PRESENTACIÓN

En este manual de prácticas se presenta un compendio de experimentos en un sistema de manufactura integrada por computadora, esta dirigido a los alumnos que cursan el noveno semestre de la carrera de Ingeniería en Control y Automatización y que por consecuencia toman la materia de Sistemas Digitales III. Con las prácticas que aquí se realizan se cubre parte del programa oficial, los nombres de las prácticas no coinciden con el de dicho programa. Al final de los experimentos y durante las últimas dos prácticas, es cuando se observa que, para realizarlas se requiere previo conocimiento de los temas, que no se especifican de manera escrita, pero en el contexto se engloba la mayor parte del programa oficial de la materia y, este conocimiento previo, se va adquiriendo en el desarrollo de las primeras prácticas aquí propuestas. En otras palabras una práctica propuesta aquí puede tocar 2 ó 3 experimentos del programa oficial de manera aleatoria.

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Índice Pág.

Introducción Práctica 1 Manipulador Movemaster EX. Práctica 2 Programación y Control del Manipulador Movemaster EX.

3

37

50

Práctica 3 Programa ción con Cosiprog

60

Práctica 4 Reconocimiento del Sistema VI-2000

72

Práctica 5 Generación de un Patrón con iSpot

82

Práctica 6 Identificación de Varios Patrones con iSpot

95

Práctica 7 Sincronización de un Módulo de Visión Con el Brazo Robot

108

Práctica 8 Sincronización de un Módulo de Visión Con el Brazo Robot y El Slider.

120

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES III

Introducción

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Introducción. Lo primero que se requiere hacer es ver que todo el equipo tanto de visión y de Movemaster esté bien conectado, después enciende la caja de control para el Movemaster EX.

Figura 1.- Unidad de Control para el Movemaster EX (RV-M1 Si se va a mover el brazo robot se debe de encender el módulo de control del slider.

Figura 2.- Módulo de Control

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Ya teniendo esos requerimientos se debe de trabajar por medio de la PC y los programas COCIPROG, QBASIC E ISPOT, en estos se van a realizar tanto los programas de control del Movemaster EX; así como los patrones de las piezas que se desean analizar.

Figura 3.- Computadora personal con periféricos.

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Respecto el área de visión se va a trabajar con sistemas de iluminación, poste de sujeción, cámara de video y fuente de alimentación.

Iluminación Superior

Cámara de Video

Soporte de la Cámara Lente Óptico de la Cámara

Poste de Sujeción

Iluminación Inferior

Figura 4.- Equipo de Visión. Fuente de Alimentación 7 Manufactura Integrada por Computadora (CIM)

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Al conectar todo este equipo nos va ayudar a analizar el tipo de pieza que se desee, este equipo se va a conectar de la siguiente manera. 1. Se va a conectar la fuente de alimentación de la cámara y de la iluminación del equipo. 2. Se va a conectar la salida de video de la cámara con la entrada de video de la PC.

Salida de Video

Figura 5.- Panel Posterior de la Cámara.

Entrada de Video

Figura 6.- Tarjeta de Entrada de Video de la PC. 3. Por medio del programa iSpot se va a obtener la imagen de la cámara y se va analizar las piezas. Inicialice el programa iSpot, desde el acceso directo que se encuentra en el escritorio, el icono en la barra de inicio rápido o bien desde el menú Inicio > Programas >iSpot. Una vez en iSpot revise el estado de: el Frame Graber Card, la cámara de video y el número de cámara que está ocupando; desde la ventana principal de iSpot en la barra inferior.

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Figura 7.- Interfaz de usuario de iSpot

Figura 8.- Barra de Archivo de iSpot.

Los botones de archivo tienen las mismas funciones que en cualquier programa de Windows, las funciones son: 1.- Nuevo. Genera una nueva área de interés, histograma, imagen en escala de grises, imagen binaria, filtro o patrón. 2.- Abrir. Abre las mismas opciones que el botón anterior. 3.- Guardar. Guarda las mismas opciones que los botones anteriores. 4.- Abrir proyecto. Abre un proyecto en el que estén cargados distintos patrones generados con anterioridad. 5.- Guardar proyecto. Guarda un proyecto en el que estén cargados distintos patrones de imágenes.

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Figura 9.- Barra de Vistas. A continuación se describen los botones de trabajo de iSpot; de izquierda a derecha son: 1.- View Gray Image. Despliega la última imagen en escala de grises con la que se haya comenzado a trabajar. 2.- View Histogram. Muestra el último histograma utilizado. 3.- View Binary Image. Despliega la última imagen que se haya binarizado. 4.- Display Patterns. Despliega los parámetros que usa el patrón o patrones actuales. 5.- View Live Image. Muestra la toma en vivo de lo que ve la cámara.

Figura 10.- Barra de Comandos. A continuación se describe la función de cada uno de los botones incluidos en esta barra: 1.- Snap. Toma una fotografía de la escena de la cámara para poder trabajar con ella. 2.- Apply Filter. Aplica el filtro cargado previamente a la imagen actual. 3.- Binarization. Binariza la imagen actual. 4.- Object Analisis. Realiza el análisis del objeto comparándolo contra un patrón predefinido.

Figura 11.- Barra de Herramientas. 1.- Histogram Optimization. En esta ventana es posible optimizar el histograma que es el que actúa directamente sobre nuestra imagen en escala de grises. 2.- Define AOI. Aquí es posible definir el área de interés.

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3.- Calibrate AOI. Aquí es posible calibrar las medidas de nuestro objeto real para definir proporciones. 4.- Define Threshold. Aquí se ajusta el umbral para la binarización. 5.- Edit Filter. Aquí es posible editar un filtro precargado para ajustarlo a nuestras necesidades. 6.- Build Pattern. Este botón nos ayuda a construir un patrón. 7.- Define Dimensions. Este botón nos ayuda a complementar nuestro patrón.

Figura 12.- Barra de Herramientas del Robot de iSpot. 1.- Build Robot Scene. Este comando sirve para sincronizar la operación entre el robot y el sistema de visión de iSpot. 2.- Start Robot. Este comando sirve para inicializar el programa cargado en la unidad controladora del robot. 3.- Robot Mode. Este comando sirve para comunicar los resultados del análisis de visión al robot. 4.- Vision Stages. Este comando sirve para desplegar una caja de diálogo en la que se muestra al usuario las etapas que se llevan están llevando acabo y el resultado del análisis. 5.- Display Report. Este comando muestra los reportes realizados. 6.- Análisis Objects Report. Este comando muestra un reporte del análisis realizado a diversos objetos además de mostrarse en pantalla es posible exportarlo a Microsoft Excel. 7-10.- View #1-#4. Son comandos para elegir entre distintas cámaras. Después de reconocer el programa lo siguiente que se va a hacer es un patrón el cual nos va a servir para poder analizar si las piezas cumplen con las medidas que se desean. 1. Ahora se procede a calibrar el sistema realzando las siguientes operaciones: a) Se coloca la pieza en la caja de iluminación. b) Se toma la imagen en vivo.

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c) Se ajusta el Iris y el lente de la cámara, hasta obtener una imagen suficientemente nítida. d) Se cierra la imagen en vivo. e) Se toma una fotografía de la escena con el comando “Snap”. f) Se define el AOI. g) Se realiza una Optimización del Histograma. h) Si se considera necesaria la aplicación de un filtro se hace si no es posible realizar la binarización del objeto. i) Si se considera aceptable la calidad de la imagen binarizada se pasa a calibrar el AOI, en caso contrario se puede ajustar el umbral de binarización y si con esto queda satisfecho con el resultado ahora es posible calibrar el AOI. Para realizar un patrón dentro de iSpot se van a seguir los siguientes pasos: j) Se coloca la pieza en la caja de iluminación. k) Se toma la imagen en vivo, con el comando “Live Image”.

Figura 13.- Imagen en vivo l) Se ajustan el Iris y el lente de la cámara, hasta obtener una imagen suficientemente nítida. (generalmente ya se encuentra ajustado). m) Se cierra la imagen en vivo.

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n) Se toma una fotografía de la escena con el comando “Snap”.

Figura 14.- Imagen en escala de grises. o) Se define el AOI; usando el comando AOI y arrastrando los lados de la ventana hasta que quede al tamaño de nuestro interés.

Figura 15.- Ajuste del AOI. p) Se realiza una Optimización del Histograma, con el comando “Histogram Optimization”.

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Figura 16.- Ajuste del Histograma.

q) Si se considera necesaria la aplicación de un filtro se hace, con el comando “Apply Filter” si no; es posible realizar la binarización del objeto, con el comando “Binarization”.

Figura 17.- Imagen Binaria. r) Si se considera aceptable la calidad de la imagen binarizada se pasa a calibrar el AOI, en caso contrario se puede ajustar el umbral de binarización con el

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comando “Define Threshold”; si con esto queda satisfecho con la calidad de imagen ahora es posible calibrar el AOI, con el comando “Calibrate AOI”.

Figura 18.- Calibración de la imagen.

El siguiente diagrama de flujo muestra esta operación más claramente:

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Fase de Preparación

Presentar Pieza

“Live Image” Ajustar Iris de Videocámra Ajustar posición de Videocámara

Enfocar Imagen

Cerrar Ventana “Live Image”

“Snap”

“AOI”

“Histogram Optimization...”

¿Calidad de Imagen?

Aceptable

Insuficiente “Edit Filter” y “Apply Filter”

Insuficiente

¿Calidad de Imagen? Aceptable

“Definir Umbral”

“Binarization”

Fase Precursora o Subsecuente Insuficiente

¿Calidad de Imagen? Aceptable

“Calibrate AOI”

Operación Manual Introducción de Datos o Comandos Decisión entre dos posibilidades

Tercera fase: Creación de Patrón y/o Análisis

Figura 19.- Diagrama de flujo para la calibración de iSpot.

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2. Una vez calibrado el sistema se puede proseguir a la generación del patrón de iSpot, lo cual requerirá de realizar el siguiente proceso: ¾ Use la herramienta “Build Pattern”.

Figura 20.- Cuadro de dialogo “Build Pattern” ¾ Dentro del cuadro de dialogo mostrado inserte el nombre de su patrón en el campo destinado para ello, acto seguido indique al programa la instrucción “Learn” y finalmente pulse el botón “OK” ¾ Realice el mismo procedimiento desde el paso “6e”; hasta la operación anterior el numero de veces que sea necesario hasta que iSpot no pida el nombre del patrón, es decir hasta que este aparezca en el campo destinado a ello. ¾ Una vez que iSpot comience a reconocer su patrón, realice unas cuantas veces mas el procedimiento anterior solo que ahora por cada vez que lo haga vaya variando un poco la posición de su pieza en la caja de iluminación.

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¾ Ahora ha de completar su patrón usando la herramienta “Define Dimensions”.

Figura 21.- Cuadro de Dialogo “Define Dimensions” ¾ Para definir las dimensiones de su patrón ha de hacer lo siguiente; con el cursor del mouse ha de marcar un punto de interés en el contorno de la sombra de su patrón, hecho esto dentro de la caja de dialogo “Point” pulse el botón “Define” al realizar esto al lado del indicador del punto aparecerá la palabra “Defined”.

Figura 22.-Definición de un punto en el cuadro de dialogo “Define Dimensions”.

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¾ Ahora haga lo mismo para el numero de puntos que sean de su interés en la sombra de su patrón y que al mismo tiempo ordenados por pares generen una distancia dentro de su patrón. (En la figura se observan ya definidos dos puntos).

