Sistema avançado de análise de superfícies de rolhas

Projecto de fim de curso – 2003/2004

Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e Computadores

Faculdade de Engenharia Universidade do Porto

Azevedos Industria S.A.

Sistema avançado de análise de superfícies de rolhas

[Projecto iVLAB]

Este relatório é confidencial, não sendo autorizada a sua divulgação, sem que tenha

sido autorizado pelos envolvidos no projecto, nomeadamente, a Azevedos Industria, SA

e a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Orientado por:

Prof. Dr. Américo Lopes Azevedo [email protected]

Prof. Dr. António Paulo Moreira [email protected]

Prof. Dr. Paulo Gomes da Costa [email protected]

Elaborado por:

Carlos Manuel Correia da Silva [email protected]

Hélder Filipe Pinto de Oliveira [email protected]

Vítor Manuel Machado Vieira [email protected]

1

Índice 23-07-2004

Projecto iVLAB 1

Índice

1 INTRODUÇÃO ............................................................... 12

1.1 Apresentação do projecto ...........................................................................12

1.1.1 Âmbito ........................................................................................................... 12

1.1.2 Objectivo ........................................................................................................ 12

1.2 Planeamento do projecto ...........................................................................13

1.3 Intervenientes ............................................................................................13

1.4 Disseminação ............................................................................................13

2 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ........................................ 15

2.1 Requisitos gerais .......................................................................................15

2.1.1 Requisitos mecânicos ..................................................................................... 15

2.1.2 Requisitos funcionais ..................................................................................... 15

2.1.3 Requisitos de inspecção visual ....................................................................... 16

2.2 Configurações de utilização .......................................................................18

2.2.1 Configuração 1 ............................................................................................... 19

2.2.2 Configuração 2 ............................................................................................... 20

2.3 Elementos utilizados .................................................................................21

2.3.1 Sensores e actuadores .................................................................................... 21

2.4 Subsistemas .............................................................................................. 22

2.5 Arquitectura de implementação ................................................................ 22

2.5.1 Descrição da arquitectura .............................................................................. 23

2.5.2 Avaliação da arquitectura implementada ....................................................... 24

2.5.3 Outras arquitecturas ....................................................................................... 24

2.5.3.1 Rede de PC’s ............................................................................................................ ............... 24

2.5.3.2 Avaliação da arquitectura “Rede de PC’s” .............................................................................. 25

2.5.3.3 Baseada em lógica dedicada .................................................................................................... 26

2.5.3.4 Avaliação da arquitectura baseada em lógica MSI .................................................................. 27

2.5.4 Outras soluções alternativas .......................................................................... 28

2.6 Estudo e viabilidade de soluções .............................................................. 29

2.6.1 Controlo do processo de suporte .................................................................. 29

2.6.1.1 Entradas .................................................................................................................................. 29

2.6.1.2 Saídas ....................................................................................................................................... 30

2.7 Sistema de aquisição de imagem............................................................... 30

2.7.1 Escolha do tipo de câmara ............................................................................. 30

2.7.1.1 Field-of-view ........................................................................................................................... 31

2.7.1.2 Resolução ................................................................................................................................ 32

2.7.2 Escolha do tipo de objectiva.......................................................................... 33

2.7.2.1 Distância focal ......................................................................................................................... 33

2.8 Sistema de Iluminação .............................................................................. 34

2.9 Sistema de protecção ................................................................................ 34

2

Índice 23-07-2004

Projecto iVLAB 2

3 IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA .................................... 36

3.1 Solução adoptada...................................................................................... 36

3.1.1 Sistema de controlo – autómato CQM1H ..................................................... 36

3.1.1.1 Interface de controlo .............................................................................................................. 38

3.1.1.2 Inicialização do funcionamento do sistema ............................................................................ 40

3.1.2 Sistema de aquisição de imagem e interface de comunicação ....................... 41

3.1.2.1 Tipos de câmaras ..................................................................................................................... 41

3.1.2.2 Tipo de objectiva..................................................................................................................... 42

3.1.2.3 Frame Grabber ........................................................................................................................ 43

3.1.3 Sistema de iluminação .................................................................................... 43

3.1.4 Sistema de processamento de imagem ........................................................... 44

3.1.5 Sistema de interacção com o operador .......................................................... 45

3.1.6 Sistema de Protecção ..................................................................................... 45

3.1.6.1 Circuito eléctrico ..................................................................................................................... 45

3.2 Sequência de funcionamento .................................................................... 45

3.2.1 Condições de funcionamento......................................................................... 47

3.2.1.1 Falta de pressão ........................................................................................................ ............... 47

3.2.1.2 Falta de energia ........................................................................................................ ............... 47

3.2.1.3 Disparo de térmicos ................................................................................................................ 48

3.2.2 Estados do sistema......................................................................................... 48

3.2.2.1 Estado de Arranque................................................................................................................. 48

3.2.2.2 Estado Normal ........................................................................................................................ 49

3.2.2.3 Estado Desligado .................................................................................................................... 53

3.2.2.4 Estado Passo-a-Passo .............................................................................................................. 53

3.2.2.5 Estado Manual ......................................................................................................................... 54

3.2.2.6 Estado Paragem Normal ................................................................................................... ...... 55

3.2.2.7 Estado Anomalia ..................................................................................................................... 56

3.2.2.8 Estado Parado ......................................................................................................................... 57

3.2.3 Cálculo da velocidade do motor dos rolos .................................................... 57

3.2.4 Botoneira de emergência ................................................................................ 58

3.3 Comunicação ............................................................................................ 59

3.3.1 Recepção de dados ......................................................................................... 59

3.4 Avaliação de performance ..........................................................................61

3.4.1 Tempo de ciclo............................................................................................... 61

3.4.1.1 Elementos de cálculo .............................................................................................................. 61

3.4.1.2 Cálculo teórico ........................................................................................................................ 62

3.4.1.3 Valor experimental .................................................................................................................. 62

3.4.2 Sincronismo.................................................................................................... 63

3.4.3 Processamento Passo-a-Passo ........................................................................ 63

3.4.3.1 Atraso de comunicação ........................................................................................................... 66

3.4.4 Processamento em série ................................................................................. 66

3.4.5 Comunicação interna – UDP ......................................................................... 67

3.4.6 Algoritmo de decisão ..................................................................................... 67

3.4.6.1 Recepção de pacote UDP ........................................................................................................ 69

3

Índice 23-07-2004

Projecto iVLAB 3

3.4.6.2 Comparação de valores ........................................................................................................... 69

3.4.6.3 Filtragem de classes ................................................................................................................. 69

3.4.6.4 Iteração de corpo e topos ....................................................................................................... 70

3.4.6.5 Tipo de processamento ........................................................................................................... 70

3.4.6.6 Aferição da saída ..................................................................................................................... 70

3.4.6.7 Distribuição de saídas .................................................................................................. ........... 70

3.4.7 Parâmetros de processamento........................................................................ 71

4 APLICAÇÃO IVLAB........................................................ 73

4.1 Descrição Geral ........................................................................................ 73

4.1.1 Perspectiva do produto .................................................................................. 73

4.1.1.1 Funcionalidades genéricas implementadas .............................................................................. 74

4.1.1.2 Características dos utilizadores ............................................................................................... 75

4.1.1.3 Interfaces do Utilizador .......................................................................................................... 75

4.1.2 Restrições do Sistema .................................................................................... 76

4.1.2.1 Hardware ................................................................................................................................. 76

4.1.2.2 Entrada de dados no sistema .................................................................................................. 77

4.1.2.3 Saída de dados do sistema ............................................................................................... ........ 77

4.1.3 Dependências e Suposições ........................................................................... 77

4.1.3.1 Software................................................................................................................................... 77

4.1.3.2 Hardware ................................................................................................................................. 78

4.2 Requisitos funcionais ............................................................................... 78

4.2.1 Utilização geral ............................................................................................... 78

4.2.2 Produção ........................................................................................................ 80

4.2.3 Parâmetros de funcionamento ....................................................................... 82

4.2.3.1 Corpo....................................................................................................................................... 83

4.2.3.2 Topos....................................................................................................................................... 84

4.2.3.3 Processamento de Imagem ...................................................................................................... 84

4.2.3.4 Filtragem de Classes ................................................................................................................ 85

4.2.3.5 Combinações ........................................................................................................................... 86

4.2.3.6 Saídas ....................................................................................................................................... 88

4.2.4 Configuração .................................................................................................. 88

4.3 Atributos do Sistema................................................................................. 89

4.3.1 Tempo real ..................................................................................................... 89

4.3.2 Repetibilidade................................................................................................. 90

4.3.3 Robustez......................................................................................................... 90

4.3.4 Fiabilidade ...................................................................................................... 90

5 MANUAL DE UTILIZADOR ............................................. 92

5.1 Introdução à aplicação iVLAB .................................................................. 92

5.2 Conceitos básicos ..................................................................................... 92

5.2.1 Explorar o programa ...................................................................................... 92

5.3 Utilização do iVLAB ................................................................................. 95

5.3.1 Funcionamento normal .................................................................................. 95

5.3.1.1 Parametrizar classes ................................................................................................................ 95

4

Índice 23-07-2004

Projecto iVLAB 4

6 CONCLUSÕES ............................................................. 105

7 BIBLIOGRAFIA ............................................................ 106

5Projecto iVLAB 5

Lista de figuras 23-07-2004

Lista de figuras

Figura 2-1 – Lenha /Costa ...................................................................................................... 16

Figura 2-2 – Barriga ................................................................................................................ 16

Figura 2-3 – Caleira ................................................................................................................. 17

Figura 2-4 – Fendas no corpo ................................................................................................. 17

Figura 2-5 – Fendas nos topos................................................................................................ 17

Figura 2-6 – Bicho no corpo ................................................................................................... 17

Figura 2-7 – Bicho nos topos.................................................................................................. 17

Figura 2-8 – Anos secos – corpo ............................................................................................ 18

Figura 2-9 – Anos secos – topos ............................................................................................ 18

Figura 2-10 – Verdura ............................................................................................................. 18

Figura 2-11 – Topo a partir .................................................................................................... 18

Figura 2-12 – Sistema mecânico de suporte 1 ........................................................................ 19

Figura 2-13 – Sistema mecânico de suporte ........................................................................... 20

Figura 2-14 – Arquitectura implementada .............................................................................. 23

Figura 2-15 – Arquitectura “Rede de PC’s”............................................................................ 25

Figura 2-16 – Arquitectura baseada em lógica MSI ................................................................ 27

Figura 3-1 – Integração de subsistemas .................................................................................. 36

Figura 3-2 – Esquema de interface de controlo ..................................................................... 38

Figura 3-3 – Sistema de iluminação ........................................................................................ 43

Figura 3-4 – Formas de iluminação ........................................................................................ 43

Figura 3-5 – Espectro de emissão do LED branco ................................................................ 44

Figura 3-6 – Diagrama de funcionamento detalhado ............................................................. 46

Figura 3-7 – Diagrama de falta pressão .................................................................................. 47

Figura 3-8 – Diagrama de detecção de energia ....................................................................... 48

Figura 3-9 – Diagrama de detecção de sobreaquecimento dos motores ................................ 48

Figura 3-10 – Diagrama de estado de arranque ...................................................................... 48

Figura 3-11 – Diagrama de estado normal .............................................................................. 49

Figura 3-12 – Diagrama ciclo pré-operaorio .......................................................................... 50

Figura 3-13 – Alocação dinâmica de recursos ........................................................................ 52

Figura 3-14 – Listas circulares ................................................................................................ 53

Figura 3-15 – Diagrama de estado de desligado ..................................................................... 53

Figura 3-16 – Diagrama de estado passo-a-passo ................................................................... 54

Figura 3-17 – Diagrama de estado manual.............................................................................. 54

Figura 3-18 – Diagrama de estado paragem normal ............................................................... 55

Figura 3-19 – Diagrama de estado de anomalia ...................................................................... 56

Figura 3-20 – Aviso de Anomalia ........................................................................................... 57

Figura 3-21 – Diagrama de estado de parado ......................................................................... 57

6Projecto iVLAB 6

Lista de figuras 23-07-2004

Figura 3-22 – Cálculo da velocidade do motor dos rolos....................................................... 58

Figura 3-23 – Botoneira de emergência .................................................................................. 58

Figura 3-24 - Sincronismo....................................................................................................... 65

Figura 3-25 – Algoritmo de decisão........................................................................................ 68

Figura 4-3 – Funcionalidades principais ................................................................................. 79

Figura 4-5 – Dados de Produção ............................................................................................ 81

Figura 4-7 – Parâmetros do corpo .......................................................................................... 83

Figura 4-8 – Parâmetros dos topos ......................................................................................... 84

Figura 4-9 – Processamento de imagem ................................................................................. 85

Figura 4-10 – Filtragem de classes - corpo ............................................................................. 86

Figura 4-11 – Combuiações .................................................................................................... 87

Figura 4-12 - Saídas ................................................................................................................. 88

Figura 4-13 – Configurações ................................................................................................... 89

Figura 5-1 – Barra superior ..................................................................................................... 92

Figura 5-2 – Parâmetros de funcionamento ........................................................................... 93

Figura 5-3 – Configuração ...................................................................................................... 93

Figura 5-5 - Histórico ............................................................................................................. 94

Figura 5-7 – Configuração - detalhe ....................................................................................... 97

Figura 5-8 – Activação manual das saídas .............................................................................. 98

Figura 5-9 – Modo passo-a-passo ........................................................................................... 99

Figura 5-10 - Estatísticas ...................................................................................................... 100

Figura 5-12 – Parâmetros do corpo ..................................................................................... 102

Figura 5-13 – Combinações Corpo-Topos ........................................................................... 103

Figura 5-14 – Atribuição de saídas ....................................................................................... 104

7Projecto iVLAB 7

Lista de tabelas 23-07-2004

Lista de tabelas

Tabela 2-1 – Elementos do sistema mecânico ........................................................................ 21

Tabela 2-2 – Sensores ............................................................................................................. 21

Tabela 2-3 – Actuadores ......................................................................................................... 22

Tabela 2-4 – Avaliação da arquitectura implementada ........................................................... 24

Tabela 2-5 – Avaliação da arquitectura ................................................................................... 26

Tabela 2-6 – Avaliação da arquitectura baseada em lógica MSI ............................................. 28

Tabela 2-7 – Sinais de entrada no sistema .............................................................................. 29

Tabela 2-8 – Sinais de saída do sistema .................................................................................. 30

Tabela 3-1 – Entradas do sistema de controlo ....................................................................... 37

Tabela 3-2 – Saídas do sistema de controlo............................................................................ 37

Tabela 3-4 – Interface entre PC e autómato........................................................................... 39

Tabela 3-3 – Estados do sistema............................................................................................. 39

Tabela 3-5 – Variáveis no PLC de inicialização de funcionamento ....................................... 41

Tabela 3-6 – Principais características da câmara BASLER A600.......................................... 42

Tabela 3-7 – Parâmetros relativos ao sistema de aquisição de imagem.................................. 42

Tabela 3-8 – Elementos do cálculo de tempo de ciclo de autómatos CQM1 ........................ 61

Tabela 3-9 – Cálculo do tempo de ciclo ................................................................................. 62

Tabela 3-10 – Parâmetros de processamento ......................................................................... 71

Tabela 4-1 - Funcionalidades da aplicação iVLAB ................................................................. 74

8Projecto iVLAB 8

Glossário 23-07-2004

Glossário

Aplicação Software desenvolvido para interface com o

Autómato e utilizador

Autómato programável

Dispositivo com capacidade de processamento,

interface de entradas e saídas adaptado a ambiente

industrial

Bit Elemento binário de informação

Byte Elemento com 8 bits de dados

Ciclo de processamento do

Autómato

Conjunto de instruções que o autómato executa

periodicamente

Classe de rolha Categoria associada à qualidade da rolha

Contador Função do Autómato relativa à contagem de

impulsos

Hostlink Protocolo de comunicação para dispositivos

OMRON

Hz Unidade de medida de frequência

IEEE 1394 Protocolo de comunicação de alto débito

iVLAB Nome do projecto ao qual se refere este relatório

Lista circular Estrutura de dados cujo fim aponta para o início

Mancha amarela Defeito verifica nas rolhas devido a humidade

Mandrake 9.2 Versão do sistema operativo Linux

MasterDispositivo que coordena o comportamento de

outros dispositivos

Operador Utilizador com formação para utilizar a aplicação

PC Computador de uso pessoal

PC-Industrial PC vocacionado ambiente industrial

Punção

Dispositivo pneumático responsável pela

colocação da rolha nos rolos para que seja

adquirida a imagem do corpo

RS-232C Protocolo da comunicação de dados série

Sinalizador/Semáforo Sinal luminoso de indicação do estado da máquina

SistemaConjunto de dispositivos de processamento,

interface e aquisição de imagem

SlaveDispositivo cujo comportamento está subjugado

ao Master

9Projecto iVLAB 9

Glossário 23-07-2004

Software Programas de execução num PC

Sopro Sistema de pressão de ar responsável pela

expulsão da rolha para os receptáculos

TriggerSinal eléctrico que ser para iniciar a aquisição das

imagens por parte da câmara

UDP“User Datagram Protocol” Protocolo de comunicação

entre duas aplicações

UML

“Unified Modeling Language” Linguagem de

modulação usada para descrever sistemas de

informação e aplicações de software

UPS

Universal power source. Este dispositivo

armazena energia eléctrica e mantêm uma tensão

constante na saída

Word Estrutura com dois bytes de tamanho

10Projecto iVLAB 10

Sumário executivo 23-07-2004

Sumário executivo

O presente relatório tem por objectivo descrever as metodologias e explicar os

passos do desenvolvimento do projecto de fim de curso iVLAB, realizado no

segundo semestre do ano lectivo de 2003/04, na Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto.

