a
1,4 milisegundos, ste se mover en sentido horario; entre 1,6 a 2
milisegundos mover el servomotor en sentido antihorario; 1,5 milisegundos
representa un estado neutro para los servomotores estndares.
El control del servo se lleva a cabo desde un driver
que interpreta la seal de pulsos que es enviada desde
el plc, a raz de las dems seales procedentes de los
diferentes transductores colocados en el girador de
botellas.
En la Imagen 40 se muestra uno de los
controladores que se han utilizado para el control de los
servomotores. En esta imagen se pueden obeservar los
diferentes puertos de entrada y salida.
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 47
Encoder
Un encoder es un transductor rotativo que
transforma un movimiento angular en una serie de
impulsos digitales. Estos impulsos generados pueden
ser utilizados para controlar los desplazamientos de
tipo angular o de tipo lineal, si se asocian a
cremalleras o a husillos. Las seales elctricas de rotacin pueden ser
elaboradas mediante controles numricos (CNC), contadores lgicos
programables (PLC), sistemas de control etc.
El encoder utilizado en este sistema es el mostrado en la Imagen 41.
El sistema de lectura se basa en la rotacin de un disco graduado con
un reticulado radial formado por lneas opacas, alternadas con espacios
transparentes. Este conjunto est iluminado de modo perpendicular por una
fuente de rayos infrarrojos. El disco proyecta de este modo su imagen sobre
la superficie de varios receptores oportunamente enmascarados por otro
reticulado que tiene el mismo paso del anterior llamado colimador. Los
receptores tienen la tarea de detectar las variaciones de luz que se producen
con el desplazamiento del disco convirtindolas en las correspondientes
variaciones elctricas.
El sistema de lectura se basa en la rotacin de
un disco graduado con un reticulado radial formado
por lneas opacas, alternadas con espacios
transparentes, tal y como se muestra en la
Imagen 42. Este conjunto esta iluminado de modo
perpendicular por una fuente de rayos infrarrojos. El
Imagen 41
Imagen 42
-
Girador de botellas con reconocimiento por visin.
Trabajo Fin de Master en Automtica, Robtica y Telemtica 48
disco proyecta de este modo su imagen sobre la superficie de varios
receptores oportunamente enmascarados por otro reticulado que tiene el
mismo paso del anterior llamado colimador. Los receptores tienen la tarea de
detectar las variaciones de luz que se producen con el desplazamiento del
disco convirtindolas en las correspondientes variaciones elctricas.
El encoder incremental proporciona
normalmente dos formas de ondas cuadradas y
desfasadas entre s en 90 elctricos, los cuales
por lo general son Canal A y Canal B. Con la
lectura de un solo canal se dispone de la
informacin correspondiente a la velocidad de
rotacin, mientras que si se capta tambin la seal
B es posible discriminar el sentido de rotacin en base a la secuencia de
datos que producen ambas seales. Est disponible adems otra seal
llamada canal Z o cero, que proporciona la posicin absoluta de cero del eje
del encoder. Esta seal se presenta bajo la forma de impulso cuadrado con
fase y amplitud centrada en el canal A, tal y como se muestra en la
Imagen 43.
