Pick & Place - Versionsgeschichte

Daniel Block: Kategroie hinzugefügt

2015-01-23T13:02:29Z

Kategroie hinzugefügt

← Nächstältere Version		Version vom 23. Januar 2015, 13:02 Uhr
Zeile 1:		Zeile 1:
			[[Kategorie:Bildverarbeitung]]
	'''Autor:''' [[Benutzer:Daniel_Block\| Daniel Block]] <br/>		'''Autor:''' [[Benutzer:Daniel_Block\| Daniel Block]] <br/>
	'''Betreuer:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Schneider]]		'''Betreuer:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Schneider]]

Ulrich Schneider: /* Reflexion - Lessons Learned */

2014-07-02T08:54:30Z

Reflexion - Lessons Learned

← Nächstältere Version		Version vom 2. Juli 2014, 08:54 Uhr
Zeile 141:		Zeile 141:
	Die Parameter wurden in einigen Versuchen an den Aufbau angepasst. Dabei spielen zum Beispiel verwendete Übersetzungen und die erforderliche Kraft eine entscheidende Rolle. Der Drehantrieb wurde mit einer zweistufigen Übersetzung mit dem Verhältnis 1:2.8 realisiert.<br>		Die Parameter wurden in einigen Versuchen an den Aufbau angepasst. Dabei spielen zum Beispiel verwendete Übersetzungen und die erforderliche Kraft eine entscheidende Rolle. Der Drehantrieb wurde mit einer zweistufigen Übersetzung mit dem Verhältnis 1:2.8 realisiert.<br>
	Die Koordinatentransformation konnte vereinfacht werden, da die Länge des Roboterarmes fest ist. Sie erstreckt sich somit nur auf die Rotation um einen entsprechenden Winkel. Dieser ergibt sich aus der Summe der Bildkoordinate multipliziert mit der Entsprechung eines Pixels in Weltkoordinaten und der Verschiebung von Kamera zu Greifer. Für diesen Roboter wurde für die Pixel festgestellt, dass eine Pixelbreite 0.05 Grad in Weltkoordinaten entsprechen. Die Verschiebung wurde mit 20 Grad ermittelt. Bei der Motoransteuerung darf die Übersetzung nicht vergessen werden.		Die Koordinatentransformation konnte vereinfacht werden, da die Länge des Roboterarmes fest ist. Sie erstreckt sich somit nur auf die Rotation um einen entsprechenden Winkel. Dieser ergibt sich aus der Summe der Bildkoordinate multipliziert mit der Entsprechung eines Pixels in Weltkoordinaten und der Verschiebung von Kamera zu Greifer. Für diesen Roboter wurde für die Pixel festgestellt, dass eine Pixelbreite 0.05 Grad in Weltkoordinaten entsprechen. Die Verschiebung wurde mit 20 Grad ermittelt. Bei der Motoransteuerung darf die Übersetzung nicht vergessen werden.
			== Video ==
			Das Video des Funktionsnachweises findet sich auf [http://www.youtube.com/watch?v=cKmSFWycxjQ&list=PLoyKJifb3ROe_sKfT3y3paswSyiQ8xqm1&feature=share&index=3 YouTube].


	== Reflexion - Lessons Learned ==		== Reflexion - Lessons Learned ==
	Es konnten einige Verfahren und Algorithmen der Bildverarbeitung angewendet werden. Jedoch zeigte sich die fehlende Präzision des Lego-Systems. Die Aufgabe konnte aber zufriedenstellend gelöst werden.		Es konnten einige Verfahren und Algorithmen der Bildverarbeitung angewendet werden. Jedoch zeigte sich die fehlende Präzision des Lego-Systems. Die Aufgabe konnte aber zufriedenstellend gelöst werden.

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==
	<references />		<references />

Daniel Block: Software

2014-06-21T05:15:00Z

Software

Änderungen zeigen

Daniel Block: Hardware

2014-06-20T20:56:51Z

Hardware

← Nächstältere Version		Version vom 20. Juni 2014, 20:56 Uhr
Zeile 8:		Zeile 8:

	== Ziel ==		== Ziel ==
	~~Programmiern~~ Sie einen Roboterarm so, dass er sich ein ~~Zuckerstücke~~ von einem Haufen nimmt und dieses in eine HSHL-Tasse fallen lässt.		Programmieren Sie einen Roboterarm so, dass er sich ein Zuckerstück von einem Haufen nimmt und dieses in eine HSHL-Tasse fallen lässt.

