Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of 3D scanning techniques for large-scale objects manufactured on CNC welding machine

Grudziński M., Okarma K., Pajor M., Tecław M.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2016

|

Vol. 40, nr 4

15--32

EN

The modern CNC machines and applied advanced manufacturing technologies allow to enable fast accurate and elastic production, supporting the operator. At the same time the so called machine vision systems become more and more significant. Particular group of such devices, called 3D scanners, can achieve the accuracy of modern CNC machines and allow to control the quality of manufactured objects within less than one minute. In this research work a prototype of the vision scanning system for measuring the hole geometry is presented. The proposed optical device will be integrated with the IMCM machine, produced by Promotech company for large-scale objects welding. Reconstruction of the distorted edge will allow to correct the tool path for welding and edge beveling. A number of advanced procedures for image acquisition and processing, structured lights techniques, as well as 3D reconstruction have been developed and tested. Moreover, the calibration procedures for cameras with the help of coded markers have been proposed and simple interface for the operator has been created. Estimation of environmental factors, markers recognition and illuminating conditions for the final quality of reconstructed geometry required a series of complex experiments.

PL

Nowoczesne rozwiązania mechatroniczne, stosowane do maszyn wytwórczych, w coraz większym stopniu wspomagają operatora i umożliwiają przyspieszenie produkcji. Jednocześnie coraz większe znaczenie odgrywają układy tzw. wizji maszynowej i różne rodzaje optycznych urządzeń pomiarowych. Skanery 3D osiągnęły dokładność umożliwiającą np. kontrolę jakości na maszynach CNC – czas pomiaru ich geometrii < 1 min. W pracy przedstawiono analizę wyników badań i prototypowe urządzenie optyczne do pomiaru geometrii otworów wycinanych w wielkogabarytowych konstrukcjach stalowych. Zaproponowany skaner 3D, zainstalowany na portalowej spawarce IMCM firmy Promotech, umożliwi szybkie skanowanie zniekształconych krawędzi i przekształcenie jej w trajektorię ruchu narzędzia spawającego. Zaprogramowano zaawansowane procedury przetwarzania obrazów, technik oświetlenia strukturalnego i rekonstrukcji 3D. Zaproponowano procedury kalibracji z użyciem markerów kodowanych oraz interfejs operatora z wizualizacją procesu pomiarowego. Wykonano eksperymenty mające na celu ocenę wpływu otoczenia, rodzaju oświetlenia i rozmiarów przestrzeni pomiarowej na dokładność odwzorowania geometrii.

2

Urządzenie do wizyjnej inspekcji procesów ustawczych i obróbkowych na maszynie CNC

Pajor M., Grudziński M., Okarma K.

Modelowanie Inżynierskie

|

2014

|

T. 21, nr 52

178--185

PL

Pomimo wysokiego stopnia automatyzacji współczesnych obrabiarek CNC część czasochłonnych operacji przygotowawczych musi zostać wykonana manualnie, m.in: ustawienie przedmiotu obrabianego oraz kontrola wyników obróbki, szczególnie gdy konieczne jest wielokrotne przestawianie i mocowanie przedmiotu w uchwytach. Obecnie stosowane sondy stykowe, obsługiwane przez operatora, można zastąpić zmysłem „widzenia” maszynowego. W artykule przedstawiono wyniki prób prototypu nowatorskiego systemu wizyjnego, którego zadaniem jest szybkie bazowanie przedmiotu obrabianego. Na obrabiarce dokonano analizy dokładności pomiarów autorskiego układu do pomiarów fotogrametrycznych i do skanowania geometrii oraz przeprowadzono próby bazowania przedmiotu obrabianego. Zaproponowany system może stać się narzędziem codziennej pracy operatora, polepszającym efektywność procesów wytwórczych.

EN

Despite the high level of automation of modern CNC machine tools some of the time-consuming works have to be prepared manually, i.a. setting the position of the work piece and quality control of machining process, especially when the work piece need to be fixed more than once. The commonly used touch-sensors, controlled manually by the operator, can be replaced with “machine seeing”. In the paper the results of accuracy tests for novel 3D vision system for scanning and measuring the work piece will be presented. The main task of the system is to determine the base coordinate system of the work piece automatically. Furthermore the system could scan the local workspace of the CNC machine and recognize the colliding objects for machining tool. In the nearest future the proposed system may become a commonly used tool for manufacturing processes.