Imagen 43
-
ANEXO I
INSTRUCCIONES DEL PROGRAMA
-
000000(000000)
[Nombre de programa : NuevoPrograma1]
[Nombre de seccin : Seccin1]
MARCHA AUTO
200.12
HMI_MARCHAMARCHA AUTO DESDE PANTALLA
I: 0.04
I004EN SERVICIO
I: 1.00
I100V.F. TRANSPORTE OK
I: 1.02
I102SERVO GIRO 1 OK
I: 1.04
I104SERVO GIRO 2 OK
I: 1.10
I110CMARA ERROR
I: 1.11
I111CMARA RUN
Q: 101.01
O1011CAMBIO PROGRAMA CMARA
1
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
T0008
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
2
1
(305)
D213
N_PROG_CAM
#0
[OP1]N DE PROGRAMA DE CMARA CARGADO[OP2]
I: 1.03
I103SERVO GIRO 1 READY
I: 1.05
I105SERVO GIRO 2 READY
200.00
MARCHA_AUT
MARCHA AUTOMTICA a001 a016 a024a056 b068 a073b075 a080 b087a091 b098 a103b106 a146 a166b173 b178 a268a276 b281
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
2
000001(000019)
RESET MARCHA HMI
I: 0.04
I004EN SERVICIO
RSET
200.12
HMI_MARCHA
MARCHA AUTO DESDE PANTALLA a000 a057 b239
I: 1.00
-
I100V.F. TRANSPORTE OK
I: 1.02
I102SERVO GIRO 1 OK
I: 1.04
I104SERVO GIRO 2 OK
000002(000024)
TEMPORIZACIN PARO MARCHA AUTO
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
I: 0.06
I006FOTO DISPARO CMARA
I: 0.07
I007FOTO GIRO BOTELLA
TIM
0008D8
DT[8]
[OP1]
b002 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
000003(000028)
ACUMULACIN BOTELLAS ENTRADA SINFN
CF113
P_OnIndicador de siempre ON
I: 0.05
I005FOTO ACUMULACIN ENTRADA SINFN
TIM
0000D0
DT[0]
[OP1]
a036 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
I: 0.05
I005FOTO ACUMULACIN ENTRADA SINFN
TIM
0001D1
DT[1]
[OP1]
a038 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
T0000 KEEP(011)
200.01
ACUM_ENT_SF
ACUMULACIN ENTRADA SINFN a058 b245
T0001
000004(000040)
ACUMULACIN BOTELLAS A LA SALIDA
CF113
P_OnIndicador de siempre ON
I: 0.08
I008FOTO ACUMULACIN SALIDA
TIM
0002D2
DT[2]
[OP1]
a048 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
I: 0.08 TIM [OP1]
-
I008FOTO ACUMULACIN SALIDA
0003D3
DT[3]
a050 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
T0002 KEEP(011)
200.02
ACUM_SAL
ACUMULACIN ALA SALIDA b059 a242
T0003
000005(000052)
TEMPORIZACIN FOTO DISPARO CAMARA
I: 0.06
I006FOTO DISPARO CMARA
TIM
0004D4
DT[4]
[OP1]
a151 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
000006(000054)
TEMPORIZACIN FOTO INICIO GIRO
I: 0.07
I007FOTO GIRO BOTELLA
TIM
0005D5
DT[5]
[OP1]
a130 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
000007(000056)
MARCHA VARIADOR DE FRECUENCIA SINFIN ENTRADA
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
200.12
HMI_MARCHAMARCHA AUTO DESDE PANTALLA
200.01
ACUM_ENT_SFACUMULACIN ENTRADA SINFN
200.02
ACUM_SALACUMULACIN A LA SALIDA
Q: 100.02
O1002MARCHA V.F. TRANSPORTE
Q: 100.04
O1004MARCHA SERVO GIRO 1
Q: 100.06
O1006MARCHA SERVO GIRO 2
I: 1.10