Figura 23.- Dos puntos ya definidos. ¾ Ahora usando la caja de dialogo “Take Point”, la caja de dialogo “Point” y la caja de dialogo “Dimension” alternadamente, seleccione un punto ya definido de la caja “Point”, en la caja “Take point” pulse el botón “First”, a un lado del botón aparecerá el número del punto seleccionado.

Figura 24.- Selección de un punto.

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¾ Nuevamente vaya a la caja “Point” y seleccione otro punto ya definido, que además genere una dimensión de su interés al combinarse con el punto anterior, ahora en la caja “Take Point” pulse el botón “Second”.

Figura 25.- Selección del segundo punto. ¾ Finalmente vaya a la caja “Dimension” donde ha de seleccionar un número de dimensión a definir, y pulse el botón “Define” con lo que aparecerá la palabra “defined” al lado del indicador de dimensión, además de aparecer una línea con el número de dimensión en la sombra de su dibujo, uniendo los puntos que selecciono.

Figura 26.- Dimensión definida.

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¾ A continuación se muestra una figura en la que se han definido diversos puntos y varias dimensiones.

Figura 27.- Diversos puntos y dimensiones definidas en la figura.

¾ Como paso final guarde su patrón desde el menú archivo con la opción “Save Proyect”.

Ya teniendo un patrón definido se va a realizar el programa para los movimientos del brazo robot, este se puede realizar n QBasic y Cociprog. El programa se va a realizar de la siguiente manera: Al iniciar la aplicación que es exhibido en pantalla es la ventana principal de COSIPRG y una ventana de trabajo, como se muestra a continuación.

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Figura 28: Ventana Principal y de Trabajo. La ventana Principal contiene el Menú Principal y una Barra de Herramientas, que funcionan sobre la ventana de trabajo activa. La ventana de trabajo que automáticamente se abre, es para llevar a cabo la generación de un programa de robot con el MRL (Mitsubishi Robot Lenguage). Los comandos posibles a utilizar son 64, la mayoría descritos dentro de las ayudas del software, así como en el Apéndice C-1.3 de este Informe Técnico, aunque, en el manual del sistema robótico todos los comandos descritos. Si se decidiera cerrar esta ventana y abrir otra ventana de trabajo se hace lo siguiente, se da un clic en cerrar sobre la primera ventana y a continuación vaya a File del menú principal. Dé un clic para que aparezca el submenú, ahora coloque el cursor cobre la palabra “New...”, entonces se desplegaran cuatro opciones y Seleccionaremos “Mitsubishi Program”, y listo!!!

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Figura 29.- Como Abrir una ventana para la Programación. Entonces aparecerá una nueva ventana de trabajo, una vez abierta la ventana de trabajo se comenzara la programación. Para la programación, tan solo se utilizan los comandos del Robot RV-M1, es decir, solo se escribe lo que editaba entre comillas al programa en lenguaje Qbasic, ejemplo:

QBasic

COSIPROG

10 OPEN “COMI: 9600, E, 7, 2” FOR RANDOM AS #1 20 PRINT #1. “10 NT” 30 PRINT #1. “12 SP 5” 40 PRINT #1. “14 MO 10” 50 PRINT #1. “16 TT 30” 60 PRINT #1. “18 MO 25, C” 70 PRINT #1. “20 ED” 80 END

----------------------10 NT 12 SP 5 14 MO 10 16 TT 30 18 MO 25, C 20 ED ---------------------

Tabla 1.- La Diferencia en la programación entre Qbasic y COSIPROG. Para guardar el programa, se puede lograr desde la barra de herramientas. Da un clic sobre el icono “save”, y aparecerá la siguiente ventana:

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Figura 30.- Como Guardar un archivo de programa del Robot RV-MI. Entonces, se tendrá que dar un nombre al programa creado (sustituyendo el asterisco) y seleccionar el destino de dicho trabajo, después de dará un clic en aceptar. La extensión de este tipo de archivos es *.mrl. Para que el programa pueda funcionar se tendrá que definir una lista de posiciones. Las posiciones a definir son las consideradas en el programa previamente realizado. Como primer paso, se tendrá que dirigir a File del Menú Principal y dar un clic para que aparezca el submenú, luego colocaremos el cursor sobre la palabra “New...” para que se despliegue las opciones, de las cuales seleccionaremos “Mitsubishi Position List RVMI/2” Después de esto aparecerá la siguiente ventana:

Figura 31.- Ventana para crear una lita de puntos o posiciones del Brazo. Para definir posiciones, puedes editarlas directamente. O se puede auxiliar de la herramienta Teach – In, ubicada en la barra de herramientas de este software. 1.- Se decide Utilizar la Segunda opción, cerciorarse antes que: La interfase RS232 este bien conectada, el Teaching Box este apagado, el robot este detenido, el interruptor STI de la U/C este en la posición baja y haber presionado el botón Reset de la U/C.

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2.- Ahora dé un clic sobre el icono

, y aparecerá la siguiente ventana.

Figura 32.- Esta ventana sirve para seleccionar los modos en que se manipulara el brazo robot, grado de aceleración, velocidad de desplazamiento, sentido del desplazamiento, etc. 3.- Seleccione la manera de mover los ejes del brazo, y a continuación realice los movimientos pertinentes. Marque insertar para que esta posición sea mandada a la ventana “lista de Posiciones” y cierre la ventana “Teach – In” para posteriormente editar el número de puntos que ha definido, describa las posiciones o el comentarios de esta en el recuadro correspondiente de la columna “comment”. Por ejemplo:

Figura 33.- En esta ventana son insertadas las posiciones apropiadas del brazo. 4.- Repita el procedimiento cuantas posiciones o correcciones sean necesarias. Una vez termine la lista de posiciones, seleccione el icono de la barra de herramientas para salvar la lista. Introduzca el nombre para dicha lista, seleccione el destino y marque aceptar. La extensión de este tipo de archivos es *.POS. Manufactura Integrada por Computadora (CIM)

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Otra opción para definir las posiciones del brazo robot en la ventana “Lista de Posicione” es auxiliarse del Teaching Box. 1. Cerciorarse antes que la interfase RS232 este bien conectada, el Teaching Box este apagado, el robot este detenido, el interruptor ST1 de la U/C esté en la posición baja y haber presionado el botón Reset de la U/C. 2. Ahora, coloque el interruptor del Teaching Box en la posición ON. 3. Lleve al bravo a la posición deseada y apague T/B.

4. Ahora dé un clic sobre el icono

, y aparecerá la ventana correspondiente.

5. Marque insertar posición y cierre la ventana para posteriormente editar el número de punto que ha definido. Repita el procedimiento desde el paso 2, cuantas veces sea necesario y finalmente aplique el paso 6. 6. Una vez terminada la lista de posiciones, seleccione el icono de la barra de herramientas para salvar la lista. Introduzca el nombre para dicha lista, seleccione el destino y marque aceptar. La extensión de este tipo de archivos es *.POS. Para hacer funcionar el programa, primeramente es necesario tener abiertos el archivo de programas y la lista de posiciones. ¾ Para abrir el archivo de programa, da un clic en el icono herramientas, aparecerá la siguiente ventana:

de la barra de

Figura 34.- Esta ventana nos va a servir para abrir nuestro archivo deseado.

Vaya a “Mostrar archivos de tipo:”, y seleccione la que lleva por extensión *.MRL.

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Figura 35.- Esta ventana nos va a indicar el tipo de archivo. ¾ Ubique en directorio donde guardo el archivo, entonces encontraremos el archivo buscado. Da un clic sobre el archivo buscado y luego otro en aceptar. Ahora, busque y abra la lista de posiciones: ¾ Para abrir la lista de posiciones, marque clic en el icono herramientas, aparecerá la siguiente ventana:

de la barra de

Figura 36.- Esta ventana nos va a servir para abrir nuestro archivo deseado. Vaya a “Mostrar archivos de tipo:”, y seleccione la que lleva por extensión *.POS.

Figura 37.- Esta ventana nos va a indicar el tipo de archivo. ¾ Ubique en directorio donde guardo el archivo, entonces encontrará el archivo buscado. Da un clic sobre el archivo buscado y luego otro en aceptar. Una vez abiertos los archivos, el siguiente paso es descargarlos en la Unidad de Control del sistema Robótica:

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¾ Marque sobre el icono , entonces la ventana actualmente activara (que es la ultima ventana abierta, vista o usada) se descargara.

¾ Ahora, active la otra ventana y marque sobre el icono ventana activada se descargara.

, entonces la

Al finalizar la descarga de cada ventana el sistema preguntara si se desea ejecutar el programa, si ya sé esta en condiciones de ejecutar y lo requiere, marque sí. Otra opción para ejecutar un programa es desde la ventana “Terminal Mode”, esta ventana se abre al marcar la opción “Modo Terminal” del menú principal “On-line”, como se muestra a continuación:

Figura 38.- Procedimiento para obtener la ventana “Terminal Mode” Para hacer funcionar el programa, tan solo es necesario escribir “RN” y presionar la tecla “Transfer”.

Figura 39.- Ventana para ejecutar un programa.

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Una prestación más de este software, es la presentación de una ventana en la que nos aclara la función de la mayoría de los comandos de movimiento, programación y de manejo de señales del puerto I/O. Esta ventana se activa al seleccionar “Display Programming Commands” de menú principal “Options”.

Figura 40.- Ventana que nos indica para que sirve cada comando. Ejecución de un Programa Línea por Línea. El programa generado puede ser ejecutado línea por línea operando el teclado del “Teaching Box”, este tipo de ejecución se maneja para verificar una correcta programación. Enseguida se muestra el procedimiento: 1. Fije en ON el interruptor del “Teaching Box”. 2. Considerando un programa de ejemplo, para ejecutar el programa comenzando con la línea número 10, teclee las siguientes en orden las siguientes teclas: STEP, 1, 0, ENT Entonces el comando “NT” de la línea número diez del programa, es ejecutado. 3. Después de que el comando NT se haya ejecutado, el display del “Teaching Box” exhibe el número de línea subsiguiente del programa (en este caso la línea 0012). Para ejecutar la línea número 12, teclee STEP, ENT Esto causa que el comando “SP 5” en la línea número 12, sea ejecutado. 4. Repetir el paso 3 para verificar el programa, línea por línea. Note que no es necesario introducir el número de línea.

