Progettazione e realizzazione di uno strumento di identificazione bave tramite scansione laser

In the following thesis we describe the work that led to the realization of a measuring instrument of 3D surfaces with a resolution of less than 300 micron. Thanks to the high ability to discriminate illuminated points on the surface of piece the proposed instrument can identify the presence of small and mediumsize burrs on the profile of an object which is characterized by unknown shape. An anthropomorphic manipulator with 6 degrees of freedom equipped with the measuring system uses a hybrid visual control contour following to scan an entire edge of the object which has to be subjected to deburring. The system is then able to perform the deburring operation without the need to change the machine configuration. The proposed instrument is considered as a first step towards the development of a robotic deburring system of alloy car rims, which exploits the dexterity and the great repeatability of the manipulator, to independently carry out a deburring task of objects, even large, and arbitrarily placed in the workspace. The validity of the instrument is confirmed by measurements made during the experimental phase, thanks to the development of an algorithm of image analysis, which allows to identify the laser line on the edge of the object, that it is computationally fast, can easily adapt to different light conditions, and has good rejection of the bright disturbances.

Nella seguente tesi si descrive il lavoro che ha portato alla realizzazione di uno strumento di misurazione di superfici 3D con una risoluzione inferiore a 300 micron. Con lo strumento proposto, grazie alla sua elevata capacità di discriminare le coordinate dei punti misurati sulla superficie dell’oggetto in osservazione, è possibile identificare la presenza di bave di piccole e medie dimensioni, presenti sul profilo di oggetti di forma non nota a priori. Si propone, inoltre, l’utilizzo di un manipolatore antropomorfo a 6 gradi di libertà su cui è stato installato un sistema di misurazione a triangolazione con linea laser, che sfrutta un controllo visuale ibrido contour following per l’esecuzione di scansioni di un intero bordo dell’oggetto da sottoporre a sbavatura. Il sistema è in grado, in un successivo momento, di procedere all’operazione di sbavatura senza bisogno di dover modificare la configurazione della macchina. Lo strumento descritto si propone come un primo passo verso lo sviluppo di un sistema di sbavatura robotizzata di cerchioni in lega metallica, che sfrutti la destrezza e la grande ripetibilità del manipolatore, per svolgere in maniera autonoma un compito di sbavatura su oggetti anche di grandi dimensioni e collocati arbitrariamente nello spazio di lavoro. La validità dello strumento di misurazione è confermata dai dati raccolti durante la fase sperimentale, grazie anche allo sviluppo di un algoritmo di image analysis che permette l’identificazione della linea laser sul bordo dell’oggetto. L’algoritmo sviluppato si contraddistingue per essere computazionalmente veloce e presentare una buona adattabilità alle diverse condizioni di luce, oltre che essere in grado di offrire buone caratteristiche di reiezione ai disturbi luminosi.