Освещение

Освещение для роботов

16 июня 2020 г. в 09:05

Пандемия коронавируса COVID-19 может дать новый толчок развитию робототехники. Один из уроков, который нам преподнес этот глобальный кризис, — нельзя сосредотачивать все производства в одном месте. Соответственно, начнется процесс возрождения многих отраслей в США, Европе и России, но уже на новых принципах, с широким применением автоматизации и цифровизации. И здесь важное место отведено светотехнике. Современным роботам нужно качественное освещение, не похожее на освещение для людей.

Освещение для роботов

В наше время много говорят об искусственном интеллекте. Но не следует забывать, что каким бы мощным ни был интеллект созданного человеком устройства, он по-прежнему остается искусственным. Можно создать гигантский объем памяти, обеспечить быстродействие, недостижимое для человеческого мозга, но мы все еще только имитируем процесс мышления с применением доступных нам средств. Особенно это заметно на визуальном восприятии объектов человеком и машиной.

Компьютеры не любят неопределенности

С характерным примером различия между человеческим и машинным зрением вы непременно сталкивались, когда оформляли биометрический заграничный паспорт РФ. Фотография на такой паспорт делается с применением строго определенного типа кольцевой лампы. При этом на фотоснимке четко проявляются все характерные особенности лица, позволяющие однозначно идентифицировать гражданина. Автору статьи еще не приходилось встречать людей, которым бы нравилась их фотография в биометрическом паспорте. Тем не менее для компьютерных систем распознавания лиц именно такая фотография является предпочтительной. По такому же принципу устроено и зрение промышленных роботов.

Но когда ставится задача сделать фотографию наиболее приятной (и одновременно понятной) для человеческого глаза, в ход идут совсем другие средства, в числе которых направленное освещение, игра с тенями и т. п. Причем так делают даже при съемке на обычные (не биометрические) документы.

Дело в том, что наш мозг с момента рождения постоянно учится распознаванию зрительных образов. Мы можем понять игру тени, мысленно «дорисовать» части предмета, которые нам не видны. Что же касается роботов, то их «обучают» на ограниченный набор предметов и условий, у них нет такого понятия как «интуиция».

Спектр и быстродействие

Промышленные роботы, оснащенные видеокамерами, в большинстве случаев «видят» примерно в том же, или более узком, спектральном диапазоне, что и люди. Поэтому для освещения обозреваемого роботом пространства используют светодиоды белого свечения на основе люминофора. Следует иметь в виду, что восприятие цвета человеком и роботом принципиально отличается, т. е. показатель CRI для рассматриваемого типа светильников неприменим.

Существуют применения, когда обрабатываемая деталь более контрастно выглядит в лучах определенного цвета. Или возможные дефекты продукции проявляются в инфракрасном либо ультрафиолетовом свете. Тогда используются монохроматические светодиоды или светодиоды соответствующего невидимого для человеческого глаза излучения. Нередко в одном осветительном приборе совмещают как светодиоды белого свечения, так и ультрафиолетовые (либо инфракрасные) светодиоды.

Особо следует отметить, что камера робота может быть намного более быстродействующей, чем человеческий глаз. Это, в частности, позволяет роботу выполнять технологические операции быстрее человека. «Скорострельность» у камеры робота может достигать 1000 кадров в секунду, что предъявляет особые требования к пульсациям освещения.

Пульсации с частотой порядка 300 Гц человек уже не замечает, а применительно к роботу они могут нарушить его «координацию движений». Вот почему осветительные приборы для роботов, как правило, питают постоянным током (со стабилизированным напряжением 12 или 24 В).

Робот UR
Робот UR, оснащенный системой машинного зрения RARUK Automation,
умеет сортировать предметы произвольной формы. Интегрированная система машинного зрения размещена на его «руке»

В импульсном режиме светодиоды выдерживают силу тока в 3 раза больше номинальной. Можно периодически включать освещение на короткое время (порядка 1 мс) и синхронно с этим осуществлять экспозицию видеокамерой. Такой подход позволяет увеличить пиковую мощность светильника, не меняя его размеры. Это важно для тех осветительных приборов, которые размещаются на «руке» робота. Импульсная подсветка утомляет людей, поэтому она возможна, только если рядом с роботом не присутствует персонал.