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Preparativos para la operación del Robot desde la Unidad de Control. Los modos de control posibles en el sistema del robot ya fueron descritos en los puntos anteriores, son dos: el Modo PC y el Modo Unidad de Control. Uno de los modos se activa al situar el interruptor ST1 en una posición. Este interruptor se encuentra ubicado dentro de la Unidad de Control. El programa que anteriormente (en modo PC) ha sido guardado en la RAM de la Unidad de Control, podrá ser ejecutado desde el panel frontal de la Unidad de Control. Para lograrlo, el interruptor ST1 se sitúa en la posición alta. También en este modo los interruptores del panel frontal de la Unidad de Control son utilizados para detener, detener-proseguir (pausa) y detener-reiniciar la ejecución del programa. En las siguientes operaciones, el estado de encendido o apagado del “Teaching Box” no importa; aunque puede dejarse encendido para monitorear las líneas del programa en ejecución. Procedimiento de Operación para cada Acción. ¾ Inicio: El programa almacenado actualmente en la RAM de la Unidad de Control, se pone a funcionar después de presionar el botón START. Si el “Teaching Box” esta encendido, se observara que este dispositivo exhibe el número de línea del programa que esta siendo ejecutado. ¾ Pausa: El programa que esta siendo ejecutado actualmente puede ser puesto en condición de pausa al presionar el botón STOP. Si el “Teaching Box” esta encendido, se observara que este dispositivo exhibe el número de línea en el que fue detenido el programa. En el Estado de pausa, si no se tiene encendido el “Teaching Box” se puede hacer. Encendido el “Teaching Box” mientras el programa esta detenido, permite la operación del brazo desde el mismo. Note también que ningún comando puede ser ejecutado desde la PC, incluso en el modo PC mientras el programa este detenido. Para ejecutar comandos, se tendrá que realizar la operación de RESET. ¾ Continuación: Para Proseguir con la secuencia del programa anteriormente detenido, se ha de presionar nuevamente el botón START. Cerciorarse de fijar el interruptor de T/B en posición OFF antes de presionar el interruptor START para proseguir con el programa.

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El programa termina de ejecutarse cuando se lee el comando que marca el fin del programa “ED” ¾ Reiniciar la Ejecución del Programa. Una vez que se término de ejecutar un programa, puede ser reiniciado al presionar nuevamente la tecla START. El Programa también puede ser forzado a reiniciar cuando el programa esta funcionando o esta en pausa, esto se logra al presionar en orden los siguientes botones [STOP + RESET + START]. Note que las salidas de propósito general I/O no son reajustadas.

Ya teniendo los patrones y el programa de movimientos del Movemaster los que se va hacer es a sincronizar visión y el brazo robot de la siguiente manera. 1.- Se va cerrar iSpot y se va a trabajar en Cociprog. 2.- Se va abrir los programas de control del Movemaster EX.

Figura 40.- Forma de abrir un Programa en Cociprog.

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3.- Ya teniendo abiertos los programas lo que se va hacer es a cargar cada uno de los programas a la caja de control del Movemaster EX.

Figura 41.- Forma para cargar un programa 4.- Al momento de cargar los programas aparecerá una ventana en donde se va a ver como se va enviando el programa a la caja de control del Movemaster.

Figura 42.- Muestra la forma en como envía la información.

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Nota: Si no aparece esta ventana o aparece otra ventana indicando un error, esto puede ser porque esté encendido en manual en teaching box ó esta apagada la caja de control. 5.- Al terminar de cargar el programa aparecerá otra ventana la cual nos va indicar si se quiere ejecutar el programa, en esta ventana se va a dar un clic en la opción “NO”.

Figura 43.- Nos indica cuando termino de cargar el programa. Nota: Esta ventana aparecerá en el programa de movimientos y en el programa de posiciones. 6.- Ya cargados los programas, se va a cerrar Cociprog y se va abrir iSpot. 7.- ya estando en iSpot se va a cargar el proyecto que contiene el patrón deseado.

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Figura 44.- Muestra la forma de cómo se abre un Proyecto es iSpot

8.- Ahora lo que se va hacer es dar un clic en el icono de Star Robot ; este icono nos va ayudar a sincronizar nuestros módulos, después de esto nos va aparecer una ventana indicando si que se va a mandar al robot a su posición de origen y se va a dar un clic en ok.

Figura 45.- Modo de sincronizar Visión y Movemaster

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9.- Al llevar el brazo al origen este se va a detener esperando la orden para ejecutar el programa, esto se va hacer por medio del icono de modo robot . Después de esto el robot va a comenzar a realizar los comandos del programa, dependiendo del programa el brazo puede tomar una pieza de la banda transportadora y la va a colocar en el área de visión, para esto ya debe de estar abierta la ventana de análisis, la cual se va abrir por medio del icono de Vision Stage

.

Figura 46.- Inicialización del Análisis. 10.- Al comenzar a realizar el análisis de las piezas van aparecer varias ventanas, la primera es la siguiente:

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Figura 47.- Primer paso del Análisis. En esta ventana lo que se está haciendo es tomando una foto a la pieza. En la siguiente ventana se a binarizar la foto.

Figura 48.- Segundo paso del análisis.

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Después de esto se va a indicar si la pieza cumple con las tolerancias del patrón y nos va a indicar si pasó la prueba.

Figura 49.- Último paso del análisis. Ya que pasó la prueba se colocará la pieza de nuevo en la banda transportadora, pero si no pasa nos indicará el programa de la siguiente manera:

Figura 50.- Falla en la Prueba. Entonces el brazo robot tomará esta pieza y la desechará.

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PRÁCTICA 1 MANIPULADOR MOVEMASTER.

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PRÁCTICA 1 MANIPULADOR MOVEMASTER Descripción e identificación del sistema.

I. OBJETIVO: ¾ Reconocer el Equipo Correspondiente a este Módulo. ¾ Identificar las Partes del Brazo Manipulador. ¾ Conocer las Especificaciones Técnicas y Condiciones Generales de Uso del Manipulador. ¾ Conocer el Lenguaje de Programación.

II. INTRODUCCIÓN TEÓRICA El robot es un sistema constituido por un brazo manipulador, un controlador o unidad motora, una caja de enseñanza y una computadora personal. En este caso, el robot se encuentra dentro de una célula de manufactura, en donde se puede realizar el ensamble de una caja de engranes. Existen varios modos para controlar el robot, ya sea por medio de la computadora personal o por medio de la unidad motora; más adelante explicaremos en que consiste esto. El robot es un medio mecánico para llevar a cabo tareas de manipulación de objetos, de acuerdo con las actividades que hayan sido programadas, con la caja de enseñanza se pueden dar órdenes directas de movimiento al robot, así como también fijar puntos o posiciones que nos servirán más adelante para programarlo desde la PC.

III. EQUIPO EMPLEADO: Módulo FMS-2200 que incluye el ROBOT MOVEMASTER EX, de MITSUBISHI.

IV. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. El equipo debe estar totalmente desenergizado.

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1. UBICACIÓN FÍSICA DE LAS PARTES QUE CONSTITUYEN EL SISTEMA. Identifica los Conductores que se hallan con la Flecha.

2. COMPONENTES DEL ROBOT. Complete los siguientes párrafos. La unidad motora (controlador del robot) es: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ A través de la caja de enseñanza (con un cable de longitud de tres metros) es posible:___________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Mencione la nomenclatura básica del robot:____________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Describa las especificaciones normalizadas o de norma del robot: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

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3. ESPACIO DE TRABAJO Anote los valores de los siguientes elementos: Longitud del brazo: _________________________________________________________________________ Capacidad de carga: _________________________________________________________________________ Velocidad máxima de desplazamiento angular que puede alcanzar la cara de la muñeca: _________________________________________________________________________ Repetibilidad de posición: _________________________________________________________________________ Datos Técnicos El sistema motriz consiste en servomotores de corriente continua (buscar en el manual valores de Tensión, Corriente, etc.). El peso total del robot es de aproximadamente de 20 kg.

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4. PARTES DEL ROBOT. (Identifica cada una de las partes del Robot que se señalan)

5. IDENTIFIQUE LA NOMENCLATURA DE LA UNIDAD MOTORA LA CUAL SE PUEDE DESCRIBIR COMO SIGUE: (DIBUJE Y SEÑALE) a) En el panel frontal se tiene a los interruptores de control. b) En el panel lateral derecho dentro de la puerta se tiene los interruptores de fijación. c) En el panel trasero se encuentran los diferentes conectores para los equipos periféricos, así como el interruptor de encendido.

6. DESCRIBA LAS ESPECIFICACIONES NORMALIZADAS DE LA CAJA DE CONTROL O UNIDAD MOTORA. • Método de enseñanza: _________________________________________________________________________ • Método de control: _________________________________________________________________________ • Detección de posición: _________________________________________________________________________ • Función de interpolación: _________________________________________________________________________

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• El número de posiciones o puntos que pueden almacenarse en memoria, es: _________________________________________________________________________ • El número de pasos de programa almacenables en la memoria es:_______________________________________________________________________ • Para el almacenamiento de datos ¿Qué se hace? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ • Para la enseñanza de posición se tiene _________________ y para programación _________________________ • El paro de emergencia puede habilitarse usando cualquiera de los interruptores de: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ • El peso y medidas de la unidad motora son: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ¿Cuál es la nomenclatura para la Caja de Enseñanza?. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Qué especificaciones tiene la mano operada a motor para el MOVEMASTER EX: •________________________________________________________________________. •________________________________________________________________________. •________________________________________________________________________. •________________________________________________________________________. •________________________________________________________________________.

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7. CAJA CONTROLADORA. (Identifique cada una de las partes que se señalan).

CAJA CONTROLADORA.

8. CAJA DE ENSEÑANZA. (Identifique cada una de las partes que se señalan)

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9. INSTRUCCIONES GENERALES DE USO (Describa los Siguientes Conceptos). Seguridad. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Ambiente de operación. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________. Robot. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________. Mano. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________. Tensión de línea. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Repetibidad de posición. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

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10. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN (Conteste las siguientes Preguntas). ¿Cuál es el lenguaje mediante el cual se puede controlar y programar al robot MOVEMASTER EX y ¿Cuáles son las seis categorías en las cuales se puede subdividir?: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Mencione los 24 comandos para el control de posición/movimiento: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Explique brevemente cada instrucción. DP DW HE HO IP MA MC MJ MP MO

_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________

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MS MT NT OG PA PC PD PL PT PX SF SP TI TL

_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________

Ahora continuamos con los comandos de control de programas (19 instrucciones), los cuales sirven para: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ CP DA DC DL

_________________________________________________________ _____________ _________________________________________________________ _____________ _________________________________________________________ _____________ _________________________________________________________ _____________

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EA ED EQ GS GO IC LG NE NW NX RC RN RT SC SM

_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________

Ahora tenemos las instrucciones de control de la mano; son cuatro y sirven, como lo indica su nombre para controlar la mano. Hay comandos disponibles para la mano operada a motor, que fijan la fuerza de agarre y el tiempo abierto/cerrado del agarre. GC GF GO GP

_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________

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Instrucciones de control I/O. Son seis instrucciones: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ______________________________________________________

ID IN OB OD . OT TB

_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________

Instrucciones de lectura de la RS232C. Son seis instrucciones que permiten: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ______________________________________ CR DR ER LR PR WH

_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________

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Finalmente tenemos las instrucciones o comandos misceláneos que son cuatro: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

RS TR WR

_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________

V. Conclusiones: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

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INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN.

LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES III.

PRÁCTICA 2 PROGRAMACIÓN Y CONTROL DEL MANIPULADOR MOVEMASTER.

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PRÁCTICA 2 PROGRAMACIÓN Y CONTROL DEL MANIPULADOR MOVEMASTER

I. OBJETIVO: ¾ Al término de esta práctica el alumno comenzará a interactuar con la caja de enseñanza para realizar movimientos básicos del brazo manipulador. ¾ Se conocerá el método de definición de los puntos de posición del robot.

II. INTRODUCCIÓN TEORICA: El robot puede programarse para que realice varios tipos de actividades, pero antes de entrar plenamente a la programación, haremos ejercicios con la caja de enseñanza para reconocer los movimientos que realiza cada articulación del robot.