I110CMARA ERROR
I: 1.11
I111CMARA RUN
1
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
200.03
HMI_MVFSFMARCHA V.F. SINFIN ENTRADA DESDE HMI
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
-
1I: 1.01
I101V.F. SINFIN OK
I: 0.04
I004EN SERVICIO
Q: 100.03
O1003
MARCHA V.F. SINFIN
000008(000073)
MARCHA V.F. FRECUENCIA TRANSPORTE
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
I: 1.00
I100V.F. TRANSPORTE OK
I: 0.04
I004EN SERVICIO
Q: 100.02
O1002
MARCHA V.F. TRANSPORTE a060 a110
200.04
HMI_MVFTPMARCHA V.F. TRANSPORTE DESDE HMI
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
000009(000080)
MARCHA SERVO GIRO 1
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
I: 1.02
I102SERVO GIRO 1 OK
I: 1.03
I103SERVO GIRO 1 READY
I: 0.04
I004EN SERVICIO
Q: 100.04
O1004
MARCHA SERVO GIRO 1 a061 a084 a112a117 a120 b142b218 a293
Q: 100.04
O1004MARCHA SERVO GIRO 1
200.05
HMI_MSG1MARCHA SERVO GIRO 1 DESDE HMI
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
000010(000091)
MARCHA SERVO GIRO 2
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A
I: 1.04
I104SERVO GIRO 2 OK
I: 1.05
I105SERVO GIRO 2 READY
I: 0.04
I004EN SERVICIO
Q: 100.06
O1006
MARCHA SERVO GIRO 2 a062 a095 b224a300
-
TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
Q: 100.06
O1006MARCHA SERVO GIRO 2
200.06
HMI_MSG2MARCHA SERVO GIRO 2 DESDE HMI
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
000011(000102)
ILUMINACIN CMARA
I: 0.04
I004EN SERVICIO
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
Q: 100.07
O1007
ILUMINACIN CMARA
200.10
HMI_ILUMINACIONENCENDER ILUMINACIN CMARA DESDE PANTALLA
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
000012(000110)
LECTURA ENCDER (VELOCIDAD LNEA)
Q: 100.02
O1002MARCHA V.F. TRANSPORTE
PRV(881)
#0010#0003D200
VEL_LIN
[OP1][OP2][OP3]FRECUENCIA PULSOS ENTRADA ENCDER
c113
000013(000112)
TREN DE PULSOS A SERVOS
Q: 100.04
O1004MARCHA SERVO
*(420)
D200
VEL_LIND202
REL_VEL
[OP1]FRECUENCIA PULSOS ENTRADA ENCDER
-
GIRO 1 _SERVOS
D300
DINT_AUX
c111 [OP2]RELACIN FREC.SERVOS = K x FREC. ENCODER[OP3]
c114 c115 c116c133 c134 c138c139
/(430)
D300
DINT_AUX
&100D204
FREC_SERVOS_NORMAL
[OP1]
c113 c115 c116c133 c134 c138c139 [OP2][OP3]FRECUENCIA TREN DE PULSOS SERVOS NORMAL
c115 c119 c124
*(420)
D204
FREC_SERVOS_NORMAL
D208
ACEL_GIRO
D300
DINT_AUX
[OP1]FRECUENCIA TREN DE PULSOS SERVOS NORMAL
c114 c119 c124 [OP2]ACELERACIN GIRO[OP3]
c113 c114 c116c133 c134 c138c139
/(430)
D300
DINT_AUX
&100D206
FREC_SERVO_2_GIRO
[OP1]
c113 c114 c115c133 c134 c138c139 [OP2][OP3]FRECUENCIA TREN DE PULSOS SERVO 2PARA GIRO DE BOTELLA
c127
000014(000117)
SALIDA TREN DE PULSOS A SERVO 1
Q: 100.04
O1004MARCHA SERVO GIRO 1
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
SPED(885)
#0000#0000D204