	== Aufgabe ==		== Aufgabe ==
	# Erkennen Sie mit einer Webcam einen Zuckerwürfel.		# Erkennen Sie mit einer Webcam einen Zuckerwürfel.
	# Konstruieren Sie den ~~Standadrd~~ Lego Roboterarm so, dass er den Zuckerwürfel greifen kann.		# Konstruieren Sie den Standard Lego Roboterarm so, dass er den Zuckerwürfel greifen kann.
	# Analysieren Sie die Videoszene und steuern Sie den Roboterarm, so dass er den Zucker Greift und diesen kollisionsfrei in die Tasse fallen lässt.		# Analysieren Sie die Videoszene und steuern Sie den Roboterarm, so dass er den Zucker Greift und diesen kollisionsfrei in die Tasse fallen lässt.

	== Vorbereitungen ==		== Vorbereitungen ==
	Vor der Bearbeitung der Aufgabe sind einige Vorbereitungen zu treffen. Zum einen wird ein Grundverständnis für die Bildverarbeitung und die Koordinatentransformation vorausgesetzt. Dieses wurde im Rahmen der Veranstaltung ''Digitale Signal- und Bildverarbeitung'' während des Sommersemesters 2014 im Studiengang Mechatronik der HSHL erlangt. Eine weitere Recherche in Literatur und im Internet erwies sich jedoch als sehr zielführend. Besonders zur Umsetzung in Matlab konnten hier einige hilfreiche Hinweise gefunden werden.		Vor der Bearbeitung der Aufgabe sind einige Vorbereitungen zu treffen. Zum einen wird ein Grundverständnis für die Bildverarbeitung und die Koordinatentransformation vorausgesetzt. Dieses wurde im Rahmen der Veranstaltung ''Digitale Signal- und Bildverarbeitung'' während des Sommersemesters 2014 im Studiengang Mechatronik der HSHL erlangt. Eine weitere Recherche in Literatur und im Internet erwies sich jedoch als sehr zielführend. Besonders zur Umsetzung in Matlab konnten hier einige hilfreiche Hinweise gefunden werden. Zum anderen sind einige Hardware- und Softwarekomponenten erforderlich. Diese werden im Folgenden kurz dargestellt.
	=== Erforderliches Equipment ===		=== Erforderliches Equipment ===
	* Lego NXT Roboter		* Lego NXT Roboter
	** Lego Mindstorms Basisset 9797		** Lego Mindstorms Basisset 9797
	** Lego Mindstorms Ergänzungsset 9648/9695		** Lego Mindstorms Ergänzungsset 9648/9695
	* Webcam (z. ~~Bsp~~. Logitech C310)		* Webcam (z. B. Logitech C310)
	* HSHL-Tasse		* HSHL-Tasse
	* Zuckerstücke		* Zuckerstücke
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	* [http://bricxcc.sourceforge.net/utilities.html NeXTTool]		* [http://bricxcc.sourceforge.net/utilities.html NeXTTool]
	* [http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/ Camera Calibration Toolbox für Matlab]		* [http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/ Camera Calibration Toolbox für Matlab]
	Die Hyperlinks führen jeweils zur Download-Seite. Matlab ist über das ~~ZFW~~ (Zentrum für ~~Wissensmanagment~~) der HSHL zu bekommen.		Die Hyperlinks führen jeweils zur Download-Seite. Matlab ist über das ZfW (Zentrum für Wissensmanagement) der HSHL zu bekommen.