Os diferentes elementos de especificação, concepção e desenvolvimento do

sistema estão organizados nos seguintes capítulos:

Capítulo 1: Introdução;

Capítulo 2: Especificação de técnicas;

Capítulo 3: Implementação do sistema;

Capítulo 4: Aplicação iVLAB;

Capítulo 5: Manual do utilizador.

Introdução

Â M B I T O E O B J E C T I V O D O P R O J E C T O

P L A N E A M E N T O D O P R O J E C T O

CAPÍTULO

1

Introdução 23-07-2004

Projecto iVLAB 12

1 Introdução

1.1 Apresentação do projecto

1.1.1 Âmbito

O projecto iVLAB foi realizado em parceria com a uma Empresa Industrial1,

cuja actividade económica se centra no desenvolvimento de sistemas e bens de

equipamento destinados ao processo de transformação de cortiça.

1.1.2 Objectivo

O presente projecto teve como objectivos principais:

1. Especificação de requisitos funcionais para elaboração do sistema de

inspecção automática de rolhas de cortiça natural ou rolhas

constituídas por um corpo de aglomerado e por um ou mais discos de

cortiça natural;

2. Concepção e desenvolvimento de software de controlo dos elementos

mecânicos e de movimentação;

3. Concepção e desenvolvimento da aplicação iVLAB para interacção com

o operador.

1 Azevedos Industria, SA.

Introdução 23-07-2004

Projecto iVLAB 13

1.2 Planeamento do projecto

O planeamento encontra-se em anexo 1 – Diagrama de GANTT do

planeamento do projecto.

1.3 Intervenientes

Os elementos intervenientes no projecto são a Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto, representada pelos alunos finalistas em Projecto de Fim de

Curso Carlos Correia Da Silva, Hélder Pinto de Oliveira e Vítor Machado Vieira,

orientados pelos Professores Doutores Américo Lopes de Azevedo, António Paulo

Moreira e Paulo Gomes da Costa do Departamento de Engenharia Electrotécnica e

de Computadores.

1.4 Disseminação

Toda a informação relativa ao presente projecto pode ser encontrada na

página http://ivsc.no-ip.com nas secções pertencentes ao projecto iVLAB.

A principal acção de promoção do projecto decorre nos dias 26, 27 e 28 de

Julho de 2004, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto – FEUP, com

a apresentação pública do projecto e sua defesa, onde será apresentado o seu

poster.

Ver anexo 2 – Screenshoots da página.

Ver anexo 3 – Poster do projecto.

Especificações técnicas

D E S C R I Ç Ã O D O S R E Q U I S I T O S F U N C I O N A I S E N Ã O F U N C I O N A I S D O S I S T E M A D E I N S P E C Ç Ã O V I S U A L

A N Á L I S E D E S O L U Ç Õ E S

CAPÍTULO

2

Projecto iVLAB 15

Especificações técnicas 23-07-2004

2 Especificações técnicas

2.1 Requisitos gerais

Para que o sistema possa responder aos requisitos identificados, foram

estudadas e analisadas diferentes arquitecturas de controlo e aquisição de imagem.

O objectivo principal é assegurar, não só, o processo de aquisição e tratamento,

como também o correcto funcionamento do sistema de movimentação e suporte ao

processo de inspecção de imagem associada à selecção de classes dos objectos a

inspeccionar.

2.1.1 Requisitos mecânicos

Os objectos a inspeccionar são rolhas de cortiça com as seguintes dimensões:

Tamanho vertical: entre 20 e 60 mm (corpo);

Diâmetro: 19 a 32 mm (topos);

Para além destes requisitos dimensionais consideram-se os seguintes requisitos:

Cadência de inspecção: 4 rolhas por segundo;

Nº máximo de saídas: 8+1.

2.1.2 Requisitos funcionais

Inspecção visual do corpo e topos da rolha;

Inspecção visual de rolhas de cortiça e aglomerado;

Inspecção em contínuo ou individual;

Definição de parâmetros de inspecção;

Parametrização do classificador de selecção;

Caracterização da amostra a inspeccionar por classes;

Projecto iVLAB 16


Auto-aprendizagem e auto-calibração do sistema de inspecção;

Caracterização estatística dos resultados dos produtos inspeccionados;

2.1.3 Requisitos de inspecção visual

O sistema de inspecção visual automática de rolhas de cortiça deve permitir a

identificação dos seguintes defeitos:

Lenha/Costa – Pedaços lenhosos resultantes da perfuração ter sido

efectuada perto da parte exterior do sobreiro;

Figura 2-1 – Lenha /Costa

Barriga – Rugosidade ou superfície ondulada resultante da perfuração

ter sido efectuada perto da parte interior do sobreiro;

Figura 2-2 – Barriga

Caleira – Superfície longitudinal plana ou côncava devido à intersecção

entre perfurações ou rectificações;

Projecto iVLAB 17


Figura 2-3 – Caleira

Fendas – Separações longitudinais ou transversais da rolha, mais ou

menos profundas;

Figura 2-4 – Fendas no corpo Figura 2-5 – Fendas nos topos

Bicho – Passagens internas ou sobre a superfície da rolha efectuadas

por insectos;

Figura 2-6 – Bicho no corpo Figura 2-7 – Bicho nos topos

Anos secos – Linhas grossas que se estendem à volta e

longitudinalmente através da rolha devido a período de seca durante o

ciclo de crescimento do sobreiro;

Projecto iVLAB 18


Figura 2-8 – Anos secos – corpo Figura 2-9 – Anos secos – topos

Verdura – Deformação da superfície da rolha devido ao excesso de

humidade nas células de cortiça;

Figura 2-10 – Verdura

Topo a partir – Falta ou eminente falta de cortiça no topo;

Figura 2-11 – Topo a partir

2.2 Configurações de utilização

No âmbito do projecto iVLAB estão em consideração duas configurações

principais para o protótipo a desenvolver:

Configuração 1 – baseada na mesma arquitectura dos sistemas

industriais actualmente disponíveis comercialmente numa perspectiva

de utilização industrial;

Configuração 2 – baseada numa solução mais compacta numa

perspectiva de utilização laboratorial.

Projecto iVLAB 19


2.2.1 Configuração 1

Esta configuração é similar aos sistemas disponíveis a nível industrial.

As rolhas provenientes de uma unidade de alimentação, são conduzidas por

um tapete linear que as levará até à entrada da câmara de inspecção. No final deste

tapete, a rolha é conduzida através de um pistão pneumático, até à câmara de

inspecção baseada num sistema constituído por três rolos motorizados, fazendo-a

rodar. Neste momento é capturada a imagem do corpo da rolha.

No fim desta acção a rolha é expelida para um outro tapete transversal, pela

rolha seguinte introduzida pelo pistão. Depois de colocada neste segundo tapete é

necessária a captura de outras duas imagens, relativas aos dois topos. O processo de

inspecção fica concluído após a aquisição das três imagens da superfície da rolha, ao

qual se segue o processo de análise e processamento.

Depois da actividade de processamento e de classificação, a rolha é ejectada

para um receptáculo específico, de acordo com os resultados da análise efectuada. A

Configuração 1 é apresentada na Figura 2-12.

Figura 2-12 – Sistema mecânico de suporte 1

Projecto iVLAB 20


Legenda:

1- Punção;

2- Rolos;

3- Tapete de saída;

4- Câmaras de corpo e topos;

5- Sopros de expulsão de rolhas;

6- Receptáculos para rolhas.

2.2.2 Configuração 2

Na Configuração 2, procura-se o desenvolvimento de uma solução compacta,

a nível do hardware, de modo a simplificar o próprio sistema de controlo.

Esta configuração é mais compacta em termos mecânicos e menos complexa

em termos de controlo. É apresentada na Figura 2-13:

Figura 2-13 – Sistema mecânico de suporte

Projecto iVLAB 21


2.3 Elementos utilizados

Neste sistema de inspecção de rolhas de cortiça é necessário o uso de diversos

elementos físicos:

Unidade de alimentador de rolhas

Tubo de ligação do alimentador ao sistema de aquisição de

imagem

Tapete de entrada para condução das rolhas ao sistema de

aquisição

Punção pneumático

Rolos de suporte da rolha durante a aquisição de corpo

Tapete de saída com suporte para rolha

Sopros de ar

Receptáculos de saída

Tabela 2-1 – Elementos do sistema mecânico

2.3.1 Sensores e actuadores

Sensor Descrição

Presença de rolha Detecta a existência de rolhas no tapete de

entrada para aquisição de imagem

Sensor rotação motores dos rolos Detecta movimento do motor dos rolos

Sensor rotação motores do tapete

de saída

Detecta movimento do motor do tapete de

saída

Sensor térmico do motor do tapete

de entrada

Detecta sobreaquecimento no motor do tapete

de entrada

Sensor térmico do motor dos rolos Detecta sobreaquecimento no motor dos rolos

Sensor térmico do motor do tapete

de saída

Detecta sobreaquecimento no motor do tapete

de saída

Pressostato Detecta a falha de ar comprimido no sistema

Presença de energia (tensão

eléctrica) Detecta a falha de alimentação no sistema

Tabela 2-2 – Sensores

Projecto iVLAB 22


Actuador Descrição

Motor da unidade de

alimentação de rolhas

Elemento responsável pela movimentação

do dispositivo alimentador de rolhas,

conduzindo as rolhas até à câmara de

inspecção

PunçãoElemento pneumático para colocação das

rolhas nos rolos

Motor dos rolos Elemento responsável pela rotação dos

rolos durante a inspecção de corpo

Motor do tapete de

evacuação (saída)

Elemento responsável pela movimentação

do tapete de saída, que conduzirá as rolhas

até à sua expulsão

Sopros (1…8) Elementos responsáveis pela expulsão das

rolhas para os respectivos receptáculos

Tabela 2-3 – Actuadores

2.4 Subsistemas

A especificação de requisitos foi dividida em subsistemas de modo a permitir

uma análise detalhada e flexibilização de integração futura dos seus constituintes.

São eles:

Sistema de controlo dos elementos electromecânicos;

Sistema de aquisição de imagem;

Sistema de iluminação;

Sistema de processamento e controlo;

Sistema de interacção com o operador;

Sistema de protecção.

2.5 Arquitectura de implementação

Na realização do sistema de aquisição e controlo podem ser consideradas

várias arquitecturas distintas de acordo com as principais opções tecnológicas

Projecto iVLAB 23


requeridas. No sistema presente optou-se por uma arquitectura baseada em PC, com

autómato programável para controlo do sistema electromecânico.

2.5.1 Constituição e funcionamento da arquitectura

A arquitectura é constituída por um computador, três câmaras digitais e um

autómato programável.

O computador controla as câmaras através de uma linha de comunicação

dedicada, enquanto que o autómato controla o sistema de alimentação e

movimentação. Estes dispositivos comunicam de forma bidireccional para

coordenação de operações – ver Figura 2-14.

Cada uma das câmaras é responsável pela captura de uma de três superfícies

da rolha – o corpo e dois topos. A primeira câmara encontra-se numa posição

superior aos cilindros onde a rolha se encontra a rolar – conforme Figura 2-12 –

onde é capturada a imagem do corpo da rolha. As outras câmaras são responsáveis

pela captura da imagem dos topos, realizada aquando da deslocação das mesmas no

tapete de saída.

O autómato programável é responsável pelas tarefas associadas aos diferentes

sensores e actuadores presentes no sistema mecânico.

Figura 2-14 – Arquitectura implementada

Projecto iVLAB 24


2.5.2 Avaliação da arquitectura implementada

Esta arquitectura permite simplificar o sincronismo do sistema pelo facto de

estarem as três câmaras ligadas ao mesmo computador (PC), não necessitando de

comunicação entre unidades de processamento. No entanto levanta um problema de

hardware, já que é necessário garantir que o adaptador de interface suporte em

simultâneo três dispositivos (câmaras). Esta arquitectura possibilita também que a

sua manutenção seja facilitada, embora o seu upgrade, pelo facto de se tratar de

grande quantidade de dados, já possa trazer algumas complicações.

Critérios

Arquitectura com

Interface

IEEE – 1394

Arquitectura com

Interface Ethernet

Sincronismo Muito Bom Muito Bom

Upgrade Razoável Razoável

Manutenção Muito Boa Muito Boa

Hardware Razoável Razoável

Custo Bom Muito Bom

Velocidade Muito Boa Boa

Complexidade Pouca Pouca

Tabela 2-4 – Avaliação da arquitectura implementada

2.5.3 Outras arquitecturas

2.5.3.1 Rede de PC’s

Esta arquitectura é constituída por dois computadores, três câmaras digitais e

um autómato. Poder-se-á adicionalmente considerar um terceiro computador a

funcionar como master – ver Figura 2-15.

Nesta arquitectura um computador controla a câmara de aquisição do corpo

da rolha através de uma ligação dedicada, ficando o processamento das câmaras de

aquisição dos topos associado ao segundo computador. Cada um deles comunica

com o master através de uma ligação de rede de alto débito. O autómato controla o

Projecto iVLAB 25


sistema de alimentação e movimentação, comunicando com o master para

coordenação de operações.

Os locais de captação das imagens são os mesmos dos apresentados na

Arquitectura I.

O master é encarregado pelo sincronismo associado à captura de imagem e

pelo processamento e análise da informação recolhida pelas três câmaras, da qual

resulta uma categorização das rolhas. O autómato irá actuar o sistema pneumático

que encaminhará as rolhas para os diferentes receptáculos de acordo com a

informação fornecida pelo master.

Figura 2-15 – Arquitectura “Rede de PC’s”

2.5.3.2 Avaliação da arquitectura “Rede de PC’s”

Esta arquitectura foi idealizada de forma a facilitar possíveis mudanças e

melhorias do sistema. O facto de existirem dois computadores no sistema

possibilita a introdução de novos equipamentos, sem que isso seja um problema

acrescido, pelo facto de estarem acessíveis mais interfaces de entrada/saída. Outro

factor positivo deste sistema tem que ver com facilidade de instalação do adaptador

de comunicações dedicadas. Esta arquitectura levanta um problema de sincronismo,

já que é necessário que os computadores consigam comunicar entre si, sem que isso

cause atrasos de processamento e decisão. O custo desta aplicação é um factor

negativo, relativamente às outras arquitecturas apresentadas devido à necessidade de

quantidade adicional de equipamentos.

Projecto iVLAB 26


Critérios Arquitectura com Interface

IEEE – 1394

Arquitectura com

Interface Ethernet

Sincronismo Mau Mau

Upgrade Muito Bom Muito Bom

Manutenção Má Má

Hardware Bom Bom

Custo Mau Mau

Velocidade Muito Boa Razoável

Complexidade Média Média

Tabela 2-5 – Avaliação da arquitectura

2.5.3.3 Baseada em lógica dedicada

Esta arquitectura é constituída por um computador, três câmaras digitais, um

dispositivo de aquisição e processamento de sinais interno ao PC ou um dispositivo

baseado em microprocessador/microcontrolador e lógica SSI/MSI para utilização

externa.

