La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

SVILUPPO DI UN METODO DI CALIBRAZIONE DI UN SISTEMA STEREOSCOPICO PER LA MISURA DELLA LARGHEZZA DI PRODOTTI PIANI LAMINATI A CALDO Laureando: MASSIMO DAL.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "SVILUPPO DI UN METODO DI CALIBRAZIONE DI UN SISTEMA STEREOSCOPICO PER LA MISURA DELLA LARGHEZZA DI PRODOTTI PIANI LAMINATI A CALDO Laureando: MASSIMO DAL."— Transcript della presentazione:

1 SVILUPPO DI UN METODO DI CALIBRAZIONE DI UN SISTEMA STEREOSCOPICO PER LA MISURA DELLA LARGHEZZA DI PRODOTTI PIANI LAMINATI A CALDO Laureando: MASSIMO DAL FORNO Relatore: Chiar.mo Prof. Ing. THOMAS PARISINI Correlatore: Ing. ALESSANDRO ARDESI CDL: Ing. Elettronica

2 Oggetto della tesi: calibrazione di un sistema stereoscopico per la misura di laminati piani. Realizzazione: algoritmo software su piattaforma Matlab. Lavoro svolto presso Danieli Automation (UD)

3 LAMINATO OTTENUTO DAL PROCESSO DI LAVORAZIONE: SI VUOLE CONOSCERE LA DIMENSIONE LARGHEZZA l

4 Specifiche: Campo di misura: 400~1800 mm Tolleranza: ±2mm Vantaggi della stereoscopia: Misura indipendente dallo spessore delloggetto; Possibilità di utilizzare telecamere CCD di dimensione ridotta; Notevole distanza dei CCD dal materiale da misurare incandescente.

5 SISTEMA DI MISURA PROPOSTO OGGETTO DA MISURARE X Y SENSORE CCD DX SENSORE CCD SX OBIETTIVO DX OBIETTIVO SX LASER DX LASER SX

6 Problemi introdotti dal sistema: Non linearità delle ottiche; Rumore ; Quantizzazione dei CCD; Scopo del progetto: Calibrare il sistema affinché lavori correttamente su unampia gamma di valori di larghezza.

7 Calibrazione La procedura di calibrazione può essere scomposta nelle seguenti fasi: 1.Proiezione della luce sulloggetto di larghezza nota; 2.Acquisizione dei dati rilevati dai CCD; 3.Iterazione dei due punti precedenti con altri materiali di larghezza diversa; 4.Calibrazione del sistema, eseguita mediante la correzione SW dei valori dei parametri fisici del sistema.

8 Misura generica La misura avviene secondo le seguenti fasi: 1.Proiezione della luce sul materiale di larghezza incognita; 2.Acquisizione dei dati rilevati dai CCD; 3.Calcolo della larghezza mediante la funzione di trasferimento del sistema ottico.

9 Modello del sistema ottico αDαD αSαS βDβD βSβS SENSORE CCD DXSENSORE CCD SX ODOD IDID OSOS ISIS E S1 E D2 Spigolo 2 P2(X 2,Y 2 ) Spigolo 1 P1(X 1,Y 1 ) Oggetto da misurare Asse X Asse Y CCDcentre E D1 E S2

10 Segnali video acquisiti dai CCD EdgeD1EdgeD2EdgeS1EdgeS2

11 I dati acquisiti dal sistema sono i seguenti: EdgeD1 EdgeD2 EdgeS1 EdgeS2

12 Mentre i parametri sono: Os Is αs βs Od Id αd βd CCDcentre

13 Funzione di trasferimento del sistema Permette il calcolo delle coordinate cartesiane dei punti -P1(X1,Y1); -P2(X2,Y2); e della larghezza delloggetto:

14 Espressione generale della larghezza in funzione delle variabili di sistema: In cui - Ed1,Ed2,Es1,Es2 sono i fronti rilevati, - CCDc è il centro del CCD Funzione larghezza Fronti rilevati Parametri Larghezza delloggetto

15 Funzione costo relativa ad una singola acquisizione: Funzione costo Fronti rilevati Parametri Costo della misura

16 Funzione costo relativa ad una singola acquisizione: Procedura di calibrazione: Minimizzare la funzione costo, calcolando i valori dei parametri Od, Id, αd, βd, Os, Is, αs, βs corrispondenti.

17 Metodi di ricerca del minimo di un campo scalare: Studio di funzionemolto complesso per una funzione di otto variabili Algoritmo numerico proprietà del gradiente di un campo scalare

18 Il gradiente calcolato in un punto rappresenta la direzione di massimo incremento; Il suo opposto rappresenta la direzione di massimo decremento.

19 Funzione costo data dalla media degli errori dovuti a più rilevazioni di campioni diversi: Scopo della funzione costo medio: Ottenere un set di parametri universali. E necessario scegliere opportunamente le dimensioni dei campioni da utilizzare nella calibrazione complessiva del sistema.

