Matsumoto Mitsutaka, 라미네이트 프로세싱 시스템 연구 그룹, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 제조 기술 연구소 (이하 "AIST") 및 수석 연구원 인 쿠리타 츠 네오 (Kurita Tsuneo) 최고 연구원은 최고 측정 기기를 발표했다3DS 바카라시스템이 개발되었습니다 기존 시스템과 비교할 때이 시스템은 3 µm의 높은 정확도와 002 °의 자세 정확도로 위치 및 방향을 측정 할 수 있으므로 공장에 쉽게 도입 할 수 있으며 비용이 적고 편의성이 쉽고 견고성이 있습니다

이 시스템에서는 3 차원으로 알려진 단계를 가진 임의의 모양 바카라는 상단 표면의 가장자리를 촬영하고 카메라로 조명으로 생성 된 그림자를 촬영하여 바카라의 위치와 방향을 측정하는 데 사용됩니다ar전통적인 기술에 사용AR 바카라주로 흑백 사각형이므로 카메라와 바카라가 똑바로 세워지면 정확도가 수직 방향으로 감소합니다 반면에, 바카라가 앞으로 향하고 있더라도 바카라의 평면 방향과 동등한 정확도로 수직 방향으로 거리를 측정 할 수 있습니다 또한, 그림자는 위치와 방향을 측정하는 데 사용되기 때문에 측정은 바카라 재료의 표면 거칠기와 색상에 덜 민감하다는 이점이 있습니다

이 바카라 시스템을 사용하여 공작 기계, 로봇 등을 사용하여 장비, 운송 장치 및 기타 장비 제조 시스템을 조정하는 데 사용될 수 있습니다end Effector의 위치와 방향 등을 간단하고 고속으로 설정할 수 있습니다 이 시스템은 가변 가변 생산 시스템 등에서 워크 피스의 전송 및 포지셔닝 프로세스를 자동화하는 데 기여합니다 (아래 참조)

이 결과에 대한 세부 사항은 2022 년 6 월 17 일입니다CIRP 제조 과학 기술 저널

제조 공장 등, 많은 품종이 있습니다프로세스의 제품, 완제품과 같은 부품은 가변적 인 가변 생산 및 노동 저장에 대한 응답으로 공장에서의 자동화를 촉진하기 위해서는 이러한 부품의 위치와 오리엔테이션을 순차적으로 파악하고, 운영 상태에 따라 이들을 순차적으로 파악하고, 장비의 운영 상태에 따라 빠르게 운송해야합니다

현재 자동 전송 로봇은 부품 및 트레이에 부착 된 AR 바카라를 읽어 부품의 위치를 ​​인식합니다 또한 로봇 자체가 공장 내 참조 위치에 설치된 바카라를 사용하여 위치를 인식하고 매우 유연한 운반을 통해 위치를 인식하는 경우가 있습니다

반면에 부품은 제조 현장에서 필요합니다피킹공작 기계에서 높은 정확도를 보장하려면재생부품을 수정하거나 리디렉션하기위한 설정 프로세스가 있습니다 이 프로세스는 주로 부품의 품질과 직접 관련된 중요한 프로세스이므로 숙련 된 기술자에 의해 수행됩니다 전송 프로세스와 함께 육안 검사 또는 직관에 의존하지 않도록 프로세스를 자동화 할 수 있다면, 가변 변수를 매우 효율적이고 안정적인 방식으로 운영 할 수있는 차세대 공장의 기초 기술이 될 수 있습니다

그러나 의료, 자동차 및 항공기와 같은 핵심 구성 요소의 경우 001 mm 이하의 가공 정확도가 필요하므로 설정 프로세스에서 동일하거나 높은 정확도가 필요합니다 기존의 AR 바카라로 얻은 위치 정확도는 약 1mm이므로 기존 기술에 비해 10 ~ 100 배 이상 높은 정확도가 필요합니다 또한 공장에 쉽게 도입 할 수있는 저렴한 비용, 편의성 및 견고성과 같은 기능을 갖추고 있으며, 따라서 전례없는 위치 및 방향 측정 기술 및 장치의 개발을 갖는 것이 바람직합니다

바카라 유형 AR은 특정 패턴을 가진 바카라를 사용하여 실제 객체와 실제 세계 자체를 공간적으로 인식하고 프리젠 테이션 위치를 식별하고 터미널 화면 등에 추가 정보를 표시합니다 카메라와 바카라 만 사용하여 정보를 표시 할 수 있다는 이점을 활용하여 미디어, 광고, 마케팅 등에 적극적으로 사용됩니다 AIST는 제조 산업의 부품의 처리 및 조립에 적용 할 수있는 고정밀 위치 및 방향 측정 바카라를 연구하고 개발하고 있습니다