3

Correction of projector’s nonlinearities in the vision based system for positioning of the workpieces on the CNC machines

Grudziński M., Okarma K.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2013

|

R. 17, nr 1

147-152

EN

In several last years a huge expansion of the optical measuring systems in industry and manufacturing is observed. The most advanced systems are the 3D geometry scanning systems based on images captured by cameras. A special group of them use structural light patterns projected onto the scanning surface and observed by the cameras. An appropriate coding and analysis of images allows obtaining any information about shape and size of the scanned object in relatively short period of time. Nevertheless, the 3D scanning accuracy strongly depends on complicated calibration process of the whole system, including a precise calculation of intrinsic and extrinsic parameters and correction of lens distortions both for camera and projector. The structural patterns emitted from the projector include gradients in a specified scale. Thus, using proper algorithms each pixel can be indexed and the precise depth map can be obtained. Using sinusoidal fringes illuminating the scanning surface, performing the linearisation of projector’s response is necessary in order to minimize the distortions of the sinusoidal waves. The correction method turns out to be difficult since the process depends on surface fracture, colour, and reflectivity. In this paper three methods for correction of the projector’s nonlinearity will be presented. The first one assumes a model of the nonlinear characteristics created from the gradient projected on a flat surface. The second approach is based on a series of captured images of scanned object illuminated by linearly increasing light allowing creating an individual correction curve for each pixel. The last method assumes an ideal inverted gamma correction model modified by dynamically changing coefficients calculated for each pixel. The efficiency and limitations of each method depending on the configuration of the system are also discussed in the paper as well as some experimental results obtained in the experimental vision based system for positioning the workpieces on the CNC machines.

PL

W ciągu ostatnich kilku lat obserwuje się znaczną ekspansję optycznych systemów pomiarowych w zastosowaniach przemysłowych. Jednymi z najbardziej zaawansowanych są systemy skanowania trójwymiarowego oparte na analizie obrazów zarejestrowanych przez kamery. Szczególną grupę tych metod stanowią algorytmy wykorzystujące oświetlenie strukturalne skanowanej powierzchni znajdującej się w polu widzenia kamery. Stosując odpowiednie kodowanie i algorytmy analizy obrazów możliwe jest pozyskanie informacji dotyczących kształtu i wymiarów skanowanych obiektów w stosunkowo krótkim czasie. Jednakże dokładność skanowania jest silnie uzależniona od złożonego procesu kalibracji całego systemu, włącznie z dokładną kalibracją parametrów wewnętrznych i zewnętrznych oraz korekcją zniekształceń układów optycznych zarówno kamer, jak również projektorów. Wzorce strukturalne wyświetlane przez projektory mają charakter gradientowy dla ustalonej skali, co pozwala na odpowiednie indeksowanie każdego piksela i precyzyjne odtworzenie map głębokości. Zakładając wykorzystanie wzorców sinusoidalnych rzutowanych na skanowaną powierzchnię, konieczna jest linearyzacja odpowiedzi projektorów w celu minimalizacji zniekształceń kształtu sinusoidy. Dobór metody korekcji nie jest jednak oczywisty ze względu na zależność od gładkości, koloru czy też połyskliwości powierzchni. W artykule zaprezentowano trzy metody korekcji nieliniowości charakterystyk projektorów. Pierwsza z nich wykorzystuje model charakterystyki projektora utworzony na podstawie obserwacji światła gradientowego na płaskiej powierzchni. Druga metoda jest oparta na serii zdjęć pozyskanych dla liniowo narastającego natężenia światła, co pozwala na stworzenie niezależnej krzywej korekcji dla każdego piksela. Ostatnia z metod wykorzystuje model idealnej odwrotnej charakterystyki gamma modyfikowany przez zmienne współczynniki wyznaczane w sposób dynamiczny dla każdego piksela. W pracy porównano również efektywność i ograniczenia każdej z metod w zależności od konfiguracji systemu, jak również przedstawiono wyniki eksperymentalne uzyskane z wykorzystaniem prototypowego wizyjnego systemu pozycjonowania przedmiotów obrabianych na obrabiarkach CNC.

4

Kalibracja wizyjnego systemu pozycjonowania przedmiotu obrabianego na obrabiarce CNC

Domek S., Pajor M., Grudziński M., Okarma K., Dworak P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2013

|

T. 15, nr 46

21--27

PL

W pracy przedstawiono dedykowany układ pomiarowy do skanowania geometrii przedmiotu obrabianego na obrabiarce CNC, wymagający jednak precyzyjnego zorientowania skanera 3D względem maszynowego układu odniesienia obrabiarki CNC. Przedstawiono techniki kalibracji z użyciem wielobarwnych tablic kalibracyjnych i świateł strukturalnych, jak też stosowane w kalibracji i skanowaniu metody geometryczne oraz techniki tworzenia obrazów do kalibracji z tzw. kamery wirtualnej. Ponadto przedstawiono wpływ nieliniowej charakterystyki wyświetlania projektora i sposoby jej kompensacji.