Виды освещения для машинного зрения

Боковое. Излучение падает перпендикулярно основной плоскости детали либо под острым углом. В качестве источника света обычно используется светодиодная линейка, снабженная отражателем. При таком способе контрастно проявляется структура поверхности, хорошо видны дефекты на ней. Но для сортировки деталей, значительно отличающихся по форме, данный способ не подходит. Часто реализуется в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазонах.
Кольцевое
Кольцевое. Наиболее распространенный способ освещения (вспомним пример с заграничным паспортом). Дает хорошую детализацию картинки
Кольцевая люстра с рассеивателем
Кольцевая с рассеивателем.
Разновидность кольцевой подсветки, применяемая в основном для блестящих предметов

Робот, как уже отмечалось, начисто лишен интуиции, а его возможности рассмотреть деталь с разных точек ограничены. Для того, чтобы он смог сразу правильно распознать предмет, с которым работает, и «разглядеть» все, что нужно, применяют специальные приемы освещения. Опишем вкратце наиболее распространенные виды освещения, подходящие для «глаз» робота.

Купольное освещение
Купольное. Освещаемый предмет накрывается куполом, покрытым изнутри светоотражающей краской. На вершине сделано отверстие для видеокамеры. Светодиоды направлены на внутренние стенки купола, что обеспечивает исключительно высокую равномерность рассеивания. Данный способ применяется для работы с предметами очень сложной формы. Недостатком является ограничение размера рассматриваемой детали, поскольку она должна свободно умещаться под куполом
Заднее
Заднее. Предмет лежит на светящейся подставке. Данный способ используется, когда предмет можно однозначно идентифицировать по силуэту либо когда нужно определить правильность расположения отверстий (или их отсутствие)
Коаксиальное
Коаксиальное. Свет подается через полупрозрачное зеркало. С помощью этого зеркала совмещаются оптические оси осветительного прибора и видеокамеры. Данный способ предпочтителен для объектов, включающих в себя прозрачные элементы

На практике перечисленные варианты освещения нередко используются совместно.

Выпускаются также модули, в которых совмещены видеокамера и интегрированный осветительный прибор. Их основным преимуществом является отсутствие необходимости настраивать камеру под конкретный светильник, так как это уже сделали на заводе. Недостатком является невысокая гибкость такого решения при частой перенастройке производства на новые виды продукции.

Вопросы безопасности

Помимо освещения, необходимого для машинного зрения, есть также освещение, обеспечивающее безопасность, так как рядом с роботом могут находиться люди. Для его организации устанавливаются промышленные и технические осветительные приборы, в том числе не разрабатывавшиеся специально для использования с роботами, но соответствующие определенным нормам. В нашей стране данные нормы прописаны в двух стандартах.

ГОСТ 12.2.072-98 «Роботы промышленные. Роботизированные технологические комплексы. Требования безопасности и методы испытаний», хотя и был принят в далеком 1998 г., до сих пор действует на территории России и ряда других бывших республик СССР. Согласно этому стандарту, в местах, где установлены роботы, должна обеспечиваться освещенность не менее 300 лк. Отношение максимальной освещенности к минимальной — не более 1,5. Пульсации не должны превышать 20 % (напомним — речь идет только об общем освещении). На случай ремонта общее и местное освещение должны в сумме давать 1500 лк. Такая же освещенность нормируется и при постоянном наблюдении человека за процессом.

При эпизодическом наблюдении освещение можно задиммировать до 750 лк.

Также существует ГОСТ Р 60.1.2.2-2016 «Роботы и робототехнические устройства. Требования по безопасности для промышленных роботов. Часть 2. Робототехнические системы и их интеграция», представляющий собой адаптацию международного стандарта ISO 10218-2:2011. Согласно ему, роботизированные системы должны иметь встроенное освещение, если это необходимо для обеспечения безопасности. При этом наличие достаточного уровня общей освещенности в помещении не отменяет необходимости во встроенном осветительном оборудовании. Для зон, куда часто осуществляется доступ персонала с целью проверки и регулировки, установлен минимальный уровень освещенности 500 лк.

Тем не менее в ГОСТ Р 60.1.2.2-2016 есть положение, допускающее неоднозначное толкование: «Робототехническая система должна быть сконструирована и построена так, чтобы не существовало ни затененных зон, способных вызвать неудобство, ни раздражающего ослепляющего света, ни опасного стробоскопического эффекта на движущихся частях из-за освещения». Использование импульсного освещения практически неизбежно приведет к возникновению стробоскопического эффекта, но критерии, когда он является опасным, не указаны.

Противоречие мог бы разрешить Технический регламент ЕАЭС по робототехнике, но его пока не существует. Поэтому приходится пользоваться нормами обоих действующих ГОСТ, учитывая, что требования ГОСТ 12.2.072-98 в целом более жесткие.