I. IDENTIFICACIÓN DE LAS TECLAS DEL TEACHING BOX Y SU FUNCIÓN. Escriba los números que correspondan a cada tecla:

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(1)

ON/OFF (Interruptor de energía)

Selecciona si permite o inhabilita el teclado del “Teaching box”. Cuando el robot es operado usando el “Teaching Box”, ponga este interruptor en ON. Durante el funcionamiento del programa o cuando se controle al robot por medio de comandos enviados desde un ordenador personal, el interruptor debe estar en OFF. Un error de tecla puede ser borrado al posicionar el interruptor en OFF. La operación desde el “Teaching Box” no puede ser realizada si este interruptor esta fijado en ON durante la operación programada. (2)

PARO DE EMERGENCIA (interruptor de paro de emergencia)

Pulsador usado para el paro de emergencia de el robot (las señales son internamente cerradas cuando este interruptor es presionado). Cuando el interruptor es presionado, el robot es inmediatamente detenido y parpadea el LED indicador (error en modo I). LED 4 dentro de la unidad de control en la puerta izquierda también se enciende. (3)

INC (+ENT)

Mueve al robot a una posición predefinida con un número de posición más alto que el actual. Para mover al robot a través de cierta secuencia, repita tecleando en secuencia. (Ver comando “IP”) (4)

DEC (+ENT)

Mueve al robot a una posición predefinida con un número de posición más pequeño que el actual. Para mover al robot en secuencia, repita el tecleo en secuencia. (Ver comando “DP”) (5)

P.S (+Number + ENT )

Define las coordenadas de la posición actual del robot con el número especificado. Si un número se asigna a dos diversas posiciones, el último punto definido se considera para dicho número. (Ver comando “HE”). Para prevenir un error, no fije el robot a una posición en la que algún eje sea adyacente a la operación limitada. (6)

P.C (+Number +ENT) Borra el contenido de una posición con el número especificado. (Vea el comando

“PC”) (7)

NST (+ENT)

Retorna el robot al origen. (Ver comando “NT”)

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(8)

ORG (+ENT)

Mueve al robot a la posición de referencia en el sistema coordenado cartesiano (Léase el comando “OG”) (9)

TRN (+ENT)

Transfiere el contenido de la EPROM del usuario (programa y datos de posición) instalado en SOC2 del panel lateral de la unidad de control a la memoria RAM de la misma unidad de control. (Vea comando “TR”) (10)

WRT (+ENT)

Escribe el programa y los datos de posición escritos en la RAM de la unidad de control en la EPROM instalado en el SOC2 del panel lateral de la unidad de control. (Ver comando “CR”) de RAM a EPROM. (11)

MOV (+Number +ENT)

Mueve el extremo de la mano a una posición especificada (ver comando “MO”). La velocidad de movimiento es equivalente a SP4. (12) STEP (+Number +ENT) Ejecuta el programa paso a paso empezando con el número de la línea especificada. Para hacer que el programa sea ejecutado secuencialmente de un paso a otro, repita el tecleado en secuencia STEP+ENT. Observe que, no es necesario introducir un número. Se causa el error modo II si ocurre un error mientras se ejecutan los pasos. (13)

PTP

Selecciona la operación articulada. Cuando esta tecla es presionada, la operación de cualquier tecla provoca un movimiento en cualquier articulación. La condición inicial cuando el “teaching box” es encendido es por default el PTP.

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(14)

XYZ

Selecciona la operación cartesiana. Cuando esta tecla es presionada, la operación de alguna tecla más tarde hace efecto en el movimiento de un eje en el sistema coordenado cartesiano.

(15)

TOOL

Selecciona la operación herramienta. Cuando esta tecla es presionada, la operación de alguna tecla más tarde hace efecto en el movimiento de un eje en el sistema coordenado herramienta (para el acercamiento o retracción en dirección de la mano)

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(16)

ENT

Completa cada comando pulsado, desde (3) hasta el (12) efectuando la operación correspondiente. (17)

X+/B+

Mueve el extremo de la mano sobre el eje X positivo (hacia la izquierda, viendo al robot de frente) en la operación Cartesiana y barre la cintura (waist) en la dirección positiva (en dirección del sentido de las manecillas del reloj como es vista por encima del robot) (18)

X-/B-

Mueve el extremo de la mano sobre el eje X negativo (hacia la derecha, viendo al robot de frente) en la operación Cartesiana y barre la cintura (waist) en la dirección negativa (en dirección contraria al sentido de las manecillas del reloj como es vista por encima del robot) (19)

Y+/S+

Mueve el extremo de la mano sobre el eje Y positivo (hacia adelante del robot) en el modo cartesiano y gira (swivels) el hombro en dirección positiva (hacia arriba) en el modo articulado. (20)

Y-/S-

Mueve el extremo de la mano sobre el eje Y negativo (hacia atrás del robot) en el modo Cartesiano y gira (swivels) el hombro en dirección negativa (hacia abajo) en el modo articulado. (21)

Z+/E+ 4

Mueve el extremo de la mano sobre el eje Z positiva (solo hacia arriba) en el modo Cartesiano, gira el codo (elbow) en dirección positiva (hacia arriba) en el modo articulado, y adelanta la mano en el modo de herramienta. También funciona como tecla numérica “4”. (22)

Z-/E- 4

Mueve el extremo de la mano sobre el eje Z negativo (solo hacia abajo) en el modo cartesiano, gira el codo (elbow) en dirección negativa (hacia abajo) en el modo articulado, y retrae la mano en el modo de herramienta. También funciona como tecla numérica “9” (23)

P+ 3

Gira el extremo de la mano (muñeca o wrist), mientras mantiene la actual posición determinada (comando “TL”), en dirección positiva en el modo Cartesiano y flexiona la

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muñeca (como preparando para lanzar), en dirección positiva (hacia arriba) en modo articulado. También sirve como tecla numérica “3”. (24)

P-8

Gira el extremo de la mano (muñeca), mientras mantiene la actual posición determinada (comando “TL”), en dirección negativa en el modo Cartesiano y flexiona la muñeca (como lanzando), en dirección negativa (hacia bajo) en modo articulado. También sirve como tecla numérica “8”. (25)

R+2

Gira la muñeca (wrist roll) en dirección positiva (en sentido de las manecillas del reloj viendo de frente al robot). También sirve como tecla numérica “2”. (26)

R-7

Gira la muñeca (wrist roll) en dirección negativa (en sentido contrario al de las manecillas del reloj viendo de frente al robot). También sirve como tecla numérica “7”. (27)

OPTION+ 1

Mueve el eje que quieras en dirección positiva. También funciona como tecla numérica “1”. (28)

OPTION- 6

Mueve el eje que optes en dirección negativa. También funciona con la tecla numérica “6”. (29)

0 Abre la mano. También funciona con la tecla numérica “0”.

(30)

>C Programas >iSpot. Una vez en iSpot revise el estado de; el Frame Graber Card, la cámara de video y el número de cámara que esta ocupando; desde la ventana principal de iSpot en la barra inferior. Como se muestra en la figura 1.

Figura 1.- Pantalla principal de iSpot.

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Ahora se procede a calibrar el sistema realzando las siguientes operaciones: Se coloca la pieza en la caja de iluminación. Se toma la imagen en vivo, con el comando “Live Image”.

Figura 2.- Imagen en vivo Se ajustan el Iris y el lente de la cámara, hasta obtener una imagen suficientemente nítida. (Generalmente ya se encuentra ajustado). Se cierra la imagen en vivo. Se toma una fotografía de la escena con el comando “Snap”.

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Figura 3.- Imagen en escala de grises. Se define el AOI; usando el comando AOI y arrastrando los lados de la ventana hasta que quede al tamaño de nuestro interés.

Figura 4.- Ajuste del AOI.

Se realiza una Optimización del Histograma, con el comando “Histogram Optimization”.

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Figura 5.- Ajuste del Histograma.

Si se considera necesaria la aplicación de un filtro se hace, con el comando “Apply Filter” si no; es posible realizar la binarización del objeto, con el comando “Binarization”.

Figura6.- Imagen Binaria. Si se considera aceptable la calidad de la imagen binarizada se pasa a calibrar el AOI, en caso contrario se puede ajustar el umbral de binarización con el comando “Define

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Threshold”; si con esto queda satisfecho con la calidad de imagen ahora es posible calibrar el AOI, con el comando “Calibrate AOI”.

Figura 7.- Calibración de la imagen.

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El siguiente diagrama de flujo muestra esta operación más claramente:

Fin 1

”Snap” Inicio Colocación de la Pieza

“AOI”

Histogram Se usa el comando “Live Image” Calidad Ajuste del Iris

Apply Filter

Ajuste del Lente

Calidad

Se cierra el comando “Live Image”

Fin 1

Binarization

Threshold

Calidad

Calibrate AOI

Fin 2 Figura 8.- Diagrama de flujo para la calibración de iSpot.

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Una vez calibrado el sistema se puede proseguir a la generación del patrón de iSpot, lo cual requerirá de realizar el siguiente proceso: Use la herramienta “Build Pattern”.

Figura 9.- Cuadro de diálogo “Build Pattern” Dentro del cuadro de diálogo mostrado inserte el nombre de su patrón en el campo destinado para ello, acto seguido indique al programa la instrucción “Learn” y finalmente pulse el botón “OK” Realice el mismo procedimiento desde el paso “6e”; hasta la operación anterior el número de veces que sea necesario hasta que iSpot no pida el nombre del patrón, es decir hasta que este aparezca en el campo destinado a ello. Una vez que iSpot comience a reconocer su patrón, realice unas cuantas veces más el procedimiento anterior solo que ahora por cada vez que lo haga vaya variando un poco la posición de su pieza en la caja de iluminación. Ahora ha de completar su patrón usando la herramienta “Define Dimensions”.

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Figura 10.- Cuadro de Diálogo “Define Dimensions”

Para definir las dimensiones de su patrón ha de hacer lo siguiente; con el cursor del mouse ha de marcar un punto de interés en el contorno de la sombra de su patrón, hecho esto dentro de la caja de diálogo “Point” pulse el botón “Define” al realizar esto al lado del indicador del punto aparecerá la palabra “Defined”.

Figura 11.-Definición de un punto en el cuadro de diálogo “Define Dimensions”.

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Ahora haga lo mismo para el número de puntos que sean de su interés en la sombra de su patrón y que al mismo tiempo ordenados por pares generen una distancia dentro de su patrón. (En la figura se observan ya definidos dos puntos).

Figura 12.- Dos puntos ya definidos. Ahora usando la caja de diálogo “Take Point”, la caja de diálogo “Point” y la caja de diálogo “Dimension” alternadamente, seleccione un punto ya definido de la caja “Point”, en la caja “Take point” pulse el botón “First”, a un lado del botón aparecerá el número del punto seleccionado.

Figura 13.- Selección de un punto.

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Nuevamente vaya a la caja “Point” y seleccione otro punto ya definido, que además genere una dimensión de su interés al combinarse con el punto anterior, ahora en la caja “Take Point” pulse el botón “Second”.

Figura 14.- Selección del segundo punto. Finalmente vaya a la caja “Dimension” donde ha de seleccionar un número de dimensión a definir, y pulse el botón “Define” con lo que aparecerá la palabra “defined” al lado del indicador de dimensión, además de aparecer una línea con el número de dimensión en la sombra de su dibujo, uniendo los puntos que selecciono.

Figura 15.- Dimensión definida.

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A continuación se muestra una figura en la que se han definido diversos puntos y varias dimensiones.