EN

In the paper a dedicated measurement system for the 3D geometry scanning of the workpieces on the CNC machine tools is presented, which requires a precise knowledge about its relative position and orientation according to the reference coordinate system of the CNC machine tool. We present the calibration methods based on the colour calibration patterns and structural light as well as some geometrical methods usedfor the calibration and scanning. Moreover, some methods applied for the synthesis of images from virtual cameras are discussed as well as the influence of the nonlinear characteristics of the light projectors and methods of its compensation.

5

Korekcja nieliniowości charakterystyki projekcji światła strukturalnego w wizyjnym systemie pozycjonowania przedmiotu obrabianego

Domek S., Grudziński M., Okarma K., Pajor M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 10a

143-146

PL

W artykule przedstawiono metodę korekcji nieliniowości zmian jasności światła strukturalnego emitowanego przez projektory wykorzystywane w wizyjnym systemie pozycjonowania detali na obrabiarkach sterowanych numerycznie. Proponowana metoda linearyzacji zmian jasności pozwala na zwiększenie dokładności trójwymiarowego skanowania przedmiotów obrabianych z wykorzystaniem technik fotogrametrycznych opartych na projekcji światła strukturalnego w postaci prążków sinusoidalnych. Artykuł przedstawia wyniki badań eksperymentalnych uzyskanych w wyniku zastosowania proponowanej metody oraz wskazuje kierunki dalszych prac badawczych związanych z poprawą dokładności akwizycji danych oraz ich przetwarzania w omawianym systemie.

EN

In the paper a method for correction of the nonlinear changes of structural light brightness, which is emitted by the projector used in the machine vision system for positioning of workpieces on the CNC machines, is presented. Proposed method of linearization of the brightness changes allows increasing the accuracy of three-dimensional scanning of the workpieces using photogrammetric techniques based on structured light projection in the form of sinusoidal fringes. The paper presents the experimental results obtained by applying the proposed method and identifies directions for further research related to the increase of the accuracy of data acquisition and processing in this system.

6

The concept of type-series and design of centrifugal compressors

Grzelczak M., Walczak J., Grudziński M.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2011

|

nr 140

91-96

EN

The paper presents analyses constituting a part of design works connected with development of series of types and structures of radial compressors. Radial compressors are multi-stage and multi-shaft flow machines with unshrouded radial impellers. Preliminary analyses based upon the theory of flow similarity related to a concept of series of types of compressors and were aimed at establishment of particular sizes of series of types of the machines as well as sizes of particular stages. The analyses aimed at determination of various sizes of rotor diameters and rotational speeds used in particular stages. The analysis was aimed at standardization of elements that may be used in structures of stages of machines of various sizes with maintenance of the high level of compression efficiency.

7

Poprawa dokładności detekcji krawędzi dla systemów skanowania 3D opartych na projekcji wzorców prążkowych

Okarma K., Grudziński M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 7

721-725

PL

Jedną z najdokładniejszych metod skanowania 3D jest użycie technik fotogrametrycznych z wykorzystaniem światła strukturalnego. Istotnym elementem tego procesu jest detekcja krawędzi wykonywana dla każdego prążka światła widocznego na powierzchni obiektu. Typowa jej dokładność ograniczona wielkością piksela jest często niewystarczająca, a jej poprawa może być uzyskana przestawioną kilkuprzebiegową metodą subpikselową, stanowiącą część wizyjnego systemu pozycjonowania detali na obrabiarkach CNC.

EN

One of the most accurate methods of 3D scanning is based on photogrammetry algorithms using the structured light with some fringe patterns. Such light is emitted towards a scanned object and the image analysis of the captured frame is performed. From analysis of the projected pattern changes on the scanned object surface, the depth information can be obtained using the photogrammetry algorithms [7]. One of the most important elements of such scanning is the accuracy of the edge detection which is performed for each line of the projected light pattern. The most popular edge detection methods, such as the Canny algorithm, are often insufficient because of their accuracy limited by the image resolution. For this reason a multi-pass method leading to the sub-pixel accuracy is proposed and verified experimentally. The obtained results are dependent on the noise amount in the image, as shown in Fig. 7. That is why for further experiments calibration of a multi-camera system with more sources of structured light is necessary. The presented method can be used as a part of the video based positioning system for details machined on CNC machines. In order to achieve high accuracy of the measurements, some images of the details with exactly known dimensions obtained by the calibrated multi-camera system should be analysed.