	=== Installation der Treiber ===		=== Installation der Treiber ===
Zeile 46:		Zeile 46:
	#'''Firmware des NXT'''		#'''Firmware des NXT'''
	##Version der Firmware auf dem NXT überprüfen. Die Version lässt sich im Menü des NXT einsehen.		##Version der Firmware auf dem NXT überprüfen. Die Version lässt sich im Menü des NXT einsehen.
	##Wenn die Version älter ist als 1.28 ~~bwz~~. 1.29, die Firmware herunterladen.		##Wenn die Version älter ist als 1.28 bzw. 1.29, die Firmware herunterladen.
	##Die Firmware auf den NXT laden, z.~~Bsp~~. mit der Funktion ''FlashNXTWithFirmware1.29.bat'' in ''/tools/MotorControl'' im Verzeichnis der Toolbox.		##Die Firmware auf den NXT laden, z. B. mit der Funktion ''FlashNXTWithFirmware1.29.bat'' in ''/tools/MotorControl'' im Verzeichnis der Toolbox.
	#'''Laden von ''MotorControl'' auf NXT		#'''Laden von ''MotorControl'' auf NXT
	##''NeXTool'' herunterladen und im Verzeichnis ''/tools/MotorControl'' der Toolbox speichern.		##''NeXTool'' herunterladen und im Verzeichnis ''/tools/MotorControl'' der Toolbox speichern.
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	#'''Treiber''' Wird beispielhaft für Windows 32 bit mit USB-Verbindung erklärt. Das Vorgehen für andere Betriebssysteme oder die Bluetooth-Verbindung kann auf der Internetseite der RWTH Aachen<ref>[http://www.mindstorms.rwth-aachen.de/trac/wiki/Download4.08 Internetseite der RWTH Aachen]</ref> nachgesehen werden unter ''Check other software requirements''.		#'''Treiber''' Wird beispielhaft für Windows 32 bit mit USB-Verbindung erklärt. Das Vorgehen für andere Betriebssysteme oder die Bluetooth-Verbindung kann auf der Internetseite der RWTH Aachen<ref>[http://www.mindstorms.rwth-aachen.de/trac/wiki/Download4.08 Internetseite der RWTH Aachen]</ref> nachgesehen werden unter ''Check other software requirements''.
	##NXT ''Fantom''-Treiber herunterladen und installieren.		##NXT ''Fantom''-Treiber herunterladen und installieren.
			##Treiber auf den NXT laden mit ''TransferMotorControlBinaryToNXT''
	#'''Funktionstext'''		#'''Funktionstext'''
	##USB-Verbindung zwischen NXT und Rechner bzw. Notebook herstellen.		##USB-Verbindung zwischen NXT und Rechner bzw. Notebook herstellen.
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	== Hardware ==		== Hardware ==
	Der Aufbau des Roboters erfolgt mit		Der Aufbau des Roboters erfolgt mit den Komponenten der ''Lego Mindstorms'' Kästen. Die Teile entsprechen dem ''Lego Technik'' Sortiment. Die wesentlichen Komponenten sind der intelligente Stein Brick, drei Motoren und die Webcam. Desweiteren werden diverse Konstruktions-, Verbindungs- und Getriebe-Teile benötigt. Da mit dem NXT nur drei Motoren betrieben werden können, wurde die Bewegung des Roboters auf folgende drei Dimensionen festgelegt:
			*Drehen des Roboterarms auf dem Unterbau
			*Heben und Senken des Greifers
			*Öffnen und Schließen des Greifers
			Der drehbare Arm wird von einem Drehkranz getragen, der von einem Motor angetrieben wird. Der Motor für das Heben und Senken ist zugleich tragendes Element des Armes auf dem Drehkranz. Der Greifer ist so konstruiert, dass ein Schenkel fest montiert ist und der zweite von einem weiteren Motor angetrieben wird. Für das Öffnen des Greifers und für das Drehen des Armes werden mehrstufige Übersetzungs-Getriebe eingesetzt. Dies ermöglicht langsame Bewegungen bei zugleich hohem Drehmoment. Der intelligente Stein ist am Rahmen montiert und bildet somit einen Teil des Gegengewichtes für den Roboterarm. Der Aufbau im Einzelnen ist in den Fotos zu sehen, die im Projekt-Ordner im SVN gespeichert sind. Desweiteren ist dort ein Lego-Designer-Modell des Roboters hinterlegt, dass dem Aufbau sehr nahe kommt. Die Abweichungen ergeben sich durch Verwendung etwas anderer Teile oder die Montage von Zahnrädern in den genannten Getrieben, die im Modell nicht möglich ist. Desweiteren ist ein Verbindungsstein im Modell nicht integriert, weil die Lage vom Lego-Standard abweicht. Diese Teile können aber in den Fotos des Roboters gut wiedererkannt werden. Der Vollständigkeit halber sind diese Teile im Lego-Designer-Modell als lose Teile beigefügt.