O computador controla todas as câmaras através das ligações dedicadas,

enquanto que o dispositivo de aquisição e processamento de sinais é encarregado

pelo controlo do sistema de alimentação e movimentação do sistema através de

dispositivos sensores e actuadores – ver ponto 2.3.

Os locais de captação das imagens são os mesmos aos apresentados na

Arquitectura I.

Projecto iVLAB 27


Figura 2-16 – Arquitectura baseada em lógica MSI

2.5.3.4 Avaliação da arquitectura baseada em lógica MSI

Esta arquitectura tem o mesmo princípio da arquitectura, tendo apenas uma

alteração no que diz respeito ao controlo do sistema de alimentação e

movimentação, que neste caso é feito por um dispositivo dedicado interno, com

uma componente externa de entrada/saída de sinais. Apesar de possuir uma elevada

facilidade de sincronismo, esta arquitectura necessita de uma capacidade de

processamento bastante mais elevada para execução de tarefas repetitivas, pelo

facto de ter que coordenar/processar a informação pertencente a todos os

subsistemas, o que pode ser dividido nas outras arquitecturas pelo facto de se

utilizarem dispositivos dedicados ao funcionamento de subsistemas específicos.

Projecto iVLAB 28


Critérios Arquitectura com Interface

IEEE – 1394

Arquitectura

com Interface

Ethernet

Sincronismo Muito Bom Muito Bom

Upgrade Razoável Razoável

Manutenção Razoável Razoável

Hardware Razoável Razoável

Custo Bom Bom

Velocidade Muito Boa Boa

Complexidade Pouca Pouca

Tabela 2-6 – Avaliação da arquitectura baseada em lógica MSI

2.5.4 Outras soluções alternativas

Nas soluções baseadas em “pacote único”, os computadores, câmaras,

receptores de imagem (frame grabbers) e software estão incorporados num único

sistema tipo “componente” de uso geral. Apesar de serem produtos genéricos e de

espectro alargado quanto à sua utilização, não apresentam a flexibilidade necessária

para aplicações específicas como a do presente projecto.

Existem igualmente outras soluções baseadas em câmaras “inteligentes”, isto

é, com capacidade de processamento de imagem. Também nestes casos a

aplicabilidade ao problema em questão, após análise de características e de

informação técnica, parece ser limitada, pelo que não foi considerada para o

presente projecto.

Projecto iVLAB 29


2.6 Estudo e viabilidade de soluções

2.6.1 Controlo do processo de suporte

No controlo do sistema de movimentação e suporte ao sistema de aquisição

e processamento de imagem identificam-se os seguintes sinais de entrada/saída:

2.6.1.1 Entradas

Sinal Descrição Tipo

Start Liga o sistema Interruptor – NA

Pressostato Indica a presença de ar comprimido

no sistema Sensor de Pressão – PNP

Presenca_Energia Indica a presença de tensão eléctrica Relé falha de fase – NA

TermicosIndica o sobreaquecimento dos

motores

Sensor temperatura –

PNP

Botao_Emergencia Botoneira de emergência Botoneira em forma de

cogumelo – NF

Presenca_Rolha Indica a presença de rolhas no tapete

de entrada Sensor óptico – PNP

Rotacao_Rolos Indica a rotação dos rolos Sensor Indutivo – PNP

Rotacao_Tap_Saida Indica a movimentação do tapete de

saída Sensor indutivo – PNP

Detect_Obj_Vibrador Indica a presença de rolhas na

unidade de alimentação de rolhas Fim de curso – PNP

Posicao_Puncao Indica a posição do punção Sensor indutivo – PNP

Tabela 2-7 – Sinais de entrada no sistema

NA – Normalmente aberto; NF – Normalmente fechado; PNP – Saída em

colector aberto.

Projecto iVLAB 30


2.6.1.2 Saídas

Sinal Descrição Tipo

Sopro1…8Jacto de ar para expulsão de rolhas do

tapete de saída 24 VDC

Vibrador Funcionamento da unidade de

alimentação de rolhas 230 VAC

Motor_Tap_Entrada Motor de entrada de acesso ao ciclo

de inspecção 230 VAC

Motor_Tap_Saida Motor de evacuação (saída) 400 VAC

Puncao

Elemento de introdução de rolha no

suporte de aquisição de imagem de

corpo

24 VAC

Motor_Rolos Motor dos rolos de rotação da rolha

para aquisição de imagem do corpo 230 VAC

Sem_Verde Sinal verde 24 VAC

Sem_Vermelho Sinal vermelho 24 VAC

Sem_Amarelo Sinal amarelo 24 VAC

Ecra Alimentação do ecrã 230 VAC

Tap_Saida_Tras Impulso para trás do motor de saída 400 VAC

PC Alimentação do PC 230 VAC

Tabela 2-8 – Sinais de saída do sistema

2.7 Sistema de aquisição de imagem

2.7.1 Escolha do tipo de câmara

As câmaras foram escolhidas após análise dos seguintes critérios:

Tecnologia dos sensores de aquisição: CCD (Charge Coupled Device)

ou CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductors);

Tipo de aquisição: Linear ou matricial;

Projecto iVLAB 31


Modo de operação: Mono ou policromático;

Comunicação.

A descrição detalhada de cada um deste elementos pode ser encontrada no

anexo 5.

2.7.1.1 Field-of-view

FOV = (Dp +Lv)(1+Pa)

Equação 2-1

Em que:

Dp é o valor máximo da distância a que se pretende adquirir do objecto;

Lv é a variação da localização e orientação do objecto;

Pa é um valor percentual para permitir eventuais variações na orientação do

sistema de aquisição de imagem.

Normalmente, para aplicações deste tipo, aceita-se um valor de 10%.

Câmara de inspecção do corpo da rolha:

FOVvertical=(6 cm +1cm)(1+0.1)= 7.7cm

FOVhorizontal=((4cm+0cm)(1+0.1)=4.4cm

Relação de aspecto 7:4

Câmara de inspecção dos topos da rolha:

FOVhorizontal=FOVvertical= (4+1)(1+0.1) = 5.5cm

Relação de aspecto 1:1

Figura 2-17 - Field - of - View da

câmara de aquisição do corpo

Figura 2-18 –

Field - of – View das

câmaras matriciais

Projecto iVLAB 32


Figura 2-19 – Corpo do objecto

A relação de aspecto calculada não se encontra nas máquinas existentes no

mercado, o que implica que a aquisição de imagem conterá zonas nas quais não se

encontra o objecto - Figura 2-19. Esta

questão não traz um aumento

significativo na complexidade de

processamento de imagem, sobretudo

porque alguns dispositivos actualmente

existentes no mercado possibilitam a

definição de uma área de interesse (AOI

-Area of Interest), permitindo seleccionar

a área da imagem matricial, como se de

uma câmara linear se tratasse. A união

de uma sequência de imagens lineares

resulta na figura apresentada ao lado.

2.7.1.2 Resolução

Resolução da imagem

A resolução pretendida para a aplicação corrente é da ordem das décimas de

milímetro ( para detecção de micro-fissuras). Para uma câmara genérica com

500x500 pixels, o valor encontrado para a resolução espacial é de:

Rs = FOV/Ri = 7.7 cm /500 pixel = 154 µm/pixel

Este valor representa a distância entre os centros de cada pixel, para o pior

dos casos, considerando ainda que não foi utilizado qualquer processo de ampliação

da imagem. O valor apresentado encontra-se perfeitamente dentro dos critérios de

aceitação, pelo que qualquer máquina com resolução idêntica ou superior, terá uma

resolução espacial capaz de ir ao encontro dos requisitos apresentados.

Projecto iVLAB 33


Resolução por pixel

A resolução por pixel representa a granularidade de cada pixel, entendido

como o número de níveis de cinzento ou de cores que são representadas em cada

pixel.

Câmaras policromáticas típicas usam 8 bits para cada uma das cores básicas,

num total de 16 277 216 cores possíveis.

2.7.2 Escolha do tipo de objectiva

Na escolha da objectiva devem considerar-se os seguintes aspectos:

Distância focal;

Dimensões do sensor;

Tipo de objectiva (montagem).

2.7.2.1 Distância focal

Mi=Hi/Ho =9,9 . 656/77000=0,084

F=Do . Mi/(1+Mi)=200mm x 0,084/1,084 = 15,5mm.

Deste modo

conclui-se que a

distância focal deverá

ser de 16mm, por ser

este o valor standard

mais próximo do valor

encontrado. Figura 2-20 – Distância focal

Projecto iVLAB 34


2.8 Sistema de Iluminação

A iluminação foi escolhida após análise dos seguintes critérios:

Tipos de iluminação

Fibra óptica;

Led;

Dispositivos

fluorescentes;

LASER;

Estereoscópios;

Iluminação

infravermelha.

Técnicas de iluminação

Frontal;

Lateral.

Formas de iluminação

Linear;

Circular;

Pontual;

Difusa.

A descrição detalhada dos critérios enunciados pode ser encontrada no

anexo 6.

2.9 Sistema de protecção

O sistema de protecção contempla duas situações distintas:

Emergência – Quando ocorre falha de energia eléctrica ou é actuado o

dispositivo dedicado;

Anomalia – Quando se verifica falha de pressão no sistema pneumático

ou se verifique sobreaquecimento dos motores eléctricos.

Em situação de emergência a máquina tem obrigatoriamente que desligar-se,

enquanto que em situação de anomalia a maquina deve alertar o utilizador do seu

estado, permitindo a sua actuação sobre o problema verificado.

Implementação do sistema

C O N C E P Ç Ã O E I N T E G R A Ç Ã O D E S U B S I S T E M A S

CAPÍTULO

3

36Projecto iVLAB 36

Implementação do sistema 23-07-2004

3 Implementação do sistema

3.1 Solução adoptada

A solução adoptada está esquematicamente representada na Figura 3-1.

Figura 3-1 – Integração de subsistemas

3.1.1 Sistema de controlo – autómato CQM1H

O dispositivo usado é um Autómato da OMRON série CQM1H -CPU51 com

capacidade de memória de 7200 words. São ainda usadas três cartas de interface (uma

carta de entrada (0CH) e duas de saída (OD212), com saídas em transístor1). O

protocolo de comunicação escolhido, foi o protocolo HostLink da OMRON. Na

Figura 3-2 é esquematizado a interface de controlo.

1 A vantagem de utilizar saídas a transístor tem que ver com o aumento da largura de banda

do sistema e com a redução significativa do ruído electromagnético.

37Projecto iVLAB 37


Na concepção do sistema foram considerados os seguintes sinais de entrada e

saída:

Sinal Descrição Endereço

Pressostato Indica a presença de ar comprimido 0.00

Presenca_Energia Presença de tensão eléctrica 0.01

Termicos Sobreaquecimento dos motores 0.02

Botao_Emergencia Botoneira de emergência 0.03

Presenca_Rolha Presença de rolha no tapete de entrada 0.04

Rotacao_Rolos Rolos em rotação 0.05

Rotacao_Tap_Saida Tapete de saída em rotação 0.06

Posicao_Puncao Posição relativa do punção 0.07

Tabela 3-1 – Entradas do sistema de controlo

Sinal Descrição Endereço

PC Alimentação do computador industrial 100.00

Sopro1…8Jacto de ar para expulsão de rolhas do tapete de

saída

100.01 até

100.08

Vibrador Funcionamento da unidade de alimentação 100.09

Motor_Tap_Entrada Motor de entrada de acesso ao ciclo de inspecção 100.10

Motor_Tap_Saida Motor de evacuação (saída) 100.11

PuncaoElemento de introdução de rolha no suporte de

aquisição de imagem de corpo 100.12

Motor_Rolos Motor dos rolos de rotação da rolha para aquisição

de imagem do corpo 100.13

Sem_Verde Sinal verde 100.14

Sem_Vermelho Sinal vermelho 100.15

Sem_Amarelo Sinal amarelo 101.00

Monitor Alimentação do ecrã táctil 101.01

Tap_Saida_Tras Impulso para trás do motor de saída 101.02

Tabela 3-2 – Saídas do sistema de controlo

38Projecto iVLAB 38


3.1.1.1 Interface de controlo

Com o objectivo de coordenar os sistemas de controlo foram criadas

hierarquias de funcionamento, tendo sido atribuído ao PC industrial a função de

Master e ao Autómato a de Slave. A troca de informação entre estes dois elementos

é efectuada através das variáveis de interface ( Tabela 3-4) permitindo ao PC

Industrial estabelecer o estado de funcionamento ou ao Autómato indicar o estado

para o qual evoluiu, de acordo com as transições possíveis apresentadas na Figura

3-6.

Na implementação da interface de controlo são utilizados dois blocos de

memória. O bloco interface corresponde às variáveis que são constantemente

trocadas entre o PC e o autómato para controlo do sistema – ver Tabela 3-3. O

bloco inicialização corresponde a variáveis cujo valor é definido no início de cada

sessão – ver Tabela 3-5.

Figura 3-2 – Esquema de interface de controlo

39Projecto iVLAB 39


As variáveis de interface são as seguintes:

AcessoVariáveis Tipo

Posição

alocadaValor Inic

PC PLC

Estado UINT DM100 1…9 RW RW

Estado_Paragem_Normal UINT DM101 0…1 RW R

Entrada_Carta1 INT DM102 0…FFFFh R W

Saida_Carta1 INT DM103 0…FFFFh R W

Saida_Carta2 INT DM104 0…FFFFh R W

R_Motor_Rolos INT DM105 0….FFFFh 0 R W

R_Motor_Saida INT DM106 0….FFFFh 0 R W

Res_Proc_Imagem UINT DM107 1….8 0 RW R

Versao_Automato INT DM108 0…9999h 1082h R W

Tabela 3-3 – Interface entre PC e autómato

R – Leitura;

W – Escrita.

Estado: Posição de memória que indica o estado do sistema. Admite os

seguintes valores:

Estado Valor

Arranque 1

Arranque Ok 2

Parado 3

Normal 4

Emergência 5

Manual 6

Desligado 7

Passo a Passo 8

Anomalia 9

Tabela 3-4 – Estados do sistema

2 Exemplo de versão do firmware. No caso 1.08.

40Projecto iVLAB 40


Estado_Paragem_normal : Posição que indica o pedido de paragem de

normal – valor 1. Trata-se de uma variável auxiliar de estado que

funciona em conjunto com o estado Normal. Se o sistema estiver em

estado normal e se for pretendido fazer paragem normal, o sistema

mantém-se em estado normal, desligando apenas os dispositivos de

alimentação das rolhas, de onde se justifica a utilização de variável

auxiliar de estado e não um novo estado.

Entrada_Carta1: Valores das entradas do sistema;

Saída_Cartai: Valores das saídas na carta i;

Res_Proc_Imagem : Resultado do processamento de imagem. O valor

de 1 a 8 corresponde às diferentes classes possíveis;

R_Motor: Valor proporcional à velocidade de rotação do motor

considerado.

3.1.1.2 Inicialização do funcionamento do sistema

O funcionamento do sistema depende de um conjunto de constantes cujos

valores devem ser definidos aquando do arranque de cada sessão. Estes valores são

enviados do PC industrial para o autómato não podendo ser alterados casos o

sistema se encontre em funcionamento. Para o fazer é necessário parar o sistema e

proceder à sua actualização.

Variáveis Tipo Posição alocada Valor

Load_Sopro1 INT DM120 10








Indice_Sopros INT DM128 10h…25h

Indice_Contador INT DM129 30h…45h

41Projecto iVLAB 41


Est_Arranque UINT DM130 1

Est_Arranque_OK UINT DM131 2

Est_Parado UINT DM132 3

Est_Normal UINT DM133 4

Est_Emergencia UINT DM134 5

Est_Manual UINT DM135 6

Est_Desligado UINT DM136 7

Est_Passo_Passo UINT DM137 8

Est_Anomalia UINT DM138 9

K_Timeout_Input_Rolhas UINT_BCD DM139 100

K_Timeout_Output_Rolhas UINT_BCD DM140 10

K_Tempo_Sopro UINT_BCD DM141 5

Passo_a_Passo UINT_BCD DM142 0

Tabela 3-5 – Variáveis no PLC de inicialização de funcionamento

3.1.2 Sistema de aquisição de imagem e interface de comunicação

3.1.2.1 Tipos de câmaras

Optou-se por 3 câmaras matriciais para captura dos topos e do corpo. A

captura do corpo será efectuada recorrendo à definição de uma área de interesse

(AOI), permitindo a captura de uma faixa estreita correspondente à superfície

lateral da rolha.