8

Układ wizyjny do skanowania geometrii i pozycjonowania przedmiotu obrabianego na obrabiarce CNC

Domek S., Dworak P., Grudziński M., Okarma K., Pajor M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2011

|

T. 10, nr 41

39-46

PL

Prezentowane urządzenie stanowi układ trójwymiarowego skanowania przestrzeni roboczej obrabiarki CNC, zintegrowany z jej otwartym układem sterowania. Głównym zadaniem układu wizyjnego jest ustalenie położenia (czyli pozycji i orientacji) przedmiotu obrabianego w przestrzeni roboczej obrabiarki oraz automatyczne wyznaczanie bazy obróbkowej dla programu wykonywanego przez maszynę CNC. Ponadto możliwe jest jednoczesne zeskanowanie najbliższego otoczenia przedmiotu mierzonego lub obrabianego, w tym także wszelkich uchwytów mocujących przedmiot i przygotowanie planu obróbki z uwzględnieniem obiektów kolizyjnych.

EN

The device presented in the paper is the three-dimensional scanning system for CNC machine tools workspace, integrated with the open control system. The main task of the vision system is to determine the location (i.e. the position and orientation) of the workpiece in the workspace, and automated determination of the machining base. Moreover, it is possible to scan the geometry of the measured or processed object’s neighbourhood at the same time, including the handles.

9

Jednostopniowe dmuchawy promieniowe typoszeregi konstrukcje i badania

Walczak J., Grudziński M., Cichoń L., Haberko M., Zozuliński S., Wegnerowski P., Kapturzak J., Kapturzak J.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2006

|

nr 130, vol. 1

221-230

PL

Omawiany w artykule typoszereg obejmuje dmuchawy o sprężu p=1,3঩. Są to dmuchawy jednostopniowe z wirnikami osiowo-promieniowymi typu półodkrytego, zintegrowane z przekładnią. Przedstawiono konstrukcje dmuchaw i ich charakterystyki. Dmuchawy, wyposażone w układy regulacji kierownicą wstępną oraz nastawialnym dyfuzorem łopatkowym, są przeznaczone dla układów odsiarczania spalin w energetyce oraz w oczyszczalniach ścieków.

10

Charakterystyki pracy dmuchawy DA 200 z różnymi układami regulacji

Grzelczak M., Grudziński M., Dembski G., Walczak J., Bździel J.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2006

|

nr 130, vol. 1

69-76

PL

Problematyka zawarta w referacie dotyczy kształtowania się charakterystyk pracy prototypowej dmuchawy DA 200 wyprodukowanej i poddanej badaniom przepływowym oraz mechanicznym w Fabryce W-5 H. Cegielskiego Poznań S.A. Na podstawie uzyskanych wyników badań sporządzono zbiór charakterystyk uwzględniający przyrost ciśnienia całkowitego, przebieg sprawności politropowej oraz mocy wewnętrznej procesu sprężania w funkcji strumienia objętości. Ze względu na uniwersalną konstrukcję dmuchawy DA 200 istniała możliwość prowadzenia badań dla zróżnicowanej geometrii stopnia oraz wykorzystując różne układy regulacji dmuchawy. W niniejszym referacie zwrócono szczególnie uwagę na kształtowanie się charakterystyk dla trzech różnych sposobów regulacji dmuchawy pod względem przepływowym. Pierwszy sposób regulacji ograniczał się do stosowania kierownicy wstępnej, drugi sposób związany był z zastosowaniem wyłącznie dyfuzora łopatkowego o zmiennej geometrii łopatek, natomiast ostatni sposób, charakteryzujący się najszerszym zakresem regulacji dotyczył stosowania jednocześnie kierownicy wstępnej i nastawialnego dyfuzora łopatkowego.

11

Badania rozkładow ciśnienia w dyfuzorze łopatkowym promieniowego stopnia sprężającego

Grudziński M.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2006

|

Vol. 11, nr 1

173-180

EN

Selected results of experimental investigations of the prototypic DA200 blower produced by H.Cegielski-Poznań S.A. W5 Mechanical Equipment Factory are presented in this paper. This researches carried on by Chair of Thermal Engineering together with H.Cegielski-Poznań S.A. are the part of designing work on series of types of blowers for small flow rates. The main investigation aim was to determine the characteristics of the whole blower equipped with adjustable prestator and adjustable vaned diffuser. At the same time, pressure distributions have been measured in particular sections of the stage. Investigations was performed on diffuser working with two impellers of blade angle beta2 = 90° and outer diameter D2 = 200 mm both, one with width ratio b2/D2 ~ 0.06 second with width ratio b2/D2 = 0.08. Diffuser vanes have been adjusted for several angles during investigations. Selected data, only for inlet vane angle a3* = 18.9° are presented in this paper. Measurements in diffuser have been performed only on walls because of technical reasons. Here are some results of investigations.

