Tai vienas sudėtingiausių mūsų projektų: autonominė vikšrinė platforma važiuoja palei traukinį, o ant jos sumontuotas robotas nukreipia 3D skenerį ir kameras į ratus, ašidėžes, spyruokles ir šonines atramas. Kiekvienas radinys susiejamas su 3D skenu ir nuotrauka, o galutinį sprendimą priima inspektorius. Tai pilotinis projektas geležinkelio krovinių vežimui.
Projekte sujungėme kelias sritis, kurios dažnai sprendžiamos atskirai: centimetrinio tikslumo palydovinę navigaciją, mobiliosios platformos valdymą, pramoninį robotą, 3D mašininį matymą ir dirbtinį intelektą.
1. Navigacija: savo RTK bazinė stotis
Įprastas GPS imtuvas klysta keliais metrais – vagonų apžiūrai to nepakanka. Todėl įrengėme savo RTK bazinę stotį (Septentrio mosaic-X5 pagrindu) 160–200 m atstumu nuo platformos. Ji siunčia pataisas platformos imtuvui, o jei pataisos dingsta ilgiau nei minutę, sistema automatiškai persijungia į atsarginį VRS tinklą. Abiejų šaltinių poslinkį išmatavome ir suderinome – jie sutampa 4 mm tikslumu.
- Imtuvas ant platformos – Septentrio mosaic-H su dviem antenomis 1,28 m atstumu: jis duoda ne tik padėtį, bet ir kryptį.
- Stovint 60 s: 600 iš 600 matavimų RTK Fixed režimu, horizontali paklaida apie 9 mm (1σ), 2 cm (95 %). Krypties paklaida apie 0,23° (1σ).
- Tarp aukštų vagonų palydovų signalas prastėja. Tinkamai parinkus aukščio kaukę (12°), RTK Fixed dalis prie vagonų padidėjo nuo maždaug 50 % iki 93–98 %.
- Kai antenų kryptis trumpam dingsta, kryptį išlaiko inercinis jutiklis.
Daugiau apie tai – straipsnyje RTK GNSS: centimetrinis tikslumas mobiliems robotams.
2. Platforma važiuoja pati
Maršrutas įrašomas kaip sklandi kreivė. Kompiuteris 10 kartų per sekundę apskaičiuoja, kaip pataisyti kryptį (Stanley valdiklis), ir per Modbus TCP siunčia komandas Delta PLC, o šis valdo vikšrų variklius. Važiuojant maršrutu nuokrypio mediana – 5,2 cm, 95 % laiko – iki 12,1 cm.
Sustojimui prie ašidėžės ruošiamas AI modelis (SAM 3), kuris kameros vaizde randa ašidėžes. Įrašytame važiavime jis rado 8 ašidėžes iš 8, be klaidingų radinių.
3. Robotas ir 3D skeneris
Ant platformos stovi Yaskawa Motoman MH5F robotas su Photoneo PhoXi ir MotionCam-3D skeneriais bei Basler kamera su HDR. Robotą valdome iš kompiuterio per HSES: kompiuteris siunčia taškus, kol robotas jau juda, todėl judesys sklandus, be sustojimų.
Svarbiausia – roboto trajektorija keičiama automatiškai pagal 3D skeną. Platforma niekada nesustoja lygiai toje pačioje vietoje, todėl skeneris pirmiausia randa ašidėžės varžtų apskritimą (pritaikymo paklaida 0,43 mm), o nuo jo apskaičiuojamos roboto pozos spyruoklei. Plačiau – roboto trajektorijos korekcija pagal 3D skeną.
Kad kamera ir robotas „kalbėtų“ ta pačia koordinačių sistema, atlikome hand-eye kalibravimą: vidutinė kvadratinė paklaida sumažėjo nuo 8,7 iki 3,2 mm, tos pačios pozos pakartojamumas – 1,45 mm (kol kas nedaug matavimų).
4. Ką parodo 3D skenai
- Trys kryptys – vienas modelis. Skenus iš trijų krypčių sujungiame į vieną modelį; sujungimo paklaida (ICP RMS) 0,12–0,20 mm.
- Ratų skersmuo. 8 ratus palyginome su rankiniu matavimu: pataisius sisteminį poslinkį, visi ratai sutapo ±0,8 mm ribose, o to paties rato pakartotiniai skenai skyrėsi 0,2–1,5 mm.
- Blizgantis metalas. Ratai ir ašidėžės atspindi šviesą. Matinamųjų purškiklių nenaudojame: atspindžių zonas aptinkame ir užmaskuojame, todėl atmesti visi dėl atspindžių atsiradę klaidingi „defektai“ (31). Plačiau – blizgių paviršių 3D skenavimas.
5. Kas toliau
Šiuo metu deriname kalibravimą, roboto judesius ir ratų analizę. Toliau – sustojimo prie ašidėžės bandymai realiomis sąlygomis. Skaičiai šiame straipsnyje – bandymų rezultatai, o ne galutinė eksploatacijos garantija.
Ką tai reiškia jums
Tie patys sprendimai tinka ir kitur: apžiūrai lauke, dideliems objektams, kuriuos reikia apvažiuoti, robotui, kuris turi pats susirasti tikslią darbo vietą. Jei jūsų užduotyje reikia judėjimo, tikslios padėties ir 3D regos kartu – parašykite. Daugiau apie mūsų mašininio matymo ir robotų integracijos paslaugas.