Foram escolhidas câmaras BASLER da série A600, baseadas em tecnologia

CMOS. Estes dispositivos permitem ir de encontro a todos os requisitos funcionais

apresentados possuindo um interface de comunicação IEEE-1394, especialmente

adaptado para processos de aquisição de imagem com elevadas débitos de

informação.

O seu funcionamento policromático é especialmente relevante na identificação

de sais minerais e a “mancha amarela”. O elevado framerate é decisivo na captura de

imagens das rolhas em movimento à cadência de 4 por segundo.

42Projecto iVLAB 42


Principais características da BASLER série A600 Ver [17].:

Dimensões do Sensor(H x V Pixels) 656 x 491 (mono), 656 x 490 (color)

Tipo de Sensor CMOS de exposição progressiva

Dimensão de Pixel 9.9 µm x 9.9 µm

Max. Frame Rate com resolução

máxima

60 frames/s (fixed) 100 frames/s (superior

com AOI)

Color / Mono Mono ou Color

Video Output Type IEEE 1394

Formato de Video Out Mono: 8 bits/pixel, Color: YUV4:2:2 a

metade do framerate

Sincronização Via trigger externo ou através de bus 1394

Controlo de Exposição Programável via bus 1394

Alimentação +8 até +40 VDC (12 VDC nominal)

Lente C-mount

Dimensões externas (L x W x H) 67.5 mm x 44 mm x 29 mm

Peso max. 100 g (tipico)

Conformidade CE, Fcc

Tabela 3-6 – Principais características da câmara BASLER A600

3.1.2.2 Tipo de objectiva

Os resultados relativos ao sistema óptico são apresentados na Tabela 3-7.

Parâmetro Valor

Distância focal 16mm

Dimensões do sensor ½” (meia polegada)

Tipo de objectiva Tipo C

Tabela 3-7 – Parâmetros relativos ao sistema de aquisição de imagem

Com base nos valores apresentados na Tabela 3-7, adoptou-se o modelo

INZ85900 da Infaimon [19].

Esta escolha permite obter, na generalidade, boas performances permitindo a

definição de distância focal (variável entre 8.5mm e 90mm) e, por conseguinte,

adaptar a utilização da câmara à distância ao objecto definida (da ordem de

200mm).

43Projecto iVLAB 43


3.1.2.3 Frame Grabber

O dispositivo escolhido já tem integrado as funcionalidades de um Frame

Grabber. Deste modo apenas é exigido ao sistema um adaptador IEEE-1394 com 3

entradas.

3.1.3 Sistema de iluminação

Os dispositivos seleccionados são os modelos ALUD60, ref. IL018AB para

inspecção do corpo e o modelo ALED, ref. IL001zz, disponibilizados pela DCM

Sistemes, Ver [18].

a - ALED b - ALUD 60

Figura 3-3 – Sistema de iluminação

a – Iluminação do corpo da rolha b – Iluminação do topo da rolha

Figura 3-4 – Formas de iluminação

Atente-se à gama de frequências emitidas por leds brancos, cobrindo de forma

muito satisfatória parte do espectro visível – Figura 3-5. Este aspecto permite obter

uma imagem bastante fidedigna da superfície da rolha, sem prejuízo de zonas

44Projecto iVLAB 44


importantes do espectro visível, nomeadamente interferindo com a captura da

mancha amarela ( zona da superfície da cortiça que adquire a tonalidade devido a

humidade).

Figura 3-5 – Espectro de emissão do LED branco

3.1.4 Sistema de processamento de imagem

Para o processamento das imagens e posterior categorização das rolhas foi

escolhido um sistema operativo (SO) Linux embedded, instalado numa flash-rom de

128 Mb de capacidade. Esta opção permite, por um lado, diminuir o processamento

associado ao sistema operativo por possuir menos funcionalidades instaladas e por

outro lado, dado tratar-se de um computador adaptado ao funcionamento sob

condições industriais, diminuir o tempo de operação do SO. Este tempo é crítico

em termos de acesso ao disco duro, ao mesmo tempo que se evita a utilização de

peças móveis (cabeças de leitura do disco).

Especificação do PC:

Advantech Industrial Computer IPC 610;

Processador Intel Pentium III a 1GHz;

VideoCard Rage Ultra TR PCI 128;

128Mb de memória RAM;

Disco flash de 256Mb de capacidade.

45Projecto iVLAB 45


3.1.5 Sistema de interacção com o operador

Em ambas as configurações será disponibilizado um sistema de monitorização

e controlo através de PC, a correr uma aplicação dedicada para o efeito. O operador

poderá interagir com o sistema através deste terminal, podendo observar e

parametrizar valores de funcionamento.

3.1.6 Sistema de Protecção

Foram considerados três dispositivos de protecção:

UPS – Falhas de energia;

Safety Relay – Para anomalia;

Relé falha de fase – Problemas na alimentação trifásica.

3.1.6.1 Circuito eléctrico

O esquema do circuito eléctrico encontra-se no anexo 11.

3.2 Sequência de funcionamento

Ao conectar o sistema com a rede eléctrica, todos os dispositivos de segurança

e protecção devem estar activos havendo então a possibilidade de operar a máquina.

O funcionamento do sistema é iniciado quando o operador liga a máquina,

através do interruptor localizado no ecrã táctil. O PC inicia o arranque do sistema

operativo Linux, Distribuição Mandrake 9.2, com a aplicação iVLAB.

A inicialização da aplicação começa pela transferência de parâmetros de

funcionamento para o autómato programável (conforme tabela de interface do

sistema – ponto 3.1.1.1). O autómato recebe a ordem de funcionamento e inicia o

seu arranque. Quando terminar o arranque, identificado pelo estado de

46Projecto iVLAB 46


Arranque_OK, é ligado o ecrã táctil. Desta forma o operador acede às

funcionalidades da aplicação iVLAB sem passar pelo arranque do Linux.

A partir do estado parado o sistema pode ser colocado em estado passo-a-

passo, manual e normal. A Figura 3-6 ilustra o diagrama de transição de estados

previsto no sistema desenvolvido.

Estão também previstas sequências de paragem de emergência ou anomalia,

acessíveis a partir de qualquer estado. A resolução de uma paragem de emergência é

efectuada pelo operador. Quando este confirma a resolução do problema a

aplicação retorna ao estado parado.

Figura 3-6 – Diagrama de funcionamento detalhado

47Projecto iVLAB 47


3.2.1 Condições de funcionamento

São condições de funcionamento da máquina:

1. A existência de pressão suficiente no sistema pneumático;

2. A presença de energia eléctrica;

3. Não sobreaquecimento dos motores;

4. Motores dos tapetes em funcionamento;

5. Botão de emergência inactivo.

Estas condições são verificadas a cada novo ciclo de processamento do

autómato. Se uma destas falhar o sistema entra em estado de anomalia.

3.2.1.1 Falta de pressão

Caso se verifique falha de pressão (ar comprimido) o sistema passa a estado de

anomalia. Ver ponto 2.9.

Figura 3-7 – Diagrama de falta pressão

3.2.1.2 Falta de energia

Caso de falha de energia o sistema regista a falha de energia, mas contínua a

processar já que a UPS tem autonomia de energia para aproximadamente 5 minutos,

assegurando a alimentação do sistema.

Após a detecção de falha de energia a aplicação espera um minuto pela retoma

de energia proveniente da rede eléctrica, caso não seja retomada o sistema vai para

o estado de desligado. Se a electricidade for reposta, o sistema continua a no estado

no qual se encontra. A este propósito ver ponto 2.9.

48Projecto iVLAB 48


Figura 3-8 – Diagrama de detecção de energia

3.2.1.3 Disparo de térmicos

Caso se verifique sobreaquecimento nos motores o sistema passa a estado de

anomalia. Ver ponto 2.9.

Figura 3-9 – Diagrama de detecção de sobreaquecimento dos motores

3.2.2 Estados do sistema

3.2.2.1 Estado de Arranque

Por defeito o autómato programável está em estado desligado quando a

aplicação iVLAB é lançada. A aplicação coloca o sistema em estado de arranque, no

qual é ligado o Ecrã táctil. Se o arranque foi bem sucedido, o sistema passa ao

modo de arranque_ok, indicando ao PC essa condição. A aplicação verifica esse

estado, colocando o sistema em estado parado e pronto a funcionar.

Figura 3-10 – Diagrama de estado de arranque

49Projecto iVLAB 49


3.2.2.2 Estado Normal

Pode dizer-se que o estado normal é o estado de funcionamento principal do

sistema. Neste estado o sistema captura e analisa relativas ao objecto em inspecção

(corpo e topos de rolhas).

Figura 3-11 – Diagrama de estado normal

50Projecto iVLAB 50


Arranque do estado normal

Uma vez em estado normal, o autómato começa por executar o ciclo pré-

operatório, onde é activado a unidade de alimentação de rolhas, o motor do tapete

de entrada, assim como o semáforo verde correspondente ao estado normal - ver

Figura 3-12.

Figura 3-12 – Diagrama ciclo pré-operatório

Se existirem rolhas no tapete de entrada é activado o motor dos rolos e o

motor do tapete de saída, assim como o punção que dispara a uma frequência

determinada pela velocidade do tapete de saída de modo a manter o sincronismo

entre os subsistemas. Ver ponto 3.4.2.

Indexação das saídas

A fase seguinte deste ponto é verificar qual a classe da rolha e atribuir o sopro

a disparar.

Classificação de rolhas

Duas aplicações distintas correm no PC para realizar as operações de

processamento e decisão.

Uma primeira aplicação apenas trata as imagens recebidas através das câmaras,

devolvendo à aplicação iVLAB a informação sobre os parâmetros das rolhas. Este

programa corre em background, não tendo o operador acesso ao mesmo, anão ser

através dos parâmetros acessíveis disponíveis na aplicação iVLAB.

51Projecto iVLAB 51


A aplicação iVLAB interpreta o resultado do processamento de imagem,

baseado nos valores dos parâmetros introduzidos pelo operador, tomando uma

decisão sobre a classe da rolha e correspondente saída.

O PC envia a informação para o autómato, deixando a indexação ao cargo

deste.

Implementação no autómato

A indexação das saídas e dos sopros correspondentes é um problema de

elevada complexidade dada a elevada cadência de funcionamento.

O algoritmo de indexação consiste na alocação dinâmica de posições de

memória com dois tipos de informação:

1. Tempo até um sopro disparar;

2. Nº do sopro que deve disparar.

A importância destes dois pontos é sincronizar o disparo dos sopros com a

rolha correspondente. A solução de indexação apresentada surge por

impossibilidade de utilização de funções cujos parâmetros sejam passados por

argumento.

Uma vez que as decisões podem incidir na mesma saída para rolhas

consecutivas (ex. Rolha R -> Saída i; Rolha R+1 -> Saída i) cada uma deverá

possuir uma etiqueta composta pela informação referida. Deste modo garante-se

que, no caso de haver decisões consecutivas a incidir na mesma saída, os sopros

funcionam de forma independente e de forma sincronizada.

A implementação do algoritmo descrito implica a utilização de dois

apontadores (Indice_Sopro e Indice_Contador) para efectuar a alocação dinâmica

de recursos – ver Figura 3-13.

Indice_Sopro refere-se ao apontador que indica qual a saída (ou sopro) que

deve ser actuado quando o contador apontado por Indice_Contador chega ao final

da sua contagem.

52Projecto iVLAB 52


Figura 3-13 – Alocação dinâmica de recursos

Sequência de alocação dinâmica de recursos

Sempre que é tomada uma decisão é colocada na posição apontada por

Indice_Sopro o número da saída (sopro) que deve ser disparada. Na posição

apontada por Indice_Contador é colocado um valor decimal que corresponde ao

tempo que decorre entre a tomada de decisão até ao ponto que a rolha chega à

frente do sopro que deve ser disparado. O tempo de disparo é controlado pelo

contador Tempo_Sopro. Existem oito possibilidades de valores (Load_Sopro1….8)

para as contagens, relativas ao tempo necessário para cada uma das oito diferentes

saídas. Este tempo é proporcional à velocidade de rotação do motor de saída. Ver

ponto 3.4.2. Quando este contador atinge o valor denominado por Tempo_Sopro

(ver ponto 3.1.1.1) o sopro é actuado, mantendo-se ligado até que o contador

chegue a zero.

No que concerne aos contadores e respectivos índices previram-se 16, pelo

facto de que o tapete de evacuação suporta 12 rolhas em toda a sua extensão.

Tendo 16 possibilidades garante-se que a alocação dinâmica de recursos não terá

conflitos de atribuição.

Para o fazer utilizaram-se listas circulares. A Figura 3-14 mostra, de forma

esquemática, a implementação das referidas listas.

53Projecto iVLAB 53


Figura 3-14 – Listas circulares

3.2.2.3 Estado Desligado

Uma vez neste estado, é seguro desligar a máquina da electricidade. Neste

estado o autómato mantém-se ligado, o que implica que as condições não são

verificadas enquanto o sistema se encontrar neste estado. Neste estado todas as

saídas encontram-se desligadas, inclusive o ecrã, impedindo o operador de

interactuar com o sistema.

Figura 3-15 – Diagrama de estado de desligado

Este estado é atingido sempre que o operador accione a chave para desligar a

máquina, passando pelo estado de paragem normal.

3.2.2.4 Estado Passo-a-Passo

No estado passo-a-passo pode fazer-se a análise das rolhas de um modo mais

lento, dando ao operador a possibilidade de analisar o processamento resultante da

análise das rolhas em tempo real e decidir manualmente quando uma rolha deve

entrar no sistema.

Neste modo o motor dos rolos e o motor do tapete de saída encontram-se em

funcionamento, sendo que o punção é activado pelo operador quando terminada a

inspecção do corpo. Se não existirem rolhas suficientes no tapete de entrada,

informação proveniente do sensor óptico colocado sobre o tapete de entrada, a

unidade de alimentação de rolhas é ligado automaticamente de modo a fornecer

54Projecto iVLAB 54


mais rolhas para que a análise possa continuar a ser realizada. O punção é

desactivado em caso de falta de rolhas no tapete de entrada.

Figura 3-16 – Diagrama de estado passo-a-passo

3.2.2.5 Estado Manual

Neste modo de funcionamento o operador tem a hipótese de activar todas as

saídas individualmente, no sentido de verificar a sua funcionalidade.

Para realizar esta operação a aplicação iVLAB verifica o estado actual da saída,

complementando-a e forçando a saída no autómato através de um comando próprio

(WR).

No próximo ciclo de leitura das variáveis de interface, a alteração da saída

aparece de forma visual no ecrã, com a alteração de uma imagem representativa do

mesmo (verde para ligada e preto para desligada).

Figura 3-17 – Diagrama de estado manual

55Projecto iVLAB 55


A frequência de leitura das variaveis de interface é de 50 ms e é constante em

todos os estados, excepto em desligado. Esta foi a velocidade mais rápida que foi

obtida durante a fase de testes, sem que o PC perdesse dados.

3.2.2.6 Estado Paragem Normal

O Sistema entra no estado paragem normal caso se verifique que o operador

actuou o botão para parar a máquina ou quando o sensor óptico de detecção de

rolhas no tapete de entrada não detectar rolhas suficientes para aquisição de

imagem ou quando os receptáculos estiverem cheios. Nestas condições o autómato

desliga a unidade de alimentação de rolhas e o motor do tapete de entrada e liga o

semáforo amarelo, desligando o verde, sinalizando efectivamente a paragem normal,

desligando o verde. Neste momento é iniciada uma contagem temporal para que

todas as rolhas que ainda se encontram em cima do tapete de saída possam ser

colocadas nos receptáculos. Quando termina este tempo o tapete de saída encontra-

se vazio, sendo desligado e o sistema passa a estado Parado.