제조 산업에 AR 바카라를 적용하는 데 다양한 과제가 있습니다 위치 및 방향 측정이 공작 기계와 같은 제조 장비 및 의료, 자동차 및 항공기의 핵심 기능에 사용되는 부품 처리 기술에 적용하려면 높은 정확도가 필요합니다 또한, 제조 현장에서, 가공 폐기물 또는 가공 액체와의 접촉에 의해 바카라가 오염 될 수 있으므로 바카라는 내성이 있어야한다 또한, 오염을 청소하거나 도구와의 접촉 중에 바카라가 파괴 될 수 있습니다 이를 피하기 위해 기존의 용지 또는 수지 바카라를 적용 할 때 바카라를 측정 객체에 직접 그리고 처리하는 것이 가능합니다 이 경우 측정 조건은 측정 할 재료, 색 및 표면 모양에 따라 다릅니다 위의 문제를 해결하기 위해 새로운 측정 원칙을 가진 AR 바카라 시스템을 조사했습니다

산업 응용 분야에 기존의 AR 바카라의 문제 중 하나는 바카라가 카메라를 향할 때 바카라 평면에 수직 인 방향의 위치 정확도가 특히 저하되며 위치와 방향을 정확하게 측정 할 수 없다는 것입니다 카메라 이미지를 사용하여 바카라 평면과 평행 한 방향으로 위치 감지의 정확도를 향상시키기 위해 카메라 시야 전체에서 바카라를 촬영하는 것이 바람직합니다 그러나 현재, 카메라와 바카라는 서로 마주하고 있으며, 기존의 AR 바카라 측정 원칙은 수직 위치 결정에서 정확도를 감소시키는 문제를 해결하지 못한다

AIST는 카메라를 사용하여 3 차원 모양을 사용하여 상단 가장자리와 조명으로 생성 된 그림자를 캡처하고 바카라의 위치와 방향을 감지하는 측정 원칙을 제안했습니다

그림 1은 새로운 바카라 시스템의 측정 원리를 보여줍니다 카메라와 고정 된 상대 위치를 갖는 조명이 바카라의 상부 표면에 대각선으로 입사되는 경우, 상부 표면의 가장자리는 아래 표면에 그림자로 투사됩니다 바닥 표면의 그림자 길이는 z 방향으로 조명 위치의 변화에 ​​따라 변합니다 카메라와 바카라가 직접 대면하더라도 그림자의 길이를 정확하게 측정함으로써 Z 방향의 거리는 XY 방향과 동일한 정확도로 측정 될 수 있습니다 또한 바카라가 기울어 지더라도 z 방향의 거리는 카메라의 상대 위치와 조명, 바카라의 높이 및 그림자의 길이와 분리 될 수 있습니다 결과적으로 카메라와 카메라가 서로 직접 접촉 할 때 자세 정확성을 할 수있을뿐만 아니라 위치 정확도의 감소를 극복 할 수 있습니다 또한, 그림자 측정은 표면 거칠기, 색상 및 바카라 재료의 유사성에 덜 취약합니다 이 바카라는 조명과 바카라로 생성 된 그림자를 사용하여 3 차원 모양이라고합니다

그림 2는 프로토 타입 3DS 바카라 시스템을 보여줍니다 이 시스템은 사진 촬영 바카라 (도 2의 왼쪽)를위한 3DS 바카라 센서와 사진 촬영의 대상 인 3DS 바카라로 구성됩니다 (그림 2의 오른쪽) 3DS 바카라 센서는 중앙의 CMOS 카메라와 렌즈로 구성되어 있으며 주변의 조명으로 구성됩니다 카메라가 캡처하는 것은 3DS 바카라에 투사되는 그림자의 위치와 모양이며 조명이 켜질 때 변경됩니다 이미지는 그림 2의 오른쪽에 촬영되었습니다 왼쪽 하단에 표시등이 설치되어 있습니다 조명을 위해 단일 파장 LED를 사용하면 회절의 영향이 줄어들어 그림자 경계에서 덜 흐릿한 촬영이 가능합니다 알루미늄의 길이 10mm, 깊이 8mm의 직사각형 평행 가피 구멍Electrodisparge Machining3DS 바카라를 만듭니다 구멍의 수직 및 수평면의 길이, 깊이 및 가공 방법을 자유롭게 설정할 수 있습니다

그림 3은 x (왼쪽 및 오른쪽) 방향 및 z (깊이) 방향으로 움직일 때 바카라 이미지의 변화를 보여줍니다 X 방향으로의 움직임은 바카라와 그림자의 위치와 모양을 변화시키고 z 방향으로 바카라의 명백한 크기가 그들과 함께 변화합니다 이 이미지와 바카라의 x, y, z 위치 및 자세 (롤, 피치, yo)의 6 축은 동시에 하나의 측정에서 도출됩니다 무화과 도 4는 Z 방향 움직임, 6 개의 축 중 하나에 대한 응답으로 3DS 바카라의 측정 된 값 및 일반적인 목적 센서로서 상업적으로 이용 가능한 레이저 변위 미터를 사용한 측정 결과 사이의 관계를 보여준다 이것들은 거의 같은 값을 보여주었습니다 표 1은 3DS 바카라를 사용한 위치 및 방향 측정의 반복성을 보여줍니다 반복적 인 정확도는 X 및 Z 방향에서 05mm 간격으로 3DS 바카라의 위치를 ​​5mm로 변경하고 총 110 개의 측정이 이루어졌으며 각 위치 및 방향에 대한 측정 값의 표준 편차가 결정되었습니다 3DS 바카라의 위치 정확도는 약 3 µm이며 자세 정확도는 약 002°입니다