FREC_SERVOS_NORMAL
[OP1][OP2][OP3]FRECUENCIA TREN DE PULSOS SERVOS NORMAL
c114 c115 c124
-
000015(000120)
SALIDA TREN DE PULSOS A SERVO 2
Q: 100.04
O1004MARCHA SERVO GIRO 1
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
200.07
ACELERARA '1' SE ACELERA EL SERVO2 PARA GIRAR LA BOTELLA
SPED(885)
#0001#0000D204
FREC_SERVOS_NORMAL
[OP1][OP2][OP3]FRECUENCIA TREN DE PULSOS SERVOS NORMAL
c114 c115 c119
200.07
ACELERARA '1' SE ACELERA EL SERVO2 PARA GIRAR LA BOTELLA
SPED(885)
#0001#0000D206
FREC_SERVO_2_GIRO
[OP1][OP2][OP3]FRECUENCIA TREN DE PULSOS SERVO 2PARA GIRO DE BOTELLA
c116
000016(000128)
CONTROL DE GIRO DE BOTELLA
CF113
P_OnIndicador de siempre ON
T0005 200.08
GIRAR_BOTELLAHAY QUE GIRAR LA BOTELLA PRESENTE EN FOTO_GIRO
RSET
200.08
GIRAR_BOTELLA
HAY QUE GIRAR LA BOTELLA PRESENTE EN FOTO_GIRO a131
MOVL(498)
#00000000
D300
DINT_AUX
[OP1][OP2]
c113 c114 c115c116 c134 c138c139
INI(880)
#0011#0002D300
DINT_AUX
[OP1][OP2][OP3]
c113 c114 c115c116 c133 c138c139
SET
200.07
ACELERAR
A '1' SE ACELERAEL SERVO 2 PARA GIRAR LA BOTELLA b123 a126 a137
200.07
ACELERARA '1' SE ACELERA EL SERVO2 PARA
PRV(881)
#0001#0000D300
DINT_AUX
[OP1][OP2][OP3]
c113 c114 c115c116 c133 c134c139
-
GIRAR LA BOTELLA
CMPL(060)
D300
DINT_AUX
D210
N_PULSOS_GFIRO
[OP1]
c113 c114 c115c116 c133 c134c138 [OP2]N DE PULSOS DE ENCODER PARA GIRO DE BOTELLA
CF000
P_GEIndicador de mayor que o igual a (GE)
RSET
200.07
ACELERAR
A '1' SE ACELERAEL SERVO 2 PARA GIRAR LA BOTELLA b123 a126 a137
Q: 100.04
O1004MARCHA SERVO GIRO 1
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
000017(000146)
DISPARO CMARA
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
I: 1.10
I110CMARA ERROR
I: 1.11
I111CMARA RUN
T0004 KEEP(011)
200.11
MEM_DISPARO
MEMORIA DISPARO CMARA a156
T0006
200.11
MEM_DISPAROMEMORIADISPARO CMARA
TIM
0006D6
DT[6]
[OP1]
a153 a159 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
T0006 Q: 101.00
O1010
DISPARO CMARA
-
a160 c187 c188 c189
Q: 101.00
O1010DISPARO CMARA
T0007 TIM
0007D7
DT[7]
[OP1]
b161 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
000018(000166)
RESULTADO INSPECCIN CMARA
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
I: 1.10
I110CMARA ERROR
I: 1.11
I111CMARA RUN
I: 1.08
I108CMARA STO
I: 1.09
I109CMARA OR
KEEP(011)
200.08
GIRAR_BOTELLA
HAY QUE GIRAR LA BOTELLA PRESENTE EN FOTO_GIRO a131
I: 0.04
I004EN SERVICIO
200.00
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
200.09
HMI_BY_PASSGIRADOR EN MODOPASO A TRAVS (SIN GIRAR) DESDE PANTALLA
I: 1.11
I111CMARA RUN
I: 1.10
I110CMARA ERROR
000019(000178)
SELECCIN PROGRAMA CMARA
200.00 200.13 (305)
D212
(305)
D212
SET
200.14
MEMORIA CAMBIO DE
-
MARCHA_AUTMARCHA AUTOMTICA
HMI_CAMBIAR_PROGCAMBIAR PROGRAMA DE CMARA DESDE PANTALLA
N_PROG_SEL
D213