Figura 3-18 – Diagrama de estado paragem normal

56Projecto iVLAB 56


A existência deste estado justifica-se com o facto de se pretender separar o

estado Parado, com as saídas desligadas, de uma situação em que o sistema se

encontra ainda a funcionar, mas a desligar as diversas saídas sequencialmente e

pausadamente até chegar ao estado Parado.

3.2.2.7 Estado Anomalia

O sistema pode evoluir para estado de anomalia sempre que se verifique:

1. Falta de pressão (ar comprimido);

2. Sobreaquecimento dos motores

3. Paragem dos motores dos rolos;

4. Paragem do motor do tapete de saída;

5. Botoneira de emergência pressionada.

Caso o sistema entre em estado de anomalia, são desligadas todas as saídas,

sendo colocado o semáforo amarelo e vermelho num modo intermitente.

Após resolução do problema detectado e validação por parte do operador, o

sistema volta ao modo parado.

Figura 3-19 – Diagrama de estado de anomalia

Assim que o sistema entra em anomalia a aplicação procura a causa da

anomalia (nas entradas do autómato) e abre uma janela específica para anomalias,

alertando assim o operador do sucedido.

Após ter corrigido o problema, ao pressionar o botão de OK, a aplicação leva

o sistema ao estado parado.

Para retornar ao funcionamento normal o operador deve de pressionar o

botão para ligar o sistema novamente.

57Projecto iVLAB 57


Figura 3-20 – Aviso de Anomalia

3.2.2.8 Estado Parado

Durante o estado parado o sistema tem as saídas desligadas, sinalizando

através do semáforo vermelho o seu estado. Este modo é considerado central dado

que é a partir dele e para ele que o sistema evolui sempre que acontece alguma

mudança de modo de funcionamento – ver Figura 3-21.

Figura 3-21 – Diagrama de estado de parado

A existência deste estado justifica-se com a necessidade de haver um estado de

latência em que o sistema está à espera de ordens do operador.

3.2.3 Cálculo da velocidade do motor dos rolos

A velocidade de rotação do motor é determinada através de um sensor

indutivo. Ver Tabela 2-2.

Este sensor encontra-se ao lado do veio do motor, apontado para uma roda

dentada em meia-lua. Cada vez que o rotor leva uma parte metálica à frente do

sensor, um impulso é gerado.

O valor aferido é o resultado da contagem de impulsos (à subida) do sensor

indutivo num período T determinado (por defeito utiliza-se 1 segundo).

58Projecto iVLAB 58


A frequência de rotação é dada pela Equação 3-1:

T

NV

i

r=

Equação 3-1

Caso sistema esteja em funcionamento normal e o motor se encontre parado o

sistema passa para o estado de anomalia.

Figura 3-22 – Cálculo da velocidade do motor dos rolos

Este procedimento é idêntico para o motor do tapete de saída.

3.2.4 Botoneira de emergência

Se a botoneira de emergência for actuada o sistema passa automaticamente

para o estado de anomalia.

Figura 3-23 – Botoneira de emergência

A sinalização de emergência é actualizada a cada 13ms (valor médio do tempo

de ciclo do autómato). A partir do momento em que o sistema toma conhecimento

da emergência o estado passa a anomalia, em que é cortada a energia à máquina. Na

aplicação uma janela abre contendo a origem da anomalia. O sistema comporta-se

como descrito na secção 3.2.2.7. No ponto 2.9 pode encontrar-se a informação

relativa ao sistema de protecção.

59Projecto iVLAB 59


3.3 Comunicação

A comunicação entre o PC e o autómato é baseada no protocolo RS-232C

Hostlink da OMRON, enquanto que na comunicação entre o PC e as Câmaras se

utiliza o protocolo IEEE1394 - Firewire.

3.3.1 Recepção de dados

A comunicação entre dispositivos de comunicação e sistema de processamento

é um factor primordial na avaliação de sistemas de aquisição de imagem. No caso

presente, dado que se pretende adquirir três diferentes imagens a partir de

dispositivos distintos, a comunicação deverá permitir débitos elevados, cujos

valores são função do “Field-of-View” e “Frame Rate” utilizado.

A recepção de dados implementada consiste na troca de tramas Hostlink entre

o PC (master) e o PLC (slave). A troca de informação é efectuada 20 vezes por

segundo. através da porta série RS232C sendo a recepção no PC realizada da

seguinte forma (rotina implementada em Kylix):

buffer:=buffer + comport.ReadData;

j:=0;

repeat

begin

inc(j);

teste:=copy(buffer,1,1);

while (teste<>'@') do //Procura inicio de trama

begin

teste:=copy(buffer,2,length(buffer)-1);

buffer:=teste;

if length(buffer)=0 then

60Projecto iVLAB 60


break;

teste:=copy(buffer,1,1);

end;

if length(buffer)>7 then //Se tiver tamanho suficiente para

begin //ter trama, vai analizar

teste:='';

for i:=1 to length(buffer)-1 do

if (buffer[i]='*') and (ord(buffer[i+1])=13) then

begin

teste:=copy(buffer,1,i+1);

j:=0;

break;

end;

if teste<>'' then //Se houver trama, manda intrepertar

begin

vector:=copy(buffer,i,length(buffer));

buffer:=vector;

interpreta(teste);

end;

end;

end

until (length(buffer)=0) or (j>2) //separa tramas adjacentes

61Projecto iVLAB 61


3.4 Avaliação de performance

3.4.1 Tempo de ciclo

O cálculo do tempo de ciclo permite inferir sobre o tempo de execução e

taxas de actualização de variáveis do autómato. Para tempos de ciclo muito elevados

advêm erros de precisão que se reflectem no funcionamento do sistema. Atente-se

que a cadência máxima de disparo do punção é de 4 por segundo, implicando que se

considerem:

1. Tempos de ciclo obrigatoriamente inferiores a 250ms (¼ s);

2. Erro de precisão de actualização reduzido, implicando que, no mínimo, se

alcancem tempos de ciclo com 1/10 do tempo máximo de 250ms.

Daqui resultam tempos de ciclo com um máximo de 25ms.

3.4.1.1 Elementos de cálculo

Processo Descrição Tempo associado

Monitorização Actualização interna de

variáveis 0.8ms

Execução do programa Programa do operador Varia com conteúdo do

programa

Cálculo do tempo de ciclo Actualização do tempo de ciclo Instantâneo

Actualização de I/O

Ler das portas de entrada para

bits de entrada

Actualizar as saídas a partir de

bits de saída

Nº de “palavras” de entrada

x 0.01ms

RS232 Dispositivos conectados à

porta RS232 <5% do tempo de ciclo

Periférico Dispositivos conectados à

porta periférica <5% do tempo de ciclo

Imagem Processamento de imagem 3 * (+- 10ms)

Tabela 3-8 – Elementos do cálculo de tempo de ciclo de autómatos CQM1

62Projecto iVLAB 62


3.4.1.2 Cálculo teórico

Teoricamente o tempo de ciclo é o resultado de:

Nº Processo Modo de cálculo Tempo

1 Monitorização Fixo 0.8ms

2

Execução do programa

∑×≈i

iT2700

com Ti o tempo de

execução da instrução i

Se média de

sTi

µ10= 3

27ms

3 Cálculo do tempo de

ciclo Quase nulo 0

4 Actualização de I/O 2005.0101.0 ×+× 0.02ms

5 Tempo de ciclo (1) +(2) +(3) +(4) 27.82ms

6 Total )5(05.1 × 29.2ms

Tabela 3-9 – Cálculo do tempo de ciclo

3.4.1.3 Valor experimental

O valor encontrado é de 12,5ms em todos os estados de funcionamento,

subindo para 13,2ms quando em execução do estado normal. Em ambos os casos se

verificam as condições de tempos máximos admissíveis, sendo ainda de esperar uma

incerteza na leitura e actuação de:

%28.5%100250

2.13 =×==c

i

T

Tε

Equação 3-2

3 O tempo médio de execução da instrução tem como base os valores de execução das

principais instruções utilizadas. 1.25µs para SET/RESET, e valores de cerca de 25µs para

comparações. Prescinde-se do cálculo exacto teórico dada a aproximação realizada

experimentalmente.

63Projecto iVLAB 63


Apesar do valor encontrado ser elevado, os tempos de actuação requeridos

não são afectados por este erro. O sincronismo relativo à aquisição e

processamento de imagem é controlado de forma autónoma, de forma a não

incorrer no mesmo erro.

3.4.2 Sincronismo

A elevada cadência de funcionamento requer elevada precisão no sincronismo

entre os diversos dispositivos do sistema. A Figura 3-24 mostra as actividades

envolvidas no processamento de uma rolha.

No entanto, o sistema além de processar várias rolhas paralelamente, necessita

dos sinais de sincronismo entre o sistema de controlo e movimentação e o sistema

de aquisição de imagem. Esses sinais são obtidos a partir dos sensores indutivos

junto ao veio dos motores, como referido no ponto 3.2.3.

A câmara de inspecção dos topos é dispara através da actuação de um bit via

porta série (bit de controlo erros – não usado na comunicação). A actuação desse

bit é efectuada através do sensor indutivo presente no punção que detecta a sua

movimentação.

3.4.3 Processamento Passo-a-Passo

O início do processamento de rolhas começa quando se dispara o punção.

Para ser disparado têm obrigatoriamente que verificar-se as condições:

Presença de rolhas na entrada;

Existência de sinal de sincronismo. Este sinal eléctrico provém do

motor do tapete de saída. É proveniente de um sensor indutivo

electricamente activo (impulso à subida) a cada rotação (ou divisão

inteira desta) do motor respectivo. A partir deste sinal efectua-se o

sincronismo com o disparo do punção, garantindo que quando é

disparado se encontra um suporte de rolha no tapete de saída –

assegurado mecanicamente.

64Projecto iVLAB 64


Após disparo do punção é iniciada a contagem de um período de tempo

correspondente ao tempo de acesso e aquisição da velocidade de rotação dos rolos

por parte da rolha. Este tempo é sempre inferior a 100ms.

Neste momento começa a aquisição de imagem por parte da câmara de

corpos. O sinal de trigger é enviado directamente a partir do PC. Existe porém um

erro associado à imprecisão imposta pelo atraso de comunicação. Ver ponto 3.4.3.1.

Do ponto de vista do processamento de imagem o sincronismo é o sinal de

actuação do punção, a partir do qual a aplicação conta algum tempo antes de

adquirir uma imagem e processá-la.

A imagem adquirida pela câmara digital é recebida no PC através do adaptador

IEEE1394 (placa firewire) onde é processada e são adquiridos os valores relativos

aos critérios de decisão. É então colocada em espera numa fila do tipo FIFO (First

In First Out), aguardando pelos valores relativos aos topos. Figura 2-12.

Na eventualidade de não ser processado o conjunto de imagens do corpo e

dos dois topos dentro do intervalo TimeOut Processamento, o pacote com a

informação relativa à rolha que lhe era associada é desprezado e a rolha sairá no

final do tapete sem que nenhum sopro actue.

No caso de haver o resultado de processamento no intervalo proposto, é

enviada a informação da decisão do sopro para o autómato que se encarrega de

indexar a respectiva saída e actuar o sopro aquando da passagem da rolha em frente

à saída. A Figura 3-24 esquematiza o funcionamento descrito.

65Projecto iVLAB 65


Figura 3-24 - Sincronismo

66Projecto iVLAB 66


3.4.3.1 Atraso de comunicação

O autómato tem um tempo de ciclo de cerca de 13ms. No PC a actualização

das entradas e saídas é realizada com uma frequência de 20Hz, logo o erro de

comunicação é:

mscom

631350 =+=ε

Equação 3-3

No pior dos casos, 63ms após disparo do punção é enviado o sinal de trigger à

máquina de topos, admitindo que o PC industrial processa a informação do pacote

de comunicação em tempo muito reduzido quando comparado com 63ms.

A câmara adquire em seguida onze frames relativas a 36º da superfície cada

rolha, perfazendo 396º, com a redundância de uma frame4. Para mais informações

sobre a BASLER A600 consultar o ponto 3.1.2.1

O tempo de aquisição termina a 250ms-173ms=77ms antes de ser introduzida

nova rolha para processamento de corpo. A área correspondente a cada frame é

10

2 RDs

π= R - raio da rolha.

Equação 3-4

3.4.4 Processamento em série

O processamento em série de rolhas é executado segundo o mesmo princípio

de funcionamento apresentado no ponto 3.1. No entanto, o processamento em

paralelo de rolhas implica que se assegurem:

O sincronismo exacto entre o disparo do punção e o tapete de saída.

O tempo de processamento de imagem é, no mínimo, inferior a 1/3 do

tempo que separa o disparo do punção da aquisição das imagens dos

topos. Na realidade o tempo de aquisição e processamento terá limites

bem mais reduzidos dado que os tempos no estado passo-a-passo:

4 Tempo de frame de 10ms, segundo as especificações da câmara Basler A600.

67Projecto iVLAB 67


1. A aplicação iVLAB, com consequente utilização de tempo de

processamento;

2. A comunicação é igualmente consumidora de tempo de

processamento.

Mecanicamente deve garantir-se que a aquisição de topos é efectuada

aquando do disparo do punção, independentemente do número de

rolhas que possam ter sido disparadas entre os dois acontecimentos

anteriores. A FIFO da Figura 3-24 é apenas utilizada se, de facto, o

número de rolhas entre disparo e aquisição de topos for superior a 1.

Caso contrário, quando se dispara o punção, seriam adquiridos os

topos da rolha anterior, sendo a associação “imagem corpo” – “imagem

topos” feita directamente.

3.4.5 Comunicação interna – UDP

O processamento de imagem não é feito directamente na aplicação iVLAB,

mas sim num outro modulo que corre em background no PC. A aplicação iVLAB no

entanto processa os dados resultantes da inspecção visual e toma uma decisão,

classificando a rolha.

A comunicação entre as duas aplicações que correm em paralelo no PC é

realizada com a utilização de um user datagram protocol (UDP).

Este protocolo fornece um procedimento para aplicações trocarem mensagens

entre si com um custo mínimo de mecanismos. O protocolo é orientado à

transacção, a entrega e duplicados não é garantida, o que na nossa aplicação não se

torna grave pois caso o processamento de imagem falhe (não chegue em tempo útil)

a rolha irá cair no receptáculo da frente.

3.4.6 Algoritmo de decisão

O algoritmo de decisão permite a escolha de uma classe para uma rolha cujas

imagens de corpo e topos tenham sido processadas.

68Projecto iVLAB 68


Este algoritmo admite como entrada um conjunto de valores relativos aos

critérios de processamento (ver critério de processamento) e como saída

providencia a saída do sistema cujo sopro deve ser actuado.

Figura 3-25 – Algoritmo de decisão

69Projecto iVLAB 69


Com a recepção de um pacote UDP que contem todas as informações do

corpo e topos da rolha, compara-se os valores obtidos de manchas, falhas, cortes e

dimensões com os valores de cada uma das classes introduzidas pelo operador,

obtemos a classificação para essa rolha.

Os defeitos classificam-se segundo o ponto 2.1.3.

3.4.6.1 Recepção de pacote UDP

O primeiro passo do algoritmo de decisão consiste na leitura do pacote UDP,

e interpretação da informação lá contida. A aplicação iVLAB, utiliza um

componente desenvolvido pelo professor Paulo Gomes da Costa com essa

funcionalidade. Quando chega um pacote à aplicação, é imediatamente tratado

como um evento se tratasse, iniciando o algoritmo de decisão.

3.4.6.2 Comparação de valores

O terceiro passo no algoritmo de decisão é comparar os valores de manchas,

falhas, cortes e dimensões, para corpo e topos com os valores de cada uma das

classes pré-estabelecidos pelo operador, conforme constam do programa actual em

execução.

3.4.6.3 Filtragem de classes

A filtragem de classes permite flexibilizar a decisão relativa quer aos corpos

quer aos topos. Os valores presentes em “Ajuste de Classes” estabelecem conjuntos

de relações entre as classes aferidas após o ponto anterior e a classe final. Por

exemplo uma rolha cujo corpo tenha sido considerado de classe X relativamente à

“Área de Maior Defeito” pode passar a classe (X+1), ou seja, a classe que lhe é

superior.

70Projecto iVLAB 70


3.4.6.4 Iteração de corpo e topos

Logo após a escolha final da classe, com base nos pressupostos enunciados

anteriormente, é iterado o algoritmo uma vez mais para cada um dos topos. No

final da terceira iteração a execução do algoritmo segue.