	== ~~Bilderkennung~~ ==		== Software ==
			Im Folgenden wird die Implementierung in Matlab zur Erkennung der Zuckerstücke und der Tasse sowie die Ansteuerung der Motoren dargestellt.

	== Hardware-Ansteuerung ==		=== Bilderkennung ===

			=== Hardware-Ansteuerung ===

	== Reflexion - Lessons Learned ==		== Reflexion - Lessons Learned ==

Daniel Block: Aufbau Hardware

2014-06-19T19:16:07Z

Aufbau Hardware

← Nächstältere Version		Version vom 19. Juni 2014, 19:16 Uhr
Zeile 70:		Zeile 70:

	== Hardware ==		== Hardware ==
			Der Aufbau des Roboters erfolgt mit
	~~===~~ Aufbau ~~===~~

	== Bilderkennung ==		== Bilderkennung ==

Daniel Block: /* Erforderliche Software */ Link Layout

2014-06-19T19:12:29Z

Erforderliche Software: Link Layout

← Nächstältere Version		Version vom 19. Juni 2014, 19:12 Uhr
Zeile 27:		Zeile 27:
	* Notebook oder Rechner mit Matlab		* Notebook oder Rechner mit Matlab
	=== Erforderliche Software ===		=== Erforderliche Software ===
	* Matlab (es wird die Version 2014a empfohlen aufgrund der [http://www.mathworks.de/products/image/whatsnew.html ''Image Processing Toolbox'')]		* Matlab (es wird die Version 2014a empfohlen aufgrund der [http://www.mathworks.de/products/image/whatsnew.html ''Image Processing Toolbox''])
	* [http://www.mindstorms.rwth-aachen.de/trac/wiki/Download RWTH - Mindstorms NXT Toolbox für MATLAB ]		* [http://www.mindstorms.rwth-aachen.de/trac/wiki/Download RWTH - Mindstorms NXT Toolbox für MATLAB ]
	* [http://www.lego.com/en-us/mindstorms/downloads/nxt/nxt-fantom-driver/ LEGO Mindstorms NXT Treiber ''Fantom'']		* [http://www.lego.com/en-us/mindstorms/downloads/nxt/nxt-fantom-driver/ LEGO Mindstorms NXT Treiber ''Fantom'']

Daniel Block: Vorbereitungen, Einzelnachweise

2014-06-19T19:10:02Z

Vorbereitungen, Einzelnachweise

@@ Zeile 18: / Zeile 18: @@
 Vor der Bearbeitung der Aufgabe sind einige Vorbereitungen zu treffen. Zum einen wird ein Grundverständnis für die Bildverarbeitung und die Koordinatentransformation vorausgesetzt. Dieses wurde im Rahmen der Veranstaltung ''Digitale Signal- und Bildverarbeitung'' während des Sommersemesters 2014 im Studiengang Mechatronik der HSHL erlangt. Eine weitere Recherche in Literatur und im Internet erwies sich jedoch als sehr zielführend. Besonders zur Umsetzung in Matlab konnten hier einige hilfreiche Hinweise gefunden werden.
 === Erforderliches Equipment ===
+* Lego NXT Roboter
 == Hardware ==
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 == Reflexion - Lessons Learned ==
 == Siehe auch ==
 * [[Objekterkennung mit Kamera]]
 * [[Camera Calibration Toolbox]]
 * Tönnies, Klaus D.: ''Grundlagen der Bildverabeitung''. Pearson Studium, München, 2005. ISBN 3-8273-7155-4
 <!-- <ref>Reif, Konrad (Hrsg.): ''Batterien, Bordnetze und Vernetzung''. Vieweg+Teubner, Wiesbaden, 2010. S. 120ff. ISBN 978-3-8348-1310-7</ref> -->
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 * [http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/ Beschreibung, Tutorial und Downlod der Camera Calibration Toolbox für Matlab von Jean-Yves Bouguet]
 * [http://www.mindstorms.rwth-aachen.de/documents/downloads/doc/version-4.03/motor_control.html Beschreibung der Klasse ''NXTmotor'' der RWTH Aachen]
 <!--Das ist ein Kommentar-->
 ----
 → zurück zum Hauptartikel: [[DSB_SoSe2014| Digitale Signal- und Bildverarbeitung SoSe2014]]