Figura 16.- Diversos puntos y dimensiones definidas en la figura. Como paso final guarde su patrón desde el menú archivo con la opción “Save Proyect”.

V. CONCLUSIONES: Anote sus conclusiones.

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PRÁCTICA 6 IDENTIFICACIÓN DE DIVERSOS PATRONES CON ISPOT

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PRACTICA 6 IDENTIFICACIÓN DE DIVERSOS PATRONES CON ISPOT.

OBJETIVO: Al finalizar esta práctica el alumno será capaz de generar varios patrones dentro de un solo proyecto de iSpot con miras hacia su aplicación en un proceso de control de calidad aplicable a una línea de producción en la que se produzcan diversos productos.

I.- INTRODUCCIÓN TEÓRICA:

Características geométricas. A continuación se enumeran algunas características geométricas que se usan comúnmente en el reconocimiento de patrones.

Figura 1.- Ejemplo de una región: a) Imagen. b) Región segmentada. c) Representación 3D de los valores de gris de la región y su entorno. Altura y ancho (h y w): La altura y el ancho de una región se definen como: h = imax - imin + 1

y

w = jmax - jmin + 1

(a)

Donde: imax e imin representan el valor máximo y mínimo que toma la coordenada i en la región (ver Figura 1b), y lo mismo es valido para jmax y jmin. En el ejemplo mostrado h = w = 7 píxeles.

Área (A): El área de una región se define como el número de los píxeles de la región. En el ejemplo A = 45 píxeles.

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Perímetro (L): El perímetro de una región puede ser definido de varias maneras. Una definición práctica, más no exacta, es tomar el perímetro como el número de píxeles que pertenecen al borde de la región1. En el ejemplo de la Figura 1b, L es el número de píxeles marcados en color blanco, es decir L = 24. Redondez (R): Esta característica que indica la calidad de redondo de una región es una medida de su forma. La redondez se define como: R =4Aπ / L2

(b)

La redondez R de una región estará entre los valores 0 y 1. Teóricamente R = 1 para un circulo (perfecto); y R = 0 para una región que tenga altura y/o ancho igual a cero. En la práctica sin embargo, debido al muestreo en el espacio de la región estos valores presentan desviaciones como se puede ver en la región circular de nuestro ejemplo. En este caso R = 4 45 π / 242 = 0.981747.

II.- RECOMENDACIONES AL ALUMNO: El alumno antes de ingresar al Laboratorio tiene que estudiar previamente esta práctica. No se han de introducir alimentos ni bebidas dentro del laboratorio. Para una mayor comprensión por parte de los alumnos es recomendable que la práctica se vaya realizando en equipos de 4 personas. Al usar la computadora no se debe de cambiar la configuración, ni modificar programas.

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III.- DESARROLLO: Siga los siguientes pasos: Revise que todos los componentes del módulo de visión se encuentren en buen estado y en su lugar, de no ser así se debe de avisar al personal inmediatamente. Además debe de corroborarse de que todos los componentes se encuentran y que no falta ninguno de ellos. Revise que todas las conexiones entre los diferentes dispositivos que conforman el módulo estén bien y que no exista ningún falso contacto en ellas. Una vez que se esté bien seguro de que todo se encuentra en condiciones de operar ponga en marcha todos los dispositivos, recomendando seguir el siguiente orden; por principio se ha de encender la computadora, después se han de encender los sistemas de iluminación, posteriormente se enciende la cámara y finalmente se enciende la unidad de control del Movemaster (debido a que en esta práctica aún no se trabajará en forma sincronizada el sistema de visión con el robot o en conjunto con el sistema AGV es posible omitir el encendido de la caja de control de el Movemaster). Ahora que todo el sistema está encendido es posible comenzar con el desarrollo de esta práctica. Inicialicé el programa iSpot, pudiendo hacerlo, desde el acceso directo que se encuentra en el escritorio, el icono en la barra de inicio rápido o bien desde el menú Inicio > Programas >iSpot. Una vez en iSpot revise el estado de; el Frame Graber Card, la cámara de video y el número de cámara que esta ocupando; desde la ventana principal de iSpot en la barra inferior. Como se muestra en la figura 2.

Figura 2.- Pantalla principal de iSpot.

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Desde el menú archivo de iSpot abra un nuevo proyecto para que se encuentre todo listo para que pueda trabajar.

Figura 3.- Abrir un nuevo proyecto desde iSpot.

Ahora se procede a calibrar el sistema realzando las siguientes operaciones:

Coloque la primera pieza patrón en la caja de iluminación en el soporte destinado para ello.

Desde iSpot abra la imagen en vivo con el botón “Live Image” y observe la calidad de imagen que se tiene, en caso de que la imagen se encuentre muy obscura o en caso contrario que se encuentre muy iluminada, proceda a abrir o cerrar el iris de la lente de la cámara según corresponda; en caso de que la imagen se vea borrosa proceda a ajustar el enfoque de la cámara, ajustándolo ya sea a un objeto más lejano o más cercano, según sea el caso.

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Figura 4.- Ventana de Imagen en Vivo en iSpot.

Una vez que la calidad de la imagen sea satisfactoria cierre la ventana de imagen en vivo y proceda a abrir la ventana de imagen en grises con el comando “Snapshoot”. Ahora pulse el botón de optimización del histograma seleccione la opción de ajuste automático y pulse el botón de optimizar. Ahora seleccione la opción de ajuste manual y pulse Aceptar.

Figura 5.- Ajuste del Histograma.

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Ahora proceda a ajustar el área de interés, pulsando el botón AOI, generando la siguiente ventana en la que procederá a arrastrar las orillas hasta que ajuste al tamaño de su pieza mas una cierta tolerancia que considere correcta debida al error que puede provocar el manipulador al colocar las piezas. Una vez convencido de que el tamaño del AOI es correcto proceda a pulsar Aceptar.

Figura 6.- Ajuste de AOI. Obtenga una imagen binarizada del objeto, pulsando el botón Binarization, ahora presione el botón “Define Threshold” para poder ajustar el nivel del umbral que define la binarización del objeto. Seleccione el umbral tipo manual y mueva el valor de este hasta que la imagen binarizada se vuelva consistente en su forma y en su borde; hecho esto pulse aceptar.

Figura 7.- Ajuste del Umbral.

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Ahora proceda a calibrar el área de interés, que básicamente son las medidas de su objeto dadas en milímetros, esto se hace pulsando el botón de “Calibrate AOI” con lo que aparecerá la siguiente pantalla.

Figura 8.- Calibración del AOI.

Una vez en esta pantalla se pueden observar dos secciones la primera en la que se especifican las dimensiones del objeto y otra en la que se muestra la escala del objeto real a las medidas del objeto visto. En la sección de escala no se pueden introducir datos pero si se muestran; en la sección de tamaño del objeto y en el campo destinado para ello ha de anotar tanto el ancho como el alto máximo de su objeto, tales dimensiones siempre se anotarán en milímetros.

Ya que ha calibrado el sistema puede proceder a la construcción de su patrón tomando en cuenta lo siguiente, para cada muestra que constituya la población total de su patrón debe repetir desde el paso “7c” hasta el “7h”, pero cada vez que repita cada paso lo único que hará será aceptar las opciones que se encuentran ya ajustadas y no moverá ningún parámetro; exceptuando las dimensiones en el paso “7f” que deberá ajustarlas cada vez para que sean iguales en cada muestra.

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Ahora pulse el botón “Build Pattern” con lo que se desplegara la siguiente ventana:

Figura 9.- Construcción de un patrón.

En el cuadro destinado para ello escriba el nombre que asignará a su patrón, esto no sin antes asegurarse de que realmente está tomando una muestra de su objeto, esto es simple de hacer tan solo basta con seleccionar la pestaña “Shape” del cuadro de diálogo “Build Pattern”, con esto podrá observar el contorno del objeto reconocido actualmente, si la figura no le es familiar o ni siquiera aparece una figura no se preocupe. Simplemente desplácese entre los distintos objetos reconocidos con los botones que se encuentran en la parte inferior derecha de la imagen reconocida, hasta que aparezca la imagen que usted desea. Ahora le es posible agregar el nombre de su objeto en el campo destinado para ello, presionar el botón “Learn” y finalmente presionar Aceptar al proceso. Estos pasos lo repetirá el número de veces que sea necesario para que el programa por si solo comience a reconocer el objeto de interés, una vez que esto suceda repita unas cuantas veces mas el proceso, pero ahora variando la rotación y la alineación de su objeto tomando en cuenta una cierta aleatoriedad.

NOTA: No avance a la siguiente hoja hasta que no haya concluido su primer patrón.

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Ahora que el alumno ha desarrollado un patrón dentro de su proyecto, debe de comprender que en un sistema de producción en línea es posible la fabricación de distintas y muy variadas piezas u objetos, por lo que se genera una necesidad de que el sistema de visión sea capaz de reconocer todos estos objetos. Considerando esto el CIM Zacatenco cuenta con la herramienta visual de adquisición de imágenes iSpot que en un solo proyecto tiene la capacidad de reconocer diversos y muy variados objetos y de cada uno de ellos hacer una inspección de calidad conforme a los parámetros especificados por el operario. Para generar un patrón adicional al que ya se tiene, lo único que se debe de hacer es seguir el siguiente procedimiento: NOTA 2: No cierre la ventana de iSpot hasta que se le indique. Retire el objeto con el que generó el primer patrón de la caja de iluminación posterior; acto seguido coloque el objeto, con el que desea generar su nuevo patrón, en vez del objeto anterior.

Vaya a iSpot y ya que el sistema se encuentra calibrado debido al procedimiento originalmente realizado, de ahora en adelante ya no será necesario recalibrar el sistema, pero si es necesario calibrar cada patrón adicional, lo cual se hace de la siguiente forma.

Tome una imagen en escala de grises del objeto deseado con el comando “Snapshoot”.

Figura 10.- “Snapshoot” del nuevo Objeto.

Optimice el histograma de la imagen actual con el comando “Histogram Optimization” y lo único que debe de hacer en esta ventana de diálogo es aceptar las opciones ya calibradas

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105 ESIME ZACATENCO

con anterioridad (No olvide que el ajuste del umbral debe de estar en modo manual y no en automático).

Ahora obtenga una imagen binarizada del objeto de interés, con el comando “Binarization”.

Figura 11.- Imagen binaria del nuevo objeto.

Esta imagen binaria que ha obtenido ya tiene calibrado su nivel de umbral pero no esta de mas comprobar que el valor es el que con anterioridad se estaba aplicando, así que pulse el botón “Define Threshold” y si el valor coincide con el anteriormente aplicado, solo acepte las opciones marcadas (No olvide que el ajuste de el umbral debe de estar en modo manual y no en automático).

Como siguiente paso proceda a calibrar las medidas de el objeto de su interés, pulsando el botón “Calibrate AOI” y aquí debe de introducir las medidas de su objeto, no olvidando que deben de ser las medidas reales, con el objetivo de no hacer variar la escala ya determinada con anterioridad.

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106 ESIME ZACATENCO

Figura 12.- Calibración del AOI de su nuevo Objeto.

Finalmente construya su nuevo patrón pulsando el botón “Build Pattern”.

Figura 13.- Construcción del nuevo patrón.

En el campo requerido coloque el nombre con el que desea que su patrón sea identificado, pulse el botón “Learn” para que iSpot comience a reconocer su objeto como un nuevo patrón a ser identificado durante las pruebas que debe de realizar.

