AS_04_2019

Automazione e Strumentazione Maggio 2019 COVER STORY approfondimenti 31 standard IEC 61131-3, così come routine pro- prietarie sviluppate direttamente in C/C++. Per un utente TwinCAT, che intende svilup- pare un’applicazione integrata di visione, nulla cambia dal punto di vista operativo: il modus operandi, nonché gli strumenti impiegati per configurare le telecamere sono del tutto simili a quelli usati per configurare, ad esempio, gli assi e/o la comunicazione. In questo modo è possi- bile mettere a fattor comune la conoscenza del sistema TwinCAT. L’acquisizione in real-time delle immagini avviene per mezzo dei driver standard di comunicazione delle camere che si trovano installati nel PC e che consentono di gestire anche i parametri caratteristici degli hardware in uso, quali esposizione, I/O bordo camera, filtri ecc. TwinCAT Vision dispone di uno strumento di configurazione GenApi per telecamere dotate di interfaccia GigE Vision , standard ampiamente diffuso che consente di integrare pressoché qualsiasi hardware di acquisizione immagini. È inoltre dotato di un tool per la calibrazione geometrica dell’ottica, mediante il quale ven- gono impostati i parametri che correlano le coordinate dell’immagine acquisita a quelle del mondo reale. Sono possibili operazioni cor- rettive e/o di trasformazione delle immagini, come ad esempio compensare distorsioni otti- che non lineari o di prospettiva, oppure di con- versione delle misurazioni da unità pixel a unità metriche. Le operazioni di calibrazione sono estremamente semplici e avvengono mediante l’acquisizione di una o più immagini campione. Dopo aver inserito le relative specifiche, il sistema calcola i parametri in automatico. Nella libreria di TwinCAT Vision non manca nulla Oltre ai pattern standard bidimensionali - simme- tria, asimmetria, circolarità ecc. - è possibile con- figurare il sistema di visione al riconoscimento di pattern personalizzati, che possono anche esten- dersi all’imaging 3D. TwinCAT Vision consente di monitorare le fun- zioni di image processing non solo su evento, ma anche mediante tecniche di watchdog, che possono intervenire su basi temporali prede- finite via hardware o software. Oltre a ciò, gli algoritmi di elaborazione delle immagini pos- sono essere distribuiti su più processori, in modo tale da sfruttare le capacità multi-core di TwinCAT 3 per parallelizzare, e quindi velociz- zare, l’esecuzione dei vari task. Tra le funzioni di uso più comune vi sono quelle di rilevamento dei contorni, colorazione di aree o di messa in evidenza delle non conformità. La libreria di funzioni per l’elaborazione delle immagini è comunque molto più ampia. In essa sono contenute routine e function block che consentono il ridimensionamento, la rotazione, la conversione in bianco e nero, l’elaborazione in spazi colore particolari (RGB, HSB…). Grazie all’impostazione delle soglie, le immagini pos- sono essere binarizzate e successivamente elabo- rate per la messa in rilievo dei contorni. Questi ultimi possono essere ulteriormente trasformati (ad esempio filtrati per caratteristiche specifiche), isolandoli per tratti, porzioni di area o in base ad altre particolarità utili ai fini dell’identificazione e misurazione degli oggetti. Mediante i parame- tri di calibrazione che sono stati impostati per la camera, i punti rilevati vengono elaborati via software per essere trasformati in coordinate reali. Anche la robotica è una questione di software TwinCAT 3 Robotics è il modulo di TwinCAT espressamente dedicato al controllo del movimento dei robot che, se utilizzato insieme al modulo di visione, consente di realizzare applica- zioni di automazione completamente integrate e di eccezionale efficacia. Il modulo permette di programmare le traiettorie sia manualmente sia mediante le librerie di trasformate cinematiche, così come avvalendosi della possibilità di integrare le funzioni Matlab Simulink/C++. Quest’ultimo approccio semplifica lo sviluppo di una vasta parte delle più comuni applicazioni di robotica, rendendo di fatto questo mondo alla portata di tantissimi sviluppatori che possono anche utilizzare convenientemente la visione per aggiungere funzionalità extra al loro sistema robot-based. Nel caso in cui si renda necessario sviluppare sistemi che richiedano avanzate caratteristiche di trasformazione delle coordinate, Beckhoff offre le librerie TwinCAT Kinematic Transforma- tion. Queste consentono di realizzare soluzioni ad hoc direttamente via software e su base PC senza dover ricorrere a logiche, controllori o linguaggi dedicati come normalmente accade per queste applicazioni. TwinCAT Kinematic Transformation consente di implementare le più diffuse cinematiche: 2D, 2D e 3D parallele, 3D delta, scara, a portale ecc. Poiché gli assi vengono controllati diret- tamente via TwinCAT Motion Control, l’utente può programmare in modo molto semplice i movimenti del robot utilizzando la modalità in coordinate cartesiane. È il controllore software che si fa carico, in maniera dinamica a ogni ciclo, di effettuare la trasformazione delle coordinate, avvalendosi anche di un ulteriore controllo che, gestendo parametri quali le masse e le inerzie, consente di rendere la risposta del sistema ancora più stabile e accurata.