Daniel Block: Vorbereitungen, Links

2014-06-19T17:23:46Z

Vorbereitungen, Links

← Nächstältere Version		Version vom 19. Juni 2014, 17:23 Uhr
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	== Vorbereitungen ==		== Vorbereitungen ==
			Vor der Bearbeitung der Aufgabe sind einige Vorbereitungen zu treffen. Zum einen wird ein Grundverständnis für die Bildverarbeitung und die Koordinatentransformation vorausgesetzt. Dieses wurde im Rahmen der Veranstaltung ''Digitale Signal- und Bildverarbeitung'' während des Sommersemesters 2014 im Studiengang Mechatronik der HSHL erlangt. Eine weitere Recherche in Literatur und im Internet erwies sich jedoch als sehr zielführend. Besonders zur Umsetzung in Matlab konnten hier einige hilfreiche Hinweise gefunden werden.
			=== Erforderliches Equipment ===
			*
	== Hardware ==		== Hardware ==

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	== Siehe auch ==		== Siehe auch ==
			* [[Objekterkennung mit Kamera]]
			* [[Camera Calibration Toolbox]]
			* Tönnies, Klaus D.: ''Grundlagen der Bildverabeitung''. Pearson Studium, München, 2005. ISBN 3-8273-7155-4
			<!-- <ref>Reif, Konrad (Hrsg.): ''Batterien, Bordnetze und Vernetzung''. Vieweg+Teubner, Wiesbaden, 2010. S. 120ff. ISBN 978-3-8348-1310-7</ref> -->
	== Weblinks ==		== Weblinks ==
			* [http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/ Beschreibung, Tutorial und Downlod der Camera Calibration Toolbox für Matlab von Jean-Yves Bouguet]
			* [http://www.mindstorms.rwth-aachen.de/documents/downloads/doc/version-4.03/motor_control.html Beschreibung der Klasse ''NXTmotor'' der RWTH Aachen]
	<!--Das ist ein Kommentar-->		<!--Das ist ein Kommentar-->

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Daniel Block: Gliederung

2014-06-19T10:23:04Z

Gliederung

← Nächstältere Version		Version vom 19. Juni 2014, 10:23 Uhr
Zeile 15:		Zeile 15:
	# Analysieren Sie die Videoszene und steuern Sie den Roboterarm, so dass er den Zucker Greift und diesen kollisionsfrei in die Tasse fallen lässt.		# Analysieren Sie die Videoszene und steuern Sie den Roboterarm, so dass er den Zucker Greift und diesen kollisionsfrei in die Tasse fallen lässt.

	<!--		== Vorbereitungen ==

			== Hardware ==

			=== Aufbau ===

			== Bilderkennung ==

			== Hardware-Ansteuerung ==

			== Reflexion - Lessons Learned ==

	== Siehe auch ==		== Siehe auch ==

	== Weblinks ==		== Weblinks ==
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Ulrich Schneider am 14. März 2014 um 17:10 Uhr

2014-03-14T17:10:37Z

← Nächstältere Version		Version vom 14. März 2014, 17:10 Uhr
Zeile 2:		Zeile 2:
	'''Betreuer:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Schneider]]		'''Betreuer:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Schneider]]

	[[Datei:Lego Roboterarm.jpg\|200px\|thumb\|right\|~~Alternativer Text~~]]		[[Datei:Lego Roboterarm.jpg\|200px\|thumb\|right\|www.lego.de]]

	== Motivation ==		== Motivation ==