Repita estas operaciones desde el paso “8c” hasta el “8i” hasta que iSpot reconozca su nuevo patrón.

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Repita las mismas operaciones desde el paso “8ª” hasta el “8j” hasta que termine con todas las piezas, para las que desee generar un patrón.

Finalmente guarde su proyecto, accediendo a esta opción desde “File > Save Proyect”.

Figura 14.- Forma de Salvar su Proyecto. Ahora cada vez que requiera de usar sus patrones lo único que debe de hacer es abrir su proyecto de la misma forma en que lo guardo y listo todas las definiciones antes calibradas se cargaran inmediatamente para su análisis.

IV.-RESUMEN DEL ALUMNO. Haga un breve resumen de lo observado en esta práctica.

V.- CONCLUSIONES. Anote sus conclusiones.

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL.

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA.

INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN.

LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES III.

PRÁCTICA 7 Sincronización del módulo de visión artificial VI-2000 con el robot RV-M1.

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PRÁCTICA No7

SINCRONIZACIÓN DEL MÓDULO DE VISIÓN ARTIFICIAL VI-2000 CON EL ROBOT RV-M1.

OBJETIVO: ¾ Comprender y analizar la sincronización del módulo de visión artificial VI-2000 con el robot RV-M1. ¾ Entender la estructura de programación utilizada en Q BASIC. CONSIDERACIONES TEÓRICAS

El software ISPOT, también está diseñado para comunicarse con la Unidad de Control del manipulador Mitsubishi. Dicha comunicación es llevada a cabo mediante los puertos de comunicación serial de la PC y de la Unidad de Control del manipulador, e interfase serial. En el caso del puerto serial de la PC, este puede ser seleccionado por el

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usuario (ISPOT permite la configuración del puerto deseado, empleando la ventana “Options” que se abre desde el menú “Tools”) Para comunicarse con el controlador del manipulador, ISPOT envía una serie de caracteres a través del puerto elegido. Esta serie de caracteres representa un comando directo para el controlador del manipulador, también se hace uso de registros para el manejo de banderas. Funciones de ISPOT empleadas

en la Sincronización entre ISPOT y el Robot

Mitsubishi. El orden en el que se muestran las funciones representa de manera general los pasos a seguir por el sistema para efectuar la sincronización, inicialización y operación automática con el robot Mitsubishi; además permiten la monitorización de las etapas ejecutadas y exhibición de reportes. La forma de acceder a referidas funciones es desplegando primeramente el menú de “Robot” desde el menú principal y, posteriormente eligiendo la función específica como se muestra a continuación:

Fig. 5.4. Menú de “Robot”.

Al activar la primera función

, se despliega una ventana que sirve para realizar la

prueba de sincronización entre el sistema de visión artificial y el robot. Al activar la segunda función

, se envía al controlador del manipulador un

comando que sirve para realizar la labor de inicializar o preparar al sistema robótico y otros dispositivos (los que estén asociados con la Unidad de Control del manipulador).

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111 ESIME ZACATENCO

Al activar la tercer función

, el sistema robótico toma, manipula y presenta los

objetos a analizar frente a la videocámara para su inspección e identificación. Después de que el sistema de visión llevó a cabo el análisis, ISPOT le responde al sistema robótico para que el manipulador tome nuevamente la pieza y la abandone en otro lugar (de acuerdo al resultado “Aprobado” o “No Aprobado”). La cuarta función

, permite observar las etapas que cumple ISPOT en el

procesamiento de imagen, análisis, y resultado del mismo, este exhibidor funciona en “Modo Robot”. A continuación se brinda una explicación detallada de la Relación

ISPOT-

Controlador de Robot:

Inicialización del Robot en Modo Automático. Seleccione el Comando “Robot/Initialize Robot”, o haga clic en el botón “Initialize Robot” de la barra de herramientas del Robot. Este comando inicializará la comunicación con el robot para poner al robot en fase de preparación para el modo automático. El sistema exhibe entonces un mensaje dentro de una caja de diálogo, que dice: ' MAKE SURE THE ROBOT IS IN "NST" POSITION !!! ' Esta caja de mensaje tiene dos botones: OK y Cancel. Si el usuario selecciona OK, entonces ISPOT envía de manera inmediata el siguiente comando al robot: “rn 10” (corre el programa desde la línea #10 del programa) La línea número 10, es la primera línea dentro de la inicialización de la rutina en el controlador del robot. Robot en Modo Automático.

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112 ESIME ZACATENCO

Seleccione el comando Robot/Robot Mode, o haga clic sobre el botón

Robot Mode

ubicado en la barra de herramientas. Desde esta etapa el robot estará en Modo Automático. En el modo automático, ambos sistemas son acoplados (el sistema robótico y el sistema de visión). Visión recibe comandos desde de el robot para que fotografíe y analice la imagen, posteriormente comunicará al robot si el objeto se rechaza o se acepta. En el Modo Robot, la relación entre ISPOT y el Robot es la siguiente: ISPOT es el esclavo y el Robot es el maestro. En la etapa “Waiting for the Robot” del sistema de visión, ISPOT está sondeando periódicamente al Robot (cada 500 milisegundos) sobre las órdenes que el Robot pueda emitir. Este sondeo es llevado acabo leyendo el valor del contador número veinte de la Unidad de Control del manipulador. Cuando el contador número veinte tiene el valor de dos, entonces es interpretado por ISPOT como “Wake up”. Este comando es usado en forma dual por ISPOT – también para la Sincronización con el sistema robótico. Recibiendo este valor ISPOT llevará acabo su propia inicialización, y el sistema de visión posteriormente enviara al Controlador del Robot el comando: “rn 30” (corre el programa desde la línea número treinta del programa) La línea número treinta, es la primera línea de la rutina “Modo Automático” que se ejecuta en la Unidad de Control del manipulador Robot. Subsiguientemente, cuando al contador número veinte se le da el valor de uno, este valor es interpretado por ISPOT como una orden de Inspección, produciendo así todo un ciclo desde la toma fotográfica hasta la identificación del objeto (cada vez que robot coloque un objeto en la escena de visión, el robot reiniciará este ciclo). El Robot queda en modo de espera por resultados de análisis.

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113 ESIME ZACATENCO

Vista de Etapas (Vision Stages). Haga clic en “Robot/Vision Stages”, o sobre el botón

en la barra de herramientas

del Robot. Todas estas etapas son exhibidas por dos segundos cada una con el propósito de que el usuario observe el procesamiento de la imagen, como se muestra a continuación: ¾

Espera por el sistema robótico.

¾

Toma de imagen.

¾

Aplicación de filtro.

¾

Binarización.

¾

Análisis de datos de imagen.

¾

Y conclusión (resultado). Fig. 5.5. Monitor de las etapas llevadas a cabo por ISPOT.

Después de finalizar el ciclo, el objeto inspeccionado por ISPOT pone a la vista “Test Passed” si el objeto es identificado y sus dimensiones se encuentran dentro de las tolerancias. O “Test Failed” en caso contrario. A continuación ISPOT carga ciertos valores al contador número veinte: ‘sc 20, 10’ (da al contador número veinte el valor de diez) en el caso de aprobar el examen. ó… ‘sc 20, 11’ (da al contador número veinte el valor de once) en el caso de no aprobar. Para finalizar el ciclo, ISPOT manda el comando: “rn 270”, que ordena correr la línea doscientos setenta del programa de la U/C del Robot.

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114 ESIME ZACATENCO

A partir de este momento se iniciará de forma iterativa la lectura del contador número veinte por parte de la U/C del robot hasta leer uno de dos valores posibles. Con lo que el robot llevará acabo la acción programada para el caso correspondiente. ISPOT, entra al modo de: “Waiting for the Robot”.

RECOMENDACIONES AL ALUMNO:

1. El alumno antes de ingresar al Laboratorio tiene que estudiar previamente esta práctica. 2. No se han de introducir alimentos ni bebidas dentro del laboratorio. 3. Para una mayor comprensión por parte de los alumnos es recomendable que la práctica se vaya realizando en equipos de 4 personas.

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115 ESIME ZACATENCO

DESARROLLO: Para el desarrollo de la siguiente práctica hemos utilizado una rutina de trabajo que nos ayuda a poner entender de forma clara la sincronización. La cual es la siguiente: El robot toma una pieza de un palet que está sobre la banda posteriormente la lleva al sistema de visión el cual se encarga de compararla con un patrón antes hecho; para tener control de calidad de la pieza tomada. Si la pieza tiene las características del patrón esta es llevada al palet que esta sobre la banda de lo contrario es desechada. PROCEDIMIENTO: 1. Teniendo el fin de lo que vamos a realizar comenzamos a hacer un programa en QUICK BASIC. Para esto seguimos los siguientes pasos: a) Del escritorio o de la barra de herramientas dar clic en el icono de QUICK BASIC.

b) Lo cual nos desplegará un área de trabajo. para poder trabajar en esta hacemos lo siguiente: Presionamos la tecla Escape/File/New. c) Se introduce el siguiente programa:

OPEN “COM 1: 9600, E, 7, 2” FOR RANDOM AS #1 10 PRINT #1, “PD 1, 60.6, -105.0, 374.3, -88.0, 177.8” 20 PRINT #1, “PD 2, -2.0, 121.3, 374.3, -88.0, 176.3” 30 PRINT #1, “PD 3, 292.0, -0.9, 337.4, -88.6, 176.3” 40 PRINT #1, “PD 4, 432.0, -1.3, 273.0, -73.8, 176.3” 50 PRINT #1, “PD 5, 440.6, -1.2, 250.3, -73.8, 176.3” 60 PRINT #1, “PD 6, -299.2, 1.3, 431.6, -67.6, 177.6” 70 PRINT #1, “PD 7, -402.5, 1.7, 339.9, -71.3, 177.6” 80 PRINT #1, “PD 8, -421.7, 2.8, 304.4, -71.3, 177.6” 90 PRINT #1, “PD 9, 200.7, -0.5, 368.3, -89.0, 176.3” 100 PRINT #1, “PD 10, 563.4, -1.5, 242.9, -29.8, 176.3” 110 PRINT #1, “PD 11, 568.1, -1.6, 231.6, -27.6, 176.3” 120 PRINT #1, “PD 12, 286.6, -309.9, 194.3, -83.8, 44.9” 130 PRINT #1, “PD 13, 135.5, -2.8, 793.3, 28.1, 178.8” Manufactura Integrada por Computadora (CIM)