Com a informação recolhida do topo, corpos e as opções do programa sobre a

combinação de corpo e topos a classe final da rolha é determinada.

3.4.6.5 Tipo de processamento

Este parâmetro de funcionamento permite ao algoritmo saber se o operador

escolheu as classes baseando-se apenas nos resultados do corpo ou na combinação

destes com os dos topos. No último caso, são calculadas as novas classes com base

na combinação de resultados de corpo e topos, onde são cada um dos parâmetros é

afectado com um peso relativo, de forma a influenciar a decisão final em proporção

com esta quantidade.

3.4.6.6 Aferição da saída

Este passo consiste na indexação da saída a partir da classe aferida.

A saída é determinada pelo cruzamento da decisão de uma rolha (classe), com

informação introduzida pelo utilizador no separador (saídas).

A saída escolhida é então enviada para o autómato que executa o seu ciclo de

indexação, como descrito no ponto 3.2.2.2

3.4.6.7 Distribuição de saídas

Existe ainda a possibilidade de ter sido escolhida uma distribuição para as

saídas. Por exemplo, o operador pode ter interesse em obter na saída nº1 10% de

rolhas de 2ª classe e os restantes 90% de rolhas de 1ª classe. Neste caso o sistema

permite obter tais distribuições para números elevados de rolhas. Com base nas

experiências efectuadas, o número de rolhas que garante resultados com suficiente

grau de aproximação é de 500, uma vez que se recorre a valores aleatórios para

71Projecto iVLAB 71


realizar as distribuições, cujas aproximação apenas é valida para valores acima de

500.

3.4.7 Parâmetros de processamento

A escolha de classes tem como base a avaliação dos valores respeitantes aos

seguintes critérios ou parâmetros de processamento:

Parâmetro Valor mínimo Valor máximo

Área total de defeitos 0 100%

Área do maior defeito 0 100%

Nº de defeitos 0 9999

Largura de maior defeito horizontal 0 100%

Largura de maior defeito vertical 0 100%

Área total de buracos 0 100%

Área do maior buraco 0 100%

Nº de buracos 0 9999

Largura de maior buraco horizontal 0 100%

Largura de maior buraco vertical 0 100%

Tabela 3-10 – Parâmetros de processamento

Para além dos valores acima referenciados, é ainda fornecida a dimensão da

rolha. É com base neste valor que são referenciados os parâmetros em percentagem.

Ver Tabela 3-10.

Aplicação iVLAB

C O N C E P Ç Ã O E D E S E N V O L V I M E N T O

R E Q U I S I T O S D A A P L I C A Ç Ã O I V L A B

I M P L E M E N T A Ç Ã O D E F U N C I O N A L I D A D E S

CAPÍTULO

4

Aplicação iVLAB 23-07-2004Aplicação iVLAB 23-07-2004

Projecto iVLAB 73

4 Aplicação iVLAB

4.1 Descrição Geral

4.1.1 Perspectiva do produto

A necessidade de especificação de uma aplicação de interface com o sistema

de controlo do equipamento e com o utilizador constitui um elemento na

concepção e desenvolvimento do projecto.

O sistema de inspecção visual automática de rolhas compreende duas

vertentes:

Vertente industrial;

Vertente laboratorial;

O sistema interage com o exterior através de um ecrã táctil, onde o operador

pode actuar sobre a aplicação, bem como de diversas botoneiras, sensores e

actuadores ligados a um autómato programável, através dos quais interage e

percepciona o estado de funcionamento do sistema.

A aplicação desenvolvida em Borland Kylix fornece um ambiente de fácil

utilização, intuitivo e especialmente concebido para funcionar com um ecrã táctil

sobre Linux ( ver Manual de utilizador).

A interface entre o autómato e o sistema de aquisição de imagem é descrito no

ponto 3.1.1.1.

O autómato OMRON CQM1H foi programado através da aplicação fornecida

pelo fabricante (CX- Programmer 2.0) utilizando a linguagem simbólica Ladder.

74Projecto iVLAB 74

Aplicação iVLAB 23-07-2004

4.1.1.1 Funcionalidades genéricas implementadas

Funcionalidade Conteúdo de informação Apresentação

Imagem das rolhas Imagem

Últimas 100 rolhas Gráfico

Últimas 1000 rolhas Gráfico

Arranque da máquina Texto

Produção –> Dados

de produção

Diversas informações sobre a

produção

Texto

Gráfico multifuncional Gráfico

Separação de rolhas por classes Tabela

Produção –>

Estatísticas

Separação de rolhas por saída Tabela

Produção –>

Monitorização

Animação do funcionamento da

máquina

Imagem

Parâmetros de

Funcionamento

Informação introduzida para

classificação de rolhas

Caixas de texto

Configuração –>

Manual

Modo Manual Teste manual das

entradas e saídas do

sistema

Configuração das portas de

comunicação

Botões de selecção

Configuração de tempos de

sincronismo

Caixas de texto

Configuração –>

Diversos

Data e hora do sistema Caixas de texto

Tabela 4-1 - Funcionalidades da aplicação iVLAB

75Projecto iVLAB 75


4.1.1.2 Características dos utilizadores

Apenas um operador deverá utilizar o sistema, quer este se encontre em

ambiente industrial ou em ambiente laboratorial.

O operador tem sempre todas as opções disponíveis, estando apenas

reservados os parâmetros relacionados com a comunicação PC-Autómato e

parâmetros fundamentais relacionados com o sistema mecânico para um utilizador

de mais alto nível.

O sistema foi projectado de modo a ser “user-friendly” permitindo ao utilizador

final um funcionamento intuitivo de todo o sistema. Esta característica não

dispensa um pequeno treino na sua utilização.

4.1.1.3 Interfaces do Utilizador

A interface do ecrã táctil é apresentada na Figura 4-1.

Figura 4-1 – Imagem da interface com o utilizador

76Projecto iVLAB 76


A interface foi desenhada de modo permitir com facilidade aceder às diversas

opções, sem a necessidade de utilizar um dispositivo de entrada (ex: rato, teclado,

etc.).

Os diversos menus são acedidos através de separadores no topo do ecrã. As

funções mais habituais encontram-se na barra de tarefas à direita, tais como:

Ligar/desligar a máquina;

Confirmação dos dados introduzidos;

Pedido de introdução de um teclado;

Alterar valor dos dados.

4.1.2 Restrições do Sistema

4.1.2.1 Hardware

A primeira restrição tem que ver com necessidade de comunicação em tempo

real. Este requisito impõe que o processamento de imagem, a decisão e a

comunicação com o autómato sejam suficientemente rápidos, impondo capacidades

de processamento de dados que apenas os mais recentes PC com velocidade de

relógio na ordem dos GHz são capazes.

Uma outra característica importante do sistema tem que ver com a utilização

de um Solid State Disc para armazenamento do software e dados do sistema,

apresentando grandes vantagens face a outros discos duros, como uma maior

velocidade de acesso e maior robustez.

O controlo realizado no autómato é de alguma exigência a nível de capacidade

de armazenamento de programa. São efectuadas operações de indexação dinâmica

de saídas neste dispositivo, impondo a utilização de um processador CPU 51 com

7,2 kWords para memória de programa1.

1 A explicação pode ser encontrada no ponto 3.2.2.2

77Projecto iVLAB 77


4.1.2.2 Entrada de dados no sistema

A entrada de dados no sistema é realizada através do ecrã táctil ou então

através de disquete contendo o programa de selecção a realizar. É também possível

armazenar dados em dispositivos exteriores para futura utilização.

4.1.2.3 Saída de dados do sistema

A saída de dados é realizada sobre a forma de informação escrita em tabelas

e/ou gráficos no ecrã táctil.

É possível exportar os dados provenientes de uma sessão de trabalho para

tratamento estatístico externo ou simplesmente gravar programas e configurações

de sistema.

4.1.3 Dependências e Suposições

4.1.3.1 Software

A aplicação é instalada juntamente com o sistema operativo na máquina. O

sistema operativo é uma versão de Linux embedded de tamanho reduzido devido à

utilização do Solid State Disc presente no PC industrial. O sistema operativo deve

apenas conter as bibliotecas instaladas com os componentes auxiliares utilizados no

desenvolvimento da aplicação em ambiente Borland Kylix.

• Bibliotecas de instalação

1. SysUtils, Types, Classes, Variants, QTypes, QGraphics, QControls,

QForms, QDialogs, QStdCtrls, QExtCtrls, QComCtrls, comport,

SdpoUDP, libc,TeEngine, Series, TeeProcs, Chart, QFileCtrls, QGrids.

2. As bibliotecas comport, 5dpoUDP são propriedade do Professor Dr.

Paulo Gomes da Costa.

3. As bibliotecas TeEngine, Séries, TeeProcs e Chart são propriedade de

Steema, distribuição gratuita desde que em programas compilados [20];

78Projecto iVLAB 78


4. As restantes bibliotecas vêm com o Borland Kylix e são de distribuição

gratuita.

Para upgrades futuros, será necessário reutilizar versões iguais ou superiores

às das ferramentas em que foi desenvolvido o sistema:

Linux kernel 2.4.22 ou superior;

Borland Kylix 3.0;

CX-Programmer 2.0 – (OMRON).

4.1.3.2 Hardware

A dependência do ponto de vista de hardware para correr a aplicação

desenvolvida prende-se com a necessidade de grande capacidade de processamento

de informação, de forma a não interferir com o funcionamento em tempo real (na

vertente industrial do sistema, anteriormente descrita).

4.2 Requisitos funcionais

4.2.1 Utilização geral

As possibilidades de utilização

do sistema de inspecção automática

de rolhas de cortiça são apresentadas

na Figura 4-2. Uma descrição

alargada das duas configurações pode

ser encontrada no ponto 2.2

De forma resumida, o sistema

foi desenvolvido para trabalhar sobre

duas vertentes; a vertente industrial

com requisitos mais exigentes, ou a

vertente laboratorial como máquina

de teste de amostras.

Figura 4-2 – Utilização geral

79Projecto iVLAB 79


Figura 4-3 – Funcionalidades principais

Em qualquer uma das vertentes, a aplicação desenvolvida terá os mesmos

parâmetros de funcionamento.

De um ponto de vista hierarquicamente superior a aplicação divide-se na sua

fase de produção (trabalho contínuo), parâmetros de funcionamento (onde é

definido o modo como a selecção de rolhas deverá ser efectuada) e uma secção de

configuração onde estão todos os valores referentes ao funcionamento da máquina.

O Login apenas é necessário para alterar definições de funcionamento da

aplicação.

80Projecto iVLAB 80


4.2.2 Produção

Na produção o utilizador tem acesso a dados de produção, que consistem em

informação visual sobre as rolhas que estão a ser classificadas e uma informação

gráfica sobre o estado das suas saídas e produção realizada.

Em estatísticas o utilizador pode consultar diversa informação sobre a sessão

de trabalho a decorrer.

Em monitorização pode-se observar de uma forma gráfica o estado da

máquina, as suas entradas e saídas.

Em previsão de produção, o utilizador introduz o que espera obter da

produção, havendo durante a sessão de trabalho uma referência cruzada a estes

valores para rápida comparação nos gráficos para as rolhas classificadas.

Figura 4-4 - Produção

81Projecto iVLAB 81


As funcionalidades do menu produção são apresentadas na Figura 4-5.

Figura 4-5 – Dados de Produção

82Projecto iVLAB 82


4.2.3 Parâmetros de funcionamento

Na secção de parâmetros de funcionamento o utilizador escolhe o programa

que irá classificar as rolhas. Podem ser escolhidas características para o corpo e para

os topos, bem como parametrizar valores relativos ao processamento de imagem e

às combinações de decisão baseadas na classe do corpo e dos topos.

Durante o algoritmo de decisão o PC basear-se-á nestes dados para indicar a

separação de classes e receptáculo correspondente à decisão tomada. O algoritmo

compara os resultados obtidos do processamento com os parâmetros do programa

corrente. A decisão poderá ser tomada apenas baseada nos dados relativos ao

processamento do corpo e dos topos separadamente, ou fazer uma análise conjunta

dos dois processamentos.

Figura 4-6 – Parâmetros de

Funcionamento

83Projecto iVLAB 83


4.2.3.1 Corpo

Os parâmetros definidos relativamente ao processamento do corpo são

apresentados na Figura 4-7.

Figura 4-7 – Parâmetros do corpo

Além dos parâmetros:

1. Largura do maior defeito/buraco horizontal;

2. Largura do maior defeito/buraco vertical;

3. Nº de defeitos/buracos;

4. Área maior defeito/buraco;

5. Área total defeitos/buracos;

84Projecto iVLAB 84


São ainda calculadas a dimensão da rolha e a concentração de defeitos +

buracos. Este último parâmetro é relativo aos 25% da área total onde o seu valor é

mais elevado.

4.2.3.2 Topos

Os parâmetros definidos relativamente ao processamento aos topos são

apresentados na Figura 4-8. De facto não diferem dos parâmetros de corpo à

excepção da dimensão que no caso é relativa ao diâmetro da rolha.

Figura 4-8 – Parâmetros dos topos

4.2.3.3 Processamento de Imagem

Em processamento de imagem o operador pode escolher valores que afectam

directamente a forma como é efectuado o processamento de imagem e não os

resultados deste - os parâmetros são apresentados na Figura 4-9.

85Projecto iVLAB 85


São também escolhidos os limites dimensionais para fendas, rachas e buracos

e é ainda dada ao operador a possibilidade de permitir escolher quais dos

parâmetros quer que afectem a decisão final, como retirar maior defeito, maior

fenda etc.

Figura 4-9 – Processamento de imagem

4.2.3.4 Filtragem de Classes

A filtragem de classes consiste no ajuste em tempo real dos parâmetros de

processamento e decisão das rolhas. Pode ser feita de duas maneiras distintas:

Parâmetro a parâmetro, individualmente;

Ajuste geral, relativo a todos os parâmetros de uma classe.

86Projecto iVLAB 86


No primeiro caso trata-se apenas de um ajuste local para acerto das

especificações de uma classe, sobretudo utilizado em fase de acerto da configuração

de funcionamento.

O segundo caso permite aproximar ou afastar classes adjacentes quando se

observem variações indesejadas nas distribuições relativamente a cada uma das

classes.

Na Figura 4-10 pode ser observado os parâmetros referentes ás características

do corpo. Podem ser atribuídos pesos a cada uma das características do corpo e

topos, alterando o valor do processamento.

Figura 4-10 – Filtragem de classes - corpo

4.2.3.5 Combinações

Na Figura 4-11 pode ser observado como dar considerar resultados do corpo e

dos topos na classificação final.

87Projecto iVLAB 87


A escolha consiste em:

Combinar corpo com topos, decidindo qual o critério a usar – pior, o

peso ou o melhor entre ambos;

Escolher directamente a classe baseada no resultado de cada um dos

topos. Por exemplo se topo 1 é de classe X e o topo 2 de classe Y a

classe final pode ser Z, desde que assim seja definido pelo operador.

Figura 4-11 – Combuiações

88Projecto iVLAB 88


4.2.3.6 Saídas

Na Figura 4-12 pode ser observado a afectação das saídas às diversas classes.

Figura 4-12 - Saídas

4.2.4 Configuração

A configuração do sistema permite alterar dados como por exemplo:

Nº de rolhas por receptáculo;

Porta de comunicação;

Velocidade de comunicação;

Data e hora do sistema.

89Projecto iVLAB 89


Figura 4-13 – Configurações

Os parâmetros que não dizem directamente respeito à classificação de rolhas,

podem ser alterados apenas por um utilizador com permissões específicas.

4.3 Atributos do Sistema

4.3.1 Tempo real

Um dos principais requisitos do sistema é também um dos seus principais

atributos. A necessidade de uma máquina rápida capaz de classificar e seleccionar

até quatro rolhas por segundo, impõe uma exigente performance de todo o sistema.

Este atributo foi atingindo com uma sincronização de dados entre o PC e o

autómato, com elevadas taxas de actualização das entradas e saídas.

90Projecto iVLAB 90


4.3.2 Repetibilidade

O sistema analisa e classifica rolhas de uma determinada classe. A

repetibilidade do sistema verifica-se quando introduzimos novamente a mesma

amostra na máquina e esta indica os mesmos resultados obtidos anteriormente.