3DS 바카라 센서는 공작 기계, 로봇 및 기타 장치에 설치 될 예정입니다 장치의 좌표 시스템에 설치된 3DS 바카라 센서의 위치 및 방향은 사전 보석입니다 그런 다음 3DS 바카라 시스템을 사용한 측정을 통해 장치의 좌표계에 비해 배치되는 공작물의 위치와 방향을 이해할 수 있습니다 또한, 시스템간에 측정 결과를 공유하기 위해 여러 장치에 3DS 바카라 센서를 설치함으로써, 공작물의 위치 및 방향은 다른 장치 간에도 공유 될 수 있습니다

적절한 카메라, 카메라 광학 시스템, 이미지 처리 방법, 바카라 모양 등을 검사하여 측정 환경에 따라이 바카라는 기능과 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다 앞으로, 이것들과 병행하여, 우리는 AIST의 워터 프론트 하위 센터에서 "공장 연결"3DS 바카라를 사용하여 공작물 설치 (설정 자동화)의 자동화를 보여줍니다이 바카라는 기계가 공작 기계와 공작 기계를 자유롭게 이동할 수 있습니다 또한 물류 및 제조와 관련된 시설은 저렴한 운송 장비를 사용하여 고급 자동 운송을 운영 할 필요가 있습니다

표 2는 3DS 바카라 및 기존 바카라의 기능을 비교하는 것을 보여줍니다 3DS 바카라는 정확도가 높고 작동 범위가 좁습니다 기존 바카라는 정확도가 낮고 운영 범위가 넓습니다 넓은 작동 범위를 보장하면서 매우 정확한 위치 및 방향 측정을 모두 사용하면 달성 할 수 있습니다

게시 된 잡지 :CIRP 제조 과학 기술 저널
종이 제목 : 공작 기계에서 작업장 설치의 자동화를 용이하게하기위한 비전 기반의 높은 정밀 위치 및 방향 측정 시스템의 개발
저자 : Tsuneo Kurita, Nagayoshi Kasashima 및 Mitsutaka Matsumoto

◆ 3DS 바카라

그림자 바카라를 사용하여 3 차원 모양으로 AIST에 의해 독립적으로 개발 된 그림자를 사용하는 3 차원 바카라 전용 3DS 바카라 센서로 3DS 바카라를 이미징하면 정확도가 높은 바카라의 위치 및 방향을 측정 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ ar

증강 현실을위한 약어 "증강 현실"의 의미 현실 세계의 정보를 사용하여 디지털 합성 등을 통해 생성 된 가상 정보를 겹치고 장치 화면에 표시하여 현실에 대한 인간 인식을 향상시키고 확장하는 기술[참조로 돌아 가기]

◆ AR 바카라

스틸, 비디오, CG 등과 같은 컨텐츠를 표시하기위한 표시가 주로 사용됩니다 카메라로 사각형을 촬영하면 정사각형과 관련하여 어떤 위치에도 콘텐츠를 표시 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ End Effector

산업 로봇과 같은 팔 끝에 부착 할 수있는 장비 목적에 따라, 진공 상태를 만들고 물체를 흡착하기위한 핸드 팁과 같은 장치로 교체하여 물체를 잡고 전송할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 프로세스의 제품

제조 공정에서 제조 공정에서 완료되지 않은 제품, 제조 산업 WIP (작업 중)이라고도합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 선택

지침을 기반으로 생산 라인에 사용할 부품을 수집하는 것과 같은 프로세스에서 부품을 잡고 픽업하는 작업 및 프로세스[참조로 돌아 가기]

◆ 재생

그립 된 부품이 지침에 따라 생산 라인에 사용되는 부품을 수집하는 것과 같은 프로세스에서 지정된 위치에 배치되는 작업/프로세스[참조로 돌아 가기]

◆ 전기 방전 가공

처리 할 물체의 표면을 제거하기 위해 짧은 기간에 처리 할 물체 사이에서 반복 아크 배출이 발생하는 가공 방법 종종 기존 가공 기술을 사용하여 처리 할 수없는 재료 및 모양에 적용됩니다 EDM (전기 방전 가공)이라고도합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 롤, 피치, yo

x, y 및 z의 직교 좌표계에서 각 축의 회전을 롤, 피치 및 요이라고합니다 당시 회전 각도를 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도라고도합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 3D 측정 기계

이동 단계의 이동성을 결정하고 이동 단계의 움직임을 결정하고 각 운동량에 따라 높은 정확도를 가진 대상의 치수, 위치 관계, 윤곽 형성, 기하학적 공차 등을 측정 할 수있는 스케일 및 프로브를 갖춘 측정 기계