116 ESIME ZACATENCO

140 PRINT #1, “10 NT” 150 PRINT #1, “11 MO 1” 160 PRINT #1, “12 SC 20, 0” 170 PRINT #1, “14 OD & 0000” 180 PRINT #1, “16 TI 20” 190 PRINT #1, “18 SC 20,2” 200 PRINT #1, “20 ED” 210 PRINT #1, “30 TI 20” 220 PRINT #1, “31 MO 6, O” 230 PRINT #1, “32 TI 10” 240 PRINT #1, “34 MO 7, O” 250 PRINT #1, “36 TI 10” 260 PRINT #1, “38 SP 3” 270 PRINT #1, “40 MO 8, O” 280 PRINT #1, “42 TI 05” 290 PRINT #1, “44 GC” 300 PRINT #1, “46 MO 7, C” 310 PRINT #1, “48 SP 5” 320 PRINT #1, “50 MO 6, C” 330 PRINT #1, “52 TI 05” 340 PRINT #1, “54 MO 2, C” 350 PRINT #1, “56 TI 05” 360 PRINT #1, “58 MO 3, C” 370 PRINT #1, “60 MO 4, C” 380 PRINT #1, “62 SP 2” 390 PRINT #1, “64 MO 5, C 400 PRINT #1, “66 GO” 410 PRINT #1, “68 MO 4, O” 420 PRINT #1, “70 MO 3, O” 430 PRINT #1, “72 MO 2” 440 PRINT #1, “90 SC 20, 1” 450 PRINT #1, “92 ED” 460 PRINT #1, “270 TI 05” 470 PRINT #1, “271 CP 20” 480 PRINT #1, “272 EQ 10, 350” 490 PRINT #1, “274 TI 05” 500 PRINT #1, “276 CP 20” 510 PRINT #1, “278 EQ 11, 300” 520 PRINT #1, “280 TI 05” 530 PRINT #1, “282 GT 270” 540 PRINT #1, “286 ED” 550 PRINT #1, “300 SC 20, 0” 560 PRINT #1, “301 TI 10” 570 PRINT #1, “302 SP 5” 580 PRINT #1, “303 MO 3, O” 590 PRINT #1, “304 SP 4” Manufactura Integrada por Computadora (CIM)

117 ESIME ZACATENCO

600 PRINT #1, “306 MO 4, O” 610 PRINT #1, “308 TI 10” 620 PRINT #1, “310 SP 3” 630 PRINT #1, “312 MO 5, O” 640 PRINT #1, “314 GC” 650 PRINT #1, “316 MO 4, C” 660 PRINT #1, “318 MO 3, C” 670 PRINT #1, “320 SP 5” 680 PRINT #1, “322 MO 12, C” 690 PRINT #1, “324 GO” 700 PRINT #1, “326 TI 20” 710 PRINT #1, “328 MO 3” 720 PRINT #1, “330 MO 2” 730 PRINT #1, “332 ED” 740 PRINT #1, “350 SC 20 , 0” 750 PRINT #1, “351 TI 10” 760 PRINT #1, “352 SP 5” 770 PRINT #1, “353 MO 3, O” 780 PRINT #1, “354 SP 4” 790 PRINT #1, “356 MO 4, O” 800 PRINT #1, “358 TI 10” 810 PRINT #1, “360 SP 2” 820 PRINT #1, “362 MO 5, O” 830 PRINT #1, “364 GC” 840 PRINT #1, “366 MO 4, C” 850 PRINT #1, “368 MO 3, C” 860 PRINT #1, “370 SP 5” 870 PRINT #1, “372 MO 2, C” 880 PRINT #1, “374 TI 20” 890 PRINT #1, “376 MO 6, C” 900 PRINT #1, “378 TI 15” 910 PRINT #1, “380 MO 7, C” 920 PRINT #1, “382 TI 15” 930 PRINT #1, “384 SP 2” 940 PRINT #1, “386 MO 8, C” 950 PRINT #1, “388 TI 10” 960 PRINT #1, “390 GO” 970 PRINT #1, “392 MO 7, O” 980 PRINT #1, “393 SP 5” 990 PRINT #1, “394 MO 6, O” 1000 PRINT #1, “396 MO 2” 1100 PRINT #1, “400 ED” 1030 END

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118 ESIME ZACATENCO

d) Posteriormente corremos el programa de la siguiente forma: Run/Star /file/Exit. En esta parte del desarrollo queda aclarar que no se ejecutará nada porque el objetivo es sincronizar el módulo de visión con el robot. e) Abrimos el programa de visión el cual es ISPOT dando clic en el icono del escritorio o de la barra de herramientas

f) Cargamos nuestro patrón. g) Al tener ya nuestro programa y el patrón deseado sincronizamos dando clic en inicializar robot sobre el icono que está en la barra de estado.

h) Cuando el robot se vaya a Home dar clic en modo robot sobre el icono que está en la barra de estado.

i) el robot espera a que el módulo de visión compruebe el patrón con la pieza y de ser aprobada la lleva a un palet sobre la banda de lo contrario es desechada. CUESTIONARIO

1. Describa brevemente la importancia de cada uno de los pasos de la práctica. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________

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119 ESIME ZACATENCO

2.¿Es necesario las líneas # 10 a la #130 en el programa? Si_______ No_______ ¿Por qué?__________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. ¿Qué hacen las líneas #250 y #260 dentro del programa?_____________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. ¿Explique las siguientes líneas? 470 PRINT #1, “271 CP 20”__________________________________________________ _________________________________________________________________________ 480 PRINT #1, “272 EQ 10, 350”_____________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 490 PRINT #1, “274 TI 05”__________________________________________________ _________________________________________________________________________ 5. ¿Cuál es la diferencia entre inicializar robot y modo robot dentro de la sincronización? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

CONCLUSIONES. Redacte sus conclusiones sobre la práctica:

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INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN.

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PRÁCTICA 8 Sincronización del módulo de visión artificial VI-2000 con el robot RV-M1 y el slider. Manufactura Integrada por Computadora (CIM)

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PRÁCTICA No8

SINCRONIZACIÓN DEL MÓDULO DE VISIÓN ARTIFICIAL VI-2000, EL ROBOT RV-M1 Y EL SLIDER.

OBJETIVO: ¾ Comprender y analizar la sincronización del módulo de visión artificial VI-2000 con el robot RV-M1. ¾ Entender la estructura de programación utilizada en COSIPROG. CONSIDERACIONES TEÓRICAS

7.1.1 Sistema AGV. El sistema AGV en cuestión se encuentra conformado por un monorriel (guía o corredera) y un vehículo deslizable (deslizador) ajustado al mismo. Para que el vehículo sea deslizado sobre el monorriel, se emplea al interior de este último un dispositivo magnético, el cual se desplaza utilizando un tornillo sinfín revolucionado por un servomotor acoplado al mismo monorriel en uno de sus extremos.

Monorriel

Vehículo deslizador (Slide) Servomotor

Sistema AGV.

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122 ESIME ZACATENCO

Dicho servomotor es controlado por el PLC Keyence KV-24R con auxilio de una fuente de alimentación y reles, mismos que se encuentran resguardados en un gabinete o “rack” ubicado frente a la Estación FMS-2200.

Para llevar a cabo la manipulación y el traslado de materiales, se acopla al deslizador un robot (el Robot Mitsubishi RV-M1).

PLC

Sensor

Reles PLC y reles.

. Robot montado en el vehículo AGV.

Así como con el sistema robótico tratado en el capítulo cuatro, el sistema AGV consta de: ¾

Un controlador (en este caso un PLC),

¾

Una fuente y un sistema de potencia para hacer funcionar el actuador (en este caso completamente eléctricos),

¾

Un actuador (en este caso un servomotor y mecanismos para la transmisión del movimiento),

¾

Un elemento terminal del sistema mecánico (en este caso el deslizador),

¾

Sensores (en este caso un encoder y dos sensores inductivos),

¾

Una memoria en el PLC para guardar el programa y otros datos, y de

¾

Un Teaching-Box para grabar las posiciones del deslizador sobre el monorriel. Manufactura Integrada por Computadora (CIM)

123 ESIME ZACATENCO

La relación entre los dispositivos del sistema AGV se muestra esquematizada y se explica a continuación: El PLC tiene tres funciones: En primer lugar dirige al sistema de potencia para que desplace el deslizador a cierta posición; en segundo lugar, el PLC almacena en memoria uno o varios ejecución del programa y; En tercer lugar, para comunicarse con otros dispositivos (otros sensores, PLC’s, PC, etc.). Por tanto, el sistema AGV tiene la capacidad de interactuar con su entorno. Teaching Box Fuente y sistema de potencia del actuador:

PC

PLC PLC’s CN

Actuador: (Servomotor)

Elemento terminal del sistema mecánico: (Deslizador)

Neumática, Hidráulica, Eléctrica. Sensor (Encoder)

Memoria: RAM/EPROM

Sensor Esquema del sistema AGV.

Sistema de potencia. Después de recibir los pulsos desde el PLC, los reles tienen la función como medios de control maniobrar con la energía eléctrica para hacer funcionar a los actuadores (servomotores y/o electroválvulas neumáticas o hidráulicas, y mecanismos para la transmisión del movimiento). Los mecanismos de transmisión pueden ser: tornillos sinfín, cilindros neumáticos o hidráulicos, cadenas y rodillos, etc. En este caso el actuador se encuentra formado por un servomotor y un tornillo sinfín. Los mecanismos activados hacen que finalmente se desplace el dispositivo magnético en el interior del monorriel, y por ende el deslizador sobre este último.

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124 ESIME ZACATENCO

La PC es una herramienta con la función de programar, simular y descargar en el PLC la serie de instrucciones requerida por el sistema AGV para cumplir con alguna tarea específica. El control manual (Teaching-Box) del sistema AGV tiene la función de controlar directamente las señales sobre el PLC de referido sistema, esto es con la intención de conducir el deslizador en un sentido o en otro, y ubicarlo en un punto con el fin de grabar esta posición en el PLC. La grabación de los puntos se hace con auxilio del mismo control manual; los puntos grabados, también pueden ser llamados y/o borrados con este dispositivo. Con el propósito de limitar la carrera del deslizador el sistema AGV se tiene dispuesto un sensor inductivo en cada extremo del monorriel, mismos que se conectan al PLC del sistema AGV. La posición del deslizador se determina indirectamente con auxilio de un sensor acoplado al servomotor, este sensor es un encoger. El valor que da el encoder puede ser leído por el PLC y, también guardado en una localidad de memoria con el auxilio del control manual.

Monorriel

Encoder. Servomotor.

Cables de alimentación al servomotor y del encoder.

Servomotor acoplado al monorriel y Encoder montado en el servomotor.

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125 ESIME ZACATENCO

Manejo del sistema AGV en modo manual. Considerando totalmente apagado el CIM (todos los dispositivos de interrupción: breakers, perilla en cada gabinete e interruptor en cada multicontacto, en modo de apagado), el procedimiento para utilizar el sistema AGV en modo manual es el siguiente: 1.

Verificar el buen estado físico general del sistema completo CIM, y verificar no existan cuerpos extraños al interior de los gabinetes en cada una de las estaciones.

2.

Verificar en la Estación FMS-2200 que los cables estén desenredados, los conectores tengan buen contacto y los cierres estén puestos.

3.

En el gabinete de la estación FMS-2200, acoplar el conector del Teaching Box del sistema AGV al receptáculo correspondiente.

4.

Colocar el interruptor del Teaching-Box referido en modo manual (“MAN”).

5.

Ubicar en el tablero de carga los breakers correspondientes al CIM y, situarlos en la posición de ON (excepto el del torno).

6.

Posteriormente encender la unidad de control del robot y así acomodar el manipulador en la pose mencionada; de tener como obstáculo al torno, solamente se podrá y deberá seguir el procedimiento del apartado mencionado y encender la unidad de control del manipulador, en el paso 10 se buscará la postura referida. [El fin que se persigue al posicionar el manipulador en paralelo al monorriel es disminuir el riesgo de alguna colisión al trasladar el manipulador desde un punto del monorriel a otro]

7.

Botar los paros de emergencia existentes. [Esta acción se deberá realizar con la intención de que no se bloquee el funcionamiento de las estaciones y del sistema]

8.