Esta característica permanece com a potabilidade da aplicação entre diversas

máquinas. Ou seja, com a reprodução de mais máquinas, a análise realizada todas

elas devem ser o mais próximo possível. A repetibilidade deve ser vefificada com

valores acima de 90%.

4.3.3 Robustez

É uma característica importante entre dispositivos industriais. Estas máquinas

funcionam sobre ambientes hostis com diversas perturbações, sendo que o sistema

tem realizar a sua operação independentemente de factores externos.

A rigidez mecânica aliada com à programação de rotinas de anomalia e de

paragem controlada para diversos eventos na aplicação permite obter este atributo.

4.3.4 Fiabilidade

A fiabilidade de um sistema é um requisito não funcional muito importante,

dado que pode comprometer o funcionamento de toda uma empresa onde este vai

ser instalado.

Quando nos referimos à fiabilidade, falamos no facto de o sistema não poder

bloquear, ter operações não previstas, entre outros, ou seja que possua uma

probabilidade de erro muito baixa, quase “error-free”.

Os testes efectuados mostram uma fiabilidade elevada. No entanto, ainda

não é possível adiantar um valor relativo com grande precisão.

Manual de utilizador

CAPÍTULO

5

Manual de utilizador 23-07-2004

Projecto iVLAB 92

5 Manual de utilizador

5.1 Introdução à aplicação iVLAB

A aplicação iVLAB processa, classifica e separa rolhas de acordo com classes

predefinidas. Foi criada na Faculdade de Engenharia Universidade do Porto no

âmbito do projecto de fim de curso com o mesmo nome.

O objectivo desta aplicação é controlar uma máquina de selecção e

classificação de rolhas que recorre a técnicas de processamento de imagem para a

sua realização.

Este manual foi escrito para que possa de uma forma simples e eficaz

responder a quaisquer dúvidas sobre o funcionamento da aplicação, e por

conseguinte de todo o sistema.

5.2 Conceitos básicos

5.2.1 Explorar o programa

A aplicação iVLAB procura proporcionar, de forma intuitiva, um acesso

simples a todas as suas funcionalidades. As principais áreas são os separadores

superiores, barra lateral e histórico na base.

Separadores superiores

Os três separadores no topo (Produção, Parâmetros de funcionamento e

Configuração) separam as três áreas de trabalho principais.

Figura 5-1 – Barra superior

93Projecto iVLAB 93


No separador “Produção” encontramos as funcionalidades utilizadas mais

frequentemente durante uma sessão de trabalho - os dados de produção, as

estatísticas obtidas a partir da amostra de rolhas testada, a monitorização do sistema

e a parametrização.

Figura 5-2 – Parâmetros de funcionamento

No separador “Parâmetros de Funcionamento” podem ser editados, criados e

guardados programas de funcionamento, cujo conteúdo regista os parâmetros de

processamento e de decisão nomeadamente os relativos à influência na decisão

final do corpo e dos topos.

Figura 5-3 – Configuração

Em “Configuração” encontram-se as opções de alteração de certos parâmetros

que não dizem respeito ao processo de classificação e selecção em si, mas sim ao

próprio funcionamento da máquina. Neste ponto podemos testar manualmente as

entradas e saídas do sistema; e executar uma operação passo-a-passo verificando se

o processamento e selecção se encontram nas condições desejadas.

Barra lateral

Na barra lateral direita encontram-se as operações mais habituais.

Dois botões mais (+) e menos (-) permitem que o utilizador possa aumentar ou

diminuir o valor de qualquer parâmetro.

O botão de OK permite confirmar alterações e opções.

Por baixo do OK existe um botão que permite aceder a um teclado para

introduzir valores e nomes nos diversos parâmetros da aplicação.

94Projecto iVLAB 94


Um botão “Passo a trás” permite ao que o motor do tapete

inverta o seu sentido por um curto período de tempo, obrigando o

tapete a recuar, desencravando-o. Este só é activo se a máquina se

encontrar em estado parado.

Por fim o botão para ligar e desligar a máquina encontra-se na

base desta barra. Este botão apenas coloca a máquina em

funcionamento normal ou parada. Para desligar o equipamento o

utilizador deve pressionar a botoneira ao lado do ecrã táctil.

Estes botões encontram-se sempre acessíveis em qualquer

parte da aplicação. No espaço em branco entre o botão “Passo a

trás” e o botão de ligar surgem outras opções relacionadas com a

secção onde o utilizador se encontra.

Histórico

Em todo o programa o utilizador pode observar as últimas mensagens do

sistema. Estas mensagens incluem mensagens de erro, mudanças de estados e outras

informações diversas.

Figura 5-5 - Histórico

Por baixo, na barra de estados encontra-se em que estado está a máquina. Este

histórico é apagado no arranque do programa.

Figura 5-4 Barra lateral

95Projecto iVLAB 95


5.3 Utilização do iVLAB

5.3.1 Funcionamento normal

Após ligar a máquina, a aplicação iVLAB aparece no ecrã táctil. Neste

momento inicia-se o processo normal de funcionamento.

Pressionando o botão de ligar a máquina começa a

processar rolhas, separando-as para os respectivos

receptáculos. A forma como esta separação é realizada está

definida na secção de Parâmetros de Funcionamento. A

aplicação preserva o último programa utilizado, mas se por

alguma razão é necessário utilizar uma outra série de

parâmetros, antes de iniciar o processamento o utilizador

deverá efectuar os passos descritos na secção seguinte.

O estado da máquina (parado ou ligado) é sinalizado com a cor do botão,

verde ligar, vermelho desligar.

5.3.1.1 Parametrizar classes

Criar novo programa

Na secção de Parâmetros de funcionamento encontra-se o botão

Novo. Ao pressionar este botão uma nova secção aparece a pedir o

nome do novo programa e o nome do utilizador. Estas duas

informações ficam guardadas permanentemente com o ficheiro criado.

Após a introdução destes parâmetros obrigatórios, um nova janela

aparece com todos os parâmetros de classificação e selecção necessários

em branco.

Para que todas as informações introduzidas fiquem registadas é

pressionar o botão de “Guardar” no fim.

Figura 5-6-

Botão de ligar e de

desligar

Figura 5-7 – Parametrizar classes

96Projecto iVLAB 96


Guardar e Guardar como

As opções de “Guardar” e “Guardar Como” encontram-se activas quando o

utilizador está a editar um programa ou a criar um novo.

Ao pressionar o botão de “Guardar” os parâmetros que entretanto foram

alterados são gravados no respectivo ficheiro para posterior utilização.

Com o botão “Guardar Como” o utilizador pode modificar o ficheiro e

guardá-lo com outro nome, inclusive para um suporte externo, o que permite

reutilizar os programas em outros sistemas idênticos ou simplesmente proceder ao

seu backup.

Abrir programa

Para abrir um novo programa de modo a poder executá-lo ou simplesmente

editá-lo, basta pressionar o botão “Abrir” presente no separador “Parâmetros de

Funcionamento”.

Uma nova janela permite o acesso aos ficheiros em disco ou em suporte

externo. Depois de seleccionado o ficheiro a abrir e de confirmada a operação, os

parâmetros guardados são lidos e feita uma actualização dos valores do sistema.

A partir de deste momento o programa está pronto a ser executado, editado e

novamente guardado.

97Projecto iVLAB 97


Configurar máquina

Para configurar a máquina acedemos ao último separador no topo da janela.

No separador “Diversos” o utilizador acede a todas as opções do sistema.

Figura 5-8 – Configuração - detalhe

O principal ponto deste menu é observado em “sincronismo”. Neste grupo

podem ser alterados os parâmetros referentes a tempos de natureza construtiva da

máquina. Uma vez aceites estes valores não deverão ser modificados no tempo de

vida da máquina.

São alteráveis também os números de rolhas por receptáculo, e se o sistema

deve parar ou não quando atingir o limite assinalado.

A data e hora do sistema são alteráveis neste menu, bem como o número da

máquina e respectivo nome.

98Projecto iVLAB 98


Modo Manual

Figura 5-9 – Activação manual das saídas

Em modo “manual”, acessível através do menu superior “Configuração” e

depois “Manual”, o utilizador pode manualmente testar as entradas e saídas do

sistema. Este modo é extremamente útil para detecção e correcção de avarias.

99Projecto iVLAB 99


Modo passo-a-passo

Figura 5-10 – Modo passo-a-passo

O modo “passo-a-passo” é outro modo útil para detecção e correcção de

avarias e verificação de funcionamento do sistema.

Para aceder a esta funcionalidade basta premir o botão “Configuração”,

“Passo a Passo”, a partir daí o pode ver-se a imagem do corpo e topos da rolha,

injectando novas rolhas ao pressionar o botão do punção.

A informação sobre a classificação e selecção da rolha aparece por baixo,

permitindo a verificação do seu bom funcionamento.

100Projecto iVLAB 100


Estatísticas

Figura 5-11 - Estatísticas

As estatísticas sobre a produção são acessíveis no separador “Produção”,

“Estatísticas”. Nesta parte da aplicação podem consultar-se os resultados da análise,

classificação e selecção das rolhas.

Um gráfico multifuncional é parametrizável utilizando as opções que se

encontram logo por baixo deste, tendo como opções acessíveis:

classes ou saídas;

valores absolutos ou percentagens;

resultado das últimas 100 rolhas, últimas 1000 ou de todas as rolhas da

sessão actual.

Com os botões de reset podemos reiniciar os diversos contadores disponíveis,

classes e saídas.



Funções extra

Teclado

O teclado é acessível através do botão na barra

lateral. Este corre uma outra aplicação (GTKeyboard) que

mostra um pequeno teclado no ecrã táctil, possibilitando o

utilizador introduzir valores nos diversos parâmetros.

Exportação e importação de configurações

As opções de importar e exportar configurações encontram-se no separador

“Configuração”.

Para abrir uma configuração já existente, por exemplo de outra máquina, basta

pressionar o botão “Abrir”. Uma janela permite ao utilizador seleccionar um

ficheiro em disco ou em disquete. A partir dos dados gravados nesse ficheiro a

aplicação actualiza as suas configurações. Estas ficam activas a partir do momento

em que confirmamos o ficheiro.

Para guardar configurações em ficheiro basta pressionar o botão “Guardar”.

Nesse momento as configurações são guardadas num ficheiro próprio, em formato

de texto.

Se pretender efectuar uma cópia de segurança, ou simplesmente guardar num

ficheiro diferente basta pressionar o botão “Guardar Como”. Uma janela pergunta

qual o nome do ficheiro e caminho para o guardar.

Exportação e importação de programas

Os programas de classificação e selecção de rolhas podem ser exportados para

outras máquinas ou simplesmente para cópias de segurança. As opções de importar

e exportar programa encontram-se no separador “Parâmetros de funcionamento”.

Para abrir um programa já existente, por exemplo de outra máquina, basta

pressionar o botão de abrir. Uma janela permite ao utilizador seleccionar um

ficheiro em disco ou em suporte externo.

Figura 5-12 - Teclado



Para guardar programas em ficheiro basta pressionar o botão “Guardar”.

Nesse momento os actuais parâmetros serão gravados no ficheiro cujo nome

aparece na barra de título.

Se pretender efectuar uma cópia de segurança, ou simplesmente guardar num

ficheiro diferente basta pressionar o botão “Guardar Como”. Uma janela pergunta

qual o nome do ficheiro e onde o vai guardar.

Campos dos parâmetros de funcionamento

Figura 5-13 – Parâmetros do corpo

No separador “Parâmetros de Funcionamento” encontram-se todos os valores

que irão influenciar a classificação das rolhas. A este conjunto de parâmetros

chama-se programa.

No separador “Corpo” dentro do separador “Parâmetros de Funcionamento”

pode definir-se:

a área total de defeitos,

área do maior defeito,

número de defeitos,

área total de buracos,



nº de buracos,

área do maior buraco,

nº de buracos,

largura da maior fenda horizontal,

largura da maior fenda vertical,

largura do maior buraco vertical.

Os mesmos indicadores podem ser atribuídas aos topos. Com esses valores a

comparação resultante irá retornar uma classe, que por cruzamento com a

informação dos corpos irá classificar a rolha.

Figura 5-14 – Combinações Corpo-Topos

No separador “Combinações CT” cruza-se essas informações de acordo com

as opções do utilizador. Para a primeira classe a aplicação pode escolher pelo pior

ou melhor do corpo ou topos, atribuindo pesos diferentes aos diversos parâmetros

que influenciam na escolha final da classe da rolha.



Figura 5-15 – Atribuição de saídas

No separador “Saídas” a classe é atribuída à saída através de diversos botões

de selecção.

Projecto iVLAB 105

Conclusões 23-07-2004

6 Conclusões

O trabalho desenvolvido permitiu verificar a viabilidade das tecnologias

utilizadas em aplicações industriais. Pelo facto de se ter utilizado tecnologias

normalizadas o sistema apresenta grande robustez permitindo a sua evolução e

aumento de potencialidades.

A arquitectura seleccionada mostrou ser adequada ao funcionamento do

sistema cuja elevada cadência de funcionamento impôs restrições tecnológicas

profundas como sendo a escolha do sistema operativo Linux, barramento de dados

Firewire e câmaras CMOS.

O sincronismo entre os vários componentes do sistema de suporte à visão foi

testado e comprovou-se ser funcional em laboratório. No entanto, a componente

relativa à sincronização das câmaras não foi testada dado o estado de adiantamento

do sistema de visão.

A aplicação iVLAB, desenvolvida em linguagem Delphi permite a supervisão

de todo o sistema, dando ao utilizador a possibilidade de aceder a funcionalidades

de controlo de movimentação e funcionamento, à parametrização e valores de

processamento (a ser utilizados pelo sistema de visão) e à consulta de resultados e

estatísticas dos dados de produção.

Projecto iVLAB 106

Bibliografia 23-07-2004

7 Bibliografia

1. Perry West, High Speed, Real Time Machine Vision: CyberOptics

Semiconductor - Web Site [http://www.imagenation.com/]. Acedida em

17/03/2004.

2. Perry West, A Road Map for Building a Machine Vision System: CyberOptics

Semiconductor – Web Site [http://www.imagenation.com/]. Acedida em

17/03/2004.

3. Radeva, Tetia et al, CorkInspect – Public Final Report, versão 1.0, 2003.

Disponível em http://www.cvc.uab.es/~jordi/corkinspect final report.pdf.

Acedido em 17/03/2004.

4. Relés térmicos: Alibaba:

http://thermal_relay.manufacturers.alibaba.com/

5. Pressostatos: Suco:

http://www.pws.com.br/Paginas/pressostatos.htm

6. Sensores ópticos de movimento: Allied motion:

http://www.opticalencoder.com/

7. Sensores indutivos de movimento: Danaher controls:

http://www.dynapar-encoders.com/



8. Relés de segurança: Pilz:

http://www.pilz.com

9. UDP protocol: Data comunication seminars:

http://www.ietf.org/rfc/rfc0768.txt

10. Câmaras digitais, conceitos: DPReview:

http://www.dpreview.com/learn/?/Glossary/Camera_System/Sensors_01.htm

11. Câmaras lineares:

http://www.fis.unipr.it/~fermi/PagInternet_English/Digital_Cameras/DigCam

_Lineari.html

12. Digital video camera company:

http://www.dvcco.com

13. Componentes electrónicos: Farnell:

http://www.farnell.com/

14. Iluminação electrónica: DCM sistemes:

http://www.dcmsistemes.com/prod_ilu.html

15. Imagenation:

http://www.imagenation.com/

16. Sobre rolhas: the natural cork quality council



http://www.corkqc.com

17. Câmaras Digital A600 Series

http://www.baslerweb.com/produkte/produkte_en_1455.php.