Будущее за OLED?

Органические светодиоды (OLED) дают мягкий, равномерный свет без использования дополнительных рассеивателей. Предполагается, что благодаря этому преимуществу OLED уже в ближайшие годы заменят обычные светодиоды в системах освещения для роботов.

OLED-освещение, безусловно, предпочтительно для роботов, которые работают с заведомо качественной продукцией. Скажем, сортируют товары на складе интернет-магазина или осуществляют несложную сборку. Но совсем другая ситуация складывается, когда речь идет о роботах, занимающихся контролем качества.

В качестве примера можно привести робота, выявляющего трещины на поверхности деталей и сбрасывающего с конвейера брак. Для распознавания трещин требуется направленный пучок света. Обеспечить его пока могут только обычные светодиоды.

Источник: Алексей Васильев, журнал «Электротехнический рынок» № 3 2020

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Васильев Алексей Владимирович
Все новости и публикации пользователя Васильев Алексей в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Заградительные огни

Мы производим автоматические системы светового ограждения высотных объектов с применением производимых нами же светодиодных огней СдзО-05-1(2). • Автоматические системы управления световым ограждением изготавли-ваются на базе элементов ведущих мировых производителей (ABB, Legrand, и.т.п) сертифицированных к применению в РФ. • Для объектов имеющих два вида питания (основное и резервное или от разных фаз) изготавливаются автоматические системы управления имеющие два ввода и как правило раздельное питание сдвоенных огней. • Для объектов связи, (РРЛ, объекты сотовой связи) имеющих постоянное собственное питание по 1-ой категории, мы изготавливаем простые системы управления, не требующие дополнительной буферизации по питанию, функцио-нирующих в режиме “день - ночь”. • Комплектация “Системы светового ограждения” поставляется в гото-вом для установки виде и никаких настроечных и пусконаладочных работ не требует. • Наши системы были установлены на объектах РРЛ «Перьмтрансгаз», «Мострансгаз», трубах РТС ОАО «МОЭК» и.т.д.
Савельев Николай · Аксисвязь · 20 марта · Россия · г Москва
Заградительные огни

ПРОДАМ: СДЗО-05, Светодиодные фонари, светотехника, лампы красные, ЗОМ, Заградительные огни

Мы производим автоматические системы светового ограждения высотных объектов с применением производимых нами же светодиодных огней СдзО-05-2. • Автоматические системы управления световым ограждением изготавли-ваются на базе элементов ведущих мировых производителей (ABB, Legrand, и.т.п) сертифицированных к применению в РФ. • Для объектов имеющих два вида питания (основное и резервное или от разных фаз) изготавливаются автоматические системы управления имеющие два ввода и как правило раздельное питание сдвоенных огней. • Для объектов связи, (РРЛ, объекты сотовой связи) имеющих постоянное собственное питание по 1-ой категории, мы изготавливаем простые системы управления, не требующие дополнительной буферизации по питанию, функцио-нирующих в режиме “день - ночь”. • Комплектация “Системы светового ограждения” поставляется в готовом для установки виде и никаких настроечных и пусконаладочных работ не требует. • Наши системы были установлены на объектах РРЛ «Перьмтрансгаз», «Мострансгаз», трубах РТС ОАО «МОЭК» и.т.д. Полную информацию и фотографии объектов по применению заградительных огней можно посмотреть на сайте ООО «Аксисвязь» www.aksisvyaz.narod.ru
Савельев Николай · Аксисвязь · 20 марта · Россия · г Москва
СДЗО-05, Светодиодные фонари, светотехника, лампы красные, ЗОМ, Заградительные огни