N_PROG_CAM
[OP1]N DE PROGRAMA DE CMARA SELECCIONADO EN PANTALLA[OP2]N DE PROGRAMA DE CMARA CARGADO
N_PROG_SEL
#0
[OP1]N DE PROGRAMA DE CMARA SELECCIONADO EN PANTALLA[OP2]
CAMBIAR_PROG
PROGRAMA DE CMARA a185
200.14
CAMBIAR_PROGMEMORIACAMBIO DE PROGRAMA DE CMARA
MOVB(082)
D212
N_PROG_SEL
#0200101
[OP1]N DE PROGRAMA DE CMARA SELECCIONADO EN PANTALLA
c181 c182 c188c189 c202 [OP2][OP3] c188 c189 a160 a164 b010 a192 a194 a199 a200 a201 a259
MOVB(082)
D212
N_PROG_SEL
#0301101
[OP1]N DE PROGRAMA DE CMARA SELECCIONADO EN PANTALLA
c181 c182 c187c189 c202 [OP2][OP3] c187 c189 a160 a164 b010 a192 a194 a199 a200 a201 a259
-
MOVB(082)
D212
N_PROG_SEL
#0402101
[OP1]N DE PROGRAMA DE CMARA SELECCIONADO EN PANTALLA
c181 c182 c187c188 c202 [OP2][OP3] c187 c188 a160 a164 b010 a192 a194 a199 a200 a201 a259
TIM
0009D9
DT[9]
[OP1]
a191 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
T0009 Q: 101.01
O1011
CAMBIO PROGRAMA CMARA b010 a194 c187 c188 c189
Q: 101.01
O1011CAMBIO PROGRAMA CMARA
TIM
0010D10
DT[10]
[OP1]
a197 [OP2]CONSIGNAS TEMPORIZADORES 0..63
T0010 RSET
200.14
CAMBIAR_PROG
MEMORIA CAMBIO DE PROGRAMA DE CMARA a185
RSET
Q: 101.02
O1012
BIT 0 SEL. PROG.CMARA c187 c188 c189
RSET
Q: 101.03
O1013
BIT 1 SEL. PROG.CMARA c187 c188 c189
RSET
Q: 101.04
O1014
BIT 2 SEL. PROG.CMARA c187 c188 c189
-
MOV(021)
D212
N_PROG_SEL
D213
N_PROG_CAM
[OP1]N DE PROGRAMA DE CMARA SELECCIONADO EN PANTALLA
c181 c182 c187c188 c189 [OP2]N DE PROGRAMA DE CMARA CARGADO
c011 c181 c236
-
ANEXO II
ESQUEMA ELCTRICO
-
REV. MODIFICA DATA FIRMA APPROV.
VISTO
DISEGN.
DATA
PROG/ELE
FOLIO
DE
1
13
ALIMENTACIN GIRADOR DE BOTELLAS
NE09713
DIS.: MSP/LRACLIENTE MUELO-OLIVES SA - Priego de Crdoba
=
+
15/11/2013
B1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
!
"!
2L1
11-
2N1
1-
8N8L
7N
5N
7L1
5L
L
1NN
1L
1+
7L
6L
11+
2L
2N
3N 4L
4N 6N
13+
3L
12-
10+
10-
13-
9-9+ 12+
N
+ -
L1 PE
X1
-1
10A, C
12
34
-1Q1
30 mA
12
34
-1Q2
4A, C
12
34
-1Q3
230V
AC
5.3
-2K12.5
X1
-25
.4
X1
-3
4A, C
12
34
-1Q4
230V
AC
6.3
6.4
4A, C
12
34
-1Q5
230V
AC
3.1
3.1
4A, C
12
34
-1Q6
230V
AC
4.1
4.1
4A, C
12
34
-1Q7
-1E1
30
-1S1 -1E2
4A, C
12
34
-1Q8
24VDC, 10A
-1G1
2A, C
12
34
-1Q9
24V
DC
7.1
0VD
C7
.1
2A, C
12
34
-1Q10
24V
DC
7.8
0VD
C7
.9
4A, C
12
34
-1Q11
24V
DC
2.2
0VD
C2
.2
4A, C
12
34
-1Q12
24V
DC
12.1
0VD
C1
2.1
4A, C
12
34
-1Q13
24V
DC
12.6
0VD
C1
2.6
-
REV. MODIFICA DATA FIRMA APPROV.
VISTO
DISEGN.
DATA
PROG/ELE
FOLIO
DE
2
13
CIRCUITO SEGURIDAD GIRADOR DE BOTELLAS
NE09713
DIS.: MSP/LRACLIENTE MUELO-OLIVES SA - Priego de Crdoba
=
+
15/11/2013
B1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
11+
11- 200
11-
201
202
203
206
205
204
I004
11+
G9S-2002
24VDC1.7
0VDC1.8
A1
14T22T21
T32A2 T11 T12 T31 13 23
24
-2B1
-2S12.4
1112
-2S1
SERVICIO
1314
-2S2
2.6
\>