18. Dispositivos de iluminação

http://www.dcmsistemes.es

19. Infaimon

http://www.infaimon.com

20. Kylix

http://www.steema.com/products/teechart/Kylix/kylix.html

Anexos

CAPÍTULO

8

Anexo 1

D I A G R A M A D E G A N T T

IDT

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Anexo 2

S C R E E N S H O O T S D A P Á G I N A W E B

Anexo 3

P O S T E R D O P R O J E C T O

Objectivos Tecnologias utilizadas

Trabalho desenvolvido Conclusões

Intervenientes

Carlos Correia SilvaHélder Pinto OliveiraVitor Machado Vieira

[email protected]@[email protected]

http://ivsc.no-ip.com

Prof. Dr. Américo Lopes AzevedoProf. Dr. António Paulo MoreiraProf. Dr. Paulo Gomes da Costa

Especificar um sistema de aquisição de imagemDesenvolver o sistema de controlo da máquina de inspecção para uma cadência de 4 rolhas/segundoCriar uma aplicação de suporte ao funcionamento e controlo da máquina para ambiente industrial

IEEE 1934 / FirewireCâmara digital / CMOSSoftware de desenvolvimento Kylix para S.O. LinuxAutómato modularPC industrial

Sistema avançado de análise de superfícies de rolhas

Especificação global do sistemaImplementação da arquitectura definidaIntegração de subsistemas e tecnologiasProgramação do autómato OMRON CQM1HProgramação da interface gráfica para utilização industrial/laboratorial do sistemaParametrização do sistema de inspecção

iVLAB

A utilização de tecnologias normalizadas permite robustez, evolução e fácil integraçãoArquitectura e sincronismo adequados à elevada cadência de funcionamentoAplicação desenvolvida (iVLAB) premite: Supervisão do sistema Controlo de movimento e funcionamento Parametrização de valores do sistema de aquisição Consulta de resultados e estatísticas de produção

Anexo 4

U M L

Diagrama de actividades

Representa actividades e fluxo de controlo entre actividades

Representa uma actividade do sistema

Representa uma decisão do sistema

Inicio de actividade

Fim de actividade

Representa uma transição

Representa paralelismo

Representa sincronismo

Diagramas de casos de uso

É uma descrição de um conjunto de sequências de acções que

Um sistema realiza e que produzem um resultado observável para um actor

Actor – é um elemento que interage com o sistema

Actor

Caso de uso – define o comportamento do sistema

Extende – são casos de uso realizados por outros casos de

uso

Inclui – Comportamento comum

Anexo 5

C R I T É R I O S D E E S C O L H A D A S C Â M A R A S

Critérios de escolha das câmaras

Tecnologia dos sensores de aquisição: CCD (Charge Coupled Device)

ou CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductors);

Os sensores de imagem CCD são frequentemente usados em

câmaras onde a qualidade de imagem é muito importante (o que

implica baixo ruído). Representam uma tecnologia mais madura,

possuindo melhor resolução em imagem digital. Comparativamente

aos sensores de imagem CCD, os sensores CMOS são de fabrico

menos dispendioso, e, dado que operam com níveis de tensão

menos elevados, consomem menos energia. De facto os sensores

CMOS apresentam níveis mais elevados de ruído, vindo a

verificar-se a obtenção, regra geral, de imagens com menos

definição. Consequentemente, os sensores CMOS são usados

frequentemente em câmaras para uso geral (aplicações domésticas,

vigilância, etc.).

Tipo de aquisição: Linear ou matricial – constituem os dois tipos de

câmaras possíveis de utilização. A matricial capta imagem em formato

bidimensional e a linear capta a imagem linha a linha.

Modo de operação: Mono ou policromático, consoante funcionam em

tons de cinzento (normalmente apelidadas de câmaras preto-e-branco)

e a cores;

Comunicação (saída de vídeo): Camera Link, analógica, digital (paralela

ou via IEEE-1394).

Camera Link: Standard de conexão entre a câmara e o frame

grabber que utiliza uma extensão do protocolo de transmissão

Channel Link TM no sentido de proporcionar uma utilização e

desempenho mais elevados em aplicações industriais. Este

protocolo é suportado pelo LVDS - Low Voltage Differential

Signaling – que é um interface standard de utilização genérica

caracterizado por elevadas taxas de transmissão e consumos

bastante reduzidos. O protocolo suporta uma velocidade

máxima de transmissão de 1.8Gbps;

Analógica: Conexão feita através de vídeo composto, utilizado

para velocidades de transmissão menos elevadas. Necessita

também de um frame grabber.

Digital – Paralela: Conexão da câmara em formato RS-422 ou

LVDS (EIA-644), compatível com a generalidade de frame

grabbers.

Digital – IEEE-1394: Barramento digital com capacidade até

400 Mbps (100, 200 e 400Mbps) que proporciona uma interface

de elevado desempenho para câmaras digitais.

o Permite a passagem de sinais de controlo no mesmo

barramento, podendo ainda conectar vários

dispositivos;

o Comunicação ponto-a-ponto;

o Plug and Play;

o Grande diversidade de dispositivos adaptadores no

mercado;

o Dimensões reduzidas;

Anexo 6

C A R A C T E R I S T I C A S D O S I S T E M A D E I L U M I N A Ç Ã O

Tipos de iluminação

Podem considerar-se vários tipos de iluminação:

• Por fibra óptica – proporciona uma iluminação mais potente, com formatos bastantes distintos de forma a cobrir uma grande quantidade de aplicações;

• Por led - para aplicações em que não seja requerida uma grande intensidade de iluminação. Estes dispositivos são especialmente interessantes devido ao seu reduzido custo e tempo de vida elevado – cerca de 100 000 horas;

• Por dispositivos fluorescentes – utilizados em múltiplas aplicações, ainda que não haja uma grande variedade de formatos e tenham requisitos de alimentação específicos – tipicamente alimentação de elevada frequência;

• Por dispositivos laser – Especialmente utilizados em aplicações onde se pretenda obter uma imagem tridimensional do objecto.

• Estereoscópios – para aquisição de objectos com velocidades elevadas, permitindo tempos de exposição muito curtos;

• Sistemas de iluminação infravermelha – sistema utilizado na captura de imagens a grande distância.

Técnicas de iluminação

Iluminação frontal – técnica usada geralmente, é especialmente adequada para superfícies pouco reflectoras (papel, cortiça, etc.). Requer sistemas de iluminação pontuais, de área ou lineares;

Iluminação frontal Iluminação lateral

Iluminação lateral – técnica usada na detecção de defeitos superficiais ou quando a superfície é muito reflectora;

Iluminação por contraste – o objecto é colocado entre a câmara e o sistema de iluminação. Permite realçar a silhueta do objecto e realizar medições muito precisas, embora não se possam detectar defeitos superficiais.

Iluminação difusa: utilizada para iluminar superfícies com reentrâncias ou nas quais fenómenos de sombra possam interferir na aquisição de imagem.

Sistema de apoio

Em algumas aplicações é necessária a aquisição de imagem quando esta se

encontra em movimento, podendo resultar na degradação da imagem captada. Para

evitar esta situação (denominada “motion blur”) pode recorrer-se a:

1. Dispositivos estroboscópicos: emissão de luz num período muito curto e com grande intensidade para que se adquira uma imagem estática.

2. Shutter electrónico: capaz de reter a aquisição de imagem, limitando o efeito mencionado.

Formas de iluminação

Os tipos básicos de formas de iluminação são apresentados nas figuras

seguintes:

a – Iluminação linear b – Iluminação circular

c – Iluminação pontual d – Iluminação difusa

Figura Error! No text of specified style in document.-1 – Tipos de iluminação

A iluminação adequada para os dois tipos de aquisição de imagem, deve

consistir numa barra ou num anel de LED brancos, quer se trate da câmara de

inspecção do corpo da rolha ou dos seus topos. Este tipo de iluminação evita o

recurso a dispositivos mais complexos e mais dispendiosos, ao mesmo tempo que

proporciona boas condições de visibilidade e de captura de imagem.

Anexo 7

C O N F I G U R A Ç Ã O D O A U T Ó M A T O C Q M 1 H

Configuração do Autómato CQM1H

As especificações do autómato CQM1H devem ser parametrizadas na

aplicação CX-Programmer, como mostrado na

Figura Error! No text of specified style in document.-2.

Este ponto refere-se à criação de um novo projecto.

Figura Error! No text of specified style in document.-2 – Configuração do autómato CQM1H

Especificações do dispositivo

Tipo de dispositivo – CQM1H; CPU – CPU51; Carta de entrada· – 0CH; Cartas de saída· – OD212.

As duas primeiras informações devem ser introduzidas nos campos

assinalados na Figura seguinte.

Especificações das comunicações

Porta de comunicação – COM3; BaudRate – 19200 (por defeito para a aplicação iVLab); Tamanho dos dados – 8; Paridade – par; Stop bits – 1.

As informações acima devem ser introduzidas nos campos assinalados na

Figura seguinte.

Parâmetros de funcionamento

Após configuração do autómato, devem ser introduzidos os seus parâmetros

de funcionamento, em “Settings”., como se mostra na Figura seguinte.

Modo de arranque

• Modo de arranque – Monitor;

Porta série

BaudRate – 19200; Formato das tramas – [1,8,1,E]; Modo de comunicação – Host Link;

Uma das configurações essenciais deste sistema tem que ver com a

necessidade de o autómato arrancar forçosamente em estado “Monitor”. Isto

deve-se ao facto de que o autómato apenas comunica com outras aplicações se

estiver neste modo de funcionamento, o que é requerido para funcionamento com

a aplicação iVLab.

O protocolo de comunicação usado tem como formato original das tramas 7

bits de dados. Esta característica teve que ser alterada para 8 bits, dado que em

Linux, onde foi implementada a aplicação, não suporta que a troca de informação

tenha apenas 7 bits de dados.

Parâmetros de Comunicação Host Link e RS-232C

• Comunicação Standard

Start Bit: 1 bit

Tamanho dos dados: 7 bits

Stop Bit: 2 bits

Paridade: par

Baud Rate: 9600 bps

• Outras opções

Tabela 7-1 – Baud Rate

Áreas de Memória

O estado das posições das cartas de entrada e saída usadas para ligação dos

sensores e actuadores são guardados na Área de memória IR, cujo tamanho

máximo é 16bit, o equivalente a 1 word, como indica a Figura seguinte.

Figura Error! No text of specified style in document.-3 – Áreas de memória IR

O estado das entradas são guardadas nas posições IR0XX, enquanto o estado

das saídas é guardado nas posições IR1X. Caso se pretenda usar cartas com apenas

8 entradas, são usados apenas 8 bits da word alocada, ficando os restantes bits

inutilizados, não podendo ser usados para outro fim (ver exemplo IR001). No caso

de ser pretender usar cartas com 8 saídas, são usados os primeiros 8 bits da word

designada, sendo que os restantes podem ser usados para outras finalidades (ver

exemplo IR102 ).

Solução adoptada

Anexo 8

P R O T O C O L O D E C O M U N I C A Ç Ã O

Protocolo de comunicação

O protocolo OMRON Hostlink foi escolhido para comunicação entre o PC

industrial e o autómato programável.

Tramas de leitura no autómato

As tramas Hostlink têm o seguinte formato (o bit inicial indica simplesmente

o início da transmissão de trama):

• Descrição dos campos da trama:

1. Número do nó, é usado quando se pretende ligar vários dispositivos entre

si. Como aqui só se pretende ter um emissor e um receptor, atribuiu-se

zero a estes campos.

2. Código cabeçalho, estes campos indicam o tipo de operação desejada e área

de memória à qual se deseja aceder.

Ler (R) – “read”.

Área Memória (D) – “Data Memory”

3. Word de início, indica qual a posição de memória que se deseja Ler.

4. Indica o número de Words que se pretende ler.

5. FCS “Frame Check Sequence” - estes dois bits contêm o XOR (Exclusive OR)

de todos os bits existentes para trás na trama, sendo enviado em formato

hexadecimal.

6. Estes dois bits finais indicam o fim transmissão de uma trama.

Resposta à trama de leitura

• Descrição dos campos da trama

1. Número do nó, é usado quando se pretende ligar vários dispositivos entre si

como aqui só se pretende ter um emissor e um receptor, atribuiu-se zero a

estes campos.

2. Código cabeçalho, estes campos indicam o tipo de operação desejada e área de

memória a qual se deseja aceder.

Ler (R)

Área Memória D

3. Informa se a transmissão foi executada com sucesso ou se ocorreu algum erro.

Os valores que este campo pode ter são descritos na Tabela seguinte.

4. Contém o valor lido da posição de memória desejada.

5. FCS, estes dois bits contêm o XOR (FCS) de todos os bits existentes para trás

na trama, sendo este enviado em Hexadecimal.


Tramas de Escrita no autómato

• Acesso à memória de dados

• Descrição dos campos da trama



estes campos.



Escrever (W)

Área Memória (D)

3. Contém a Word de início de escrita (de 0000 a 6143).

4. Contém o valor que se deseja escrever nas Words de memória.




• Acesso aos registos internos




estes campos.



Escrever (W) – “write”

Área Memória (I) –“Internal Register”

3. Contém a Word de início de escrita (de 0000 a 0252).

4. Contém o valor que se deseja escrever, se for apenas uma word de memória.

5. Contém o valor que se deseja escrever se forem várias words de memória.




Resposta à trama de escrita

• Acesso à Memória de Dados




estes campos.



Escrever (W) – “write”

Área Memória (D) – ”Data Memory”






• Acesso aos Registos Internos




estes campos.



Escrever (W)

Área Memória (I)






Exemplo de Instruções

Endereçamento Indirecto

Para endereçar a área de memória DM indirectamente basta colocar um

asterisco (*) antes do prefixo DM: *DM.

Quando a área de memória DM é usada como endereçamento indirecto, a

word DM designada contém o endereço da DM que contém os dados a que se

querem aceder.

O endereço a que se pretende aceder por endereçamento indirecto, tem que

ser necessariamente em BCD entre 0000 e 1999, e indica sempre uma área de

memória DM.

SET & RESET

SET – A operação set coloca o operando

que lhe está adjacente a ON, quando a condição

de execução é verdadeira. O seu estado não é

afectado mesmo que a condição de execução

deixe de ser verdadeira.

RSET – A operação rset coloca o operando

que lhe está adjacente a OFF, quando a condição de execução é verdadeira. O seu

estado não é afectado mesmo que a condição de execução deixe de ser verdadeira.

DIFFERENTIATE UP & DOWN

DIFU – Esta instrução é valida

sempre que a condição de execução passe

de OFF para ON.

DIFD – Esta instrução é valida

sempre que a condição de execução passe de ON para OFF.

Anexo 9

I N S T A L A Ç Ã O D O C X P R O G R A M

Instalação da aplicação CX-Progammer

A instalação da aplicação CX Programmer destina-se à programação de

autómatos OMRON em linguagem Ladder.

A sua instalação é semelhante à instalação de qualquer produto standar para

MS Windows. Deve ter-se, no entanto, em atenção:

Deve ter instalado a aplicação CX-Server. Em caso negativo será proposta a

opção de fazê-lo após instalação da aplicação CX Programmer

Na instalação do CX Server devem seguir-se os seguintes passos:

1. Seleccionar localização para instalação

2. Seleccionar dispositivos de rede desejados:

3. Aguardar o fim de instalação

Anexo 10

I N S T A L A Ç Ã O B O R L A N D K Y L I X

1.1 Instalação da aplicação Borland Kylix

A instalação da aplicação Borland Kylix deve ser efectuada do seguinte modo

(para mais informações consultar Instalation Manual, do próprio fabricante).

No caso de possuir a versão Kylix Open Edition , descarregável no site da

Borland (www.borland.com/products/downloads/download_kylix.html) deve

seguir os seguintes passos de instalação:

1. Descompactar a aplicação para um directório base, utilizando as

opções ( Botão direito sobre a aplicação -> Acções -> Extrair) ou

utilizando o comando: tar –xf Ficheiro comprimido /Directório de

destino.

2. Aceder ao directório anterior ( fazendo cd directório base a partir da raiz

/ ) e digitar : sh setup.sh, como se mostra na figura seguinte. De

seguida devem executar-se os passos propostos pelo wizard de

configuração, escolhendo o directório de instalação e opções de

funcionamento.

3. De seguida reinicie o ambiente x-86 fazendo ShutDown ao PC ou

através de novo login.

4. Copie o ficheiro de registo, disponível em

(www.borland.com/products/downloads/download_kylix.html) para

o directório de instalação.

5. Deverá ainda possuir um componente que lhe permita aceder ao Porta

série.

Anexo 11

C I R C U I T O D E P R O T E C Ç Ã O

Documents

Sistema avançado de análise de superfícies de rolhas