ПРОДАМ: КРВ-10, КРВ-6.01, КРВ-6.02 Коробка разветвительная высоковольтная

ООО «Завод взрывозащищённого и общепромышленного оборудования „Горэкс-Светотехника“ образован на базе ОАО „Прокопьевский Завод Шахтной Автоматики“ и производит следующее горно-шахтное оборудование: · АЗУР-1, АЗУР-2, АЗУР-3, АЗУР-4 с БИН Аппарат защиты от токов утечки; · РУ-127/220, РУ-380/660 Реле утечки (аппарат защиты от токов утечки); · АОШ-4.01, АОШ-4.05.Б1, АОШ-6.01.Б1, АШТО-4, АОШ-4.05.РК (Uвых.=127/220 В, Uвх=380/660В) Аппарат осветительный шахтный; · АОШ-4.02, АОШ-4.06.Б1, АОШ-6.02.Б1, АШТО-4, АОШ-4.06.РК (Uвых.=127/220 В, Uвх=660/1140В) Аппарат осветительный шахтный; · АОШ-5-1, АОШ-5-2, АОШ-2,5-1, АОШ-2,5-2 (Uвых.=36 В, 127/220 В) Аппарат осветительный рудничный; · АОШ-4.38.01, АОШ-4.05.38.Б1, АОШ-6.01.38.Б1 (Uвых.=36 В, Uвх=380/660В) Аппарат осветительный шахтный; · ТСШ-4-0.66/0.38-133, ТСШ-4-0.66/0.38-38 Трансформатор сухой шахтный (Uвых.= 220В, 127В или 36В); · АПШ.М.01, АПШ.М.02, АПШ.М-4.01.РК, АПШ.М-4.02.РК, АПШ-1, АШТП-4 Аппарат (агрегат) пусковой шахтный; · ПРН 063, ПРН-100, ПРН-125, ПРН-250 Пускатель рудничный, Uн=380/660В, исполнение РН1; · ВРН-200, ВРН-250, ВРН-320, ВРН-400, ВРН-630 Выключатель рудничный, Uн=380/660В, исполнение РН1; · ВАПР-250, ВАРП-500 Выключатель автоматический рудничный, Uн=440В, исполнение РН1; · ВКТ, КТВ-2 Выключатель кабель-тросовый; · Выключатель рудничный штепсельный ВРН-Ш/А-400, ВРН-Ш/Р-400, 250 А, 400 А (аналог разъединителя „BERG“) · КУ-92 Пост управления кнопочный; · КСЛ-3М, КСЛ-2М Датчик контроля схода ленты конвейера; · ДКС-2М Датчик контроля скорости ленты конвейера; · ГПВ-400У, ГПВ-400, ГПП-400 Гидромуфта пуско-предохранительная; · АПТВ.М-600, АПТВ.М-800, АПТВ.М-1000, АПТВ.М-1200 Аппаратура контроля поступления воздуха в шахту; · Аппаратура телеуправления и телесигнализации „Ветер-3М“; · АУЗМ-1, АУЗМ-2 Аппарат управления двигателями горных машин; · АС-3СМ.III, АС-3СМ.IV Аппаратура громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации; · ФЖА-1.01Г, ФЖА-1.03Г, ФЖА-2.01Г, ФОС-2, ФОС-3 Светильник железнодорожника...
Тряпицин Олег · Горэкс-Светотехника · Вчера · Россия · Кемеровская область - Кузбасс
КРВ-10, КРВ-6.01, КРВ-6.02 Коробка разветвительная высоковольтная