12

Selected Results of Investigations of Single-Stage Centrifugal Blower for Small Flow Rates-Influence of Spliter Blades Length

Grzelczak M., Grudziński M., Dembski G., Walczak J.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2005

|

nr 128, vol. 1

227-234

EN

Selected results of experimental investigations of prototype centrifugal blower with impeller diameter D²=200mm are presented in this paper. This researches carried on by Chair of Thermal Engineering are the part of designing work on family of blowers for small flow rates. Performance characteristics of blower equipped with adjustable inlet guide vanes and adjustable vaned diffuser are presented. Investigations was performed on three impellers: one with 24 blades and two with 12 main blades and 12 splitters of different length.

13

Rozwiązanie i analiza przepływu płynu w promieniowym stopniu sprężającym

Grudziński M., Walczak J., Grzelczak M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Maszyny Robocze i Transport

|

2004

|

Nr 57

109-118

PL

Zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych przepływu płynu przez promieniowy stopień sprężający z wirnikiem osiowo-promieniowym typu półodkrytego i dyfuzorem łopatkowym. Obliczenia wykonano za pomocą komercyjnego programu Reflux. Przyjęta geometria obszaru obliczeniowego obejmującego palisady łopatkowe wirnika i dyfuzora jest oparta na geometrii kanałów przepływowych prototypowej dmuchawy zaprojektowanej na potrzeby ZPM H. Cegielski S.A. Przedstawiono rozkłady ciśnienia i prędkości w wybranych przekrojach kanałów wirnika i dyfuzora.

EN

The computation results of flow through centrifugal compressor stage with the un-shrouded, axi-centrifugal rotor and adjustable vaned diffuser are presented in this paper. For carrying out computations Program Reflux written by S. Yershow and A. Rusanov (Institute Of Mechanical Engineering Problems; Ukrainian National Academy of Sciences) was applied. Geometry of computed area was assumed on the basis of the geometry of flow passages of the prototype blower designed for H. Cegielski S.A. Computed distributions of pressure and velocity vectors in particular sections of the stage are presented.

14

Rozwiązanie przepływu płynu rzeczywistego w dyfuzorze łopatkowym oraz porównanie z wynikami badań

Grudziński M., Walczak J., Gardzilewicz A., Lampart P., Świrydczuk J.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2000

|

nr 117, vol. 1

193-199

PL

W referacie zaprezentowane są wyniki obliczeń numerycznych przepływu w promieniowym stopniu sprężającym. Rozwiązania przepływu wykonano za pomocą programu FlowER. Obejmowały one przepływ przez wieńce łopatkowe wirnika i dyfuzora. Uzyskane wyniki obliczeń porównano z wynikami badań nastawialnego dyfuzora łopatkowego dmuchawy promieniowej DA210 produkcji H.Cegielski - Poznań S.A. Badania obejmowały pomiary ciśnień w dyfuzorze. W referacie porównane są rozkłady ciśnień na ściankach i przebiegi charakterystyk uzyskane z pomiarów i z obliczeń numerycznych.

EN

Numerical results of flow in a radial compressor stage are presented in that paper. A 3D code Flower is used to calculate the flow. Calculations extend on flow in the region of the impeller and diffuser blade rows. The obtained results are compared with experimental data from the adjustable vaned diffuser of a DA210 blower produced by the H.Cegielski-Poznań S.A. factory. Experimental investigations include pressure measurements at diffuser walls. The paper describes pressure distributions at the walls and characteristics obtained from experimental investigations and numerical calculations.

15

Experimental characteristics of adjustable vane diffuser

Grudziński M., Walczak J., Cichoń L., Kitzinger J.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

1999

|

nr 115

167--175

EN

Investigation results of the adjustable vane diffuser applied in DA210 radial blower (made by H. Cegielski Works), have been presented in the paper. The main idea of such diffuser is the adjustable vane that makes the vane angle fit with inlet flow angle and the significant decrease of flow losses. The investigations have been performed for four vane set angles. The pressures in diffuser as well as the characteristics of whole stage have been also presented. Basing on investigation results, the main characteristics of the stage that means coefficient of losses and static pressure raise for various inflow angles and various vane adjustments, have been widely presented.