20 LA PROCEDURA DI CALIBRAZIONE Si eseguono un certo numero Nril di rilevazioni da campioni di larghezza nota. Scelta di N misure (con N < Nril) con le quali calibrare il sistema. Minimizzazione della funzione costo complessiva, ottenuta dalla media dei singoli costi di queste N rilevazioni. Si otterranno così i valori degli otto parametri Od, Id, αd, βd, Is, Os, αs, βs, corretti secondo lalgoritmo di calibrazione globale.

21 Algoritmi sviluppati: Algoritmo di selezione delle misure da calibrare; Algoritmo di calibrazione per una singola acquisizione; Algoritmo di calibrazione complessivo.

22 ALGORITMO DI SELEZIONE DELLE MISURE DA CALIBRARE Discrimina quali delle Nril rilevazioni potranno essere utilizzate in calibrazione. Esse verranno scelte in base alle seguenti caratteristiche: Dovranno contribuire in modo non ridondante alla calibrazione complessiva del sistema; Dovranno consentire la stima di un set di parametri universale.

23 ALGORITMO DI CALIBRAZIONE PER UNA SINGOLA ACQUISIZIONE Calcola i parametri ottimi per una singola acquisizione minimizzando la relativa funzione costo. Il procedimento è strutturato secondo le seguenti fasi: Si parte dal punto rappresentato dai parametri misurati. Viene calcolata la direzione di massimo decremento. Al fine di minimizzare la funzione costo, è sufficiente spostarsi allinterno del dominio di essa secondo la direzione di decremento.

24 Si procede iterando le precedenti operazioni fino a quando lerrore scende al di sotto di una soglia prefissata. I parametri ottimi per una singola rilevazione sono stati ora calcolati.

25 ALGORITMO DI CALIBRAZIONE COMPLESSIVO Minimizza la funzione costo media data dalle rilevazioni selezionate in precedenza. La procedura di ricerca del minimo è simile a quella del precedente algoritmo, lunica differenza sta nel fatto che la funzione costo da ottimizzare è quella globale, e permette la stima di un set di parametri adatti alla misura in un ampio range di valori di larghezze.

26 MISURE E RISULTATI SPERIMENTALI Campioni utilizzati: 1.415mm 2.500mm 3.615mm 4.900mm mm

27 Per ciascun campione sono state effettuate 13 misure con il centro posto nelle seguenti posizioni: Centro del campione posto in X=0, Y=0; Centro traslato di ±10, ±20, ±30 mm rispetto allasse X; Centro traslato di ±10, ±20, ±30 mm rispetto allasse Y;

28 Esempio: calibrazione eseguita con il primo campione posto in posizione centrale SPOSTAMENTO LUNGO X [mm] ERRORE IN FUNZIONE DI UNO SPOSTAMENTO LUNGO X [mm] ERRORE LIMITI MAX E MIN Errori dovuti alla stima compresi nel margine di ±2mm

29 ERRORE IN FUNZIONE DI UNO SPOSTAMENTO LUNGO Y [mm] ERRORE LIMITI MAX E MIN SPOSTAMENTO LUNGO Y [mm] La stima della larghezza non è corretta traslando loggetto rispetto ad Y.

30 Calibrazione eseguita con i campioni da 415 e 615mm posti al centro del sistema di riferimento. ERRORE LIMITI MAX E MIN N° CAMPIONE ERRORE DOVUTO ALLA STIMA DEI CAMPIONI [mm]

31 Calibrazione eseguita con i campioni da 415 e 900mm ERRORE DOVUTO ALLA STIMA DEI CAMPIONI [mm] ERRORE LIMITI MAX E MIN N° CAMPIONE

32 Restrizione del campo di misura da 415 a 615mm. Misure traslate lungo Y eliminate. Risultati degli algoritmi descritti. ERRORE DOVUTO ALLA STIMA DEI CAMPIONI [mm] N° RILEVAZIONE ERRORE LIMITI MAX E MIN

33 Conclusioni Gli algoritmi descritti funzionano correttamente in un campo di misura di 200mm, sono ammesse traslazioni lungo X; mentre la misura non è corretta se il campione viene traslato lungo Y. Le possibili cause di questi malfunzionamenti sono: Le non linerità del sistema ottico; La quantizzazione del CCD;

34 Sviluppi futuri Analisi dettagliata della funzione ottica degli obiettivi fotografici; Identificazione del modello; Utilizzo di parametri variabili in funzione della classe dimensionale delloggetto.


Scaricare ppt "SVILUPPO DI UN METODO DI CALIBRAZIONE DI UN SISTEMA STEREOSCOPICO PER LA MISURA DELLA LARGHEZZA DI PRODOTTI PIANI LAMINATI A CALDO Laureando: MASSIMO DAL."

Presentazioni simili


Annunci Google