ПРОДАМ: СВЕТИЛЬНИКИ ОТ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

Светотехнический завод «Ксенон» (Республика Мордовия, Россия) — изготовитель светодиодных энергосберегающих светильников Crystal LED, Oval LED, Sport LED, DPO LED, DVO/DPO LED, Modul LED, Premier LED, Imperial LED, Quadro LED, Ideal LED, Hors LED, Arrigo LED, Master LED, Nord LED, Luxe LED, DSP LED, Vega LED, Track LED, Line LED, Tube LED, STAR LED, ДКУ01, ДСП01, ДО01, светильников ЛПО01 Кристалл, Овал, Спорт, ЛВО 01 Премьер, Идеал, Империал, ЛБО01 Мастер, ЛСП01 Норд (IP65), ПВЛП, ЛСО01, НСП01, РСП01, ЖСП01, ГСП01, РКУ01, ЖКУ01, ГКУ01, ЛКУ01, ЖСП12 Solar, облучателей ОБН01 Фотон, рециркуляторов ОБРН01 Фотон, имеет честь предложить: светильники (ЛПО, ЛВО, ЛБО, ЛСП, ПВЛМ, ПВЛМ-П, РСП, ЖСП, ГСП, НСП, ФСП, РВП, ЖВП, ГВП, РПП, ЖПП, ГПП, РТУ, НТУ, НПО, НББ, НПП, НБО, СВО, ЭСП, ББП, ОБН, РКУ, РСУ, ЖКУ, ЖСУ, ЖТУ, ГТУ, ГКУ, НКУ, ЛКУ, ССП, НСР, ВЗГ, Н4Б, Н4Т4Л, Н4Т5Л, ЛСР, СШЛ, ПВ, СГД, СГГ, СГВ, ФОС, ФЖА, ЗОМ, РВО и др.); лампы (Б, БО, ДС, ДШ, ДСО, ДНЕСГ, РН, РНЗ, СГ, Ц, КМ, ИЛ, МО, ПЖ, ПЖЗ, ЗК, ЗД, ЗШ, ИКЗ, ИКЗК, КГ, КГМ, КГМН, КГСМ, КГТ, КГТО, КГК, КГЗ, КГИ, КГП, КГТД, Ж, ЖГ, ЖС, С, СМ, СМЗ, СМК, ЛФСМ, А, АКГ, СМН, АСМН, ПВ, Р, ОП, ММ, ЛБ, ЛД, ЛБU, ЛБУТ, ЛУФ, ЛУФТ, ЛУФТU, КЛ, КЛУ, КЛЭ, КЛЭТ, КЛЭВ, КЛЭШ, КЛЭС, КЛЭЗ, СКЛЭН, ДРЛ, ДРЛФ, ДРВ, ДРЗ, ДРИ, ДРИЗ, ДРУФ, ДРУФЗ, ДРТ, ДРТИ, ДРТУ, ДРТБ, ДРШ, ДРИШ, ДРИШВ, ДНаТ, ДНаЗ, ДНаМт, ДКсТ, ДБ, ДБК, ДБМ, ДРБ, ДКБ и др.); прожектора (ДО, ИО, ПКН, ИСУ, РО, ЖО, ГО, НО, НСУ, ПЗМ, ПЗС, ПКН, ННУ, КНУ, СКсН и др.); пускорегулирующие аппараты / дросселя (УБИ, АВТ, 1И, 1К, 1ДБИ), стартеры, ИЗУ, ЗУ, ПВДКсЛ. Возможна поставка светильников с ЭПРА, ЭмПРА, с блоком аварийного питания БАП. Доставка ж/д транспортом, самовывозом, нашим автотранспортом, транспортными компаниями по России и в зарубежье. Полное оформление таможенных документов. Прайс-лист и каталог по вашей заявке. В зависимости от типа продукции и объема возможны скидки (по конкретной заявке). Будем рады видеть Вашу компанию в числе наших постоянных клиентов.
Зимин Эдуард · ООО "Ксенон" · 8 марта · Россия · Респ Мордовия
СВЕТИЛЬНИКИ ОТ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

ПРОДАМ: Робот-автомойка — FJB GROUP LLC

Робот-автомойка — FJB GROUP LLC Компания: FJB GROUP LLC — ООО ФЖБ ГРУПП ИМПОРТНО — ЭКСПОРТНАЯ КОМПАНИЯ — предлагает широкий ассортимент профессионального оборудования с Турции: • Автоматическая ковромоечная машина • Центрифуга для отжима ковров • Автоматическая пылевыбивальная машина • Финишная и упаковочная машина для ковров • Осушитель для ковров • Роторная машина для ковров • Ручная пылевыбивальная машина • Промышленная стиральная машина 30 кг • Погрузчик для ковров • Дезинфектор • Поломоечная машина с сиденьем водителя • Электрическая машина для мойки полов • Пылесос (промышленный, для дома, для авто) • Машина для уборки улиц • Самоходная вакуумная подметальная машина • Электрический мусоровоз • Оборудования для стандартных автомоек • Оборудование для автомойки самообслуживания • Робот автомойка • Туннельная автомойка (конвейер) • Портальная мойка авто • Профессиональный парогенератор для автомойки • Оборудование для мойки самообслуживания • Помпа для воды • Насос дозирующий • Прицепная подметальная машина для грузовиков • Прицепная подметально-уборочная машина • Бортовая вакуумная подметальная машина • Дезинфицирующий тоннель • Машина для посадки деревьев • Вакуумный грузовик ассенизатор илосос • Автоцистерна для воды с опрыскивателем • Комбинированная каналопромывочная машина • Снегоочиститель с щёткой • Мусоровоз с гидравлическим сжатием • Химия для ковров и авто Компания: FJB GROUP LLC — ООО ФЖБ ГРУПП ИМПОРТНО — ЭКСПОРТНАЯ КОМПАНИЯ — предлагает широкий ассортимент профессионального оборудования с Турции ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «ФЖБ ГРУПП» FJB GROUP LLC — ООО ФЖБ ГРУПП ИМПОРТНО — ЭКСПОРТНАЯ КОМПАНИЯ GENERAL DIRECTOR ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР FAYZIEV JUMALI BAHTIYAROVICH ФАЙЗИЕВ ЖУМАЛИ БАХТИЯРОВИЧ
Fayziev Jumali · ООО "ФЖБ ГРУПП" · 12 марта · Россия · г Москва
Робот-автомойка — FJB GROUP LLC
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.