Ubicar el interruptor del gabinete que corresponde a la Estación FMS-2200 y girarlo a la posición de energizar.

9.

Ubicar en el panel principal del CIM (en la Estación CIM-2000), el interruptor “Common Work Permission” y a continuación activarlo. [Esta acción permitirá la utilización de cada una de las estaciones del CIM]. Ahora el sistema AGV ya puede ser utilizado.

10.

Si al llegar a este punto el manipulador está en la pose requerida se deberá continuar con el paso número 11; de no ser así, se deberá continuar con éste mismo:

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126 ESIME ZACATENCO

¾

Es necesario que con sumo cuidado se traslade sobre la guía el manipulador, esto en el sentido necesario (izquierda o derecha); para lograrlo es necesario pulsar uno de los botones señalados como elementos 2 y/o 3

¾

Si ya quedó librado el camino del manipulador para lograr la posé requerida, entonces se deberá llevar a cabo dicha acción. De no ser así, será necesario reiniciar el paso 10. [Si es necesario se debe maniobrar con el traslado del manipulador sobre la guía y con la pose del manipulador (ver capítulo cuatro) al mismo tiempo].

11.

Con el manipulador en la pose paralela al monorriel, ahora el manipulador acoplado al deslizador puede ser trasladado a cualquier punto sobre la guía; la carrera es limitada por los sensores inductivos puestos en dos puntos de la guía El viaje del manipulador se logra accionando uno de los pulsadores marcados como elementos 2 y/o 3.

12.

Cuando se desea iniciar el proceso de guardar puntos (posiciones del deslizador sobre el monorriel), en primera instancia se deberá calibrar el sistema AGV, esto se logra mandando a la posición de HOME el deslizador. Esta acción se consigue empleando el control manual del sistema AGV; se tiene que buscar que en el exhibidor se muestre el número cero y enseguida presionar el pulsador marcado como elemento número ocho (el pulsador se debe mantener presionado hasta que el deslizador deje de desplazarse).

13.

Luego de haber calibrado el sistema AGV se puede proceder a grabar las posiciones del deslizador sobre el monorriel. En este procedimiento se sigue requiriendo el control manual del sistema AGV. ¾

Primero se tiene que desplazar al manipulador a la ubicación deseada (empleando los pulsadores: izquierda y/o derecha).

¾

Segundo, se tiene que seleccionar el número con el que se desee identificar tal posición (marcar solo entre el 1 y el 7 pues el sistema solo tiene siete memorias disponibles).

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127 ESIME ZACATENCO

¾

Tercero, se tendrá que pulsar el botón identificado como elemento número siete para grabar la posición (a un lado de este pulsador se tiene el símbolo de “ENTER”).

¾

Luego entonces, se tendrá que repetir desde la fase uno hasta la tres cuantas posiciones se deseen guardar.

¾

Quinto. Una vez terminado el proceso de guardar posiciones, estas podrán ser llamadas al seleccionar el número de memoria con el que se identifique la posición deseada, y luego presionando el botón “ENTER”.

1.-Selector de modo: Automático o Manual. En el modo “auto” se faculta al PLC para desplazar el deslizador. En el modo “manual” se habilita a este mismo dispositivo. 2.-Convoca el desplazamiento del deslizador hacia la izquierda.

3.-Promueve el desplazamiento del deslizador hacia la derecha. 7.-Pulsador que sirve para grabar la posición actual del deslizador en el número de memoria expuesto en el exhibidor (“ENTER”).

4.-Pulsador que incrementa el número de memoria exhibido. 5.-Exhibidor del número de memoria escogido.

8.-Pulsador que llama al desplazamiento del deslizador a la posición guardada en el número de memoria exhibida.

6.-Pulsador que decrementa el número de memoria exhibido. Teaching-Box del Sistema AGV.

14.

Las posiciones grabadas pueden ser llamadas automáticamente, para ello el interruptor “selector de modo” deberá ubicarse en la posición “AUTO”. Ahora el PLC ya no recibirá las señales desde el control manual sino desde la Unidad de Control del Robot Mitsubishi.

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Se tienen disponibles siete localidades de memoria en el PLC del Sistema AGV para guardar misma cantidad de posiciones (estas se muestran en forma de números decimales en el control manual). Para identificar cada localidad en la memoria del PLC se emplean números binarios (tres bits). No. Decimal.

B2

B1

B0

Posición

0

0

0

0

Home

1

0

0

1

1

2

0

1

0

2

3

0

1

1

3

4

1

0

0

4

5

1

0

1

5

6

1

1

0

6

7

1

1

1

7

Bits que representan una localidad en la memoria del PLC del Sistema AGV.

También se menciona que las posiciones pueden ser llamadas dictando una serie de señales desde la Unidad de Control del robot al PLC del sistema AGV. Ahora bien, las terminales de entrada y de salida de la Unidad de Control configuradas para interactuar con el Sistema AGV son en total cinco; tres de estas terminales sirven para indicar la posición deseada del deslizador sobre el monorriel, una más es para comandar la acción; la quinta y última terminal difiere de las anteriores en que esta es una terminal con señal de entrada a la Unidad de Control y sirve como testigo para certificar el cumplimiento de la orden (que el deslizador haya llegado a su destino). Unidad de Control del Robot

PLC del Sistema AGV

Terminal de Salida

8.

Terminal de Entrada 12.

Representa el bit 0.

Terminal de Salida

9.

Terminal de Entrada 13.

Representa el bit 1.

Terminal de Salida

10.

Terminal de Entrada 14.

Representa el bit 2.

Terminal de Salida

11.

Terminal de Entrada ____

Representa el bit de orden.

Terminal de Entrada

07.

Terminal de Salida

Representa el bit testigo.

____

Tabla 7.2. Configuración física de entradas y salidas entre la Unidad de Control y el PLC del Sistema AGV.

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RECOMENDACIONES AL ALUMNO:

4. El alumno antes de ingresar al Laboratorio tiene que estudiar previamente esta práctica. 5. No se han de introducir alimentos ni bebidas dentro del laboratorio. 6. Para una mayor comprensión por parte de los alumnos es recomendable que la práctica se vaya realizando en equipos de 4 personas.

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DESARROLLO: Para el desarrollo de la siguiente práctica hemos utilizado una rutina de trabajo que nos ayuda a poder entender de forma clara la sincronización. La cual es la siguiente: El robot toma una pieza de un palet que esté sobre la banda, posteriormente la lleva al sistema de visión el cual se encarga de compararla con un patrón antes hecho; para tener control de calidad de la pieza tomada. Si la pieza tiene las características del patrón esta es llevada a otro palet que está sobre la banda de lo contrario es desechada.

PROCEDIMIENTO: 2. Teniendo el fin de lo que vamos a realizar comenzamos a hacer un programa en COSIPROG. Para esto seguimos los siguientes pasos:

a) Grabamos nuestros puntos de deslizamientos sobre el slider. Los cuales deben de ser 3 puntos para esta aplicación. • Punto 4 • Punto 5 • Punto 6 b) Abrimos un nuevo proyecto de posiciones y introducimos las siguientes posiciones PD 1 PD 2 PD 3 PD 4 PD 5 PD 6 PD 7 PD 8 PD 9 PD 10 PD 11 PD 12 PD 13

60.6 2.0 292.0 432.0 440.6 299.2 402.5 421.7 200.7 563.4 568.1 286.6 135.5

105.0 121.3 0.9 1.3 1.2 1.3 1.7 2.8 0.5 1.5 1.6 309.9 2.8

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374.3 374.3 337.4 273.0 250.3 431.6 339.9 304.4 368.3 242.9 231.6 194.3 793.3

88.0 88.0 88.6 73.8 73.8 67.6 71.3 71.3 89.0 29.8 27.6 83.8 28.1

177.8 176.3 176.3 176.3 176.3 177.6 177.6 177.6 176.3 176.3 176.3 44.9 178.8

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c) Del escritorio o de la barra de herramientas dar clic en el icono de COSIPROG.

d) Lo cual nos desplegará un área de trabajo. para poder trabajar. Abrimos un nuevo proyecto e introducimos el siguiente programa: 10 SC 20, 0 11 OD & 0000 12 TI 20 13 SC 20,2 31 MO 1 32 TI 20 33 MO 2 34 TI 20 35 OB -8 36 OB -9 37 OB +10 38 OB +11 39 GS 500 40 TI 10 43 SP 5 46 MO 6, O 47 TI 5 48 MO 7, O 49 MO 8, O 50 TI 10 51 MO 7, C 52 MO 6, C 53 TI 20 54 MO 2, C 55 TI 5 60 OB -8 61 OB +9 62 OB +10 63 OB +11 64 GS 500 65 TI 10 70 OB +8 71 OB -9 72 OB +10 73 OB +11 74 GS 500 75 TI 10

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80 SP 6 81 MO 3, C 82 TI 5 83 MO 4, C 84 TI 5 85 SP 5 86 MO 5, C 87 GO 88 TI 5 89 MO 4, O 90 TI 10 91 MO 3, O 92 TI 5 93 MO 2, O 94 SC 20, 1 95 ED 270 TI 05 271 CP 20 272 EQ 10, 350 274 TI 05 276 CP 20 278 EQ 11, 300 280 TI 05 282 GT 270 286 ED 300 SC 20, 0 301 TI 10 302 SP 5 303 MO 3, O 304 SP 4 306 MO 4, O 308 TI 10 310 SP 3 312 MO 5, O 314 GC 316 MO 4, C 318 MO 3, C 320 SP 5 322 MO 12, C 324 GO 326 TI 20 328 MO 3 330 MO 2 332 ED 350 SC 20, 0 351 TI 10 352 SP 5 Manufactura Integrada por Computadora (CIM)

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353 MO 3, O 354 SP 4 356 MO 4, O 358 TI 10 360 SP 4 362 MO 5, O 364 GC 366 MO 4, C 368 MO 3, C 370 SP 5 372 MO 2, C 374 TI 20 376 MO 6, C 378 TI 15 380 MO 7, C 382 TI 15 384 SP 2 386 MO 8, C 388 TI 10 390 GO 392 MO 7, O 393 SP 5 394 MO 6, O 396 MO 2 397 ED 500 TI 10 501 ID 502 TB +7, 505 503 TI 5 504 GT 501 505 OB -11 506 RT

e) Abrimos el programa de visión el cual es ISPOT dando clic en el icono del escritorio o de la barra de herramientas

f) Cargamos nuestro patrón.

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g) Al tener ya nuestro programa y el patrón deseado sincronizamos dando clic en inicializar robot sobre el icono que está en la barra de estado.

h) Cuando el robot se vaya a Home dar clic en modo robot sobre el icono que está en la barra de estado.

i) El robot espera a que el módulo de visión compruebe el patrón con la pieza y de ser aprobada la lleva a otro palet sobre la banda de lo contrario es desechada.

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CUESTIONARIO

1. Describa brevemente la importancia de cada uno de los pasos de la práctica. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. ¿Es necesario tener las líneas # 500 a la #506 en el programa? Si_______ No_______ ¿Por qué?__________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. ¿Qué punto se graba en las líneas #35 y #38 dentro del programa?_______________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. ¿Qué punto se graba en las líneas #60 y #63 dentro del programa?_______________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5. ¿Qué punto se graba en las líneas #70 y #73 dentro del programa?_______________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ CONCLUSIONES. Redacte sus conclusiones sobre la práctica:

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